JP4493641B2 - ハイブリッド電気車両用の熱電型暖房および冷房システム - Google Patents

Description

本発明は、広くは、ハイブリッド電気車両の客室用の暖房、換気およびエアコンディショニング（ＨＶＡＣ：heating, ventilation and air conditioning）システムに関し、より詳しくは、ハイブリッド電気車両の客室に暖気および冷気を供給する熱電モジュールを備えたＨＶＡＣシステムに関する。

ハイブリッド電気車両は、従来の内燃機関（エンジン）と組合わされた電気モータを使用して、車両のホイールを駆動するトルクを発生させている。ハイブリッド電気車両の運転者が制動力を加えると、ハイブリッド電気車両は、電気モータの機能を反転させて、電気モータを発電機に切換える。ハイブリッド電気車両が停止に近付くと、発電機として機能している電気モータと組合わされたハイブリッド電気車両のホイールは、電気パルスを発生する。この電気パルスは、キャパシタ等のエネルギ貯蔵ユニットに貯蔵され、後で、ホイールの駆動および／またはＨＶＡＣシステム等の車両アクセサリの動力として使用される。しかしながら、電気パルスを貯蔵すると、寄生損失により電気が失われる。

ハイブリッド電気車両が停止したとき、ハイブリッド電気車両はその内燃機関を停止させるのが一般的である。しかしながら、ハイブリッド電気車両のＨＶＡＣシステムが作動しているときは、該ＨＶＡＣシステムの運転を続けるため、ハイブリッド電気車両はエネルギ貯蔵装置から電力を取出しおよび／または内燃機関を作動させておかなくてはならない。これらの要求は、燃料経済性を最小化する。

米国特許第６，５３９，７２５号明細書（Bell）

従って、ハイブリッド電気車両の客室に暖気および冷気を供給すると同時に制動時に発生される電気パルスの貯蔵量を最大化できるより効率的なシステムを提供することが望まれている。

既知の技術の欠点および制限を解消できる、車両の客室の暖房および冷房用システムを開示する。本発明の暖房および冷房システムは２つの熱電モジュールを有し、各熱電モジュールは熱表面および冷表面を備えている。熱表面および冷表面は、熱表面が冷たくかつ冷表面が熱くなるモードで作動される。熱表面および冷表面の各々が別々の熱交換器に熱的に連通している。貯熱装置が、１つの熱電モジュールの熱表面および冷表面に熱的に連通しておりかつ該熱電モジュールにより発生された熱エネルギを貯蔵する。

論理装置が熱電モジュールに接続されている。論理装置は、回生制動時に発生された回生パルスを受入れるように構成されている。論理装置は、貯熱装置に連結された熱電モジュールまたはキャパシタ等のエネルギ貯蔵装置にパルスを送る。

システムは更に流体回路を有し、各流体回路は、これを通して媒体を循環させるポンプを有している。１つの流体回路が、両熱電モジュールの冷表面に熱的に連通している。もう１つの回路が熱電モジュールの１つの熱表面に熱的に連通しており、第三回路が他の熱電モジュールの熱表面に熱的に連通している。

本発明のこれらのおよび他の長所、特徴および実施形態は、添付図面、詳細な説明および特許請求の範囲の記載から明らかになるであろう。
図１を参照すると、本発明の一実施形態によるＨＶＡＣユニット１０の種々のコンポーネンツが示されている。ＨＶＡＣユニット１０は、熱表面１４および冷表面１６を備えた熱電モジュール１２を有している。熱表面１４および冷表面１６の各々が、それぞれ、参照番号１８、２０で示す熱交換器に熱的に連通している。熱交換器１８、２０は、ヒートシンクの形態をなすものが好ましい。

本明細書の範疇において、用語「熱電モジュール（thermoelectric module）」は、その広義の通常かつ慣習上の意味、例えば（１）Marlow Industries, Inc.（Dallas、テキサス州）により製造されているような従来の熱電モジュール、（２）量子トンネリングコンバータ、（３）熱電子モジュール、（４）磁気熱量モジュール、（５）熱電効果、磁気熱量効果、量子トンネル効果および熱電子効果の１つまたは任意の複数組合せを用いた要素、（６）音響加熱メカニズム、（７）上記特許文献１に開示された熱電システム、（８）他の全てのソリッドステートヒートポンピング装置、（９）上記（１）〜（８）の任意の組合せ、アレー、組立体および他の構造に使用される。

ＨＶＡＣシステム１０は更に、熱表面２６および冷表面２８を備えた第二熱電モジュール２４を有している。この第二熱電モジュール２４の冷表面２８は熱交換器３２に熱的に連通しており、前述の冷表面と同様に構成されている。熱表面２６とそのそれぞれの第一熱交換器３０との間には貯熱装置３４が配置されており、該貯熱装置３４は、熱表面２６とその熱交換器３２とを熱的に連結しており、前述と同様に構成されている。

貯熱装置３４は、好ましくは、高温相変化物質（high temperature phase change material）と低温相変化物質との混合物を収容した容器である。この混合物は、ワックス（高温相変化物質）および水（低温相変化物質）で形成できる。作動時には、熱表面２６またはその一部で発生した熱エネルギは、貯熱装置３４内に貯蔵される。

ＨＶＡＣ制御システム２２が、ライン１３、２５を介して、それぞれ、熱電モジュール１２、２４に電気的に接続されている。ＨＶＡＣ制御システム２２は、第一熱電モジュール１２に供給される電流の大きさおよび方向に関して調節された電流を、第一熱電モジュール１２に供給する。暖房モードでは、第一熱電モジュール１２を通って流れる電流の方向は、熱電モジュール１２の熱表面１４が暖かくなり、一方、第一熱電モジュール１２の冷表面１６が冷たくなるように定められる。熱表面１４は第一熱交換器１８に熱を伝達し、一方、冷表面１６により発生された冷気は、第二熱交換器２０により放散される。冷房モードでは、これとは逆のことが行われ、熱電モジュール１２の「熱」表面１４が冷たくなり、一方、第一熱電モジュール１２の「冷」表面１６が暖かくなる。

ＨＶＡＣ制御システム２２は更に、電気パルス（矢印３６により示されている）を受入れるように構成されている。電気パルスは、回生制動時にはハイブリッド電気車両により発生されるのが好ましいが、他のシステムにより発生させることもできる。電気パルスはＨＶＡＣ制御システム２２により受入れられて、第二熱電モジュール２４および／またはキャパシタ等のエネルギ貯蔵装置３８に送られる。エネルギ貯蔵装置３８に貯蔵された電気は、後で、ホイールを駆動する電気モータまたはハイブリッド電気車両のアクセサリに給電するのに使用される。ＨＶＡＣ制御モジュール２２は、貯熱装置３４の熱容量および／またはハイブリッド電気車両の客室の必要熱量に基いて、第二熱電モジュール２４および／またはエネルギ貯蔵装置３８に電気パルスを送る。

本明細書の範疇において、用語「ハイブリッド電気車両（hybrid-electric vehicle）」は、その広義の通常かつ慣習上の意味、例えば（１）電気モータのみを動力とする車両、（２）燃料電池を動力とする車両、（３）直接的または間接的に車両を駆動するのに電気モータを使用するあらゆる形式の車両、または（４）発電機を備えたあらゆる車両に使用される。

ＨＶＡＣ制御システム２２が電気パルスを第二熱電モジュール２４に送るとき、ＨＶＡＣ制御システム２２は、電気パルスにより発生される電流の流れ方向を制御する。電流の流れ方向を制御することにより、熱表面２６が加熱または冷却される。暖房モードでは、第二熱電モジュール２４を通って流れる電流の方向は、第二熱電モジュール２４の熱表面２６が暖まり（第一熱交換器３０および貯熱装置３４により発生された熱が移送される）、一方、第二熱電モジュール２４の冷表面２８は冷たくなる。冷房モードでは逆になり、第二熱電モジュール２４の以前の「熱」表面２６が冷たくなり、第二熱電モジュール２４の以前の「冷」表面２８が熱くなる。

前述のように、ＨＶＡＣ制御システム２２は、第二熱電モジュール２４またはエネルギ貯蔵装置３８のいずれかに電気パルスを送る。一般に、電気パルスがエネルギ貯蔵装置３８に送られるときは、車両の客室は、更に加熱または冷却する必要がない状態にある。電気パルスが第二熱電モジュール２４に送られるときは、車両の客室は、更に加熱または冷却する必要がある状態にある。電気パルスを第二熱電モジュール２４に送ることにより、ＨＶＡＣ制御システム２２は、第一熱電モジュール１２に供給される電流の大きさを低減させる。なぜならば、第二熱電モジュール２４および貯熱装置３４に貯蔵された熱エネルギが、客室の充分な暖房または冷房を行っているからである。第一熱電モジュール１２の電流デマンドを低減させることにより、ハイブリッド電気車両はその内燃機関を停止させおよび／またはエネルギ貯蔵装置３８からの電力の取出しを低減させることができ、これによりハイブリッド電気車両の燃料効率が高められる。

暖気および冷気を車両の客室に送るため、第一熱交換器１８、３０にはブロワ４０が設けられている。ブロワ４０は、空気を、第一熱交換器１８、３０を通し、最終的には車両の客室内に移動させる（矢印４１で示す）。

図２を参照すると、ここには、本発明を具現する他のＨＶＡＣユニット１１０が示されている。ＨＶＡＣユニット１１０は流体回路１４２を有し、該流体回路１４２は、ポンプ１４４および回路熱交換器１４６を備えている。従って、第一ポンプ１４４は、流体媒体を、流体回路１４２および流体回路熱交換器１４６を通して循環させる。

本明細書の範疇において、用語「ポンプ」は、その広義の通常かつ慣習上の意味に使用され、従来のあらゆるポンプ、静電型ポンプ、遠心ポンプ、容積型ポンプ、ギヤポンプ、ぜん動ポンプまたは他のあらゆる媒体移動装置または既知のポンプまたはこの後に開発されるポンプの組合せを含むものである。

一般に、流体媒体とは、水とグリコールとの混合物を含む液体である。或いは、流体媒体には、例えばガスまたは多目的固／液対流媒体等の他の流体を含めることができる。

ＨＶＡＣユニット１１０は更に、熱表面１１４および冷表面１１６を備えた熱電モジュール１１２を有している。熱表面および冷表面１１４、１１６の各々は、それぞれ、熱交換器１１８、１２０に熱的に連通している。熱表面１１４に関連する熱交換器１１８は、フィン付熱交換器またはヒートシンクであるのが好ましい。他方の熱交換器１２０は、冷表面１１６を、流体回路従って流体回路熱交換器１４６に熱的に連通させるように構成されている。

ＨＶＡＣシステム１１０は更に、熱表面１２６および冷表面１２８を備えた第二熱電モジュール１２４を有している。第二熱電モジュール１２４の熱表面および冷表面１２６、１２８の各々は、それぞれ、熱交換器１３０、１３２に熱的に連通している。前の実施形態におけるように、第二熱電モジュール１２４の熱表面１２６と、これに関連する熱交換器１３０（該熱交換器は、フィン付熱交換器またはヒートシンクが好ましい）との間には、貯熱装置１３４が配置されている。貯熱装置１３４は、図１に示した貯熱装置３４と同じものである。冷表面１１６に関連する他方の熱交換器１３４は、冷表面１１６を、流体媒体を介して流体回路熱交換器１４６に熱的に連通させる。

これも前の実施形態と同じであるが、ＨＶＡＣ制御システム１２２は、ライン１１３、１１５を介して、それぞれ、熱電モジュール１１２、１２４に電気的に接続されている。ＨＶＡＣ制御システム１２２は熱電モジュール１１２に電流を供給し、かつ該熱電モジュール１１２に供給される電流の大きさおよび流れ方向を調節できる。暖房モードでは、この熱電モジュール１１２を通って流れる電流の方向は、熱電モジュール１１２の熱表面１１４が暖かくなり、一方、熱電モジュール１１２の冷表面１１２が冷たくなるように定める。熱表面１１４により発生された熱は、関連する熱交換器１１８に移送され、一方、冷表面１１２により発生された冷気は、流体媒体を介して、流体回路熱交換器１４６により放散される。冷房モードではこれとは逆になり、熱電モジュール１１２の以前の「熱」表面１１４が冷たくなり、一方、熱電モジュール１１２の以前の「冷」表面１１６が暖かくなる。

ＨＶＡＣ制御システム１２２は、電気パルス（矢印１３６により示されている）を受入れるように構成されている。電気パルスは、回生制動時にはハイブリッド電気車両により発生されるのが好ましい。電気パルスはＨＶＡＣ制御システム１２２により受入れられて、第二熱電モジュール１２４および／またはキャパシタ等のエネルギ貯蔵装置１３８に送られる。エネルギ貯蔵装置１３８に貯蔵された電気は、後で、ホイールを駆動する電気モータまたはハイブリッド電気車両のアクセサリに給電するのに使用される。ＨＶＡＣ制御モジュール１２２は、貯熱装置１３４の熱容量および／またはハイブリッド電気車両の客室の必要熱量に基いて、第二熱電モジュール１２４および／またはエネルギ貯蔵装置１３８に電気パルスを送る。

ＨＶＡＣ制御システム１２２が電気パルスを第二熱電モジュール１２４に送るとき、ＨＶＡＣ制御システム１２２は、電気パルスにより発生される電流の流れ方向を制御する。電流の流れ方向を制御することにより、第二熱電装置１２４の熱表面１２６が、暖房モードおよび冷房モードにおいて、それぞれ、暖められるか冷却される。暖房モードでは、熱表面１２６が、第二熱電モジュール１２４により発生された熱を、関連する第一熱交換器１３０および貯熱装置１３４に移送する。第二熱電モジュール１２６の冷表面１２８により発生された冷気は、流体回路熱交換器１４６を介して、流体媒体により放散される。冷房モードでは逆のことが生じ、以前の「熱」表面１２６が冷却され、かつ以前の「冷」表面が加熱される。

表面１１４、１２６に関連する熱交換器１１８、１３０は、ブロワ１４０の近くに配置されるのが好ましい。ブロワ１４０は、空気を、熱交換器１１８、１３０を通して移動させ（矢印１４１により示されている）、最終的には車両の客室内に移動させる。
前述のように、ＨＶＡＣ制御システム１２２は、電気パルスを、第二熱電モジュール１２４またはエネルギ貯蔵装置１３８に送る。電気パルスを第二熱電モジュール１２４に送ることにより、ＨＶＡＣ制御システム２２は、第一熱電モジュール１１２に供給される電流の大きさを低減させ、従って、第一熱電モジュール１１２の電流デマンドを低減させる。

ここで図３を参照すると、他の実施形態によるＨＶＡＣユニット２１０が示されている。ＨＶＡＣユニット２１０は、３つの流体回路２１２、２１４および２１６を有している。各回路２１２、２１４、２１６はポンプ２１８、２２０、２２２を有しており、該ポンプは、それぞれ、第一、第二および第三回路２１２、２１４、２１６を通して流体媒体を循環させる。

第一回路２１２と第三回路２１６との間には熱電モジュール２２４が配置されており、該熱電モジュール２２４は、熱表面２２６および冷表面２２８を有し、該表面２２６、２２８は、熱交換器２３０、２３２を介して、それぞれ、第一および第三回路２１８、２２２に熱的に連通している。

第二回路２１４と第三回路２１６との間には、第二熱電モジュール２３４が配置されている。第二熱電モジュール２３４は熱表面２３６および冷表面２３８を有し、該表面２３６、２３８は、熱交換器２４０、２４２を介して、それぞれ、それぞれ、第二および第三回路２１４、２１６に流体連通している。

第一回路２１２および第二回路２１４の両者には、貯熱装置２４４が連結されている。貯熱装置２４４は、第一媒体および第二媒体の熱エネルギおよびその一部が、第一媒体と第二媒体との間で移送されるように第一媒体と第二媒体とを混合するリザーバである。第一回路２１２にはバイパスライン２４６および二重切換え弁２４８が連結されており、第一媒体が貯熱装置２４４内に流入して第二媒体と混合することを選択的に防止するように構成されている。

第一および第三回路２１２、２１６には熱交換器２５０、２５２が連結されており、両熱交換器２５０、２５２は、車両の客室に供給すべき空気をコンディショニング（加熱または冷却）するのに使用される。従って、熱交換器２５０、２５２の近くにはブロワ２５４が配置されている。矢印２５６で示すように、ブロワ２５４は熱交換器２５０、２５２を通して空気を移動させ、車両の客室内に送り込む。

第三回路２１６には内燃機関２５８が作動連結されており、ポンプ２２２により第三媒体が循環されてエンジン２５８を冷却するのに使用される。第三回路２１６には、該第三回路内の第三媒体を冷却するためのラジエータ２６０を設けるのが好ましい。第三回路２１６にはバイパスライン２６２および二重切換え弁２６４が連結されており、該二重切換え弁２６４は、第一媒体を、ラジエータ２６０ではなくバイパスライン２６４を通って選択的に流れるようにする。第三媒体は、ラジエータ２６０ではなくバイパスライン２６４を通して循環させることにより、第三媒体はエンジン２５８により一層迅速に加熱される。なぜならば、第三媒体がラジエータ２６０により冷却される機会がなくなるからである。

第三回路２１６には、付加バイパスライン２６６および二重切換え弁２６８を設けることができる。二重切換え弁２６８は、第三媒体を、熱交換器２３２、２４２と熱的接触している第三回路の一部を通すのではなく、選択的にバイパスライン２６６に通すことができる（冷房モード作動時）。第三媒体をバイパスライン２６６を通して循環させることにより、第三媒体は、熱を熱交換器２３２、２４２に移送できなくなり、従ってブロワ２５４により供給される空気がエンジン２５８および熱交換器２５２により加熱されることはない。また、第一および第二熱電モジュール２２４、２３４の冷表面２２８、２３８の温度が第三媒体によって影響を受けることもない。これは、ＨＶＡＣが車両の客室を冷房している場合に有利である。

一般的に、第三回路２１６には、ポンプ２７２、弁２２４および熱交換器２７６を備えた分岐回路２７０を設けることができる。分岐回路２７０は、第三媒体の一部の冷却を補うのに使用される。例えば、弁２７４が、第三媒体の一部が分岐回路２７０を通って流れることができるように配置されている場合には、分岐回路２７０の熱交換器２７６が第三媒体の冷却を補助する。これとは逆に、弁２７４が、第三媒体が分岐回路２７０を通って循環することを防止するように配置されている場合には、熱交換器２７６が第三媒体の冷却を補助することはない。

ＨＶＡＣ制御システム２７８は、ライン２８０、２８２を介して、それぞれ、第一および第二熱電モジュール２２４、２３４に電気的に接続されている。ＨＶＡＣ制御システム２７８は、第一熱電モジュール２２４に電流を供給する。ＨＶＡＣ制御システム２７８は、第一熱電モジュール２２４に供給される電流の大きさおよび流れ方向を調節できる。暖房モードでは、第一熱電モジュール２２４を通って流れる電流の方向は、熱表面２２６が暖かくなりかつ冷表面２２８が冷たくなるように定められる。冷房モードではこれとは逆のことが生じ、熱電モジュール２２４の「熱」表面２２６が冷たくなり、一方。第一熱電モジュール２２４の「冷」表面２２８が暖かくなる。熱表面２２６が暖かくなるか、冷たくなるとき、熱エネルギは、第一媒体を介して、熱表面２２６から熱交換器２３０に移送される。

前述のように、ＨＶＡＣ制御システム２７８は、第二熱電モジュール２３４にも電気的に接続されている。ＨＶＡＣ制御システム２７８は、回生制動時にハイブリッド電気車両により発生される電気パルス（矢印２８４で示されている）を受入れるように構成されている。ＨＶＡＣ制御システム２７８により受入れられる電気パルスは、第二熱電モジュール２３４および／またはキャパシタ等のエネルギ貯蔵装置２８６に送られる。ＨＶＡＣ制御モジュール２７８は、貯熱装置２４４の熱容量および／またはハイブリッド電気車両の客室の必要熱量に基いて、電気パルスを第二熱電モジュール２３４および／またはエネルギ貯蔵装置２８６に送る。

エンジン２５８がウォームアップすると、エンジン２５８は、熱交換器２３２、２４２を通って循環される第三媒体を加熱する。第三媒体の熱は、熱交換器２３２、２４２を通って、第一および第二熱電モジュール２２４、２３４の冷表面２２８、２３８に移送される。熱電モジュール２２４、２３４の冷表面２２８、２３８を暖かくすることにより、熱表面２２６、２３６と冷表面２２８、２３８との間の温度差が最小化され、第一および第二熱電モジュール２２４、２３４がより効率的に作動できるようになる。

冷房モードでは、第三媒体は、第二二重切換え弁２６８により、第二バイパスライン２６６を通して送られる。第二バイパスライン２６６を用いることにより、第三媒体の熱は、熱交換器２３２、２４２に通されることなく、第一および第二熱電モジュール２２４、２３４の冷表面２２８、２３８に送られる。従って、熱電モジュールの冷表面２２８、２３８の温度は上昇されず、熱表面２２６、２３６の温度に近い温度に維持される。前述のように、熱表面２２６、２３６と冷表面２２８、２３８との間の温度差を小さくすることにより、第一および第二熱電モジュール２２４、２３４がより効率的に作動する。

熱エネルギが第一および第二媒体に移送されると、これらの媒体からの熱エネルギは、貯熱装置２４４内に混合／貯蔵される。貯熱装置２４４は多量の熱エネルギを貯蔵するので、ＨＶＡＣ制御ユニット２７８は第一熱電装置２２４を通って流れる電流の大きさを低減できる。なぜならば、車両の客室は、貯熱装置２４４内に貯蔵された熱エネルギにより暖房または冷房できるからである。

第一熱電モジュール２２４の電流デマンドを低減させることにより、ハイブリッド電気車両はその内燃機関を停止させおよび／またはエネルギ貯蔵装置２８６からの電力の取出しを低減でき、これによりハイブリッド電気車両の燃料効率を高めることができる。

ここで図４を参照すると、他の実施形態によるＨＶＡＣユニット３１０が示されている。ＨＶＡＣユニット３１０は、第一流体回路３１２、第二流体回路３１４および第三流体回路３１６を有している。各回路３１２、３１４、３１６は、第一、第二および第三媒体を、それぞれ、回路３１２、３１４、３１６を通して循環させるポンプ３１８、３２０、３２２を有している。

第一回路３１２と第三回路３１６との間には、熱表面３２６および冷表面３２８を備えた第一熱電モジュール３２４が配置されている。第一熱電モジュール３２４の第一および冷表面３２４、３２６は、熱交換器３３０、３３２を介して、それぞれ第一および第三回路３１８、３２２に熱的に連通している。

第二回路３１４と第三回路３１６との間には、第二熱電モジュール３３４が配置されている。第二熱電モジュール３４は熱表面３３６および冷表面３３８を有し、該表面３３６、３３８は、熱交換器３４０、３４２を介して、それぞれ第二および第三回路２１４、３１６に熱的に連通している。

第一回路３１２と第二回路３１４とは、高温貯熱装置３３７および低温貯熱装置３３９を介して熱的に連通されている。高温貯熱装置３３７はワックス等の相変化物質を収容し、一方、低温貯熱装置３３９は水等の低温相変化物質を収容している。貯熱装置３３７、３３９は、第一および第二熱電モジュール３２４、３３４の第一側面３２６、３３６により発生された熱エネルギを貯蔵する。第一回路３１２にはバイパスライン３４６および二重切換え弁３４８が連結されており、第一媒体が、貯熱装置３３７、３３９からいかなる熱エネルギをも受入れないように選択的に防止するように構成されている。

第一回路３１２および第三回路３１６には、それぞれ熱交換器３５０、３５２が連結されており、これらの熱交換器は、車両の客室に供給すべき暖気または冷気をコンディショニングするのに使用される。従って、熱交換器３５０、３５２の近くにはブロワ３５４が配置されている。矢印３５６で示すように、ブロワ３５４は、空気が車両の客室内に入る前に、熱交換器３５０、３５２を通過させる。

第三回路３１６には、第三媒体がポンプ３２２により循環されかつ内燃機関３５８を冷却するのに使用されるように、内燃機関３５８が作動連結されている。第三回路３１６は、該回路内の第三媒体を冷却するためのラジエータ３６０を有している。第三回路３１６にはバイパスライン３６２および二重切換え弁３６２が連結されており、二重切換え弁３６２が、第一媒体を、ラジエータ３６０ではなくバイパスライン３６４を通るように選択的に切換えることができるようになっている。第三媒体を、ラジエータ３６０ではなく、バイパスライン３６４を通して循環させることにより、第三媒体をエンジン３５８により一層迅速に加熱できる。なぜならば、ラジエータ３６０が第三媒体を冷却する機会をもたなくなるからである。

第三回路３１６には、付加バイパスライン３６６および二重切換え弁３６８を設けることができる。二重切換え弁３６８は、第三媒体を、熱交換器３３２、３４２と熱的接触している第三回路の一部を通すのではなく、選択的に第二バイパスライン３６６に通すことができる（冷房モード作動時）。第三媒体をバイパスライン３６６を通して循環させることにより、第三媒体は、熱を熱交換器３３２、３４２に移送できなくなり、従ってブロワ３５４により供給される空気がエンジン３５８および熱交換器３５２により加熱されることはない。また、第一および第二熱電モジュール３２４、３３４の冷表面３２８、３３８の温度が第三媒体によって影響を受けることもない。これは、ＨＶＡＣが車両の客室を冷房している場合に有利である。

一般的に、第三回路３１６には、ポンプ３７２、弁３２４および熱交換器３７６を備えた分岐回路３７０を設けることができる。分岐回路３７０は、第三媒体の一部の冷却を補うのに使用される。例えば、弁３７４が、第三媒体の一部が分岐回路３７０を通って流れることができるように配置されている場合には、分岐回路３７０の熱交換器３７６が第三媒体の冷却を補助する。これとは逆に、弁３７４が、第三媒体が分岐回路３７０を通って循環することを防止するように配置されている場合には、熱交換器３７６が第三媒体の冷却を補助することはない。

ＨＶＡＣ制御システム３７８は、ライン３８０、３８２を介して、それぞれ、第一および第二熱電モジュール３２４、３３４に電気的に接続されている。ＨＶＡＣ制御システム３７８は、第一熱電モジュール３２４に電流を供給する。ＨＶＡＣ制御システム３７８は、第一熱電モジュール３２４に供給される電流の大きさおよび流れ方向を調節できる。暖房モードでは、第一熱電モジュール３２４を通って流れる電流の方向は、熱表面３２６が暖かくなりかつ冷表面２２８が冷たくなるように定められる。冷房モードではこれとは逆のことが生じ、熱電モジュール３２４の「熱」表面３２６が冷たくなり、一方。第一熱電モジュール３２４の「冷」表面３２８が暖かくなる。熱表面３２６が暖かくなるか、冷たくなるとき、熱エネルギは、第一媒体を介して、熱表面３２６から熱交換器３３０に移送される。

前述のように、ＨＶＡＣ制御システム３７８は、第二熱電モジュール３３４にも電気的に接続されている。ＨＶＡＣ制御システム３７８は、電気パルス（矢印３８４で示されている）を受入れるように構成されている。電気パルスは、回生制動時にハイブリッド電気車両により発生されるのが好ましい。ＨＶＡＣ制御システム３７８により受入れられる電気パルスは、第二熱電モジュール３３４および／またはキャパシタ等のエネルギ貯蔵装置３８６に送られる。ＨＶＡＣ制御モジュール３７８は、高温貯熱装置３３７および低温貯熱装置３３９の熱容量および／またはハイブリッド電気車両の客室の必要熱量に基いて、電気パルスを第二熱電モジュール３３４および／またはエネルギ貯蔵装置３８６に送る。

エンジン３５８がウォームアップすると、エンジン３５８は、熱交換器３３２、３４２を通って循環される第三媒体を加熱する。第三媒体の熱は、熱交換器３３２、３４２を通って、第一および第二熱電モジュール３２４、３３４の冷表面に移送される。第一および第二熱電モジュール３２４、３３４の冷表面３２８、３３８を暖かくすることにより、熱表面２２６、２３６と冷表面３２８、３３８との間の温度差が最小化され、第一および第二熱電モジュール３２４、３３４がより効率的に作動できるようになる。

冷房モードでは、第三媒体は、二重切換え弁３６８により、バイパスライン３６６を通して送られる。バイパスライン３６６を用いることにより、第三媒体の熱は、熱交換器３３２、３４２に通されることなく、第一および第二熱電モジュール３２４、３３４の冷表面３２８、３３８に送られる。従って、熱電モジュールの冷表面３２８、３３８の温度は上昇されず、熱表面３２６、３３６の温度に近い温度に維持される。前述のように、熱表面３２６、３３６と冷表面３２８、３３８との間の温度差を小さくすることにより、第一および第二熱電モジュール３２４、３３４がより効率的に作動する。

熱エネルギが第一および第二媒体に移送されると、これらの媒体からの熱エネルギまたはその一部が、貯熱装置３３７、３３９内に貯蔵される。貯熱装置３３７、３３９は多量の熱エネルギを貯蔵するので、ＨＶＡＣ制御ユニット３７８は第一熱電装置３２４を通って流れる電流の大きさを低減できる。なぜならば、車両の客室は、貯熱装置３３７、３３９内に貯蔵された熱エネルギにより暖房または冷房できるからである。

第一熱電モジュール３２４の電流デマンドを低減させることにより、ハイブリッド電気車両はその内燃機関を停止させおよび／またはエネルギ貯蔵装置３８６からの電力の取出しを低減でき、これによりハイブリッド電気車両の燃料効率を高めることができる。
当業者ならば容易に理解されようが、上記説明本発明の原理を実施する一例を意味するものである。上記説明は本発明の範囲および適用を限定するものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神から逸脱することなく種々の変更をなし得るものである。

本発明の原理を具現するＨＶＡＣユニットを示すブロック図である。 媒体を循環させるポンプを備えた回路を有する、本発明の原理によるＨＶＡＣユニットの第二実施形態を示すブロック図である。 多数の回路を有する、本発明の原理によるＨＶＡＣユニットの第三実施形態を示すブロック図である。 高温貯熱装置および低温貯熱装置を備えた、図３のＨＶＡＣユニットの変更形態を示すブロック図である。

符号の説明

１０ ＨＶＡＣユニット
１２ 第一熱電モジュール
１４ 熱表面
１６ 冷表面
１８、３０ 第一熱交換器
２０、３２ 第二熱交換器
２２ ＨＶＡＣ制御システム
２４ 第二熱電モジュール
３４ 貯熱装置
３８ エネルギ貯蔵装置
４０ ブロワ

Claims (11)

1. 車両の暖房および冷房システムであって、
   回生パルスを受入れるように構成された第一熱電モジュールであって、この第一熱電モジュールは、第一表面及び第二表面を備えた上記第一熱電モジュールと、
   第一媒体を循環させる第一ポンプを備えた第一流体回路と、
   第二媒体を循環させる第二ポンプを備え、車両の客室へ供給される空気の空調を行うために用いられる第二流体回路と、
   前記第一媒体に熱的に連通している第一熱交換器と、
   前記第二媒体に熱的に連通している第二熱交換器と、
   少なくとも１つの貯熱装置と、を備え、
   前記第一熱電モジュールの前記第一表面は前記第一熱交換器と熱的に連通しており、前記第二表面は前記第二熱交換器と熱的に連通しており、
   前記第二表面は、前記第二媒体の加熱及び冷却の一方を実施し、
   前記少なくとも１つの貯熱装置の少なくとも１つは、前記第一熱電モジュールの前記第二表面と熱的に連通しており、前記少なくとも１つの貯熱装置は、前記第一熱電モジュールの前記第二表面により発生される熱エネルギの少なくとも一部を貯蔵するように構成されており、
   上記第二流体回路は、更に、第二媒体が前記少なくとも１つの貯熱装置に熱的に連通することを選択的に防止するように構成された少なくとも１つのバイパスラインおよび少なくとも１つの弁を有する、
   ことを特徴とするシステム。
2. 更に、電流を受入れるように構成された第二熱電モジュールを有し、この第二熱電モジュールは、第三熱交換器に熱的に連通している第一表面と、第四熱交換器に熱的に連通している第二表面とを備えている請求項１記載のシステム。
3. 更に、エネルギ貯蔵装置と、第一熱電モジュールおよび少なくとも１つのエネルギ貯蔵装置の一方に回生パルスを送るように構成された論理装置とを有する請求項１又は２記載のシステム。
4. 更に、少なくとも１つの熱交換器を通して空気を移動させるように構成されたブロワを有する請求項１乃至３のいずれか１項記載のシステム。
5. 前記ブロワは、第二熱交換器を通して空気を移動させるように構成されている請求項４記載のシステム。
6. 更に、第三流体回路を有し、この第三流体回路は、これを通して第三媒体を循環させる第三ポンプを備え、第三回路は、前記第四熱交換器に熱的に連通している請求項２記載のシステム。
7. 前記少なくとも１つの貯熱装置が少なくとも１つの液体リザーバを有している請求項１記載のシステム。
8. 前記少なくとも１つの貯熱装置が少なくとも１つの相変化物質を有している請求項１記載のシステム。
9. 上記相変化物質は、高温相変化物質および低温相変化物質を有している請求項８記載のシステム。
10. 上記第一熱電モジュールは少なくとも１つの熱電モジュールである請求項１記載のシステム。
11. 上記第二熱電モジュールは少なくとも１つの熱電モジュールである請求項２記載のシステム。

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