JP5637165B2 - Battery heating / cooling system - Google Patents

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Description

本開示は、バッテリーを加熱および冷却するためのシステムに関し、具体的には、車両用のバッテリーを加熱および冷却するためのシステムに関する。   The present disclosure relates to a system for heating and cooling a battery, and in particular, to a system for heating and cooling a battery for a vehicle.

本セクションは、本開示に関連する背景情報を提供するものであって、必ずしも先行技術ではない。   This section provides background information related to the present disclosure and is not necessarily prior art.

多くの車両は、車両内の様々な電気システムおよび電気付属品に電力を提供するバッテリーを含む。車載バッテリーパックによって電力供給される電気モーターによって駆動される、ハイブリッドおよびプラグイン電気車両は、ますます一般的になりつつある。バッテリーは、一般的には、特定の温度範囲内で動作する場合に、最良の性能を発揮する。   Many vehicles include batteries that provide power to the various electrical systems and electrical accessories in the vehicle. Hybrid and plug-in electric vehicles driven by electric motors powered by onboard battery packs are becoming increasingly common. A battery generally performs best when it operates within a specific temperature range.

本開示は、バッテリーの性能および寿命を最適化するために、1つ以上のバッテリーを加熱および/または冷却して、バッテリーを既定の温度範囲内に維持するためのシステムを提供する。   The present disclosure provides a system for heating and / or cooling one or more batteries to maintain the batteries within a predetermined temperature range in order to optimize battery performance and lifetime.

本セクションは、本開示の一般的な概要を提供するものであって、その範囲全体またはその特徴の全ての、包括的な開示ではない。
ここに開示される発明は、第1圧力の作動流体を受容し、第1圧力よりも高い第2圧力に作動流体を圧縮する圧縮器、四方弁、第1熱交換器、膨張装置、および第2熱交換器を含み、密封された流体経路を確定し、作動流体が循環する第1流体回路を含むバッテリー加熱冷却システムを提供する。バッテリー加熱冷却システムにおいて、四方弁は、圧縮器からの作動流体を受容し、第1流体経路を通る作動流体を許容する第1位置と、作動流体が第2流体経路を通って流れることを許容する第2位置との間で、移動可能な弁である。第1位置において、作動流体は、四方弁を出て第1熱交換器に流れ込み、第1熱交換器から膨張装置を通って四方弁に流れ込み、四方弁から出て第2熱交換器に流れ込み、第2熱交換器から圧縮器に戻る第1流体経路を通る。第2位置において、作動流体は、第1熱交換器および膨張装置を迂回して四方弁を出て第2熱交換器に流れ込み、第2熱交換器から圧縮器に戻る第2流体経路を通る。第2熱交換器が、バッテリーパックと熱伝達関係にあり、四方弁が第1位置にある場合、バッテリーパックから熱が抽出され、四方弁が第2位置にある場合、第2熱交換器からバッテリーパックへ熱が伝達されることを特徴とする
This section provides a general overview of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of the entire scope or all of its features.
The invention disclosed herein includes a compressor, a four-way valve, a first heat exchanger, an expansion device, and a first compressor that receive a working fluid at a first pressure and compress the working fluid to a second pressure higher than the first pressure. A battery heating and cooling system is provided that includes a first fluid circuit that includes two heat exchangers, establishes a sealed fluid path, and circulates a working fluid. In the battery heating and cooling system, the four-way valve receives a working fluid from the compressor and allows a working fluid to flow through the second fluid path, and a first position that allows the working fluid through the first fluid path. The valve is movable between the second position and the second position. In the first position, the working fluid exits the four-way valve and flows into the first heat exchanger, flows from the first heat exchanger through the expansion device to the four-way valve, exits the four-way valve and flows into the second heat exchanger. Through a first fluid path from the second heat exchanger back to the compressor. In the second position, the working fluid bypasses the first heat exchanger and the expansion device, exits the four-way valve, flows into the second heat exchanger, and passes through the second fluid path from the second heat exchanger back to the compressor. . When the second heat exchanger is in heat transfer relationship with the battery pack and the four-way valve is in the first position, heat is extracted from the battery pack, and when the four-way valve is in the second position, the second heat exchanger Heat is transferred to the battery pack .

一形態では、本開示は、第1熱交換器と、ポンプ装置と、弁とを含んでもよいシステムを提供する。このポンプ装置は、第1熱交換器と流体連通していてもよい。弁は、ポンプ装置からの流体を受容してもよく、第1流路を通る流体を許容する第1位置と、流体が第2流路を通って流れることを許容する第2位置との間で、移動可能であってもよい。第1熱交換器は、弁が第1位置にあるときに、エネルギー蓄積装置から熱を抽出してもよいように、エネルギー蓄積装置と熱伝達関係にあってもよい。それにより、弁が第2位置にあるときに、第1熱交換器からエネルギー蓄積装置へ熱を伝達してもよい。   In one form, the present disclosure provides a system that may include a first heat exchanger, a pump device, and a valve. The pump device may be in fluid communication with the first heat exchanger. The valve may receive fluid from the pump device and is between a first position that allows fluid through the first flow path and a second position that allows fluid to flow through the second flow path. It may be movable. The first heat exchanger may be in heat transfer relationship with the energy storage device so that heat may be extracted from the energy storage device when the valve is in the first position. Thereby, heat may be transferred from the first heat exchanger to the energy storage device when the valve is in the second position.

別の形態では、本開示は、バッテリーの温度を制御するためのシステムを提供する。このシステムは、第1熱交換器および第1圧縮器を有する第1流体回路を含んでもよい。第1圧縮器は、第1流体回路を通して第1流体を循環させてもよい。第1熱交換器は、バッテリーと熱伝達関係にあってもよい。第1流体回路内の第1流体は、車両の環境制御システムから、流体的に隔離されていてもよい。第1流体は、第1圧力で第1圧縮器に入り、実質的に第1圧力よりも高い第2圧力で、圧縮器から放出される。   In another form, the present disclosure provides a system for controlling the temperature of a battery. The system may include a first fluid circuit having a first heat exchanger and a first compressor. The first compressor may circulate the first fluid through the first fluid circuit. The first heat exchanger may be in heat transfer relationship with the battery. The first fluid in the first fluid circuit may be fluidly isolated from the vehicle environmental control system. The first fluid enters the first compressor at a first pressure and is discharged from the compressor at a second pressure substantially higher than the first pressure.

更に別の形態では、本開示は、車両のためのシステムを提供する。この車両は、車室およびバッテリーを含んでもよい。このシステムは、第1流体経路および第2流体経路を含んでもよい。第1流体経路は、車室内部の空気に冷却効果を提供する第1熱交換器を含んでもよい。第2流体経路は、第2熱交換器および弁を含んでもよい。第2熱交換器は、バッテリーと熱伝達関係にあってもよい。弁は、バッテリーから熱を抽出するために、第1温度で第2熱交換器を通って流れることを許容する第1位置と、流体からバッテリーへ熱を伝達することを許容するために第2温度で流体が第2熱交換器を通って流れる第2位置との間で、移動可能であってもよい。第2温度は、第1温度よりも高くてもよい。   In yet another form, the present disclosure provides a system for a vehicle. The vehicle may include a passenger compartment and a battery. The system may include a first fluid path and a second fluid path. The first fluid path may include a first heat exchanger that provides a cooling effect to the air inside the vehicle interior. The second fluid path may include a second heat exchanger and a valve. The second heat exchanger may be in heat transfer relationship with the battery. The valve has a first position that allows it to flow through the second heat exchanger at a first temperature to extract heat from the battery, and a second position that allows heat to be transferred from the fluid to the battery. It may be movable between a second position where fluid flows through the second heat exchanger at temperature. The second temperature may be higher than the first temperature.

更なる適用領域は、本明細書に記載される説明から明らかとなるであろう。本発明の概要での、説明および特定の実施例は、単に例示の目的を意図するのみであって、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。   Further areas of applicability will become apparent from the description provided herein. The description and specific examples in the summary of the invention are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

本明細書に記載される図面は、単に選択された実施形態の例示目的のためのみであって、全ての可能な実装ではなく、また本開示の範囲を限定することを意図するものではない。   The drawings described herein are for illustrative purposes only of selected embodiments and are not all possible implementations and are not intended to limit the scope of the present disclosure.

図1は、本開示の原理による車両の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a vehicle according to the principles of the present disclosure. 図2は、本開示の原理による、冷却モードでの、バッテリー加熱冷却システムの概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of a battery heating and cooling system in a cooling mode in accordance with the principles of the present disclosure. 図3は、本開示の原理による、加熱モードでの、図2のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram of the battery heating and cooling system of FIG. 2 in heating mode, in accordance with the principles of the present disclosure. 図4は、本開示の原理による、冷却モードでの、別のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。FIG. 4 is a schematic diagram of another battery heating and cooling system in cooling mode, in accordance with the principles of the present disclosure. 図5は、本開示の原理による、加熱モードでの、図4のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。FIG. 5 is a schematic diagram of the battery heating and cooling system of FIG. 4 in heating mode, in accordance with the principles of the present disclosure. 図6は、本開示の原理による、冷却モードでの、更に別のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of yet another battery heating and cooling system in cooling mode, in accordance with the principles of the present disclosure. 図7は、本開示の原理による、加熱モードでの、図6のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。7 is a schematic diagram of the battery heating and cooling system of FIG. 6 in heating mode, in accordance with the principles of the present disclosure. 図8は、本開示の原理による、冷却モードでの、更に別のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。FIG. 8 is a schematic diagram of yet another battery heating and cooling system in cooling mode, in accordance with the principles of the present disclosure. 図9は、本開示の原理による、加熱モードでの、図8のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。FIG. 9 is a schematic diagram of the battery heating and cooling system of FIG. 8 in heating mode, in accordance with the principles of the present disclosure. 図10は、本開示の原理による、冷却モードでの、更に別のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram of yet another battery heating and cooling system in cooling mode, in accordance with the principles of the present disclosure. 図11は、本開示の原理による、加熱モードでの、図10のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。11 is a schematic diagram of the battery heating and cooling system of FIG. 10 in heating mode, in accordance with the principles of the present disclosure.

対応する参照番号は、図面の幾つかの図の全体を通して、対応する部分を指示する。   Corresponding reference characters indicate corresponding parts throughout the several views of the drawings.

例示的実施形態を、添付の図面を参照して、より十分にここで説明する。   Exemplary embodiments will now be described more fully with reference to the accompanying drawings.

本開示が徹底され、その範囲が当業者に十分伝わるように、例示的実施形態が提供される。本開示の実施形態の徹底的な理解を提供するために、特定の構成要素、装置、および方法の実施例などの、多数の特定の詳細が記載される。特定の詳細を採用する必要はなく、例示的実施形態は、多種多様な形態で具体化することができ、いずれも本開示の範囲を限定するものとして解釈するべきではないことが、当業者には明らかとなるであろう。一部の例示的実施形態では、周知のプロセス、周知の装置の構造、および周知の技術は、詳細には説明されない。   Illustrative embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and will fully convey the scope to those skilled in the art. Numerous specific details are described, such as examples of specific components, apparatuses, and methods, to provide a thorough understanding of embodiments of the present disclosure. It should be understood by those skilled in the art that the specific details need not be employed and the exemplary embodiments may be embodied in a wide variety of forms, none of which should be construed as limiting the scope of the disclosure. Will be clear. In some exemplary embodiments, well-known processes, well-known device structures, and well-known techniques are not described in detail.

本明細書で使用される用語は、単に特定の例示的実施形態を説明する目的のためのものであって、限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「1つの(a)」、「1つの(an)」および「その(the)」は、文脈上明らかに単数形であることが示されない限り、複数形も同様に含むことを意図する場合がある。用語「備える(comprises)」、「備えて(comprising)」「含む(including)」および「有する(having)」は、包括的であり、したがって、記載される特徴、整数、工程、動作、要素、および/または構成要素の存在を指定するが、1つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、および/またはそれらの群の存在あるいは追加を排除しない。本明細書に記載される方法工程、プロセス、および動作は、実行の順序として具体的に特定されない限り、記載または説明される特定の順序でのそれらの実行を必然的に要求するものとして解釈するべきではない。追加的または代替的な工程が採用されてもよいことも理解されるべきである。   The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting. As used herein, the singular forms “a”, “an”, and “the” are plural unless the context clearly indicates otherwise. May be intended to be included as well. The terms “comprises”, “comprising”, “including” and “having” are inclusive, and thus the described features, integers, steps, operations, elements, And / or specifying the presence of a component does not exclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, and / or groups thereof. The method steps, processes, and operations described herein are to be construed as necessarily requiring their execution in the specific order described or described, unless specifically specified as the order of execution. Should not. It should also be understood that additional or alternative steps may be employed.

ある要素または層が、別の要素または層「の上に(on)」あるか、別の要素または層「に係合(engaged to)」するか、別の要素または層「に接続(connected to)」するか、もしくは別の要素または層「に結合(coupled to)」するとして言及される場合、それは、他の要素または層の直接上にあるか、他の要素または層に直接係合するか、他の要素または層に直接接続するか、もしくは他の要素または層に直接結合する場合があり、あるいは介在する要素または層が存在する場合がある。対照的に、要素が、別の要素または層「の直接上に(directly on)」あるか、別の要素または層「に直接係合(directly engaged to)」するか、別の要素または層「に直接接続(directly connected to)」するか、もしくは別の要素または層「に直接結合(directly coupled to)」するとして言及される場合、介在する要素または層は存在しない場合がある。要素間の関係を説明するために使用される他の語は、同様の方式で解釈されるべきである(例えば、「〜間で(between)」に対する「直接〜間で(directly between)」、「隣接して(adjacent)」に対する「直接隣接して(directly adjacent)」など)。本明細書で使用する場合、用語「および/または」は、関連して列挙される1つ以上の項目の、任意の組み合わせ、および全ての組み合わせを含む。   An element or layer is “on” another element or layer, “engaged to” another element or layer, or connected to another element or layer “connected to” ) "Or referred to as" coupled to "another element or layer, it is directly on or directly engages another element or layer. Or may be directly connected to, or directly coupled to, other elements or layers, or there may be intervening elements or layers. In contrast, an element is “directly on” another element or layer, “directly engaged to” another element or layer, or another element or layer “ When referred to as “directly connected to” or as “directly coupled to” another element or layer, there may be no intervening elements or layers present. Other terms used to describe the relationship between elements should be interpreted in a similar manner (eg, “directly between” for “between”, “Directly adjacent” to “adjacent”, etc.). As used herein, the term “and / or” includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.

本明細書において、第1、第2、第3などの用語が、様々な要素、構成要素、領域、層、および/または区域を説明するために使用される場合があるが、これらの要素、構成要素、領域、層、および/または区域は、それらの用語によって限定するべきではない。これらの用語は、単に、1つの要素、構成要素、領域、層、または区域を、別の領域、層、または区域から区別するためにのみ使用されてもよい。「第1」、「第2」などの用語、および他の数値的用語は、本明細書で使用する場合、文脈上明らかな指定がない限り、配列または順序を示唆するものではない。したがって、以下に説明される第1の要素、構成要素、領域、層、または区域は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第2の要素、構成要素、領域、層、または区域と呼ばれる可能性がある。   In this specification, terms such as first, second, third, etc. may be used to describe various elements, components, regions, layers, and / or areas, Components, regions, layers, and / or areas should not be limited by these terms. These terms may only be used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section. Terms such as “first”, “second”, and other numerical terms, as used herein, do not imply sequence or order unless the context clearly indicates otherwise. Accordingly, a first element, component, region, layer, or area described below may be used without departing from the teachings of the exemplary embodiments. May be called.

「内側(inner)」、「外側(outer)」、「下(beneath)」、「下方(below)」、「底部(lower)」、「上方(above)」、「上部(upper)」などのような、空間的に相対的な用語が、図に示されるような、1つの要素または特徴部の、別の要素または特徴部に対する関係性を説明する、説明の容易性のために、本明細書で使用される場合がある。空間的に相対的な用語は、図に示される配向に加えて、使用時または動作時の装置の、種々の配向を包含することを意図する場合がある。例えば、図中の装置が反転された場合には、他の要素または特徴部の「下方」もしくは「下」として説明される要素は、他の要素または特徴部の「上方」に配向されることになる。それゆえ、例示的用語「下方」は、上方および下方の双方の配向を包含する可能性がある。装置は、他の方式で配向(90度または他の配向で回転)されてもよく、本明細書で使用される空間的に相対的な記述語は、適宜に解釈される。   “Inner”, “Outer”, “Beneath”, “Below”, “Lower”, “above”, “upper”, etc. For ease of explanation, such spatially relative terms describe the relationship of one element or feature to another element or feature, as shown in the figures. May be used in a book. Spatial relative terms may be intended to encompass various orientations of the device in use or operation in addition to the orientation shown in the figures. For example, if the apparatus in the figure is inverted, an element described as “below” or “below” another element or feature is oriented “above” the other element or feature. become. Thus, the exemplary term “downward” may encompass both upward and downward orientations. The device may be oriented in other ways (90 degrees or rotated in other orientations) and the spatially relative descriptive terms used herein are interpreted accordingly.

図1〜図3を参照して、車両10が提供され、この車両10は、暖房、換気、および空調(HVAC)システム12、バッテリーパック14、ならびにバッテリー加熱冷却システム16を含んでもよい。車両10は、車両を駆動するように適合された内燃エンジンおよび/または電気モーター18を含んでもよい。すなわち、車両10は、従来のパワートレイン、ハイブリッドパワートレイン、または電気パワートレインを含んでもよい。HVACシステム12は、車両10の車室20を加熱および冷却するように動作可能であってもよい。バッテリーパック14は、車両10の1つ以上の電気システムに電力を提供する、1つ以上のバッテリーを含んでもよい。一部の実施形態では、バッテリーパック14は、モーター18に電力を提供することができる。後述するように、バッテリー加熱冷却システム16は、加熱モードおよび冷却モードで動作可能であってもよく、それぞれバッテリーパック14を加熱および冷却することにより、バッテリーの寿命を最大限に高め、かつそれらの性能特性を最適化することができる温度範囲内に、1つ以上のバッテリーを維持することができる。いくつかの実施形態では、バッテリー加熱冷却システム16は、HVACシステム12から分離して区別され、HVACシステム12から独立して動作する、独立型システムであってもよい。   With reference to FIGS. 1-3, a vehicle 10 is provided, which may include a heating, ventilation, and air conditioning (HVAC) system 12, a battery pack 14, and a battery heating and cooling system 16. The vehicle 10 may include an internal combustion engine and / or an electric motor 18 that is adapted to drive the vehicle. That is, the vehicle 10 may include a conventional power train, a hybrid power train, or an electric power train. The HVAC system 12 may be operable to heat and cool the passenger compartment 20 of the vehicle 10. The battery pack 14 may include one or more batteries that provide power to one or more electrical systems of the vehicle 10. In some embodiments, the battery pack 14 can provide power to the motor 18. As will be described below, the battery heating and cooling system 16 may be operable in heating and cooling modes to maximize battery life by heating and cooling the battery pack 14 respectively, and to One or more batteries can be maintained within a temperature range where performance characteristics can be optimized. In some embodiments, the battery heating and cooling system 16 may be a stand-alone system that is separate and distinct from the HVAC system 12 and operates independently of the HVAC system 12.

HVACシステム12は、圧縮器22、凝縮器24、膨張装置26、および蒸発器28を有する、作動流体回路を含んでもよい。圧縮器22は、吸込み圧力および吸込み温度で、作動流体(例えば、R−12、R−134a、HFO−1234yf、二酸化炭素など)を受容し、この吸込み圧力および吸込み温度よりも高い、吐出圧力および吐出温度で、作動流体を放出してもよい。この圧縮器から、作動流体は凝縮器24へ流れてもよく、この凝縮器24内で、作動流体から周囲空気に熱を排除してもよい。第1ファン30が、凝縮器24を横切って空気を強制的に送り、周囲空気と作動流体との間の熱伝達を促進してもよい。   The HVAC system 12 may include a working fluid circuit having a compressor 22, a condenser 24, an expansion device 26, and an evaporator 28. The compressor 22 receives a working fluid (eg, R-12, R-134a, HFO-1234yf, carbon dioxide, etc.) at a suction pressure and a suction temperature, and has a discharge pressure and a pressure higher than the suction pressure and the suction temperature. The working fluid may be discharged at the discharge temperature. From this compressor, the working fluid may flow to the condenser 24, where heat may be removed from the working fluid to the ambient air. A first fan 30 may force air across the condenser 24 to facilitate heat transfer between the ambient air and the working fluid.

凝縮器24から、作動流体は、膨張装置26を通って流れることができる。膨張装置26は、例えば、電磁弁、熱膨張弁、毛細管、もしくはオリフィス管、または任意の他の適切な装置であってもよい。膨張装置26から出る作動流体は、比較的、低温かつ低圧であってもよい。膨張装置26から、作動流体は、蒸発器28を通って流れてもよく、この蒸発器28内で、その中の低温の作動流体によって、周囲空気からの熱が吸収される。第2ファン32が、蒸発器28を横切って空気を強制的に送り、車両10の車室20内へ送り、車室20を所望の温度まで冷却することができる。   From the condenser 24, the working fluid can flow through the expansion device 26. The expansion device 26 may be, for example, a solenoid valve, a thermal expansion valve, a capillary tube, or an orifice tube, or any other suitable device. The working fluid exiting the expansion device 26 may be relatively cold and low pressure. From the expansion device 26, the working fluid may flow through an evaporator 28, in which heat from ambient air is absorbed by the cold working fluid therein. The second fan 32 can forcibly send air across the evaporator 28 and send it into the passenger compartment 20 of the vehicle 10 to cool the passenger compartment 20 to a desired temperature.

バッテリー加熱冷却システム16は、HVACシステム12から分離されていてもよく、HVACシステム12から独立して動作してもよい。バッテリー加熱冷却システム16は、第1流体回路34(図2および図3に実線で示す)および第2流体回路36(図2および図3に破線で示す)を含んでもよい。第1流体回路34は、圧縮器38、四方弁40、第1熱交換器42、膨張装置44、第2熱交換器46、およびアキュムレータ48を含む、密封された流体経路を確定してもよい。制御モジュール49(図1に概略的に示す)は、圧縮器38の動作を制御してもよく、この圧縮器38は、例えば、R−152a、R−245、R−12、R−134a、HFO−1234yf、または二酸化炭素などの作動流体を、第1流体回路34を通して循環してもよい。いくつかの実施形態では、第1流体回路34は、車両10の車室20の完全に外側に配置されていてもよく、HVACシステム12から流体的に隔離されていてもよい。そのような実施形態では、第1流体回路34は、現在、一部の政府規制の下では車両の車室内部での使用が許可されていないが、例えばHFO−1234yfのような一部の他の作動流体よりも効率的である、例えばR−152aなどの作動流体を、循環させることが可能である。   The battery heating and cooling system 16 may be separate from the HVAC system 12 and may operate independently of the HVAC system 12. The battery heating and cooling system 16 may include a first fluid circuit 34 (shown in solid lines in FIGS. 2 and 3) and a second fluid circuit 36 (shown in broken lines in FIGS. 2 and 3). The first fluid circuit 34 may define a sealed fluid path that includes a compressor 38, a four-way valve 40, a first heat exchanger 42, an expansion device 44, a second heat exchanger 46, and an accumulator 48. . A control module 49 (shown schematically in FIG. 1) may control the operation of the compressor 38, which may be, for example, R-152a, R-245, R-12, R-134a, A working fluid such as HFO-1234yf or carbon dioxide may be circulated through the first fluid circuit 34. In some embodiments, the first fluid circuit 34 may be located entirely outside the passenger compartment 20 of the vehicle 10 and may be fluidly isolated from the HVAC system 12. In such an embodiment, the first fluid circuit 34 is currently not permitted for use in the interior of a vehicle under some government regulations, but some other such as HFO-1234yf. It is possible to circulate a working fluid such as R-152a, which is more efficient than the other working fluid.

四方弁40は、第1流体ポート50、第2流体ポート52、第3流体ポート54、および第4流体ポート56を含んでもよい。四方弁40は、制御モジュール49と通信していてもよく、この制御モジュール49は、四方弁40を、第1位置と第2位置との間で移動させるように動作可能であってもよい。第1位置(図2)では、第1流体ポート50および第2流体ポート52は、互いに流体連通していてもよく、第3流体ポート54および第4流体ポート56は、互いに連通していてもよい。第2位置(図3)では、第1流体ポート50は、第3流体ポート54と流体連通していてもよく、第2流体ポート52は、第4流体ポート56と流体連通していてもよい。四方弁40は、任意のタイプの弁を含んでもよく、本明細書で説明される機能性を可能にする、任意の適切な構成を含んでもよい。例えば、四方弁40は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、譲渡人の共同所有の米国特許第6,574,976号に記載されるタイプのものとすることが可能である。   The four-way valve 40 may include a first fluid port 50, a second fluid port 52, a third fluid port 54, and a fourth fluid port 56. The four-way valve 40 may be in communication with a control module 49, which may be operable to move the four-way valve 40 between a first position and a second position. In the first position (FIG. 2), the first fluid port 50 and the second fluid port 52 may be in fluid communication with each other, and the third fluid port 54 and the fourth fluid port 56 may be in communication with each other. Good. In the second position (FIG. 3), the first fluid port 50 may be in fluid communication with the third fluid port 54 and the second fluid port 52 may be in fluid communication with the fourth fluid port 56. . The four-way valve 40 may include any type of valve and may include any suitable configuration that enables the functionality described herein. For example, the four-way valve 40 can be of the type described in assignee's commonly owned US Pat. No. 6,574,976, the disclosure of which is incorporated herein by reference.

圧縮器38の放出ポート58は、四方弁40の第1流体ポート50と流体連通していてもよい。第1熱交換器42は、例えば、液体冷却凝縮器であってもよく、四方弁40の第2流体ポート52と流体連通していてもよい。いくつかの実施形態では、第1熱交換器42は、空冷式である可能性があることが理解されよう。膨張装置44は、第1熱交換器42、および四方弁40の第4流体ポート56と流体連通していてもよい。膨張装置44は、例えば、電磁弁、熱膨張弁、キャピラリー管、またはオリフィス管、あるいは任意の他の適切な装置を含んでもよい。第2熱交換器46は、例えば、冷却装置であってもよく、四方弁40の第3流体ポート54、およびアキュムレータ48と流体連通していてもよい。アキュムレータ48はまた、圧縮器38の吸込みポート60とも流体連通していてもよい。   The discharge port 58 of the compressor 38 may be in fluid communication with the first fluid port 50 of the four-way valve 40. The first heat exchanger 42 may be a liquid cooled condenser, for example, and may be in fluid communication with the second fluid port 52 of the four-way valve 40. It will be appreciated that in some embodiments, the first heat exchanger 42 may be air cooled. The expansion device 44 may be in fluid communication with the first heat exchanger 42 and the fourth fluid port 56 of the four-way valve 40. The expansion device 44 may include, for example, a solenoid valve, a thermal expansion valve, a capillary tube, or an orifice tube, or any other suitable device. The second heat exchanger 46 may be, for example, a cooling device, and may be in fluid communication with the third fluid port 54 of the four-way valve 40 and the accumulator 48. The accumulator 48 may also be in fluid communication with the suction port 60 of the compressor 38.

第2流体回路36は、ポンプ62、第1熱交換導管64、第1弁66、第2熱交換導管68、第3熱交換器70、第2弁72、液体貯蔵器74、およびバイパス導管76を含む、流体経路を画定してもよい。制御モジュール49は、ポンプ62の動作を制御してもよく、このポンプ62は、例えば、エチレングリコールと水との混合物などの冷却剤、または任意の他の適切な流体を、第2流体回路36の全体を通して循環してもよい。第2流体回路36を通って循環する冷却剤は、第1流体回路34およびHVACシステム12内の作動流体から、流体的に隔離されていてもよい。第1熱交換導管64は、ポンプ62および第1弁66と流体的に結合していてもよく、第1流体回路34の第2熱交換器46、およびバッテリーパック14と熱伝達関係にあってもよい。図2および図3の概略図では具体的に示されないが、第1熱交換導管64を、第1流体回路34の第2熱交換器46、およびバッテリーパック14の周囲に巻き付け、かつ/または通過させて、それらの間の熱伝達を促進してもよい。   The second fluid circuit 36 includes a pump 62, a first heat exchange conduit 64, a first valve 66, a second heat exchange conduit 68, a third heat exchanger 70, a second valve 72, a liquid reservoir 74, and a bypass conduit 76. A fluid path may be defined including: The control module 49 may control the operation of the pump 62, which may supply a coolant, such as, for example, a mixture of ethylene glycol and water, or any other suitable fluid, to the second fluid circuit 36. You may circulate throughout. The coolant circulating through the second fluid circuit 36 may be fluidly isolated from the first fluid circuit 34 and the working fluid in the HVAC system 12. The first heat exchange conduit 64 may be fluidly coupled to the pump 62 and the first valve 66 and is in heat transfer relationship with the second heat exchanger 46 of the first fluid circuit 34 and the battery pack 14. Also good. Although not specifically shown in the schematic diagrams of FIGS. 2 and 3, the first heat exchange conduit 64 is wrapped around and / or passed around the second heat exchanger 46 of the first fluid circuit 34 and the battery pack 14. And may facilitate heat transfer between them.

第1弁66は、第1熱交換導管64、第2熱交換導管68、およびバイパス導管76と流体連通する、三方弁であってもよい。第1弁66は、制御モジュール49と通信していてもよく、この制御モジュール49は、第1弁66を、第1位置と第2位置との間で移動させるように動作可能であってもよい。第1位置(図2)では、第1熱交換導管64内の冷却剤は、第1弁66を通って流れ、第2熱交換導管68内に流れ込むことを許容してもよく、バイパス導管76内の冷却剤は、第1熱交換導管64または第2熱交換導管68のいずれかの中に流れ込むことが阻止される場合がある。第2位置(図3)では、第1弁66は、第1熱交換導管64内の冷却剤が、第1弁66を通って流れ、バイパス導管76内に流れ込むことを許容してもよく、冷却剤が第2熱交換導管68内に流れ込むことを阻止してもよい。   First valve 66 may be a three-way valve in fluid communication with first heat exchange conduit 64, second heat exchange conduit 68, and bypass conduit 76. The first valve 66 may be in communication with the control module 49, which may be operable to move the first valve 66 between the first position and the second position. Good. In the first position (FIG. 2), coolant in the first heat exchange conduit 64 may be allowed to flow through the first valve 66 and into the second heat exchange conduit 68, and the bypass conduit 76. The coolant within may be prevented from flowing into either the first heat exchange conduit 64 or the second heat exchange conduit 68. In the second position (FIG. 3), the first valve 66 may allow the coolant in the first heat exchange conduit 64 to flow through the first valve 66 and into the bypass conduit 76; Coolant may be prevented from flowing into the second heat exchange conduit 68.

第2熱交換導管68は、第1流体回路34の第1熱交換器42と熱伝達関係にあってもよく、第3熱交換器70と流体的に結合してもよい。図2および図3の概略図では具体的に示されないが、第2熱交換導管68は、第1流体回路34の第1熱交換器42の周囲に巻き付けられ、かつ/または通過させて、それらの間の熱伝達を促進してもよい。   The second heat exchange conduit 68 may be in heat transfer relationship with the first heat exchanger 42 of the first fluid circuit 34 and may be fluidly coupled to the third heat exchanger 70. Although not specifically shown in the schematic illustrations of FIGS. 2 and 3, the second heat exchange conduit 68 is wrapped around and / or passed around the first heat exchanger 42 of the first fluid circuit 34 so that they are Heat transfer between them may be promoted.

第3熱交換器70は、例えば、車両10の前端部のグリルの近位に配置される、放熱器とすることが可能である。第3熱交換器70を通って流れる冷却剤は、周囲空気に熱を排除することができる。ファン30は、第3熱交換器70を横切って空気を強制的に送り、第3熱交換器70内の冷却剤の冷却を促進することができる。第3熱交換器70の出口は、第1導管78と流体的に結合することができる。   The third heat exchanger 70 can be, for example, a radiator that is disposed in the vicinity of the grill at the front end of the vehicle 10. The coolant flowing through the third heat exchanger 70 can remove heat to the ambient air. The fan 30 can forcibly send air across the third heat exchanger 70 to promote cooling of the coolant in the third heat exchanger 70. The outlet of the third heat exchanger 70 can be fluidly coupled to the first conduit 78.

第2弁72は、第1導管78、第2導管80、およびバイパス導管76と流体連通する、三方弁であってもよい。第2弁72は、制御モジュール49と通信していてもよく、この制御モジュール49は、第2弁72を、第1位置と第2位置との間で移動させてもよい。第1位置(図2)では、第2弁72は、冷却剤が第1導管78から第2導管80内に流れ込むことを許容してもよく、冷却剤がバイパス導管76内に流れ込むか、またはバイパス導管76から流れ出ることを阻止してもよい。第2位置(図3)では、第2弁72は、バイパス導管76内の冷却剤が、第2導管80内に流れ込むことを許容してもよく、冷却剤が第1導管78内に流れ込むことを阻止してもよい。   Second valve 72 may be a three-way valve in fluid communication with first conduit 78, second conduit 80, and bypass conduit 76. The second valve 72 may be in communication with the control module 49, which may move the second valve 72 between the first position and the second position. In the first position (FIG. 2), the second valve 72 may allow coolant to flow from the first conduit 78 into the second conduit 80, and coolant flows into the bypass conduit 76, or Outflow from the bypass conduit 76 may be prevented. In the second position (FIG. 3), the second valve 72 may allow the coolant in the bypass conduit 76 to flow into the second conduit 80 and allow the coolant to flow into the first conduit 78. May be prevented.

第2導管80は、液体貯蔵器74、およびポンプ62の入口と流体連通していてもよい。液体貯蔵器74は、一定容量の余分な冷却剤を蓄えてもよく、ポンプ62は、適切な量の冷却剤が確実にポンプ62内に流れ込むように、そこから引き込んでもよい。   The second conduit 80 may be in fluid communication with the liquid reservoir 74 and the inlet of the pump 62. The liquid reservoir 74 may store a fixed volume of extra coolant and the pump 62 may be drawn from it to ensure that an appropriate amount of coolant flows into the pump 62.

引き続き図1〜図3を参照して、バッテリー加熱冷却システム16の動作を詳細に説明する。バッテリー加熱冷却システム16は、バッテリーパック14内の1つ以上のバッテリーの温度を制御するように、冷却モード(図2)および加熱モード(図3)で動作可能であってもよい。1つ以上の温度センサーを、1つ以上のバッテリーの近位に取り付けるか、または近位に配置して、それらの温度を監視し、その温度を制御モジュール49に通信してもよい。バッテリーパック14が既定の温度を超えていることを、制御モジュール49が判定した場合、制御モジュール49は、バッテリー加熱冷却システム16を冷却モードで動作させてもよい。反対に、バッテリーパック14が既定の温度よりも低いことを、制御モジュール49が判定した場合、制御モジュール49は、バッテリー加熱冷却システム16を加熱モードで動作させてもよい。   The operation of the battery heating / cooling system 16 will be described in detail with reference to FIGS. The battery heating and cooling system 16 may be operable in a cooling mode (FIG. 2) and a heating mode (FIG. 3) to control the temperature of one or more batteries in the battery pack 14. One or more temperature sensors may be attached or placed proximal to one or more batteries to monitor their temperature and communicate that temperature to the control module 49. When the control module 49 determines that the battery pack 14 exceeds the predetermined temperature, the control module 49 may operate the battery heating / cooling system 16 in the cooling mode. Conversely, if the control module 49 determines that the battery pack 14 is below a predetermined temperature, the control module 49 may operate the battery heating and cooling system 16 in a heating mode.

冷却モードでは、制御モジュール49は、第1位置へと移動させるか、または第1位置に維持するように、四方弁40、第1弁66、および第2弁72を移動させてもよい。制御モジュール49はまた、圧縮器38に、第1流体回路34を通して作動流体を循環させ、ポンプ62に、第2流体回路36を通して冷却剤を循環させるようにもしてもよい。   In the cooling mode, the control module 49 may move the four-way valve 40, the first valve 66, and the second valve 72 to move to or maintain the first position. Control module 49 may also cause compressor 38 to circulate working fluid through first fluid circuit 34 and pump 62 to circulate coolant through second fluid circuit 36.

冷却モードでは、圧縮器38は、吸込み圧力および吸込み温度で、作動流体を受容し、この吸込み圧力および吸込み温度よりも実質的に高い、吐出圧力および吐出温度で、作動流体を放出してもよい。圧縮器38から、作動流体は、四方弁40の第1流体ポート50内に流れ込んでもよい。四方弁40は、冷却モードでは第1位置にあるため、流体は、次いで、第2流体ポート52を通って四方弁40から出て、第1熱交換器42内に流れ込んでもよい。第1熱交換器42内で、作動流体は、第2流体回路36内の第2熱交換導管68を通って流れる冷却剤に、熱を伝達してもよい。第1熱交換器42から、作動流体は、膨張装置44を通って流れてもよく、作動流体の温度および圧力を更に低減してもよい。膨張装置44から、作動流体は、四方弁40の第4流体ポート56内に流れ込み、第3流体ポート54を通って四方弁40から出てもよい。第3流体ポート54から、作動流体は、第2熱交換器46を通って流れ、第2流体回路36の第1熱交換導管64内の冷却剤から、熱を吸収してもよい。第2熱交換器46から、作動流体は、圧縮器38の吸込みポート60に戻る前に、アキュムレータ48内に流れ込んでもよく、ここでこのサイクルを繰り返してもよい。   In the cooling mode, the compressor 38 may receive the working fluid at the suction pressure and the suction temperature, and release the working fluid at a discharge pressure and a discharge temperature substantially higher than the suction pressure and the suction temperature. . From the compressor 38, the working fluid may flow into the first fluid port 50 of the four-way valve 40. Since the four-way valve 40 is in the first position in the cooling mode, fluid may then exit the four-way valve 40 through the second fluid port 52 and flow into the first heat exchanger 42. Within the first heat exchanger 42, the working fluid may transfer heat to a coolant that flows through a second heat exchange conduit 68 in the second fluid circuit 36. From the first heat exchanger 42, the working fluid may flow through the expansion device 44 and may further reduce the temperature and pressure of the working fluid. From the expansion device 44, the working fluid may flow into the fourth fluid port 56 of the four-way valve 40 and exit the four-way valve 40 through the third fluid port 54. From the third fluid port 54, the working fluid may flow through the second heat exchanger 46 and absorb heat from the coolant in the first heat exchange conduit 64 of the second fluid circuit 36. From the second heat exchanger 46, the working fluid may flow into the accumulator 48 before returning to the suction port 60 of the compressor 38, where the cycle may be repeated.

上述の第1流体回路34の動作の間、ポンプ62は、第2流体回路36を通して冷却剤を循環してもよい。冷却剤は、ポンプ62から第1熱交換導管64へと流れてもよく、ここで、第2流体回路36内の冷却剤から、第1流体回路34の第2熱交換器46内の作動流体に、熱が伝達される。第2熱交換器46の下流の第1熱交換導管64内の、温度が低減された冷却剤は、次いで、バッテリーパック14を通って流れる際に、バッテリーパック14から熱を吸収してもよい。冷却剤は、次いで、第1弁66(第1位置にある)を通って第2熱交換導管68へ流れ、第3熱交換器70へ流れる前に、第1熱交換器42内の作動流体から熱を吸収してもよい。   During operation of the first fluid circuit 34 described above, the pump 62 may circulate coolant through the second fluid circuit 36. The coolant may flow from the pump 62 to the first heat exchange conduit 64 where the working fluid in the second heat exchanger 46 of the first fluid circuit 34 from the coolant in the second fluid circuit 36. Heat is transferred to the surface. The reduced temperature coolant in the first heat exchange conduit 64 downstream of the second heat exchanger 46 may then absorb heat from the battery pack 14 as it flows through the battery pack 14. . The coolant then flows through the first valve 66 (in the first position) to the second heat exchange conduit 68 and before flowing to the third heat exchanger 70, the working fluid in the first heat exchanger 42. Heat may be absorbed.

第3熱交換器70内では、冷却剤からの熱は、ファン30によって第3熱交換器70をわたって強制的に送られている周囲空気へと、排除されてもよい。第3熱交換器70から、冷却剤は、第1導管78を通り、第2弁72(第1位置にある)を通り、第2導管80を通って流れ、ポンプ62に戻ってもよく、ここでこのサイクルは繰り返されてもよい。この第1流体回路34および第2流体回路36のサイクルは、バッテリーパック14が既定の閾値よりも低く冷却されるまで、このようにして繰り返されてもよい。   Within the third heat exchanger 70, heat from the coolant may be removed to ambient air that is forced by the fan 30 across the third heat exchanger 70. From the third heat exchanger 70, the coolant may flow through the first conduit 78, through the second valve 72 (in the first position), through the second conduit 80, and back to the pump 62; Here, this cycle may be repeated. This cycle of the first fluid circuit 34 and the second fluid circuit 36 may be repeated in this manner until the battery pack 14 is cooled below a predetermined threshold.

いくつかの実施形態では、車両10の外側の周囲空気が十分に冷たい場合には、第2流体回路36は、第1流体回路34を運用することなく、冷却モードで動作させることができる。すなわち、周囲空気が十分に冷たい場合、冷却剤がバッテリーパック14から熱を効率的に吸収することを可能にするように、冷却剤は、単に第3熱交換器70を横切って流れる周囲空気との熱伝達のみによって十分に冷却することができ、第2熱交換器46内の作動流体によって冷却される必要がない場合がある。いくつかの実施形態では、摂氏約35度(華氏95度)よりも低い周囲空気は、第2流体回路36が、第1流体回路34を運用することなく、バッテリーパック14を適切に冷却するために、十分低温である場合がある。   In some embodiments, if the ambient air outside the vehicle 10 is sufficiently cold, the second fluid circuit 36 can be operated in a cooling mode without operating the first fluid circuit 34. That is, if the ambient air is sufficiently cold, the coolant simply passes through the third heat exchanger 70 to allow the coolant to efficiently absorb heat from the battery pack 14. May be sufficiently cooled by only the heat transfer, and may not need to be cooled by the working fluid in the second heat exchanger 46. In some embodiments, ambient air below about 35 degrees Celsius (95 degrees Fahrenheit) causes the second fluid circuit 36 to properly cool the battery pack 14 without operating the first fluid circuit 34. In addition, the temperature may be sufficiently low.

加熱モード(図3)では、制御モジュール49は、上述のように、圧縮器38およびポンプ62の動作を引き起こしてもよい。ただし、加熱モードでは、制御モジュール49は、四方弁40、第1弁66、および第2弁72を、第2位置へと移動させてもよい。四方弁40が第2位置にある状態で、圧縮器38から放出される高温かつ高圧の作動流体は、四方弁40の第1流体ポート50内に流れ込み、第1熱交換器42および膨張器44を迂回して、四方弁40の第3流体ポート54を通って出る。それゆえ、作動流体が第2熱交換器46に入る際には、作動流体は、依然として比較的高い温度である場合がある。   In the heating mode (FIG. 3), the control module 49 may cause the compressor 38 and pump 62 to operate as described above. However, in the heating mode, the control module 49 may move the four-way valve 40, the first valve 66, and the second valve 72 to the second position. With the four-way valve 40 in the second position, the hot and high-pressure working fluid discharged from the compressor 38 flows into the first fluid port 50 of the four-way valve 40, and the first heat exchanger 42 and the expander 44. And exit through the third fluid port 54 of the four-way valve 40. Therefore, when the working fluid enters the second heat exchanger 46, the working fluid may still be at a relatively high temperature.

第2熱交換器46内の作動流体は、加熱モードでは高い温度であるため、第2熱交換器46と熱伝達関係になる第1熱交換導管64内の冷却剤は、作動流体から熱を吸収する。このことが、冷却剤の温度を、バッテリーパック14に到達する前に上昇させる。次いで、この比較的高い温度の冷却剤は、バッテリーパック14と熱伝達関係になることにより、バッテリーパック14の温度を上昇させる。冷却剤は、次いで、第1弁66(第2位置にある)へ流れてもよく、バイパス導管76内へと方向付けられてもよい。冷却剤は、バイパス導管76を通って第2弁72へ流れてもよく、ここで、冷却剤は、第2導管80へ方向付けられて、この第2導管80を通って、冷却剤はポンプ62に戻る。この第1流体回路34および第2流体回路36のサイクルは、バッテリーパック14が既定の閾値よりも上の温度に暖められるまで、このようにして繰り返されてもよい。   Since the working fluid in the second heat exchanger 46 is at a high temperature in the heating mode, the coolant in the first heat exchange conduit 64 that is in heat transfer relation with the second heat exchanger 46 draws heat from the working fluid. Absorb. This raises the temperature of the coolant before reaching the battery pack 14. The relatively high temperature coolant then increases the temperature of the battery pack 14 by establishing a heat transfer relationship with the battery pack 14. The coolant may then flow to the first valve 66 (in the second position) and may be directed into the bypass conduit 76. The coolant may flow through the bypass conduit 76 to the second valve 72, where the coolant is directed to the second conduit 80 through which the coolant is pumped. Return to 62. This cycle of the first fluid circuit 34 and the second fluid circuit 36 may be repeated in this manner until the battery pack 14 is warmed to a temperature above a predetermined threshold.

図4および図5を参照して、別のバッテリー加熱冷却システム116が提供され、このバッテリー加熱冷却システム116は、第1流体回路134および第2流体回路136を含んでもよい。第1流体回路134の構造および機能は、後述するいずれかの例外を除いては、上述の第1流体回路34と概ね同様であってもよい。第1流体回路134は、圧縮器138、四方弁140、第1熱交換器142、膨張装置144、第2熱交換器146、およびアキュムレータ148を含んでもよい。第2熱交換器146内部の作動流体は、車両10の車室20内部からの空気の流れ、または車両10の外側の空気からの流れと、熱伝達関係にあってもよい。ファン147は、第2熱交換器146を横切って空気を強制的に送り、それらの間の熱伝達を促進し、バッテリーパック14と連通するダクト149を通って、空気を強制的に送ってもよい。ダクト149を通って流れる空気は、バッテリーパック14と熱伝達関係になり、バッテリー加熱冷却システム116が冷却モードにある場合、バッテリーパック14から熱を吸収してもよく、バッテリー加熱冷却システム116が加熱モードにある場合、バッテリーパック14に熱を伝達してもよい。   With reference to FIGS. 4 and 5, another battery heating and cooling system 116 is provided, which may include a first fluid circuit 134 and a second fluid circuit 136. The structure and function of the first fluid circuit 134 may be substantially the same as the first fluid circuit 34 described above, with any exceptions described below. The first fluid circuit 134 may include a compressor 138, a four-way valve 140, a first heat exchanger 142, an expansion device 144, a second heat exchanger 146, and an accumulator 148. The working fluid in the second heat exchanger 146 may be in a heat transfer relationship with the flow of air from the interior of the vehicle compartment 20 of the vehicle 10 or the flow of air from the outside of the vehicle 10. The fan 147 forcibly sends air across the second heat exchanger 146, promotes heat transfer therebetween, and forces air through the duct 149 that communicates with the battery pack 14. Good. The air flowing through the duct 149 is in heat transfer relationship with the battery pack 14 and may absorb heat from the battery pack 14 when the battery heating and cooling system 116 is in the cooling mode, and the battery heating and cooling system 116 is heated. When in the mode, heat may be transferred to the battery pack 14.

上述の第1流体回路34と同様に、第1流体回路134が冷却モードにある場合、作動流体は、圧縮器138から、四方弁140(図4に示す第1位置にあってもよい)へ、第1熱交換器142へ、膨張装置144へ、四方弁140へ、第2熱交換器146へと流れる。それゆえ、冷却モードでは、第2熱交換器146を通って流れる作動流体は、比較的低い温度であり、ファン147によって第2熱交換器146を強制的に横切って送られた空気を冷却する。この空気は、次いで、バッテリーパック14を冷却して、その後、車両10から排気されてもよい。車室20内部の空気が十分に冷たい場合には、ファン147の冷却能力は、それ自体、第1流体回路134を運用することなく、バッテリーパック14を適切に冷却するために十分である場合がある。   Similar to the first fluid circuit 34 described above, when the first fluid circuit 134 is in the cooling mode, the working fluid is from the compressor 138 to the four-way valve 140 (which may be in the first position shown in FIG. 4). , To the first heat exchanger 142, to the expansion device 144, to the four-way valve 140, and to the second heat exchanger 146. Therefore, in the cooling mode, the working fluid flowing through the second heat exchanger 146 is at a relatively low temperature and cools the air sent by the fan 147 across the second heat exchanger 146. . This air may then cool the battery pack 14 and then be exhausted from the vehicle 10. If the air inside the passenger compartment 20 is sufficiently cold, the cooling capacity of the fan 147 may itself be sufficient to properly cool the battery pack 14 without operating the first fluid circuit 134. is there.

第1流体回路134の冷却モードでの動作の間、第2流体回路136は、第1熱交換器142を通って流れる作動流体を冷却するように動作してもよい。第2流体回路136は、ポンプ162、熱交換導管168、第3熱交換器170、および液体貯蔵器174を含んでもよい。ポンプ162は、第1流体回路134の第1熱交換器142と熱伝達関係にあってもよい熱交換導管168に、冷却剤を強制的に通過させてもよい。熱交換導管168内の冷却剤は、第1熱交換器142内の高温の作動流体から熱を吸収して、その後、第3熱交換器170へ流れる。第3熱交換器170内では、冷却剤からの熱は、周囲空気に排除されてもよい。ファン30は、第3熱交換器170を横切って空気を強制的に送り、熱伝達を促進してもよい。第3熱交換器170から、冷却剤はポンプ162に戻ってもよく、ここでこのサイクルを繰り返すことができる。   During operation of the first fluid circuit 134 in the cooling mode, the second fluid circuit 136 may operate to cool the working fluid flowing through the first heat exchanger 142. The second fluid circuit 136 may include a pump 162, a heat exchange conduit 168, a third heat exchanger 170, and a liquid reservoir 174. The pump 162 may force the coolant through a heat exchange conduit 168 that may be in heat transfer relationship with the first heat exchanger 142 of the first fluid circuit 134. The coolant in the heat exchange conduit 168 absorbs heat from the hot working fluid in the first heat exchanger 142 and then flows to the third heat exchanger 170. Within the third heat exchanger 170, heat from the coolant may be removed to the ambient air. The fan 30 may force air across the third heat exchanger 170 to facilitate heat transfer. From the third heat exchanger 170, the coolant may return to the pump 162, where the cycle can be repeated.

加熱モードでは、四方弁140は、第2位置にあってもよい(図5)。第1流体回路34と同様に、第1流体回路134が加熱モードにある場合、作動流体は、圧縮器138から、四方弁140に流れ、第1熱交換器142および膨張装置144を迂回して、第2熱交換器146に直接流れてもよい。それゆえ、作動流体が、加熱モードで第2熱交換器146に到達する場合、作動流体は、依然として比較的高い温度であり、ファン147によって強制的に第2熱交換器146を横切って送られる車室20からの空気に、熱を伝達する。加熱された空気は、次いで、バッテリーパック14を横切って強制的に送られ、バッテリーパック14に熱を伝達し、その温度を、既定の閾値よりも上に上昇させる。作動流体は、加熱モードでは第1熱交換器142を通って流れないため、第2流体回路136は、バッテリー加熱冷却システム116が加熱モードにある場合、動作しなくてもよい。   In the heating mode, the four-way valve 140 may be in the second position (FIG. 5). Similar to the first fluid circuit 34, when the first fluid circuit 134 is in the heating mode, the working fluid flows from the compressor 138 to the four-way valve 140, bypassing the first heat exchanger 142 and the expansion device 144. , It may flow directly to the second heat exchanger 146. Therefore, when the working fluid reaches the second heat exchanger 146 in the heating mode, the working fluid is still at a relatively high temperature and is forced across the second heat exchanger 146 by the fan 147. Heat is transferred to the air from the passenger compartment 20. The heated air is then forced across the battery pack 14 to transfer heat to the battery pack 14 and raise its temperature above a predetermined threshold. Since the working fluid does not flow through the first heat exchanger 142 in the heating mode, the second fluid circuit 136 may not operate when the battery heating and cooling system 116 is in the heating mode.

図6および図7を参照して、別のバッテリー加熱冷却システム216が提供され、このバッテリー加熱冷却システム216は、流体回路234を含んでもよい。流体回路234の構造および機能は、上述の第1流体回路134のものと実質的に同様であってもよく、それゆえ、再び詳細には説明されない。簡潔に述べると、流体回路234は、圧縮器238、四方弁240、第1熱交換器242、膨張装置244、第2熱交換器246、ファン247、およびアキュムレータ248を含んでもよい。第1流体回路134と同様に、流体回路234は、冷却モード(図6)および加熱モード(図7)で動作可能であってもよい。第2流体回路(第2流体回路136と同様の)に加えて、またはその代替として、流体回路234は、冷却モードの間に動作して、第1熱交換器242内部の作動流体を冷却する、ファン243を含んでもよい。   With reference to FIGS. 6 and 7, another battery heating and cooling system 216 is provided, which may include a fluid circuit 234. The structure and function of the fluid circuit 234 may be substantially similar to that of the first fluid circuit 134 described above, and therefore will not be described in detail again. Briefly, the fluid circuit 234 may include a compressor 238, a four-way valve 240, a first heat exchanger 242, an expansion device 244, a second heat exchanger 246, a fan 247, and an accumulator 248. Similar to the first fluid circuit 134, the fluid circuit 234 may be operable in a cooling mode (FIG. 6) and a heating mode (FIG. 7). In addition to or as an alternative to the second fluid circuit (similar to the second fluid circuit 136), the fluid circuit 234 operates during the cooling mode to cool the working fluid within the first heat exchanger 242. The fan 243 may be included.

図8および図9を参照して、更に別のバッテリー加熱冷却システム316が提供され、このバッテリー加熱冷却システム316は、第1流体回路334を含んでもよい。流体回路334は、圧縮器338、四方弁340、第1熱交換器342、第1ファン343、膨張装置344、第2熱交換器346、第2ファン347、およびアキュムレータ348を含んでもよい。バッテリー加熱冷却システム16、116、216と同様に、バッテリー加熱冷却システム316は、冷却モード(図8)および加熱モード(図9)で動作可能であってもよい。四方弁340、第1熱交換器342、第1ファン343、膨張装置344、第2熱交換器346、第2ファン347、およびアキュムレータ348の構造ならびに機能は、上述の、四方弁240、第1熱交換器242、ファン243、膨張装置244、第2熱交換器246、ファン247、およびアキュムレータ248のものと実質的に同様であってもよく、それゆえ、再び詳細には説明されない。   With reference to FIGS. 8 and 9, yet another battery heating and cooling system 316 is provided, which may include a first fluid circuit 334. The fluid circuit 334 may include a compressor 338, a four-way valve 340, a first heat exchanger 342, a first fan 343, an expansion device 344, a second heat exchanger 346, a second fan 347, and an accumulator 348. Similar to battery heating and cooling systems 16, 116, 216, battery heating and cooling system 316 may be operable in a cooling mode (FIG. 8) and a heating mode (FIG. 9). The structures and functions of the four-way valve 340, the first heat exchanger 342, the first fan 343, the expansion device 344, the second heat exchanger 346, the second fan 347, and the accumulator 348 are the same as those described above for the four-way valve 240, first It may be substantially similar to that of heat exchanger 242, fan 243, expansion device 244, second heat exchanger 246, fan 247, and accumulator 248 and therefore will not be described in detail again.

バッテリー加熱冷却システム316は、HVACシステム312と統合されてもよい。その中で、圧縮器338が、バッテリー加熱冷却システム316およびHVACシステム312の双方を通して、作動流体を循環させてもよい。HVACシステム12と同様に、HVACシステム312は、ファン332と、凝縮器324、膨張装置326、蒸発器328、および圧縮器338を含む、作動流体回路313とを含んでもよい。第1ファン343が、凝縮器324および第1熱交換器342の双方を横切って空気を送って、それらの中の流体を冷却することができるように、凝縮器324を、第1熱交換器342に隣接して配置してもよい。いくつかの実施形態では、凝縮器324および第1熱交換器342は、流体回路312、334にそれぞれ対応して、その中を通る第1流体経路および第2流体経路を有する、単一の熱交換ユニットとすることが可能である。   The battery heating and cooling system 316 may be integrated with the HVAC system 312. Among them, the compressor 338 may circulate the working fluid through both the battery heating and cooling system 316 and the HVAC system 312. Similar to the HVAC system 12, the HVAC system 312 may include a fan 332 and a working fluid circuit 313 that includes a condenser 324, an expansion device 326, an evaporator 328, and a compressor 338. The condenser 324 may be coupled to the first heat exchanger so that the first fan 343 can send air across both the condenser 324 and the first heat exchanger 342 to cool the fluid therein. It may be arranged adjacent to 342. In some embodiments, the condenser 324 and the first heat exchanger 342 have a single heat path having a first fluid path and a second fluid path therethrough corresponding to the fluid circuits 312, 334, respectively. It can be an exchange unit.

第1三方接合部330を、圧縮器338の下流、かつ凝縮器324および四方弁340の上流に配置されてもよい。第2三方接合部331を、圧縮器338から上流、かつ蒸発器328およびアキュムレータ348の下流に配置することができる。流体回路334、313は、第1三方接合部330で互いから分岐し、第2三方接合部331で集束して一体に戻ってもよい。   The first three-way joint 330 may be disposed downstream of the compressor 338 and upstream of the condenser 324 and the four-way valve 340. A second three-way joint 331 can be located upstream from the compressor 338 and downstream of the evaporator 328 and accumulator 348. The fluid circuits 334 and 313 may branch from each other at the first three-way joint 330, converge at the second three-way joint 331, and return together.

作動流体回路313は、また、圧縮器338から放出される流体が作動流体回路313の残り部分を通って流れることを、それぞれ許容および阻止するように、第1位置と第2位置との間で移動可能な弁325も含んでもよい。第1三方接合部330の下流、かつ第2三方接合部331の上流に配置される、四方弁340、膨張装置344、および/または任意の他の装置は、流体回路334を通過する流体の流れを、選択的に許容または阻止するように構成されてもよい。したがって、バッテリー加熱冷却システム316、およびHVACシステム312は、同時に、または互いに独立して、動作することができる。   The working fluid circuit 313 is also between the first position and the second position so as to allow and block fluid discharged from the compressor 338 from flowing through the rest of the working fluid circuit 313, respectively. A movable valve 325 may also be included. A four-way valve 340, an expansion device 344, and / or any other device disposed downstream of the first three-way junction 330 and upstream of the second three-way junction 331 allows fluid flow through the fluid circuit 334. May be configured to be selectively allowed or blocked. Thus, the battery heating and cooling system 316 and the HVAC system 312 can operate simultaneously or independently of each other.

図10および図11を参照して、バッテリー加熱冷却システム416が提供され、このバッテリー加熱冷却システム416は、第1流体回路434および第2流体回路436を含んでもよい。バッテリー加熱冷却システム16と同様に、バッテリー加熱冷却システム416は、冷却モード(図10)および加熱モード(図11)で動作可能であってもよく、それぞれ、バッテリーパック14を冷却および加熱することができる。   Referring to FIGS. 10 and 11, a battery heating / cooling system 416 is provided, and the battery heating / cooling system 416 may include a first fluid circuit 434 and a second fluid circuit 436. Similar to battery heating and cooling system 16, battery heating and cooling system 416 may be operable in a cooling mode (FIG. 10) and a heating mode (FIG. 11) to cool and heat battery pack 14, respectively. it can.

第1流体回路434は、圧縮器438、第1四方弁440、第1熱交換器442、第2四方弁443、エジェクタ444、第2熱交換器446、アキュムレータ448、および制限装置450を含んでもよい。第1熱交換器442および第2熱交換器446は、上述の第1熱交換器42および第2熱交換器46と実質的に同様であってもよい。第1熱交換器442は、第2流体回路436と熱伝達関係にあってもよい。第2熱交換器446は、第2流体回路436を介して、バッテリーパック14と熱伝達関係にあってもよい。すなわち、第2熱交換器446は、第2流体回路436と直接熱伝達関係にあってもよく、第2流体回路436は、第2熱交換器446とバッテリーパック14との間で熱を伝達するように、バッテリーパック14と直接熱伝達関係にあってもよい。   The first fluid circuit 434 may also include a compressor 438, a first four-way valve 440, a first heat exchanger 442, a second four-way valve 443, an ejector 444, a second heat exchanger 446, an accumulator 448, and a restriction device 450. Good. The first heat exchanger 442 and the second heat exchanger 446 may be substantially similar to the first heat exchanger 42 and the second heat exchanger 46 described above. The first heat exchanger 442 may be in heat transfer relationship with the second fluid circuit 436. The second heat exchanger 446 may be in heat transfer relationship with the battery pack 14 via the second fluid circuit 436. That is, the second heat exchanger 446 may be in direct heat transfer relationship with the second fluid circuit 436, and the second fluid circuit 436 transfers heat between the second heat exchanger 446 and the battery pack 14. As such, the battery pack 14 may have a direct heat transfer relationship.

エジェクタ444の構造および機能は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、譲渡人の共同所有の米国特許第6,550,265号に記載されるエジェクタのものと、実質的に同様であってもよい。簡潔に述べると、エジェクタ444は、第1入口452、第2入口454、および出口456を含んでもよい。図10および図11には具体的に示されないが、エジェクタはまた、ノズル、混合部分、および拡散器も含む。エジェクタ444は、一般的に、従来の蒸気圧縮サイクルにおける凝縮作動流体の膨張の間に失われるエネルギーを、利用する場合がある。   The structure and function of the ejector 444 is substantially similar to that of the ejector described in assignee's commonly owned US Pat. No. 6,550,265, the disclosure of which is incorporated herein by reference. May be. Briefly, the ejector 444 may include a first inlet 452, a second inlet 454, and an outlet 456. Although not specifically shown in FIGS. 10 and 11, the ejector also includes a nozzle, a mixing section, and a diffuser. The ejector 444 may typically utilize the energy lost during the expansion of the condensed working fluid in a conventional vapor compression cycle.

アキュムレータ448は、液体状の作動流体と気体状の作動流体を分離してもよく、ある容量の液体状作動流体をその中に蓄えてもよい。制限装置450は、例えば、キャピラリー管を含んでもよい。制限装置450は、その中を通って流れる作動流体の圧力を低減する。   The accumulator 448 may separate the liquid working fluid from the gaseous working fluid and may store a volume of liquid working fluid therein. The restriction device 450 may include, for example, a capillary tube. The restriction device 450 reduces the pressure of the working fluid flowing therethrough.

引き続き図10および図11を参照して、バッテリー加熱冷却システム416の動作を詳細に説明する。冷却モード(図10)では、作動流体は、圧縮器438から放出され、第1四方弁440(第1位置にある)を通って、第1熱交換器442へ流れる。高圧の液体状作動流体は、第1熱交換器442から、第2四方弁(第1位置にある)を通って、エジェクタ444内に流れ込み、エジェクタ444内部のノズルによって減圧され、膨張する。   With continued reference to FIGS. 10 and 11, the operation of the battery heating and cooling system 416 will be described in detail. In the cooling mode (FIG. 10), working fluid is discharged from the compressor 438 and flows through the first four-way valve 440 (in the first position) to the first heat exchanger 442. The high-pressure liquid working fluid flows from the first heat exchanger 442 through the second four-way valve (in the first position) into the ejector 444, and is decompressed and expanded by the nozzle inside the ejector 444.

エジェクタ444の混合部分内で、第2熱交換器446からの気体状作動流体が、ノズルから噴出される作動流体と混合される。混合された冷媒の圧力は、混合部分および拡散器内で上昇し、混合作動流体が、エジェクタ444の出口456から、アキュムレータ448内に流れ込む。この時点で、第2熱交換器446内の作動流体はエジェクタ444内に引き込まれるため、液体冷媒が、アキュムレータ448から、制限装置450を通って、第2熱交換器446内に流れ込む。後述するように、第2熱交換器446内の作動流体が、第2流体回路436内の流体から、熱を吸収する。   Within the mixing portion of the ejector 444, the gaseous working fluid from the second heat exchanger 446 is mixed with the working fluid ejected from the nozzle. The pressure of the mixed refrigerant rises in the mixing section and the diffuser, and the mixed working fluid flows into the accumulator 448 from the outlet 456 of the ejector 444. At this time, since the working fluid in the second heat exchanger 446 is drawn into the ejector 444, the liquid refrigerant flows from the accumulator 448 through the restriction device 450 into the second heat exchanger 446. As will be described later, the working fluid in the second heat exchanger 446 absorbs heat from the fluid in the second fluid circuit 436.

加熱モード(図11)では、第1四方弁440および第2四方弁443は、第2位置へ切り替わる。圧縮器438から放出される高圧かつ高温の冷媒は、第1四方弁440を通って、第2熱交換器446へ流れ、ここで、作動流体からの熱は、第2流体回路436内の流体に伝達される。高圧の液体冷媒は、次いで、第2熱交換器446から、第2四方弁443を通って、エジェクタ444内に流れ込み、ここで、作動流体は、エジェクタ444のノズル内で減圧され、膨張し、気液二相状態になる。   In the heating mode (FIG. 11), the first four-way valve 440 and the second four-way valve 443 are switched to the second position. The high-pressure and high-temperature refrigerant discharged from the compressor 438 flows through the first four-way valve 440 to the second heat exchanger 446, where heat from the working fluid is transferred to the fluid in the second fluid circuit 436. Is transmitted to. The high pressure liquid refrigerant then flows from the second heat exchanger 446 through the second four-way valve 443 into the ejector 444, where the working fluid is depressurized and expanded in the nozzle of the ejector 444, It becomes a gas-liquid two-phase state.

エジェクタ444の混合部分内で、気体状作動流体が、第1熱交換器442から引き出され、ノズルから噴出される作動流体と混合される。混合作動流体の圧力は、混合部分および拡散器内で上昇する。混合作動流体は、次いで、エジェクタ444から出て、アキュムレータ448内に流れ込む。この時点で、第1熱交換器442内の作動流体はエジェクタ444内に引き込まれているため、液体状作動流体が、アキュムレータ448から、制限装置450を通って、第1熱交換器442内に流れ込む。第1熱交換器442内の作動流体が、第2流体回路436から、熱を吸収する。   Within the mixing portion of the ejector 444, the gaseous working fluid is drawn from the first heat exchanger 442 and mixed with the working fluid ejected from the nozzle. The pressure of the mixed working fluid rises in the mixing section and the diffuser. The mixed working fluid then exits the ejector 444 and flows into the accumulator 448. At this point, since the working fluid in the first heat exchanger 442 is drawn into the ejector 444, the liquid working fluid passes from the accumulator 448 through the restriction device 450 into the first heat exchanger 442. Flows in. The working fluid in the first heat exchanger 442 absorbs heat from the second fluid circuit 436.

第2流体回路436は、ポンプ462、熱交換導管464、および第3熱交換器470を含んでもよい。ポンプ462は、バッテリー加熱冷却システム416の動作の間、第2流体回路436を通して冷却剤を循環してもよい。熱交換導管464は、第1熱交換器442、第2熱交換器446、およびバッテリーパック14と熱伝達関係にあってもよい。   The second fluid circuit 436 may include a pump 462, a heat exchange conduit 464, and a third heat exchanger 470. The pump 462 may circulate coolant through the second fluid circuit 436 during operation of the battery heating and cooling system 416. The heat exchange conduit 464 may be in heat transfer relationship with the first heat exchanger 442, the second heat exchanger 446, and the battery pack 14.

上述のように、バッテリー加熱冷却システム416が冷却モードで動作している場合、低温の作動流体は、第2熱交換器446を通って流れてもよく、第2熱交換器446と熱伝達関係にある熱交換導管464の部分内の冷却剤から、熱を吸収してもよい。温度が低減された冷却剤は、次いで、バッテリーパック14へ流れ、バッテリーパック14から、熱を吸収してもよい。バッテリーパック14から、冷却剤は、第1熱交換器442を通って流れ、第1熱交換器442内の作動流体から、熱を吸収してもよい。第1熱交換器442から、冷却剤は、第3熱交換器470を通って流れてもよく、ここで、冷却剤からの熱は、ファン30によって強制的に第3熱交換器470を横切って送られた周囲空気に排除されてもよい。第3熱交換器470から、冷却剤はポンプ462に戻ってもよく、ここで、バッテリーパック14が既定の温度に冷却されるまで、このサイクルは繰り返されてもよい。いくつかの実施形態では、車両10の外側の周囲空気が十分に冷たい場合には、第1流体回路434を運用することなく、第2流体回路436を動作させて、バッテリーパック14を冷却することができる。   As described above, when the battery heating and cooling system 416 is operating in the cooling mode, the cold working fluid may flow through the second heat exchanger 446 and is in heat transfer relationship with the second heat exchanger 446. Heat may be absorbed from the coolant in the portion of the heat exchange conduit 464 at The reduced temperature coolant may then flow to the battery pack 14 and absorb heat from the battery pack 14. From the battery pack 14, the coolant may flow through the first heat exchanger 442 and absorb heat from the working fluid in the first heat exchanger 442. From the first heat exchanger 442, the coolant may flow through the third heat exchanger 470, where heat from the coolant is forced across the third heat exchanger 470 by the fan 30. May be rejected by the ambient air sent. From the third heat exchanger 470, the coolant may return to the pump 462, where the cycle may be repeated until the battery pack 14 is cooled to a predetermined temperature. In some embodiments, if the ambient air outside the vehicle 10 is sufficiently cold, operating the second fluid circuit 436 to cool the battery pack 14 without operating the first fluid circuit 434. Can do.

バッテリー加熱冷却システム416が加熱モードで動作している場合、高温の作動流体は、第2熱交換器446を通って流れていてもよい。熱交換導管464内の冷却剤は、第2熱交換器446内の作動流体から、熱を吸収してもよい。比較的高温の冷却剤は、次いで、バッテリーパック14へ流れてもよく、バッテリーパック14は、冷却材から熱を吸収する。バッテリーパック14から、冷却剤は、第1熱交換器442を通って流れ、第1熱交換器442内の作動流体に熱を伝達してもよい。第1熱交換器442から、冷却剤は、第3熱交換器470を通って流れ、ここで、冷却剤からの熱は、周囲空気に排除されてもよい。第3熱交換器470から、冷却剤はポンプ462に戻ってもよく、ここで、バッテリーパック14が既定の温度に到達するまで、このサイクルを繰り返してもよい。   When the battery heating and cooling system 416 is operating in the heating mode, hot working fluid may flow through the second heat exchanger 446. The coolant in the heat exchange conduit 464 may absorb heat from the working fluid in the second heat exchanger 446. The relatively hot coolant may then flow to the battery pack 14, which absorbs heat from the coolant. From the battery pack 14, the coolant may flow through the first heat exchanger 442 and transfer heat to the working fluid in the first heat exchanger 442. From the first heat exchanger 442, the coolant flows through the third heat exchanger 470, where heat from the coolant may be removed to the ambient air. From the third heat exchanger 470, the coolant may return to the pump 462, where the cycle may be repeated until the battery pack 14 reaches a predetermined temperature.

上述の実施形態の説明は、例示および説明の目的のために提供されている。上述の説明は、本開示を網羅することも、限定することも意図するものではない。特定の実施形態の個別の要素または特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されることはないが、具体的に図示または説明されない場合であっても、該当する場合、交換可能であり、選択された実施形態で使用することができる。同上のものはまた、多くの方法で変更されてもよい。そのような変更は、本開示からの逸脱として見なすべきではなく、全てのそのような修正は、本開示の範囲内に含まれることを意図される。   The descriptions of the above embodiments are provided for purposes of illustration and description. The above description is not intended to be exhaustive or to limit the present disclosure. Individual elements or features of a particular embodiment are generally not limited to that particular embodiment, but are interchangeable where applicable, even if not specifically illustrated or described, It can be used in selected embodiments. The same may also be modified in many ways. Such changes should not be regarded as a departure from the present disclosure, and all such modifications are intended to be included within the scope of the present disclosure.

Claims (8)

第1圧力の作動流体を受容し、前記第1圧力よりも高い第2圧力に前記作動流体を圧縮する圧縮器、四方弁、第1熱交換器、膨張装置、および第2熱交換器を含み、密封された流体経路を確定し、作動流体が循環する第1流体回路を含むバッテリー加熱冷却システムにおいて、
前記四方弁は、前記圧縮器からの前記作動流体を受容し、第1流体経路を通る前記作動流体を許容する第1位置と、前記作動流体が第2流体経路を通って流れることを許容する第2位置との間で、移動可能な弁であり、
前記第1位置において、前記作動流体は、前記四方弁を出て前記第1熱交換器に流れ込み、前記第1熱交換器から前記膨張装置を通って前記四方弁に流れ込み、前記四方弁から出て前記第2熱交換器に流れ込み、前記第2熱交換器から前記圧縮器に戻る前記第1流体経路を通り、
前記第2位置において、前記作動流体は、前記第1熱交換器および前記膨張装置を迂回して前記四方弁を出て前記第2熱交換器に流れ込み、前記第2熱交換器から前記圧縮器に戻る前記第2流体経路を通り、
前記第2熱交換器が、バッテリーパックと熱伝達関係にあり、前記四方弁が前記第1位置にある場合、前記バッテリーパックから熱が抽出され、前記四方弁が前記第2位置にある場合、前記第2熱交換器から前記バッテリーパックへ熱が伝達されることを特徴とするバッテリー加熱冷却システム
A compressor for receiving a working fluid at a first pressure and compressing the working fluid to a second pressure higher than the first pressure; a four-way valve; a first heat exchanger; an expansion device; and a second heat exchanger. A battery heating and cooling system comprising a first fluid circuit for establishing a sealed fluid path and for circulating a working fluid;
The four-way valve receives the working fluid from the compressor and allows the working fluid to flow through the second fluid path, and a first position allowing the working fluid through the first fluid path. and a second position, a movable valve,
In the first position, the working fluid exits the four-way valve and flows into the first heat exchanger, from the first heat exchanger through the expansion device to the four-way valve, and from the four-way valve. Through the first fluid path from the second heat exchanger back to the compressor,
In the second position, the working fluid bypasses the first heat exchanger and the expansion device, exits the four-way valve and flows into the second heat exchanger, and from the second heat exchanger to the compressor Through the second fluid path back to
When the second heat exchanger is in heat transfer relationship with the battery pack and the four-way valve is in the first position, heat is extracted from the battery pack and the four-way valve is in the second position; A battery heating / cooling system, wherein heat is transferred from the second heat exchanger to the battery pack .
前記第1流体回路から流体的に隔離される第2流体回路を更に備え、前記第2流体回路が、前記第2熱交換器および前記バッテリーパックと熱伝達関係にある請求項1に記載のバッテリー加熱冷却システムThe first further comprising a second fluid circuit fluidly isolated from a fluid circuit, said second fluid circuit, a battery according to claim 1 wherein the second heat exchanger and in said battery pack and heat transfer relationship Heating and cooling system . 前記第2流体回路は、The second fluid circuit includes:
前記第2熱交換器と前記バッテリーパックとを通る前記第2流体回路に冷却剤を循環させるポンプと、  A pump for circulating a coolant through the second fluid circuit passing through the second heat exchanger and the battery pack;
前記冷却剤が周囲空気に熱を排除することができる放熱器としての第3熱交換器とを備えることを特徴とする請求項2に記載のバッテリー加熱冷却システム。  The battery heating / cooling system according to claim 2, wherein the coolant includes a third heat exchanger as a radiator capable of removing heat to ambient air.
前記第2流体回路は、The second fluid circuit includes:
前記第2熱交換器および前記バッテリーパックと熱伝達関係にある第1熱交換導管と、  A first heat exchange conduit in heat transfer relationship with the second heat exchanger and the battery pack;
前記第1熱交換導管内の冷却剤が流れ込み、前記第1熱交換器と熱伝達関係にある第2熱交換導管とを備えることを特徴とする請求項3に記載のバッテリー加熱冷却システム。  The battery heating and cooling system according to claim 3, further comprising a second heat exchange conduit into which the coolant in the first heat exchange conduit flows and is in heat transfer relationship with the first heat exchanger.
前記第2流体回路は、前記第2熱交換器を横切って空気を強制的に送り、前記バッテリーパックと連通するダクトを通って空気を強制的に送るファンを備えることを特徴とする請求項2に記載のバッテリー加熱冷却システム。The said 2nd fluid circuit is provided with the fan which forcibly sends air across the said 2nd heat exchanger, and forcibly sends air through the duct connected with the said battery pack. The battery heating and cooling system described in. 前記空気は、車両の車室内部からの空気であることを特徴とする請求項5に記載のバッテリー加熱冷却システム。  The battery heating / cooling system according to claim 5, wherein the air is air from a vehicle interior of a vehicle. さらに、暖房、換気、および空調システム(HVACシステム)を備え、  In addition, a heating, ventilation and air conditioning system (HVAC system)
前記HVACシステムは、凝縮器、HVAC膨張装置、および蒸発器を含む作動流体回路を含み、  The HVAC system includes a working fluid circuit that includes a condenser, an HVAC expansion device, and an evaporator;
前記圧縮器が前記第1流体回路および前記作動流体回路に前記作動流体を循環させることを特徴とする請求項5または請求項6に記載のバッテリー加熱冷却システム。  The battery heating / cooling system according to claim 5 or 6, wherein the compressor circulates the working fluid in the first fluid circuit and the working fluid circuit.
さらに、前記凝縮器および前記第1熱交換器の双方を横切って空気を送るファンを備えることを特徴とする請求項7に記載のバッテリー加熱冷却システム。The battery heating / cooling system according to claim 7, further comprising a fan that sends air across both the condenser and the first heat exchanger.
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