JP6195820B2 - 電気推進車両用霜取り／曇り取り装置 - Google Patents

Description

本発明は、一部または全部が電動の牽引システムを用いた自動車の霜取り／曇り取りのための装置および方法に関する。

現在、熱機関を用いた車両では、空調システムは通常、圧縮機、凝縮器および蒸発器で構成されている。空調システムは一般に、車内の全空気を冷却するために多量の冷熱を提供するように設計される。これらのシステムの動作に必要とされる電力はエンジンから取られる。これらの空調システムによって作り出される新鮮な空気の一部は、車両の窓の霜取り／曇り取りにも使用され、冷却された空気は冷却時にその水蒸気の一部を失っており、したがって、冷却されていない空気よりも飽和点から離れている。

電気車両においては、現在のところ、電池内の利用可能なエネルギーの最大限が、車両が十分な走行可能距離を有することを保証するように、車両のみの推進のために確保されるべきであるとみなされている。よって本発明は、車両の空気調和といった快適機能を、これまで熱機関を用いた車両では、単一のシステム、すなわち空調システムによって提供された、霜取り／曇り取りといった安全機能と分離するという考えから生じたものである。

したがって、グレイジング（glazing）ユニットの霜取り／曇り取りの必要に応じた冷却機能を提供するために、電池のエネルギーで動作しない、または電池のエネルギーでごくわずかしか動作しない代替システムを考案することが有益である。

この問題は、ハイブリッド推進車両、すなわち、熱機関と電気機械の組み合わせによって推進される車両でも、電気車両ほどではないが、同様に生じうる。

したがって本発明は、電気車両の霜取り／曇り取りを、車両の推進用の電池に蓄積されたエネルギーから独立して、または、これができない場合には、このエネルギーの最小限の量を得ることによって動作することができる装置によって提供することを提案する。

このために、本発明は、一部または全部が電動の推進システムを用いた自動車の霜取りおよび／または曇り取りのための装置であって、少なくとも１つの電流源を使用して冷却剤流体を冷却する手段と、熱電池とを備え、ある段階では、上記冷却手段による上記冷却剤流体の冷却と、上記電池での上記冷却剤流体からの冷熱の蓄積を可能にし、別の段階では、上記電池から上記冷却剤流体への冷熱の放出を可能にするように構成されていることを特徴とする装置に関するものである。

よって、冷熱を蓄積することのできる熱電池の存在により、霜取り／曇り取りは、使用される電流源の充電の状態だけに依存するものではなくなる。

様々な実施形態において、
冷却手段は熱電冷却装置である。

熱電池は、その相変化温度が０°Ｃから−５°Ｃまでの範囲にある相変化材料を含む。これにより、冷却剤流体の温度は、霜取り／曇り取りに使用される熱交換の間に、プラスのままで、８°Ｃといった値を下回る状態にとどまることが保証される。

相変化材料は、その相変化の潜熱が３００ｋＪ／ｋｇ以上の共晶である。相変化材料は、好ましくは、少なくとも３１２ｋＪ／ｋｇに等しくなるように選択される。

装置は、冷却剤流体と、上記自動車の霜取り／曇り取りのための空気流とが通ることのできる熱交換器をさらに備え、上記交換器は、上記空気流と上記冷却剤流体との間で熱交換が行われることを可能にし、
上記装置は、上記冷却剤流体の循環のための３本の枝管を備え、そのうちの、
−第１の枝管が熱源枝管と呼ばれ、連続した冷却手段と熱電池とを含み、
−第２の枝管が霜取り枝管と呼ばれ、上記熱交換器を含み、
−第３の枝管が充電枝管と呼ばれ、
上記装置は、上記枝管の各々を通る冷却剤流体の循環を、
−熱源枝管と充電枝管とを通る連続流体循環と、
−熱源枝管と霜取り／曇り取り枝管とを通る連続循環と
の選択的提供のために制御する手段を備え、
上記制御手段は三方弁で構成されており、上記枝管の各々がその端部の一方で三方弁の導管のうちの１つに接続されている。

また本発明は、一部または全部が電動の推進システムを用いた自動車の霜取り／曇り取りのための方法であって、
少なくとも１つの電流源を使用して冷却剤流体を冷却する手段が、熱電池と共に設けられており、
ある段階では、上記冷却剤流体が上記冷却手段によって冷却されている間に上記冷却剤流体からの冷熱が上記電池に蓄積され、
別の段階では、上記電池から上記冷却剤流体へ冷熱を放出することによって冷却剤流体が冷却される
ことを特徴とする方法にも関するものである。

第１の実施形態では、上記冷却剤流体と、上記車両の霜取り／曇り取りのための空気流とが通ることのできる熱交換器が設けられ、上記交換器は、上記空気流と冷却剤流体との間で熱交換が行われることを可能にし、
上記冷却剤流体が冷却手段によって冷却される段階では、冷却剤流体は、上記冷却手段と上記交換器とを循環させられ、
冷熱が上記熱電池から放出される段階では、冷却剤流体は上記電池と上記交換器とを循環させられる。

第１の実施形態に追加しうる本発明の別の実施形態によれば、
車両が家庭用電源に接続されている、静止モードと呼ばれるモードと、車両の推進システムが活動中である、ドライブモードと呼ばれるモードとが検出され、
上記静止モードが検出される場合、上記冷却手段に上記家庭用電源から電力が供給される。

よって、熱電池で冷熱を蓄積するために電池から電力を得ることなく、自動車の外部の電流源を使用して自動車の走行距離を増加させる解決策が提供される。

例示的実施形態では、上記冷却手段は熱電冷却装置で構成されており、
上記冷却剤流体の循環のための３本の枝管であって、そのうちの、
−第１の枝管が熱源枝管と呼ばれ、連続した熱電冷却装置と熱電池とを含み、
−第２の枝管が霜取り／曇り取り枝管と呼ばれ、上記熱交換器を含み、
−第３の枝管が充電枝管と呼ばれる
上記枝管と、
上記枝管に冷却剤流体を循環させるための電気ポンプと、
上記熱交換器を通る空気流の循環を強制するための電動ファンと
が設けられる。

静止モードでは、その場合、充電枝管と熱源枝管とに連続して流体を循環させることによって熱電池に冷熱を蓄積することができ、その間に電力が熱電冷却装置に供給され、電動ファンには電力が供給されない。

静止モードでは、熱源枝管と霜取り／曇り取り枝管とに連続して流体を循環させることによって、熱交換器を通る流体を冷却することも可能であり、その間に電力が熱電冷却装置と電動ファンとに供給される。

ドライブモードでは、熱源枝管と霜取り／曇り取り枝管とに連続して冷却剤流体を循環させることによって、熱交換器を通る空気を冷却することが可能であり、その間に電力が電動ファンに供給され、熱電冷却装置には電力が供給されない。

ドライブモードでは、熱電池の放電状態を検出し、熱源枝管と霜取り／曇り取り枝管とに連続して冷却剤流体を循環させることによって、熱交換器を通る空気を冷却することも可能であり、その間に電力が電動ファンと熱電冷却装置とに供給される。

本発明は、添付の図面を伴う、限定目的ではなく、手引きのために提供するにすぎない以下の説明を考察すればより容易に理解されるであろう。

第１の動作モードの本発明による装置の実施形態の概略図である。 第２の動作モードの図１の装置の概略図である。 第３の動作モードの図１の装置の概略図である。

図１から図３に示すように、本発明による霜取り／曇り取り装置は、少なくとも１つの電流源（不図示）を使用して、冷却剤流体、例えばグリコールが加えられた水などを冷却する手段１と、冷熱を蓄積する手段を形成する熱電池２とを備える。

加えて、上記装置は、一方では、ある段階で、図１に示すように、冷却剤流体を冷却するための上記手段１による上記冷却剤流体の冷却および上記熱電池に蓄積するための上記冷却剤流体からの冷熱の取り出しを可能にし、他方では、別の段階で、図２および図３に示すように、上記熱電池から上記冷却剤流体への熱の戻り（この場合には、冷熱の放出）を可能にするようにも構成されている。

冷却手段１は、例えば、ペルチエ効果によって動作する熱電冷却装置であり、この装置は電気エネルギーを使用して２つの素子間に温度差を生じさせ、素子のうちの一方が加熱され、他方が冷却される。この種のシステムは、圧縮機、凝縮器および蒸発器を備える車載式冷却機を使用して冷熱を生み出すための従来のシステムよりもサイズおよびエネルギー消費の点で著しく経済的である。この種のシステムは、前述の技術的問題に対応して提供することが望ましい、霜取り／曇り取り用空気を乾燥させる機能により適する。

熱電池２に関して、これは潜熱電池とすることができる。この種の電池は、冷却剤流体が通ることができるように構成されている。またこの種の電池は、相変化材料（ＰＣＭ）と冷却剤流体との間で熱交換が行われうるように電池内にカプセル化されたＰＣＭも備える。ＰＣＭは、冷却剤液が電池を通るときに、この液体が十分に冷たい状態で、すなわち、ＰＣＭ凝固温度を下回る温度で提供され、ＰＣＭが凝固し、したがって、液体から固体への相変化によって熱を放棄するように選択され、この熱の放棄は冷熱の蓄積に相当する。また、相変化の潜在エネルギーは、冷却剤流体がＰＣＭの融点より高い温度であり、電池が十分な冷熱を蓄積しているときに、電池内で冷却剤流体を循環させることによって冷却剤流体を冷却するのに使用することもできる。

霜取り／曇り取り機能に最適とするために、熱電池の管内にカプセル化される相変化材料は、熱交換器内の温度が０°Ｃから８°Ｃまでの範囲内で提供されるように、０°Ｃから−５°Ｃまでの範囲内、好ましくは、−３．７°Ｃ近くの相変化温度を有するように選択される。またＰＣＭは、高蓄積密度を提供するために、可能な限り高い相変化の潜熱を有していなければならない。このために、使用するのに好ましい材料は、３１２ｋＪ／ｋｇの潜熱を有する共晶である。

装置は、上記冷却剤流体と脱湿されるべき空気流とが通ることのできる熱交換器３をさらに備えていてよく、上記交換器は、霜取り／曇り取り空気と上記冷却剤流体との間で熱交換が行われることを可能にする。交換器は、例えば、管とスペーサのタイプの冷熱交換器、すなわち、上記冷却剤流体が流れる平行管の管束を備え、上記管がその端部で、各々が冷却剤流体のための入口と出口とを有するマニホルドに接続されている交換器とすることができる。空気流が通るスペーサは、管と管との間に設けられる。上記管およびスペーサは、管内を循環する冷熱を使用して、スペーサと接触する空気流を冷却するように構成されている。

上記装置は、空気流が霜取り／曇り取りで使用するために上記交換器に強制的に通されることを可能にするファンまたは送風機９を備える空調システムのハウジング（不図示の）内に配置することができる。

図示の例示的実施形態によれば、本発明による上記装置は、上記冷却剤流体の循環のための３本の枝管を備える。

第１の枝管４は、熱源枝管と呼ばれ、冷却剤流体と熱電池２とを連続して冷却する手段１を含む。また第１の枝管４は、上記冷却剤流体の循環のためのポンプ５、例えば、熱電池２および冷却手段１と、特にこの順序で連続して取り付けられたポンプも備えていてよい。

第２の枝管６は、霜取り／曇り取り枝管と呼ばれ、上記熱交換器３を含む。

上記装置は、上記枝管の各々での冷却剤流体の循環を、
充電枝管と呼ばれる第３の枝管８と、熱源枝管４とを通る連続流体循環と、
熱源枝管４と霜取り／曇り取り枝管６とを通る連続循環と
の選択的提供のために制御する手段７をさらに備える。

制御手段は例えば三方弁とすることができ、上記枝管の各々がその端部の一方４ａ、６ａ、８ａで三方弁の導管のうちの１つに接続されている。また上記枝管４、６，８は、その端部４ｂ、６ｂ、８ｂに配置された共通点１０で相互接続されている。

上記装置は、以下で説明する本発明による方法の全面的または部分的適用を可能にするように構成されている。

この方法によれば、前述のように、ある段階では、図１に示すように、上記冷却剤流体が上記冷却手段１によって冷却されている間に上記冷却剤流体からの冷熱が上記電池２に蓄積される。別の段階では、図２および図３に示すように、上記電池２から冷熱を放出することによって冷却剤流体が冷却される。動作段階にかかわらず、冷却剤流体は上記冷却手段１を循環する。熱電池２は、図１から図３に示すように、上記冷却手段１に常に接続されており、熱源枝管４内の冷却剤流体の流れの方向に従って、上記冷却手段１の上流側に位置決めすることができる。

冷熱が上記熱電池２によって戻される段階では、図２に示すように、上記電池２と上記交換器３とに冷却剤流体を循環させることによって霜取り／曇り取りのための空気流を冷却することができる。

また、図３に示すように、冷却剤流体を冷却する上記手段１と上記交換器３とに冷却剤流体を循環させることによって熱交換器を通る空気流を冷却することも可能である。

よって、冷熱を蓄積するためのモードと、熱交換器３を通る空気を冷却するための２つのモードとが利用できる。

加えて、自動車が家庭用電源に接続されている、静止モードと呼ばれるモード、および車両の推進システムが活動中である、ドライブモードと呼ばれるモードも区別される。

上記静止モードが検出される場合、図１に示すように、上記冷却剤流体を冷却するために上記冷却手段１に上記家庭用電源から電力が供給される。

「家庭用電源」という用語は、例えば、２２０Ｖから２４０Ｖで、相と中性点との間で５０または６０Ｈｚで電流を提供する三相交流電源といった、住宅や充電スタンドの低圧電源を意味する。

他方、ドライブモードでは、自動車に搭載された電流源、特に、車両推進システムに含まれる電流源から上記冷却手段１に電力を供給することができる。

この電流源は、自動車の高圧電気システム、例えば、直流４００Ｖで電力を提供し、自動車を推進する電気機械を主電池と呼ばれる電池に接続するシステムとすることができる。またこの電流源は、自動車の低圧電気システム、例えば、直流１２Ｖで電力を提供し、低圧電池から自動車の様々な電気部品に電力供給するのに使用されるシステムとすることもできる。

より一般的には、静止モードで、ポンプ５および／またはファン９といった、本発明による霜取り／曇り取り装置に含まれる様々な電気設備は上記家庭用電流源から電力供給されよく、他方、ドライブモードで、これらの設備は上記自動車の電流源から電力供給される。

より詳細には、図１に示すように、静止モードでは、特に三方弁７を介して、充電枝管８と熱源枝管４とに連続して流体を循環させることによって、熱電池２に最初に冷熱を蓄積することができ、上記枝管４、８に接続された三方弁７の導管は開くように設定され、霜取り／曇り取り枝管６に接続された上記弁７の導管は閉じられる。加えて、冷却手段１に家庭用電流源から電力が供給され、他方、ファン３には電力が供給されない。また、ポンプ５にも家庭用電流源から電力供給される。

ドライブモードでは、図２に示すように、特に三方弁７を介して、熱源枝管４と霜取り／曇り取り枝管６とに冷却剤流体を循環させることにより熱交換器３を通る空気を冷却することによって霜取り／曇り取り空気を冷却することができ、上記枝管４、６に接続された三方弁７の導管は開くように設定され、充電枝管８に接続された上記弁７の導管は閉じられる。加えて、ポンプ５に、また必要ならばファン９にも、電力が供給され、冷却手段１には電力が供給されない。よって、電池から得られる電流は最小限に抑えられ、熱電池２から放出される冷熱が使用される。

また、ドライブモードでは、熱電池２の部分的または全面的な放電状態を検出し、しかも同時に、特に三方弁７を介して、熱源枝管４と霜取り／曇り取り枝管６とに連続して冷却剤流体を循環させることによって熱交換器３を通る空気を冷却することが可能であり、上記枝管４、６に接続された三方弁７の導管は開くように設定され、充電枝管８に接続された上記弁７の導管は閉じられる。加えて、ポンプ５および熱電冷却装置１には、必要ならばファン９と共に電力が供給される。よって、特に、霜取り／曇り取りの必要が長引く場合に、自動車の電池の充電状態が許すならば、たとえ熱電池２に供給すべき冷熱がそれ以上なく、またはごくわずかの冷熱しかない場合でさえも、霜取り／曇り取り空気の冷却を長引かせることが可能である。

Claims (8)

1. 一部または全部が電動の推進システムを用いた自動車の霜取りおよび／または曇り取りのための装置であって、
   少なくとも１つの電流源を使用して冷却剤流体を冷却する手段（１）と、
   熱電池（２）と、を備え、
   ある段階では、前記冷却手段（１）による前記冷却剤流体の冷却と、前記熱電池（２）での前記冷却剤流体からの冷熱の蓄積と、を可能にし、
   別の段階では、前記熱電池（２）から前記冷却剤流体への冷熱の放出を可能にするように構成されており、
   前記冷却手段（１）が熱電冷却装置であり、
   前記冷却剤流体と霜取り／曇り取りのための空気流とが通ることのできる熱交換器（３）をさらに備え、
   前記熱交換器（３）が前記空気流と前記冷却剤流体との間で熱交換が行われることを可能にし、
   前記冷却剤流体の循環のための３本の枝管を備え、そのうちの、
   第１の枝管（４）が熱源枝管と呼ばれ、前記冷却手段（１）と前記熱電池（２）とを連続して含み、
   第２の枝管（６）が霜取り／曇り取り枝管と呼ばれ、前記熱交換器（３）を含み、
   第３の枝管（８）が充電枝管と呼ばれ、
   前記枝管（４、６、８）の各々での前記冷却剤流体の循環を、
   前記熱源枝管（４）と前記充電枝管（８）とにおける連続流体循環と、
   前記熱源枝管（４）と前記霜取り／曇り取り枝管（６）とにおける連続流体循環と、の選択的提供のために制御する手段（７）をさらに備え、
   前記制御手段（７）が三方弁で構成されており、
   前記枝管（４、６、８）の各々がその端部の一方で前記三方弁の導管のうちの１つに接続されている、ことを特徴とする装置。
2. 前記熱電池が、その相変化温度が０°Ｃから−５°Ｃまでの範囲にある相変化材料を含む、請求項１に記載の装置。
3. 前記相変化材料が、その相変化の潜熱が３００ｋＪ／ｋｇ以上の共晶である、請求項２に記載の装置。
4. 一部または全部が電動の推進システムを用いた自動車のグレイジングユニットの霜取りおよび／または曇り取りのための方法であって、
   少なくとも１つの電流源に基づいて冷却剤流体を冷却する手段（１）が、熱電池（２）と共に設けられ、
   ある段階では、前記冷却剤流体が前記冷却手段（１）によって冷却されている間に、前記冷却剤流体からの冷熱が前記熱電池（２）に蓄積され、
   別の段階では、前記熱電池（２）から冷熱を放出し、この冷熱を前記冷却剤流体に送ることによって、前記冷却剤流体が冷却されており、
   前記冷却手段（１）が熱電冷却装置であり、
   前記冷却剤流体と、前記自動車の霜取り／曇り取りのための空気流とが通ることのできる熱交換器（３）が設けられ、
   前記熱交換器（３）が前記空気流と前記冷却剤流体との間で熱交換が行われることを可能にし、
   前記冷却剤流体が前記冷却手段（１）によって冷却される前記段階では、前記冷却剤流体が、前記冷却手段（１）と前記熱交換器（３）とを循環させられ、
   前記熱電池（２）から冷熱が放出される前記段階では、前記冷却剤流体が前記熱電池（２）と前記熱交換器（３）とを循環させられ、
   電力が前記ファン（９）と前記熱電冷却装置（１）とに供給される間、ドライブモードにおいて、前記熱電池の放電状態が検出され、前記熱源枝管（４）と前記霜取り／曇り取り枝管（６）とに連続して前記冷却剤流体を循環させることによって、前記熱交換器（３）を通る前記空気が冷却される、ことを特徴とする方法。
5. 前記自動車が家庭用電源に接続されている、静止モードと呼ばれるモードと、
   前記自動車の前記推進システムが活動中である、ドライブモードと呼ばれるモードと、が検出され、
   前記静止モードが検出される場合、前記冷却手段（１）に前記家庭用電源から電力が供給される請求項４に記載の方法。
6. 前記冷却手段（１）が前記熱電冷却装置で構成されており、
   前記冷却剤流体の循環のための３本の枝管であって、
   第１の枝管（４）が熱源枝管と呼ばれ、前記熱電冷却装置（１）と前記熱電池（２）とを連続して含み、
   第２の枝管（６）が霜取り／曇り取り枝管と呼ばれ、前記熱交換器（３）を含み、
   第３の枝管（８）が充電枝管と呼ばれる
   前記３本の枝管と、
   前記枝管で前記冷却剤流体を循環させるための電気ポンプ（５）と、
   前記熱交換器（３）を通る前記空気流の循環を強制するための電動ファン（９）と、
   が設けられる、請求項５に記載の方法。
7. 電力が前記熱電冷却装置（１）に供給され、かつ、前記ファン（９）には電力が供給されない間、静止モードにおいて、前記充電枝管（４）と前記熱源枝管（８）とに連続して前記流体を循環させることによって、前記熱電池（２）に冷熱が蓄積される、請求項６に記載の方法。
8. 電力が前記ファン（９）に供給され、前記熱電冷却装置（１）には電力が供給されない間、ドライブモードにおいて、前記熱源枝管（４）と前記霜取り／曇り取り枝管（６）とに連続して前記冷却剤流体を循環させることによって、前記熱交換器（３）を通る前記空気が冷却される、請求項４から７のいずれか一項に記載の方法。

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