(57)【要約】  車両熱管理システムは、システムの温度制御及び効率を向上させるために、加熱、冷却、バッテリ、及びパワートレーン熱管理ループの間で液冷式ガス冷却器（ＬＣＧＣ）及び伝熱交換器を選択的に使用することを含む。
2019512854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリループを通じて流れるバッテリループクーラントを有する前記バッテリループを使用する、バッテリモジュールの熱管理方法であって、
前記バッテリループクーラントの温度を測定するステップと、
前記バッテリループクーラントの流れを、加熱ループと熱伝達する加熱ループ熱交換器又は冷媒ループと熱伝達する液冷式ガス冷却器（ＬＣＧＣ）のうちの１つに方向付けることによって、前記バッテリモジュールに流れる前記バッテリループクーラントの温度を上昇させるステップと、
前記バッテリループクーラントの流れを、冷却ループと熱伝達する冷却ループ熱交換器又は前記冷媒ループと熱伝達する冷却装置のうちの１つに方向付けることによって、前記バッテリモジュールに流れる前記バッテリループクーラントの温度を低下させるステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの前記１つをバイパスし、前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの前記１つをバイパスするように前記バッテリループクーラントの流れを方向付けることによって、前記バッテリモジュールに流れる前記バッテリループクーラントの温度を維持するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記バッテリループクーラントの流れの一部を前記バッテリモジュールに流れる前に前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに方向付け、同時に、前記バッテリループクーラントの流れの別の部分を、前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに方向付けることなく前記バッテリモジュールに方向付けるステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記バッテリループクーラントの流れの一部を前記バッテリモジュールに流れる前に前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに方向付け、同時に、前記バッテリループクーラントの流れの別の部分を、前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに方向付けることなく前記バッテリモジュールに方向付けるステップを含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記測定されたバッテリクーラントループ温度を予め定められたバッテリクーラント温度目標値と比較するステップと、
前記バッテリクーラント温度目標値に基づいて、前記バッテリループクーラントの温度を上昇させること、低下させること、又は維持することのうちのどれが必要とされるかを判定するステップと、を更に含み、
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップ、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップ、又は前記バッテリループクーラントの温度を維持する前記ステップのうちの１つは、バッテリループクーラントの温度を上昇させること、低下させること、又は維持することのうちのどれが必要とされるかを判定する前記ステップに従って実行される、請求項２〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記バッテリループはバッテリループ弁を含み、前記バッテリループ弁によって前記バッテリループクーラントの流れが、前記バッテリクーラントの温度を上昇させる前記ステップ及び前記バッテリクーラントの温度を低下させる前記ステップのために方向付けられる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
熱管理システムは、前記バッテリループ、前記冷媒ループ、前記ＬＣＧＣ、及び前記冷却装置を含み、前記冷媒ループは、前記バッテリループ、前記冷媒ループ、前記ＬＣＧＣ、及び前記冷却装置を通じて前記ＬＣＧＣ及び前記冷却装置に流れる冷媒を含む、請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記バッテリループクーラントの流れを前記ＬＣＧＣに方向付けることによって実行され、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記バッテリループクーラントの流れを前記冷却装置に方向付けることによって実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記熱管理システムは、加熱ループクーラントが前記ＬＣＧＣに流れる前記加熱ループを含み、かつ、冷却ループクーラントが前記冷却装置に流れる前記冷却ループを含み、
前記方法は、前記ＬＣＧＣにより前記加熱ループクーラントの温度を上昇させるステップと、前記冷却装置により前記冷却ループクーラントの温度を低下させるステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップ及び前記加熱ループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記ＬＣＧＣによって同時に実行され、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップ及び前記冷却ループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記冷却装置によって同時に実行される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップ及び前記加熱ループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記ＬＣＧＣによって、前記冷媒から前記バッテリループクーラントに及び前記加熱ループクーラントに熱を移動させるステップを含み、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップ及び前記冷却ループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記冷却装置によって、前記バッテリループクーラントから及び前記冷却ループクーラントから前記冷媒に熱を移動させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記加熱ループクーラントによって、前記冷媒から前記バッテリループクーラントに熱を間接的に移動させるステップを含み、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記冷却ループクーラントによって、前記バッテリループクーラントから前記冷媒に熱を間接的に移動させるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
液冷式ガス冷却器（ＬＣＧＣ）及び冷却装置を通じて冷媒が流れる冷媒ループであって、前記ＬＣＧＣ及び前記冷却装置は、前記冷媒によって流体連通する、前記冷媒ループと、
加熱ループクーラントが流れ、前記加熱ループクーラントによって前記ＬＣＧＣと流体連通する加熱ループと、
冷却ループクーラントが流れ、前記冷却ループクーラントによって前記冷却装置と流体連通する冷却ループと、
バッテリループクーラントが流れ、バッテリループ弁及びバッテリモジュールを有するバッテリループと、を含み
前記バッテリループ弁及び前記バッテリモジュールは、前記バッテリループクーラントによって流体連通し、
前記バッテリループ弁は、前記バッテリループクーラントを、
（ａ）前記バッテリモジュールの上流の前記バッテリループクーラントの温度を上昇させるために、前記ＬＣＧＣ、又は前記加熱ループクーラントによって前記加熱ループと流体連通する加熱ループ熱交換器のうちの１つ、及び
（ｂ）前記バッテリモジュールの上流の前記バッテリループクーラントの温度を低下させるために、前記冷却装置、又は前記冷却ループクーラントによって前記冷却ループと流体連通する冷却ループ熱交換器のうちの１つに方向付けるための流れ構造を有する、熱管理システム。
【請求項１４】
前記冷媒ループは、コンプレッサ、内部熱交換器を有するアキュムレータ、拡張弁、並びに前記冷媒によって前記ＬＣＧＣ及び前記冷却装置と流体連通するセンサを更に含む、請求項１３に記載の熱管理システム。
【請求項１５】
前記冷媒ループは、内蔵型閉ループであり、前記熱管理システムに設置される前に前記冷媒によって予圧されている、請求項１４に記載の熱管理システム。
【請求項１６】
前記冷媒ループは、前記冷媒によって前記ＬＣＧＣ及び前記冷却装置と流体連通する冷媒放熱体を更に含む、請求項１３又は１４に記載の熱管理システム。
【請求項１７】
前記冷媒は、Ｒ７４４である、請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項１８】
前記加熱ループは、加熱ループ弁、ヒータコア、及び前記加熱ループクーラントによって流体連通する加熱ループ放熱体を更に含み、
前記ヒータコアは、前記加熱ループ弁の下流にあり、前記加熱ループ放熱体は、前記加熱ループ弁の下流にあり、前記加熱ループ弁は、温度の上昇された前記加熱ループクーラントを、前記ＬＣＧＣから、乗客キャビンに熱風を提供するために前記ヒータコアに、又は前記加熱ループクーラントの温度を低下させるために前記加熱ループ放熱体に、選択的に方向付けるための流入位置を含む、請求項１３〜１７のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項１９】
前記加熱ループは、前記加熱ループクーラントの温度を上昇させるための前記加熱ループクーラントと熱伝達するヒータを更に含み、前記ヒータは、前記ヒータコアの上流にあり、前記ＬＣＧＣとは独立している、請求項１８に記載の熱管理システム。
【請求項２０】
前記バッテリループは、前記バッテリループクーラントによって前記ＬＣＧＣと流体連通する、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項２１】
前記加熱ループは、前記加熱ループ熱交換器を含み、前記加熱ループは、前記加熱ループクーラントによって前記加熱ループ熱交換器と流体連通し、前記バッテリループは、前記加熱ループクーラントから前記バッテリループクーラントに熱を提供するために前記バッテリループクーラントによって前記加熱ループ熱交換器と流体連通する、請求項１３〜１９のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項２２】
前記冷却ループは、乗客キャビンに冷気を提供するために、前記冷却ループクーラントによって前記冷却装置又は前記冷却ループ熱交換器のうちの１つと流体連通する冷却コアを更に含む、請求項１３〜２０のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項２３】
前記バッテリループは、前記バッテリループクーラントによって前記冷却装置と流体連通する、請求項１３〜２０及び２２のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項２４】
前記冷却ループは、前記冷却ループ熱交換器を含み、前記冷却ループは、前記冷却ループクーラントによって前記冷却ループ熱交換器と流体連通し、前記バッテリループは、前記バッテリループクーラントから前記冷却ループクーラントに熱を提供するために前記バッテリループクーラントによって前記冷却ループ熱交換器と流体連通する、請求項１３〜１９及び２２〜２２のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項２５】
前記バッテリループ弁は、
前記バッテリループクーラントが前記バッテリループ弁から前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに流れる加熱流れ構造と、
前記バッテリループクーラントが前記バッテリループ弁から前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに流れる冷却流れ構造と、
前記バッテリループクーラントが、前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに流れることなく、かつ前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに流れることなく、前記バッテリループ弁から前記バッテリモジュールに流れるバイパス導管流れ構造と、
前記バッテリループクーラントの一部が前記バッテリループ弁から前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに流れ、前記バッテリループクーラントの別の部分が前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに流れることなく、前記バッテリループ弁から前記バッテリモジュールに流れる加熱及びバイパス融合構造と、
前記バッテリループクーラントの一部が前記バッテリループ弁から前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに流れ、前記バッテリループクーラントの別の部分が前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに流れることなく、前記バッテリループ弁から前記バッテリモジュールに流れる冷却及びバイパス融合構造と、を含む、５つの選択的なバッテリループクーラント流れ構造を含む、請求項１３〜１９及び２２のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項２６】
パワートレーンループクーラント及びパワートレーン熱交換器を有するパワートレーンループを更に含み、前記パワートレーン熱交換器は、前記パワートレーンループクーラントによって車輪駆動モータと流体連通し、前記車輪駆動モータへの前記パワートレーンループクーラントの温度を低下させるために前記冷却ループクーラントによって前記冷却ループと流体連通する、請求項１３〜２５のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項２７】
前記パワートレーンループは、パワートレーンループ弁及びパワートレーン放熱体を更に含み、前記パワートレーンループ弁は、前記パワートレーンループクーラントの温度を低下させるために前記パワートレーンループクーラントを前記冷却ループ熱交換器に又は前記パワートレーン放熱体に方向付けるための流れ構造を有する、請求項２６に記載の熱管理システム。
【請求項２８】
前記パワートレーンループ弁は、
前記パワートレーンループクーラントが前記パワートレーンループ弁から前記冷却ループ熱交換器に流れる冷却ループ熱交換器流れ構造と、
前記パワートレーンループクーラントが前記パワートレーンループ弁から前記パワートレーン放熱体に流れる放熱体流れ構造と、
前記パワートレーンループクーラントが前記冷却ループ熱交換器に流れることなく、かつ前記パワートレーン放熱体に流れることなく、前記パワートレーンループ弁から前記車輪駆動モータに流れるバイパス導管流れ構造と、
前記パワートレーンループクーラントの一部が前記パワートレーンループ弁から前記冷却ループ熱交換器に流れ、前記パワートレーンループクーラントの別の部分が前記冷却ループ熱交換器に流れることなく、かつ前記パワートレーン放熱体に流れることなく、前記パワートレーンループ弁から前記車輪駆動モータに流れる冷却ループ熱交換器及びバイパス融合構造と、
前記パワートレーンループクーラントの一部が前記パワートレーンループ弁から前記パワートレーン放熱体に流れ、前記パワートレーンループクーラントの別の部分が冷却ループ熱交換器に流れることなく、かつ前記パワートレーン放熱体に流れることなく、前記パワートレーンループ弁から前記車輪駆動モータに流れる放熱体及びバイパス融合構造と、を含む、５つの選択的なパワートレーンループクーラント流れ構造を含む、請求項２７に記載の熱管理システム。
【請求項２９】
流体的に分離した少なくとも３つの流体の間で熱を交換する熱交換器であって、
冷媒が連続的に流れるように構成された冷媒パスと、
第１のクーラントが連続的に流れるように構成された一次クーラントパスと、
第２のクーラントが流れるように構成された二次クーラントパスと、を含み、
前記冷媒パスは、前記一次クーラントパスと直接熱を交換するように構成され、前記一次クーラントパスは、前記二次クーラントパスと直接熱を交換するように構成され、前記冷媒パスは、前記二次クーラントパスと直接熱を交換しない、熱交換器。
【請求項３０】
前記冷媒パスは、６つの冷媒パスから構成され、前記二次クーラントパスは、１つの二次クーラントパスから構成されている、請求項２９に記載の熱交換器。
【請求項３１】
前記一次クーラントパスは、２つの一次クーラントパスから構成されている、請求項３０に記載の熱交換器。
【請求項３２】
前記６つの冷媒パスのうちの３つは、前記一次クーラントパスのうちの１つと直接熱を交換し、前記６つの冷媒パスのうちの別の３つは、前記一次クーラントパスのうちのもう一つと直接熱を交換する、請求項３１に記載の熱交換器。
【請求項３３】
前記二次クーラントパスは、前記１つの一次クーラントパス及び前記もう１つの一次クーラントパスと直接熱を交換する、請求項３２に記載の熱交換器。
【請求項３４】
前記一次クーラントパスは、３つの一次クーラントパスから構成されている、請求項３０に記載の熱交換器。
【請求項３５】
前記６つの冷媒パスのうちの１番目の２つは、前記一次クーラントパスのうちの１番目と直接熱を交換し、前記６つの冷媒パスのうちの２番目の２つは、前記一次クーラントパスのうちの２番目と直接熱を交換し、前記６つの冷媒パスのうちの３番目の２つは、前記一次クーラントパスのうちの３番目と直接熱を交換する、請求項３４に記載の熱交換器。
【請求項３６】
前記冷媒パス、前記一次クーラントパス、及び前記二次クーラントパスは、１５個の流体層を形成する、請求項２〜７のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項３７】
熱交換器であって、
熱管理システムの冷媒ループから冷媒を受け取り、かつ前記冷媒ループに冷媒を移送するために、前記冷媒ループに接続するための冷媒通路であって、冷媒管によって共同して画定される冷媒通路と、
前記熱管理システムの一次クーラントループから一次クーラントを受け取り、かつ前記一次クーラントループに一次クーラントを移送するために、前記一次クーラントループに接続するための一次クーラント通路であって、前記熱交換器のコア構造の少なくとも２つの一次クーラント凹部によって共同して画定義される一次クーラント通路と、
前記熱管理システムの二次クーラントループから二次クーラントを受け取り、かつ前記二次クーラントループに二次クーラントを移送するために、前記二次クーラントループに接続するための二次クーラント通路であって、前記コア構造の二次クーラント凹部によって形成された二次クーラント通路と、を含み、
前記冷媒管は、前記冷媒と前記一次クーラントとの間で熱を直接交換するために前記２つの一次クーラント凹部を通って蛇状に延在し、前記二次クーラント凹部を通っては延在しない、熱交換器。
【請求項３８】
前記冷媒管は各々、前記一次クーラント凹部のうちの１番目を通って延在する少なくとも２つの管区間、及び前記一次クーラント凹部のうちの２番目を通って延在する少なくとも別の２つの管区間を含む、請求項３７に記載の熱交換器。
【請求項３９】
前記二次クーラント凹部は、前記二次クーラントが前記二次クーラント凹部を通じて１つの方向に流れるように構成されている、請求項３７又は３８に記載の熱交換器。
【請求項４０】
前記２つの管区間及び前記別の２つの管区間は、前記１つの方向に対して垂直に延在する、請求項３７〜３９のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項４１】
前記２つの一次クーラント凹部は、流体的に直列に接続されており、前記一次クーラントが前記一次クーラント凹部を通じて１つの方向及び反対の別の方向にそれぞれ流れるように構成されている、請求項３７〜４０のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項４２】
前記コア構造は、２つのクーラントプレートを含み、前記少なくとも２つの一次クーラント凹部は各々、前記二次クーラント凹部と前記クーラントプレートのうちの１つを共有する、請求項３７〜４０のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項４３】
前記二次クーラント通路は、前記二次クーラントが平行に流れるように構成された前記二次クーラント凹部及び少なくとも１つの追加の二次クーラント凹部によって共同して形成されている、請求項３８に記載の熱交換器。
【請求項４４】
前記一次クーラント通路は、流体的に直列に接続された３つの一次クーラント凹部によって形成され、前記二次クーラント凹部及び前記追加の二次クーラント凹部は各々、前記一次クーラントと前記二次クーラントとの間で熱を直接交換するために前記一次クーラント凹部のうちの２つの間に配置されている、請求項４３に記載の熱交換器。
【請求項４５】
各々の冷媒管は、６つの管区間を含み、前記管区間のうちの３つは、前記一次クーラント凹部のうちの１つを通って延在し、前記管区間のうちの別の３つは、前記一次クーラント凹部のもう一つを通って延在する、請求項４２に記載の熱交換器。
【請求項４６】
前記冷媒管の各々は、３つのチャネルを含み、前記３つのチャネルは、前記冷媒管を通って延在し、前記冷媒が前記３つのチャネルを通じて流れるように構成されている、請求項３７〜４５のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項４７】
前記コアは、第１の方向に４０〜８０ミリメートル、前記第１の方向に対して垂直な第２の方向に１９０〜２９０ミリメートル、並びに前記第１の方向及び前記第２の方向に対して垂直な第３の方向に４０〜６５ミリメートルの寸法を有する、請求項３７〜４６のいずれか一項に記載の熱交換器。
【請求項４８】
熱管理システムであって、
冷媒を搬送する冷媒ループと、
第１の一次クーラントを搬送する第１の一次クーラントループと、
第２の一次クーラントを搬送する第２の一次クーラントループと、
二次クーラントを搬送する二次クーラントループと、
前記冷媒ループ、前記第１の一次クーラントループ、及び前記二次クーラントループに接続されており、前記冷媒ループ、前記第１の一次クーラントループ、及び前記二次クーラントループを通じて前記冷媒、前記第１の一次クーラント、及び前記二次クーラントがそれぞれ流れる第１の熱交換器であって、前記第１の熱交換器は、
前記第１の一次クーラントが第１の一次クーラントパス及び第２の一次クーラントパスにおいて連続的に流れる一次クーラント通路と、
前記二次クーラントが二次クーラントパスにおいて流れる二次クーラント通路と、
前記冷媒が少なくとも４つの冷媒パスにおいて連続的に流れ、前記冷媒パスのうちの１番目の２つにおける前記冷媒と前記第１の一次クーラントパスにおける前記第１の一次クーラントとの間で熱が直接交換され、前記冷媒パスのうちの２番目の２つにおける前記冷媒と前記第２の一次クーラントパスにおける前記第１の一次クーラントとの間で熱が直接交換される冷媒通路と、を含む、第１の熱交換器と、
前記冷媒ループ、前記第２の一次クーラントループ、及び前記二次クーラントループに接続されており、それぞれ前記冷媒ループ、前記第２の一次クーラントループ、及び前記二次クーラントループを通じて前記冷媒、前記第２の一次クーラント、及び前記二次クーラントがそれぞれ流れる、第２の熱交換器であって、前記第２の熱交換器は、
前記第２の一次クーラントが、別の第１の一次クーラントパス、別の第２の一次クーラントパス、及び第３の一次クーラントパスにおいて連続的に流れる別の一次クーラント通路と、
前記二次クーラントが別の二次クーラントパスにおいて流れる別の二次クーラント通路と、
前記冷媒が少なくとも別の６つの冷媒パスにおいて連続的に流れ、前記別の６つの冷媒パスのうちの別の１番目の２つにおける前記冷媒と前記別の第１の一次クーラントパスにおける前記第２の一次クーラントとの間で熱が直接交換され、前記６つの冷媒パスのうちの別の２番目の２つにおける前記冷媒と前記別の第２の一次クーラントパスにおける前記第２の一次クーラントとの間で熱が直接交換され、かつ前記６つの冷媒パスのうちの３番目の２つにおける前記冷媒と前記第３の一次クーラントパスにおける前記第２の一次クーラントとの間で熱が直接交換される別の冷媒通路と、を含む、第２の熱交換器と、を含む、熱管理システム。
【請求項４９】
前記第１の熱交換器では、前記第１の一次クーラントパス及び前記二次クーラントパスにおける前記第１の一次クーラントと、前記二次クーラントパスにおける前記二次クーラントとの間で熱が直接交換され、
前記第２の熱交換器では、前記別の第１の一次クーラントパス、前記別の第２の一次クーラントパス及び前記第３の一次クーラントパスにおける前記第２の一次クーラントと、前記別の二次クーラントパスにおける前記二次クーラントとの間で熱が直接交換される、請求項４８に記載の熱管理システム。
【請求項５０】
前記第１の一次クーラントループ及び前記第２の一次クーラントループは、乗用車両のキャビンを加熱及び冷却するように構成され、前記二次クーラントループは、前記乗用車両のバッテリを加熱及び冷却するように構成されている、請求項４９に記載の熱管理システム。
【請求項５１】
前記第１の熱交換器では、前記二次クーラントから前記第１の一次クーラントに熱が直接移動され、前記第１の一次クーラントから前記冷媒に熱が直接移動され、前記第２の熱交換器では、前記冷媒から前記第２の一次クーラントに熱が直接移動され、前記第２の一次クーラントから前記二次クーラントに熱が直接移動される、請求項４８〜５０のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【発明の詳細な説明】
【関連出願の相互参照】
【０００１】
本出願は、米国仮特許出願第６２／３８２，７９４号（２０１６年９月２日出願）及び米国仮特許出願第６２／５３３，９４９号（２０１７年７月１８日出願）に対する優先権及び利益を主張し、その開示の全体が参照によって本明細書に組み込まれる。
【技術分野】
【０００２】
本出願は概して、車両システムの熱管理及び熱交換器に関する。
【背景技術】
【０００３】
バッテリ式給電車両又はハイブリッド車両は、それらの燃料効率及び環境への影響が低いことから、消費者によってますます一般的に選ばれるようになっている。バッテリ性能及び車両充電間の最大到達距離についての消費者の要望に関して技術的制限があるので、特に車両熱管理の分野において、より効率的な電力管理システムに対する必要性が高まっている。車両運用システムの加熱及び冷却が車両効率及び性能に対して甚大な影響を与える。乗客キャビン環境の加熱、冷却、及び空調が、乗客の快適性及び車両を楽しむことについて重要である。
【０００４】
従来の電気及びハイブリッド車両は、特定の車両システムをサポートするために、専用加熱及び冷却デバイスを使用して独立した加熱及び冷却システムを採用してきた。例えば、車両バッテリシステムが低い温度での始動時に加熱を必要としたが、その間の冷却が最適なバッテリ効率のために運用を延長した場合、従来の車両バッテリシステムは、バッテリシステムをサポートするために、専用加熱及び冷却デバイスを採用してきた。熱管理サブシステムごとのそれらの独立したシステム及び専用構成要素は、より多くの電力を消費し、効率が低く、車両に対して複雑性、実装空間、重量、及び全体的コストを付加する。
【発明の概要】
【０００５】
本開示の１つの態様は、車両熱管理システムである。熱管理システムは、冷媒サブシステム又はループ、加熱ループ、冷却ループ、バッテリループ、及びパワートレーンループを含む。１つの態様では、加熱、冷却、バッテリ、及びパワートレーンループの各々は、伝達ループの間で加熱又は冷却を選択的に提供するために、サブシステムループのもう一つと伝達する熱交換器を含む。別の態様では、冷却ループ及びパワートレーンループのみが、パワートレーンループクーラントを冷却することを支援するために、共通の専用熱交換器を共有する。
【０００６】
本開示の別の態様では、モジュール式の内蔵型熱管理冷媒サブシステム又はループが開示される。モジュール式冷媒サブシステムは、組み立ててもよく、予め充電してもよく、予め試験してもよく、他の車両サブシステムに効率的に接続するための車両アセンブリプラント又はシステムインテグレータへのユニットとして出荷することができる。１つの実施例では、冷媒サブシステムは、Ｒ７４４冷媒を使用する。
【０００７】
本開示の別の態様では、液冷式ガス冷却器（ＬＣＧＣ）を使用した熱管理加熱サブシステム又はループが開示される。ＬＣＧＣは、加熱サブシステムにおいて熱エネルギーを補完するために冷媒サブシステムから熱を引き出す。１つの実施例では、３ポート弁を、乗客キャビンを加熱する際に使用するための加熱ループクーラントに熱を加えるために、又は３ポート弁の流入位置に基づいて低温放熱体を介して冷媒システムから過剰の熱を放出するために選択的に使用することができる。別の態様では、３ポート弁は、加熱及び冷媒ループにおける温度を更に制御するように、乗客キャビンを加熱すること、及び低温放熱体に熱を放出することの両方のために、加熱ループクーラントの流れを融合又は方向付けることができる。別の実施例では、ＬＣＧＣは、加熱ループに提供される熱エネルギーの唯一の源となることができる。
【０００８】
開示の別の態様では、熱管理バッテリサブシステム又はループが開示される。１つの態様では、バッテリループは、加熱ループと連通する熱交換器又は冷却ループと熱伝達する熱交換器を選択的に使用して、効率的なバッテリモジュールの動作のために必要な程度に、選択的にバッテリループクーラントに熱を提供し、又はバッテリループクーラントからの熱を取り除く。別の態様では、バッテリループは、選択的にＬＣＧＣから熱を直接加え、選択的に冷却装置によって熱を直接取り除き、バッテリループと加熱ループ及び冷却ループとの間に追加の熱交換器を必要としない。１つの実施例では、４ポート弁は、バッテリループ及びバッテリモジュールの温度制御のレベルを向上させるために、選択的に熱を提供し、熱を取り除き、追加の加熱若しくは冷却をバイパスし、又は４ポート弁の流入位置に基づいて熱の追加若しくは熱の除去をバイパスすることを融合するために使用することができる。
【０００９】
本開示の別の態様では、熱管理パワートレーンサブシステム又はループが開示される。パワートレーンループは、パワートレーンサブシステムの効率的な冷却のために、冷却ループと熱伝達する熱交換器を使用する。１つの実施例では、４ポート弁は、パワートレーンループと熱伝達する２つの冷却デバイスのうちの１つを選択的に使用するために、１つ若しくは両方の冷却デバイスへのバイパスを提供するために、又は４ポート弁の流入位置に基づいて冷却デバイスのうちの１つの融合及びバイパスを提供するために採用することができ、これによりパワートレーンループ及びパワートレーン駆動構成要素の温度制御のレベルを向上させる。本開示の別の態様では、パワートレーンループが追加の冷却を必要としないときでも、加熱ループを加熱させるためのＬＣＧＣの発熱を増大させるために、冷却システムの過剰な冷却容量が、パワートレーンサブシステムに移転される。
【００１０】
本開示の別の態様では、バッテリループの熱管理のための処理が開示される。この処理は、それぞれが加熱ループ及び冷却ループと熱伝達する２つの熱交換器を選択的に使用することにより、選択的にバッテリループに熱を提供し又はこれから熱を取り除く。別の態様では、熱を加えること又は取り除くことはそれぞれ、別個の熱交換器ではなく、ＬＣＧＣ又は冷却装置によって直接もたらされる。別の態様では、バッテリループクーラントの測定された温度を維持するためにバイパスを使用することができる。
【００１１】
別の態様では、加熱ループクーラントの温度を上昇させるための処理が開示される。この処理は、冷媒ループから放出された熱を伝達するＬＣＧＣの使用をして、選択的に熱を加熱ループに提供する。
【００１２】
別の態様では、バッテリループを通じて流れるバッテリループクーラントを有するバッテリループを使用する、バッテリモジュールの熱管理方法が提供される。本方法は、バッテリループクーラントの温度を測定するステップと、バッテリループクーラントの温度を上昇させるステップと、バッテリループクーラントの温度を低下させるステップと、を含む。バッテリモジュールに流れるバッテリループクーラントの温度を上昇させるステップは、バッテリループクーラントの流れを、加熱ループと熱伝達する加熱ループ熱交換器又は冷媒ループと熱伝達する液冷式ガス冷却器（ＬＣＧＣ）のうちの１つに方向付けるステップを含む。バッテリモジュールに流れるバッテリループクーラントの温度を低下させるステップは、バッテリループクーラントの流れを、冷却ループと熱伝達する冷却ループ熱交換器又は冷媒ループと熱伝達する冷却装置のうちの１つに方向付けるステップを含む。
【００１３】
別の態様では、熱管理システムは、冷媒ループ、加熱ループ、冷却ループ、及びバッテリループを含む。冷媒ループは、それを通じて流れる冷媒、液冷式ガス冷却器（ＬＣＧＣ）、及び冷却装置を含み、ＬＣＧＣ及び冷却装置は、冷媒によって流体連通する。加熱ループは、それを通じて流れる加熱ループクーラントを含み、加熱ループは、加熱ループクーラントによってＬＣＧＣと流体連通する。冷却ループは、それを通じて流れる冷却ループクーラントを含み、冷却ループは、冷却ループクーラントによって冷却装置と流体連通する。バッテリループは、それを通じて流れるバッテリループクーラント、バッテリループ弁、及びバッテリモジュールを含み、バッテリループ弁及びバッテリモジュールは、バッテリループクーラントによって流体連通する。バッテリループ弁は、バッテリループクーラントを、（ａ）バッテリモジュールの上流のバッテリループクーラントの温度を上昇させるために、ＬＣＧＣ、又は加熱ループクーラントによって加熱ループと流体連通する加熱ループ熱交換器のうちの１つ、及び（ｂ）バッテリモジュールの上流のバッテリループクーラントの温度を低下させるために、冷却装置、又は冷却ループクーラントによって冷却ループと流体連通する冷却ループ熱交換器のうちの１つに方向付けるための流れ構造を含む。
【００１４】
別の態様では、流体的に別個の少なくとも３つの流体の間で熱を交換する熱交換器が設けられている。熱交換器は、冷媒パス、一次クーラントパス、及び二次クーラントパスを含む。冷媒パスは、冷媒がそれを通じて連続的に流れるように構成されている。一次クーラントパスは、第１のクーラントがそれを通じて連続的に流れるように構成されている。二次クーラントパスは、第２のクーラントがそれを通じて流れるように構成されている。冷媒パスは、一次クーラントパスと直接熱を交換するように構成されており、一次クーラントパスは、二次クーラントパスと直接熱を交換するように構成されており、冷媒パスは、二次クーラントパスと直接熱を交換しない。
【００１５】
別の態様では、熱交換器は、冷媒通路、一次クーラント通路、及び二次クーラント通路を含む。冷媒通路は、冷媒ループから冷媒から受け取り、及びそれに冷媒を移送するために、熱管理システムの冷媒ループに接続するためのものである。冷媒通路は、冷媒管によって共同して画定される。一次クーラント通路は、一次クーラントループから一次クーラントを受け取り、及びそれに一次クーラントを移送するために、熱管理システムの一次クーラントループに接続するためのものである。一次一次クーラント通路は、熱交換器のコア構造の少なくとも２つの一次クーラント凹部によって共同して画定される。二次クーラント通路は、二次クーラントループから二次クーラントを受け取り、及びそれに二次クーラントを移送するために、熱管理システムの二次クーラントループに接続するためのものである。二次クーラント通路は、コア構造の二次クーラント凹部によって形成される。冷媒管は、冷媒と一次クーラントとの間で直接熱を交換するために２つの一次クーラント凹部を通って蛇状に延在し、二次クーラント凹部を通っては延在しない。
【００１６】
熱管理システムは、冷媒ループ、第１の一次クーラントループ、第２の一次クーラントループ、二次クーラントループ、第１の熱交換器、及び第２の熱交換器を含む。冷媒ループは、それを通じて冷媒を搬送する。第１の一次クーラントループは、それを通じて第１の一次クーラントを搬送する。第２の一次クーラントループは、それを通じて第２の一次クーラントを搬送する。二次クーラントループは、それを通じて二次クーラントを搬送する。
【００１７】
第１の熱交換器は、冷媒、第１の一次クーラント、及び二次クーラントのそれぞれが熱交換器を通じて流れるように、冷媒ループ、第１の一次クーラントループ、及び二次クーラントループに接続されている。第１の熱交換器は、一次クーラント通路、二次クーラント通路、及び冷媒通路を含む。第１の一次クーラントは、一次クーラント通路の第１の一次クーラントパス及び第２の一次クーラントパスにおいて連続的に流れる。二次クーラントは、二次クーラント通路の二次クーラントパスに流れる。冷媒は、冷媒通路の少なくとも４つの冷媒パスにおいて連続的に流れる。冷媒パスのうちの第１の２つにおける冷媒と第１の一次クーラントパスにおける第１の一次クーラントとの間で熱が直接交換され、冷媒パスのうちの第２の２つにおける冷媒と第２の一次クーラントパスにおける第１の一次クーラントとの間で熱が直接交換される。第２の熱交換器は、冷媒、第２の一次クーラント、及び二次クーラントがそれぞれ第２の熱交換器を通じて流れるように、冷媒ループ、第２の一次クーラントループ、及び二次クーラントループに接続されている。第２の熱交換器は、別の一次クーラント通路、別の二次クーラント通路、及び冷媒通路を含む。第２の一次クーラントは、別の一次クーラント通路の別の第１の一次クーラントパス、別の第２の一次クーラントパス、及び第３の一次クーラントパスにおいて連続的に流れる。二次クーラントは、別の二次クーラント通路の別の二次クーラントパスに流れる。冷媒は、別の冷媒通路の少なくとも別の６つの冷媒パスにおいて連続的に流れる。別の６つの冷媒パスのうちの別の第１の２つにおける冷媒と別の第１の一次クーラントパスにおける第２の一次クーラントとの間で熱が直接交換され、６つの冷媒パスのうちの別の第２の２つにおける冷媒と別の第２の一次クーラントパスにおける第２の一次クーラントとの間で熱が直接交換され、及び６つの冷媒パスのうちの第３の２つにおける冷媒と第３の一次クーラントパスにおける第２の一次クーラントとの間で熱が直接交換される。
【００１８】
例えば、第１の熱交換器では、二次クーラントから第１の一次クーラントに直接、及び第１の一次クーラントから冷媒に直接熱を伝達することができる。第２の熱交換器では、冷媒から第２の一次クーラントに直接、及び第２の一次クーラントから二次クーラントに直接熱を伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】熱管理システムの１つの実施例の概略図である。
【００２０】
【図２】図１Ａの熱管理システムと同様の熱管理システムの代替的な実施例の概略図である。
【００２１】
【図３】電気制御システムのブロック図である。
【００２２】
【図４】車両バッテリモジュールの熱管理の方法の１つの実施例のフローチャートである。
【００２３】
【図５】加熱ループクーラントの温度を上昇させる方法の１つの実施例の概略フローチャートである。
【００２４】
【図６Ａ】熱交換器の第１の実施形態の上面概略図である。
【００２５】
【図６Ｂ】図６Ａの熱交換器の前面概略図である。
【００２６】
【図６Ｃ】図６Ａの熱交換器の側面概略図である。
【００２７】
【図６Ｄ】図６Ａにおける線６Ｄ〜６Ｄに沿って切り取られ、簡潔にするために冷媒通路が省略された熱交換器の部分断面図である。
【００２８】
【図６Ｅ】図６Ａにおける線６Ｅ〜６Ｅに沿って切り取られ、冷媒通路が示された熱交換器の断面図である。
【００２９】
【図６Ｆ】図６Ａにおける線６Ｆ〜６Ｆに沿って切り取られた熱交換器の断面図である。
【００３０】
【図６Ｇ】図６Ａにおける線６Ｇ〜６Ｇに沿って切り取られた熱交換器の断面図である。
【００３１】
【図６Ｈ】６Ａの熱交換器の冷媒通路の冷媒管の断面図である。
【００３２】
【図７】図６Ｆの断面図と同様に切り取られた熱交換器の別の実施形態の断面図である。
【００３３】
【図８】図６Ｆの断面図と同様に切り取られた熱交換器の別の実施形態の断面図である。
【００３４】
【図９】図６Ｆの断面図と同様に取られた熱交換器の別の実施形態の断面図である。
【００３５】
【図１０】図６Ｆの断面図と同様に切り取られた熱交換器の別の実施形態の断面図である。
【００３６】
【図１１】図６Ｅの断面図と同様に切り取られた熱交換器の別の実施形態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
乗用車両との使用に関連して熱管理システムが説明される。個々のループ及び全体的な熱管理システムの電力消費を低減させ、効率を増大させるために、個々のサブシステム又はループの間で熱交換インタフェースを利用することができる。それぞれのループの間の熱伝達は、それぞれのループの間の冷媒又はクーラントの直接的な連通又は混合なしでも実施することができ、閉ループサブシステムを可能にする。乗用車両を参照して説明されるが、それらの熱管理システムはまた、他の適用例において使用してもよい。
【００３８】
図１Ａの実施例を参照すると、乗用車両で使用するための熱管理システム１００が概略的に示されており、乗用車両は、共通してエンジン室と称されるフロントエンド１０４、客室又はキャビン１０８、及び運動のために車輪に電力を供給するドライブトレーン構成要素を典型的には収容するリアエンド１２０を有する。
【００３９】
図１Ａに示される実施例では、システム１００は、一般的に図示されるように、冷媒サブシステム又はループ１２４、加熱サブシステム又はループ１２８、冷却サブシステム又はループ１３０、バッテリサブシステム又はループ１３４、及びパワートレーンサブシステム又はループ１４０を含む。追加の構成要素、接続管路、代替的な導管経路指定スキーム、及び追加の又は代替的なシステム負荷（図示せず）が含まれてもよいことを理解されよう。図１Ａはまた、以下で更に詳細に説明されるように、乗客キャビン１０８に対して加熱、冷却、及び空調をもたらす加熱、通気、及び空調（ＨＶＡＣ）ユニット１４６を例示する。
【００４０】
冷媒ループ１２４は、一般的に図示されるように、アキュムレータ１５０（例えば、内部熱交換器ユニットを有する）、コンプレッサ１５２、冷媒ライン又は導管１５４、第１の圧力及び温度センサ１５８、液冷式ガス冷却器（ＬＣＧＣ）１６０、拡張弁１６２、冷却装置１６６、及び第２の温度及び圧力センサ１７０を含み、これらは全て導管１５４に沿って流体連通している。１つの実施例では、冷媒ループ１２４は、Ｒ７４４冷媒を使用する。他のタイプの冷媒、例えば、Ｒ−１３４ａも使用してもよい。一般的に言えば、用語「流体連通」は、共通の流体がそれに及び／又はそれを通じて流れる様々な構成要素を指すものとして使用される。例えば、ＬＣＧＣ１６０及び冷却装置１６６は、それらを通じて流れる冷媒によって流体連通する。
【００４１】
図１Ａの実施例では、コンプレッサ１５２は、気相冷媒を高圧及び高温に圧縮し、冷媒をＬＣＧＣ１６０に向かって圧送する。ＬＣＧＣ１６０は、クーラント熱交換器への高圧冷媒である。図１Ａに示されるように、ＬＣＧＣ１６０は、加熱ループ１２８と熱伝達し、それによって加熱ループ１２８への熱源／熱エネルギーを、冷媒ループ１２４から放出された熱から提供する。冷媒ループ１２４から加熱ループ１２８へ放出された熱の移動は、以下で更に議論されるように、冷媒及び加熱ループクーラントの間の直接的な伝達又は接触なしに行うことができる。Ｒ７４４冷媒の使用を通じて、このシステム１００は、摂氏−３０度まで低下した温度において発熱体として動作することができる。このようにして、冷媒ループ１２４は、冷媒サイクルから熱を発生するヒートポンプとして動作する。一般的に言えば、用語「熱伝達」は、ループ及び流体、並びに／又はそれらの構成要素であって、その他のループ及び流体、並びに／又はそれらの構成要素に熱を伝達するものを指す。例えば、冷媒ループ１２４、冷媒、及び／又はＬＣＧＣ１６０の各々は、加熱ループ１２８及び加熱ループクーラントと熱伝達すると見なすことができる。熱伝達は、直接的な熱移動を含んでもよい。
【００４２】
ＬＣＧＣ１６０を出ると、冷却された冷媒は、冷媒温度を更に低下させるために、冷媒を通じてアキュムレータ１５０の内部にある冷媒熱交換器に流れる。高圧、低温の気相冷媒は次いで、冷媒の圧力を減少させる拡張弁１６２を通じて流れ、拡張弁はそれを液相冷媒に液化させる。冷媒は、一般的に示されるように、冷却装置１６６に圧送することができる。図１Ａの実施例では、液相冷媒は、それが気相冷媒に再度気化する際に、冷却装置１６６におけるクーラントループクーラントからの熱を吸収する。冷媒は次いで、アキュムレータ１５０を通じて流れる。アキュムレータには、サイクルを再開するために、残りの液相冷媒を貯蔵することができ、気相冷媒のみをコンプレッサ１５２に選択的に移動させることができる。アキュムレータ１５０に残った液相冷媒は、アキュムレータ１５０の内部にある冷媒熱交換器への冷媒から熱を吸収する。
【００４３】
図１Ａの実施例における冷媒ループ１２４は、従来の冷却システムに存在する強制空気−冷媒コンデンサ／ガス冷却器を使用する代わりに、ＬＣＧＣ１６０の使用を通じて冷媒を冷却し、又は冷媒から熱を逃がす独立した、閉ループシステムとすることができる。ＬＣＧＣ１６０は、冷媒から熱を移動し、それによって、以下で更に議論されるように、冷媒を冷却し、その熱を加熱ループクーラントに移動する。熱を取り除くために従来の空気−冷媒コンデンサ／ガス冷却器を必要としない内蔵式冷媒ループ１２４の使用を通じて、部分的に組み立てられた車両に迅速に取り付けるために、冷媒ループ１２４は、事前に組み立ててもよく、冷媒で充填してもよく、試験してもよく、梱包してもよく、最終的な組み立て設備又はシステムインテグレータに直接出荷してもよい。
【００４４】
更に図１Ａを参照すると、加熱ループ１２８の実施例が示される。この実施例では、加熱ループ１２８は、一般的に示されるように、加熱ループクーラントを貯蔵するためのリザーバ１８０、加熱ループクーラントを閉ループのライン又は導管１８２を通じて圧送するためのポンプ１８１、電気ヒータ１８４、及び加熱ループクーラントの温度を監視するための温度センサ１８６を含む。
【００４５】
図１Ａについて上記議論したように、ＬＣＧＣ１６０は、加熱ループ１２８及び冷媒ループ１２４の両方と熱伝達するように配置することができるが、冷媒流体をクーラント流体に連通するよう方向付けない。ＬＣＧＣ１６０は、加熱された流体を必要とする他の車両システム、例えば、ＨＶＡＣユニット１４６の一部であるヒータコア１８８による使用のために、冷媒から放出された熱を加熱ループクーラントに移動することができ、ヒータコアは、乗客キャビン１０８を選択的に加熱するために使用することができる。加熱ループ１２８及びＬＣＧＣ１６０の使用の利点は、このシステム１００が１よりも大きい動作係数（ＣＯＰ）において動作することができることである。ＣＯＰは、電力に対する熱出力の比率である。
【００４６】
図１Ａの実施例では、電気ヒータ１８４を、追加の熱又は熱エネルギーを選択的に供給して電気ヒータ１８４を通じてヒータコア１８８に流れる加熱ループクーラントの流れを暖めるために含むことができる。加熱ループ１２８はまた、一般的に示されるように、バッテリループ１３４と熱伝導伝達する加熱ループ熱交換器１９０を含んでもよい。熱交換器１９０は、以下で更に議論されるように加熱ループクーラントからバッテリループ１３４に熱エネルギーを選択的に提供する。
【００４７】
図１Ａの実施例では、加熱ループ１２８は、一般的に示されるように、加熱導管１９６及び排気導管２００と択一的に流体連通する弁１９４を含み、その両方が弁１９４の下流に配置されている。加熱導管１９６は、加熱ループクーラントがヒータコア１８８及び熱交換器１９０を通じて流れるための経路を提供する。排気導管２００は、一般的に示されるように、加熱ループクーラントが低温放熱体２０４（例えば、加熱ループ放熱体）を通じて流れて熱を大気に放出又は排熱するための経路を提供する。低温放熱体２０４は、以下で更に説明されるように、対流又は強制空気を通じて加熱ループクーラントを冷却する。加熱導管１９６及び排気導管２００の両方は、上で説明されたように、閉ループにおいて加熱ループクーラントをＬＣＧＣ１６０に戻す。
【００４８】
図１Ａの実施例では、弁１９４は、加熱ループクーラントからの熱を大気に排出するために、加熱導管１９６を通じて加熱ループクーラントの流れをヒータコア１８８及び熱交換器１９０に、又は排気導管２００を通じて低温放熱体２０４に選択的に方向付ける３ポート弁とすることができる。１つの態様では、弁１９４は、加熱導管１９６及び排気導管２００の両方に加熱ループクーラントの流れを混合又は融合させることを可能にする流入位置を含む。例えば、弁１９４は、加熱ループクーラントの温度と共に冷媒ループ１２４の温度を更に制御するために、加熱導管１９６に流れる加熱ループクーラントの一部、及び排気導管２００に流れる加熱ループクーラントの一部を同時に方向付けることができる。
【００４９】
本明細書で議論される実施例では、用語「クーラント」は、エチレングリコールと水のほぼ同等の割合の車載混合物を含む意味で使用される。エチレングリコール及び水とは異なる流体及び／又は異なる混合物が使用されてもよいことを理解されよう。
【００５０】
更に図１Ａを参照すると、冷却サブシステム又はループ１３０の実施例が例示されている。実施例では、冷却ループ１３０は、一般的に示されるように、冷却ループクーラントの貯蔵のためのリザーバ２１０、及び冷却ループクーラントの流れを閉ループ冷却ライン又は導管２１６を通して選択的に圧送するためのポンプ２１４を含む。
【００５１】
図１Ａの実施例では、冷却ループ導管２１６は、冷却装置１６６を通じて冷媒ループ１２４と熱伝達する。上に説明したように、冷媒ループ１２４の冷媒が冷却装置１６６を通じて流れる際に、冷媒は、冷却ループ導管２１６から熱を取り除く冷却装置１６６の内側でそれが気化する際に熱を引き出し又は吸収する。この実施例では、冷却ループ１３０は、一般的に示されるように、パワートレーンループ１４０と熱伝達するパワートレーン熱交換器２２０、及びバッテリループ１３４と熱伝達するバッテリ熱交換器２２６を含む。冷却ループクーラントと連絡する（例えば、熱伝達及び／又は流体連通）温度センサ２２８はまた、冷却ループクーラントの温度及び他の状態を測定及び監視するために使用してもよい。冷却ループ１３０はまた、ＨＶＡＣユニット１４６を参照して以下で更に説明される冷却コア２３０を通って延びてもよい。
【００５２】
追加の動作及び制御構成要素２３２、例えば、演算及び配電構成要素はまた、冷却ループ１３０と流体連通して配置することもできる。図１Ａのパワートレーン熱交換器２２０及びバッテリ熱交換器２２６は、以下で更に説明されるように、バッテリループクーラント及びパワートレーンループクーラントの温度を低下させるために、例えば、冷却ループクーラントとの伝導を通じてパワートレーンループクーラント及びバッテリループクーラントから熱を個別に、かつ選択的に移動できるように独立して動作する。
【００５３】
更に図１Ａを参照すると、ＨＶＡＣユニット１４６は、乗客キャビン１０８を通気及び空調するために空気をろ過し、空気を冷却及び除湿し、空気を加熱するために使用することができる。図示される実施例では、ＨＶＡＣユニット１４６は、空気フィルタ２３６、少なくとも１つのキャビン送風機２３８、再循環空気フィルタ２４０、並びに乗客キャビン１０８に及び乗客キャビン１０８から空気を選択的に分配するための分配マニホールド２４２を含む。加熱ループ１２８及び冷却ループ１３０は、ＨＶＡＣユニット１４６のヒータコア１８８及び冷却コア２３０とそれぞれ流体連通する。１つ以上のキャビン送風機２３８を、空気をそれぞれのコア１８８、２３０に圧送して乗客キャビン１０８を選択的に加熱又は冷却するために使用することができる。空気フィルタ２３６は、環境大気と連通するキャビン送風機２３８の上流に配置することができる。再循環空気フィルタ２４０はまた、環境大気及びＨＶＡＣユニット１４６に入る再循環されたキャビンの空気の両方をろ過するために使用することができる。乗客キャビン１０８のための加熱及び冷却制御部（図示せず）は、制御ユニット（図示せず）を通じてキャビン送風機２３８と電気接続することができる。
【００５４】
システム１００及び冷却ループ１３０の使用の利点は、冷媒がキャビンの空気に漏れる危険性のある従前の設計において必要とされる、乗客キャビン１０８の内部の専用空気−冷媒蒸発器コア及び冷媒導管接続を除去できることである。冷却ループクーラントから熱を取り除くための冷却装置１６６の使用によって、冷却ループ１３０に沿って別個の専用冷却／蒸発器コアを必要とすることなく、冷却ループクーラントを冷却することができる。
【００５５】
図１Ａは、バッテリループ１３４を更に例示する。この実施例では、バッテリループ１３４は、液状バッテリループクーラントを貯蔵するためのリザーバ２５０、及びバッテリモジュール２６０と流体連通する閉ループ冷却ライン又は導管２５４を通して、バッテリループクーラントの流れを選択的に圧送するためのバッテリループポンプ２５２を含む。バッテリモジュール２６０は、車両の駆動輪に動力を供給するモータを駆動するための主電力又は補助電力を提供する。
【００５６】
図１Ａの実施例では、４ポート弁２６６を、一般的に示されるように、加熱導管２７０、冷却導管２７４、及びバイパス導管２８０と流体連通するように配置することができる。弁２６６は、バッテリループクーラントの流れを加熱導管２７０に選択的に方向付け、加熱ループ１２８からのバッテリループクーラントに熱を加える熱交換器１９０を通過させるように動作可能である。例えば、低い環境温度における始動時及び早期運用のために、バッテリモジュール２６０を一時的に加熱することが望ましいことがある。
【００５７】
弁２６６はまた、バッテリループクーラントから熱を取り除き、バッテリモジュール２６０の温度を低下又は維持するために、バッテリループクーラントの流れを冷却導管２７４に選択的に方向付け、冷却ループ１３０と熱伝達するバッテリ熱交換器２２６を通過させるように動作可能である。択一的に、弁２６６は、それぞれの熱交換器１９０、２２６によるバッテリループクーラントの追加の加熱又は冷却を回避するために、バッテリループクーラントの流れをバイパス導管２８０に選択的に方向付けるように更に動作可能である。１つの実施例では、弁２６６は、バッテリループクーラントの温度及びバッテリモジュール２６０の制御性を向上させるために、バッテリループクーラントの一部が加熱導管２７０及びバイパス導管２８０の両方に融合して流れるか、又は冷却導管２７４及びバイパス導管２８０の両方に融合して流れるように方向付ける付加的な流入位置を含む。
【００５８】
図１Ａのシステム１００及びバッテリループ１３４の使用の利点は、専用ヒータ及び専用冷却装置／冷却デバイスが、それぞれの熱交換器１９０、２２６が使用されるので、バッテリループ１３４に沿って必要とされないことである。
【００５９】
図１Ａは、パワートレーンループ１４０の実施例を更に示す。パワートレーンループ１４０は、一般的に示されるように、パワートレーンループクーラントを貯蔵するためのリザーバ２９０、パワートレーンループクーラントの流れをライン又は導管２９４に選択的に圧送するためのポンプ２９２、パワートレーンループクーラントの温度を測定及び監視するための温度センサ２９６、バッテリチャージャ３００、制御回路及びパワーエレクトロニクスモジュール３０４、トラクションモータ３１０、並びに車両後輪のためのトラクションモータインバータ３１４を含む。
【００６０】
図１Ａの実施例では、４ポート弁３２０は、前に説明したように、パワートレーンループ導管２９４、及び冷却ループ１３０上で熱交換器２２０と連通する冷却導管３２４と流体連通することができる。択一的に、弁３２０は、一般的に示されるように、パワートレーンループクーラントの流れを、車両のフロントエンド１０４に配置された高温放熱体３３４（例えば、パワートレーン放熱体）と連通する排気導管３３０に方向付けることができる。高温放熱体３３４は、ファン３３６又は車両の移動によって誘導される強制空気を通じてパワートレーンループクーラントから大気に熱を排出又は取り除くために動作可能である。
【００６１】
弁３２０はまた、バイパス導管３３８と連通することができ、このバイパス導管は、パワートレーンループクーラントが冷却導管３２４、排気導管３３０、したがって熱交換器２２０又は高温放熱体３３４に方向付けられることを選択的に回避する。図１Ａの実施例では、弁３２０は、パワートレーンループクーラントの温度及びパワートレーンループ１４０と流体連通する構成要素の制御性を向上させるために、パワートレーンループクーラントの一部が冷却導管３２４及びバイパス導管３３８の両方に融合して流れるか、又は排気導管３３０及びバイパス導管３３８の両方に融合して流れるように方向付ける流入位置を更に含む。トラクションモータ３１０及び関連する構成要素が車両の後輪に対して示されているが、パワートレーンループ１４０は、車両の前輪、又は例えば、４輪駆動車両における前輪及び後輪の両方に等しく適用可能であることを理解されよう。
【００６２】
パワートレーンループ１４０の１つの態様では、パワートレーンループ１４０が追加の加熱を必要としないときでも、加熱ループ１２８を加熱するためのＬＣＧＣ１６０による発熱又は出力を増大させるために、冷媒ループ１２４の過度な冷却容量が、パワートレーンループ１４０に転移される。言い換えると、パワートレーンループ１４０及び弁３２０は、継続的に加温し、又は熱を冷却ループ１３０に移動させ、それによって、冷却ループクーラントの温度を上昇させるために使用することができる。冷却ループクーラントの熱は次いで、上に説明したように、冷媒ループ１２４における冷媒を加温するために冷却装置１６６に移動される。これは次いで、冷媒ループコンプレッサ１５２に対する付加的な負荷を生じさせる。付加的な負荷又はコンプレッサ１５２の稼働を通じて、更なる熱が発生し、又はＬＣＧＣ１６０を通じて放出される。このＬＣＧＣは、上に説明したように、乗客キャビン１０８又はバッテリループ１３４の付加的な加熱のために使用してもよい。このようにして、冷媒ループ１２４は、ヒートポンプとして効率的に使用される。すなわち、熱を発生させるために、冷却サイクル又は冷媒ループ１２４が使用される。このようにして、加熱のための動作係数は、２又は３を超えてもよい。
【００６３】
図１Ｂを参照すると、図１Ａの熱管理システム１００の代替的な態様が示されている。図１Ａで開示される同一の構成要素が含まれる場合、同一の参照符号が使用され、注意すべき点を除き更には説明しない。図１Ｂの実施例では、冷媒ループ１２４、加熱ループ１２８、冷却ループ１３０、バッテリループ１３４、パワートレーンループ１４０、及びＨＶＡＣユニット１４６の態様は、図１Ａで一般的に上で説明されている。構成要素がわずかに変形される場合、参照符号の後の「Ａ」の使用が採用される。
【００６４】
図１Ｂに示される代替的な冷媒ループ１２４Ａは、ＬＣＧＣ１６０からアキュムレータ１５０に流れる冷媒の温度を更に低下させるために、点線で一般的に示される任意選択のガス冷却器放熱体１６１（例えば、冷媒放熱体）を含む。図１Ａに示されるように、ガス冷却器放熱体１６１をバイパスし、ＬＣＧＣ１６０からアキュムレータ１５０に冷媒を直接的に経路指定するために弁（図示せず）又は他のデバイスを使用してもよい。
【００６５】
図１Ｂはまた、代替的なバッテリループ１３４Ａを示す。バッテリループ１３４Ａは、一般的に示されるＬＣＧＣ１６０に直接的に経路指定され、これと熱伝達する加熱導管２７０Ａを含む。この加熱導管は、図１Ａで説明されるような別個の熱交換器１９０を有していない。弁２６６がバッテリクーラントを加熱導管２７０Ａに方向付けるように位置付けられるとき、ＬＣＧＣ１６０は、図１Ａで一般的に説明されるように、バッテリクーラントに直接追加の熱をもたらす。
【００６６】
図１Ｂのバッテリループ１３４Ａはまた、冷却装置１６６に直接的に経路指定され、かつこれと熱伝達する冷却導管２７４Ａも含む。冷却装置は、一般的に示されるように、図１Ａで説明される別個の熱交換器２２６を有していない。弁２６６がバッテリクーラントを冷却導管２７４Ａに方向付けるように選択的に位置付けられる時、冷却装置１６６は、図１Ａで一般的に説明されるように、バッテリクーラントからの熱を取り除き、又はバッテリクーラントを冷却する。バイパス導管２８０は、加熱導管２７０Ａ及び冷却導管２７４Ａと共に、弁２６６の様々な位置で使用され、図１Ａについて説明されるように、加熱導管２７０Ａ又は冷却導管２７４Ａの両方へのバッテリクーラントの流れをバイパス導管２８０と混合する。図１Ｂの実施例は、図１Ａの熱交換器１９０及び２２６が、ＬＣＧＣ１６０及び冷却装置１６６を拡張して使用することによって除去され、置き換えられている点で有利である。
【００６７】
図１Ｂのように構成されたＬＣＧＣ１６０Ａの構造の実施例では、バッテリクーラントを搬送するバッテリループ加熱導管２７０Ａが、高圧及び高温の冷媒を搬送する冷媒導管１５４と熱伝達するように配置されている。加えて、加熱ループ導管１８２は、冷媒導管１５４と熱伝達するように配置されている。バッテリループ弁２６６の位置、加熱ループ弁１９４の位置、及びコンプレッサ１５２の動作は、存在する場合、どの流体がシステム１００Ａに対する要求又は負荷に応じてＬＣＧＣ１６０Ａを通って能動的に流れかを決定する。熱管理システム１００ＡのＬＣＧＣ１６０Ａとして使用することができる熱交換器の実施例が、図６Ａ〜１０を参照して以下で更に議論される。
【００６８】
図１Ｂのように構成された冷却装置１６６Ａの構造は、上に説明したＬＣＧＣ１６０Ａに対する構造と同一である。更に、図１Ａの実施例におけるＬＣＧＣ１６０及び冷却装置１６６の構造は、バッテリループ加熱導管２７０Ａ及びバッテリループ冷却導管２７４Ａが図１Ａの構成におけるＬＣＧＣ１６０又は冷却装置１６６のいずれかに含まれないことを除き、図１Ｂの実施例における構造と同様である。熱管理システム１００Ａの冷却装置１６６Ａとして使用することができる熱交換器の実施例が、図６Ａ〜１０を参照して以下で更に議論される。
【００６９】
本明細書で開示される様々な弁は、異なる形式の弁であってもよく、及び／又は複数の弁から形成してもよいことを理解されるべきである。更に、そのような弁の流入位置はまた、同様の流入経路を提供することができる別の形式の弁及び／又は弁の組み合わせから成る構成と見なすことができる。
【００７０】
図２を参照すると、プロセッサ３５２、プログラム可能コントローラ３５４、並びにアルゴリズム、コンピュータコード命令及びデータを記憶するための一時的及び／又は永続的メモリデバイス３５６を含み、又はそれらと電気及びデジタル通信する電気制御システム３５０が示される。それらの構成要素は全て、バス３５８又は他の同様のデバイスを通じて相互に通信する。ヒューマンマシンインタフェース（ＨＭＩ）及び他の構成要素（図示せず）も含むことができ、バスインタフェース３６０を通じて接続することができる。電気制御システム３５０は、車両電気制御ユニット（ＥＣＵ）（図示せず）の一部であってもよく、又は車両ＥＣＵと別個であってもよく、車両ＥＣＵと通信してもよい。図１Ａのシステム１００との使用において以下で説明されるが、システム３５０が図１Ｂに示されるシステム１００Ａの実施例に等しく適用可能であることを理解されよう。
【００７１】
熱管理サブシステムループ１２４、１２８、１３０、１３４、１４０ごとの前に説明した温度及び／又は圧力センサ（３６２として総合して示される）はまた、電気制御システム３５０と電気及び／又はデジタル通信する。システム１００の１つの実施例では、電気制御システム３５０は、温度及び／圧力センサ信号、並びにセンサ３６２によって生成されたデータを監視し、電気制御システム３５０に事前にプログラムされ、記憶されたソフトウェア又はコード化された命令に従って、それぞれの弁１９４、２６６、３２０（３６４として総合して示される）を適切な流入位置に調節する。同様のようにして、様々なポンプ２１４、２５２、２９２、コンプレッサ１５２、及び前に説明したように選択的に動作可能な他の構成要素は、本明細書で説明される機能及び動作の運用、調整、優先順位付け、及び制御のためにバスインタフェース６２４を通じて電気制御システム３５０と電気及び／又はデジタル通信することができる。
【００７２】
例えば、バッテリループ１３４上の温度センサ２８４が予めプログラムされた目標温度又は範囲を上回るバッテリループクーラントの温度を測定する場合、電気制御システム３５０は、弁２６６を流入位置に自動的且つ電気的に調節することができ、この流入位置は、バッテリループ１３４から熱を冷却又は取り除くためにバッテリ熱交換器２２６を通じてバッテリループクーラントを冷却導管２７４に方向付け、バッテリループクーラント及びバッテリモジュール２６０の温度を予め定められた目標温度又は範囲内になるように低下させる。温度センサ２８４が予めプログラムされた目標温度又は範囲を下回るバッテリループクーラントの温度を測定する場合、同様の処理を実行することができる。電気制御システム３５０は、弁２６６の流入位置を調節して、バッテリループクーラントの流れを加熱導管２７０及び熱交換器１９０に方向付け、バッテリループクーラントに熱を加えることができる。択一的に、上に説明したバイパス導管２８０、又は冷却導管２７４、加熱導管２７０、及びバイパス導管２８０の様々な組み合わせは、弁２６６の流入位置に基づいて、及びバッテリループ１３４の予めプログラムされた範囲及び測定された動作条件に応じてバッテリループクーラントを受け取ることができる。
【００７３】
ＬＣＧＣ１６０を通じて熱を加え、又は低温放熱体２０４を通じて熱を放出するために、加熱ループ１２８に対して同様のループセンサ測定、及び弁制御動作又は処理を使用することができる。冷却及び排気導管３２４、３３０を冷却又はバイパスするために、パワートレーンループ１４０に対して同様のループセンサ測定、及び弁制御動作又は処理を使用してもよい。弁３６４の流入位置、及び冷媒又はクーラントの流れを監視及び制御する他のデバイス及び方法を使用してもよい。別の実施例では、電気制御システム３５０は、冷媒ループ１２４に対する冷媒の温度及び圧力、並びに冷媒ループ１２４と連通するループ１２８、１３０、１３４、１４０に対するクーラントの温度及び圧力を制御するために、コンプレッサ１５２の動作速度及び拡張弁１６２の位置を調節及び制御することによって、冷媒ループ１２４の動作を更に監視及び制御することができる。
【００７４】
他の実施例では、加熱、冷却、バッテリ、及びパワートレーンループ１２８、１３０、１３４、１４０によってクーラントの流れを制御するために、別の弁又は流体制御デバイス（図示せず）を使用してもよい。更に、特定の適用に適合するために、ループごとに異なる導管部材、構成、及び経路指定が行われてもよい。開示される特徴及び機能を得るために、開示される熱交換器１９０、２２０、２２６、冷却装置１６６、及びＬＣＧＣ１６０とは異なる熱転移デバイスも使用することができる。
【００７５】
図３を参照すると、熱管理バッテリサブシステム又はループ１３４、１３４Ａの温度を監視及び変更するための処理４００が例示されている。この実施例では、処理ステップ４１０が、バッテリループ１３４、１３４Ａにおけるバッテリループクーラントの温度を監視する。図１Ａ及び１Ｂに示された実施例では、温度センサ２８４は、バッテリループクーラントの温度を監視し、温度管理データを図２の電気制御システム３５０に転送する。
【００７６】
ステップ４２０では、測定され、受信されたバッテリループクーラント温度データを、電気制御システム３５０に接続されたメモリデバイス３５６に予め記憶することができる予めプログラムされた目標温度又は温度範囲と比較することができる。１つの実施例では、記憶された目標温度は、バッテリモジュール２６０の最適な性能についての許容可能な値又は範囲である。この比較ステップ４２０は、省略することもでき、より精度の低い温度測定デバイス及び／又はシステムと置き換えることができることを理解されよう。
【００７７】
ステップ４３０で、電気制御システム３５０は、バッテリループクーラントに熱を加え、バッテリループクーラントから熱を取り除き、又はバッテリループクーラントの測定された温度を維持するようにバッテリループクーラント流れ弁２６６の流入位置を自動的に調節する。弁２６６は、以下の代替的なサブステップで説明される様々な位置に調節することができる。
【００７８】
サブステップ４４０では、測定されたバッテリループクーラント温度が予めプログラムされた目標温度又は範囲を下回ると判定される場合、弁２６６の流入位置を、上に説明され、且つ一般的に例示されたように、バッテリクーラントに熱を加えるように自動的に調節することができる。例えば、弁２６６は、バッテリクーラントに熱を加えるために、バッテリループクーラントの流れを、図１Ａに示される熱交換器１９０を通じて加熱導管２７０に、又は図１Ｂに示されるＬＣＧＣ１６０を通じて加熱導管２７０Ａに方向付けることができる。
【００７９】
代替的なサブステップ４５０では、測定されたバッテリループクーラント温度が予めプログラムされた目標値又は範囲を上回ると判定される場合、弁２６６の流入位置を、上に説明され、且つ一般的に例示されたように、バッテリクーラントの熱を取り除き、又はバッテリクーラントを冷却するように自動的に調節することができる。例えば、弁２６６は、バッテリループクーラントから熱を取り除くために、バッテリループクーラントを、図１Ａに示される冷却ループ１３０と連通する熱交換器２２６を通じて冷却導管２７４に、又は図１Ｂに示される冷却導管２７４Ａ及び冷却装置１６６に方向付けることができる。
【００８０】
代替的なサブステップ４６０では、測定されたバッテリループクーラント温度が目標値にあり、又は目標／許容可能な範囲内にあると判定される場合、弁２６６の流入位置を、図１Ａにおける熱交換器１９０、２２６、又は図１ＢにおけるＬＣＧＣ１６０若しくは冷却装置１６６のいずれかへのバッテリループクーラントの流れを回避し、バッテリループクーラントに熱を加え、又は取り除くことを回避するために、バッテリループクーラントの流れをバイパス導管２８０に方向付けるように自動的に調節することができる。別の代替的なサブステップ（図示せず）では、バッテリループポンプ２５２の速度を、低減、増大、又は停止して、バッテリループ１３４を通じてバッテリループクーラントの流れを一時的にアイドリングすることができる。他のシステムループで議論され、例示されたように、別のポンプの作動、速度の変更、又はアイドリングもまた、電気制御システム３５０によって制御することができる。
【００８１】
別の代替的なサブステップ４７０では、弁２６６の流入位置は、バッテリループクーラントの温度の制御を向上させるために、バッテリループクーラントを加熱導管２７０、２７４Ａ及びバイパス導管２８０の両方、又は冷却導管２７４、２７４Ａ及びバイパス導管２８０の両方に部分的に流れるように方向付けるような位置に自動的に調節することができる。
【００８２】
図４を参照すると、冷媒ループ１２４、１２４Ａを使用して加熱ループ１２８及び／又はバッテリループ１３４、１３４Ａを加熱するための処理５００が例示されている。ステップ５１０では、冷媒が冷媒ループ１２４、１２４Ａにおいて圧縮される。１つの実施例では、コンプレッサ１５２は、冷媒を高圧及び高温に圧縮するために使用される。
【００８３】
ステップ５２０では、圧縮された冷媒が、ＬＣＧＣ１６０を通じて流れる。図１Ａ及び図１Ｂの実施例では、加熱ループ１２８からの加熱ループクーラントは、ＬＣＧＣ１６０における冷媒導管１５４から熱を引き出す。図１Ｂの実施例では、バッテリループ１３４Ａからのバッテリループクーラントはまた、ＬＣＧＣ１６０における冷媒導管１５４から熱を引き出してもよい。
【００８４】
ステップ５３０では、図１Ａ及び図１Ｂの実施例では、ＬＣＧＣ１６０は、熱の形式にある熱エネルギーを加熱ループ１２８に、すなわち、放出された熱を引き出し又は吸収する加熱ループクーラントに移動させ、それによって、加熱ループクーラントの温度を増大させる。図１Ｂの実施例では、ＬＣＧＣ１６０Ａはまた、熱の形の熱エネルギーをバッテリループ１３４Ａからバッテリループクーラントに転移させてもよい。ステップ５２０及び５３０は同時に行われてもよい。
【００８５】
図１Ａ及び１Ｂにおける実施例に適用可能な任意選択のステップ５３５では、加熱ループクーラントの温度を上昇させることが、加熱ループクーラントと熱伝達する電気ヒータ１８４を使用することにより可能である。
【００８６】
図１Ａ及び１Ｂにおける実施例に適用可能な任意選択のステップ５４０では、温度の上昇した加熱ループクーラントは、乗客キャビン１０８を選択的に加熱するために使用することができる。上に開示されたように、ＨＶＡＣユニット１４６は、加熱ループ１２８と流体伝達するヒータコア１８８を含み、キャビン送風機２３８は、空気をヒータコア１８８に圧送することによって、加熱された空気を乗客キャビン１０８に選択的に提供するために使用することができる。
【００８７】
図１Ａにおける実施例に適用可能な任意選択の代替的なステップ５５０では、バッテリループクーラントと熱伝達する熱交換器１９０を通じて温度の上昇した加熱ループクーラントを送り出すことによって、バッテリループクーラントを選択的に加熱することが可能である。追加のステップ、及び処理５００における開示されたステップの異なる順序も可能であることを理解されよう。
【００８８】
図６Ａ〜６Ｇを参照すると、熱交換器６００は、それを通じて流れる様々なループの少なくとも３つの流体の間で熱を交換又は転移させるように構成されている。熱交換器６００は、例えば、熱管理システム１００Ａの冷却装置１６６Ａ及び／又はＬＣＧＣ１６０Ａとして構成し、使用することができる。例えば、熱管理システム１００Ａは、冷却装置１６６Ａ及びＬＣＧＣ１６０Ａとして使用され、異なる構成を有することができる熱交換器６００のうちの２つを含んでもよい。
【００８９】
図６Ａ〜６Ｃを参照すると、熱交換器６００は、流体が流れる通路を画定するコア６０２（例えば、構造又はコア構造）、及び熱交換器６００を熱管理システム１００Ａなどの熱管理システムに接続する様々なマニホールド構造６０４を含む。図６Ｄ〜６Ｇを参照すると、特に、熱交換器６００は、冷媒６２０ａが流れる冷媒通路６２０、一次クーラント６４０’が流れる一次クーラント通路６４０、及び二次クーラント６６０’が流れる二次クーラント通路６６０を含む。流体分離は、冷媒６２０ａ、一次クーラント６４０’、及び二次クーラント６６０’の間で維持されるが、それらの間で熱が移動される。冷媒通路６２０、一次クーラント通路６４０、及び二次クーラント通路６６０を含むコア６０２は、以下で更に詳細に議論される。マニホールドも以下で更に詳細に議論される。図では、通路、そのパス、それらを通じて流れる流体、及び流体の流れの方向は、矢印及び／又はクロスハッチングによって一般的に示されおり、右下方向のクロスハッチングは、このページに入る流れを示し、右上方向のクロスハッチングは、このページから出る流れを示す。
【００９０】
熱交換器６００は、特に考慮する事項の中で、冷媒通路６２０、一次クーラント通路６４０、及び二次クーラント６６０の各々が熱交換器６００を通過するパスの数、並びに冷媒通路６２０、一次クーラント通路６４０、及び二次クーラント６６０のどのパスが相互に直接的に熱を移動させるかに従って構成することができる。用語「パス」は、それぞれの通路の一部、又は熱交換器６００又はそのコア６０２の幅若しくは長さ、又はその実質的な大部分にわたって延びる通路を通じて流れる流体を一般的に指す。単一のパスは、流体の平行な流れによって共同して形成することができる（例えば、以下で議論されるように、異なる管構造又は凹部において）。直接的な熱移動は、媒介流体を通じた熱移動を行わない２つの流体の間の熱移動であると一般的に考えられるが、媒介構造（例えば、壁構造又は管構造）を通じて行われてもよい。直接的な熱移動は、流体のパス間又はパスの流体の間で行われると見なしてもよい。間接的な熱移動は、１つ以上の媒介流体を介した２つの流体の間の熱移動であると一般的に考えてもよい。
【００９１】
例えば、熱交換器６００では、冷媒通路６２０は、６つの冷媒パス６２０ａ、６２０ｂ、６２０ｃ、６２０ｄ、６２０ｅ、６２０ｆを含み、一次クーラント通路６４０は、２つの一次クーラントパス６４０ａ、６４０ｂを含み、二次クーラント通路６６０は、１つの二次クーラントパス６６０ａを含む。冷媒パス６２０ａ、６２０ｂ、及び６２０ｃのうちの３つは、クーラントパス６４０ａのうちの１番目を通じて延び、それと直接的に熱を移動させ、３つの他の冷媒パス６２０ｄ、６２０ｅ、及び６２０ｆは、一次クーラントパス６４０ｂのうちの２番目を通じて延び、それと直接的に熱を移動させ、二次クーラントパス６６０ａは、一次クーラントパス６４０ａ、６４０ｂの両方と直接的に熱を移送させる。熱交換器６００の変形例は、以下で図７〜１０を参照して議論されるが、３つの一次クーラントパスを有する熱交換器７００、及び７つの冷媒パスを有する熱交換器８００を含むが、更に多くの又は少ない一次クーラントパス（例えば、１つ、４つ、又は５つ）、更に多くの又は少ない冷媒パス（例えば、６つよりも少ない、又は７つよりも多い）を含むことができる。
【００９２】
コア６０２は、一次クーラント通路６４０及び二次クーラント通路６６０を形成する様々な凹部を画定する壁構造を含む。加えて、コア６０２は、冷媒通路６２０を共同して形成し、凹部を通じて延びる冷媒管６２２を含む。図６Ｄを参照すると、特に、コア６０２は、第１の一次クーラント凹部６４２ａ及び第２の一次クーラント凹部６４２ｂを含み、これらは一次クーラント通路６４０を共同して形成し、第１の一次クーラントパス６４０ａ及び第２の一次クーラントパス６４０ｂをそれぞれ個別に形成する。第１の一次クーラント凹部６４２ａ及び第２の一次クーラント凹部６４２ｂは、一次クーラント６４０’がそれらを通って反対方向に連続的に流れるように、流体的に接続されている。壁構造は、金属材料（例えば、アルミニウム）、又は一次クーラント通路６４０と二次クーラント通路６６０との間の熱移動を促進する（例えば、それを通じた伝導を介して）他の適切な材料から形成されている。冷媒管６２２は、以下で更に詳細に議論される。
【００９３】
一次クーラント凹部６４２ａ、６４２ｂは、断面において全体的に矩形である。第１の一次クーラント凹部６４２ａは、上部壁６０２ａ、及びそれに対向しており、平行である第１の中間壁６０２ｂ、第１の側壁６０２ｃ、及びそれに対向しており、平行である第２の側壁６０２ｄ、並びに第１の端壁６０２ｅ及び第２の端壁６０２ｆによってよって形成される（例えば、それらの間に画定される）。第２の一次クーラント凹部６４２ｂはまた、コア６０２の様々な壁構造によって形成されており、コアは、第１の凹部６４２ａを形成するそれらの壁構造と共有することができる。特に、第２の一次クーラント凹部６４２ｂは、底壁６０２ｇ、及びそれに対向しており、平行である第２の中間壁６０２ｈ、第１の側壁６０２ｃ及び第２の壁６０２ｄ、並びに第１の端壁６０２ｅ及び第２の端壁６０２ｆによって形成される。第１の端壁６０２ｅ及び／若しくは第２の端壁６０２ｆ、又はそれらの一部は、以下で更に詳細に議論されるように、いくつかの実施形態では省略してもよい。中間壁６０２ｂ、６０２ｈは、例えば、以下で更に詳細に議論されるように、それらがそのいずれかの側面上で流れる流体（例えば、一次クーラント６４０’及び二次クーラント６６０’）の間の熱移動を促進するので、クーラントプレートと称することができる。中間壁６０２ｂ、６０２ｈ、上部壁６０２ａ及び底壁６０２ｇの各々は、コア６０２のそれぞれの幅及び長さに一般的に対応する幅及び長さを有する（例えば、約２７０ミリメートルなど、２５０〜２９０ミリメートル）。更に、コア６０２及び中間壁６０２ｂ、６０２ｈ、並びに上部壁６０２ａ及び底壁６０２ｇの長さは、以下で議論される冷媒管６２２の数、幅、及び間隔を決定する。
【００９４】
コア６０２は、例えば、約４０〜５０ミリメートル（例えば、約４６ミリメートル）の上部壁６０２ａと底壁６０２ｇとの間で測定された高さ、約２５０〜２９０ミリメートル（例えば、約２７０ミリメートル）の第１の側壁６０２ｃと第２の側壁６０２ｄとの間で測定された幅、並びに約２５０〜２９０ミリメートル（例えば、約２７０ミリメートル）の第１の端壁６０２ｅと第２の端壁６０２ｆとの間で測定された長さを有してもよい。マニホールド構造６０４は、例えば、コア６０２の各々の側面及び１つの端部上に配置することができ、約１０〜４０ミリメートル（例えば、それぞれ約３０ミリメートル及び２０ミリメート）の幅を有することができる。結果として、熱交換器６００は、約２９０〜３７０ミリメートル（例えば、約３３０ミリメートル）の各々の端部上の（例えば、端壁６０２ｅ、６０２ｆに隣接する）マニホールド構造６０４の間で測定された全長、並びに約２６０〜３１０ミリメートル（例えば、約２９０ミリメートル）の１つの端部におけるマニホールド構造６０４と第２の側壁６０２ｄの間で測定された全幅を有してもよい。しかしながら、熱交換器６００は、コア６０２の全体的に異なる寸法、及び／又はマニホールド構造６０４の全体的に異なる寸法（例えば、より高い又は短い、より広い又は狭い、より長い又は短い）を有してもよい。更に、様々な壁構造は、参照の目的で方向を示す用語により参照されるが、熱交換器６００は、使用時に、種々異なる配向に配置してもよいことを理解すべきである。例えば、１つの好ましい配向では、熱交換器６００を、重力が幅の方向にあるように（例えば、第２の側壁６０２ｄが上方の水平面であり、一方、上部壁６０２ａ及び底壁６０２ｇが、側方の垂直面であるように）配置することができる。
【００９５】
上に言及したように、一次クーラント６４０’は、第１の一次クーラントパス６４０ａを形成する第１の一次クーラント凹部６４２ａを通り、次いで、第２の一次クーラントパス６４０ｂを形成する第２の一次クーラント凹部６４２ｂを通じて連続的に流れる。加えて図６Ｇを参照すると、第１の一次クーラント凹部６４２ａは、例えば、第１の端壁６０２ｅを通じて入口構造（例えば、以下で更に詳細に議論される一次入口マニホールド６４４ａ）からその第１の端部において一次クーラント６４０’を受け取る。一次クーラント６４０’は、第１の一次クーラント凹部６４２ａを通り、その第１の端部から第２の端部に、第１の方向で流れる。一次クーラント６４０’は次いで、例えば、第２の端壁６０２ｆを通じて、第１の一次クーラント凹部６４２ａの第２の端部から第２の一次クーラント凹部６４２ｂの第１の端部に流れる。第１の一次クーラント凹部６４２及び第２の一次クーラント凹部６４２ｂは、例えば、それらの間（例えば、それらの第２の端部及び第１の端部それぞれの間）に延びる１つ以上の一次クーラント管６４６によって流体的に接続することができ、一次クーラント管は、マニホールド構造６０４のうちの１つに配置することができ、又はマニホールド構造６０４のうちの１つによって形成することができる。一次クーラント６４０’は次いで、第２の一次クーラント凹部６４２ｂを通って、その第１の端部から第２の端部に、第１の方向とは実質的に反対の第２の方向で流れる。一次クーラント６４０’は、例えば、第２の一次クーラント凹部６４２ｂの第２の端部から出口構造（例えば、以下で更に詳細に議論される一次出口マニホールド６４４ｂ）に、第１の端壁６０２ｅを通って放出される。第１の一次クーラント凹部６４２ａと第２の一次クーラント凹部６４２ｂとは、他の適切なやり方で、例えばチャンバ（例えば、マニホールド構造６０４のうちの１つによって形成された）によって、流体的に接続してもよい。
【００９６】
二次クーラント凹部６６２は、一次クーラント凹部６４２ａと６４２ｂとの間に、それらを通じて流れる二次クーラント６６０’と一次クーラント６４０’との間の、それぞれの熱移動を促進するように配置される。特に、二次クーラント凹部６６２は、第１の一次クーラント凹部６４２ａも画定する第１の中間壁６０２ｂと、第２の一次クーラント凹部６４２ｂも画定する第２の中間壁６０２ｈとの間で画定される。それによって熱が、二次クーラント６６０’と、第１の一次クーラント凹部６４２ａ及び第２の一次クーラント凹部６４２ｂにある一次クーラント６４０’との間で、第１の中間壁６０２ｂ及び第２の中間壁６０２ｈを介して移動される。この配置では、二次クーラント通路６６０は、事実上、第１の一次クーラントパス６４０ａを第２の一次クーラントパス６６４ｂから絶縁することにより、壁構造を通じたそれらの間の直接的な熱移動を防止する。
【００９７】
二次クーラント凹部６６２は、断面において全体的に矩形である。二次クーラント凹部６６２は、例えば、１つの平面において一次クーラント凹部６４２ａ、６４２ｂと同様の（実質的に等しい）断面の寸法（例えば、幅及び長さ）を有してもよいが、垂直平面においては異なる寸法を有する（例えば、より短い高さを有する）。二次クーラント凹部６６２は、上に説明したように、第１の中間壁６０２ｂ及び第２の中間壁６０２ｈによって形成され、付加的に、第１の側壁６０２ｃ及び第２の側壁６０２ｄ、並びに第１の端壁６０２ｅ及び第２の端壁６０２ｆによって形成される。
【００９８】
二次クーラント６６０’は、単一のパスにある二次クーラント凹部６６２を通じて流れる。二次クーラント凹部６６２は、二次クーラント６６０’をその第１の端部において、例えば、第１の端壁６０２ｅを通じて入口構造（例えば、以下で更に詳細に議論されるように、二次入口マニホールド６６４ａ）から受け取る。二次クーラント６６０’は次いで、一次クーラント６４０’が第１の一次クーラント凹部６４２ａを通じて流れるのと同一の方向（すなわち、第１の方向）に、二次クーラント凹部６６２を通じてその第１の端部から第２の端部に流れる。二次クーラント６６０’は、例えば、第２の端壁６０２ｆを通じて、一次クーラント凹部６６２ａの第２の端部から出口構造（例えば、以下で更に詳細に議論されるように、二次出口マニホールド６６４ｂ）に放出される。その代わりに、二次クーラント６６０’は、第２の一次クーラント凹部６４２ｂを通じて流れる一次クーラント６４０’と同一の方向（すなわち、第２の方向）に、二次クーラント凹部６６２を通じて流れてもよく、又はそれに対して垂直に流れてもよい（例えば、第１の側壁６０２ｃと側壁６０２ｄとの間に）。
【００９９】
図６Ｅ〜６Ｆを参照すると、冷媒通路６２０は、横方向に離間され（例えば、第１の側壁６０２ｃに沿って）、相互に実質的に平行に延びる冷媒管６２２（例えば、ｎ個の冷媒管６２２１〜６２２ｎ）によって共同して形成される。熱交換器６００は、例えば、２０〜６０個の冷媒管６２２（例えば、２８個の冷媒管６２２など、２５〜３５個の冷媒管６２２）を含んでもよい。図６Ｅでは、明確にすることを目的に１３個の冷媒管６２２のみが例示されるが、垂直のギザギザ線が、追加の冷媒管６２２が含まれてもよく、コア６０２が追加の冷媒管冷媒管６２２を収容するために異なる寸法を有してもよいことを示すことを留意すべきである。冷媒管６２２はまた、冷媒ラインと称してもよい。
【０１００】
冷媒管６２２は、複数の冷媒パスを形成するために、蛇状にコア６０２を通じて延びる。特に、冷媒管６２２の各々は、それを通じて冷媒６２０’が連続的に流れる６つの管区間６２２ａ、６２２ｂ、６２２ｃ、６２２ｄ、６２２ｅ、及び６２２ｆ（例えば、直線区間）を含む。管区間６２２ａ〜６２２ｆは、第１の一次クーラント凹部６４２ａ及び第２の一次クーラント凹部６４２ｂを通って、例えば、上部壁６０２ａ及び第１の端壁６０２ｅと平行に、第１の側壁６０２ｃから第２の側壁６０２ｄに延びる。例えば、熱交換器６００では、３つの管区間６２２ａ、６２２ｂ、及び６２２ｃは、第１の一次クーラント凹部６４２ａを通って延び、他の３つの管区間６２２ｄ、６２２ｅ、及び６２２ｆは、第２の一次クーラント凹部６４２ｂを通って延びる。冷媒管６２２は、加えて、接続区間（例えば、湾曲区間；参照符号が付されていない）を含む。この接続区間は、冷媒６２０’がそれらを通じて連続的に流れるために、一次クーラント凹部６４２ａ、６４２ｂの外側に延在し（例えば、第１の側壁６０２ｃ及び第２の側壁６０２ｄを通って）、管区間６２２ａ〜６２２ｆを相互に接続する。冷媒管６２２は、第１の側壁６０２ｃ及び第２の側壁６０２ｄを通って突出してもよく、例えば、それらによって支持されてもよく、並びに／又はそれらにシーリングして接続してもよい（例えば、一次クーラント６４０’及び二次クーラント６６０’が側壁６０２ｃ、６０２ｄと冷媒管６２２との間で漏れることを防止するために）。その代わりに、湾曲区間を含む冷媒管６２２は、一次クーラント凹部６４２ａ、６４２ｂ内に（すなわち、第１の側壁６０２ｃと第２の側壁６０２ｄとの間で）、例えばそれらの第１の端部と第２の端部（すなわち、第１の側壁６０２ｃを通じて延びる管区間６２２ａ、６２２ｆのうちの１番目と６番目によって形成された端部）だけを伴って含むことができる。管区間６２２ａ〜６２２ｆは、コア６０２の幅に全体的に対応する長さを有する（例えば、約２７０ミリメートルなど、２５０〜２９０ミリメートル）。
【０１０１】
冷媒６２０’は、冷媒通路６２０を通って流れ、６つのパス（すなわち、管区間６２２ａ〜６２２ｆによって形成されたパス）においては、一次クーラント６４０’が一次クーラント凹部６４２ａ、６４２ｂを通じて流れる第１の方向及び第２の方向に対して垂直である反対方向に前後して流れる。冷媒管６２２は各々、その第１の端部において（例えば、管区間６２２ａのうちの１番目によって形成された端部）入口構造（例えば、以下で更に議論されるように、冷媒入口マニホールド６６４ａ）から、例えば第１の側壁６０２ｃを通して冷媒６２０’を受け取る。冷媒６２０’は次いで、管区間６２２ａ〜６２２ｆ及びそれらの間の接続区間を通じて、蛇状に（すなわち、前後方向に）その第２の端部（例えば、管区間６２２ｆのうちの６番目又は最後によって形成された）に連続的に流れる。冷媒６２０’は、冷媒管６２２の第２の端部から、例えば、第２の側壁６０２ｄを通じて、出口構造（例えば、冷媒出口マニホールド６２４ｂ）に放出される。
【０１０２】
冷媒管６２２は、例えば、高圧の下で冷媒６２０’（例えば、Ｒ７４４などのＣＯ２）を搬送するように構成されている。冷媒管６２２は各々、例えば、管区間６２２ａ〜６２２ｆ及びそれらの間の接続区間を形成するように押出成形され、曲げられた金属材料（例えば、アルミニウム）から連続して成形することができる。図６Ｈを参照すると、１つの実施例では、冷媒管６２２の各々は、横方向に離間され、冷媒管を通ってその第１の端部から第２の端部に延びる一連のチャネル６２２’（例えば、３つのチャネル）をそこに含む。断面では、冷媒管６２２は、断面において実質的に矩形であってもよく、例えば、約６．３ミリメートルの幅及び約１．４ミリメートルの高さを有してもよく、又は幅若しくは高さにおいてそれよりも長く若しくは短くてもよい。図示されるように、より大きな寸法の冷媒管６２２（例えば、図示される幅）を、一次クーラント６４０’の流れの方向と実質的に平行に一次クーラント凹部６４２ａ、６４２ｂに配置することができる。チャネル６２２’は、例えば、環状であってもよく、０．５〜１．３ミリメートルの直径を有してもよく（例えば、１．３ミリメートル）、又は別の形状を有してもよく（例えば、三角形、矩形の、楕円形など）、及び／若しくは別のサイズを有してもよい。冷媒管６２２は更に、他のやり方で構成してもよく、例えば、より少ない若しくは多いチャネル６２２’（例えば、１つ、２つ、４つ、若しくはそれよりも多い）を有してもよく、異なる断面形状を有してもよく（例えば、環状）、及び／又は他の流体のために構成してもよい（例えば、低圧力冷媒若しくはクーラント）。結果として、冷媒管６２２は、例えば、冷媒通路６２０を共同して形成する約６０〜１８０個のチャネル６２２’（例えば、８４個のチャネル６２２’）を総合して含んでもよい。
【０１０３】
一次クーラント凹部６４２ａ、６４２ｂを通って延びる冷媒管６２２により、一次クーラント６４０’は、冷媒６２０’と一次クーラント６４０’との間で、冷媒管６２２を形成する材料を介して熱を移動させることができるように、冷媒管と接触して流れる。更に、熱は、冷媒６２０’と二次クーラント６６０’との間で、一次クーラント６４０’を介して間接的に移動することができ、この一次クーラントは、冷媒６２０’及び二次クーラント６６０’と直接的に熱を交換する。
【０１０４】
加えて、一次クーラント凹部６４２ａ、６４２ｂがそれらを通って延びる冷媒管６２２（すなわち、それらの管区間６２２ａ〜６２２ｆ）を有し、二次クーラント凹部６６２がそれらの間に配置されるので、熱交換器６００は流体層を有すると見なしてもよい。熱交換器６００は、６つの冷媒層（すなわち、６つの管区間６２２ａ〜６２２ｆによって形成された）、８つの一次クーラント層（すなわち、一次クーラント凹部６４２ａ、６４２ｂ内で６つの管区間６２２ａ〜６２２ｆの上、下、及び間に画定された一次クーラント層であって、相互に同一又は異なる高さを有することができる）、及び１つの二次クーラント層（すなわち、一次クーラント層と同一又は異なる高さを有することができる二次クーラント凹部６６２によって画定された）を含む１５個の流体層を含む。
【０１０５】
冷媒入口マニホールド６２４ａは、例えば、冷媒入口６２４ａ’において冷媒入力部に接続するように構成されており、冷媒通路６２０に接続される。冷媒入口マニホールド６２４ａは、マニホールド構造６０４のうちの１つによって形成することができ、及び／又はマニホールド構造６０４のうちの１つに含まれてもよい。冷媒入口マニホールド６２４ａは、例えば、通路６２０を共同して形成する冷媒管６２２の第１の端部それぞれ（例えば、第１の管区間６２２ａ）に接続された管状構造として構成されている。冷媒入口マニホールド６２４ａは、冷媒入力部から冷媒６２０’を受け取り、冷媒６２０’を冷媒通路６２０に通し、特に、冷媒６２０’を冷媒管６２２の各々に分配する。
【０１０６】
冷媒出口マニホールド６２４ｂは、例えば、冷媒出口６２４ｂ’において冷媒出力部に接続するように構成されている。冷媒出口マニホールド６２４ｂは、冷媒管６２２の各々の第２の端部（例えば、第６の管区画６２２ｆ）に接続された管状構造である。冷媒出口マニホールド６２４ｂは、マニホールド構造６０４のうちの１つによって形成してもよい。冷媒出口マニホールド６２４ｂは、冷媒管６２２から冷媒６２０’を受け取り、冷媒６２０’を冷媒出力部に通す。冷媒入力部及び冷媒出力部は、共通の冷媒ループであってもよい。例えば、熱交換器６００が熱管理システム１００Ａにおいて冷却装置１６６Ａ又はＬＣＧＣ１６０Ａのいずれかとして構成及び使用される場合、冷媒通路６２０は、冷媒入口マニホールド６２４ａ及び冷媒出口マニホールド６２４ｂを介して冷媒ループ１２４Ａに接続される。
【０１０７】
図示されるように、冷媒入口マニホールド６２４ａ及び冷媒出口マニホールド６２４ｂは、冷媒通路６２０の偶数の冷媒パス（すなわち、示されるように６つ）に対応する、熱交換器６００の共通の側面上に配置される。冷媒入口マニホールド６２４ａ及び冷媒出口マニホールド６２４ｂは各々、コア６０２の第１の側壁６０２ｃと実質的に平行であり、隣接して延びる。冷媒入口マニホールド６２４ａ及び冷媒出口マニホールド６２４ｂは各々、冷媒管６２２に接続し、冷媒６２０’に関連する圧力を信頼性をもって扱うのに適する材料（例えば、アルミニウム）から作製される。冷媒入口マニホールド６２４ａ及び冷媒出口マニホールド６２４ｂは、加えて、冷媒入力部及び冷媒出力部に、解除可能な接続（例えば、取付具）又は永続的な接続（例えば、ロウ付け）などの適切なやり方でそれぞれ接続するように構成されている。
【０１０８】
一次入口マニホールド６４４ａは、例えば、一次入口６４４ａ’において一次クーラント入力部に接続するように構成されており、一次クーラント通路６４０に接続される。一次入口マニホールド６４４ａは、例えば、コア６０２の第１の端壁６０２ｅにおける１つ以上の開口（参照符号を付していない）を通じて、第１の一次クーラント凹部６４２ａの第１の端部と流体連通するチャンバとして構成される。択一的に、第１の端壁６０２ｅは省略してもよい。一次入口マニホールド６４４ａは、一次クーラント入力部からの一次クーラント６４０’を受け取り、一次クーラント６４０’を一次クーラント通路６４０に通し、加えて、第１の一次クーラント凹部６４２ａの第１の端部にわたって一次クーラント６４０’を分配することができる。
【０１０９】
一次出口マニホールド６４４ｂは、例えば、一次出口６４４ｂ’において一次クーラント出力部に接続するように構成されている。一次出口マニホールド６４４ｂは、例えば、第２の一次クーラント凹部６４２ｂの第２の端部と流体連通する別のチャンバとして構成されている。一次出口マニホールド６４４ｂは、第２の一次クーラント凹部６４２ｂから一次クーラント６４０’を受け取り、一次クーラント６４０’を一次クーラント出力部に通す。一次クーラント入力部及び一次クーラント出力部は、共通のクーラントループであってもよい。例えば、熱交換器６００が冷却装置１６６Ａとして構成及び使用される場合、一次クーラント通路６４０は、一次入口マニホールド６４４ａ及び一次出口マニホールド６４４ｂを介して冷却ループ１３０に接続される。その代わりに、熱管理システム１００ＡのＬＣＧＣ１６０Ａとして構成及び使用される場合、一次クーラント通路６４０は、一次入口マニホールド６４４ａ及び一次出口マニホールド６４２ｂを介して加熱ループ１２８に接続される。
【０１１０】
図示されるように、一次入口６４４ａ’及び一次出口６４４ｂ’は、一次クーラント通路６４０の偶数の一次クーラントパス（すなわち、示されるように２つ）に対応する、熱交換器６００の共通の側面上に配置される。また、一次入口６４４ａ’を一次出口６４４ｂ’よりも低くなるように配向することが好ましいことがある（例えば、熱管理システム１００Ａに設置される場合）。一次入口マニホールド６４４ａ及び一次出口マニホールド６４４ｂは各々、コア６０２の第１の端壁６０２ｅに対して実質的に平行に、隣接して延びる。一次入口マニホールド６４４ａ及び一次出口マニホールド６４４ｂは各々、コア６０２に接続し、そこで一次クーラント６４０’（例えば、水とエチレングリコールの５０／５０の混合物）を搬送するのに適する材料（例えば、アルミニウム）から作製され、コア６０２の他の部分とは別個に又は連続的に形成してもよい。一次入口マニホールド６４４ａ及び一次出口マニホールド６４４ｂは、加えて、解除可能な接続（例えば、取付具）又は永続的な接続（例えば、ロウ付け）などの適切なやり方で、一次クーラント入力部及び一次クーラント出力部にそれぞれ接続するように構成されている。
【０１１１】
二次入口マニホールド６６４ａは、例えば、二次入口６６４ａ’において二次クーラント入力部に接続するように構成されており、二次クーラント通路６６０に接続される。二次入口マニホールド６６４ａは、例えば、コア６０２の第１の端壁６０２ｅにおける１つ以上の開口（ラベル付けされない）を通じて、二次クーラント凹部６６２ａの第１の端部と流体連通するチャンバとして構成されている。択一的に、第１の端壁６０２ｅは省略してもよい。二次入口マニホールド６６４ａは、二次クーラント入力から二次クーラント６６０’を受け取り、二次クーラント６６０’を二次クーラント通路６６０に移送し、加えて、二次クーラント凹部６６２の第１の端部にわたって二次クーラント６６０’を分配することができる。
【０１１２】
二次出口マニホールド６６４ｂは、例えば、二次出口６６４ｂ’において二次クーラント出力に接続するように構成され、二次クーラント通路６６０に接続される。二次出口マニホールド６６４ｂは、例えば、二次クーラント凹部６６２の第２の端部と流体連通する別のチャンバとして構成される。二次出口マニホールド６６４ｂは、二次クーラント凹部６６２から二次クーラント６６０’受け取り、二次クーラント６６０’を二次クーラント出力部に移送する。二次クーラント入力部及び二次クーラント出力部は、共通のクーラントループであってもよい。例えば、熱交換器６００が冷却装置１６６Ａ又はＬＣＧＣ１６０Ａのいずれかとして構成及び使用される場合、二次クーラント通路６６０は、二次入口マニホールド６６４ａ及び二次出口マニホールド６６４ｂを介してバッテリループ１３４Ａに接続される。例えば、熱管理システム１００Ａにおいて、二次入口６６４ａ’を二次出口６６４ｂ’の下方に位置させることが好ましいことがある。
【０１１３】
図示されるように、二次入口マニホールド６６４ａ及び二次出口マニホールド６６４ｂは、二次クーラント通路６６０の奇数の二次クーラントパス６６０ａ（すなわち、示されるように１つ）に対応する、熱交換器６００の異なる側面上に配置される。二次入口マニホールド６６４ａ及び二次出口マニホールド６６４ｂは、コア６０２の第１の端壁６０２ｅ及び第２の端壁６０２ｆのそれぞれに実質的に平行に、隣接して延びる。二次入口マニホールド６６４ａ及び二次出口マニホールド６６４ｂは各々、コア６０２に接続し、そこで二次クーラント６６０’（例えば、水とエチレングリコールの５０／５０の混合物）を搬送するのに適する材料（例えば、アルミニウム）から作製され、コア６０２並びに／又は一次入口マニホールド６４４ａ及び／若しくは一次出口マニホールド６４４ｂの他の部分とは別個に又は連続的に形成することができる。二次入口マニホールド６６４ａ及び二次出口マニホールド６６４ｂは、加えて、解除可能な接続（例えば、取付具）又は永続的な接続（例えば、ロウ付け）などの適切なやり方で、二次クーラント入力部及び二次クーラント出力部にそれぞれ接続するように構成されている。
【０１１４】
加えて、様々なマニホールド及び通路は、一次冷媒６２０’及び一次クーラント６４０’がそれらの間で熱を伝達するために、その両方が熱交換器６００に入るか、又は一方の流体が熱交換器６００に入り、他方の流体は熱交換器６００を出るように構成することができる。例えば、ＬＣＧＣ１６０Ａとして構成及び使用される場合、熱は、冷媒６２０’から一次クーラント６４０’に伝達され、次いで、二次クーラント６６０’に伝達される。冷媒６２０’の温度は、それを通じて流れると低下し、それによって、冷媒入口６２４ａ’において最大冷媒温度を有し、冷媒出口６２４ｂ’において最小温度を有する。一次クーラント６４０’及び二次クーラント６６０’は各々、熱交換器６００を通じて流れると温度が上昇し、それぞれの入口６４４ａ’、６６４ａ’において最小温度、及びそれぞれの出口６４４ｂ’、６６４ｂ’において最大温度を有する。マニホールド及び通路は、最高温度の冷媒６２０’（すなわち、入口６２４ａ’を通じて入った後のそれらの管区間６２２ａ〜６２２ｃにある冷媒）が、最低温度の一次クーラント６４０’（すなわち、入口６４４ａ’を通じて入った後の第１の一次凹部６２２ａにある一次クーラント）に、又は最高温度の一次クーラント６４０’（すなわち、出口６４４ｂ’を通じて出る前の第２の一次凹部６２２ｂにある一次クーラント）に熱を伝達するように配置することができる。逆に、冷却装置１６６Ａとして構成及び使用される場合、熱は、一次クーラント６４０’から冷媒６２０’に伝達される。熱交換器６００は、最高温度の一次クーラント６４０’（すなわち、入口６４４ａ’を通じて入った後の第１の一次凹部６２２ａにある一次クーラント）が、最低温度の冷媒６２０’（すなわち、入口６２４ａ’を通じて入った後のそれらの管区間６２２ａ〜６２２ｃにある冷媒）に、又は最高温度の冷媒６２０’（すなわち、出口６２４ｂ’を通じて出る前のそれらの管区間６２２ｄ〜６２２ｆにある冷媒）に熱を伝達するように構成してもよい。
【０１１５】
図７を参照すると、熱交換器７００は、熱交換器６００の変形例である。熱交換器７００は、例えば、熱管理システム１００Ａにおいて冷却装置１６６Ａとして使用してもよく、及び／又は熱管理システム１００ＡにおいてＬＣＧＣ１６０Ａとして使用されてもよい。例えば、１つの好ましい実施形態では、熱管理システム１００Ａは、冷却装置１６６Ａとして熱交換器６００を含んでもよく（例えば、熱をバッテリループクーラントから冷媒に、冷却ループクーラントを介して間接的に伝達し、それによって、バッテリループクーラントの温度を低下させる）、ＬＣＧＣ１６０Ａとして熱交換器７００を含んでもよい（例えば、熱を冷媒からバッテリループクーラントに、加熱ループクーラントを介して間接的に伝達し、それによって、バッテリループクーラントの温度を上昇させる）。
【０１１６】
簡潔にするために、熱交換器６００と熱交換器７００との間の差異が以下で説明される。熱交換器７００の更なる理解のために、上記熱交換器６００の議論を参照する。熱交換器７００は、６つの冷媒パス７２０ａ〜７２０ｆ、３つの一次クーラントパス７４０ａ〜７４０ｃ、及び１つの二次クーラントパス７６０ａを含む。冷媒パス７２０ａ〜７２０ｆのうちの２つは、３つの一次クーラントパス７４０ａ〜７４０ｃのうちの１つを通じて広がり、３つの一次クーラントパス７４０ａ〜７４０ｃのうちの１つと直接熱を転移させる。３つの一次クーラントパス７４０ａ〜７４０ｃは、加えて、二次クーラントパス７６０ａと直接的に熱を伝達する。
【０１１７】
例えば、熱交換器７００は、冷媒通路７２０、一次クーラント通路７４０、及び二次クーラント通路７６０に沿って、コア７０２を含む。冷媒通路７２０は、一連の冷媒管７２２によって形成されている。冷媒通路７２０は、各々が冷媒管７２２の管区間７２２ａ〜７２２ｆによって形成された、６つのパス７２０ａ〜７２０ｆを含む。
【０１１８】
一次クーラント通路７４０は、それぞれが第１の凹部７４２ａ（コア７０２の第１の中間壁７０４ｈと第２の中間壁７０４ｉとの間に画定された凹部）、第２の凹部７４２ｂ（第３の中間壁７０４ｊと第４の中間壁７０４ｋとの間に画定された凹部）、並びに第３の凹部７４２ｃ（第５の中間壁７０４ｌと第６の中間壁７０４ｍとの間に画定された凹部）によって形成された３つのパス７４０ａ、７４０ｂ、７４０ｃを含む。第２の凹部７４２ｂは、第１の凹部７４２ａ及び第２の凹部７４２ｃに、それらの間の連続的な流れのために接続されている（例えば、一次クーラント通路６４０に関して上に説明されたように、接続管により又は別の適切なやり方で）。第１及び第３のパス７４０ａ、７４０ｃは、第１の方向に流れ（すなわち、右下方向のクロスハッチングによって示されるようなページに）、第２のパス７４０ｂは、第１の方向とは反対方向に流れる（すなわち、右上方向のクロスハッチングによって示されるようなページから）。一次入口マニホールドは、前に説明した一次入口マニホールド６４４ａと実質的に同様に構成してもよく、一次出口マニホールドは、第２の一次出口マニホールド６４４ｂと実質的に同様に構成してもよいが、一次入口マニホールドに対して熱交換器５００の反対側の面上に配置される。
【０１１９】
二次クーラント通路７６０は、４つの二次クーラント凹部７６２ａ〜７６２ｄによって共同して形成された（すなわち、平行の流れが４つの二次クーラント凹部７６２ａ〜７６２ｄを通じて発生する）単一のパス７６０ａを形成する。４つの二次クーラント凹部７６２ａ〜７６２ｄはそれぞれ、上部壁７０４ａと第１の中間壁７０４ｈとの間、第２の中間壁７０４ｉと第３の中間壁７０４ｊとの間、第４の中間壁７０４ｋと第５の中間壁７０４ｌｋとの間、並びに第６の中間壁７０４ｍとコア７０２の底壁７０４ｂとの間に画定される。二次入口マニホールド及び二次出口マニホールド（図示せず）はそれぞれ、二次クーラント（参照符号を付さない）を４つの二次クーラント凹部７６２ａ〜７６２ｄに分配し、かつ二次クーラントを４つの二次クーラント凹部７６２ａ〜７６２ｄから収集するように構成される。
【０１２０】
熱伝達は、冷媒路７２０ａ〜７２０ｆのうちの２つと、３つの一次クーラントパス７４０ａ〜７４０ｃの各々との間で行われる（すなわち、冷媒管７２２を形成する材料を通じて）。特に、管区間７２２ａ〜７２２ｆのうちの２つは、一次クーラント凹部７４２ａ〜７４２ｃの各々を通って延びる。
【０１２１】
熱伝達は、加えて、二次クーラント凹部７６２ａ〜７６２ｄのうちの２つにおける二次クーラントパス７６０ａと一次クーラントパス７４０ａ〜７４０ｃの各々との間で直接行われる。特に、二次クーラント凹部７６２ａ〜７６２ｄのうちの２つは、一次クーラント凹部７４２ａ〜７４２ｃの各々を取り囲み、それらと中間壁７０４ｈ〜７０４ｍのうちの共通の１つを共有する。例えば、第１の一次クーラントパス７６０ａは、第１の一次クーラント凹部７６２ａを通って延在し、この第１の一次クーラント空洞部は、第１及び第２の二次クーラント凹部７６２ａ、７６２ｂによって取り囲まれており、それらと第１及び第２の中間壁７０４ｈ、７０４ｉをそれぞれ共有する。
【０１２２】
更に、第１及び第４の二次クーラント凹部７６２ａ、７６２ｄは、外気に露出されることがある上部壁７０４ａ及び底壁７０４ｂによって部分的に画定される。よって、加えて、第１及び第４の二次クーラント凹部７６２ａ、７６２ｄを通って延在する二次クーラントパス７６０ａと外気との間で熱を伝達することができる。更に、二次クーラント凹部７６２ａ、７６２ｄは、一次クーラント通路７４０を外気から絶縁してもよく、それは、熱が外気から一次クーラント７４０’に伝達される際に、外気の湿度が凝水することにより、熱交換器７００の外面に形成されることがある結露を防止することができる。
【０１２３】
上に説明され、図７に示された構成の結果として、熱交換器７００は、６つの冷媒層（すなわち、６つの管区間７２２ａ〜７２２ｇによって形成された）、９つの一次クーラント層（すなわち、一次クーラント凹部７４２ａ〜７４２ｃを通って延びる６つの管区間７２２ａ〜７２２ｇの間、及び６つの管区間７２２ａ〜７２２ｇの外側の一次クーラント凹部７４２ａ〜７４２ｃにおいて形成された）、並びに４つの二次クーラント層（すなわち、３つの一次クーラント凹部７４２ａ〜７４２ｃの外側、及び３つの一次クーラント凹部７４２ａ〜７４２ｃの間に延びる二次クーラント凹部７６２ａ〜７６２ｄによって形成された）を含む、１９個の流体層を含む。
【０１２４】
コア７０２は、例えば、約５５〜６５ミリメートル（例えば、約６０ミリメートル）の高さ、約２５０〜２９０ミリメートル（例えば、約２７０ミリメートル）の幅、及び／又は約１９０〜２３０ミリメートル（例えば、約２１０ミリメートル）の長さを有してもよい。前に説明したように構成されたマニホールド構造から成る熱交換器７００は、５５〜６５ミリメートル（例えば、約６０ミリメートル）の全高、２９０〜３７０ミリメートル（例えば、約３３０ミリメートル）の全幅、及び約２００〜２７０ミリメートル（例えば、約２３０ミリメートル）の全長を有してもよい。しかしながら、熱交換器７００及びコア７０２は、他の寸法で構成してもよい。更に、好ましい使用シナリオでは、重力は、幅の方向（例えば、冷媒７２０’が冷媒通路７２０を通じて流れるいずれかの方向）又は長さの方向（例えば、一次クーラント７４０’が一次クーラント通路７４０を通じて流れるいずれかの方向）に広がることができる。
【０１２５】
図８を参照すると、熱交換器８００は、熱交換器６００の変形例である。簡潔にするために、熱交換器６００と熱交換器８００との間の差異が以下で説明される。熱交換器８００の更なる理解のために、上記熱交換器６００の議論を参照する。熱交換器８００は、７つの冷媒パス８２０ａ〜８２０ｇを有する冷媒通路８２０、２つの一次クーラントパス８４０ａ〜８４０ｂを有する一次クーラント通路８４０、及び１つの二次クーラントパス８６０ａを有する１つの二次クーラント通路８６０を含む。奇数の冷媒パス（すなわち、７つ）を有することによって、冷媒８２０’は、熱交換器８００の反対側の面上に配置された冷媒入口マニホールド８２４ａ及び冷媒出口マニホールド８２４ｂを通じて、それぞれ熱交換器８００に入り、熱交換器８００を出る。
【０１２６】
冷媒パス８２０ａ〜８２０ｆのうちの３つは、２つの一次クーラントパス８４０ａ〜８４０ｂのうちの１つを通って延び、２つの一次クーラントパス８４０ａ〜８４０ｂのうちの１つと直接的に熱を交換する。冷媒パスの８２０ｇのうちのもう一つは、二次クーラントパス８６０ａを通って延び、二次クーラントパス８６０ａと直接熱を伝達する。第１の一次クーラントパス８４０ａ及び第２の一次クーラントパス８４０ｂは、相互に直接的に熱を交換してもよい（例えば、それらの間の共通の中間壁８４０ｍを共有することによって）。第２の一次クーラントパス８４０ｂ及び二次クーラントパス８６０ａは、加えて、相互に直接熱を交換してもよい（例えば、それらの間で共通する別の中間壁８０４ｎを共有することによって）。第１の一次クーラントパス８４０ａは、加えて、外気と直接熱を交換してもよい（例えば、上部壁８０４ａを通じて）。二次クーラントパス８６０ａは、加えて、底壁８０４ｂを介して外気と直接熱を交換してもよい。)
【０１２７】
結果として、熱交換器８００は、７つの冷媒層（すなわち、７つの冷媒パス８２０ａ〜８２０ｇによって形成された）、８つの一次クーラント層（すなわち、冷媒パス８２０ａ〜８２０ｆのうちの６つの上、下、及び間の２つの一次クーラントパス８４０ａ〜８４０ｂによって形成された）、並びに２つの二次クーラント層（すなわち、第７の冷媒パス８２０ｇの上及び下の二次クーラントパス８６０ａによって形成された）を含む１７個の流体層を含んでもよい。
【０１２８】
図９を参照すると、熱交換器９００は、熱交換器６００の変形例である。簡潔にするために、熱交換器６００と熱交換器９００との間の差異が以下で説明される。熱交換器９００の更なる理解のために、上記熱交換器６００の議論を参照する。熱交換器９００は、６つの冷媒パス９２０ａ〜９２０ｆ、２つの一次クーラントパス９４０ａ〜９４０ｂ、及び３つの平行の凹部に分割された１つの二次クーラントパス９６０ａを含む。冷媒パス９２０ａ〜９２０ｆのうちの３つは、２つの一次クーラントパス９４０ａ〜９４０ｂのうちの１つを通って延び、２つの一次クーラントパス９４０ａ〜９４０ｂのうちの１つと直接熱を交換する。第１の一次クーラントパス９４０ａは、３つの二次クーラントパス９６０ａ〜９６０ｂのうちの２つと直接熱を交換する（例えば、それと中間壁を共有することによって）。第２の一次クーラントパス９４０ｂは、３つの二次クーラントパス９６０ｂ〜９６０ｃのうちの２つと直接熱を交換する（例えば、それと２つの中間壁を共有することによって）。第１の一次クーラントパス９４０ａ及び第２の一次クーラントパス９４０ｂは、相互に、又は外気と直接熱を交換しない。二次クーラントパス９６０ａは、加えて、上部壁９０４ａ及び底壁９０４ｂを介して外気と直接熱を交換してもよい。熱交換器６００、７００、及び８００の変形例は同様に、二次クーラントパスと直接熱を交換するように構成された冷媒パスを含んでもよい。
【０１２９】
結果として、熱交換器９００は、６つの冷媒層（すなわち、６つの冷媒パス９２０ａ〜９２０ｆによって形成された）、８つの一次クーラント層（すなわち、６つの冷媒パス９２０ａ〜９２０ｆの上、下、及び間の２つの一次クーラントパス９４０ａ〜９４０ｂによって形成された）、並びに３つの二次クーラント層（すなわち、第１の一次クーラントパス９４０ａ及び第２の一次クーラントパス９４０ｂの下及び間の二次クーラントパス９６０ａによって形成された）を含む１７個の流体層を含んでもよい。
【０１３０】
図１０を参照すると、熱交換器１０００は、熱交換器６００及び熱交換器８００の変形例である。簡潔にするために、熱交換器６００、８００と熱交換器１０００との間の差異が以下で説明される。熱交換器１０００の更なる理解のために、上記熱交換器６００、８００の議論を参照する。熱交換器１０００は、７つの冷媒パス１０２０ａ〜１０２０ｇを有する冷媒通路１０２０、２つの一次クーラントパス１０４０ａ〜１０４０ｂを有する一次クーラント通路１０４０、１つの二次クーラントパス１０６０ａ、及び絶縁チャンバ１０８０を含む。冷媒パス１０２０ａ〜１０２０ｆのうちの３つは、２つの一次クーラントパス１０４０ａ〜１０４０ｂのうちの１つをと、２つの一次クーラントパス１０４０ａ〜１０４０ｂのうちの１つと直接熱を交換する。第１の一次クーラントパス１０４０ａ及び第２の一次クーラントパス１０４０ｂは、相互に直接熱を交換してもよい（例えば、それと中間壁１０４０ｍを共有することによって）。第７の冷媒パス１０２０ｇは、二次クーラントパス１０６０ａと直接熱を交換してもよい（例えば、それと別の中間壁１０４０ｎを共有することによって）。絶縁チャンバ１０８０は、それを通じて流れる流体を有しておらず、例えば、異なる中間壁１０４０ｏ、１０４０ｐを共有し、それらの間で空隙を形成することによって、第２の一次クーラントパス１０４０ｂを二次クーラントパス１０６０ａから絶縁する。絶縁チャンバ１０８０は、上に説明された熱交換器６００、７００、８００、及び９００の変形例に組み込まれてもよい。
【０１３１】
結果として、熱交換器１０００は、７つの冷媒層（すなわち、７つの冷媒パス１０２０ａ〜１０２０ｇによって形成された）、８つの一次クーラント層（すなわち、冷媒パス１０２０ａ〜１０２０ｆのうちの６つの上、下、及び間の２つの一次クーラントパス１０４０ａ〜１０４０ｂによって形成された）、１つの二次クーラント層（すなわち、二次クーラントパス１０６０ａによって形成された）、並びに１つの絶縁層（すなわち、絶縁チャンバ１０８０によって形成され、それに含まれる空気などの静的流体を有する）を含む１７個の流体層を含んでもよい。
【０１３２】
図６Ｅと同様に切り取られた断面図である図１１を参照すると、熱交換器１１００は、熱交換器６００の変形例である。熱交換器は、通路１１２０、一次クーラント通路１１４０、及び二次クーラント通路１１６０を含む。通路１１２０は、管によって形成されるのではなく、代わりに凹部１１２２ａ〜ｆ（例えば、示されるように６つ）によって形成され、凹部１１２２ａ〜ｆは、前に説明した高圧クーラント、又は別の冷媒（例えば、Ｒ１３４ａ）若しくは別のクーラントとすることができる冷媒に対して２つのパス１１２０ａ、１１２０ｂを形成する。すなわち、凹部１１２２ａ〜ｃのうちの３つの第１の組及び凹部１１２２ｄ〜ｆのうちの３つの別の組を通じた流れは平行であり、第１の組から第２の組への流れは連続する。その代わりに、通路１１２０には、より少ない又は多い凹部１１２２ａ〜ｆ、及びより少ない又は多いパス（例えば、６つのパスを形成するように直列に接続された６つの凹部）を設けてもよい。一次クーラント通路１１４０は、２つのパス１１４０ａ、１１４０ｂを形成する８つの凹部１１４２ａ〜ｈによって形成される。二次クーラント通路１１６０は、単一のパス１１６０ａを形成する単一の凹部１１６２によって形成される。通路１１２０の第１のパス１１２０ａは、一次クーラント通路１１４０の第１のパス１１４０ａ、通路１１２０の第１のパス１１２０ａを外気から絶縁する第１の凹部１１４２ａ、及び通路１１２０の第１のパス１１２０ａを二次クーラント通路１１６０から絶縁する第４の凹部１１４２ｄと直接熱を交換する。通路１１２０の第２のパス１１２０ｂは、一次クーラント通路１１４０の第２のパス１１４０ｂ、通路１１２０の第２のパス１１２０ａを外気から絶縁する最後の凹部１１４２ｈ、及び通路１１２０の第１のパス１１２０ａを二次クーラント通路１１６０から絶縁する第５の凹部１１４２ｅと直接熱を交換する。二次クーラント通路１１６０のパス１１６０ａは、一次クーラント通路１１２０の第１のパス１１４０ａ及び第２のパス１１４０ｂと直接熱を交換する。
【０１３３】
結果として、熱交換器１１００は、８つの一次クーラント層、１つの二次クーラント層、及び冷媒又は追加のクーラントの６つの層を含む１５個の流体層を含む。
【０１３４】
更に、冷媒管の代わりに凹部を有する熱交換器１１００の構造は、前に説明された他の熱交換器に適用されてもよい。各々の冷媒パスは代わりに、１つ以上の凹部によって形成され、各々の一次クーラント層は、個別の凹部（すなわち、１つの凹部によって形成された複数の層ではなく）によって形成される。
【図１】
2019512854.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図６Ｇ】
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【図６Ｈ】
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【図７】
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【図８】
2019512854.tif 000017
【図９】
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【図１０】
2019512854.tif 000019
【図１１】
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【手続補正書】
【提出日】平成30年9月25日(2018.9.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリループを通じて流れるバッテリループクーラントを有する前記バッテリループを使用する、バッテリモジュールの熱管理方法であって、
前記バッテリループクーラントの温度を測定するステップと、
前記バッテリループクーラントの流れを、加熱ループと熱伝達する加熱ループ熱交換器又は冷媒ループと熱伝達する液冷式ガス冷却器（ＬＣＧＣ）のうちの１つに方向付けることによって、前記バッテリモジュールに流れる前記バッテリループクーラントの温度を上昇させるステップと、
前記バッテリループクーラントの流れを、冷却ループと熱伝達する冷却ループ熱交換器又は前記冷媒ループと熱伝達する冷却装置のうちの１つに方向付けることによって、前記バッテリモジュールに流れる前記バッテリループクーラントの温度を低下させるステップと、を含む、方法。
【請求項２】
前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの前記１つをバイパスし、前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの前記１つをバイパスするように前記バッテリループクーラントの流れを方向付けることによって、前記バッテリモジュールに流れる前記バッテリループクーラントの温度を維持するステップを更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記バッテリループクーラントの流れの一部を前記バッテリモジュールに流れる前に前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに方向付け、同時に、前記バッテリループクーラントの流れの別の部分を、前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに方向付けることなく前記バッテリモジュールに方向付けるステップを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記バッテリループクーラントの流れの一部を前記バッテリモジュールに流れる前に前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに方向付け、同時に、前記バッテリループクーラントの流れの別の部分を、前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに方向付けることなく前記バッテリモジュールに方向付けるステップを含む、請求項２又は３に記載の方法。
【請求項５】
前記測定されたバッテリクーラントループ温度を予め定められたバッテリクーラント温度目標値と比較するステップと、
前記バッテリクーラント温度目標値に基づいて、前記バッテリループクーラントの温度を上昇させること、低下させること、又は維持することのうちのどれが必要とされるかを判定するステップと、を更に含み、
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップ、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップ、又は前記バッテリループクーラントの温度を維持する前記ステップのうちの１つは、バッテリループクーラントの温度を上昇させること、低下させること、又は維持することのうちのどれが必要とされるかを判定する前記ステップに従って実行される、請求項２から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記バッテリループはバッテリループ弁を含み、前記バッテリループ弁によって前記バッテリループクーラントの流れが、前記バッテリクーラントの温度を上昇させる前記ステップ及び前記バッテリクーラントの温度を低下させる前記ステップのために方向付けられる、請求項１から５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
熱管理システムは、前記バッテリループ、前記冷媒ループ、前記ＬＣＧＣ、及び前記冷却装置を含み、前記冷媒ループは、前記バッテリループ、前記冷媒ループ、前記ＬＣＧＣ、及び前記冷却装置を通じて前記ＬＣＧＣ及び前記冷却装置に流れる冷媒を含む、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記バッテリループクーラントの流れを前記ＬＣＧＣに方向付けることによって実行され、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記バッテリループクーラントの流れを前記冷却装置に方向付けることによって実行される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記熱管理システムは、加熱ループクーラントが前記ＬＣＧＣに流れる前記加熱ループを含み、かつ、冷却ループクーラントが前記冷却装置に流れる前記冷却ループを含み、
前記方法は、前記ＬＣＧＣにより前記加熱ループクーラントの温度を上昇させるステップと、前記冷却装置により前記冷却ループクーラントの温度を低下させるステップを更に含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップ及び前記加熱ループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記ＬＣＧＣによって同時に実行され、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップ及び前記冷却ループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記冷却装置によって同時に実行される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップ及び前記加熱ループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記ＬＣＧＣによって、前記冷媒から前記バッテリループクーラントに及び前記加熱ループクーラントに熱を移動させるステップを含み、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップ及び前記冷却ループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記冷却装置によって、前記バッテリループクーラントから及び前記冷却ループクーラントから前記冷媒に熱を移動させるステップを含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記バッテリループクーラントの温度を上昇させる前記ステップは、前記加熱ループクーラントによって、前記冷媒から前記バッテリループクーラントに熱を間接的に移動させるステップを含み、前記バッテリループクーラントの温度を低下させる前記ステップは、前記冷却ループクーラントによって、前記バッテリループクーラントから前記冷媒に熱を間接的に移動させるステップを含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
液冷式ガス冷却器（ＬＣＧＣ）及び冷却装置を通じて冷媒が流れる冷媒ループであって、前記ＬＣＧＣ及び前記冷却装置は、前記冷媒によって流体連通する、前記冷媒ループと、
加熱ループクーラントが流れ、前記加熱ループクーラントによって前記ＬＣＧＣと流体連通する加熱ループと、
冷却ループクーラントが流れ、前記冷却ループクーラントによって前記冷却装置と流体連通する冷却ループと、
バッテリループクーラントが流れ、バッテリループ弁及びバッテリモジュールを有するバッテリループと、を含み
前記バッテリループ弁及び前記バッテリモジュールは、前記バッテリループクーラントによって流体連通し、
前記バッテリループ弁は、前記バッテリループクーラントを、
（ａ）前記バッテリモジュールの上流の前記バッテリループクーラントの温度を上昇させるために、前記ＬＣＧＣ、又は前記加熱ループクーラントによって前記加熱ループと流体連通する加熱ループ熱交換器のうちの１つ、及び
（ｂ）前記バッテリモジュールの上流の前記バッテリループクーラントの温度を低下させるために、前記冷却装置、又は前記冷却ループクーラントによって前記冷却ループと流体連通する冷却ループ熱交換器のうちの１つに方向付けるための流れ構造を有する、熱管理システム。
【請求項１４】
前記冷媒ループは、コンプレッサ、内部熱交換器を有するアキュムレータ、拡張弁、並びに前記冷媒によって前記ＬＣＧＣ及び前記冷却装置と流体連通するセンサを更に含み、
前記冷媒ループは、内蔵型閉ループであり、前記熱管理システムに設置される前に前記冷媒によって予圧力されており、
前記冷媒ループは、前記冷媒によって前記ＬＣＧＣ及び前記冷却装置と流体連通する冷媒放熱体を更に含む、
請求項１３に記載の熱管理システム。
【請求項１５】
前記加熱ループは、加熱ループ弁、ヒータコア、及び前記加熱ループクーラントによって流体連通する加熱ループ放熱体を更に含み、
前記ヒータコアは、前記加熱ループ弁の下流にあり、前記加熱ループ放熱体は、前記加熱ループ弁の下流にあり、
前記加熱ループ弁は、温度の上昇された前記加熱ループクーラントを、前記ＬＣＧＣから、乗客キャビンに熱風を提供するために前記ヒータコアに、又は前記加熱ループクーラントの前記温度を低下させるために前記加熱ループ放熱体に、選択的に方向付けるための流入位置を含む、請求項１３から１４のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項１６】
前記加熱ループは、前記加熱ループクーラントの温度を上昇させるための前記加熱ループクーラントと熱伝達するヒータを更に含み、前記ヒータは、前記ヒータコアの上流にあり、前記ＬＣＧＣとは独立しており、
前記バッテリループは、前記バッテリループクーラントによって前記ＬＣＧＣと流体連通し、
前記加熱ループは、前記加熱ループ熱交換器を含み、前記加熱ループは、前記加熱ループクーラントによって前記加熱ループ熱交換器と流体連通し、
前記バッテリループは、前記加熱ループクーラントから前記バッテリループクーラントに熱を提供するために前記バッテリループクーラントによって前記加熱ループ熱交換器と流体連通する、
請求項１５に記載の熱管理システム。
【請求項１７】
前記冷却ループは、乗客キャビンに冷気を提供するために、前記冷却ループクーラントによって前記冷却装置又は前記冷却ループ熱交換器のうちの１つと流体連通する冷却コアを更に含み、
前記バッテリループは、前記バッテリループクーラントによって前記冷却装置と流体連通し、
前記冷却ループは、前記冷却ループ熱交換器を含み、
前記冷却ループは、前記冷却ループクーラントによって前記冷却ループ熱交換器と流体連通し、
前記バッテリループは、前記バッテリループクーラントから前記冷却ループクーラントに熱を提供するために前記バッテリループクーラントによって前記冷却ループ熱交換器と流体連通する、
請求項１３から１６のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項１８】
前記バッテリループ弁は、
前記バッテリループクーラントが前記バッテリループ弁から前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに流れる加熱流れ構造と、
前記バッテリループクーラントが前記バッテリループ弁から前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに流れる冷却流れ構造と、
前記バッテリループクーラントが、前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに流れることなく、かつ前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに流れることなく、前記バッテリループ弁から前記バッテリモジュールに流れるバイパス導管流れ構造と、
前記バッテリループクーラントの一部が前記バッテリループ弁から前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに流れ、前記バッテリループクーラントの別の部分が前記加熱ループ熱交換器又は前記ＬＣＧＣのうちの１つに流れることなく、前記バッテリループ弁から前記バッテリモジュールに流れる加熱及びバイパス融合構造と、
前記バッテリループクーラントの一部が前記バッテリループ弁から前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに流れ、前記バッテリループクーラントの別の部分が前記冷却ループ熱交換器又は前記冷却装置のうちの１つに流れることなく、前記バッテリループ弁から前記バッテリモジュールに流れる冷却及びバイパス融合構造と、を含む、５つの選択的なバッテリループクーラント流れ構造を含む、請求項１３から１６のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項１９】
パワートレーンループクーラント及びパワートレーン熱交換器を有するパワートレーンループを更に含み、前記パワートレーン熱交換器は、前記パワートレーンループクーラントによって車輪駆動モータと流体連通し、前記車輪駆動モータへの前記パワートレーンループクーラントの温度を低下させるために前記冷却ループクーラントによって前記冷却ループと流体連通し、前記パワートレーンループは、パワートレーンループ弁及びパワートレーン放熱体を更に含み、前記パワートレーンループ弁は、前記パワートレーンループクーラントの前記温度を低下させるために前記パワートレーンループクーラントを前記冷却ループ熱交換器に又は前記パワートレーン放熱体に方向付けるための流れ構造を有する、請求項１３から１８のいずれか一項に記載の熱管理システム。
【請求項２０】
前記パワートレーンループ弁は、
前記パワートレーンループクーラントが前記パワートレーンループ弁から前記冷却ループ熱交換器に流れる冷却ループ熱交換器流れ構造と、
前記パワートレーンループクーラントが前記パワートレーンループ弁から前記パワートレーン放熱体に流れる放熱体流れ構造と、
前記パワートレーンループクーラントが前記冷却ループ熱交換器に流れることなく、かつ前記パワートレーン放熱体に流れることなく、前記パワートレーンループ弁から前記車輪駆動モータに流れるバイパス導管流れ構造と、
前記パワートレーンループクーラントの一部が前記パワートレーンループ弁から前記冷却ループ熱交換器に流れ、前記パワートレーンループクーラントの別の部分が前記冷却ループ熱交換器に流れることなく、かつ前記パワートレーン放熱体に流れることなく、前記パワートレーンループ弁から前記車輪駆動モータに流れる冷却ループ熱交換器及びバイパス融合構造と、
前記パワートレーンループクーラントの一部が前記パワートレーンループ弁から前記パワートレーン放熱体に流れ、前記パワートレーンループクーラントの別の部分が冷却ループ熱交換器に流れることなく、かつ前記パワートレーン放熱体に流れることなく、前記パワートレーンループ弁から前記車輪駆動モータに流れる放熱体及びバイパス融合構造と、を含む、５つの選択的なパワートレーンループクーラント流れ構造を含む、請求項１９に記載の熱管理システム。
【国際調査報告】
2019512854.tif 000021
2019512854.tif 000022
2019512854.tif 000023
2019512854.tif 000024