(57)【要約】  電気車両用の加熱および冷却システムであって、車両のドライブトレイン（ＥＳ、ＩＮＶ、ＥＭ）の一部分を選択的に冷却するために第１のループ（１１４）周りに第１の流体を送り込む電動ポンプ（１１８）を含み、第１の流体はその後熱エネルギーを流体から抽出するキャビン加熱器（１２０）を通過し、電動コンプレッサ（１２２）は、流体から熱エネルギーを抽出する凝縮器（１２４）を通るように第２のループ周りに第２の流体を送り込み、第２の流体はその後第１の膨張弁（１２６）を通り、一次蒸発器（冷却器１２８）を通るように流れ、二次蒸発器（１３２）を含むキャビンＨＶＡＣは、第２の膨張弁（１３４）を通るように一次凝縮器から出力された流体を受け取る流れ経路内に位置付けられ、一次蒸発器（１２８）を通って流れる冷却された第２の流体（冷媒）は、第１のループ（１１４）周りを流れる第１の流体（冷却材）から熱を抽出するように構成される加熱および冷却システム。
2019535593.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気車両用の加熱および冷却システムであって、
車両のドライブトレインの一部分を選択的に冷却するために、第１のループ周りに流体を送り込む電動ポンプであって、前記流体がその後熱エネルギーを前記流体から抽出するキャビン加熱器を通過した後、前記ドライブトレインの前記一部分に戻る、電動ポンプと、
流体から熱エネルギーを抽出する一次凝縮器を通るように第２のループ周りに前記流体を送り込む電動コンプレッサであって、前記流体がその後第１の膨張弁を通り、一次蒸発器を通過した後、前記電動コンプレッサに戻るように流れる、電動コンプレッサと、
前記一次凝縮器から出力された流体を、流れ経路の上流の第２の膨張弁を介して受け取る前記流れ経路内に位置付けられた二次蒸発器を備えるキャビン冷却器であって、前記二次蒸発器から出力された前記流体が、前記電動コンプレッサによって前記第２のループ内に引き戻される、キャビン冷却器と
を備え、前記一次蒸発器を通って流れる冷却された流体が、前記第１のループ周りを流れる前記流体から熱を抽出するように構成される、加熱および冷却システム。
【請求項２】
前記一次蒸発器は、一次加熱器の下流に位置し且つ前記第１のループ内の前記流体によって加熱または冷却される前記ドライブトレインの前記一部分の上流に位置付けられた、前記第１のループの一部分内の流体に作用する、請求項１に記載の加熱および冷却システム。
【請求項３】
前記ドライブトレインの冷却される一部分の下流及び前記加熱器の上流に、熱交換器をさらに含む、請求項１または２に記載の加熱および冷却システム。
【請求項４】
前記熱交換器が、前記一次蒸発器を通過した空気をラジエータが受け入れるように前記一次蒸発器の後ろに位置付けられた前記ラジエータを備える、請求項３に記載の加熱および冷却システム。
【請求項５】
前記第１のループ内の流体が、前記第２のループ内の流体に接触することができないように、前記第１のループおよび前記第２のループが互いに流体的に隔離されている、請求項１から４のいずれか一項に記載の加熱および冷却システム。
【請求項６】
吸入空気を受け入れ、前記空気を、前記キャビン加熱器およびキャビン冷却器を選択的に通過するように吹き込み、その後、前記空気を前記車両の前記キャビン内に通す空気ダクトの構成をさらに含む、請求項１から５のいずれか一項に記載の加熱および冷却システム。
【請求項７】
前記キャビン冷却器が、寒い天候のときに確実に空気の除湿を行うように前記加熱器の上流に取り付けられ、冬季には、空気はまず冷却されて空気から湿気が抜き取られ、次いでキャビン加熱器を通って再度暖められて、キャビンに押し出される、請求項６に記載の加熱および冷却システム。
【請求項８】
前記キャビン温度を制御するために、必要に応じて前記加熱器または冷却器を通過するように前記空気をそらす１または複数の制御フラップを含み、２つのフラップが設けられてもよい、請求項６または７に記載の加熱および冷却システム。
【請求項９】
第１のフラップが、前記キャビン冷却器を通過した空気を、第１の位置にあるときには前記加熱器を通過せずに前記キャビン内に入るように方向付け、または第２の位置にあるときには前記キャビン内に入らず前記加熱器を通過するように方向付けるように動作可能であり、前記第１のフラップが、前記第１と第２の位置の間に、冷却された空気が前記キャビンと前記加熱器に分配される様々な位置を有する、請求項８に記載の加熱および冷却システム。
【請求項１０】
第２のフラップが、前記加熱器によって加熱された空気を、第１の位置にあるときには前記キャビン内に入るように方向付け、第２の位置にあるときには前記キャビン内に入らないように方向付けるように動作可能であり、前記第２のフラップが、前記第１と第２の位置の間に、冷却された空気が部分的に前記キャビン内に供給される様々な位置を有する、請求項８または９に記載の加熱および冷却システム。
【請求項１１】
前記第１のループが、前記ループ周りを流れる流体が常に前記加熱器を通って流れるように構成される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の加熱および冷却システム。
【請求項１２】
前記キャビン冷却器および関連する第２の膨張弁が、前記第１の膨張弁および一次蒸発器を含む前記第２のループの一部分と平行な流れ経路内に位置付けられる、請求項１から１１のいずれか一項に記載の加熱および冷却システム。
【請求項１３】
前記第１および第２の蒸発器が、前記第２のループ周り、および前記キャビン冷却器を含む前記流れ経路周りの流体の質量流を調整するように制御可能である、請求項１から１２のいずれか一項に記載の電気車両用の加熱および冷却システム。
【請求項１４】
前記第１のループ内の前記流体によって冷却される前記ドライブトレインの前記一部分が、前記車両の１または複数の電気推進モータ、前記１または複数のモータにエネルギー供給部を接続するインバータ、およびエネルギー蓄積部のうちの１もしくは複数、またはすべての部分を含む、請求項１から１３のいずれか一項に記載の加熱および冷却システム。
【請求項１５】
冷却される前記ドライブトレインのそれぞれの部分が、流体の質量流を制御するように開く、閉じる、または部分的に開くことができる弁をそれぞれ介して、前記第１のループに選択的に接続され得るように構成された複数の弁を備える、請求項１４に記載の加熱および冷却システム。
【請求項１６】
弁に関連付けられた前記ドライブトレインのそれぞれの部分の温度を示す温度信号であって、前記温度に応じて前記弁を開き、閉じるための温度信号を受け取るように適合されたマイクロコントローラを含む、請求項１３に記載の加熱および冷却システム。
【請求項１７】
前記ドライブトレインが、モータ、インバータ、およびバッテリ・パックを含み、マイクロプロセッサは、前記マイクロコントローラが最初にすべての前記弁を閉じ、前記モータおよびインバータが所定の動作温度に達すると、前記モータおよびインバータのための前記弁を開き、その後、所定の範囲内に温度を維持するように前記弁が調節されるという制御方式を実施するように構成された、請求項１６に記載の電気車両用の加熱および冷却システム。
【請求項１８】
前記第２のループ用の流体が絶縁特性を有する冷却材を含み、これにより、有用な温度において液体から気体に容易に相変化する、請求項１から１７のいずれか一項に記載の加熱および冷却システム。
【請求項１９】
前記第１のループ用の流体が、水と添加剤の混合液などの液体であって、前記添加剤が前記混合液の凝固点を低くするグリコールなどである、液体を含む、請求項１から１８のいずれか一項に記載の加熱および冷却システム。
【請求項２０】
請求項１から１９のいずれか一項に記載のシステムを含む電気車両であって、
少なくとも１つの電気モータ、エネルギー蓄積部、および前記モータを前記エネルギー蓄積部に接続するインバータを含むドライブトレインと、
乗員用のキャビンと
を備え、前記キャビン加熱器および前記キャビン冷却器が、前記キャビンを加熱および冷却するように構成された、電気車両。
【請求項２１】
前記一次凝縮器は、前記車両が移動するときに生成される空気の流れの中にある前記車両の領域に位置付けられる、請求項２０に記載の電気車両。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気車両用の加熱および冷却システムの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気車両は、車両を推進する１つまたは複数の電気モータを駆動するために、電気エネルギーに依存している。エネルギーは、通常、車両に取り付けられたバッテリ・パックから供給される。これらの車両は、バッテリ技術とモータ技術の両方の発展により、内燃機関によって推進される車両の代替物としてますます実用可能なものになっている。
【０００３】
電気車両の設計における重要な課題のうちの１つは、バッテリ・パックの再充電から再充電までの間に許容可能な範囲を提供することである。したがって、複合材料を使用して従来の鋼ボディよりも軽量なホワイトボディを提供する、また、車両の付属構成要素を小型化するなど、車両の重量を軽減するために多大な労力が費やされてきている。
【０００４】
内燃機関により動力供給される車両が生成する大量の廃熱を、電気車両は生成せず、このことが、キャビンの熱を精密に制御する必要がある場合に設計者に対する課題になっている。ドライブトレインの冷却、および場合によっては加熱を行う困難な必要性が存在する。特に、バッテリ・パック内のバッテリ・セルは、最良の性能および安全のために、最適な温度範囲内に保たれなくてはならない。現在のところ、電気車両のドライブトレインには専用の自己完結型冷却システムが設けられ、バッテリからエネルギーを取り、電気ヒータを使用して熱を提供する特注の加熱および冷却（ＨＶＡＣ）システムを設ける必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
出願人は、電気車両を加熱および冷却するための従来の構成に、改良を加えることができることを理解していた。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の態様によれば、本発明は、電気車両用の加熱および冷却システムであって、車両のドライブトレインの一部分を選択的に冷却するために、第１のループ周りに流体を送り込む電動ポンプであって、該流体がその後熱エネルギーを流体から抽出するキャビン加熱器を通過した後、ドライブトレインの一部分に戻る、電動ポンプと、流体から熱エネルギーを抽出する一次凝縮器を通るように第２のループ周りに流体を送り込む電動コンプレッサであって、該流体がその後第１の膨張弁を通り、一次蒸発器を通過した後、電動コンプレッサに戻るように流れる、電動コンプレッサと、一次凝縮器から出力された流体を、流れ経路の上流の第２の膨張弁を介して受け取る流れ経路内に位置付けられた二次蒸発器を備えるキャビン冷却器であって、二次蒸発器から出力された流体は、電動コンプレッサによって第２のループ内に引き戻される、キャビン冷却器とを備え、一次蒸発器を通って流れる冷却された流体が、第１のループ周りを流れる流体から熱を抽出するように構成される、加熱および冷却システムが提供される。
【０００７】
本発明は、先行技術の別々のシステムに比べてかなり簡略化された、電気車両のキャビンとドライブトレインの両方のための複合型の加熱および冷却システムを提供する。ドライブトレインからの廃熱を使用してキャビンが加熱され、冷却システムの冷却器を使用して、ドライブトレインを冷却する流体の必要とされる冷却が実現される。こうして複雑さが低減したことによって、システムの重量を軽減できるようになり、電気車両に大きな恩恵を与えることができる。
【０００８】
一次蒸発器は、一次加熱器の下流に位置し且つ第１のループ内の流体によって加熱または冷却されるドライブトレインの一部分の上流に位置付けられる、第１のループの一部分内の流体に作用することができる。
【０００９】
冷却されるドライブトレインの一部分の下流及び加熱器の上流に、熱交換器が設けられてもよい。これは、キャビン加熱器に熱を供給しすぎるのを防止し、一次蒸発器に流体が高すぎる温度で供給されるのを防止するために有益であり得る。熱交換器は、ポンプの上流に位置付けられてもよい。好ましい構成では、高温で動作する電気モータを冷却するために使用される流体、および同じく高温で動作するインバータを冷却するために使用される流体は、熱交換器を通過してもよいが、バッテリ・パックなどそれほど熱くならないドライブトレインの一部分からくる流体は、熱交換器を迂回してもよい。
【００１０】
熱交換器は、一次蒸発器の後ろに位置付けられ得るラジエータを備えてもよい。
【００１１】
第１のループ内の流体が、第２のループの流体に接触することができないように、第１のループおよび第２のループは互いに流体的に隔離されていてもよい。２つのループ内の流体間で、熱エネルギーだけが伝達される。
【００１２】
システムはさらに、吸入空気を受け入れ、キャビン加熱器およびキャビン冷却器を選択的に通過するようにその空気を吹き込み、その後空気を車両のキャビン内に通過させる空気ダクトの構成を含んでもよい。
【００１３】
キャビン冷却器は、寒い天候のときに確実に空気の除湿を行うように加熱器の前に取り付けられてもよい。冬季には、空気はまず冷却されて空気から湿気が抜き取られ、次いでキャビン加熱器を通って再度暖められ、キャビンに押し出される。
【００１４】
システムは、１または複数の制御フラップを、たとえばダクト内に含んでもよく、これらのフラップが、必要に応じて加熱器または冷却器を通過するように空気をそらして、キャビン温度が制御される。フラップは２つ設けられてもよい。
【００１５】
第１のフラップは、キャビン冷却器を通過した空気を、第１の位置にあるときには加熱器を通過せずにキャビン内に入るように方向付け、または第２の位置にあるときにはキャビン内に入らず加熱器を通過するように方向付けるように動作可能であってもよく、該フラップは、第１と第２の位置の間に、冷却空気がキャビンと加熱器に分配される様々な位置を有する。
【００１６】
第２のフラップは、加熱器によって加熱された空気を、第１の位置にあるときにはキャビン内に入るように方向付け、第２の位置にあるときにはキャビン内に入らないように方向付けるように動作可能であってもよく、該フラップは、第１と第２の位置の間に、冷却空気が部分的にキャビン内に供給される様々な位置を有する。
【００１７】
第１のループは、ループ周りを流れる流体が常に加熱器を通って流れるように構成されてもよい。したがって、加熱器に対する迂回路はなくてもよい。暖かい天候では、キャビンを加熱する必要のないとき、キャビン加熱器は、第１の回路から熱を抽出するように作用し続け、この暖かい空気がキャビンに入るのを防止するように設定された第２のフラップを用いて、暖かい空気をキャビンの外側の空気に放出することができる。
【００１８】
ダクトを通り、加熱器および冷却器のうちの一方または両方を通過するように空気を押しやる電気ブロワーが設けられてもよく、ブロワーのスピードは、車両のドライバによって制御可能である。
【００１９】
キャビン冷却器および関連する第２の膨張弁が、第１の膨張弁および一次蒸発器を含む第２のループの一部分と平行な流れ経路内に位置付けられてもよい。
【００２０】
第１および第２の蒸発器は、第２のループ周り、およびキャビン冷却器を含む流れ経路周りの流体の質量流を調整するように制御可能であってもよい。これにより、一次蒸発器によって実現される冷却の量に対して、キャビン冷却器によって実現される冷却の量を調整することが可能になる。たとえば、ドライブトレインも高い負荷を受けている極端に暑い条件では、流体をすべて一次蒸発器に供給して、キャビン冷却器に向かう流れを遮断することによりキャビンの冷却を犠牲にしてでも、第１の回路内の流体の冷却を促進してもよい。したがって膨張弁は、選択的に開けられ、閉じられてもよい。
【００２１】
第１のループ内の流体によって冷却されるドライブトレインの一部分は、車両の１または複数の電気推進モータ、１または複数のモータにエネルギー供給部を接続するインバータ、およびエネルギー蓄積部のうちの１もしくは複数、またはすべての部分を備えてもよい。エネルギー蓄積部は、バッテリ・セルのバッテリ・パックを備えてもよい。
【００２２】
ドライブトレインの一部分を冷却するために、システムは、冷却すべき部分を通過するまたは冷却すべき部分を囲む導管網であって、好ましくは、伝導により第１のループ内の流体に熱を伝達できるように直接接触した、導管網を含んでもよい。バッテリ・パックの場合には、バッテリ・パック内のセル間を通る導管網に沿って、流体が通ってもよい。
【００２３】
冷却されるドライブトレインのそれぞれの部分は、流体の質量流を制御するように開く、閉じる、または部分的に開くことができる弁を介して、第１のループに選択的に接続されてもよい。閉じたときには、その部分は冷却されないように第１のループから分離されてもよい。これにより、ドライブトレインのそれぞれの部分の異なる温度要件を制御することが可能になる。たとえばエネルギー蓄積部は、電気モータよりも狭い温度範囲内に維持されなくてはならない。
【００２４】
システムは、弁に関連付けられたドライブトレインのそれぞれの部分の温度を示す温度信号を受け取り、温度に応じて弁を開き、閉じるように適合されたマイクロコントローラを含んでもよい。たとえば寒い天候では、３つのすべての弁が閉じられる。流体の循環がないので、電気モータは迅速に温まる。弁は、それらが動作温度に達するとすぐに開く。
【００２５】
ドライブトレインが、モータ、およびインバータ、およびバッテリ・パックを含む最も好ましい制御方式では、マイクロコントローラは最初にすべての弁を閉じ、モータおよびインバータが所定の動作温度に達すると、それらのための弁を開き、その後、これらの弁は、所定の範囲内に温度を維持するように調節されてもよい。次いで、マイクロコントローラがバッテリ・パック用の弁を開くことによって、高温の流体が直接バッテリ・パックに送られる。
【００２６】
第２のループ用の流体は、絶縁特性を有する任意の適切な冷却材を含んでもよく、これにより、流体が有用な温度において液体から気体に容易に相変化する。電気車両で使用することができる例示的な冷却材は、ハロアルカン１，１，１，２−テトラフルオロエタンである。
【００２７】
第１のループ用の流体は、水と添加剤の混合液などの任意の液体とすることができ、添加剤は、混合液の凝固点を低くするグリコールなどである。第１のループでは、流体は、使用中常に液相のままである。流体は、単純な水／グリコールの溶液とすることができ、または安全上の理由から、絶縁油を使用する方がよい（水／グリコールの流体に比べて冷却性能がわずかに劣る）。
【００２８】
マイクロプロセッサは、モータ、インバータ、またはバッテリの即時のもしくは平均的な電流引込み、および即時のもしくは予測された電流需要を含め、ドライブトレインに関連付けられた入力信号をさらに受け取ってもよい。アクセル・ペダルおよび／またはブレーキ・ペダルの位置がマイクロプロセッサに入力されてもよく、前者は、高い予測電流を示してもよく、後者は、回生制動下でバッテリに戻る高い電流の流れを示してもよい。
【００２９】
第２の態様によれば、本発明は、第１の態様によるシステムを含む電気車両であって、少なくとも１つの電気モータ、エネルギー蓄積部、およびモータをエネルギー蓄積部に接続するインバータを含むドライブトレインと、乗員用のキャビンとを備え、キャビン加熱器およびキャビン冷却器が、キャビンを加熱および冷却するように構成された、電気車両が提供される。
【００３０】
一次凝縮器は、車両が移動するときに生成される空気の流れの中にある車両の領域、たとえば、車両前方でグリルの後ろ側に位置付けられてもよい。当然ながら、一次凝縮器は、車両の外側からつながるダクトによって、一次凝縮器を横切るように空気を押しやることができる様々な位置に位置付けられてもよい。
【００３１】
ここで、本発明の一実施形態を単に例として記載する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の加熱および冷却システムを含むことができる例示的な電気車両の図である。
【図２】本発明の一態様による例示的な加熱および冷却システムを示す回路図である。
【図３】図２による、空気ダクトと加熱および冷却構成要素との間の相互作用を示すシステム図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１に示すように、電気乗用車１００は、サスペンションおよび車両のドライブトレインのための取付けポイントを提供するモノコックのシャシ１０２を備える。図示の通り、ドライブトレインは、車両前方でエンジン区画内に位置付けられた単一の電気モータ１０４と、重心を低くするためにキャビン１０７の床下に位置付けられたバッテリ・パック１０６とを備える。バッテリ１０６は、インバータ１０８を介してモータ１０４に接続される。充電コネクタ１１０によって、電力を外部からバッテリ・パック１０６に供給することができる。当然ながら、この構成は変更することができ、図示の電気車両のレイアウトは保護範囲を限定するものではないことを、読者は理解するであろう。モノコックの代わりに、別個のキャビンを有するラダー・シャシが設けられてもよく、バッテリ・パックは、車両の代替的な領域に位置付けられてもよく、図示のように１つのモータではなく、複数の電気モータが設けられてもよい。これらは、車両の異なる領域に、おそらく車両の前方ではなく後方に、または車両の車輪のうちの１つもしくは複数のハブ内に、位置付けられてもよい。
【００３４】
図２は、図１の車両または同様の車両に装着することができる、本発明の加熱および冷却回路１１２の実施形態を概略的に示す。
【００３５】
加熱および冷却システムは、導管によって連結された複数の主要な構成要素を備え、これらの構成要素は、主に、流体を加熱し、流体を冷却し、車両周りに流体を循環させ、システムによって提供される加熱空気または冷却空気の流れを管理するように機能する。システムは、２つの閉じたループ１１４、１１６として構成され、その周りに流体が送り込まれる。これらのループ１１４、１１６は、ドライブトレインのための加熱および冷却とともに、車両キャビン１０７内の空気の温度を制御するための加熱および冷却も実現する。
【００３６】
第１のループ１１４は、ドライブトレインを冷却する必要があるときにドライブトレインから熱エネルギーを抽出し、加熱する必要があるときにドライブトレインに熱エネルギーを加える主要手段を提供する。この第１のループ内の流体は常に液体の状態であり、温かい流体が利用可能になるとすぐに、インバータおよびモータから直接バッテリ・パックにそれを送ることによって、バッテリ・パック１０６の加熱を実現することができる。このループ１１４は、車両のドライブトレインの周りに流体を送り込む電動ポンプ１１８を含み、次いで流体は、この流体から熱エネルギーを抽出するキャビン加熱器１２０を通過し、次いでドライブトレインの一部分に戻る。
【００３７】
第２のループ１１６は、流体から熱エネルギーを抽出する一次凝縮器１２４を通るように第２のループ１１６の周りに流体を送り込む電動コンプレッサ１２２を含み、流体は、次いで第１の膨張弁１２６を通り、一次蒸発器１２８を通り、次いで電動コンプレッサ１２２に戻るように流れる。このループ１１６の主な機能は、第２のループ１１６の周りを流れる流体から熱エネルギーを抽出することであり、それにより、冷却された流体を用いて、後で説明するキャビンの冷却を行うことができ、かつこれを用いて第１のループ１１４から熱エネルギーを抽出することができる。使用時、流体は、凝縮器１２４を通って流れるときには加熱された液体の状態であり、コンプレッサ１２２によって蒸発器１２８から吸い出されるときには気体の状態である。膨張弁１２６で生じる膨張によって、流体が蒸発器に供給されるときに流体の温度が低下し、流体が蒸発器１２８を通過するときに、蒸発器１２８の周りの熱によって、第２のループ内の流体が沸騰して気体として出される。第１の流体が第２のループ内の流体から常に隔離されて蒸発器を通って流れるときに、その第１の流体によって熱が提供される。
【００３８】
キャビン１０７を冷却することを目的として、第３のループ１３０が提供される。このループ１３０は、二次蒸発器１３２からなるキャビン冷却器を含み、この二次蒸発器１３２は、液体を冷却する第２の膨張弁１３４を通るように一次凝縮器１２４から出力された液体を選択的に受け取り、この二次蒸発器１３２から出力される気体は、電動コンプレッサ１２２によって第２のループ１１６に吸い戻される。図示の通り、キャビン冷却器１３２の出力は、コンプレッサ１２２への入口において第２のループ１１６内に供給され、第１の膨張弁１２６／蒸発器１２８と、第２の膨張弁１３４／キャビン冷却器１３２とが互いに並行に配置される。キャビン冷却器１３２は、通過する空気からエネルギーを取り除き、その後、冷却された空気がキャビンに供給される。
【００３９】
第１のループ１１４から熱エネルギーを抽出するために、第１のループ１１４からの流体は一次蒸発器１２８を通過する。したがって、一次蒸発器１２８は、第１のループ１１４内の流体からエネルギーを引き出す。
【００４０】
第１および第２の膨張弁１２６、１３４は、コントローラまたはマイクロプロセッサ１３６によって制御され、コントローラまたはマイクロプロセッサ１３６は、たとえばモータによって要求される電流、外部温度、キャビン温度、およびパワートレイン（Ｔｉ）に対する共通の入口温度に基づく、ドライブトレインに関連付けられた温度センサからの入力信号、および他のデマンド信号を受け取る。したがって、コントローラ１３６は、ドライブトレインの最適な冷却および加熱を保証する。
【００４１】
システムは、吸入空気を受け入れ、キャビン加熱器１２０およびキャビン冷却器１３２を選択的に通過するようにその空気を吹き込み、その後空気を車両のキャビン内に通す空気ダクトの構成をさらに含む。これは、図面の図３に示される。ダクトは１つまたは複数の制御フラップ１３８を含んでもよく（ＦＬＨおよびＦＬＥを参照）、これらのフラップは、必要に応じて空気が加熱器１２０または冷却器１３２を通過するようにそらして、キャビン温度およびパワートレインを制御する。制御フラップ１３８の位置は、たとえばキャビン１０７に位置付けられたユーザ制御インターフェイスからの信号を受け取る加熱および冷却（ＨＶＡＣ）コントローラ１４０の制御下で、ドライバによって設定されてもよい。当業者であれば、キャビン加熱器およびキャビン冷却器から供給される加熱空気および冷却空気を使用して、キャビン温度の最適な調整を確実にするためのダクト、フラップ、およびマイクロコントローラの適切な構成の設計および実装に詳しいであろう。
【００４２】
異なるドライブトレイン温度における例示的なシステムの動作を、以下に示す。
【００４３】
［極端に寒い天候の動作（たとえば−２０℃以下）］
マイクロプロセッサは弁を閉じ、それにより最初の数マイルを走行するときに、流体は第１のループ１１４の周りを流れるが、インバータおよびモータを通らない。蒸発器フラップＦＬＥおよび加熱器フラップＦＬＨは両方とも、位置１にある。一次蒸発器ＥＸＰＰの膨張弁も同じく閉じられる。流体が流れ始めるとすぐに、流体は、回路に沿ってほとんど分散することなくほぼ全体がバッテリ・パックに向かい、迂回弁の複雑さを回避する。次いで蒸発器フラップＦＬＥは、位置を２および３にゆっくりと変えることができ、パワートレインが暖まってくると、キャビンにさらに熱を送り込む。この間、流体は第２のループ１１６の周りを流れ、圧縮されて、凝縮器１２４を通過する加熱された液体が生成され、その後、膨張されて低温で気体に戻り、それが一次蒸発器１２８に供給される。ドライブトレインがこのような低温にあるとき、キャビンの冷却が必要とされる可能性が低く、したがって、第２の膨張弁１３４は、キャビン冷却器１３２を含む第３のループ１３０を遮断するように閉じられてもよい。流体の流れは、キャビン湿度およびキャビン温度などの入力を受けてマイクロプロセッサによって管理される。これにより、ドライブトレインは、冷却されることなく可能な限り迅速に熱くなることができる。
【００４４】
［中程度に寒い天候の動作、たとえば０℃〜−２０℃］
この温度では、ドライブトレインの一部分は急速に熱くなり、第１のループ１１４内の流体は、流体の冷却を行うための主構造としてキャビン加熱器１２０を通過する。一次蒸発器は、最終手段としてなら使用されてもよい。なぜなら、第２のループ内の流体を使用して第１のループ内の流体を冷却するためにエネルギーが消耗するからである。この天候条件では、第１のループは、余分な（エネルギーの）コストを費やすことなく、高温熱交換器（ＨＴＸ）を介して環境と熱を自由に交換することができる。モータの一部分に供給する弁は、冷却量が確実に最適化されるように質量流速を制御するようにマイクロプロセッサによって調節される。
【００４５】
特に、弁の調節によって、使用中、３つの主要な構成要素（バッテリ・パック、インバータ、およびモータ）が可能な最高温度に保たれる。なぜならこれが、エネルギーを取り除くという点でシステム全体において作業負荷が低減する条件だからである。
【００４６】
［中程度に暖かい天候の動作（たとえば＋２０℃以上）］
この条件では、２つのフラップがマイクロプロセッサによって調整された状態で、インバータおよびモータからの第１のループ内の流体が、高温熱交換器（ＨＴＸ）を通過し、次いで加熱器を通過するが、たとえばＦＬＨは位置３にあり、熱をキャビンの内側ではなく、ダクトを通って外側に向かってそらし、ＦＬＥは位置２にある可能性が高い。キャビンの空調は、ドライバの要求に応じて作動してもよく、作動しなくてもよい。第１のループから取り除くべき熱が残っている場合には、この熱は、第１のループの流体が一次蒸発器（ＰＥＶ、１２８）を通過するとき、第２のループ内の冷却された流体によって取り除かれることになる。一次蒸発器のための膨張弁（ＥＸＰＰ）の弁開放割合は、ドライブトレインに流れ戻る流体の温度を測定する入口温度センサ（Ｔｉ）によって駆動されてもよく、それにより、目標温度を維持するために第２のループから最小限可能な流れが許容される。
【００４７】
［極端に暑い天候］
極端に高い温度では、回路は、中程度の暖かい天候の場合に機能するのとほとんど同じように機能するが、それに加えて、すべての他の熱交換器システム（ＨＴＸ、ＰＥＶ、および加熱器フラップＦＬＨが位置３にある状態のキャビン加熱器）が最大出力である場合には、蒸発器フラップＦＬＥを（一時的に）位置３まで動かすことで、キャビンが暑くなることになってもいくらかは冷却される。
【符号の説明】
【００４８】
１００  電気乗用車
１０２  シャシ
１０４  電気モータ
１０６  バッテリ・パック
１０７  キャビン
１０８  インバータ
１１０  充電コネクタ
１１２  冷却回路
１１４  第１のループ
１１６  第２のループ
１１８  電動ポンプ
１２０  キャビン加熱器
１２２  電動コンプレッサ
１２４  一次凝縮器
１２６  第１の膨張弁
１２８  一次蒸発器
１３０  第３のループ
１３２  二次蒸発器／キャビン冷却器
１３４  第２の膨張弁
１３６  コントローラ／マイクロプロセッサ
１３８  制御フラップ
１４０  加熱および冷却（ＨＶＡＣ）コントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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