(57)【要約】  バッテリを充電するための誘導システムを備える自動車の構成要素（６０）の温度を調節するための方法であって、誘導充電システムは、磁性エネルギをバッテリ充電のための電気エネルギに変換することができるコイルを含み、本方法は、ジュール効果によってコイルで生成された熱エネルギを用いて、自動車の構成要素、特に自動車のキャビンを加熱するステップを含む、方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリ（５４）を充電するための誘導システム（５１、５２、５３）を備える自動車の構成要素（６０）の温度を調節するための方法であって、
前記誘導充電システムは、磁性エネルギを、前記バッテリ充電のための電気エネルギに変換することができるコイル（５１）を含み、
前記方法は、ジュール効果によって前記コイルで生成された熱エネルギを用いて、前記自動車の前記構成要素、特に自動車の車内を加熱するステップを含む、方法。
【請求項２】
前記コイルで生成された前記熱エネルギを用いて前記自動車の前記構成要素を加熱する前記ステップは、前記コイルと前記構成要素とを熱伝達流体を介して熱的に結合する段階を含むことを特徴とする、請求項１に記載の操作方法。
【請求項３】
前記コイルで生成された前記熱エネルギを用いて前記自動車の前記構成要素を加熱する前記ステップは、前記コイルを通して前記熱伝達流体を循環させる段階を含むことを特徴とする、請求項２に記載の操作方法。
【請求項４】
バッテリ（５４）を充電するための誘導システム（５１、５２、５３）を備える自動車の構成要素（６０）の温度を調節するためのシステム（１０；２０）であって、
前記誘導充電システムは、磁性エネルギを、前記バッテリ充電のための電気エネルギに変換することができるコイル（５１）を含み、
前記調節システムは、前記コイルと前記自動車の前記構成要素とを熱的に結合する手段を備える、システム。
【請求項５】
前記熱結合手段は、前記コイル内に作製された熱伝達流体ガイドダクト（７０；８０）を備えることを特徴とする、請求項４に記載の温度調節システム。
【請求項６】
前記コイルは、一又は複数回巻かれたチューブ（７１；８１）を備えることを特徴とする、請求項４又は５に記載の温度調節システム。
【請求項７】
前記チューブは、導電性材料、特に銅等の金属から作製され、外側が電気絶縁性及び／又は断熱性材料の層（７２）で覆われることを特徴とする、請求項６に記載の温度調節システム。
【請求項８】
前記チューブの内側は、材料、特に電気絶縁性材料の層（８３）で覆われることを特徴とする、請求項７に記載の温度調節システム。
【請求項９】
前記コイルは、内側第１チューブ、特に電気絶縁性材料製の内側第１チューブと、外側第２チューブ、特に電気絶縁性及び／又は断熱性材料製の外側第２チューブとを備え、前記チューブの間に導電性材料、特に織物状の又は織物状でない導電性ストランドのシートが配置されることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載の温度調節システム。
【請求項１０】
前記自動車の周囲の外気と熱的に結合された第１の交換器（２４）を備えることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか１項に記載の温度調節システム。
【請求項１１】
前記第１の交換器と平行な第１のバイパス、並びに、前記第１の交換器を通過する前記熱伝達流体の画分及び前記第１のバイパスを通過する前記熱伝達流体の画分を調節するための第１のバルブ（２８）を備えることを特徴とする、請求項１０に記載の温度調節システム。
【請求項１２】
前記熱伝達流体と前記構成要素との間で熱伝達を行うための、前記構成要素（６０）に熱的に結合された第２の交換器（３０）を備えることを特徴とする、請求項４〜１１のいずれか１項に記載の温度調節システム。
【請求項１３】
前記第２の交換器と平行な第２のバイパス、並びに、前記第２の交換器を通過する前記熱伝達流体の画分及び前記第２のバイパスを通過する前記熱伝達流体の画分を調節するための第２のバルブ（２７）を備えることを特徴とする、請求項１２に記載の温度調節システム。
【請求項１４】
前記バッテリを含む前記車両の電気駆動系の少なくとも１つの構成要素に熱的に結合された、第３の交換器を備え、これにより、前記熱伝達流体と前記構成要素との間で熱伝達を行うことを特徴とする、請求項４〜１３のいずれか１項に記載の温度調節システム。
【請求項１５】
請求項４〜１４のいずれか１項に記載の温度調節システムを備える、自動車。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車の構成要素の温度を調節するための方法に関する。本発明はまた、自動車の構成要素の温度を調節するためのシステムにも関する。最後に、本発明は、このような温度調節システムを備える自動車に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関で動力供給される車両では、熱伝達流体回路を用いてエンジンを冷却する。このようなエンジンの効率は低いため、相当な量のエネルギが熱として放散される。夏の間、このような熱は全て熱伝達流体に伝達され、通常は車両の前端部に備えられた第１の熱交換器によって除去される。冬の間、熱伝達流体は、一般にダッシュパネルの内側に備えられた第２の熱交換器を通過し、車内に暖房作用を供給する。エンジンが生成する熱エネルギは極めて大きく、温度上昇は、この車内暖房法にとって一般に十分なほど迅速である。
【０００３】
電気自動車の場合、及びハイブリッド車の場合にも、電気モータの効率が内燃機関の効率を大きく上回るため、暖房が重大な問題となる。よって、殆どの電気自動車には、車内暖房のために電気抵抗ヒータ（ＰＴＣ抵抗体としても知られる）を直接設置するか、又は、車両に補助ヒータを設置する場合もある（これはコストを増大させ、また汚染の原因となる）。
【０００４】
電気抵抗ヒータの使用は、その性質から、電気自動車の自律性を低減することになる。従って、電気自動車の自律性を優先させるために、これらの抵抗ヒータの使用を最小限にすることが重要である。
【０００５】
例えば送電線を備える電気エネルギ源と電気自動車との間のガルバノ接触無しにバッテリを再充電する電気自動車も公知である。電気接続は誘導接続で実現され、第１の誘導コイルを電気エネルギ源に配置し、第２の誘導コイルを第１のコイルと対面する車両に配置する。
【０００６】
特許文献１及び２から、このような自動車が公知である。
【０００７】
特許文献１は、ユーザが再充電ターミナルから車両へ電源ケーブルを移動させる（燃料タンクを充填する場合と全く同様）必要のあるシステムを記載する。このシステムは、この電気ケーブルを通して流体を循環させることにより、この電気ケーブルを外界の温度に関係なく一定の温度に保持するよう設計され；よって、ある程度の時間動作させた後、冬は流体を暖めなければならず、夏は必然的に流体を冷却しなければならない。流体はケーブルをある方向に通過し、他の方向に戻る。除去された熱は車外に放散される。
【０００８】
特許文献２は、自動車のトランスを冷却し、熱を車外へと除去するシステムを記載する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】欧州特許第７１５３９１Ｂ１号
【特許文献２】欧州特許第０６５１４０４号
【発明の概要】
【００１０】
本発明の目的は、上述の問題を克服し、先行技術から公知の方法を改善する、温度調節方法を提供することである。特に本発明は、簡易であり、かつ自動車の電力消費を最適化することができる、方法を提案する。
【００１１】
本発明による方法は、バッテリを充電するための誘導システムを備える自動車の構成要素の温度を調節し、この誘導充電システムは、磁性エネルギをバッテリ充電のための電気エネルギに変換することができるコイルを含む。本方法は、ジュール効果によってコイルで生成された熱エネルギを用いて、自動車の構成要素、特に自動車の車内を加熱するステップを含む。
【００１２】
コイルで生成された熱エネルギを用いて自動車の構成要素を加熱するステップは、コイルと構成要素とを熱伝達流体を介して熱的に結合する段階を含んでよい。
【００１３】
コイルで生成された熱エネルギを用いて自動車の構成要素を加熱するステップは、コイルを通して熱伝達流体を循環させる段階を含んでよい。
【００１４】
本発明はまた、バッテリを充電するための誘導システムを備える自動車の構成要素の温度を調節するためのシステムにも関する。この誘導充電システムは、磁性エネルギをバッテリ充電のための電気エネルギに変換することができるコイルを備える。本調節システムは、コイルと自動車の当該構成要素とを熱的に結合する手段を備える。
【００１５】
熱結合手段は、コイル内に作製された熱伝達流体ガイドダクトを備えてよい。
【００１６】
コイルは、一又は複数回巻かれたチューブを備えてよい。
【００１７】
チューブは導電性材料、特に銅等の金属から作製してよく、外側が電気絶縁性及び／又は断熱性材料の層で覆われる。
【００１８】
チューブの内側を、材料、特に電気絶縁性材料の層で覆ってよい。
【００１９】
コイルは内側第１チューブ、特に電気絶縁性材料製の内側第１チューブと、外側第２チューブ、特に電気絶縁性及び／又は断熱性材料製の外側第２チューブとを備えてよく、これらチューブの間に導電性材料、特に織物状の又は織物状でない導電性ストランドのシートが配置される。
【００２０】
温度調節システムは、自動車の周囲の外気と熱的に結合された第１の交換器を備えてよい。
【００２１】
温度調節システムは、第１の交換器と平行な第１のバイパス、並びに、第１の交換器を通過する熱伝達流体の画分及び第１のバイパスを通過する熱伝達流体の画分を調節するための第１のバルブを備えてよい。
【００２２】
温度調節システムは、熱伝達流体と当該構成要素との間で熱伝達を行うための、当該構成要素に熱的に結合された第２の交換器を備えてよい。
【００２３】
温度調節システムは、第２の交換器と平行な第２のバイパス、並びに、第２の交換器を通過する熱伝達流体の画分及び第２のバイパスを通過する熱伝達流体の画分を調節するための第２のバルブを備えてよい。
【００２４】
温度調節システムは、バッテリを含む車両の電気駆動系の少なくとも１つの構成要素に熱的に結合された、第３の交換器を備えてよく、これにより、熱伝達流体とこの構成要素との間で熱伝達を行う。
【００２５】
本発明によると、自動車は、上で定義した温度調節システムを備える。
【００２６】
添付の図面は、本発明による調節システムの２つの実施形態を例として示す。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、本発明による調節システムの第１の実施形態の概略図である。
【図２】図２は、本発明による調節システムの第２の実施形態の概略図である。
【図３】図３は、自動車のバッテリを充電するための誘導システムの実施形態の概略図である。
【図４】図４は、自動車内暖房システムの詳細な図である。
【図５】図５は、自動車に設けられる二次コイルの第１の実施形態の概略断面図である。
【図６】図６は、自動車に設けられる二次コイルの第２の実施形態の概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図１に示す温度調節システム１０により、自動車、特に誘導再充電手段を有する電気自動車の構成要素の集まり１３に含まれる構成要素６０の温度を調節することができる。この自動車の構成要素は、例えば、自動車の車内６０、及び／又は自動車の電気モータ、及び／又は自動車のバッテリ、特に自動車を駆動するモータに電力を供給するバッテリ、及び／又は、バッテリ充電器若しくはインバータ等の、自動車の１つ若しくは複数の電気的要素を含んでよい。この自動車の構成要素はまた、他のいずれの要素を含んでもよい。自動車の構成要素の集まりは、電気駆動系又は電気駆動系の構成要素を含んでよい。
【００２９】
温度調節を行うことができるようにするために、本システムは、構成要素の集まり１３に加えて、熱伝達流体ダクト１１、交換器１４及びポンプ１２を備える。交換器１４は、流体に交換器１４を通過させることができるファンユニット１５と連携してよい。交換器１４を通る、及び構成要素の集まり１３を通る熱伝達流体の循環は、ポンプ１２によって供給されるエネルギを用いてもたらされる。従って、熱伝達流体はポンプ１２の作用下で、交換器１４及び構成要素の集まり１３において熱交換を行い、構成要素の集まり１３、特に構成要素６０を冷却又は加熱する。
【００３０】
好ましくは、電気ポンプは、必要に応じて熱伝達流体をより大きな又は小さな流量で循環させることができる、可変送達タイプの電気ポンプである。
【００３１】
好ましくは、交換器は自動車の前端部に配置され、これにより、特に自動車の動的動作中の熱伝達流体の効果的な冷却が可能となる。ファンユニットにより、自動車が走行しておらず静止している場合の熱交換が改善される。
【００３２】
その上、図３に示すように、本発明による温度調節システムを備える自動車は、バッテリ５４と、二次コイル５１、電圧整流手段５２及びフィルタリング手段５３を含むバッテリ充電システムとを備える車載システム５０を備える。バッテリ充電システムは、一次コイル４４が生成した磁場を、バッテリを充電するためのＤＣ電流に変換することができる。特に、二次コイルは、磁性エネルギを電気エネルギに変換することができ、この電気エネルギはその後、バッテリを充電するために適合される。二次コイル５１は構成要素の集まり１３の一部を形成する。
【００３３】
一次コイル４４は、電気自動車のバッテリを再充電するための固定式再充電ステーション４０の一部を形成する。このステーションは例えば地下に埋められている。このステーションは、主電源への接続４１、ＡＣ／ＤＣコンバータ４２、及び一次コイルに接続されたインバータ４３を備える。従って、送電線からのＡＣ信号はＡＣ／ＤＣコンバータによって整流された後、インバータ４３によって別のＡＣ信号に変換される。よって、一次コイルはインバータからのＡＣ信号によって電力供給され、従って可変磁場を放出する。
【００３４】
これらの様々な構成要素により、ステーションと自動車との間のガルバノ接触無しに、自動車のバッテリを再充電することができる。具体的にはこの再充電は、一次コイルと二次コイルの間の誘導接続により、誘導式で行われる。
【００３５】
これらのコイルは導電性材料、特に銅等の金属材料で作製される。ジュール損失を低減することにより効率を向上させたい場合、十分な量の銅が必要となるため、これらのコイルは一般に高価である。
【００３６】
本発明による温度調節システムは、二次コイル５１を自動車の構成要素６０に熱的に結合するための手段を備える。このようにして、二次コイル５１においてジュール効果によって生成された熱エネルギを、構成要素６０の暖房のために使用する。
【００３７】
熱結合手段は、二次コイル５１と連携する交換器、特に、二次コイル５１から熱伝達流体へ熱を伝達するための交換器を備えてよい。熱結合手段はまた、熱伝達流体から構成要素６０へ熱を伝達するための交換器を備えてもよい。
【００３８】
好ましくは、コイルから流体への熱の伝達のための交換器は、二次コイル５１自体の中に構成される。このようにするために、コイル５１内に形成された熱伝達流体ガイドダクトを備える熱結合手段を用いてよい。
【００３９】
好ましくは、二次コイル５１は一又は複数回巻かれたチューブを備える。
【００４０】
第１の実施形態によると、図５に示すように、このチューブは例えば、導電性材料、特に銅又はアルミニウム等の金属のチューブ７１からなる、外側が電気絶縁性及び／又は断熱性材料の層７２で覆われた、チューブ７０である。絶縁性材料はプラスチック、特にＰＥＴ製であってよい。そして、熱伝達流体はチューブ７１の内側を循環する。従ってこの第１の実施形態では、熱交換は導電性材料と熱伝達流体との間の強制的な対流によって起こる。チューブ７０は流体のガイドと電気の伝導の２つの役割を果たす。
【００４１】
第２の実施形態によると、図６に示すように、このチューブは例えば、特に銅又はアルミニウム等の金属のチューブ８１からなり、外側が電気絶縁性及び／又は断熱性材料の層８２で覆われ、内側が電気絶縁性材料の層８３で覆われた、チューブ８０である。従って熱伝達流体は、層８３が形成するジャケットの内側を循環する。従ってこの第２の実施形態では、熱交換は層８３と内側層８３を通過する熱伝達流体との間の強制的な対流によって起こる。チューブ８０は流体のガイドと電気の伝導の２つの役割を果たす。
【００４２】
代替として、チューブ８０を、内側第１チューブ、特に電気絶縁性材料製の内側第１チューブと、外側第２チューブ、特に電気絶縁性及び／又は断熱性材料製の外側第２チューブとから製造してよく、これらチューブの間に導電性材料、特に織物状の又は織物状でない導電性ストランドのシートが配置される。従ってこの第３の実施形態では、熱交換は導電性材料と内側チューブを通過する熱伝達流体との間で起こる。内側チューブは流体ガイドとして作用し、導電性材料は電気のコンダクタとして作用する。よって、第２及び第３の実施形態は、電気コンダクタが第２の実施形態ではチューブであり、第３の実施形態ではワイヤ又はストランドのシートであるという点で異なる。
【００４３】
提案した実施形態は、二次コイルを作製するために使用するチューブの断面が円形ジオメトリである場合に基づくものであり、これはその単純さ及びコストの面で好ましい解決法である。しかしながら、他のいずれのチューブ断面も想定可能である。特に、平坦部を有する断面を設計することができる。
【００４４】
二次コイルを用いて熱交換を行った後、熱伝達流体は、温度調節を行うべき構成要素との熱交換を行うために、温度調節システムの流体回路を流れ続ける。
【００４５】
例えば図４に示すように、温度調節を行うべき構成要素が自動車の車内である場合、熱伝達流体は、二次コイル５１との熱交換を行った交換器３０を通過する。例えばファンユニット３２によって発生する空気流もまた、この交換器３０を通過する。その前に又はその後に、この空気流は電気抵抗ヒータデバイス３１を通過してもよく、その後、自動車内を加熱するために放出される。ファンユニットはヒータデバイス３１と同様、車内空調コンピュータによって制御される。よって、ファンユニットの動作及び抵抗ヒータデバイスの動作は、交換器３０において熱伝達流体が放出する熱エネルギ及び車内で到達しようとする温度設定ポイントに応じたものとなる。熱伝達流体が交換器３０においてより多くのエネルギを放出すればするほど、ヒータデバイス３１を動作させるために必要な電気エネルギは少なくなることに留意されたい。そして、ジュール効果によって二次コイルで生成された熱エネルギを用いて、抵抗ヒータデバイス３１において電気エネルギを節約することができる。これは、自動車のバッテリの自律性の維持、及びそれに伴って自動車の可用性の維持に貢献する。交換器３０‐抵抗ヒータデバイス３１組立体は、車内暖房システムを構成する。これはファンユニット３２を含んでもよい。
【００４６】
以上より、簡潔にまとめると、
−自動車のバッテリの充電中：熱伝達流体は充電器の二次コイルによって加熱されて、車内の加熱に使用され、
−自動車が単独で走行中：熱伝達流体は車両を駆動する電気駆動系の構成部品によって加熱されて、車内の加熱に使用される。
【００４７】
どちらの例においても、必要であれば、抵抗ヒータデバイスを用いて車内暖房を補う。
【００４８】
温度調節システム１０の第１の実施形態の場合、上述した様々な熱交換は、自動車の構成要素の集まり１３において起こる。
【００４９】
本発明はまた、図２に示す温度調節システムの第２の実施形態にも適用することができる。温度調節システムのこの第２の実施形態では、交換器３０及びヒータデバイス３１を備える車内暖房システムは、図１における構成要素の集まり１３に対応する構成要素の集まり２３の外側に示されており、それにも関わらずこの集まりは二次コイル５１を含んでいる。このような例外があるものの、構成要素２１、２２、２３、２４及び２５は、図１を参照して上述した構成要素１１、１２、１３、１４及び１５と完全に同一である。
【００５０】
その上、この第２の実施形態は：
−第１の交換器２４をバイパスすることができる熱伝達流体ダクトの脚１００であって、
このバイパスは第１の三方向バルブ２８によって制御される、脚１００；
−第１の交換器２４及び構成要素の集まり２３と直列になっている、第２の交換器３０；及び、
−第２の交換器３０をバイパスすることができる熱伝達流体ダクトの脚１１０であって、
このバイパスは第２の三方向バルブ２７によって制御され、かつ逆止バルブ２９を備える、脚１１０
を備える。
【００５１】
三方向バルブ２８により、全ての熱伝達流体に第１の交換器２４を通過させることができるか、又は熱伝達流体が第１の交換器を全く通過しないようにすることができる、即ち、全ての熱伝達流体にバイパスを通過させることができるか、又は熱伝達流体の画分に第１の交換器を通過させ、かつ熱伝達流体の画分にバイパスを通過させることができる。
【００５２】
三方向バルブ２７により、全ての熱伝達流体に第２の交換器３０を通過させることができるか、又は熱伝達流体が第２の交換器を全く通過しないようにすることができる、即ち、全ての熱伝達流体にバイパスを通過させることができるか、又は熱伝達流体の画分に第２の交換器を通過させ、かつ熱伝達流体の画分にバイパスを通過させることができる。
【００５３】
三方向バルブがオン／オフタイプのバルブである場合、温度調節システムの第２の実施形態について４つのモードが存在し、その詳細を以下の表に示す。
【表１】
2014509171.tif 000003
【００５４】
これらの様々なモードの間に、一方の及び／又は他方の三方向バルブが熱伝達流体の流れを２方向に分割する中間動作モードを設けることは当然可能である。
【００５５】
既に見たように、本発明が提案する解決法は、ジュール効果により二次コイルにおいて生成された熱を使用するものである。よって、この解決法により、二次コイルにおいてより多くの損失を許容することができるため、二次コイルを様々に寸法決めすることができる。従って、ジュール効果による損失による問題が少ないことが判明しているため、より導電性の低い材料で二次コイルを作製することができる。使用される導電性材料、特に銅は、重量が重くかつ高価であるため、これは車両の体積の削減及びコストの削減につながる。使用される再充電電力は将来増大する（１０ｋＷ超の電力が想定される）ということを想起すれば、これは一層有益である。既に見たように、バッテリ充電時のエネルギ伝達効率における損失は、自動車の一部を加熱するためにジュール効果によって放散されるエネルギの再生によって補償される。更に、車両の当該構成要素が生成された熱をもはや受容する必要がない場合に、このような熱を除去して車外へ出すことも可能なままである。
【００５６】
当然、また好ましくは、自動車の温度を調節するためのシステムは、単独走行中に使用され、電気モータ（及び、有意に温度上昇するその電力エレクトロニクス）によって熱を生成するようにも設計される。また、必要であれば、このような熱供給を、抵抗ヒータからの追加供給によって補うようにも設計する。
【００５７】
最終的な分析では、この温度調節システムにより、抵抗ヒータデバイスによって供給しなければならない追加の熱が少なくなるため、車両全体のエネルギ消費を低減することができる。これにより、このヒータデバイスのサイズ及びコストを低減することもできる。
【００５８】
様々な実施形態において、熱伝達流体は、水とグリコールの混合物であってよい。
【図１】
2014509171.tif 000004
【図２】
2014509171.tif 000005
【図３】
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【図４】
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【図５】
2014509171.tif 000008
【図６】
2014509171.tif 000009
【国際調査報告】
2014509171.tif 000010
2014509171.tif 000011
2014509171.tif 000012
2014509171.tif 000013