(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料電池を備える電気自動車の熱管理システム（１）であって、
前記燃料電池に空気を供給する空気圧縮機と熱を交換する熱交換装置（１０１）と、前記電気車両の前面（１０）に配置された少なくとも１つの第１の専用ラジエータ（１０５）とを備え、第１の熱伝達流体が循環する第１のいわゆる低温熱調節ループ（１００）と、
前記燃料電池と熱を交換する熱交換装置（２０１）と、前記電気車両の前記前面（１０）に配置された少なくとも１つの第２の専用ラジエータ（２０３）とを備え、第２の熱伝達流体が循環する第２のいわゆる高温熱調節ループ（２００）と、
供給空気圧縮機からの圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置（３０１）と、前記電気車両の前記前面（１０）に配置された第３の専用ラジエータ（３０３）とを備え、第３の熱伝達流体が循環する第３のいわゆる超高温熱調節ループ（３００）と、
を備え、
前記第２の高温ループ（２００）は、前記燃料電池と熱を交換する熱交換装置（２０１）に並列に接続された第１の追加の熱交換器（２０９）を備え、該第１の追加の熱交換器（２０９）は、前記供給空気圧縮機の出力における圧縮された供給空気流（２１）において、前記第３の超高温ループ（３００）の前記圧縮された給気と熱を交換する前記熱交換装置（３０１）の下流に配置されることを特徴とする熱管理システム（１）。
【請求項２】
前記第１の熱調節ループは、前記電気車両の電力電子回路と熱を交換する熱交換装置（１０３）を備える、ことを特徴とする請求項１に記載の管理システム（１）。
【請求項３】
少なくとも１つの第１の専用ラジエータ（１０５）は、前記電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項１または２に記載の管理システム（１）。
【請求項４】
少なくとも１つの第１の専用ラジエータ（１０５）は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の管理システム（１）。
【請求項５】
前記第１のいわゆる低温熱調節ループ（１００）は、直列または並列に接続された少なくとも２つの第１の専用ラジエータ（１０５）を備え、少なくとも１つの第１の専用ラジエータ（１０５）は、前記電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置され、少なくとも１つの他の第１の専用ラジエータ（１０５）は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項３および４に記載の管理システム（１）。
【請求項６】
少なくとも１つの第２の専用ラジエータ（２０３）は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の管理システム（１）。
【請求項７】
前記第２のいわゆる高温熱調節ループ（２００）は、直列または並列に接続された少なくとも２つの第２の専用ラジエータ（２０３）を備え、少なくとも１つの第２の専用ラジエータ（２０３）は、前記電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置され、少なくとも１つの他の第２の専用ラジエータ（２０３）は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の管理システム（１）。
【請求項８】
前記第３の専用ラジエータ（３０３）は、前記電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の管理システム（１）。
【請求項９】
前記第３の専用ラジエータ（２０３）は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の管理システム（１）。
【請求項１０】
前記電気車両の１つの同じ追加の前面側方モジュールにおいて、前記第１の専用ラジエータ（１０５）は、前記第２の専用ラジエータ（２０３）または前記第３の専用ラジエータ（３０３）を通過する空気流（１１）の循環の方向における前記第２の専用ラジエータ（２０３）または前記第３の専用ラジエータ（３０３）の上流に位置する、ことを特徴とする請求項７または８との組み合わせにおける請求項３または５に記載の管理システム（１）。
【請求項１１】
前記電気車両の１つの同じ前面前端モジュールにおいて、前記第１の専用ラジエータ（１０５）は、前記第２の専用ラジエータ（２０３）または前記第３の専用ラジエータ（３０３）を通過する空気流（１１）の循環の方向における前記第２の専用ラジエータ（２０３）または前記第３の専用ラジエータ（３０３）の上流に位置する、ことを特徴とする請求項６または９との組み合わせにおける請求項４または５に記載の管理システム（１）。
【請求項１２】
前記第３の超高温ループ（３００）の前記圧縮された給気と熱を交換する前記熱交換装置（３０１）と、前記第２の高温ループ（２００）の前記第１の追加の熱交換器（２０９）とは、互いに取り付けられる、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の管理システム（１）。
【請求項１３】
前記第３の超高温ループ（３００）の前記圧縮された給気と熱を交換する前記熱交換装置（３０１）と、前記第２の高温ループ（２００）の前記第１の追加の熱交換器（２０９）とは、前記第３の熱伝達流体を循環させる第１の内部回路と、前記第２の熱伝達流体を循環させる第２の内部回路とを備える１つの同じ熱交換器に組み合わせられる、ことを特徴とする請求項１〜１１のいずれか一項に記載の管理システム（１）。
【請求項１４】
前記第２の高温ループ（２００）は、前記燃料電池と熱を交換する前記熱交換装置（２０１）と前記第２の専用ラジエータ（複数可）（２０３）との間に接続された第２の追加の熱交換器（２１４）をさらに備え、該第２の追加の熱交換器（２１４）は、前記燃料電池に到達する燃料の流れ内に配置される、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか一項に記載の管理システム（１）。
【請求項１５】
冷媒が循環する第４の空調ループ（４００）をさらに備え、
該第４の空調ループ（４００）は、
圧縮機（４０１）と、
前記電気自動車の前記前面（１０）に配置された凝縮器（４０３）と、
膨張装置（４０５）と、
前記自動車の室内へと空気を供給する装置に配置された蒸発器（４０７）と
を備える、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか一項に記載の管理システム（１）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気車両における熱管理の分野に関する。より具体的には、本発明は、燃料電池電気車両の種々の構成要素のための熱管理システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料電池電気車両の熱管理は、とくには、排出されるべき熱負荷および関連の温度レベルがさまざまである部材の熱管理を含む。例えば、燃料電池への供給用の空気圧縮機および車両の電気モータは、７０℃に達し得る温度の冷却剤を受け付けることができ、管理電子回路に関しては、６０℃に達し得る温度の冷却剤を有することができ、電池は、約４０℃に達し得る冷却剤温度を有することができる。
【０００３】
燃料電池そのものなどの部材は、６０〜９５℃の間の温度を有することができる。燃料電池へと向かう圧縮された空気の冷却剤に関しては、空気圧縮比および周囲温度に依存して、８０〜２００℃の間の最高温度に曝され得る。
【０００４】
したがって、電気車両の異なる部材を組み合わせる２つの熱管理ループを備える熱管理システムを生成することが、公知のやり方である。第１のいわゆる低温ループは、空気圧縮機、電力電子回路、電気モータ、および電池の熱管理を組み合わせる。第２のいわゆる高温ループは、燃料電池および燃料電池の圧縮された給気の熱管理を組み合わせる。電気車両の空調に専用の第３のループも、追加することができる。
【０００５】
これらの種々のループから熱負荷を排出するために、ラジエータが、自動車の前面において、どちらも前端前面モジュールに配置され、すなわち車両のグリルに位置し、あるいは交換表面積を大きくするために、例えばホイールハウジングに位置する追加の前面側方モジュールに位置することもある。
【０００６】
しかしながら、低速において、燃料電池の高出力が要求される場合に、種々のラジエータを通過する空気流が、とくには排出すべき熱負荷が最大であるいわゆる高温ループにおいて、充分な熱交換および熱輸送能力を保証するには充分でないかもしれない。したがって、燃料電池の圧縮された給気の冷却が、あまりうまく行われず、この燃料電池の利用可能な最大出力および効率の両方が低下する。
【発明の概要】
【０００７】
したがって、本発明の目的の１つは、先行技術の欠点を少なくとも部分的に改善し、燃料電池電気車両用の改良された熱管理システムを提案することにある。
【０００８】
したがって、本発明は、燃料電池を備える電気自動車の熱管理システムであって、
燃料電池に空気を供給する空気圧縮機と熱を交換する熱交換装置と、電気車両の前面に配置された少なくとも１つの第１の専用ラジエータとを備え、第１の熱伝達流体が循環する第１のいわゆる低温熱調節ループと、
燃料電池と熱を交換する熱交換装置と、電気車両の前面に配置された少なくとも１つの第２の専用ラジエータとを備え、第２の熱伝達流体が循環する第２のいわゆる高温熱調節ループと、
供給空気圧縮機からの圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置と、電気車両の前面に配置された第３の専用ラジエータとを備え、第３の熱伝達流体が循環する第３のいわゆる超高温熱調節ループと
を備える熱管理システムに関する。
【０００９】
熱管理システムにおいて３つの別個の熱管理ループを有し、とくには燃料電池へと供給される圧縮された空気に特有の第３のループを有するという事実が、電気自動車の前面に配置される専用ラジエータをそれぞれのループの最高温度で働かせることで、熱伝達流体の温度の希釈の回避を可能にする。したがって、各々の部材が、それぞれの必要性に応じた許容最高温度まで冷却される。これにより、圧縮された給気と燃料電池とが、独立して管理され、したがって燃料電池の出力密度および効率の最適化が可能になる。
【００１０】
本発明の一態様によれば、第１の熱調節ループは、電気車両の電力電子回路と熱を交換する熱交換装置を備える。
【００１１】
本発明の一態様によれば、少なくとも１つの第１の専用ラジエータは、電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置される。
【００１２】
本発明の別の態様によれば、少なくとも１つの第１の専用ラジエータは、電気車両の前面前端モジュールに配置される。
【００１３】
本発明の別の態様によれば、第１のいわゆる低温熱調節ループは、直列または並列に接続された少なくとも２つの第１の専用ラジエータを備え、少なくとも１つの第１の専用ラジエータは、電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置され、少なくとも１つの他の第１の専用ラジエータは、電気車両の前面前端モジュールに配置される。
【００１４】
本発明の別の態様によれば、少なくとも１つの第２の専用ラジエータは、電気車両の前面前端モジュールに配置される。
【００１５】
本発明の別の態様によれば、第２のいわゆる高温熱調節ループは、直列または並列に接続された少なくとも２つの第２の専用ラジエータを備え、少なくとも１つの第２の専用ラジエータは、電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置され、少なくとも１つの他の第２の専用ラジエータは、電気車両の前面前端モジュールに配置される。
【００１６】
本発明の別の態様によれば、第３の専用ラジエータは、電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置される。
【００１７】
本発明の別の態様によれば、第３の専用ラジエータは、電気車両の前面前端モジュールに配置される。
【００１８】
本発明の別の態様によれば、電気車両の１つの同じ追加の前面側方モジュールにおいて、第１の専用ラジエータは、第１の専用ラジエータならびに第２または第３の専用ラジエータを通過する空気流の循環の方向における第２または第３の専用ラジエータの上流に位置する。
【００１９】
本発明の別の態様によれば、電気車両の１つの同じ前面前端モジュールにおいて、第１の専用ラジエータは、第１の専用ラジエータならびに第２または第３の専用ラジエータを通過する空気流の循環の方向における第２または第３の専用ラジエータの上流に位置する。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、第２の高温ループは、燃料電池と熱を交換する熱交換装置に並列に接続された第１の追加の熱交換器をさらに備え、第１の追加の熱交換器は、供給空気圧縮機の出力における供給の圧縮された空気流において、第３の超高温ループの圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置の下流に配置される。
【００２１】
この第１の追加の熱交換器は、圧縮された給気を燃料電池の温度に近い温度にすることを可能にし、したがって始動後の燃料電池の暖機を加速させ、セル内の温度を一様にすることで、セルの効率および寿命を改善することができる。
【００２２】
本発明の別の態様によれば、第３の超高温ループの圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置と、第２の高温ループの第１の追加の熱交換器とは、互いに取り付けられる。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、第３の超高温ループの圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置と、第２の高温ループの第１の追加の熱交換器とは、第３の熱伝達流体を循環させる第１の内部回路と、第２の熱伝達流体を循環させる第２の内部回路とを備える１つの同じ熱交換器に組み合わせられる。
【００２４】
本発明の別の態様によれば、第２の高温ループは、燃料電池と熱を交換する熱交換装置と第２の専用ラジエータ（複数可）との間に接続された第２の追加の熱交換器をさらに備え、前記第２の追加の熱交換器は、燃料電池に到達する燃料の流れに配置される。
【００２５】
この第２の追加の熱交換器は、燃料電池に到達する燃料の流れを燃料電池の温度に近い温度にすることを可能にすることで、燃料電池の効率および寿命を改善する。
【００２６】
本発明の別の態様によれば、管理システムは、冷媒が循環する第４の空調ループをさらに備え、
前記第４の空調ループは、
圧縮機と、
電気自動車の前面に配置された凝縮器と、
膨張装置と、
自動車の室内へと空気を供給する装置に配置された蒸発器と
を備える。
【００２７】
本発明の別の態様によれば、凝縮器は、自動車の前面前端モジュールに配置され、凝縮器および第２の高温ループの第２の専用ラジエータを通過する空気流の循環の方向における第２の高温ループの第２の専用ラジエータの上流に位置する。
【００２８】
本発明の別の態様によれば、凝縮器は、電気車両の前面前端モジュールに配置され、第２の高温ループの第２の専用ラジエータと第１の低温ループの第１の専用ラジエータとの間に位置する。
【００２９】
本発明の別の態様によれば、第１の低温ループおよび第４の空調ループは、第１の熱伝達流体と冷媒との間で熱を交換する第１の二流体熱交換器を備え、前記第１の二流体熱交換器は、第４の空調ループにおいて凝縮器の上流に配置される。
【００３０】
この第１の二流体熱交換器は、第４の空調ループの冷媒の追加の冷却を可能にする。
【００３１】
本発明の別の態様によれば、前記第１の二流体熱交換器は、第１の低温ループにおいて第１の専用ラジエータの上流に配置される。
【００３２】
本発明の別の態様によれば、前記第１の二流体熱交換器は、第１の低温ループにおいて第１の専用ラジエータの下流に配置される。
【００３３】
本発明の別の態様によれば、第３の超高温ループおよび第４の空調ループは、第３の熱伝達流体と冷媒との間で熱を交換する第２の二流体熱交換器を備え、前記第２の二流体熱交換器は、第４の空調ループにおいて凝縮器の上流に配置される。
【００３４】
この第２の二流体熱交換器も、第４の空調ループの冷媒の追加の冷却を可能にする。
【００３５】
本発明の別の態様によれば、前記第２の二流体熱交換器は、第３の超高温ループにおいて第３の専用ラジエータの上流に配置される。
【００３６】
本発明の別の態様によれば、前記第２の二流体熱交換器は、第３の超高温ループにおいて第３の専用ラジエータの下流に配置される。
【００３７】
本発明の別の態様によれば、第２の高温ループは、
燃料電池と熱を交換する熱交換装置の下流に配置された三方弁と、
自動車の室内へと空気を供給する装置に配置された追加の熱交換器と
をさらに備え、
前記三方弁は、燃料電池と熱を交換する熱交換装置からの第２の熱伝達流体の方向を、第２の専用ラジエータに直接向かうか、あるいは追加の熱交換器に向かい、その後に第２の冷媒が第２の専用ラジエータに再び加わるように、切り替えることができる。
【００３８】
したがって、この三方弁の操作により、燃料電池が発する熱を使用し、圧縮された給気からの熱の一部も使用して、自動車の室内へと向かう空気流を加熱することができる。
【００３９】
本発明の別の態様によれば、第２の高温ループは、三方弁と追加の熱交換器との間に配置された第２の熱伝達流体用の電気加熱装置をさらに備える。
【００４０】
本発明の他の特徴および利点は、例示的かつ非限定的な例として与えられる以下の説明および添付の図面を検討することで、さらに明確に明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】図１は、第１の実施形態による熱管理システムアーキテクチャの概略図を示している。
【図２】図２は、第２の実施形態による熱管理システムアーキテクチャの概略図を示している。
【図３ａ】図３ａは、第３の実施形態による熱管理アーキテクチャの概略図を示している。
【図３ｂ】図３ｂは、第４の実施形態による熱管理システムアーキテクチャの概略図を示している。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
種々の図において、同一の要素には、同じ参照番号が付されている。
【００４３】
本明細書において、「上流に配置」とは、或る要素が流体の循環の方向に関して別の要素の前に配置されることを意味すると理解されるべきである。反対に、「下流に配置」とは、或る要素が流体の循環の方向に関して別の要素の後に配置されることを意味すると理解されるべきである。
【００４４】
図１に示されるとおり、本発明による燃料電池電気車両の熱管理システム１は、
燃料電池に空気を供給する空気圧縮機と熱を交換する熱交換装置１０１と、電気自動車の電力電子回路と熱を交換する熱交換装置１０３と、電気自動車の前面１０に配置された少なくとも１つの第１の専用ラジエータ１０５と、第１の専用ラジエータ１０５の下流に通常は配置される第１のポンプ１０７とを備え、第１の熱伝達流体が循環する第１のいわゆる低温熱調節ループ１００
を備える。
【００４５】
この第１の低温ループ１００において、第１の専用ラジエータ（複数可）１０５へと入る前の第１の熱伝達流体の平均温度は、最大で約７０℃程度である。
【００４６】
電力電子回路は、電気車両およびこれらの種々の部材、とくにはコンバータ、ならびに電気モータを管理し、必要であればバッテリを管理する電子回路を意味すると理解されるべきである。
【００４７】
本発明による燃料電池電気車両の熱管理システム１は、
燃料電池と熱を交換する熱交換装置２０１と、電気自動車の前面１０に配置された少なくとも１つの第２の専用ラジエータ２０３と、第２の専用ラジエータ２０３の下流に通常は配置される第２のポンプ２０５とを備え、第２の熱伝達流体が循環する第２のいわゆる高温熱調節ループ２００
を備える。
【００４８】
この第２の高温ループ２００において、第２の専用ラジエータ（複数可）２０３へと入る前の第２の熱伝達流体の平均温度は、６０〜９０℃程度である。
【００４９】
第２の高温ループ２００は、例えば第２のポンプ２０５に並列に接続された脱イオン装置（ｄｅｉｏｎｉｚｅｒ）２０７も含むことができる。
【００５０】
本発明による燃料電池電気車両の熱管理システム１は、
供給空気圧縮機からの圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置３０１と、電気自動車の前面１０に配置された第３の専用ラジエータ３０３と、第３の専用ラジエータ３０３の下流に通常は配置される第３のポンプ３０５とを備え、第３の熱伝達流体が循環する第３のいわゆる超高温熱調節ループ３００
を備える。
【００５１】
この第３の超高温ループ３００において、第３の専用ラジエータへと入る前の第３の熱伝達流体の温度は、燃料電池と熱を交換する熱交換装置２０１の出力における第２の熱伝達流体の温度よりも高く、すなわち平均で９０℃よりも高い温度である。
【００５２】
熱管理システム１において３つの別個の熱管理ループを有し、とくには燃料電池への圧縮された給気に特有の第３のループ３００を有するという事実が、電気自動車の前面１０に配置される専用ラジエータ１０５，２０３，３０３を異なるループの最高温度で働かせることで、熱伝達流体の温度の希釈の回避を可能にする。したがって、各々の部材が、それぞれの必要性に応じた許容温度まで冷却される。これにより、圧縮された給気と燃料電池とが、独立して管理され、したがって燃料電池の出力密度および効率の最適化が可能になる。
【００５３】
最適な放熱を得るために、図１に示した第１の実施形態によれば、第１の専用ラジエータ１０５および第２の専用ラジエータ２０３を、自動車の前面前端モジュールに、すなわち電気車両の熱管理システム１のグリルに、配置することができる。
【００５４】
第３の専用ラジエータ３０３に関しては、好ましくは、電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置され、すなわちホイールハウジングのレベルにおいて、前面の側方に配置される。それにもかかわらず、第３の専用ラジエータ３０３を、自動車の前面前端モジュールに配置できると考えることができる。
【００５５】
自動車の前面前端モジュールに位置しても、あるいは自動車の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに位置しても、第３の専用ラジエータ３０３は、空気流１１の方向において第１の専用ラジエータ１０５または第２の専用ラジエータ２０３に対して可能な限り下流に配置される。実際に、第３の専用ラジエータ３０３の入力における第３の熱伝達流体の温度は、第１の専用ラジエータ１０５および第２の専用ラジエータ２０３のそれぞれの入力における第１および第２の熱伝達流体の温度のうちの最高温度である。
【００５６】
図２に示される第２の実施形態によれば、第１の専用ラジエータ１０５は、第３の専用ラジエータ３０３と同様に、電気車両車の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置される。
【００５７】
図示されていない別の実施形態によれば、第１の低温ループ１００は、直列または並列に接続された少なくとも２つの第１の専用ラジエータ１０５を備えることができる。その場合、少なくとも１つの第１の専用ラジエータ１０５は、電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置され、少なくとも１つの他の第１の専用ラジエータ１０５は、電気車両の前面前端モジュールに配置される。
【００５８】
同様に、第２の低温ループ２００は、直列または並列に接続された少なくとも２つの第２の専用ラジエータ２０３を備えることができる。その場合、少なくとも１つの第２の専用ラジエータ２０３は、電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに配置され、少なくとも１つの他の第２の専用ラジエータ２０３は、電気車両の前面前端モジュールに配置される。
【００５９】
自動車の前面前端モジュールに位置しても、あるいは電気車両の少なくとも１つの追加の前面側方モジュールに位置しても、第１の専用ラジエータ１０５は、空気流１１の方向において第２の専用ラジエータ２０３または第３の専用ラジエータ３０３に対して可能な限り上流に配置される。実際に、第１の専用ラジエータ１０５の入力における第１の熱伝達流体の温度は、第２の専用ラジエータ２０３および第３の専用ラジエータ３０３のそれぞれの入力における第２および第３の熱伝達流体の温度のうちで最低である。
【００６０】
このように、電気車両の１つの同じ追加の前面側方モジュールまたは電気車両の１つの同じ前面前端モジュールにおいて、第１の専用ラジエータ１０５は、第２の専用ラジエータ２０３または第３の専用ラジエータ３０３を通過する空気流１１の循環の方向における第２の専用ラジエータ２０３または第３の専用ラジエータ３０３の上流に配置される。
【００６１】
図１および図２に示されるように、第２の高温ループ２００は、燃料電池と熱を交換する熱交換装置２０１に並列に接続された第１の追加の熱交換器２０９をさらに備えることができる。並列に接続とは、電気の分野における接続と同様に、燃料電池と熱を交換する熱交換装置２０１および第１の追加の熱交換器２０９の第３の熱伝達流体の入力が、どちらも第２のポンプの出力に接続され、燃料電池と熱を交換する熱交換装置２０１および第１の追加の熱交換器２０９の出力が、どちらも第２の専用ラジエータ２０３に接続されていることを意味すると理解されるべきである。前記第１の追加の熱交換器２０９は、供給空気圧縮機の出力の供給される圧縮された空気流２１において、第３の超高温ループ３００の圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置３０１の下流に配置される。この第１の追加の熱交換器２０９は、圧縮された給気を燃料電池の温度に近い温度にすることを可能にし、したがって始動後の燃料電池の暖機を加速させ、セル内の温度を一様にすることで、セルの効率および寿命を改善することができる。
【００６２】
第３の超高温ループ３００の圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置３０１、および第２の高温ループ２００の第１の追加の熱交換器２０９を、互いに取り付けることができる。別の実施形態によれば、圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置３０１および第１の追加の熱交換器２０９は、第３の熱伝達流体を循環させる第１の内部回路と、第２の熱伝達流体を循環させる第２の内部回路とを備える１つの同じ熱交換器に組み合わせられる。
【００６３】
第２の高温ループ２００は、燃料電池と熱を交換する熱交換装置２０１と第２の専用ラジエータ２０３との間に接続される第２の追加の熱交換器２１４をさらに備えることができる。この第２の追加の熱交換器２１４は、燃料電池に到達する燃料の流れに配置され、燃料の流れを燃料電池の温度に近い温度にすることで、燃料電池の効率および寿命を改善する。
【００６４】
図２に示されるように、第２の高温ループ２００は、
燃料電池と熱を交換する熱交換装置２０１の下流に配置された三方弁２１０と、
自動車の室内へと空気を供給する装置に配置された追加の熱交換器２１１と
をさらに備えることができる。
【００６５】
三方弁２１０は、燃料電池と熱を交換する熱交換装置２０１からの第２の熱伝達の方向を、第２の専用ラジエータ２０３に直接向かうか、あるいは追加の熱交換器２１１に向かい、その後に第２の冷媒が前記第２の専用ラジエータ２０３に再び加わるように、切り替えることができる。したがって、この三方弁２０９の操作により、燃料電池が発する熱を使用し、圧縮された空気供給の熱の一部も使用して、自動車の室内へと向かう空気流３１を加熱することができる。
【００６６】
自動車の室内へと向かう空気流３１の加熱のこの態様を改善するために、第２の高温ループ２００は、三方弁２０９と追加の熱交換器２１１との間に配置された第２の熱伝達流体を加熱するための電気加熱装置２１３をさらに備えることができる。
【００６７】
さらに、図２は、熱管理システム１が、冷媒を循環させる自動車の室内へと向かう空気流３１の熱管理に専用の第４の空調ループ４００をさらに備えることができることを示している。
【００６８】
第４の空調ループ４００は、とくには、
圧縮機４０１と、
圧縮機４０１の下流かつ電気自動車の前面１０に配置された凝縮器４０３と、
凝縮器４０３の下流の膨張装置４０５と、
膨張装置４０５と圧縮機４０１との間かつ自動車の室内へと空気を供給する装置の中に配置された蒸発器４０７と
を備える。
【００６９】
凝縮器４０３は、好ましくは、自動車の前面前端モジュールに配置され、凝縮器４０３および第２の高温ループ２００の第２の専用ラジエータ２０３を通過する空気流１１の循環の方向における第２の高温ループ２００の第２の専用ラジエータ２０３の上流に位置する。
【００７０】
第１の低温ループ１００の第１の専用ラジエータ１０５も自動車の前面前端モジュールに配置される場合、凝縮器４０３は、第２の高温ループ２００の第２の専用ラジエータ２０３と第１の低温ループ１００の第１の専用ラジエータ１０５との間に配置される。
【００７１】
図３ａおよび図３ｂにおいては、よりよい理解のために、相互接続の形態のループのみが完全に示されている。
【００７２】
図３ａに示されるように、第１の低温ループ１００および第４の空調ループ４００は、第１の熱伝達流体と冷媒との間で熱を交換する第１の二流体熱交換器５０１を備えることができる。この第１の二流体熱交換器５０１は、第４の空調ループ４００において凝縮器４０３の上流に配置される。第１の低温ループ１００においては、第１の二流体熱交換器５０１を、第１の専用ラジエータ１０５の上流または下流に等しく配置することができる。
【００７３】
図３ｂに示されるように、第３の超高温ループ３００および第４の空調ループ４００は、第３の熱伝達流体と冷媒との間で熱を交換する第２の二流体熱交換器５０３を備えることもできる。この第２の二流体熱交換器５０３は、第４の空調ループ４００において凝縮器４０３の上流に配置される。第３の超高温ループ３００においては、第２の二流体熱交換器５０３を、第３の専用ラジエータ３０３の上流または下流に等しく配置することができる。
【００７４】
これらの第１および第２の二流体熱交換器５０１および５０３は、第４の空調ループ４００の冷媒の追加の冷却を可能にする。実際に、冷媒が例えばＣＯ２である場合に、冷媒は、第１の低温ループ１００の第１の冷媒の温度よりもはるかに高く、第３の超高温ループ３００の第３の冷媒の温度と比べてもはるかに高い１５０℃程度の最高温度に達し得る。したがって、これらの第１および第２の二流体熱交換器５０１および５０３は、冷媒の等価な冷却によって、凝縮器４０３のサイズを小さくすることを可能にする。
【００７５】
このように、本発明による熱管理システム１が、圧縮された給気の熱管理に専用の第３の超高温ループ３００の存在により、電気車両のより良好な熱管理を可能にすると、明確に理解することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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