(57)【要約】  本発明は、吸着器と相変換器とからなり、前記吸着器と前記相変換器との間で循環する作動媒体と共に、周期的に作動する吸着ヒートポンプを使用して、少なくとも１つのバッテリーセルからなるバッテリー装置の温度を制御する方法に関し、前記少なくとも１つのバッテリーセルは、前記吸着器の吸着剤と熱接触し、前記バッテリーセルの温度は、バッテリー装置が吸着熱を吸収して脱着熱を放出するように制御され、相変換器で放出される熱作動媒体の凝縮プロセス中、および作動媒体の蒸発プロセス中に拾われた熱は、環境に放散され、環境から供給される。本方法は、補助流体回路を介して、バッテリー装置および吸着器を、補助流体回路を介して循環する熱伝達流体と熱接触させ、前記熱伝達流体は、外部熱源および／またはヒートシンクと熱接触し、前記バッテリー装置は、必要に応じて、補助流体回路を介して外部熱源から熱エネルギーが供給され、または熱エネルギーは、補助流体回路を介してバッテリー装置から取り出され、外部熱源に放散されることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着器（Ａｄ）と相変換器（Ｐｈ）とから構成され、周期的に作動する吸着ヒートポンプ（Ａ）を使用して、前記吸着器と前記相変換器との間を循環する作動媒体（ＡＭ）で、少なくとも一つのバッテリーセル（１）で構成されるバッテリー装置（Ｂａ）の温度制御方法であって、
前記少なくとも一つのバッテリーセル（１）は、前記吸着器（Ａｄ）の吸着剤（Ａｄｓ）と熱接触し、前記バッテリーセル（１）の温度は、バッテリー装置が吸着熱を吸収して脱着熱を放出するように制御され、
前記作動媒体の凝縮プロセス中に前記相変換器内で放出された前記熱と、前記作動媒体の蒸発プロセス中に吸収された前記熱とは、環境に放散され、環境から供給される、バッテリー装置（Ｂａ）の温度制御方法において、
前記バッテリー装置（Ｂａ）と前記吸着器（Ａｄ）とが、必要に応じて、補助流体回路（Ｚ）を介して、前記補助流体回路内を循環する熱伝達流体と熱接触させられ、
前記熱伝達流体は、外部熱源および／またはヒートシンクと熱接触させられ、前記バッテリー装置には、必要に応じて、前記補助流体回路を介して外部熱源からの熱エネルギーが供給されるか、または熱エネルギーが前記補助流体回路を介して前記バッテリー装置から引き出され、外部ヒートシンクに放出されることを特徴とする、温度制御方法。
【請求項２】
前記補助流体回路は、前記吸着ヒートポンプから実質的に分離され、前記熱伝達流体は、前記バッテリー装置（Ｂａ）及び前記吸着器（ａｄ）を含む装置全体に沿って、熱交換面を介して案内される
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記補助流体回路の始動中に、前記吸着ヒートポンプ（Ａ）が周期的作動から強制対流の作動モードに一時的に移行され、前記作動媒体が過剰に前記吸着器に導入されて、前記吸着器が溢れ、液体作動媒体（ＡＭ）が相変化なしに強制対流によって前記熱伝達流体として循環される
ことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
周期的作動と強制対流作動との間の切り替えは、前記吸着ヒートポンプ（Ａ）内のシステム圧力の制御された変化によって行われ、前記システム圧力の前記変化は、前記バッテリー装置（Ｂａ）の瞬時作動パラメータおよび／または作動状態、特に前記バッテリー装置（Ｂａ）の充電および／または放電電力に応じて、および／または現在の環境条件に応じて行われる
ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項５】
周期的作動と強制対流の作動との間の切り替えが、ポンプユニット（Ｐ３）によって前記作動媒体を供給および排出することによって行なわれ、前記ポンプユニットの制御が、前記バッテリー装置（Ｂａ）の瞬時作動パラメータおよび／または現在の環境条件に応じて行われる
ことを特徴とする、請求項２または３に記載の方法。
【請求項６】
前記補助流体回路（Ｚ）がヒートパイプ（Ｗ）として形成され、前記熱伝達流体が相転移を行う
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項７】
複数のバッテリーセル（１）と、前記バッテリー装置内に統合され、それぞれ個々のバッテリーセルを取り囲む、バッテリーセル温度制御ユニットと、で構成される温度制御されたバッテリー装置（Ｂａ）であって、前記バッテリーセル温度制御ユニットは外部温度制御デバイスに結合されてもよい、温度制御されたバッテリー装置。
【請求項８】
前記バッテリーセル温度制御ユニットは、前記バッテリーセルの少なくとも一つの第１の表面部分を覆い、吸着ヒートポンプに結合するための前記バッテリーセルと熱接触している吸着剤部（３）と、補助流体回路内を循環する熱伝達流体と熱接触している第２の熱伝導部（４）と、を有する
ことを特徴とする、請求項７に記載の温度制御されたバッテリー装置（Ｂａ）。
【請求項９】
前記バッテリーセル温度制御ユニットは、前記バッテリーセル（１）の間に延在する一連の流路から構成され、前記流路は吸着剤で満たされ、吸着質が充填された収着流路（５）として、および熱伝達流体が流れることができる熱流路（６）として交互に形成される
ことを特徴とする、請求項７または８に記載の温度制御されたバッテリー装置（Ｂａ）。
【請求項１０】
前記バッテリーセル温度制御ユニットは、前記バッテリーセル（１）を熱接触して取り囲む第１の内側流路（８）と、前記内側流路を熱接触して取り囲む第２の外側流路（９）との装置として形成される
ことを特徴とする、請求項７または８のいずれか一項に記載の温度制御されたバッテリー装置。
【請求項１１】
前記内側流路（８）または前記外側流路（９）が吸着剤で満たされ、前記吸着剤に吸着質を充填することができ、前記吸着剤で充填された流路が吸着ヒートポンプに結合され、それぞれの他の流路が外部の熱搬送回路に結合される
ことを特徴とする請求項１０に記載の温度制御されたバッテリー装置。
【請求項１２】
前記バッテリーセル温度制御ユニットは、流体が流れる伝熱プレート（１１）の形態で形成され、前記伝熱プレートは前記バッテリーセル（１）の第１の表面部と、吸着剤（Ａｄｓ）が充填された収着路とに熱接触し、前記伝熱プレートは外部の熱搬送回路に接続され、前記収着路は吸着ヒートポンプの一部である
ことを特徴とする、請求項７に記載の温度制御されたバッテリー装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載の、バッテリー装置及び温度制御されたバッテリー装置の温度制御方法、並びに請求項７の前段に記載の、温度制御されたバッテリー装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッテリー装置の温度を制御する方法は、バッテリーのそれぞれ与えられた作動状態を考慮しながら、バッテリーの最適な温度設定を目的としている。バッテリー装置の温度を制御することは、特により高い電力範囲のバッテリー装置においてバッテリー装置を効果的に、かつ可能な限り短い時間で充電することができるように、あるいはバッテリー装置を可能な限り迅速に作動できるようにするために、必要である。これは、特に、電気自動車の駆動モータにエネルギーを供給することを目的とするバッテリー装置において当てはまる。
【０００３】
電気自動車のバッテリー装置は、特に、充電中および運転中のバッテリーの放電中に作動するバッテリーの保護のために冷却を必要とする。特に、いわゆるスーパーチャージャー、すなわち比較的高い充電電流を有する特別な充電ステーションによるこのようなバッテリー装置の急速充電中に、バッテリーパック内のセルが局所的に過熱されるのを防止するために、できるだけ均一に放散される必要のある少なからぬ熱量が、バッテリー装置内に放出される。同時に、電気自動車に採用されているバッテリーは、その範囲が最大になるように、低い外気温の場合でもある作動温度まで加熱しなければならない。外気温が低いとき、特にバッテリーのコールドスタートは急速放電につながり、バッテリーの寿命に悪影響を及ぼす。
【０００４】
このようなバッテリー装置の温度制御は、いわゆる吸着ヒートポンプによる吸着技術を用いることによって行うことができる。バッテリーセルは、この場合、吸着剤と熱接触している。それらは、特に、固体吸着剤でコーティングすることができる。コーティングは、例えばアルミニウムシート上に結晶化されたゼオライトから、または有機もしくは無機結合剤を使用するコーティングから、作製される。これにより、バッテリーパック内の個々のバッテリーセルの表面を、例えば水蒸気を使用しながら負圧で、または、例えば二酸化炭素を使用しながら正圧で、様々な吸着剤を有する収着プロセスのための吸着器として使用することが可能になる。これにより、脱着・吸着プロセスにより均一な放熱・熱供給が可能となる。
【０００５】
従来技術による吸着ヒートポンプの使用において、バッテリーの熱管理、つまりバッテリーの温度制御は、以下のように実施される：
【０００６】
吸着器は、吸着剤の相変換に使用される熱交換器と流体伝導接続される。このように、この熱交換器は相変換器として作用する。作動媒体は、接続部を介して吸着器と相変換器との間を循環する。この循環は、吸着器における作動媒体の周期的な吸着及び脱着を介して行われる。相変換器は、外部冷却回路または好ましくは車両の既存の空調システムを使用する外部熱源によって冷却または加熱される。
【０００７】
バッテリーの急速充電中、作動媒体、すなわち吸着剤は、この場合に放出される放散熱のために飽和吸着器から脱着される。放出された吸着剤は相変換器に流れ、そこで凝縮される。この場合に放出される凝縮熱は、外部システム、例えば車両の空調システムによって放散される。
【０００８】
バッテリー装置を加熱するために、これまでとは逆の作動が行われる。吸着プロセスにより、吸着器は、相変換器内に含まれる凝縮物を吸引する。作動媒体は、吸着器に吸着され、吸着中に熱を放出する。この熱は熱伝導によりバッテリーセルに出力される。相変換器に供給されることを要する、必要な蒸発熱は、外部システム、例えば車両の空調システムの熱交換器を介して周囲温度で相変換器に供給される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、吸着プロセスに基づくこのようなバッテリー装置の温度制御には、一連の欠点がある。非常に重大な欠点は、このような吸着温度制御方法ではバッテリー装置の連続的な冷却を保証することができないことである。これは、従来技術の記載されたシステムにおいて、吸着器の吸着質充填がバッテリーの充電状態と逆相関関係にあるという事実による。作動媒体はバッテリーの再充電中に吸着器から排出され、その後バッテリーが冷却されるため、バッテリーが最大充電状態に達すると、吸着器は、通常、無充填状態になる。その場合に作動媒体のさらなる脱着は、もはや不可能である。その後、バッテリーを再び放電すると、バッテリーの作動中に放出された熱が、吸着ヒートポンプを通じてバッテリーから放散されなくなることがある。さらに、バッテリーの作動中、バッテリーセルへの吸着熱の供給が不要であるか、または不利になる傾向さえあるので、吸着器はもはや作動媒体で再充填されなくてもよい。
【００１０】
さらに、車両の運転中または高い外気温の場合に、コールドスタート時にバッテリーの加熱が必要とされないとき、放出された吸着熱が高い周囲温度を有する環境に放散される必要があるので、吸着器の放電が行い得ないか、または非常に困難な方法でのみ行うことがとても頻繁に起こる。この場合、バッテリー装置は、作動媒体を吸着器からあまり放出することができず、その熱は放散され、環境に十分に伝達されず、吸着ヒートポンプは非常に効果的に働かないか、または作動不能である。
【００１１】
ここで、本発明の基礎をなす課題は、上述の問題点および欠点を解決することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
この課題の解決は、請求項１の特徴を有するバッテリー装置の温度制御方法と、請求項７の特徴を有する温度制御されたバッテリー装置とによって行われる。従属請求項は、前記方法及び前記温度制御されたバッテリー装置の、適切な又は有利な実施形態を含む。
【００１３】
バッテリー装置の温度を制御するための方法は、吸着器と相変換器とからなり、作動媒体が吸着器と相変換器との間を循環するヒートポンプの周期的な作動によって、少なくとも１つのバッテリーセルが周期的に冷却または加熱されるという基本構成に基づいている。この間、少なくとも１つのバッテリーセルは、吸着器の吸着剤と熱接触させられ、バッテリーセルの温度は、吸着熱を吸収し、脱着熱を放出するように制御される。この間、作動媒体の凝縮プロセス中に相変換器で放出される熱及び作動媒体の蒸発プロセス中に吸収される熱は、環境に放散され、環境から供給される。
【００１４】
本発明によれば、本方法は、バッテリー装置および吸着器、ならびに相変換器が、必要に応じて、補助流体回路内で循環される熱伝達流体と共に、補助流体回路を通じて熱接触することを特徴とする。この間、熱伝達流体は外部熱源および／またはヒートシンクと熱接触し、必要に応じて、バッテリー装置には、補助流体回路を通じて外部熱源から熱エネルギーが供給されるか、または熱エネルギーが補助流体回路を通じてバッテリー装置から引き出され、外部ヒートシンクに放散される。
【００１５】
本方法の第一実施形態では、補助流体回路は、吸着ヒートポンプからの材料分離にある。熱交換面を介して、熱伝達流体は、バッテリー装置及び吸着器の装置全体に沿って伝導され、吸着ヒートポンプの作動媒体とは異なる。
【００１６】
吸着ヒートポンプによるバッテリー装置の周期的温度制御に加えて、補助流体回路は、バッテリー装置と吸着器のデバイス全体を温度制御できるようにする。この補助流体回路は、通常作動中のバッテリー装置が温度制御されるべきときに、特にアクティブになり、バッテリーの規則的な作動中に作動媒体と共に吸着器の所望の充電を再生することを可能にする。
【００１７】
本発明のさらなる実施形態では、補助流体回路の起動中に、吸着ヒートポンプは一時的に、周期的作動から強制対流の作動モードに移行する。この間に、作動媒体が過剰に吸着器に導入され、吸着器が溢れる。その後、液体作動媒体は、相変化なしに強制対流によって熱伝達流体として循環される。作動媒体を過剰に導入することにより、脱着および吸着プロセスは起こらず、吸着ヒートポンプの構成要素は熱搬送回路の一部としてのみ効果的に作用し、一方、吸着ヒートポンプの作動媒体は単に、相転換および吸着および脱着なしに、熱伝達流体として機能する。
【００１８】
この文脈において、強制対流とは、作動媒体が吸着器に吸引されず、吸着または脱着によって吸着器から放出されず、むしろ、作動媒体が特にポンプによって機械的に循環され、この場合、従来通り、かつ単なる循環によって熱を輸送することを意味する。
【００１９】
本方法の実施において、周期的作動と強制対流の作動との間の切り替えは、吸着ヒートポンプ内のシステム圧力の制御された変化によって行われる。この場合、システム圧力の変更は、バッテリー装置の瞬時作動パラメータおよび／または作動状態、特にバッテリー装置の充電および／または放電電力に応じて、および／または現在の環境条件に応じて実行される。
【００２０】
周期的な作動と強制対流の作動との間の切り替えは、特に、ポンプユニットによって作動媒体を供給および排出することによっても行われてもよく、ポンプユニットの制御はバッテリー装置の瞬間的な作動パラメータおよび／または現在の環境条件に応じて行われる。
【００２１】
この場合、作動媒体は、特に、既存のリザーバから引き出され、ポンプユニットを通じて供給される。循環作動モードに戻ると、作動流体は再びリザーバに戻され、そこで収集され、その結果、吸着器内に吸着された作動媒体のみが残り、再び、実際の循環作動媒体として利用可能になる。
【００２２】
本方法のさらなる実施形態では、補助流体回路がヒートパイプとして形成され、前記熱伝達流体は外部熱源および／または外部ヒートシンクで相転移を行い、そこで、ヒートシンクの外部熱源と対応する熱交換を行う。この間、熱伝達流体が吸着又は脱着を行わないことに注意すべきである。
【００２３】
デバイスが関係する限り、温度制御されたバッテリー装置は複数のバッテリーセルと、該バッテリー装置内に統合され、各個々のバッテリーセルを取り囲むバッテリーセル温度制御ユニットとで構成され、該バッテリーセル温度制御ユニットは外部温度制御デバイスに結合されてもよい。
【００２４】
一実施形態では、バッテリーセル温度制御ユニットがバッテリーセルの少なくとも１つの第１の表面部分を覆い、吸着ヒートポンプに結合するためにバッテリーセルと熱接触している吸着体部分と、環境と熱接触している第２の熱伝導部分とを有する。
【００２５】
一実施形態では、バッテリーセル温度制御ユニットがバッテリーセル間に延在する一連の流路を含み、前記流路は、吸着剤で満たされ、吸着質が充填された収着流路として、および流体が流れることができる熱流路として交互に形成される。
【００２６】
また、バッテリーセル温度制御ユニットは、熱接触状態にあるバッテリーセルを取り囲む第１の内側流路と、熱接触状態にある内側流路を取り囲む第２の外側流路との装置として形成されてもよい。
【００２７】
内側および外側流路は吸着剤で満たされ、吸着剤は吸着質で充填されることができ、吸着剤で充填された前記流路は吸着ヒートポンプに結合され、それぞれの他の流路は外部熱搬送回路に結合される。
【００２８】
バッテリーセル温度制御ユニットは、また、流体が流れる伝熱プレートの形態で形成されてもよく、伝熱プレートはバッテリーセルの第１の表面部と、吸着剤が充填された収着路とに熱接触し、伝熱プレートは外部熱搬送回路に接続され、収着路は吸着ヒートポンプの一部である。
【００２９】
バッテリー装置および温度制御されたバッテリー装置の温度を制御するための方法およびデバイスは、例示的な実施形態に基づいて、以下により詳細に説明される。図１ａ〜１３は、明確化の目的に役立つ。同一の部分または同一の作用の部分には、同一の符号を使用する。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１ａ】従来技術による吸着器と相変換器を備えたバッテリー温度制御の原理的描写
【図１ｂ】吸着ヒートポンプの周期的作動の補完としての追加の熱搬送回路の原理的描写
【図１ｃ】ヒートパイプを使用した追加の熱媒体回路の原理的描写
【図１ｄ】本発明によるさらなる実現における吸着器と相変換器を備えたバッテリー温度制御の原理的描写
【図２】バッテリー装置の連続作動中における吸着器の構造材料内での熱伝導プロセスの描写
【図３】バッテリー装置の第一実施形態の描写
【図４】内側および外側流路を有するバッテリー装置の第二実施形態の描写
【図４ａ】周囲の流路の斜視描写
【図５】周りを囲まれたバッテリーセルを有するバッテリー装置の第三実施形態の描写
【図６】バッテリー装置と熱搬送回路の構成要素との相互接続の描写
【図６ａ】急速充電プロセス中のバッテリー温度制御の描写
【図６ｂ】バッテリー装置の連続作動と吸着器再生の間のバッテリー温度制御の描写
【図６ｃ】低温周囲温度の場合のバッテリー装置の予熱中におけるバッテリー温度制御の描写
【図７】ヒートパイプを使用した冷却回路の可能な実施形態
【図８】不断の冷却のための追加の熱搬送回路の作動モードの描写
【図９】外部熱供給による低温周囲温度の場合にバッテリーを加熱するための作動モード
【図１０】特に冷却のための蓄熱システムを充電するための作動モードの描写
【図１１】蓄熱システムを放電するための、特にバッテリーを加熱するための、作動モードの描写
【図１２】空気が入るときの作動モードの描写
【図１３】電子部品の温度を制御するためのヒートパイプシステムの例示的な使用
【発明を実施するための形態】
【００３１】
比較の理由のため、図１ａは従来技術による吸着器及び相変換器を備えたバッテリー温度制御の原理的描写を示している。
【００３２】
図１ａに示される従来技術によるバッテリー温度制御の構成は、基本的に吸着ヒートポンプＡに基づいている。バッテリー装置Ｂａは、吸着器Ａｄ、特に吸着器Ａｄ内に含まれる吸着剤Ａｄｓと熱接触している。吸着ヒートポンプＡの一部として、吸着器は、相変換器Ｐｈに接続されている。作動媒体ＡＭは、吸着器と相変換器との間を循環する。作動媒体は、吸着器の吸着剤Ａｄｓで吸着または脱着される。バルブＶ１は、吸着器と相変換器との間の気体の作動媒体の流れを制御する。
【００３３】
作動媒体の吸着中、吸着熱が放出される。これにより、熱はバッテリー装置Ｂａに供給される。しかし、バッテリーもまた、吸着剤に熱を放出し、これによって冷却されてもよい。バッテリーが吸着剤Ａｄｓに熱を放出すると、吸着された作動媒体は吸着剤から放出され、相変換器Ｐｈで凝縮する。
【００３４】
これらのプロセスによって、バッテリーは、したがって、加熱または冷却される。作動媒体が吸着剤を介してこれらのプロセス中に放出または吸収する熱は、相変換器を介して外部成分と交換される。この場合、作動媒体は、通常、相変換器内で凝縮または蒸発される。相変換器内での作動媒体の凝縮は、作動媒体が吸着剤から放出され、したがってバッテリー装置Ｂａが冷却されるときに行われる。作動媒体の蒸発は、作動媒体が吸着剤に吸着されているときに、例えばバッテリーの加熱中に起こる。
【００３５】
相変換器における作動媒体の凝縮の際に放出される凝縮熱、又は作動媒体の蒸発の際に相変換器で取り込まれる蒸発熱は、例えば、車両の空調システムＫと交換される。この場合、更なる媒体が車両の空調システム内を流れ、この媒体は、相変換器Ｐｈで熱を吸収するか、または相変換器Ｐｈに熱を与える。熱が相変換器に供給されると、作動媒体は相変換器内で蒸発し、吸着器の吸着剤に吸着され、そこでこの熱をバッテリーに放出する。基本的に、空調システムＫは、熱を取り込むことができ、例えばヒートシンクとして機能し、または熱を供給し、例えば熱源として使用され得る、任意の外部システムに置き換えることもできる。
【００３６】
ここでの例では、空調システムＫが、コンプレッサＣ、バルブＶ２〜Ｖ４、および、乗客室の温度を制御するためおよび／または環境への熱伝達のための様々な熱交換器Ｈｘ１とＨｘ２を含む。
【００３７】
吸着器Ａｄの脱着、このようにバッテリー装置Ｂａの冷却は、特にバッテリー装置の急速充電中に行われ、その間、バッテリー装置から大量の熱を放散させる必要がある。
【００３８】
バッテリー装置の急速充電中、バッテリー充電の排気熱が飽和した吸着器Ａｄを脱着する。放出された吸着剤は相変換器Ｐｈに流れ、そこで凝縮する。凝縮熱は外部システム、この場合は車の空調システムＫによって放熱される。脱着終了後、吸着ヒートポンプＡ内のバルブＶ１を閉じ、相変換器内で作動媒体をほぼ完全に凝縮させ、吸着剤Ａｄｓをアンロードする。
【００３９】
バッテリーの加熱が特に低い周囲温度で必要とされる場合、バッテリーの放電中に吸着器での作動媒体の吸着が行われる。これは、最適な温度範囲でのみ与えられる完全なバッテリー電力を引き出すことができるように行われる。
【００４０】
バッテリー装置Ｂａを加熱するために、バルブＶ１が開く。吸着器Ａｄは、相変換器Ｐｈ内に含まれる作動媒体の凝縮物を吸引する。作動媒体は、吸着剤Ａｄｓに吸着され、吸着中に熱を放出する。熱接触を介して、特に熱伝導によって、放出された熱はバッテリー装置Ｂａに到達し、そのセルに与えられる。必要な蒸発熱は外部システムを介して周囲温度で相変換器Ｐｈに供給されるが、ここで本実施例では、空調システムＫの熱交換器である。
【００４１】
しかしながら、このような装置では、吸着温度制御システムによってバッテリー装置Ｂａを連続的に冷却することを保証することができない。このようなシステムでは、作動媒体、すなわち吸着質とともに、吸着器内の吸着剤を充填することは、通常、バッテリーの充電状態と逆の相関関係にある。これは、バッテリー冷却のためのバッテリーの急速充電中に、作動媒体が吸着剤から放出されるという事実による。この場合、作動媒体は完全に又は少なくともその大部分が相変換器内で凝縮された形態であり、また、バッテリーを加熱する必要がない限り、ここに留まる。バッテリー装置をさらに冷却するために利用できない。
【００４２】
さらに、作動媒体を吸着質Ａｄｓに戻すことは、もはや可能ではない。特に、コールドスタート時に、バッテリーを加熱する必要のない高い外気温の場合、作動媒体が吸着器に戻ると、バッテリーが過熱されることになる。図１ａに示すシステムは、したがって、吸着熱が環境に放散される可能性を提供せず、しかも、作動が進行する中でバッテリー装置Ｂａを連続的に冷却することができない。
【００４３】
この目的のために、可能な解決策が、この例示的な実施形態において示される。
【００４４】
図１ｂは、本発明による方法の第一実施形態による吸着ヒートポンプの周期的作動の補完としての追加の熱搬送回路の原理図を示す。追加の熱搬送回路Ｚは吸着ヒートポンプＡに割り当てられ、バッテリー装置Ｂａおよび吸着器Ａｄの装置全体にわたって延び、外部熱源および／またはヒートシンクと熱交換器ＷＵｅを通じて熱交換する。これらの外部熱源およびヒートシンクは、例えば、乗客室、環境または外部ヒートポンプでさえある。熱搬送回路は、同様に、吸着ヒートポンプの相変換器Ｐｈと熱接触している。追加の熱搬送回路内を循環する熱伝達流体は、強制対流、すなわちポンプＰ２によって循環される。
【００４５】
追加の熱搬送回路は基本的に二つの機能を果たす。第１に、それは、規則的な作動中にバッテリー装置を連続的に温度制御することを可能にし、特に、適切な作動温度まで連続的に冷却または加熱することを可能にする。第２に、追加の熱搬送回路は作動媒体が相変換器Ｐｈから吸着剤Ａｄｓに再移送されることを可能にし、または任意選択で、作動媒体が吸着剤Ａｄｓから相変換器Ｐｈに移行されることを可能にし、この場合、発熱するか、または取り上げられることは、バッテリー装置Ｂａの温度制御を損なうことなく、追加の熱搬送回路を介して容易に放散または供給され得る。最後に、追加の熱搬送回路は、吸着ヒートポンプのある初期構成の選択的設定を可能にする。
【００４６】
また、追加の熱搬送回路内の強制対流によって循環される流体は、吸着ヒートポンプＡ自体の作動媒体であってもよく、吸着ヒートポンプの構成要素を直接流れるため、熱接触状態にあるだけではない。このような場合、作動流体は過剰に添加され、これにより、吸着ヒートポンプの構成要素は、作動媒体が、相変換器Ｐｈ内で、相転移も吸着質Ａｄｓ内での吸着または脱着プロセスも行うことができない程度に溢れる。このような場合、作動媒体は、強制対流によって追加の熱搬送回路を通って流れ、その際、単なる熱伝達流体として機能する。そのような作動モードの利点は、吸着ヒートポンプの全ての構成要素に、追加の熱搬送回路を介して作動媒体を充填することができ、追加の熱搬送回路自体が吸着ヒートポンプを規定の初期状態にし、特に吸着器を作動媒体で満たすことである。この場合、過剰に循環する作動媒体によって吸着熱が容易に放散され、必要な作動温度までのバッテリー装置Ｂａの温度制御が常に保証される。
【００４７】
図１ｃはヒートパイプ機能、すなわち、いわゆるヒートパイプを使用する場合の追加の熱搬送回路Ｚの例示的な実施形態を示す。この場合、熱搬送回路Ｚは、蒸気輸送のための副回路と、液体輸送のための副回路と、によって常に特徴付けられるヒートパイプの全体を構成する。ここに示される例示的な実施形態では、熱伝達流体が、相変換器Ｐｈを通って循環し、ここで、液体から気体への相転移が起こる。バルブＶ１を通じて、発生した蒸気は吸着器Ａｄに流れ、そこで吸着剤Ａｄｓの表面上で凝縮し、それによって凝縮熱を吸着器に放出し、斯くしてバッテリーを加熱する。凝縮された液体の輸送は、ポンプＰ２を通じて相変換器Ｐｈに戻される。
【００４８】
バッテリーを冷却するために、プロセスは逆にされ、熱搬送回路Ｚは逆方向に通される：吸着器Ａｄ上の蒸発中に、吸着器とそれに関連して、バッテリーは冷却され、蒸気はバルブＶ１を通じて相変換器に流れる。相変換器上で、蒸気は凝縮し、それによってポンプＰ１を通じて、回路Ｋを上述のヒートシンクに加熱する。回路Ｚ内の液体は、ポンプＰ２を通じて吸着器に戻される。
【００４９】
相変化を含むヒートパイプモードでの熱輸送は、従って、吸着及び脱着プロセスがなくても、バッテリー装置Ｂａと回路Ｋとの間の相変化エンタルピーを介して非常に効果的に熱を伝達することを可能にする。バッテリー装置と回路Ｋとの間で熱を輸送するための本発明による構造は、（図１ｂ）なしと相転移（図１ｃ）を伴う両方で利用することができ、驚くべきことに、システム圧力とポンプ制御を介して簡単に調節できることが明らかになった。ポンプＰ２を用いない実現は、例えば毛管力のような適切な機構を介した液体輸送が十分である場合にも可能である。
【００５０】
図１ｄは、本発明による方法が基づくバッテリー装置Ｂａの温度を制御するための装置のさらなる例を示す。ここに示された装置は、図１ａの表示による全ての構成要素、すなわち、特に、吸着ヒートポンプＡの不可欠な部分であり、熱接触している吸着器Ａｄと吸着剤Ａｄｓを備えたバッテリー装置Ｂａを含む。ここでも、吸着ヒートポンプは、例として、外部システムとして車両の空調システムＫに結合されている。
【００５１】
図１ａによる装置とは対照的に、Ｖ１を通じた相変換器とバッテリー装置との間の回路とは別に、追加の熱伝達回路Ｚが設けられ、バッテリー装置Ｂａおよび吸着器Ａｄの装置全体に熱伝達方式で接合され、この装置全体から生じる熱を放散するか、または必要に応じてこの装置全体に必要な熱を供給し、バルブＶ１を介して回路とは別に構築される。この例示的な実施形態における吸着ヒートポンプの相変換器Ｐｈは、追加の熱伝達回路Ｚの不可欠な部分ではない。これは、バッテリー装置Ｂａが、温度を制御するために必要な熱量を、２つの流路にわたって分配されるように転送すること、すなわち、構造的に互いに分離された２つのデバイスを介して、作動負荷に応じてバッテリーユニットを均一かつ段階的にほぼ連続して温度制御することを意味する。
【００５２】
図１ｂ〜図１ｄの例示的な実施形態では、これは特に、相変換器Ｐｈ内に存在する作動媒体の量が吸着器Ａｄ内に戻され、そこで放出される吸着熱が追加の熱伝達回路Ｚを介して放散され得るので、過度にバッテリーを加熱することなく、そこで再び吸着され得ることを意味し、これは特に、バッテリー装置Ｂａの高い周囲温度および比較的高い充電状態でも起こり得、その結果、必要であれば、高い電力消費であっても、十分な作動媒体がバッテリーを大幅に冷却するために、吸着器Ａｄ内に再び存在することになる。従って、上記のバッテリー充電状態と吸着ヒートポンプ内の作動媒体の分布との逆相関を打ち消し、代わりに可変となるように設計することが可能である。
【００５３】
バッテリー装置Ｂａに供給されるか、または放散されるべき熱は、非常に異なる方法で補助流体回路から放散されるか、または供給されることができる。可能なことは吸着ヒートポンプＡによって既に使用されている外部熱源またはヒートシンクへの熱伝達であり、ここでは例えば、車両の空調システムへの熱伝達、または回路Ｚを介して環境への直接熱伝達である。
【００５４】
バッテリー装置Ｂａおよびその上に配置された吸着剤Ａｄｓは、追加の熱搬送回路への熱伝達のために相応に設計されている。以下、吸着器に関連するバッテリー装置のいくつかの設計を例として説明する。
【００５５】
バッテリーセルでの熱伝達は、例えば、吸着剤が適用されるアルミニウムシートまたは開放気孔構造（アルミニウム発泡体または繊維）による、吸着構造材料内の熱伝導によって行われる。
【００５６】
この目的のために、デバイスに関する第一実施形態では、熱伝導デバイス２が設けられている。図２は、対応する例を示している。バッテリー装置Ｂａが機能基本単位として複数のバッテリーセルから構成される場合、この熱伝導デバイスは各バッテリーセルに設けられる。
【００５７】
図２にバッテリーセル１を示す。このバッテリーセルは吸着剤Ａｄｓによって取り囲まれており、吸着剤Ａｄｓと熱接触している。吸着剤Ａｄｓは、バッテリーセル表面に吸着部３を形成する。バッテリー上を摺動するスリーブに似たエンベロープまたは吸着剤で満たされた流路が考えられる。吸着剤としての作動媒体は、吸着ヒートポンプの周期的な作動モードに応じて吸着剤に吸着されるか、または吸着剤から脱着される。
【００５８】
さらに、図２のデバイスは、バッテリーセル１及び吸着部３の両方と熱接触する熱伝導部４を有する。熱伝導部４は、冷却プレートとして形成することができる。したがって、冷却プレートは、追加の熱搬送回路と熱を交換させる。それらは、バッテリーセル１の追加の温度制御ユニットを構成する。
【００５９】
次に、冷却プレート４には、追加の熱搬送回路Ｚの流体、特に液体が充填される。
【００６０】
液体回路として形成された熱搬送回路Ｚは作動中にバッテリーの熱が高すぎるとき、連続作動中にバッテリーを冷却する。また、液体回路は過剰な凝縮物が吸着される必要があるときに冷却を提供することができ、その結果、バッテリーの次の急速充電を準備することができる。記載したように、液体回路は、ポンプによって循環させることができるか、または熱伝達が相変換によって行われるヒートパイプとして実現することができる。
【００６１】
バッテリーパックとして形成されたバッテリー装置Ｂａの実施形態は有利であり、バッテリーパックは全体として、流体回路および吸着ヒートポンプの一部としての両方で結合される。
【００６２】
バッテリーパックは、各バッテリーセルが、一方では特に冷却液として作用する追加の熱搬送回路Ｚからの流体によって覆われた表面と接触し、他方では吸着剤Ａｄｓの材料によって覆われた表面と熱接触するように、構成できる。吸着剤Ａｄｓによって覆われた側は急速充電中に冷却を提供し、冷たい外気温で予熱されるようにバッテリーセルを保証する。追加の熱搬送回路は、車両が運転中であるとき、または吸着剤中の過剰な凝縮物を吸着する必要があり、この場合に放出される熱を放散させる必要があるときに、連続的な冷却を提供する。
【００６３】
図３は、ここに示された例においてバッテリー装置Ｂａを形成するそのようなバッテリーパック７の例示的な実施形態を示す。バッテリーパックは、多数のバッテリーセル１から構成される。流路はバッテリーセル間に延在する。これらは、交互に、吸着剤で満たされた収着流路５、または流体が流れる熱流路６のいずれかである。収着流路は、全体として、吸着ヒートポンプの吸着器Ａｄを構成する。したがって、バッテリーセルおよび収着流路の全体におけるバッテリーパックは、統合された吸着器−バッテリーユニットであり、その放熱および受熱は、熱流路が流れることによって全体として調節される。この統合された装置は、吸着器およびバッテリー装置全体からの正味の熱バランスが特に効果的な方法で調節され、そしてモニターされることを可能にする。
【００６４】
図４によるバッテリー装置は、各個々のバッテリーセルの表面全体が追加の熱搬送回路Ｚからの冷却流体と熱接触するように構成することができ、この装置は全体として、吸着材料と接触する。良好な熱伝導性の固体薄層、例えばアルミニウム箔は、吸着剤体積から冷却流体の領域を分離する。
【００６５】
逆の構成も同様に可能であり、バッテリーセルは吸着材料と接触し、吸着材料は、次いで冷却流体と接触する。固体薄層、例えばアルミニウム箔は、吸着剤体積から冷却流体の領域を分離する。
【００６６】
この構造は、セルの形態に適合させることができる。図４では、円筒型のバッテリーセル１が内側流路８によって囲まれていることが示されている。内側流路８は、外側流路９によって取り囲まれている。これらの路は、次いで、良好な熱伝導率の仕切り１０によって互いに分離されるが、互いに熱接触している。２つの流路の一方はこの場合、吸着剤Ａｄｓで満たされ、この流路では周期的な吸着および脱着が行われ、他方は流体回路の流体によって流され、例えば、過剰な吸着熱を消散させ、通常作動中にバッテリーセルを冷却するように働く。
【００６７】
この装置は図４の下の例に示すように、少なくとも部分的に交互に配置された装置であってもよい。
【００６８】
図４ａは、装置を斜視図で示す。バッテリーセル１および流路８および９は、同心円状および円筒構造を構築する。この構造では、バッテリーセルと流路８および９との間の動的熱平衡が装置全体の中で実現可能である。最終的に、バッテリーセル１は吸着器または流体回路の一部としての性質における流路８および流路９が相互に熱を交換し、そこから生じる正味の熱流がバッテリーセル１から供給されるか、またはバッテリーセル内に放散されるように、温度制御される。
【００６９】
図５は、２つの変形例における、吸着ヒートポンプの吸着器の一部として囲んでいる吸着剤Ａｄｓと、その前面上の熱搬送プレート１１とを有するバッテリーセル１の構造を示す。熱搬送プレートは、例えば、前面に冷却プレートを構成し、必要に応じてバッテリーセルおよび吸着剤Ａｄｓの装置全体を冷却する。バッテリーおよび吸着パックもまた、バッテリーセルの側面が収着剤材料と接触し、上側および下側（または上側のみまたは下側のみ）が追加の熱搬送回路の冷却液と接触するように構成することもできる。
【００７０】
急速充電中の熱放散は、主に吸着材料の脱着によって達成される。連続運転時、または過剰な凝縮液が吸着された場合の放熱は、ほとんどの場合、冷却液への熱伝達によって達成される。バッテリーの予熱は、凝縮物として存在する作動媒体の吸着によって達成される。
【００７１】
それらの内部において、熱搬送プレート１１は、追加の熱搬送回路の流体が流れる流路１２を有する。
【００７２】
第２の流体システムまたは熱伝導構造を必要とせずに、吸着ヒートポンプのシステムによるバッテリー装置の温度制御の柔軟性を達成する、さらなる選択肢は、脱着による熱伝達および吸着作動、すなわち蓄積作動における熱伝達の両方、吸着ヒートポンプとしての作動、ならびに連続作動におけるいかなる相変換も伴わない冷却媒体の循環による熱伝達のために、同じシステムを組み合わせることである。
【００７３】
この目的のために、バッテリーを充電し、それによって吸着剤が脱着された後、液体形態の吸着剤が過剰に吸着器に導入される。したがって、吸着器は、吸着剤中において、蒸気相からの吸着剤の蓄積によって放出されるのは吸着熱ではなく、液相からの著しく低い潜熱であるように、溢れている。この熱は、液体吸着剤の回路を通して放散させることができる。このように吸着剤は熱媒体媒体として独占的に作用する。
【００７４】
このようなシステムは、流体を吸着器内で循環させることと、乾燥した吸着器を再生すること、すなわち、それに新たに作動媒体を充填することとの両方を可能にする。このため、連続冷却と急速充電中の冷却の両方が提供される。二次冷却回路により追加の熱搬送回路内のシステム圧力を設定することにより、強制対流による熱伝達が脱着／凝縮により熱伝達に遷移し、置換される点を予め選択してもよい。これは高充電電力の場合に起こることがあるが、高放電電力の場合、すなわち車両の高加速時にも起こることがある。
【００７５】
あるいは、システムが強制対流、このように熱循環のモードにあるか、または脱着／凝縮のモード、このように吸着ヒートポンプのモードにあるかどうかにかかわらず、ポンプによって液体吸着剤を供給および排出することによって定義できる。
【００７６】
運転中やコールドスタート時にバッテリーを吸着加熱する必要がある低い外気温の場合には、連続冷却と吸着／脱着作動との切り替え、すなわち、熱搬送回路としての作動と吸着ヒートポンプとしての作動との切り替えを適時に行う必要がある。このモードは、特定の外気温で車両管理システムによって起動する必要がある。
【００７７】
図６、図６ａ〜図６ｃは、それぞれの作動状態を例示的なブロック図によって示す。図６には、各々が吸着器ユニットＡｄで囲まれた多数のバッテリーセル１が示されており、バルブＶ１を介して、吸着器ユニットと相変換器Ｐｈとの間で作動媒体を循環させることができる。また、制御ユニットＳによってポンプのスイッチを入れることができる作動媒体用のストックリザーバＶ及びポンプＰ３が設けられており、ポンプＰ２を介して、吸着器Ａｄ、相変換器、及びポンプＰ２間の回路を実現できる。温度センサＴ及び充電センサＬは、吸着ユニット及びバッテリーセルの温度及び流体電荷を記録し、これらの値を制御ユニットＳに出力する。
【００７８】
図６ａは、急速充電プロセス（エネルギー入力Ｅ）中のバッテリー設置の温度制御デバイスの回路を示す図である。バッテリー装置Ｂａは、個々のバッテリーセル１から構成され、その間に吸着器ユニットＡｄが吸着剤と共に配置されている。吸着器は、バルブＶ１を介して相変換器Ｐｈに接続されている。さらに、ポンプＰ２が設けられる。これらの前述の部材は、相変換器から吸着器Ａｄに戻る分岐内に配置される。ポンプＰ２を介して導かれる分岐は、装置が熱搬送回路として機能するときに起動される。
【００７９】
バッテリーの急速充電プロセスでは、バルブＶ１が開く。しかしながら、ポンプＰ２は動いていない。作動媒体はバッテリーセル１の熱放出によって吸着器Ａｄから脱着され、相変換器Ｐｈに入り、そこで凝縮し、上述のように熱Ｑを環境または外部構成要素に出力する。
【００８０】
急速充電プロセスの完了後、作動媒体は凝縮物として相変換器Ｐｈにある。バッテリー装置は、電気的に充電され、作動可能な状態にある。これは車両の連続運転中に恒久的に熱を放出し、従って、放電中には最適な作動温度を維持するために冷却される必要がある。
【００８１】
図６ｂに示されるように、相変換器は、今、作動媒体リザーバＶから作動媒体を過剰に充填され、ポンプＰ２は、過剰に添加された作動媒体をバッテリー装置内の吸着器Ａｄ内へ運ぶ。この間、力による吸着器の装填が行われ、吸着剤への作動媒体のわずかな吸着のみが行われる。吸着は、バッテリー装置の熱放出によって妨げられるため、より高い程度は起こらない。しかしながら、作動媒体は吸着器を通って流れ、この間に、バッテリー装置によって生成された熱を吸収する。このように、作動媒体はバッテリー装置のための冷却媒体として作用し、循環は進行する−バルブＶ１が開かれ、ポンプＰ２の影響下である場合に−バッテリー装置の冷却回路として働く。この間、作動媒体は再び相変換器Ｐｈに入り、そこで収集され、必要に応じて排出されてもよい。
【００８２】
バッテリー作動の完了後、冷却回路は、できるだけ少ない液体作動媒体が吸着器内に残るように作動される。過剰に添加された作動媒体は、相変換器から排出され、リザーバに戻される。このように、冷却回路は、バッテリー装置を新たに予熱する準備が整う。
【００８３】
低温におけるバッテリー装置の予熱を図６ｃに示す。吸着器Ａｄは、作動媒体を実質的に含まない。相変換器Ｐｈは、液体作動媒体のストックを含む。ここで、バルブＶ１が開かれる。液体作業媒体は蒸発し、吸着器Ａｄの吸着剤に吸着される。この場合に放出される吸着熱は、バッテリーに放散され、バッテリーを加熱する。
【００８４】
吸着剤は特に、ゼオライトのような毛細管性の高い材料からなる。作動媒体は、吸着剤で覆われた部分に拡散する。作動媒体の脱着において、この部分はバッテリー冷却中の蒸発冷却器の役割を果たす。作動媒体の吸着において、この部分は、バッテリーを加熱するためのヒータとして作用する。
【００８５】
このシステムのさらなる可能な構造が図７に示されている。
【００８６】
以下の図７〜１３では、冷却媒体ポンプ１３、吸着器を含むバッテリー１４、冷却媒体配管１５、冷却器１６、相変換器１７、加熱器１８、復水バルブ１９及びライン、復水ポンプ２０、蒸気バルブ２１及びラインを意味する。蒸気バルブ２１は、吸着操作における蓄熱にのみ必要である。
【００８７】
図８は、追加の熱搬送回路を介した連続的なバッテリー冷却の作動モードを示す。この作動モードは、以下のように実行される：
【００８８】
吸着ヒートポンプのシステム冷却剤として働く作動媒体、例えば水は、復水ポンプ２０によって、相変換器１７から復水ライン及び復水バルブ１９を通って、吸着器１４を含むバッテリーの吸着器容積内に圧送される。
【００８９】
冷却媒体は、吸着体容積に入ると、毛管作用によって収着剤材料を通って伝播する。このようにして、収着剤材料は湿潤状態になり、バッテリーセル内の電気損失によって発生した熱が液体冷却剤を蒸発させる。したがって、吸着体容積内の圧力は、所望のバッテリー温度での冷却剤の蒸発圧力に近い。
【００９０】
一旦蒸気形態になると、冷却媒体は相変換器１７に自然に戻り、そこで再び凝縮して液体形態になる。この凝縮は相変換器の構成要素の能動的な冷却によって発生し、周囲温度の冷却器回路１６を介して、または車両ヒートポンプ（またはコンプレッサーベースの空調システム）の結合を介して達成される。ここで重要なことは、このプロセスが復水ポンプ２０によって強制され、吸着および脱着によって作動されないことである。
【００９１】
その結果、吸着材料は、この作動モードでは単に熱分配器の役割を果たすに過ぎない。このプロセスは、冷却媒体の蒸発を促進するためにバッテリーからの排熱が存在する限り連続的に行われ、凝縮された冷却媒体は吸着器にポンプで戻される。
【００９２】
図９は、バッテリーの連続的な加熱の作動モードを表す。このシステムは、外部からの熱供給によりバッテリーを加熱するために寒い日に使用することができる。このモードでは、システムは次のように作動する：
【００９３】
車両の外部ヒートポンプや外部ヒータ１８からの熱が相変換器１７に供給される。熱は、相変換器１７内に存在する冷却媒体凝縮物を蒸発させることを可能にする。蒸発した冷却媒体は、自然にバッテリーの吸着器容積および吸着器１４に流れ、そこで冷たい表面と接触して凝縮する。この表面は、凝縮熱を受け取る間に加熱される。次いで、この熱は、熱伝導によってバッテリーに伝達される。
【００９４】
凝縮された冷却剤は重力によって吸着器容積の底部に流れ、そして、復水ポンプ２０のために、復水ラインを介して相変換器にポンプで戻される。ここでも、このプロセスは強制対流によって行われ、復水ポンプによって作動されることが強調されるべきである。
【００９５】
このサイクルは、所望のバッテリー温度に到達するまで続けることができる。
【００９６】
さらなる作動モードは、蓄熱に焦点を当てている。図１０では、蒸気バルブ２１がシステムの蒸気ライン上に表されている。このバルブは、システムで熱エネルギー蓄積装置を使用する場合に存在する。蓄熱容量は、吸着器に含まれる収着材料の量に依存する。
【００９７】
蓄熱モードでは、システムは以下のように作動する：
【００９８】
冷却プロセスに関連する蓄電システムの充電は、図１０に表される。復水ラインは、復水バルブ１９によって閉じられている。バッテリーの電気的排気熱はバッテリーと吸着器１４とから成る装置内の湿った吸着剤を脱着するために、急速充電及び他の作動モードの間に使用される。この脱着から放出された冷却剤蒸気は相変換器に流れ、そこで凝縮する。この凝縮は、車両ヒートポンプ又はコンプレッサーベースの空調システム又は周囲温度冷却回路のような外部回路を介して相変換器を能動的に冷却することによって行われる。一旦、所望の冷却剤量が吸着剤材料から脱着されると、又は吸着剤材料が乾燥すると、蒸気ラインバルブ２１を閉じて、吸着器を相変換器１７から完全に隔離することができる。
【００９９】
バッテリー装置の加熱プロセスに関連する蓄電システムの放電は、図１１に表される。熱エネルギーが吸着器に放出される前に、吸着器は低温であり、凝縮物および蒸気ラインの両方は閉鎖状態にあり、すなわち、吸着器１４および相変換器１７は互いに完全に分離されている。熱エネルギーの放出は、蒸気ラインが開くと起こる。バルブ２１の開放は、相変換器内の圧力を低下させ、冷却剤凝縮物は蒸発し始め、吸着器に流れ、吸着材料によって吸着される。冷却剤の吸着によって熱エネルギーが放出され、熱エネルギーは伝導によってバッテリーに伝達される。反対側では、発生する蒸発が相変換器を冷却する。このプロセスが必要な限り、またはシステムが完全に放電されない限り、持続するためには、蒸発熱を相変換器に供給する必要がある。この蒸発熱は相変換器の温度を安定に保つように、周囲温度で冷却器回路を介して供給されてもよい。
【０１００】
上述の熱管理システムの利点は、非常に安全であることである。冷却剤、例えば水は、安全で環境に優しい物質であってもよい。吸着器容積内に存在する冷却剤の主要部分は蒸気の形態であり、水の場合、冷却剤は非導電性であり、空気よりも優れた絶縁耐力を有する。少量の液体冷却剤のみが、吸着器の底部に蓄積することができる。図１２に示すように、システムが故障した場合、システム圧力が上昇するために、液量は自動的に吸着器から出るのであろう。その結果、システムは本質的に安全であり、吸着材料は、車両の安全性を損なうことなく、バッテリーセルの近くに配置することができる。
【０１０１】
本明細書に記載されるヒートパイプシステムは、高密度で空間的に閉じ込められた冷却要件のための小さな電子部品が冷却される用途に拡張され得る。収着材料層を有する材料を通る熱伝導は実際には１０ｋＷ／ｍ2Ｋより高くなり得、これは冷却媒体循環に基づく冷却システムと比較して大きな改良を表す。
【０１０２】
電子部品は、表面単位あたりに大量の熱を放出する可能性がある。このヒートパイプシステムは、この熱をずっと大きな表面に分配することを可能にする。相変換器が外部回路を従来通り使用して、熱を環境に放散することができる。これを図１３に示す。図１３では、冷却媒体ポンプ２２、吸着器を含む２３の冷却されたチップ２３、冷却媒体配管２４、冷却器２５、相変換器２６、復水バルブ２７およびライン、復水ポンプ２８、蒸気ライン２９を意味する。
【０１０３】
吸着に基づくヒートパイプシステムの主な利点は、極めて高い熱伝導、均一な放熱と供給、冷暖両方での連続運転、および低消費電力のための蓄熱の可能性である。
【符号の説明】
【０１０４】
Ａ        吸着ヒートポンプ
Ａｄ      吸着器
Ａｄｓ    吸着剤
Ｂａ      バッテリー装置
Ｅ        電気バッテリーの充放電
Ｆ        流体回路
ＨＰ      ヒートパイプ
Ｋ        空調システム
Ｐ１−Ｐ３  ポンプ
Ｐｈ      相変換器
Ｖ１      バルブ
Ｑ        熱
ＷＵｅ      熱交換器
Ｚ        追加の熱搬送回路
１        バッテリーセル
２        熱伝導デバイス
３        吸着剤部
４        熱伝導部
５        収着流路
６        熱流路
７        バッテリーパック
８        内側流路
９        外側流路
１０      熱伝導性の仕切り
１１      熱搬送プレート
１２      流路
１３      冷却媒体ポンプ
１４      吸着器を含むバッテリー
１５      冷却媒体配管
１６      冷却器
１７      相変換器
１８      ヒータ
１９      復水バルブ及びライン
２０      復水ポンプ
２１      蒸気バルブ及びライン
２２      冷却媒体ポンプ
２３      吸着器を含む冷却チップ
２４      冷却媒体配管
２５      冷却器
２６      相変換器
２７      復水バルブ及びライン
２８      復水ポンプ
２９      蒸気ライン
【図１ａ】
2021504928.tif 000002
【図１ｂ】
2021504928.tif 000003
【図１ｃ】
2021504928.tif 000004
【図１ｄ】
2021504928.tif 000005
【図２】
2021504928.tif 000006
【図３】
2021504928.tif 000007
【図４】
2021504928.tif 000008
【図４ａ】
2021504928.tif 000009
【図５】
2021504928.tif 000010
【図６】
2021504928.tif 000011
【図６ａ】
2021504928.tif 000012
【図６ｂ】
2021504928.tif 000013
【図６ｃ】
2021504928.tif 000014
【図７】
2021504928.tif 000015
【図８】
2021504928.tif 000016
【図９】
2021504928.tif 000017
【図１０】
2021504928.tif 000018
【図１１】
2021504928.tif 000019
【図１２】
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【図１３】
2021504928.tif 000021
【国際調査報告】
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