(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
主要ＨＶＡＣシステムから独立し、電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システムであって、
筐体（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）と、
前記筐体内に配置され、空気の流れを提供するように構成された空調ユニットと、
前記筐体内に配置され、冷却器および前記空気の流れと熱的に連通する凝縮器を含む第１回路と、
前記筐体内に配置され、少なくとも第１ループ、第２ループ及び第３ループを含む第２回路と、を含み、
前記第１回路は、第１熱伝達流体を含み、前記第２回路は、第２熱伝達流体を含み、
前記第２回路は、車両内部であって前記筐体外に配置された少なくとも１つの前記電子デバイスを含み、
前記少なくとも１つの電子デバイスは、前記第２回路と流体連通し、
前記第１ループは、前記第１回路と前記第２回路との間の熱伝達を提供するように構成された前記冷却器を含み、
前記第２ループは、前記空調ユニットを通して前記空気の流れと熱伝達するラジエータを含み、
前記第３ループは、ヒータを含むことを特徴とする電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【請求項２】
前記車両用熱管理システムは、高冷却モード、低冷却モード及び加熱モードで構成されることを特徴とする請求項１に記載の電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【請求項３】
前記高冷却モードでは、前記空調ユニットが活性化され、前記第１回路が活性化され、前記第２回路の第２、３ループが閉鎖され、前記第２回路の第１ループが開放されることを特徴とする請求項２に記載の電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【請求項４】
前記低冷却モードでは、前記空調ユニットが活性化され、前記第１回路が非活性化され、前記第２回路の第１、３ループが閉鎖され、前記第２回路の第２ループが開放されることを特徴とする請求項２に記載の電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【請求項５】
前記加熱モードでは、前記空調ユニット及び前記第１回路が非活性化され、前記第２回路の第１、２ループが閉鎖され、前記第２回路の第３ループが開放され、前記第３ループのヒータが活性化されることを特徴とする請求項２に記載の電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【請求項６】
主要ＨＶＡＣシステムから独立し、電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システムの高冷却モード、低冷却モード、及び加熱モードを含んで構成された熱管理方法であって、
前記車両用熱管理システムは、
筐体（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）と、
前記筐体内に配置され、空気の流れを提供するように構成された空調ユニットと、
前記筐体内に配置され、冷却器および前記空気の流れと熱的に連通する凝縮器を含む第１回路と、
前記筐体内に配置され、少なくとも第１ループ、第２ループ及び第３ループを含む第２回路と、を含み、
前記第１回路は、第１熱伝達流体を含み、前記第２回路は、第２熱伝達流体を含み、
前記第２回路は、車両内部であって前記筐体外に配置された少なくとも１つの前記電子デバイスを含み、
前記少なくとも１つの電子デバイスは、前記第２回路と流体連通し、
前記第１ループは、前記第１回路と前記第２回路との間の熱伝達を提供するように構成された前記冷却器を含み、
前記第２ループは、前記空調ユニットを通して前記空気の流れと熱伝達するラジエータを含み、
前記第３ループは、ヒータを含み、
前記高冷却モードは、前記電子デバイスからの最大の熱エネルギー除去率を可能にし、ここで前記高冷却モードでは、前記空調ユニット及び第１回路それぞれが活性化され、前記第２回路の第２、３ループが閉鎖され、前記第２回路の第１ループが開放されて、前記第１回路と前記第２回路との間の熱伝達を提供し、
前記低冷却モードは、前記電子デバイスからの第２の熱エネルギー除去率を可能にし、ここで前記第２の熱エネルギー除去率は、前記最大の熱エネルギー除去率未満であり、前記低冷却モードでは、前記空調ユニットが活性化され、前記第１回路が非活性化され、前記第２回路の第１、３ループが閉鎖され、前記第２回路の第２ループが開放されて、前記空調ユニットと前記第２回路との間の熱伝達を提供し、
前記加熱モードは、前記電子デバイスへの熱エネルギーの付加を可能にし、ここで前記加熱モードでは、前記空調ユニット及び前記第１回路が非活性化され、前記第２回路の第１、２ループが閉鎖され、前記第２回路の第３ループが開放され、第３ループ内に配置されたヒータが活性化されることを特徴とする車両における電子デバイスの熱エネルギーを管理する方法。
【請求項７】
前記高冷却モードは、熱エネルギーが前記第１回路を流れる第１熱伝達流体から前記空調ユニットを通して空気の流れに伝達され、
前記高冷却モードは、熱エネルギーが前記第２回路を流れる第２熱伝達流体から前記第１熱伝達流体に伝達されることを特徴とする請求項６に記載の車両における電子デバイスの熱エネルギーを管理する方法。
【請求項８】
前記低冷却モードは、熱エネルギーが前記第２回路を流れる第２熱伝達流体から前記空調ユニットを通して前記空気の流れに直接伝達されることを特徴とする請求項６に記載の車両における電子デバイスの熱エネルギーを管理する方法。
【請求項９】
前記加熱モードは、熱エネルギーが前記ヒータから前記第２回路を流れる第２熱伝達流体に伝達されることを特徴とする請求項６に記載の車両における電子デバイスの熱エネルギーを管理する方法。
【請求項１０】
主要ＨＶＡＣシステムから独立し、電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システムであって、
第１回路と第２回路とを含み、
前記第１回路は、空調ユニット内に配置された凝縮器及び前記第１回路を通る第１熱伝達流体の流れ方向に対して前記凝縮器の下流に配置された冷却器を含み、
前記第２回路は、第１ループ、第２ループ及び第３ループを含み、
ここで、前記第１ループは、前記冷却器を含み、前記冷却器を通して前記第１回路と熱伝達し、前記第２ループは、前記空調ユニット内に配置されたラジエータを含み、前記第３ループは、前記冷却器及び前記ラジエータそれぞれをバイパスし、
前記第１ループ、前記第２ループ及び前記第３ループそれぞれを通る流れは、第１多方弁によって選択的に制御され、
前記第３ループは、ヒータを含み、
前記空調ユニット、前記凝縮器、及び前記冷却器は、筐体内に配置され、
前記第２回路は、車両内部であって前記筐体外に配置された少なくとも１つの前記電子デバイスを含むことを特徴とする電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【請求項１１】
前記第１ループ、前記第２ループ及び前記第３ループそれぞれは、共通部分を共有することを特徴とする請求項１０に記載の電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【請求項１２】
前記共通部分は、リザーバと、ポンプと、ヒータと、第２多方弁と、を含むことを特徴とする請求項１１に記載の電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【請求項１３】
前記第２多方弁は、前記第２回路の少なくとも１つの排出口を通る第２熱伝達流体の流れを選択的に制御するように構成されることを特徴とする請求項１２に記載の電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【請求項１４】
前記第２回路は、前記第２回路の少なくとも１つの排出口に第２熱伝達流体の連続した流れを提供するように構成されたバイパスを含むことを特徴とする請求項１２に記載の電子デバイス専用の熱管理をする車両用熱管理システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本特許出願は、２０１６年３月２３日付で出願された米国仮特許出願の一連番号第６２／３１２，１５９号、及び第１５／２１２，３５５号に対する優先権を主張し、この仮特許出願の開示は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本発明は、車両の電子機器における熱エネルギーを管理するための統合システムに係り、より詳しくは、自動運転車両の電子機器に対する統合熱管理システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
従来、車両の電子デバイスの熱管理は、主暖房、換気、及び空気調節（ＨＶＡＣ：ｈｅａｔｉｎｇ，ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ，ａｎｄ  ａｉｒ−ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｉｎｇ）システムにより行われ、ここで、乗員室内の空気調節の制御を主目的とする加熱及び冷却容量は、電子デバイスのような補助システムの温度を制御する目的に転用（ｒｅｄｉｒｅｃｔ）されたこともある。しかし、より進歩した車両効率に対する要求は、車両ＨＶＡＣシステムのサイズ、重量、及び空調システムのエネルギー消費量の低減にむけられ、ここで、車両ＨＶＡＣシステムは、補助システムの熱管理要求とは関係なく車両乗員室内の熱的管理要求に最大限に適応される。
【０００４】
近年、多様な車両システムの最適化のために車両用電子機器がますます増加してきている。特に、最新の車両は自動運転を提供可能な最新のナビゲーションシステムと一緒に開発されている。自動走行車両は、車両のナビゲーションに関連する情報を収集、処理、及び伝達するセンサ、プロセッサ、コントローラ、及び送信機を含む多様な電子デバイスを含む。これら機器の正常作動に対する副産物として、多くの電子デバイスは相当量の熱エネルギーを発生させ、この熱は電子デバイスの過熱を防ぐように管理されなければならない。
【０００５】
したがって、車両の設計においては競合しあう利害関係が存在し、ここでは、改善された車両効率に対する要求が、主要車両ＨＶＡＣシステムの縮小及び最適化に駆り立てている一方、車両電子機器の増加は、自動車の熱管理容量に対する要求を増加させている。
以上のように、当該技術分野には、主要ＨＶＡＣシステムから独立し、車両の電子デバイス専用の熱管理をするように構成された熱管理システムの必要性が存在する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、主要ＨＶＡＣシステムから独立し、車両の電子デバイス専用の熱管理をするように構成された熱管理システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の車両用熱管理システムの第一の実施形態は、空調ユニット、第１回路、第２回路、及び制御インタフェースモジュールを含む筐体（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）を含む。
空調ユニットは、ハウジングと、ハウジングを通して空気の流れを引き出すように構成された可変速度送風機とを含む。
【０００８】
第１回路は、直列に配置された圧縮機と、空調ユニットと熱伝達する凝縮器と、レシーバドライヤと、膨張弁と、冷却器と、を含む。第２回路は、第１回路の冷却器を含む第１ループと、空調ユニットを通る空気の流れと熱伝達するラジエータを含む第２ループと、ヒータを含む第３ループと、を含む。制御インタフェースモジュールは、空調ユニット、第１回路、及び第２回路それぞれを制御するように構成される。
本開示の他の実施形態は、車両における電子デバイスの熱エネルギーを管理する方法を含む。
【０００９】
この方法は、高冷却モード、低冷却モード、及び加熱モードの中の１つで熱管理システムを構成するステップを含む。
高冷却モードにおいて、熱管理システムは、電子デバイスから熱エネルギーを最大の除去率で除去するように構成される。
空調ユニット及び第１回路それぞれが活性化され、第２回路の第１ループが開放されて、第１回路と第２回路との間の直接的な熱伝達を行う。
【００１０】
低冷却モードにおいて、熱管理システムは、第２の熱エネルギー除去率が最大の熱エネルギー除去率未満であるように構成される。
空調ユニットが活性化され、第１回路が非活性化され、第２回路の第２ループが開放されて、空調ユニットを通る空気の流れと第２回路との間の熱交換を提供する。
【００１１】
加熱モードにおいて、熱管理システムは、電子デバイスへ熱エネルギーを付加するように構成される。空調ユニットと第１回路とが非活性化され、第２回路の第３ループが開放される。第３ループに配置されたヒータが活性化される。
【００１２】
更に他の実施形態において、車両用熱管理システムは、第１回路と、第２回路とを含む。
第１回路は、空調ユニット内に配置された凝縮器と、第１回路を通る第１熱伝達流体の流れに対して凝縮器の下流に配置される冷却器と、を含む。
【００１３】
第２回路は、第１ループと、第２ループと、第３ループと、を含む。第１ループは、冷却器を含み、冷却器を通して第１回路と熱伝達される。第２ループは、空調ユニットに配置されるラジエータを含む。
【００１４】
第３ループは、凝縮器及び冷却器それぞれをバイパスする。第１ループ、第２ループ及び第３ループそれぞれを通る流れが、第１多方弁によって選択的に制御される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
本開示の、上記のみならず他の特徴も、以下の詳細な記載、特に以下に示す図面を参照すれば、当該技術分野における通常の知識を有する者に容易に明らかになるであろう。
【図１】本開示による統合熱管理システムの実施形態を示す概略図である。
【図２】図１のシステムの高冷却モードで構成されたシステムの概略図である。
【図３】図１のシステムの低冷却モードで構成されたシステムの概略図である。
【図４】図１のシステムの加熱モードで構成されたシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下の詳細な説明及び添付図面は、本発明の多様な実施形態を説明及び例示する。説明と図面は、当該技術分野における通常の知識を有する者が、本発明を実施することができるようにするためのものであって、本発明をいかなる方式でも限定するように意図するものではない。開示された方法に関して、提示される段階は例示であり、したがって、提示された段階の順序は必須又は限定的ではない。図面においては、例示目的で活性流体回路は実線で表示される一方、非活性流体回路は点線で表示されている。また、電気通信回路は破線で示されている。
【００１７】
図１〜４に、車両における電子デバイス１００の熱管理のための熱管理システム１０が提供される。
図１は、本開示による統合熱管理システムの実施形態を示す概略図である。
図１に示すように、熱管理システム１０は、第１回路１４及び第２回路１６が少なくとも部分的に内部に配
設置された筐体（ｅｎｃｌｏｓｕｒｅ）１２を含む。筐体１２は、その内部に配置された空調ユニット１８及び制御インタフェースモジュール２０を更に含む。
【００１８】
例示された実施形態において、第１回路１４及び第２回路１６それぞれは、熱伝達流体を循環させるように構成される。特に、第１回路１４は、例えば、Ｒ１３４ａ、Ｒ１５２ａ、又はＣＯ２などのような従来の冷却剤を第１熱伝達流体を循環させる。第２回路１６は、電子デバイス１００の熱エネルギーを交換するように構成され、例えば、グリコールのような第２熱伝達流体を循環させる。当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、第１回路１４及び第２回路１６の何れにおいても、他の適当な熱伝達流体を循環させてもよいことが認識されるであろう。
【００１９】
システム１０の第１回路１４は、全て直列に配列された、圧縮機２２と、凝縮器２４と、レシーバドライヤ２６と、膨張弁２８と、冷却器３０とを含む。図示するように、圧縮機２２は、電動圧縮機であり、例えば、電池又は発電機のような外部電源によって電力が供給される。圧縮機２２は、制御インタフェースモジュール２０に比べて高電圧の電力が供給されるため、筐体１２の外部に配置され、高電圧の圧縮機２２と、低電圧の制御インタフェースモジュール２０と、の電気的な干渉の危険性を最小化する。他の実施形態において、圧縮機２２の高電圧を絶縁するために絶縁を用いて圧縮機を筐体の内部に設置するようにしてもよい。
【００２０】
凝縮器２４は、圧縮機２２と流体連通され、圧縮機２２に電源が印加されて第１回路１４が活性化された時、圧縮機２２で圧縮された第１熱伝達流体の流れを受け取る。図示するように、凝縮器２４は、大きさが最小であり、以下に説明するように、空調ユニット１８内に配置される。凝縮器２４は、空調ユニット１８を介して空気の流れ３２と熱伝達して、空調ユニット１８と第１回路１４とが活性化された時に空気の流れ３２と第１回路１４の第１熱伝達流体との間の熱エネルギーを交換させる。
【００２１】
例示された実施形態において、凝縮器２４は、マルチパス凝縮器２４であり、ここでは、第１熱伝達流体が第１流入口を通して圧縮機２２から送達されて、凝縮器２４を通過し、レシーバドライヤ２６から排出される。その後、第１熱伝達流体は、レシーバドライヤ２６から凝縮器２４の第２流入口に戻って、再び凝縮器２４を通過し、凝縮器２４の第２排出口を通して膨張弁２８から排出される。他の実施形態において、凝縮器２４は、シングルパス凝縮器２４であり、ここでは、第１熱伝達流体が凝縮器２４に戻らず、レシーバ
ドライヤ２６から膨張弁２８を通過する。
【００２２】
第１回路１４を通る第１熱伝達流体の流れにおいて、凝縮器２４及び膨張弁２８の下流に冷却器３０が配置され、膨張弁２８から第１熱伝達流体を受ける。図示するように、冷却器３０は、第１回路１４及び第２回路１６それぞれと流体連結され、第１回路１４と第２回路１６との間の直接的な熱伝達をするように構成される。
第１熱伝達流体が冷却器３０から圧縮機２２に送られることにより、第１回路１４を完成する。
【００２３】
第１回路１４は、例えば、フィルタ、調節器、及び制御弁のように第１熱伝達流体の処理及び制御のための追加の構成要素を含んでもよいことが、当該技術分野における通常の知識を有する者によって認識されるであろう。
【００２４】
再び図１〜図４を参照すれば、第２回路１６は、流入口３４と、第１多方弁３６と、ラジエータ３８と、冷却器３０と、冷却水リザーバ４０と、冷却水ポンプ４２と、ヒータ４４と、第２多方弁４６と、筐体１２から第２熱伝達流体を放出するための複数の排出口４８とを含む。
【００２５】
第２回路１６は、流入口３４及び排出口４８を介して、車両の複数の電子デバイス１００の少なくとも１つと熱伝達する。一実施形態において、複数の電子デバイス１００それぞれは、内部に導管５２が形成されたヒートシンク５０を含み、ここで、複数の電子デバイス１００それぞれに対する導管５２は、第２回路１６の排出口４８の１つ及び流入口３４と流体連通して、複数の電子デバイス１００のそれぞれと第２回路１６との間の熱エネルギーの伝達を可能にする。
【００２６】
他の実施形態において、第２回路１６は、システム１０の複数の電子デバイス１００と間接的に熱伝達してもよいし、ここで、（図示しない）中間熱交換器及び導管が複数の電子デバイス１００と第２回路１６との間の熱エネルギーの伝達を可能にしてもよい。
【００２７】
第１多方弁３６が流入口３４と流体連通し、流入口３４から第２熱伝達流体の流れを受ける。第１多方弁３６は、第２回路１６の第１ループ５４、第２ループ５６、及び第３ループ５８と流体連通し、制御インタフェースモジュール２０からの入力に基づいて、第１ループ５４、第２ループ５６、及び第３ループ５８それぞれを通る第２熱伝達流体の流れを選択的に制御するように構成される。
【００２８】
第２回路１６の第１ループ５４は、冷却器３０を含み、ここで、第２熱伝達流体が第１多方弁３６から冷却器３０に提供され、ラジエータ３８をバイパスする。先に述べたように、第１回路１４及び第２回路１６の第１ループ５４それぞれは、冷却器３０と流体連通され、ここで、冷却器３０は、第１回路１４と第２回路１６との間の直接的な熱伝達を提供するように構成される。
【００２９】
第２回路１６の第２ループ５６は、ラジエータ３８を含み、冷却器３０をバイパスする。ラジエータ３８は、最小サイズの熱交換器であり、空調ユニット１８に配置されるように構成され、ここで、ラジエータは、空調ユニット１８を介して空気の流れ３２と直接的に熱伝達する。例示した実施形態において、ラジエータ３８は、第１回路１４の凝縮器２４から独立して形成され、凝縮器２４の下流に配置され、ここで、空調ユニット１８を通る空気の流れ３２が凝縮器２４とラジエータ３８とを連続して通過する。他の実施形態において、ラジエータ３８は、第１回路１４の凝縮器２４と一体型に形成されてもよい。
【００３０】
代わりの実施形態として、ラジエータ３８は、凝縮器２４の上流に配置されてもよい。例示された実施形態のラジエータ３８は、シングルパス熱交換器である。しかし、他の実施形態において、ラジエータ３８は、当該技術分野で公知のように、マルチパス熱交換器であってもよい。
第３ループ５８は、ラジエータ３８及び冷却器３０それぞれをバイペスし、第２回路１６の流入口３４からリザーバ４０の上流の第２回路１６部分への第２熱伝達流体の流体連通を提供する。
【００３１】
図示した実施形態において、第１ループ５４、第２ループ５６及び第３ループ５８はそれぞれ、リザーバ４０の上流で合流され、ここで、第１ループ５４、第２ループ５６及び第３ループ５８それぞれは、リザーバ４０と、ポンプ４２と、ヒータ４４と、第２多方弁４６と、排出口４８とを含む第２回路１６の共通部分６０を共有する。しかし、他の実施形態においては、第２回路１６の第３ループ５８のみがヒータ４４を含むように配備され、ヒータ４４は、共通部分６０の上流の第３ループ５８部分に配置されてもよい。
【００３２】
図示したように、ポンプ４２は、リザーバ４０の下流及びヒータ４４の上流に配置され、第２回路１６を通して第２熱伝達流体を循環させるように構成される。特に、ポンプ４２がリザーバ４０から第２熱伝達流体を取り出してヒータ４４に送る。他の実施形態において、ポンプ４２は、ヒータ４４及びリザーバ４０両方の上流又は下流に配置されてもよい。図示したように、冷却水ポンプ４２は、電動ポンプである。しかし、第２熱伝達流体をポンピングするのに適当な任意のタイプのポンプを用いてもよいことが、当該技術分野における通常の知識を有する者によって認識されるであろう。ヒータ４４は、ヒータ４４に電源が印加された時に第２熱伝達流体を加熱するように構成された電気ヒータである。
【００３３】
図示した実施形態において、第２多方弁４６は、ヒータ４４の下流にあり、第２熱伝達流体の第２回路１６の複数の排出口４８への流れを選択的に制御するように構成される。第２回路１６は、電子デバイス１００の少なくとも１つに第２熱伝達流体の連続的な流れを提供するように、第２多方弁４６を迂回して構成されたバイパス６２を含んでもよい。例えば、バイパス６２は、コントローラ、又は連続的な熱管理を必要とする他の重要な電子デバイス１００と流体連通してもよい。
【００３４】
筐体１２内の空調ユニット１８は、筐体１２の外部から外気（ａｍｂｉｅｎｔ  ａｉｒ）を受けるための吸入口６６と、導管６８と、筐体１２の外部と連通する排気口７０を含むハウジング６４と、を含む。空調ユニット１８は、ハウジング６４を通して空気の流れ３２を提供するように構成された可変速度送風機７２を更に含む。
【００３５】
必要であれば、定流量の送風機を用いることができると理解される。代わりに、空調ユニット１８を通過したか、又は空調ユニット１８からの空気の流れ３２を変更したり変化させたりするために、他の配管、排出口、ダンパなどが用いられてもよい。図示したように、第１回路１４の凝縮器２４及び第２回路１６のラジエータ３８はそれぞれ、ハウジング６４の導管６８内に配置され、ここで、凝縮器２４及びラジエータ３８それぞれは、ハウジング６４を通る空気の流れ３２と熱交換する。
【００３６】
制御インタフェースモジュール２０がシステム１０に組み込まれ、主自動システムコンピュータ又は他の制御モジュールのような（図示しない）外部コントローラとのコントローラエリアネットワーク（ＣＡＮ：ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  ａｒｅａ  ｎｅｔｗｏｒｋ）の通信インタフェースを提供する。制御インタフェースモジュール２０は、第１回路１４、第２回路１６、及び空調ユニット１８の動作を制御する。
【００３７】
特に、制御インタフェースモジュール２０は、圧縮機２２の速度、ポンプ４２の速度、多方弁３６，４６の動作、及び送風機７２の速度を所望通りに制御するための通信手段及びロジッグを含む。制御インタフェースモジュール２０は、第１回路１４及び第２回路１６それぞれの複数の温度センサ７４及び圧力センサ７６と通信し、第１回路１４、第２回路１６、及び空調ユニット１８それぞれがその動作を決定する時、センサ７４，７６から受信したィードバックデータに依存する。
【００３８】
システム１０は、使用の際に高冷却モード、低冷却モード、及び加熱モードを含む少なくとも３つのモードで動作するように構成される。
図２は、図１のシステムの高冷却モードで構成されたシステムの概略図である。
図２に示すように、高冷却モードのために構成されたシステム１０は、電子デバイス１００からの熱エネルギーの除去率を最大化する必要がある時、例えば、周囲温度が電子デバイス１００の所望の動作温度よりも高い時、又は電子デバイス１００が相対的に高い動作ロードによって動作している時に動作することができる。
【００３９】
高冷却モードでは、空調ユニット１８が活性化され、ハウジング６４の、特に凝縮器２４及びラジエータ３８を介して空気の流れが提供される。同時にシステム１０の第１回路１４が活性化され、これを介して第１回路１４の第１熱伝達流体が循環される。
【００４０】
第１回路１４が活性化されると、圧縮機２２を通過する第１熱伝達流体の圧力が上上昇し、それによって、第１熱伝達流体の温度が第１温度に上昇させれる。その後、圧縮された第１熱伝達流体が凝縮器２４を通過し、ここで、熱エネルギーが第１熱伝達流体からハウジング６４を介して空気の流れ３２に伝達されて空気の流れ３２を加熱し、第１熱伝達流体が第２温度に冷却され、空気の流れ３２に伝達された熱エネルギーが空調ユニット１８から排気される。その後、第１熱伝達流体が膨張弁２８を通過し、ここで第１熱伝達流体の圧力が減少され、第１熱伝達流体の温度が第３温度に低下する。その後、第１熱伝達流体が冷却器３０に送られる。
【００４１】
高冷却モードでは、第２回路１６の第１ループ５４もまた開放されて、これを通る第２熱伝達流体の流れを可能にする一方、第２ループ５６及び第３ループ５８は閉鎖される。一般的に、第２回路１６の第１ループ５４は、電子デバイス１００からの熱エネルギーの除去を最大化するように構成され、電子デバイス１００から加熱された第２熱伝達流体が送られて、冷却器３０を通過して第１熱伝達流体によって冷却される。
【００４２】
特に、第２熱伝達流体が電子デバイス１００から流入口３４に送られ、第１多方弁３６によって第１ループ５４を通るように誘導される。
第１ループ５４では、第２熱伝達流体が冷却器３０を通過する。冷却器３０内で、第１熱伝達流体の第３温度と第２熱伝達流体の温度との間の温度差によって、熱エネルギーを第２熱伝達流体から第１熱伝達流体に伝達されるようにすることで、第２熱伝達流体を冷却する。
【００４３】
その後、冷却された第２熱伝達流体が、必要に応じて、ポンプ４２、第２多方弁４６、及びバイパス６２によって第２回路１６の排出口４８にポンピングされる。その後、第２熱伝達流体は、それぞれの電子デバイス１００を通して循環され、ここで、熱エネルギーが電子デバイス１００から伝達され、流入口３４に戻り、これによって高冷却モードのステップが繰り返される。
【００４４】
図３は、図１のシステムの低冷却モードで構成されたシステムの概略図である。
図３に示すように、システム１０は、電子デバイス１００からの熱エネルギーの要求される除去率が、高冷却モードにおいて記載した最大除去率より低い場合に、低冷却モードで動作する。例えば、電子デバイス１００が正常動作負荷によって機能している時、及び／又は周囲温度が電子デバイス１００の所望する動作温度より低いか同じである場合に、低冷却モードが活性化される。
【００４５】
低冷却モードでは、高冷却モードに関して先に述べたように、空調ユニット１８が活性化される。しかし、高冷却モードとは異なり、低冷却モードでは、第１回路１４が非活性化され、第１熱伝達流体が循環しない。
【００４６】
図３に示すように、第２回路１６の第２ループ５６が開放される一方、第１ループ５４及び第３ループ５８は閉鎖される。通常、第２回路１６の第２ループ５６は、第１ループ５４の除去率より低いレートで電子デバイス１００から熱エネルギーを除去するように構成され、ここで、第２熱伝達流体の流れが電子デバイス１００から送られ、ラジエータ３８を通過するようになり、熱エネルギーがハウジング６４を介して空気の流れ３２に伝達される。
【００４７】
特に、第２熱伝達流体が電子デバイス１００から流入口３４に送られ、第１多方弁３６によって第２ループ５６を通過するように誘導される。第２ループ５６では、第２熱伝達流体がラジエータ３８を通過し、熱エネルギーが第２熱伝達流体から空調ユニット１８を通した空気の流れ３２に伝達され、第２熱伝達流体の温度が低下される。第２熱伝達流体がラジエータ３８からがリザーバに流れ、必要に応じて、ポンプ４２、第２多方弁４６及びバイパス６２を介して第２回路１６の排出口４８にポンピングされる。
【００４８】
図示した実施形態では、高冷却モード及び低冷却モードで第２熱伝達流体が第２回路１６の共通部分６０でヒータ４４を通し他の途にポンピングされることが理解されるであろう。しかし、システムが高冷却モード及び低冷却モードの時には、ヒータ４４が非活性化され、ヒータ４４によっていかなる熱エネルギーも第２熱伝達流体に加えられることはない。
【００４９】
図４は、図１のシステムの加熱モードで構成されたシステムの概略図である。
システム１０は、周囲温度が電子デバイス１００の所望する動作温度未満の時、加熱モードで動作することもできる。
【００５０】
加熱モードでは、空調ユニット１８及び第１回路１４が共に非活性化される一方、第２回路１６の第３ループ５８が開放され、ヒータ４４も活性化される。図４に示したように、加熱モードでは、第１ループ５４及び第２ループ５６それぞれは、共に閉鎖される。一般的に、第２回路１６の第３ループ５８は、電子デバイス１００に熱エネルギーを提供してその温度を高くするように構成される。
【００５１】
特に、第２熱伝達流体が電子デバイス１００から流入口３４に送られ、第１多方弁３６によって第３ループ５８を通るように誘導される。第３ループ５８では、第２回路１６の流入口３４から送られた第２熱伝達流体がラジエータ３８及び冷却器３０をバイパスし、リザーバ４０に直接流れる。第２熱伝達流体がリザーバ４０からヒータ４４にポンピングされ、ここで、第２熱伝達流体に熱エネルギーが加えられてその温度を高くする。その後、第２熱伝達流体は、第２多方弁４６及びバイパス６２によって第２回路１６の排出口４８を通して電子デバイス１００に流れ、ここで、第２熱伝達流体は、電子デバイス１００の温度を所望の温度に上昇させる。
【００５２】
本開示のシステム１０は、車両における電子デバイスに対する、そして特に車両用自律システムに対する統合された独立型熱管理手段を優先的に提供する。開示された構成は、システム１０が車両の主要ＨＶＡＣシステムに対する有害な影響なく、それぞれの電子デバイス１００の要求に応じて、高冷却モード、低冷却モード又は加熱モードで有利に動作するようにする。
【００５３】
更に、システム１０を単一の筐体１２に含むことは、システム１０が車両の組立前に実質的に予め組立てられるため、車両の改善された組立方法を提供する。
【００５４】
上記の説明から、当該技術分野における通常の知識を有する者は、本発明の基本的な特徴を容易に確認することができ、本発明の思想及び範囲を逸脱することなく、本発明を多様な用途及び条件に適応するように本発明の多様な変更及び修正を行うことができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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