(57)【要約】【課題】バッテリー加熱冷却システムを提供する。【解決手段】システムは、第１熱交換器、ポンプ装置、および弁を含んでもよい。このポンプ装置は、第１熱交換器と流体連通してもよい。弁は、ポンプ装置からの流体を受容してもよく、第１流路を通る流体を許容する第１位置と、流体が第２流路を通って流れることを許容する第２位置との間で、移動可能であってもよい。第１熱交換器は、弁が第１位置にあるときに、エネルギー蓄積装置から熱を抽出するように、エネルギー蓄積装置と熱伝達関係にあってもよい。弁が第２位置にあるときに、第１熱交換器からエネルギー蓄積装置へ熱が伝達されてもよい。【選択図】図２
2013206610.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１熱交換器と、
前記第１熱交換器と流体連通する、ポンプ装置と、
前記ポンプ装置からの流体を受容し、第１流体経路を通る前記流体を許容する第１位置と、前記流体が第２流体経路を通って流れることを許容する第２位置との間で、移動可能な弁と、を備え、
前記第１熱交換器が、エネルギー蓄積装置と熱伝達関係にあり、前記弁が前記第１位置にある場合、前記エネルギー蓄積装置から熱が抽出され、前記弁が前記第２位置にある場合、前記第１熱交換器から前記エネルギー蓄積装置へ熱が伝達される、システム。
【請求項２】
前記ポンプ装置が、第１圧力の前記流体を受容し、前記第１圧力よりも高い第２圧力に前記流体を圧縮する、圧縮器を含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記第１熱交換器、前記圧縮器、および前記弁から流体的に隔離される流体回路を更に備え、前記流体回路が、前記第１熱交換器および前記電子装置と熱伝達関係にある、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記ポンプ装置、前記第１熱交換器、および前記弁から流体的に隔離される流体回路を有する、車両の空調システムを更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
前記第１熱交換器に隣接して配置される第２熱交換器を有する車両の空調システムを更に備え、前記第１熱交換器および前記第２熱交換器を横切って、空気を強制的に送るファンが、前記第１熱交換器および前記第２熱交換器の一方に隣接して配置される、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記弁が前記第１位置にある場合、前記第１熱交換器および前記ポンプ装置と流体連通し、前記弁が前記第２位置にある場合、前記第１熱交換器および前記ポンプ装置から流体的に隔離される第２熱交換器を更に備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第２熱交換器が、液体冷却凝縮器を含む、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記ポンプ装置と流体連通するエジェクタを更に含む、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
バッテリーの温度を制御するためのシステムであって、前記システムは、第１熱交換器と、それを通って第１流体を循環させる第１圧縮器とを含む、第１流体回路を備え、前記第１熱交換器が、前記バッテリーと熱伝達関係にあり、前記第１流体回路内の前記第１流体が、車両の環境制御システムから流体的に隔離され、前記第１流体が、第１圧力で前記第１圧縮器に入り、実質的に前記第１圧力よりも高い第２圧力で、前記圧縮器から放出される、システム。
【請求項１０】
前記第１流体回路が、弁および第２熱交換器を含み、前記弁が、流体が前記第１熱交換器および前記第２熱交換器を通って流れることを許容する第１位置と、前記流体が前記第１熱交換器を通って流れることを許容し、前記流体が前記第２熱交換器を通って流れることから制限する第２位置との間で、移動可能である、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第２熱交換器が、液体冷却凝縮器を含む、請求項１０に記載のシステム。
【請求項１２】
前記第１流体回路から流体的に隔離される第２流体回路を更に備え、前記第２流体回路が、前記バッテリーおよび前記第１熱交換器と熱伝達関係にある、請求項９に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２流体回路が、その中を通って流れる第２流体を含み、前記第２流体が、前記車両の環境制御システムから流体的に隔離される、請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記車両の環境制御システムおよび前記バッテリーが搭載され、前記バッテリーが、前記車両が移動運動するための動力を供給する、電気エネルギーを提供するように動作可能である、請求項９に記載のシステムを含む車両。
【請求項１５】
車両のためのシステムであって、前記車両が、車室およびバッテリーを有し、前記システムは、
前記車室内部の空気に冷却効果を提供する第１熱交換器を含む、第１流体経路と、
第２熱交換器および弁を含む、第２流体経路と、を備え、前記第２熱交換器が、前記バッテリーと熱伝達関係にあり、前記弁が、第１温度の流体が前記第２熱交換器を通って流れ、前記バッテリーから熱を抽出することを許容する第１位置と、第２温度の流体が前記第２熱交換器を通って流れ、前記流体から前記バッテリーへ熱を伝達することを許容する第２位置との間で、移動可能である、システム。
【請求項１６】
前記第２流体経路が、前記第２熱交換器から上流に配置される圧縮器を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記第２流体経路が、前記弁が前記第１位置にある場合、前記第２熱交換器と流体連通し、前記弁が前記第２位置にある場合、前記第２熱交換器との流体連通から制限される第３熱交換器を含む、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１８】
前記第１流体経路が第１圧縮器を含み、前記第２流体経路が第２圧縮器を含み、前記第１流体経路および前記第２流体経路が、互いに流体的に隔離される、請求項１５に記載のシステム。
【請求項１９】
前記第１流体経路および前記第２流体経路を通して流体を循環させる圧縮器を更に備える、請求項１５に記載のシステム。
【請求項２０】
前記第１流体経路および前記第２流体経路から流体的に隔離される第３流体経路を更に備え、前記第３流体経路が、前記バッテリーおよび前記第２熱交換器と熱伝達関係にある、請求項１５に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、バッテリーを加熱および冷却するためのシステムに関し、具体的には、車両用のバッテリーを加熱および冷却するためのシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
本セクションは、本開示に関連する背景情報を提供するものであって、必ずしも先行技術ではない。
【０００３】
多くの車両は、車両内の様々な電気システムおよび電気付属品に電力を提供するバッテリーを含む。車載バッテリーパックによって電力供給される電気モーターによって駆動される、ハイブリッドおよびプラグイン電気車両は、ますます一般的になりつつある。バッテリーは、一般的には、特定の温度範囲内で動作する場合に、最良の性能を発揮する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、バッテリーの性能および寿命を最適化するために、１つ以上のバッテリーを加熱および／または冷却して、バッテリーを既定の温度範囲内に維持するためのシステムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本セクションは、本開示の一般的な概要を提供するものであって、その範囲全体またはその特徴の全ての、包括的な開示ではない。
【０００６】
一形態では、本開示は、第１熱交換器と、ポンプ装置と、弁とを含んでもよいシステムを提供する。このポンプ装置は、第１熱交換器と流体連通していてもよい。弁は、ポンプ装置からの流体を受容してもよく、第１流路を通る流体を許容する第１位置と、流体が第２流路を通って流れることを許容する第２位置との間で、移動可能であってもよい。第１熱交換器は、弁が第１位置にあるときに、エネルギー蓄積装置から熱を抽出してもよいように、エネルギー蓄積装置と熱伝達関係にあってもよい。それにより、弁が第２位置にあるときに、第１熱交換器からエネルギー蓄積装置へ熱を伝達してもよい。
【０００７】
別の形態では、本開示は、バッテリーの温度を制御するためのシステムを提供する。このシステムは、第１熱交換器および第１圧縮器を有する第１流体回路を含んでもよい。第１圧縮器は、第１流体回路を通して第１流体を循環させてもよい。第１熱交換器は、バッテリーと熱伝達関係にあってもよい。第１流体回路内の第１流体は、車両の環境制御システムから、流体的に隔離されていてもよい。第１流体は、第１圧力で第１圧縮器に入り、実質的に第１圧力よりも高い第２圧力で、圧縮器から放出される。
【０００８】
更に別の形態では、本開示は、車両のためのシステムを提供する。この車両は、車室およびバッテリーを含んでもよい。このシステムは、第１流体経路および第２流体経路を含んでもよい。第１流体経路は、車室内部の空気に冷却効果を提供する第１熱交換器を含んでもよい。第２流体経路は、第２熱交換器および弁を含んでもよい。第２熱交換器は、バッテリーと熱伝達関係にあってもよい。弁は、バッテリーから熱を抽出するために、第１温度で第２熱交換器を通って流れることを許容する第１位置と、流体からバッテリーへ熱を伝達することを許容するために第２温度で流体が第２熱交換器を通って流れる第２位置との間で、移動可能であってもよい。第２温度は、第１温度よりも高くてもよい。
【０００９】
更なる適用領域は、本明細書に記載される説明から明らかとなるであろう。本発明の概要での、説明および特定の実施例は、単に例示の目的を意図するのみであって、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１０】
本明細書に記載される図面は、単に選択された実施形態の例示目的のためのみであって、全ての可能な実装ではなく、また本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、本開示の原理による車両の概略図である。
【図２】図２は、本開示の原理による、冷却モードでの、バッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【図３】図３は、本開示の原理による、加熱モードでの、図２のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【図４】図４は、本開示の原理による、冷却モードでの、別のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【図５】図５は、本開示の原理による、加熱モードでの、図４のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【図６】図６は、本開示の原理による、冷却モードでの、更に別のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【図７】図７は、本開示の原理による、加熱モードでの、図６のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【図８】図８は、本開示の原理による、冷却モードでの、更に別のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【図９】図９は、本開示の原理による、加熱モードでの、図８のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【図１０】図１０は、本開示の原理による、冷却モードでの、更に別のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【図１１】図１１は、本開示の原理による、加熱モードでの、図１０のバッテリー加熱冷却システムの概略図である。
【００１２】
対応する参照番号は、図面の幾つかの図の全体を通して、対応する部分を指示する。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
例示的実施形態を、添付の図面を参照して、より十分にここで説明する。
【００１４】
本開示が徹底され、その範囲が当業者に十分伝わるように、例示的実施形態が提供される。本開示の実施形態の徹底的な理解を提供するために、特定の構成要素、装置、および方法の実施例などの、多数の特定の詳細が記載される。特定の詳細を採用する必要はなく、例示的実施形態は、多種多様な形態で具体化することができ、いずれも本開示の範囲を限定するものとして解釈するべきではないことが、当業者には明らかとなるであろう。一部の例示的実施形態では、周知のプロセス、周知の装置の構造、および周知の技術は、詳細には説明されない。
【００１５】
本明細書で使用される用語は、単に特定の例示的実施形態を説明する目的のためのものであって、限定することを意図するものではない。本明細書で使用する場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」は、文脈上明らかに単数形であることが示されない限り、複数形も同様に含むことを意図する場合がある。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備えて（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であり、したがって、記載される特徴、整数、工程、動作、要素、および／または構成要素の存在を指定するが、１つ以上の他の特徴、整数、工程、動作、要素、構成要素、および／またはそれらの群の存在あるいは追加を排除しない。本明細書に記載される方法工程、プロセス、および動作は、実行の順序として具体的に特定されない限り、記載または説明される特定の順序でのそれらの実行を必然的に要求するものとして解釈するべきではない。追加的または代替的な工程が採用されてもよいことも理解されるべきである。
【００１６】
ある要素または層が、別の要素または層「の上に（ｏｎ）」あるか、別の要素または層「に係合（ｅｎｇａｇｅｄ  ｔｏ）」するか、別の要素または層「に接続（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」するか、もしくは別の要素または層「に結合（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」するとして言及される場合、それは、他の要素または層の直接上にあるか、他の要素または層に直接係合するか、他の要素または層に直接接続するか、もしくは他の要素または層に直接結合する場合があり、あるいは介在する要素または層が存在する場合がある。対照的に、要素が、別の要素または層「の直接上に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｏｎ）」あるか、別の要素または層「に直接係合（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｅｎｇａｇｅｄ  ｔｏ）」するか、別の要素または層「に直接接続（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」するか、もしくは別の要素または層「に直接結合（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」するとして言及される場合、介在する要素または層は存在しない場合がある。要素間の関係を説明するために使用される他の語は、同様の方式で解釈されるべきである（例えば、「〜間で（ｂｅｔｗｅｅｎ）」に対する「直接〜間で（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接して（ａｄｊａｃｅｎｔ）」に対する「直接隣接して（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｄｊａｃｅｎｔ）」など）。本明細書で使用する場合、用語「および／または」は、関連して列挙される１つ以上の項目の、任意の組み合わせ、および全ての組み合わせを含む。
【００１７】
本明細書において、第１、第２、第３などの用語が、様々な要素、構成要素、領域、層、および／または区域を説明するために使用される場合があるが、これらの要素、構成要素、領域、層、および／または区域は、それらの用語によって限定するべきではない。これらの用語は、単に、１つの要素、構成要素、領域、層、または区域を、別の領域、層、または区域から区別するためにのみ使用されてもよい。「第１」、「第２」などの用語、および他の数値的用語は、本明細書で使用する場合、文脈上明らかな指定がない限り、配列または順序を示唆するものではない。したがって、以下に説明される第１の要素、構成要素、領域、層、または区域は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２の要素、構成要素、領域、層、または区域と呼ばれる可能性がある。
【００１８】
「内側（ｉｎｎｅｒ）」、「外側（ｏｕｔｅｒ）」、「下（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「下方（ｂｅｌｏｗ）」、「底部（ｌｏｗｅｒ）」、「上方（ａｂｏｖｅ）」、「上部（ｕｐｐｅｒ）」などのような、空間的に相対的な用語が、図に示されるような、１つの要素または特徴部の、別の要素または特徴部に対する関係性を説明する、説明の容易性のために、本明細書で使用される場合がある。空間的に相対的な用語は、図に示される配向に加えて、使用時または動作時の装置の、種々の配向を包含することを意図する場合がある。例えば、図中の装置が反転された場合には、他の要素または特徴部の「下方」もしくは「下」として説明される要素は、他の要素または特徴部の「上方」に配向されることになる。それゆえ、例示的用語「下方」は、上方および下方の双方の配向を包含する可能性がある。装置は、他の方式で配向（９０度または他の配向で回転）されてもよく、本明細書で使用される空間的に相対的な記述語は、適宜に解釈される。
【００１９】
図１〜図３を参照して、車両１０が提供され、この車両１０は、暖房、換気、および空調（ＨＶＡＣ）システム１２、バッテリーパック１４、ならびにバッテリー加熱冷却システム１６を含んでもよい。車両１０は、車両を駆動するように適合された内燃エンジンおよび／または電気モーター１８を含んでもよい。すなわち、車両１０は、従来のパワートレイン、ハイブリッドパワートレイン、または電気パワートレインを含んでもよい。ＨＶＡＣシステム１２は、車両１０の車室２０を加熱および冷却するように動作可能であってもよい。バッテリーパック１４は、車両１０の１つ以上の電気システムに電力を提供する、１つ以上のバッテリーを含んでもよい。一部の実施形態では、バッテリーパック１４は、モーター１８に電力を提供することができる。後述するように、バッテリー加熱冷却システム１６は、加熱モードおよび冷却モードで動作可能であってもよく、それぞれバッテリーパック１４を加熱および冷却することにより、バッテリーの寿命を最大限に高め、かつそれらの性能特性を最適化することができる温度範囲内に、１つ以上のバッテリーを維持することができる。いくつかの実施形態では、バッテリー加熱冷却システム１６は、ＨＶＡＣシステム１２から分離して区別され、ＨＶＡＣシステム１２から独立して動作する、独立型システムであってもよい。
【００２０】
ＨＶＡＣシステム１２は、圧縮器２２、凝縮器２４、膨張装置２６、および蒸発器２８を有する、作動流体回路を含んでもよい。圧縮器２２は、吸込み圧力および吸込み温度で、作動流体（例えば、Ｒ−１２、Ｒ−１３４ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、二酸化炭素など）を受容し、この吸込み圧力および吸込み温度よりも高い、吐出圧力および吐出温度で、作動流体を放出してもよい。この圧縮器から、作動流体は凝縮器２４へ流れてもよく、この凝縮器２４内で、作動流体から周囲空気に熱を排除してもよい。第１ファン３０が、凝縮器２４を横切って空気を強制的に送り、周囲空気と作動流体との間の熱伝達を促進してもよい。
【００２１】
凝縮器２４から、作動流体は、膨張装置２６を通って流れることができる。膨張装置２６は、例えば、電磁弁、熱膨張弁、毛細管、もしくはオリフィス管、または任意の他の適切な装置であってもよい。膨張装置２６から出る作動流体は、比較的、低温かつ低圧であってもよい。膨張装置２６から、作動流体は、蒸発器２８を通って流れてもよく、この蒸発器２８内で、その中の低温の作動流体によって、周囲空気からの熱が吸収される。第２ファン３２が、蒸発器２８を横切って空気を強制的に送り、車両１０の車室２０内へ送り、車室２０を所望の温度まで冷却することができる。
【００２２】
バッテリー加熱冷却システム１６は、ＨＶＡＣシステム１２から分離されていてもよく、ＨＶＡＣシステム１２から独立して動作してもよい。バッテリー加熱冷却システム１６は、第１流体回路３４（図２および図３に実線で示す）および第２流体回路３６（図２および図３に破線で示す）を含んでもよい。第１流体回路３４は、圧縮器３８、四方弁４０、第１熱交換器４２、膨張装置４４、第２熱交換器４６、およびアキュムレータ４８を含む、密封された流体経路を確定してもよい。制御モジュール４９（図１に概略的に示す）は、圧縮器３８の動作を制御してもよく、この圧縮器３８は、例えば、Ｒ−１５２ａ、Ｒ−２４５、Ｒ−１２、Ｒ−１３４ａ、ＨＦＯ−１２３４ｙｆ、または二酸化炭素などの作動流体を、第１流体回路３４を通して循環してもよい。いくつかの実施形態では、第１流体回路３４は、車両１０の車室２０の完全に外側に配置されていてもよく、ＨＶＡＣシステム１２から流体的に隔離されていてもよい。そのような実施形態では、第１流体回路３４は、現在、一部の政府規制の下では車両の車室内部での使用が許可されていないが、例えばＨＦＯ−１２３４ｙｆのような一部の他の作動流体よりも効率的である、例えばＲ−１５２ａなどの作動流体を、循環させることが可能である。
【００２３】
四方弁４０は、第１流体ポート５０、第２流体ポート５２、第３流体ポート５４、および第４流体ポート５６を含んでもよい。四方弁４０は、制御モジュール４９と通信していてもよく、この制御モジュール４９は、四方弁４０を、第１位置と第２位置との間で移動させるように動作可能であってもよい。第１位置（図２）では、第１流体ポート５０および第２流体ポート５２は、互いに流体連通していてもよく、第３流体ポート５４および第４流体ポート５６は、互いに連通していてもよい。第２位置（図３）では、第１流体ポート５０は、第３流体ポート５４と流体連通していてもよく、第２流体ポート５２は、第４流体ポート５６と流体連通していてもよい。四方弁４０は、任意のタイプの弁を含んでもよく、本明細書で説明される機能性を可能にする、任意の適切な構成を含んでもよい。例えば、四方弁４０は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、譲渡人の共同所有の米国特許第６，５７４，９７６号に記載されるタイプのものとすることが可能である。
【００２４】
圧縮器３８の放出ポート５８は、四方弁４０の第１流体ポート５０と流体連通していてもよい。第１熱交換器４２は、例えば、液体冷却凝縮器であってもよく、四方弁４０の第２流体ポート５２と流体連通していてもよい。いくつかの実施形態では、第１熱交換器４２は、空冷式である可能性があることが理解されよう。膨張装置４４は、第１熱交換器４２、および四方弁４０の第４流体ポート５６と流体連通していてもよい。膨張装置４４は、例えば、電磁弁、熱膨張弁、キャピラリー管、またはオリフィス管、あるいは任意の他の適切な装置を含んでもよい。第２熱交換器４６は、例えば、冷却装置であってもよく、四方弁４０の第３流体ポート５４、およびアキュムレータ４８と流体連通していてもよい。アキュムレータ４８はまた、圧縮器３８の吸込みポート６０とも流体連通していてもよい。
【００２５】
第２流体回路３６は、ポンプ６２、第１熱交換導管６４、第１弁６６、第２熱交換導管６８、第３熱交換器７０、第２弁７２、液体貯蔵器７４、およびバイパス導管７６を含む、流体経路を画定してもよい。制御モジュール４９は、ポンプ６２の動作を制御してもよく、このポンプ６２は、例えば、エチレングリコールと水との混合物などの冷却剤、または任意の他の適切な流体を、第２流体回路３６の全体を通して循環してもよい。第２流体回路３６を通って循環する冷却剤は、第１流体回路３４およびＨＶＡＣシステム１２内の作動流体から、流体的に隔離されていてもよい。第１熱交換導管６４は、ポンプ６２および第１弁６６と流体的に結合していてもよく、第１流体回路３４の第２熱交換器４６、およびバッテリーパック１４と熱伝達関係にあってもよい。図２および図３の概略図では具体的に示されないが、第１熱交換導管６４を、第１流体回路３４の第２熱交換器４６、およびバッテリーパック１４の周囲に巻き付け、かつ／または通過させて、それらの間の熱伝達を促進してもよい。
【００２６】
第１弁６６は、第１熱交換導管６４、第２熱交換導管６８、およびバイパス導管７６と流体連通する、三方弁であってもよい。第１弁６６は、制御モジュール４９と通信していてもよく、この制御モジュール４９は、第１弁６６を、第１位置と第２位置との間で移動させるように動作可能であってもよい。第１位置（図２）では、第１熱交換導管６４内の冷却剤は、第１弁６６を通って流れ、第２熱交換導管６８内に流れ込むことを許容してもよく、バイパス導管７６内の冷却剤は、第１熱交換導管６４または第２熱交換導管６８のいずれかの中に流れ込むことが阻止される場合がある。第２位置（図３）では、第１弁６６は、第１熱交換導管６４内の冷却剤が、第１弁６６を通って流れ、バイパス導管７６内に流れ込むことを許容してもよく、冷却剤が第２熱交換導管６８内に流れ込むことを阻止してもよい。
【００２７】
第２熱交換導管６８は、第１流体回路３４の第１熱交換器４２と熱伝達関係にあってもよく、第３熱交換器７０と流体的に結合してもよい。図２および図３の概略図では具体的に示されないが、第２熱交換導管６８は、第１流体回路３４の第１熱交換器４２の周囲に巻き付けられ、かつ／または通過させて、それらの間の熱伝達を促進してもよい。
【００２８】
第３熱交換器７０は、例えば、車両１０の前端部のグリルの近位に配置される、放熱器とすることが可能である。第３熱交換器７０を通って流れる冷却剤は、周囲空気に熱を排除することができる。ファン３０は、第３熱交換器７０を横切って空気を強制的に送り、第３熱交換器７０内の冷却剤の冷却を促進することができる。第３熱交換器７０の出口は、第１導管７８と流体的に結合することができる。
【００２９】
第２弁７２は、第１導管７８、第２導管８０、およびバイパス導管７６と流体連通する、三方弁であってもよい。第２弁７２は、制御モジュール４９と通信していてもよく、この制御モジュール４９は、第２弁７２を、第１位置と第２位置との間で移動させてもよい。第１位置（図２）では、第２弁７２は、冷却剤が第１導管７８から第２導管８０内に流れ込むことを許容してもよく、冷却剤がバイパス導管７６内に流れ込むか、またはバイパス導管７６から流れ出ることを阻止してもよい。第２位置（図３）では、第２弁７２は、バイパス導管７６内の冷却剤が、第２導管８０内に流れ込むことを許容してもよく、冷却剤が第１導管７８内に流れ込むことを阻止してもよい。
【００３０】
第２導管８０は、液体貯蔵器７４、およびポンプ６２の入口と流体連通していてもよい。液体貯蔵器７４は、一定容量の余分な冷却剤を蓄えてもよく、ポンプ６２は、適切な量の冷却剤が確実にポンプ６２内に流れ込むように、そこから引き込んでもよい。
【００３１】
引き続き図１〜図３を参照して、バッテリー加熱冷却システム１６の動作を詳細に説明する。バッテリー加熱冷却システム１６は、バッテリーパック１４内の１つ以上のバッテリーの温度を制御するように、冷却モード（図２）および加熱モード（図３）で動作可能であってもよい。１つ以上の温度センサーを、１つ以上のバッテリーの近位に取り付けるか、または近位に配置して、それらの温度を監視し、その温度を制御モジュール４９に通信してもよい。バッテリーパック１４が既定の温度を超えていることを、制御モジュール４９が判定した場合、制御モジュール４９は、バッテリー加熱冷却システム１６を冷却モードで動作させてもよい。反対に、バッテリーパック１４が既定の温度よりも低いことを、制御モジュール４９が判定した場合、制御モジュール４９は、バッテリー加熱冷却システム１６を加熱モードで動作させてもよい。
【００３２】
冷却モードでは、制御モジュール４９は、第１位置へと移動させるか、または第１位置に維持するように、四方弁４０、第１弁６６、および第２弁７２を移動させてもよい。制御モジュール４９はまた、圧縮器３８に、第１流体回路３４を通して作動流体を循環させ、ポンプ６２に、第２流体回路３６を通して冷却剤を循環させるようにもしてもよい。
【００３３】
冷却モードでは、圧縮器３８は、吸込み圧力および吸込み温度で、作動流体を受容し、この吸込み圧力および吸込み温度よりも実質的に高い、吐出圧力および吐出温度で、作動流体を放出してもよい。圧縮器３８から、作動流体は、四方弁４０の第１流体ポート５０内に流れ込んでもよい。四方弁４０は、冷却モードでは第１位置にあるため、流体は、次いで、第２流体ポート５２を通って四方弁４０から出て、第１熱交換器４２内に流れ込んでもよい。第１熱交換器４２内で、作動流体は、第２流体回路３６内の第２熱交換導管６８を通って流れる冷却剤に、熱を伝達してもよい。第１熱交換器４２から、作動流体は、膨張装置４４を通って流れてもよく、作動流体の温度および圧力を更に低減してもよい。膨張装置４４から、作動流体は、四方弁４０の第４流体ポート５６内に流れ込み、第３流体ポート５４を通って四方弁４０から出てもよい。第３流体ポート５４から、作動流体は、第２熱交換器４６を通って流れ、第２流体回路３６の第１熱交換導管６４内の冷却剤から、熱を吸収してもよい。第２熱交換器４６から、作動流体は、圧縮器３８の吸込みポート６０に戻る前に、アキュムレータ４８内に流れ込んでもよく、ここでこのサイクルを繰り返してもよい。
【００３４】
上述の第１流体回路３４の動作の間、ポンプ６２は、第２流体回路３６を通して冷却剤を循環してもよい。冷却剤は、ポンプ６２から第１熱交換導管６４へと流れてもよく、ここで、第２流体回路３６内の冷却剤から、第１流体回路３４の第２熱交換器４６内の作動流体に、熱が伝達される。第２熱交換器４６の下流の第１熱交換導管６４内の、温度が低減された冷却剤は、次いで、バッテリーパック１４を通って流れる際に、バッテリーパック１４から熱を吸収してもよい。冷却剤は、次いで、第１弁６６（第１位置にある）を通って第２熱交換導管６８へ流れ、第３熱交換器７０へ流れる前に、第１熱交換器４２内の作動流体から熱を吸収してもよい。
【００３５】
第３熱交換器７０内では、冷却剤からの熱は、ファン３０によって第３熱交換器７０をわたって強制的に送られている周囲空気へと、排除されてもよい。第３熱交換器７０から、冷却剤は、第１導管７８を通り、第２弁７２（第１位置にある）を通り、第２導管８０を通って流れ、ポンプ６２に戻ってもよく、ここでこのサイクルは繰り返されてもよい。この第１流体回路３４および第２流体回路３６のサイクルは、バッテリーパック１４が既定の閾値よりも低く冷却されるまで、このようにして繰り返されてもよい。
【００３６】
いくつかの実施形態では、車両１０の外側の周囲空気が十分に冷たい場合には、第２流体回路３６は、第１流体回路３４を運用することなく、冷却モードで動作させることができる。すなわち、周囲空気が十分に冷たい場合、冷却剤がバッテリーパック１４から熱を効率的に吸収することを可能にするように、冷却剤は、単に第３熱交換器７０を横切って流れる周囲空気との熱伝達のみによって十分に冷却することができ、第２熱交換器４６内の作動流体によって冷却される必要がない場合がある。いくつかの実施形態では、摂氏約３５度（華氏９５度）よりも低い周囲空気は、第２流体回路３６が、第１流体回路３４を運用することなく、バッテリーパック１４を適切に冷却するために、十分低温である場合がある。
【００３７】
加熱モード（図３）では、制御モジュール４９は、上述のように、圧縮器３８およびポンプ６２の動作を引き起こしてもよい。ただし、加熱モードでは、制御モジュール４９は、四方弁４０、第１弁６６、および第２弁７２を、第２位置へと移動させてもよい。四方弁４０が第２位置にある状態で、圧縮器３８から放出される高温かつ高圧の作動流体は、四方弁４０の第１流体ポート５０内に流れ込み、第１熱交換器４２および膨張器４４を迂回して、四方弁４０の第３流体ポート５４を通って出る。それゆえ、作動流体が第２熱交換器４６に入る際には、作動流体は、依然として比較的高い温度である場合がある。
【００３８】
第２熱交換器４６内の作動流体は、加熱モードでは高い温度であるため、第２熱交換器４６と熱伝達関係になる第１熱交換導管６４内の冷却剤は、作動流体から熱を吸収する。このことが、冷却剤の温度を、バッテリーパック１４に到達する前に上昇させる。次いで、この比較的高い温度の冷却剤は、バッテリーパック１４と熱伝達関係になることにより、バッテリーパック１４の温度を上昇させる。冷却剤は、次いで、第１弁６６（第２位置にある）へ流れてもよく、バイパス導管７６内へと方向付けられてもよい。冷却剤は、バイパス導管７６を通って第２弁７２へ流れてもよく、ここで、冷却剤は、第２導管８０へ方向付けられて、この第２導管８０を通って、冷却剤はポンプ６２に戻る。この第１流体回路３４および第２流体回路３６のサイクルは、バッテリーパック１４が既定の閾値よりも上の温度に暖められるまで、このようにして繰り返されてもよい。
【００３９】
図４および図５を参照して、別のバッテリー加熱冷却システム１１６が提供され、このバッテリー加熱冷却システム１１６は、第１流体回路１３４および第２流体回路１３６を含んでもよい。第１流体回路１３４の構造および機能は、後述するいずれかの例外を除いては、上述の第１流体回路３４と概ね同様であってもよい。第１流体回路１３４は、圧縮器１３８、四方弁１４０、第１熱交換器１４２、膨張装置１４４、第２熱交換器１４６、およびアキュムレータ１４８を含んでもよい。第２熱交換器１４６内部の作動流体は、車両１０の車室２０内部からの空気の流れ、または車両１０の外側の空気からの流れと、熱伝達関係にあってもよい。ファン１４７は、第２熱交換器１４６を横切って空気を強制的に送り、それらの間の熱伝達を促進し、バッテリーパック１４と連通するダクト１４９を通って、空気を強制的に送ってもよい。ダクト１４９を通って流れる空気は、バッテリーパック１４と熱伝達関係になり、バッテリー加熱冷却システム１１６が冷却モードにある場合、バッテリーパック１４から熱を吸収してもよく、バッテリー加熱冷却システム１１６が加熱モードにある場合、バッテリーパック１４に熱を伝達してもよい。
【００４０】
上述の第１流体回路３４と同様に、第１流体回路１３４が冷却モードにある場合、作動流体は、圧縮器１３８から、四方弁１４０（図４に示す第１位置にあってもよい）へ、第１熱交換器１４２へ、膨張装置１４４へ、四方弁１４０へ、第２熱交換器１４６へと流れる。それゆえ、冷却モードでは、第２熱交換器１４６を通って流れる作動流体は、比較的低い温度であり、ファン１４７によって第２熱交換器１４６を強制的に横切って送られた空気を冷却する。この空気は、次いで、バッテリーパック１４を冷却して、その後、車両１０から排気されてもよい。車室２０内部の空気が十分に冷たい場合には、ファン１４７の冷却能力は、それ自体、第１流体回路１３４を運用することなく、バッテリーパック１４を適切に冷却するために十分である場合がある。
【００４１】
第１流体回路１３４の冷却モードでの動作の間、第２流体回路１３６は、第１熱交換器１４２を通って流れる作動流体を冷却するように動作してもよい。第２流体回路１３６は、ポンプ１６２、熱交換導管１６８、第３熱交換器１７０、および液体貯蔵器１７４を含んでもよい。ポンプ１６２は、第１流体回路１３４の第１熱交換器１４２と熱伝達関係にあってもよい熱交換導管１６８に、冷却剤を強制的に通過させてもよい。熱交換導管１６８内の冷却剤は、第１熱交換器１４２内の高温の作動流体から熱を吸収して、その後、第３熱交換器１７０へ流れる。第３熱交換器１７０内では、冷却剤からの熱は、周囲空気に排除されてもよい。ファン３０は、第３熱交換器１７０を横切って空気を強制的に送り、熱伝達を促進してもよい。第３熱交換器１７０から、冷却剤はポンプ１６２に戻ってもよく、ここでこのサイクルを繰り返すことができる。
【００４２】
加熱モードでは、四方弁１４０は、第２位置にあってもよい（図５）。第１流体回路３４と同様に、第１流体回路１３４が加熱モードにある場合、作動流体は、圧縮器１３８から、四方弁１４０に流れ、第１熱交換器１４２および膨張装置１４４を迂回して、第２熱交換器１４６に直接流れてもよい。それゆえ、作動流体が、加熱モードで第２熱交換器１４６に到達する場合、作動流体は、依然として比較的高い温度であり、ファン１４７によって強制的に第２熱交換器１４６を横切って送られる車室２０からの空気に、熱を伝達する。加熱された空気は、次いで、バッテリーパック１４を横切って強制的に送られ、バッテリーパック１４に熱を伝達し、その温度を、既定の閾値よりも上に上昇させる。作動流体は、加熱モードでは第１熱交換器１４２を通って流れないため、第２流体回路１３６は、バッテリー加熱冷却システム１１６が加熱モードにある場合、動作しなくてもよい。
【００４３】
図６および図７を参照して、別のバッテリー加熱冷却システム２１６が提供され、このバッテリー加熱冷却システム２１６は、流体回路２３４を含んでもよい。流体回路２３４の構造および機能は、上述の第１流体回路１３４のものと実質的に同様であってもよく、それゆえ、再び詳細には説明されない。簡潔に述べると、流体回路２３４は、圧縮器２３８、四方弁２４０、第１熱交換器２４２、膨張装置２４４、第２熱交換器２４６、ファン２４７、およびアキュムレータ２４８を含んでもよい。第１流体回路１３４と同様に、流体回路２３４は、冷却モード（図６）および加熱モード（図７）で動作可能であってもよい。第２流体回路（第２流体回路１３６と同様の）に加えて、またはその代替として、流体回路２３４は、冷却モードの間に動作して、第１熱交換器２４２内部の作動流体を冷却する、ファン２４３を含んでもよい。
【００４４】
図８および図９を参照して、更に別のバッテリー加熱冷却システム３１６が提供され、このバッテリー加熱冷却システム３１６は、第１流体回路３３４を含んでもよい。流体回路３３４は、圧縮器３３８、四方弁３４０、第１熱交換器３４２、第１ファン３４３、膨張装置３４４、第２熱交換器３４６、第２ファン３４７、およびアキュムレータ３４８を含んでもよい。バッテリー加熱冷却システム１６、１１６、２１６と同様に、バッテリー加熱冷却システム３１６は、冷却モード（図８）および加熱モード（図９）で動作可能であってもよい。四方弁３４０、第１熱交換器３４２、第１ファン３４３、膨張装置３４４、第２熱交換器３４６、第２ファン３４７、およびアキュムレータ３４８の構造ならびに機能は、上述の、四方弁２４０、第１熱交換器２４２、ファン２４３、膨張装置２４４、第２熱交換器２４６、ファン２４７、およびアキュムレータ２４８のものと実質的に同様であってもよく、それゆえ、再び詳細には説明されない。
【００４５】
バッテリー加熱冷却システム３１６は、ＨＶＡＣシステム３１２と統合されてもよい。その中で、圧縮器３３８が、バッテリー加熱冷却システム３１６およびＨＶＡＣシステム３１２の双方を通して、作動流体を循環させてもよい。ＨＶＡＣシステム１２と同様に、ＨＶＡＣシステム３１２は、ファン３３２と、凝縮器３２４、膨張装置３２６、蒸発器３２８、および圧縮器３３８を含む、作動流体回路３１３とを含んでもよい。第１ファン３４３が、凝縮器３２４および第１熱交換器３４２の双方を横切って空気を送って、それらの中の流体を冷却することができるように、凝縮器３２４を、第１熱交換器３４２に隣接して配置してもよい。いくつかの実施形態では、凝縮器３２４および第１熱交換器３４２は、流体回路３１２、３３４にそれぞれ対応して、その中を通る第１流体経路および第２流体経路を有する、単一の熱交換ユニットとすることが可能である。
【００４６】
第１三方接合部３３０を、圧縮器３３８の下流、かつ凝縮器３２４および四方弁３４０の上流に配置されてもよい。第２三方接合部３３１を、圧縮器３３８から上流、かつ蒸発器３２８およびアキュムレータ３４８の下流に配置することができる。流体回路３３４、３１３は、第１三方接合部３３０で互いから分岐し、第２三方接合部３３１で集束して一体に戻ってもよい。
【００４７】
作動流体回路３１３は、また、圧縮器３３８から放出される流体が作動流体回路３１３の残り部分を通って流れることを、それぞれ許容および阻止するように、第１位置と第２位置との間で移動可能な弁３２５も含んでもよい。第１三方接合部３３０の下流、かつ第２三方接合部３３１の上流に配置される、四方弁３４０、膨張装置３４４、および／または任意の他の装置は、流体回路３３４を通過する流体の流れを、選択的に許容または阻止するように構成されてもよい。したがって、バッテリー加熱冷却システム３１６、およびＨＶＡＣシステム３１２は、同時に、または互いに独立して、動作することができる。
【００４８】
図１０および図１１を参照して、バッテリー加熱冷却システム４１６が提供され、このバッテリー加熱冷却システム４１６は、第１流体回路４３４および第２流体回路４３６を含んでもよい。バッテリー加熱冷却システム１６と同様に、バッテリー加熱冷却システム４１６は、冷却モード（図１０）および加熱モード（図１１）で動作可能であってもよく、それぞれ、バッテリーパック１４を冷却および加熱することができる。
【００４９】
第１流体回路４３４は、圧縮器４３８、第１四方弁４４０、第１熱交換器４４２、第２四方弁４４３、エジェクタ４４４、第２熱交換器４４６、アキュムレータ４４８、および制限装置４５０を含んでもよい。第１熱交換器４４２および第２熱交換器４４６は、上述の第１熱交換器４２および第２熱交換器４６と実質的に同様であってもよい。第１熱交換器４４２は、第２流体回路４３６と熱伝達関係にあってもよい。第２熱交換器４４６は、第２流体回路４３６を介して、バッテリーパック１４と熱伝達関係にあってもよい。すなわち、第２熱交換器４４６は、第２流体回路４３６と直接熱伝達関係にあってもよく、第２流体回路４３６は、第２熱交換器４４６とバッテリーパック１４との間で熱を伝達するように、バッテリーパック１４と直接熱伝達関係にあってもよい。
【００５０】
エジェクタ４４４の構造および機能は、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、譲渡人の共同所有の米国特許第６，５５０，２６５号に記載されるエジェクタのものと、実質的に同様であってもよい。簡潔に述べると、エジェクタ４４４は、第１入口４５２、第２入口４５４、および出口４５６を含んでもよい。図１０および図１１には具体的に示されないが、エジェクタはまた、ノズル、混合部分、および拡散器も含む。エジェクタ４４４は、一般的に、従来の蒸気圧縮サイクルにおける凝縮作動流体の膨張の間に失われるエネルギーを、利用する場合がある。
【００５１】
アキュムレータ４４８は、液体状の作動流体と気体状の作動流体を分離してもよく、ある容量の液体状作動流体をその中に蓄えてもよい。制限装置４５０は、例えば、キャピラリー管を含んでもよい。制限装置４５０は、その中を通って流れる作動流体の圧力を低減する。
【００５２】
引き続き図１０および図１１を参照して、バッテリー加熱冷却システム４１６の動作を詳細に説明する。冷却モード（図１０）では、作動流体は、圧縮器４３８から放出され、第１四方弁４４０（第１位置にある）を通って、第１熱交換器４４２へ流れる。高圧の液体状作動流体は、第１熱交換器４４２から、第２四方弁（第１位置にある）を通って、エジェクタ４４４内に流れ込み、エジェクタ４４４内部のノズルによって減圧され、膨張する。
【００５３】
エジェクタ４４４の混合部分内で、第２熱交換器４４６からの気体状作動流体が、ノズルから噴出される作動流体と混合される。混合された冷媒の圧力は、混合部分および拡散器内で上昇し、混合作動流体が、エジェクタ４４４の出口４５６から、アキュムレータ４４８内に流れ込む。この時点で、第２熱交換器４４６内の作動流体はエジェクタ４４４内に引き込まれるため、液体冷媒が、アキュムレータ４４８から、制限装置４５０を通って、第２熱交換器４４６内に流れ込む。後述するように、第２熱交換器４４６内の作動流体が、第２流体回路４３６内の流体から、熱を吸収する。
【００５４】
加熱モード（図１１）では、第１四方弁４４０および第２四方弁４４３は、第２位置へ切り替わる。圧縮器４３８から放出される高圧かつ高温の冷媒は、第１四方弁４４０を通って、第２熱交換器４４６へ流れ、ここで、作動流体からの熱は、第２流体回路４３６内の流体に伝達される。高圧の液体冷媒は、次いで、第２熱交換器４４６から、第２四方弁４４３を通って、エジェクタ４４４内に流れ込み、ここで、作動流体は、エジェクタ４４４のノズル内で減圧され、膨張し、気液二相状態になる。
【００５５】
エジェクタ４４４の混合部分内で、気体状作動流体が、第１熱交換器４４２から引き出され、ノズルから噴出される作動流体と混合される。混合作動流体の圧力は、混合部分および拡散器内で上昇する。混合作動流体は、次いで、エジェクタ４４４から出て、アキュムレータ４４８内に流れ込む。この時点で、第１熱交換器４４２内の作動流体はエジェクタ４４４内に引き込まれているため、液体状作動流体が、アキュムレータ４４８から、制限装置４５０を通って、第１熱交換器４４２内に流れ込む。第１熱交換器４４２内の作動流体が、第２流体回路４３６から、熱を吸収する。
【００５６】
第２流体回路４３６は、ポンプ４６２、熱交換導管４６４、および第３熱交換器４７０を含んでもよい。ポンプ４６２は、バッテリー加熱冷却システム４１６の動作の間、第２流体回路４３６を通して冷却剤を循環してもよい。熱交換導管４６４は、第１熱交換器４４２、第２熱交換器４４６、およびバッテリーパック１４と熱伝達関係にあってもよい。
【００５７】
上述のように、バッテリー加熱冷却システム４１６が冷却モードで動作している場合、低温の作動流体は、第２熱交換器４４６を通って流れてもよく、第２熱交換器４４６と熱伝達関係にある熱交換導管４６４の部分内の冷却剤から、熱を吸収してもよい。温度が低減された冷却剤は、次いで、バッテリーパック１４へ流れ、バッテリーパック１４から、熱を吸収してもよい。バッテリーパック１４から、冷却剤は、第１熱交換器４４２を通って流れ、第１熱交換器４４２内の作動流体から、熱を吸収してもよい。第１熱交換器４４２から、冷却剤は、第３熱交換器４７０を通って流れてもよく、ここで、冷却剤からの熱は、ファン３０によって強制的に第３熱交換器４７０を横切って送られた周囲空気に排除されてもよい。第３熱交換器４７０から、冷却剤はポンプ４６２に戻ってもよく、ここで、バッテリーパック１４が既定の温度に冷却されるまで、このサイクルは繰り返されてもよい。いくつかの実施形態では、車両１０の外側の周囲空気が十分に冷たい場合には、第１流体回路４３４を運用することなく、第２流体回路４３６を動作させて、バッテリーパック１４を冷却することができる。
【００５８】
バッテリー加熱冷却システム４１６が加熱モードで動作している場合、高温の作動流体は、第２熱交換器４４６を通って流れていてもよい。熱交換導管４６４内の冷却剤は、第２熱交換器４４６内の作動流体から、熱を吸収してもよい。比較的高温の冷却剤は、次いで、バッテリーパック１４へ流れてもよく、バッテリーパック１４は、冷却材から熱を吸収する。バッテリーパック１４から、冷却剤は、第１熱交換器４４２を通って流れ、第１熱交換器４４２内の作動流体に熱を伝達してもよい。第１熱交換器４４２から、冷却剤は、第３熱交換器４７０を通って流れ、ここで、冷却剤からの熱は、周囲空気に排除されてもよい。第３熱交換器４７０から、冷却剤はポンプ４６２に戻ってもよく、ここで、バッテリーパック１４が既定の温度に到達するまで、このサイクルを繰り返してもよい。
【００５９】
上述の実施形態の説明は、例示および説明の目的のために提供されている。上述の説明は、本開示を網羅することも、限定することも意図するものではない。特定の実施形態の個別の要素または特徴は、一般に、その特定の実施形態に限定されることはないが、具体的に図示または説明されない場合であっても、該当する場合、交換可能であり、選択された実施形態で使用することができる。同上のものはまた、多くの方法で変更されてもよい。そのような変更は、本開示からの逸脱として見なすべきではなく、全てのそのような修正は、本開示の範囲内に含まれることを意図される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【外国語明細書】
TITLE OF THE INVENTION
BATTERY HEATING AND COOLING SYSTEM
FIELD
The present disclosure relates to a system for heating and cooling a battery, and particularly, a battery for a vehicle.
BACKGROUND
This section provides background information related to the present disclosure and is not necessarily prior art.
Many vehicles include batteries that provide electrical power to a variety of electrical systems and accessories in the vehicle.  Hybrid and plug-in electric vehicles driven by electric motors powered by on-board battery packs are becoming more and more popular.  Batteries typically perform best when operating within a specific temperature range.  The present disclosure provides a system for heating and/or cooling one or more batteries to maintain the batteries within a predetermined temperature range to optimize the performance and life of the batteries.  
SUMMARY
This section provides a general summary of the disclosure, and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features.
In one form, the present disclosure provides a system that may include a first heat exchanger, a pumping device, and a valve.  The pumping device may be in fluid communication with the first heat exchanger.  The valve may receive a fluid from the pumping device and may be movable between a first position allowing the fluid through a first flow path and a second position to allow the fluid to flow through a second flow path.  The first heat exchanger may be in heat transfer relation with an energy storage device such that heat may be extracted from the energy storage device when the valve is in the first position.  Heat may be transferred from the first heat exchanger to the energy storage device when the valve is in the second position.  
In another form, the present disclosure provides a system for controlling a temperature of a battery.  The system may include a first fluid circuit having a first heat exchanger and a first compressor.  The first compressor may circulate a first fluid through the first fluid circuit.  The first heat exchanger may be in heat transfer relation with the battery.  The first fluid in the first fluid circuit may be fluidly isolated from a vehicle climate control system.  The first fluid enters the first compressor at a first pressure and is discharged from the compressor at a second pressure that is substantially higher than the first pressure.   
In yet another form, the present disclosure provides a system for a vehicle.  The vehicle may include a cabin and a battery.  The system may include a first fluid path and a second fluid path.  The first fluid path may include a first heat exchanger providing a cooling effect to air within the cabin.  The second fluid path may include a second heat exchanger and a valve.  The second heat exchanger may be in heat transfer relation with the battery.  The valve may be movable between a first position allowing fluid at a first temperature to flow through the second heat exchanger to extract heat from the battery and a second position allowing fluid at a second temperature to flow through the second heat exchanger to transfer heat from the fluid to the battery.  The second temperature may be higher than the first temperature.  
Further areas of applicability will become apparent from the description provided herein.  The description and specific examples in this summary are intended for purposes of illustration only and are not intended to limit the scope of the present disclosure.  
DRAWINGS
The drawings described herein are for illustrative purposes only of selected embodiments and not all possible implementations, and are not intended to limit the scope of the present disclosure.
Figure 1 is a schematic representation of a vehicle according to the principles of the present disclosure;
Figure 2 is a schematic representation of a battery heating and cooling system in a cooling mode according to the principles of the present disclosure;
Figure 3 is a schematic representation of the battery heating and cooling system of Figure 2 in a heating mode according to the principles of the present disclosure;
Figure 4 is a schematic representation of another battery heating and cooling system in a cooling mode according to the principles of the present disclosure;
Figure 5 is a schematic representation of the battery heating and cooling system of Figure 4 in a heating mode according to the principles of the present disclosure;
Figure 6 is a schematic representation of yet another battery heating and cooling system in a cooling mode according to the principles of the present disclosure;
Figure 7 is a schematic representation of the battery heating and cooling system of Figure 6 in a heating mode according to the principles of the present disclosure;
Figure 8 is a schematic representation of yet another battery heating and cooling system in a cooling mode according to the principles of the present disclosure;
Figure 9 is a schematic representation of the battery heating and cooling system of Figure 8 in a heating mode according to the principles of the present disclosure;
Figure 10 is a  schematic representation of yet another battery heating and cooling system in a cooling mode according to the principles of the present disclosure; and
Figure 11 is a schematic representation of the battery heating and cooling system of Figure 10 in a heating mode according to the principles of the present disclosure.  
Corresponding reference numerals indicate corresponding parts throughout the several views of the drawings.
DETAILED DESCRIPTION
Example embodiments will now be described more fully with reference to the accompanying drawings.
Example embodiments are provided so that this disclosure will be thorough, and will fully convey the scope to those who are skilled in the art.  Numerous specific details are set forth such as examples of specific components, devices, and methods, to provide a thorough understanding of embodiments of the present disclosure.  It will be apparent to those skilled in the art that specific details need not be employed, that example embodiments may be embodied in many different forms and that neither should be construed to limit the scope of the disclosure.  In some example embodiments, well-known processes, well-known device structures, and well-known technologies are not described in detail.  
The terminology used herein is for the purpose of describing particular example embodiments only and is not intended to be limiting.  As used herein, the singular forms "a,” "an," and "the" may be intended to include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise.  The terms "comprises," "comprising," “including,” and “having,” are inclusive and therefore specify the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, and/or components, but do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, and/or groups thereof.  The method steps, processes, and operations described herein are not to be construed as necessarily requiring their performance in the particular order discussed or illustrated, unless specifically identified as an order of performance.  It is also to be understood that additional or alternative steps may be employed.
When an element or layer is referred to as being "on," “engaged to,” "connected to," or "coupled to" another element or layer, it may be directly on, engaged, connected or coupled to the other element or layer, or intervening elements or layers may be present.  In contrast, when an element is referred to as being "directly on," “directly engaged to,” "directly connected to," or "directly coupled to" another element or layer, there may be no intervening elements or layers present.  Other words used to describe the relationship between elements should be interpreted in a like fashion (e.g., “between” versus “directly between,” “adjacent” versus “directly adjacent,” etc.).  As used herein, the term "and/or" includes any and all combinations of one or more of the associated listed items.
Although the terms first, second, third, etc. may be used herein to describe various elements, components, regions, layers and/or sections, these elements, components, regions, layers and/or sections should not be limited by these terms.  These terms may be only used to distinguish one element, component, region, layer or section from another region, layer or section.  Terms such as “first,” “second,” and other numerical terms when used herein do not imply a sequence or order unless clearly indicated by the context.  Thus, a first element, component, region, layer or section discussed below could be termed a second element, component, region, layer or section without departing from the teachings of the example embodiments.
Spatially relative terms, such as “inner,” “outer,” "beneath," "below," "lower," "above," "upper," and the like, may be used herein for ease of description to describe one element or feature's relationship to another element(s) or feature(s) as illustrated in the figures.  Spatially relative terms may be intended to encompass different orientations of the device in use or operation in addition to the orientation depicted in the figures.  For example, if the device in the figures is turned over, elements described as "below" or "beneath" other elements or features would then be oriented "above" the other elements or features.  Thus, the example term "below" can encompass both an orientation of above and below.  The device may be otherwise oriented (rotated 90 degrees or at other orientations) and the spatially relative descriptors used herein interpreted accordingly.
With reference to Figures 1-3, a vehicle 10 is provided and may include a heating, ventilation and air conditioning (HVAC) system 12, a battery pack 14, and a battery heating and cooling system 16.  The vehicle 10 may include an internal combustion engine and/or an electric motor 18 adapted to drive the vehicle.  That is, the vehicle 10 may include a conventional powertrain, a hybrid powertrain or an electrical powertrain.  The HVAC system 12 may be operable to heat and cool a cabin 20 of the vehicle 10.  The battery pack 14 may include one or more batteries providing electrical power for one or more electrical systems of the vehicle 10.  In some embodiments, the battery pack 14 may provide electrical power for the motor 18.  As will be subsequently described, the battery heating and cooling system 16 may be operable in a heating mode and a cooling mode to respectively heat and cool the battery pack 14 to maintain the one or more batteries within a temperature range that may maximize the life of the batteries and optimize their performance characteristics.  In some embodiments, the battery heating and cooling system 16 may be a stand-alone system, in that it may be separate and distinct from the HVAC system 12 and operate independently therefrom.  
The HVAC system 12 may include a working fluid circuit having a compressor 22, a condenser 24, an expansion device 26, and an evaporator 28.  The compressor 22 may receive a working fluid (e.g., R-12, R-134a, HFO-1234yf, carbon dioxide, etc.) at a suction pressure and temperature and discharge the working fluid at a discharge pressure and temperature that are higher than the suction pressure and temperature.  From the compressor, the working fluid may flow to the condenser 24 in which heat may be rejected from the working fluid to ambient air.  A first fan 30 may force air across the condenser 24 to facilitate heat transfer between the ambient air and the working fluid.  
From the condenser 24, the working fluid may flow through the expansion device 26.  The expansion device 26 may be a solenoid valve, thermal expansion valve, capillary tube or an orifice tube, for example, or any other suitable device.  The working fluid exiting the expansion device 26 may be at a relatively low temperature and pressure.  From the expansion device 26, the working fluid may flow through the evaporator 28 in which heat from ambient air is absorbed by the low temperature working fluid therein.  A second fan 32 may force air across the evaporator 28 and into the cabin 20 of the vehicle 10 to cool the cabin 20 to a desired temperature.  
The battery heating and cooling system 16 may be distinct from and operate independently from the HVAC system 12.  The battery heating and cooling system 16 may include a first fluid circuit 34 (shown in Figures 2 and 3 in solid lines) and a second fluid circuit 36 (shown in Figures 2 and 3 in dashed lines).  The first fluid circuit 34 may define a hermetically sealed fluid pathway including a compressor 38, a four-way valve 40, a first heat exchanger 42, an expansion device 44, a second heat exchanger 46, and an accumulator 48.  A control module 49 (shown schematically in Figure 1) may control operation of the compressor 38, which may circulate a working fluid, such as R-152a, R-245, R-12, R-134a, HFO-1234yf, or carbon dioxide, for example, through the first fluid circuit 34.  In some embodiments, the first fluid circuit 34 may be disposed entirely outside of the cabin 20 of the vehicle 10 and may be fluidly isolated from the HVAC system 12.  In such embodiments, the first fluid circuit 34 could circulate a working fluid such as R-152a, for example, which is currently not approved for use within vehicle cabins under some government regulations but is more efficient than some other working fluids like HFO-1234yf, for example.  
The four-way valve 40 may include first, second, third and fourth fluid ports 50, 52, 54, 56.  The four-way valve 40 may be in communication with the control module 49, which may be operable to move the four-way valve 40 between a first position and a second position.  In the first position (Figure 2), the first and second fluid ports 50, 52 may be in fluid communication with each other and the third and fourth fluid ports 54, 56 may be in communication with each other.  In the second position (Figure 3), the first fluid port 50 may be in fluid communication with the third fluid port 54, and the second fluid port 52 may be in fluid communication with the fourth fluid port 56.  The four-way valve 40 could include any type of valve and may include any suitable configuration that enables the functionality described herein.  For example, the four-way valve 40 could be of the type described in Assignee’s commonly owned United States Patent No. 6,574,976, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.  
A discharge port 58 of the compressor 38 may be in fluid communication with the first fluid port 50 of the four-way valve 40.  The first heat exchanger 42 may be a liquid-cooled condenser, for example, and may be in fluid communication with the second fluid port 52 of the four-way valve 40.  It will be appreciated that in some embodiments, the first heat exchanger 42 could be air-cooled.  The expansion device 44 may be in fluid communication with the first heat exchanger 42 and the fourth fluid port 56 of the four-way valve 40.  The expansion device 44 may include a solenoid valve, thermal expansion valve, a capillary tube or an orifice tube, for example, or any other suitable device.  The second heat exchanger 46 may be a chiller, for example, and may be in fluid communication with the third fluid port 54 of the four-way valve 40 and the accumulator 48.  The accumulator 48 may also be in fluid communication with a suction port 60 of the compressor 38.  
The second fluid circuit 36 may define a fluid pathway including a pump 62, a first heat exchanging conduit 64, a first valve 66, a second heat exchanging conduit 68, a third heat exchanger 70, a second valve 72, a liquid reservoir 74, and a bypass conduit 76.  The control module 49 may control operation of the pump 62, which may circulate a coolant such as a mixture of ethylene glycol and water, for example, or any other suitable fluid, throughout the second fluid circuit 36.  The coolant circulating through the second fluid circuit 36 may be fluidly isolated from the working fluids in the first fluid circuit 34 and the HVAC system 12.  The first heat exchanging conduit 64 may be fluidly coupled with the pump 62 and the first valve 66 and may be in heat transfer relation with the second heat exchanger 46 of the first fluid circuit 34 and the battery pack 14.  While not specifically shown in the schematic representations of Figures 2 and 3, the first heat exchanging conduit 64 may be coiled around and/or through the second heat exchanger 46 of the first fluid circuit 34 and the battery pack 14 to facilitate heat transfer therebetween.  
The first valve 66 may be a three-way valve in fluid communication with the first and second heat exchanging conduits 64, 68 and the bypass conduit 76.  The first valve 66 may be in communication with the control module 49 which may be operable to move the first valve 66 between a first position and a second position.  In the first position (Figure 2), coolant in the first heat exchanging conduit 64 may be allowed to flow through the first valve 66 and into the second heat exchanging conduit 68, and coolant in the bypass conduit 76 may be prevented from flowing into either of the first or second heat exchanging conduits 64, 68.  In the second position (Figure 3), the first valve 66 may allow coolant in the first heat exchanging conduit 64 to flow through the first valve 66 and into the bypass conduit 76 and prevent the coolant from flowing into the second heat exchanging conduit 68.  
The second heat exchanging conduit 68 may be in heat transfer relation with the first heat exchanger 42 of the first fluid circuit 34 and may be fluidly coupled with the third heat exchanger 70.  While not specifically shown in the schematic representations of Figures 2 and 3, the second heat exchanging conduit 68 may be coiled around and/or through the first heat exchanger 42 of the first fluid circuit 34 to facilitate heat transfer therebetween.  
The third heat exchanger 70 could be a radiator located proximate a grille at the front end of the vehicle 10, for example.  Coolant flowing through the third heat exchanger 70 may reject heat to the ambient air.  The fan 30 may force air across the third heat exchanger 70 to facilitate cooling of the coolant in the third heat exchanger 70.  An outlet of the third heat exchanger 70 may be fluidly coupled with a first conduit 78.  
The second valve 72 may be a three-way valve in fluid communication with the first conduit 78, a second conduit 80, and the bypass conduit 76.  The second valve 72 may be in communication with the control module 49 which may cause the second valve 72 to move between a first position and a second position.  In the first position (Figure 2), the second valve 72 may allow coolant to flow from the first conduit 78 and into the second conduit 80 and prevent coolant flow into or out of the bypass conduit 76.  In the second position (Figure 3), the second valve 72 may allow coolant in the bypass conduit 76 to flow into the second conduit 80 and prevent coolant flow into the first conduit 78.  
The second conduit 80 may be in fluid communication with the liquid reservoir 74 and an inlet of the pump 62.  The liquid reservoir 74 may store a volume of the excess coolant from which the pump 62 may draw to ensure that an adequate amount of coolant flows into the pump 62.  
With continued reference to Figures 1-3, operation of the battery heating and cooling system 16 will be described in detail.  The battery heating and cooling system 16 may be operable in a cooling mode (Figure 2) and a heating mode (Figure 3) to control a temperature of the one or more batteries in the battery pack 14.  One or more temperature sensors may be attached to or disposed proximate the one or more batteries to monitor their temperatures and communicate the temperatures to the control module 49.  When the control module 49 determines that the battery pack 14 is above a predetermined temperature, the control module 49 may cause the battery heating and cooling system 16 to operate in the cooling mode.  Conversely, when the control module 49 determines that the battery pack 14 is below a predetermined temperature, the control module 49 may cause the battery heating and cooling system 16 to operate in the heating mode.  
In the cooling mode, the control module 49 may move the four-way valve 40 and the first and second valves 66, 72 to move into or remain in the first positions.  The control module 49 may also cause the compressor 38 to circulate the working fluid through the first fluid circuit 34 and cause the pump 62 to circulate the coolant through the second fluid circuit 36.  
In the cooling mode, the compressor 38 may receive the working fluid at a suction pressure and temperature and discharge the working fluid at a discharge pressure and temperature that may be substantially higher than the suction pressure and temperature.  From the compressor 38, the working fluid may flow into the first fluid port 50 of the four-way valve 40.  Because the four-way valve 40 is in the first position in the cooling mode, the fluid may then exit the four-way valve 40 through the second fluid port 52 and flow into the first heat exchanger 42.  In the first heat exchanger 42, the working fluid may transfer heat to the coolant flowing through the second heat exchanging conduit 68 in the second fluid circuit 36.  From the first heat exchanger 42, the working fluid may flow through the expansion device 44, to further reduce the temperature and pressure of the working fluid.  From the expansion device 44, the working fluid may flow into the fourth fluid port 56 of the four-way valve 40 and exit the four-way valve 40 through the third fluid port 54.  From the third fluid port 54, the working fluid may flow through the second heat exchanger 46 and absorb heat from the coolant in the first heat exchanging conduit 64 of the second fluid circuit 36.  From the second heat exchanger 46, the working fluid may flow into the accumulator 48 before returning to the suction port 60 of the compressor 38, where the cycle may be repeated.  
During the operation of the first fluid circuit 34 described above, the pump 62 may circulate the coolant through the second fluid circuit 36.  The coolant may flow from the pump 62 to the first heat exchanging conduit 64, where heat is transferred from the coolant in the second fluid circuit 36 to the working fluid in the second heat exchanger 46 of the first fluid circuit 34.  The reduced temperature coolant in the first heat exchanging conduit 64 downstream of the second heat exchanger 46 may then absorb heat from the battery pack 14 as it flows therethrough.  The coolant may then flow through the first valve 66 (which is in the first position) to the second heat exchanging conduit 68 and absorb heat from the working fluid in the first heat exchanger 42 before flowing to the third heat exchanger 70.  
In the third heat exchanger 70, heat from the coolant may be rejected to the ambient air being forced over the third heat exchanger 70 by the fan 30.   From the third heat exchanger 70, the coolant may flow through the first conduit 78, through the second valve 72 (which is in the first position), through the second conduit 80 and back to the pump 62, where the cycle may be repeated.  The cycles of the first and second fluid circuits 34, 36 may be repeated in this manner until the battery pack 14 is cooled below the predetermined threshold.  
In some embodiments, if the ambient air outside of the vehicle 10 is sufficiently cool, the second fluid circuit 36 can be operated in the cooling mode without running the first fluid circuit 34.  That is, when the ambient air is sufficiently cool, the coolant can be sufficiently cooled only by heat transfer with the ambient air flowing across the third heat exchanger 70 and may not need to be cooled by the working fluid in the second heat exchanger 46 to enable the coolant to effectively absorb heat from the battery pack 14.  In some embodiments, ambient air below about thirty five degrees Celsius (ninety five degrees Fahrenheit) may be sufficiently cool for the second fluid circuit 36 to adequately cool the battery pack 14 without running the first fluid circuit 34.  
In the heating mode (Figure 3), the control module 49 may cause operation of the compressor 38 and the pump 62, as described above.  However, in the heating mode, the control module 49 may cause the four-way valve 40 and the first and second valves 66, 72 to move into the second position.  With the four-way valve 40 in the second position, the high temperature and pressure working fluid discharged from the compressor 38 flows into the first fluid port 50 of the four-way valve 40 and exits the four-way valve 40 through the third fluid port 54, bypassing the first heat exchanger 42 and the expansion device 44.  Therefore, when the working fluid enters the second heat exchanger 46, the working fluid may still be at a relatively high temperature.  
Because the working fluid in the second heat exchanger 46 is at a high temperature in the heating mode, the coolant in the first heat exchanging conduit 64 that comes into heat transfer relation with the second heat exchanger 46 absorbs heat from the working fluid.  This causes the temperature of the coolant to rise prior to reaching the battery pack 14.  Then, this relatively high-temperature coolant comes into heat transfer relation with the battery pack 14, thereby raising the temperature of the battery pack 14.  The coolant may then flow to the first valve 66 (which is in the second position) and may be directed into the bypass conduit 76.  The coolant may flow through the bypass conduit 76 to the second valve 72 where it is directed to the second conduit 80, through which the coolant is returned to the pump 62.  The cycles of the first and second fluid circuits 34, 36 may repeat in this manner until the battery pack 14 warms up to a temperature above a predetermined threshold.  
With reference to Figures 4 and 5, another battery heating and cooling system 116 is provided and may include a first fluid circuit 134 and a second fluid circuit 136.  The structure and function of the first fluid circuit 134 may be generally similar to the first fluid circuit 34 described above, apart from any exceptions noted below.  The first fluid circuit 134 may include a compressor 138, a four-way valve140, a first heat exchanger 142, an expansion device 144, a second heat exchanger 146, and an accumulator 148.  Working fluid within the second heat exchanger 146 may be in heat transfer relation with a flow of air from within the cabin 20 of the vehicle 10 or from air outside of the vehicle 10.  A fan 147 may force the air across the second heat exchanger 146 to facilitate heat transfer therebetween and force the air through a duct 149 in communication with the battery pack 14.  The air flowing through the duct 149 may come into heat transfer relation with the battery pack 14 to absorb heat from the battery pack 14 in the when the battery heating and cooling system 116 is in the cooling mode and transfer heat to the battery pack 14 when the battery heating and cooling system 116 is in the heating mode.  
Like the first fluid circuit 34 described above, when the first fluid circuit 134 is in the cooling mode, the working fluid flows from the compressor 138 to the four-way valve 140 (which may be in the first position shown in Figure 4), to the first heat exchanger 142, to the expansion device 144, to the four-way valve 140 to the second heat exchanger 146.  Therefore, in the cooling mode, the working fluid flowing through the second heat exchanger 146 is at a relatively low temperature and cools the air forced across it by the fan 147.  This air then cools the battery pack 14 and may be subsequently exhausted from the vehicle 10.  If the air within the cabin 20 is sufficiently cool, the cooling capacity of the fan 147, by itself, may be sufficient to adequately cool the battery pack 14 without running the first fluid circuit 134.  
During operation of the first fluid circuit 134 in the cooling mode, the second fluid circuit 136 may be operated to cool the working fluid flowing through the first heat exchanger 142.  The second fluid circuit 136 may include a pump 162, a heat exchanging conduit 168, a third heat exchanger 170, and a liquid reservoir 174.  The pump 162 may force coolant through the heat exchanging conduit 168 which may be in heat transfer relation with the first heat exchanger 142 of the first fluid circuit 134.  The coolant in the heat exchanging conduit 168 absorbs heat from the high-temperature working fluid in the first heat exchanger 142 and subsequently flows to the third heat exchanger 170.  In the third heat exchanger 170, heat from the coolant may be rejected to ambient air.  The fan 30 may force air across the third heat exchanger 170 to facilitate heat transfer.  From the third heat exchanger 170, the coolant may return to the pump 162, where the cycle can be repeated.  
In the heating mode, the four-way valve 140 may be in the second position (Figure 5).  Like the first fluid circuit 34, when the first fluid circuit 134 is in the heating mode, the working fluid flows from the compressor 138 to the four-way valve 140 and may flow directly to the second heat exchanger 146, bypassing the first heat exchanger 142 and the expansion device 144.  Therefore, when the working fluid reaches the second heat exchanger 146 in the heating mode, the working fluid is still at a relatively high temperature and transfers heat to the air from the cabin 20 forced across it by the fan 147.  The heated air then is forced across the battery pack 14 to transfer heat to the battery pack 14 to raise its temperature above a predetermined threshold.  Because the working fluid does not flow through the first heat exchanger 142 in the heating mode, the second fluid circuit 136 may not need to operate when the battery heating and cooling system 116 is in the heating mode. 
With reference to Figures 6 and 7, another battery heating and cooling system 216 is provided and may include a fluid circuit 234.  The structure and function of the fluid circuit 234 may be substantially similar to that of the first fluid circuit 134 described above, and therefore, will not be described again in detail.  Briefly, the fluid circuit 234 may include a compressor 238, a four-way valve 240, a first heat exchanger 242, an expansion device 244, a second heat exchanger 246, a fan 247, and an accumulator 248.  Like the first fluid circuit 134, the fluid circuit 234 may be operable in a cooling mode (Figure 6) and a heating mode (Figure 7).  In addition to or in the alternative to a second fluid circuit (like the second fluid circuit 136), the fluid circuit 234 may include a fan 243 that may operate during the cooling mode to cool the working fluid within the first heat exchanger 242.  
With reference to Figures 8 and 9, yet another battery heating and cooling system 316 is provided and may include a first fluid circuit 334.  The fluid circuit 334 may include a compressor 338, a four-way valve 340, a first heat exchanger 342, a first fan 343, an expansion device 344, a second heat exchanger 346, a second fan 347, and an accumulator 348.  Like the battery heat and cooling systems 16, 116, 216, the battery heat and cooling system 316 may be operable in a cooling mode (Figure 8) and a heating mode (Figure 9).  The structure and function of the four-way valve 340, first heat exchanger 342, first fan 343, expansion device 344, second heat exchanger 346, second fan 347, and accumulator 348 may be substantially similar to that of the four-way valve 240, a first heat exchanger 242, fan 243, expansion device 244, second heat exchanger 246, fan 247, and accumulator 248 described above, and therefore, will not be described again in detail.  
The battery heating and cooling system 316 may be integrated with an HVAC system 312 in that the compressor 338 may circulate a working fluid through both the battery heating and cooling system 316 and the HVAC system 312.  Like the HVAC system 12, the HVAC system 312 may include a fan 332 and a working fluid circuit 313 including a condenser 324, an expansion device 326, an evaporator 328, and the compressor 338.  The condenser 324 may be disposed adjacent the first heat exchanger 342 so that the first fan 343 can force air across both the condenser 324 and the first heat exchanger 342 to cool the fluid therein.  In some embodiments, the condenser 324 and the first heat exchanger 342 could be a single heat exchanger unit having first and second fluid paths therethrough corresponding to the fluid circuits 312, 334, respectively.  
A first three-way joint 330 may be disposed downstream of the compressor 338 and upstream of the condenser 324 and the four-way valve 340.  A second three-way joint 331 may be disposed upstream from the compressor 338 and downstream of the evaporator 328 and the accumulator 348.  The fluid circuits 334, 313 may diverge from each other at the first three-way joint 330 and converge back together at the second three-way joint 331.  
The working fluid circuit 313 may also include a valve 325 that may be movable between first and second positions to respectively allow and prevent fluid discharged from the compressor 338 to flow through the rest of the working fluid circuit 313.  The four-way valve 340, the expansion device 344 and/or any other device disposed downstream of the first three-way joint 330 and upstream of the second three-way joint 331 may be configured to selectively allow or prevent fluid flow through the fluid circuit 334.  Accordingly, the battery heating and cooling system 316 and the HVAC system 312 can operate simultaneously or independently from each other. 
With reference to Figures 10 and 11, a battery heating and cooling system 416 is provided and may include a first fluid circuit 434 and a second fluid circuit 436.  Like the battery heating and cooling system 16, the battery heating and cooling system 416 may be operable in a cooling mode (Figure 10) and a heating mode (Figure 11) to respectively cool and heat the battery pack 14.  
The first fluid circuit 434 may include a compressor 438, a first four-way valve 440, a first heat exchanger 442, a second four-way valve 443, an ejector 444, a second heat exchanger 446, an accumulator 448, and a restriction device 450.  The first and second heat exchangers 442, 446 may be substantially similar to the first and second heat exchangers 42, 46 described above.  The first heat exchanger 442 may be in heat transfer relation with the second fluid circuit 436.  The second heat exchanger 446 may be in heat transfer relation with the battery pack 14 via the second fluid circuit 436.  That is, the second heat exchanger 446 may be in direct heat transfer relation with the second fluid circuit 436, and the second fluid circuit 436 may be in direct heat transfer relation with the battery pack 14 to transfer heat between the second heat exchanger 446 and the battery pack 14.  
The structure and function of the ejector 444 may be substantially similar to that of the ejector described in Assignee’s commonly owned U.S. Patent No. 6,550,265, the disclosure of which is hereby incorporated by reference.  Briefly, the ejector 444 may include a first and second inlets 452, 454 and an outlet 456.  While not specifically shown in Figures 10 and 11, the ejector also includes a nozzle, a mixing portion and a diffuser.  The ejector 444 may utilize energy that is typically lost during expansion of condensed working fluid in a conventional vapor compression cycle. 
The accumulator 448 may separate liquid and gaseous working fluid and may store a volume of liquid working fluid therein.  The restriction device 450 may include a capillary tube, for example.  The restriction device 450 reduces the pressure of working fluid that flows therethrough.    
With continued reference to Figures 10 and 11, operation of the battery heating and cooling system 416 will be described in detail.  In the cooling mode (Figure 10), the working fluid is discharged from the compressor 438 and flows through the first four-way valve 440 (which is in a first position) to the first heat exchanger 442.  The high-pressure liquid working fluid flows from the first heat exchanger 442, through the second four-way valve (which is in a first position) and into the ejector 444, to be decompressed and expanded by the nozzle within the ejector 444. 
In the mixing portion of the ejector 444, gaseous working fluid from the second heat exchanger 446 is mixed with the working fluid jetted from the nozzle. The pressure of the mixed refrigerant is increased in the mixing portion and the diffuser, and the mixed working fluid flows into the accumulator 448 from the outlet 456 of the ejector 444. At this time, since working fluid in the second heat exchanger 446 is drawn into the ejector 444, liquid refrigerant flows from the accumulator 448, through the restriction device 450, and into the second heat exchanger 446.  As will be subsequently described, the working fluid in the second heat exchanger 446 absorbs heat from fluid in the second fluid circuit 436.  
In the heating mode (Figure 11), the first and second four-way valves 440, 443 are switched to second positions. High-pressure and high-temperature refrigerant discharged from the compressor 438 flows through the first four-way valve 440 to the second heat exchanger 446, where heat from the working fluid is transferred to fluid in the second fluid circuit 436.  The high-pressure liquid refrigerant then flows from the second heat exchanger 446 through the second four-way valve 443 and into the ejector 444, where the working fluid is decompressed and expanded in the nozzle of the ejector 444 to become a gas-liquid two-phase state. 
In the mixing portion of the ejector 444, gaseous working fluid is drawn from the first heat exchanger 442 and is mixed with the working fluid jetted from the nozzle.  The pressure of the mixed working fluid is increased in the mixing portion and the diffuser.  The mixed working fluid then exits the ejector 444 and flows into the accumulator 448. At this time, since working fluid in the first heat exchanger 442 is drawn into the ejector 444, liquid working fluid flows from the accumulator 448, through the restriction device 450, and into the first heat exchanger 442. Working fluid in the first heat exchanger 442 absorbs heat from the second fluid circuit 436. 
The second fluid circuit 436 may include a pump 462, a heat exchanging conduit 464, and a third heat exchanger 470.  The pump 462 may circulate a coolant through the second fluid circuit 436 during operation of the battery heating and cooling system 416.  The heat exchanging conduit 464 may be in heat transfer relation with the first and second heat exchangers 442, 446 and the battery pack 14.  
As described above, when the battery heating and cooling system 416 is operating in the cooling mode, low-temperature working fluid may be flowing through the second heat exchanger 446 and may absorb heat from the coolant in a portion of the heat exchanging conduit 464 that in heat transfer relation therewith.  Reduced-temperature coolant may then flow to the battery pack 14 and absorb heat from the battery pack 14.  From the battery pack 14, the coolant may flow through the first heat exchanger 442 and absorb heat from the working fluid therein.  From the first heat exchanger 442, the coolant may flow through the third heat exchanger 470, where heat from the coolant may be rejected to the ambient air forced across the third heat exchanger 470 by the fan 30.  From the third heat exchanger 470, the coolant may return to the pump 462, where the cycle may be repeated until the battery pack 14 is cooled to a predetermined temperature.  In some embodiments, if the ambient air outside of the vehicle 10 is sufficiently cool, the second fluid circuit 436 can be operated to cool the battery pack 14 without running the first fluid circuit 434.  
When the battery heating and cooling system 416 is operating in the heating mode, high-temperature working fluid may be flowing through the second heat exchanger 446.  The coolant in the heat exchanging conduit 464  may absorb heat from the working fluid in the second heat exchanger 446.  Relatively high-temperature coolant may then flow to the battery pack 14, which absorbs heat from the coolant.  From the battery pack 14, the coolant may flow through the first heat exchanger 442 and transfer heat to the working fluid therein.  From the first heat exchanger 442, the coolant may flow through the third heat exchanger 470, where heat from the coolant may be rejected to the ambient air.  From the third heat exchanger 470, the coolant may return to the pump 462, where the cycle may be repeated until the battery pack 14 reaches a predetermined temperature.  
The foregoing description of the embodiments has been provided for purposes of illustration and description.  It is not intended to be exhaustive or to limit the disclosure.  Individual elements or features of a particular embodiment are generally not limited to that particular embodiment, but, where applicable, are interchangeable and can be used in a selected embodiment, even if not specifically shown or described.  The same may also be varied in many ways. Such variations are not to be regarded as a departure from the disclosure, and all such modifications are intended to be included within the scope of the disclosure.
CLAIMS
What is claimed is:
1. A system comprising:
a first heat exchanger;
a pumping device in fluid communication with the first heat exchanger; and
a valve receiving a fluid from the pumping device and movable between a first position allowing the fluid through a first flow path and a second position to allow the fluid to flow through a second flow path,
wherein the first heat exchanger is in heat transfer relation with an energy storage device such that heat is extracted from the energy storage device when the valve is in the first position and heat is transferred from the first heat exchanger to the energy storage device when the valve is in the second position.  
2. The system of Claim 1, wherein the pumping device includes a compressor receiving the fluid at a first pressure and compressing the fluid to a second pressure higher than the first pressure. 
3. The system of Claim 2, further comprising a fluid circuit that is fluidly isolated from the first heat exchanger, the compressor and the valve, the fluid circuit being in heat transfer relation with the first heat exchanger and the electronic device.
4. The system of Claim 1, further comprising a vehicle air conditioning system including a fluid circuit that is fluidly isolated from the pumping device, the first heat exchanger and the valve.  
5. The system of Claim 1, further comprising a vehicle air conditioning system including a second heat exchanger disposed adjacent the first heat exchanger, wherein a fan is disposed adjacent one of said first and second heat exchangers and forces air across said first and second heat exchangers.  
6. The system of Claim 1, further comprising a second heat exchanger in fluid communication with the first heat exchanger and the pumping device when the valve is in the first position and fluidly isolated from the first heat exchanger and the pumping device when the valve is in the second position.
7. The system of Claim 6, wherein the second heat exchanger includes a liquid-cooled condenser.  
8. The system of Claim 1, further comprising an ejector in fluid communication with the pumping device.  
9. A system for controlling a temperature of a battery, the system comprising: a first fluid circuit including a first heat exchanger and a first compressor circulating a first fluid therethrough, the first heat exchanger being in heat transfer relation with the battery, the first fluid in the first fluid circuit is fluidly isolated from a vehicle climate control system, wherein the first fluid enters the first compressor at a first pressure and is discharged from the compressor at a second pressure that is substantially higher than the first pressure.   
10. The system of Claim 9, wherein the first fluid circuit includes a valve and a second heat exchanger, the valve being movable between a first position allowing fluid to flow through the first and second heat exchangers and a second position to allowing the fluid to flow through the first heat exchanger and restricting the fluid from flowing through the second heat exchanger.
11. The system of Claim 10, wherein the second heat exchanger includes a liquid-cooled condenser.  
12. The system of Claim 9, further comprising a second fluid circuit that is fluidly isolated from the first fluid circuit, the second fluid circuit being in heat transfer relation with the battery and the first heat exchanger. 
13. The system of Claim 12, wherein the second fluid circuit includes a second fluid flowing therethrough, the second fluid being fluidly isolated from the vehicle climate control system.  
14. A vehicle including the system of Claim 9, wherein the vehicle climate control system and the battery are mounted thereto and the battery is operable to provide electrical energy to power for the vehicle for locomotion.  
15. A system for a vehicle, the vehicle having a cabin and a battery, the system comprising: 
a first fluid path including a first heat exchanger providing a cooling effect to air within the cabin; and
a second fluid path including a second heat exchanger and a valve, the second heat exchanger being in heat transfer relation with the battery, the valve being movable between a first position allowing fluid at a first temperature to flow through the second heat exchanger to extract heat from the battery and a second position allowing fluid at a second temperature to flow through the second heat exchanger to transfer heat from the fluid to the battery. 
16. The system of Claim 15, wherein the second fluid pathway includes a compressor disposed upstream from the second heat exchanger.
17. The system of Claim 15, wherein the second fluid pathway includes a third heat exchanger in fluid communication with the second heat exchanger when the valve is in the first position and is restricted from fluid communication with the second heat exchanger when the valve is in the second position. 
18. The system of Claim 15, wherein the first fluid path includes a first compressor and the second fluid path includes a second compressor, the first and second fluid paths being fluidly isolated from each other.   
19. The system of Claim 15, further comprising a compressor circulating a fluid through the first and second fluid paths.  
20. The system of Claim 15, further comprising a third fluid path that is fluidly isolated from the first and second fluid paths, the third fluid path being in heat transfer relation with the battery and the second heat exchanger.
A system may include a first heat exchanger, a pumping device, and a valve.  The pumping device may be in fluid communication with the first heat exchanger.  The valve may receive a fluid from the pumping device and may be movable between a first position allowing the fluid through a first flow path and a second position to allow the fluid to flow through a second flow path.  The first heat exchanger may be in heat transfer relation with an energy storage device such that heat may be extracted from the energy storage device when the valve is in the first position.  Heat may be transferred from the first heat exchanger to the energy storage device when the valve is in the second position.
Representative Drawing: Fig. 2
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