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JP6612364B2 - 電気車両の熱管理システム - Google Patents
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Description

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

Claims (15)

  1. 燃料電池を備える電気自動車の熱管理システム(1)であって、
    前記燃料電池に空気を供給する空気圧縮機と熱を交換する熱交換装置(101)と、前記電気車両の前面(10)に配置された少なくとも1つの第1の専用ラジエータ(105)とを備え、第1の熱伝達流体が循環する第1のいわゆる低温熱調節ループ(100)と、
    前記燃料電池と熱を交換する熱交換装置(201)と、前記電気車両の前記前面(10)に配置された少なくとも1つの第2の専用ラジエータ(203)とを備え、第2の熱伝達流体が循環する第2のいわゆる高温熱調節ループ(200)と、
    供給空気圧縮機からの圧縮された給気と熱を交換する熱交換装置(301)と、前記電気車両の前記前面(10)に配置された第3の専用ラジエータ(303)とを備え、第3の熱伝達流体が循環する第3のいわゆる超高温熱調節ループ(300)と
    を備え
    前記第2の高温ループ(200)は、前記燃料電池と熱を交換する熱交換装置(201)に並列に接続された第1の追加の熱交換器(209)を備え、該第1の追加の熱交換器(209)は、前記供給空気圧縮機の出力における圧縮された供給空気流(21)において、前記第3の超高温ループ(300)の前記圧縮された給気と熱を交換する前記熱交換装置(301)の下流に配置されることを特徴とする熱管理システム(1)。
  2. 前記第1の熱調節ループは、前記電気車両の電力電子回路と熱を交換する熱交換装置(103)を備える、ことを特徴とする請求項1に記載の管理システム(1)。
  3. 少なくとも1つの第1の専用ラジエータ(105)は、前記電気車両の少なくとも1つの追加の前面側方モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項1または2に記載の管理システム(1)。
  4. 少なくとも1つの第1の専用ラジエータ(105)は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項1から3のいずれか一項に記載の管理システム(1)。
  5. 前記第1のいわゆる低温熱調節ループ(100)は、直列または並列に接続された少なくとも2つの第1の専用ラジエータ(105)を備え、少なくとも1つの第1の専用ラジエータ(105)は、前記電気車両の少なくとも1つの追加の前面側方モジュールに配置され、少なくとも1つの他の第1の専用ラジエータ(105)は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項3および4に記載の管理システム(1)。
  6. 少なくとも1つの第2の専用ラジエータ(203)は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の管理システム(1)。
  7. 前記第2のいわゆる高温熱調節ループ(200)は、直列または並列に接続された少なくとも2つの第2の専用ラジエータ(203)を備え、少なくとも1つの第2の専用ラジエータ(203)は、前記電気車両の少なくとも1つの追加の前面側方モジュールに配置され、少なくとも1つの他の第2の専用ラジエータ(203)は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の管理システム(1)。
  8. 前記第3の専用ラジエータ(303)は、前記電気車両の少なくとも1つの追加の前面側方モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の管理システム(1)。
  9. 前記第3の専用ラジエータ(203)は、前記電気車両の前面前端モジュールに配置される、ことを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の管理システム(1)。
  10. 前記電気車両の1つの同じ追加の前面側方モジュールにおいて、前記第1の専用ラジエータ(105)は、前記第2の専用ラジエータ(203)または前記第3の専用ラジエータ(303)を通過する空気流(11)の循環の方向における前記第2の専用ラジエータ(203)または前記第3の専用ラジエータ(303)の上流に位置する、ことを特徴とする請求項7または8との組み合わせにおける請求項3または5に記載の管理システム(1)。
  11. 前記電気車両の1つの同じ前面前端モジュールにおいて、前記第1の専用ラジエータ(105)は、前記第2の専用ラジエータ(203)または前記第3の専用ラジエータ(303)を通過する空気流(11)の循環の方向における前記第2の専用ラジエータ(203)または前記第3の専用ラジエータ(303)の上流に位置する、ことを特徴とする請求項6または9との組み合わせにおける請求項4または5に記載の管理システム(1)。
  12. 前記第3の超高温ループ(300)の前記圧縮された給気と熱を交換する前記熱交換装置(301)と、前記第2の高温ループ(200)の前記第1の追加の熱交換器(209)とは、互いに取り付けられる、ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の管理システム(1)。
  13. 前記第3の超高温ループ(300)の前記圧縮された給気と熱を交換する前記熱交換装置(301)と、前記第2の高温ループ(200)の前記第1の追加の熱交換器(209)とは、前記第3の熱伝達流体を循環させる第1の内部回路と、前記第2の熱伝達流体を循環させる第2の内部回路とを備える1つの同じ熱交換器に組み合わせられる、ことを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の管理システム(1)。
  14. 前記第2の高温ループ(200)は、前記燃料電池と熱を交換する前記熱交換装置(201)と前記第2の専用ラジエータ(複数可)(203)との間に接続された第2の追加の熱交換器(214)をさらに備え、該第2の追加の熱交換器(214)は、前記燃料電池に到達する燃料の流れ内に配置される、ことを特徴とする請求項1から13のいずれか一項に記載の管理システム(1)。
  15. 冷媒が循環する第4の空調ループ(400)をさらに備え、
    該第4の空調ループ(400)は、
    圧縮機(401)と、
    前記電気自動車の前記前面(10)に配置された凝縮器(403)と、
    膨張装置(405)と、
    前記自動車の室内へと空気を供給する装置に配置された蒸発器(407)と
    を備える、ことを特徴とする請求項1から14のいずれか一項に記載の管理システム(1)。
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113525180A (zh) * 2020-04-14 2021-10-22 北京亿华通科技股份有限公司 燃料电池车辆的热管理系统及其供暖方法、燃料电池车辆
CN111645511A (zh) * 2020-06-01 2020-09-11 摩登汽车有限公司 电动汽车热管理系统及电动汽车
KR102952379B1 (ko) * 2020-12-07 2026-04-13 현대자동차주식회사 차량의 통합열관리 시스템
CN115891626B (zh) * 2021-09-30 2025-03-11 比亚迪股份有限公司 车辆的热管理系统和车辆
JP7441266B2 (ja) * 2022-04-28 2024-02-29 本田技研工業株式会社 燃料電池システム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000315513A (ja) * 1999-05-06 2000-11-14 Nissan Motor Co Ltd 燃料電池自動車用ラジエータシステム
JP4083545B2 (ja) * 2002-11-20 2008-04-30 本田技研工業株式会社 燃料電池車両の冷却構造
FR2868607B1 (fr) * 2004-03-31 2006-07-07 Renault Sas Dispositif et procede de refroidissement d'un ensemble de generation d'electricite comprenant une pile a combustible
JP4952114B2 (ja) * 2006-07-26 2012-06-13 トヨタ自動車株式会社 燃料電池システム
JP2008207569A (ja) * 2007-02-23 2008-09-11 Toyota Motor Corp 燃料電池搭載車両の冷却システム、冷却制御方法
JP4790781B2 (ja) * 2008-07-31 2011-10-12 本田技研工業株式会社 燃料電池車両
JP5379537B2 (ja) * 2009-03-31 2013-12-25 本田技研工業株式会社 燃料電池車両用冷却装置
FR2946288B1 (fr) * 2009-06-05 2011-05-27 Valeo Systemes Thermiques Dispositif et procede de gestion thermique multifonction d'un vehicule electrique
FR2946415B1 (fr) * 2009-06-05 2013-12-27 Valeo Systemes Thermiques Systeme de gestion thermique comprenant une boucle de climatisation et un circuit de fluide caloporteur

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