JP6305039B2 - 廃熱回収装置を備えた車両の発電装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の廃熱エネルギーによる発電と、下り坂走行時に発電を行う廃熱回収装置を備えた車両の発電装置に関する。

内燃機関を搭載した車両において、内燃機関の廃熱エネルギーを廃熱回収装置により回収して、内燃機関の熱効率を向上させることが行われている。廃熱回収装置は、内燃機関の廃熱エネルギーを電力として回収することができる。

一方、車両に搭載された内燃機関は、該内燃機関にプーリとベルトにて機械的に連結されたオルタネータ（発電機）を備えており、オルタネータをエンジンの駆動で発電して、車両で消費される、車両電気需要量を満たしている。
特許文献１によると、内燃機関の廃熱量がランキンサイクル回路によるエネルギー回収が可能に成ることを内燃機関の冷却水温度で判断している。
動力回収可能の判断手段として、冷却水温のほかに、油温、排気温度、あるいは排気通路に設けられた触媒の触媒温度に基づいて判断している。
そして、判断手段が第１の閾値を超えている場合には、内燃機関側のクラッチを遮断して、ランキンサイクル回路による発電に切替える。
冷却水温度が第１の閾値を超えていない場合は、内燃機関の駆動によってオルタネータを駆動するようになっている。
このようにして、内燃機関が所定以上に暖気されると、内燃機関がオルタネータを駆動する駆動負荷分をランキンサイクル回路による動力回収によって駆動し、内燃機関の燃料消費量を抑制している。

特開２００９−２７８７２３号公報

近年、車両が下り坂を走行する場合、省燃費化、及び加速の増大を防止するため内燃機関への燃料カットを行うと共に、内燃機関からタイヤまでの駆動系ラインを接続させた状態にして、内燃機関のシリンダと、ピストンにおけるポンピング作用による所謂エンジンブレーキ作用を生起させている。
ところが、特許文献１によると、内燃機関の暖気状態によって、オルタネータの駆動をエンジン負荷で駆動する場合と、ランキンサイクル回路の廃熱でオルタネータの駆動を行うもので、車両が下り坂を走行する場合の降坂走行エネルギーを排出して無駄にしている。

本発明は、上述した従来技術の課題に鑑みなされた発明であって、車両の走行中に、バッテリの充電率が所定値以上の場合には、発電を中止して、車両走行燃費を向上させる廃熱回収装置を備えた車両の発電装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明によれば、車両に搭載された内燃機関と、
前記内燃機関の廃熱エネルギーを駆動力として回収する廃熱回収装置と、
前記内燃機関と前記廃熱回収装置に連結する発電装置と、
前記内燃機関の駆動力により前記発電装置を駆動する内燃機関発電機構と、
前記廃熱回収装置の駆動力により前記発電装置を駆動する廃熱回収装置発電機構と、
前記車両の降坂走行を検知する降坂走行検知手段と、
前記内燃機関発電機構と前記廃熱回収装置発電機構による発電を制御する制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記降坂走行検知手段が車両の降坂走行を検知しないときは、前記廃熱回収装置発電機構を作動させて、前記発電装置を駆動し、前記車両に搭載されているバッテリの充電率が所定値以上になった場合には、前記廃熱回収装置発電機構の作動を停止させ、
前記制御手段は、前記降坂走行検知手段が車両の降坂走行を検知したときは、前記廃熱回収装置から前記発電装置に伝達される駆動力を遮断することにより前記廃熱回収装置発電機構を停止させることを特徴とする廃熱回収装置を備えた車両の発電装置を提供できる。

本発明によれば、降坂走行検知手段が車両の降坂走行を検知しないときは、廃熱回収装置発電機構を作動させることで、廃熱回収装置の駆動力で発電装置を駆動するので、内燃機関の発電装置駆動負荷分が軽減され、車両の走行燃費向上が図れる。
また、バッテリの充電率が所定値以上になった場合には、廃熱回収装置発電機構の作動を停止させることで、廃熱回収装置の作動に消費される電力の無駄が省けると共に、廃熱回収装置の各部品の耐久性が向上する。

また、本発明において好ましくは、前記発電装置の発電量が前記車両の電気需要量に満たない場合には、前記制御手段は、前記内燃機関発電機構と前記廃熱回収装置発電機構を作動させて、前記発電装置を前記内燃機関と前記廃熱回収装置によって回収された駆動力とで協働して駆動するようにするとよい。

このような構成にすることにより、車両の電気需要量に満たない場合、発電装置を内燃機関発電機構と廃熱回収装置発電機構とで発電駆動することで、内燃機関の発電装置駆動負荷が軽減され、車両の走行燃費向上が図れる。

また、本発明において好ましくは、前記降坂走行検知手段が前記車両の降坂走行を検知した時に、前記制御手段は、前記内燃機関発電機構を作動させて、前記内燃機関から伝達される駆動力で前記発電装置を駆動して、前記発電装置の発電量が前記車両の車両側電気需要以上で且つ、前記バッテリの充電率が所定値以上になった場合には、前記内燃機関発電機構の作動を停止させるとよい。

このような構成にすることにより、車両の降坂走行時、車輪からの駆動力によって内燃機関が回転され、その回転力によって発電装置を駆動するため、発電に要する燃料が不要となり、車両の実質走行燃費の向上が図れる。
また、バッテリの充電率が所定値以上になった場合には、内燃機関発電機構の作動を停止させることにより、バッテリの過充電によりバッテリの劣化を早めることを防止すると共に、発電装置の耐久性向上が図れる。

また、本発明において好ましくは、前記降坂走行検知手段が前記車両の降坂走行を検知し、内燃機関発電機構を作動させた時に、
前記制御手段は、前記発電装置の発電量が車両側電気需要より大きい場合、前記発電装置で発電した電力を前記車両側電気需要として直接前記車両に供給するとよい。

このような構成にすることで、発電装置が発電した電力を直接車両側に供給することで、一旦、バッテリに充電することによる充電効率に伴う損失分を防止することができる。

また、本発明において好ましくは、前記降坂走行検知手段が前記車両の降坂走行を検知した時に、前記制御手段は、前記発電装置の発電量が前記車両側電気需要以上で且つ、前記バッテリの充電率が所定値未満の場合、前記内燃機関発電機構のみを作動させるようにするとよい。

このような構成にすることで、車両の降坂エネルギーのみで、発電装置の発電量が車両側電気需要と、バッテリの充電率が所定値未満の場合は内燃機関発電機構のみを作動させるようにすることで、効率的なエネルギー回収が可能となる。

また、本発明において好ましくは、前記内燃機関発電機構は前記内燃機関から前記発電装置への駆動力を断接する第1クラッチ機構を含み、前記廃熱回収装置発電機構は前記廃熱回収装置から前記発電装置への駆動力を断接する第２クラッチ機構を含んでいるとよい。

このような構成にすることで、内燃機関による駆動力及び廃熱回収装置による駆動力伝達夫・遮断をクラッチ機構で行うことにより、小型化でき且つ、機構の構造が簡単になり、装置の耐久性及びコストの向上が可能となる。

また、本発明において好ましくは、前記降坂走行検知手段は、前記内燃機関回転数と、燃料噴射量とによって降坂走行を検知するとよい。

このような構成にすることで、内燃機関が無負荷状態で、且つ内燃機関回転数が所定値以上の場合には、タイヤ側からの駆動力により内燃機関が回転されるので、車両が降坂時又はそれに近い走行状態にあることが容易に判断できる。

このような装置にすることで、車両の走行中に、バッテリの充電率が所定値以上の場合には、発電を中止して、車両走行燃費を向上させる廃熱回収装置を備えた車両の発電装置を提供することができる。

本発明が適用された、廃熱回収装置を備えた内燃機関の概略構成図を示す。 本発明を採用したオルタネータの発電状況の模式図を示す。 本発明を実施するフロー図を示す。

以下、本発明の実施形態を図に基づいて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。

図１は本発明の実施形態が用いられた廃熱回収装置を備えた内燃機関の概略構成図を示す。
１は車両に搭載された内燃機関を示す。２は内燃機関１の廃熱エネルギーを回収する廃熱回収装置であるランキンサイクル回路を示す。
内燃機関１には、該内燃機関１のクランクシャフト１１に連結されたクランクプーリ１２と、内燃機関１に装着され、内燃機関１の出力軸に連結されると共に、ランキンサイクル回路２の出力軸に連結した発電装置であるオルタネータ１７と、クランクプーリ１２と、オルタネータ１７と同軸線上に配置され、オルタネータ１７を駆動する発電プーリ１４と、クランクプーリ１２と発電プーリ１４とに掛け回された駆動ベルト１３と、発電プーリ１４とオルタネータ１７との間に介装され、発電プーリ１４の駆動力をオルタネータ１７に伝達又は遮断する第１クラッチ１５と、該第１クラッチ１５とオルタネータ１７との間に介装された変速機１６と、後述するランキンサイクル回路２に介装された膨張器２１とオルタネータ１７間に介装され、膨張器２１からの駆動力の伝達を接続又は遮断する第２クラッチ１８と、を備えている。
そして、本実施形態では、第１クラッチ１５と変速機１６及びオルタネータ１７とで内燃機関発電機構を構成している。
また、第２クラッチ１８とオルタネータ１７とで廃熱回収装置発電機構を構成している。
尚、本実施形態では、内燃機関１によって駆動される発電装置であるオルタネータ１７と、ランキンサイクル回路２の回収エネルギーによって駆動するオルタネータ１７とを同一のものを兼用したが、夫々別のオルタネータ１７としてもよい。

ランキンサイクル回路２は、内燃機関１の排気通路１９に介装され、ランキンサイクル回路２内を流れる媒体Ｒを蒸発させる蒸発器２０と、蒸発器２０で加熱され高圧蒸気となった媒体Ｒを第１導管２６ａによって導入し、高圧蒸気となった媒体Ｒを膨張させて回転駆動力を生起する膨張器２１と、該膨張器２１で膨張した媒体Ｒを第２導管２６ｂによって導入し膨張した媒体Ｒを冷却して凝縮する凝縮器２３と、凝縮された媒体を第３導管２６ｃによって導入し、第４導管２６ｄを介して蒸発器２０に媒体Ｒを供給するポンプ２４と、を備えている。
尚、凝縮器２３とポンプ２４とを連結している第３導管２６ｃに、蒸気と液体とを分離する気液分離器を設置することもできる。
この場合、気液分離器にて蒸気と液体とを確実に分離した液体（媒体）を蒸発器２０に圧送することで、熱交換の効率がより確実に行わせることができる。
また、ランキンサイクル回路２によるエネルギー回収量が十分にある時は、オルタネータ１７を駆動すると共に、その一部を、変速機１６、第１クラッチ１５、発電プーリ１４、駆動ベルト１３を介してクランクプーリ１２を駆動することにより、内燃機関１の出力補助に使用することができる。

制御手段であるコントローラ（ＣＰＵ）３は、車両の降坂走行を検知する降坂走行検知手段として、内燃機関１の運転状況を検知する方法がある。
即ち、内燃機関１の回転数センサ３５が検出する回転数Ｎと、負荷センサ３１が検出するアクセルペダル３７の踏込み有無とで検知することができる。
即ち、車両の降坂走行時は、アクセルペダル３７の踏込みがない。従って、内燃機関１への燃料カットが行われ、且つ車両の降坂走行により、内燃機関１には後輪側から車両走行用変速機を介して駆動され、アイドリング回転数Ｎ_０以上の回転数Ｎになる。
従って、内燃機関１の回転数Ｎとアクセルペダル３７の踏込み有無を検出することにより、一般走行（含む登坂走行）または、降坂走行又はそれに近い走行かの判断ができる。
これらの判断により、コントローラ（ＣＰＵ）３は第１クラッチ１５、第２クラッチ１８の接続又は遮断の制御を行う。
尚、それに近い走行とは、長い急勾配の降坂走行の場合は、降坂走行後に平坦路になっても車両の慣性走行が続く状態である。

さらに、コントローラ（ＣＰＵ）３はオルタネータ１７の発電量に対して車両電気需要量である車両側電気負荷６に対応して、バッテリ５への充電、又はバッテリ５から車両側電気負荷６への給電制御を行う。
尚、バッテリ５の充電率（充電量）を推定する方法は、複数の方法が実用化されているので、充電率算出方法の説明は省略する。
また、内燃機関１の冷却水温度を検知する温度センサ３３からの信号が入力される。
冷却水温度の検知は、内燃機関１の暖気状態を確認するもので、冷却水温度が所定値以上の温度に達してから、ランキンサイクル回路２を作動させて廃熱回収を行うためである。
内燃機関１が十分に暖気されないと、ランキンサイクル回路２による廃熱回収が効果的に行われず、ランキンサイクル回路２の作動によって得られるエネルギーより、ランキンサイクル回路２の作動に使用されるエネルギーの方が大きくなるのを防止するものである。
尚、本実施形態では、降坂走行検知手段として、内燃機関１の回転数Ｎと、アクセルペダル３７の踏込み操作を検知して制御しているが、内燃機関１の回転数Ｎの代わりに車両速度を用いてもよい。

第１動力伝達機構は、第１クラッチ１５と、図示されないアクチュエータを備えている。アクチュエータはコントローラ３からの信号に基づいて、第１クラッチ１５を接続又は、遮断することにより、内燃機関１側からの駆動力をオルタネータ１７へ伝達して発電し、又は駆動力を遮断して発電停止を行っている。
また、第２動力伝達機構は、第２クラッチ１８と、図示されないアクチュエータを備えている。アクチュエータはコントローラ３からの信号に基づいて、第２クラッチ１８を接続又は、遮断することにより、膨張器２１側からの駆動力をオルタネータ１７へ伝達して発電し、又は駆動力を遮断して発電停止を行う。

図３に基づいて、コントローラ（ＣＰＵ）３の制御方法を説明する。
ステップＳ１においてスタートする。ステップＳ２において、降坂検知を行うため、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の回転数Ｎ＞所定回転数Ｎ_０＋燃料噴射０（ゼロ）を判断する。回転数Ｎ＞所定回転数Ｎ_０の場合は、所定回転数、例えばアイドリング回転数Ｎ_０より大きい場合は、内燃機関１が荷稼働して車両が一般走行している、又は降坂走行時であってタイヤ（車輪）側から内燃機関１が回転させられているかのどちらかがの状況であることを判断する。
尚、本実施形態では、所定回転数Ｎ_０をアイドリング回転数としている。
一方、燃料噴射の有無は、アクセルペダル３７の踏込みによって負荷センサ３１が作動して燃料噴射有が検知されているか、又は、車両降坂走行時でありアクセルペダル３７は踏込み操作されないので、内燃機関１への燃料噴射は行われていないと判断し、無負荷運転としている。

従って、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の回転数Ｎ＞所定回転数Ｎ_０と燃料噴射０（ゼロ）の場合、車両走行は降坂走行中又はそれに準じた慣性力走行であると判断する。
一方、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の回転数Ｎ＞所定回転数Ｎ_０と燃料噴射有の場合、車両走行は一般または登坂（重負荷運転）走行と判断される。
また、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の回転数Ｎ＝所定回転数Ｎ_０と燃料噴射０（ゼロ）（アクセルペダル３７の踏込み操作は行われていないが、内燃機関１のアイドリングに必要な燃料は噴射される）の場合、内燃機関１はアイドリング運転中であり、廃熱エネルギー回収は行われない。

従って、ステップＳ２では、降坂走行検知手段によって一般走行と、降坂走行時との判断を行う。（降坂走行検知工程）
本実施例では、車両が走行していることを検知するため、内燃機関１の回転数を検知したが、車両のスピードセンサに変えても同様の効果を得ることができる。
ステップＳ２において、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の回転数Ｎ＞所定回転数Ｎ_０と燃料噴射有の場合、車両は一般走行又は登坂（重負荷運転）走行と判断してＮｏを選択する。ステップＳ３に進む。

ステップＳ３では、ステップＳ２においてコントローラ（ＣＰＵ）３は、車両が一般走行又は、登坂走行と判断したので、内燃機関の廃熱回収装置であるランキンサイクル回路２による発電に切替える。
そして、第１クラッチ１５を遮断して、内燃機関１側からの駆動を遮断する。一方、第２クラッチ１８を接続させて、ランキンサイクル回路２の膨張器２１により出力される駆動力をオルタネータ１７に連結する。

ステップＳ４において、ランキンサイクル回路２のみによるオルタネータ１７の発電が開始される。
ステップＳ５において、オルタネータ１７の発電量が車両走行に必要な電力である車両電気需要量に対しての過不足を判断する。
オルタネータ１７の発電量≧車両電気需要量の場合には、ステップＳ６に進む。

ステップＳ６において、オルタネータ１７の発電量＝車両電気需要量の場合には、ステップＳ７に進んで、全発電量が車両電気需要量として車両側電気負荷６に供給される。
これは、オルタネータ１７が発電した電力を直接車両側に供給することで、一旦、バッテリ５に充電することによる充電効率に伴う損失分を防止することができる。
一方、ステップＳ６において、オルタネータ１７の発電量≧車両電気需要量の場合には、Ｎｏを選択してステップＳ８に進む。

ステップＳ８において、バッテリ５の充電率（以後、充電率State of ChargeをＳＯＣと略称する）を演算する。
ステップＳ９において、ＳＯＣ＞目標ＳＯＣ（以後、目標ＳＯＣをＳＯＣｔｇと称す）になっているか否かを判断する。
ＳＯＣ＞ＳＯＣｔｇの場合、Ｙｅｓを選択してステップＳ１０に進む。
ステップＳ１０において、第１クラッチ１５及び第２クラッチ１８を遮断する。
即ち、バッテリ５のＳＯＣがＳＯＣｔｇを超えており、ランキンサイクル回路２による発電の必要性がない。

ランキンサイクル回路２の発電を停止することで、ランキンサイクル回路２のポンプ２４を駆動する電力消費を抑制すると共に、内燃機関１の発電負荷を無くし、冷却水を無用に低下させることによる内燃機関１の燃焼効率低下を防止して、車両の省燃費効果を向上させる。
更に、バッテリ５のオーバチャージによるバッテリ５の耐久性を低下させるのを防止できる。
また、ランキンサイクル回路２の各装置の稼働量を抑制できるので、それらの耐久性も向上できる。

一方、ステップＳ９において、Ｎｏ、即ちＳＯＣ＜目標ＳＯＣの場合は、バッテリ５のＳＯＣがＳＯＣｔｇに達していないので、ステップＳ１１に進む。
ステップＳ１１では、第１クラッチ１５を遮断して、第２クラッチ１８を接続して、ランキンサイクル回路２による発電を行う。
従って、ランキンサイクル回路２による発電量によって、車両需要消費電力を賄うと共に、バッテリ５への充電も実施する。
この場合は、車両が一般走行（図２のａ又はｂ領域）であり、発電のために内燃機関１の負荷を利用しないため、車両の走行燃費向上が図られている。

また、ステップＳ５において、オルタネータ１７の発電量＜車両電気需要量と判断した場合は、Ｎｏを選択してステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２において、コントローラ（ＣＰＵ）３は、第１クラッチ１５と第２クラッチ１８を接続する。
ステップＳ１３において、オルタネータ１７はランキンサイクル回路２と内燃機関１の駆動力にて発電される。
この場合、内燃機関１側のオルタネータ１７を駆動する駆動力は、ランキンサイクル回路２側の駆動力が加算された分軽減され、内燃機関１の負荷が軽減されることによる燃料消費量が減り、省燃費運転となる。
また、オルタネータ１７は変速機１６によって回転数が増速されるので、オルタネータ１７の発電効率がさらに向上する。

ステップＳ１４において、ランキンサイクル回路２と内燃機関１の駆動力にて発電されるオルタネータ１７の発電量の車両電気需要量に対する過不足を判断する。
ステップＳ１４において、オルタネータ１７の発電量＜車両電気需要量の場合にはＮｏを選択して、※１に進み、全量を車両電気需要側に供給すると共に、不足分はバッテリ５から補充される。

オルタネータ１７の発電量≧車両電気需要量の場合には、Ｙｅｓを選択してステップＳ１５に進む。
ステップＳ１５において、オルタネータ１７の発電量＝車両電気需要量の場合には、ステップＳ７に進み、発電量の全量を車両側電気負荷６へ電力供給される。
また、オルタネータ１７の発電量＞車両電気需要量の場合は、Ｎｏを選択してステップＳ８に進む。
ステップ８、９、１０、１１は説明済みなので省略する。

一方、ステップＳ２において、降坂走行検知手段が、内燃機関（Ｅ／Ｇ）１の回転数Ｎ＞所定回転数Ｎ_０と燃料噴射０（ゼロ）の場合、コントローラ（ＣＰＵ）３は、車両走行が降坂走行中又は降坂走行終了直後の慣性力走行であると判断するとＹｅｓを選択して、ステップＳ２５に進む。
ステップＳ２５において、コントローラ（ＣＰＵ）３は、第１クラッチ１５を接続し、第２クラッチ１８を遮断する。（図２のｄ領域）
第２クラッチ１８を接続した状態にしておくと、内燃機関１側から膨張器２１が強制駆動され、媒体Ｒが不要に掻き回されて、媒体Ｒの消耗が速くなるのを防止すると共に、ランキンサイクル回路２を構成する各装置を休止させることで、該各装置の耐久性向上が図れる。

更に、第２クラッチ１８を遮断することにより、ランキンサイクル回路２の発電を停止することで、ランキンサイクル回路２のポンプ２４を駆動する電力消費を抑制すると共に、冷却水を無用に低下させることによる負荷運転時の内燃機関１の燃焼効率低下を防止して、車両の省燃費効果を向上させる。

ステップＳ２６に進み、降坂走行中の車両の内燃機関１は、該車両の車輪の回転が車両走行駆動系を介してのクランクシャフト１１が駆動させられる。
オルタネータ１７は、クランクシャフト１１に連結されているクランクプーリ１２の駆動力により、駆動ベルト１３、第１クラッチ１５を介して駆動されて発電する。
ステップＳ２６おいて、内燃機関１への燃料はカットされた状態であり、オルタネータ１７を無負荷発電させることになり、省燃費が実現できる。
この際、オルタネータ１７の上流側に接続されている変速機１６によって、オルタネータ１７は増速され、発電効率が向上する。

また、降坂走行時にオルタネータ１７を発電させための負荷が内燃機関１に加わることになり、エンジンブレーキとしてのエネルギー吸収量が大きくなり、車両制動装置の使用頻度及び制動力強さの程度を軽減でき、車両制動装置が使用する空気圧（又は真空圧）等の消費が軽減できる。
従って、車両の一般走行時におけるコンプレッサ駆動量が軽減され、内燃機関１の駆動負荷が軽減され、この場合にも省燃費となる。

ステップＳ２７に進み、無負荷発電の発電量≧車両電気需要量になっているか否かを判断する。
ステップＳ２７において、無負荷発電量＜車両電気需要量の場合には、Ｎｏを選択して、ステップ※１に進む。
ステップ※１において、コントローラ（ＣＰＵ）３は、全発電量を車両側電気負荷６へ供給すると共に、バッテリ５から不足分の電力を車両側電気負荷６側へ供給する。

無負荷発電の発電量≧車両電気需要量になっている場合にはＹｅｓを選択し、ステップＳ２８に進む。
ステップＳ２８において、無負荷発電量＝車両電気需要量の場合には、Ｙｅｓを選択してステップＳ７に進み、オルタネータ１７の発電量全量が車両側電気負荷６に供給される。
そして、オルタネータ１７が発電した電力を直接車両側に供給することで、一旦、バッテリ５に充電することによる充電効率に伴う損失分を防止することができる。
ステップＳ２８において、無負荷発電量＞車両電気需要量の場合には、Ｎｏを選択して、ステップＳ２９に進む。

ステップ２９において、バッテリ５のＳＯＣを演算してステップＳ３０に進む。
ステップＳ３０において、バッテリ５のＳＯＣ＞ＳＯＣｔｇであるか否かを判断する。
ＳＯＣ＞ＳＯＣｔｇの場合はステップＳ３１に進み、ステップＳ１０において、第１クラッチ１５及び第２クラッチ１８を遮断する。
即ち、バッテリ５のＳＯＣがＳＯＣｔｇを超えており、内燃機関１の無負荷運転による発電の必要性がない。
これにより、
内燃機関１の無負荷運転による発電を停止することで、冷却水を無用に低下させることによる内燃機関１の燃焼効率低下を防止して、車両の省燃費効果を向上させる。
更に、バッテリ５のオーバチャージによるバッテリ５の耐久性を低下させるのを防止できる。

ステップＳ３０において、バッテリ５のＳＯＣ＜ＳＯＣｔｇの場合は、ステップＳ３２に進む。
ステップＳ３２において、第１クラッチ１５の接続、第２クラッチ１８は遮断を維持する。
これにより、車両の降坂エネルギー（内燃機関１は燃料無噴射）による発電を維持し、バッテリ５に充電することで、車両の一般走行時における内燃機関１による発電負荷を軽減することで、走行燃費向上を図っている。

図２は本実施形態における、オルタネータ１７の発電状況の模式図を示している。
図２（Ａ）は車両の走行状況（内燃機関負荷状況）を、図２（Ｂ）は車両の走行状況の対応した発電方法を示す。
縦軸の上側にランキンサイクル回路２による発電状況、その下側に内燃機関１にオルタネータ１７が連結して発電する状況を示し、横軸に発電方法の切替えタイミングを示している。

図２（Ａ）に示すように、車両がＡ地点からＢ地点までの走行する場合、車両の内燃機関１は平坦路と登坂路において負荷運転を実施している。
従って、ランキンサイクル回路２による発電が実施される。（ａ領域）
ところが、Ａ地点からＢ地点間における廃熱回収量が少なく、車両電気需要量に達していない場合は、第１クラッチ１５を連結して、オルタネータ１７を内燃機関１に連結する。
そして、車両電気需要量の不足分を賄う。（ｃ領域）

車両がＢ地点からＣ地点まで走行する場合、降坂走行検知手段は、車両が降坂走行していると判断して、内燃機関１への燃料カットをした状態で降坂走行する。
この時、車両の内燃機関１はタイヤ（車輪）側から回される駆動力で、車両の駆動ラインを駆動させ、内燃機関１のクランクシャフト１１を回転させる。オルタネータ１７は、クランクシャフト１１に取付けられたクランクプーリ１２、駆動ベルト１３、発電プーリ１４、第１クラッチ１５を介して駆動され発電する。この時、既述の通り、第２クラッチ１８は遮断されている。
従って、内燃機関１に連結した状態で、且つ内燃機関１への燃料カットが実施された状態でオルタネータ１７は発電する。（ｄ斜線領域：無負荷発電）
そして、ランキンサイクル回路２による発電は行われない。

車両がＣ地点を通過すると、車両の内燃機関１は平坦路（含む登坂路）において負荷運転を実施している。
従って、ランキンサイクル回路２による発電が実施される。（ｂ領域）
ところが、Ｃ地点通過後、廃熱回収量が少なく、車両電気需要量に達していない場合は、第１クラッチ１５を連結して、オルタネータ１７を内燃機関１に連結する。
そして、車両電気需要量の不足分を賄う。（ｅ領域）

このような構造及び制御方法によると、車両の降坂走行を検知しないときは、第２クラッチ１８を接続してランキンサイクル回路２の駆動力でオルタネータ１７を発電させることで、内燃機関１の発電装置駆動負荷分が軽減され、車両の走行燃費向上が図れる。
また、バッテリ５のＳＯＣがＳＯＣｔｇ（所定値）以上になった場合には、ランキンサイクル回路２による発電を停止させることで、ランキンサイクル回路２の作動により消費される電力の無駄が省けると共に、ランキンサイクル回路２の各部品の耐久性が向上する。

廃熱回収装置を備えた車両の省燃費化に利用できる。

１ 内燃機関
２ ランキンサイクル回路（廃熱回収装置）
３ コントローラ（制御手段）
５ バッテリ
６ 車両側電気負荷（車両電気需要量）
１５ 第１クラッチ
１７ オルタネータ（発電機）
１８ 第２クラッチ
２０ 蒸発器
２１ 膨張器
２３ 凝縮器
３１ 負荷センサ
３３ 温度センサ
３５ 回転数センサ

Claims (7)

1. 車両に搭載された内燃機関と、
   前記内燃機関の廃熱エネルギーを駆動力として回収する廃熱回収装置と、
   前記内燃機関と前記廃熱回収装置に連結する発電装置と、
   前記内燃機関の駆動力により前記発電装置を駆動する内燃機関発電機構と、
   前記廃熱回収装置の駆動力により前記発電装置を駆動する廃熱回収装置発電機構と、
   前記車両の降坂走行を検知する降坂走行検知手段と、
   前記内燃機関発電機構と前記廃熱回収装置発電機構による発電を制御する制御手段と、を備え、
   前記制御手段は、前記降坂走行検知手段が車両の降坂走行を検知しないときは、前記廃熱回収装置発電機構を作動させて、前記発電装置を駆動し、前記車両に搭載されているバッテリの充電率が所定値以上になった場合には、前記廃熱回収装置発電機構の作動を停止させ、
   前記制御手段は、前記降坂走行検知手段が車両の降坂走行を検知したときは、前記廃熱回収装置から前記発電装置に伝達される駆動力を遮断することにより前記廃熱回収装置発電機構を停止させることを特徴とする廃熱回収装置を備えた車両の発電装置。
2. 前記発電装置の発電量が前記車両の電気需要量に満たない場合には、前記制御手段は、前記内燃機関発電機構と前記廃熱回収装置発電機構を作動させて、前記発電装置を前記内燃機関と前記廃熱回収装置によって回収された駆動力とで協働して駆動するようにしたことを特徴とする請求項１記載の廃熱回収装置を備えた車両の発電装置。
3. 前記降坂走行検知手段が前記車両の降坂走行を検知した時に、前記制御手段は、前記内燃機関発電機構を作動させて、前記内燃機関から伝達される駆動力で前記発電装置を駆動して、前記発電装置の発電量が前記車両の車両側電気需要以上で且つ、前記バッテリの充電率が所定値以上になった場合には、前記内燃機関発電機構の作動を停止させることを特徴とする廃熱回収装置を備えた請求項１又は２に記載の車両の発電装置。
4. 前記降坂走行検知手段が前記車両の降坂走行を検知し、内燃機関発電機構を作動させた時に、
   前記制御手段は、前記発電装置の発電量が車両側電気需要と等しい場合、前記発電装置で発電した電力を前記車両側電気需要として直接前記車両に供給することを特徴とする請求項１記載の廃熱回収装置を備えた車両の発電装置。
5. 前記降坂走行検知手段が前記車両の降坂走行を検知した時に、前記制御手段は、前記発電装置の発電量が前記車両側電気需要以上で且つ、前記バッテリの充電率が所定値未満の場合、前記内燃機関発電機構のみを作動させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の廃熱回収装置を備えた車両の発電装置。
6. 前記内燃機関発電機構は前記内燃機関から前記発電装置への駆動力を断接する第1クラッチ機構を含み、前記廃熱回収装置発電機構は前記廃熱回収装置から前記発電装置への駆動力を断接する第２クラッチ機構を含んでいることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の廃熱回収装置を備えた車両の発電装置。
7. 前記降坂走行検知手段は、前記内燃機関回転数と、燃料噴射量とによって降坂走行を検知することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項記載の廃熱回収装置を備えた車両の発電装置。

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