車両用発電装置
【課題】車両のモータを駆動するための電力をエンジンの排熱を用いて常に効率良く発電することのできる。
【解決手段】温度センサ４によってエンジンＥの温度Ｔを検出するとともに、検出温度Ｔが低いときはポンプ３の流量を低下させ、検出温度Ｔが高いときはポンプ３の流量を増加させるようにしたので、常にエンジンＥの温度Ｔに応じた適正な量の作動流体をエンジンＥ側と熱交換させることができ、モータＭを駆動するための電力をエンジンＥの排熱を用いて常に効率良く発電することができる。
【解決手段】温度センサ４によってエンジンＥの温度Ｔを検出するとともに、検出温度Ｔが低いときはポンプ３の流量を低下させ、検出温度Ｔが高いときはポンプ３の流量を増加させるようにしたので、常にエンジンＥの温度Ｔに応じた適正な量の作動流体をエンジンＥ側と熱交換させることができ、モータＭを駆動するための電力をエンジンＥの排熱を用いて常に効率良く発電することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及びモータを駆動源とする車両に備わり、車両のモータを駆動するための電力を発電する車両用発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン及びモータを駆動源とする、いわゆるハイブリッド車両においては、モータを駆動源として使用していないときに、車両の制動力をモータの発電に利用してバッテリに充電しておき、モータを駆動源として走行する際にバッテリの電力を利用するようにしている。
【０００３】
また、前記ハイブリッド車両に備わる車両用発電装置として、エンジンの排熱を利用して発電するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。即ち、この車両用発電装置は、車両のエンジンとの熱交換により蒸発した作動流体の膨張によって動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を吸入してエンジン側に吐出するポンプとを備え、動力発生機により発電機を駆動して発電するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１１５５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記発電装置では、車両の走行開始直後など、エンジンの温度が低下していると、エンジンの排熱で作動流体を十分に蒸発させることができず、この状態でポンプを作動すると、動力発生機に液体状態の作動流体が流入し、動力発生機の効率を低下させるという問題点があった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両のモータを駆動するための電力をエンジンの排熱を用いて常に効率良く発電することのできる車両用発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、車両のエンジンとの熱交換により蒸発した作動流体の膨張によって動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を吸入してエンジン側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するとともに、発電機によって発電した電力を車両の走行用モータに供給するようにした車両用発電装置において、前記エンジン側の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出温度が低いときはポンプの流量を低下させ、温度検出手段の検出温度が高いときはポンプの流量を増加させる制御手段を備えている。
【０００７】
これにより、エンジン側の温度が低いときはポンプの流量が低下し、エンジン側の温度が高いときはポンプの流量が増加することがら、常にエンジンの温度に応じた適正な量の作動流体をエンジン側と熱交換させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、常にエンジンの温度に応じた適正な量の作動流体をエンジン側と熱交換させることができるので、モータを駆動するための電力をエンジンの排熱を用いて効率良く発電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示すもので、図１は車両用発電装置の概略構成図、図２及び図３は制御部の動作を示すフローチャートである。
【００１０】
この車両用発電装置は、車両のエンジンＥとの熱交換により蒸発した作動流体の膨張によって動力を発生する動力発生機１と、動力発生機１から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器２と、凝縮器２から流出した作動流体を吸入してエンジンＥ側に吐出するポンプ３と、エンジンＥの温度を検出する温度センサ４と、発電機Ｇによって発電した電力を充電するバッテリ５と、発電機Ｇによって発電した電力をバッテリ５及びモータＭの何れか一方に供給する切換器６と、温度センサ４の検出温度に基づいてポンプ３の流量を制御する制御部７とを備え、作動流体には完全ハロゲン化炭化水素類を除くフロン冷媒（例えば、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００ａ等）が用いられる。
【００１１】
動力発生機１は作動流体の流入側をエンジンＥ側に接続され、その回転軸は発電機Ｇに連結されている。この動力発生機１には、一対のスクロール部材間に作動流体を流入させ、作動流体の膨張によって一方のスクロール部材を回転させるようにした、いわゆるスクロール型膨張機が用いられている。
【００１２】
凝縮器２は、内部を流通する作動流体を外部空気との熱交換により冷却して凝縮させるようになっており、凝縮器２には送風機２ａによって空気が送風されるようになっている。
【００１３】
ポンプ３は、モータ３ａの回転数をインバータ３ｂで制御することにより流量を調整可能な周知の機器からなり、エンジンＥと凝縮器２との間に設けられている。即ち、ポンプ３は、インバータ３ｂによってモータ３ａの回転数を制御することにより、流量を任意に調整可能になっている。
【００１４】
温度センサ４は、例えばエンジンＥのシリンダブロックに取付けられ、エンジンＥの温度を直接検知するようになっている。
【００１５】
バッテリ５は切換器６を介して発電機Ｇ及びモータＭに接続され、発電機Ｇの電力及びモータＭの回生電力によって充電されるようになっている。
【００１６】
切換器６は整流回路６ａを介して発電機Ｇに接続され、整流回路６ａによって直流電圧に整流された電力をバッテリ５またはモータＭに供給するようになっている。
【００１７】
制御部７はマイクロコンピュータによって構成され、ポンプ３のインバータ３ｂ、温度センサ４及び切換器６に接続されている。
【００１８】
以上のように構成された車両用発電装置は、エンジンＥ及びモータＭを駆動源とするハイブリッド車両に搭載される。即ち、この車両では、エンジンＥの回転軸にベルト及びプーリを介してモータＭを連結し、モータＭを駆動源として使用していない減速時には車両の制動力をモータＭの発電に利用してバッテリ５に充電しておき、モータＭを駆動源として走行する際にはバッテリ５の電力を利用するようになっている。
【００１９】
また、前記車両用発電装置においては、エンジンＥで加熱されて蒸発した作動流体が動力発生機１に流入し、動力発生機１内で膨張する。これにより、動力発生機１が作動流体の膨張により回転し、動力発生機１によって発電機Ｇが駆動される。次に、動力発生機１から流出した作動流体は凝縮器２に流入し、凝縮器２によって凝縮した後、ポンプ３に吸入されてエンジンＥ側に吐出され、エンジンＥの熱によって再び蒸発する。
【００２０】
ここで、ポンプ３を制御する制御部７の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。まず、車両側から運転開始信号が出力され（Ｓ１）、温度センサ４によって検出されるエンジンＥの温度Ｔが所定の基準温度Ｗ1 以上になると（Ｓ２）、ポンプ３を作動し（Ｓ３）、温度センサ４の検出温度Ｔに基づいてポンプ３の流量を制御する（Ｓ４）。即ち、検出温度Ｔが低いときはポンプ３の流量を低下させ、検出温度Ｔが高いときはポンプ３の流量を増加させる。この場合、ポンプ３の流量をインバータ４ｂによって多段階に切換えることが可能である。そして、運転終了信号が出力されると（Ｓ５）、ポンプ３を停止し（Ｓ６）、プログラムを終了する。
【００２１】
次に、切換器６を制御する制御部７の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。まず、車両側から運転開始信号が出力され（Ｓ１０）、車両が減速状態のとき（Ｓ１１）、即ちモータＭを駆動源として使用していないときは、切換器６によって発電機Ｇの電力をバッテリ５に供給する（Ｓ１２）。また、車両が減速状態でないとき（Ｓ１１）、即ち加速時にモータＭを駆動源として使用するときは、切換器６によって発電機Ｇの電力をバッテリ５に供給する（Ｓ１３）。そして、運転終了信号が出力されるまで（Ｓ１４）、ステップＳ１１〜Ｓ１４の動作を繰り返し、運転終了信号が出力されと（Ｓ１４）、プログラムを終了する。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、温度センサ４によってエンジンＥの温度Ｔを検出するとともに、検出温度Ｔが低いときはポンプ３の流量を低下させ、検出温度Ｔが高いときはポンプ３の流量を増加させるようにしたので、常にエンジンＥの温度Ｔに応じた適正な量の作動流体をエンジンＥ側と熱交換させることができ、モータＭを駆動するための電力をエンジンＥの排熱を用いて常に効率良く発電することができる。
【００２３】
また、温度センサ４の検出温度Ｔが所定温度Ｗ1 よりも低いときは、温度Ｗ1 以上になった後にポンプ３の作動を開始するようにしたので、エンジンＥの始動開始直後など、エンジンＥの温度が作動流体を蒸発可能な温度まで達していない場合に液状の作動流体が動力発生機１に流入することがなく、運転開始時の動作不良を確実に防止することができる。
【００２４】
更に、車両がモータＭを駆動源としていないときは発電機Ｇの電力をバッテリ５に供給し、車両がモータＭを駆動源としているときは発電機Ｇの電力をモータＭに供給するようにしたので、発電機Ｇの電力をバッテリ５の充電及びモータＭの駆動にそれぞれ有効に利用することができ、低燃費化に極めて有利である。
【００２５】
また、動力発生機１として周知のスクロール型膨張機を用いるようにしたので、動力発生機１を小型で低コストに構成することができ、小型車両に搭載する場合に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用発電装置の概略構成図
【図２】制御部の動作を示すフローチャート
【図３】制御部の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００２７】
１…動力発生機、２…凝縮器、３…ポンプ、４…温度センサ、５…バッテリ、６…切換器、７…制御部、Ｅ…エンジン、Ｇ…発電機、Ｍ…モータ。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジン及びモータを駆動源とする車両に備わり、車両のモータを駆動するための電力を発電する車両用発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、エンジン及びモータを駆動源とする、いわゆるハイブリッド車両においては、モータを駆動源として使用していないときに、車両の制動力をモータの発電に利用してバッテリに充電しておき、モータを駆動源として走行する際にバッテリの電力を利用するようにしている。
【０００３】
また、前記ハイブリッド車両に備わる車両用発電装置として、エンジンの排熱を利用して発電するようにしたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。即ち、この車両用発電装置は、車両のエンジンとの熱交換により蒸発した作動流体の膨張によって動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を吸入してエンジン側に吐出するポンプとを備え、動力発生機により発電機を駆動して発電するようになっている。
【特許文献１】特開２００２−１１５５７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記発電装置では、車両の走行開始直後など、エンジンの温度が低下していると、エンジンの排熱で作動流体を十分に蒸発させることができず、この状態でポンプを作動すると、動力発生機に液体状態の作動流体が流入し、動力発生機の効率を低下させるという問題点があった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、車両のモータを駆動するための電力をエンジンの排熱を用いて常に効率良く発電することのできる車両用発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、車両のエンジンとの熱交換により蒸発した作動流体の膨張によって動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を吸入してエンジン側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するとともに、発電機によって発電した電力を車両の走行用モータに供給するようにした車両用発電装置において、前記エンジン側の温度を検出する温度検出手段と、温度検出手段の検出温度が低いときはポンプの流量を低下させ、温度検出手段の検出温度が高いときはポンプの流量を増加させる制御手段を備えている。
【０００７】
これにより、エンジン側の温度が低いときはポンプの流量が低下し、エンジン側の温度が高いときはポンプの流量が増加することがら、常にエンジンの温度に応じた適正な量の作動流体をエンジン側と熱交換させることが可能となる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、常にエンジンの温度に応じた適正な量の作動流体をエンジン側と熱交換させることができるので、モータを駆動するための電力をエンジンの排熱を用いて効率良く発電することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
図１乃至図３は本発明の一実施形態を示すもので、図１は車両用発電装置の概略構成図、図２及び図３は制御部の動作を示すフローチャートである。
【００１０】
この車両用発電装置は、車両のエンジンＥとの熱交換により蒸発した作動流体の膨張によって動力を発生する動力発生機１と、動力発生機１から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器２と、凝縮器２から流出した作動流体を吸入してエンジンＥ側に吐出するポンプ３と、エンジンＥの温度を検出する温度センサ４と、発電機Ｇによって発電した電力を充電するバッテリ５と、発電機Ｇによって発電した電力をバッテリ５及びモータＭの何れか一方に供給する切換器６と、温度センサ４の検出温度に基づいてポンプ３の流量を制御する制御部７とを備え、作動流体には完全ハロゲン化炭化水素類を除くフロン冷媒（例えば、Ｒ２４５ｃａ、Ｒ２４５ｆａ、Ｒ６００ａ等）が用いられる。
【００１１】
動力発生機１は作動流体の流入側をエンジンＥ側に接続され、その回転軸は発電機Ｇに連結されている。この動力発生機１には、一対のスクロール部材間に作動流体を流入させ、作動流体の膨張によって一方のスクロール部材を回転させるようにした、いわゆるスクロール型膨張機が用いられている。
【００１２】
凝縮器２は、内部を流通する作動流体を外部空気との熱交換により冷却して凝縮させるようになっており、凝縮器２には送風機２ａによって空気が送風されるようになっている。
【００１３】
ポンプ３は、モータ３ａの回転数をインバータ３ｂで制御することにより流量を調整可能な周知の機器からなり、エンジンＥと凝縮器２との間に設けられている。即ち、ポンプ３は、インバータ３ｂによってモータ３ａの回転数を制御することにより、流量を任意に調整可能になっている。
【００１４】
温度センサ４は、例えばエンジンＥのシリンダブロックに取付けられ、エンジンＥの温度を直接検知するようになっている。
【００１５】
バッテリ５は切換器６を介して発電機Ｇ及びモータＭに接続され、発電機Ｇの電力及びモータＭの回生電力によって充電されるようになっている。
【００１６】
切換器６は整流回路６ａを介して発電機Ｇに接続され、整流回路６ａによって直流電圧に整流された電力をバッテリ５またはモータＭに供給するようになっている。
【００１７】
制御部７はマイクロコンピュータによって構成され、ポンプ３のインバータ３ｂ、温度センサ４及び切換器６に接続されている。
【００１８】
以上のように構成された車両用発電装置は、エンジンＥ及びモータＭを駆動源とするハイブリッド車両に搭載される。即ち、この車両では、エンジンＥの回転軸にベルト及びプーリを介してモータＭを連結し、モータＭを駆動源として使用していない減速時には車両の制動力をモータＭの発電に利用してバッテリ５に充電しておき、モータＭを駆動源として走行する際にはバッテリ５の電力を利用するようになっている。
【００１９】
また、前記車両用発電装置においては、エンジンＥで加熱されて蒸発した作動流体が動力発生機１に流入し、動力発生機１内で膨張する。これにより、動力発生機１が作動流体の膨張により回転し、動力発生機１によって発電機Ｇが駆動される。次に、動力発生機１から流出した作動流体は凝縮器２に流入し、凝縮器２によって凝縮した後、ポンプ３に吸入されてエンジンＥ側に吐出され、エンジンＥの熱によって再び蒸発する。
【００２０】
ここで、ポンプ３を制御する制御部７の動作について、図２のフローチャートを参照して説明する。まず、車両側から運転開始信号が出力され（Ｓ１）、温度センサ４によって検出されるエンジンＥの温度Ｔが所定の基準温度Ｗ1 以上になると（Ｓ２）、ポンプ３を作動し（Ｓ３）、温度センサ４の検出温度Ｔに基づいてポンプ３の流量を制御する（Ｓ４）。即ち、検出温度Ｔが低いときはポンプ３の流量を低下させ、検出温度Ｔが高いときはポンプ３の流量を増加させる。この場合、ポンプ３の流量をインバータ４ｂによって多段階に切換えることが可能である。そして、運転終了信号が出力されると（Ｓ５）、ポンプ３を停止し（Ｓ６）、プログラムを終了する。
【００２１】
次に、切換器６を制御する制御部７の動作について、図３のフローチャートを参照して説明する。まず、車両側から運転開始信号が出力され（Ｓ１０）、車両が減速状態のとき（Ｓ１１）、即ちモータＭを駆動源として使用していないときは、切換器６によって発電機Ｇの電力をバッテリ５に供給する（Ｓ１２）。また、車両が減速状態でないとき（Ｓ１１）、即ち加速時にモータＭを駆動源として使用するときは、切換器６によって発電機Ｇの電力をバッテリ５に供給する（Ｓ１３）。そして、運転終了信号が出力されるまで（Ｓ１４）、ステップＳ１１〜Ｓ１４の動作を繰り返し、運転終了信号が出力されと（Ｓ１４）、プログラムを終了する。
【００２２】
このように、本実施形態によれば、温度センサ４によってエンジンＥの温度Ｔを検出するとともに、検出温度Ｔが低いときはポンプ３の流量を低下させ、検出温度Ｔが高いときはポンプ３の流量を増加させるようにしたので、常にエンジンＥの温度Ｔに応じた適正な量の作動流体をエンジンＥ側と熱交換させることができ、モータＭを駆動するための電力をエンジンＥの排熱を用いて常に効率良く発電することができる。
【００２３】
また、温度センサ４の検出温度Ｔが所定温度Ｗ1 よりも低いときは、温度Ｗ1 以上になった後にポンプ３の作動を開始するようにしたので、エンジンＥの始動開始直後など、エンジンＥの温度が作動流体を蒸発可能な温度まで達していない場合に液状の作動流体が動力発生機１に流入することがなく、運転開始時の動作不良を確実に防止することができる。
【００２４】
更に、車両がモータＭを駆動源としていないときは発電機Ｇの電力をバッテリ５に供給し、車両がモータＭを駆動源としているときは発電機Ｇの電力をモータＭに供給するようにしたので、発電機Ｇの電力をバッテリ５の充電及びモータＭの駆動にそれぞれ有効に利用することができ、低燃費化に極めて有利である。
【００２５】
また、動力発生機１として周知のスクロール型膨張機を用いるようにしたので、動力発生機１を小型で低コストに構成することができ、小型車両に搭載する場合に極めて有利である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態を示す車両用発電装置の概略構成図
【図２】制御部の動作を示すフローチャート
【図３】制御部の動作を示すフローチャート
【符号の説明】
【００２７】
１…動力発生機、２…凝縮器、３…ポンプ、４…温度センサ、５…バッテリ、６…切換器、７…制御部、Ｅ…エンジン、Ｇ…発電機、Ｍ…モータ。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のエンジンとの熱交換により蒸発した作動流体の膨張によって動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を吸入してエンジン側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するとともに、発電機によって発電した電力を車両の走行用モータに供給するようにした車両用発電装置において、
前記エンジン側の温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段の検出温度が低いときはポンプの流量を低下させ、温度検出手段の検出温度が高いときはポンプの流量を増加させる制御手段を備えた
ことを特徴とする車両用発電装置。
【請求項２】
前記温度検出手段の検出温度が所定温度よりも低いときは、所定温度以上になった後にポンプの作動を開始する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の車両用発電装置。
【請求項３】
前記発電機によって発電した電力を充電するバッテリと、
発電機の電力をバッテリ及びモータの何れか一方に供給する切換手段と、
車両がモータを駆動源としていないときは発電機の電力をバッテリに供給し、車両がモータを駆動源としているときは発電機の電力をモータに供給する制御手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用発電装置。
【請求項４】
前記動力発生機としてスクロール型膨張機を用いた
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の車両用発電装置。
【請求項１】
車両のエンジンとの熱交換により蒸発した作動流体の膨張によって動力を発生する動力発生機と、動力発生機から流出した作動流体を凝縮させる凝縮器と、凝縮器から流出した作動流体を吸入してエンジン側に吐出するポンプとを備え、動力発生機によって発電機を駆動するとともに、発電機によって発電した電力を車両の走行用モータに供給するようにした車両用発電装置において、
前記エンジン側の温度を検出する温度検出手段と、
温度検出手段の検出温度が低いときはポンプの流量を低下させ、温度検出手段の検出温度が高いときはポンプの流量を増加させる制御手段を備えた
ことを特徴とする車両用発電装置。
【請求項２】
前記温度検出手段の検出温度が所定温度よりも低いときは、所定温度以上になった後にポンプの作動を開始する制御手段を備えた
ことを特徴とする請求項１記載の車両用発電装置。
【請求項３】
前記発電機によって発電した電力を充電するバッテリと、
発電機の電力をバッテリ及びモータの何れか一方に供給する切換手段と、
車両がモータを駆動源としていないときは発電機の電力をバッテリに供給し、車両がモータを駆動源としているときは発電機の電力をモータに供給する制御手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１または２記載の車両用発電装置。
【請求項４】
前記動力発生機としてスクロール型膨張機を用いた
ことを特徴とする請求項１、２または３記載の車両用発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００６−３７７２０（Ｐ２００６−３７７２０Ａ）
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２１３９２０（Ｐ２００４−２１３９２０）
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月９日（２００６．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年７月２２日（２００４．７．２２）
【出願人】（０００００１８４５）サンデン株式会社 (1,791)
【Ｆターム（参考）】
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