JP6535262B2 - 車両の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、車両の制御装置に関する。

従来、車両において捨てられていたエネルギを回生させ、発電に用いる技術が知られている。例えば、車両において生じる廃熱を利用した発電（以下、熱発電とも呼ぶ）に関する技術、及び、車両の制動時における車両の運動エネルギを利用した発電（以下、制動発電とも呼ぶ）に関する技術が提案されている。

例えば、特許文献１には、エネルギを効率よく回収して車両の燃費を向上させるために、移動体の電源系の電圧値が所定の調整電圧値となるように移動体の動力を用いて発電した動力発電電力を電源系に供給し、移動体における熱源の熱エネルギを用いて発電した熱発電電力を電源系に供給し、電源系の電圧値があらかじめ設定された上限値を上回らないように熱発電電力を制御する技術が開示されている。

特開２００７−１５４８００号公報

ところで、熱発電は、例えば、エンジンの廃熱により加熱される作動媒体を用いて機械エネルギを生成するランキンサイクルによって実現される。具体的には、作動媒体が循環する流路に設けられた膨張器により作動媒体を膨張させることによって、機械エネルギが生成される。そして、膨張器と接続された熱発電用発電機が当該機械エネルギを用いて発電し、発電された電力はバッテリへ蓄電される。一方、制動発電では、例えば、車両の制動時に、制動力を発生させるとともに、車輪の運動エネルギを用いて発電するモータ・ジェネレータによって実現される。モータ・ジェネレータにより発電された電力はバッテリへ蓄電される。モータ・ジェネレータは、制動発電用発電機に相当する。

熱発電及び制動発電の双方が行われる場合、バッテリ電圧は、熱発電用発電機の出力電圧とモータ・ジェネレータの出力電圧のうち高い方の出力電圧の値と一致する。ゆえに、出力電圧が低い方の発電機からバッテリへの電力の供給は行われない。ここで、エネルギ効率の向上の観点から、制動発電によるバッテリの充電が、熱発電によるバッテリの充電と比較して、優先される場合がある。そのような場合には、車両の制動時においては、熱発電用発電機の出力電圧がモータ・ジェネレータの出力電圧より低くなるように設定される。ゆえに、車両の制動時において、ランキンサイクルの膨張器と接続された熱発電用発電機からバッテリへの電力の供給は行われない。よって、車両の制動が開始されたときに、熱発電用発電機による発電が停止し、熱発電用発電機と接続された膨張器の回転の負荷が軽くなるので、膨張器の回転数が急激に上昇する場合がある。それにより、異音の発生及び部品の焼き付きが生じ得る。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、膨張器の回転数の急激な上昇を防止することが可能な車両の制御装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両のエンジンの廃熱により加熱される作動媒体が循環する流路及び前記流路に設けられ前記作動媒体を膨張させて機械エネルギを生成する膨張器を含むランキンサイクルと、前記膨張器により生成された前記機械エネルギを用いて発電し、発電された電力をバッテリへ蓄電する第１の発電機と、前記車両の制動時に前記車両の運動エネルギを用いて発電し、発電された電力を前記バッテリへ蓄電する第２の発電機と、を備えた車両の制御装置において、前記作動媒体を循環させるランキンサイクルポンプの駆動を制御するポンプ制御部と、前記車両の制動が開始されるか否かを予測する予測部と、を備え、前記ポンプ制御部は、前記予測部により前記車両の制動が開始されると予測されたときに、前記予測部による予測結果に応じて、前記ランキンサイクルポンプの回転数を低下させる、車両の制御装置が提供される。

前記ランキンサイクルは、前記流路の前記膨張器より上流側と下流側とを連通するバイパス流路及び前記バイパス流路を開閉可能なバイパス弁を含み、前記車両の制動が開始されると予測されたときに、前記膨張器の回転数が所定の回転数より高い場合又は前記膨張器へ供給される前記作動媒体の蒸気圧が所定の圧力より高い場合には、前記バイパス弁を開放する、バイパス弁制御部を備えてもよい。

前記バイパス弁制御部は、前記車両の制動が開始されると予測されたときに、前記バイパス弁を開放した後、前記膨張器の回転数が目標回転数に近づくように前記バイパス弁の開度を制御してもよい。

前記バイパス弁制御部は、前記車両の制動が開始されると予測されたときに、前記バイパス弁を開放した後、前記膨張器へ供給される前記作動媒体の蒸気圧が目標圧力に近づくように前記バイパス弁の開度を制御してもよい。

前記予測部は、前記車両の制動が終了されるか否かを予測し、前記ポンプ制御部は、前記予測部により前記車両の制動が終了されると予測された場合に、前記予測部による予測結果に応じて、前記ランキンサイクルポンプの回転数を増大させてもよい。

前記予測部は、前記車両の制動が終了されるか否かを予測し、前記バイパス弁制御部は、前記予測部により前記車両の制動が終了されると予測された場合に、前記バイパス弁を閉鎖してもよい。

前記予測部は、前記車両の進行方向の状況に基づいて、前記車両の制動が開始されるか否かを予測してもよい。

前記予測部は、前記車両の前方の進行路の形状に基づいて、前記車両の制動が開始されるか否かを予測してもよい。

前記予測部は、前記車両の前方の車両との車間距離に基づいて、前記車両の制動が開始されるか否かを予測してもよい。

以上説明したように本発明によれば、膨張器の回転数の急激な上昇を防止することが可能となる。

本発明の実施形態に係る車両の充電システムの概略構成の一例を示す模式図である。 同実施形態に係る制御装置の機能構成の一例を示す説明図である。 同実施形態に係る制御装置が行う第１の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る第１の処理が行われた場合の、車両の制動時における膨張器の回転数の変動について説明するための説明図である。 比較例に係る処理が行われた場合の、車両の制動時における膨張器の回転数の変動について説明するための説明図である。 同実施形態に係る制御装置が行う第２の処理の流れの一例を示すフローチャートである。 同実施形態に係る第２の処理が行われた場合の、車両の制動時における膨張器の回転数の変動について説明するための説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

＜１．充電システムの構成＞
まず、図１を参照して、本発明の実施形態に係る車両の充電システム１０の概略構成について説明する。図１は、本実施形態に係る充電システム１０の概略構成の一例を示す模式図である。図１に示したように、充電システム１０は、エンジン１４と、冷却水流路１６と、駆動力伝達系１８と、駆動輪２２と、高電圧バッテリ３０と、モータ・ジェネレータ４０と、熱発電用発電機６０と、ランキンサイクル７０と、外部認識部２０４と、回転数センサ２０８と、蒸気圧センサ２１２と、制御装置１００と、を備える。

エンジン１４は、車両の走行状態に応じて運転又は停止する。例えば、エンジン１４は、車両の走行中において要求トルクに応じて運転又は停止する。エンジン１４の運転により生成された駆動力は、駆動力伝達系１８を介して、駆動輪２２へ伝達される。エンジン１４のシリンダブロックやシリンダヘッドには、冷却水が循環する冷却水流路１６が、エンジン１４を冷却するために、設けられている。エンジン１４の廃熱は、冷却水流路１６内を循環する冷却水によって回収される。冷却水流路１６は、エンジン１４の外部においてランキンサイクル７０の熱交換器７８と接続され、熱交換器７８においてランキンサイクル７０の作動媒体と熱交換を行う。

高電圧バッテリ３０は、本発明に係るバッテリの一例である。高電圧バッテリ３０は、高電圧（例えば、２００Ｖ）の電力供給源である。具体的には、高電圧バッテリ３０は、車両の駆動力を出力するモータ・ジェネレータ４０へ電力を供給する他、車両内の各種装置へ電力を供給する低電圧バッテリへ電力を供給する。高電圧バッテリ３０には熱発電用発電機６０により発電された電力及びモータ・ジェネレータ４０により発電された電力が、それぞれ蓄電される。

モータ・ジェネレータ４０は、車両の駆動力を生成する駆動用モータとしての機能を有する。また、モータ・ジェネレータ４０は、本発明に係る第２の発電機の一例であり、車両の制動時に車両の運動エネルギを用いて発電し、発電された電力を高電圧バッテリ３０へ蓄電する制動発電用発電機としての機能を有する。モータ・ジェネレータ４０は、例えば、三相交流式のモータとインバータ装置とを備え、インバータ装置を介して高電圧バッテリ３０と電気的に接続されている。なお、当該インバータ装置はコンバータ装置としての機能も有する。

モータ・ジェネレータ４０が駆動用モータとして機能する場合、高電圧バッテリ３０から供給される直流電力がインバータ装置によって交流電力に変換され、モータへ供給される。それにより、モータによって駆動力が生成される。モータ・ジェネレータ４０により生成された駆動力は、駆動力伝達系１８を介して、駆動輪２２へ伝達される。制御装置１００は、インバータ装置を制御することによって、モータ・ジェネレータ４０による駆動力の生成を制御する。

モータ・ジェネレータ４０が車両の制動時に制動発電用発電機として機能する場合、制御装置１００によりインバータ装置が制御されることによって、駆動輪２２の回転エネルギを用いてモータにより発電が行われ、発電された交流電力がインバータ装置により直流電力に変換され、高電圧バッテリ３０へ蓄電される。それにより、駆動輪２２の回転に抵抗が与えられ、制動力が発生する。制御装置１００は、インバータ装置を制御することによって、モータ・ジェネレータ４０の出力電圧を制御する。

ランキンサイクル７０は、車両のエンジン１４の廃熱を用いて、機械エネルギを生成する。図１に示したように、ランキンサイクル７０は、作動媒体流路７２と、ランキンサイクルポンプ７４と、熱交換器７８と、膨張器８６と、凝縮器９０と、タンク９８と、バイパス流路８２と、バイパス弁９４と、を含む。

作動媒体流路７２は、ランキンサイクル７０の作動媒体が循環する流路である。作動媒体として、例えば、水、フロン又はアルコールが適用され得る。

ランキンサイクルポンプ７４は、タンク９８に貯留された作動媒体を吸い上げ、作動媒体流路７２内で作動媒体を循環させるポンプである。ランキンサイクルポンプ７４の駆動は、制御装置１００によって制御される。具体的には、制御装置１００によって、ランキンサイクルポンプ７４の回転数が制御される。ランキンサイクルポンプ７４は、例えば、電動モータによって駆動され、制御装置１００からの動作指示に基づいて当該電動モータがランキンサイクルポンプ７４を駆動するように構成される。

熱交換器７８には、作動媒体流路７２及び冷却水流路１６が接続される。熱交換器７８において、作動媒体と冷却水との間で熱交換が行われる。それにより、作動媒体は、エンジン１４の廃熱を有する冷却水によって加熱され、気化する。

膨張器８６は、熱交換器７８で気化した作動媒体を膨張させて機械エネルギを生成する。具体的には、膨張器８６において、作動媒体は膨張室へ吸入され、膨張室で作動媒体が膨張し、羽根車が作動媒体の流れを受けることにより、当該羽根車と接続された回転体の回転運動のエネルギが生成される。膨張器８６は熱発電用発電機６０と接続されており、膨張器８６で生成された機械エネルギは熱発電用発電機６０へ伝達される。

凝縮器９０は、膨張器８６を通過した気相の作動媒体を、ファンによる送風等によって、冷却して凝縮する。凝縮器９０によって凝縮された作動媒体は、タンク９８へ貯留される。

バイパス流路８２は、作動媒体流路７２の膨張器８６より上流側と下流側とを連通する流路である。バイパス流路８２には、バイパス流路８２を開閉可能なバイパス弁９４が設けられる。バイパス弁９４によりバイパス流路８２が閉鎖されている状態において、作動媒体は、ランキンサイクルポンプ７４、熱交換器７８、膨張器８６、凝縮器９０及びタンク９８を順に流れる。バイパス弁９４の駆動は、制御装置１００によって制御される。バイパス弁９４として、例えば、電磁弁が適用される。なお、バイパス弁９４は、開度が連続的に可変な弁であってもよく、開状態及び閉状態の２つの開度のみを切り替え可能な弁であってもよい

熱発電用発電機６０は、本発明に係る第１の発電機の一例である。熱発電用発電機６０は、膨張器８６で生成された機械エネルギを用いて発電し、発電された電力を高電圧バッテリ３０へ蓄電する。熱発電用発電機６０は、例えば、三相交流式のモータとコンバータ装置とを備え、コンバータ装置を介して高電圧バッテリ３０と電気的に接続されている。モータは膨張器８６の回転体と接続され、回転体の回転運動のエネルギがモータへ伝達される。制御装置１００によりコンバータ装置が制御されることによって、モータへ伝達される回転運動のエネルギを用いてモータにより発電が行われ、発電された交流電力がコンバータ装置により直流電力に変換され、高電圧バッテリ３０へ蓄電される。制御装置１００は、コンバータ装置を制御することによって、熱発電用発電機６０の出力電圧を制御する。

外部認識部２０４は、ＣＣＤセンサ、ＣＭＯＳセンサ等の撮像素子を有する左右１対のカメラを有して構成され、車両外の外部環境を撮像し、車両の進行方向の状況を示す情報を画像情報として認識することができる。外部認識部２０４は、取得した車両の進行方向の状況を示す情報を制御装置１００へ出力する。なお、ナビゲーション情報等の外部から取得される情報に含まれる車両の進行方向の状況を示す情報を利用する場合には、充電システム１０の構成から外部認識部２０４は省略されてもよい。

回転数センサ２０８は、膨張器８６の回転体、熱発電用発電機６０又は当該回転体と熱発電用発電機６０との接続部の近傍に設けられ、膨張器８６の回転数を検出し、検出結果を出力する。

蒸気圧センサ２１２は、ランキンサイクル７０の作動媒体流路７２の膨張器８６より上流側に設けられ、膨張器８６へ供給される作動媒体の蒸気圧を検出し、検出結果を出力する。

制御装置１００は、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＣＰＵが使用するプログラムや演算パラメータ等を記憶するＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＣＰＵの実行において使用するプログラムや、その実行において適宜変化するパラメータ等を一時記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。

制御装置１００は、充電システム１０を構成する各装置の動作を制御する。具体的には、制御装置１００は、制御対象である各アクチュエータに対して電気信号を用いて動作指示を行う。より具体的には、制御装置１００は、ランキンサイクルポンプ７４の駆動、バイパス弁９４の駆動、熱発電用発電機６０の出力電圧、モータ・ジェネレータ４０の出力電圧及びモータ・ジェネレータ４０による駆動力の生成を制御する。また、制御装置１００は、各センサから出力された情報を受信する。制御装置１００は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を用いて各センサと通信を行ってもよい。なお、本実施形態に係る制御装置１００が有する機能は複数の制御装置により分割されてもよく、その場合、当該複数の制御装置は、ＣＡＮ等の通信バスを介して、互いに接続されてもよい。なお、制御装置１００の詳細については、後述する。

＜２．制御装置の構成＞
続いて、図２を参照して、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成について説明する。図２は、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成の一例を示す説明図である。図２に示したように、制御装置１００は、予測部１０２と、ポンプ制御部１０４と、バイパス弁制御部１０６と、を含む。

（予測部）
予測部１０２は、車両の制動が開始されるか否かを予測し、予測結果をポンプ制御部１０４及びバイパス弁制御部１０６へ出力する。例えば、予測部１０２は、近い将来に車両の制動が行われるか否かを各時刻において判定し、近い将来に車両の制動が行われないと判定される状態から近い将来に車両の制動が行われると判定される状態へ切り替わった場合に、車両の制動が開始されると予測する。なお、近い将来に車両の制動が行われるか否かについての各時刻における判定結果は、例えば、制御装置１００のＲＡＭに記憶される。また、近い将来に車両の制動が行われるか否かの判定に用いられる各種設定値は、例えば、制御装置１００のＲＡＭに記憶される。

具体的には、予測部１０２は、車両の進行方向の状況に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測する。それにより、車両の進行方向の状況を考慮して、車両の制動が開始されるか否かを適切に予測することができる。予測部１０２は、例えば、外部認識部２０４から出力される車両の進行方向の状況を示す情報に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測する。また、予測部１０２は、ナビゲーション情報等の外部から取得される情報に含まれる車両の進行方向の状況を示す情報に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測してもよい。予測部１０２による車両の制動が開始されるか否かの予測において、車両の進行方向の状況を示す情報として、車両の前方の進行路の形状を示す情報又は車両の前方の車両との車間距離を示す情報が用いられ得る。

予測部１０２は、車両の前方の進行路の形状に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測してもよい。それにより、車両の前方の進行路の形状を考慮して、車両の制動が開始されるか否かを適切に予測することができる。予測部１０２は、例えば、車両の前方の進行路の勾配に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測する。具体的には、予測部１０２は、ある時刻において、車両の前方の進行路が下り坂であり、かつ、勾配が所定の勾配より大きい場合に、近い将来に車両の制動が行われると判定する。一方、予測部１０２は、ある時刻において、車両の前方の進行路が登り坂である場合、又は、車両の前方の進行路が下り坂であり、かつ、勾配が所定の勾配より小さい場合に、近い将来に車両の制動が行われないと判定する。ここで、所定の勾配は、近い将来に車両の制動が行われるか否かを判定するための閾値であり、車速に応じて設定されてもよい。予測部１０２は、このように判定された結果に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測し得る。

また、予測部１０２は、例えば、前方のカーブの開始位置と自車との距離に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測する。具体的には、予測部１０２は、ある時刻において、前方のカーブの開始位置と自車との距離が所定の距離より小さい場合に、近い将来に車両の制動が行われると判定する。一方、予測部１０２は、ある時刻において、前方のカーブの開始位置と自車との距離が所定の距離より大きい場合に、近い将来に車両の制動が行われないと判定する。ここで、所定の距離は、近い将来に車両の制動が行われるか否かを判定するための閾値であり、車速に応じて設定されてもよい。予測部１０２は、このように判定された結果に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測し得る。

予測部１０２は、車両の前方の車両との車間距離に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測してもよい。それにより、車両の前方の車両との車間距離を考慮して、車両の制動が開始されるか否かを適切に予測することができる。予測部１０２は、具体的には、ある時刻において、車両の前方の車両との車間距離が所定の距離より小さく、かつ、前方の車両に対する自車の相対速度が所定の速度より大きい場合に、近い将来に車両の制動が行われると判定する。一方、予測部１０２は、ある時刻において、車両の前方の車両との車間距離が所定の距離より大きい場合、又は、前方の車両に対する自車の相対速度が所定の速度より小さい場合に、近い将来に車両の制動が行われないと判定する。ここで、所定の距離及び所定の速度は、近い将来に車両の制動が行われるか否かを判定するための閾値であり、所定の距離は車両の最高速度に応じて設定されてもよく、所定の速度は設定された所定の距離に応じて設定されてもよい。予測部１０２は、このように判定された結果に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測し得る。

ここで、車線追従制御において、車両の前方の車両との車間距離が設定された基準距離より小さくなった場合に、車両の制動が自動的に開始されるように構成され得る。予測部１０２は、ある時刻において、車両の前方の車両との車間距離から車線追従制御における当該基準距離を減算して得られる値が所定の値より小さい場合に、近い将来に車両の制動が行われると判定してもよい。一方、予測部１０２は、ある時刻において、車両の前方の車両との車間距離から車線追従制御における当該基準距離を減算して得られる値が所定の値より大きい場合に、近い将来に車両の制動が行われないと判定してもよい。ここで、所定の値は、近い将来に車両の制動が行われるか否かを判定するための閾値であり、車速に応じて設定されてもよい。予測部１０２は、このように判定された結果に基づいて、車両の制動が開始されるか否かを予測し得る。

また、予測部１０２は、車両の制動が終了されるか否かを予測し、予測結果をポンプ制御部１０４及びバイパス弁制御部１０６へ出力する。例えば、予測部１０２は、近い将来に車両の制動が行われると判定される状態から近い将来に車両の制動が行われないと判定される状態へ切り替わった場合に、車両の制動が終了されると予測する。予測部１０２は、近い将来に車両の制動が行われるか否かについての各時刻における判定結果として、車両の制動が開始されるか否かの予測において用いられる判定結果を用いて、車両の制動が終了されるか否かを予測し得る。

（ポンプ制御部）
ポンプ制御部１０４は、ランキンサイクルポンプ７４の駆動を制御する。具体的には、ポンプ制御部１０４は、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を制御する。より具体的には、ポンプ制御部１０４は、予測部１０２による予測結果に応じて、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を制御する。

ポンプ制御部１０４は、予測部１０２により車両の制動が開始されると予測されたときに、予測部１０２による予測結果に応じて、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を低下させる。また、ポンプ制御部１０４は、予測部１０２により車両の制動が終了されると予測された場合に、予測部１０２による予測結果に応じて、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を増大させてもよい。

以下の説明では、車両の制動が開始されるとの予測結果に基づくランキンサイクルポンプ７４の回転数の低下が開始された後、車両の制動が終了されるとの予測結果に基づくランキンサイクルポンプ７４の回転数の増大が完了するまでの間以外の期間における、ポンプ制御部１０４によるランキンサイクルポンプ７４の駆動の制御を通常制御と呼ぶ。ポンプ制御部１０４は、ランキンサイクルポンプ７４の通常制御において、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を、例えば、燃料噴射量やエンジン回転数等の車両の状態量に基づいて設定する。

（バイパス弁制御部）
バイパス弁制御部１０６は、バイパス弁９４の駆動を制御する。具体的には、バイパス弁制御部１０６は、バイパス弁９４の開度を制御する。より具体的には、バイパス弁制御部１０６は、予測部１０２による予測結果に応じて、バイパス弁９４の開度を制御する。なお、バイパス弁制御部１０６によるバイパス弁９４の駆動の制御に用いられる各種設定値は、例えば、制御装置１００のＲＡＭに記憶される。

バイパス弁制御部１０６は、車両の制動が開始されると予測されたときに、膨張器８６の回転数が所定の回転数より高い場合又は膨張器８６へ供給される作動媒体の蒸気圧が所定の圧力より高い場合には、バイパス弁９４を開放してもよい。

バイパス弁制御部１０６は、車両の制動が開始されると予測されたときに、バイパス弁９４を開放した後、膨張器８６の回転数が目標回転数に近づくようにバイパス弁９４の開度を制御してもよい。また、バイパス弁制御部１０６は、車両の制動が開始されると予測されたときに、バイパス弁９４を開放した後、膨張器８６へ供給される作動媒体の蒸気圧が目標圧力に近づくようにバイパス弁９４の開度を制御してもよい。

また、バイパス弁制御部１０６は、予測部１０２により車両の制動が終了されると予測された場合に、バイパス弁９４を閉鎖してもよい。

＜３．動作＞
続いて、図３〜７を参照して、本実施形態に係る制御装置１００が行う処理の流れについて説明する。図３に示した処理は、車両の制御システムが起動した後において、常時行われ得る。以下では、本実施形態に係る予測部１０２が、近い将来に車両の制動が行われるか否かについての判定結果に応じた判定フラグを各時刻において出力する例について説明する。予測部１０２は、近い将来に車両の制動が行われると判定されたことを示す制動予測判定フラグとして「１」を出力し、近い将来に車両の制動が行われないと判定されたことを示す制動予測判定フラグとして「０」を出力する。予測部１０２は、制動予測判定フラグが「０」から「１」へ切り替わった場合に、車両の制動が開始されると予測し、制動予測判定フラグが「１」から「０」へ切り替わった場合に、車両の制動が終了されると予測する。

（第１の処理の流れ）
図３は、本実施形態に係る制御装置１００が行う第１の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図４は、本実施形態に係る第１の処理が行われた場合の、車両の制動時における膨張器８６の回転数の変動について説明するための説明図である。

図３に示したように、本実施形態に係る第１の処理では、まず、予測部１０２は、車両の制動が開始されるか否かを予測する（ステップＳ５０２）。予測部１０２により車両の制動が開始されると予測されなかった場合（ステップＳ５０２／ＮＯ）、ステップＳ５０２の予測処理が繰り返される。一方、予測部１０２により車両の制動が開始されると予測された場合（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）、ポンプ制御部１０４が、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を低下させる（ステップＳ５０４）。

図４に示したように、時刻Ｔ１１において、制動予測判定フラグが「０」から「１」へ切り替わることによって、予測部１０２により、車両の制動が開始されると予測される（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）。そして、時刻Ｔ１１以降において、ポンプ制御部１０４が、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を低下させる（ステップＳ５０４）。

ステップＳ５０４の処理の後、図３に示したように、予測部１０２は、車両の制動が終了されるか否かを予測する（ステップＳ５０６）。予測部１０２により車両の制動が終了されると予測されなかった場合（ステップＳ５０６／ＮＯ）、ステップＳ５０６の予測処理が繰り返される。一方、予測部１０２により車両の制動が終了されると予測された場合（ステップＳ５０６／ＹＥＳ）、ランキンサイクルポンプ７４の通常制御への復帰処理が、ポンプ制御部１０４によって行われ（ステップＳ５０８）、図３に示した処理は終了する。

図４に示したように、時刻Ｔ１３において、制動予測判定フラグが「１」から「０」へ切り替わることによって、予測部１０２により、車両の制動が終了されると予測される（ステップＳ５０６／ＹＥＳ）。そして、時刻Ｔ１３以降において、ポンプ制御部１０４は、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を増大させることにより、ランキンサイクルポンプ７４の通常制御への復帰を行う（ステップＳ５０８）。

図５は、比較例に係る処理が行われた場合の、車両の制動時における膨張器の回転数の変動について説明するための説明図である。比較例では、本実施形態と比較して、車両の制動が開始されるか否かの予測及び車両の制動が終了されるか否かの予測は行われない。ゆえに、比較例では、本実施形態と比較して、車両の制動が開始されるか否かについての予測結果又は車両の制動が終了されるか否かについての予測結果に基づくランキンサイクルポンプの回転数の制御は行われない。以下の説明では、車両の制動が実際に開始された場合にランキンサイクルポンプの回転数を低下させ、車両の制動が実際に終了された場合にランキンサイクルポンプの回転数を増大させる比較例について説明する。

比較例では、図５に示したように、車両の制動が実際に開始される時刻Ｔ９１において、ランキンサイクルポンプの回転数の低下が開始される。また、時刻Ｔ９１以降においては、制動発電が行われるので、熱発電用発電機と接続された膨張器の回転の負荷は軽い状態となっている。ここで、ランキンサイクルポンプの回転数が低いほど、気化した作動媒体の膨張器への流入量は低下するので、膨張器で生成される回転運動のエネルギ量を低減することができる。しかしながら、比較例では、膨張器の回転の負荷が軽い状態となる時刻Ｔ９１におけるランキンサイクルポンプの回転数は、ランキンサイクルポンプの通常制御時における回転数である。ゆえに、ランキンサイクルポンプの回転数の低下が開始された直後の期間である、時刻Ｔ９１から時刻Ｔ９２の間の期間において、膨張器の回転数が急激に上昇する場合がある。それにより、異音の発生又は部品の焼き付きが生じ得る。なお、図５に示したように、時刻Ｔ９１から時刻Ｔ９２の間の期間において、膨張器の回転数の急激な上昇に伴って、膨張器へ供給される作動媒体の蒸気圧は低下する。

一方、本実施形態に係る第１の処理によれば、図４に示したように、車両の制動が開始されると予測される時刻Ｔ１１において、ランキンサイクルポンプ７４の回転数の低下が開始される。ゆえに、時刻Ｔ１１より後の、車両の制動が実際に開始され、制動発電が開始される時刻Ｔ１２におけるランキンサイクルポンプ７４の回転数は、通常制御時における回転数と比較して、低い値となる。よって、膨張器８６の回転の負荷が軽い状態となる時刻Ｔ１２における膨張器８６で生成される回転運動のエネルギ量を低減することができる。従って、膨張器８６の回転数の急激な上昇を防止することができる。それにより、異音の発生及び部品の焼き付きを防止することができる。

また、比較例では、図５に示したように、車両の制動が実際に終了される時刻Ｔ９３において、ランキンサイクルポンプの回転数の増大が開始される。車両の制動が実際に終了される時刻Ｔ９３以降において、制動発電は行われないので、熱発電用発電機から高電圧バッテリへ電力を供給することができる状態となっている。ここで、ランキンサイクルポンプの回転数が高いほど、気化した作動媒体の膨張器への流入量は増加するので、膨張器で生成される回転運動のエネルギ量を増大させることができる。それにより、熱発電用発電機による発電量を増大させることができる。しかしながら、比較例では、熱発電用発電機から高電圧バッテリへ電力を供給することができる状態となる時刻Ｔ９３において、ランキンサイクルポンプの回転数は、通常制御時における回転数と比較して、低い。ゆえに、時刻Ｔ９３からランキンサイクルポンプの回転数の増大が終了する時刻Ｔ９４までの間において、熱発電用発電機による発電量は、通常制御時における発電量と比較して、低い。

一方、本実施形態に係る第１の処理によれば、図４に示したように、車両の制動が終了されると予測される時刻Ｔ１３において、ランキンサイクルポンプ７４の回転数の増大が開始される。ゆえに、車両の制動が実際に終了される時刻Ｔ１５より前の時刻Ｔ１４において、予めランキンサイクルポンプ７４の回転数を通常制御時における回転数まで増大させることができる。よって、熱発電用発電機６０から高電圧バッテリ３０へ電力を供給することができる状態となる時刻Ｔ１５以降において、発電効率を向上させることができる。

なお、車両の制動が開始されると予測された場合に、ランキンサイクルポンプ７４を停止させずに、継続して駆動させることによって、ランキンサイクルポンプ７４の通常制御への復帰の応答性を向上させることができる。

（第２の処理の流れ）
図６は、本実施形態に係る制御装置１００が行う第２の処理の流れの一例を示すフローチャートである。図７は、本実施形態に係る第２の処理が行われた場合の、車両の制動時における膨張器８６の回転数の変動について説明するための説明図である。第２の処理では、第１の処理と比較して、バイパス弁制御部１０６によるバイパス弁９４の駆動の制御が行われる点が異なる。具体的には、第２の処理では、第１の処理と比較して、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を低下させる処理（ステップＳ５０４）以降の処理が異なるので、以下の説明において、ステップＳ５０２及びステップＳ５０４の処理についての説明を省略する。

本実施形態に係る第２の処理では、図６に示したように、ポンプ制御部１０４が、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を低下させた後（ステップＳ５０４）、バイパス弁制御部１０６は、膨張器８６の回転数が所定の回転数Ｎ１００より高いか否かの判定を行う（ステップＳ７０２）。バイパス弁制御部１０６により、膨張器８６の回転数が所定の回転数Ｎ１００より高いと判定された場合（ステップＳ７０２／ＹＥＳ）、バイパス弁制御部１０６は、バイパス弁９４の開度を調整する開度調整制御を開始する（ステップＳ７０４）。具体的には、バイパス弁９４の開度調整制御において、バイパス弁制御部１０６は、バイパス弁９４を開放し、膨張器８６の回転数が目標回転数に近づくようにバイパス弁９４の開度を制御する。一方、バイパス弁制御部１０６により、膨張器８６の回転数が所定の回転数Ｎ１００より高いと判定されなかった場合（ステップＳ７０２／ＮＯ）、ステップＳ５０６の判定処理へ進む。

図７に示したように、時刻Ｔ２１において、制動予測判定フラグが「０」から「１」へ切り替わることによって、予測部１０２により、車両の制動が開始されると予測される（ステップＳ５０２／ＹＥＳ）。そして、時刻Ｔ２１以降において、ポンプ制御部１０４が、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を低下させる（ステップＳ５０４）。また、時刻Ｔ２１において、バイパス弁制御部１０６により、膨張器８６の回転数が所定の回転数Ｎ１００より高いと判定される（ステップＳ７０２／ＹＥＳ）。そして、時刻Ｔ２１以降において、バイパス弁制御部１０６が、バイパス弁９４の開度調整制御を開始する（ステップＳ７０４）。具体的には、バイパス弁制御部１０６は、時刻Ｔ２１において、バイパス弁９４を開放し、時刻Ｔ２１以降において、膨張器８６の回転数が目標回転数に近づくようにバイパス弁９４の開度を制御する。

ここで、ステップＳ７０２の判定処理で用いられる所定の回転数Ｎ１００は、車両の制動が開始されると予測されたときにバイパス弁９４の開度調整制御を行わないと、車両の制動が実際に開始されたときに膨張器８６の回転数の急激な上昇が生じ得るような場合の膨張器８６の回転数に設定される。

本実施形態に係る第２の処理によれば、車両の制動が実際に開始され、制動発電が開始される時刻Ｔ２２より前の時刻Ｔ２１において、バイパス弁９４が開放されることによって、膨張器８６へ供給されていた作動媒体の一部がバイパス流路８２を介して膨張器８６の上流側から下流側へ送られる。ゆえに、気化した作動媒体の膨張器８６への流入量を低下させることができる。それにより、膨張器８６の回転の負荷が軽い状態となる時刻Ｔ２２における膨張器８６で生成される回転運動のエネルギ量をより低減することができる。従って、膨張器８６の回転数の急激な上昇をより効果的に防止することができる。それにより、異音の発生及び部品の焼き付きをより効果的に防止することができる。

また、本実施形態に係る第２の処理によれば、バイパス弁９４が開放される時刻Ｔ２１以降において、膨張器８６の回転数が目標回転数に近づくようにバイパス弁９４の開度が制御される。ここで、目標回転数は、車両の制動が開始されると予測された場合において、ランキンサイクルポンプ７４を停止させずに、継続して駆動させることができるような値に設定される。それにより、車両の制動が開始されると予測された場合に、ランキンサイクルポンプ７４を継続して駆動させることによって、ランキンサイクルポンプ７４の通常制御への復帰の応答性を向上させることができる。

ステップＳ５０６の処理において、図６に示したように、予測部１０２は、車両の制動が終了されるか否かを予測する（ステップＳ５０６）。予測部１０２により車両の制動が終了されると予測されなかった場合（ステップＳ５０６／ＮＯ）、ステップＳ５０６の予測処理が繰り返される。一方、予測部１０２により車両の制動が終了されると予測された場合（ステップＳ５０６／ＹＥＳ）、本実施形態に係る第２の処理では、ポンプ制御部１０４によるランキンサイクルポンプ７４の通常制御への復帰処理及びバイパス弁制御部１０６によるバイパス弁９４の閉鎖処理が行われ（ステップＳ７０６）、図６に示した処理は終了する。

図７に示したように、時刻Ｔ２３において、制動予測判定フラグが「１」から「０」へ切り替わることによって、予測部１０２により、車両の制動が終了されると予測される（ステップＳ５０６／ＹＥＳ）。そして、時刻Ｔ２３以降において、ポンプ制御部１０４は、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を増大させることにより、ランキンサイクルポンプ７４の通常制御への復帰を行う。また、本実施形態に係る第２の処理では、時刻Ｔ２３において、バイパス弁制御部１０６は、バイパス弁９４を閉鎖する（ステップＳ７０６）。

本実施形態に係る第２の処理によれば、図７に示したように、車両の制動が終了されると予測される時刻Ｔ２３において、バイパス弁９４が閉鎖される。それにより、膨張器８６の上流側から下流側へバイパス流路８２を介して供給されていた分の作動媒体が膨張器８６へ供給される。ゆえに、気化した作動媒体の膨張器８６への流入量を増大させることができる。よって、車両の制動が実際に終了される時刻Ｔ２４より前の時刻において、膨張器８６で生成される回転運動のエネルギ量を予め増大させることができる。従って、熱発電用発電機６０から高電圧バッテリ３０へ電力を供給することができる状態となる時刻Ｔ２４以降において、発電効率を向上させることができる。

上記では、バイパス弁制御部１０６は、膨張器８６の回転数が所定の回転数Ｎ１００より高いと判定した場合に、バイパス弁９４の開度調整制御を開始する例について説明したが、本発明の技術的範囲は係る例に限定されない。例えば、バイパス弁制御部１０６は、膨張器８６へ供給される作動媒体の蒸気圧が所定の圧力より高いか否かを判定し、膨張器８６へ供給される作動媒体の蒸気圧が所定の圧力より高いと判定した場合に、バイパス弁制御部１０６がバイパス弁９４の開度調整制御を開始してもよい。なお、開度調整制御を開始するか否かの判定処理で用いられる所定の圧力は、車両の制動が開始されると予測されたときにバイパス弁９４の開度調整制御を行わないと、車両の制動が実際に開始されたときに膨張器８６の回転数の急激な上昇が生じ得るような場合の膨張器８６へ供給される作動媒体の蒸気圧に設定される。

また、上記では、バイパス弁９４の開度調整制御において、バイパス弁制御部１０６は、バイパス弁９４を開放した後、膨張器８６の回転数が目標回転数に近づくようにバイパス弁９４の開度を制御する例について説明したが、本発明の技術的範囲は係る例に限定されない。例えば、バイパス弁９４の開度調整制御において、バイパス弁制御部１０６は、バイパス弁９４を開放した後、膨張器８６へ供給される作動媒体の蒸気圧が目標圧力に近づくようにバイパス弁９４の開度を制御してもよい。なお、目標回転数は、車両の制動が開始されると予測された場合において、ランキンサイクルポンプ７４を停止させずに、継続して駆動させることができるような値に設定され得る。

＜４．むすび＞
以上説明したように、本実施形態によれば、ポンプ制御部１０４は、予測部１０２により車両の制動が開始されると予測されたときに、予測部１０２による予測結果に応じて、ランキンサイクルポンプ７４の回転数を低下させる。それにより、車両の制動が実際に開始され、膨張器８６の回転の負荷が軽い状態となる時刻における膨張器８６で生成される回転運動のエネルギ量を低減することができる。従って、膨張器８６の回転数の急激な上昇を防止することができる。それにより、異音の発生及び部品の焼き付きを防止することができる。

上記では、エンジン１４の運転により生成された駆動力は、駆動力伝達系１８を介して、駆動輪２２へ伝達される例について説明したが、本発明に係る技術的範囲は係る例に限定されない。例えば、エンジン１４の運転により生成された駆動力は、エンジン１４と接続された図示しない発電機へ伝達され、当該発電機による発電に用いられてもよい。なお、当該発電機によって発電された電力は、高電圧バッテリ３０へ蓄電されるように構成し得る。

また、上記では、ランキンサイクル７０は、車両のエンジン１４の廃熱を回収する冷却水との間で熱交換を行うことにより、機械エネルギを生成する例について説明したが、本発明に係る技術的範囲は係る例に限定されない。例えば、ランキンサイクル７０は、車両のエンジン１４の廃熱を有する排気ガスとの間で熱交換を行うことにより、機械エネルギを生成してもよい。係る場合において、熱交換器７８には、作動媒体流路７２及び排気ガスの配管が接続され得る。

また、上記では、バッテリが高電圧バッテリ３０である例について説明したが、本発明に係る技術的範囲は係る例に限定されず、例えば、バッテリは車両内の各種装置へ電力を供給する低電圧バッテリであってもよい。係る場合には、熱発電用発電機６０及びモータ・ジェネレータ４０はそれぞれ低電圧バッテリと電気的に接続され、熱発電において熱発電用発電機６０で発電される電力及び制動発電においてモータ・ジェネレータ４０で発電される電力は、それぞれ低電圧バッテリへ蓄電されるように構成し得る。

また、本明細書においてフローチャートを用いて説明した処理は、必ずしもフローチャートに示された順序で実行されなくてもよい。いくつかの処理ステップは、並列的に実行されてもよい。また、追加的な処理ステップが採用されてもよく、一部の処理ステップが省略されてもよい。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は係る例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例又は応用例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１０ 充電システム
１４ エンジン
１６ 冷却水流路
１８ 駆動力伝達系
２２ 駆動輪
３０ 高電圧バッテリ
４０ モータ・ジェネレータ
６０ 熱発電用発電機
７０ ランキンサイクル
７２ 作動媒体流路
７４ ランキンサイクルポンプ
７８ 熱交換器
８２ バイパス流路
８６ 膨張器
９０ 凝縮器
９４ バイパス弁
９８ タンク
１００ 制御装置
１０２ 予測部
１０４ ポンプ制御部
１０６ バイパス弁制御部
２０４ 外部認識部
２０８ 回転数センサ
２１２ 蒸気圧センサ

Claims (9)

1. 車両のエンジンの廃熱により加熱される作動媒体が循環する流路及び前記流路に設けられ前記作動媒体を膨張させて機械エネルギを生成する膨張器を含むランキンサイクルと、
   前記膨張器により生成された前記機械エネルギを用いて発電し、発電された電力をバッテリへ蓄電する第１の発電機と、
   前記車両の制動時に前記車両の運動エネルギを用いて発電し、発電された電力を前記バッテリへ蓄電する第２の発電機と、
   を備えた車両の制御装置において、
   前記作動媒体を循環させるランキンサイクルポンプの駆動を制御するポンプ制御部と、
   前記車両の制動が開始されるか否かを予測する予測部と、
   を備え、
   前記ポンプ制御部は、前記予測部により前記車両の制動が開始されると予測されたときに、前記予測部による予測結果に応じて、前記ランキンサイクルポンプの回転数を低下させる、
   車両の制御装置。
2. 前記ランキンサイクルは、前記流路の前記膨張器より上流側と下流側とを連通するバイパス流路及び前記バイパス流路を開閉可能なバイパス弁を含み、
   前記車両の制動が開始されると予測されたときに、前記膨張器の回転数が所定の回転数より高い場合又は前記膨張器へ供給される前記作動媒体の蒸気圧が所定の圧力より高い場合には、前記バイパス弁を開放する、バイパス弁制御部を備える、
   請求項１に記載の車両の制御装置。
3. 前記バイパス弁制御部は、前記車両の制動が開始されると予測されたときに、前記バイパス弁を開放した後、前記膨張器の回転数が目標回転数に近づくように前記バイパス弁の開度を制御する、請求項２に記載の車両の制御装置。
4. 前記バイパス弁制御部は、前記車両の制動が開始されると予測されたときに、前記バイパス弁を開放した後、前記膨張器へ供給される前記作動媒体の蒸気圧が目標圧力に近づくように前記バイパス弁の開度を制御する、請求項２に記載の車両の制御装置。
5. 前記予測部は、前記車両の制動が終了されるか否かを予測し、
   前記ポンプ制御部は、前記予測部により前記車両の制動が終了されると予測された場合に、前記予測部による予測結果に応じて、前記ランキンサイクルポンプの回転数を増大させる、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
6. 前記予測部は、前記車両の制動が終了されるか否かを予測し、
   前記バイパス弁制御部は、前記予測部により前記車両の制動が終了されると予測された場合に、前記バイパス弁を閉鎖する、
   請求項２〜４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
7. 前記予測部は、前記車両の進行方向の状況に基づいて、前記車両の制動が開始されるか否かを予測する、請求項１〜６のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
8. 前記予測部は、前記車両の前方の進行路の形状に基づいて、前記車両の制動が開始されるか否かを予測する、請求項７に記載の車両の制御装置。
9. 前記予測部は、前記車両の前方の車両との車間距離に基づいて、前記車両の制動が開始されるか否かを予測する、請求項７に記載の車両の制御装置。

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