(57)【要約】【課題】センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させる。【解決手段】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、作動媒体を循環させるランキンサイクルポンプ、作動媒体を膨張させて機械エネルギを生成する膨張器、膨張器を通過した気相の作動媒体を凝縮する凝縮器、凝縮器へ空気を送風可能なファン並びに凝縮器より下流側における作動媒体の圧力及び温度をそれぞれ検出する液圧センサ及び液温センサを含むランキンサイクルを備える車両の制御装置において、各センサによる検出結果に基づいてファンの駆動を制御するファン制御部と各センサが故障しているか否かを判定する判定部とを備え、ファン制御部は、液圧センサ及び液温センサのうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、ファンを間欠駆動させる、車両の制御装置が提供される。【選択図】図１３
2018017149.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項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、前記流路内で前記作動媒体を循環させるランキンサイクルポンプ、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、前記膨張器を通過した気相の前記作動媒体を凝縮する凝縮器、前記凝縮器へ空気を送風可能なファン、並びに、前記凝縮器より下流側における前記作動媒体の圧力及び温度をそれぞれ検出する液圧センサ及び液温センサを含むランキンサイクルを備える車両の制御装置において、
前記液圧センサ及び前記液温センサによってそれぞれ検出される前記凝縮器より下流側における前記作動媒体の圧力及び温度に基づいて、前記ファンの駆動を制御するファン制御部と、
前記液圧センサ及び前記液温センサの各々が故障しているか否かを判定する判定部と、
を備え、
前記ファン制御部は、前記液圧センサ及び前記液温センサのうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、前記ファンを間欠駆動させる、
車両の制御装置。
【請求項２】
前記ファン制御部は、前記凝縮器における前記作動媒体の温度に関連する指標値に基づいて、前記ファンの間欠駆動における駆動及び停止の継続時間の比を算出する、請求項１に記載の車両の制御装置。
【請求項３】
前記指標値は、前記膨張器へ供給される前記作動媒体の圧力を含む、請求項２に記載の車両の制御装置。
【請求項４】
前記指標値は、前記膨張器へ供給される前記作動媒体の流量を含む、請求項２又は３に記載の車両の制御装置。
【請求項５】
前記指標値は、前記液温センサによって検出される前記凝縮器より下流側における前記作動媒体の温度を含む、請求項２〜４のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項６】
前記凝縮器は、車両前端部における走行風が流入する部分に位置し、
前記指標値は、前記走行風と関連性を有する、
請求項２〜５のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項７】
前記指標値は、外気温を含む、請求項６に記載の車両の制御装置。
【請求項８】
前記指標値は、車速を含む、請求項６又は７に記載の車両の制御装置。
【請求項９】
前記膨張器には、前記膨張器により生成された機械エネルギを用いて発電する発電機が接続され、
前記制御装置は、前記ランキンサイクル及び前記発電機を含む熱発電システムの駆動を制御する熱発電制御部を備え、
前記ファン制御部及び前記熱発電制御部は、前記液圧センサ及び前記液温センサのうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、前記ファンによる電力消費量と前記熱発電システムによる発電量との比較結果に基づいて、それぞれ前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を制御する、
請求項１〜８のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項１０】
前記ファン制御部及び前記熱発電制御部は、前記ファンによる電力消費量が前記熱発電システムによる発電量を上回る場合に、それぞれ前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を停止させる、請求項９に記載の車両の制御装置。
【請求項１１】
前記ファン制御部及び前記熱発電制御部は、前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を停止させた後において、前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を再開させた場合における前記ファンによる電力消費量が前記熱発電システムによる発電量以下である場合に、それぞれ前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を再開させる、請求項１０に記載の車両の制御装置。
【請求項１２】
前記熱発電制御部は、前記ランキンサイクルポンプの駆動を制御することによって、前記熱発電システムの駆動を制御する、請求項９〜１１のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【請求項１３】
前記ファンは、前記エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータへ空気を送風可能である、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の車両の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両において生じる廃熱を用いて機械エネルギを生成するランキンサイクルが知られている。ランキンサイクルによって生成された機械エネルギは、例えば、発電機による発電に用いられる。ランキンサイクルでは、具体的には、流路内を循環する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通過した気相の作動媒体を凝縮する凝縮器が設けられる。このような凝縮器における作動媒体の放熱を促すために、当該凝縮器へ空気を送風可能なファンが利用され得る。
【０００３】
例えば、特許文献１には、車両の廃熱により加熱される作動流体を利用して回転駆動力を発生させるランキンサイクルにおいて、凝縮器の近傍に電動ファンを設け、コントローラによって電動ファンの駆動制御を行うことで、作動流体が外気に放熱する熱量の調整を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３−１１７２０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、ランキンサイクルにおける凝縮器へ空気を送風可能なファンの駆動は、凝縮器より下流側における凝縮された作動媒体の圧力及び温度に基づいて、制御される場合がある。具体的には、ファンは、凝縮器より下流側における作動媒体の圧力に対応する沸点と当該作動媒体の温度との差である過冷度が所定の値より小さい場合に、駆動される。一方、ファンは、凝縮器より下流側における作動媒体の過冷度が所定の値以上である場合には、駆動されない。
【０００６】
ランキンサイクルには、作動媒体の流路内で当該作動媒体を循環させるランキンサイクルポンプが設けられる。凝縮器より下流側における作動媒体の過冷度が比較的小さい場合には、凝縮器を通過した後にランキンサイクルポンプにより作動媒体が吸入されることによって、ランキンサイクルポンプ内において、作動媒体が沸騰し得る。そのような場合には、ランキンサイクルポンプ内において、キャビテーションが発生することによって、異音又はランキンサイクルポンプにおけるエロージョンが生じ得る。
【０００７】
ゆえに、上述した作動媒体の過冷度に基づくファンの駆動制御を実行することによって、ファンを連続的に駆動させることなく、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止することができる。よって、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、ファンによる電力消費量を低減することができる。従って、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることができる。
【０００８】
ランキンサイクルには、上述した作動媒体の過冷度に基づくファンの駆動制御を実行するために、凝縮器より下流側における作動媒体の圧力及び温度をそれぞれ検出する液圧センサ及び液温センサが設けられ得る。そして、ファンの駆動制御において、作動媒体の過冷度は、液圧センサ及び液温センサによってそれぞれ検出される作動媒体の圧力及び温度に基づいて、算出される。ゆえに、液圧センサ及び液温センサのうち少なくとも一方が故障した場合、作動媒体の過冷度を算出することが困難となり得る。ゆえに、作動媒体の過冷度に基づくファンの駆動制御を実行することが困難となり得る。なお、以下では、液圧センサ及び液温センサのうち少なくとも一方が故障した場合を、センサ状態が異常である場合と定義する。
【０００９】
センサ状態が異常である場合において、ランキンサイクルポンプの駆動を停止させることが考えられる。それによって、ランキンサイクルポンプによる作動媒体の吸入が停止するので、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止することができる。しかしながら、ランキンサイクルポンプの駆動が停止することによって、ランキンサイクルによる機械エネルギの生成が停止する。ゆえに、燃費が低下し得る。
【００１０】
また、センサ状態が異常である場合において、ファンを連続的に駆動させつつ、ランキンサイクルポンプを駆動させることが考えられる。それによって、作動媒体の過冷度によらずにファンが駆動されるので、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、ランキンサイクルによる機械エネルギの生成を継続させることができる。しかしながら、ファンを連続的に駆動させることによって、当該ファンによる電力消費量が増大し得る。
【００１１】
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、センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることが可能な、新規かつ改良された車両の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
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、前記流路内で前記作動媒体を循環させるランキンサイクルポンプ、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、前記膨張器を通過した気相の前記作動媒体を凝縮する凝縮器、前記凝縮器へ空気を送風可能なファン、並びに、前記凝縮器より下流側における前記作動媒体の圧力及び温度をそれぞれ検出する液圧センサ及び液温センサを含むランキンサイクルを備える車両の制御装置において、前記液圧センサ及び前記液温センサによってそれぞれ検出される前記凝縮器より下流側における前記作動媒体の圧力及び温度に基づいて、前記ファンの駆動を制御するファン制御部と、前記液圧センサ及び前記液温センサの各々が故障しているか否かを判定する判定部と、を備え、前記ファン制御部は、前記液圧センサ及び前記液温センサのうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、前記ファンを間欠駆動させる、車両の制御装置が提供される。
【００１３】
前記ファン制御部は、前記凝縮器における前記作動媒体の温度に関連する指標値に基づいて、前記ファンの間欠駆動における駆動及び停止の継続時間の比を算出してもよい。
【００１４】
前記指標値は、前記膨張器へ供給される前記作動媒体の圧力を含んでもよい。
【００１５】
前記指標値は、前記膨張器へ供給される前記作動媒体の流量を含んでもよい。
【００１６】
前記指標値は、前記液温センサによって検出される前記凝縮器より下流側における前記作動媒体の温度を含んでもよい。
【００１７】
前記凝縮器は、車両前端部における走行風が流入する部分に位置し、前記指標値は、前記走行風と関連性を有してもよい。
【００１８】
前記指標値は、外気温を含んでもよい。
【００１９】
前記指標値は、車速を含んでもよい。
【００２０】
前記膨張器には、前記膨張器により生成された機械エネルギを用いて発電する発電機が接続され、前記制御装置は、前記ランキンサイクル及び前記発電機を含む熱発電システムの駆動を制御する熱発電制御部を備え、前記ファン制御部及び前記熱発電制御部は、前記液圧センサ及び前記液温センサのうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、前記ファンによる電力消費量と前記熱発電システムによる発電量との比較結果に基づいて、それぞれ前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を制御してもよい。
【００２１】
前記ファン制御部及び前記熱発電制御部は、前記ファンによる電力消費量が前記熱発電システムによる発電量を上回る場合に、それぞれ前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を停止させてもよい。
【００２２】
前記ファン制御部及び前記熱発電制御部は、前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を停止させた後において、前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を再開させた場合における前記ファンによる電力消費量が前記熱発電システムによる発電量以下である場合に、それぞれ前記ファン及び前記熱発電システムの駆動を再開させてもよい。
【００２３】
前記熱発電制御部は、前記ランキンサイクルポンプの駆動を制御することによって、前記熱発電システムの駆動を制御してもよい。
【００２４】
前記ファンは、前記エンジンの冷却水を冷却するためのラジエータへ空気を送風可能であってもよい。
【発明の効果】
【００２５】
以上説明したように本発明によれば、センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】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。
【図２】同実施形態に係る凝縮器、ファン、及び周囲の構成の車両における配置の一例を示す説明図である。
【図３】作動媒体の蒸気圧曲線の一例を示す説明図である。
【図４】第１の参考例による制御が行われた場合における、ファン及び熱発電システムの駆動状態の推移の一例を示す模式図である。
【図５】第２の参考例による制御が行われた場合における、ファン及び熱発電システムの駆動状態の推移の一例を示す模式図である。
【図６】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。
【図７】作動媒体の蒸気圧とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表すマップの一例を示す説明図である。
【図８】作動媒体の蒸気流量とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表すマップの一例を示す説明図である。
【図９】作動媒体の液温とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表すマップの一例を示す説明図である。
【図１０】外気温とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表すマップの一例を示す説明図である。
【図１１】車速とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表すマップの一例を示す説明図である。
【図１２】同実施形態に係る制御装置が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図１３】同実施形態に係る制御装置による制御が行われた場合における、センサ状態が正常から異常へ切り替わった前後での、ファン及び熱発電システムの駆動状態の推移の一例を示す模式図である。
【図１４】同実施形態に係る制御装置による制御が行われた場合における、センサ状態が異常になった後での、ファン及び熱発電システムの駆動状態の推移の一例を示す模式図である。
【図１５】同実施形態に係る制御装置による制御が行われた場合における、センサ状態が異常になった後での、ファン及び熱発電システムの駆動状態の推移の一例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
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。
【００２８】
＜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、主に、エンジン１１と、駆動力伝達系５１と、駆動輪２１と、高電圧バッテリ３１と、モータジェネレータ４１と、発電機６１と、ランキンサイクル７０と、制御装置１００と、を備える。また、充電システム１０では、ランキンサイクル７０及び発電機６１を少なくとも含んで熱発電システム６０が構成される。
【００２９】
エンジン１１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１１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１１の運転により生成された駆動力は、駆動力伝達系５１を介して、駆動輪２１へ伝達される。エンジン１１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１３が、エンジン１１を冷却するために、設けられている。エンジン１１の廃熱は、冷却水流路１３内を循環する冷却水によって回収される。冷却水流路１３は、エンジン１１の外部においてランキンサイクル７０の熱交換器７４と接続され、熱交換器７４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。
【００３０】
また、冷却水流路１３には、エンジン１１の冷却水を冷却するためのラジエータ１５が設けられる。ラジエータ１５は、エンジン１１の冷却水が有する熱を冷却水流路１３の外部へ放出させることによって、当該冷却水を冷却する。ラジエータ１５の近傍には、ファン１９が、エンジン１１の冷却水の放熱を促すために、設けられる。ファン１９は、ラジエータ１５へ空気を送風可能である。ファン１９は、例えば、電動モータを備え、当該電動モータによって駆動される。また、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駆動されることによって、ファン１９の駆動が制御されるように構成される。なお、ラジエータ１５及びファン１９の車両における配置については、後述する。
【００３１】
高電圧バッテリ３１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３１は、車両の駆動力を出力するモータジェネレータ４１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３１には発電機６１により発電された電力及びモータジェネレータ４１により発電された電力が、それぞれ蓄電される。
【００３２】
モータジェネレータ４１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４１は、車両の減速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３１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４１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３１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。
【００３３】
モータジェネレータ４１が駆動用モータとして機能する場合、高電圧バッテリ３１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４１により生成された駆動力は、駆動力伝達系５１を介して、駆動輪２１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４１による駆動力の生成を制御する。
【００３４】
モータジェネレータ４１が車両の減速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２１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３１へ蓄電される。それにより、駆動輪２１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４１による発電を制御する。具体的には、制御装置１００は、インバータ装置を介してモータジェネレータ４１の出力電圧を制御する。
【００３５】
ランキンサイクル７０は、車両のエンジン１１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７１と、ランキンサイクルポンプ７３と、熱交換器７４と、膨張器７５と、凝縮器７７と、タンク７９と、液圧センサ２７１と、液温センサ２７３と、蒸気圧センサ２７５と、蒸気温センサ２７７と、回転数センサ２７９と、を含む。
【００３６】
作動媒体流路７１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。
【００３７】
ランキンサイクルポンプ７３は、タンク７９に貯留された作動媒体を吸い上げ、作動媒体流路７１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７３の駆動は、制御装置１００によって制御される。ランキンサイクルポンプ７３は、例えば、電動モータを備え、当該電動モータによって駆動される。また、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駆動されることによって、ランキンサイクルポンプ７３の駆動が制御されるように構成される。
【００３８】
熱交換器７４には、作動媒体流路７１及び冷却水流路１３が接続される。熱交換器７４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１１の廃熱を有する冷却水によって加熱され、気化する。
【００３９】
膨張器７５は、熱交換器７４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７５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７５は発電機６１と接続されており、膨張器７５で生成された機械エネルギは発電機６１へ伝達される。
【００４０】
凝縮器７７は、膨張器７５を通過した気相の作動媒体を凝縮する。凝縮器７７は、具体的には、作動媒体が有する熱を作動媒体流路７１の外部へ放出させることによって、当該作動媒体を冷却する。それにより、気相の作動媒体が凝縮される。凝縮器７７によって凝縮された作動媒体は、タンク７９へ貯留される。タンク７９へ貯留された作動媒体は、再び、ランキンサイクルポンプ７３によって吸い上げられる。このように、作動媒体は、ランキンサイクルポンプ７３、熱交換器７４、膨張器７５、凝縮器７７、及びタンク７９を順に流れることによって、ランキンサイクル７０において循環する。
【００４１】
本実施形態では、ファン１９は、凝縮器７７へ空気を送風可能である。ファン１９により凝縮器７７へ空気が送風されることによって、作動媒体の放熱が促される。ここで、図２を参照して、凝縮器７７及びファン１９の配置について、説明する。図２は、本実施形態に係る凝縮器７７、ファン１９、及び周囲の構成の車両における配置の一例を示す説明図である。車両前端部には、図２に示したように、車両の外部と内部とを連通する開口部５を設けられ、車両の走行時において、走行風が、開口部５を介して車両の内部へ流入する。
【００４２】
凝縮器７７は、例えば、車両前端部における走行風が流入される部分に位置してもよい。凝縮器７７は、具体的には、図２に示したように、開口部５の後方に位置する。また、ラジエータ１５は、凝縮器７７の後方に位置する。ゆえに、車両の走行時において、凝縮器７７及びラジエータ１５は、走行風によって冷却され得る。ファン１９は、ラジエータ１５の後方に位置する。ファン１９が駆動されることによって、空気が前方から後方へ吸入されることによって、凝縮器７７及びラジエータ１５へ空気が送風される。それにより、凝縮器７７及びラジエータ１５が冷却されるので、作動媒体及び冷却水の放熱が促される。このように、図２に示した例では、ファン１９によって吸入される空気の流動方向及び走行風の方向は、前方から後方へ向かう方向である。なお、図２における矢印は、ファン１９によって吸入される空気の流動方向及び走行風の方向を示す。
【００４３】
図１に示した発電機６１は、膨張器７５により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３１へ蓄電する。発電機６１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３１と電気的に接続されている。モータは膨張器７５の回転体と接続され、当該回転体の回転運動のエネルギが当該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当該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３１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、発電機６１による発電を制御する。具体的には、制御装置１００は、コンバータ装置を介して発電機６１の出力電圧を制御する。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態では、ランキンサイクル７０及び発電機６１を含む熱発電システム６０が駆動されることによって、エンジン１１の廃熱を利用した発電である熱発電が実行される。また、熱発電システム６０の駆動は、制御装置１００によって、制御される。
【００４５】
液圧センサ２７１は、凝縮器７７より下流側における作動媒体の圧力（以下、液圧とも称する。）を検出し、検出結果を出力する。液圧センサ２７１は、例えば、凝縮器７７より下流側において、凝縮器７７に近接して設けられる。また、液圧センサ２７１には、液圧センサ２７１内の回路において断線が発生しているか否かを検出可能な断線検出用回路が設けられてもよい。その場合、液圧センサ２７１は、液圧を示す情報に加えて、液圧センサ２７１内の回路における断線の有無を示す情報を、検出結果として、出力する。
【００４６】
液温センサ２７３は、凝縮器７７より下流側における作動媒体の温度（以下、液温とも称する。）を検出し、検出結果を出力する。液温センサ２７３は、例えば、凝縮器７７より下流側において、凝縮器７７に近接して設けられる。また、液温センサ２７３には、液温センサ２７３内の回路において断線が発生しているか否かを検出可能な断線検出用回路が設けられてもよい。その場合、液温センサ２７３は、液温を示す情報に加えて、液温センサ２７３内の回路における断線の有無を示す情報を、検出結果として、出力する。
【００４７】
蒸気圧センサ２７５は、膨張器７５へ供給される作動媒体の圧力（以下、蒸気圧とも称する。）を検出し、検出結果を出力する。蒸気圧センサ２７５は、例えば、ランキンサイクル７０の作動媒体流路７１の膨張器７５より上流側に設けられる。
【００４８】
蒸気温センサ２７７は、膨張器７５へ供給される作動媒体の温度（以下、蒸気温とも称する。）を検出し、検出結果を出力する。蒸気温センサ２７７は、例えば、ランキンサイクル７０の作動媒体流路７１の膨張器７５より上流側に設けられる。
【００４９】
回転数センサ２７９は、ランキンサイクルポンプ７３の回転数を検出し、検出結果を出力する。
【００５０】
また、充電システム１０には、車速センサ２０１と、外気温センサ２０３と、水温センサ２０５と、が設けられてもよい。車速センサ２０１は、車両の速度である車速を検出し、検出結果を出力する。外気温センサ２０３は、車両の外部の気温である外気温を検出し、検出結果を出力する。水温センサ２０５は、エンジン１１の近傍に設けられ、エンジン１１の近傍における冷却水の温度を検出し、検出結果を出力する。
【００５１】
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記憶素子である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記憶素子であるＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される。
【００５２】
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。例えば、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令を行う。具体的には、制御装置１００は、ランキンサイクルポンプ７３の駆動、ファン１９の駆動、発電機６１による発電、及び、モータジェネレータ４１による発電並びに駆動力の生成を制御する。制御装置１００は、ランキンサイクルポンプ７３の駆動を制御することによって、熱発電システム６０の駆動を制御し得る。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。
【００５３】
制御装置１００は、基本的に、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３によってそれぞれ検出される作動媒体の液圧及び液温に基づいて、ファン１９の駆動を制御する。具体的には、制御装置１００は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３によってそれぞれ検出される作動媒体の液圧及び液温に基づいて、当該液圧に対応する作動媒体の沸点と当該液温との差である過冷度を算出する。そして、制御装置１００は、当該過冷度に基づいて、ファン１９の駆動を制御する。
【００５４】
図３は、作動媒体の蒸気圧曲線Ｃ１０の一例を示す説明図である。図３では、横軸に作動媒体の温度をとり、縦軸に作動媒体の圧力をとった場合における、各圧力に対する沸点を表す蒸気圧曲線Ｃ１０が示されている。なお、図３に示した蒸気圧曲線Ｃ１０は、作動媒体の状態図の一部に相当し、図３において、各圧力に対する凝固点を表す融解曲線及び各温度に対する昇華圧を表す昇華曲線の図示は、省略されている。
【００５５】
例えば、液圧センサ２７１から出力される検出結果に基づいて得られる作動媒体の液圧が圧力Ｐ１０である場合、作動媒体の液圧に対応する沸点は、図３に示す蒸気圧曲線Ｃ１０上の点Ｐ１に対応する温度Ｔｍｂ１０となる。また、液温センサ２７３から出力される検出結果に基づいて得られる作動媒体の液温が温度Ｔｍ１０である場合、図３において、作動媒体の液圧及び液温は、点Ｐ１０によって表される。このような場合において、制御装置１００は、温度Ｔｍｂ１０から温度Ｔｍ１０を減算して得られる値を、過冷度ΔＴとして、算出する。
【００５６】
そして、制御装置１００は、過冷度ΔＴが所定の値より小さい場合に、ファン１９を駆動させる。一方、制御装置１００は、過冷度ΔＴが所定の値以上である場合には、ファン１９を停止させる。それにより、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３の双方が故障していない場合であるセンサ状態が正常である場合において、ファン１９を連続的に駆動させることなく、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止することができる。ゆえに、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、ファンによる電力消費量を低減することができる。よって、センサ状態が正常である場合において、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることができる。
【００５７】
なお、上記所定の値は、車両の各種設計仕様等に基づいて、適宜設定され得る。また、図３に示した作動媒体の蒸気圧曲線に相当する情報及び上記所定の値は、制御装置１００の記憶素子に予め記憶され得る。
【００５８】
ここで、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうちの少なくとも一方が故障しているセンサ状態が異常である場合には、制御装置１００は、上述した過冷度ΔＴを算出することが困難となり得る。ゆえに、センサ状態が異常である場合には、制御装置１００は、過冷度ΔＴに基づくファン１９の駆動制御を実行することが困難となり得る。本実施形態では、センサ状態が異常であるときに制御装置１００により実行されるファン１９の駆動制御によって、センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることが可能となる。なお、制御装置１００の詳細については、後述する。
【００５９】
＜２．参考例＞
続いて、本実施形態に係る制御装置１００についての詳細な説明に先立って、図４及び図５を参照して、センサ状態が異常であるときにおける、各参考例による制御について説明する。なお、各参考例に係る車両には、本実施形態に係る充電システム１０と同様に、エンジンの廃熱を用いて機械エネルギを生成するランキンサイクル及び当該機械エネルギを用いて発電する発電機を少なくとも含んで構成される熱発電システムと、ランキンサイクルの凝縮器へ空気を送風可能なファンと、が搭載される。
【００６０】
図４及び図５は、それぞれ第１の参考例及び第２の参考例による制御が行われた場合における、ファン及び熱発電システムの駆動状態の推移の一例を示す模式図である。具体的には、図４及び図５では、時刻Ｔ９０より前の時刻において正常であったセンサ状態が、時刻Ｔ９０において異常になった場合における、ファン及び熱発電システムの駆動状態の推移が示されている。なお、図４及び図５において、時刻Ｔ９０より前の時刻におけるファンの駆動状態に対応する一点鎖線は、センサ状態の正常時において、過冷度に基づくファンの駆動制御が実行されていることを示す。
【００６１】
第１の参考例では、センサ状態が異常である場合に、ランキンサイクルポンプの駆動を停止させることによって、熱発電システムの駆動を停止させる制御が行われる。熱発電システムの駆動が停止した場合には、ランキンサイクルポンプによる作動媒体の吸入が停止する。ゆえに、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰は防止されるので、第１の参考例では、熱発電システムの駆動の停止に伴い、ファンの駆動を停止させる制御が行われる。例えば、センサ状態が時刻Ｔ９０において異常になった場合、図４に示したように、時刻Ｔ９０において、ファン及び熱発電システムの駆動は停止し、その後において、ファン及び熱発電システムが停止した状態が継続する。ゆえに、時刻Ｔ９０以後において、熱発電が実行されない状態が継続する。
【００６２】
このように、第１の参考例では、センサ状態が異常である場合に、ファン及び熱発電システムの駆動を停止させる制御が行われる。それによって、ランキンサイクルポンプによる作動媒体の吸入が停止するので、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止することができる。しかしながら、熱発電システムの駆動が停止するので、熱発電が停止する。ゆえに、燃費が低下し得る。
【００６３】
第２の参考例では、センサ状態が異常である場合に、ファンを連続的に駆動させる制御が行われる。このように作動媒体の過冷度によらずにファンが駆動されることによって、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰は防止されるので、第２の参考例では、熱発電システムを継続的に駆動させる制御が行われる。例えば、センサ状態が時刻Ｔ９０において異常になった場合、図５に示したように、時刻Ｔ９０以後において、ファン及び熱発電システムが駆動された状態が継続する。なお、時刻Ｔ９０以後では、時刻Ｔ９０より前の時刻と異なり、作動媒体の過冷度に基づくファンの駆動制御は行われず、ファンは連続的に駆動される。
【００６４】
このように、第２の参考例では、センサ状態が異常である場合に、ファンを連続的に駆動させつつ、ランキンサイクルポンプを駆動させる制御が行われる。それによって、作動媒体の過冷度によらずにファンが駆動されるので、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、熱発電を継続させることができる。しかしながら、ファンを連続的に駆動させることによって、当該ファンによる電力消費量が増大し得る。
【００６５】
このように、センサ状態が異常である場合には、ランキンサイクルポンプ内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることが困難である場合があった。
【００６６】
＜３．制御装置の構成＞
続いて、図６〜図１１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６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６に示したように、制御装置１００は、判定部１０２と、比較部１０４と、ファン制御部１０６と、熱発電制御部１０８と、を含む。
【００６７】
（判定部）
判定部１０２は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３の各々が故障しているか否かを判定する。判定部１０２は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障していると判定した場合、判定結果として、センサ状態が異常である旨を示す情報を出力する。一方、判定部１０２は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３の双方が故障していないと判定した場合、判定結果として、センサ状態が正常である旨を示す情報を出力する。判定部１０２は、判定結果を比較部１０４、ファン制御部１０６、及び熱発電制御部１０８へ出力する。
【００６８】
判定部１０２は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３からそれぞれ出力される検出結果に基づいて、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３の各々が故障しているか否かを判定し得る。具体的には、判定部１０２は、液圧センサ２７１内の回路において断線が発生している旨を示す検出結果が液圧センサ２７１から制御装置１００へ出力された場合、液圧センサ２７１が故障していると判定してもよい。同様に、判定部１０２は、液温センサ２７３内の回路において断線が発生している旨を示す検出結果が液温センサ２７３から制御装置１００へ出力された場合、液温センサ２７３が故障していると判定してもよい。また、判定部１０２は、液圧センサ２７１により検出された液圧が過剰に大きい又は小さい場合、当該液圧が異常値であると判断し、液圧センサ２７１が故障していると判定してもよい。同様に、判定部１０２は、液温センサ２７３により検出された液温が過剰に大きい又は小さい場合、当該液温が異常値であると判断し、液温センサ２７３が故障していると判定してもよい。
【００６９】
（ファン制御部）
ファン制御部１０６は、ファン１９の駆動を制御する。ファン制御部１０６は、基本的に、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３によってそれぞれ検出される作動媒体の液圧及び液温に基づいて、ファン１９の駆動を制御する。より具体的には、ファン制御部１０６は、図３を参照して説明したように、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３によってそれぞれ検出される作動媒体の液圧及び液温に基づいて、作動媒体の過冷度ΔＴを算出する。そして、ファン制御部１０６は、過冷度ΔＴに基づいて、ファン１９の駆動を制御する。具体的には、制御装置１００は、過冷度ΔＴが所定の値より小さい場合に、ファン１９を駆動させる。一方、制御装置１００は、過冷度ΔＴが所定の値以上である場合には、ファン１９を停止させる。
【００７０】
液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障している場合に相当するセンサ状態が異常である場合には、過冷度ΔＴを算出することが困難であるので、上記の過冷度ΔＴに基づくファン１９の駆動制御を実行することは困難となり得る。ゆえに、上記の過冷度ΔＴに基づくファン１９の駆動制御は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３の双方が故障していない場合に相当するセンサ状態が正常である場合に、実行される。本実施形態では、センサ状態が異常であるときにファン制御部１０６により実行されるファン１９の駆動制御によって、センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることが可能となる。以下、センサ状態が異常であるときにおける、ファン制御部１０６によるファン１９の駆動制御について、説明する。
【００７１】
ファン制御部１０６は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、ファン１９を間欠駆動させる。それにより、ファン１９の間欠駆動における駆動及び停止の継続時間の比（以下、ＯＮ／ＯＦＦ時間比とも称する。）を調整することによって、凝縮器７７における作動媒体の放熱の程度を調整することができる。ゆえに、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を適切に設定することによって、作動媒体の過冷度ΔＴが過剰に小さくなることを防止することができる。ゆえに、センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、熱発電システム６０による熱発電を継続させることができる。さらに、センサ状態が異常である場合において、ファン１９を間欠駆動させることによって、ファン１９を連続的に駆動させる場合と比較して、ファン１９による電力消費量を低減することができる。ゆえに、センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることが可能となる。
【００７２】
ファン制御部１０６は、具体的には、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出し、ファン１９が算出されたＯＮ／ＯＦＦ時間比で間欠駆動するように、ファン１９へ動作指示を出力する。また、ファン制御部１０６は、算出されたＯＮ／ＯＦＦ時間比を示す情報を比較部１０４へ出力する。当該情報は、比較部１０４が行うファン１９による電力消費量の算出処理において利用される。
【００７３】
ファン制御部１０６は、例えば、凝縮器７７における作動媒体の温度に関連する指標値に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出する。凝縮器７７における作動媒体の温度と、凝縮器７７より下流側における作動媒体の過冷度ΔＴとは、相関を有する。具体的には、凝縮器７７における作動媒体の温度が高いほど、作動媒体の過冷度ΔＴは小さくなる。ゆえに、凝縮器７７における作動媒体の温度に関連する指標値に基づいて、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出することによって、凝縮器７７における作動媒体の放熱の程度を適切に設定することができる。よって、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、ＯＮ／ＯＦＦ時間比が過剰に大きな値に設定されることを防止することができる。従って、燃費をより効果的に向上させることが可能となる。
【００７４】
指標値は、膨張器７５へ供給される作動媒体の圧力である蒸気圧を含んでもよい。ファン制御部１０６は、例えば、図７に示したマップＭ１０を用いてＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出する。マップＭ１０は、作動媒体の蒸気圧とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表す。具体的には、図７に示したように、マップＭ１０において、ＯＮ／ＯＦＦ時間比は、作動媒体の蒸気圧が大きいほど、大きい値に設定されてもよい。ここで、作動媒体の蒸気圧が大きいほど、凝縮器７７へ流入する時点における作動媒体の温度は高い。ゆえに、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を、作動媒体の蒸気圧が大きいほど、大きい値に設定することによって、凝縮器７７における作動媒体の放熱の程度を、作動媒体の蒸気圧に応じて、適切に調整することができる。なお、作動媒体の蒸気圧は、蒸気圧センサ２７５から制御装置１００へ出力される検出結果に基づいて得られる。
【００７５】
また、指標値は、膨張器７５へ供給される作動媒体の流量（以下、蒸気流量とも呼ぶ。）を含んでもよい。ファン制御部１０６は、例えば、図８に示したマップＭ２０を用いてＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出する。マップＭ２０は、作動媒体の蒸気流量とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表す。具体的には、図８に示したように、マップＭ２０において、ＯＮ／ＯＦＦ時間比は、作動媒体の蒸気流量が大きいほど、大きい値に設定されてもよい。ここで、作動媒体の蒸気流量が大きいほど、凝縮器７７へ流入する作動媒体の流量は大きい。よって、作動媒体の蒸気流量が大きいほど、凝縮器７７へ流入する熱量は大きい。ゆえに、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を、作動媒体の蒸気流量が大きいほど、大きい値に設定することによって、凝縮器７７における作動媒体の放熱の程度を、作動媒体の蒸気流量に応じて、適切に調整することができる。
【００７６】
ファン制御部１０６は、ランキンサイクルポンプ７３の回転数に基づいて、作動媒体の蒸気流量を算出し得る。ファン制御部１０６は、具体的には、蒸気流量を、ランキンサイクルポンプ７３の回転数が高いほど、大きな値となるように算出する。なお、ランキンサイクルポンプ７３の回転数は、回転数センサ２７９から制御装置１００へ出力される検出結果に基づいて得られる。なお、ファン制御部１０６は、エンジン１１の冷却水の温度に基づいて、蒸気流量を算出してもよい。ファン制御部１０６は、具体的には、蒸気流量を、エンジン１１の冷却水の温度が高いほど、大きな値となるように算出する。なお、エンジン１１の冷却水の温度は、水温センサ２０５から制御装置１００へ出力される検出結果に基づいて得られる。
【００７７】
また、指標値は、液温センサ２７３によって検出される作動媒体の液温を含んでもよい。ファン制御部１０６は、例えば、図９に示したマップＭ３０を用いてＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出する。マップＭ３０は、作動媒体の液温とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表す。具体的には、図９に示したように、マップＭ３０において、ＯＮ／ＯＦＦ時間比は、液温センサ２７３によって検出される作動媒体の液温が高いほど、大きい値に設定されてもよい。ここで、液温センサ２７３によって検出される作動媒体の液温が高いほど、凝縮器７７における作動媒体の温度は高い。ゆえに、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を、作動媒体の液温が高いほど、大きい値に設定することによって、凝縮器７７における作動媒体の放熱の程度を、作動媒体の液温に応じて、適切に調整することができる。なお、液温センサ２７３によって検出される作動媒体の液温に基づくＯＮ／ＯＦＦ時間比の算出は、液温センサ２７３が故障していない場合に実現し得る。
【００７８】
また、指標値は、走行風と関連性を有してもよい。図２を参照して説明したように、凝縮器７７は、車両前端部における走行風が流入される部分に位置してもよい。その場合、車両の走行時において、凝縮器７７は、走行風によって冷却され得る。ゆえに、指標値が走行風と関連性を有することによって、凝縮器７７における作動媒体の放熱の程度をより適切に調整することができる。
【００７９】
走行風と関連性を有する指標値は、外気温を含んでもよい。ファン制御部１０６は、例えば、図１０に示したマップＭ４０を用いてＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出する。マップＭ４０は、外気温とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表す。具体的には、図１０に示したように、マップＭ４０において、ＯＮ／ＯＦＦ時間比は、外気温が高いほど、大きい値に設定されてもよい。ここで、外気温が高いほど、走行風によって凝縮器７７が冷却される程度は低い。よって、外気温が高いほど、凝縮器７７における作動媒体の温度は高い。ゆえに、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を、外気温が高いほど、大きい値に設定することによって、凝縮器７７における作動媒体の放熱の程度を、外気温に応じて、より適切に調整することができる。なお、外気温は、外気温センサ２０３から制御装置１００へ出力される検出結果に基づいて得られる。
【００８０】
また、走行風と関連性を有する指標値は、車速を含んでもよい。ファン制御部１０６は、例えば、図１１に示したマップＭ５０を用いてＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出する。マップＭ５０は、車速とＯＮ／ＯＦＦ時間比との関係性を表す。具体的には、図１１に示したように、マップＭ５０において、ＯＮ／ＯＦＦ時間比は、車速が低いほど、大きい値に設定されてもよい。ここで、車速が低いほど、走行風によって凝縮器７７が冷却される程度は低い。よって、車速が低いほど、凝縮器７７における作動媒体の温度は高い。ゆえに、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を、車速が低いほど、大きい値に設定することによって、凝縮器７７における作動媒体の放熱の程度を、車速に応じて、より適切に調整することができる。なお、車速は、車速センサ２０１から制御装置１００へ出力される検出結果に基づいて得られる。
【００８１】
（熱発電制御部）
熱発電制御部１０８は、ランキンサイクル７０及び発電機６１を含む熱発電システム６０の駆動を制御する。具体的には、熱発電制御部１０８は、ランキンサイクルポンプ７３の駆動を制御することによって、熱発電システム６０の駆動を制御する。熱発電システム６０が駆動されることによって、ランキンサイクル７０によるエンジン１１の廃熱の回収及び発電機６１による発電が実現される。
【００８２】
熱発電制御部１０８は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、熱発電システム６０の駆動を継続させる。このような場合には、上述したように、ファン制御部１０６によって、ファン１９が間欠駆動される。ゆえに、熱発電制御部１０８は、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を回避しつつ、熱発電システム６０による熱発電を継続させることができる。
【００８３】
また、熱発電制御部１０８は、後述するように、センサ状態が異常である場合において、比較部１０４から出力されるファン１９による電力消費量と熱発電システム６０による発電量との比較結果に基づいて、熱発電システム６０の駆動を制御してもよい。なお、ファン制御部１０６も、後述するように、熱発電制御部１０８と同様に、比較部１０４から出力される比較結果に基づいて、ファン１９の駆動を制御してもよい。
【００８４】
（比較部）
比較部１０４は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、ファン１９による電力消費量及び熱発電システム６０による発電量をそれぞれ算出し、算出結果を比較する。そして、比較部１０４は、ファン１９による電力消費量と熱発電システム６０による発電量との比較結果をファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８へ出力する。なお、後述するように、センサ状態が異常である場合において、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動は、停止され得る。また、制御装置１００が行う処理において、算出されるファン１９による電力消費量及び熱発電システム６０による発電量は、具体的には、単位時間あたりの値である。
【００８５】
比較部１０４は、具体的には、ファン１９及び熱発電システム６０が駆動されているときに、ファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回る場合、比較結果として、その旨を示す情報を出力する。一方、比較部１０４は、ファン１９及び熱発電システム６０が駆動されているときに、ファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量以下である場合、比較結果として、その旨を示す情報を出力する。
【００８６】
比較部１０４は、ファン１９を連続的に駆動させた場合における電力消費量及びファン制御部１０６によって算出されるＯＮ／ＯＦＦ時間比に基づいて、間欠的に駆動されるファン１９による電力消費量を算出し得る。具体的には、比較部１０４は、ファン１９を連続的に駆動させた場合における電力消費量にＯＮ／ＯＦＦ時間比を乗じて得られる値を、ファン１９による電力消費量として、算出する。なお、ファン１９を連続的に駆動させた場合における電力消費量は、ファン１９の各種設計仕様に依存する値であり、予め制御装置１００の記憶素子に記憶されている。
【００８７】
また、比較部１０４は、作動媒体の蒸気流量及び蒸気温に基づいて、熱発電システム６０による発電量を算出し得る。具体的には、比較部１０４は、作動媒体の蒸気流量又は蒸気温の値が大きいほど、熱発電システム６０による発電量として、大きな値を算出する。なお、作動媒体の蒸気温は、蒸気温センサ２７７から制御装置１００へ出力される検出結果に基づいて得られる。また、作動媒体の蒸気流量は、ランキンサイクルポンプ７３の回転数に基づいて得られる。比較部１０４は、具体的には、蒸気流量を、ランキンサイクルポンプ７３の回転数が高いほど、大きな値となるように算出する。なお、比較部１０４は、エンジン１１の冷却水の温度に基づいて、蒸気流量を算出してもよい。ファン制御部１０６は、具体的には、蒸気流量を、エンジン１１の冷却水の温度が高いほど、大きな値となるように算出する。
【００８８】
ファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、ファン１９による電力消費量と熱発電システム６０による発電量との比較結果に基づいて、それぞれファン１９及び熱発電システム６０の駆動を制御する。ファン１９及び熱発電システム６０の駆動に起因する車両全体におけるエネルギの増減は、ファン１９による電力消費量と熱発電システム６０による発電量との大小関係に応じて、異なり得る。よって、ファン１９による電力消費量と熱発電システム６０による発電量との比較結果に基づいて、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を制御することによって、燃費をさらに効果的に向上させることができる。
【００８９】
具体的には、ファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８は、ファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回る場合に、それぞれファン１９及び熱発電システム６０の駆動を停止させる。ファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回る場合、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を継続させることにより、車両全体におけるエネルギが減少し得る。ゆえに、このような場合にファン１９及び熱発電システム６０の駆動を停止させることによって、燃費をさらに効果的に向上させることができる。
【００９０】
比較部１０４は、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動が停止しているときに、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量及び熱発電システム６０による発電量をそれぞれ算出し、算出結果を比較する。そして、比較部１０４は、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量と熱発電システム６０による発電量との比較結果をファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８へ出力する。
【００９１】
比較部１０４は、具体的には、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動が停止しているときに、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回る場合、比較結果として、その旨を示す情報を出力する。一方、比較部１０４は、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動が停止しているときに、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量以下である場合、比較結果として、その旨を示す情報を出力する。
【００９２】
比較部１０４は、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動が停止しているときに、上述したファン制御部１０６によるＯＮ／ＯＦＦ時間比の算出処理と同様の処理によって、ＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出し得る。そして、比較部１０４は、このように算出されたＯＮ／ＯＦＦ時間比及びファン１９を連続的に駆動させた場合における電力消費量に基づいて、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量を算出し得る。
【００９３】
また、比較部１０４は、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動が停止しているときのエンジン１１の冷却水の温度に基づいて、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合における熱発電システム６０による発電量を算出し得る。具体的には、比較部１０４は、エンジン１１の冷却水の温度が高いほど、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合における熱発電システム６０による発電量として、大きな値を算出する。
【００９４】
ファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８は、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を停止させた後において、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量以下である場合に、それぞれファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させてもよい。ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量以下である場合、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させることにより、車両全体におけるエネルギが増大し得る。ゆえに、このような場合にファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させることによって、燃費をさらに効果的に向上させることができる。
【００９５】
本実施形態では、ファン１９は、上述したように、凝縮器７７へ空気を送風する機能の他、ラジエータ１５へ空気を送風する機能も有する。ここで、ファン制御部１０６は、ラジエータ１５の冷却を目的としてファン１９を駆動させる旨の駆動要求に基づいて、ファン１９を優先的に駆動させてもよい。例えば、エンジン１１の冷却水の温度が比較的高い場合に、ラジエータ１５の冷却を目的としてファン１９を駆動させる旨の駆動要求が、他の制御装置から制御装置１００へ通知される場合がある。このようなファン１９の駆動要求が通知された場合に、ファン制御部１０６は、ファン１９を優先的に駆動させてもよい。なお、ラジエータ１５の冷却を目的としてファン１９を優先的に駆動させるか否かの判定は、制御装置１００が、行ってもよい。その場合、制御装置１００は、ラジエータ１５の冷却を目的としてファン１９を駆動させると判定した場合に、ファン１９を優先的に駆動させてもよい。
【００９６】
例えば、センサ状態が異常であるときに、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動が停止している場合において、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回る場合であっても、ラジエータ１５の冷却を目的とするファン１９の駆動要求が通知されたことをトリガとして、ファン制御部１０６は、ファン１９を駆動させてもよい。その場合には、ファン１９によって凝縮器７７が冷却されているので、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を回避しつつ、熱発電システム６０を駆動させることができる。ゆえに、ラジエータ１５の冷却を目的としてファン１９を駆動させる旨の駆動要求に基づいて、ファン１９が優先的に駆動された場合において、熱発電制御部１０８は熱発電システム６０を駆動させる。それにより、熱発電システム６０を駆動させない場合と比較して、燃費を向上させることができる。
【００９７】
＜４．動作＞
続いて、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。
【００９８】
（制御フロー）
まず、図１２に示すフローチャートを参照して、本実施形態に係る制御装置１００による制御フローについて説明する。図１２は、本実施形態に係る制御装置１００が行う処理の流れの一例を示すフローチャートである。図１２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、常時実行され得る。
【００９９】
図１２に示したように、まず、判定部１０２は、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障しているか否かを判定する。換言すると、判定部１０２は、センサ状態が異常であるか否かを判定する（ステップＳ５０１）。センサ状態が正常であると判定された場合（ステップＳ５０１／ＮＯ）、ステップＳ５０１の判定処理が繰り返される。一方、センサ状態が異常であると判定された場合（ステップＳ５０１／ＹＥＳ）、ファン制御部１０６は、ファン１９のＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出する（ステップＳ５０３）。そして、ファン制御部１０６は、算出されたＯＮ／ＯＦＦ時間比でファン１９を間欠駆動させる（ステップＳ５０５）。
【０１００】
次に、比較部１０４は、ファン１９による電力消費量及び熱発電システム６０による発電量をそれぞれ算出し、算出結果を比較する（ステップＳ５０７）。ファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量以下である場合（ステップＳ５０７／ＮＯ）、ステップＳ５０７の処理が繰り返される。一方、ファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回る場合（ステップＳ５０７／ＹＥＳ）、ファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８は、それぞれファン１９及び熱発電システム６０の駆動を停止させる（ステップＳ５０９）。
【０１０１】
次に、比較部１０４は、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量及び熱発電システム６０による発電量をそれぞれ算出し、算出結果を比較する（ステップＳ５１１）。ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回る場合（ステップＳ５１１／ＮＯ）、ステップＳ５１１の処理が繰り返される。一方、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量以下である場合（ステップＳ５１１／ＹＥＳ）、ファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８は、それぞれファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させる（ステップＳ５１３）。そして、ステップＳ５０７の処理へ戻り、ステップＳ５０７〜ステップＳ５１３の処理が繰り返される。
【０１０２】
なお、図１２に示したフローチャートにおける各処理の前後において、ラジエータ１５の冷却を目的とするファン１９の駆動要求が、他の制御装置から制御装置１００へ通知された場合、ファン制御部１０６はファン１９を優先的に駆動させてもよい。
【０１０３】
また、ファン制御部１０６によるファン１９のＯＮ／ＯＦＦ時間比の算出処理（ステップＳ５０３）は、常時又は一定時間間隔で行われてもよい。その場合、ファン制御部１０６は、ＯＮ／ＯＦＦ時間比の設定値を直近に算出されたＯＮ／ＯＦＦ時間比に更新してもよい。
【０１０４】
（ファン及び熱発電システムの駆動状態の推移）
続いて、図１３〜図１５を参照して、本実施形態に係る制御装置１００による制御が行われた場合における、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動状態の推移について説明する。
【０１０５】
まず、センサ状態が正常から異常へ切り替わった前後における、本実施形態に係る制御装置１００による制御について説明する。図１３は、本実施形態に係る制御装置１００による制御が行われた場合における、センサ状態が正常から異常へ切り替わった前後での、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動状態の推移の一例を示す模式図である。図１３では、時刻Ｔ１０より前の時刻において正常であったセンサ状態が、時刻Ｔ１０において異常になった場合における、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動状態の推移の一例が示されている。なお、図１３において、時刻Ｔ１０より前の時刻におけるファン１９の駆動状態に対応する一点鎖線は、センサ状態の正常時において、過冷度ΔＴに基づくファン１９の駆動制御が実行されていることを示す。
【０１０６】
時刻Ｔ１０において、センサ状態が異常になった場合、判定部１０２によって、センサ状態が異常である旨を示す情報が、判定結果として、ファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８へ出力される。それにより、図１３に示したように、時刻Ｔ１０以後において、ファン制御部１０６によって、ファン１９が間欠駆動される。なお、ファン１９の間欠駆動におけるＯＮ／ＯＦＦ時間比は、図１３に模式的に示したように、時刻Ｔ１０以後において、時間の経過に伴って変動し得る。具体的には、ファン制御部１０６は、常時又は一定時間間隔でＯＮ／ＯＦＦ時間比を算出し、ＯＮ／ＯＦＦ時間比の設定値を直近に算出されたＯＮ／ＯＦＦ時間比に更新してもよい。また、図１３に示したように、時刻Ｔ１０以後において、熱発電制御部１０８によって、熱発電システム６０の駆動は継続される。
【０１０７】
このように、本実施形態に係る制御装置１００によれば、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、ファン１９が間欠駆動される。ゆえに、センサ状態が異常である時刻Ｔ１０以後においても、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、熱発電システム６０による熱発電を継続させることができる。さらに、センサ状態が異常である時刻Ｔ１０以後において、ファン１９が間欠駆動されるので、ファン１９を連続的に駆動させる場合と比較して、ファン１９による電力消費量を低減することができる。ゆえに、センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることが可能となる。
【０１０８】
続いて、センサ状態が異常になった後における、本実施形態に係る制御装置１００による制御について説明する。図１４及び図１５は、本実施形態に係る制御装置１００による制御が行われた場合における、センサ状態が異常となった後での、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動状態の推移の一例を示す模式図である。図１４及び図１５では、図１３に示した時刻Ｔ１０より後の時刻Ｔ２０において、ファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回った場合における、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動状態の推移についての互いに異なる例がそれぞれ示されている。
【０１０９】
図１４及び図１５に示した電力消費量と発電量との差は、ファン１９による電力消費量から熱発電システム６０による発電量を減算して得られる値である。比較部１０４は、例えば、このような電力消費量と発電量との差を算出することによって、ファン１９による電力消費量及び熱発電システム６０による発電量のそれぞれの算出結果を比較してもよい。なお、図１４において、時刻Ｔ２０から時刻Ｔ３０の間の時刻における電力消費量と発電量との差に対応する一点鎖線は、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合における電力消費量と発電量との差を示す。
【０１１０】
図１４に示したように、時刻Ｔ２０において、ファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回った場合、比較部１０４によって、その旨を示す情報が、比較結果として、ファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８へ出力される。それにより、図１４に示したように、時刻Ｔ２０において、ファン制御部１０６によって、ファン１９の駆動が停止される。また、図１４に示したように、時刻Ｔ２０において、熱発電制御部１０８によって、熱発電システム６０の駆動が停止される。
【０１１１】
そして、図１４に示したように、時刻Ｔ２０の後の時刻Ｔ３０において、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量以下となった場合、比較部１０４によって、その旨を示す情報が、比較結果として、ファン制御部１０６及び熱発電制御部１０８へ出力される。それにより、図１４に示したように、時刻Ｔ３０において、ファン制御部１０６によって、ファン１９の駆動が再開される。また、図１４に示したように、時刻Ｔ３０において、熱発電制御部１０８によって、熱発電システム６０の駆動が再開される。
【０１１２】
このように、本実施形態では、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障していると判定された場合において、ファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量を上回る場合に、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動が停止される。それにより、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を継続させることに起因して、車両全体におけるエネルギが減少することを防止することができる。ゆえに、燃費をさらに効果的に向上させることができる。
【０１１３】
また、本実施形態では、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を停止させた後において、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させた場合におけるファン１９による電力消費量が熱発電システム６０による発電量以下である場合に、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動が再開される。それにより、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動を再開させることに起因して、車両全体におけるエネルギを増大させることができる。ゆえに、燃費をさらに効果的に向上させることができる。
【０１１４】
また、図１５に示したように、ファン１９及び熱発電システム６０の駆動が停止した時刻Ｔ２０の後の時刻Ｔ４０において、ラジエータ１５の冷却を目的とするファン１９の駆動要求が、他の制御装置から制御装置１００へ通知された場合、ファン制御部１０６は、ファン１９を優先的に駆動させる。また、図１５に示したように、時刻Ｔ４０において、熱発電制御部１０８は、熱発電システム６０を駆動させる。
【０１１５】
このように、本実施形態では、ラジエータ１５の冷却を目的とするファン１９の駆動要求が通知され、ファン１９が優先的に駆動された場合において、熱発電システム６０が駆動される。それにより、熱発電システム６０を駆動させない場合と比較して、燃費を向上させることができる。
【０１１６】
＜５．むすび＞
以上説明したように、本実施形態によれば、液圧センサ２７１及び液温センサ２７３のうち少なくとも一方が故障していると判定された場合に、ファン１９が間欠駆動される。ゆえに、センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、熱発電システム６０による熱発電を継続させることができる。さらに、センサ状態が異常である場合において、ファン１９を間欠駆動させることによって、ファン１９を連続的に駆動させる場合と比較して、ファン１９による電力消費量を低減することができる。ゆえに、センサ状態が異常である場合であっても、ランキンサイクルポンプ７３内における作動媒体の沸騰を防止しつつ、燃費を効果的に向上させることが可能となる。
【０１１７】
上記では、本発明に係るランキンサイクル及び制御装置をハイブリッド車両に適用した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、本発明に係るランキンサイクル及び制御装置は、エンジン１１から出力される駆動力によって走行し、動力源として高電圧バッテリ３１を有しない車両にも適用され得る。その場合、ランキンサイクル７０によって生成された機械エネルギを用いて発電機により発電された電力は、車両内の各種装置へ電力を供給する低電圧バッテリへ蓄電されてもよい。また、ランキンサイクル７０によって生成された機械エネルギは、必ずしも発電に利用されなくてもよく、直接的に発電機以外の他の装置を駆動するために利用されてもよい。
【０１１８】
また、上記では、エンジン１１の運転により生成された駆動力は、駆動力伝達系５１を介して、駆動輪２１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１１の運転により生成された駆動力は、エンジン１１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３１へ蓄電されるように構成し得る。
【０１１９】
また、上記では、ランキンサイクル７０は、車両のエンジン１１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１１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７４には、作動媒体流路７１及び排気ガスの配管が接続され得る。
【０１２０】
また、上記では、バッテリが高電圧バッテリ３１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、発電機６１及びモータジェネレータ４１はそれぞれ低電圧バッテリと電気的に接続され、発電機６１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４１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。
【０１２１】
また、上記では、ファン１９が、凝縮器７７へ空気を送風する機能の他、ラジエータ１５へ空気を送風する機能も有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、ファン１９は、ラジエータ１５へ空気を送風する機能を有しなくともよい。その場合、ファン１９と異なる他のファンによって、ラジエータ１５へ空気が送風されるように構成され得る。
【０１２２】
また、上記では、ランキンサイクルポンプ７３が、電動モータを備え、当該電動モータによって駆動され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、ランキンサイクルポンプ７３は、エンジン１１から出力される動力によって駆動されてもよい。その場合には、ランキンサイクルポンプ７３は、クラッチを介して、エンジン１１のクランクシャフトと連結される。当該クラッチは、クランクシャフトからランキンサイクルポンプ７３への動力の伝達の可否を切替可能であり、制御装置１００からの動作指示に基づいて、当該クラッチが駆動されることによって、ランキンサイクルポンプ７３の駆動が制御されるように構成され得る。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【符号の説明】
【０１２５】
１０  充電システム
１１  エンジン
１３  冷却水流路
１５  ラジエータ
１９  ファン
２１  駆動輪
３１  高電圧バッテリ
４１  モータジェネレータ
５１  駆動力伝達系
６０  熱発電システム
６１  発電機
７０  ランキンサイクル
７１  作動媒体流路
７３  ランキンサイクルポンプ
７４  熱交換器
７５  膨張器
７７  凝縮器
７９  タンク
１００  制御装置
１０２  判定部
１０４  比較部
１０６  ファン制御部
１０８  熱発電制御部
２０１  車速センサ
２０３  外気温センサ
２０５  水温センサ
２７１  液圧センサ
２７３  液温センサ
２７５  蒸気圧センサ
２７７  蒸気温センサ
２７９  回転数センサ
【図１】
2018017149.tif 000003
【図２】
2018017149.tif 000004
【図３】
2018017149.tif 000005
【図４】
2018017149.tif 000006
【図５】
2018017149.tif 000007
【図６】
2018017149.tif 000008
【図７】
2018017149.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2018017149.tif 000013
【図１２】
2018017149.tif 000014
【図１３】
2018017149.tif 000015
【図１４】
2018017149.tif 000016
【図１５】
2018017149.tif 000017