(57)【要約】【課題】車両における廃熱利用装置において、それのランキンサイクルシステムの膨張機で取り出した動力をより効果的に利用可能にする。【解決手段】本開示の技術に係る車両における廃熱利用装置１はランキンサイクルシステム１０を備える。ランキンサイクルシステム１０は、作動流体の循環路２０に、ポンプ１２、エンジン２２の廃熱により作動流体を加熱して蒸発させる蒸発器１４、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて動力を発生する膨張機１６、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させる凝縮器１８を順に有する。更に、廃熱利用装置１は、膨張機１６に接続されたモータジェネレータ２６と、その膨張機と車両の動力伝達系との間に設けられたクラッチ装置４０と、その接続及び切断を切替制御するためのクラッチ制御部とを備える。【選択図】図１
2019143533.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体の循環路に、該循環路において作動流体を循環させるように作動流体を送出するように構成されたポンプ、該ポンプにより送出された作動流体を熱源の廃熱により加熱して蒸発させるように構成された蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて動力を発生するように構成された膨張機、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させるように構成された凝縮器が順に設けられているランキンサイクルシステムを備えた、車両における廃熱利用装置であって、
前記膨張機に接続されて前記膨張機と一体に回転可能に構成されているモータジェネレータと、
前記膨張機と前記車両の動力伝達系との間に設けられたクラッチ装置と、
前記クラッチ装置の接続及び切断の切替を制御するように構成されたクラッチ制御部と
を備えた、廃熱利用装置。
【請求項２】
前記膨張機と前記クラッチ装置との間に前記モータジェネレータが配置されている、請求項１に記載の廃熱利用装置。
【請求項３】
前記クラッチ制御部による制御により前記クラッチ装置が接続状態にあるとき、前記モータジェネレータの作動を制御するように構成されたモータジェネレータ制御部は、前記動力伝達系に伝達する動力を調整するように、前記モータジェネレータの作動を制御する、請求項１又は２に記載の廃熱利用装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、車両における廃熱利用装置に係り、特に熱源の廃熱を利用して動力を発生するランキンサイクルシステムを備えた廃熱利用装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ランキンサイクルは公知であり、例えば省エネの観点から、車載エンジンの廃熱回収などに適用されている。ランキンサイクルシステムは、ポンプ、蒸発器、膨張機、凝縮器が順に配置されて、作動流体が循環する閉回路を主構成として有する。ポンプは、ランキンサイクルシステムの閉回路において作動流体を循環させるように、蒸発器に向けて作動流体を圧送する。車載エンジンに適用される例では、蒸発器は熱源としてのエンジンからの廃熱で作動流体を加熱蒸発するように熱交換器として構成され、膨張機は蒸発器を経た作動流体から動力を取り出すように構成され、凝縮器は膨張機を経た作動流体を凝縮液化させるように熱交換器として構成され得る。
【０００３】
このようなランキンサイクルシステムを備えた、車両における廃熱利用装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１は、ランキンサイクルシステムにおいて膨張機で発生させた回転駆動力で発電するようにその膨張機を発電機につないだ構成や、膨張機で発生させた回転駆動力をクラッチやプーリを介してエンジンに伝達する構成を開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−６５５８７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、膨張機で取り出した動力は機械的なエネルギーである。それ故、概して、膨張機からエンジン(例えば、それの出力軸)にその動力が伝達されてそのまま用いられる場合の方が、膨張機から発電機に動力が伝達されて発電に利用される場合よりも、エネルギー効率の面では優れる傾向にある。一方で、一般に、膨張機からエンジンへの動力伝達は車両停止時や減速時には行えないのに対して、膨張機から発電機への動力伝達は車両の走行状態によらずに行うことができる。
【０００６】
本開示の技術の目的は、車両における廃熱利用装置において、それのランキンサイクルシステムの膨張機で取り出した動力をより効果的に利用可能にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本開示の技術は、
作動流体の循環路に、該循環路において作動流体を循環させるように作動流体を送出するように構成されたポンプ、該ポンプにより送出された作動流体を熱源の廃熱により加熱して蒸発させるように構成された蒸発器、該蒸発器を経由した作動流体を膨張させて動力を発生するように構成された膨張機、該膨張機を経由した作動流体を凝縮させるように構成された凝縮器が順に設けられているランキンサイクルシステムを備えた、車両における廃熱利用装置であって、
前記膨張機に接続されて前記膨張機と一体に回転可能に構成されているモータジェネレータと、
前記膨張機と前記車両の動力伝達系との間に設けられたクラッチ装置と、
前記クラッチ装置の接続及び切断の切替を制御するように構成されたクラッチ制御部と
を備えた、廃熱利用装置
を提供する。
【０００８】
好ましくは、前記膨張機と前記クラッチ装置との間に前記モータジェネレータが配置されている。
【０００９】
好ましくは、前記クラッチ制御部による制御により前記クラッチ装置が接続状態にあるとき、前記モータジェネレータの作動を制御するように構成されたモータジェネレータ制御部は、前記動力伝達系に伝達する動力を調整するように、前記モータジェネレータの作動を制御する。
【発明の効果】
【００１０】
本開示の技術に係る廃熱利用装置によれば、上記構成を備えるので、熱源の廃熱を利用してランキンサイクルシステムの膨張機で動力を取り出すことができ、更に、その取り出した動力をモータジェネレータで利用しつつも、クラッチ装置を接続することで車両の動力伝達系に伝達してそのまま動力として利用することができ、よって、膨張機で取り出した動力をより効果的に利用することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】一実施形態に係る廃熱利用装置が適用された車両のエンジン及び動力伝達系の概略構成図である。
【図２】図１の廃熱利用装置におけるクラッチ装置の制御を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示の技術に係る実施形態を添付図に基づいて説明する。同一の部品（又は構成）には同一の符号を付してあり、それらの名称及び機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰返さない。
【００１３】
図１は、本実施形態の廃熱利用装置１が適用された、車両における内燃機関（以下、エンジン）及び動力伝達系ＰＳの概略構成図である。廃熱利用装置１は、ランキンサイクルシステム１０を備える。ランキンサイクルシステム１０は、熱源の廃熱を利用して動力を取り出す、つまり動力を発生するものである。なお、廃熱利用装置１では後述するようにランキンサイクルシステム１０で取り出した動力を（主たる動力源（エンジン２２）からの動力を車輪に伝達するように構成された）動力伝達系ＰＳに伝えることができるので、当該廃熱利用装置１は動力源となり得る。したがって、当該車両は、主たる動力源の他に、更なる動力源として廃熱利用装置１を備えたハイブリッド車両とみなすことができる。
【００１４】
ランキンサイクルシステム１０は、ポンプ１２、蒸発器１４、膨張機１６及び凝縮器１８を備えている。ポンプ１２、蒸発器１４、膨張機１６及び凝縮器１８は、作動流体が流通する（循環路である）環状通路２０に順に配置されていて、これらは閉回路を形成する。ここでは、作動流体としてエタノールを用いるが、作動流体はエタノールに限定されず、他の媒体、例えば水とされてもよい。
【００１５】
ポンプ１２は、環状通路２０において作動流体を循環させるように作動流体を蒸発器１４に送出、特に圧送するように構成されている。ここでは、ポンプ１２はモータ１２ａによって駆動される。ポンプ１２は、他の動力（駆動力）、例えばエンジン２２の動力を用いて駆動されてもよい。
【００１６】
また、蒸発器１４は、熱源の廃熱により作動流体を加熱して蒸発させるように構成されている。蒸発器１４は、ポンプ１２が圧送した（液相の）作動流体を、（熱源である）エンジン２２の排気管２４内を流通する排気ガスと熱交換させて加熱するように、熱交換器として構成されている。ここでは、蒸発器１４は、対向流型の熱交換器として構成されている。つまり、蒸発器１４において、エンジン２２の排気ガスの流れ方向と、作動流体の流れ方向とは概ね逆向きである。蒸発器１４において排気ガスの熱（廃熱）で加熱されることによって作動流体は蒸気化し（蒸発し）、蒸気化した作動流体は膨張機１６に流入する。
【００１７】
膨張機１６は、蒸発器１４を経由することで蒸気化した作動流体を膨張させて動力を発生するように構成されている。膨張機１６では、作動流体の膨張エネルギーが動力（機械的エネルギー）、特に回転駆動力として取り出され、それにより、その回転軸部材である出力軸１６ａが回転させられる。ここでは、膨張機１６はアキシャルピストンタイプの（回転駆動力を発生する）回転機器として構成され、膨張機１６の出力軸１６ａは、モータジェネレータ（Ｍ／Ｇ）２６の回転軸２６ａに機械的に接続されている。したがって、膨張機１６とＭ／Ｇ２６とは、一体に回転可能である。なお、Ｍ／Ｇ２６は、電動機（モータ）および発電機（ジェネレータ）の両機能を備えており、主にロータ部およびステ−タ部からなる。ロータ部は、膨張機１６の出力軸１６ａに接続されたＭ／Ｇ２６の回転軸２６ａに固定されて回転可能に構成されており、ステータ部はハウジングに固定されている。ただし、膨張機１６は、アキシャルピストンタイプの回転機器として構成されることに限定されず、例えば所謂タービンとしての構成を備えてもよい。
【００１８】
凝縮器１８は、膨張機１６を経由することで膨張した作動流体を凝縮させるように構成されている。凝縮器１８は、対向流型の熱交換器として構成されている。そして、凝縮器１８の作動流体の冷却源としてエンジン２２の冷却水（エンジン冷却水）が用いられる。つまり、凝縮器１８において、エンジン冷却水の流れ方向と、作動流体の流れ方向とは概ね逆向きである。凝縮器１８は、膨張機１６を経た（例えば気相又はガス状の）作動流体を、冷却源としてのエンジン冷却水と熱交換させて冷却する。凝縮器１８においてエンジン冷却水との熱交換で冷却されることによって作動流体は凝縮する（液化する）。なお、ここでは、エンジン冷却水は、ラジエータ２８を経た後、凝縮器１８に流入するが、本開示の技術はこのような構成に限定されるものではなく、凝縮器１８を経た後にラジエータ２８で冷却されてエンジン２２に戻されてもよい。凝縮器１８を経由することで凝縮された作動流体は、ポンプ１２に吸引されて蒸発器１４に更に送出され、環状通路２０内を再び循環する（蒸発器１４、膨張機１６、凝縮器１８及びポンプ１２を順に再び経由する）。
【００１９】
また、ランキンサイクルシステム１０では、凝縮器１８とポンプ１２との間に気液分離器としてのタンク３０が設けられている。タンク３０は、作動流体の気液分離を図るように設けられている。凝縮器１８側からタンク３０に向けて延びる作動流体流路（上流側流路部分）３２は、タンク３０内の上方領域に連通するように設けられている。また、タンク３０からポンプ１２側に向けて延びる作動流体流路（下流側流路部分）３４は、タンク３０内の下方領域に連通するように設けられている。ここでは、タンク３０内の下方領域は、液相の作動流体が溜まる領域であるので、液相領域と称され得る。これに対して、タンク３０内の液相領域の鉛直方向上方の前述の上方領域は、気相の作動流体が溜まる領域であるので、気相領域と称され得る。つまり上流側流路部分３２はタンク３０内の気相領域に開口部を有し、下流側流路部分３４はタンク３０内の液相領域に開口部を有する。なお、気液分離器は、タンク３０に限定されるものではなく、例えばタンク３０に加えて更なる構成を備えてもよい。
【００２０】
さて、上記構成のランキンサイクルシステム１０では、エンジン２２が作動状態にあるとき、蒸発器１４においてエンジン２２の排気ガスの廃熱を利用して作動流体が加熱されて蒸発し、その作動流体を膨張機１６において膨張させることで動力、特に回転駆動力を発生させることができる。膨張機１６で発生させた回転駆動力は、それの出力軸１６ａを介して、その接続状態にあるＭ／Ｇ２６の回転軸２６ａに伝達され、発電に用いられ得る。そして、このＭ／Ｇ２６の回転軸２６ａの先にはクラッチ装置４０が接続されている。つまり、膨張機１６とクラッチ装置４０との間にＭ／Ｇ２６が配置されている。クラッチ装置４０は電磁クラッチであり、後述する電子制御ユニット（ＥＣＵ）６０による制御によりその接続及び切断が切り替え可能に構成されている。なお、クラッチ装置４０の接続及び切断の切替は、所謂半クラッチ（状態）にすることを含み得る。
【００２１】
クラッチ装置４０におけるＭ／Ｇ２６の反対側には、動力伝達装置としての変速機４２が設けられている。変速機４２は、廃熱利用装置１の一部を構成する。変速機４２は、膨張機１６の出力軸１６ａと車両の動力伝達系（例えば動力伝達軸）ＰＳの回転速度差を吸収するように構成されている。なお、ここでは、変速機４２は、回転速度変換を単一の機構で行う単変速装置として構成されているが、多段変速装置として構成されてもよい。
【００２２】
より詳しくは、変速機４２は、エンジン２２からの動力を駆動輪である車輪に伝達するように設けられた（動力伝達系ＰＳの）動力伝達軸４４に、膨張機１６で発生させた回転駆動力を伝達したり、車輪からの回転力（回生力）をＭ／Ｇ２６に伝達したりするように構成されている。動力伝達軸４４は、ここでは、エンジン２２の出力軸（クランクシャフト）が接続される変速装置（いわゆるトランスミッション）４６の出力側において、車輪との間に設けられている。したがって、動力伝達軸４４の回転状態は、車輪の回転状態に対応する。図示しないが、変速機４２は、車輪や動力伝達軸４４に接続されてその回転に対応して回転する第１歯車と、該第１歯車と直接的に又は間接的に噛み合うとともに第１歯車と異なる回転速度で回転する第２歯車とを備える。そして、第２歯車は、クラッチ装置４０における（膨張機１６の出力軸１６ａやＭ／Ｇ２６の回転軸２６ａが一体的に回転可能に接続された第１クラッチ係合部とは異なる）第２クラッチ係合部に機械的に接続されている。クラッチ装置４０が切断状態にあるとき、第１係合部と第２係合部とは互いに対して離れ、クラッチ装置４０が接続状態にあるとき、第１係合部と第２係合部とは動力伝達可能に互いに対して接する。具体的には、変速機４２は、遊星歯車機構として構成可能である。
【００２３】
さて、上記構成を備える廃熱利用装置１が適用された車両では、その走行状態又は運転状態を検出するべく、種々のセンサが設けられている。例えば、ランキンサイクルシステム１０の環状通路２０には、作動流体の圧力を検出するための圧力センサ６２や、作動流体の温度を検出するための温度センサ６４が設けられている。なお、圧力センサ６２及び温度センサ６４はここでは蒸発器１４の下流側かつ膨張機１６の上流側に設けられているが、他の個所に設けられることもでき、例えば凝縮器１８の下流側かつポンプ１２の上流側に設けられ得る。更に、エンジン回転速度を検出するためのエンジン回転速度センサ６６、エンジン２２への吸入空気量を検出するためのエアフローメーター６８、運転者により操作されるアクセルペダル（不図示）の踏み込み量（アクセル開度）を検出するためのアクセル開度センサ７２が設けられている。また、エンジン冷却水温を検出するための水温センサ７０が設けられている。また、車速を検出するための車速センサ７４が設けられている。また、運転者により操作されることでＯＦＦ状態からＯＮ状態になるブレーキスイッチ７６が設けられている。更に、バッテリー（不図示）の残量を検出するためのバッテリー残量センサ７８が設けられている。なお、バッテリーには、Ｍ／Ｇ２６で発電した電力が蓄えられ、かつ、そこに蓄えられている電力はモータ１２ａの駆動、エンジン２２の始動などに用いられ得る。
【００２４】
これらセンサからの出力は、上記ＥＣＵ６０に入力される。ＥＣＵ６０は、例えばランキンサイクルシステム１０、エンジン２２、Ｍ／Ｇ２６、クラッチ装置４０の各種制御を行うように、所謂コンピュータとして構成され、公知の演算処理装置（例えばＣＰＵ）や記憶装置（例えばＲＯＭ、ＲＡＭ）、入力ポート、出力ポート等を備えて構成されている。ＥＣＵ６０は、それらセンサからの出力に基づいて各種値を検出し（取得し）、予め記憶しているプログラム及びデータに基づいて所定の演算をし、エンジン２２（例えばインジェクタやスロットルバルブ）の作動制御、モータ１２ａの駆動制御、Ｍ／Ｇ２６の負荷制御、クラッチ装置４０の断接切替制御等のためにそれらのそれぞれに作動信号を出力する。つまり、ＥＣＵ６０は、エンジン制御部、モータ制御部、Ｍ／Ｇ２６の作動（例えば負荷）を制御するように構成されたモータジェネレータ制御部、クラッチ装置４０の接続及び切断の切替を制御するように構成されたクラッチ制御部のそれぞれに相当する機能部を有し、これらは互いに関連付けられている。なお、ＥＣＵ６０は１つの電子制御ユニットであることに限定されず、複数の電子制御ユニットの複合体として構成されてもよい。
【００２５】
ＥＣＵ６０によるクラッチ装置４０の制御について、図２に基づいて説明する。なお、図２のフローは所定時間間隔で実行される。
【００２６】
まず、ＥＣＵ６０により、ステップＳ２０１では、上記センサの出力に基づいて、所定クラッチ接続条件が満たされているか否かが判定される。具体的には、エンジン回転速度センサ６６及びエンジン負荷センサ（例えばエアフローメーター６８やアクセル開度センサ７２）の出力に基づいて定まるエンジン運転状態が所定運転状態か否かが判定される。例えば、所定運転状態は、エンジン回転速度が所定回転速度以上であり、かつ、エンジン負荷が所定負荷以上の運転状態と定めることができる。エンジン運転状態が所定運転状態にあるとき、エンジン暖機は完了していて、かつ、ランキンサイクルシステム１０は始動状態を脱していて、ランキンサイクルシステム１０の蒸発器１４を経た作動流体の温度は所定温度以上であり、その作動流体の圧力は所定圧力以上である。それ故、所定クラッチ接続条件に、温度センサ６４の出力に基づいて検出される（取得される）作動流体の温度が所定温度以上であること、圧力センサ６２の出力に基づいて検出される（取得される）作動流体の圧力が所定圧力以上であること、及び、水温センサ７０の出力に基づいて検出される（取得される）エンジン冷却水温が所定温度以上であること、のうちの少なくとも１つが含まれてもよい。
【００２７】
ステップＳ２０１で所定クラッチ接続条件が満たされていないので否定判定されると、ステップＳ２０３へ進む。ステップＳ２０３では、クラッチ装置４０が切断状態になるように、ＥＣＵ６０はクラッチ装置４０に信号を出力する。ただし、クラッチ装置４０は、初期状態では切断状態にある。なお、ステップＳ２０３を経ることで当該ルーチンは終了し、次のルーチンに進む。
【００２８】
ステップＳ２０１で所定クラッチ接続条件が満たされているので肯定判定されると、ステップＳ２０５へ進む。ステップＳ２０５では、バッテリー残量センサ７８の出力に基づいて検出される（取得される）バッテリー残量が所定量以上であるか否かが判定される。この判定は、バッテリー残量の不足（電力不足）を回避するために行われる。
【００２９】
ステップＳ２０５でバッテリー残量が所定量以上であるので肯定判定されると、ステップＳ２０７へ進む。ステップＳ２０７では、クラッチ装置４０が接続状態になるように、ＥＣＵ６０はクラッチ装置４０に信号を出力する。なお、ステップＳ２０５でバッテリー残量が所定量以上でないので否定判定されると、前述のステップＳ２０３に進み、クラッチ装置４０は切断状態にされる。なお、ステップＳ２０７を経ることで当該ルーチンは終了し、次のルーチンに進み、再度ステップＳ２０１から繰り返される。
【００３０】
このようにクラッチ装置４０の接続及び切断は切り替えられる。クラッチ装置４０の状態に応じた、Ｍ／Ｇ２６の制御等について次に説明する。まず、クラッチ装置４０が切断状態にあるときについて説明する。
【００３１】
クラッチ装置４０が切断状態にあるとき、膨張機１６はＭ／Ｇ２６と一体に回転可能であるが、車両の動力伝達系ＰＳからは切り離されている。それ故、エンジン２２の廃熱の利用によりランキンサイクルシステム１０が前述のとおり作動する限りは、膨張機１６で発生した回転駆動力でＭ／Ｇ２６をジェネレータとして発電が行われる。このＭ／Ｇ２６の発電状態は、取得されるバッテリー残量に応じてＭ／Ｇ２６の作動（具体的には負荷）をＥＣＵ６０が制御することで調整される。また、ＥＣＵ６０によるＭ／Ｇ２６の制御は、膨張機１６の出力軸１６ａの回転速度を所定回転速度域に維持するように実行される。膨張機１６の安定的な運転のためである。ただし、この制御は、ＥＣＵ６０によるポンプ１２のモータ１２ａの制御と組み合わされて行われるとよい。好ましくは、ランキンサイクルシステム１０の作動効率を高めるように、予め実験に基づいて定めたデータ等に従って、ＥＣＵ６０は、Ｍ／Ｇ２６の制御及びモータ１２ａの制御を実行する。
【００３２】
更に、エンジン始動時のようにランキンサイクルシステム１０が始動状態にあって、膨張機１６が回転し始めるとき、ＥＣＵ６０は、Ｍ／Ｇ２６をモータとして作動させるように信号を出力する。これにより、膨張機１６の始動アシストを行うことができる。なお、このときのＭ／Ｇ２６に対する制御量はモータ１２ａの制御量と関係づけられている。特に、本実施形態では、膨張機１６は上述のアキシャルピストンタイプの回転機器であり、タービンとして構成される場合に比べて、元来、回転し始めの動作において不安定さがあるので、このようなアシストは有効である。
【００３３】
一方、クラッチ装置４０が接続状態にあるとき、膨張機１６は（接続状態にあるＭ／Ｇ２６を介して）変速機４２に接続される。このとき、ＥＣＵ６０（つまりモータジェネレータ制御部）は、変速機４２を介して動力伝達系ＰＳに伝達する動力を調整するように、Ｍ／Ｇ２６の作動（例えば負荷）を制御する。この動力調整のために、ＥＣＵ６０は、上記のごとく定まるエンジン運転状態に基づいてＭ／Ｇ２６に対する制御量を算出する。特に、取得したアクセル開度が所定開度以上の運転状態（例えば加速状態）のとき、クラッチ装置４０が接続状態にされ、膨張機１６で発生した動力が、エンジン２２からの動力を補うように動力伝達系ＰＳに伝えられるとよい。具体的には、取得したアクセル開度が大きいほど（アクセルペダルの踏み込み量が大きいほど）膨張機１６から動力伝達系ＰＳへの動力伝達量が多くなるように、ＥＣＵ６０は、Ｍ／Ｇ２６の作動を制御することができる。特にＥＣＵ６０（のモータジェネレータ制御部）がＭ／Ｇ２６の負荷をゼロにするようにそれを制御することで、車両の動力伝達系ＰＳに膨張機１６で発生させた動力を概ねそのまま伝達することができる。これにより、エンジン２２から車輪への動力伝達をより効果的にアシストすることができ、よって、エンジンの燃費低減等を図ることが可能になる。車両の動力伝達系ＰＳに膨張機１６で発生させた動力を伝達するとき、更にＭ／Ｇ２６をモータとして作動させることができる。このモータとしての作動量は、アクセル開度センサの出力に基づいて検出される（取得される）アクセル開度に基づいて行われる（予め定めたデータ等に基づく）演算で求められるとよい。もちろん、このとき、バッテリー残量も考慮されるとよい。更にＭ／Ｇ２６をモータとして作動させることで、廃熱利用装置１から車両の動力伝達系ＰＳへの動力伝達量を更に増大させることができ、よってアシスト効果を高めることができる。
【００３４】
以上述べたように、本実施形態の廃熱利用装置１によれば、クラッチ装置４０が切断状態にあるとき、ランキンサイクルシステム１０を好適に作動させ、膨張機１６で発生させた動力を利用して発電し続けることができる。これにより、主としてバッテリー残量を所定量以上に維持することが可能になり、車両における電力状態を改善することができる。一方で、所定クラッチ接続条件が満たされているのでクラッチ装置４０が接続状態にあるとき、動力伝達系ＰＳに（要するに車輪に）、エンジン２２の動力に加えて膨張機１６又は膨張機１６とＭ／Ｇ２６との両方からの回転駆動力を補助的に伝えることができる。これにより、例えば、車両の主たる駆動源たるエンジンの燃料消費を抑制することが可能になる。このように本実施形態に係る廃熱利用装置１によれば、そのランキンサイクルシステム１０の膨張機１６で取り出した動力をより効果的に利用することが可能になる。
【００３５】
更に、クラッチ装置４０が接続状態にあって、アクセル開度センサ７２の出力に基づいて検出される（取得される）アクセル開度がゼロのとき（つまりアクセルペダル（不図示）が踏まれていないとき）かつブレーキスイッチ７６がＯＮのとき（つまりブレーキペダルが踏まれているとき）、ＥＣＵ６０がＭ／Ｇ２６を制御することで、Ｍ／Ｇ２６をジェネレータとして作動させることができる。これにより、更に、廃熱利用装置１のエネルギー効率を高めることが可能になる。
【００３６】
他方、（ＥＣＵ６０（つまりクラッチ制御部）による制御により）切断状態にあるクラッチ装置４０が接続状態にされるとき、ＥＣＵ６０（つまりモータジェネレータ制御部）は、膨張機１６の出力軸１６ａ（つまりＭ／Ｇ２６の回転軸２６ａ）の回転速度と変速機４２の回転体である回転軸４２ａの回転速度との差が所定範囲内になるようにＭ／Ｇ２６の負荷を制御する。これにより、例えばクラッチ装置４０の接続作業により不要な衝撃が車両に生じるのを避けることができる。なお、変速機４２の回転軸４２ａは前述の第２歯車に機械的に接続されている。
【００３７】
なお、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜に変形して実施することができる。
【００３８】
上記ランキンサイクルシステムでは、凝縮器での作動流体の冷却にエンジン冷却水を用いたが、本開示はこれに限定されず、凝縮器は作動流体を外気で冷却するように構成されてもよい。また、作動流体の種類によっては、エンジン冷却水が蒸発器１４で作動流体と熱交換してもよい。更に、エンジン２２の代わりに、動力源又は熱源として燃料電池システムを用いてもよい。この場合、燃料電池システムの燃料電池から排出される水蒸気等の熱（廃熱）が蒸発器１４での熱交換に用いられるとよい。
【００３９】
また、上記実施形態では、Ｍ／Ｇ２６は膨張機１６とクラッチ装置４０との間に配置され、クラッチ装置４０は膨張機１６と車両の動力伝達系ＰＳとの間に設けられていた。そして、Ｍ／Ｇ２６及びクラッチ装置４０の制御により、膨張機１６の出力つまり発生した動力を実質的に直接的に動力伝達系ＰＳに伝達することを可能にした。本開示の技術は、膨張機１６と車両の動力伝達系ＰＳとの間にクラッチ装置が設けられる種々の態様を許容する。つまり、Ｍ／Ｇ２６、膨張機１６及びクラッチ装置４０の配置は上記実施形態における配置に限定されない。例えば、Ｍ／Ｇ２６とクラッチ装置４０との間に膨張機１６が位置するような配列も可能である。
【符号の説明】
【００４０】
１  動力回収装置
１０  ランキンサイクルシステム
１２  ポンプ
１２ａ  モータ
１４  蒸発器
１６  膨張機
１８  凝縮器
２０  環状通路（循環路）
２２  エンジン
２６  モータジェネレータ
４０  クラッチ装置
４２  変速機
６０  電子制御ユニット（ＥＣＵ）
ＰＳ  動力伝達系
【図１】
2019143533.tif 000003
【図２】
2019143533.tif 000004