(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の減速時に前記車両の運動エネルギを回収して発電を行う減速回生発電機による第１の充電電力を検出する減速回生電力検出部と、
前記車両の内燃機関の廃熱を回収して発電を行う廃熱回生発電機による第２の充電電力を検出する廃熱回生電力検出部と、
前記第１の充電電力及び前記第２の充電電力の和がバッテリの充電出力容量未満の場合に前記第２の充電電力の出力電圧を前記第１の充電電力の出力電圧であって前記バッテリの出力電圧よりも大きい電圧値に一致させ、前記第１の充電電力及び前記第２の充電電力の和が前記バッテリの充電出力容量以上の場合に前記第２の充電電力の出力電圧を前記第１の充電電力の出力電圧よりも小さくかつ前記バッテリの出力電圧よりも小さい電圧値とする廃熱発電制御部と、
を備えた、充電制御装置。
【請求項２】
前記第１の充電電力及び前記第２の充電電力の和が前記バッテリの充電出力容量以上の場合に、前記第２の充電電力の出力電圧が前記第１の充電電力の出力電圧よりも小さくされた後、前記廃熱回生発電機の駆動力を発生する膨張器に導入される作動媒体の少なくとも一部をバイパスさせるバイパス制御部を備える、請求項１に記載の充電制御装置。
【請求項３】
前記バイパス制御部は、前記膨張器の回転数又は前記膨張器内の圧力に基づいて、前記膨張器の上流側と下流側とを連通するバイパス通路に設けられたバイパス弁の開度を制御する、請求項２に記載の充電制御装置。
【請求項４】
前記バイパス制御部は、前記膨張器の回転を維持する、請求項２又は３に記載の充電制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載されたバッテリへの充電制御を行う充電制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車載のバッテリに対して、車載の発電機により発電した電力を充電することが行われている。例えば、車両の制動時に、車両の運動エネルギを利用して発電（以下、「減速回生発電」ともいう。）を行い、当該発電した電力をバッテリに充電可能にした車両が知られている。また、車両において生じる廃熱を回収して動力に変換するランキンサイクルにより発電（以下、「廃熱回生発電」ともいう。）を行い、当該発電した電力をバッテリに充電する技術も提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、エンジン動力を用いた発電及び減速回生発電を行うオルタネータ＆レギュレータと、廃熱回生発電を行う廃熱回生発電機とをともに備えた車両に搭載される電源制御装置が開示されている。かかる電源制御装置は、廃熱回生電力と減速回生電力とが供給される電源バスにおいて、廃熱発電制御手段は、減速回生手段によって減速回生電力が電源バスに供給されている場合には、廃熱回生電力を抑制する。具体的に、電源制御装置は、減速回生電力が電源バスに供給されている場合に、廃熱回生発電に対する調整電圧を、動力発電に対する調整電圧値よりも高い値で、かつ、減速回生発電に対する調整電圧よりも低い値となるように制御する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１５４８００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ここで、特許文献１に記載された電源制御装置では、減速回生電力が発生している間、廃熱回生電力の電圧が減速回生電力の電圧よりも小さくされるため、廃熱回生電力がバッテリに供給されない状態になる。したがって、特許文献１に記載された電源制御装置は、減速回生電力と廃熱回生電力との和がバッテリの充電出力容量未満であっても、すなわち、減速回生電力及び廃熱回生電力をともに充電する容量があるにもかかわらず、廃熱回生電力を充電させることができないものであった。一方で、減速回生電力は、車両の制動時の運動エネルギを利用するものであり、当該運動エネルギを蓄えておくことができないため、減速回生電力と廃熱回生電力との和がバッテリ充電出力容量以上である場合には、廃熱回生電力よりも優先して減速回生電力を充電することが望ましい。
【０００６】
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、車両の減速回生発電時に、バッテリの充電出力容量に応じて、減速回生電力及び廃熱回生電力のバッテリへの充電を適切に実施することが可能な、新規かつ改良された充電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】
【０００７】
上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、車両の減速時に車両の運動エネルギを回収して発電を行う減速回生発電機による第１の充電電力を検知する減速回生電力検出部と、車両の内燃機関の廃熱を回収して発電を行う廃熱回生発電機による第２の充電電力を検知する廃熱回生電力検出部と、第１の充電電力及び第２の充電電力の和がバッテリの充電出力容量未満の場合に第２の充電電力の出力電圧を第１の充電電力の出力電圧であってバッテリの出力電圧よりも大きい電圧値に一致させ、第１の充電電力及び第２の充電電力の和がバッテリの充電出力容量以上の場合に第２の充電電力の出力電圧を第１の充電電力の出力電圧よりも小さくかつバッテリの出力電圧よりも小さい電圧値とする制御部と、を備えた、充電制御装置が提供される。
【０００８】
廃熱発電制御部は、第１の充電電力及び第２の充電電力の和がバッテリの充電出力容量以上の場合に、第２の充電電力の出力電圧をバッテリの出力電圧よりも小さくしてもよい。
【０００９】
第１の充電電力及び第２の充電電力の和がバッテリの充電出力容量以上の場合に、第２の充電電力の出力電圧が第１の充電電力の出力電圧よりも小さくされた後、廃熱回生発電機の駆動力を発生する膨張器に導入される作動媒体の少なくとも一部をバイパスさせるバイパス制御部を備えてもよい。
【００１０】
バイパス制御部は、膨張器の回転数又は膨張器内の圧力に基づいて、膨張器の上流側と下流側とを連通するバイパス通路に設けられたバイパス弁の開度を制御してもよい。
【００１１】
バイパス制御部は、膨張器の回転を維持してもよい。
【発明の効果】
【００１２】
以上説明したように本発明によれば、車両の制動時に減速回生発電が行われている間に、バッテリの充電出力容量に応じて、減速回生電力及び廃熱回生電力のバッテリへの充電を適切に実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施形態にかか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】同実施形態にかかる制御装置の機能構成の一例を示すブロック図である。
【図３】高電圧バッテリの充放電電力を示す説明図である。
【図４】膨張器の回転数とバイパス弁の開度との関係を示す説明図である。
【図５】同実施形態にかかる充電制御方法を示すフローチャートである。
【図６】高電圧バッテリの充電余力がある場合の充電制御を示すタイムチャートである。
【図７】高電圧バッテリの充電余力がない場合の充電制御を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
＜１．充電システムの全体構成＞
まず、本実施形態にかかる車両の充電システムの全体構成について説明する。図１は、本実施形態にかかる充電システム１０の構成の一例を示す模式図である。図示した充電システム１０は、パラレル式のハイブリッド車両にランキンサイクル発電システム７０を備えた充電システム１０の例である。ただし、本実施形態にかかる車両の充電システムは、シリーズ式のハイブリッド車両にランキンサイクル発電システムを備えたものであってもよいし、シリーズパラレル式のハイブリッド車両にランキンサイクル発電システムを備えたものであってもよい。
【００１６】
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、ランキンサイクル発電システム７０と、充電制御装置１００と、を備える。
【００１７】
（エンジン）
エンジン１４は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジン等の車両の駆動力を発生させる機関であり、発生した駆動力は、駆動力伝達系１８を介して駆動輪２２に伝達される。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。また、エンジン１４は、図示しないエンジン制御装置により、車両の要求トルクに応じて出力トルクが可変制御される。エンジン１４は、シリンダブロック及びシリンダヘッドを経由し、さらに、エンジン１４の外部に配設された冷却水流路１６を通過する、冷却水循環通路１５を備える。冷却水循環通路１５を循環する冷却水は、エンジン１４の内部を通過する際に、エンジン１４の気筒内での燃焼により発生した廃熱を回収する。エンジン１４の外部に設けられた冷却水流路１６は、ランキンサイクル発電システム７０の熱交換器７８に接続されており、エンジン１４内で廃熱を回収した冷却水は、熱交換器７８を通過する間に、ランキンサイクル発電システム７０の作動媒体と熱交換を行う。
【００１８】
（高電圧バッテリ）
高電圧バッテリ３０は、高電圧（例えば、２００Ｖ）の電力の供給源である。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。高電圧バッテリ３０は、降圧コンバータを介して、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してもよい。高電圧バッテリ３０には、廃熱回生発電機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、それぞれ蓄電可能になっている。高電圧バッテリ３０には、図示しない電圧センサ及び温度センサが備えられている。電圧センサは、高電圧バッテリ３０の端子電圧を検出し、充電制御装置１００に対してセンサ信号を送信する。温度センサは、例えば、高電圧バッテリ３０のセル温度を検出し、充電制御装置１００に対してセンサ信号を送信する。
【００１９】
（モータ・ジェネレータ）
モータ・ジェネレータ４０は、車両の駆動力を発生させる駆動用モータとしての機能と、車両の運動エネルギを用いて発電する発電機としての機能とを併せ持つ。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。インバータ装置は、充電制御装置１００により駆動される。モータ・ジェネレータ４０のインバータ装置は、インバータ及びコンバータとして機能する。
【００２０】
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、充電制御装置１００はインバータ装置のインバータを制御し、高電圧バッテリ３０から供給される直流電力を交流電力に変換してモータに供給する。これにより、モータが回転し、駆動力が発生する。また、充電制御装置１００は、インバータ装置を制御し、車両の要求トルクに応じてモータの出力トルクを可変制御する。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。また、モータ・ジェネレータ４０が発電機として機能する場合、充電制御装置１００はインバータ装置のコンバータを制御し、駆動輪２２の回転によって回転するモータにより発電される交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ３０に供給する。これにより、駆動輪２２の回転に抵抗が与えられ、制動力が発生する。モータ・ジェネレータ４０で発電された電力は、高電圧バッテリ３０へ蓄電される。
【００２１】
（駆動力伝達系）
駆動力伝達系１８は、クラッチ装置、変速機及びデファレンシャルギヤ等を備え、エンジン１４及びモータ・ジェネレータ４０から伝達される駆動力を駆動輪に伝達する。また、駆動力伝達系１８は、車両の減速時においては、駆動輪２２の回転力をモータ・ジェネレータ４０に伝達する。駆動力伝達系１８を構成する各種の機構は、特に限定されない。
【００２２】
（ランキンサイクル発電システム）
ランキンサイクル発電システム７０は、エンジン１４の廃熱を利用して、発電を行う。具体的に、ランキンサイクル発電システム７０は、エンジン１４の廃熱を利用して機械エネルギを生成し、生成された機械エネルギにより廃熱回生発電機６０を駆動して、廃熱回生電力を生成する。図１に示したように、ランキンサイクル発電システム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、廃熱回生発電機６０と、凝縮器９０と、貯蔵器９８と、バイパス流路８２と、バイパス弁９４と、を備える。
【００２３】
貯蔵器９８は、液化した作動媒体を貯留する。作動媒体として、例えば、水、フロン又はアルコールが用いられる。作動媒体は、ランキンサイクルポンプ７４によって吸い上げられて圧送される。作動媒体は、作動媒体流路７２を流れ、熱交換器７８、膨張器８６及び凝縮器９０を経て、貯蔵器９８に還流する。ランキンサイクルポンプ７４は、例えば、充電制御装置１００により駆動制御される電動ポンプとすることができる。充電制御装置１００は、ランキンサイクルポンプ７４の吐出量を可変制御する。
【００２４】
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、作動媒体流路７２を流れる作動媒体と、冷却水流路１６を流れる冷却水との間で熱交換が行われる。これにより、作動媒体は、冷却水により回収されたエンジン１４の廃熱によって加熱され、蒸気化される。
【００２５】
膨張器８６は、熱交換器７８で蒸気化された作動媒体を膨張させて機械エネルギを生成する。例えば、膨張器８６は、膨張室と、膨張室内に配置された羽根車（タービン）と、羽根車に連結された出力軸とを備える。膨張器８６に流入した蒸気化された作動媒体は、膨張室でさらに膨張し、羽根車が作動媒体の流れを受けることにより、羽根車の回転エネルギが生成される。膨張器８６は廃熱回生発電機６０に接続されており、羽根車の回転エネルギは、出力軸を介して廃熱回生発電機６０の動力として出力される。かかる膨張器８６の回転数Ｎｔは、回転数センサ６２により検出可能になっている。回転数センサ６２は、例えば、膨張器８６の出力軸、又は、廃熱回生発電機６０のロータの回転軸の近傍に設けられる。検出された膨張器８６の回転数Ｎｔは、充電制御装置１００に送信される。
【００２６】
廃熱回生発電機６０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。廃熱回生発電機６０のインバータ装置は、コンバータとして機能し、充電制御装置１００により駆動される。廃熱回生発電機６０は、膨張器８６の出力軸を介して出力される回転エネルギを動力として発電を行う。例えば、廃熱回生発電機６０のロータは、膨張器８６の出力軸に接続され、羽根車の回転に伴ってロータが回転することにより、発電が行われる。充電制御装置１００は、インバータ装置のコンバータを制御して、発電された交流電力を直流電力に変換して高電圧バッテリ３０に供給する。廃熱回生発電機６０で発電された電力は、高電圧バッテリ３０に蓄電される。
【００２７】
バイパス流路８２は、作動媒体流路７２における、膨張器８６の上流側及び下流側を連通し、熱交換器７８で蒸気化された作動媒体を、膨張器８６を通過させずにバイパスさせる流路である。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が設けられている。バイパス弁９４は、例えば電磁弁により構成される。電磁弁は、バイパス流路８２の開閉を切り替え可能なオンオフ弁であってもよいし、バイパス流路８２の開度を調節可能な比例制御弁であってもよい。バイパス弁９４は、充電制御装置１００によって駆動制御される。バイパス弁９４が開弁すると、バイパス弁９４の開度に応じて、熱交換器７８で蒸気化された作動媒体の少なくとも一部が膨張器８６をバイパスして下流側に流される。これにより、膨張器８６から出力される駆動力が調節される。
【００２８】
凝縮器９０は、膨張器８６を通過した気相の作動媒体、あるいは、膨張器８６をバイパスした気相の作動媒体を、冷媒を用いて冷却し、凝縮して液化する。凝縮器９０によって液化された作動媒体は、貯蔵器９８へ還流する。
【００２９】
充電制御装置１００は、主として、演算処理装置であるＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）を備えて構成される。充電制御装置１００は、ＣＰＵの他に、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）、及び、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）等を備える。
【００３０】
充電制御装置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、充電制御装置１００は、制御対象である各装置に対して電気信号を用いて動作指示を行う。本実施形態にかかる充電システム１０では、充電制御装置１００は、ランキンサイクルポンプ７４、バイパス弁９４、モータ・ジェネレータ４０のインバータ装置、及び、廃熱回生発電機６０のインバータ装置の駆動を制御する。また、充電制御装置１００は、各センサから出力されたセンサ信号を受信する。充電制御装置１００は、ＣＡＮ（Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ  Ａｒｅａ  Ｎｅｔｗｏｒｋ）通信を介して、各センサにより検出された情報を取得してもよい。
【００３１】
なお、図１に示した充電制御装置１００は、１つの制御装置により構成されているが、充電制御装置１００は複数の制御装置により構成されてもよい。この場合、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。
【００３２】
＜２．制御装置の構成＞
次に、本実施形態にかかる充電制御装置１００の構成について説明する。図２は、本実施形態にかかる充電制御装置１００の構成の一例を示すブロック図である。充電制御装置１００は、減速回生電力検出部１１０と、廃熱回生電力検出部１２０と、充電出力容量検出部１３０と、電力比較部１４０と、モータ・ジェネレータ制御部（Ｍ／Ｇ制御部）１５０と、廃熱発電制御部１６０と、バイパス制御部１７０とを備える。
【００３３】
（減速回生電力検出部）
減速回生電力検出部１１０は、モータ・ジェネレータ４０により発電された第１の充電電力（減速回生電力）Ｗｍｇの値を検出する。例えば、減速回生電力検出部１１０は、モータ・ジェネレータ４０のインバータ装置に備えられた電圧センサにより検出される電圧値Ｖｍｇ及び電流センサにより検出される電流値Ａｍｇに基づき、モータ・ジェネレータ４０で発電された減速回生電力Ｗｍｇを検出する。
【００３４】
（廃熱回生電力検出部）
廃熱回生電力検出部１２０は、廃熱回生発電機６０により発電された第２の充電電力（廃熱回生電力）Ｗｒｃの値を検出する。例えば、廃熱回生電力検出部１２０は、廃熱回生発電機６０のインバータ装置に備えられた電圧センサにより検出される電圧値Ｖｒｃ及び電流センサにより検出される電流値Ａｒｃに基づき、廃熱回生発電機６０で発電された廃熱回生電力Ｗｒｃを検出する。
【００３５】
（充電出力容量検出部）
充電出力容量検出部１３０は、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎを検出する。高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎとは、充電開始時に、充電に必要な電力としてバッテリ４の空き容量に応じて設定される電力の値である。例えば、充電出力容量検出部１３０は、バッテリ温度Ｔｂ、高電圧バッテリ３０の充電率ＳＯＣ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｃｈａｒｇｅ）及び高電圧バッテリ３０の劣化度合いＳＯＨ（Ｓｔａｔｅ  Ｏｆ  Ｈｅａｌｔｈ）に基づいて、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎを検出する。
【００３６】
図３は、バッテリ温度Ｔｂ及び高電圧バッテリ３０の充電率ＳＯＣと、高電圧バッテリ３０の充放電電力との関係を示す説明図である。実線が、充電率ＳＯＣが高い場合の充放電電力特性を示し、破線が、充電率ＳＯＣが低い場合の充放電電力特性を示している。図３に示すように、高電圧バッテリ３０の充電率ＳＯＣが高いほど、放電電力は大きくなり、充電電力（充電出力容量）は小さくなる。また、充電率ＳＯＣが変わらないとすると、放電電力及び充電電力（充電出力容量）ともに、バッテリ温度Ｔｂが高くなるほど電力量が徐々に大きくなり、ある温度を超えると一定の値になる。そして、バッテリ温度Ｔｂが著しく高くなると、放電電力及び充電電力（充電出力容量）ともにゼロになる。なお、図３には示されていないが、高電圧バッテリ３０の劣化度合いＳＯＨが大きくなるにつれて、放電電力及び充電電力（充電出力容量）ともに小さくなる。
【００３７】
バッテリ温度Ｔｂは、高電圧バッテリ３０に備えられた温度センサにより検出されるセル温度を用いることができる。充電率ＳＯＣ及び劣化度合いＳＯＨは、例えば、高電圧バッテリ３０に備えられた状態センサにより検出することができる。充電出力容量検出部１３０は、高電圧バッテリ３０に備えられた温度センサにより検出されるセル温度Ｔｂを検出する。なお、充電出力容量Ｗｉｎの検出方法は、かかる例に限られない。
【００３８】
（電力比較部）
電力比較部１４０は、減速回生電力Ｗｍｇ、廃熱回生電力Ｗｒｃ及び高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎを用いて、所定の比較演算を行う。具体的に、電力比較部１４０は、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和と、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎとを比較する。そして、電力比較部１４０は、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ以上か否かを判定する。
【００３９】
（Ｍ／Ｇ制御部）
Ｍ／Ｇ制御部１５０は、モータ・ジェネレータ４０の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により駆動力を発生させ、あるいは、減速回生電力Ｗｍｇを発生させる。本実施形態にかかる充電システム１０は、パラレル式のハイブリッドシステムに適用されるものであり、Ｍ／Ｇ制御部１５０は、車両の走行時においてモータ・ジェネレータ４０により駆動力を発生させる一方、車両の制動時においては車両の運動エネルギを利用してモータ・ジェネレータ４０により減速回生発電を行う。Ｍ／Ｇ制御部１５０は、減速回生電力Ｗｍｇを発生させる場合、高電圧バッテリ３０の出力電圧Ｖｉｎに対して、所定の電圧、例えば５％分の電圧を上乗せした電圧値を目標値として、減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇを制御する。
【００４０】
（廃熱発電制御部）
廃熱発電制御部１６０は、ランキンサイクル発電システム７０により、エンジン１４の廃熱を利用して廃熱回生電力Ｗｒｃを生成する。具体的に、廃熱発電制御部１６０は、ランキンサイクルポンプ７４、及び、廃熱回生発電機６０のインバータ装置を制御することによって、廃熱回生電力Ｗｒｃを発生させる。廃熱発電制御部１６０は、廃熱回生電力Ｗｒｃを発生させる場合、高電圧バッテリ３０の出力電圧Ｖｉｎに対して、所定の電圧、例えば５％分の電圧を上乗せした電圧値を目標値として、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃを制御する。また、廃熱発電制御部１６０は、減速回生発電が行われている間、電力比較部１４０による比較結果に基づいて、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃを制御する。
【００４１】
具体的に、廃熱発電制御部１６０は、電力比較部１４０の比較結果に基づき、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ未満の場合には、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃを、減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇに一致させる。例えば、Ｍ／Ｇ制御部１５０及び廃熱発電制御部１６０が、それぞれ高電圧バッテリ３０の出力電圧Ｖｉｎに対して同じ値の電圧を上乗せして発電電力の出力電圧Ｖｍｇ，Ｖｒｃを制御している場合には、Ｍ／Ｇ制御部１５０及び廃熱発電制御部１６０ともに当該制御を継続する。
【００４２】
また、Ｍ／Ｇ制御部１５０及び廃熱発電制御部１６０が、それぞれ高電圧バッテリ３０の出力電圧Ｖｉｎに対して異なる値の電圧を上乗せして発電電力の出力電圧Ｖｍｇ，Ｖｒｃを制御している場合には、廃熱発電制御部１６０は当該上乗せする電圧値をＭ／Ｇ制御部１５０が上乗せしている値に一致させる。あるいは、Ｍ／Ｇ制御部１５０及び廃熱発電制御部１６０が、それぞれ上乗せする電圧値を、あらかじめ設定された所定の同一の値に変更してもよい。これにより、高電圧バッテリ３０の充電可能容量に余裕がある場合には、減速回生電力Ｗｍｇ及び廃熱回生電力Ｗｒｃをともに高電圧バッテリ３０に充電することができる。
【００４３】
また、廃熱発電制御部１６０は、電力比較部１４０の比較結果に基づき、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ以上の場合には、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃを、減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇよりも小さくする。例えば、廃熱発電制御部１６０は、高電圧バッテリ３０の出力電圧Ｖｉｎよりも、所定の電圧、例えば１０％分の電圧を差し引いた電圧値を目標値として、廃熱回生電力Ｗｒｃの電圧Ｖｒｃを制御する。これにより、高電圧バッテリ３０の充電可能容量に余裕がない場合には、廃熱回生電力Ｗｒｃよりも減速回生電力Ｗｍｇが優先的に充電される。
【００４４】
（バイパス制御部）
バイパス制御部１７０は、バイパス弁９４を駆動制御し、作動媒体を、膨張器８６をバイパスさせる制御を行う。具体的に、バイパス制御部１７０は、電力比較部１４０の比較結果に基づき、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ以上の場合に、回転数センサ６２により検出される膨張器８６の回転数Ｎｔに基づいてバイパス弁９４の駆動制御を行う。バイパス制御部１７０による作動媒体のバイパス制御は、膨張器８６の過回転による焼き付きを防ぐために行われる。
【００４５】
具体的には、上述のとおり、減速回生発電が開始され、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ以上の場合には、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃが減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇよりも小さくされるため、廃熱回生電力Ｗｒｃは高電圧バッテリ３０に充電されなくなる。そのため、膨張器８６の羽根車の負荷（抵抗）がなくなり、膨張器８６の回転数が急激に上昇し得る状態になる。このような膨張器８６の過回転を防ぐために、バイパス制御部１７０は、作動媒体の少なくとも一部を、膨張器８６をバイパスさせる。
【００４６】
図４は、膨張器８６の回転数Ｎｔとバイパス弁９４の開度との関係の一例を示す説明図である。図４に示すように、バイパス制御部１７０は、膨張器８６の回転数Ｎｔが大きくなるほどバイパス弁９４の開度が大きくなるように、バイパス弁９４を制御してもよい。バイパス弁９４が比例制御弁であれば、バイパス弁９４の開度を比例的に制御することが可能であるが、バイパス弁９４がオンオフ弁の場合には、バイパス弁９４を開くための閾値と閉じるための閾値とを設定しておき、膨張器８６の回転数Ｎｔに基づいて、バイパス弁９４を開閉すればよい。
【００４７】
ただし、膨張器８６の回転を完全に停止させてしまうと、減速回生発電が終了し、廃熱回生電力Ｗｒｃの充電を再開させる際に、遅れが生じて発電効率が低下することが考えられる。そのため、本実施形態にかかる充電制御装置１００では、膨張器８６の回転数Ｎｔが所定の目標値以下に維持されるようにバイパス弁９４の開度が制御される。
【００４８】
なお、バイパス制御部１７０は、膨張器８６の回転数Ｎｔではなく、膨張器８６内の蒸気圧に基づいて、バイパス弁９４の開度を制御してもよい。蒸気圧は、例えば、膨張器８６の膨張室内に圧力センサを設けることにより検出することができる。この場合、膨張器８６内の蒸気圧が、膨張器８６の過回転による焼き付きを生じない範囲に維持されるように、バイパス弁９４の開度を制御することができる。
【００４９】
＜３．フローチャート＞
次に、本実施形態にかかる充電制御装置１００が行う処理の流れについて説明する。図５は、充電制御装置１００が行う処理の流れを示すフローチャートである。かかるフローチャートは、例えば、車両のキースイッチがオンにされた後、常時実行されるようになっていてもよい。
【００５０】
まず、車両のキースイッチがオンにされた後、充電制御装置１００は、ランキンサイクル発電システム７０を制御し、エンジン１４の廃熱を利用した廃熱回生発電を開始する。例えば、廃熱発電制御部１６０は、ランキンサイクルポンプ７４を駆動し、作動媒体を、作動媒体流路７２内を循環させる。このとき、バイパス弁９４は閉じられている。作動媒体は、熱交換器７８を通過する際に、エンジン１４の廃熱を回収した冷却水の熱量によって加熱され、蒸気化された後、膨張器８６に流入する。蒸気化された作動媒体は、膨張器８６内でさらに膨張し、羽根車（タービン）を回転させる。
【００５１】
羽根車に連結された出力軸は、廃熱回生発電機６０に接続されており、羽根車の回転エネルギは、動力として廃熱回生発電機６０に伝達され、これにより廃熱回生発電機６０が駆動される。廃熱発電制御部１６０は、廃熱回生発電機６０のインバータ装置を駆動制御し、廃熱回生発電機６０により発電された交流電力を直流電力に変換して、高電圧バッテリ３０に供給する。このとき、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃは、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎよりも所定の圧力上乗せされた電圧値を目標値として、制御される。これにより、エンジン１４の廃熱を利用して発電された廃熱回生電力Ｗｒｃが高電圧バッテリ３０に充電される。
【００５２】
次いで、ステップＳ２０において、充電制御装置１００は、減速回生発電が開始されたか否かを判別する。例えば、減速回生電力検出部１１０は、Ｍ／Ｇ制御部１５０によってモータ・ジェネレータ４０の制御が駆動力出力制御から充電制御に切り替えられたか否かによって、減速回生発電が開始されたか否かを判別することができる。減速回生発電が開始されるまでは（Ｓ２０：Ｎｏ）、ステップＳ１０に戻って、廃熱回生発電が継続される。
【００５３】
一方、減速回生発電が開始された場合（Ｓ２０：Ｙｅｓ）、ステップＳ３０において、充電制御装置１００は、減速回生電力Ｗｍｇ、廃熱回生電力Ｗｒｃ及び充電出力容量Ｗｉｎを検出する。例えば、減速回生電力検出部１１０は、モータ・ジェネレータ４０のインバータ装置に設けられた電圧センサ及び電流センサのセンサ信号に基づいて、減速回生電力Ｗｍｇを検出する。また、廃熱回生電力検出部１２０は、廃熱回生発電機６０のインバータ装置に設けられた電圧センサ及び電流センサのセンサ信号に基づいて、廃熱回生電力Ｗｒｃを検出する。さらに、充電出力容量検出部１３０は、高電圧バッテリ３０のバッテリ温度Ｔｂ、充電率ＳＯＣ及び劣化度合いＳＯＨ等に基づいて、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎを検出する。
【００５４】
次いで、ステップＳ４０において、充電制御装置１００の電力比較部１４０は、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ未満であるか否かを判別する。減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ未満の場合（Ｓ４０：Ｙｅｓ）、ステップＳ５０において、充電制御装置１００は、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃと減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇとを一致させて、減速回生発電及び廃熱回生発電を継続する。このときの出力電圧Ｖｍｇ，Ｖｒｃの目標値は、高電圧バッテリ３０の出力電圧Ｖｉｎよりも大きい値であれば特に限定されない。これにより、高電圧バッテリ３０の充電可能容量に余裕がある場合には、減速回生電力Ｖｍｇ及び廃熱回生電力Ｖｒｃともに、高電圧バッテリ３０に充電される。
【００５５】
一方、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ以上の場合（Ｓ４０：Ｎｏ）、ステップＳ６０において、充電制御装置１００は、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃを減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇよりも小さい値にする。このときの出力電圧Ｖｒｃの目標値は、高電圧バッテリ３０の出力電圧Ｖｉｎよりも小さい値であれば特に限定されないが、例えば、高電圧バッテリ３０の出力電圧Ｖｉｎの−１０％の電圧値とすることができる。これにより、廃熱回生電力Ｗｒｃは高電圧バッテリ３０に充電されずに、減速回生電力Ｗｍｇが優先的に高電圧バッテリ３０に充電される。
【００５６】
次いで、ステップＳ７０において、充電制御装置１００は、バイパス弁９４の開度を制御し、作動媒体の少なくとも一部を、膨張器８６を通過させる制御を行う。例えば、バイパス制御部１７０は、膨張器８６の回転数を検出する回転数センサ６２により検出される回転数Ｎｔが、所定の目標値以下に維持されるように、バイパス弁９４の開度を制御する。回転数Ｎｔの目標値は、膨張器８６の焼き付きが生じない範囲の値に、適宜設定することができる。バイパス制御部１７０は、例えば図４に示す制御マップを参照してバイパス弁９４の開度を調節しながら、膨張器８６の回転数Ｎｔを目標値以下に制御してもよい。
【００５７】
あるいは、バイパス制御部１７０は、バイパス弁９４の開閉を切り替えながら、膨張器８６の回転数Ｎｔを目標値以下に制御してもよい。これにより、廃熱回生電力Ｗｒｃが充電されなくなり、廃熱回生発電機６０の負荷（抵抗）がなくなった場合であっても、膨張器８６の過回転による焼き付きを防ぐことができる。また、廃熱回生発電がされない場合であっても、膨張器８６の回転が維持されるため、減速回生発電が終了した後に、速やかに廃熱回生発電を再開させることができる。
【００５８】
ステップＳ５０又はステップＳ６０において、それぞれ廃熱回生電力Ｖｒｃの出力電圧Ｖｒｃが決定された後、ステップＳ８０において、充電制御装置１００は、減速回生発電が終了したか否かを判別する。ステップＳ２０と同様に、例えば、減速回生電力検出部１１０は、Ｍ／Ｇ制御部１５０によってモータ・ジェネレータ４０の制御が充電制御から駆動力出力制御に切り替えられたか否かによって、減速回生発電が終了したか否かを判別することができる。
【００５９】
減速回生発電が継続していれば（Ｓ８０：Ｎｏ）、充電制御装置１００は、ステップＳ４０に戻り、ステップＳ４０以降のステップを繰り返す。一方、減速回生発電が終了していれば（Ｓ８０：Ｙｅｓ）、充電制御装置１００は、ステップＳ１０に戻り、ステップＳ１０以降のステップを繰り返す。
【００６０】
＜４．タイムチャート＞
次に、本実施形態にかかる充電制御装置１００による処理を行った場合の廃熱回生発電機６０の出力電圧Ｖｒｃ及びバイパス弁９４の開度の推移の一例を、タイムチャートに基づいて説明する。
【００６１】
図６は、減速回生発電の開始時に、高電圧バッテリ３０の充電可能容量に余裕がある場合のタイムチャートである。この場合、時刻ｔ１において減速回生発電が開始されたとしても、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ未満であり、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃは、高電圧バッテリ３０の出力電圧Ｖｉｎ以上に維持される。この廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃの値は、減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇの値に一致する。
【００６２】
その結果、減速回生発電が開始された時刻ｔ１から終了した時刻ｔ２までの間も、膨張器８６の回転数及び蒸気圧は維持され、廃熱回生発電が継続する。また、その間、バイパス弁９４も開かれることなく、全閉のまま維持される。すなわち、高電圧バッテリ３０の充電可能容量に余裕がある場合には、減速回生発電が行われている間も、減速回生電力Ｗｍｇ及び廃熱回生電力Ｗｒｃがともに高電圧バッテリ３０に充電される。
【００６３】
図７は、減速回生発電の開始時に、高電圧バッテリ３０の充電可能容量に余裕がない場合のタイムチャートである。この場合、時刻ｔ１１において減速回生発電が開始されると、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ以上となり、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃが、減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇよりも小さい値にされる。その結果、減速回生電力Ｖｍｇが高電圧バッテリ３０に充電される一方、廃熱回生電力Ｗｒｃは高電圧バッテリ３０に充電されなくなる。
【００６４】
また、この場合、減速回生発電が開始された後、バイパス弁９４の開度が制御され、作動媒体の少なくとも一部が膨張器８６をバイパスし、膨張器８６の回転数あるいは蒸気圧が、膨張器８６の過回転による焼き付きを生じない範囲に維持される。その後、時刻ｔ１２において、減速回生発電が終了すると、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃが元の設定に戻される。また、時刻ｔ２以降は、バイパス弁９４の開度の制御が終了し、バイパス弁９４は全閉にされる。これにより、膨張器８６の回転数Ｎｔが上昇し、廃熱回生電力Ｗｒｃの高電圧バッテリ３０への充電が再開される
【００６５】
＜５．まとめ＞
以上説明したように、本実施形態にかかる充電制御装置１００によれば、減速回生発電が開始されたときに、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ以上の場合には、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃが減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇよりも小さくされる。これにより、減速回生電力Ｗｍｇの充電が優先的に行われる。このとき、バイパス弁９４の開度が制御され、作動媒体の少なくとも一部が、膨張器８６をバイパスし、膨張器８６の過回転による焼き付きが防止される。
【００６６】
また、本実施形態にかかる充電制御装置１００によれば、減速回生発電が開始されたときに、減速回生電力Ｗｍｇと廃熱回生電力Ｗｒｃとの和が、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎ未満の場合には、廃熱回生電力Ｗｒｃの出力電圧Ｖｒｃと減速回生電力Ｗｍｇの出力電圧Ｖｍｇとを一致させて、発電が継続される。これにより、減速回生電力Ｗｍｇ及び廃熱回生電力Ｗｒｃがともに充電される。したがって、本実施形態にかかる充電制御装置１００によれば、車両の制動時に減速回生発電が行われている間に、高電圧バッテリ３０の充電出力容量Ｗｉｎに応じて、減速回生電力Ｗｍｇ及び廃熱回生電力Ｗｒｃの高電圧バッテリ３０への充電を適切に実施することができる。
【００６７】
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、本発明はかか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。
【００６８】
例えば、上記の実施の形態では、高電圧バッテリ３０に充電する制御の例について説明したが、本発明にかかる技術はかかる例に限定されない。例えば、充電対象となるバッテリは、車両内の各種装置へ電力を供給する低電圧（例えば４０Ｖ）のバッテリであってもよい。かかる場合には、上記の実施の形態におけるモータ・ジェネレータをオルタネータに置き換えればよい。これにより、車両の制動時に減速回生発電が行われている間に、低電圧バッテリの充電出力容量に応じて、減速回生電力Ｗｍｇ及び廃熱回生電力Ｗｒｃの低電圧バッテリへの充電を適切に実施することができる。
【００６９】
また、上記の実施の形態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。追加的な処理ステップが採用されてもよい。
【符号の説明】
【００７０】
１０    充電システム
３０    高電圧バッテリ
４０    モータ・ジェネレータ
６０    廃熱回生発電機
７０    ランキンサイクル発電システム
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
１００    充電制御装置
１１０    減速回生電力検出部
１２０    廃熱回生電力検出部
１３０    充電出力容量検出部
１４０    電力比較部
１５０    Ｍ／Ｇ制御部
１６０    廃熱発電制御部
１７０    バイパス制御部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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