(57)【要約】【課題】運転効率を高くすることができるようにする。【解決手段】エンジン１１と、エンジン１１を駆動することによって発生させられた熱を熱交換によって放出する放熱器と、蓄熱媒体を収容し、エンジン１１及び放熱器と接続された蓄熱器６４と、熱エネルギー利用設備を備えたコージェネ施設とハイブリッド型車両とを連結する連結要素と、コージェネ施設とハイブリッド型車両とが連結された状態で、コージェネ施設において必要となる施設必要電力に基づいて、ハイブリッド型車両を走行させるときと異なる形態でエンジン１１を駆動するコージェネ駆動制御処理手段とを有する。ハイブリッド型車両を走行させるときと異なる形態でエンジン１１を駆動するようになっているので、車両コージェネシステムの運転効率を高くすることができる。【選択図】図１
2008248796.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電動車両に搭載されたエンジンと、該エンジンを駆動することによって発生させられた熱を熱交換によって放出する放熱器と、蓄熱媒体を収容し、前記エンジン及び放熱器と接続された蓄熱器と、熱エネルギーを利用する熱エネルギー利用設備を備えたコージェネ施設とハイブリッド型車両とを連結する連結要素と、前記コージェネ施設とハイブリッド型車両とが連結された状態で、コージェネ施設において必要となる施設必要電力に基づいて、ハイブリッド型車両を走行させるときと異なる形態で前記エンジンを駆動するコージェネ駆動制御処理手段とを有することを特徴とする車両コージェネシステム。
【請求項２】
前記蓄熱器において、蓄熱媒体が、エンジンを冷却するための冷却媒体及びエンジンの排ガスによって加熱される請求項１に記載の車両コージェネシステム。
【請求項３】
前記コージェネ駆動制御処理手段は、コージェネ施設とハイブリッド型車両とが連結された状態で、ハイブリッド型車両を走行させるときの燃料と異なる燃料でエンジンを駆動する請求項１に記載の車両コージェネシステム。
【請求項４】
前記コージェネ駆動制御処理手段は、コージェネ施設とハイブリッド型車両とが連結された状態で、エンジンの各シリンダのうちの一部のシリンダを運転してエンジンを駆動する請求項１又は３に記載の車両コージェネシステム。
【請求項５】
前記コージェネ駆動制御処理手段は、コージェネ施設とハイブリッド型車両とが連結された状態で、エンジンの各シリンダのうちの運転するシリンダの数を、施設必要電力に基づいて変更してエンジンを駆動する請求項４に記載の車両コージェネシステム。
【請求項６】
前記コージェネ駆動制御処理手段は、前記放熱器において冷却媒体を冷却することによって加熱された空気をコージェネ施設に供給する請求項１に記載の車両コージェネシステム。
【請求項７】
前記コージェネ駆動制御処理手段は、前記蓄熱器において加熱された蓄熱媒体をコージェネ施設に供給する請求項２に記載の車両コージェネシステム。
【請求項８】
前記コージェネ駆動制御処理手段は、エンジンを駆動することによって発電機を駆動し、該発電機を駆動することによって発生させられた電気エネルギーをコージェネ施設に供給する請求項１に記載の車両コージェネシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両コージェネシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、電動車両、例えば、エンジン、駆動モータ等を備えたハイブリッド型車両はバッテリを備え、該バッテリから供給された電流に基づいて発電機及び駆動モータが駆動されるようになっている。
【０００３】
前記ハイブリッド型車両においては、主としてハイブリッド型車両を走行させるためにエネルギーが使用されるので、ハイブリッド型車両を停車させたときのようにハイブリッド型車両を走行させていない場合、エネルギーを十分に利用することができない。
【０００４】
そこで、発電機によって発生させられた電気エネルギー、エンジンによって発生させられた熱エネルギー等のエネルギーを家庭において利用することができるようにした車両コージェネシステムが提供されている（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開平１０−１５９６５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記従来のハイブリッド型車両においては、エンジンによって発生させられた熱エネルギーを家庭において利用するに当たり、エンジンを、電動車両を走行させるときと同じ形態で駆動するようになっているので、家庭において利用するにはエネルギーの量が大きすぎ、車両コージェネシステムを最適に制御することかできず、車両コージェネシステムの運転効率を高くすることができない。
【０００６】
本発明は、前記従来のハイブリッド型車両の問題点を解決して、運転効率を高くすることができる車両コージェネシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのために、本発明の車両コージェネシステムにおいては、電動車両に搭載されたエンジンと、該エンジンを駆動することによって発生させられた熱を熱交換によって放出する放熱器と、蓄熱媒体を収容し、前記エンジン及び放熱器と接続された蓄熱器と、熱エネルギーを利用する熱エネルギー利用設備を備えたコージェネ施設とハイブリッド型車両とを連結する連結要素と、前記コージェネ施設とハイブリッド型車両とが連結された状態で、コージェネ施設において必要となる施設必要電力に基づいて、ハイブリッド型車両を走行させるときと異なる形態で前記エンジンを駆動するコージェネ駆動制御処理手段とを有する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車両コージェネシステムにおいては、電動車両に搭載されたエンジンと、該エンジンを駆動することによって発生させられた熱を熱交換によって放出する放熱器と、蓄熱媒体を収容し、前記エンジン及び放熱器と接続された蓄熱器と、熱エネルギーを利用する熱エネルギー利用設備を備えたコージェネ施設とハイブリッド型車両とを連結する連結要素と、前記コージェネ施設とハイブリッド型車両とが連結された状態で、コージェネ施設において必要となる施設必要電力に基づいて、ハイブリッド型車両を走行させるときと異なる形態で前記エンジンを駆動するコージェネ駆動制御処理手段とを有する。
【０００９】
この場合、家庭等のコージェネ施設とハイブリッド型車両とが連結された状態で、コージェネ施設において必要となる施設必要電力に基づいて、ハイブリッド型車両を走行させるときと異なる形態で前記エンジンを駆動するようになっているので、車両コージェネシステムの運転効率を高くすることができる。
【００１０】
さらに、熱エネルギーをコージェネ施設に供給している間、エンジンが駆動されるが、その後、電動車両の走行を開始するに当たり、既に暖機が行われているので、エンジンがコールドスタートするのを防止することができる。したがって、電動車両の走行を開始する際の燃費を良くすることができ、エネルギー効率を高くすることができるだけでなく、排気ガスの浄化を最適に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。この場合、電動車両としてのハイブリッド型車両を使用した車両コージェネシステムについて説明する。
【００１２】
図１は本発明の実施の形態における車両コージェネシステムの概念図、図２は本発明の実施の形態におけるエンジンの燃料供給系を示す図である。
【００１３】
図において、１１は、ハイブリッド型車両に搭載され、駆動源であるとともに熱エネルギーを発生させる熱エネルギー発生源としての、かつ、第１の加熱源としてのエンジンであり、該エンジン１１を駆動することによって発生させられたエンジンのトルク、すなわち、エンジントルクは出力軸１２に出力される。
【００１４】
１３は該出力軸１２を介して入力されたエンジントルクを分配する差動回転装置としてのプラネタリギヤユニット、１６は、伝達軸１７を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結され、プラネタリギヤユニット１３によって分配されたエンジントルクを受ける第１の電動機械としての発電機（Ｇ）、２５は出力軸１４を介して前記プラネタリギヤユニット１３と連結され、プラネタリギヤユニット１３によって分配されたエンジントルクを受ける第２の電動機械としての駆動モータ（Ｍ）である。前記エンジン１１、発電機１６及び駆動モータ２５は、互いに差動回転自在に、かつ、機械的に連結されるとともに、更に出力軸１８を介して車輪である駆動輪３７と機械的に連結される。
【００１５】
そして、前記プラネタリギヤユニット１３は、少なくとも、第１の差動要素としてのサンギヤＳ、該サンギヤＳと噛（し）合するピニオンＰ、該ピニオンＰと噛合する第２の差動要素としてのリングギヤＲ、及び前記ピニオンＰを回転自在に支持する第３の差動要素としてのキャリヤＣＲを備え、前記サンギヤＳは前記伝達軸１７を介して発電機１６と、リングギヤＲは、出力軸１４及び図示されない所定のギヤ列を介して駆動モータ２５と、キャリヤＣＲは出力軸１２を介してエンジン１１と連結される。
【００１６】
また、前記キャリヤＣＲと図示されないケースとの間に図示されないワンウェイクラッチが配設され、該ワンウェイクラッチは、エンジン１１から正方向の回転がキャリヤＣＲに伝達されたときにフリーになり、発電機１６又は駆動モータ２５から逆方向の回転がキャリヤＣＲに伝達されたときにロックされ、エンジン１１が逆方向に回転させられるのを阻止する。
【００１７】
前記発電機１６は発電機インバータとしてのインバータ２８に、駆動モータ２５は駆動モータインバータとしてのインバータ２９に接続され、各インバータ２８、２９は、いずれも、複数の、例えば、６個のスイッチング素子としてのトランジスタを備え、該各トランジスタは、一対ずつユニット化されて各相のトランジスタモジュール（ＩＧＢＴ）を構成し、第１の電源としてのバッテリ４３と接続される。
【００１８】
前記発電機１６は、バッテリ４３から電力が供給されて駆動され、発電機１６のトルク、すなわち、発電機トルクを発生させ、更に、発電時に電気エネルギーを表す電力を発生させ、バッテリ４３に送る。なお、発電機１６は電気エネルギー発生源として機能する。
【００１９】
前記駆動モータ２５は、バッテリ４３から電力が供給されて駆動され、駆動モータ２５のトルク、すなわち、駆動モータトルクを発生させて駆動輪３７に送り、回生時に駆動輪３７の回転を受けて電力を回生し、バッテリ４３に送る。
【００２０】
そして、エンジン１１、発電機１６及び駆動モータ２５の制御を行うために制御装置５０が配設され、該制御装置５０は、図示されないＣＰＵ、記録装置等によって構成され、所定のプログラム、データ等に基づいて各種の演算を行い、コンピュータとして機能する。
【００２１】
前記インバータ２８は、制御装置５０から送られた駆動信号に従って駆動され、発電機１６の力行時にバッテリ４３から電力を直流の電流として受けて、各相の電流を発生させ、各相の電流を発電機１６に供給し、発電機１６の発電時に発電機１６から各相の電流を受けて、直流の電流を発生させ、バッテリ４３に供給する。
【００２２】
また、前記インバータ２９は、制御装置５０から送られた駆動信号に従って駆動され、駆動モータ２５の力行時にバッテリ４３から直流の電流を受けて、各相の電流を発生させ、各相の電流を駆動モータ２５に供給し、駆動モータ２５の回生時に駆動モータ２５から各相の電流を受けて、直流の電流を発生させ、バッテリ４３に供給する。
【００２３】
そして、４４はバッテリ４３に接続され、バッテリ４３から電流が供給されて作動させられるエアコン、オーディオ等の補機である。
【００２４】
また、５２はエンジン１１を駆動することによって発生させられた熱を熱交換によって放出する放熱器としての、かつ、冷却装置としてのラジエータであり、前記エンジン１１の外周に形成された図示されない冷却水路とラジエータ５２とは循環流路５３、５４によって接続され、循環流路５３にポンプｐ１及びバルブｖ１が、循環流路５４にバルブｖ２が配設される。そして、前記ラジエータ５２より前方（エンジン１１とは反対側）に、ファン５５が配設され、前記ポンプｐ１及びファン５５はエンジン１１の図示されないクランク軸と連結される。前記エンジン１１が駆動されるのに伴って、ポンプｐ１及びファン５５が作動させられると、冷却媒体としての冷却水がエンジン１１とラジエータ５２との間で循環させられるとともに、ファン５５及びハイブリッド型車両が受ける走行風によってラジエータ５２内の冷却水が冷却される。したがって、冷却水を介してエンジン１１を冷却することができる。
【００２５】
一方、エンジン１１を駆動することによって発生させられた排ガスは、排気管５８を通り、該排気管５８に配設された第２の加熱源としての排気浄化装置６１によって浄化された後、第１の排気部としてのマフラー６２によって消音され、大気中に排出される。
【００２６】
ところで、ハイブリッド型車両の走行中において、エンジン１１を駆動するのに伴って発生した熱の一部は、冷却水に伝達され、車室内の暖房用として利用され、図示されない暖房用放熱器に送られ、該暖房用放熱器によって車室内の空気に伝達される。一方、残りの熱は、ハイブリッド型車両の走行中において、ラジエータ５２によって大気中に放出されることになるので、熱エネルギーを十分に利用しているわけではない。
【００２７】
そこで、ハイブリッド型車両に蓄熱器６４を搭載し、該蓄熱器６４をエンジン１１及びラジエータ５２と接続し、前記蓄熱器６４に蓄熱媒体としての水を収容し、前記蓄熱器６４において、前記エンジン１１から排出された冷却水を第１の熱伝達媒体として利用し、冷却水の熱を水に伝達したり、前記排気浄化装置６１によって浄化された後の排ガスを第２の熱伝達媒体として利用し、排ガスの熱を水に伝達したりして、熱エネルギーを蓄熱器６４に蓄えるようにしている。
【００２８】
そして、ハイブリッド型車両のインストルメントパネル等に配設された図示されない操作部に、モード選択要素としてのスイッチが配設され、運転者がスイッチを操作して、冷却水によって水を加熱する第１のモードとしての冷却水加熱モード、及び排ガスによって水を加熱する第２のモードとしての排ガス加熱モードを選択することができるようになっている。
【００２９】
そのために、前記排気管５８とマフラー６２との間に排ガス分岐部６３が配設され、該排ガス分岐部６３において、前記マフラー６２と並列に、第２の排気部としての蓄熱排気管６６が分岐させられる。前記排気管５８及び蓄熱排気管６６によって、排ガスを搬送するための熱伝達媒体搬送流路が構成される。
【００３０】
また、前記蓄熱器６４は、最も外周縁側に配設された第１の領域７６、該第１の領域７６より内方に配設された第２の領域７７、及び該第２の領域７７より内方に配設され、マフラー６２と同様の消音構造を有する第３の領域７８を備え、第１の領域７６に冷却水が、第２の領域７７に水が、第３の領域７８に排ガスが供給される。なお、冷却水の温度に対して、排気浄化装置６１によって浄化された後の排ガスの温度は極めて高いので、排ガスの熱を水に伝達する際の熱勾（こう）配を、冷却水の熱を水に伝達する際の熱勾配に対して十分に大きくすることができる。したがって、排ガスの熱を水に伝達する際の水の循環量を、冷却水の熱を水に伝達する際の水の循環量より十分に大きくすることができる。
【００３１】
そして、前記循環流路５３におけるポンプｐ１とバルブｖ１との間の分岐部ｑ１と前記第１の領域７６の入口ｉ１とが第１の熱伝達媒体流路８１によって接続され、前記循環流路５４におけるバルブｖ２とエンジン１１との間の分岐部ｑ２と前記第１の領域７６の出口ｊ１とが第２の熱伝達媒体流路８２によって接続される。前記第１の熱伝達媒体流路８１にバルブｖ３及びポンプｐ３が、第２の熱伝達媒体流路８２にバルブｖ４が配設される。
【００３２】
なお、前記ポンプｐ３は、正方向及び逆方向に作動させることができ、正方向に作動させると、循環流路５３内をエンジン１１からラジエータ５２に向けて供給される高温の冷却水の一部が、ポンプｐ３によって吸引され、第１の熱伝達媒体流路８１を介して第１の領域７６に供給され、第２の領域７７内の水を加熱し、それに伴って冷却された低温の水が第２の熱伝達媒体流路８２を介して補機４４に供給され、更にエンジン１１に送られる。また、前記ポンプｐ３を逆方向に作動させると、循環流路５４内をラジエータ５２からエンジン１１に向けて供給される低温の冷却水の一部が、ポンプｐ３によって吸引され、第２の熱伝達媒体流路８２を介して第１の領域７６に供給され、第２の領域７７の水、及び第３の領域７８内の排気ガスによって加熱され、高温の冷却水になって循環流路５３に供給される。
【００３３】
また、前記排ガス分岐部６３に、破線で示される排出位置、及び実線で示される蓄熱位置を採る切換弁６５が配設され、該切換弁６５が排出位置に置かれると、排気管５８とマフラー６２とが連通させられ、蓄熱位置に置かれると、排気管５８と蓄熱排気管６６とが連通させられる。そして、蓄熱排気管６６と第３の領域７８とが接続される。なお、前記切換弁６５はスロットル電磁バルブから成る。
【００３４】
このように、冷却水の熱及び排ガスの熱を蓄熱器６４に蓄えることができるので、車室内の暖房用として利用することができ、熱エネルギーを十分に利用することができる。
【００３５】
ところで、この種のハイブリッド型車両においては、駆動モータ２５を駆動するためにバッテリ４３の電力が利用され、バッテリ４３の残量、すなわち、バッテリ残量ＳＯＣがその分小さくなる。そこで、バッテリ残量ＳＯＣが小さくなると、必要に応じてエンジン１１が駆動され、エンジントルクを発電機１６に伝達し、発電機１６によって発電を行い、電流をバッテリ４３に供給し、バッテリ４３を充電するようにしている。また、運転者がハイブリッド型車両を走行させて自宅（家庭）、勤務先等の充電設備がある施設、すなわち、充電施設に行き、駐車場にハイブリッド型車両を駐車させて、充電設備によってバッテリ４３を充電することができるようになっている。特に、自宅においては、安価な深夜電力を利用することができるので、充電のためのコストを低くすることができる。
【００３６】
なお、充電設備に商用電源のコンセントが、バッテリ４３に連結要素としてのプラグｐｇが配設され、プラグｐｇをコンセントに差し込むことによって、充電施設とハイブリッド型車両とを連結し、バッテリ４３を充電することができる。また、商用電源の交流の電流を直流の電流に変換したり、商用電源の電圧をバッテリ４３の電圧に変換したりするために充電回路が配設される。
【００３７】
ところで、自宅、勤務先等においては、暖房、給湯等を行うための空調機器、給湯器等の熱エネルギーを利用する熱エネルギー利用設備を備えるが、通常、熱エネルギー利用設備は電気エネルギーを利用して作動させられるので、エネルギーの効率がその分低くなってしまう。そこで、前記自宅、勤務先等の施設をコージェネ施設として利用し、蓄熱器６４に蓄えられた熱エネルギー、エンジン１１を駆動することによって発生させられた熱エネルギー、及び発電機１６を駆動することによって発生させられた電気エネルギーをコージェネ施設に送ることができるようになっている。
【００３８】
本実施の形態においては、前記蓄熱器６４において、熱エネルギーを蓄えた水は、外部に供給可能にされ、暖房用、給湯用等の熱源として利用したり、冬季における積雪の多い地方で融雪用（融雪槽、ロードヒーティング等）の熱源として利用したりすることができる。
【００３９】
そのために、前記コージェネ施設に、熱エネルギーを貯蔵するための図示されない蓄熱タンクが配設され、前記第２の領域７７の出口ｊ２と蓄熱タンクの入口とが第１の蓄熱媒体循環流路８３によって、蓄熱タンクの出口と第２の領域７７の入口ｉ２とが第２の蓄熱媒体循環流路８４によって接続される。そして、第１の蓄熱媒体循環流路８３にポンプｐ２及びバルブｖ５が、第２の蓄熱媒体循環流路８４にバルブｖ６が配設される。さらに、前記ポンプｐ２とバルブｖ５との間の分岐部ｑ３と、入口ｉ２とバルブｖ６との間の分岐部ｑ４とが、第３の蓄熱媒体循環流路８５によって接続され、該第３の蓄熱媒体循環流路８５にバルブｖ７が配設される。
【００４０】
また、前記第１、第２の蓄熱媒体循環流路８３、８４において、バルブｖ５と蓄熱タンクの入口との間、及びバルブｖ６と蓄熱タンクの出口との間に、連結要素してのコネクタｃｎ１、ｃｎ２が配設される。したがって、ハイブリッド型車両を、例えば、走行後にコージェネ施設の駐車場等において停止させ、前記コネクタｃｎ１、ｃｎ２を介して蓄熱タンクと第１、第２の蓄熱媒体循環流路８３、８４とを連結することによってコージェネ施設とハイブリッド型車両とを連結し、バルブｖ５、ｖ６を開放し、ポンプｐ２を作動させることによって、蓄熱器６４内の水を蓄熱タンクに送り、コージェネ施設に配設された蓄熱タンク内の低温の水を蓄熱器６４に送る。なお、前記蓄熱タンク等によって、水の熱を利用する熱利用系が構成される。
【００４１】
本実施の形態においては、蓄熱タンク内の低温の水を蓄熱器６４に供給するようにしているが、水供給源から供給された水を蓄熱器６４に供給することができる。また、前記蓄熱媒体としての水に代えて、アルミナ、水・エチレングリコール混合物、塩化カルシウム水溶液等を使用することができる。さらに、冬季に融雪用として利用する場合には、蓄熱媒体が凍結するのを防止するために、蓄熱媒体としてアルミナ、水・エチレングリコール混合物、塩化カルシウム水溶液等を使用するのが好ましい。
【００４２】
そして、前記循環流路５３におけるエンジン１１とポンプｐ１との間に、エンジン１１から排出された冷却水の温度Ｔ１を検出するために、第１の温度検出部としての温度センサｔ１が、前記第２の熱伝達媒体流路８２におけるバルブｖ４と分岐部ｑ２との間に、蓄熱器６４から排出された冷却水、又はラジエータ５２から排出された冷却水の温度Ｔ２を検出するために、第２の温度検出部としての温度センサｔ２が、前記第１の蓄熱媒体循環流路８３における蓄熱器６４とポンプｐ２との間に、蓄熱器６４から排出された水の温度Ｔ３を検出するために、第３の温度検出部としての温度センサｔ３が配設される。
【００４３】
また、エンジン１１を駆動することによって発生させられた熱エネルギーをコージェネ施設に送るために、コージェネ施設に連結要素としての図示されないダクトを配設し、ハイブリッド型車両のファン５５の前端（図における左端）にダクトを連結することによって、コージェネ施設とハイブリッド型車両とを連結することができるようになっている。そして、前記ダクトはコージェネ施設に配設された暖房器具の給気口と連結される。
【００４４】
この場合、運転者が前記スイッチを操作して、ハイブリッド型車両を走行させるためにファン５５を正方向に回転させる走行モード、及び熱エネルギーをコージェネ施設に送るためにファン５５を逆方向に回転させる暖房モードに切り換えることができる。
【００４５】
したがって、走行モードにおいて、ハイブリッド型車両を走行させている間、ラジエータ５２は、循環流路５３を介してエンジン１１から送られた高温の冷却水を冷却した後、循環流路５４を介してエンジン１１に送り、そのとき、冷却水を冷却することによって発生させられた熱は、外部に廃棄される。また、暖房モードにおいて、ハイブリッド型車両を駐車場に駐車させている間、ラジエータ５２は、循環流路５３を介してエンジン１１から送られた高温の冷却水を冷却した後、循環流路５４を介してエンジン１１に送り、そのとき、冷却水を冷却することによって発生させられた熱は、暖房用としてコージェネ施設に送られる。なお、この間、熱エネルギーを蓄熱器６４に蓄えることができる。
【００４６】
ところで、暖房モードでハイブリッド型車両を走行させることなくエンジン１１を駆動する場合、大きなエンジントルクを発生させる必要がない。そこで、本実施の形態においては、ハイブリッド型車両を通常の形態で走行させるときの走行モード、及び通常とは異なる形態でハイブリッド型車両を運転するコージェネモードを選択することができるようになっている。そして、走行モードにおいてエンジン１１を駆動するための第１の燃料として、ガソリン、軽油等の液体燃料、本実施の形態においては、ガソリンを使用するのに対して、コージェネモードにおいては、エンジン１１を駆動するための第２の燃料として、インフラ燃料である都市ガス、プロパンガス等の気体燃料、本実施の形態においては、都市ガスを使用するようにしている。
【００４７】
なお、必要に応じて、ガソリン及び都市ガスを混合して得られる混合ガスを、走行モード及びコージェネモードにおいて、エンジン１１を駆動するための第３の燃料として使用することができる。
【００４８】
そのために、エンジン１１と燃料タンク９１とが燃料供給路９２を介して接続され、該燃料供給路９２にバルブ９３が配設される。また、コージェネ施設に、都市ガスの供給口が、ハイブリッド型車両にエンジン１１と接続させて連結要素としてのコネクタｃｎ３が配設され、コネクタｃｎ３を供給口に差し込むことによって、コージェネ施設とハイブリッド型車両とを連結し、都市ガスをエンジン１１に供給することができる。また、前記エンジン１１とコネクタｃｎ３との間の燃料供給路９４に、都市ガスが脈動するのを抑制するための燃料ガスバッファ９５及びバルブ９６が配設される。
【００４９】
また、本実施の形態においては、コージェネモードにおいて、エンジン１１を駆動する際の気筒の数を可変とし、コージェネ施設に送る熱エネルギーの量を可変とし、動作効率を向上させることができるようになっている。
【００５０】
次に、エンジン１１の燃料供給系について説明する。
【００５１】
図２において、１１はエンジン、９２、９４は燃料供給路、１０１はシリンダブロック、１０２はエンジン１１に対して給気を行うための給気マニホルド、Ｓｙｉ（ｉ＝１、２、３、４）はシリンダである。なお、エンジン１１は、複数、本実施の形態においては、４個のシリンダＳｙｉを備え、４気筒エンジンを構成する。各シリンダＳｙｉには、第１の燃料供給弁としての燃料インジェクションバルブｖｇｉ（ｉ＝１、２、３、４）が配設され、燃料供給路９２を介して供給されたガソリンは、各燃料インジェクションバルブｖｇｉを介してシリンダＳｙｉ内に噴射される。
【００５２】
前記給気マニホルド１０２は、各シリンダＳｙｉ内に空気を供給するための給気管ｍｉ（ｉ＝１、２、３、４）を備え、各給気管ｍｉに給気制御弁ｖｂｉ（ｉ＝１、２、３、４）及び第２の燃料供給弁としてのガス供給バルブｖｃｉ（ｉ＝１、２、３、４）が配設される。前記給気制御弁ｖｂｉによって、各シリンダＳｙｉ内に供給される空気の給気量が、ガス供給バルブｖｃｉによって、各シリンダＳｙｉ内に供給される都市ガスの供給量が調節される。
【００５３】
そして、コージェネ施設側の制御系とハイブリッド型車両側の制御系とが連結される。すなわち、コージェネ施設に施設制御装置５１が配設され、施設制御装置５１と制御装置５０とが通信線Ｌｎ１を介して接続される。本実施の形態において、該通信線Ｌｎ１は、有線の通信線とされるが、無線の通信線とすることができる。また、前記施設制御装置５１は、図示されないＣＰＵ、記録装置等によって構成され、所定のプログラム、データ等に基づいて各種の演算を行い、コンピュータとして機能する。なお、制御装置５０及び施設制御装置５１は、組み合わせることによってコンピュータとして機能する。
【００５４】
次に、前記構成の車両コージェネシステムの動作について説明する。
【００５５】
図３は本発明の実施の形態における車両コージェネシステムの動作を示す第１のメインフローチャート、図４は本発明の実施の形態における車両コージェネシステムの動作を示す第２のメインフローチャート、図５は本発明の実施の形態における可変気筒数制御処理のサブルーチンを示す図である。
【００５６】
まず、運転者はハイブリッド型車両をコージェネ施設の駐車場に駐車させ、プラグｐｇ（図１）、コネクタｃｎ１〜ｃｎ３及びダクトによってコージェネ施設とハイブリッド型車両とを連結する。前記制御装置５０の図示されない連結監視処理手段は、連結監視処理を行い、プラグｐｇ、コネクタｃｎ１〜ｃｎ３及びダクトによる連結が完了したかどうかを判断し、連結が完了すると、制御装置５０の図示されない表示処理手段は、表示処理を行い、ハイブリッド型車両のインストルメントパネル等に配設された図示されない表示部にコージェネ施設とハイブリッド型車両とが連結された旨を表示する。
【００５７】
次に、前記制御装置５０の図示されない必要エネルギー判定処理手段は、必要エネルギー判定処理を行い、コージェネ施設で必要となる電気エネルギーを表す電力、すなわち、施設必要電力ＥＴを算出し、該施設必要電力ＥＴが閾（しきい）値ＥＴｔｈ１、本実施の形態においては、０．５〔ｋＷ〕より大きいかどうかを判断する。前記施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕以下である場合、制御装置５０の図示されないコージェネ駆動制御処理手段は、コージェネ駆動制御処理を行い、エンジン１１を駆動する必要はないと判断し、施設制御装置５１に一般の商用電源によって提供される電力、すなわち、インフラ電力を利用するように指示を送る。そして、施設制御装置５１の図示されないインフラ電力利用処理手段は、インフラ電力利用処理を行い、インフラ電力を利用して、コージェネ施設の暖房、給湯等を行う。
【００５８】
一方、施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕より大きい場合、制御装置５０の図示されないエンジン起動処理手段は、エンジン起動処理を行い、エンジン１１を単独で起動し、続いて、前記コージェネ駆動制御処理手段の全気筒運転制御処理手段は、全気筒運転制御処理を行い、すべてのシリンダＳｙｉ（図２）を作動させる。そのために、前記全気筒運転制御処理手段は、各燃料インジェクションバルブｖｇｉを、施設必要電力ＥＴに対応させて開放し、施設必要電力ＥＴに対応する量のガソリンをシリンダＳｙｉ内に噴射し、各給気制御弁ｖｂｉを調整して、ガソリンに対応する量の空気をシリンダＳｙｉに供給する。なお、そのために、制御装置５０の記憶装置に燃料供給量・給気マップが形成され、該燃料供給量・給気マップに、施設必要電力ＥＴ、燃料インジェクションバルブｖｇｉの開度及び給気制御弁ｖｂｉの開度が互いに対向させて設定され、記録され、前記全気筒運転制御処理手段は、燃料噴射量・給気マップを参照し、施設必要電力ＥＴに対応する燃料インジェクションバルブｖｇｉの開度及び給気制御弁ｖｂｉの開度を目標開度として読み出し、燃料インジェクションバルブｖｇｉの開度及び給気制御弁ｖｂｉの開度を目標開度になるように調整する。
【００５９】
続いて、前記コージェネ駆動制御処理手段の燃料切替処理手段は、燃料切替処理を行い、燃料をガソリンから都市ガスに切り替える。そのために、前記燃料切替処理手段は、前記燃料インジェクションバルブｖｇｉを閉鎖し、ガス供給バルブｖｃｉを開く。なお、前記燃料供給量・給気マップには、施設必要電力ＥＴ、燃料インジェクションバルブｖｇｉの開度及び給気制御弁ｖｂｉの開度と併せてガス供給バルブｖｃｉの開度が設定され、記録され、前記燃料切替処理手段は、燃料供給量・給気マップを参照し、施設必要電力ＥＴに対応するガス供給バルブｖｃｉの開度及び給気制御弁ｖｂｉの開度を目標開度として読み出し、ガス供給バルブｖｃｉの開度及び給気制御弁ｖｂｉの開度を目標開度になるように調整する。なお、このときも、全気筒運転制御処理が行われ、すべてのシリンダＳｙｉが作動させられる。
【００６０】
続いて、前記コージェネ駆動制御処理手段の可変気筒数制御処理手段は、可変気筒数制御処理を行い、作動させるシリンダＳｙｉの数を制御してエンジン１１を駆動する。そのために、前記可変気筒数制御処理手段は、インフラ電力をＥＩとし、ハイブリッド型車両側で必要となるコージェネ必要電力Ｅｃｏ
Ｅｃｏ＝ＥＴ−ＥＩ
を算出する。なお、本実施の形態において、コージェネ必要電力Ｅｃｏは、０．５〔ｋＷ〕以上、かつ、２．５〔ｋＷ〕未満の範囲内に収まるように設定される。
【００６１】
続いて、可変気筒数制御処理手段の気筒数算出処理手段は、気筒数算出処理を行い、コージェネ必要電力Ｅｃｏを読み込み、コージェネ必要電力Ｅｃｏに基づいて運転するシリンダの数を表す気筒数を算出する。コージェネ必要電力Ｅｃｏが０．５〔ｋＷ〕以上、かつ、１．０〔ｋＷ〕未満である場合、気筒数を１にする。
【００６２】
そして、前記可変気筒数制御処理手段の気筒数バランス制御処理手段は、気筒数バランス制御処理を行い、可変気筒数制御モードのうちの単気筒制御モードを設定し、運転するシリンダの順番を設定し、該順番に従って一つのシリンダだけを順次運転してエンジン１１を駆動する。単気筒制御モードにおいて、シリンダＳｙｉは、例えば、シリンダＳｙ２、Ｓｙ４、Ｓｙ１、Ｓｙ３の順に運転される。なお、このとき、前記気筒数バランス制御処理手段は、運転されるシリンダに対応させて、ガス供給バルブｖｃｉ及び給気制御弁ｖｂｉを選択的に一つずつ開閉させ、運転されるシリンダにだけ都市ガスを供給し、空気を供給する。
【００６３】
また、気筒数算出処理手段は、コージェネ必要電力Ｅｃｏが１．０〔ｋＷ〕以上、かつ、２．５〔ｋＷ〕未満である場合、気筒数を２にする。
【００６４】
そして、前記気筒数バランス制御処理手段は、可変気筒数制御モードのうちの２気筒制御モードを設定し、運転するシリンダの順番を設定し、該順番に従って二つのシリンダだけを順次運転してエンジン１１を駆動する。２気筒制御モードにおいて、シリンダＳｙｉは、例えば、シリンダＳｙ２−Ｓｙ４、Ｓｙ１−Ｓｙ３の順に運転される。なお、このとき、前記気筒数バランス制御処理手段は、運転されるシリンダに対応させて、ガス供給バルブｖｃｉ及び給気制御弁ｖｂｉを選択的に二つずつ開閉させ、運転されるシリンダにだけ都市ガスを供給し、空気を供給する。なお、単気筒制御モード及び２気筒制御モードのいずれの場合も、１０〜５０サイクルごとに、運転されるシリンダの順番を変更することができる。
【００６５】
続いて、前記コージェネ駆動制御処理手段の熱階層制御処理手段は、熱階層制御処理を行い、あらかじめ設定された運転モードに従ってコージェネ施設に熱エネルギー及び電気エネルギーを供給する。そのために、本実施の形態においては、運転者が前記スイッチを操作して、第１の運転モードとしてのフル暖房運転モード、第２の運転モードとしての給湯運転モード、第３の運転モードとしての電気・熱供給運転モードの運転モードを選択し、設定することができる。
【００６６】
例えば、運転者がフル暖房運転モードを選択すると、ポンプｐ３が逆方向に作動させられ、循環流路５４内の低温の冷却水が、第２の熱伝達媒体流路８２を介して第１の領域７６に供給され、第２の領域７７内の水、及び第３の領域７８内の排気ガスによって加熱され、高温の冷却水になって、第１の熱伝達媒体流路８１を介して循環流路５３に供給される。そして、冷却水は、エンジン１１から送られてきた高温の冷却水と合流し、ラジエータ５２に供給される。
【００６７】
その結果、ラジエータ５２は、高温の冷却水を冷却し、そのとき、冷却水を冷却することによって発生させられた熱は、暖房用としてコージェネ施設に送られる。この場合、高温の冷却水はエンジン１１及び蓄熱器６４から送られるので、大量の暖房用の熱エネルギーをコージェネ施設に供給することができる。なお、このとき、第２の領域７７内の水は、第３の領域７８を通過する排ガスによって加熱されるので、第２の領域７７内の水を第１の蓄熱媒体循環流路８３を介してコージェネ施設の蓄熱タンクに供給することによって、給湯用の水に熱を与えることができる。
【００６８】
また、運転者が給湯運転モードを選択すると、ポンプｐ３が正方向に作動させられ、循環流路５３内の高温の冷却水が、第１の熱伝達媒体流路８１を介して第１の領域７６に供給され、第２の領域７７内の水を加熱し、低温の冷却水になって、第２の熱伝達媒体流路８２を介して循環流路５４に供給される。そして、冷却水は、ラジエータ５２から送られてきた低温の冷却水と合流し、エンジン１１に供給される。
【００６９】
その結果、第２の領域７７内の水を高温にすることができるので、大量の給湯用の熱エネルギーをコージェネ施設に供給することができる。なお、このとき、循環流路５３を流れる冷却水の一部がラジエータ５２に供給されるので、高温の冷却水を冷却し、そのとき、冷却水を冷却することによって発生させられた熱は、暖房用としてコージェネ施設に送られる。
【００７０】
また、運転者が電気・熱供給運転モードを選択すると、ポンプｐ３が逆方向に作動させられ、循環流路５４内の低温の冷却水が、第２の熱伝達媒体流路８２を介して第１の領域７６に供給され、第２の領域７７内の水、及び第３の領域７８内の排気ガスによって加熱され、高温の冷却水になって、第１の熱伝達媒体流路８１を介して循環流路５３に供給される。そして、冷却水は、エンジン１１から送られてきた高温の冷却水と合流し、ラジエータ５２に供給される。
【００７１】
そして、エンジン１１を駆動することによって発電機１６を駆動して発電を行い、発電によって発生させられた電力は、バッテリ４３を介してコージェネ施設に供給される。
【００７２】
その結果、ラジエータ５２は、高温の冷却水を冷却し、そのとき、冷却水を冷却することによって発生させられた熱は、暖房用としてコージェネ施設に送られる。この場合、高温の冷却水はエンジン１１及び蓄熱器６４から送られるので、大量の暖房用の熱エネルギーをコージェネ施設に供給することができる。また、発電機１６において発生させられた電気エネルギーをコージェネ施設に供給することができるので、コージェネ施設において必要となるインフラ電力ＥＩをその分小さくすることができる。
【００７３】
なお、このとき、第２の領域７７内の水は、第３の領域７８を通過する排ガスによって加熱されるので、第２の領域７７内の水を第１の蓄熱媒体循環流路８３を介してコージェネ施設の蓄熱タンクに供給することによって、給湯用の水に熱を与えることができる。
【００７４】
次に、前記コージェネ駆動制御処理手段の充電制御処理手段は、充電制御処理を行い、バッテリ４３を充電する。そのために、前記充電制御処理手段は、バッテリ残量ＳＯＣを読み込み、バッテリ残量ＳＯＣが閾値ＳＯＣｔｈ１より小さいかどうかを判断し、バッテリ残量ＳＯＣが閾値ＳＯＣｔｈ１より小さい場合、充電回路を動作させ、充電設備によってバッテリ４３を充電する。そして、前記充電制御処理手段は、バッテリ残量ＳＯＣが閾値ＳＯＣｔｈ２より大きいかどうかを判断し、バッテリ残量ＳＯＣが閾値ＳＯＣｔｈ２より大きい場合、バッテリ４３の充電を停止させる。
【００７５】
続いて、前記必要エネルギー判定処理手段は、施設必要電力ＥＴを再び算出し、該施設必要電力ＥＴが前記閾値ＥＴｔｈ１、本実施の形態においては、０．５〔ｋＷ〕より大きいかどうかを判断する。そして、前記施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕以下である場合、前記コージェネ駆動制御処理手段の制御停止条件判定処理手段は、制御停止条件判定処理を行い、エンジン１１を駆動する必要はないと判断し、バルブ９３、９６を閉鎖し、エンジン１１へのガソリン及び都市ガスの供給を停止させ、エンジン１１の駆動を停止させるとともに、施設制御装置５１にインフラ電力ＥＩを利用するように指示を送る。そして、施設制御装置５１の前記インフラ電力利用処理手段は、インフラ電力ＥＩを利用して、コージェネ施設の暖房、給湯等を行う。
【００７６】
次に、前記必要エネルギー判定処理手段は、コージェネ施設で必要になる熱エネルギーを表す熱量、すなわち、施設必要熱量ＨＴを算出し、該施設必要熱量ＨＴが閾値ＨＴｔｈ１以下であるかどうかを判断する。前記施設必要熱量ＨＴが閾値ＨＴｔｈ１以下である場合、前記コージェネ駆動制御処理手段は、蓄熱器６４の熱エネルギーをコージェネ施設に供給する必要はないと判断し、施設制御装置５１に一般の給湯設備によって提供される熱エネルギー、すなわち、インフラ熱エネルギーを利用するように指示を送る。施設制御装置５１の図示されないインフラ熱エネルギー利用処理手段は、インフラ熱エネルギー利用処理を行い、インフラ熱エネルギーを利用して、コージェネ施設の給湯を行う。
【００７７】
一方、施設必要熱量ＨＴが閾値ＨＴｔｈ１より大きい場合、前記コージェネ駆動制御処理手段の熱エネルギー供給制御処理手段は、熱エネルギー供給制御処理を行い、温度センサｔ２によって検出されたラジエータ５２の出口側の冷却水の温度Ｔｘを読み込み、温度Ｔｘが閾値Ｔｘｔｈ１以下であるかどうかを判断する。温度Ｔｘが閾値Ｔｘｔｈ１以下である場合、前記熱エネルギー供給制御処理手段は、ポンプｐ３を逆方向に作動させる。これに伴い、循環流路５４内の低温の冷却水が、第２の熱伝達媒体流路８２を介して第１の領域７６に供給され、第２の領域７７内の水、及び第３の領域７８内の排気ガスによって加熱され、高温の冷却水になって、第１の熱伝達媒体流路８１を介して循環流路５３に供給される。そして、冷却水は、エンジン１１から送られてきた高温の冷却水と合流し、ラジエータ５２に供給される。
【００７８】
その結果、ラジエータ５２は、高温の冷却水を冷却し、そのとき、冷却水を冷却することによって発生させられた熱は、暖房用としてコージェネ施設に送られる。この場合、エンジン１１の駆動が停止させられているので、高温の冷却水は蓄熱器６４だけから送られる。したがって、小量の暖房用の熱エネルギーがコージェネ施設に供給される。なお、このとき、第２の領域７７内の水は加熱されないので、ポンプｐ２は停止させられる。
【００７９】
そして、温度Ｔｘが閾値Ｔｘｔｈ１より高くなると、前記表示処理手段は、前記表示部に、コージェネ施設とハイブリッド型車両との連結を解除するかどうかのメッセージを表示する。運転者はメッセージを見て、コージェネ施設とハイブリッド型車両との連結を解除すると判断すると、連結を解除する
このように、本実施の形態においては、施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕より大きい場合、エンジン１１が駆動され、熱エネルギーをコージェネ施設に供給することができるので、車両コージェネシステムの運転効率を高くすることができる。
【００８０】
また、エンジン１１は、ハイブリッド型車両を走行させるときと異なる形態で駆動されるようになっているので、車両コージェネシステムの運転効率を高くすることができる。
【００８１】
さらに、熱エネルギー及び電気エネルギーをコージェネ施設に供給している間、エンジン１１が駆動されるが、その後、ハイブリッド型車両の走行を開始するに当たり、既に暖機が行われているので、エンジン１１をコールドスタートさせるのを防止することができる。したがって、ハイブリッド型車両の走行を開始する際の燃費を良くすることができ、エネルギー効率を高くことができるだけでなく、排気ガスの浄化を最適に行うことができる。
【００８２】
さらに、災害が発生してインフラ電力ＥＩを利用することができなくなったときに、エンジン１１をガソリンで駆動することによって、コージェネ施設に熱エネルギー、電気エネルギー等を供給することができる。
【００８３】
次に、図３及び４のフローチャートについて説明する。
ステップＳ１  ハイブリッド型車両を駐車させる。
ステップＳ２  コージェネ施設とハイブリッド型車両とを連結する。
ステップＳ３  施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕より大きいかどうかを判断する。施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕より大きい場合はステップＳ５に、施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕以下である場合はステップＳ４に進む。
ステップＳ４  インフラ電力ＥＩを利用し、処理を終了する。
ステップＳ５  エンジン１１を単独で起動する。
ステップＳ６  全気筒運転制御処理を行う。
ステップＳ７  燃料切替処理を行う。
ステップＳ８  可変気筒数制御処理を行う。
ステップＳ９  熱階層制御処理を行う。
ステップＳ１０  充電制御処理を行う。
ステップＳ１１  施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕より大きいかどうかを判断する。施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕より大きい場合はステップＳ８に戻り、施設必要電力ＥＴが０．５〔ｋＷ〕以下である場合はステップＳ１２に進む。
ステップＳ１２  エンジン１１の駆動を停止させる。
ステップＳ１３  施設必要熱量ＨＴが閾値ＨＴｔｈ１より大きいかどうかを判断する。施設必要熱量ＨＴが閾値ＨＴｔｈ１より大きい場合はステップＳ１４に、施設必要熱量ＨＴが閾値ＨＴｔｈ１以下である場合はステップＳ１７に進む。
ステップＳ１４  温度Ｔｘが閾値Ｔｘｔｈ１以下であるかどうかを判断する。温度Ｔｘが閾値Ｔｘｔｈ１以下である場合はステップＳ１５に、温度Ｔｘが閾値Ｔｘｔｈ１より高い場合はステップＳ１７に進む。
ステップＳ１５  熱を供給する。
ステップＳ１６  温度Ｔｘが閾値Ｔｘｔｈ１以下であるかどうかを判断する。温度Ｔｘが閾値Ｔｘｔｈ１以下である場合はステップＳ１５に戻り、温度Ｔｘが閾値Ｔｘｔｈ１より高い場合はステップＳ１７に進む。                                                ステップＳ１７  連結を解除するかどうかを判断する。連結を解除する場合はステップＳ１８に進み、解除しない場合はステップＳ３に戻る。
ステップＳ１８  連結を解除し、処理を終了する。
【００８４】
次に、図５のフローチャートについて説明する。
ステップＳ８−１  コージェネ必要電力Ｅｃｏを読み込む。
ステップＳ８−２  気筒数を算出する。
ステップＳ８−３  気筒数バランス制御処理を行い、リターンする。
【００８５】
なお、本発明は前記各実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々変形させることが可能であり、それらを本発明の範囲から排除するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態における車両コージェネシステムの概念図である。
【図２】本発明の実施の形態におけるエンジンの燃料供給系を示す図である。
【図３】本発明の実施の形態における車両コージェネシステムの動作を示す第１のメインフローチャートである。
【図４】本発明の実施の形態における車両コージェネシステムの動作を示す第２のメインフローチャートである。
【図５】本発明の実施の形態における可変気筒数制御処理のサブルーチンを示す図である。
【符号の説明】
【００８７】
１１    エンジン
１６    発電機
５０    制御装置
５２    ラジエータ
６４    蓄熱器
ｃｎ１〜ｃｎ３    コネクタ
ｐｇ    プラグ
Ｓｙｉ、Ｓｙ１〜Ｓｙ４    シリンダ
【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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