(57)【要約】【課題】走行状態に応じた効率的な廃熱回収を行うことにより、燃費性能を向上可能な廃熱回収発電装置、該廃熱回収発電装置を備える車両、及び、廃熱回収発電方法を提供する。【解決手段】  廃熱回収発電装置は、車両に搭載された内燃機関から廃熱エネルギーを回収する廃熱回収装置が有する膨張機の出力によって発電可能な発電機を備え、車両前方の道路情報に基づいて推定された廃熱エネルギーに基づいて算出される発電機の暫定回転数を発電効率マップに基づいて補正することにより目標回転数を算出する。当該目標回転数の算出は、目標回転数に対応する前記発電機の発電効率が、前記暫定回転数に対応する前記発電機の発電効率以上となるように行われる。【選択図】図４
2016119807.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両に搭載された内燃機関と、
前記内燃機関から回収された廃熱エネルギーを機械的エネルギーとして出力可能な膨張機を備える廃熱回収装置と、
前記膨張機から出力される機械的エネルギーを用いて電気的エネルギーを発電可能な発電機と、
前記車両前方の道路情報を取得する道路情報取得手段と、
前記道路情報取得手段により取得された道路情報に基づいて、前記廃熱エネルギーを推定する廃熱エネルギー推定手段と、
前記推定された廃熱エネルギーに基づいて、前記膨張機によって駆動される前記発電機の暫定回転数を算出する暫定回転数算出手段と、
前記発電機の発電状態と発電効率との関係を規定する発電効率マップを予め記憶する記憶手段と、
前記発電効率マップに基づいて、前記暫定回転数算出手段により算出された前記暫定回転数を補正することにより、目標回転数を算出する目標回転数算出手段と、
前記目標回転数に基づいて、前記発電機を制御する発電機制御手段と
を備え、
前記目標回転数算出手段は、前記目標回転数に対応する前記発電機の発電効率が、前記暫定回転数に対応する前記発電機の発電効率以上となるように、前記目標回転数を算出することを特徴とする廃熱回収発電装置。
【請求項２】
前記道路情報は、予め指定された前記車両の走行経路に関する情報を含み、
前記廃熱エネルギー推定手段は、前記走行経路を前記車両が走行する際に前記内燃機関から回収が見込まれる廃熱エネルギーの総量として、前記廃熱エネルギーを推定することを特徴とする請求項１に記載の廃熱回収発電装置。
【請求項３】
前記道路情報は、前記車両の現在位置から所定範囲内における地図情報を含み、
前記廃熱エネルギー推定手段は、前記地図情報に基づいて前記車両が走行する可能性のある経路に基づいて、前記廃熱エネルギーを推定することを特徴とする請求項１に記載の廃熱回収発電装置。
【請求項４】
前記所定距離内における地図情報のうち前記車両が走行する可能性を評価する評価手段を備え、
前記廃熱エネルギー推定手段は、前記評価が所定値以上の経路に基づいて、前記廃熱エネルギーを推定することを特徴とする請求項３に記載の廃熱回収発電装置。
【請求項５】
前記評価手段は、過去の走行履歴に基づいて前記可能性を評価することを特徴とする請求項４に記載の廃熱回収発電装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の廃熱回収発電装置を備える車両。
【請求項７】
内燃機関と、
前記内燃機関から回収された廃熱エネルギーを機械的エネルギーとして出力可能な膨張機を備える廃熱回収装置と、
前記膨張機から出力される機械的エネルギーを用いて電気的エネルギーを発電可能な発電機とを搭載する車両における排熱回収発電方法であって、
前記車両の道路情報を取得する道路情報取得工程と、
前記取得された道路情報に基づいて、前記廃熱エネルギーを推定する廃熱エネルギー推定工程と、
前記推定された廃熱エネルギーに基づいて、前記膨張機によって駆動される前記発電機の暫定回転数を算出する暫定回転数算出工程と、
前記発電機の発電状態と発電効率との関係を規定する発電効率マップに基づいて、前記算出された暫定回転数を補正することにより、目標回転数を算出する目標回転数算出工程と、
前記目標回転数に基づいて、前記発電機を制御する発電機制御工程と
を備え、
前記目標回転数算出工程では、前記目標回転数に対応する前記発電機の発電効率が、前記暫定回転数に対応する前記発電機の発電効率以上となるように、前記目標回転数を算出することを特徴とする廃熱回収発電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、内燃機関の廃熱エネルギーを電気的エネルギーとして回収可能な廃熱回収発電装置、該廃熱回収発電装置を備える車両、及び、廃熱回収発電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンのような内燃機関を動力源として採用する車両には、内燃機関の排気から廃熱エネルギーを回収して各種用途に利用することによって燃費性能を図る廃熱回収発電装置を搭載するものが知られている。この種の廃熱回収発電装置では例えばランキンサイクルが利用可能されており、ランキンサイクルを構成する膨張機によって廃熱エネルギーを機械的エネルギーとして取り出し、当該機械的エネルギーによって発電機を駆動させる。発電機で発電された電力は、車内の電力需要に応じて各種電機負荷や蓄電用バッテリに供給される。このように、廃熱回収発電装置では廃熱エネルギーを電力エネルギーとして回収することで、燃費性能の向上に貢献する。
【０００３】
例えば特許文献１には、ランキンサイクルを利用した廃熱回収発電装置の一例が開示されている。特許文献１では特に、内燃機関の動力の一部を利用して発電可能なオルタネータ（発電機）をクラッチ機構によってランキンサイクルを構成する膨張機の出力軸と断接可能に構成することで、回生発電用のオルタネータを、負荷走行時においてもランキンサイクルからの出力を利用して廃熱回収用としても利用し、燃費性能を向上することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−５１９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、ランキンサイクルを構成する膨張機から出力される機械的エネルギーを用いて発電機を駆動する場合、発電機の駆動回転数は車両の走行状態（すなわち、内燃機関の排気に含まれる廃熱エネルギーの量）に応じて、いわば成り行きで決定される。一方、発電機の発電効率は一般的に回転数によって可変である。そのため、回転数が成り行きで決定される制御では、発電機の発電効率は最適化されておらず、少なからず無駄な回収ロスが発生している。この種の廃熱回収発電装置では、搭載される車両の更なる低燃費化の要求がなされており、このような回収ロスをより一層低減することが望まれている。
【０００６】
本発明の少なくとも一実施形態は上述の問題点に鑑みなされたものであり、走行状態に応じた効率的な廃熱回収を行うことにより、燃費性能を向上可能な廃熱回収発電装置、該廃熱回収発電装置を備える車両、及び、廃熱回収発電方法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】
（１）本発明の少なくとも一実施形態に係る廃熱回収発電装置は上記課題を解決するために、車両に搭載された内燃機関と、前記内燃機関から回収された廃熱エネルギーを機械的エネルギーとして出力可能な膨張機を備える廃熱回収装置と、前記膨張機から出力される機械的エネルギーを用いて電気的エネルギーを発電可能な発電機と、前記車両前方の道路情報を取得する道路情報取得手段と、前記道路情報取得手段により取得された道路情報に基づいて、前記廃熱エネルギーを推定する廃熱エネルギー推定手段と、前記推定された廃熱エネルギーに基づいて、前記膨張機によって駆動される前記発電機の暫定回転数を算出する暫定回転数算出手段と、前記発電機の発電状態と発電効率との関係を規定する発電効率マップを予め記憶する記憶手段と、前記発電効率マップに基づいて、前記暫定回転数算出手段により算出された前記暫定回転数を補正することにより、目標回転数を算出する目標回転数算出手段と、前記目標回転数に基づいて、前記発電機を制御する発電機制御手段とを備え、前記目標回転数算出手段は、前記目標回転数に対応する前記発電機の発電効率が、前記暫定回転数に対応する前記発電機の発電効率以上となるように、前記目標回転数を算出する。
【０００８】
上記（１）の構成によれば、道路情報に基づいて内燃機関から回収される廃熱エネルギーを推定し、当該推定された廃熱エネルギーに基づいて発電機の発電状態を制御する。これにより、道路情報に基づいて将来的な発電状態をフィードフォワード的に制御することができるので、車両の走行状態に応じた効率的な発電制御が実施できる。
更に本構成では、典型的には廃熱回収装置の効率が最適化されるように廃熱エネルギーに基づいて発電機の暫定回転数を算出し、当該暫定回転数を発電機の発電効率が高くなるように補正することにより目標回転数を算出する。これにより、廃熱エネルギーを少ないロスで回収できるので、燃費性能を向上できる。
尚、「道路情報」には、車両が走行経路を走行した際に内燃機関からの排ガスが有する廃熱エネルギーに影響を及ぼしうる要因に関する情報が広く含まれ、例えば車両の走行状態に関する車両情報、車両の位置を特定可能な位置情報、車両の周辺地理に関する地図情報、及び、渋滞や交通規制に関する渋滞情報が含まれる。
【０００９】
（２）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記道路情報は、予め指定された前記車両の走行経路に関する情報を含み、前記廃熱エネルギー推定手段は、前記走行経路を前記車両が走行する際に前記内燃機関から回収が見込まれる廃熱エネルギーの総量として、前記廃熱エネルギーを推定する。
【００１０】
上記（２）の構成によれば、道路情報では走行経路が予め指定されているため、当該指定された走行経路を車両が走行した際に比較的長い期間において回収される廃熱エネルギーを精度よく推定できる。
【００１１】
（３）幾つかの実施形態では上記（１）の構成において、前記道路情報は、前記車両の現在位置から所定範囲内における地図情報を含み、前記廃熱エネルギー推定手段は、前記地図情報に基づいて前記車両が走行する可能性のある経路に基づいて、前記廃熱エネルギーを推定する。
【００１２】
上記（３）の構成によれば、廃熱エネルギー推定手段は、道路情報に含まれる地図情報に基づいて車両が走行する可能性のある経路に基づいて廃熱エネルギーを推定する。これにより、上述のように走行経路が予め指定されていない場合であっても、車両の周辺の道路状況に応じて回収が見込まれる廃熱エネルギーを推定できる。
【００１３】
（４）幾つかの実施形態では上記（３）の構成において、前記所定距離内における地図情報のうち前記車両が走行する可能性を評価する評価手段を備え、前記廃熱エネルギー推定手段は、前記評価が所定値以上の経路に基づいて、前記廃熱エネルギーを推定する。
【００１４】
上記（４）の構成によれば、車両が走行する可能性を評価する際に地図情報に含まれる候補を評価付けすることで、走行可能性を定量的に評価できる。また、評価に使用される閾値を調整することによって、廃熱エネルギーの推定にどの程度の走行可能性を有する経路を採用するかを柔軟に設定できる。
【００１５】
（５）幾つかの実施形態では上記（４）の構成において、前記評価手段は、過去の走行履歴に基づいて前記可能性を評価する。
【００１６】
上記（５）の構成によれば、過去の走行履歴に基づいて車両が走行する可能性を評価することで、評価精度を向上できる。例えばトラックやバスのような商用車両は、ある定められた経路を繰り返し走行するパターンが多いため、過去の履歴を参照することで可能性評価を精度よく行うことができる。
【００１７】
（６）本発明の少なくとも一実施形態に係る車両は上記課題を解決するために、上記（１）から（５）のいずれか１の廃熱回収発電装置を備える。
【００１８】
（７）本発明の少なくとも一実施形態に係る廃熱回収発電方法は上記課題を解決するために、内燃機関と、前記内燃機関から回収された廃熱エネルギーを機械的エネルギーとして出力可能な膨張機を備える廃熱回収装置と、前記膨張機から出力される機械的エネルギーを用いて電気的エネルギーを発電可能な発電機とを搭載する車両における排熱回収発電方法であって、前記車両の道路情報を取得する道路情報取得工程と、前記取得された道路情報に基づいて、前記廃熱エネルギーを推定する廃熱エネルギー推定工程と、前記推定された廃熱エネルギーに基づいて、前記膨張機によって駆動される前記発電機の暫定回転数を算出する暫定回転数算出工程と、前記発電機の発電状態と発電効率との関係を規定する発電効率マップに基づいて、前記算出された暫定回転数を補正することにより、目標回転数を算出する目標回転数算出工程と、前記目標回転数に基づいて、前記発電機を制御する発電機制御工程とを備え、前記目標回転数算出工程では、前記目標回転数に対応する前記発電機の発電効率が、前記暫定回転数に対応する前記発電機の発電効率以上となるように、前記目標回転数を算出する。
【００１９】
上記（７）の構成によれば、上述の排熱回収発電装置によって好適に実施可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の少なくとも一実施形態によれば、電気的エネルギーの回収ロスを低減させ、良好な発電効率が得られる排熱回収発電装置、該廃熱回収発電装置を備える車両、及び、廃熱回収発電方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係る廃熱回収発電装置の全体構成を示す模式図である。
【図２】図１の制御装置の内部構成を示すブロック図である。
【図３】図２の発電効率マップの一例である。
【図４】本発明の一実施形態に係る廃熱回収発電方法を工程毎に示すフローチャートである。
【図５Ａ】予め指定された走行経路の一例を示す模式図である。
【図５Ｂ】予め走行経路が指定されていない場合に、走行可能性があると判断される経路を示す模式図である。
【図６】図２の目標回転数算出手段による暫定回転数の補正例である。
【図７】図２の発電効率マップの一例である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、添付図面を参照して本発明の幾つかの実施形態について説明する。ただし、実施形態として記載されている又は図面に示されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は、本発明の範囲をこれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例にすぎない。
例えば、「ある方向に」、「ある方向に沿って」、「平行」、「直交」、「中心」、「同心」或いは「同軸」等の相対的或いは絶対的な配置を表す表現は、厳密にそのような配置を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の角度や距離をもって相対的に変位している状態も表すものとする。
例えば、「同一」、「等しい」及び「均質」等の物事が等しい状態であることを表す表現は、厳密に等しい状態を表すのみならず、公差、若しくは、同じ機能が得られる程度の差が存在している状態も表すものとする。
例えば、四角形状や円筒形状等の形状を表す表現は、幾何学的に厳密な意味での四角形状や円筒形状等の形状を表すのみならず、同じ効果が得られる範囲で、凹凸部や面取り部等を含む形状も表すものとする。
一方、一の構成要素を「備える」、「具える」、「具備する」、「含む」、又は、「有する」という表現は、他の構成要素の存在を除外する排他的な表現ではない。
【００２３】
図１は本発明の一実施形態に係る廃熱回収発電装置の全体構成を示す模式図であり、図２は図１の制御装置の内部構成を示すブロック図であり、図３は図２の発電効率マップの一例である。
【００２４】
廃熱回収発電装置１は、走行用動力源として内燃機関２を備える車両（不図示）に搭載される。内燃機関２は、例えばガソリンや軽油のような化石燃料を燃焼することにより動力を出力可能なエンジンであり、図１では４シリンダディーゼルエンジンが例示されている。内燃機関２は冷却水回路３を備える水冷式エンジンである。冷却水回路３を流れる冷却水は、内燃機関２を冷却することによって廃熱エネルギーを受け取り、高温となる。
【００２５】
冷却水回路３上には、冷却水を圧送するための冷却水ポンプ４と、冷却水を外気と熱交換して放熱するためのラジエータ５とが設けられている。ラジエータ５では廃熱エネルギーを受け取ることにより高温となった冷却水を外気と熱交換することによって冷却する。図１の例では、ラジエータ５を空冷するためのラジエータファン６が設けられており、冷却水の温度に応じてラジエータファン６を制御することにより、冷却水の温度を適切な範囲に冷却する。
尚、ラジエータファン６はエンジン２の動力の一部を用いて駆動されるが、これに変えて電動式ファンを採用してもよい。
【００２６】
冷却水回路３のうち冷却水ポンプ４の入口近傍とラジエータ５の出口近傍との間には、冷却水回路３に並行するようにバイパス回路７が設けられている。バイパス回路７にはラジエータ５で冷却する前の高温の冷却水が冷却水回路３から分岐して流れ込み、ランキンサイクル回路１０を構成する蒸発器１１に導かれる。蒸発器１１は、バイパス回路７を流れる冷却水とランキンサイクル回路１０を流れる作動流体との間で熱交換可能に構成されており、高温の冷却水によってランキンサイクル回路１０を流れる作動流体が加熱される（言い換えると、冷却水が有する廃熱エネルギーがランキンサイクル回路１０に回収される）。
【００２７】
ランキンサイクル回路１０は、蒸発器１１、膨張機１２、凝縮器１３及びポンプ１４を備える。ランキンサイクル回路１０を流れる作動流体は、上述したように蒸発器１１において冷却水と熱交換することによって加熱され、蒸発（気化）する。その後、作動流体は膨張機１２によって膨張される。膨張機１２では、流体が膨張する際にタービン（不図示）が駆動される。これにより、冷却水から作動流体が受け取った廃熱エネルギーが機械的エネルギーに変換される。
【００２８】
膨張機１２から出力される機械的エネルギーは、タービンの回転軸１５に連結された発電機１６に伝達される。発電機１６では、受け取った機械的エネルギーによって発電が行われ、発生した電力は車内の電力需要に応じて、各種電気負荷或いは蓄電用のバッテリに供給される。
【００２９】
膨張機１２で仕事を終えた作動流体は、凝縮器１３によって凝縮（液化）された後、ポンプ１４によって圧送されることにより再び蒸発器１１に戻る。
尚、凝縮器１３には空冷ファン１７が設けられており、空冷ファン１７からの送風量を調整することにより凝縮器１３における凝縮度が可変に構成されている。
【００３０】
また車両には道路情報を提供可能なデバイス１８が搭載されている。図１では、道路情報の例として車両情報１８ａ、位置情報１８ｂ、地図情報１８ｃ、渋滞情報１８ｄが示されている。ここで車両情報１８ａとは、車両の走行状態に関する各種情報を意味し、例えば走行速度、エンジン回転数、エンジントルク、冷却水の温度や流量等が含まれる。また位置情報１８ｂは車両の位置を特定可能な情報であり、例えばナビゲーションシステム等で利用されるＧＰＳ通信衛星との間で送受信されるＧＰＳ信号等が含まれる。また地図情報１８ｃとは車両の周辺地理に関する情報であり、例えばナビゲーションシステム等に予め記憶されている地図データ（例えば走行経路における道路勾配を含む）等である。また渋滞情報１８ｄとは、渋滞や交通規制に関する情報であり、例えばこれらの情報をリアルタイムに送信しナビゲーションシステムで利用可能としたＩＴＳ（Intelligent Transport System）等の外部の道路交通システムから得られる情報である。
尚、本実施形態では説明をわかりやすくするために、道路情報である車両情報１８ａ、位置情報１８ｂ、地図情報１８ｃ及び渋滞情報１８ｄを別々の機能ブロックで示しているが、これらの情報は共通のデバイス１８によって取得されてもよいし、別個のデバイス１８によって取得されてもよいし、予め車両に搭載されている既存の各種センサを流用して取得してもよい。
【００３１】
制御装置２０は廃熱回収発電装置１の各種制御を実施するコントロールユニットであり、例えばマイクロプロセッサのような電子演算器からなる。制御装置２０は各種データを電気信号線を介して取得するとともに、取得したデータを利用して後述の廃熱回収発電方法を実施可能に構成されている。
尚、このような廃熱回収発電方法の実施は、予めメモリ、ハードディスクのような記憶媒体に予め記憶されている制御プログラムを実行することによって行われる。また制御装置２０は、ＥＣＵのように車両に予め備えられている他の制御を実施するための制御ユニットと一体的に構成されてもよい。
【００３２】
制御装置２０は図２に示されるように、車両の道路情報を取得する道路情報取得手段２２と、道路情報取得手段２２により取得された道路情報に基づいて廃熱エネルギーを推定する廃熱エネルギー推定手段２４と、該推定された廃熱エネルギーに基づいて膨張機１２によって駆動される発電機１６の目標回転数を算出する暫定回転数算出手段２６と、発電効率マップ２８を予め記憶する記憶手段３０と、発電効率マップ２８に基づいて暫定回転数算出手段２６により算出された暫定回転数を補正することにより目標回転数を算出する目標回転数算出手段３２と、該目標回転数に基づいて発電機１６を制御する発電機制御手段３４とを備える。
【００３３】
ここで記憶手段３０に予め記憶されている発電効率マップ２８には、発電機１６の発電状態と発電効率との関係が規定されている。図３の例では、発電機１６の回転数とトルクとよって発電状態が表されており、当該発電状態に対応する発電効率が等高線状に示されている（本実施形態では、発電機１６は膨張機１２の回転軸１５に連結されているので、発電機１６の発電状態は、膨張機１２の回転数及びトルクによっても表せる）。このような発電効率マップ２８は、発電機１６の仕様（例えば種類や個体）毎に用意されており、予め記憶手段３０に記憶される。
尚、発電効率マップ２８では一般的に、図３に示されるように、高回転数・高トルクになるに従って発電効率が高くなる傾向を有する。
【００３４】
続いて、このような構成を有する廃熱回収発電装置１によって実施される排熱回収発電方法について、図４乃至図６を参照して説明する。図４は本発明の一実施形態に係る廃熱回収発電方法を工程毎に示すフローチャートであり、図５Ａは予め指定された走行経路の一例を示す模式図であり、図５Ｂは予め走行経路が指定されていない場合に、走行可能性があると判断される経路を示す模式図であり、図６は図２の目標回転数算出手段による補正例である。
【００３５】
まず道路情報取得手段２２は道路情報１８を取得する（ステップＳ１：道路情報取得工程）。ここで道路情報１８には、車両が走行した際にエンジンの排気に含まれる廃熱エネルギーに影響を与えうる要因が広く含まれており、上述したように車両情報１８ａ、位置情報１８ｂ、地図情報１８ｃ及び渋滞情報１８ｄが含まれる。
【００３６】
続いて、廃熱エネルギー推定手段２４は、道路情報取得手段２２により取得された道路情報に基づいて、廃熱エネルギーを推定する（ステップＳ２：廃熱エネルギー推定工程）。すなわち、廃熱エネルギー推定手段２４では、ステップＳ１で取得された道路情報に基づいて車両が走行した場合に、エンジン２から排出される廃熱エネルギーが推定される。
【００３７】
ここでステップＳ２における廃熱エネルギーの推定方法について、具体的に説明する。まず道路情報１８において車両の走行経路が予め指定されている場合（例えばナビゲーションシステムによって目的地までの経路が指定されている場合）、廃熱エネルギー推定手段２４は、当該走行経路を車両が走行する際にエンジン２の排気から回収が見込まれる廃熱エネルギーを推定する。例えば図５Ａに示されるように、車両の現在地点Ａから目的地点Ｂまでの走行経路Ｃが予め指定されている場合、廃熱エネルギー推定手段２４は、仮に車両が当該走行経路Ｃを走行した際に、その走行中にエンジン２から排出される排気に含まれる廃熱エネルギーを推定する。すなわち、経路Ｃを走行する期間においてランキンサイクル回路１０により回収される廃熱エネルギーの回収スケジュールを推定することができる。この場合、走行経路Ｃは予め指定されているため、廃熱エネルギーを精度よく推定することができる。
【００３８】
一方、車両の走行経路が予め指定されていない場合、車両の走行経路は運転者の意思に従って時々刻々と変化し得る。そのため廃熱エネルギー推定手段２４は、図５Ａを参照して上述した場合に比べて、比較的短時間における廃熱エネルギーの推定を行うことが好ましい。例えば図５Ｂに示されるように、地図情報１８ｃに車両の周辺地理が含まれている場合、車両の現在位置Ａから所定範囲（距離Ｄ）内に存在する経路Ｅを「車両が走行する可能性のある経路」とみなし、仮に車両が当該経路Ｅを走行した場合にエンジン２から単位時間当たりに排出される廃熱エネルギーを推定する。この場合、推定される廃熱エネルギーは図５Ａの場合に比べて短期間のものになるが、車両の周辺地理に応じた適切な廃熱エネルギーを事前に推定できる。
【００３９】
更に図５Ｂの推定方法を用いる場合、所定距離Ｄ内に含まれる各経路について車両が走行する可能性を評価する評価手段を備えてもよい。この場合、評価手段は、所定距離Ｄ内に含まれる各経路を、走行可能性に応じてランク分けし、当該ランクが所定閾値以上の経路を対象に、単位時間当たりに排出される廃熱エネルギーを推定するとよい。例えば図５Ｂに示されるように、所定距離Ｄ内に現在位置Ａの前方に位置する経路Ｅ１と、現在位置Ａの後方に位置する経路Ｅ２とが含まれる場合、前者Ｅ１は後者Ｅ２に比べて走行可能性が高いため、ランクが高くなるように設定される。これにより、車両が走行する可能性を定量的に評価することができ、また、ランクを判定するための閾値を適宜調整することによって、どの程度の走行可能性を有する経路に基づいて廃熱エネルギーを推定するかを柔軟に調整することもできる。
【００４０】
この場合、更に評価手段は、過去の走行履歴に基づいて走行可能性を評価してもよい。これによれば、過去の走行履歴に基づいて車両の走行可能性を評価することで、評価精度を向上できる。例えばトラックやバスのような商用車両は、ある定められた経路を繰り返し走行するパターンが多いため、過去の履歴を参照することで可能性評価を精度よく行うことができる。このような走行履歴は、例えば記憶手段に３０に記憶されるとよい。
【００４１】
続いて暫定回転数算出手段２６は、廃熱エネルギー推定手段２４により推定された廃熱エネルギーに基づいて、膨張機１２によって駆動される発電機１６の暫定回転数Ｒ１を算出する（ステップＳ３：暫定回転数算出工程）。ここで廃熱エネルギーに基づく暫定回転数Ｒ１の算出は、ランキンサイクル回路１０の特性によって、いわば成り行きで行われる。すなわち、ランキンサイクル回路１０が有する蒸発器１１における冷却水との熱交換効率、膨張機１２やポンプ１４におけるエネルギーロス、凝縮器１３における冷却性能（例えばファン１７の駆動状態）に基づいて決定される。このようなランキンサイクル回路１０に所定の廃熱エネルギーが供給された場合の回転数の算出に関しては、例えば特開２０１１−１４９３７３号公報に開示の技術を採用可能である。
このように暫定回転数が成り行きで決定される制御では、発電機１６の発電効率は最適化されておらず、少なからず無駄な回収ロスが発生し得るが、これは次に説明する補正制御によって解消される。
【００４２】
続いて目標回転数算出手段３２は、記憶手段２８にアクセスすることにより発電効率マップ３０を取得し（ステップＳ４）、該取得した発電効率マップ３０に基づいて、ステップＳ３で算出された暫定回転数Ｒ１を補正することにより目標回転数Ｒ２を算出する（ステップＳ５：目標回転数算出工程）。本実施形態では特に、目標回転数算出手段３２は、目標回転数Ｒ２に対応する発電機１６の発電効率が、暫定回転数Ｒ１に対応する発電機１６の発電効率以上となるように、暫定回転数Ｒ１を補正して目標回転数Ｒ２を算出する。
【００４３】
ここで目標回転数算出手段３２による暫定回転数Ｒ１の補正方法について、図６を参照して具体的に説明する。図６では、ランキンサイクル回路１０で所定の廃熱エネルギーが回収された際に、膨張機１２の回転軸１５から出力される機械的エネルギーによって発電機１６が取りうる発電状態を示す特性ライン（一点鎖線）が、発電効率マップ２８と共に示されている。図６では特に、ランキンサイクル回路１０に回収される廃熱エネルギーが１ｋＷである場合、２ｋＷである場合及び３ｋＷである場合が代表的に例示されている。
【００４４】
例えば図６に示されるように、ランキンサイクル回路１０に回収される廃熱エネルギーが１ｋＷである場合、発電機１６が第１の発電状態（暫定回転数Ｒ１、トルクＴ１）にある場合を想定する。第１の発電状態は発電効率が比較的低いため、膨張機１２の回転軸１５から受け取る機械的エネルギーを変換して得られる電気的エネルギーが少なくなってしまう。そこで、第１の発電状態より発電効率が高い第２の発電状態（目標回転数Ｒ２、トルクＴ２）になるように、発電機１６の暫定回転数Ｒ１を増加させる。これにより、膨張機１２の回転軸１５から受け取る機械的エネルギーが同量であったとしても、第１の発電状態に比べて、より多くの電気的エネルギーを得ることができる。
【００４５】
尚、発電機１６が高回転になり過ぎると機械的限界を迎えてしまうと共に発電効率が低下してしまうため、予め許容最大値が設けられている。ステップＳ５における暫定回転数Ｒ１の補正は、基本的に暫定回転数Ｒ１が増加するように行われるが、このような補正は当該許容最大値を超えない範囲で行われることが好ましい。
また、図示はされないが、暫定回転数算出手段２６において算出された暫定回転数Ｒ１に対応する発電機１６の発電効率が最良である場合は、目標回転数算出手段３２において補正を行わず、当該暫定回転数Ｒ１を目標回転数Ｒ２としてもよい。
次に、目標回転数算出手段３２による暫定回転数Ｒ１のその他の補正方法について、図７を参照して具体的に説明する。
図７の例では、発電機１６の回転数（ｒｐｍ）と電流値（Ａ）に対応する発電効率が示されている。このような発電効率マップ２８は、前述の発電効率マップ同様、発電機１６の仕様毎に用意されており、予め記憶手段３０に記憶される。
発電機の機種や構造的な仕様の違いから、電流値によりその効率曲線や、最大高率を発生する動作点はそれぞれ異なるが、発電機１６がオルタネータである場合、電流電圧一定の条件下で回転数を増加させると、発電効率は一旦増加した後に低下する傾向を示す。
例えば図７に示されるように、発電機１６が第１の発電状態（暫定回転数Ｒ１）にある場合を想定する。第１の発電状態は発電効率が比較的低いため、膨張機１２の回転軸１５から受け取る機械的エネルギーを変換して得られる電気的エネルギーが少なくなってしまう。そこで、第１の発電状態より発電効率が高い第２の発電状態（目標回転数Ｒ２、トルクＴ２）になるように、発電機１６の暫定回転数Ｒ１を低下させる。これにより、膨張機１２の回転軸１５から受け取る機械的エネルギーが同量であったとしても、第１の発電状態に比べて、より多くの電気的エネルギーを得ることができる。
【００４６】
このように目標回転数Ｒ２が算出されると、発電機制御手段３４は当該目標回転数Ｒ２に基づいて発電機１６を制御する（ステップＳ６：発電機制御工程）。その結果、発電機１６は発電効率のよい状態で発電を行うことができ、効率的に電気的エネルギーを出力することができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態によれば、道路情報１８に基づいてエンジン２から回収される廃熱エネルギーを推定し、当該推定された廃熱エネルギーに基づいて発電機１６の発電状態を制御する。これにより、道路情報に基づいてフィードフォワード的に発電状態を制御することができるので、車両の走行状態に対して遅れが少なく、効率的な発電制御が実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００４８】
本開示は、内燃機関の廃熱エネルギーを電気的エネルギーとして回収可能な廃熱回収発電装置、該廃熱回収発電装置を備える車両、及び、廃熱回収発電方法に利用可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１  廃熱回収発電装置
２  エンジン
３  冷却水回路
４  冷却水ポンプ
５  ラジエータ
６  ラジエータファン
７  バイパス回路
１０  ランキンサイクル回路
１１  蒸発器
１２  膨張機
１３  凝縮器
１４  ポンプ
１５  回転軸
１６  発電機
【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５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【図７】
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