(57)【要約】【課題】内燃機関の駆動力を要しない運転状態における車両の運動エネルギーをより効率良く回生すること。【解決手段】車両用エネルギー回収装置１０は、オルタネータ４０、加熱器３１、バッテリ４２、オルタネータ４０と、加熱器３１またはバッテリ４２との電気的な接続または電気的な非接続を切り替える第１および第２のリレー６１、６２、制御ユニット６０を備える。制御ユニット６０は、車両走行時にエンジン５１０による駆動力を要しない場合に、オルタネータ４０と加熱器３１とを電気的に接続し、オルタネータ４０とバッテリ４２とを電気的に非接続するように第１および第２のリレー６１、６２を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両制御装置であって、
内燃機関によって駆動される発電機と、
加熱器と、
バッテリと、
前記発電機と、前記加熱器または前記バッテリとの電気的な接続または電気的な非接続を切り替える切替器と、
車両走行時に前記内燃機関による駆動力を要しない場合に、前記発電機と前記加熱器とを電気的に接続し、前記発電機と前記バッテリとを電気的に非接続するように前記切替器を制御する制御部とを備える、車両制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両制御装置はさらに、
前記加熱器によって発生された熱エネルギーを蓄える蓄熱体を備える、車両制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の車両制御装置において、
前記発電機は、可変電圧式発電機であり、
前記制御部は更に、前記車両走行時に前記内燃機関による駆動力を要しない場合に、前記発電機の出力電圧を増大させる、車両制御装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか一項に記載の車両制御装置はさらに、
前記加熱器の温度を検出する温度検出器を備え、
前記制御部は、検出された前記加熱器の温度が所定温度を超える場合には、前記発電機と前記加熱器とを電気的に非接続にするように前記切替器を制御する、車両制御装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか一項に記載の車両制御装置はさらに、
前記発電機または前記バッテリからの電力によって作動する補機を備え、
前記切替部は、さらに、前記発電機と前記補機との電気的な接続または非接続を切り替え、
前記制御部は、車両走行時に前記内燃機関による駆動力を要しない場合に、前記バッテリと前記補機とを電気的に接続するように前記切替器を制御する、車両制御装置。
【請求項６】
車両の制御方法であって、
車両走行時に内燃機関による駆動力を要するか否かを判断し、
前記内燃機関による駆動力を要しない場合に、前記内燃機関によって駆動される発電機と加熱器とを電気的に接続し、前記発電機とバッテリとを電気的に非接続するよう、前記発電機と、前記加熱器または前記バッテリとの電気的な接続または電気的な非接続を切り替える切替器を切り替える、車両の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車両制御装置および車両制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年における車両の燃費性能を向上させるための技術として、車両の減速時にオルタネータ（発電機）による発電を実行することによって、内燃機関において燃料を燃焼させることなく車両の作動に要する電力を発生させる技術が提案されている。この技術は、減速エネルギー回生技術として知られており、オルタネータの出力電圧を可変電圧としたり、オルタネータにより生成された電力の蓄電先をコンデンサとすることによって、より多くの電力を回生するための技術が提案されている（たとえば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−６７５０４号公報
【０００４】
しかしながら、一般的な蓄電体であるバッテリの蓄電容量は専ら車両の運行に必要な容量の観点から決定されているため、減速エネルギーを電気エネルギーとして回生する技術では、十分に減速エネルギーを回生（回収）できないという問題がある。また、オルタネータの出力電圧を高くする技術においては、バッテリに加えて高電圧の電力を蓄電するためのキャパシタ等を備えなければならず、また、キャパシタに蓄電した電力を車両の補機の駆動に用いる場合には、所定電圧まで降圧させるためのＤＣ／ＤＣコンバータを要するため、コストが嵩み、車両搭載スペースを要するという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
したがって、内燃機関の駆動力を要しない運転状態における車両の運動エネルギーをより効率良く回生する技術が望まれている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の態様として実現することが可能である。
【０００７】
第１の態様は、車両制御装置を提供する。第１の態様に係る車両制御装置は、内燃機関によって駆動される発電機と、加熱器と、バッテリと、前記発電機と、前記加熱器または前記バッテリとの電気的な接続または電気的な非接続を切り替える切替器と、車両走行時に前記内燃機関による駆動力を要しない場合に、前記発電機と前記加熱器とを電気的に接続し、前記発電機と前記バッテリとを電気的に非接続するように前記切替器を制御する制御部とを備える。
【０００８】
第１の態様に係る車両制御装置によれば、内燃機関の駆動力を要しない運転状態における車両の運動エネルギーをより効率良く回生することができる。
【０００９】
第１の態様に係る車両制御装置はさらに、前記加熱器によって発生された熱エネルギーを蓄える蓄熱体を備えても良い。この場合には、より多くの熱エネルギーをより長い期間に亘って蓄えることができる。
【００１０】
第１の態様に係る車両制御装置において、前記発電機は、可変電圧式発電機であり、前記制御部は更に、前記車両走行時に前記内燃機関による駆動力を要しない場合に、前記発電機の出力電圧を増大させても良い。この場合には、車両の運動エネルギーをより効率的に回生することができる。
【００１１】
第１の態様に係る車両制御装置はさらに、前記加熱器の温度を検出する温度検出器を備え、前記制御部は、検出された前記加熱器の温度が所定温度を超える場合には、前記発電機と前記加熱器とを電気的に非接続にするように前記切替器を制御しても良い。この場合には加熱器の熱損傷を抑制または防止することができる。
【００１２】
第１の態様に係る車両制御装置両制御装置はさらに、前記発電機または前記バッテリからの電力によって作動する補機を備え、前記切替部は、さらに、前記発電機と前記補機との電気的な接続または非接続とを切り替え、前記制御部は、車両走行時に前記内燃機関による駆動力を要しない場合に、前記バッテリと前記補機とを電気的に接続するように前記切替器を制御しても良い。この場合には、バッテリによって補機を駆動することがでいる。
【００１３】
第２の態様は、車両の制御方法を提供する。第２の態様に係る車両におけるエネルギー回収方法は、車両走行時に内燃機関による駆動力を要するか否かを判断し、前記内燃機関による駆動力を要しない場合に、前記内燃機関によって駆動される発電機と加熱器とを電気的に接続し、前記発電機とバッテリとを電気的に非接続するよう、前記発電機と、前記加熱器または前記バッテリとの電気的な接続または電気的な非接続を切り替える切替器を切り替えることを備える。
【００１４】
第２の態様に係る車両制御方法によれば、内燃機関の駆動力を要しない運転状態における車両の運動エネルギーをより効率良く回生することができる。
【００１５】
第２の態様に係る車両の制御方法は、第１の態様に係る車両制御装置と同様に種々の態様にて実現可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態に係る車両用エネルギー回収装置の概略構成を示す説明図である。
【図２】本実施形態における加熱器を備える加熱器収容ケースの概略構成を示す外観斜視図である。
【図３】図２に示す３−３線にて切断した、蓄熱体に内包される加熱器の模式的な横断面図である。
【図４】図３に対応する、蓄熱体を伴わない加熱器の模式的な横断面図である。
【図５】第１の実施形態に係る車両用エネルギー回収装置によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】本実施形態に係る車両用エネルギー回収装置を備える車両を概略的に示す説明図である。
【図７】本実施形態に用いられる第１の態様の加熱器収容ケースの概略構成を示す説明図である。
【図８】本実施形態に用いられる第２の態様の加熱器収容ケースの概略構成を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本発明に係る車両制御装置の一例としての車両用エネルギー回収装置について以下説明する。図１は第１の実施形態に係る車両用エネルギー回収装置１０の概略構成を示す説明図である。車両５００は、エンジン５１０の駆動力によって駆動されるオルタネータ（発電機）４０を備えている。エンジン５１０は、クランクシャフト（図示しない）から取り出される駆動力（出力）をオルタネータ４０に提供するためのエンジン側プーリー５１１を備えている。オルタネータ４０は、エンジン５１０から提供される駆動力が入力されるオルタネータ側プーリー４０１を備えている。エンジン側プーリー５１１とオルタネータ側プーリー４０１とは、ベルト５１２によって機械的に接続されており、ベルト５１２を介して、エンジン５１０の駆動力がオルタネータ４０に伝達される。
【００１８】
車両５００は、ケース２０内に収容されている加熱器３１、車両補機４１、バッテリ４２、制御ユニット６０、第１のリレー６１、第２のリレー６２、第１の温度センサ１９１を備えている。オルタネータ４０、第１および第２のリレー６１、６２は、制御信号線によって制御ユニット６０と接続されている。第１および第２のリレー６１、６２は、制御ユニット６０からの制御信号によって、オルタネータ４０と加熱器３１との間の電気的な接続、オルタネータ４０と車両補機４１およびバッテリ４２との電気的な接続のオン・オフ（接続・非接続）を切り替える。なお、本実施形態において車両５００とは、エンジン５１０を初めとする通常の車両に備えられている構成要素に加えて、第１の実施形態に係る車両用エネルギー回収装置１０を含む構成を意味する。車両用エネルギー回収装置１０は、少なくとも、オルタネータ４０、車両補機４１、バッテリ４２、第１のリレー６１、第２のリレー６２を含む構成を意味する。
【００１９】
車両補機４１は、オルタネータ４０により出力される電力またはバッテリ４２に蓄電されている電力によって、駆動される（電力を消費する）車両走行と共に用いられる補機であり、たとえば、ヘッドライト、オーディオ、ナビゲーションシステム、電気式ヒーターが該当する。
【００２０】
本実施形態におけるオルタネータ４０は、制御ユニット６０からの制御信号によって、たとえば、出力電圧を１２Ｖ〜１００Ｖの範囲で可変する可変電圧式発オルタネータである。オルタネータ４０の出力電圧は、ロータに供給する励磁電流を制御することによって調整される。励磁電流の制御は、たとえば、オルタネータ４０が備えるレギュレータ回路に対して励磁電流を維持する制御信号が制御ユニット６０から送信されても良く、あるいは、制御ユニット６０から制御信号として励磁電流をオルタネータに４０に対して供給することによって実現されても良い。オルタネータ４０の出力端子は、第１のリレー６１を介して加熱器３１に電気的に接続されていると共に、第２のリレー６２を介して、車両補機４１に電気的に接続され、さらに電流計６４を介してバッテリ４２のプラス端子（＋）に電気的に接続されている。なお、オルタネータ４０から車両補機４１およびバッテリ４２に至る配線経路には電圧を昇圧または降圧するためのＤＣ／ＤＣコンバータが配置されていても良い。オルタネータ４０、車両補機４１、加熱器３１の接地側端子は、ボディーアースを介してバッテリ４２のマイナス端子（−）と電気的に接続されている。
【００２１】
第１のリレー６１は、加熱器３１をオンまたはオフ、すなわち、加熱器３１に対する電力の供給または遮断の切り替えを行うスイッチである。第２のリレー６２は、補機４１およびバッテリ４２に対するオルタネータ４０により発電された電力の供給または遮断の切り替えを行うスイッチである。第１〜第２のリレー６１〜６２は、制御ユニット６０と制御信号線を介して接続されており、制御ユニット６０からの制御信号によってオン（閉）またはオフ（開）される。電流計６４は、信号線を介して制御ユニット６０に対して、検出されたバッテリ４２の出力電流を提供する。第１の温度センサ１９１は加熱器３１（蓄熱体３０）の温度を検出するために用いられ、制御ユニット６０に対して信号線で接続されている。
【００２２】
本実施形態においては、第１のリレー６１をオンし、第２のリレー６２をオフすることによって、オルタネータ４０により発電された電力を直接、すなわち、バッテリ４２および補機４１への電力供給を考慮することなく、加熱器３１に供給することができる。したがって、車両減速時には、補機４１およびバッテリ４２の許容電圧、たとえば、１４Ｖを考慮することなく、オルタネータ４０を所望の出力電圧で発電させ、加熱器３１を発熱させて熱エネルギーとして蓄熱することができる。加熱器３１とは別に蓄熱体３０が備えられている場合には、加熱器３１により生成された熱エネルギーは蓄熱体に蓄熱されるのでより長い時間熱エネルギーを保持することができる。この結果、車両減速時における運動エネルギーを捨てることなく、熱エネルギーに変換して、加熱器３１、蓄熱体３０に蓄えることが可能となる。蓄熱体３０、加熱器３１に蓄えられた熱は、たとえば、車両の運転状態に応じて排気ガスの温度を上昇させるために用いられ、あるいは、車両始動直後における車内暖房の熱源、冷却液の温度を上げてエンジン５１０の早期暖機を実現するための熱源として用いられている。
【００２３】
本実施形態における加熱器３１について詳述する。図２は本実施形態における加熱器を備える加熱器収容ケースの概略構成を示す外観斜視図である。図３は図２に示す３−３線にて切断した、蓄熱体に内包される加熱器の模式的な横断面図である。図４は図３に対応する、蓄熱体を伴わない加熱器の模式的な横断面図である。
【００２４】
加熱器収容ケース２０は、流路管２１、蓄熱体３０、加熱器３１および断熱材２３を備えている。なお、加熱器収容ケース２０として、内部に流体、たとえば、排気ガス、熱媒流体が流れる態様を例にとって説明する。加熱器収容ケース２０は、ステンレス鋼、酸化防止処理が施された鋼板から形成されている。加熱器収容ケース２０は、排気ガスを内部に導入するための導入部２０ａと流体を外部に排出するための排出部２０ｂとを備えている。導入部２０ａから導入された流体は、流路部として機能する流路管２１を流れて排出部２０ｂから外部に排出される。なお、流路管２１は、中空矩形形状を有しているが、円筒形状並びに他の形状を有していても良い。
【００２５】
蓄熱体３０は、流路管２１の内部に部分的に配置されている。蓄熱体３０は、流路管２１の形状に合わせて矩形形状を有しているが円柱形状等他の形状を有していても良い。蓄熱体３０は、内部に流体の流動を許容する内部流路を備えるセラミックス材、金属粉末の焼結体、メタルハニカム、エキスパンドメタル等を用いることができる。また、蓄熱体３０として、溶融塩等による潜熱蓄熱体を用いることもできる。なお、内部流路は、意図的に形成された流路、たとえば直線流路であっても良く、材料の性質上形成される空隙により形成される流路、たとえば惰行流路であっても良い。さらに、蓄熱体３０は、必要な熱容量に応じて、流路管２１の全部に配置されても良い。
【００２６】
加熱器３１は、蓄熱体３０に内包されている。図２〜４の例では、流路管２１が矩形形状を有しており、これに合わせて蓄熱体３０も矩形形状を有しているので、加熱器３１は矩形渦巻き形状の断面を有する形状を備えているが、円形渦巻き形状の断面を有する形状を備えていても良い。図３に示すように、加熱器３１は、蓄熱体３０に熱を蓄熱させるために用いられるので、蓄熱体３０の一部または全部に内包されていても良く、あるいは、蓄熱体３０の外周面の一部または全部に近接配置または接合されていても良い。加熱器３１は、複数の金属製の平板または波板、あるいは金属製の平板および波板が離間して積層されることにより形成され、板材自身が通電により発熱する加熱器であっても良い。この場合、金属製の板材には発熱表面積を増大させるために穿孔処理あるいは凹凸処理が施されていることが望ましい。加熱器３１としては、棒状形状を有し流体の流動方向に沿って蓄熱体３０の内部流路に内挿されている複数の加熱器が用いられても良い。
【００２７】
なお、本実施形態における、加熱器とは、周囲を絶縁材で覆われておらず、部材通電により部材自身が発熱する抵抗発熱体（発熱部材）であって、ニクロム線、銅線、タングステン線といった線状の、またはステンレス材、銅材、アルミニウム材といった板状の裸の金属材であっても良い。これらの部材から構成される加熱器３１が用いられる場合には、加熱器３１自身が蓄熱体としても機能するので、別途蓄熱体３０を備えなくても良い。たとえば、図４に示すように、加熱器３１が、板材が積層されることによって渦巻き形状の断面を有する態様を備える場合には、各金属製の板材は発熱部材並びに蓄熱部材として十分に機能し得るため、所定の熱容量を有する蓄熱体３０としても機能する。この場合、積層されている各板材間の離間空間が内部流路として機能し得る。また、ケース内においてマグネシア等の粉末無機絶縁物に覆われて配置されている抵抗発熱体を備える加熱器、すなわち、一般的にヒーターと呼ばれる態様の加熱器が用いられても良い。さらに、用途に応じて、熱容量が小さい炭化ケイ素、カーボン等の非金属材が加熱器３１として用いられても良い。
【００２８】
流路管２１と、加熱器収容ケース２０との間には断熱材２３が配置または充填されている。断熱材２３としては、たとえば、セラミック製のシート材、円筒状の硬質セラミック材、発泡性のセラミック材等が用いられる。断熱材２３を備えることによって、金属製の加熱器収容ケース２０への熱伝導量を抑制し、加熱器３１および蓄熱体３０におけるの保温効率が所望のレベルに維持され得る。なお、ケース２０１は更なる断熱性向上のために、空気層を挟む２重壁構造を備えていても良い。
【００２９】
第１の実施形態に係る車両用エネルギー回収装置１０の作動制御について図５を参照して説明する。図５は第１の実施形態に係る車両用エネルギー回収装置によって実行される処理ルーチンを示すフローチャートである。本処理ルーチンは、制御ユニット６０によって実行される。なお、制御ユニット６０には、少なくとも、図示しない、中央演算装置（ＣＰＵ）、メモリおよび外部機器と制御信号、検出信号のやりとりを行うために入出力インタフェースが備えられている。
【００３０】
制御ユニット６０は、車両の始動と共に本処理ルーチンを開始し、車両に備えられている種々のセンサによって車両の運転状態を検知する。また、本処理ルーチンは車両の運転状態の変化が検知される都度、実行されても良く、あるいは、所定の時間間隔にて繰り返し実行されても良い。さらに、本処理ルーチンは加熱器３１の異常検出時等には、実行中であっても全ての設定値を初期値に設定した上で中断されても良い。たとえば、制御ユニット６０は、アクセルペダル開度センサから入力される入力信号、ブレーキペダルの踏み込み量得を検出するブレーキペダル踏込量センサから入力される入力信号に基づいて車両の運転状態が減速状態を含むエンジン５１０による駆動力を要しない運転状態にあるか否かを判断することができる。たとえば、ブレーキペダルの踏み込みが検出された場合には、制御ユニット６０は、車両は減速状態にあると判断することが可能であり、また、ブレーキペダルの踏み込み量に応じて回生電力量（励磁電流量）を決定することが可能であり、回生電力の生成による回生制動量とブレーキ装置による機械的制動量との調和が図られても良い。さらに、制御ユニット６０は、アクセルペダル開度センサからアクセルペダルオフを示す入力信号を受けた場合には、エンジン５１０による駆動力を要しない運転状態、すなわち、惰行状態にあると判断することができる。たとえば、下り坂においては、アクセルペダルオフに応じて、エンジンブレーキに代えて、あるいは、エンジンブレーキと共に、回生電力の生成による回生制動が実行されても良く、また、下り坂の勾配によっては、車両の速度が減じられることなく回生電力を生成し得る場合がある。以下では、説明を簡単にするために、エンジン５１０による駆動力を要しない運転状態を減速状態と表現して説明するが、上述のように減速状態に限られない。
【００３１】
制御ユニット６０は、車両の運転状態が減速状態にあるか否かを判定し（ステップＳ１００）、車両の運転状態が減速状態にあると判定した場合には（ステップＳ１００：Ｙｅｓ）、加熱器３１の温度Ｔ（℃）が所定温度Ｔ１（℃）未満であるか否かを判断する（ステップＳ１０２）。所定温度Ｔ１は、加熱器３１が溶融等の損傷を受ける温度であり、たとえば、金属製加熱器の場合には１０００℃程度、セラミック加熱器の場合には１３００℃程度の温度に設定される。なお、所定温度Ｔ１は、加熱器３１の具体的な材質によって異なるので、これらの温度に限られることはなく、加熱器３１を熱損傷から守ることができる温度であれば良い。
【００３２】
制御ユニット６０は、加熱器３１の温度Ｔ＜所定温度Ｔ１であると判断すると（ステップＳ１０２：Ｙｅｓ）、第２のリレー６２をオフし（ステップＳ１０４）、第１のリレー６１をオンする（ステップＳ１０６）。すなわち、オルタネータ４０と加熱器３１とを電気的に直接接続し、オルタネータ４０と、補機４１およびバッテリ４２とを電気的に非接続にする。制御ユニット６０は、オルタネータ４０に対して設定電圧を増大させる信号を送り（ステップＳ１０８）、ステップＳ１００にリターンする。一般的な車両におけるバッテリ４２の定格電圧は、１２Ｖまたは２４Ｖであり、バッテリ４２の電力によって作動する補機４１の作動電圧も１２Ｖまたは２４Ｖである。したがって、オルタネータ４０の出力電圧は、通常、基準値である１２Ｖまたは２４Ｖに設定されているが、本実施形態においては、バッテリ４２および補機４１はオルタネータ４０から電気的に切り離されているので、オルタネータ４０の出力電圧を所望の電圧値まで増大させることができる。この結果、従来は、オルタネータ４０の出力電圧が規制されていたため回収しきれなかった減速に伴う車両の運動エネルギーをより多く電気エネルギーに変換することが可能となり、エネルギー回生効率を向上させることができる。また、従来、蓄電体の容量不足によってオルタネータによって生成された電気エネルギーを蓄電しきれなかったが、本実施形態においては、オルタネータ４０により得られた電気エネルギーを加熱器３１によって熱エネルギーに変換し熱量として保持するので、オルタネータ４０により生成された回生電力を全て利用することができる。なお、この状態においては、バッテリ４２の電力によって補機４１は駆動される。
【００３３】
制御ユニット６０は、加熱器３１の温度Ｔ≧所定温度Ｔ１であると判断すると（ステップＳ１０２：Ｎｏ）、第１のリレー６１をオフし（ステップＳ１１０）、第２のリレー６２をオンして（ステップＳ１１２）、ステップＳ１００にリターンする。加熱器３１の温度Ｔが所定温度Ｔ１以上の場合に、電力供給の持続により発熱し続け加熱器３１が熱損傷を起こす事態を防止または抑制する。なお、所定温度Ｔ１に加えて所定温度Ｔ２を予め設定しておき（Ｔ１＞Ｔ２）、加熱器３１の温度Ｔ≧所定温度Ｔ２となった場合には、設定電圧を低減させても良い。設定電圧の低減は、たとえば、基準値への低減であっても良く、あるいは、基準値と増大値との間の中間値であっても良い。加熱器３１による発熱量を低減させることにより、加熱器３１の熱損傷を防止または抑制すると共に、車両の運動エネルギーをより多く回収することができる。なお、第１のリレー６１として可変抵抗型のスイッチを用いて徐々に加熱器３１に供給する電力量を変化させて、供給電力量の変化に伴うオルタネータ４０における負荷変動を抑制して、ドライバビリティを向上させても良い。なお、リレー６１は、瞬時に電気的な接続をオン・オフする。さらに、オルタネータ４０と加熱器３１との電気的な接続を非接続にする場合に、オルタネータ４０における励磁電流を徐々に低下させて、オルタネータにおけるトルク変動を抑制して、車両速度の変動を抑制しても良い。
【００３４】
制御ユニット６０は、車両の運転状態が減速状態にないと判定した場合には（ステップＳ１００：Ｎｏ）、オルタネータ４０の設定電圧（出力電圧）を基準値に設定し（ステップＳ１１４）、運転状態に応じて第１および第２のリレー６１、６２を切り替えて（ステップＳ１１６）、ステップＳ１００にリターンする。すなわち、オルタネータ４０による回生電力の生成は実行されず、オルタネータ４０は補機４１に電力を供給するために発電するので、１２Ｖまたは２４Ｖといった基準電圧値での発電が求められる。オルタネータ４０の発電電力によって補機４１が駆動される場合には、第１のリレー６１はオフされ、第２のリレー６２はオンされる。一方、車両の加速時等、オルタネータ４０による発電が実行されない場合には、バッテリ４２からの電力が補機４２に供給されるので、第１のリレー６１および第２のリレー６２はオフされる。さらに、オルタネータ４０の発電電力が補機４１の駆動およびバッテリ４２の充電に用いられる場合には、第１のリレー６１はオフされ、第２のリレー６２はオンされる。なお、本明細書においては、第１のリレー６１および第２のリレー６２のオン・オフの組み合わせによって、オルタネータ４０と、加熱器３１、バッテリ４２および補機４１とを選択的に電気的に接続する切替器を実現しているが、単一のリレー（スイッチ）によって、オルタネータ４０と加熱器３１、オルタネータ４０とバッテリ４２および補機４１、との電気的な接続が実行されても良い。
【００３５】
上述の車両用エネルギー回収装置１０を搭載可能な車両構成について図６を参照して説明する。図６は、本実施形態に係る車両用エネルギー回収装置を備える車両を概略的に示す説明図である。車両５００は、ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」と呼ぶ。）５１０、４つの車輪５２０および加熱器収容ケース２０を備えている。エンジン５１０は、軽油を燃料とし、燃料の爆発燃焼によって駆動力を出力し、また、爆発燃焼に伴いＮＯｘ（窒素酸化物）およびＰＭ（粒子状物質）を含む排気ガスを排気系統に備えられた浄化システムを介して大気に排出する。
【００３６】
車両５００は、排気管１１（排気管路）上に種々の排気ガス浄化装置を備えている。排気管１１は、エンジン５１０側（排気ガス流れの上流側）においてマニフォールド１１ａを介してエンジン５１０と接続され、排気ガス流れの最下流側にはマフラエンドパイプ１１ｂを備えている。浄化システムは、排気ガス流れの上流側から、ディーゼル酸化触媒（ＤＯＣ）１２、ディーゼル微粒子フィルタ（ＤＰＦ）１３、加熱器収容ケース２０、選択触媒還元装置（ＳＣＲ）１４およびアンモニアスリップ・ディーゼル酸化触媒（ＮＨ３ＤＯＣ）１５を排気管１１上に備えている。排気管１１上におけるＤＯＣ１２の前段には燃料噴射装置１７が配置されても良く、ＳＣＲ装置１４の前段には尿素水噴射装置１８が配置されている。また、加熱器収容ケース２０には、第１の温度センサ１９１が配置されている。第１の温度センサ１９１は、加熱器収容ケース２０における加熱器３１の近傍に配置されていても良く、あるいは、加熱器収容ケース２０の下流側に備えられていても良い。すなわち、排気ガス温度を介して、加熱器３１の温度が検出されても良い。なお、本実施例における排気管上という用語は、排気管の内側、および排気管の途中（排気管の一部を構成）のいずれをも意味する。
【００３７】
ディーゼル酸化触媒１２は、白金（Ｐｔ）、パラジウム（Ｐｄ）等の貴金属を触媒として担持し、排気ガス中に含まれる未燃焼ガス成分である一酸化炭素（ＣＯ）および炭化水素（ＨＣ）を酸化して、二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）へと変換すると共に、排気ガス中に含まれる一酸化窒素（ＮＯ）を酸化して、二酸化窒素（ＮＯ２）に変換する。
【００３８】
ディーゼル微粒子フィルタ１３は、排気ガス中に含まれる粒子状物質（ＰＭ）を多孔質セラミックの微細な間隙で捕集するフィルタである。多孔質の表面には白金等の金属触媒が塗布されており、ディーゼル微粒子フィルタ１３は、ディーゼル酸化触媒１２により生成されるＮＯ２の存在下において、粒子状物質が、２５０〜３００℃の雰囲気中で触媒と化学反応を起こし、二酸化炭素（ＣＯ２）および水（Ｈ２Ｏ）に変換されることによって自然再生される。ディーゼル微粒子フィルタ１３は、ディーゼル酸化触媒１２に対して燃料噴射装置１７を介して直接または排気行程を経てエンジン５１０から間接的に燃料を供給し、燃料由来の炭化水素を触媒燃焼させて排気温度を４５０℃以上として捕集された粒子状物質を酸化させる強制再生によっても再生され得る。
【００３９】
選択触媒還元（ＳＣＲ）装置１４は、ゼオライト系触媒またはバナジウム系触媒を担持し、ＮＯｘを選択的に還元する装置である。選択触媒還元装置１４においては、一般的に、選択触媒還元装置１４入口前段において尿素水噴射装置１８により尿素水を排気ガスに吹きかけ、尿素水の熱分解、加水分解反応を経て、アンモニア（ＮＨ３）を生成し、排気ガス中のＮＯｘ成分を窒素（Ｎ２）および水（Ｈ２Ｏ）に変換する。したがって、選択触媒還元装置１４の入口前段においては、排気ガス温度は、尿素水からアンモニアを得るために、適切な温度、例えば、２００℃以上の温度であることが求められている。
【００４０】
アンモニアスリップ・ディーゼル酸化触媒１５は、ディーゼル酸化触媒１２と同様の触媒を担持し、選択触媒還元装置１４において反応に供しなかったアンモニアを酸化分解して、窒素またはＮＯｘを生成する。
【００４１】
図６に示す構成によれば、加熱器収容ケース２０によって、排気ガスを加熱することができるので、後段に配置されているＳＣＲ装置１４に対して、加熱器３１によって加熱された排気ガスを供給することが可能となり、ＳＣＲ装置１４を適切に作動させることができる。特に、蓄熱体３０を別途備える場合には、加熱器３１よりも大きな熱容量が得られるので、回生電力から変換された熱量をより多く、また、より長く蓄熱することが可能となり、より長時間にわたってＳＣＲ装置１４に対して加熱された排気ガスを供給することができる。
【００４２】
図７および図８を参照して、図６に示す車両５００に搭載される際の加熱器収容ケース２０の構成例について説明する。図７は本実施形態に用いられる第１の態様の加熱器収容ケースの概略構成を示す説明図である。図８は本実施形態に用いられる第２の態様の加熱器収容ケースの概略構成を示す説明図である。
【００４３】
図７の例では、加熱器３１は蓄熱体３０に内包されており、ＤＰＦ１３から導入部２０ａを介して排気ガスが加熱器収容ケース２０内に導入され、蓄熱体３０および加熱器３１の少なくともいずれか一方によって加熱される。加熱器３１は第１のリレー６１がオンされることによって発熱していても良く、あるいは、第１のリレー６１がオフされて発熱していなくても良い。蓄熱体３０および加熱器３１の少なくともいずれか一方によって加熱された排気ガスは、排出部２０ｂを介してＳＣＲ装置１４に導入される。
【００４４】
図８の例では、加熱器３１が単体にて内包されており、ＤＰＦ１３から導入部２０ａを介して排気ガスが加熱器収容ケース２０内に導入され、加熱器３１によって加熱される。加熱器３１は第１のリレー６１がオンされることによって発熱して排気ガスを加熱しても良く、あるいは、第１のリレー６１がオフされ、加熱器３１が有する蓄熱能力によって蓄熱されている熱量によって排気ガスを加熱しても良い。加熱器３１によって加熱された排気ガスは、排出部２０ｂを介してＳＣＲ装置１４に導入される。
【００４５】
以上の通り、第１の実施形態に係る車両用エネルギー回収装置１０によれば、車両走行時にエンジン５１０による駆動力を要しない場合に、オルタネータ４０と加熱器３１とを直接電気的に接続するので、エンジン５１０の駆動力を要しない運転状態における車両の運動エネルギーをより効率良く回生、より具体的には、車両の運動エネルギーを熱エネルギーとして利用することができる。すなわち、車両の運動エネルギーによってオルタネータ４０を作動させることができる場合には、車両の運動エネルギーを電気エネルギーに変換、変換により得られた電気エネルギーは、加熱器３１によって熱エネルギーに変換され、熱量として加熱器３１自身に蓄熱される。
【００４６】
したがって、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収（回生）する場合と比較して、キャパシタ、ＤＣ／ＤＣコンバータといった追加の構成が不要となり、車両５００における搭載スペースを検討する必要はなく、また、追加構成に伴うコストを要しない。また、車両の運動エネルギーを熱エネルギーとして回収することによって、車両の運動エネルギーを電気エネルギーとして回収する場合に、蓄電体容量の不足により回収しきれなかった運動エネルギーをも回収することができる。すなわち、蓄電体容量を増大させる場合には、コストおよび搭載スペースが問題となるが、熱容量体は構成がシンプルであるため、比較的低いコストで、狭いスペースに配置することが可能であり、所望する運動エネルギーの回収量に併せた熱容量体を用いることが容易である。また、熱量の蓄積（回収）は、電力の蓄電と比較して短期間に行うことが可能であり、短期間において大きな熱エネルギーの回収を行うことができるので、必要なタイミングで運動エネルギーを効率良く回収することができる。
【００４７】
加熱器３１に加えて、蓄熱体３０が備えられる場合には、さらに多くの熱量を長期間に亘って蓄えることが可能となり、蓄熱のタイミングと放熱のタイミングとの間の時間的な間隔の自由度を広げることができる。
【００４８】
加熱器３１、蓄熱体３０に蓄熱された熱量は、たとえば、排気ガス温度の上昇のため、車内暖房空調の熱源として、エンジン５１０の冷却液またはエンジンオイル、トランスミッションオイルの加温のために用いられ得る。排気ガス温度の上昇は、車両が備える各種排気ガス清浄装置を早期に適正作動温度へと上昇させることが可能となり、排気ガス規制に対応した排気ガス浄化を実現することができる。車内空調の熱源として加熱器３１、蓄熱体３０に蓄熱された熱量が用いられる場合には、エンジン５１０の暖機終了前から車内に適温の温風を供給することができる。エンジン５１０の冷却液およびエンジンオイルを加熱する熱源として加熱器３１、蓄熱体３０に蓄熱された熱量が用いられる場合には、冷間時におけるエンジン５１０の暖機を迅速化することが可能となり、エンジン５１０の暖機のために要する燃料量を削減することができると共に、エンジン５１０を早期に適正な温度範囲で作動させることができる。また、加熱器３１、蓄熱体３０に蓄熱された熱量によりミッションオイルを加温すれば、低温オイルによる駆動系摺動部におけるフリクションロスを早期に解消することが可能となり、車両の燃料消費率を向上させることができる。
【００４９】
第１の実施形態に係る車両用エネルギー回収装置１０によれば、オルタネータ４０によって車両の運動エネルギーを回生するに際して、バッテリ４２および補機４１をオルタネータ４０から電気的に切り離すことができるので、オルタネータ４０の出力電圧に制限を設けることなく、オルタネータ４０にとって効率の良い出力電圧にて発電を実行させることができる。特に、可変電圧式のオルタネータ４０を用いることによって、通常走行時には、基準電圧での安定した発電を実現する一方で、車両の運動エネルギーを回収する際には、基準電圧よりも高い電圧にて電力を出力し、車両の運動エネルギーをより有効に電気エネルギーへと変換することが可能になり、車両全体におけるエネルギー回生効率を向上させることができる。なお、可変電圧式のオルタネータ４０の設定電圧は、車両の運転状態に応じて設定されれば良く、たとえば、高い減速度が要求されている場合には、設定電圧を高く設定することによって高い回生制動力と電気エネルギー回生率とを実現することができる。
【００５０】
第１の実施形態に係る車両用エネルギー回収装置１０によれば、加熱器３１の温度を第１の温度センサ１９１によって監視しているので、加熱器３１の温度が加熱器に温度損傷を与えることなく、車両の運動エネルギーを熱エネルギーへを効率良く変換することができる。
【００５１】
変形例：
（１）上記実施形態においては、可変電圧式オルタネータ４０が用いられたが、可変電圧式でなく、たとえば、レギュレータにより出力電圧値を規制しているオルタネータが用いられても良い。この場合であっても、バッテリ４２、補機４１の定格電圧よりも高い電圧（規制のかからない程度の）での発電の継続を許容する制御を行うことによって、比較的高い電圧値の電力を加熱器３１に供給することができる。また、レギュレータを解除し、車両の運転状態の成り行きに任せてオルタネータ４０による発電を行うようにしても良い。
【００５２】
（２）上記実施形態においては、ディーゼルエンジン５１０を備える車両を例にとって説明したが、ガソリンエンジンを備える車両に適用されても良い。車両の運動エネルギーを熱エネルギーに変換して、エネルギー回生を行う構成は、エンジンの種類に限られない。エネルギー回収により得られた熱エネルギーは、ガソリンエンジンの浄化装置として一般的に用いられている三元触媒の加熱に用いられても良い。
【００５３】
（３）上記実施形態においては、第２のリレー６２によってオルタネータ４０と補機４１およびバッテリ４２との電気的な接続または非接続を切り替えているが、第２のリレー６２は、オルタネータ４０とバッテリ４２、またはオルタネータ４０と補機４１との電気的な接続または非接続を切り替えても良い。
【００５４】
（４）車両がエンジン５１０による駆動力を要しているか否かの判断は、上記実施形態において説明した方法の他に、車速、エンジン回転数、車輪の回転速度、燃料噴射量といった種々のパラメータに基づいて判断されても良い。
【００５５】
（５）上記実施形態においては、運動エネルギーを熱エネルギーとしてのみ回収する場合について説明したが、併せて、電気エネルギーとして回収しても良い。すなわち、電気エネルギー回収のために新たな構成を備えることなくバッテリ４２を用いて電力回生が行われても良く、あるいは、電気エネルギー回収のために比較的廉価かつ小さな構成を用いて電力回生が行われても良い。この場合には、熱量回生を主体としているので、電力回生において従来問題となっていた問題点を解決しつつ、運動エネルギーを複数の態様いて蓄えることができる。
【００５６】
以上、実施例、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１０…車両用エネルギー回収装置
１１…排気管
１１ａ…マニフォールド
１１ｂ…マフラエンドパイプ
１２…ディーゼル酸化触媒
１３…ディーゼル微粒子フィルタ
１４…選択触媒還元装置
１５…ディーゼル酸化触媒
１７…燃料噴射装置
１８…尿素水噴射装置
１９１…第１の温度センサ
２０…加熱器収容ケース
２０ａ…導入部
２０ｂ…排出部
２１…流路管
２１ａ…流路部
２３…断熱材
３０…蓄熱体
３１…加熱器
４０…オルタネータ
４０１…オルタネータ側プーリー
４１…補機
４２…バッテリ
５００…車両
５１０…ディーゼルエンジン
５１１…エンジン側プーリー
５１２…ベルト
５２０…車輪
６０…制御ユニット
６１…第１のリレー
６２…第２のリレー
６４…電流計
【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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【図８】
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