(57)【要約】【課題】回生したエネルギを効果的に蓄積でき、エネルギを効果的に放出できるようにする。【解決手段】気体が封入された気体収容部２５を有し、供給される作動油によって気体が圧縮されることによりエネルギを蓄積可能なアキュームレータ２３と、入力される動力により、作動油をアキュームレータ２３に供給する油圧ポンプ１９と、エンジン１０の排気ガスの供給を受けて、アキュームレータ２３における気体収容部２５の格納位置の周囲の少なくとも一部を加熱可能な加熱部２６と、を備えるようにする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体が封入された気体収容部を有し、供給される作動油によって前記気体が圧縮されることによりエネルギを蓄積可能なアキュームレータと、
入力される動力により、作動油を前記アキュームレータに供給する油圧ポンプと、
内燃機関の排気ガスの供給を受けて、前記アキュームレータにおける前記気体収容部の格納位置の周囲の少なくとも一部を加熱可能な加熱部と、
を備えるエネルギ蓄積装置。
【請求項２】
前記加熱部は、前記アキュームレータの前記気体収容部の格納位置の周囲の少なくとも一部に隣接するように配置され、内部に前記排気ガスが通過可能な加熱用空間を有する
請求項１に記載のエネルギ蓄積装置。
【請求項３】
前記気体収容部内の温度を測定する第１温度センサと、
前記気体収容部内の温度に基づいて、前記加熱用空間に供給する前記排気ガスの流量を制御する流量制御手段と、を更に備える
請求項２に記載のエネルギ蓄積装置。
【請求項４】
前記加熱部の前記加熱用空間内の温度を測定する第２温度センサを更に備え、
前記流量制御手段は、前記気体収容部内の温度と、前記加熱用空間内の温度とに基づいて、前記加熱用空間に供給する前記排気ガスの流量を制御する
請求項３に記載のエネルギ蓄積装置。
【請求項５】
前記流量制御手段は、前記気体収容部内の温度と、前記加熱用空間の温度とが一致するように、前記排気ガスの流量を制御する
請求項４に記載のエネルギ蓄積装置。
【請求項６】
前記油圧ポンプは、前記内燃機関から車両の駆動輪へ動力を伝達する動力伝達機構部から前記動力の入力を受ける
請求項１から請求項５の何れか一項に記載のエネルギ蓄積装置。
【請求項７】
前記油圧ポンプは、前記車両の制動時に、前記動力伝達機構部から前記動力の入力を受ける
請求項６に記載のエネルギ蓄積装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、運動エネルギを回生して蓄積するエネルギ蓄積装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、車両の減速時に油圧ポンプを駆動させて作動油をアキュームレータに供給することにより、減速時のエネルギを回生して蓄積するエネルギ蓄積装置が知られている。アキュームレータでは、作動油が供給されると、封入された気体の圧力が高められることによりエネルギを蓄積する。
【０００３】
例えば、エネルギを蓄積する装置において、蓄圧器に蓄積された圧油をガス又は温水により加熱することにより、圧油の流動性を確保する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１９７４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、アキュームレータでは、供給される作動油により封入された気体が圧縮されて、気体の圧力が高まることとなるが、この圧縮の過程においては、エネルギの一部が熱エネルギに変換され、封入された気体の温度上昇をもたらす。封入された気体の温度は、外気温よりも高いので、時間の経過とともに熱エネルギが外部に逃げてしまうこととなる。このように、圧縮の過程において発生した熱エネルギについては、蓄積しておくことができない。このため、アキュームレータの圧縮された気体を膨張させてエネルギを放出する際には、既に逃げてしまった分のエネルギについては利用することができず、エネルギを効果的に放出することができない。
【０００６】
本発明は、回生したエネルギを効果的に蓄積でき、エネルギを効果的に放出することのできる技術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】
上述の目的を達成するため、本発明の一観点に係るエネルギ蓄積装置は、気体が封入された気体収容部を有し、供給される作動油によって気体が圧縮されることによりエネルギを蓄積可能なアキュームレータと、入力される動力により、作動油をアキュームレータに供給する油圧ポンプと、内燃機関の排気ガスの供給を受けて、アキュームレータにおける気体収容部の格納位置の周囲の少なくとも一部を加熱可能な加熱部と、を備える。
【０００８】
上記エネルギ蓄積装置において、加熱部は、アキュームレータの気体収容部の格納位置の周囲の少なくとも一部に隣接するように配置され、内部に排気ガスが通過可能な加熱用空間を有してもよい。
【０００９】
また、上記エネルギ蓄積装置において、気体収容部内の温度を測定する第１温度センサと、気体収容部内の温度に基づいて、加熱用空間に供給する排気ガスの流量を制御する流量制御手段と、を更に備えてもよい。
【００１０】
また、上記エネルギ蓄積装置において、加熱部の加熱用空間内の温度を測定する第２温度センサを更に備え、流量制御手段は、気体収容部内の温度と、加熱用空間内の温度とに基づいて、加熱用空間に供給する排気ガスの流量を制御してもよい。
【００１１】
また、上記エネルギ蓄積装置において、流量制御手段は、気体収容部内の温度と、加熱用空間の温度とが一致するように、排気ガスの流量を制御してもよい。
【００１２】
また、上記エネルギ蓄積装置において、油圧ポンプは、内燃機関から車両の駆動輪へ動力を伝達する動力伝達機構部から動力の入力を受けるようにしてもよい。
【００１３】
また、上記エネルギ蓄積装置において、油圧ポンプは、車両の制動時に、動力伝達機構部から動力の入力を受けるようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、回生したエネルギを効果的に蓄積でき、エネルギを効果的に放出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係るエネルギ蓄積装置を搭載した車両を示す模式的な全体構成図である。
【図２】本発明の一実施形態に係るエネルギ蓄積装置によるエネルギ回生処理のフローチャートである。
【図３】本発明の一実施形態に係るエネルギ蓄積装置によるエネルギ維持処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、添付図面に基づいて、本発明の一実施形態に係るエネルギ蓄積装置を説明する。同一の部品には同一の符号を付してあり、それらの名称およ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。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るエネルギ蓄積装置を搭載した車両を示す模式的な全体構成図である。
【００１８】
内燃機関の一例としてのエンジン１０の出力軸は、クラッチ１１を介して、変速機１２の図示しない入力軸（インプットシャフト）に接続されている。変速機１２の図示しない出力軸は、プロペラシャフト１３、差動装置１４、ドライブシャフト１５を介して駆動輪（左右後輪）１６Ｌ，１６Ｒにそれぞれ接続されている。ここで、エンジン１０の出力軸から駆動輪１６Ｌ，１６Ｒまでの各構成が、動力伝達機構部に相当する。
【００１９】
クラッチ１１は、エンジン１０の出力軸と、変速機１２の入力軸との間の動力伝達経路を断接する。
【００２０】
変速機１２は、例えば、自動制御式マニュアルトランスミッション（ＡＭＴ）である。
【００２１】
車両１は、アクセルペダル４１と、アクセル開度センサ４２と、速度センサ４３と、エネルギ蓄積装置２とを備える。
【００２２】
アクセル開度センサ４２は、アクセルペダル４１の踏み込み量からアクセル開度を検出する。アクセル開度は、例えば、アクセルペダル４１を完全に踏み込んだ場合には、１００［％］であり、アクセルペダル４１を全く踏み込んでいない場合には、０［％］である。速度センサ４３は、プロペラシャフト１３の回転速度から車両１の走行速度（車速）を検出する。アクセル開度センサ４２、速度センサ４３や、図示しない他のセンサのセンサ値は、電気的に接続された後述するＥＣＵ５０に送信される。
【００２３】
エネルギ蓄積装置２は、入出力機構部（ＰＴＯ：Ｐｏｗｅｒ  ｔａｋｅ−ｏｆｆ）１７と、クラッチ１８と、油圧ポンプ１９と、作動油タンク２０と、切替バルブ２１と、ゲートバルブ２２と、アキュームレータ２３と、加熱部２６と、配管２９，３１，３２，３４と、流量調整バルブ３０と、逆止弁３３と、温度センサ４４（第１温度センサ）と、温度センサ４５（第２温度センサ）と、電子制御ユニット（以下、ＥＣＵと称する）５０とを備える。
【００２４】
入出力機構部１７は、変速機１２の内部の１つの軸（例えば、インプットシャフトと平行に配置されているカウンタシャフト）との間で動力の入出力が可能となっている。具体的には、入出力機構部１７の入出力軸１７Ａは、複数のギヤを介して、変速機１２の１つの軸に接続されている。したがって、変速機１２の軸から入出力軸１７Ａへの動力の伝達、及び入出力軸１７Ａから変速機１２の軸への動力の伝達が可能となっている。
【００２５】
クラッチ１８は、例えば、電磁クラッチであり、入出力機構部１７の入出力軸１７Ａと、油圧ポンプ１９の入力軸との動力の伝達経路を断接する。
【００２６】
油圧ポンプ１９は、配管を介して作動油タンク２０と連通可能となっているともに、配管及び切替バルブ２１を介してアキュームレータ２３と連通可能となっている。油圧ポンプ１９は、作動油タンク２０の作動油を吸引して、アキュームレータ２３に作動油を供給可能である。油圧ポンプ１９は、例えば、アキシャル型のポンプであり、内部の傾斜板の傾きを変更することにより、作動油の排出量を変更することができる。作動油タンク２０は、作動油を貯溜する。
【００２７】
切替バルブ２１は、アキュームレータ２３側の配管を、油圧ポンプ１９側の配管に接続するか、作動油を利用する利用部（例えば、クラッチ）側の配管に接続するかを切替可能である。切替バルブ２１は、アキュームレータ２３にエネルギを蓄積する場合には、アキュームレータ２３側の配管と、油圧ポンプ１９側の配管とを接続するようにＥＣＵ５０により制御され、アキュームレータ２３のエネルギを放出する場合には、アキュームレータ２３側の配管と、利用部側の配管とを接続するようにＥＣＵ５０により制御される。
【００２８】
ゲートバルブ２２は、アキュームレータ２３と、切替バルブ２１との間を開閉する。
【００２９】
アキュームレータ２３は、供給される作動油の圧力によるエネルギを蓄えること（蓄圧すること）ができ、また、蓄えたエネルギにより作動油を供給すること（エネルギの放出）ができる。具体的には、アキュームレータ２３は、供給される作動油が収容される作動油収容部２４と、気体（例えば、窒素ガス）が封入されている気体収容部２５とを有する。本実施形態では、気体収容部２５は、アキュームレータ２３の図面右側に配置されている。気体収容部２５は、作動油収容部２４に収容される作動油の圧力に応じて、収縮又は膨張することができる。このような構成により、作動油収容部２４に作動油が供給されて作動油の圧力が高くなると、それに応じて気体収容部２５の気体が圧縮されて気体収容部２５が収縮した状態になることにより、エネルギを蓄積する。このように、気体が圧縮される過程においては、気体収容部２５内の温度が上昇する。
【００３０】
加熱部２６は、アキュームレータ２３の気体収容部２５の配置位置の周囲の少なくとも一部に隣接して配置されている。本実施形態では、加熱部２６は、アキュームレータ２３の気体収容部２５が配置されている側（図面右側）の端面及び側面を取り囲むように配置されている。
【００３１】
加熱部２６は、内部に排気ガスが通過可能な加熱用空間２７が形成されている。加熱用空間２７は、エンジン１０による排気ガスが流れる排気管２８から、配管２９、流量制御バルブ３０、及び配管３１を介して排気ガスを導入可能となっている。また、加熱用空間２７は、配管３２、逆止弁３３、及び配管３４を介して、排気管２８に排気ガスを排出可能となっている。
【００３２】
排気ガスは、基本的には、気体収容部２５内の気体よりも常時高い温度となっているので、加熱用空間２７に導入する排気ガスの流量を調整することにより、排気ガスの熱エネルギにより、アキュームレータ２３の気体収容部２５の配置位置の周囲を加熱することができる。
【００３３】
流量調整バルブ３０は、排気管２８に繋がる配管２９から加熱部２６の加熱用空間２７に導入される排気ガスの流量を調節可能である。流量調整バルブ３０による流量の調節は、ＥＣＵ５０によって制御される。逆止弁３３は、排気管２８からの排気ガスの流入を防止する。
【００３４】
温度センサ４４は、気体収容部２５の内部の温度（気体収容部内温度Ｔ１）を測定し、ＥＣＵ５０に出力する。温度センサ４５は、加熱用空間２７の内部の温度（加熱用空間温度Ｔ２）を測定し、ＥＣＵ５０に出力する。
【００３５】
ＥＣＵ５０は、エンジン１０、変速機１２、エネルギ蓄積装置２等の各種制御を行うもので、公知のＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力ポート、出力ポート等を備える。
【００３６】
ＥＣＵ５０は、動作制御部５１と、流量制御手段の一例としての流量制御部５２とを一部の機能要素として有する。これら各機能要素は、本実施形態では一体のハードウェアであるＥＣＵ５０に含まれるものとして説明するが、これらのいずれか一部を別体のハードウェアに設けることもできる。
【００３７】
動作制御部５１は、車両１が減速していることを検出した場合（例えば、アクセルオフ、すなわち、アクセル開度が０になったことを検出した場合）に、クラッチ１８を接状態とし、入出力軸１７Ａに伝達される動力により油圧ポンプ１９を駆動させて、作動油タンク２０の作動油をアキュームレータ２３に供給して蓄積させることにより、減速時のエネルギを回生してアキュームレータ２３に蓄積する。
【００３８】
また、動作制御部５１は、アキュームレータ２３のエネルギを用いて作動油を供給させる必要がある場合（エネルギ放出時）に、切替バルブ２１を制御して、アキュームレータ２３側の配管と、利用部側の配管とを接続する状態とし、アキュームレータ２３から利用部へ作動油を供給させる。
【００３９】
流量制御部５２は、温度センサ４４と、温度センサ４５により検出された温度に基づいて、流量調整バルブ３０を制御することにより、排気管２８から加熱部２６の加熱用空間２７に導入する排気ガスの流量を制御する。本実施形態では、流量制御部５２は、例えば、気体収容部内温度Ｔ１と、加熱用空間温度Ｔ２とが一致するように排気ガスの流量を制御する。より具体的には、例えば、流量制御部５２は、気体収容部内温度Ｔ１が加熱用空間温度Ｔ２よりも高い場合には、排気ガスの流量を増加させるように制御し、気体収容部内温度Ｔ１と加熱用空間温度Ｔ２とが一致する場合には、排気ガスの流量を維持させるように制御し、気体収容部内温度Ｔ１が加熱用空間温度Ｔ２よりも低い場合には、排気ガスの流量を減少させるように制御する。
【００４０】
次に、本発明の一実施形態に係るエネルギ蓄積装置２による処理について説明する。
【００４１】
まず、エネルギ蓄積装置２０によるエネルギ回生処理について説明する。
【００４２】
図２は、本発明の一実施形態に係るエネルギ蓄積装置によるエネルギ回生処理のフローチャートである。エネルギ回生処理は、例えば、動作制御部５１が車両１の減速の発生を検知した場合、例えば、アクセルオフを検出した場合に開始される。
【００４３】
ＥＣＵ５０の動作制御部５１は、ゲートバルブ２２を開状態とし（ステップＳ１１）、クラッチ１８を接状態とする（ステップＳ１２）。これにより、減速時において入出力軸１７Ａに伝達されている動力により、油圧ポンプ１９が動作して、作動油タンク２０の作動油を、配管を介して吸引し、配管を介してアキュームレータ２３に供給する。これにより、減速時のエネルギをアキュームレータ２３に蓄積することができる。なお、アキュームレータ２３の気体収容部２５の気体は、圧縮されることとなるので、熱を発生させ、気体収容部２５内の温度は上昇する。
【００４４】
その後、動作制御部３１は、減速が終了したか否かを判定する（ステップＳ１３）。ここで、減速が終了したことは、例えば、車速が０となったことや、アクセルオンされたことを検出することにより特定できる。
【００４５】
この結果、減速が終了していないと判定した場合（ステップＳ１３：ＮＯ）には、動作制御部５１は、再びステップＳ１３の処理を行う。この際、減速時のエネルギのアキュームレータ２３への蓄積は継続して行われている。
【００４６】
一方、減速が終了したと判定した場合（ステップＳ１３：ＹＥＳ）には、動作制御部５１は、クラッチ１８を断状態とし（ステップＳ１４）、ゲートバルブ２２を閉状態とし（ステップＳ１５）、処理を終了する。これにより、アキュームレータ２３の気体収容部２５は、圧縮された状態が維持されることとなる。
【００４７】
次に、エネルギ蓄積装置２によるアキュームレータ２３に蓄積されたエネルギを維持するためのエネルギ維持処理について説明する。
【００４８】
図３は、本発明の一実施形態に係るエネルギ蓄積装置によるエネルギ維持処理のフローチャートである。エネルギ維持処理は、車両１のエンジン１０が動作している際に実行される。
【００４９】
流量制御部５２は、温度センサ４４から気体収容部内温度Ｔ１を取得し（ステップＳ２１）、温度センサ４５から加熱用空間温度Ｔ２を取得する（ステップＳ２２）。
【００５０】
次いで、流量制御部５２は、気体収容部内温度Ｔ１と、加熱用空間温度Ｔ２とを比較する（ステップＳ２３）。
【００５１】
この結果、気体収容部内温度Ｔ１が加熱用空間温度Ｔ２よりも高い場合（ステップＳ２３：Ｔ１＞Ｔ２）には、流量制御部５２は、流量調整バルブ３０の開度を増加させて、排気ガスの加熱用空間２７への流量を増加させる（ステップＳ２４）。これにより、加熱用空間温度Ｔ２が増加して気体収容部内温度Ｔ１に近づくようになる。このため、気体収容部２５から大気への熱エネルギの放出を低減することができる。
【００５２】
また、気体収容部内温度Ｔ１が加熱用空間温度Ｔ２と一致する場合（ステップＳ２３：Ｔ１＝Ｔ２）には、流量制御部５２は、流量調整バルブ３０の開度をそのままにして、排気ガスの加熱用空間２７への流量を維持させる（ステップＳ２５）。これにより、加熱用空間温度Ｔ２と気体収容部内温度Ｔ１とが一致する状態を継続することができる。このため、気体収容部２５から大気への熱エネルギの放出を低減できる。
【００５３】
また、気体収容部内温度Ｔ１よりも加熱用空間温度Ｔ２が高い場合（ステップＳ２３：Ｔ１＜Ｔ２）には、流量制御部５２は、流量調整バルブ３０の開度を減少させて、排気ガスの加熱用空間２７への流量を減少させる（ステップＳ２６）。これにより、加熱用空間温度Ｔ２と気体収容部内温度Ｔ１とが一致する状態に近づけることができる。この場合においては、気体収容部２５から大気への熱エネルギの放出を低減することができる。
【００５４】
排気ガスの流量の調整等が行われた後（ステップＳ２４，Ｓ２５，Ｓ２６の実行後）には、流量制御部５２は、処理をステップＳ２１に進める。
【００５５】
このエネルギ維持処理によると、気体収容部内温度を適切に維持することができるようになるので、エネルギの回生時に発生した熱エネルギをアキュームレータ２３に蓄積させて維持することができる。このため、アキュームレータ２３に蓄積されたエネルギを放出する際に、気体収容部２５の気体の膨張過程において、蓄積されている熱エネルギが利用されることとなる。このため、放出されるエネルギ量を高くすることができる。
【００５６】
以上説明したように、本実施形態に係るエネルギ蓄積装置２では、エンジン１０の排気ガスの供給を受けて、アキュームレータ２３における気体収容部２５の格納位置の周囲の少なくとも一部を加熱可能な加熱部２６を備えるようにしたので、気体収容部２５の周囲を、排出されてしまう排気ガスの熱エネルギを用いて加熱することができるので、無駄な燃料の消費をすることなく、気体収容部２５からの熱エネルギの放出を効果的に低減することができる。このため、アキュームレータ２３により放出可能なエネルギ量を高くすることができ、エネルギの利用効率を高くすることができる。また、エネルギの利用効率を向上することができるので、車両の燃費を向上することができる。
【００５７】
なお、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
【００５８】
例えば、上記実施形態では、車両の制動時におけるエネルギを回生するようにしていたが、本発明はこれに限られず、任意の時点にエネルギを回生するようにしてもよい。
【００５９】
また、上記実施形態では、アクセルオフの場合に、エネルギ回生処理を実行するようにしていたが、本発明はこれに限られず、例えば、ブレーキペダルが踏まれたこと等の他の条件を満たす場合に実行するようにしてもよい。
【００６０】
また、上記実施形態では、気体収容部２５内の温度Ｔ１と、加熱用空間２７の温度Ｔ２とを一致させるように加熱用空間２７に供給する排気ガスの流量を制御していたが本発明はこれに限られず、加熱用空間２７の温度を気体収容部２５内の温度に対して所定温度高い温度とするように加熱用空間２７に供給する排気ガスの流量を制御してもよい。また、気体収容部２５内の温度と、加熱用空間２７の温度とに基づいて、加熱用空間２７に供給する排気ガスの流量を制御するようにしていたが、本発明はこれに限られず、気体収容部２５内の温度に基づいて、例えば、気体収容部２５内の温度を所定の温度とするように加熱用空間２７に供給する排気ガスの流量を制御するようにしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態では、アキュームレータ２３の気体収容部２５の配置位置の周囲の一部に加熱部２６を配置するようにしていたが、本発明はこれに限られず、アキュームレータ２３の作動油収容部２４の配置位置の周囲の全体を含むように加熱部２６を配置してもよい。
【００６２】
また、上記実施形態において、加熱部２６の加熱用空間２７に排気ガスからの熱を効率良く受けられるように、フィン等の熱交換を促進する部材を配置するようにしてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態においては、油圧ポンプ１９は、入出力機構部１７から動力の入力を受けるようにしていたが、本発明はこれに限られず、エンジン１０の出力軸から駆動輪１６Ｌ，１６Ｒに至るまでの動力伝達機構部の任意の部位から動力の入力を受けるようにしてもよい。
【符号の説明】
【００６４】
１  車両
２  エネルギ蓄積装置
１０  エンジン
１１  クラッチ
１２  変速機
１３  プロペラシャフト
１４  差動装置
１５  ドライブシャフト
１６Ｌ，１６Ｒ  駆動輪
１７  入出力機構部
１８  クラッチ
１９  油圧ポンプ
２０  作動油タンク
２１  切替バルブ
２２  ゲートバルブ
２３  アキュームレータ
２４  作動油収容部
２５  気体収容部
２６  加熱部
２７  加熱用空間
２８  排気管
２９，３１，３２，３４  配管
３０  流量調整バルブ
３３  逆止弁
４１  アクセルペダル
４２  アクセル開度センサ
４３  速度センサ
４４，４５  温度センサ
５０  ＥＣＵ
５１  動作制御部
５２  流量制御部
【図１】
2017129168.tif 000003
【図２】
2017129168.tif 000004
【図３】
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