(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源としてエンジンと、電気モータとを備えたハイブリッド駆動システムであって、
作動流体が封入された気柱管と、
高温に保持される第１の部分と、低温に保持される第２の部分とが設けられ、これらの部分の温度に差が生じた場合に、この温度差に応じた熱音響自励振動により前記作動流体の振動を生じさせる蓄熱器と、
前記第１の部分に設けられた第１の熱交換器と、
前記第１の熱交換器にエンジンの排気を導入するための第１の配管と、
前記第２の部分に設けられた第２の熱交換器と、
前記第２の熱交換器にこのシステムの冷却水を導入するための第２の配管と、
前記気柱管に設置され、前記作動流体の振動エネルギーと、電気エネルギーとを相互に変換可能に構成されたエネルギー変換器と、
このシステムの作動モードを切り換えるための信号を発生させるコントロールユニットと、
を含んで構成され、
前記作動モードとして、
前記エネルギー変換器により電気エネルギーを前記作動流体の振動エネルギーに変換して、前記作動流体に振動を生じさせるとともに、前記蓄熱器において、前記第２の熱交換器に導入された冷却水の温度を低下させる第１の作動モードと、
前記蓄熱部により前記作動流体の振動を生じさせ、前記エネルギー変換器において、前記作動流体の振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電させる第２の作動モードと、を有し、
前記コントロールユニットは、第１及び第２の作動モードの間で前記作動モードを切り換えるハイブリッド駆動システム。
【請求項２】
前記エンジンの排気温度を検出するための手段を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、前記手段により検出された排気温度に応じて前記システムの停止を行う請求項１に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項３】
前記電気モータに電力を供給可能に構成されたバッテリと、
前記バッテリの蓄電量を検出する手段と、を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、前記手段により検出された蓄電量に応じて前記作動モードを切り換える請求項１又は２に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項４】
このシステムの冷却水温度を検出するための手段を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、前記手段により検出された冷却水温度に応じて前記作動モードを切り換える請求項１〜３のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項５】
前記エンジン及び電気モータが車両の駆動源を構成する請求項１〜４のいずれかに記載のハイブリッド駆動システムであって、
前記コントロールユニットは、前記車両の走行モードに応じて前記作動モードを切り換えるハイブリッド駆動システム。
【請求項６】
前記エンジンを停止させて前記電気モータにより走行する第１の走行モードが設定され、
前記コントロールユニットは、前記第１の走行モードにおいて、前記第１及び第２の部分の温度差が所定の値以上であることを条件に、前記作動モードとして第２の作動モードを選択する請求項５に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項７】
前記電気モータを発電機として作動させ、制動エネルギーを電気エネルギーに変換しつつ車両を減速させる第２の走行モードが設定され、
前記コントロールユニットは、前記第２の走行モードにおいて、前記作動モードとして第１の作動モードを選択する請求項５又は６に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項８】
このシステムの冷却水温度を検出するための手段を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、このシステムを第２の作動モードで作動させているときに、前記手段による第１の温度よりも高い冷却水温度の検出に応答して、前記作動モードを第１の作動モードに切り換える請求項１〜７のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項９】
このシステムの冷却水温度を検出するための手段を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、このシステムを第１の作動モードで作動させているときに、前記手段による第２の温度よりも低い冷却水温度の検出に応答して、前記作動モードを第２の作動モードに切り換える請求項１〜８のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１０】
このシステムを第１の作動モードで作動させる場合の熱音響冷却時以外の通常時にこのシステムの冷却水を冷却するための手段を更に含んで構成され、
前記第２の温度は、前記手段による冷却を冷却水温度の低下により停止させる際の冷却水温度として設定された所定の温度よりも低い請求項９に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１１】
このシステムを第１の作動モードで作動させる場合の熱音響冷却時以外の通常時にこのシステムの冷却水を冷却するための手段を更に含んで構成され、
前記熱音響冷却時における冷却水温度の制御幅が、前記通常時における、前記手段による冷却水温度の制御幅よりも広い請求項１〜９のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１２】
前記エンジンの排気温度を検出するための手段を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、
前記手段により検出された排気温度に基づいて、前記第１の部分の温度が所定の温度以下であるか否かを判定し、
前記エンジンを作動させており、かつ前記第１の部分の温度が所定の温度以下であると判定した場合に、前記エンジンの点火時期を遅角させるとともに、この点火時期の遅角に伴うエンジントルクの低下分に相当する駆動力を前記電気モータにより生じさせるための信号を出力する請求項１〜１１のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１３】
高温部及び低温部を有し、これらの部分の間で前記気柱管の作動流体を流通可能に構成された前記蓄熱器とは異なる他の蓄熱器を更に含んで構成され、
前記蓄熱器により生じさせた前記作動流体の振動により、前記他の蓄熱器の、前記高温部及び低温部の間における温度差を増大させる第３の作動モードが設定された請求項１〜１２のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１４】
前記他の蓄熱器の低温部に設けられた第３の熱交換器と、
前記他の蓄熱器の低温部にこのシステムの冷却水を導入するための第３の配管と、を更に含んで構成される請求項１３に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１５】
このシステムを第２の作動モードで作動させる場合の振動の伝達経路と、前記作動流体の振動により前記他の蓄熱器における温度差を増大させて、このシステムの冷却水を冷却する場合の振動の伝達経路とを切り換えるための経路切換手段と、
前記電気モータに電力を供給可能に構成されたバッテリの蓄電量を検出するための検出手段と、を更に含んで構成され、
前記コントロールユニットは、前記検出手段により検出された蓄電量に応じて前記経路切換手段により振動の伝達経路を切り換える請求項１４に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１６】
前記蓄熱器の第１の部分に設けられた、エンジンの排気熱を蓄えるための手段を更に含んで構成される請求項１〜１５のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１７】
前記システムの冷却水は、前記電気モータを冷却するためのものである請求項１〜１６のいずれかに記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１８】
前記冷却水の循環経路において、前記電気モータをバイパスして前記第２の熱交換器に前記システムの冷却水を流入させるための手段が更に設けられた請求項１７に記載のハイブリッド駆動システム。
【請求項１９】
駆動源としてエンジンと、電気モータとを備えたハイブリッド駆動システムであって、
作動流体が封入された気柱管と、
前記エンジンの排気を導入可能に構成され、この排気により高温に保持される第１の高温部と、このシステムの冷却水を導入可能に構成された第１の低温部とが設けられ、これらの部分の温度差に応じた熱音響自励振動により前記作動流体の振動を生じさせる第１の蓄熱器と、
前記気柱管に介装された、前記第１の蓄熱器とは異なる第２の蓄熱器であって、このシステムの冷却水を導入可能に構成され、この冷却水により比較的高温に保持される第２の高温部と、この第２の高温部におけるよりも低温の前記システムの冷却水を導入可能に構成された第２の低温部とが設けられ、前記第１の蓄熱部により生じさせた前記作動流体の振動により前記第２の高温部及び前記第２の低温部の間の温度差を増大させて、前記第２の低温部に導入された冷却水の温度を低下させる第２の蓄熱器と、を含んで構成されるハイブリッド駆動システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、駆動源としてエンジンと、電気モータとを備えたハイブリッド駆動システムに関し、詳細には、エンジンの排気と、このシステムの冷却水との温度差を利用した熱音響効果型の発電・冷却システムを備えるハイブリッド駆動システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱音響効果を利用したシステムは、機械的な可動部を持たないエネルギー変換システムとして、発電機及び冷凍機への応用が検討されている。この熱音響システムは、エンジンの排気を熱源とする排熱発電システム又は冷却システムとしての適用が期待されており、次のようなものが既に知られている（特許文献１）。
【０００３】
窒素ガス又はヘリウムガス等の作動流体を封入した気柱管に細管構造の蓄熱器を組み込み、この蓄熱器の一方の端部に高温側の熱交換器を、他方の端部に低温側の熱交換器を設置したものである。これらの熱交換器により得られる端部間の温度差に応じた熱音響自励振動により作動流体の振動を生じさせ、この振動エネルギーを電気エネルギーに変換することにより発電を行うものである。端部間に温度差を持たせるため、高温側の熱交換器にはエンジンの排気が、低温側の熱交換器にはエンジンの冷却水が導入される。また、この熱音響システムによれば、電気エネルギーにより作動流体に振動を生じさせ、この振動に対する熱音響効果として低温側の端部の温度を低下させ、エンジンの冷却水を冷却することも可能である。
【特許文献１】特開２００６−１４４７４６号公報（段落番号００２８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、高温側の熱源としてエンジンの排気を採用する熱音響システムについては、次のような問題がある。
エンジンを単一の駆動源とする場合の熱音響システムでは、低速走行から高速走行に至るまでのあらゆる走行条件に対する駆動力をこのエンジンのみにより発生させなければならない。このため、エンジンの運転条件が低回転低負荷から高回転高負荷に至るまで変化することとなり、これに伴って排気温度が大きく変化することから、熱源とする排気を安定した温度で得ることができず、システムを効率的に作動させることができないことである。また、排気温度が低下する低負荷での運転が継続することにより、高温側の端部で温度が低下し、起動時においては、システムを安定して起動させることができず、更に作動時においては、熱音響自励振動の停止により、システムが強制的に停止してしまうことである。
【０００５】
本発明は、高温側の熱源とするエンジンの排気を安定した温度で得ることができ、これにより熱音響効果型の発電・冷却システムを安定して起動させ、かつ作動させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、以上の問題を考慮したハイブリッド駆動システムを提供するものである。
本発明に係るハイブリッド駆動システムは、駆動源としてエンジンと、電気モータとを備えたシステムであって、作動流体が封入された気柱管と、この作動流体に振動を生じさせるための蓄熱器とを備える。蓄熱器は、高温に保持される第１の部分と、低温に保持される第２の部分とが設けられ、これらの部分の温度に差が生じた場合に、この温度差に応じた熱音響自励振動により作動流体の振動を生じさせるものである。また、気柱管にエネルギー変換器が設置され、このエネルギー変換器により、作動流体の振動エネルギーと、電気エネルギーとを相互に変換して、発電を行うことが可能である。第１の部分には、高温側の第１の熱交換器が設けられ、この第１の熱交換器に対し、第１の配管を介してエンジンの排気が導入される。また、第２の部分には、低温側の第２の熱交換器が設けられ、この第２の熱交換器に対し、第２の配管を介してこのシステムの冷却水が導入される。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、高温側の熱源として、ハイブリッド駆動システムの駆動源を構成するエンジンの排気を採用したことで、熱源を安定した温度で得ることができ、気柱管及び蓄熱器を含んで構成される熱音響システムを安定して起動させ、効率的に作動させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下に図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態に係るハイブリッド駆動システムの全体的な構成を示している。
【０００９】
本実施形態に係るハイブリッド駆動システム（以下「駆動システム」という。）は、車両の推進装置を構成するものであり、駆動源として内燃機関であるエンジン１と、電気モータ（以下「モータジェネレータ」という。）２とを備えている。エンジン１のクランク軸と、モータジェネレータ２の回転軸とは、直接的に結合されており、エンジン１によりモータジェネレータ２の回転軸を回転させるとともに、モータジェネレータ２によりエンジン１のクランキングを行うことが可能である。この駆動システムは、エンジン１及びモータジェネレータ２のいずれか一方又は双方の駆動力により車両を推進させることが可能である。エンジン１のクランク軸と、モータジェネレータ２の回転軸とが直結されていることから、エンジン１の駆動力により走行しつつ、モータジェネレータ２により発電を行うことも可能である。本実施形態では、モータジェネレータ２のみで車両を推進させる「モータ走行モード」、エンジン１により車両を推進させつつ、モータジェネレータ２を発電機として作動させてバッテリ３４を充電する「エンジン充電走行モード」、エンジン１及びモータジェネレータ２の双方により車両を推進させる「ハイブリッド走行モード」、及びモータジェネレータ２を発電機として作動させ、制動トルクにより発電を行う「減速回生モード」の間で走行モードを切り換える。走行モードの切換えは、後述するエンジンコントロールユニット１０１により、車速等の実際の走行条件に基づいて行われる。
【００１０】
本実施形態に係る駆動システムは、駆動源としてのエンジン１及びモータジェネレータ２以外に、熱音響効果型の発電・冷却システム３を備えている。この発電・冷却システム（以下「熱音響システム」という。）３は、エンジン１の排気を高温側の熱源とするものであり、エンジン１の排気と、この駆動システムの冷却水との温度差を利用した熱音響効果により発電又は冷却を行うものである。以下、この熱音響システム３の構成について説明する。なお、本実施形態では、熱音響システム３（後述する蓄熱器３２の低温部）に導入される冷却水としてモータジェネレータ２及びこれに付設されるインバータ（図示せず。）の冷却水を採用しているが、これに代えてエンジン１の冷却水を採用することも可能である。
【００１１】
本実施形態に係る熱音響システム３は、窒素ガス等の作動流体が封入された気柱管３１に、この作動流体に振動を生じさせるための蓄熱器３２（図中、その範囲を二点鎖線により示す。）を組み込むとともに、気柱管３１の一端にボイスコイル３３を設置して構成される。蓄熱器３２は、作動流体が流通可能な内径の微細な管を束状にしたスタック３２１を備えており、このスタック３２１の両端部の間で生じた温度差に応じて高温側での等温膨張、スタック３２１内での等容冷却、低温側での等温圧縮、及びスタック３２１内での等容加熱の一連のサイクルを繰り返すことによる熱音響自励振動により、作動流体に振動を生じさせるものである。また、ボイスコイル３３は、「エネルギー変換器」に相当するものであり、作動流体の振動エネルギーと、電気エネルギーとを相互に変換可能に構成されている。
【００１２】
本実施形態では、スタック３２１の両端部の温度に差を生じさせるため、蓄熱器３２において、スタック３２１に対する一側の高温部（「第１の部分」に相当する。）に第１の熱交換器３２２を、他側の低温部（「第２の部分」に相当する。）に第２の熱交換器３２３を設置している。第１の熱交換器３２２は、エンジン１の排気を媒体とし、第２の熱交換器３２３は、モータジェネレータ２の冷却水を媒体とする。エンジン１の排気及びモータジェネレータ２の冷却水を各熱交換器３２２，３２３に導入するため、エンジンの排気通路１１と第１の熱交換器３２２とが排気分岐管（「第１の配管」に相当する。）１１ａにより接続されるとともに、モータジェネレータ２の冷却水配管（「第２の配管」に相当する。）２１ａに第２の熱交換器３２３が介装されている。本実施形態では、モータジェネレータ２（及び図示しないインバータ）を介した冷却水をラジエータに戻すための冷却水戻し管２１ａに、第２の熱交換器３２３を介装している。また、蓄熱器３２の高温部にゼオライト系の材料等からなる蓄熱材を配置することにより、エンジン1を停止させた後もこの高温部の温度が蓄熱材の余熱により保持されるようにしている。
【００１３】
作動流体の振動に基づいてボイスコイル３３により発生させた電気エネルギー（電力）は、スイッチ回路３４１を介してバッテリ３４に供給される。このバッテリ３４は、モータジェネレータ２の電源を構成するものである。排気分岐管１１ａに導入される排気の量は、排気通路１１に設置された排気制御弁１２により調整することが可能である。
【００１４】
熱音響システム３の発電機又は冷却機としての動作は、この熱音響システム３の制御装置としての機能を兼ね備えるエンジンコントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という。）１０１により制御される。ＥＣＵ１０１には、運転者によるアクセルペダルの操作量（以下「アクセル操作量」という。）を検出するためのアクセルセンサ１５１からの信号、クランク角センサ１５２からの単位クランク角及び基準クランク角毎の信号、車両の走行速度を検出するための車速センサ１５３からの信号、モータジェネレータ２の冷却水（以下「モータ冷却水」という。）の温度を検出するためのモータ冷却水温度センサ１５４からの信号、及びバッテリ３４の蓄電量を検出するためのバッテリセンサ１５５からの信号等が入力される。ＥＣＵ１０１は、入力した各種の信号に基づいて所定の演算を実行し、排気制御弁１２の駆動回路及びスイッチ回路３４１等に対して指令信号を出力する。
【００１５】
以下、ＥＣＵ１０１の動作について、フローチャートにより説明する。
図２は、走行モード選択ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、駆動システムの電源スイッチのオン操作に応答して起動され、その後所定の時間毎に繰り返される。
【００１６】
Ｓ１０１では、アクセル操作量ＡＰＯ及び車速ＶＳＰ等、各種の走行条件を読み込む。
Ｓ１０２では、読み込んだアクセル操作量ＡＰＯが所定の操作量以上であるアクセルオンの状態にあるか否かを判定する。アクセルオンの状態にあるときは、Ｓ１０３へ進み、ないときは、Ｓ１０８へ進む。
【００１７】
Ｓ１０３では、読み込んだアクセル操作量ＡＰＯ及び車速ＶＳＰに基づいて、車両の走行条件が低車速域にあるか否かを判定する。低車速域にあるときは、Ｓ１０５へ進み、ないときは、Ｓ１０４へ進む。
【００１８】
Ｓ１０４では、読み込んだアクセル操作量ＡＰＯ等に基づいて、車両の走行条件が中車速域にあるか否かを判定する。中車速域にあるときは、Ｓ１０６へ進み、ないときは、Ｓ１０７へ進む。
【００１９】
Ｓ１０５では、走行モードとしてモータ走行モードを選択する。
Ｓ１０６では、走行モードとしてエンジン充電走行モードを選択する。
Ｓ１０７では、走行モードとしてハイブリッド走行モードを選択する。低・中車速域以外の高車速域及び急加速域においては、エンジン１及びモータジェネレータ２の双方により駆動力を発生させるのである。
【００２０】
Ｓ１０８では、走行モードとして減速回生モードを選択する。
図３は、発電・冷却制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンも、駆動システムの電源スイッチのオン操作に応答して起動され、その後所定の時間毎に繰り返される。
【００２１】
Ｓ２０１では、車両の走行モードを読み込む。
Ｓ２０２では、エンジン１の排気温度Ｔｅｘｈを読み込み、これが所定の温度Ｔｅｘｈ１以上であるか否かを判定する。Ｔｅｘｈ１以上であるときは、Ｓ２０３へ進み、それ以外のときは、Ｓ２０９へ進む。この所定の温度Ｔｅｘｈ１は、蓄熱器３２の第１の部分を熱音響システム３の作動に必要な高温状態とするための、排気温度の下限として設定される。駆動源としてエンジン１以外にモータジェネレータ２を備えるハイブリッド駆動システムでは、エンジン１をその排気温度が比較的に高くなる運転条件でのみ作動させることから、この排気温度に関する条件は、通常は満たされることになる。なお、本実施形態では、蓄熱器３２の第１の部分に蓄熱材を配置し、この蓄熱材に排気熱が保持されるようにしていることから、排気温度Ｔｅｘｈが所定の温度Ｔｅｘｈ１を下回った後も、ある程度の時間に亘って熱音響システム３の作動を継続させることが可能である。排気温度Ｔｅｘｈの検出は、エンジン１の運転状態に基づいて行うことが可能であるが、排気通路１１に設置された排気温度センサにより直接的に行うこととしてもよい。
【００２２】
Ｓ２０３では、減速回生中であるか否かを判定する。減速回生中であるときは、Ｓ２０４へ進み、減速回生中でないときは、Ｓ２０５へ進む。この判定は、走行モードとして減速回生モードが選択されているか否かにより行う。
【００２３】
Ｓ２０４では、モータ冷却水温度ＴＷｍを読み込み、これが所定の温度Ｔｌ１以上であるか否かを判定する。Ｔｌ１以上であるときは、Ｓ２１０へ進み、それ以外のときは、Ｓ２０９へ進む。この所定の温度Ｔｌ１は、「第２の温度」に相当するものであり、熱音響システム３によりモータジェネレータ２の冷却水を冷却する際の制御範囲の下限を定めるためのものとして、たとえば、３０℃に設定される。
【００２４】
Ｓ２０５では、熱音響システム３の作動モードとして冷却モードが選択されているか否かを判定する。冷却モードが選択されているときは、Ｓ２０４へ進み、選択されていないとき（システムが停止しているか、後述する排熱発電モードが選択されているとき）は、Ｓ２０６へ進む。
【００２５】
Ｓ２０６では、モータ冷却水温度ＴＷｍが所定の温度Ｔｈ以下であるか否かを判定する。Ｔｈ以下であるときは、Ｓ２１１へ進み、それ以外のときは、Ｓ２０７へ進む。この所定の温度Ｔｈは、「第１の温度」に相当するものであり、モータジェネレータ２の良好な作動状態を保障し得る温度範囲の上限に当たるものとして、たとえば、６０℃に設定される。
【００２６】
Ｓ２０７では、モータ走行中であるか否かを判定する。モータ走行中であるときは、Ｓ２０９へ進み、それ以外のときは、Ｓ２０８へ進む。モータ走行中に熱音響システム３を冷却モードで作動させると、バッテリ３４の負荷が過大となることから、熱音響システム３を停止させるのである。
【００２７】
Ｓ２０８では、バッテリ３４の蓄電量（以下「バッテリ蓄電量」という。）ＳＯＣが所定の蓄電量ＳＯＣ１に達しているか否かを判定する。達しているときは、Ｓ２１０へ進み、達していないときは、Ｓ２１１へ進む。バッテリ３４の充電が充分でないときは、モータジェネレータ２の冷却に優先して、バッテリ３４の充電を行う一方、バッテリ３４の必要な充電が既になされているときは、バッテリ３４の過充電を防止するため、発電を停止し、モータジェネレータ２の冷却を優先させるのである。
【００２８】
Ｓ２０９では、熱音響システム３を停止させる。
Ｓ２１０では、熱音響システム３の作動モードとして冷却モードを選択する。この冷却モードにおいては、ボイスコイル３３により作動流体に振動を生じさせるとともに、蓄熱器３２において、第２の熱交換器３２３に導入された冷却水をこの振動に対する熱音響効果により冷却する。なお、冷却モードは、「第１の作動モード」に相当する。
【００２９】
Ｓ２１１では、熱音響システム３の作動モードとして排熱発電モードを選択する。この排熱発電モードにおいては、蓄熱器３２における端部間の温度差に基づいて作動流体に振動を生じさせるとともに、ボイスコイル３３によりこの振動エネルギーを電気エネルギーに変換して、発電を行う。なお、排熱発電モードにおいて、発生させた電力は、バッテリ３４に供給され、その充電に充てられる。排熱発電モードは、「第２の作動モード」に相当する。
【００３０】
図４は、ラジエータにより冷却する場合のモータ冷却水温度ＴＷｍの変化と、ラジエータに加え、熱音響システム３を冷却モードで作動させることにより冷却する場合のモータ冷却水温度ＴＷｍの変化とを示している。前者の温度変化を一点鎖線により、後者の温度変化を実線により示している。
【００３１】
ラジエータのみによる場合の冷却においては、Ｔｈ＝６０℃を上限として、５０℃（＝Ｔｌ２）〜６０℃の範囲でモータ冷却水温度ＴＷｍを制御する。他方、熱音響システム３を冷却モードで作動させる場合の冷却においては、ラジエータに加え、熱音響システム３により冷却水を更に冷却することが可能であることから、ラジエータのみによる場合と同様にＴｈ＝６０℃を上限として、３０℃（＝Ｔｌ１）〜６０℃の範囲でモータ冷却水温度ＴＷｍを制御する。なお、ラジエータのみによる場合の冷却時は、「通常時」に相当し、ラジエータに加え、熱音響システム３を冷却モードで作動させる場合の冷却時は、「熱音響冷却時」に相当する。また、ラジエータは、通常時に駆動システムの冷却水（モータジェネレータ２の冷却水）を冷却するための手段に相当する。
【００３２】
本実施形態に関し、モータ走行モードが「第１の走行モード」に、減速回生モードが「第２の走行モード」に、ハイブリッド走行モードが「第３の走行モード」に、エンジン充電走行モードが「第４の走行モード」に相当する。
【００３３】
本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
本実施形態では、熱音響システム３の高温側の熱源としてエンジン１の排気を採用したことで、熱源が安定した温度で得られることから、蓄熱器３２における温度差を維持することができ、熱音響システム３を安定して、かつ効率的に作動させることができる。また、熱音響システム３の起動に際しても、熱源の確保により蓄熱器３２における温度差が維持されていることから、熱音響システム３を安定して起動させることができる。
【００３４】
図５は、本実施形態に係る駆動システムにおける走行条件に応じたエンジン１の運転点（ａ）と、エンジンのみを駆動源とする場合のシステム（図５及び後述する図６の説明に関して「通常のシステム」という。）におけるエンジンの運転点（ｂ）とを示している。
【００３５】
本実施形態に係る駆動システム（ａ）では、エンジン１の運転点は、二点鎖線Ａにより示す高負荷側の領域に集中して設定される。これは、本実施形態に係る駆動システムにおいて、エンジン１により駆動力を発生させるのは、エンジン充電走行モード及びハイブリッド走行モードにおいてであり、いずれの走行モードにおいてもエンジン１の負荷が高いからである。このため、エンジン１の排気は、常に高い温度で得られることになる。
【００３６】
これに対し、通常のシステムでは、低速走行から高速走行に至るまでのあらゆる走行条件に対する駆動力をこのエンジンのみにより発生させなければならない。このため、エンジンの運転点は、低回転低負荷から高回転高負荷に至る広い範囲に分散して設定される。このため、通常のシステムでは、運転状態の変化に伴ってエンジンの排気温度が大きく変化することになる。
【００３７】
図６は、本実施形態に係る熱音響システム３を排熱発電モードで作動させた場合の発電効率（曲線Ｌ１）を、エンジン１の排気温度Ｔｅｘｈとの関係で示している。比較例として、同様の構成の熱音響システムを通常のシステムに適用した場合の発電効率（曲線Ｌ２）を示している。なお、図中、温度Ｔｌｍｔ１及びＴｌｍｔ２は、熱音響システム３による発電可能域の下限及び上限を示しており、このＴｌｍｔ１〜Ｔｌｍｔ２の範囲で発電が可能である。下限温度Ｔｌｍｔ１よりも低い範囲では、熱音響効果による発電に必要な温度差が蓄熱器３２に形成されないためであり、上限温度Ｔｌｍｔ２よりも高い範囲では、信頼性の観点から熱音響システム３を作動させることができないためである。
【００３８】
本実施形態に係る駆動システムでは、エンジン１の排気温度が高く、蓄熱器３２における温度差が維持されることから、全体として通常のシステムよりも高い発電効率が得られる。また、本実施形態では、低温側の第２の熱交換器３２３にモータジェネレータ２の冷却水（５０〜６０℃）を導入することとしており、この冷却水は、エンジン１の冷却水（８０℃前後）よりも温度が低く、排気との温度差が拡大されることから、発電効率を一層良好なものとすることが可能である。更に、本実施形態に係る駆動システムでは、エンジン１の運転点が図５（ａ）に示すように、高負荷側の領域に限定されており、排気温度が発電可能域（Ｔｌｍｔ１〜Ｔｌｍｔ２）内に収まることから、熱音響システム３を安定的に作動させることが可能である。図６において、本実施形態に係る駆動システムにおけるエンジン１の運転領域Ａを二点鎖線により示している。
【００３９】
これに対し、通常のシステムでは、発電効率自体が低いうえ、排気温度が発電可能域を超える広い範囲に亘って変化することから、熱音響システムの作動も不安定なものとなる。図６において、通常のシステムにおけるエンジンの運転領域Ｂを一点鎖線により示している。
【００４０】
以下、本発明の他の実施形態について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態に係るハイブリッド駆動システムの構成を示している。
【００４１】
本実施形態に係る駆動システムは、第１の実施形態に係る駆動システム（図１）に対し、熱音響システム３の構成においてのみ相違する。駆動源（エンジン１及びモータジェネレータ２）の構成については、第１の実施形態のものと同様である。
【００４２】
本実施形態では、熱音響効果を生じさせるための蓄熱器として、エンジン１の排気を高温側の熱源とする第１の蓄熱器３２と、モータジェネレータ２（及びインバータ）を冷却することにより加熱された比較的高温の冷却水を高温側の熱源とする第２の蓄熱器３５とを備えている。これらの蓄熱器３２，３５は、いずれも第１の実施形態における蓄熱器３２と同様の構成であり、細管を束状にした構成のスタック３２１，３５１と、このスタックの一側に設けられて、蓄熱器３２，３５の第１の部分を高温又は比較的高温に保持する第１の熱交換器３２２，３５２と、スタックの他側に設けられて、蓄熱器３２，３５の第２の部分を、第１の部分よりも低温に保持する第２の熱交換器３２３，３５３とを備えている。第１の蓄熱器３２において、高温側の熱交換器３２２には、排気分岐管１１ａを介してエンジン１の排気が導入され、低温側の熱交換器３２３には、モータジェネレータ２を介した冷却水が導入される。他方、第２の蓄熱器３５において、高温側の熱交換器３５２には、第１の蓄熱器３２の低温側の熱交換器３２３を介した冷却水が導入され、低温側の熱交換器３５３には、ラジエータ３７により冷却された後の冷却水が導入される。気柱管３１において、第１及び第２の蓄熱器３２，３５の間には、切換弁３６が設置されており、この切換弁３６により、振動の伝達経路が切り換えられる。切換弁３６が第２の蓄熱器３５に向かう経路を遮断している状態では、第１の蓄熱器３２により生じさせた振動がボイスコイル３３に到達し、ボイスコイル３３により生じさせた振動が第１の蓄熱器３２に到達する。他方、遮断弁３６がボイスコイル３３に向かう経路を遮断している状態では、第１の蓄熱器３２により生じさせた振動が第２の蓄熱器３５に到達する。なお、第２の蓄熱器３５は、「他の蓄熱器」に相当し、この第２の蓄熱器３５における低温側の熱交換器３５３は、「第３の熱交換器」に相当する。切換弁３６は、「経路切換手段」に相当する。
【００４３】
図８は、本実施形態に係る発電・冷却制御ルーチンのフローチャートである。このルーチンは、駆動システムの電源スイッチのオン操作に応答して起動され、その後所定の時間毎に繰り返される。なお、走行モード選択ルーチンについては、第１の実施形態のもの（図２）と同様であってよい。
【００４４】
Ｓ３０１では、エンジン１の排気温度Ｔｅｘｈを読み込み、これが所定の温度Ｔｅｘｈ１以上であるか否かを判定する。Ｔｅｘｈ１以上であり、第１の蓄熱器３２２における温度差が充分であると判断し得る場合は、Ｓ３０２へ進む。それ以外の場合は、Ｓ３０６へ進む。
【００４５】
Ｓ３０２では、バッテリ蓄電量ＳＯＣを読み込み、これが所定の蓄電量ＳＯＣ１に達しているか否かを判定する。達しているときは、Ｓ３０３へ進み、達していないときは、Ｓ３０８へ進む。
【００４６】
Ｓ３０３では、熱音響システム３の作動モードが冷却モードであるか否かを判定する。冷却モードであるときは、Ｓ３０４へ進み、それ以外のときは、Ｓ３０５へ進む。
Ｓ３０４では、モータ冷却水温度ＴＷｍを読み込み、これが所定の温度Ｔｌ１以上であるか否かを判定する。Ｔｌ１以上であるときは、Ｓ３０７へ進み、それ以外のときは、Ｓ３０６へ進む。
【００４７】
Ｓ３０５では、モータ冷却水温度ＴＷｍが所定の温度Ｔｈ以上であるか否かを判定する。Ｔｈ以上であるときは、Ｓ３０７へ進み、それ以外のときは、Ｓ３０８へ進む。
Ｓ３０６では、熱音響システム３を停止させる。
【００４８】
Ｓ３０７では、熱音響システム３の作動モードとして冷却モードを選択する。本実施形態に係る冷却モード（「第３の作動モード」に相当する。）においては、切換弁３６によりボイスコイル３３へ向かう経路を遮断する。第１の蓄熱器３２により生じさせた作動流体の振動を第２の蓄熱器３５に到達させ、この第２の蓄熱器３５において、振動に対する熱音響効果として低温側の熱交換器３５３に導入された冷却水を冷却する。
【００４９】
Ｓ３０８では、熱音響システム３の作動モードとして排熱発電モードを選択する。本実施形態に係る排熱発電モードにおいては、切換弁３６により第２の蓄熱器３５へ向かう経路を遮断する。第１の蓄熱器３２により生じさせた作動流体の振動をボイスコイル３３に到達させ、このボイスコイル３３において、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電を行う。
【００５０】
本実施形態によれば、第１の蓄熱器３２における温度差が確保されていることを条件として、電気エネルギーを必要とせずに作動流体の振動を生じさせ、第２の蓄熱器３５によりモータジェネレータ２の冷却水を冷却することが可能である。このため、エンジン１の燃料消費量を悪化させることなく冷却を行い、モータジェネレータ２の作動効率を向上させることができる。なお、本実施形態によれば、冷却の実施に際して電気エネルギーが不要であることから、冷却モードのより積極的な採用が許容される。たとえば、Ｓ３０３及び３０５の処理を省略し、バッテリ蓄電量ＳＯＣが所定の蓄電量ＳＯＣ１に達している場合に（Ｓ３０２）、下限温度Ｔｌ１に達するまでの間、常に冷却モードが選択されるようにしてもよい。
【００５１】
図９は、本発明の第３の実施形態に係るハイブリッド駆動システムの構成を示している。
本実施形態に係る駆動システムは、モータジェネレータ２及びインバータ４の上流側と、下流側とで冷却水通路２１ａ，２１ｂをバイパス通路２２により接続するとともに、遮断弁２３を設置して、冷却水の流通経路を切り換えられるようにしたものである。駆動源及び熱音響システム３等、バイパス通路２２及び遮断弁２３以外の構成については、第１の実施形態のもの（図１）と同様である。
【００５２】
本実施形態によれば、熱音響システム３を排熱発電モードで作動させているときに、遮断弁２３を閉じ、バイパス通路２２を介して冷却水を流通させることにより、モータジェネレータ２等への冷却水の供給を停止させることができる。このため、たとえば、モータジェネレータ２を停止させ、エンジン１のみにより走行する場合に、排熱発電モードの実施により冷却水温度が上昇して、モータジェネレータ２を過度に昇温させることを防止することができる。また、冷却水がより高い温度に至るまで排熱発電モードによる作動を継続させることが可能となるので、冷却モードへの切換えを遅らせて、冷却に伴うバッテリ３４の消費を削減することができる。
【００５３】
なお、以上では、エンジン１及びモータジェネレータ２の双方から駆動力が得られるように構成されたパラレル型のハイブリッド駆動システムについて説明した。しかしながら、これに限らず、駆動力をモータジェネレータのみから得ることとし、エンジンは、このモータジェネレータを発電機として作動させるための原動機としてのみ使用するシリーズ型の構成としてもよい。
【００５４】
また、エンジン１の排気温度が低下したときは、点火時期を遅らせて排気温度を上昇させることにより、熱音響システム３の作動を継続させることが可能である。この場合に、点火時期の遅角操作により低下した分の駆動力をモータジェネレータ２により生じさせることで、運転性に対する弊害（たとえば、加速感の不足や、アクセル操作によらない減速）を防止しつつ、熱音響効果による発電及び冷却を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態に係るハイブリッド駆動システムの構成
【図２】同上実施形態に係る走行モード選択ルーチンのフローチャート
【図３】同上実施形態に係る発電・冷却制御ルーチンのフローチャート
【図４】熱音響冷却時及び通常時におけるモータ冷却水温度の変化
【図５】本発明の一実施形態に係る駆動システム（ａ）及び通常のシステム（ｂ）におけるエンジンの運転点
【図６】エンジンの排気温度と熱音響システムの発電効率との関係
【図７】本発明の他の実施形態に係るハイブリッド駆動システムの構成
【図８】同上実施形態に係る発電・冷却制御ルーチンのフローチャート
【図９】本発明の更に別の実施形態に係るハイブリッド駆動システムの構成
【符号の説明】
【００５６】
１…エンジン、１１…排気通路、１１ａ…「第１の配管」としての排気分岐管、１２…排気制御弁、２…「電気モータ」としてのモータジェネレータ、２１ａ…「第２の配管」としての冷却水戻し管、２１ｂ…冷却水供給管（「第３の配管」を兼ねる。）、２２…バイパス通路、２３…遮断弁、３…熱音響システム、３１…気柱管、３２…蓄熱器（第１の蓄熱器）、３２１…スタック、３２２…「第１の熱交換器」としての熱交換器、３２３…「第２の熱交換器」としての熱交換器、３３…「エネルギー変換器」としてのボイスコイル、３４…バッテリ、３４１…スイッチ回路、３５…「他の蓄熱器」としての第２の蓄熱器、３５１…スタック、３５２…熱交換器、３５３…「第３の熱交換器」としての熱交換器、３６…「経路切換手段」としての切換弁、３７…ラジエータ、１０１…「コントロールユニット」としてのエンジンコントロールユニット、１５１…アクセルセンサ、１５２…クランク角センサ、１５３…車速センサ、１５４…モータ冷却水温度センサ、１５５…バッテリセンサ。
【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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【図９】
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