JP2016196201A - Vehicle control device and vehicle control method - Google Patents

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To regenerate kinetic energy of a vehicle in an operation state, in which a driving force of an internal combustion engine is not needed, in a more efficient manner.SOLUTION: A vehicle energy recovery device 10 includes: an alternator 40; a heater 31; a battery 42; first and second relays 61, 62 which switch a connection state of the alternator 40 and the heater 31 or the battery 42 between an electric connection state and a non-electric connection state; and a control unit 60. The control unit 60 controls the first and second relays 61, 62 so that the alternator 40 and the heater 31 are electrically connected and the alternator 40 and the battery 42 are not electrically connected when a driving force of an engine 510 is not needed during travelling of a vehicle.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は車両制御装置および車両制御方法に関する。   The present invention relates to a vehicle control device and a vehicle control method.

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）。   As a technique for improving the fuel efficiency of a vehicle in recent years, a technique for generating electric power required for operation of the vehicle without burning fuel in an internal combustion engine by executing power generation by an alternator (generator) when the vehicle decelerates. Has been proposed. This technology is known as deceleration energy regeneration technology, and it is a technology to regenerate more power by making the output voltage of the alternator variable or by using a capacitor as the storage destination of power generated by the alternator. Has been proposed (for example, Patent Document 1).

特開２００８−６７５０４号公報JP 2008-67504 A

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。   However, since the storage capacity of a battery, which is a general power storage unit, is determined solely from the viewpoint of the capacity required for vehicle operation, the technology that regenerates deceleration energy as electrical energy sufficiently regenerates (collects) the deceleration energy. ) There is a problem that you can not. In addition, in the technology for increasing the output voltage of the alternator, it is necessary to provide a capacitor or the like for storing high-voltage power in addition to the battery, and the power stored in the capacitor is used to drive the auxiliary equipment of the vehicle. When used, since a DC / DC converter for stepping down to a predetermined voltage is required, there is a problem that the cost increases and a vehicle mounting space is required.

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。   Therefore, a technique for more efficiently regenerating the kinetic energy of the vehicle in an operating state that does not require the driving force of the internal combustion engine is desired.

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。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following aspects.

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。   A first aspect provides a vehicle control device. A vehicle control device according to a first aspect includes a generator driven by an internal combustion engine, a heater, a battery, the generator, and the electrical connection or electrical non-connection of the heater or the battery. The switch for switching the connection, and when the driving force by the internal combustion engine is not required when the vehicle is running, the generator and the heater are electrically connected, and the generator and the battery are not electrically connected And a controller for controlling the switch.

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。   According to the vehicle control device according to the first aspect, the kinetic energy of the vehicle in an operating state that does not require the driving force of the internal combustion engine can be regenerated more efficiently.

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。   The vehicle control device according to the first aspect may further include a heat storage body that stores thermal energy generated by the heater. In this case, more thermal energy can be stored over a longer period.

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。   In the vehicle control device according to the first aspect, the generator is a variable voltage generator, and the control unit further includes the generator when the driving force by the internal combustion engine is not required when the vehicle is traveling. The output voltage may be increased. In this case, the kinetic energy of the vehicle can be regenerated more efficiently.

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。   The vehicle control device according to the first aspect further includes a temperature detector that detects a temperature of the heater, and the control unit generates the power generation when the detected temperature of the heater exceeds a predetermined temperature. The switch may be controlled so as to electrically disconnect the machine and the heater. In this case, thermal damage to the heater can be suppressed or prevented.

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。   The vehicle control device both control device according to the first aspect further includes an auxiliary device that is operated by electric power from the generator or the battery, and the switching unit further includes an electrical connection between the generator and the auxiliary device. The control unit controls the switch so as to electrically connect the battery and the auxiliary machine when the driving force by the internal combustion engine is not required during vehicle travel. May be. In this case, the auxiliary machine can be driven by the battery.

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。   The second aspect provides a vehicle control method. The energy recovery method for a vehicle according to the second aspect determines whether or not the driving force by the internal combustion engine is required when the vehicle travels, and when the driving force by the internal combustion engine is not required, the power generation driven by the internal combustion engine An electrical connection or disconnection between the generator and the heater or the battery so as to electrically connect the generator and the heater and electrically disconnect the generator and the battery. Switching the switch for switching between.

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。   According to the vehicle control method according to the second aspect, the kinetic energy of the vehicle in an operating state that does not require the driving force of the internal combustion engine can be regenerated more efficiently.

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。   The vehicle control method according to the second aspect can be realized in various aspects in the same manner as the vehicle control apparatus according to the first aspect.

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。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the vehicle energy recovery apparatus which concerns on 1st Embodiment. 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。It is an external appearance perspective view which shows schematic structure of a heater storage case provided with the heater in this embodiment. 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。It is a typical cross-sectional view of the heater included in the heat storage body cut | disconnected by the 3-3 line shown in FIG. 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。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a heater without a heat storage body corresponding to FIG. 3. 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。It is a flowchart which shows the process routine performed by the energy recovery apparatus for vehicles which concerns on 1st Embodiment. 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。It is explanatory drawing which shows roughly a vehicle provided with the energy recovery apparatus for vehicles which concerns on this embodiment. 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。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the heater accommodating case of the 1st aspect used for this embodiment. 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。It is explanatory drawing which shows schematic structure of the heater accommodating case of the 2nd aspect used for this embodiment.

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。   A vehicle energy recovery device as an example of a vehicle control device according to the present invention will be described below. FIG. 1 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of a vehicle energy recovery device 10 according to the first embodiment. The vehicle 500 includes an alternator (generator) 40 that is driven by the driving force of the engine 510. The engine 510 includes an engine-side pulley 511 for providing the alternator 40 with a driving force (output) extracted from a crankshaft (not shown). The alternator 40 includes an alternator-side pulley 401 to which a driving force provided from the engine 510 is input. The engine-side pulley 511 and the alternator-side pulley 401 are mechanically connected by a belt 512, and the driving force of the engine 510 is transmitted to the alternator 40 via the belt 512.

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。   The vehicle 500 includes a heater 31, a vehicle auxiliary machine 41, a battery 42, a control unit 60, a first relay 61, a second relay 62, and a first temperature sensor 191 housed in the case 20. . The alternator 40 and the first and second relays 61 and 62 are connected to the control unit 60 by a control signal line. The first and second relays 61 and 62 are electrically connected between the alternator 40 and the heater 31 according to a control signal from the control unit 60, and are electrically connected to the alternator 40 and the vehicle auxiliary equipment 41 and the battery 42. Switching on / off (connected / disconnected) of a simple connection. In the present embodiment, the vehicle 500 means a configuration including the vehicle energy recovery device 10 according to the first embodiment in addition to the components provided in a normal vehicle including the engine 510. . The vehicle energy recovery device 10 means a configuration including at least an alternator 40, a vehicle auxiliary machine 41, a battery 42, a first relay 61, and a second relay 62.

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。   The vehicle auxiliary machine 41 is an auxiliary machine that is used in conjunction with vehicle travel that is driven (consumes electric power) by the electric power output from the alternator 40 or the electric power stored in the battery 42. This applies to navigation systems and electric heaters.

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。   The alternator 40 in the present embodiment is a variable voltage generator that varies the output voltage in the range of 12V to 100V, for example, according to a control signal from the control unit 60. The output voltage of the alternator 40 is adjusted by controlling the excitation current supplied to the rotor. For controlling the exciting current, for example, a control signal for maintaining the exciting current may be transmitted from the control unit 60 to the regulator circuit included in the alternator 40, or the exciting current is supplied from the control unit 60 to the alternator as a control signal. It may be realized by supplying to. The output terminal of the alternator 40 is electrically connected to the heater 31 via the first relay 61, and is also electrically connected to the vehicle auxiliary machine 41 via the second relay 62. It is electrically connected to the plus terminal (+) of the battery 42 via the total 64. A DC / DC converter for stepping up or stepping down the voltage may be arranged on the wiring path from the alternator 40 to the vehicle auxiliary equipment 41 and the battery 42. The grounding side terminals of the alternator 40, the vehicle auxiliary machine 41, and the heater 31 are electrically connected to the negative terminal (−) of the battery 42 through the body ground.

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。   The first relay 61 is a switch that turns on or off the heater 31, that is, switches power supply to or interruption from the heater 31. The second relay 62 is a switch that switches between supplying and shutting off the electric power generated by the alternator 40 with respect to the auxiliary machine 41 and the battery 42. The first to second relays 61 to 62 are connected to the control unit 60 via a control signal line, and are turned on (closed) or turned off (opened) by a control signal from the control unit 60. The ammeter 64 provides the detected output current of the battery 42 to the control unit 60 via the signal line. The first temperature sensor 191 is used to detect the temperature of the heater 31 (the heat storage body 30), and is connected to the control unit 60 through a signal line.

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。   In the present embodiment, by turning on the first relay 61 and turning off the second relay 62, the power generated by the alternator 40 is directly considered, that is, the power supply to the battery 42 and the auxiliary machine 41 is taken into consideration. It can supply to the heater 31 without doing. Therefore, when the vehicle decelerates, the alternator 40 can be generated at a desired output voltage and the heater 31 can generate heat to store heat as heat energy without considering the allowable voltage of the auxiliary machine 41 and the battery 42, for example, 14V. it can. When the heat storage body 30 is provided separately from the heater 31, the heat energy generated by the heater 31 is stored in the heat storage body, so that the heat energy can be held for a longer time. As a result, the kinetic energy at the time of vehicle deceleration can be converted into thermal energy and stored in the heater 31 and the heat storage body 30 without being discarded. The heat stored in the heat accumulator 30 and the heater 31 is used, for example, to increase the temperature of the exhaust gas in accordance with the operating state of the vehicle, or the heat source of the vehicle interior heating immediately after starting the vehicle, the temperature of the coolant And is used as a heat source for realizing early warm-up of the engine 510.

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。   The heater 31 in this embodiment will be described in detail. FIG. 2 is an external perspective view showing a schematic configuration of a heater housing case including a heater in the present embodiment. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the heater included in the heat storage body, cut along line 3-3 shown in FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a heater without a heat storage body corresponding to FIG.

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。   The heater housing case 20 includes a channel tube 21, a heat storage body 30, a heater 31, and a heat insulating material 23. The heater housing case 20 will be described taking an example in which a fluid, for example, exhaust gas or heat transfer fluid flows therein. The heater housing case 20 is made of stainless steel or a steel plate that has been subjected to an antioxidant treatment. The heater housing case 20 includes an introduction portion 20a for introducing exhaust gas into the interior and a discharge portion 20b for discharging fluid to the outside. The fluid introduced from the introduction part 20a flows through the flow path pipe 21 functioning as the flow path part and is discharged from the discharge part 20b to the outside. The flow channel 21 has a hollow rectangular shape, but may have a cylindrical shape and other shapes.

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。   The heat storage body 30 is partially disposed inside the flow path pipe 21. The heat storage body 30 has a rectangular shape in accordance with the shape of the flow path tube 21, but may have other shapes such as a cylindrical shape. As the heat accumulator 30, a ceramic material having an internal flow path that allows fluid flow therein, a sintered body of metal powder, a metal honeycomb, an expanded metal, or the like can be used. Moreover, the latent heat storage body by molten salt etc. can also be used as the thermal storage body 30. FIG. The internal flow path may be a flow path that is intentionally formed, for example, a straight flow path, or may be a flow path that is formed by a gap formed due to the properties of the material, for example, a coasting flow path. . Furthermore, the heat storage body 30 may be disposed on the entire flow path pipe 21 according to a necessary heat capacity.

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。   The heater 31 is included in the heat storage body 30. In the example of FIGS. 2-4, since the flow path pipe 21 has a rectangular shape, and the heat storage body 30 also has a rectangular shape in accordance with this, the heater 31 has a rectangular spiral cross section. However, it may have a shape having a circular spiral cross section. As shown in FIG. 3, since the heater 31 is used to store heat in the heat storage body 30, the heater 31 may be included in part or all of the heat storage body 30, or the outer peripheral surface of the heat storage body 30. A part or all of these may be arranged close to or joined to each other. The heater 31 may be a heater in which a plurality of metal flat plates or corrugated plates, or metal flat plates and corrugated plates are separated and stacked, and the plate material itself generates heat when energized. In this case, it is desirable that the metal plate material is subjected to perforation processing or uneven processing in order to increase the heat generating surface area. As the heater 31, a plurality of heaters having a rod shape and inserted in the internal flow path of the heat storage body 30 along the fluid flow direction may be used.

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。   In this embodiment, the heater is a resistance heating element (heating member) that is not covered with an insulating material and generates heat when the member is energized, and includes a nichrome wire, a copper wire, and a tungsten wire. Or a bare metal material such as a plate, such as a stainless material, a copper material, or an aluminum material. When the heater 31 comprised from these members is used, since the heater 31 itself functions also as a heat storage body, it is not necessary to provide the heat storage body 30 separately. For example, as shown in FIG. 4, when the heater 31 has an aspect having a spiral cross section by laminating plate materials, each metal plate material functions sufficiently as a heat generating member and a heat storage member. Therefore, it also functions as the heat storage body 30 having a predetermined heat capacity. In this case, the space between the stacked plate members can function as an internal flow path. Further, a heater including a resistance heating element disposed in a case covered with a powdered inorganic insulator such as magnesia, that is, a heater generally called a heater may be used. Furthermore, a nonmetallic material such as silicon carbide or carbon having a small heat capacity may be used as the heater 31 depending on the application.

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。   A heat insulating material 23 is disposed or filled between the flow path tube 21 and the heater housing case 20. As the heat insulating material 23, for example, a ceramic sheet material, a cylindrical hard ceramic material, a foamable ceramic material, or the like is used. By providing the heat insulating material 23, the amount of heat conduction to the metal heater housing case 20 can be suppressed, and the heat retention efficiency in the heater 31 and the heat storage body 30 can be maintained at a desired level. The case 201 may be provided with a double wall structure that sandwiches an air layer in order to further improve heat insulation.

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。   Operation control of the vehicle energy recovery device 10 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart showing a processing routine executed by the vehicle energy recovery apparatus according to the first embodiment. This processing routine is executed by the control unit 60. The control unit 60 includes at least an input / output interface (not shown) for exchanging control signals and detection signals with a central processing unit (CPU), a memory, and external devices.

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。   The control unit 60 starts this processing routine when the vehicle is started, and detects the driving state of the vehicle by various sensors provided in the vehicle. Further, this processing routine may be executed every time a change in the driving state of the vehicle is detected, or may be repeatedly executed at predetermined time intervals. Furthermore, this processing routine may be interrupted after setting all the set values to the initial values even when the abnormality is detected in the heater 31 or the like. For example, the control unit 60 determines whether the driving state of the vehicle is in a decelerating state based on an input signal input from an accelerator pedal opening sensor and an input signal input from a brake pedal depression amount sensor that detects the depression amount of the brake pedal. It is possible to determine whether or not the engine 510 is in an operating state that does not require driving force. For example, when depression of the brake pedal is detected, the control unit 60 can determine that the vehicle is in a decelerating state, and the regenerative electric energy (excitation current) according to the depression amount of the brake pedal. The amount of regenerative braking by the generation of regenerative electric power and the amount of mechanical braking by the brake device may be harmonized. Further, when receiving an input signal indicating that the accelerator pedal is off from the accelerator pedal opening sensor, the control unit 60 can determine that the engine 510 is in an operating state that does not require driving force, that is, the coasting state. . For example, on a downhill, regenerative braking by generating regenerative electric power may be executed instead of the engine brake or together with the engine brake in response to the accelerator pedal being turned off. In some cases, the regenerative power can be generated without reducing the speed. In the following, for the sake of simplicity, an operation state that does not require the driving force by the engine 510 will be described as a deceleration state, but the present invention is not limited to the deceleration state as described above.

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。   The control unit 60 determines whether or not the driving state of the vehicle is in a decelerating state (step S100), and when it is determined that the driving state of the vehicle is in a decelerating state (step S100: Yes), the heater 31. It is determined whether the temperature T (° C.) is lower than the predetermined temperature T1 (° C.) (step S102). The predetermined temperature T1 is a temperature at which the heater 31 is damaged such as melting, and is set to a temperature of about 1000 ° C. for a metal heater and about 1300 ° C. for a ceramic heater, for example. Note that the predetermined temperature T1 varies depending on the specific material of the heater 31, and thus is not limited to these temperatures and may be any temperature that can protect the heater 31 from thermal damage.

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。   When the control unit 60 determines that the temperature T of the heater 31 is smaller than the predetermined temperature T1 (step S102: Yes), the control unit 60 turns off the second relay 62 (step S104) and turns on the first relay 61 (step S102). S106). That is, the alternator 40 and the heater 31 are electrically connected directly, and the alternator 40, the auxiliary machine 41, and the battery 42 are electrically disconnected. The control unit 60 sends a signal for increasing the set voltage to the alternator 40 (step S108), and returns to step S100. The rated voltage of the battery 42 in a general vehicle is 12V or 24V, and the operating voltage of the auxiliary machine 41 that is operated by the power of the battery 42 is 12V or 24V. Therefore, the output voltage of the alternator 40 is normally set to a reference value of 12V or 24V. However, in this embodiment, the battery 42 and the auxiliary machine 41 are electrically disconnected from the alternator 40. The output voltage of the alternator 40 can be increased to a desired voltage value. As a result, conventionally, the output voltage of the alternator 40 is regulated, so that it is possible to convert more kinetic energy of the vehicle due to deceleration that could not be recovered to electric energy, and energy regeneration efficiency can be improved. . Further, conventionally, the electrical energy generated by the alternator could not be stored due to insufficient capacity of the power storage unit, but in the present embodiment, the electrical energy obtained by the alternator 40 is converted into thermal energy by the heater 31 and the amount of heat. Therefore, all the regenerative power generated by the alternator 40 can be used. In this state, the auxiliary machine 41 is driven by the power of the battery 42.

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。   When the control unit 60 determines that the temperature T of the heater 31 is equal to or greater than the predetermined temperature T1 (step S102: No), the control unit 60 turns off the first relay 61 (step S110) and turns on the second relay 62 ( Step S112) and return to Step S100. When the temperature T of the heater 31 is equal to or higher than the predetermined temperature T1, the situation in which the heater 31 continues to generate heat due to the continued power supply and causes thermal damage is prevented or suppressed. Note that the predetermined temperature T2 may be set in advance in addition to the predetermined temperature T1 (T1> T2), and the set voltage may be reduced when the temperature T of the heater 31 ≧ the predetermined temperature T2. The reduction of the set voltage may be, for example, a reduction to a reference value, or an intermediate value between the reference value and the increase value. By reducing the amount of heat generated by the heater 31, thermal damage to the heater 31 can be prevented or suppressed, and more kinetic energy of the vehicle can be recovered. It should be noted that a variable resistance type switch is used as the first relay 61 to gradually change the amount of power supplied to the heater 31 to suppress load fluctuations in the alternator 40 due to a change in the amount of supplied power, thereby improving drivability. May be improved. The relay 61 instantly turns on / off the electrical connection. Further, when the electrical connection between the alternator 40 and the heater 31 is disconnected, the excitation current in the alternator 40 is gradually reduced to suppress the torque fluctuation in the alternator, thereby suppressing the fluctuation in the vehicle speed. May be.

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。   When the control unit 60 determines that the driving state of the vehicle is not in the deceleration state (step S100: No), the control unit 60 sets the set voltage (output voltage) of the alternator 40 to the reference value (step S114) and sets the driving state. In response, the first and second relays 61 and 62 are switched (step S116), and the process returns to step S100. That is, the generation of regenerative power by the alternator 40 is not executed, and the alternator 40 generates power to supply power to the auxiliary machine 41. Therefore, power generation at a reference voltage value of 12V or 24V is required. When the auxiliary machine 41 is driven by the electric power generated by the alternator 40, the first relay 61 is turned off and the second relay 62 is turned on. On the other hand, when power generation by the alternator 40 is not executed, such as when the vehicle is accelerating, the power from the battery 42 is supplied to the auxiliary machine 42, so the first relay 61 and the second relay 62 are turned off. Further, when the generated power of the alternator 40 is used for driving the auxiliary machine 41 and charging the battery 42, the first relay 61 is turned off and the second relay 62 is turned on. In the present specification, the alternator 40, the heater 31, the battery 42, and the auxiliary machine 41 are selectively and electrically connected by a combination of on / off of the first relay 61 and the second relay 62. However, the alternator 40 and the heater 31, and the alternator 40, the battery 42, and the auxiliary machine 41 may be electrically connected by a single relay (switch).

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。   A vehicle configuration in which the above-described vehicle energy recovery apparatus 10 can be mounted will be described with reference to FIG. FIG. 6 is an explanatory diagram schematically showing a vehicle including the vehicle energy recovery device according to the present embodiment. The vehicle 500 includes a diesel engine (hereinafter referred to as “engine”) 510, four wheels 520, and a heater housing case 20. The engine 510 uses light oil as fuel, outputs driving force by the explosive combustion of the fuel, and the exhaust system is equipped with exhaust gas containing NOx (nitrogen oxide) and PM (particulate matter) accompanying the explosive combustion. Exhaust into the atmosphere through a purification system.

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（ＮＨ_３ＤＯＣ）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。 The vehicle 500 includes various exhaust gas purification devices on the exhaust pipe 11 (exhaust pipe line). The exhaust pipe 11 is connected to the engine 510 via the manifold 11a on the engine 510 side (upstream side of the exhaust gas flow), and includes a muffler end pipe 11b on the most downstream side of the exhaust gas flow. The purification system includes a diesel oxidation catalyst (DOC) 12, a diesel particulate filter (DPF) 13, a heater housing case 20, a selective catalyst reduction device (SCR) 14 and an ammonia slip diesel oxidation catalyst (from the upstream side of the exhaust gas flow ( NH ₃ DOC) 15 is provided on the exhaust pipe 11. A fuel injection device 17 may be disposed upstream of the DOC 12 on the exhaust pipe 11, and a urea water injection device 18 is disposed upstream of the SCR device 14. A first temperature sensor 191 is arranged in the heater housing case 20. The first temperature sensor 191 may be disposed in the vicinity of the heater 31 in the heater housing case 20 or may be provided on the downstream side of the heater housing case 20. That is, the temperature of the heater 31 may be detected via the exhaust gas temperature. The term “on the exhaust pipe” in the present embodiment means both the inside of the exhaust pipe and the middle of the exhaust pipe (which constitutes a part of the exhaust pipe).

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（ＣＯ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）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（ＮＯ_２）に変換する。 The diesel oxidation catalyst 12 supports a noble metal such as platinum (Pt) or palladium (Pd) as a catalyst, and oxidizes carbon monoxide (CO) and hydrocarbon (HC), which are unburned gas components contained in the exhaust gas. Then, it is converted into carbon dioxide (CO ₂ ) and water (H ₂ O), and nitric oxide (NO) contained in the exhaust gas is oxidized to be converted into nitrogen dioxide (NO ₂ ).

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ＮＯ_２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（ＣＯ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）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。 The diesel particulate filter 13 is a filter that collects particulate matter (PM) contained in the exhaust gas through a fine gap in the porous ceramic. A metal catalyst such as platinum is applied to the porous surface, and the diesel particulate filter 13 has a particulate matter in an atmosphere of 250 to 300 ° C. in the presence of NO ₂ generated by the diesel oxidation catalyst 12. It is naturally regenerated by causing a chemical reaction with the catalyst and converting it to carbon dioxide (CO ₂ ) and water (H ₂ O). The diesel particulate filter 13 supplies fuel to the diesel oxidation catalyst 12 directly from the engine 510 via the fuel injection device 17 or through an exhaust stroke, and catalytically combusts fuel-derived hydrocarbons to increase the exhaust temperature. It can also be regenerated by forced regeneration in which the particulate matter collected at 450 ° C. or higher is oxidized.

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（ＮＨ_３）を生成し、排気ガス中のＮＯｘ成分を窒素（Ｎ_２）および水（Ｈ_２Ｏ）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。 The selective catalytic reduction (SCR) device 14 is a device that carries a zeolite-based catalyst or a vanadium-based catalyst and selectively reduces NOx. In the selective catalyst reduction device 14, in general, urea water is sprayed on the exhaust gas by the urea water injection device 18 at the upstream side of the selective catalyst reduction device 14, and ammonia (NH ₃₎ passes through thermal decomposition and hydrolysis reaction of urea water. ) And the NOx component in the exhaust gas is converted into nitrogen (N ₂ ) and water (H ₂ O). Therefore, the exhaust gas temperature is required to be an appropriate temperature, for example, a temperature of 200 ° C. or higher, in order to obtain ammonia from the urea water, in the upstream stage of the selective catalyst reduction device 14.

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。   The ammonia slip / diesel oxidation catalyst 15 supports the same catalyst as the diesel oxidation catalyst 12 and oxidizes and decomposes ammonia that has not been subjected to the reaction in the selective catalytic reduction device 14 to generate nitrogen or NOx.

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。   According to the configuration shown in FIG. 6, since the exhaust gas can be heated by the heater housing case 20, the exhaust gas heated by the heater 31 is supplied to the SCR device 14 disposed in the subsequent stage. And the SCR device 14 can be appropriately operated. In particular, when the heat storage body 30 is separately provided, a larger heat capacity than that of the heater 31 can be obtained, so that it is possible to store a larger amount of heat converted from the regenerative power and to store heat for a longer time. Heated exhaust gas can be supplied to the SCR device 14.

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。   With reference to FIG. 7 and FIG. 8, the structural example of the heater accommodation case 20 at the time of mounting in the vehicle 500 shown in FIG. 6 is demonstrated. FIG. 7 is an explanatory diagram showing a schematic configuration of the heater housing case of the first aspect used in the present embodiment. FIG. 8 is an explanatory view showing a schematic configuration of the heater housing case of the second aspect used in the present embodiment.

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。   In the example of FIG. 7, the heater 31 is included in the heat storage body 30, and exhaust gas is introduced into the heater housing case 20 from the DPF 13 via the introduction portion 20 a, and at least one of the heat storage body 30 and the heater 31 is included. Heated by one of them. The heater 31 may generate heat when the first relay 61 is turned on, or may not generate heat when the first relay 61 is turned off. The exhaust gas heated by at least one of the heat storage body 30 and the heater 31 is introduced into the SCR device 14 via the discharge part 20b.

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。   In the example of FIG. 8, the heater 31 is included alone, and exhaust gas is introduced from the DPF 13 into the heater housing case 20 through the introduction portion 20 a and heated by the heater 31. The heater 31 may generate heat when the first relay 61 is turned on to heat the exhaust gas, or the first relay 61 is turned off and heat is stored by the heat storage capability of the heater 31. The exhaust gas may be heated by the amount of heat. The exhaust gas heated by the heater 31 is introduced into the SCR device 14 through the discharge unit 20b.

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。   As described above, according to the vehicle energy recovery device 10 according to the first embodiment, the alternator 40 and the heater 31 are directly electrically connected when the driving force by the engine 510 is not required during vehicle travel. Further, the kinetic energy of the vehicle in an operation state that does not require the driving force of the engine 510 can be regenerated more efficiently, more specifically, the kinetic energy of the vehicle can be used as thermal energy. That is, when the alternator 40 can be operated by the kinetic energy of the vehicle, the kinetic energy of the vehicle is converted into electric energy, and the electric energy obtained by the conversion is converted into heat energy by the heater 31 as the amount of heat. Heat is stored in the heater 31 itself.

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。   Therefore, compared with the case where the kinetic energy of the vehicle is recovered (regenerated) as electric energy, an additional configuration such as a capacitor and a DC / DC converter is not necessary, and it is not necessary to consider the mounting space in the vehicle 500. Costs associated with configuration are not required. Further, by recovering the kinetic energy of the vehicle as thermal energy, when recovering the kinetic energy of the vehicle as electric energy, it is also possible to recover the kinetic energy that could not be recovered due to a shortage of the storage battery capacity. That is, when increasing the capacity of the power storage unit, cost and mounting space become a problem, but since the heat capacity body has a simple configuration, it can be arranged in a narrow space at a relatively low cost. It is easy to use a heat capacity body that matches the amount of kinetic energy recovered. In addition, heat accumulation (recovery) can be performed in a short period of time compared to electric power storage, and a large amount of heat energy can be recovered in a short period of time. It can be recovered well.

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。   When the heat storage body 30 is provided in addition to the heater 31, it becomes possible to store a larger amount of heat over a long period of time, and the time interval between the timing of heat storage and the timing of heat release is free. Can expand the degree.

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。   The amount of heat stored in the heater 31 and the heat storage body 30 is used, for example, as a heat source for heating and air conditioning in the vehicle, for heating the coolant of the engine 510, engine oil, or transmission oil to increase the exhaust gas temperature. obtain. The increase in the exhaust gas temperature makes it possible to quickly raise various exhaust gas cleaning devices provided in the vehicle to an appropriate operating temperature, and it is possible to achieve exhaust gas purification that complies with exhaust gas regulations. When the amount of heat stored in the heater 31 and the heat accumulator 30 is used as a heat source for the air conditioning in the vehicle, warm air having an appropriate temperature can be supplied into the vehicle before the engine 510 is warmed up. When the amount of heat stored in the heater 31 and the heat storage body 30 is used as a heat source for heating the coolant and engine oil of the engine 510, it becomes possible to speed up the warming up of the engine 510 in the cold state. The amount of fuel required for warming up the engine 510 can be reduced, and the engine 510 can be operated in an appropriate temperature range at an early stage. Further, if the mission oil is heated by the amount of heat stored in the heater 31 and the heat storage body 30, it is possible to quickly eliminate the friction loss at the sliding part of the drive system due to the low-temperature oil, thereby reducing the fuel consumption rate of the vehicle. Can be improved.

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。   According to the vehicle energy recovery device 10 according to the first embodiment, when the kinetic energy of the vehicle is regenerated by the alternator 40, the battery 42 and the auxiliary machine 41 can be electrically disconnected from the alternator 40. The power generation can be performed at an output voltage that is efficient for the alternator 40 without limiting the output voltage. In particular, by using the variable voltage type alternator 40, stable power generation at the reference voltage is realized during normal driving, while the vehicle kinetic energy is recovered at a voltage higher than the reference voltage. , The kinetic energy of the vehicle can be more effectively converted into electric energy, and the energy regeneration efficiency in the entire vehicle can be improved. Note that the set voltage of the variable voltage type alternator 40 may be set according to the driving state of the vehicle. For example, when high deceleration is required, a high regenerative power is set by setting the set voltage high. A braking force and an electric energy regeneration rate can be realized.

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。   According to the vehicle energy recovery device 10 according to the first embodiment, since the temperature of the heater 31 is monitored by the first temperature sensor 191, the temperature of the heater 31 causes temperature damage to the heater. In addition, the kinetic energy of the vehicle can be efficiently converted into thermal energy.

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。 Variations:
(1) In the above embodiment, the variable voltage type alternator 40 is used. However, instead of the variable voltage type, for example, an alternator whose output voltage value is regulated by a regulator may be used. Even in this case, the power of a relatively high voltage value is heated by performing control that allows continuation of power generation at a voltage higher than the rated voltage of the battery 42 and the auxiliary machine 41 (to the extent that regulation is not required). Can be supplied to the vessel 31. Alternatively, the regulator may be released and power generation by the alternator 40 may be performed depending on the state of operation of the vehicle.

（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。 (2) In the said embodiment, although demonstrated taking the case of the vehicle provided with the diesel engine 510, you may apply to the vehicle provided with a gasoline engine. The configuration for converting the kinetic energy of the vehicle into heat energy and performing energy regeneration is not limited to the type of engine. The thermal energy obtained by energy recovery may be used for heating a three-way catalyst that is generally used as a purification device for a gasoline engine.

（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。 (3) In the above embodiment, the second relay 62 switches the electrical connection or non-connection between the alternator 40, the auxiliary machine 41, and the battery 42. However, the second relay 62 includes the alternator 40 and the battery. 42, or the electrical connection or non-connection between the alternator 40 and the auxiliary machine 41 may be switched.

（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。 (4) In addition to the method described in the above embodiment, various parameters such as vehicle speed, engine speed, wheel rotational speed, and fuel injection amount are used to determine whether or not the vehicle requires driving force from the engine 510. It may be determined based on.

（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。 (5) Although the case where kinetic energy is recovered only as thermal energy has been described in the above embodiment, it may also be recovered as electrical energy. That is, power regeneration may be performed using the battery 42 without providing a new configuration for recovering electrical energy, or power regeneration is performed using a relatively inexpensive and small configuration for recovering electrical energy. It may be broken. In this case, since heat quantity regeneration is mainly used, kinetic energy can be stored in a plurality of modes while solving problems that have been a problem in the past in power regeneration.

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。   As mentioned above, although this invention was demonstrated based on the Example and the modification, Embodiment mentioned above is for making an understanding of this invention easy, and does not limit this invention. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and equivalents thereof are included in the present invention. For example, the technical features in the embodiments and the modifications corresponding to the technical features in each embodiment described in the summary section of the invention are to solve some or all of the above-described problems, or In order to achieve part or all of the effects, replacement or combination can be performed as appropriate. Further, if the technical feature is not described as essential in the present specification, it can be deleted as appropriate.

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 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Vehicle energy recovery device 11 ... Exhaust pipe 11a ... Manifold 11b ... Muffler end pipe 12 ... Diesel oxidation catalyst 13 ... Diesel particulate filter 14 ... Selective catalyst reduction device 15 ... Diesel oxidation catalyst 17 ... Fuel injection device 18 ... Urea water injection Device 191 ... first temperature sensor 20 ... heater housing case 20a ... introduction part 20b ... discharge part 21 ... channel pipe 21a ... channel part 23 ... heat insulating material 30 ... heat accumulator 31 ... heater 40 ... alternator 401 ... alternator Side pulley 41 ... Auxiliary machine 42 ... Battery 500 ... Vehicle 510 ... Diesel engine 511 ... Engine side pulley 512 ... Belt 520 ... Wheel 60 ... Control unit 61 ... First relay 62 ... Second relay 64 ... Ammeter

Claims (6)

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。 A vehicle control device,
A generator driven by an internal combustion engine;
A heater,
Battery,
A switch for switching electrical connection or electrical disconnection between the generator and the heater or the battery;
The switch is configured to electrically connect the generator and the heater and to electrically disconnect the generator and the battery when driving force by the internal combustion engine is not required during vehicle travel. A vehicle control device comprising a control unit for controlling. 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。 The vehicle control device according to claim 1 further includes:
A vehicle control device comprising a heat storage body that stores thermal energy generated by the heater. 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。 The vehicle control device according to claim 1 or 2,
The generator is a variable voltage generator,
The said control part is a vehicle control apparatus which increases the output voltage of the said generator, when the driving force by the said internal combustion engine is not required at the time of the said vehicle travel. 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。 The vehicle control device according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
A temperature detector for detecting the temperature of the heater;
When the detected temperature of the heater exceeds a predetermined temperature, the control unit controls the switch so that the generator and the heater are electrically disconnected from each other. . 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。 The vehicle control device according to any one of claims 1 to 4, further comprising:
An auxiliary machine that operates with electric power from the generator or the battery,
The switching unit further switches electrical connection or non-connection between the generator and the auxiliary machine,
The said control part is a vehicle control apparatus which controls the said switch so that the said battery and the said auxiliary machine may be electrically connected, when the driving force by the said internal combustion engine is not required at the time of vehicle travel. 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。 A vehicle control method comprising:
Determine whether the driving force of the internal combustion engine is required when the vehicle travels,
When the driving force by the internal combustion engine is not required, the generator and the heater driven by the internal combustion engine are electrically connected and the generator and the battery are not electrically connected. And a vehicle control method for switching a switcher for switching between electrical connection and electrical disconnection with the heater or the battery.

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