以下、図面を参照し、本発明の実施形態に� ��る車両の推進装置について説明する。
 本発明の第1実施形態に係る車両の推進装置 1aについて、図1乃至図3を用いて説明する。� �1は、推進装置1aの概略構成図であり、図2は� ��推進装置1aの動作を説明するためのブロッ� �図である。また、図3は、推進装置1aが動作� �ているときの車速v、電動発電機の電流、及� ��バッテリが蓄える電気量Qのそれぞれの時間 的変化を示すグラフである。
 推進装置1aは、電動発電機10、電動発電機10� ��熱的に接続された第1の熱電変換素子11、バ� ��テリ20、及びパワーコントロールユニット30 (以下、「PCU30」と表示する)を有する。PCU30は 、車両の運転状況を検知して、電動発電機10� ��第1の熱電変換素子11及びバッテリ20の電流(� ��いは電力)の供給と受給を制御する。なお、 電動発電機10の出力軸には変速機2が連結され 、変速機2の出力側に設けられたディファレ� �シャルギヤが車軸を介して駆動輪3を駆動す� ��。

 ここで、図2及び図3に基づき、推進装置1aに おける電動発電機10の動作及びバッテリ20の� �放電を説明する。なお、図2及び図3において 電動発電機10の電流は、正の領域ではモータ� ��動電流Im、負の領域では回生電流Igによって 表される。また図2では電流が供給される方� �が矢印で示され、図3ではPCU30から流出する� �流を正電流とすると共に、PCU30に流入する電 流を負電流として表示する。
 図2に示されるように推進装置1aは、車両の� ��動時にバッテリ20からモータ駆動電流Imを電 動発電機10に供給し、電動発電機10をモータ� �して動作させることにより駆動輪3に駆動力� ��伝達して車両を駆動する。一方、車両の制� ��時に推進装置1aは、電動発電機10を発電機と して動作させて駆動輪3を制動し、回生電流Ig をバッテリ20とペルチェ素子である第1の熱電 変換素子11に供給することができるように構� ��されている。

 図3には、車速vによって示されるように、� �両が時刻Tsから時刻Taまで加速した後、時刻T aから時刻Tbまで平地を定速走行し、時刻Tbか� ��下り坂を制動状態で定速走行する場合の、� ��動発電機10の電流及びバッテリ20が蓄える電 気量Qの時間的変化が示されている。
 図3に示されるように、時刻TsからTaまでの� �速状態において、バッテリ20はモータ駆動電 流Imとして電流im1を電動発電機10に供給する� �また、時刻Taから時刻Tbまでの定速走行状態� ��おいてバッテリ20は、モータ駆動電流Imとし て電流im2(im1>im2)を電動発電機10に供給する� ��従って、時刻Tsから時刻Tbまでの期間、即ち 車両の駆動時には、バッテリ20に蓄えられた� ��気量Qは減少し続ける。但し電流im1は電流im2 より大きいから、時刻Taを経過するとバッテ� ��20の電気量Qの減少は、それまでの減少に比� ��緩やかになる。

 時刻Tb以降の制動状態においては、電動発� �機10から回生電流Igとして電流igがバッテリ20 及び第1の熱電変換素子11に供給される。この とき、バッテリ20には充電電流ibが供給され� �バッテリ20が充電されると共に、第1の熱電� �換素子11にはドライブ電流ip1が供給され、第 1の熱電変換素子11により電動発電機10が冷却� ��れる。こうして電動発電機10が冷却される� �とにより、電動発電機10における銅損と鉄損 が減少して電力損失が低減すると共に、電動 発電機10の耐久性が向上する。
 仮に、時刻Tb以降の制動時において、第1の� ��電変換素子11への電流ip1の供給が行われな� �とすると、バッテリ20は電流ig(ig=ib+ip1)で充� �される。この場合には、図3中に破線Qa’で� �されるように、バッテリ20の充電速度が早ま って、時刻Tcにおいて定格充電電気量Qmに達� �る。このため、時刻Tc以降も充電を継続する と、バッテリ20が過充電されてしまう。

 しかし、本実施形態の推進装置1aは、上述� �ように電動発電機10が供給する電流igのうち� ��電流ip1を第1の熱電変換素子11に供給するの� ��、バッテリ20は、図3中に電流igより少ない� �流ib(ib=ig―ip1)で充電される。これにより、� �ッテリ20の電気量Qは、図3に示されるQaのよ� �に変化し、過充電状態に至るまでの時間が� �くなる。即ち、バッテリ20が過充電となる前 に、車両が下り坂を下り終える確率が高まる 。こうして推進装置1aは、バッテリ20の過充� �が生じる確率を低くすることができる。
 更に、PCU30が図2に示されるように充電量セ� ��サ31を備えている場合、PCU30は、バッテリ20� ��速やかな充電を実現しつつ、過充電が生じ� ��確率を低くすることができる。即ち、制動� ��においてPCU30は、充電量センサ31が検出した バッテリ20の電気量に基づき、バッテリ20の� �電状態を変更する。

 具体的には、バッテリ20の電気量Qが、バッ� ��リ20の定格充電電気量Qmより小さい値に設定 された所定電気量Qt未満であるとき、PCU30は� �第1の熱電変換素子11へ電流ip1を供給するこ� �なく、バッテリ20を電流ig(ig=ib+ip1)で充電す� �。これによりバッテリ20は、図3中の破線Qa’ で示されるように、時刻Tb以降速やかに充電� ��れる。時刻Ttに至ってバッテリ20の電気量Q� �所定電気量Qtに達すると、PCU30は、第1の熱電 変換素子11への電流ip1の供給を開始して、バ� ��テリ20の充電電流を電流igから電流ibに減少� ��せる。この結果、図3中の一点鎖線Qa”で示� ��れるように、バッテリ20は時刻Ttの前に比べ 緩やかに充電される。こうして充電量センサ 31を備えた推進装置1aは、バッテリ20の速やか な充電を実現しつつ、バッテリ20の過充電が� ��じる確率を低くすることができる。なお充� ��量センサ31には、例えばバッテリ20の出力電 圧からバッテリ20が蓄えている電気量Qを推定 するセンサを使用することができる。
 以上のとおり、本実施形態に係る推進装置1 aは、電動発電機10を冷却することで電力損失 を低減することができる。また、バッテリ20� ��過充電が生じる確率が少なくするので、機� ��的ブレーキへの依存を少なくすることがで� ��ると共に、バッテリ20の耐久性を高めるこ� �ができる。更に、バッテリ20の耐久性を高め ることで、バッテリ20で回収できるエネルギ� ��の総量が増加するから、バッテリ20から利� �可能なエネルギーが増大し、エネルギーの� �保に要するコストを軽減することができる� �もちろん推進装置1aが、上述したように充電 量センサ31を有している場合には、バッテリ2 0の速やかな充電を実現しつつ、過充電が生� �る確率を低くすることができる。

 なお、車両が図示しない内燃機関をもう1つ の動力源として備えたハイブリッド車両であ る場合には、電動発電機10の冷却による電力� ��失の低減、及びバッテリ20の耐久性向上に� �う回収エネルギーの増加により燃費を向上� �せることができる。
 次に、本発明の第2実施形態に係る車両の推 進装置1bを、図4及び図5を用いて説明する。� �お、上述した第1実施形態の構成要素と同様� ��機能を有する構成要素には、同一の符号を� ��してその説明を省略する。なお、図4は推進 装置1bの動作を説明するためのブロック図で� ��る。また図5は、推進装置1bが動作している� ��きの車速v、電動発電機10の電流、及びバッ� ��リ20が蓄える電気量Qのそれぞれの時間的変� ��を示すグラフである。

 図5に示される電気量Qの時間的変化は、上� �した第1実施形態と対比して示されている。� ��た、図4及び図5において電動発電機10の電流 は、正の領域ではモータ駆動電流Imによって� ��され、負の領域では回生電流Igによって表� �れる。なお、図4では電流が供給される方向� ��矢印で示され、図5ではPCU30から流出する電� ��を正電流とし、PCU30に流入する電流を負電� �として表示する。
 第2実施形態に係る推進装置1bでは、第1の熱 電変換素子11が、ペルチェ素子として電動発� ��機10を冷却するだけでなく、PCU30の制御によ ってゼーベック効果による熱発電素子として 動作し、電動発電機10の熱エネルギーを電力� ��変換することができる点で、第1実施形態に 係る推進装置1aと相違する。即ち推進装置1b� �、電動発電機10の銅損と鉄損で生じる電力損 失の一部を電力に変換して回収することがで きる。なお本実施形態においてPCU30は、第1の 熱電変換素子11の出力電圧(図4中にvz1で示さ� �る)を所定の電圧に変換する電圧変換器(図示 せず)を有している。

 図5には、車速vによって示されるように、� �両が時刻Tsから時刻Taまで加速した後、時刻T aから時刻Tbまで定速走行し、時刻Tbから減速� ��て時刻Tdで停車し、時刻Tdから時刻Teまで加� ��し、そして時刻Teから時刻Tfまで減速して時 刻Tfで停車した場合の、電動発電機10の電流� �びバッテリ20が蓄える電気量Qの時間的変化� �示されている。
 図5に示されるように、推進装置1bでは、時� ��Tsから時刻Tbまでの期間(駆動時)には、上述� ��た第1実施形態の推進装置1aと同様に、バッ� ��リ20はモータ駆動電流Imとして電流im1を電動 発電機10に供給する。また、時刻Taから時刻Tb までの定速走行状態においてバッテリ20は、� ��ータ駆動電流Imとして電流im2(im1>im2)を電� �発電機10に供給する。これに伴い、バッテリ 20の電気量Qが実線で表されるQbのように減少� ��るが、推進装置1bでは、第1の熱電変換素子1 1により、電動発電機10の熱エネルギーを電力 に変換して電動発電機10に供給することがで� ��る。従って、図5中に破線で表されたQaのよ� ��にバッテリ20の電気量Qが減少する推進装置1 aに比較して、駆動時における推進装置1bのバ ッテリ20の放電量は少なくなる。なお、バッ� ��リ20の電力は電動発電機10に供給されている ので、熱エネルギーを変換して得られた電力 はバッテリ20に供給されていると考えること� ��できる。

 車両が時刻Tbから減速して時刻Tdで停車する までの期間(制動時)には、電動発電機10が回� �制動を行うことにより回生電流Igとして電流 igを発生する。この期間では、推進装置1bが� �推進装置1aと同様に、第1の熱電変換素子11に ドライブ電流ip1を供給してペルチェ素子とし て動作させることにより、電動発電機10を冷� ��すると共に、電流ibをバッテリ20に供給して バッテリ20を充電する。従って、推進装置1b� �おけるバッテリ20の電気量Qb及び推進装置1a� �電気量Qaの変動は同一であるといえる。この ため、上述のように時刻Tbにおいて推進装置1 aより放電量の少ない推進装置1bのバッテリ20� ��、制動時において推進装置1aよりも多くの� �気量を維持することができる。
 また、時刻Tdから時刻Teに至る期間(駆動時)� ��は、推進装置1bが、上述のようにして電動� �電機10の熱エネルギーを電力に変換できる。 従って、時刻Tsから時刻Tbまでの期間と同様� �、推進装置1bのバッテリ20は、推進装置1aの� �ッテリ20よりも放電量が少なくなる。

 車両が時刻Teから減速して時刻Tfで停車する までの期間(制動時)では、時刻Tbから時刻Tdま での期間と同様に、推進装置1bのバッテリ20� �電気量Qb及び推進装置1aのバッテリの電気量Q aの変動は同一であるといえる。
 このように、本実施形態の推進装置1bでは� �推進装置1aのバッテリ20に比べてバッテリ20� �放電量を減少させることができるので、推� �装置1aよりも更にエネルギーの利用効率を向 上させ、エネルギーの確保に要するコストを より軽減することができる。従って、車両が 図示しない内燃機関をもう1つの動力源とし� �備えたハイブリッド車両である場合には、� �費を向上させることができる。

 推進装置1bのPCU30は、更に充電量センサ31を� ��えていてもよい。この場合、制動時におい� ��PCU30は、充電量センサ31によって検出された バッテリ20の電気量Qが所定の電気量Qtより少� ��いときには、第1の熱電変換素子11へ電流ip1� ��供給せず、電流ig(ig=ib+ip1)でバッテリ20が充� ��される。一方、バッテリ20の電気量Qが所定� ��電気量Qtに達すると、PCU30は第1の熱電変換� �子11に電流ip1を供給し、バッテリ20の充電電� ��を電流igから電流ibに減少させる。これによ り、制動時において、バッテリ20の電気量Qが 少ないときには、バッテリ20を電流igで速や� �に充電することができる。また、バッテリ20 の電気量Qが所定の電気量Qtに達すると、バッ テリ20を電流igより少ない電流ibで緩やかに充 電して過充電が生じる確率を低くすることが できる。
 本実施形態の推進装置1bでは、駆動時にお� �て、第1の熱電変換素子11が電動発電機10の熱 エネルギーを電力に変換して電動発電機10に� ��給する一方、制動時においては、第1の熱電 変換素子11が電動発電機10を冷却する。ここ� �、制動時であれば電動発電機10が常に冷却さ れてもよい。或いは、制動時であっても、バ ッテリ20の電気量Qbが所定の電気量Qa未満のと きには、第1の熱電変換素子11が電動発電機10� ��熱エネルギーを電力に変換して回収し、バ� ��テリ20を充電するようにしてもよい。この� �合には、第1の熱電変換素子11が回収した電� �により、バッテリ20がより一層迅速に充電さ れる。このように制動時においては、第1の� �電変換素子を電動発電機の冷却のために動� �させる条件の成否が判断されるように、推� �装置1bを構成してもよい。

 以上説明したとおり、本実施形態の推進装� ��1bは、制動時において電動発電機10を冷却す るばかりでなく、電動発電機10が発生する熱� ��ネルギーを電力に変換することができる。� ��って、推進装置1bは推進装置1aよりも更にエ ネルギーの利用効率を高め、エネルギーの確 保に要するコストを軽減することができる。 このため、車両が図示しない内燃機関をもう 1つの動力源として備えたハイブリッド車両� �ある場合には、燃費を向上させることがで� �る。また、電動発電機10が発生する熱エネル ギーを電力に変換することで電動発電機10の� ��度上昇を抑制できるから、電動発電機10の� �力損失(銅損、鉄損)を更に少なくすることが できると共に、電動発電機10の耐久性を更に� ��めることができる。
 次に、本発明の第3実施形態に係る車両の推 進装置1cを、図6乃至図8を用いて説明する。� �お、第1及び第2実施形態の構成要素と同様の 機能を有する構成要素には、同一の符号を付 してその説明を省略する。なお、図6は推進� �置1cの概略構成図であり、図7は、推進装置1c の動作を説明するためのブロック図である。 また図8は、推進装置1cが動作しているときの 車速v、電動発電機10の電流、及びバッテリ20� ��蓄える電気量Qのそれぞれの時間的変化を示 すグラフである。

 図8に示される電気量Qの時間的変化は、上� �した第2実施形態と対比して示されている。� ��た、図7及び図8において電動発電機10の電流 は、正の領域ではモータ駆動電流Imによって� ��され、負の領域では回生電流Igによって表� �れる。なお、図7では電流が供給される方向� ��矢印で示され、図8ではPCU30から流出する電� ��を正電流とし、PCU30に流入する電流を負電� �として表示する。
 図6に示されるように、第3実施形態に係る� �進装置1cは、バッテリ20と熱的に接続されて� ��ーベック効果による熱発電素子として動作� ��る第2の熱電変換素子21を有する点で、上述� ��た第2実施形態に係る推進装置1bと相違する� ��即ち推進装置1cは、バッテリ20の充放電で生 じる熱エネルギーの一部を、PCU30によって制� ��される第2の熱電変換素子21によって回収す� ��ことができる。なおPCU30は、第2の熱電変換� ��子21の出力電圧(図7中にvz2で示される)を所� �の電圧に変換する電圧変換器(図示せず)を有 している。

 図8には、車速vによって示されるように、� �両が図5と同様に運転される場合における、� ��動発電機10及びバッテリ20が蓄える電気量Q� �時間的変化が示されている。但し、図8に示� ��れるバッテリ20の電気量Qについては、図5に 比べ、縦軸のスケールが拡大されて示されて いる。
 推進装置1cでは、PCU30によって制御される第 2の熱電変換素子21が、車両の駆動時における バッテリ20の放電によって生じる熱エネルギ� ��の一部を電力に変換し、電動発電機10に供� �することができる。また、制動時には、第2� ��熱電変換素子21がバッテリ20の充電で生じる 熱エネルギーの一部を電力に変換し、バッテ リ20を充電することができる。即ち推進装置1 cでは、バッテリ20の放電量が推進装置1bより� ��少なくなってエネルギーの利用効率が向上� ��、エネルギーの確保に要するコストが軽減� ��ると共に、バッテリ20が推進装置1bよりも早 く充電される。

 より具体的には、前述の第2実施形態の場合 と同じく、車両を図8に車速vで表されるよう� ��運転すると、推進装置1cにおけるモータ駆� �電流Imと回生電流Igとは、それぞれ推進装置1 bの場合と同一になるので、第2の熱電変換素� ��21によるバッテリ20の充電に伴って、推進装 置1cにおけるバッテリ20の電気量Qc(実線)の方� ��、推進装置1bにおけるバッテリ20の電気量Qb( 破線)よりも増大する。もちろんバッテリ20の 温度上昇も少なくなるので、推進装置1bに比� ��て推進装置1cの方がバッテリ20の耐久性が向 上する。
 推進装置1cのPCU30は、更に充電量センサ31を� ��えていてもよい。この場合、制動時におい� ��PCU30は、充電量センサ31によって検出された バッテリ20の電気量Qが所定の電気量Qtより少� ��いときに、第1の熱電変換素子11への電流ip1� ��供給を停止することにより、バッテリ20の� �電電流を増加させ、図8中に一点鎖線Qc’で� �されるように、バッテリ20を速やかに充電す ることができる。また、バッテリ20の電気量Q が所定の電気量Qtに達すると、第1の熱電変換 素子11へ電流ip1を供給することによって、バ� ��テリ20の充電電流を減少させ、バッテリ20を 緩やかに充電して過充電が生じる確率を低く することができる。

 推進装置1cのPCU30が、バッテリ20の温度を検� ��する電池温度センサ32を更に有している場� �には、バッテリ20の内部電極抵抗の増加(即� �充放電時における電力損失の増加)をもたら� ��バッテリ20の温度上昇を検知することがで� �る。PCU30がかかる温度上昇を検知した場合に は、第2の熱電変換素子21をペルチェ素子とし て動作させることによりバッテリ20を冷却し� ��バッテリ20の充放電時における電力損失を� �減することができる。
 具体的には、車両の制動時において、バッ� ��リ20の温度が所定温度(例えば35乃至40℃前後 )よりも高いときには、PCU30が第2の熱電変換� �子21に電流ip2を供給してペルチェ素子として 動作させる。これによりバッテリ20が冷却さ� ��ると共に、バッテリ20の充電電流が低減し(� ��えば、電流ib=ig-ip1-ip2)、過充電が生じる確� �をより少なくすることができる。かかる推� �装置1cは、バッテリ20の電力損失を低減して� ��にエネルギーの利用効率を向上できると共� ��、過充電が生じる確率を更に少なくするこ� ��ができる。

 ところでバッテリ20は、化学反応で電力を� �生するから、冷却しすぎると放電能力が低� �する。一般にバッテリは、常温よりも低い� �度では放電能力が低下する傾向があるので� �バッテリ20の温度が例えば20℃程度まで低下� ��たときには、第2の熱電変換素子21によるバ� ��テリ20の冷却を停止することが好ましい。
 なお本発明に係る推進装置は、前述した各� ��施形態に限定されるものではなく、その趣� ��を逸脱しない範囲で適宜変形して実施でき� ��ことはいうまでもない。例えば、動力源と� ��て電動発電機だけではなくガソリンエンジ� ��或いはディーゼルエンジン等の内燃機関を� ��用した、いわゆるハイブリッド自動車に本� ��明を適用することが可能である。
 更に、本発明に係る推進装置が適用される� ��両は、いわゆる自動車のみに限定されるも� ��ではなく、モーターバイクや軌道上を走行� ��る車両等、様々な車両に本発明に係る推進� ��置を適用することが可能である。