特開 2024-148030 発電システム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024148030

(43)【公開日】2024-10-17

(54)【発明の名称】発電システム

(51)【国際特許分類】

   F01D 15/10 20060101AFI20241009BHJP

   H02K 7/18 20060101ALI20241009BHJP

   H02K 7/116 20060101ALI20241009BHJP

   F01K 23/02 20060101ALI20241009BHJP

【ＦＩ】

F01D15/10 A

H02K7/18 Z

H02K7/116

F01K23/02 Z

F01D15/10 C

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023060910

(22)【出願日】2023-04-04

(71)【出願人】

【識別番号】000000011

【氏名又は名称】株式会社アイシン

(74)【代理人】

【識別番号】110001818

【氏名又は名称】弁理士法人Ｒ＆Ｃ

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 基光

(72)【発明者】

【氏名】橋本 篤徳

(72)【発明者】

【氏名】斉藤 光里

【テーマコード（参考）】

3G081

5H607

【Ｆターム（参考）】

3G081BA02

3G081BA20

3G081BB04

3G081BC06

3G081BD00

5H607AA12

5H607BB02

5H607BB07

5H607BB14

5H607CC05

5H607DD03

5H607EE33

5H607FF30

(57)【要約】

【課題】熱エネルギーを効率よく取り出して発電効率を高めた発電システムを構成する。
【解決手段】冷媒を循環させる第一ポンプ１４と、第一ポンプ１４から吐出された冷媒を蒸発させる蒸発器１１と、蒸発器１１から流出した冷媒により運動エネルギーを出力する膨張機１２と、当該膨張機１２から流出した冷媒を凝縮させる凝縮器１３と、が配置された冷媒流路１５を有する熱機関モジュールＧａと、運動エネルギーを、キャリア２４を介してプラネタリギヤ２２に伝達する遊星歯車機構２０と、遊星歯車機構２０のサンギヤ２１に回転軸が接続されたモータジェネレータ１６と、を備えている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

冷媒を循環させる第一ポンプと、当該第一ポンプから吐出された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、当該蒸発器から流出した前記冷媒により運動エネルギーを出力する膨張機と、当該膨張機から流出した前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、が配置された冷媒流路を有する熱機関モジュールと、
前記運動エネルギーを、キャリアを介してプラネタリギヤに伝達する遊星歯車機構と、
前記遊星歯車機構のサンギヤに回転軸が接続されたモータジェネレータと、を備えた発電システム。

【請求項2】

冷却液を循環させる第二ポンプと、ラジエータと、熱交換器とが配置された冷却流路と、
前記第二ポンプを回転させるモータと、を更に備え、
前記第二ポンプの回転軸は、前記遊星歯車機構のリングギヤの回転が伝えられる請求項１に記載の発電システム。

【請求項3】

前記蒸発器は、燃料電池を冷却する冷却回路としての前記冷却流路と、前記冷媒流路との間で熱交換する請求項２に記載の発電システム。

【請求項4】

前記モータジェネレータのトルク指令値に基づいて前記膨張機の回転数を制御する制御部を更に備えた請求項１～３の何れか一項に記載の発電システム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、発電システムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ランキンサイクルシステムを備えた発電システムが知られている（例えば、特許文献１参照）。ランキンサイクルシステムは、ポンプの駆動により圧送された冷媒が蒸発器、タービン（膨張機）、凝縮器の順に流れて、発電可能に構成されている。

【0003】

特許文献１に記載の発電システムは、タービン軸がポンプ軸と同軸上に配置され、タービン軸とポンプ軸との間に変速機を配置している。この変速機は、アクチュエータの駆動力により所定のギヤ比に変換する。また、ポンプは、始動時においてモータジェネレータにより駆動され、このモータジェネレータは、タービン軸の発生トルクからポンプの駆動トルクを減算した余剰トルクにより発電可能に構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２２－１３５４０１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に記載の発電システムは、アクチュエータの駆動力により変速機を所定のギヤ比に変換しており、膨張機の回転数を連続的に変速できないため、熱エネルギーの取り出し効率が悪くなる。また、タービン軸がポンプ軸と同軸上に配置されて、さらに余剰エネルギーを用いてモータジェネレータで発電するため、機械損失に加えて電気エネルギー損失が加わり、発電効率が悪くなる。

【0006】

そこで、熱エネルギーを効率よく取り出して発電効率を高めた発電システムが望まれている。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係る発電システムの特徴構成は、冷媒を循環させる第一ポンプと、当該第一ポンプから吐出された前記冷媒を蒸発させる蒸発器と、当該蒸発器から流出した前記冷媒により運動エネルギーを出力する膨張機と、当該膨張機から流出した前記冷媒を凝縮させる凝縮器と、が配置された冷媒流路を有する熱機関モジュールと、前記運動エネルギーを、キャリアを介してプラネタリギヤに伝達する遊星歯車機構と、前記遊星歯車機構のサンギヤに回転軸が接続されたモータジェネレータと、を備えた点にある。

【0008】

本構成では、膨張機が出力した運動エネルギーが、キャリアを介してプラネタリギヤに伝達され、サンギヤに回転軸が接続されたモータジェネレータへと伝達される。このため、遊星歯車機構の減速比を変更するアクチュエータが不要であり、熱エネルギーを効率よく取り出すことができる。

【0009】

また、モータジェネレータを用いて膨張機を駆動させる際には、モータトルクを制御すればキャリア回転数を容易に制御可能となるため、膨張機の回転数を連続的に変速することができる。その結果、膨張機の出力効率の良い領域で発電することが可能となる。このように、熱エネルギーを効率よく取り出して発電効率を高めた発電システムとなる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】走行駆動装置のブロック図である。

【図2】遊星歯車機構と、タービンと、発電機との斜視図である。

【図3】遊星歯車機構の各部の回転数を示す共線図である。

【図4】タービンの回転数とモータトルクとを示すタイミングチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
〔基本構成〕
図１に示すように、燃料電池ＦＣと、走行インバータ１と、モータユニット２と、コンバータ３と、二次電池から成るバッテリー４とを備えて燃料電池車（ＦＣＶ）の走行駆動装置Ａが構成されている。

【0012】

走行駆動装置Ａは、燃料電池ＦＣで発電した電力を電力ラインＬによって走行インバータ１に供給する。走行インバータ１は、運転者のアクセル操作等に連係してモータユニット２に供給する電力を制御する。モータユニット２は、供給された電力によって回転するモータと、モータの駆動力を車輪Ｗに伝えるファイナルギヤ等を備えている。

【0013】

コンバータ３は、電力ラインＬに流れる電力の電圧を降圧してバッテリー４に供給するモードと、バッテリー４の電力を昇圧して電力ラインＬに供給するモードとの切換が可能に構成されている。

【0014】

燃料電池ＦＣは、燃料ガスとして水素ガスがアノード側に供給され、酸化剤ガスとして酸素を含む空気がカソード側に供給されることにより電気化学反応により発電を行う。図面には示していないが燃料電池ＦＣは、水素ガスの供給を制御するバルブ等の補機と、空気を供給するコンプレッサ等の補機とが制御されることにより発電が実現する。

【0015】

燃料電池ＦＣは、発電時の発熱による温度上昇を抑制する冷却回路Ｃを備えている。冷却回路Ｃは、熱交換器５と、ラジエータ６と、冷却流路７と、冷却ポンプ８（第二ポンプの一例）を備えている。

【0016】

冷却回路Ｃは、燃料電池ＦＣの内部の熱を、熱交換器５の冷却液が奪い、冷却ポンプ８の駆動により冷却液の熱をラジエータ６で放熱する。また、冷却ポンプ８は、ポンプモータ９（モータの一例）によって駆動される。

【0017】

尚、冷却液は、エチレングリコールや、プロピレングリコール等を含むロングライフクーラント（ＬＬＣ）等の冷却水、パラフィン系等の絶縁油等が用いられる。

【0018】

走行駆動装置Ａは、走行時にモータユニット２に供給する電力の増大に伴い、走行インバータ１の発熱量も増大する。この発熱は、熱エネルギーであるが、従来、有効に利用されることはなく、外部に放出していた。

【0019】

このような熱エネルギーの無駄をなくすため、図１に示す走行駆動装置Ａは、走行インバータ１の熱エネルギーを回収して運動エネルギーに変換して冷却ポンプ８（第二ポンプ）のポンプモータ９に供給する発電システムＧを備えている。尚、発電システムＧは、冷却ポンプ８に限らず他の機器に電力を供給する構成でも良い。

【0020】

発電システムＧは、熱エネルギーを運動エネルギーに変換するランキンサイクル型の熱機関モジュールＧａと、運動エネルギーを冷却ポンプ８に伝える機械駆動モジュールＧｂとを備えている。

【0021】

熱機関モジュールＧａは、運動エネルギーを遊星歯車機構２０から発電機１６（モータジェネレータの一例）に伝える。機械駆動モジュールＧｂは、遊星歯車機構２０から取り出した駆動力を機械的に冷却ポンプ８に伝える。これらの詳細は後述する。

【0022】

尚、発電システムＧは、モータユニット２の熱も併せて回収することや、燃料電池ＦＣの熱を冷却回路Ｃを介して回収する等、他の発熱源の熱を回収するように構成することも可能である。

【0023】

〔発電システム〕
熱機関モジュールＧａは、蒸発器１１と、タービン１２（膨張機の一例）と、凝縮器１３と、電動型の冷媒ポンプ１４（第一ポンプの一例）と、これらに冷媒を流す冷媒流路１５とを有している。

【0024】

熱機関モジュールＧａは、走行インバータ１の熱により蒸発器１１において冷媒を蒸発させ、蒸発した冷媒によってタービン１２を回転させ、運動エネルギーを出力する。タービン１２を通過した冷媒の熱を凝縮器１３が奪うことにより冷媒を凝縮し、冷媒ポンプ１４が冷媒を冷媒流路１５に循環させる。

【0025】

この熱機関モジュールＧａは、冷媒としてハイドロフルオロカーボン（ＨＦＣ）やハイドロフルオロオレフィン（ＨＦＯ）等が用いられる。

【0026】

図１、図２に示すように、遊星歯車機構２０は、サンギヤ２１と、複数のプラネタリギヤ２２と、リングギヤ２３と、複数のプラネタリギヤ２２を支持するキャリア２４とを有している。また、キャリア２４は、ワンウェイクラッチ１７によって回転方向が規制される。

【0027】

ワンウェイクラッチ１７は、例えば、タービン１２が停止した状況において、発電機１６に電力を供給してモータとして駆動回転させた場合に、キャリア２４の回転を規制することにより、回転駆動力を冷却ポンプ８に伝え、冷却ポンプ８の駆動を可能にする。

【0028】

発電システムＧは、タービン１２の出力軸１２ａがキャリア２４に連結し、発電機１６の駆動軸１６ａ（回転軸の一例）がサンギヤ２１に連結している。発電機１６は、タービン１２が回転し、この回転力が遊星歯車機構２０のキャリア２４と、プラネタリギヤ２２とに順次伝えられ、サンギヤ２１に伝えられることにより駆動軸１６ａが回転し、発電を行う。

【0029】

図１に示すように、発電システムＧは、発電機１６で発電された電流の制御が可能な電流制御部３１と、電流制御部３１からの電流を変換してポンプモータ９に供給するポンプインバータ３２とを備えている。

【0030】

熱機関モジュールＧａは、タービン１２の回転数を検知する回転センサ３３と、発電機１６を制御する制御ユニット３４（制御部の一例）とを備えている。

【0031】

機械駆動モジュールＧｂは、リングギヤ２３は、外周に形成されたギヤ部に咬合する入力ギヤ２５と、中間軸２６、一対のギヤで成る伝動ギヤ２７を介してポンプモータ９の作動軸９ａ（冷却ポンプ８の回転軸としても機能する）に伝える伝動系で構成されている。

【0032】

この機械駆動モジュールＧｂは、タービン１２から伝えられる駆動力によってリングギヤ２３が回転した際に、この回転力をポンプモータ９の作動軸９ａに直接伝えることにより冷却ポンプ８を直接的に駆動する。

【0033】

〔作動形態〕
発電システムＧでは、サンギヤ２１に対し駆動軸１６ａを介して発電機１６の負荷が作用し、リングギヤ２３に対し機械駆動モジュールＧｂを介して冷却ポンプ８の負荷が作用する状態にある。これにより、遊星歯車機構２０は、タービン１２から伝えられる駆動力を分割して発電機１６と、中間軸２６と出力するように機能する。

【0034】

この発電システムＧでは、走行インバータ１の熱により蒸発器１１において蒸発した冷媒がタービン１２に供給され、このタービン１２の回転エネルギー（運動エネルギー）が遊星歯車機構２０のキャリア２４に伝えられる。

【0035】

キャリア２４に伝えられる回転力は、プラネタリギヤ２２からサンギヤ２１に伝えられ発電機１６の駆動軸１６ａが回転する。

【0036】

熱機関モジュールＧａは、熱エネルギーから取り出された運動エネルギーが遊星歯車機構２０を介して発電機１６に伝えられる結果、発電が行われる。発電された電力は、電流制御部３１、ポンプインバータ３２に順次供給され、ポンプモータ９が駆動回転し、冷却ポンプ８が駆動される。

【0037】

また、熱機関モジュールＧａにおいて熱エネルギーから取り出された運動エネルギーは、遊星歯車機構２０のリングギヤ２３から機械駆動モジュールＧｂを介してポンプモータ９の作動軸９ａに伝えられ、結果として、冷却ポンプ８が駆動される。

【0038】

このように冷却ポンプ８は、電力供給によるポンプモータ９からの駆動力と、機械駆動モジュールＧｂから伝えられる駆動力とによって駆動される。

【0039】

〔制御形態〕
タービン１２は、効率的に回転する回転数（単位時間あたりの回転数）が決まっている。制御ユニット３４は、タービン１２を効率的な回転数で回転させる制御によって効率的な発電を可能にする回転制御部３４ａを備えている。

【0040】

回転制御部３４ａは、タービン１２の効率的な回転数を目標回転数Ｎｃｔ（図３、図４を参照）としてメモリ等に記憶しており、この目標回転数Ｎｃｔに設定するための制御プログラムをメモリ等に記憶している。

【0041】

回転制御部３４ａは、タービン１２が回転する際に、タービン１２の回転数を取得し、発電機１６に作用するトルク（以下、モータトルクと称する）を取得する。尚、モータトルクは、発電機１６から出力される電流（発電機１６のコイルに流れる電流の値）から取得される。

【0042】

回転制御部３４ａの制御プログラムは、電流制御部３１の電力素子（電力トランジスタ等）のＯＮ時間に対するＯＦＦ時間の設定（デュティ比と同様の概念）することにより、発電機１６の電流を制御し、モータトルクを操作している。

【0043】

つまり、発電機１６と電流制御部３１の間に流れる電流を抑制などすることで発電機１６の駆動軸１６ａに作用するモータトルクを低減し、結果として、タービン１２（膨張機）の回転数（キャリア２４の回転数と一致する）の増大を実現する。これとは逆に、発電機１６と電流制御部３１の間に流れる電流を増大などさせることで発電機１６の駆動軸１６ａに作用するモータトルクを増大させ、結果として、タービン１２の回転数の低減を実現する。

【0044】

図３の共線図は、遊星歯車機構２０の各部の回転数（単位時間あたりの回転数）を示している。図中の「Ｓ」はサンギヤ２１の回転数を示し、「Ｃ」はキャリア２４の回転数を示し、「Ｒ」はリングギヤ２３の回転数を示している。

【0045】

尚、キャリア２４の回転数は、タービン１２の回転数（出力軸１２ａの回転数）と等しい。リングギヤ２３の回転数はポンプモータ９の作動軸９ａの回転数と比例する。また、冷却ポンプ８の回転数は固定されているため、ポンプモータ９の作動軸９ａの値は決まった値を維持する。

【0046】

図３に示すように、タービン１２が低回転数Ｎｃｘで回転する際のキャリア２４、タービン１２夫々の回転数の関係を示すグラフを目標グラフＸとして示している。これに対し、タービン１２が効率的な回転数としての目標回転数Ｎｃｔで回転する際のキャリア２４、タービン１２夫々の回転数の関係を示すグラフを目標グラフＦとして示している。

【0047】

回転制御部３４ａは、例えば、タービン１２が図３に示すように、低回転数Ｎｃｘ（例えば、１５００ｒｐｍ）で回転する状況において、目標回転数Ｎｃｔ（例えば、３０００ｒｐｍ）まで上昇させる場合には、モータトルクを低減する。つまり、図４に示すように、発電機１６に作用するモータトルクの初期値Ｔｘ（例えば、－１００Ｎ・ｍ）である場合に、モータトルクを低減値Ｔｔ（例えば、－５０Ｎ・ｍ）に達するようにモータトルクを制御する。この制御では、モータトルクを低減値Ｔｔが指令値であり、タービン１２（膨張機）の回転数を制御する。

【0048】

この制御では、図４の第一タイミングｔａでモータトルクの低減開始し、図４の上段に示すように、キャリア２４の回転数を目標回転数Ｎｃｔまで上昇させる。回転制御部３４ａは、回転センサ３３の検知信号から回転数の上昇を確認した第二タイミングｔｂでモータトルクを－１００Ｎ・ｍに戻す制御を行う。これにより、タービン１２は、効率的な回転数としての目標回転数Ｎｃｔで回転し、この目標回転数Ｎｃｔは、モータトルクを戻した後にも継続する。

【0049】

この制御の説明において、低回転数Ｎｃｘ、目標回転数Ｎｃｔとして記載した回転数は一例であり、モータトルクの値も一例である。

【0050】

このように、回転制御部３４ａによる制御は、タービン１２の回転数を無段階に調整することが可能であり、タービン１２の回転数の微調整も可能となる。この調整によりタービン１２を効率的な回転数で回転させ、運動エネルギーを無駄に消費することなく、遊星歯車機構２０に伝え、発電機１６で効率的な発電を実現する。また、機械駆動モジュールＧｂにおいても遊星歯車機構２０からの駆動力によって冷却ポンプ８を効率的に駆動することが可能となる。

【0051】

〔実施形態の作用効果〕
発電システムＧは、車両で発生する熱を運動エネルギーに変換する熱機関モジュールＧａと、遊星歯車機構２０と、発電機１６と、遊星歯車機構２０から取り出した駆動力を機械的に伝える機械駆動モジュールＧｂとで構成されている。このため、発電機１６で発電した電気エネルギーでポンプモータ９を駆動し、冷却ポンプ８を駆動することが可能となる。また、遊星歯車機構２０からの駆動力を機械駆動モジュールＧｂによって冷却ポンプ８を駆動することも可能となる。

【0052】

特に、熱機関モジュールＧａにおいて取り出した運動エネルギーを機械駆動モジュールＧｂによって冷却ポンプ８と機械的に接続する構成では、電気エネルギーで冷却ポンプ８を駆動する構成と比較して、エネルギー損失の少ない駆動が可能となる。

【0053】

つまり、電気エネルギーでポンプモータ９を駆動し、冷却ポンプ８を駆動する構成は、発電機１６、ポンプモータ９、電流制御部３１、ポンプインバータ３２の夫々の効率によって多くの損失を生ずるが、熱機関モジュールＧａを用いる構成では、電気エネルギーよりエネルギー損失が小さいため、高い効率で冷却ポンプ８の駆動が可能となる。

【0054】

また、発電システムＧは、タービン１２からの回転エネルギーを遊星歯車機構２０に伝え、更に、遊星歯車機構２０から発電機１６に伝える構成であり、この発電機１６から負荷側に流れる電流の制御により発電機１６の回転数を制御し、結果として、タービン１２を高い効率で回転させることが可能となり熱エネルギーを無駄に消費することがない。

【0055】

このように、熱エネルギーを無駄に消費することなく取得した運動エネルギーで冷却ポンプ８を駆動する構成では、燃料電池ＦＣで水素ガスを無駄に消費することがなく、車両の航続距離の延長が可能となる。

【0056】

発電システムＧは、タービン１２が停止した状況において、発電機１６に電力を供給してモータとして機能させ、ワンウェイクラッチ１７によってキャリア２４の回転を停止させたまま、駆動力を冷却ポンプ８に伝え、冷却流路７で冷却液の循環を可能にする。

【0057】

発電システムＧは、発電機１６と電流制御部３１の間に流れる電流を制御することにより、タービン１２の回転数を無段階に調節することが可能であり、例えば、変速ギヤを用いて回転数を切り換えるものと比較して、構成が簡単になるだけでなく、タービン１２の回転数の微調整が可能であり、熱機関モジュールＧａの熱エネルギーが変化した場合にも、迅速に対応させることが可能となる。

【0058】

上述した実施形態では、下記の構成が想起される。
（１）冷媒を循環させる第一ポンプ（冷媒ポンプ１４）と、第一ポンプ（冷媒ポンプ１４）から吐出された冷媒を蒸発させる蒸発器（１１）と、蒸発器（１１）から流出した冷媒により運動エネルギーを出力する膨張機（タービン１２）と、膨張機（タービン１２）から流出した冷媒を凝縮させる凝縮器（１３）と、が配置された冷媒流路（１５）を有する熱機関モジュール（Ｇａ）と、運動エネルギーを、キャリア（２４）を介してプラネタリギヤ（２２）に伝達する遊星歯車機構（２０）と、遊星歯車機構（２０）のサンギヤ（２１）に回転軸（駆動軸１６ａ）が接続されたモータジェネレータ（発電機１６）と、を備えた発電システム（Ｇ）。

【0059】

本構成では、膨張機（タービン１２）が出力した運動エネルギーが、キャリア（２４）を介してプラネタリギヤ（２２）に伝達され、サンギヤ（２１）に回転軸（駆動軸１６ａ）が接続されたモータジェネレータ（発電機１６）へと伝達され発電する。このため、遊星歯車機構（２０）の減速比を変更するアクチュエータが不要であり、熱エネルギーを効率よく取り出すことができる。

【0060】

また、モータジェネレータ（発電機１６）を用いて膨張機（タービン１２）を駆動させる際には、モータトルクを制御すればキャリア回転数を容易に制御可能となるため、膨張機（タービン１２）の回転数を連続的に変速することができる。その結果、膨張機（タービン１２）の出力効率の良い領域で発電することが可能となる。このように、熱エネルギーを効率よく取り出して発電効率を高めた発電システム（Ｇ）となっている。

【0061】

（２）（１）に記載の発電システム（Ｇ）は、冷却液を循環させる第二ポンプ（冷却ポンプ８）と、ラジエータ（６）と、熱交換器（５）とが配置された冷却流路（７）と、第二ポンプ（冷却ポンプ８）を回転させるモータ（ポンプモータ９）と、を更に備え、第二ポンプ（冷却ポンプ８）の回転軸は、遊星歯車機構（２０）のリングギヤ（２３）の回転が伝えられると好適である。

【0062】

本構成では、遊星歯車機構（２０）のリングギヤ（２３）を介して、膨張機（タービン１２）の熱エネルギーから生成された運動エネルギーを直接的に第二ポンプ（冷却ポンプ８）の駆動力として用いている。よって熱エネルギーを有効活用できる。

【0063】

（３）（２）に記載の発電システム（Ｇ）の蒸発器（１１）は、燃料電池（ＦＣ）を冷却する冷却回路（Ｃ）としての冷却流路（７）と、冷媒流路（１５）との間で熱交換すると好適である。

【0064】

本構成のように、蒸発器（タービン１２）を用いて燃料電池（ＦＣ）の冷却流路（７）と冷媒流路（１５）との間で熱交換を行えば、燃料電池（ＦＣ）を冷却しつつ、燃料電池（ＦＣ）の廃熱を効率的に使用することができる。

【0065】

（４）（１）～（３）の何れか一項に記載の発電システム（Ｇ）は、モータジェネレータ（１６）のトルク指令値に基づいて膨張機（１１）の回転数を制御する制御部（制御ユニット３４）を更に備えていると好適である。

【0066】

本構成のようにモータジェネレータ（発電機１６）のトルク指令値に基づいて膨張機（タービン１２）の回転数を制御すれば、膨張機（タービン１２）の出力効率の最も高い回転領域で運転することが可能となる。また、モータジェネレータ（発電機１６）のトルク指令値を変更するだけで良いため、制御が簡便である。

【0067】

〔別実施形態〕
本発明は、上記した実施形態以外に以下のように構成しても良い（実施形態と同じ機能を有するものには、実施形態と共通の番号、符号を付している）。

【0068】

（ａ）ポンプモータ９を備えずに、遊星歯車機構２０のリングギヤ２３から機械駆動モジュールＧｂを介して伝えられる駆動力によって冷却ポンプ８（第二ポンプ）を駆動するように構成する。このように構成することにより、ポンプモータ９を駆動する電力供給系が不要となり部品点数の低減が可能となる。

【0069】

（ｂ）発電機１６で発電した電力を、燃料電池ＦＣに空気を供給するコンプレッサや、車内の温調のためのヒータや、車両に備えたモータ類に供給することが可能となる。また、発電された電力をバッテリー４に供給して充電することも可能である。

【0070】

（ｃ）熱機関モジュールＧａに対し、燃料電池ＦＣで発生する熱、モータユニット２で発生する熱、あるいは、他の機器で発生する熱を利用してタービン１２を駆動する構成を備える。その構成の具体例として、例えば、燃料電池ＦＣを冷却する冷却回路Ｃの冷却流路７に流れる冷却液の熱によって、熱機関モジュールＧａを構成する冷媒流路１５に流れる冷媒の温度上昇を図るように冷却流路７と冷媒流路１５との間で熱交換を行う熱交換器を備えることが考えられる。

【0071】

この別実施形態（ｃ）の構成により、走行インバータ１の熱だけでなく、燃料電池ＦＣの熱エネルギー、車体に備えた他の機器の熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、発電することが可能となる。

【0072】

（ｄ）実施形態に記載した冷却回路Ｃの構成に代えて、蒸発器１１、タービン１２（膨張機）、凝縮器１３、冷媒ポンプ１４（第一ポンプ）、冷媒流路１５を備えることにより、ランキンサイクル側の熱機関モジュールＧａを構成する。更に、この構成に加えて遊星歯車機構２０と発電機１６を備える。

【0073】

この別実施形態（ｄ）構成により、燃料電池ＦＣの熱を利用して発電を行うことも可能となる。

【0074】

尚、上記実施形態（別実施形態を含む、以下同じ）で開示される構成は、矛盾が生じない限り、他の実施形態で開示される構成と組み合わせて適用することが可能であり、また、本明細書において開示された実施形態は例示であって、本発明の実施形態はこれに限定されず、本発明の目的を逸脱しない範囲内で適宜改変することが可能である。

【産業上の利用可能性】

【0075】

本発明は、発電システムに利用することができる。

【符号の説明】

【0076】

５：熱交換器、６：ラジエータ、７：冷却流路、８：冷却ポンプ（第二ポンプ）、９：ポンプモータ（モータ）、９ａ：作動軸（回転軸）、１１：蒸発器、１２：タービン（膨張機）、１３：凝縮器、１４：冷媒ポンプ（第一ポンプ）、１５：冷媒流路、１６：発電機（モータジェネレータ）、１６ａ：駆動軸（回転軸）、２０：遊星歯車機構、２１：サンギヤ、２２：プラネタリギヤ、２３：リングギヤ、３４：制御ユニット（制御部）、Ｃ：冷却回路、ＦＣ：燃料電池、Ｇ：発電システム、Ｇａ：熱機関モジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】