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発明の名称 熱電発電装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2007−14084(P2007−14084A)
公開日 平成19年1月18日(2007.1.18)
出願番号 特願2005−189764(P2005−189764)
出願日 平成17年6月29日(2005.6.29)
代理人 【識別番号】100079049
【弁理士】
【氏名又は名称】中島 淳
発明者 土屋 次郎
要約 課題
熱電変換器の故障を検出できるようにすることを目的とする。

解決手段
熱電モジュールA及びBに対応して、DC−DCコンバータA及びBを設け、各熱電モジュール12とDC−DCコンバータ14の接続をスイッチSW11、SW12、SW21、SW22によって切り替えて、各接続における熱電モジュール12から出力される電力を電力計18A、18Bで測定する。また、エンジンECUから車速を取得して車速に対応する各熱電モジュール12の発電電力をコントローラ20で推定し、検出した実電力と推定した電力とに基づいて、各スイッチに切り替えられた接続において熱電モジュール12とDC−DCコンバータ14の機能が正常か否かをコントローラ20で判定し、接続を順次切り替えて各接続毎に熱電モジュール12とDC−DCコンバータ14の機能が正常か否かを判定して、各熱電モジュール12と各DC−DCコンバータ14の故障を判断する。
特許請求の範囲
【請求項1】
熱を電力に変換して出力する熱電変換器と、
前記熱電変換器の実発電量を検出する検出手段と、
前記熱電変換器が搭載された車両の走行状態を検出する走行状態検出手段の検出結果に基づいて、前記熱電変換器の発電量を推定する推定手段と、
前記検出手段の検出結果及び前記推定手段の推定結果に基づいて、前記熱電変換器の故障を判断する判断手段と、
を備えた熱電発電装置。
【請求項2】
前記熱電変換器から出力される電力を変圧する複数の変圧器と、前記熱電変換器と複数の前記変圧器との各接続を切り替える切替手段と、を更に備え、
前記検出手段が、前記切替手段によって前記熱電変換器を何れかの変圧器に接続した時の接続された変圧器毎に実発電量を検出し、前記推定手段が、前記切替手段によって前記熱電変換器を何れかの変圧器に接続した時の接続された変圧器毎の発電量を推定し、前記判断手段が、前記前記検出手段の検出結果及び前記推定手段の推定結果に基づいて、複数の前記変圧器の故障を更に判断すること特徴とする請求項1に記載の熱電発電装置。
【請求項3】
前記熱電変換器が、適応温度が異なる複数の熱電変換器からなると共に、複数の前記熱電変換器から出力される電力を変換する変圧器と、複数の前記熱電変換器と前記変圧器との各接続を切り替える切替手段と、を更に備え、
前記検出手段が、前記切替手段によって何れかの前記熱電変換器を前記変圧器に接続した時の各実発電量を検出し、前記推定手段が、前記切替手段によって何れかの前記熱電変換器を前記変圧器に接続した時の各発電量を推定し、前記判断手段が、前記検出手段の検出結果及び前記推定手段の推定結果に基づいて、複数の前記熱電変換器の故障を判断することを特徴とする請求項1に記載の熱電発電装置。
【請求項4】
前記熱電変換器が、適応温度が異なる複数の熱電変換器からなると共に、前記熱電変換器から出力される電力を変圧する複数の変圧器と、複数の前記熱電変換器と複数の前記変圧器との各接続を切り替える切替手段と、を更に備え、
前記検出手段が、複数の前記熱電変換器と複数の前記変圧器との接続の組み合わせを前記切替手段によって切り替えた時の前記熱電変換器の各実発電量を検出し、前記推定手段が、複数の前記熱電変換器と複数の前記変圧器との接続の組み合わせを前記切替手段によって切り替えた時の前記熱電変換器の発電量を推定し、前記判断手段が、前記検出手段の検出結果及び前記推定手段の推定結果に基づいて、複数の前記熱電変換器の故障を判断すると共に、複数の前記変圧器の故障を更に判断することを特徴とする請求項1に記載の熱電発電装置。
【請求項5】
前記判断手段の判断結果に基づいて、前記切替手段による接続の切り替えを制御する接続制御手段を更に備えることを特徴とする請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の熱電発電装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、熱電発電装置にかかり、特に、熱電素子を用いて自動車の排気ガスの排気経路に発生する熱や各種熱などを利用して発電する熱電発電装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から自動車の排気ガスの排気経路やエンジン等の発熱部位に熱電素子等の熱電気変換器を設けて、熱電発電を行う熱電発電装置が提案されている。
【0003】
例えば、特許文献1に記載の技術では、低温用熱電変換器と高温用熱電変換器を検出した温度に応じて切り替えることが提案されている。詳細には、自動車に排気経路の途中を2つに分割して、一方の分割経路に低温用の熱電変換器と温度センサを設け、他方の分割経路に高温用の熱電変換器と温度センサを設け、分割経路の分岐点に切り替えバルブを設けている。そして、各分割経路を流れる排ガスの温度を温度センサによって検出して、検出した温度に応じて切替バルブを切替えて、どちらか一方の熱電変換器によって発電を行っており、これによって、熱電変換器を損傷させずに、効率的に発電することができる。
【特許文献1】特開平5−195765号公報
【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、特許文献1に記載の技術では、複数の熱電変換器を検出温度に応じて切替えて使用しているが、熱電変換器の故障診断は行っていないので、熱電変換器が故障しているか否かを判断することができない、という問題がある。
【0005】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、熱電変換器の故障を検出できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記目的を達成するために請求項1に記載の発明は、熱を電力に変換して出力する熱電変換器と、前記熱電変換器の実発電量を検出する検出手段と、前記熱電変換器が搭載された車両の走行状態を検出する走行状態検出手段の検出結果に基づいて、前記熱電変換器の発電量を推定する推定手段と、前記検出手段の検出結果及び前記推定手段の推定結果に基づいて、前記熱電変換器の故障を判断する判断手段と、を備えることを特徴としている。
【0007】
請求項1に記載の発明によれば、熱電変換器では、熱が電力に変換されることで発電される。例えば、熱電変換器としては、公知の熱電素子を適用することができるが、複数の熱電素子を組み合わせて構成してもよい。
【0008】
検出手段では、熱電変換器の実発電量が検出され、推定手段では、熱電変換器が搭載された車両の走行状態を検出する走行状態検出手段の検出結果に基づいて、熱電変換器の発電量が推定される。例えば、推定手段は、車速に対応する熱電変換器の発電量のマップを予め定めておくことで、車速センサが検出した車速と、予め定めたマップから熱電変換器の発電量を推定することができる。
【0009】
そして、判断手段では、検出手段の検出結果及び推定手段の推定結果に基づいて、熱電変換器の故障が判断される。例えば、判断手段は、検出手段によって検出された熱電変換器の実発電量と、推定手段によって推定された熱電変換器の推定発電量とを比較して、実発電量が推定発電量より小さい場合等では、熱電変換器が故障していると判断することができる。従って、熱電変換器の故障を検出することができる。
【0010】
また、請求項2に記載の発明のように、熱電変換器から出力される電力を変圧する複数の変圧器と、熱電変換器と変圧器の各接続を切り替える切替手段と、を更に備えて、検出手段が、切替手段によって熱電変換器を何れかの変圧器に接続した時の接続された変圧器毎に実発電量を検出し、推定手段が、切替手段によって熱電変換器を何れかの変圧器に接続した時の接続された変圧器毎に発電量を推定し、判断手段が、検出手段の検出結果及び推定手段の推定結果に基づいて、複数の変圧器の故障を更に判断するようにしてもよい。すなわち、熱電変換器に接続する変圧器を切り替えて、それぞれの接続における実発電量と推定発電量とからそれぞれの接続が正常に機能しているか否かを判断することができる。
【0011】
例えば、熱電変換器から出力される電力を変圧する2つの変圧器と、熱電変換器と変圧器の各接続を切り替える切替手段と、を更に備え、検出手段が、切替手段によって熱電変換器を一方の変圧器に接続した時の実発電量と、切替手段によって熱電変換器を他方の変圧器に接続した時の実発電量を検出し、推定手段が、切替手段によって熱電変換器を一方の変圧器に接続した時の発電量と、切替手段によって熱電変換器を他方の変圧器に接続した時の発電量を推定し、判断手段が、検出手段の検出結果及び推定手段の推定結果に基づいて、2つの変圧器の故障を更に判断するようにしてもよい。すなわち、一方の接続のみが正常に機能している場合には、他方の接続における変圧器が故障していると判断することができる。また、双方が正常に機能していない場合には、熱電変換器及び2つの変圧器が共に故障、或いは熱電変換器が故障していると判断することができる。
【0012】
また、請求項3に記載の発明のように、熱電変換器が、適応温度が異なる複数の熱電変換器からなると共に、複数の熱電変換器をから出力される電力を変換する変換器と、複数の熱電変換器と変圧器との接続を切り替える切替手段と、を更に備えて、検出手段が、、切替手段によって何れかの熱電変換器を変圧器に接続した時の各実発電量と、推定手段が、切替手段によって何れかの熱電変換器を変圧器に接続した時の各発電量を推定し、判断手段が、検出手段の検出結果及び推定手段の推定結果に基づいて、複数の熱電変換器の故障を判断するようにしてもよい。すなわち、変圧器を接続する熱電変換器を切り替えて、それぞれの接続における実発電量と推定発電量からそれぞれの接続が正常に機能しているか否かを判断することができる。
【0013】
例えば、熱電変換器が、適応温度が異なる2つの熱電変換器からなると共に、2つの熱電変換器をから出力される電力を変換する変換器と、2つの熱電変換器と変圧器との接続を切り替える切替手段と、を更に備えて、検出手段が、切替手段によって一方の熱電変換器を変圧器に接続した時の実発電量と、切替手段によって他方の熱電変換器を変圧器に接続した時の実発電量を検出し、推定手段が、切替手段によって一方の熱電変換器を変圧器に接続した時の発電量と、切替手段によって他方の熱電変換器を変圧器に接続した時の発電量を推定し、判断手段が、検出手段の検出結果及び推定手段の推定結果に基づいて、2つの熱電変換器の故障を判断するようにしてもよい。すなわち、一方の接続のみが正常に機能している場合には、他方の接続における熱電変換器が故障していると判断することができる。また、双方が正常に機能していない場合には、2つの熱電変換器及び変圧器が共に故障、或いは変圧器が故障していると判断することができる。
【0014】
また、請求項4に記載の発明のように、熱電変換器が、適応温度が異なる複数の熱電変換器からなると共に、熱電変換器から出力される電力を変圧する複数の変圧器と、複数の熱電変換器と複数の変圧器との各接続を切り替える切替手段と、を更に備えて、検出手段が、複数の熱電変換器と複数の変圧器との接続の組み合わせを切替手段によって切り替えた時の熱電変換器の各実発電量を検出し、推定手段が、複数の熱電変換器と複数の変圧器との接続の組み合わせを切替手段によって切り替えた時の熱電変換器の発電量を推定し、判断手段が、検出手段の検出結果及び推定手段の推定結果に基づいて、複数の熱電変換器の故障を判断すると共に、複数の変圧器の故障を更に判断するようにしてもよい。例えば、各熱電変換器に接続する各変圧器を切り替えて、それぞれの接続における実発電量と推定発電量からそれぞれの接続が正常に機能しているか否かを判断することができ、接続を順次切り替えて各接続における機能が正常か否かを判断することで、各熱電変換器及び各変圧器が故障しているか否かを判断することができる。
【0015】
なお、請求項4の発明は、熱電変換器が、適応温度が異なる2つの熱電変換器からなると共に、熱電変換器から出力される電力を変圧する2つの変圧器と、2つの熱電変換器と2つの変圧器との各接続を切り替える切替手段と、を更に備えて、検出手段が、2つの熱電変換器と2つの変圧器との接続の組み合わせを切替手段によって切り替えた時の熱電変換器の各実発電量を検出し、推定手段が、2つの熱電変換器と2つの変圧器との接続の組み合わせを切替手段によって切り替えた時の熱電変換器の発電量を推定し、判断手段が、検出手段の検出結果及び推定手段の推定結果に基づいて、2つの熱電変換器の故障を判断すると共に、2つの変圧器の故障を更に判断するようにしてもよい。
【0016】
また、請求項2乃至請求項4の何れか1項に記載の発明は、請求項5に記載の発明のように、判断手段の判断結果に基づいて、切替手段による接続の切り替えを制御する接続制御手段を更に備えるようにしてもよい。このように接続制御手段を更に備えることで、判断手段によって故障判断がなされても、故障していない熱電変換器による電力が回収が可能となる。
【発明の効果】
【0017】
以上説明したように本発明によれば、熱電変換器の実発電量を検出すると共に、車両の走行状態に基づいて熱電変換器の発電量を推定し、検出した実発電量と推定した発電量に基づいて熱電変換器の故障を判断することで、熱電変換器の故障を検出できる、という効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。なお、本実施の形態は、熱を電力に変換する熱電モジュールを車両に搭載した一例を説明する。
【0019】
図1は、本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置の構成を示すブロック図である。
【0020】
図1に示すように、本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置10は、2つの熱電モジュールA12A、熱電モジュールB12Bを備えている。各熱電モジュール12は、熱を電力に変換する複数の熱電素子を複数組み合わせて構成されており、例えば、自動車の排気ガスの排気経路やエンジン等の熱を発生する部分に設け、自動車の排気ガスやエンジン等の発熱体の熱を電力に変換する。
【0021】
熱電モジュールA12Aは、高温型の熱電素子で構成されており、高温の排気ガスの熱エネルギーを回収する。一方、熱電モジュールB12Bは、熱電モジュールA12Aに比べて低温型の熱電素子で構成されており、比較的低温の排ガスの熱エネルギーを回収する。
【0022】
また、各熱電モジュール12に対応してDC−DCコンバータA14A及びDC−DCコンバータB14Bが設けられており、各DC−DCコンバータ14によって昇圧された電力がバッテリ16に蓄電される。
【0023】
各DC−DCコンバータ14は、各熱電モジュール12の発電電圧が排気ガス熱エネルギーの大きさによって変化してしまうため直接バッテリ16に接続できる電圧に昇圧する機能と、熱電モジュール12の最大出力を引き出すための動作電流制御を行う機能を有している。なお、各熱電モジュール12の使用個数や素子の発電特性に合わせてDC−DCコンバータ14の昇圧比を合わせる。
【0024】
また、各DC−DCコンバータ14の出力電力を測定する電力計18A、18Bが設けられており、電力計18A、18Bの測定結果がコントローラ20に入力される。
【0025】
また、熱電モジュールA12A、熱電モジュールB12B、DC−DCコンバータA14A、及びDC−DCコンバータB14Bの故障状況に応じて、各熱電モジュール12と各DC−DCコンバータ14の接続変更を行うための4つのスイッチSW11、SW12、SW22、SW21が設けられており、コントローラ20によって各スイッチSW11、SW12、SW22、SW21のオンオフが制御されるようになっている。
【0026】
コントローラ20は、エンジン制御を行うエンジンECU22が接続されており、エンジンECU22に接続された車速センサ24等の走行状態検出手段の検出結果(本実施の形態では、車速)をエンジンECU22から取得して、予めコントローラ20に記憶されたマップから各熱電モジュール12の発電電力を推定する。例えば、コントローラ20には、図2に示すような車速に対する熱電モジュール12の推定発電電力のマップが記憶されており、当該マップを用いて各熱電モジュールの発電電力を推定する。なお、図2(A)は熱電モジュールA12Aの推定発電電力を得るためのマップの一例を示し、図2(B)は熱電モジュールB12Bの推定発電電力を得るためのマップの一例を示す。
【0027】
また、コントローラ20は、DC−DCコンバータA14A及びDC−DCコンバータB14BのオンオフをPWM制御すると共に、電力計18A、18Bの測定結果、及び上述のようにコントローラ20によって推定された電力に基づいて、熱電モジュールA12A、熱電モジュールB12B、DDC−DCコンバータA14A、及びDC−DCコンバータB14Bの故障判断を行う。
【0028】
なお、本実施の形態では、図2に示すようなマップをコントローラ20に記憶しておき、車速センサ24によって検出された車速をエンジンECU22から取得して、各熱電モジュール12の発電電力を推定するようにしたが、エンジンECU22に図2に示すようなマップを記憶して、エンジンECU22で各熱電モジュール12の発電電力を推定して、コントローラ20がエンジンECU22で推定した各熱電モジュール12の発電電力を取得するようにしてもよい。また、本実施の形態では、走行状態検出手段として車速センサ24を適用したが、これに限るものではなく、エンジン回転数を検出するようにしてもよい。すなわち、回転数に対する各熱電モジュール12の発電電力のマップを用いて各熱電モジュール12の発電電力を推定することができる。
【0029】
続いて、コントローラ20で行われる詳細な処理について説明する。
【0030】
図3は、本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置のコントローラにおいて、熱電モジュールA12A及び熱電モジュールB12Bの発電電力の推定を行う推定処理の流れの一例を示す図である。
【0031】
ステップ100では、エンジンECU22から車速が読み込まれてステップ102へ移行する。
【0032】
ステップ102では、熱電モジュールA12Aの発電電力PG1が推定されてステップ104へ移行する。熱電モジュールA12Aの発電電力PG1の推定は、図2(A)に示すマップを用いて、読み込んだ車速に対応する推定発電電力PG1を算出する。
【0033】
続いて、ステップ104では、熱電モジュールB12Bの発電電力PG2が推定されて一連の処理を終了する。熱電モジュールB12Bの発電電力PG2の推定は、図2(B)に示すマップを用いて、読み込んだ車速に対応する推定発電電力PG2を算出する。
【0034】
次に、コントローラ20で行われる熱電モジュールA12A、熱電モジュールB12B、DDC−DCコンバータA14A、及びDC−DCコンバータB14Bの故障判断処理について説明する。図4、5は、本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置のコントローラ20で行われる故障判断処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【0035】
まずステップ200では、上述の推定処理で推定された熱電モジュールA12Aの推定発電電力PG1及び熱電モジュールB12Bの推定発電電力PG2が読み込まれてステップ202へ移行する。
【0036】
ステップ202では、スイッチSW11がオンされてステップ204へ移行して、電力計18Aによって測定された電力P01が、熱電モジュールA12Aの推定発電電力PG1に変換効率η11(熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータA14Aの組み合わせでの変換効率)を積算した値よりも大きいか否か判定される。すなわち、実発電電力の方が推定発電電力より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、ステップ204へ移行し、否定された場合には、接続点Aすなわちステップ224へ移行する。
【0037】
ステップ206では、実発電電力の方が推定発電電力より大きいので、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータA14Aの接続が正常に機能していると判断して、熱電モジュールA12A及びDC−DCコンバータA14AがOKであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶して、ステップ208へ移行する。
【0038】
ステップ208では、スイッチSW11がオフされると共にスイッチSW12がオンされてステップ210へ移行する。
【0039】
ステップ210では、電力計18Bによって測定された電力P02が、熱電モジュールA12Aの推定発電電力PG1に変換効率η12(熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータB14Bの組み合わせでの変換効率)を積算した値よりも大きいか否か判定される。すなわち、実発電電力の方が推定発電電力より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、ステップ212へ移行し、否定された場合にはステップ214へ移行する。
【0040】
ステップ212では、実発電電力の方が推定発電電力より大きいので、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータB14Bの接続が正常に機能していると判断して、既に熱電モジュールA12AはOK判定されているので、DC−DCコンバータB14BがOKであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶してステップ216へ移行する。
【0041】
また、ステップ214では、実発電電力の方が推定発電電力より小さいので、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータB14Bの接続が正常に機能していないと判断する。すなわち、既に熱電モジュールA12AはOK判定されているので、DC−DCコンバータB14BがNGであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶してステップ216へ移行する。
【0042】
ステップ216では、スイッチSW12がオフされると共にスイッチSW21がオンされてステップ218へ移行する。
【0043】
ステップ218では、電力計18Aによって測定された電力P01が、熱電モジュールB12Bの推定発電電力PG2に変換効率η21(熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータA14Aの組み合わせでの変換効率)を積算した値よりも大きいか否か判定される。すなわち、実発電電力の方が推定発電電力より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、ステップ220へ移行し、否定された場合にはステップ222へ移行する。
【0044】
ステップ220では、実発電電力の方が推定発電電力より大きいので、熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータA14Aの接続が正常に機能していると判断して、既にDC−DCコンバータA14AはOK判定されているので、熱電モジュールB12BがOKであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶して一連の故障判断処理を終了する。
【0045】
また、ステップ222では、実発電電力の方が推定発電電力より小さいので、熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータA14Aの接続が正常に機能していないと判断する。すなわち、既に熱電モジュールA12AはOK判定されているので、熱電モジュールB12BがNGであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶して一連の故障判断処理を終了する。
【0046】
一方、接続点A(図5)に移行すると、ステップ224では、スイッチSW11オフされると共にスイッチSW12がオンされてステップ226へ移行する。
【0047】
ステップ226では、電力計18Bによって測定された電力P02が、熱電モジュールA12Aの推定発電電力PG1に変換効率η12(熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータB14Bの組み合わせでの変換効率)を積算した値よりも大きいか否か判定される。すなわち、実発電電力の方が推定発電電力より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、ステップ228へ移行し、否定された場合にはステップ238へ移行する。
【0048】
ステップ228では、実発電電力の方が推定発電電力より大きいので、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータB14Bの接続が正常に機能していると判断すると共に、ステップ204が否定されたことから、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータA14Aの接続が正常に機能していないので、熱電モジュールA12A及びDC−DCコンバータB14BがOKであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶すると共に、DC−DCコンバータB14BがNGであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶してステップ230へ移行する。
【0049】
ステップ230では、スイッチSW12がオフされると共にスイッチSW22がオンされてステップ232へ移行する。
【0050】
ステップ232では、電力計18Bによって測定された電力P02が、熱電モジュールB12Bの推定発電電力PG2に変換効率η22(熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータB14Bの組み合わせでの変換効率)を積算した値よりも大きいか否か判定される。すなわち、実発電電力の方が推定発電電力より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、ステップ234へ移行し、否定された場合にはステップ236へ移行する。
【0051】
ステップ234では、実発電電力の方が推定発電電力より大きいので、熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータB14Bの接続が正常に機能していると判断して、既に熱電モジュールA12A及びDC−DCコンバータA14AはOK、DC−DCコンバータA14AはNG判定されているので、熱電モジュールB12BがOKであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶して一連の故障判断処理を終了する。
【0052】
また、ステップ236では、実発電電力の方が推定発電電力より小さいので、熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータB14Bの接続が正常に機能していないと判断する。すなわち、既に熱電モジュールA12AはOK及びDC−DCコンバータA14AはOK、DC−DCコンバータA14AはNG判定されているので、熱電モジュールB12BがNGであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶して一連の故障判断処理を終了する。
【0053】
一方、ステップ238では、スイッチSW21がオフされると共に、スイッチSW22がオンされてステップ240へ移行する。
【0054】
ステップ240では、電力計18Bによって測定された電力P02が、熱電モジュールB12Bの推定発電電力PG2に変換効率η22(熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータB14Bの組み合わせでの変換効率)を積算した値よりも大きいか否か判定される。すなわち、実発電電力の方が推定発電電力より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、ステップ242へ移行し、否定された場合にはステップ252へ移行する。
【0055】
ステップ242では、実発電電力の方が推定発電電力より大きいので、熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータB14Bの接続が正常に機能していると判断すると共に、ステップ204が否定されたことから、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータA14Aの接続が正常に機能していないので、熱電モジュールB12B及びDC−DCコンバータB14BがOKであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶すると共に、熱電モジュールA12AがNGであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶してステップ244へ移行する。
【0056】
ステップ244では、スイッチSW22がオフされると共にスイッチSW21がオンされてステップ246へ移行する。
【0057】
ステップ246では、電力計18Aによって測定された電力P01が、熱電モジュールB12Bの推定発電電力PG2に変換効率η21(熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータA14Aの組み合わせでの変換効率)を積算した値よりも大きいか否か判定される。すなわち、実発電電力の方が推定発電電力より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、ステップ248へ移行し、否定された場合にはステップ250へ移行する。
【0058】
ステップ248では、実発電電力の方が推定発電電力より大きいので、熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータA14Aの接続が正常に機能していると判断して、既に熱電モジュールB12B及びDC−DCコンバータB14BはOK、熱電モジュールA12AはNG判定されているので、DC−DCコンバータB14BがOKであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶して一連の故障判断処理を終了する。
【0059】
また、ステップ250では、実発電電力の方が推定発電電力より小さいので、熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータA14Aの接続が正常に機能していないと判断する。すなわち、既に熱電モジュールB12B及びDC−DCコンバータB14BはOK、熱電モジュールA12AはNG判定されているので、DC−DCコンバータB14BがNGであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶して一連の故障判断処理を終了する。
【0060】
一方、ステップ252では、スイッチSW22がオフされると共にスイッチSW21がオンされてステップ254へ移行する。
【0061】
ステップ254では、電力計18Aによって測定された電力P01が、熱電モジュールB12Bの推定発電電力PG2に変換効率η21(熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータA14Aの組み合わせでの変換効率)を積算した値よりも大きいか否か判定される。すなわち、実発電電力の方が推定発電電力より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、ステップ256へ移行し、否定された場合にはステップ258へ移行する。
【0062】
ステップ256では、実発電電力の方が推定発電電力より大きいので、熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータA14Aの接続が正常に機能していると判断すると共に、ステップ204、226、240が否定されたことから、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータA14Aの接続、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータB14Bの接続、及び熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータB14Bの接続が正常に機能していないので、熱電モジュールB12B及びDC−DCコンバータA14AがOKでることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶すると共に、熱電モジュールA12A及びDC−DCコンバータB14BがNGであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶して一連の故障判断処理を終了する。
【0063】
また、ステップ258では、実発電電力の方が推定発電電力より小さいので、熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータA14Aの接続が正常に機能していないと判断すると共に、ステップ204、226、240が否定されたことから、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータA14Aの接続、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータB14Bの接続、及び熱電モジュールB12BとDC−DCコンバータB14Bの接続が正常に機能していないので、熱電モジュールA12A、熱電モジュールB12B、DC−DCコンバータA14A、DC−DCコンバータB14Bの全てがNGであることを表すフラグ等をコントローラ20に記憶して一連の故障判断処理を終了する。
【0064】
このように、本実施の形態に係わる熱電発電装置10のコントローラによって、各熱電モジュール12と各DC−DCコンバータ14の組み合わせをスイッチSW1、SW12、SW22、SW21によって変更し、それぞれの組み合わせにおける実発電量と推定発電量を比較し、実発電量が推定発電量より大きい場合に正常に機能していると判断し、小さい場合には熱電モジュール12及びDC−DCコンバータ14の少なくとも一方が異常であると判断して、接続の組み合わせを順次変更することで、各熱電モジュール12及びDC−DCコンバータ14の異常を精度良く判断することができる。
【0065】
続いて、上述のように故障判断処理が行われた後に、コントローラ20で行われるスイッチ制御について説明する。図6は、本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置10で故障判断が行われた後にコントローラ20で行われるスイッチ制御の一例を示すフローチャートである。
【0066】
まず、ステップ300では、スイッチSW11、SW12、SW21、SW22がオフされてステップ302へ移行する。
【0067】
ステップ302では、コントローラ20に記憶されたフラグから熱電モジュールA142A及びDC−DCコンバータA14AがOKか否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ304へ移行し、否定された場合にはステップ306へ移行する。
【0068】
ステップ304では、熱電モジュールA12AとDC−DCコンバータA14Aの組み合わせが正常に機能するので、スイッチSW11がオンされてステップ310へ移行する。
【0069】
一方、ステップ306では、コントローラ20に記憶されたフラグから熱電モジュールA12A及びDC−DCコンバータB14BがOKか否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ308へ移行し、否定された場合にはそのままステップ310へ移行する。
【0070】
ステップ308では、熱電モジュールA12A及びDC−DCコンバータB14Bの組み合わせが正常に機能するので、スイッチSW12がオンされてステップ310へ移行する。
【0071】
ステップ310では、コントローラ20に記憶されたフラグから熱電モジュールB12B及びDC−DCコンバータB14BがOKか否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ312へ移行し、否定された場合にはステップ314へ移行する。
【0072】
ステップ312では、熱電モジュールB12B及びDC−DCコンバータB14Bの組み合わせが正常に機能するので、スイッチSW22がオンされて一連の処理を終了する。
【0073】
一方、ステップ314では、コントローラ20に記憶されたフラグから熱電モジュールB12B及びDC−DCコンバータA14AがOKか否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ316へ移行し、否定された場合にはそのまま一連の処理を終了する。
【0074】
ステップ316では、熱電モジュールB12B及びDC−DCコンバータA14Aの組み合わせが正常に機能するので、スイッチSW21がオンされて一連の処理を終了する。
【0075】
このように、故障判断処理を行った後に各熱電モジュール12とDC−DCコンバータ14の接続を故障判断結果に従って行うので、熱電モジュール12又はDC−DCコンバータ14が故障した場合でも、最適な組み合わせとならない場合はあるものの、可能な限り発電電力を回収することができる。
【0076】
なお、上記の実施の形態では、2組の熱電モジュール12及びDC−DCコンバータ14を用いた例を説明したが、これに限るものではなく、1組の熱電モジュール12及びDC−DCコンバータ14を用いて故障判断を行うようにしてもよいし、3以上の複数組の熱電モジュール12及びDC−DCコンバータ14を用いて故障判断を行って熱電モジュール12とDC−DCコンバータ14を故障時に使い分けるようにしてもよい。また、1つの熱電モジュール12と複数のDC−DCコンバータ14、或いは、複数の熱電モジュール12と1つのDC−DCコンバータ14を用いて故障判断を行って熱電モジュール12またはDC−DCコンバータ14を故障時に使い分けるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【0077】
【図1】本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置の構成を示すブロック図である。
【図2】(A)は熱電モジュールAの推定発電電力を得るためのマップの一例を示す図であり、(B)は熱電モジュールBの推定発電電力を得るためのマップの一例を示す図である。
【図3】本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置のコントローラにおいて、熱電モジュールA及び熱電モジュールBの発電電力の推定を行う推定処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図4】本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置のコントローラで行われる故障判断処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図5】本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置のコントローラで行われる故障判断処理における、接続点Aで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【図6】本発明の実施の形態に係わる熱電発電装置で故障判断処理が行われた後にコントローラで行われるスイッチ制御の一例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【0078】
10 熱電発電装置
12 熱電モジュール
12A 熱電モジュールA
12B 熱電モジュールB
14 DC−DCコンバータ
14A DC−DCコンバータA
14B DC−DCコンバータB
16 バッテリ
18A、18B 電力計
20 コントローラ
22 エンジンECU
24 車速センサ
SW11、SW12、SW21、Sw22 スイッチ




 

 


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