CN104053880A - 热电发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供热电发电装置，其能够以简单的结构检测热电转换组件的工作状态，能够提高热电转换组件的工作状态的检测精度。热电发电装置(17)构成为包括：内管(21)，其形成有被导入有自发动机(1)排出的废气的旁通通路(25)；外管(23)，其与内管(21)同轴设置，形成有与内管(21)一同被导入有废气的受热通路(22)，且与热电转换组件(27)的受热基板(29)相对；连通孔(36)，其设于内管(21)，将旁通通路(25)和受热通路(22)连通起来；开闭阀(26)，其设于内管(21)，开闭内管(21)；驱动器(37)，其对开闭阀(26)进行开闭控制。

Description

热电发电装置
技术领域
本发明涉及热电发电装置，特别是涉及对基于高温部和低温部之间的温度差而进行热电发电的热电转换组件的工作状态进行检测的热电发电装置。
背景技术
以往，从汽车等车辆的内燃机排出的废气等中含有热能，因此，如果将废气直接废弃，则会导致热能的浪费。因此，利用热电发电装置回收废气中所含的热能而将其转换为电能，例如对蓄电池进行充电。
作为以往的这种热电发电装置，公知有如下这样的热电发电装置，使热电转换组件的高温部与被导入有自内燃机排出的废气的排气管相对，且使热电转换组件的低温部与供冷却水流通的冷却水管相对。
该热电转换组件构成为包括半导体等的热电转换元件、电极、作为高温部的受热基板以及作为低温部的散热基板等，利用塞贝克效应，用高温的废气和低温的冷却水使热电转换组件的高温部和低温部之间产生温度差而进行发电。
然而，在该热电发电装置中，当热电转换组件发生故障、老化等时难以回收电力，因此，需要判断热电转换组件有无故障。
以往，作为判断热电转换组件有无故障的装置，例如公知有专利文献1所记载的执行热电转换组件的诊断的诊断装置。
该诊断装置包括：测量机构，其对热电转换组件所生成的电力进行实际测量；推定机构，其通过基于表示温度传感器、进气量传感器、外界气温传感器及车速传感器等所测量的各测量值的信号执行规定的运算，而推定热电转换组件所生成的电力；确定机构，其在推定出的电力上加上热阻成分对实际测量的电力所造成的电力测量误差，从而确定电力的正常范围。
并且，诊断装置在实际测量的电力不包括在电力的正常范围内时，借助显示部或声音输出部警告热电转换组件出现了故障。
在先技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2008－223504号公报
发明内容
发明要解决的课题
但是，在这种以往的诊断装置中，推定机构是基于表示温度传感器、进气量传感器、外界气温传感器及车速传感器等多个传感器所测量的各测量值的信号来推定热电转换组件所生成的电力的，因此，用于推定热电转换组件的电力的参数多。因此，诊断装置的结构复杂，并且，捆绑多个参数会导致推定精度不充分，可能会发生误判。
本发明是为了解决上述那样的以往的问题而完成的，其目的在于，提供一种热电发电装置，能够以简单的结构检测热电转换组件的工作状态，能够提高热电转换组件的工作状态的检测精度。
用于解决课题的方案
为了达成上述目的，本发明的热电发电装置具有根据高温部和低温部的温度差进行热电发电的热电转换组件，该热电发电装置构成为具有工作状态检测机构，该工作状态检测机构实施基于使向上述高温部和上述低温部中的任一方传递的热量可变时的上述热电转换组件的电特性值的变化来检测上述热电转换组件的工作状态的工作状态检测处理。
在该热电发电装置中，自热电转换组件输出的电特性值根据向热电转换组件的高温部或低温部传递的热量而有所变化。因此，工作状态检测机构通过使向热电转换组件的高温部或低温部传递的热量可变并监视自热电转换组件输出的电特性值(例如电压)，来检测热电转换组件的工作状态。
这样一来，能够简化工作状态检测机构的结构，基于自热电转换组件输出的电特性值而高精度地判断热电转换组件的故障或老化等。
优选可以采用如下结构：上述高温部与被导入有自内燃机排出的废气的排气管相对而设；上述工作状态检测机构基于使流过上述排气管的废气量可变时的上述热电转换组件的电特性值的变化来检测上述热电转换组件的工作状态。
该热电发电装置的工作状态检测机构基于使自内燃机排出的废气量可变时的热电转换组件的电特性值的变化而检测热电转换组件的工作状态，因此，在将热电发电装置应用于车辆时，能够简化工作状态检测机构的结构，基于自热电转换组件输出的电特性值而高精度地判断热电转换组件的故障或老化等。
优选可以采用如下结构：上述排气管构成为包括第1排气管、第2排气管和连通部，该第1排气管形成有被导入有自内燃机排出的废气的旁通通路；该第2排气管与上述第1排气管同轴设置，与上述热电转换组件的高温部相对，且形成有与上述第1排气管一同被导入有废气的受热通路；该连通部连通上述旁通通路和上述受热通路；该热电发电装置设有开闭上述第1排气管的开闭阀和对上述开闭阀进行开闭控制的开闭控制机构；上述工作状态检测机构通过驱动上述开闭控制机构对上述开闭阀进行开闭控制，而在上述旁通通路和上述受热通路之间切换废气的排气路径，由此使流过上述受热通路的废气量可变。
该热电发电装置例如在工作状态检测机构驱动开闭控制机构打开开闭阀时，使自内燃机排出的废气通过旁通管被排出到外部，而不被导入到受热通路中。
此外，例如在工作状态检测机构驱动开闭控制机构而闭塞开闭阀时，使自内燃机排出的废气通过连通部而自旁通管被导入到受热通路中，使废气的热量传递到热电发电装置的高温部。
工作状态检测机构例如将开闭阀自开状态切换为闭状态，使导入到受热通路中的废气量可变而使传递到热电发电装置中的热量可变，从而只要监视热电转换组件的电特性值的变化，即可检测热电转换组件的工作状态。
优选可以采用如下结构：上述工作状态检测机构基于上述开闭阀自开状态切换为闭状态之后的上述热电转换组件的电特性值的变化来检测上述热电转换组件的工作状态。
该热电发电装置在将开闭阀自开状态切换为闭状态时，导入到受热通路中的废气量可变，在热电转换组件未发生故障或老化等时，热电转换组件的发电量在传递到热电转换组件的废气的热量的作用下增加，因此，热电转换组件的电特性值是增加的。
因此，工作状态检测机构在将开闭阀自开状态切换为闭状态之后热电转换组件的电特性值未增加时，可以检测出热电转换组件发生了故障或老化等。
这样，工作状态检测机构通过监视将开闭阀自开状态切换为闭状态而使导入到受热通路中的废气量可变从而使传递到热电转换组件中的热量可变时的热电转换组件的电特性值的变化，能够检测出热电转换组件的故障或老化等。
优选可以采用如下结构：上述工作状态检测机构将上述开闭阀自开状态切换为闭状态之后的上述热电转换组件的电特性值与阈值进行比较，当上述电特性值小于上述阈值时，判断为上述热电转换组件工作不良。
该热电发电装置在将开闭阀自开状态切换为闭状态之后，如果热电转换组件正常工作，则热电转换组件的电特性值是增加的。
因此，工作状态检测机构将开闭阀自开状态切换为闭状态之后的热电转换组件的电特性值与阈值进行比较，在电特性值小于阈值时，可以判断为热电转换组件出现故障或老化等工作不良。
因此，能够简化工作状态检测机构的结构，基于自热电转换组件输出的电特性值而高精度地判断热电转换组件的工作不良。
优选可以采用如下结构：上述工作状态检测机构将上述开闭阀自开状态切换为闭状态之后的上述热电转换组件的电特性值与阈值进行比较，当上述电特性值为上述阈值以上时，判断为上述热电转换组件正常工作。
该热电发电装置在将开闭阀自开状态切换为闭状态之后，如果热电转换组件正常工作，则热电转换组件的电特性值是增加的。
因此，工作状态检测机构将开闭阀自开状态切换为闭状态之后的热电转换组件的电特性值与阈值进行比较，在电特性值为阈值以上时，可以判断为热电转换组件正常工作。
因此，能够简化工作状态检测机构的结构，基于自热电转换组件输出的电特性值而高精度地判断热电转换组件的工作不良。
优选可以采用如下结构：上述工作状态检测机构在实施上述工作状态检测处理的过程中中止上述热电转换组件以外的发电，基于储存由上述热电转换组件产生的电力的蓄电池的电压值的变化来检测上述热电转换组件的工作状态。
该热电发电装置在实施工作状态检测处理的过程中中止热电转换组件以外的发电，基于储存由热电转换组件产生的电力的蓄电池的电压值的变化而检测热电转换组件的工作状态，因此，能够仅将来自热电转换组件的电力储存于蓄电池，基于蓄电池的电特性值的变化可靠地检测热电转换组件的工作状态。
因此，可以不像以往那样使用多个传感器来检测热电转换组件的工作状态，能够简化工作状态检测机构的结构。
优选可以采用如下结构：上述工作状态检测机构以废气的温度达到规定温度以上为条件而实施上述工作状态检测处理。
该热电发电装置在废气温度为低温时传递到热电转换组件的热量低，因此，热电转换组件的发电量低，与此相对，通过在热电转换组件的发电量大的废气温度为高温的情况下实施工作状态检测处理，能够提高热电转换组件的工作状态的检测精度。
优选可以采用如下结构：上述工作状态检测机构以车辆是恒速行驶的为条件而实施上述工作状态检测处理。
该热电发电装置在车辆加减速时等非恒速行驶时，蓄电池的电压值的变动大，蓄电池的电压值不稳定，与此相对，通过在蓄电池的电压值稳定的车辆恒速行驶时实施工作状态检测处理，能够提高热电转换组件的工作状态的检测精度。
优选可以采用如下结构：上述低温部与供冷却内燃机的冷却水流通的冷却水管相对而设；上述工作状态检测机构基于使流过上述冷却水管的冷却水量可变时的上述热电转换组件的电特性值的变化来检测上述热电转换组件的工作状态。
该热电发电装置的工作状态检测机构基于使冷却内燃机的冷却水量可变时的热电转换组件的电特性值的变化来检测热电转换组件的工作状态，因此，在将热电发电装置应用于车辆时，能够简化工作状态检测机构的结构，基于自热电转换组件输出的电特性值而高精度地判断热电转换组件的故障或老化等。
发明效果
根据本发明，能够提供能够以简单的结构检测热电转换组件的工作状态，能够提高热电转换组件的工作状态的检测精度的热电发电装置。
附图说明
图1是表示本发明的热电发电装置的第1实施方式的图，是具有热电发电装置的车辆的概略结构图。
图2是表示本发明的热电发电装置的第1实施方式的图，是热电发电装置的侧视剖视图。
图3是表示本发明的热电发电装置的第1实施方式的图，是热电转换组件的立体图。
图4是表示本发明的热电发电装置的第1实施方式的图，是车辆的系统结构图。
图5是表示本发明的热电发电装置的第1实施方式的图，是表示工作状态检测程序的流程的图。
图6是表示本发明的热电发电装置的第1实施方式的图，是表示工作状态检测处理实施过程中的蓄电池的电压值变化的图。
图7是表示本发明的热电发电装置的第2实施方式的图，是表示工作状态检测程序的流程的图。
图8是表示本发明的热电发电装置的第2实施方式的图，是表示工作状态检测处理实施过程中的蓄电池的电压值变化的图。
图9是表示本发明的热电发电装置的第1、2实施方式的图，是具有冷却水供给路径不同的热电发电装置的车辆的概略结构图。
具体实施方式
以下，使用附图说明本发明的热电发电装置的实施方式。需要说明的是，在本实施方式中，说明将热电发电装置应用于搭载于汽车等车辆上的水冷式的多缸内燃机例如4冲程汽油发动机(以下简称发动机)上的情况。此外，发动机不限定于汽油发动机。
(第1实施方式)
图1～图6是表示本发明的热电发电装置的第1实施方式的图。
首先说明结构。
如图1所示，作为搭载于汽车等车辆上的内燃机的发动机1向燃烧室供给以适当的空燃比混合自进气系统供给的空气和自燃料供给系统供给的燃料而成的混合气体并使混合气体燃烧，然后自排气系统向大气放出伴随该燃烧而产生的废气。
排气系统构成为包括装配于发动机1上的排气歧管2和借助球形接头3连结于该排气歧管2的排气管4，由排气歧管2和排气管4形成排气通路。
球形接头3发挥如下功能：允许排气歧管2和排气管4之间的适度摆动，并且避免发动机1的振动或动作传递到排气管4或使发动机1的振动或动作衰减之后再传递到排气管4。
在排气管4上串联排列有两个催化剂5、6，利用该催化剂5、6对废气进行净化。
该催化剂5、6中的设置在排气管4上的废气排气方向上游侧的催化剂5是被称为所谓启动催化剂(start catalyst)(S/C)的催化剂，设置在排气管4上的废气排气方向下游侧的催化剂6是被称为所谓主催化剂(M/C)或下游催化剂(underfloor catalyst)(U/F)的催化剂。
上述催化剂5、6例如由三元催化剂构成。该三元催化剂发挥利用化学反应使一氧化碳(CO)、碳化氢(HC)、氮氧化物(NOx)一并变成无害成分的净化作用。
在发动机1的内部形成有水冷套，该水冷套中填充有被称为长效冷却剂(LLC)的冷却液(以下简称冷却水)。
该冷却水自装配于发动机1上的导出管8被导出之后被供给到散热器7，然后自该散热器7经由冷却水的回流管9返回发动机1。
散热器7通过使在水泵10的作用下循环的冷却水与外界气体进行热交换而进行冷却。
此外，在回流管9上连结有旁通管12，在该旁通管12和回流管9之间夹设有恒温器11，利用该恒温器11调节在散热器7中流通的冷却水量和在旁通管12中流通的冷却水量。
例如，在发动机1预热运转时，增加旁通管12侧的冷却水量而促进预热。
在旁通管12上连结有加热器配管13，在该加热器配管13的中途设有加热器芯14。该加热器芯14是用于利用冷却水的热量对车室内进行加热的热源。
由该加热器芯14加热后的空气在鼓风机15的作用下被导入到车室内。需要说明的是，由加热器芯14和鼓风机15构成加热器单元16。
此外，在加热器配管13上设有向后述的热电发电装置17供给冷却水的上游侧配管18a，在热电发电装置17和回流管9之间设有自热电发电装置17向回流管9排出冷却水的下游侧配管18b。
因此，当在热电发电装置17中进行排热回收动作(该排热回收动作的详细情况稍后说明)时，流过下游侧配管18b的冷却水的温度高于流过上游侧配管18a的冷却水的温度。
另一方面，在发动机1的排气系统上设有热电发电装置17，该热电发电装置17回收自发动机1排出的废气的热量，将废气的热能转换为电能。
如图2所示，热电发电装置17包括：内管21，其作为被导入有自发动机1排出的废气的排气管和第1排气管；外管23，其设于内管21的外方，作为在其与内管21之间形成受热通路22的排气管和第2排气管。
在内管21的上游端连结有排气管4，在内管21的内部形成有自排气管4被导入废气的旁通通路25。内管21借助支承构件24固定于外管23，外管23的下游端与尾喷管19相连结。
因此，自发动机1通过排气管4排出到内管21的旁通通路25中的废气G在通过旁通通路25被排出到尾喷管19中之后，自尾喷管19被排出到外界气体中。
此外，热电发电装置17具有筒状的冷却水管28和多个热电转换组件27。
如图3所示，热电转换组件27在构成高温部的绝缘陶瓷制的受热基板29和构成低温部的绝缘陶瓷制的散热基板30之间设置有多个通过塞贝克效应产生与温度差相应的电动势的N型热电转换元件31和P型热电转换元件32，N型热电转换元件31和P型热电转换元件32借助电极33a、33b彼此串联连接。此外，相邻的热电转换组件27借助布线35电连接。
该热电转换组件27使受热基板29与外管23相对并与外管23接触，并且，使散热基板30与冷却水管28相对并与冷却水管28接触，在废气G的排气方向上设有多个该热电转换组件27。需要说明的是，在图1中省略了图3所示的热电转换组件27。
而且，热电转换组件27通过基于受热基板29和散热基板30之间的温度差进行热电发电，而借助电缆34向后述的辅机蓄电池供给电力。
需要说明的是，热电转换组件27呈大致正方形的板形状，由于热电转换组件27需要与外管23及冷却水管28之间密合，因此，外管23及冷却水管28形成为多边形。
此外，外管23及冷却水管28也可以是圆形的。在该情况下，使热电转换组件27的受热基板29及散热基板30等弯曲即可。
冷却水管28具有与上游侧配管18a相连结的冷却水导入部28a以及与下游侧配管18b相连结的冷却水排出部28b。
该冷却水管28以使自冷却水导入部28a导入到冷却水管28中的冷却水W朝向与废气G的排气方向相同的方向流动的方式将冷却水导入部28a设于冷却水排出部28b的排气方向上游侧。
另一方面，在内管21上形成有作为连通部的多个连通孔36，该连通孔36将旁通通路25和受热通路22连通。该连通孔36在内管21的圆周方向上等间隔地形成。需要说明的是，连通孔36不限定于等间隔地形成。
此外，在支承构件24上形成有连通孔24a，连通孔24a在支承构件24的整个圆周方向上等间隔地形成，受热通路22通过连通孔24a与尾喷管19相连通。需要说明的是，连通孔24a不限定于等间隔地形成。
此外，在内管21上设有开闭阀26，该开闭阀26设于内管21的下游端，以能够自由转动的方式装配于外管23上，以开闭内管21。该开闭阀26在作为开闭控制机构的驱动器37(参照图4)的作用下开闭。
如图4所示，驱动器37由ECU(Electronic Control Unit)41控制，驱动器37基于来自ECU41的开闭信号对开闭阀26进行开闭控制。
ECU41由包括CPU(Central Processing Unit)42、ROM(ReadOnly Memory)43、RAM(Random Access Memory)44及输入输出接口45等的电子控制电路构成。
CPU42基于存储在ROM43中的工作状态诊断程序而检测热电转换组件27的工作状态。在ROM43中存储有工作状态诊断程序，RAM44对数据进行临时存储或者构成工作区。
另一方面，如图1、图4所示，在发动机1中设有对作为蓄电池的辅机蓄电池46进行充电的交流发电机47，交流发电机47被发动机1驱动而进行发电，从而向辅机蓄电池46充电。
此外，在发动机1上设有水温传感器48，该水温传感器48检测流过发动机1的冷却水温度并向ECU41输出检测信息。需要说明的是，水温传感器48也可以设于加热器配管13等上。
此外，在排气管4上设有温度传感器54，该温度传感器54检测被排出到排气管4中的废气的温度并向ECU41输出检测信息。
此外，在车辆上设有车速传感器49，该车速传感器49例如由检测车辆的车轮速度的车轮速度传感器构成，通过检测车轮速度而向ECU41输出检测信号。
ECU41基于来自车速传感器49的检测信号获取车速，并且基于每单位时间的车速变化计算车辆的加速度或减速度。
此外，在发动机1上设有转速传感器50，该转速传感器50例如通过检测发动机1的曲轴的转速而向ECU41输出与发动机转速相应的信号。
此外，热电转换组件27的电缆34借助DCDC转换器51与辅机蓄电池46相连接，DCDC转换器51通过对自热电转换组件27输出的直流电压进行调整后使调整后的直流电压作用于辅机蓄电池46，从而对辅机蓄电池46进行充电。
此外，本实施方式的ECU41基于自转速传感器50输出的发动机转速驱动驱动器37，从而对开闭阀26进行开闭控制。
具体而言，ECU41在发动机转速处于低·中速旋转区域时向驱动器37发送闭信号，于是驱动器37使开闭阀26如图2实线所示那样移动到闭位置从而闭塞内管21。
此时，被导入到内管21中的废气通过连通孔36被导入到受热通路22中。
此外，ECU41在发动机转速处于高速旋转区域时向驱动器37发送开信号，于是驱动器37使开闭阀26如图2虚线所示那样移动到开位置，从而打开内管21。
因此，热电发电装置17能够防止废气的背压变高，从而防止排气性能下降。
此外，如图4所示，在辅机蓄电池46上设有电压传感器52，该电压传感器52检测辅机蓄电池46的电压并向ECU41输出与辅机蓄电池46的电压值相对应的检测信号。
ECU41基于使传递到受热基板29的废气量即废气的热量可变时的辅机蓄电池46的电特性值的变化，而实施检测热电转换组件27的工作状态的工作状态检测处理，其与电压传感器52一同构成工作状态检测机构。
而且，ECU41在热电转换组件27发生工作不良时向警告灯53输出异常信号。警告灯53自ECU41接收到异常信号时即通过点亮或闪烁而向驾驶员发出警告。需要说明的是，在本实施方式中，辅机蓄电池46的电压值构成电特性值。此外，警告灯53也可以通过蜂鸣器等的声音或语音等而进行警告。
接着说明作用。
在发动机1冷启动时，催化剂5、6、发动机1的全部冷却水呈低温(外界气温程度)状态。
当发动机1自该状态启动时，伴随发动机1的启动自发动机1经由排气歧管2向排气管4排出低温的废气，两个催化剂5、6在废气的作用下升温。
此外，通过使冷却水不通过散热器7而是经由旁通管12返回发动机1，从而进行预热运转。
在发动机1冷启动时，发动机1例如进行怠速运转，废气的压力低，因此，ECU41向驱动器37输出闭信号，使开闭阀26呈关闭的状态。
因此，自排气管4导入到内管21的旁通通路25中的废气被导入到受热通路22中，在冷却水管28中流通的冷却水在从受热通路22中通过的废气的作用下升温，促进发动机1的预热。
此外，在预热后的发动机1处于低·中速旋转区域内时，ECU41向驱动器37输出闭信号，因此，开闭阀26成为关闭的状态。
此时，自排气管4被导入到内管21的旁通通路25中的废气被导入到受热通路22中，因此，能够利用热电转换组件27高效地将废气的热能转换为电能。
此外，在发动机1处于高速旋转区域内时，需要提高发动机1的冷却性能。在发动机1处于高速旋转区域内时，ECU41向驱动器37输出开信号，打开开闭阀26。
当开闭阀26打开时，旁通通路25和尾喷管19的内部连通起来，废气基本不从受热通路22中流过，而是自旁通通路25直接被排出到尾喷管19中。因此，在冷却水管28中流通的冷却水不会在高温的废气的作用下而升温。除此之外，热电转换组件27不会暴露在高温的废气中而受到热破坏，能够防止热电转换组件27受到损伤。
此时，由于用恒温器11切断了旁通管12和回流管9之间的连通，因此，自发动机1借助导出管8被导出的冷却水借助散热器7被导出到回流管9中。因此，能够向发动机1供给低温的冷却水，提高发动机1的冷却性能。
此外，在发动机1处于高速旋转区域内时打开了开闭阀26，因此，流过旁通通路25的废气的背压不会变高，能够防止废气的排气性能下降。
接着，基于图5所示的流程说明热电转换组件27的工作状态诊断处理。需要说明的是，图5所示的工作状态诊断程序的流程是存储在ROM43中的工作状态诊断程序，该工作状态诊断程序由CPU42执行。此外，工作状态诊断程序中包括工作状态检测处理。
首先，CPU42基于来自电压传感器52的检测信号辨别辅机蓄电池46的电压是否为最低电平值以上(步骤S1)。CPU42在判断为辅机蓄电池46的电压小于最低电平值时，判断为辅机蓄电池46缺电(日文：バッテリ上がり)的可能性高，不执行工作状态检测处理并结束本次处理。
CPU42在判断为辅机蓄电池46的电压为最低电平值以上时，基于来自车速传感器49的检测信息辨别车辆是否恒速行驶(步骤S2)。
CPU42在判断为车辆处于加速时或减速时的情况下，判断为辅机蓄电池46的电压不稳定，不执行工作状态检测处理并结束本次处理。
此外，CPU42在判断为车辆恒速行驶的情况下，判断为辅机蓄电池46的电压处于稳定状态，基于来自温度传感器54的检测信息判断废气的温度是否为规定温度以上(步骤S3)。
CPU42在判断为废气的温度小于规定温度的情况下，不执行工作状态检测处理并结束本次处理。即，在废气的温度低的情况下，传递到热电发电装置17的受热基板29的废气的温度低，即，废气的热量小，热电发电装置17的发电量低。
当热电发电装置17的发电量低时，对辅机蓄电池46进行充电的电压低，辅机蓄电池46的电压值的变化小，因此，无法高精度地判定热电转换组件27的工作状态，因此，CPU42不实施热电转换组件27的工作状态检测处理。
CPU42在判断为废气的温度为规定温度以上的情况下，基于来自水温传感器48的检测信息辨别水温是否小于规定温度(步骤S4)。
CPU42在判断为水温的温度为规定温度以上的情况下，判断为供给到发动机1的冷却水温度为高温，发动机1发生过热的可能性高，CPU42不实施工作状态检测处理并结束本次处理。
在冷却水的温度高的情况下，若向受热通路22导入废气使冷却水和废气进行热交换，则冷却水温度会在高温的废气的作用下变得更高，因此，CPU42向驱动器37输出开信号而打开开闭阀26，使废气不被导入到受热通路22中。此时，通过优先进行冷却水的冷却而进行防止发动机1过热的处理。
此外，CPU42在判断为冷却水的温度小于规定温度的情况下，在中止利用交流发电机47发电之后(步骤S5)，向驱动器37输出开信号而强制打开开闭阀26(步骤S6)。
因此，自排气管4导入到内管21中的废气不被导入到受热通路22中，而是通过内管21被排出到尾喷管19中。
接着，CPU42基于来自电压传感器52的检测信息在图6的B所示的一定时间内监视辅机蓄电池46的电压(步骤S7)，在一定时间经过之后向驱动器37输出闭信号，从而强制关闭开闭阀26(步骤S8)。
因此，自排气管4导入到内管21中的废气通过连通孔36被导入到受热通路22中，废气被传递到热电转换组件27的受热基板29。因此，能利用热电转换组件27进行发电。
即，本实施方式的CPU42通过自强制关闭开闭阀26而使废气不被导入到受热通路22中的状态切换为强制关闭开闭阀26而将废气导入到受热通路22中的状态，而使传递到热电转换组件27的受热基板29的废气量即废气的热量可变。
接着，CPU42把基于来自电压传感器52的检测信息而将开闭阀26自开状态切换为闭状态的时刻的蓄电池的电压值存储在RAM44中，将该辅机蓄电池46的电压值设定为阈值(步骤S9)。
CPU42在基于来自电压传感器52的检测信号将开闭阀26自开状态转变为闭状态之后，辨别监视到的蓄电池的电压值是否为存储在RAM44中的阈值以上(步骤S10)。该辨别期间是图6的A所示的一定的时间，在该一定的时间期间，CPU42对蓄电池的电压值和存储在RAM44中的阈值进行多次比较。
CPU42在判断为辅机蓄电池46的电压值为阈值以上的情况下，判断为热电转换组件27正常工作，如图6中实线所示那样，由热电转换组件27发电而对辅机蓄电池46充电的状态正常，CPU42结束本次处理。
此外，CPU42在判断为辅机蓄电池46的电压值小于阈值的情况下，判断为热电转换组件27因电缆34、布线35的断线而发生了故障，或者热电转换组件27因N型热电转换元件31或P型热电转换元件32的老化等而发生了工作不良，如图6中虚线所示那样，由热电转换组件27发电而对辅机蓄电池46充电的状态异常。
CPU42在判断为热电转换组件27工作不良时，向警告灯53输出异常信号(步骤S11)，结束本次处理。需要说明的是，在本实施方式中，步骤S5～步骤S11相当于工作状态检测处理。
这样，本实施方式的热电发电装置17构成为包括：内管21，其形成有被导入有自发动机1排出的废气的旁通通路25；外管23，其与内管21同轴设置，形成有与内管21一同被导入有废气的受热通路22，且与热电转换组件27的受热基板29相对；连通孔36，其设于内管21，将旁通通路25和受热通路22连通起来；开闭阀26，其设于外管23，开闭内管21；驱动器37，其对开闭阀26进行开闭控制。
而且，CPU42通过控制驱动器37对开闭阀26进行开闭控制，而在旁通通路25和受热通路22之间切换废气的排气路径，从而使流过受热通路22的废气量可变，由此使传递到热电转换组件27的受热基板29的热量可变，监视自热电转换组件27输出的辅机蓄电池46的电压值，检测热电转换组件27的工作状态。
因此，能够由ECU41和电压传感器52构成工作状态检测机构，能够简化工作状态检测机构，基于辅机蓄电池46的电压值高精度地判断热电转换组件27的故障或老化等。
特别是，本实施方式的CPU42基于将开闭阀26自开状态切换为闭状态之后的辅机蓄电池46的电压值的变化而检测热电转换组件27的工作状态，因此，能够在将开闭阀26自开状态切换为闭状态之后的辅机蓄电池46的电压值不增加的情况下，检测出热电转换组件27发生了故障或老化等。
此外，本实施方式的CPU42对将开闭阀26自开状态切换为闭状态之后的辅机蓄电池46的电压值和阈值进行比较，在辅机蓄电池46的电压值小于阈值的情况下，判断为热电转换组件27工作不良。
因此，通过简化工作状态检测机构的结构，即在辅机蓄电池46中使用现有的电压传感器52，能够基于辅机蓄电池46的电压值而高精度地判断热电转换组件27的工作不良。
此外，本实施方式的ECU41以车辆是恒速行驶或者废气的温度为规定温度以上为条件，进入到步骤S5而实施步骤S5～步骤S11的工作状态检测处理。
因此，在辅机蓄电池46的电压稳定的车辆恒速行驶时或者热电转换组件27的发电量大的废气温度高时，通过实施工作状态检测处理，能够提高热电转换组件27的工作状态的检测精度。
此外，本实施方式的ECU41在工作状态检测处理的实施过程中中止热电转换组件27以外的发电，基于储存热电转换组件27所产生的电力的辅机蓄电池46的电压值的变化而检测热电转换组件27的电压值的变化。
因此，能够在辅机蓄电池46仅储存来自热电转换组件27的电力，基于辅机蓄电池46的电特性值的变化而可靠地检测热电转换组件27的工作状态。
因此，可以不像以往那样使用多个传感器来检测热电转换组件27的工作状态，能够简化工作状态检测机构的结构。
此外，在本实施方式中，当取代将热电发电装置17应用于仅具有内燃机的车辆，而是将热电发电装置17应用于具备内燃机和电动马达，具有储存电动马达的电力的高压蓄电池的混合动力车辆时，步骤S5的处理成为中止由高压蓄电池向辅机蓄电池46充电的处理。
需要说明的是，本实施方式的CPU42把基于来自电压传感器52的检测信息而将开闭阀26自开状态切换为闭状态的时刻的蓄电池的电压值设定为阈值，并对辅机蓄电池46的电压值和阈值进行比较，当辅机蓄电池46的电压值小于阈值时，判断为热电转换组件27工作不良，但不限定于此。
例如，也可以制作针对辅机蓄电池46的电压值，将在热电转换组件27正常时将开闭阀26自开状态切换为闭状态之后的辅机蓄电池46的电压值的变化关联起来的映射，将该电压值的变化作为阈值。
CPU42能够在将开闭阀26自开状态切换为闭状态之后对自电压传感器52输入的辅机蓄电池46的电压值和阈值进行比较，在辅机蓄电池46的电压值小于阈值时，判断为热电转换组件27工作不良。
此外，也可以制作针对辅机蓄电池46的电压值，将在热电转换组件27工作不良时将开闭阀26自开状态切换为闭状态之后的辅机蓄电池46的电压值的变化关联起来的映射，将该电压值的变化作为阈值。
CPU42在将开闭阀26自开状态切换为闭状态之后对自电压传感器52输入的辅机蓄电池46的电压值和阈值进行比较，在辅机蓄电池46的电压值为阈值以上时，能够判断为热电转换组件27正常。
此外，在本实施方式中，CPU42是基于辅机蓄电池46的电压值来检测热电转换组件27的工作状态的，但也可以直接检测热电转换组件27的电压值。
即，CPU42可以在将开闭阀26自开状态切换为闭状态的时刻设定任意的阈值，在热电转换组件27的电压值为阈值以上的情况下判断为热电转换组件27正常工作，在热电转换组件27的电压值为阈值以下的情况下，判断为热电转换组件27工作不良。作为该情况下的阈值，例如设定为零。
此外，在本实施方式中，是对阈值和辅机蓄电池46的电压值进行比较，但也可以不设阈值，基于将开闭阀26自开状态切换为闭状态之后的辅机蓄电池46的电压值的每单位时间的变化量即变化率来检测热电转换组件27的工作不良。
例如，CPU42可以利用电压传感器检测将开闭阀26自开状态切换为闭状态的时刻起的热电转换组件27的电压值的变化，在热电转换组件27的电压值有增加的倾向时判断为热电转换组件27正常工作，在热电转换组件27的电压值有减小倾向时判断为热电转换组件27工作不良。
(第2实施方式)
图7、图8是表示本发明的热电发电装置的第2实施方式的图，硬件结构与第1实施方式相同，因此，用第1实施方式的附图说明硬件结构。
在本实施方式中，其特征在于，CPU42基于将开闭阀26自闭状态切换为开状态之后的辅机蓄电池46的变化而检测热电转换组件27的工作状态。
CPU42通过在图7的步骤S5中中止交流发电机47的发电之后向驱动器37输出闭信号而关闭开闭阀26(步骤S16)。
此时，自排气管4导入到内管21中的废气通过连通孔36被导入到受热通路22中，向热电转换组件27的散热基板30传递的废气的热量增加。
接着，CPU42把将开闭阀26自开状态切换为闭状态的时刻的蓄电池的电压值存储在RAM44中，基于该辅机蓄电池46的电压值设定阈值(步骤S17)。
接着，CPU42基于来自电压传感器52的检测信息，在图8的B1所示的一定时间内监视辅机蓄电池46的电压(步骤S18)，在一定时间经过之后向驱动器37输出开信号，从而强制打开开闭阀26(步骤S19)。
因此，自排气管4导入到内管21中的废气不被导入到受热通路22中，而是自内管21被排出到尾喷管19中。
CPU42辨别监视的蓄电池的电压值是否为存储在RAM44中的阈值以上(步骤S20)。该辨别期间为图8的A1所示的一定的时间，在该一定的时间A期间，对蓄电池的电压值和存储在RAM44中的阈值进行多次比较。
在此，当热电转换组件27正常工作了时，在图8的B1期间，辅机蓄电池46的电压值如实线所示那样增加，在A1期间，辅机蓄电池46的电压值如实线所示那样减小。
CPU42在步骤S20中在A1期间对蓄电池的电压值和存储在RAM44中的阈值进行比较，当判断为蓄电池的电压值为阈值以上时，判断为热电转换组件27正常并结束本次处理。
此外，当热电转换组件27发生故障或老化时，在图8的B1期间，辅机蓄电池46的电压值如虚线所示那样减小，在A1期间，辅机蓄电池46的电压值进一步继续减小。
CPU42在步骤S20中在A1期间对蓄电池的电压值和存储在RAM44中的阈值进行比较，当蓄电池的电压值小于阈值时，判断为热电转换组件27工作不良，向警告灯53输出异常信号(步骤S21)，结束本次处理。
这样，本实施方式的CPU42是基于将开闭阀26自闭状态切换为开状态之后的辅机蓄电池46的电压值的变化而检测热电转换组件27的工作状态的，因此，在将开闭阀26自闭状态切换为开状态之后辅机蓄电池46的电压值未增加时，能够检测出热电转换组件27发生故障或老化等。
需要说明的是，上述各实施方式的热电发电装置17通过在旁通通路25和受热通路22之间切换废气的流路而使传递到热电发电装置17的受热基板29的废气的热量可变，但不限定于此。
例如，也可以不要内管21和开闭阀26，向外管23导入废气，通过进行切断向发动机1的气缸供给的燃料的所谓燃料切断，而使被导入到外管23中的废气的温度下降，使废气的热量在燃料燃烧时和燃油切断时可变。
此外，在上述各实施方式中，通过使废气的热量可变而实施工作状态检测处理，但不限定于此。
例如，也可以通过使传递到作为低温部的散热基板30的冷却水量可变而实施工作状态检测处理。
在该情况下，如图9所示那样设置旁通管61和切换阀62，旁通管61将上游侧配管18a和下游侧配管18b连通，切换阀62设于上游侧配管18a，将冷却水的流动路径切换为下游侧配管18b和旁通管61中的任一方。
而且，CPU42基于通过向切换阀62输出切换信号而在冷却水管28和下游侧配管18b之间切换冷却水的供给路径从而使传递到热电转换组件27的散热基板30的冷却水量即冷却水的热量可变时的热电转换组件的电特性值的变化，来检测热电转换组件27的工作状态。
这样，能够简化工作状态检测机构的结构，基于辅机蓄电池46的电压值高精度地判断热电转换组件27的故障或老化等。
此外，在上述各实施方式中，利用电压传感器52检测了辅机蓄电池46的电压值作为电特性值，但也可以设置检测辅机蓄电池46的电流、功率的传感器，检测电流值、功率值作为电特性值。
如上所述，本发明的热电发电装置具有能够以简单的结构检测热电转换组件的工作状态，能够提高热电转换组件的工作状态的检测精度的效果，作为检测基于高温部和低温部的温度差而进行热电发电的热电转换组件的工作状态的热电发电装置等有用。
附图标记说明
1：发动机(内燃机)；17：热电发电装置；21：内管(排气管、第1排气管)；22：受热通路；23：外管(排气管、第2排气管)；25：旁通通路；26：开闭阀；27：热电转换组件；28：冷却水管；29：受热基板(高温部)；30：散热基板(低温部)；36：连通孔(连通部)；37：驱动器(开闭控制机构)；41：ECU(工作状态检测机构)；46：辅机蓄电池(蓄电池)；52：电压传感器(工作状态检测机构)。

Claims (10)

1.一种热电发电装置，其具有根据高温部和低温部的温度差进行热电发电的热电转换组件，其特征在于，
该热电发电装置具有工作状态检测机构，该工作状态检测机构实施工作状态检测处理，该工作状态检测处理基于使向上述高温部和上述低温部中的任一方传递的热量可变时的上述热电转换组件的电特性值的变化，检测上述热电转换组件的工作状态。
2.根据权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，
上述高温部与被导入自内燃机排出的废气的排气管相对而设，
上述工作状态检测机构基于使流经上述排气管的废气量可变时的上述热电转换组件的电特性值的变化，检测上述热电转换组件的工作状态。
3.根据权利要求2所述的热电发电装置，其特征在于，
上述排气管构成为包括第1排气管、第2排气管和连通部；该第1排气管形成有被导入自内燃机排出的废气的旁通通路；该第2排气管与上述第1排气管同轴设置，形成有与上述第1排气管一同被导入废气的受热通路，与上述热电转换组件的高温部相对；该连通部连通上述旁通通路和上述受热通路，
该热电发电装置设有开闭上述第1排气管的开闭阀和对上述开闭阀进行开闭控制的开闭控制机构，
上述工作状态检测机构通过驱动上述开闭控制机构对上述开闭阀进行开闭控制，而在上述旁通通路和上述受热通路之间切换废气的排气路径，由此使流经上述受热通路的废气量可变。
4.根据权利要求3所述的热电发电装置，其特征在于，
上述工作状态检测机构基于上述开闭阀自开状态切换为闭状态之后的上述热电转换组件的电特性值的变化，检测上述热电转换组件的工作状态。
5.根据权利要求4所述的热电发电装置，其特征在于，
上述工作状态检测机构将上述开闭阀自开状态切换为闭状态之后的上述热电转换组件的电特性值与阈值进行比较，当上述电特性值小于上述阈值时，判断为上述热电转换组件工作不良。
6.根据权利要求4所述的热电发电装置，其特征在于，
上述工作状态检测机构将上述开闭阀自开状态切换为闭状态之后的上述热电转换组件的电特性值与阈值进行比较，当上述电特性值为上述阈值以上时，判断为上述热电转换组件正常工作。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
上述工作状态检测机构在实施上述工作状态检测处理的过程中,中止上述热电转换组件以外的发电，基于储存由上述热电转换组件发出的电力的蓄电池的电压值的变化，检测上述热电转换组件的工作状态。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的热电发电装置，其特征在于，
上述工作状态检测机构以废气的温度是规定温度以上为条件而实施上述工作状态检测处理。
9.根据权利要求7所述的热电发电装置，其特征在于，
上述工作状态检测机构以车辆是恒速行驶为条件而实施上述工作状态检测处理。
10.根据权利要求1所述的热电发电装置，其特征在于，
上述低温部与供冷却内燃机的冷却水流通的冷却水管相对而设，
上述工作状态检测机构基于使流经上述冷却水管的冷却水量可变时的上述热电转换组件的电特性值的变化，检测上述热电转换组件的工作状态。
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