CN107017330A - 车辆的发电装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种车辆的发电装置。在将不需要温度差的热电变换元件(具体而言半导体单晶具有n型半导体部、p型半导体部以及处于它们之间的本征半导体部，本征半导体部具有比n型半导体部以及p型半导体部小的带隙)在利用了车辆的废热的发电中利用时，并非听其自然地使热电变换元件发电，而是能够适当地控制发电电力。在连接具备上述半导体单晶的热电变换模块(10)和负载设备(32)的电路(30)中设置电流调整器(34)，使从热电变换模块(10)施加到电路(30)的电流可变。针对该电流调整器(34)设置控制装置36，利用控制装置(36)操作电流调整器(34)，从而控制热电变换模块(10)的发电电力。

Description

车辆的发电装置
技术领域
本发明涉及车辆的发电装置。
背景技术
例如如日本特开2004-011512号公报、日本特开2015-140806号公报所公开，作为将热变换为电力的热电变换元件，广泛已知使用了塞贝克效应的热电变换元件。但是，该热电变换元件如果在两端无温度差则无法发电。因此，存在如下问题：需要能够施加温度差的构造，并且，在发电时热从热电变换元件的高温侧会散开到低温侧。
在此得到关注的是国际公开第2015/125823号公报公开的半导体单晶。该半导体单晶具有n型半导体部、p型半导体部以及处于它们之间的本征半导体部，本征半导体部具有比n型半导体部以及p型半导体部小的带隙。该半导体单晶具有能够在均匀温度场中将热变换为电力这样的显著的特征。即，无需为了发电而在两端施加温度差。因此，通过将该半导体单晶用作热电变换元件，消除使用了塞贝克效应的热电变换元件具有的上述问题。
专利文献1：国际公开第2015/125823号公报
专利文献2：日本特开2004-011512号公报
专利文献3：日本特开2015-140806号公报
发明内容
作为使用了国际公开第2015/125823号公报公开的半导体单晶的热电变换元件的用途，车辆的发电装置认为是一个优选的候选。在车辆中，具备作为动力装置的内燃机、电动马达、作为电源装置的燃料电池等在工作时产生热的发热设备。发生的热的量根据装置的种类而不同，但一定能够向系统外排出热，即废热。如果利用该废热通过上述热电变换元件进行发电，则能够进一步提高车辆的能量效率。
但是，还有时在搭载于车辆的其它设备中利用废热。例如，在发热设备是内燃机的情况下，在排气路径中配置的催化剂、利用了冷却水或油的预热系统等可举出为这样的废热利用设备。另外，在发热设备是内燃机、燃料电池的情况下，将废热利用于车室内的制热的空调系统也可举出为废热利用设备之一。在与这样的废热利用设备一并地还进行基于热电变换元件的发电的情况下，如果听其自然地使热电变换元件发电，则为了担保废热利用设备的功能而所需的量的热有可能供给不到废热利用设备。另外，通过利用热电变换元件的发电得到的电力能够在搭载于车辆的电气零件中利用，但如果听其自然地使热电变换元件发电，则还有可能发电电力过剩而过大的电流流入到电气零件。
因此，如果将国际公开第2015/125823号公报公开的半导体单晶用作车辆用的热电变换元件，则并非听其自然地使热电变换元件发电，而是要求适当地控制发电电力。但是，如果采用以往的使用了塞贝克效应的热电变换元件，则能够通过调整元件的两端的温度差来控制发电电力，但在无需温度差的该热电变换元件中，无法采用以往那样的控制方法。
因此，本发明的课题在于，在将不需要温度差的热电变换元件(具有n型半导体部、p型半导体部、以及处于它们之间的本征半导体部，本征半导体部具有比n型半导体部以及p型半导体部更小的带隙的半导体单晶)在利用了车辆的废热的发电中利用时，并非听其自然地使热电变换元件发电，而是能够适当地控制发电电力。
本发明的发电装置是应用于具备在工作时产生热的发热设备的车辆的发电装置，如以下那样构成。
本发明的发电装置具备在发热设备的废热所传导的部位中配置的热电变换模块。该热电变换模块具备国际公开第2015/125823号公报公开的半导体单晶，即，该半导体单晶具有n型半导体部、p型半导体部以及处于它们之间的本征半导体部，本征半导体部具有比n型半导体部以及p型半导体部小的带隙。此外，此处所称的热电变换模块是指，半导体单晶和用于使该半导体单晶作为热电变换元件发挥功能的构件(例如电极)集中为一个装置而成的模块。
本发明的发电装置具备在与热电变换模块之间构成电路的负载设备。进而，本发明的发电装置具备：电流调整器，设置于电路，使从热电变换模块施加到电路的电流可变；以及控制装置，操作该电流调整器来控制热电变换模块的发电电力。通过利用控制装置操作电流调整器，根据其操作量从热电变换模块施加到电路的电流变化，甚至，热电变换模块的发电电力变化。即，通过利用控制装置进行的电流调整器的操作，能动地控制热电变换模块的发电电力。
如果将本发明的发电装置应用于进一步具备废热利用设备的车辆，则控制装置也可以控制热电变换模块的发电电力，以将针对废热利用设备需要的量的废热而言剩余的废热的至少一部分变换为电力。即，也可以在确保废热利用设备需要的量的废热的同时，使用剩下的废热或者多余的废热，通过热电变换模块进行发电。通过进行这样的控制，抑制利用热电变换模块进行的发电对废热利用设备的功能造成的影响。
如果以使回收了发热设备的废热的废热回收流体在流体路径中流动，从在流体路径中流动的废热回收流体接受废热的供给的方式，构成废热利用设备，则热电变换模块也可以设置于该流体路径中的废热利用设备的上游。设置于流体路径包括设置于流体路径之中的情况以及在流体路径之外以与路径壁面相接的方式设置的情况。如果这样配置废热利用设备和热电变换模块，则控制装置也可以根据在流体路径中流动的废热回收流体的温度或者废热利用设备的温度，控制热电变换模块的发电电力。在废热回收流体的温度与废热回收流体搬运的热量之间存在关系，所以通过根据废热回收流体的温度来控制热电变换模块，能够适当地控制发电电力以确保废热利用设备需要的量的废热。另外，在废热利用设备的温度与提供给废热利用设备的热量之间存在关系，所以通过根据废热利用设备的温度来控制热电变换模块，能够适当地控制发电电力以确保废热利用设备需要的量的废热。
更具体而言，控制装置也可以控制热电变换模块的发电电力，以使得相比于在流体路径中流动的废热回收流体的温度高时，在流体路径中流过的废热回收流体的温度低时，使热电变换模块的吸热量少。进而，控制装置也可以在流体路径中流动的废热回收流体的温度是预定温度以下时，使热电变换模块的发电停止。相比于在流体路径中流动的废热回收流体的温度高时，在流体路径中流动的废热回收流体的温度低时，提供给废热利用设备的热量少。如果减少热电变换模块的吸热量，则即使在废热回收流体搬运的热量少的情况下，也能够确保废热利用设备需要的量的废热。
另外，控制装置也可以控制热电变换模块的发电电力，以使得相比于废热利用设备的温度高时，在废热利用设备的温度低时，使热电变换模块的吸热量少。进而，控制装置也可以在废热利用设备的温度是预定温度以下时，使热电变换模块的发电停止。相比于废热利用设备的温度高时，在废热利用设备的温度低时，提供给废热利用设备的热量少。如果减少热电变换模块的吸热量，则能够对废热利用设备提供更多的热量。
控制装置也可以根据热电变换模块的温度使电流调整器的操作量变化。热电变换模块的电动势根据温度而变化，所以通过根据温度使电流可变，更适当地控制发电电力。
控制装置也可以根据负载设备的工作状态使电流调整器的操作量变化。根据负载设备的工作状态而电路的电阻值变化，所以通过根据负载设备的工作状态使电流可变，更适当地控制发电电力。
发热设备的一个例子是内燃机。在内燃机的排气所流经的排气路径中配置催化剂。在排气路径中在催化剂的上游设置热电变换模块的情况下，控制装置也可以控制热电变换模块的发电电力，以使得相比于在催化剂是高温时或者推测为高温时，在催化剂是低温时或者推测为低温时，使热电变换模块的吸热量少。由此，能够根据催化剂的温度调整供给给催化剂的热量，所以利用热电变换模块进行的发电对催化剂的净化功能造成的影响得到抑制。
本发明的发电装置还可以具备与电路连接的蓄电池。通过将在热电变换模块中发电出的电力积蓄于蓄电池，能够进一步提高车辆的能量效率。在该情况下，控制装置也可以根据蓄电池的充电状态控制热电变换模块的发电电力。由此，能够适当地控制发电电力以抑制蓄电池的过充电、过放电。
根据本发明的发电装置，并非听其自然地发电，而是能够通过利用控制装置的电流调整器的操作，能动地控制热电变换模块的发电电力。
附图说明
图1是示意地示出本发明的实施方式的热电变换元件(半导体单晶)的结构的图。
图2的(A)是示出将本发明的实施方式的热电变换元件加热到预定的温度时的热激发的状态的概念图，(B)是示出将本发明的实施方式的热电变换元件加热到预定的温度时的电子以及空穴的移动的概念图。
图3是示意地示出本发明的实施方式的热电变换模块的结构的图。
图4是示出热电变换元件的温度与电动势的关系的图。
图5是示出热电变换模块的模块温度与电动势的关系的图。
图6是示出对热电变换模块作用的负荷根据时间而变动的情形的图。
图7是概念性地示出对热电变换模块作用的负荷与热电变换模块所发电出的电力的关系的图。
图8是示意地示出热电变换模块的向内燃机的应用例1的图。
图9是示意地示出热电变换模块的向内燃机的应用例2的图。
图10是示意地示出热电变换模块的向内燃机的应用例3的图。
图11是示出本发明的实施方式1的发电装置的结构的图。
图12是示出热电变换模块的上游中的流体路径内的温度Tin与热电变换模块所发电出的电力P的关系的一个例子的图。
图13是示出热电变换模块的上游中的流体路径内的温度Tin、热电变换模块所发电出的电力P以及热电变换模块的下游中的流体路径内的温度Tout的关系的一个例子的图。
图14是示出本发明的实施方式1的发电装置的等价电路的图。
图15是示出可变电阻值与电力的关系的图。
图16是示出能够通过可变电阻值的调整来实现的、热电变换模块的上游中的流体路径内的温度Tin与热电变换模块所发电出的电力P的关系的一个例子的图。
图17是示出能够通过可变电阻值的调整来实现的、热电变换模块的上游中的流体路径内的温度Tin、热电变换模块所发电出的电力P以及热电变换模块的下游中的流体路径内的温度Tout的关系的一个例子的图。
图18是示出本发明的实施方式1的用于利用发电装置的热回收控制的程序的流程图。
图19是示出在本发明的实施方式1的热回收控制程序中在目标电力的决定中使用的映射的概念的图。
图20是示出本发明的实施方式2的发电装置的结构的图。
图21是示出本发明的实施方式2的用于利用发电装置的热回收控制的程序的流程图。
图22是示出在本发明的实施方式2的热回收控制程序中在目标电力的决定中使用的映射的概念的图。
图23是示出本发明的实施方式1的发电装置的具体的应用例的结构的图。
图24是示出图20所示的用于利用发电装置的热回收控制的程序的流程图。
(符号说明)
2、3、4：发电装置；10：热电变换模块；12：热电变换元件(半导体单晶)；14：电极；20：负载；30：电路；32：负载设备；34：电流调整器；40：控制装置；44：热源温度传感器；45：温度传感器；47：废热利用设备；50：电路；52：电气零件；54：蓄电池；56：电流调整器；60：控制装置；64：排气温度传感器；100：内燃机；102：排气管；104：催化剂；110：冷却水循环系统；112：散热器；114：冷却水循环路；120：油循环系统；122：油盘；126：油循环路。
具体实施方式
以下，参照附图，说明本发明的实施方式。但是，在以下所示的实施方式中提及各要素的个数、数量、量、范围等的数的情况下，除了特别明示的情况、原理上明确地确定为该数的情况以外，本发明不限于该提及的数。另外，在以下所示的实施方式中说明的构造、步骤等除了特别明示的情况、原理上明确地确定为其的情况以外，在本发明中并不是必须的。
[热电变换元件的结构]
图1是示意地示出本发明的实施方式的热电变换元件12的结构的图。在图1所示的例子中，热电变换元件12按照棱柱状形成。热电变换元件12在一端侧具备n型半导体部12a，在另一端侧具备p型半导体部12b。另外，在n型半导体部12a与p型半导体部12b之间，具备本征半导体部12c。
图2的(A)以及(B)是示出图1所示的热电变换元件12的带隙能量的状态的概念图。图2的(A)以及(B)的纵轴是电子的能量，横轴是热电变换元件12中的从n型半导体部12a侧的端面12aes起的距离L(参照图1)。
如图2的(A)以及(B)所示，n型半导体部12a是费米能级f处于导带侧的部位，p型半导体部12b是费米能级f处于价带侧的部位。本征半导体部12c是费米能级f处于导带与价带之间的禁带的中央的部位。带隙能量相当于价带的最上部与导带的最下部的能量差。如从这些图可知，在热电变换元件12中，本征半导体部12c中的带隙能量比n型半导体部12a以及p型半导体部12b中的带隙能量低。此外，在图2(A)以及(B)中示出的n型半导体部12a、p型半导体部12b以及本征半导体部12c的长度的比例是一个例子，该比例根据热电变换元件(半导体单晶)12的形成方法而变化。另外，n型半导体部12a、p型半导体部12b以及本征半导体部12c中的带隙能量能够通过例如逆光电子光谱法来测定。
具有上述特性(即本征半导体部12c中的带隙能量比n型半导体部12a以及p型半导体部12b中的带隙能量低)的热电变换元件(半导体单晶)12例如能够由包合物的化合物(包合化合物)构成。作为这样的包合物的化合物的一个例子，能够使用硅包合物Ba8Au8Si38。
本实施方式的热电变换元件12的制造方法只要能够使热电变换元件12具有上述特性，则没有特别限定。在热电变换元件12作为一个例子是硅包合物Ba8Au8Si38的情况下，能够使用例如在国际专利申请的国际公开第2015/125823号中详述的制造方法。其概要如下所述。即，以Ba、Au和Si的比(摩尔比)为8：8：38的方式，称量Ba粉末、Au粉末以及Si粉末。利用电弧熔融法将称量出的粉末熔融。通过对得到的融液进行冷却，得到硅包合物Ba8Au8Si38的锭。将这样调制出的硅包合物Ba8Au8Si38的锭粉碎为粒状。通过利用提拉法(Czochralski method)在坩埚内将粉碎的硅包合物Ba8Au8Si38熔融，得到硅包合物Ba8Au8Si38的单晶。图1所示的热电变换元件12是将通过这样的手法得到的硅包合物Ba8Au8Si38的单晶切断为棱柱形状(更具体而言为长方体形状)而得到的。关于热电变换元件的形状，不限于将上述单晶切断为棱柱形状，能够将上述单晶切断为圆柱形状或者其它期望的形状从而任意地选择。例如，还能够将热电变换元件12形成为n型半导体部12a、本征半导体部12c以及p型半导体部12b较薄地层叠那样的平板形状。
[发电原理]
图2的(A)是示出将热电变换元件12加热到预定的温度时的热激发的状态的概念图。如果将热电变换元件12加热到预定温度以上，则如图2的(A)所示，价带的电子(黑圆)热激发到导带。更具体而言，如果由于热的供给而超过带隙能量的能量被提供到位于价带的最上部的电子，则电子激发到导带。在热电变换元件12的温度上升的过程中，得到仅在带隙能量相对低的本征半导体部12c中产生这样的热所致的电子的激发的状态。图2的(A)示出热电变换元件12被加热到得到这样的状态的预定温度的状态。在该状态下，在带隙能量相对高的n型半导体部12a以及p型半导体部12b中电子不被热激发。
图2的(B)是示出将热电变换元件12加热到上述预定的温度时的电子(黑圆)以及空穴(白圆)的移动的概念图。如图2的(B)所示，激发到导带的电子移动到能量低的一方、即n型半导体部12a侧。另一方面，通过电子的激发而在价带中产生的空穴移动到能量高的一方、即p型半导体部12b。通过这样的载流子的偏移，n型半导体部12a带负电，p型半导体部12b带正电，所以在n型半导体部12a与p型半导体部12b之间产生电动势。因此，根据热电变换元件12，即使在n型半导体部12a与p型半导体部12b之间没有温度差，也能够发电。这样的发电原理与根据温度差产生电动势的塞贝克效应不同。
[热电变换模块的结构]
关于上述热电变换元件12，在向车辆的应用中不是单独地使用，而是以与其它构件一起构成的热电变换模块的方式使用。图3是示意地示出本实施方式的热电变换模块10的结构的图。本实施方式的热电变换模块10具备多个热电变换元件12。图3中的P、N分别表示热电变换元件12的p型半导体部和n型半导体部。未图示的本征半导体部位于它们之间。多个热电变换元件12被电极14夹持而串联地连接。热电变换元件12和电极14串联地连接而成的串联体收纳于套管(casing)16中。套管16具有高的热传导性，并且，外部和内部被绝缘。在本实施方式中，由热电变换元件12以及电极14和收容它们的套管16构成了热电变换模块10。但是，根据设置热电变换模块10的环境，还可以省略套管16。从串联体的两端的电极14抽出用于从热电变换模块10取出电力的导线18。该导线18与外部的负载20连接而构成电路，从而开始利用接受到热的输入的热电变换模块10的发电。虽然是重复的说明，但由于在利用热电变换元件12进行的发电中不需要温度差，所以热电变换模块10即使被设置于无温度差的环境，如果有热的输入，也发电。
此外，在图3中，热电变换模块10具备4个热电变换元件12，但这仅为一个例子。也可以串联连接更多的热电变换元件12，只要热电变换元件12具有充分的发电能力，则也可以是单数。即，构成热电变换模块10的热电变换元件12的个数是通过在热电变换模块10中要求的发电电力和热电变换元件12的每1个的发电电力而决定的。另外，在图3中，按照棒状描绘了热电变换元件12，但只要热电变换元件12具有薄的平板形状，就能够在一个方向上层叠热电变换元件12。
[热电变换模块的发电特性]
说明如以上那样构成的本实施方式的热电变换模块10的发电特性。图4是示出构成热电变换模块10的热电变换元件12的电动势与温度的关系的一个例子的图。此处所称的热电变换元件12的电动势是指作为正极发挥功能的p型半导体部12b侧的端部与作为负极发挥功能的n型半导体部12a侧的端部的电位差。更具体而言，图4所示的关系表示在以在n型半导体部12a和p型半导体部12b中不产生温度差的方式对热电变换元件12进行了加热时产生的电动势的温度特性。通过将热电变换元件12放置于某温度以上的环境而产生电动势，随着热电变换元件12的温度变高，电动势上升。而且，在某个温度下，电动势呈现峰值，随着热电变换元件12的温度比该温度变高，电动势降低。如从该关系可知，热电变换元件12的电动势依赖于温度。
上述热电变换元件12的电动势与温度的关系还适用于热电变换模块10的电动势(两端的电极之间的电位差)与模块温度的关系。图5是示出热电变换模块10的模块温度与电动势的关系的一个例子的图。如图5所示，如果模块温度根据时间而变化，则跟随其而电动势也变化。而且，如果电动势变化，则通过热电变换模块10发电出的电力也产生变化。
使热电变换模块10所发电出的电力变化的因素不只是模块温度。对热电变换模块10作用的负荷也影响电力。在负荷是由于车辆的电气零件产生的情况下，负荷根据随着时间变化的车辆的状态而不停地变动。例如，图6是示出对热电变换模块10作用的负荷根据车辆的状态而变动的情形的一个例子的图。具体而言，图6示出在车辆的点火打开之后不久期间的电气零件的工作状态和基于此的负荷的变动的情形。根据启动器的ON/OFF、空调器的ON/OFF、灯的ON/OFF等，对热电变换模块10作用的负荷变动。
图7是概念性地示出对热电变换模块10作用的负荷与热电变换模块10所发电出的电力的关系的图。随着负荷变大，热电变换模块10所发电出的电力增大。另外，在负荷成为某一大小时，发电电力达到峰值，随着负荷比带来该峰值的大小变大，发电电力降低。其理由是如下情况造成了影响：如果热电变换元件12的温度变高，则不仅在本征半导体部12c中产生电子以及空穴的热激发，而且在n型半导体部12a以及p型半导体部12b中也产生电子以及空穴的热激发。如从该关系可知，热电变换模块10的发电电力根据对热电变换模块10作用的负荷的大小而变化。因此，在如图7所示对热电变换模块10作用的负荷变动的情况下，根据负荷的变动，热电变换模块10的发电电力也变动。
[热电变换模块的应用例]
本实施方式的热电变换模块10与使用了塞贝克效应的以往的热电变换模块不同，在发电中不需要温度差。因此，将热电变换模块10应用于车辆的方面上的限制比使用了塞贝克效应的以往的热电变换模块少，能够在车辆的各种场所设置热电变换模块10。图8至图10的各图示出了搭载于车辆的发热设备是内燃机100的情况下的热电变换模块10的应用例。但是，在图8至图10的各图中，省略了与热电变换模块10连接的电路以及负载。
在图8中示意地示出的应用例1中，在内燃机100的排气管102的内部设置了热电变换模块10。排气是回收内燃机100的废热而流动的废热回收流体，排气管102是作为废热回收流体的排气所流过的流体路径(排气路径)。排气具有的热被直接提供给热电变换模块10，热电变换模块10将从排气提供的热变换为电力。
在排气管102中设置了用于使排气净化的催化剂104。催化剂104通过利用排气具有的热进行预热而能够发挥其净化能力。即，催化剂104是利用内燃机100的废热的废热利用设备。在图8所示的例子中，热电变换模块10设置于催化剂104的上游。在这样配置的情况下，排气具有的热的一部分被热电变换模块10吸热，剩余的热被供给到催化剂104。此外，热电变换模块10还可以设置于催化剂104的下游。
热电变换模块10还可以不安装于排气管102的内部，而安装于排气管102的表面。通过热传导而从排气管102的内侧传递到外侧的热被安装在表面的热电变换模块10吸热而变换为电力。此外，虽然在排气管102的表面与外界之间有温度差，但在热电变换模块10的发电中不需要该温度差。因此，也可以将排气管102的周围与热电变换模块10一起用绝热材料覆盖，以抑制从排气管102以及热电变换模块10向外界散热。
图9示意地示出的应用例2是向内燃机100的冷却水循环系统110的热电变换模块10的应用例。在冷却水循环系统110的构成要素中，包括散热器112、在内燃机100与散热器112之间使冷却水循环的冷却水循环路114、循环泵116、对散热器112进行旁通的旁通通路118等。热电变换模块10在冷却水循环路114中设置于内燃机100的下游且散热器112的上游。在图9所示的例子中，在冷却水循环路114的表面安装了热电变换模块10。冷却水是回收内燃机100的废热而流动的废热回收流体，冷却水循环路114是作为废热回收流体的冷却水所流过的流体路径。冷却水具有的热经由冷却水循环路114的管壁被提供到热电变换模块10，热电变换模块10将被提供的热变换为电力。
在内燃机100冷启动时，冷却水循环系统110使散热器112内的冷却水流路闭合而使冷却水通过旁通通路118。由此，由内燃机100的废热而变暖的冷却水再次返回到内燃机100，促进内燃机100的预热。即，冷却水循环系统110还可以是利用内燃机100的废热的废热利用设备。
热电变换模块10还可以不安装于冷却水循环路114的表面，而安装于冷却水循环路114的内部。另外，热电变换模块10还能够安装于散热器112的内部或者表面。也可以除了通过与空气的热交换而使冷却水冷却以外，还通过热电变换模块10的发电时的吸热使冷却水冷却，或者，代替通过与空气的热交换而使冷却水冷却，而通过热电变换模块10的发电时的吸热使冷却水冷却。
图10示意地示出的应用例3是向内燃机100的油循环系统120的应用例。在油循环系统120的构成要素中，包括油盘122、油泵124、油循环路126等。在图10所示的例子中，热电变换模块10设置于油盘122之中。油是回收内燃机100的废热而流动的废热回收流体，油盘122和油循环路126构成作为废热回收流体的油所流过的流体路径。油具有的热被直接提供到热电变换模块10，热电变换模块10将被提供的热变换为电力。
在内燃机100冷启动时，通过内燃机100的废热而变暖的油循环，从而促进内燃机100的预热。即，油循环系统120还可以是利用内燃机100的废热的废热利用设备。
热电变换模块10还可以不安装于油盘122的内部，而是安装于油盘122的表面、油循环路126。在油循环系统120具备油冷却器的情况下，优选将热电变换模块10设置于油冷却器的上游。另外，热电变换模块10还能够安装于内燃机100的气缸体的表面或内部、或者气缸盖的表面或内部。
作为热电变换模块10的其它应用例，可以举出燃料管、吸气管的压缩机的出口侧等。在车辆搭载了燃料电池的情况下，还能够在作为发热设备的燃料电池的阴极废气通路中安装热电变换模块10。另外，只要是变速器、蓄电池、制动装置等在工作时发生热的发热设备，就能够通过安装热电变换模块10而将废热回收为电力。
[实施方式1的发电装置的结构]
用于使上述热电变换模块10发挥功能的装置是接下来说明的发电装置。图11是示出实施方式1的发电装置2的结构的图。实施方式1的发电装置2具备设置在流体路径46的内部或者外侧的表面的热电变换模块10。在流体路径46中，流过排气、冷却水等废热回收流体。热电变换模块10在与用导线36连接的负载设备32之间构成了电路30。负载设备32是消耗电力的设备，包括空调器、灯等车辆的电气零件、驱动用的马达等。
在该电路30中，还设置了具备可变电阻的电流调整器34。电流调整器34是通过使可变电阻的电阻值变化而能够使在电路30中流过的电流、即从热电变换模块10施加到电路30的电流可变的装置。另外，电流调整器34还具备使在电路30中流过的电流导通/断开的开关。在图11所示的例子中，电流调整器34与负载设备32串联地连接。此外，电流调整器34也可以代替可变电阻而包括多个电阻和对其进行切换的开关。
通过在流体路径46中配置热电变换模块10，废热回收流体具有的热的一部分通过热电变换模块10被变换为电力。在图11中，将从流体路径46的上游进入到设置了热电变换模块10的区域的每单位时间的热量(流入热量)记载为Φin，将由热电变换模块10发电出的电力记载为P，将从设置了热电变换模块10的区域输出到流体路径46的下游的每单位时间的热量(流出热量)记载为Φout。其中，在本说明书中所称的发电出的电力是指，从热电变换模块10取出到外部的电力。设为通过热电变换模块10的内部电阻消耗的电力不包含于电力P(发电电力、发电出的电力)。因此，电力P比流入热量Φin与流出热量Φout的差小。另外，在图11中，将热电变换模块10的上游中的流体路径46内的温度记载为Tin，将热电变换模块10的下游中的流体路径46内的温度记载为Tout。
实施方式1的发电装置2还具备控制装置40。控制装置40构成为直接地操作电流调整器34的可变电阻的电阻值，通过基于此的电流值的变化，控制热电变换模块10的发电电力。控制发电电力还可以是控制废热的回收量。以下，将利用控制装置40对热电变换模块10的发电电力进行的控制称为热回收控制。热回收控制中的控制量是热电变换模块10的发电电力，操作量是电流调整器34的可变电阻的电阻值。控制装置40是具有至少一个存储器40a和至少一个处理器40b的ECU。在存储器40a中，存储了包括热回收控制中使用的程序、映射(map)在内的各种数据。通过从存储器40a读出程序并利用处理器40b执行，在控制装置40中实现与热回收控制相关的功能。
另外，对控制装置40，直接或者经由在车辆内构筑的通信网络，连接了用于取得与热回收控制关联的信息的各种传感器。在与控制装置40连接的传感器中，包括2个温度传感器42、44。1个是设置于热电变换模块10的内部并测定热电变换模块10的温度的模块温度传感器42。另1个是在流体路径46中配置于热电变换模块10的上游并测定作为热源的废热回收流体的温度的热源温度传感器44。
[热回收控制的内容]
详细说明利用控制装置40进行的热回收控制的内容。
首先，作为比较例，说明不通过控制装置40进行热回收控制的情况、即听其自然地使热电变换模块10发电的情况下的问题。图12是示出听其自然地使热电变换模块10发电的情况下的、热电变换模块10的上游中的流体路径46内的温度Tin与热电变换模块10所发电出的电力P的关系的一个例子的图。如图12所示，当流体路径46的上游温度Tin上升时，与其对应地电力P也上升。这是因为，如使用图4以及图5说明，热电变换模块10的电动势依赖于热电变换模块10的温度，并且，热电变换模块10的温度跟随流体路径46的上游温度Tin。此时，热电变换模块10发电出的电力P被负载设备32消耗，但如果电力P过剩，则过大的电流会流入到负载设备32。即，在听其自然的发电中，如图12所示，存在如下情况：伴随流体路径46的上游温度Tin的上升，电力P会超过作为预定的容许电力的上限。
图13是示出听其自然地使热电变换模块10发电的情况下的、热电变换模块10的上游中的流体路径46内的温度Tin、热电变换模块所发电出的电力P、以及热电变换模块10的下游中的流体路径46内的温度Tout的关系的一个例子的图。上段的图表的纵轴T是温度，示出了上游温度Tin与下游温度Tout各自的随时间的变化。下段的图表的纵轴P是电力，示出了热电变换模块所发电出的电力P的随时间的变化。2个图表的时间轴对应。在通过热电变换模块10进行发电的情况下，将废热回收流体具有的热作为电力P取出，所以流体路径46的下游温度Tout比流体路径46的上游温度Tin低。在流体路径46的下游设置了废热利用设备的情况下，如果流体路径46的下游温度Tout降低，则导致废热利用设备的功能的降低。即，在听其自然的发电中，如图13所示，流体路径46的下游温度Tout低于作为导致这样的废热利用设备的功能降低的温度的下限温度，有时无法对废热利用设备供给为了担保废热利用设备的功能而所需的量的热。
利用控制装置40进行的热回收控制是指，为了避免引起上述那样的问题，能动地控制热电变换模块10的发电电力。根据对发电装置2的等价电路进行模型化而得到的等价电路模型，进行利用控制装置40的热回收控制。
图14是示出发电装置2的等价电路模型的图。如图14所示，等价电路模型由具有电压值V的直流电源80和与其串联地连接的3个电阻84、86、88表示。直流电源80的电压值V表示热电变换模块10的电动势。在图14中，电阻84是负载设备32的负载电阻，电阻值R2表示负载电阻的电阻值(以下称为负载电阻值R2)。电阻86是电流调整器34的可变电阻，电阻值R1表示可变电阻的电阻值(以下称为可变电阻值R1)。电阻88是热电变换模块10的内部电阻，电阻值Ri表示内部电阻的电阻值(以下称为内部电阻值Ri)。电阻84和电阻86构成外部电阻82，负载电阻值R2和可变电阻值R1的合计电阻值R1+R2是外部电阻82的电阻值。在图14中，对外部电阻82施加的电压的值用V2表示，对内部电阻88施加的电压的值用V1表示，在电路中流过的电流的值用I表示。
根据图14所示的等价电路模型，由热电变换模块10发电并取出到外部的电力P用以下的式(1)表示。
【式1】
P＝V2×I＝V1×(V-V1)/Ri…(1)
根据式(1)可知，从热电变换模块10取出的电力P由电动势值V、施加电压值V1以及内部电阻值Ri决定。在此，如果假设为热电变换模块10的温度在预定期间内恒定，则由于电动势值V是由热电变换模块10的性能来决定的，所以能够假设为电动势值V在上述预定期间内恒定。另外，由于内部电阻值Ri是由热电变换模块10的构造来决定的，所以能够假设为内部电阻值Ri恒定。在这些假设下，电力P依赖于施加电压值V1。在此，施加电压值V1用以下的式(2)表示。
【式2】
V1＝(Ri/(R+Ri))×V＝(Ri/(R1+R2+Ri))×V…(2)
在式(2)中，负载电阻值R2是通过负载设备32的工作状态决定的给定值，电动势值V以及内部电阻值Ri如上所述是恒定值。即，负载电阻值R2、电动势值V以及内部电阻值Ri是控制装置40无法任意地调整的参数。相对于此，可变电阻值R1是能够利用控制装置40调整的参数，能够通过可变电阻值R1的调整使施加电压值V1变化。根据式(1)所示的关系，电力P依赖于施加电压值V1，所以通过调整可变电阻值R1，能够使施加电压值V1变化，甚至使电力P变化。在此，根据式(1)以及式(2)，在图15中概念性地示出从热电变换模块10取出的电力P与外部电阻值R1+R2的关系。如图15所示，从热电变换模块10取出的电力P随着外部电阻值R1+R2变大而增大。而且，在外部电阻值R1+R2等于内部电阻值Ri时，电力P达到峰值，随着外部电阻值R1+R2比提供该峰值的大小进一步变大，电力P降低。
在程序中描述规定了图15所示的关系的计算式、或者制作规定了该关系的映射。在利用控制装置40进行的热回收控制中，决定电力P的目标值，参照图15所示的关系，根据电力P的目标值和负载电阻值R2，计算可变电阻值R1。此外，根据图15所示的关系，除了峰值以外，存在2个提供电力P的外部电阻值R1+R2，根据所容许(或者所要求)的电流值来决定选择哪一个即可。控制装置40操作电流调整器34，以使电阻86的电阻值成为计算出的可变电阻值R1。
图16是示出能够通过可变电阻值的调整来实现的、热电变换模块10的上游的流体路径46内的温度Tin与热电变换模块10所发电出的电力P的关系的一个例子的图。如图16所示，当流体路径46的上游温度Tin上升时，与其对应地电力P也上升。此时，如果听其自然地使热电变换模块10发电，则有时如虚线所示电力P会超过上限。根据利用控制装置40进行的热回收控制，通过调整可变电阻值，能够如图16的箭头所示使电力P降低，防止电力P超过上限。即，根据利用控制装置40进行的热回收控制，能够控制电力P以防止在负载设备32中流过过大的电流。
图17是示出能够通过可变电阻值的调整来实现的、热电变换模块10的上游的流体路径46内的温度Tin、热电变换模块10所发电出的电力P以及热电变换模块10的下游的流体路径46内的温度Tout的关系的一个例子的图。上段的图表的纵轴T是温度，示出了上游温度Tin和下游温度Tout各自的随时间的变化。下段的图表的纵轴P是电力，示出了热电变换模块所发电出的电力P的随时间的变化。2个图表的时间轴对应。如果听其自然地使热电变换模块10发电，则废热回收流体具有的热由于发电而被消耗，从而有时如虚线所示流体路径46的下游温度Tout低于下限。根据利用控制装置40进行的热回收控制，通过调整可变电阻值，能够如图17的箭头所示使电力P降低来抑制废热回收流体具有的热的消耗，防止流体路径46的下游温度Tout低于下限。即，根据利用控制装置40进行的热回收控制，能够控制电力P以抑制流体路径46的下游温度Tout的降低来担保废热利用设备的功能。
[热回收控制程序]
在控制装置40的存储器40a中，存储了用于执行上述内容的热回收控制的热回收控制程序。当点火打开时，控制装置40从存储器40a读出热回收控制程序并使处理器40b执行。图18是示出热回收控制程序的步骤的流程图。控制装置40在点火打开的期间，以预定的周期反复执行该流程图所示的步骤。
在步骤S1中，通过热源温度传感器44，检测热源温度，即检测热电变换模块10的上游的流体路径46中流过的废热回收流体的温度。接下来，在步骤S2中，比较在步骤S1中检测出的热源温度和预定的基准温度Ta，判定热源温度是否高于基准温度Ta。基准温度Ta是例如能够担保废热利用设备的功能的废热回收流体的温度范围的下限温度，根据废热利用设备的目标温度或者目标温度范围来决定。
在热源温度是基准温度Ta以下的情况下，选择步骤S9的处理而关闭热回收。即，通过电流调整器34的开关的断开而切断电路30，停止利用热电变换模块10发电。由此，能够抑制在流体路径46中流过的废热回收流体的温度进一步降低。
在热源温度高于基准温度Ta的情况下，实施步骤S3至步骤S8的处理。在步骤S3中，通过模块温度传感器42，检测模块温度，即检测热电变换模块10的温度。接下来，在步骤S4中，根据在步骤S3中检测出的模块温度，计算热电变换模块10的电动势值V。在映射中规定了模块温度与电动势的关系。
在步骤S5中，进行目标电力P的计算。此处所称的目标电力P是指，从热电变换模块10取出的电力(使热电变换模块10发电出的电力)的目标值。控制装置40根据热源温度与基准温度Ta的差分，计算能够从流体路径46中流过的废热回收流体回收的热量，根据计算出的回收可能热量，计算目标电力P。在控制装置40中，存储了将目标电力P和热源温度关联起来的映射。图19是示出用于根据热源温度决定目标电力P的映射的概念的图。如图19所示，热源温度与基准温度Ta的差分越大、即热源温度越高，控制装置40为了回收更多的废热而将目标电力P设定为更大的值。相反，热源温度越低，控制装置40将目标电力P设定为更小的值以减小热电变换模块10的吸热量。另外，在热源温度是基准温度Ta以下的情况下，设目标电力P为零以停止利用热电变换模块10发电。
在步骤S6中，进行负载电阻值R2的检测。负载电阻值R2的检测方法没有限定。检测负载电阻值R2的1个方法是分别测定对负载设备32施加的电压和在负载设备32中流过的电流，并根据这些测定值计算。作为其它方法，针对负载设备32的每个工作状态测定负载电阻值，并将根据其测定结果制作的将负载设备32的工作状态和负载电阻值关联起来的映射存储于存储器。
在步骤S7中，进行施加电压值V1的计算和可变电阻值R1的决定。能够根据在步骤S4中计算出的电动势值V和在步骤S5中计算出的目标电力P，使用式(1)，计算施加电压值V1。式(1)中的内部电阻值Ri恒定，能够预先测定或者计算。另外，根据施加电压值V1和在步骤S6中检测出的负载电阻值R2，使用式(2)来决定可变电阻值R1。
在步骤S8中，如果上次关闭了热回收，则热回收被切换为打开，如果上次打开了热回收，则热回收维持打开。即，通过电流调整器34的开关的接通而在电路30中流过电，进行利用热电变换模块10的发电。此时，进行电流调整器34的操作以成为在步骤S7中决定的可变电阻值R1。
通过执行以上的步骤，在确保废热利用设备需要的量的废热的同时，使用剩余的废热来利用热电变换模块10发电。即，根据利用控制装置40进行的热回收控制，能够在抑制利用热电变换模块10进行的发电对废热利用设备的功能造成的影响的同时，提高利用废热回收的能量效率。
[实施方式2的发电装置的结构]
用于使热电变换模块10发挥功能的装置除了上述实施方式1的发电装置2以外，还能够构成为如下说明的发电装置。图20是示出实施方式2的发电装置3的结构的图。关于构成发电装置3的要素中的、与图11所示的实施方式1的发电装置2共同的要素，附加同一符号。
如图20所示，在流体路径46中，在热电变换模块10的下游设置了废热利用设备47。在废热利用设备47中，安装了测定其温度的温度传感器45。例如，如果流体路径46是内燃机的排气路径、且废热利用设备47是用于使排气净化的催化剂，则由温度传感器45测定的温度是催化剂温度。温度传感器45直接或者经由在车辆内构筑的通信网络连接于控制装置40。在实施方式2中，在用于取得与热回收控制关联的信息的各种传感器中，包括温度传感器45。即，实施方式2的发电装置3和实施方式1的发电装置2的结构中的差异在于，热电变换模块10的控制装置40在发电控制中使用的信息。
[热回收控制程序]
图21是示出在实施方式2的发电装置3中，由控制装置40执行的热回收控制程序的步骤的流程图。控制装置40在点火打开的期间，以预定的周期反复执行该流程图所示的步骤。
在步骤S11中，通过温度传感器45检测废热利用设备47的温度。接下来，在步骤S12中，比较在步骤S11中检测出的废热利用设备47的温度(设备温度)和预定的基准温度Tc，判定设备温度是否高于基准温度Tc。基准温度Tc是例如废热利用设备47有效地发挥功能的温度范围的下限温度。如果废热利用设备47是在内燃机的排气管中设置的催化剂，则也可以将催化剂的活性温度作为基准温度Tc。
在设备温度是基准温度Tc以下的情况下，选择步骤S19的处理而关闭热回收。即，通过电流调整器34的开关的断开而切断电路30，停止利用热电变换模块10发电。由此，能够抑制废热利用设备47的温度比基准温度Tc进一步降低。
在设备温度高于基准温度Tc的情况下，实施步骤S13至步骤S18的处理。除了步骤S15以外，步骤S13至步骤S18的处理是与图11所示的流程图的步骤S3至步骤S8的处理相同的内容。因此，在此仅说明步骤S15的处理。
在步骤S15中，进行目标电力P的计算。控制装置40根据设备温度与基准温度Tc的差分，计算能够从流体路径46中流过的废热回收流体回收的热量，根据计算出的回收可能热量，计算目标电力P。在控制装置40中，存储了将目标电力P和废热利用设备47的温度关联起来的映射。图22是示出用于根据废热利用设备47的温度决定目标电力P的映射的概念的图。如图22所示，废热利用设备47的温度与基准温度Tc的差分越大、即废热利用设备47的温度越高，控制装置40为了回收更多的废热而将目标电力P设定为更大的值。相反，废热利用设备47的温度越低，控制装置40将目标电力P设定为更小的值以减小热电变换模块10的吸热量。而且，在废热利用设备47的温度是基准温度Tc以下的情况下，设目标电力P为零以停止利用热电变换模块10发电。
根据实施方式2的发电装置3中的热回收控制，与实施方式1同样地，能够在抑制利用热电变换模块10进行的发电对废热利用设备47的功能造成的影响的同时，提高利用废热回收的能量效率。另外，在比较了实施方式1和实施方式2的情况下，根据实施方式2，具有如下优点：通过根据废热利用设备47的实际的温度进行热电变换模块10的发电控制，能够精度良好地进行废热利用设备47的温度控制。另一方面，根据实施方式1，具有如下优点：通过根据废热利用设备47的上游的废热回收流体的温度进行热电变换模块10的发电控制，能够将预先调整了温度的废热回收流体供给到废热利用设备47。
[发电装置的具体的应用例的结构]
接下来，说明上述实施方式的发电装置的具体的应用例。在此，示出2个实施方式中的、实施方式1的发电装置的具体的应用例。图23是示出实施方式1的发电装置的具体的应用例的结构的图。在图23所示的具体的应用例中，实施方式1的发电装置构成为在内燃机的排气管102中进行热回收的发电装置4。
具体例的发电装置4具备设置在排气管102的内部的热电变换模块10。热电变换模块10在排气管102中配置于催化剂104的上游。对于热电变换模块10，通过导线58并联地连接了作为负载设备的电气零件52和用于积蓄热电变换模块10发电出的电力的蓄电池54。电气零件52除了空调器、灯、启动器以外，还包括在车辆中耗电的各种构件。
在由热电变换模块10和电气零件52以及蓄电池54构成的电路50中，还设置了电流调整器56。电流调整器56是使从热电变换模块10施加到电路50的电流可变的装置，具备用于使电流变化的可变电阻和用于对电流进行ON/OFF的开关。电流调整器56针对电气零件52以及蓄电池54串联地连接。
具体例的发电装置4还具备控制装置60。控制装置60是具有至少一个存储器60a和至少一个处理器60b的ECU。在存储器60a中，存储了包括在热回收控制中使用的程序、映射在内的各种数据。通过从存储器60a读出程序并利用处理器60b执行，在控制装置60中实现与热回收控制相关的功能。在热回收控制中，控制装置60直接地操作电流调整器56的可变电阻的电阻值，通过基于其的电流值的变化，控制热电变换模块10的发电电力。
对控制装置60，直接或者经由在车辆内构筑的通信网络，连接了用于取得与热回收控制关联的信息的各种传感器。在与控制装置60连接的传感器中，包括模块温度传感器62、排气温度传感器64、水温传感器66、油温传感器68等。模块温度传感器62是设置在热电变换模块10的内部的、用于测定热电变换模块10的温度的传感器。排气温度传感器64是在排气管102中配置在热电变换模块10的上游的、测定作为热源的排气的温度的传感器。水温传感器66是测定通过内燃机的冷却水的温度的传感器。油温传感器68是测定在内燃机中循环的油的温度的传感器。进而，对控制装置60，连接了在蓄电池54中安装的未图示的电压传感器。控制装置60根据通过电压传感器测定的蓄电池54的开路电压，计算蓄电池54的充电率(SOC)。
[具体例的热回收控制程序]
在控制装置60的存储器60a中，存储了用于执行上述内容的热回收控制的热回收控制程序。当点火打开时，控制装置60从存储器60a读出热回收控制程序并使处理器60b执行。图24是示出在控制装置60中执行的热回收控制程序的步骤的流程图。控制装置60在点火打开的期间，以预定的周期反复执行该流程图所示的步骤。
在步骤S101中，分别使用对应的传感器来检测排气温度和SOC。接下来，在步骤S102中，比较在步骤S101中检测出的SOC和上限值∪，判定SOC是否收敛成小于上限值∪。SOC的上限值∪是为了防止蓄电池54的过充电而设置的。
在SOC是上限值∪以上的情况下，选择步骤S118的处理。在步骤S118中，断开向蓄电池54的通电以避免蓄电池54成为过充电。另外，接着选择步骤S119的处理。在步骤S119中，通过电流调整器56的开关的断开，切断电路50，停止利用热电变换模块10发电。但是，在此关闭热回收不是必须的，所以也可以仅断开向蓄电池54的通电而继续执行热回收。
在SOC小于上限值∪的情况下，接下来，进行步骤S103的判定。在步骤S103中，比较在步骤S101中检测出的SOC和下限值L，判定SOC是否大于下限值L。SOC的下限值L是为了防止蓄电池54的过放电而设置的。
在SOC大于下限值L的情况、即蓄电池54既不是过充电状态也不是过放电状态的情况下，接下来，进行步骤S104的判定。在步骤S104中，比较在步骤S101中检测出的排气温度和基准温度Tb，判定排气温度是否高于基准温度Tb。在排气管102中配置在热电变换模块10的下游的催化剂104中，存在能够维持其净化性能的温度范围。如果将能够维持催化剂104的净化性能的温度范围作为催化剂104的目标温度，则基准温度Tb是根据催化剂104的目标温度决定的排气温度的下限值。
在排气温度是基准温度Tb以下的情况下，选择步骤S119的处理而关闭热回收。即，以相比于催化剂104高温时在催化剂104低温时使热电变换模块10的吸热量少的方式，控制热电变换模块10的发电电力。由此，能够抑制由于流入到催化剂104的排气的温度降低而催化剂104的净化性能降低的现象。
在排气温度高于基准温度Tb的情况下，实施步骤S105至步骤S110的处理。在步骤S105中，通过模块温度传感器62，检测模块温度、即检测热电变换模块10的温度。接下来，在步骤S106中，根据在步骤S105中检测出的模块温度，计算热电变换模块10的电动势值V。
在步骤S107中，进行目标电力P的计算。控制装置60根据排气温度与基准温度Tb的差分，计算能够从在排气管102中流过的排气回收的热量，根据计算出的回收可能热量，计算目标电力P。在目标电力P的计算中，使用将目标电力和排气温度关联起来的映射。图19示出在该映射中规定的目标电力与排气温度的关系。但是，在图19中，横轴的热源温度被置换为排气温度，基准温度Ta被置换为基准温度Tb。在排气温度与催化剂104的温度之间存在关系，能够推测为在排气温度高时催化剂104的温度也高，在排气温度低时催化剂104的温度也低。因此，根据在本步骤中采用的目标电力的计算方法，相比于推测为催化剂104的温度高时，在推测为催化剂104的温度低时能抑制热电变换模块10的发电电力。
在步骤S108中，进行负载电阻值R2的检测。但是，在图23所示的电路的情况下，负载电阻值R2意味着将电气零件52和蓄电池54视为一个电路要素(负载电阻)时的电阻值。负载电阻值R2依赖于电气零件52的工作状态和蓄电池54的SOC。因此，作为负载电阻值R2的检测方法，也可以例如使用对电气零件52的工作状态以及蓄电池54的SOC关联了负载电阻值的映射，根据当前的电气零件52的工作状态以及当前的蓄电池54的SOC计算负载电阻值R2。
在步骤S109中，根据在步骤S106中计算出的电动势值V和在步骤S107中计算出的目标电力P，使用式(1)来计算施加电压值V1。另外，根据施加电压值V1和在步骤S108中检测出的负载电阻值R2，使用式(2)来决定可变电阻值R1。
在步骤S110中，通过电流调整器56的开关的接通而在电路50中流过电，进行利用热电变换模块10的发电。另外，进行电流调整器56的操作以成为在步骤S109中决定的可变电阻值R1。
通过执行以上的步骤，在确保催化剂104的预热所需的量的废热的同时，使用剩余的废热来进行利用热电变换模块10的发电。即，能够在抑制利用热电变换模块10进行的发电对催化剂104的净化能力造成的影响的同时，提高利用废热回收的能量效率。
另一方面，步骤S103的判定的结果，如果SOC是下限值L以下，则能够判断为蓄电池54为过放电状态、或者接近过放电状态。在该情况下，首先，在步骤S111中，取得车辆的运转条件。接下来，在步骤S112中，根据在步骤S111中取得的运转条件，判定使针对对蓄电池54进行充电的要求和针对对催化剂104进行预热的要求中的哪一个优先。例如，也可以可比较地设定与蓄电池54的目标SOC和当前的SOC的差分对应的参数以及与催化剂104的目标温度和当前的温度的差分对应的参数，并通过比较它们来进行步骤S112的判定。判定的结果，如果优先对催化剂104进行预热，则进入到步骤S104而进行排气温度和基准温度Tb的比较。
但是，如果优先对蓄电池54进行充电，则与排气温度的高低无关地，实施步骤S113至步骤S117的处理和步骤S110的处理。
步骤S113至步骤S117的处理与已述的步骤S105至步骤S109的处理对应。在步骤S113中，通过模块温度传感器62检测模块温度。在步骤S114中，根据在步骤S113中检测出的模块温度，计算热电变换模块10的电动势值V。在步骤S115中，进行目标电力P的计算。在步骤S116中，检测负载电阻值R2-emp。此外，此时检测的负载电阻值R2-emp是蓄电池54大致空的状态下的负载电阻值。在将电气零件52的工作状态和负载电阻值关联起来的映射中，蓄电池54的充电状态也与负载电阻值关联起来。然后，在步骤S117中，计算施加电压值V1，进而，决定可变电阻值R1。
接着步骤S117的处理，实施步骤S110的处理。在步骤S110中，通过电流调整器56的开关的接通而在电路50中流过电，进行利用热电变换模块10的发电。另外，进行电流调整器56的操作以成为在步骤S117中决定的可变电阻值R1。
通过执行以上的步骤，能够利用热电变换模块10发电出的电力对蓄电池54进行充电，能够防止蓄电池54过放电。
[其它具体的应用例]
在上述具体的应用例中，在排气管102中设置了热电变换模块10，但如在[热电变换模块的应用例]中叙述，除了排气管102以外，只要是内燃机的废热所传导的部位，则热电变换模块10的设置场所没有限制。例如，在热电变换模块10配置于冷却水循环系统的情况下，能够在使用了热电变换模块10的热回收控制中，应用图21所示的热回收控制程序。具体而言，在步骤S101中代替排气温度而检测冷却水温，在步骤S104的判定中判定冷却水温是否高于基准温度Tc即可。该情况的基准温度Tc是能够判断为内燃机的预热完成的冷却水温度。另外，在步骤S112的判定中，判定使针对对蓄电池54进行充电的要求和针对对内燃机进行预热的要求中的哪一个优先即可。在热电变换模块10配置于油循环系统的情况下，也能够通过同样的应用进行热回收控制。
另外，上述具体的应用例能够通过变形而作为实施方式2的发电装置的具体的应用例。例如，代替排气温度传感器64而对催化剂104设置催化剂温度传感器，并以根据用催化剂温度传感器检测出的催化剂温度决定目标电力的方式，构成热回收控制程序即可。

Claims (11)

1.一种车辆的发电装置，是应用于具备工作时产生热的发热设备的车辆的发电装置，其特征在于，所述发电装置具备：
热电变换模块，配置于所述发热设备的废热所传导的部位，并且，具备半导体单晶，该半导体单晶具有n型半导体部、p型半导体部及处于它们之间的本征半导体部，所述本征半导体部具有比所述n型半导体部及所述p型半导体部小的带隙；
负载设备，在与所述热电变换模块之间构成电路；
电流调整器，设置于所述电路，使从所述热电变换模块施加到所述电路的电流可变；以及
控制装置，操作所述电流调整器来控制所述热电变换模块的发电电力。
2.根据权利要求1所述的车辆的发电装置，其特征在于，
所述车辆还具备：
流体路径，回收了所述发热设备的废热的废热回收流体在该流体路径中流动；以及
废热利用设备，从在所述流体路径中流动的废热回收流体接受废热的供给，
所述热电变换模块在所述流体路径中设置于所述废热利用设备的上游，
所述控制装置根据在所述流体路径中流动的废热回收流体的温度或者所述废热利用设备的温度，控制所述热电变换模块的发电电力。
3.根据权利要求2所述的车辆的发电装置，其特征在于，
所述控制装置控制所述热电变换模块的发电电力，以使得相比于在所述流体路径中流动的废热回收流体的温度高时，在所述流体路径中流动的废热回收流体的温度低时，使所述热电变换模块的吸热量少。
4.根据权利要求3所述的车辆的发电装置，其特征在于，
在所述流体路径中流动的废热回收流体的温度是预定温度以下时，所述控制装置使所述热电变换模块的发电停止。
5.根据权利要求2所述的车辆的发电装置，其特征在于，
所述控制装置控制所述热电变换模块的发电电力，以使得相比于所述废热利用设备的温度高时，在所述废热利用设备的温度低时，使所述热电变换模块的吸热量少。
6.根据权利要求5所述的车辆的发电装置，其特征在于，
所述控制装置在所述废热利用设备的温度是预定温度以下时，使所述热电变换模块的发电停止。
7.根据权利要求2至6中的任意一项所述的车辆的发电装置，其特征在于，
所述发热设备是内燃机，所述流体路径是所述内燃机的排气所流经的排气路径，所述废热利用设备是对排气进行净化的催化剂。
8.根据权利要求1至7中的任意一项所述的车辆的发电装置，其特征在于，
所述控制装置根据所述热电变换模块的温度使所述电流调整器的操作量变化。
9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的车辆的发电装置，其特征在于，
所述负载设备是根据其工作状态使所述电路的电阻变化的设备，
所述控制装置根据所述负载设备的工作状态使所述电流调整器的操作量变化。
10.根据权利要求1所述的车辆的发电装置，其特征在于，
所述发热设备是内燃机，
所述热电变换模块在所述内燃机的排气所流经的排气路径中设置于催化剂的上游，
所述控制装置控制所述热电变换模块的发电电力，以使得相比于所述催化剂是高温时或者推测为高温时，在所述催化剂是低温时或者推测为低温时，使所述热电变换模块的吸热量少。
11.根据权利要求1至10中的任意一项所述的车辆的发电装置，其特征在于，
所述发电装置还具备与所述电路连接的蓄电池，
所述控制装置根据所述蓄电池的充电状态控制所述热电变换模块的发电电力。
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