DE102016122876A1 - Leistungsgenerator für ein Fahrzeug - Google Patents

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Kazuhiro Sugimoto
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Abstract

Ein Leistungsgenerator für ein Fahrzeug, das mit einer Wärme erzeugenden Vorrichtung ausgestattet ist, weist ein thermoelektrisches Messwandlermodul, einen Verbraucher, einen Stromregler und eine Steuereinheit auf. Das thermoelektrische Messwandlermodul ist an einem Teil angeordnet, wo Abwärme, die aus der Wärme erzeugenden Vorrichtung erzeugt wird, geleitet wird, und weist einen Halbleiter-Einkristall auf, der einen n-dotierten Halbleiterteil, einen p-dotierten Halbleiterteil und einen zwischen dem n-dotierten Halbleiterteil und dem p-dotierten Halbleiterteil angeordneten intrinsischen Halbleiterteil aufweist, wobei der intrinsische Halbleiterteil eine Bandlücke aufweist, die schmäler ist als diejenigen des n-dotierten Halbleiterteils und des p-dotierten Halbleiterteils. Der Verbraucher bildet gemeinsam mit dem thermoelektrischen Messwandlermodul eine elektrische Schaltung. Der Stromregler ist in der elektrischen Schaltung installiert und variiert einen elektrischen Strom vom thermoelektrischen Messwandlermodul, der an die elektrische Schaltung angelegt wird. Die Steuereinheit betätigt den Stromregler, um einen elektrischen Strom zu steuern, der vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird.

Description

  • Hintergrund
  • Gebiet der Offenbarung
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft einen Leistungsgenerator für ein Fahrzeug.
  • Technischer Hintergrund
  • Wie in JP 2004-011512 A und JP 2015-140806 A offenbart, ist ein thermoelektrischer Messwandler, der anhand des Seebeck-Effekts Wärme in elektrische Leistung wandelt, bekannt. Dieser thermoelektrische Messwandler kann keine elektrische Leistung erzeugen, wenn kein Temperaturunterschied zwischen seinen beiden Enden besteht. Daher benötigt dieser thermoelektrische Messwandler eine Bedingung, um einen Temperaturunterschied zwischen den beiden Enden zu gewährleisten. Außerdem besteht das Problem, dass bei der Leistungserzeugung Wärme aus einem heißen Ende des thermoelektrischen Messwandlers zu einem kalten Ende desselben entweicht.
  • Somit hat ein Halbleiter-Einkristall, der in WO 2015/125823 A1 offenbart ist, Interesse erregt. Dieser Halbleiter-Einkristall weist einen n-dotierten Halbleiterteil, einen p-dotierten Halbleiterteil und einen zwischen dem n-dotierten Halbleiterteil und dem p-dotierten Halbleiterteil angeordneten intrinsischen Halbleiterteil auf. Der intrinsische Halbleiterteil weist eine schmälere Bandlücke auf als der n-dotierte Halbleiterteil und der p-dotierte Halbleiterteil.
  • Dieser Halbleiter-Einkristall hat eine bemerkenswerte Eigenschaft, nämlich dass er Wärme in einem gleichmäßigen Temperaturfeld in elektrische Leistung wandelt. Das heißt, dieser Halbleiter-Einkristall benötigt keinen Temperaturunterschied zwischen seinen beiden Enden, um elektrische Leistung zu erzeugen. Durch Verwenden dieses Halbleiter-Einkristalls als thermoelektrischen Messwandler wird somit ein Problem des thermoelektrischen Messwandlers, der den Seebeck-Effekt nutzt, gelöst.
  • Kurzfassung der Offenbarung
  • Als bevorzugter Kandidat für eine Anwendung des thermoelektrischen Messwandlers, der den in WO 2015/125823 A1 offenbarten Halbleiter-Einkristall verwendet, wird ein Leistungsgenerator für ein Fahrzeug erläutert. Das Fahrzeug ist mit einer Wärme erzeugenden Vorrichtung ausgestattet, die während des Betriebs Wärme erzeugt, beispielsweise mit einem Verbrennungsmotor oder einem Elektromotor als Antriebseinheit, oder mit einer Brennstoffzelle als Stromzufuhreinheit. Wieviel Wärme erzeugt wird, ist je nach Art der Wärmeerzeugungsvorrichtung verschieden. Jedoch wird unvermeidlicherweise Abwärme erzeugt, das heißt Wärme, die aus dem System abgegeben wird. Es wird überlegt, dass die Energieeffizienz des Fahrzeugs durch Produzieren von elektrischer Leistung mit der Abwärme unter Verwendung des oben genannten thermoelektrischen Messwandlers weiter gesteigert werden kann.
  • Jedoch kann die Abwärme in einer anderen im Fahrzeug installierten Vorrichtung genutzt werden. Wenn die Wärme erzeugende Vorrichtung beispielsweise ein Verbrennungsmotor ist, entspricht ein Katalysator, der an einem Abgaskanal angeordnet ist, einer Abwärmenutzungsvorrichtung und auch ein Aufwärmsystem, das Kühlmittel oder Öl verwendet, entspricht der Abwärmenutzungsvorrichtung. Wenn die Wärme erzeugende Vorrichtung ein Verbrennungsmotor oder eine Brennstoffzelle ist, entspricht außerdem ein Klimatisierungssystem, das Abwärme zum Aufwärmen eines Fahrzeuginnenraums nutzt, der Abwärmenutzungsvorrichtung. Wenn die Erzeugung von elektrischer Leistung durch den thermoelektrischen Messwandler durchgeführt wird, während die Abwärmenutzungsvorrichtung in Betrieb ist, kann es sein, dass es nicht möglich ist, eine Wärmemenge, die nötig ist, um die Leistung der Abwärmenutzungsvorrichtung zu gewährleisten, zur Abwärmenutzungsvorrichtung zu liefern. Die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandler erzeugt wird, kann von einer im Fahrzeug installierten elektrischen Komponente genutzt werden. Wenn der thermoelektrische Messwandler ungesteuert elektrische Leistung erzeugt, kann jedoch zu viel elektrische Leistung erzeugt werden, so dass ein zu starker elektrischer Strom in die elektrische Komponente fließt.
  • Wenn der in WO 2015/125823 A1 offenbarte Halbleiter-Einkristall als thermoelektrischer Messwandler für das Fahrzeug verwendet wird, ist es somit nötig, die Erzeugung von elektrischer Leistung geeignet zu steuern, damit der thermoelektrische Messwandler nicht ungesteuert elektrische Leistung erzeugt. Im Falle des herkömmlichen thermoelektrischen Messwandlers, der den Seebeck-Effekt nutzt, kann erzeugte elektrische Leistung durch Einstellen eines Temperaturunterschieds zwischen seinen beiden Enden gesteuert werden. Jedoch kann im Falle des thermoelektrischen Messwandlers, der in der Lage ist, elektrische Leistung ohne einen Temperaturunterschied zu erzeugen, kein herkömmliches Steuerverfahren übernommen werden.
  • Die vorliegende Offenbarung wurde angesichts der oben beschriebenen Probleme gemacht, und ein Ziel der vorliegenden Offenbarung ist die Nutzung eines thermoelektrischen Messwandlers, der in der Lage ist, unter Verwendung von Abwärme eines Fahrzeugs ohne einen Temperaturunterschied für die Erzeugung von elektrischer Leistung elektrische Leistung zu erzeugen, und die Erzeugung von elektrischer Leistung geeignet zu steuern, damit der thermoelektrische Messwandler nicht ungesteuert elektrische Leistung erzeugt. Hierbei bedeutet „der thermoelektrische Messwandler, der in der Lage ist, elektrische Leistung ohne den Temperaturunterschied zu erzeugen” einen Halbleiter-Einkristall, der einen n-dotierten Halbleiterteil, einen p-dotierten Halbleiterteil und einen zwischen dem n-dotierten Halbleiterteil und dem p-dotierten Halbleiterteil angeordneten intrinsischen Halbleiterteil aufweist, wobei der intrinsische Halbleiterteil eine Bandlücke aufweist, die schmäler ist als die Bandlücken des n-dotierten Halbleiterteils und des p-dotierten Halbleiterteils.
  • Ein Leistungsgenerator gemäß der vorliegenden Offenbarung ist ein Leistungsgenerator, der auf ein Fahrzeug angewendet wird, das mit einer Wärme erzeugenden Vorrichtung ausgestattet ist, die während des Betriebs Wärme erzeugt. Der Leistungsgenerator gemäß der vorliegenden Offenbarung ist wie folgt ausgestattet.
  • Der Leistungsgenerator gemäß der vorliegenden Offenbarung weist ein thermoelektrisches Messwandlermodul auf, das an einem Teil angeordnet ist, wo Wärme, die von der Wärme erzeugenden Vorrichtung erzeugt wird, geleitet wird. Dieses thermoelektrische Messwandlermodul weist einen in WO 2015/125823 A1 offenbarten Halbleiter-Einkristall auf. Der Halbleiter-Einkristall ist ein Halbleiter-Einkristall, der einen n-dotierten Halbleiterteil, einen p-dotierten Halbleiterteil und einen zwischen dem n-dotierten Halbleiterteil und dem p-dotierten Halbleiterteil angeordneten intrinsischen Halbleiterteil aufweist, wobei der intrinsische Halbleiterteil eine Bandlücke aufweist, die schmäler ist als die Bandlücken des n-dotierten Halbleiterteils und des p-dotierten Halbleiterteils. Man beachte, dass thermoelektrisches Messwandlermodul, wie hierin verwendet, eine Baugruppe aus dem Halbleiter-Einkristall und Teilen (z. B. einer Elektrode), durch die der Halbleiter-Einkristall als thermoelektrischer Messwandler wirken kann, bedeutet.
  • Der Leistungsgenerator gemäß der vorliegenden Offenbarung weist einen Verbraucher auf, der zusammen mit dem thermoelektrischen Messwandlermodul eine elektrische Schaltung bildet. Ferner umfasst der Leistungsgenerator gemäß der vorliegenden Offenbarung einen Stromregler, der in der elektrischen Schaltung installiert ist und einen elektrischen Strom variiert, der vom thermoelektrischen Messwandlermodul an die elektrische Schaltung angelegt wird, und eine Steuereinheit, die den Stromregler betätigt, um die elektrische Leistung zu steuern, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird. Wenn der Stromregler von der Steuereinheit betätigt wird, variiert der elektrische Strom, der vom thermoelektrischen Messwandlermodul an die elektrische Schaltung angelegt wird, gemäß einer manipulierten Variablen des Stromreglers, und dadurch variiert die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird. Das heißt, die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird, wird von der Steuereinheit, die den Stromregler betätigt, aktiv gesteuert.
  • Wenn der Leistungsgenerator gemäß der vorliegenden Offenbarung auf ein Fahrzeug angewendet wird, das eine Abwärmenutzungsvorrichtung aufweist, kann die Steuereinheit die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugte elektrische Leistung steuern, um zumindest einen Teil einer überschüssigen Abwärme, die eine Abwärmemenge übersteigt, die von der Abwärmenutzungsvorrichtung benötigt wird, in elektrische Leistung zu wandeln. Das heißt, die Steuereinheit kann die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul unter Verwendung der überschüssigen Abwärme durchführen, während sie die Abwärmemenge gewährleistet, die von der Abwärmenutzungsvorrichtung benötigt wird. Dadurch, dass eine solche Steuerung durchgeführt wird, wird der Einfluss der Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul auf die Leistung der Abwärmenutzungsvorrichtung unterdrückt.
  • Wenn ein Abwärmerückgewinnungsfluid, das Abwärme der Wärme erzeugenden Vorrichtung zurückgewinnt, durch eine Fluidleitung strömt und bewirkt wird, dass die Abwärmenutzungsvorrichtung eine Abwärmezufuhr von dem durch die Fluidleitung strömenden Abwärmerückgewinnungsfluid empfängt, kann das thermoelektrische Messwandlermodul stromaufwärts von der Abwärmenutzungsvorrichtung an der Fluidleitung angeordnet werden. In dieser Anmeldung beinhaltet die Bedeutung von „das thermoelektrische Messwandlermodul an der Fluidleitung anordnen” „das thermoelektrische Messwandlermodul innerhalb der Fluidleitung anordnen” und „das thermoelektrische Messwandlermodul außerhalb der Fluidleitung anordnen und bewirken, dass das thermoelektrische Messwandlermodul eine Außenfläche der Fluidleitung berührt”. Wenn die Abwärmenutzungsvorrichtung und das thermoelektrische Messwandlermodul auf diese Weise angeordnet werden, kann die Steuereinheit die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugte elektrische Leistung gemäß einer Temperatur des durch die Fluidleitung strömenden Abwärmerückgewinnungsfluids oder einer Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung steuern. Die Temperatur des Abwärmerückgewinnungsfluids steht in Beziehung zu einer Wärmemenge, die durch das Abwärmerückgewinnungsfluid übertragen wird. Daher wird die Erzeugung von elektrischer Leistung durch Steuern des thermoelektrischen Messwandlermoduls gemäß der Temperatur des Abwärmerückgewinnungsfluids geeigneterweise so gesteuert, dass die Abwärmemenge, die von der Abwärmenutzungsvorrichtung benötigt wird, gewährleistet ist. Ebenso steht die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung mit einer Wärmemenge in Beziehung, die der Abwärmenutzungsvorrichtung zugeteilt wird. Daher wird die Erzeugung von elektrischer Leistung durch Steuern des thermoelektrischen Messwandlermoduls gemäß der Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung geeigneterweise so gesteuert, dass die Abwärmemenge, die von der Abwärmenutzungsvorrichtung benötigt wird, gewährleistet ist.
  • Genauer kann die Steuereinheit die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird, so steuern, dass dann, wenn eine Temperatur des durch die Fluidleitung strömenden Abwärmerückgewinnungsfluids niedrig ist, eine Wärmemenge, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul absorbiert wird, im Vergleich mit einem Fall, wo die Temperatur des durch die Fluidleitung strömenden Abwärmerückgewinnungsfluids hoch ist, kleiner ist. Ferner kann die Steuereinheit die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul anhalten, wenn die Temperatur des durch die Fluidleitung strömenden Abwärmerückgewinnungsfluids gleich hoch ist wie oder niedriger ist als eine vorgegebene Temperatur. Wenn die Temperatur des durch die Fluidleitung strömenden Abwärmerückgewinnungsfluids niedrig ist, ist die Wärmemenge, die der Abwärmenutzungsvorrichtung zugeteilt wird, im Vergleich zu dem Fall, dass die Temperatur des durch die Fluidleitung strömenden Abwärmerückgewinnungsfluids hoch ist, klein. Durch Verringern der vom thermoelektrischen Messwandlermodul absorbierten Wärmemenge ist die Abwärmemenge, die von der Abwärmenutzungsvorrichtung benötigt wird, auch dann gewährleistet, wenn die Abwärmemenge, die vom Abwärmerückgewinnungsfluid übertragen wird, klein ist.
  • Außerdem kann die Steuereinheit die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird, so steuern, dass dann, wenn eine Temperatur des Abwärmerückgewinnungsfluids niedrig ist, eine Wärmemenge, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul absorbiert wird, im Vergleich mit einem Fall, wo die Temperatur des Abwärmerückgewinnungsfluids hoch ist, kleiner ist. Ferner kann die Steuereinheit die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul anhalten, wenn die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung gleich hoch ist wie oder niedriger ist als eine vorgegebene Temperatur. Wenn die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung niedrig ist, ist die Wärmemenge, die der Abwärmenutzungsvorrichtung zugeteilt wird, im Vergleich zu dem Fall, dass die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung hoch ist, klein. Durch Verringern der Wärmemenge, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul absorbiert wird, wird die Wärmemenge größer, die der Abwärmenutzungsvorrichtung zugeteilt wird.
  • Die Steuereinheit kann eine manipulierte Variable des Stromreglers gemäß einer Temperatur des thermoelektrischen Messwandlermoduls variieren. Eine elektromotorische Spannung des thermoelektrischen Messwandlermoduls variiert abhängig von dessen Temperatur. Somit wird die Erzeugung von elektrischer Leistung passender dadurch gesteuert, dass ein elektrischer Strom gemäß der Temperatur variiert wird.
  • Die Steuereinheit kann eine manipulierte Variable des Stromreglers abhängig von einem Betriebszustand des Verbrauchers variieren. Ein Widerstandswert der elektrischen Schaltung variiert abhängig vom Betriebszustand des Verbrauchers. Somit wird die Erzeugung von elektrischer Leistung passender dadurch gesteuert, dass ein elektrischer Strom abhängig vom Betriebszustand des Verbrauchers variiert wird.
  • Ein Beispiel für die Wärme erzeugende Vorrichtung ist ein Verbrennungsmotor. Ein Katalysator ist an einer Abgasleitung angeordnet, wo ein Abgas aus dem Verbrennungsmotor strömt. Das thermoelektrische Messwandlermodul kann stromaufwärts vom Katalysator an der Abgasleitung angeordnet werden. In diesem Fall kann die Steuereinheit die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird, so steuern, dass eine Wärmemenge, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul absorbiert wird, wenn eine Temperatur des Katalysators niedrig ist oder voraussichtlich niedrig sein wird, im Vergleich mit einem Fall, wo die Temperatur des Katalysators hoch ist oder voraussichtlich hoch sein wird, kleiner ist. Demgemäß wird eine Wärmemenge, die dem Katalysator zugeführt wird, gemäß der Temperatur des Katalysators angepasst. Somit wird der Einfluss der Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul auf die Reinigungsleistung des Katalysators unterdrückt.
  • Der Leistungsgenerator gemäß der vorliegenden Offenbarung kann ferner eine Batterie aufweisen, die mit der elektrischen Schaltung verbunden ist. Die Energieeffizienz des Fahrzeugs wird durch Speichern der vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugten elektrischen Leistung in der Batterie weiter erhöht. in diesem Fall kann die Steuereinheit die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugte elektrische Leistung auf Basis eines Ladungszustands der Batterie steuern. Dadurch kann die Erzeugung von elektrischer Leistung passend gesteuert werden, um eine Überladung und Tiefentladung der Batterie zu unterdrücken.
  • Wie oben beschrieben, bewirkt der Leistungsgenerator gemäß der vorliegenden Offenbarung, dass die Steuereinheit den Stromregler betätigt, und kann dadurch die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugte elektrische Leistung aktiv steuern, damit das thermoelektrische Messwandlermodul nicht ungesteuert elektrische Leistung erzeugt.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt schematisch einen Aufbau eines thermoelektrischen Messwandlers (eines Halbleiter-Einkristalls) einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
  • 2A zeigt das Prinzip eines Zustands thermischer Anregung, wenn der thermoelektrische Messwandler auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird;
  • 2B zeigt das Prinzip von Bewegungen eines Elektrons und eines Loches, wenn der thermoelektrische Messwandler auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt wird;
  • 3 zeigt schematisch einen Aufbau eines thermoelektrischen Messwandlermoduls einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
  • 4 zeigt eine Beziehung zwischen einer Temperatur und einer elektromotorischen Spannung des thermoelektrischen Messwandlers;
  • 5 zeigt eine Beziehung zwischen einer Modultemperatur und einer elektromotorischen Spannung des thermoelektrischen Messwandlermoduls;
  • 6 zeigt eine Last auf dem thermoelektrischen Messwandlermodul, die im Zeitverlauf variiert;
  • 7 zeigt das Prinzip einer Beziehung zwischen einer Last auf dem thermoelektrischen Messwandlermodul und einer elektrischen Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird;
  • 8 zeigt schematisch eine erste Anwendung des thermoelektrischen Messwandlermoduls auf einen Verbrennungsmotor;
  • 9 zeigt schematisch eine zweite Anwendung des thermoelektrischen Messwandlermoduls auf den Verbrennungsmotor;
  • 10 zeigt schematisch eine dritte Anwendung des thermoelektrischen Messwandlermoduls auf den Verbrennungsmotor;
  • 11 zeigt schematisch einen Aufbau eines Leistungsgenerators einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
  • 12 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einer Temperatur Tin stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul in einer Fluidleitung und einer elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird;
  • 13 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einer Temperatur Tin stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul in der Fluidleitung, einer elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird, und einer Temperatur Tout stromabwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul in der Fluidleitung;
  • 14 zeigt schematisch eine Ersatzschaltung des Leistungsgenerators der ersten Ausführungsform;
  • 15 zeigt eine Beziehung zwischen einem variablen Widerstandswert und einer elektrischen Leistung;
  • 16 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einer Temperatur Tin stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul in der Fluidleitung und einer elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird, die durch Einstellen des variablen Widerstandswerts erreicht werden kann;
  • 17 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einer Temperatur Tin stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul in der Fluidleitung, einer elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul erzeugt wird, und einer Temperatur Tout stromabwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul in der Fluidleitung, die durch Einstellen des variablen Widerstandswerts erreicht werden kann;
  • 18 zeigt ein Ablaufschema, das ein Programm für eine Wärmerückgewinnungssteuerung durch den Leistungsgenerator der ersten Ausführungsform angibt;
  • 19 zeigt ein Bild eines Kennfelds, das für die Bestimmung einer elektrischen Sollleistung durch das Programm für die Wärmerückgewinnungssteuerung der ersten Ausführungsform verwendet wird;
  • 20 zeigt schematisch einen Aufbau eines Leistungsgenerators einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung;
  • 21 zeigt ein Ablaufschema, das ein Programm für eine Wärmerückgewinnungssteuerung durch den Leistungsgenerator der zweiten Ausführungsform zeigt;
  • 22 zeigt ein Bild eines Kennfelds, das für die Bestimmung einer elektrischen Sollleistung durch das Programm für die Wärmerückgewinnungssteuerung der zweiten Ausführungsform verwendet wird;
  • 23 zeigt einen Aufbau eines Anwendungsbeispiels des Leistungsgenerators der ersten Ausführungsform; und
  • 24 zeigt ein Ablaufschema, das ein Programm für eine Wärmerückgewinnungssteuerung durch den in 23 gezeigten Leistungsgenerator zeigt.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es sei jedoch klargestellt, dass auch dann, wenn in der folgenden Beschreibung der Ausführungsformen die Zahl, die Größe, die Menge, der Bereich oder ein anderes numerisches Attribut eines Elements genannt wird, die vorliegende Offenbarung nicht auf das genannte numerische Attribut beschränkt ist, solange dies nicht ausdrücklich angegeben oder theoretisch definiert ist. Ferner sind Strukturen oder Schritte oder dergleichen, die in Verbindung mit den folgenden Ausführungsformen beschrieben werden, nicht unbedingt wesentlich für die vorliegende Offenbarung, solange dies nicht ausdrücklich angegeben oder theoretisch definiert ist.
  • [Aufbau des thermoelektrischen Messwandlers]
  • 1 zeigt schematisch einen Aufbau eines thermoelektrischen Messwandlers 12 einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung. In dem in 1 gezeigten Beispiel weist der thermoelektrische Messwandler 12 die Form eines Prismas auf. Der thermoelektrische Messwandler 12 weist an einem Ende einen n-dotierten Halbleiterteil 12a und am anderen Ende einen p-dotierten Halbleiterteil 12b auf. Der thermoelektrische Messwandler 12 weist ferner ein intrinsisches Halbleiterteil 12c zwischen dem n-dotierten Halbleiterteil 12a und dem p-dotierten Halbleiterteil 12b auf.
  • 2A und 2B sind Prinzipskizzen, die Zustände der Bandlückenenergie des in 1 gezeigten thermoelektrischen Messwandlers 12 zeigen. In 2A und 2B zeigen die vertikalen Achsen die Energie eines Elektrons, und die horizontalen Achsen zeigen den Abstand L (siehe 1) von einer Stirnfläche 12aes des thermoelektrischen Messwandlers 12 auf der Seite des n-dotierten Halbleiterteils 12a.
  • Wie in 2A und 2B gezeigt ist, liegt im n-dotierten Halbleiterteil 12a das Fermi-Niveau f im Leitungsband, und im p-dotierten Halbleiterteil 12b liegt das Fermi-Niveau f im Valenzband. Im intrinsischen Halbleiterteil 12c liegt das Fermi-Niveau f in der Mitte des Bandabstands, der zwischen dem Leitungsband und dem Valenzband liegt. Die Bandlückenenergie entspricht dem Unterschied in der Energie zwischen dem obersten Teil des Valenzbands und dem untersten Teil des Leitungsbands. Wie aus diesen Figuren ersichtlich ist, ist die Bandlückenenergie des intrinsischen Halbleiterteils 12c des thermoelektrischen Messwandlers 12 jeweils niedriger als die Bandlückenenergie des n-dotierten Halbleiterteils 12a bzw. des p-dotierten Halbleiterteils 12b. Man beachte, dass das Längenverhältnis des n-dotierten Halbleiterteils 12a, des p-dotierten Halbleiterteils 12b und des intrinsischen Halbleiterteils 12c, das in 3A und 3B dargestellt ist, nur ein Beispiel ist, und dass das Verhältnis abhängig davon variieren kann, wie der thermoelektrische Messwandler (der Halbleiter-Einkristall) 12 ausgebildet ist. Die Bandlückenenergie des n-dotierten Halbleiterteils 12a, des p-dotierten Halbleiterteils 12b und des intrinsischen Halbleiterteils 12c kann beispielsweise anhand von inverser Photoelektronenspektroskopie gemessen werden.
  • Der thermoelektrische Messwandler (der Halbleiter-Einkristall) 12, der die oben beschriebenen Eigenschaften aufweist (das heißt, dass die Bandlückenenergie des intrinsischen Halbleiterteils 12c jeweils niedriger ist als die Bandlückenenergie des n-dotierten Halbleiterteils 12a bzw. des p-dotierten Halbleiterteils 12b), kann beispielsweise aus einer Clathratverbindung (Einschlussverbindung) bestehen. Als Beispiel für die Clathratverbindung kann Ba8Au8Si38, ein Siliciumclathrat, verwendet werden.
  • Der thermoelektrische Messwandler 12 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann auf jede beliebige Weise hergestellt werden, solange auf diese Weise der thermoelektrische Messwandler 12 mit den oben beschriebenen Eigenschaften produziert werden kann. Wenn der thermoelektrische Messwandler 12 beispielsweise aus dem Siliciumclathrat Ba8Au8Si38 besteht, kann beispielsweise das in WO 2015125823 A1 ausführlich beschriebene Herstellungsverfahren verwendet werden. Das Herstellungsverfahren kann zusammengefasst werden wie folgt. Ba-Pulver, Au-Pulver und Si-Pulver werden im Verhältnis (Molverhältnis) 8:8:38 abgewogen. Die abgewogenen Pulver werden durch Lichtbogenschmelzen miteinander verschmolzen. Die Schmelze wird dann abgekühlt, um einen Barren aus dem Siliciumclathrat Ba8Au8Si38 zu bilden. Der auf diese Weise hergestellte Barren aus dem Siliciumclathrat Ba8Au8Si38 wird zu Körnern zerkleinert. Die Körner des Siliciumclathrats Ba8Au8Si38 werden in einem Tiegel gemäß dem Czochralski-Verfahren geschmolzen, wodurch ein Einkristall aus dem Siliciumclathrat Ba8Au8Si38 gebildet wird. Aus dem auf diese Weise hergestellten Einkristall aus dem Siliciumclathrat Ba8Au8Si38 wird der in 1 gezeigte thermoelektrische Messwandler 12 durch Zuschneiden in Form eines Prismas (genauer in Form eines rechteckigen Parallelflachs) hergestellt. Die Form des thermoelektrischen Messwandlers ist nicht auf das rechteckige Parallelflach beschränkt, und der thermoelektrische Messwandler kann jede Form aufweisen, die durch Zuschneiden des Einkristalls in einer gewünschten Form, beispielsweise als Würfel oder Stab, hergestellt werden kann.
  • [Prinzip der Leistungserzeugung]
  • 2A ist eine Prinzipskizze, die einen Zustand der thermischen Anregung des thermoelektrischen Messwandlers 12 zeigt, wenn der thermoelektrische Messwandler 12 auf eine vorgegebene Temperatur erwärmt ist. Wenn der thermoelektrische Messwandler 12 auf eine Temperatur T0 (siehe die weiter unten beschriebene 4) oder höher erwärmt wird, werden Elektronen (von schwarzen Punkten dargestellt) im Valenzband thermisch angeregt, so dass sie in das Leitungsband übergehen, wie in 2A gezeigt ist. Genauer wird in einem Fall, wo Wärme zugeführt wird und dadurch Energie, welche die Bandlückenenergie übertrifft, zu einem in einem obersten Teil des Valenzbands liegenden Elektron geliefert wird, das Elektron angeregt, so dass es in das Leitungsband übergeht. Im Verlauf des Anstiegs der Temperatur des thermoelektrischen Messwandlers 12 kann eine Bedingung eintreten, wo eine solche thermische Anregung der Elektronen nur im intrinsischen Halbleiterteil 12c stattfindet, das eine relativ niedrige Bandlückenenergie aufweist. 2A zeigt einen Zustand des thermoelektrischen Messwandlers 12, in dem der thermoelektrische Messwandler 12 auf eine vorgegebene Temperatur (beispielsweise die Temperatur T0) erwärmt worden ist, durch die das Eintreten einer solchen Bedingung ermöglicht wird. In diesem Zustand werden Elektronen im n-dotierten Halbleiterteil 12a und im p-dotierten Halbleiterteil 12b, die eine relativ höhere Bandlückenenergie aufweisen, nicht thermisch angeregt.
  • 2B zeigt das Prinzip der Bewegungen eines Elektrons (von dem schwarzen Punkt gezeigt) und eines Loches (von einem weißen Punkt gezeigt), wenn der thermoelektrische Messwandler 12 auf die oben beschriebene vorgegebene Temperatur erwärmt wird. Wie in 2B gezeigt ist, bewegen sich Elektronen, die so angeregt werden, dass sie in das Leitungsband übergehen, zu einem Teil mit niedrigerer Energie, das heißt, zum n-dotierten Halbleiterteil 12a. Dagegen bewegen sich Löcher, die als Folge davon, dass die Elektronen angeregt werden, im Valenzband gebildet werden, zu einem Teil mit höherer Energie, das heißt zum p-dotierten Halbleiterteil 12b. Die Träger werden auf diese Weise ungleichmäßig verteilt, so dass der n-dotierte Halbleiterteil 12a negativ geladen wird und der p-dotierte Halbleiterteil positiv geladen wird und daher eine elektromotorische Kraft zwischen dem n-dotierten Halbleiterteil 12a und dem p-dotierten Halbleiterteil 12b auftritt. Somit kann der thermoelektrische Messwandler 12 Leistung auch dann erzeugen, wenn kein Temperaturunterschied zwischen dem n-dotierten Halbleiterteil 12a und dem p-dotierten Halbleiterteil 12b vorhanden ist. Dieses Prinzip der Leistungserzeugung unterscheidet sich vom Seebeck-Effekt, der eine elektromotorische Kraft auf Basis eines Temperaturunterschieds erzeugt.
  • [Aufbau des thermoelektrischen Messwandlermoduls]
  • Der thermoelektrische Messwandler 12 wird im Fahrzeug nicht allein verwendet. Der thermoelektrische Messwandler 12 bildet mit anderen Teilen ein thermoelektrisches Messwandlermodul und wird in Form des thermoelektrischen Messwandlermoduls verwendet. 3 zeigt schematisch einen Aufbau eines thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 der vorliegenden Ausführungsform. Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 der vorliegenden Ausführungsform umfasst eine Mehrzahl von thermoelektrischen Messwandlern 12. „P”, „N” in 3 zeigen den p-dotierten Halbleiterteil bzw. den n-dotierten Halbleiterteil des thermoelektrischen Messwandlers 12. Der nicht gezeigte intrinsische Halbleiterteil liegt dazwischen. An den einzelnen thermoelektrischen Messwandlern 12 liegen von beiden Seiten Elektroden 14 an und sie sind durch die Elektrode 14 in Reihe verbunden. Der Reihenkörper, in dem der thermoelektrische Messwandler 12 und die Elektrode 14 in Reihe verbunden sind, ist in ein Gehäuse 16 gesetzt. Das Gehäuse 16 weist eine hohe Wärmeleitfähigkeit auf. Außerdem isoliert das Gehäuse 16 das Innere vom Äußeren. In der vorliegenden Ausführungsform weist das thermoelektrische Messwandlermodul 10 die thermoelektrischen Messwandler 12, die Elektroden 14 und das Gehäuse 16, in dem diese enthalten sind, auf. Jedoch kann das Gehäuse 16 abhängig von der Umgebung, in der das thermoelektrische Messwandlermodul 10 installiert ist, auch weggelassen werden. Leiterdrähte 18, mit denen elektrische Leistung aus dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 geholt wird, kommen an den beiden Enden des Reihenkörpers aus den Elektroden 14 heraus. Die Leiterdrähte 18 sind mit einem externen Verbraucher 20 verbunden, und dadurch wird eine elektrische Schaltung gebildet. Wenn das thermoelektrische Messwandlermodul 10 einen Wärmeeintrag empfängt, beginnt die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10. Wie wiederholt beschrieben wurde, ist der Temperaturunterschied für die Erzeugung von elektrischer Leistung durch den thermoelektrischen Messwandler 12 nicht notwendig. Daher empfängt das thermoelektrische Messwandlermodul 10 einen Wärmeeintrag und erzeugt elektrische Leistung auch in der Umgebung ohne den Temperaturunterschied.
  • Man beachte, dass in 3 das thermoelektrische Messwandlermodul 10 vier thermoelektrische Messwandler 12 beinhaltet, aber dies ist nur ein Beispiel. Es können mehr thermoelektrische Messwandler 12 in Reihe verbunden sein. Wenn der thermoelektrische Messwandler 12 eine ausreichende Leistungserzeugungskapazität aufweist, kann das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auch nur einen einzelnen thermoelektrischen Messwandler 12 aufweisen. Das heißt, die Anzahl der thermoelektrischen Messwandler 12, aus denen das thermoelektrische Messwandlermodul 10 besteht, wird bestimmt auf Basis der elektrischen Leistung, die das thermoelektrische Messwandlermodul 10 erzeugen muss, und der elektrischen Leistung, die ein einzelner thermoelektrischer Messwandler 12 erzeugen kann. Außerdem ist in 3 der thermoelektrische Messwandler 12 in Stangenform dargestellt, aber der thermoelektrische Messwandler 12 kann die Form einer dünnen Platte aufweisen. Der plattenförmige thermoelektrische Messwandler 12 kann in einer Richtung geschichtet sein.
  • [Erzeugungsverhalten des thermoelektrischen Messwandlermoduls]
  • Nun wird ein Erzeugungsverhalten des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 beschrieben. 4 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen einer elektromotorischen Spannung und einer Temperatur des thermoelektrischen Messwandlers 12 im thermoelektrischen Messwandlermodul 10. Hierin bedeutet elektromotorische Spannung des thermoelektrischen Messwandlers 12 einen Potentialunterschied zwischen einem Ende auf der Seite des p-dotierten Halbleiterteils 12b, der als Anode dient, und dem anderen Ende auf der Seite des n-dotierten Halbleiterteils 12a, der als Kathode dient. Genauer zeigt die in 4 gezeigte Beziehung ein temperaturbedingtes Verhalten der elektromotorischen Spannung, die auftritt, wenn der thermoelektrische Messwandler 12 solchermaßen erwärmt wird, dass kein Temperaturunterschied zwischen dem n-dotierten Halbleiterteil 12a und dem p-dotierten Halbleiterteil 12b erzeugt wird. Die elektromotorische Spannung wird produziert, wenn der thermoelektrische Messwandler 12 in eine Umgebung gebracht wird, wo die Temperatur höher ist als eine bestimmte Temperatur. Die elektromotorische Spannung steigt, wenn die Temperatur des thermoelektrischen Messwandlers 12 steigt, erreicht einen Spitzenwert und sinkt, wenn die Temperatur des thermoelektrischen Messwandlers 12 höher wird als die bestimmte Temperatur. Wie aus dieser Beziehung ersichtlich ist, hängt die elektromotorische Spannung des thermoelektrischen Messwandlers 12 von der Temperatur ab.
  • Die oben beschriebene Beziehung zwischen der Temperatur und der elektromotorischen Spannung des thermoelektrischen Messwandlers 12 wird auf eine Beziehung zwischen einer Modultemperatur und einer elektromotorischen Spannung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 (einen Potentialunterschied zwischen Elektroden an beiden Enden) angewendet. 5 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen der Modultemperatur und der elektromotorischen Spannung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10. Wie in 5 gezeigt ist, variiert die elektromotorische Spannung abhängig von der Modultemperatur, die im Zeitverlauf variiert. Wenn die elektromotorische Spannung variiert, tritt eine Variation auch in der elektrischen Leistung auf, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird.
  • Der Faktor, der die elektrische Leistung variiert, die das thermoelektrische Messwandlermodul 10 erzeugt, ist nicht nur die Modultemperatur. Eine Last, die auf das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wirkt, beeinflusst die elektrische Leistung ebenfalls. Wenn die Last von der elektrischen Komponente des Fahrzeugs erzeugt wird, variiert die Last ständig abhängig vom Zustand des Fahrzeugs, der im Zeitverlauf variiert. Zum Beispiel zeigt 6 ein Beispiel für die Last, die abhängig vom Zustand des Fahrzeugs variiert. Genauer zeigt 6 den Betriebszustand der elektrischen Komponenten nach einem Einschalten der Zündung des Fahrzeugs und zeigt die Variation der Last abhängig vom Betriebszustand der elektrischen Komponenten. Die Last, die auf das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wirkt, variiert mit einem Ein-/Ausschalten eines Starters, einem Ein-/Ausschalten einer Klimaanlage, einem Ein-/Ausschalten einer Lampe und so weiter.
  • 7 zeigt das Prinzip einer Beziehung zwischen der Last, die auf das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wirkt, und der elektrischen Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird. Die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, wird größer, wenn die Last höher wird, erreicht bei einem bestimmten Lastwert einen Spitzenwert und sinkt, wenn die Last höher wird als der bestimmte Lastwert. Wenn die Temperatur des thermoelektrischen Messwandlers 12 steigt, findet die thermische Anregung von Elektronen und Löchern nicht nur im intrinsischen Halbleiterteil 12c statt, sondern auch im n-dotierten Halbleiterteil 12a und im p-dotierten Halbleiterteil 12b. Es wird erwogen, dass die in 7 gezeigte Beziehung auf dieser Tatsache basiert. Wie aus dieser Beziehung ersichtlich ist, variiert die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, mit der Größe der Last, die auf das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wirkt. Wenn die Last, die auf das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wirkt, variiert, wie in 7 gezeigt ist, variiert daher auch die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, abhängig von der Variation der Last.
  • [Anwendung des thermoelektrischen Messwandlermoduls]
  • Im Gegensatz zu einem herkömmlichen thermoelektrischen Messwandler, der den Seebeck-Effekt nutzt, braucht das thermoelektrische Messwandlermodul 10 der vorliegenden Ausführungsform keinen Temperaturunterschied, um elektrische Leistung zu erzeugen. Somit bestehen weniger Zwänge für die Anwendung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 auf das Fahrzeug im Vergleich mit dem herkömmlichen thermoelektrischen Messwandler unter Verwendung des Seebeck-Effekts. Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 kann an verschiedenen Stellen des Fahrzeugs installiert werden. Jede von 8 bis 10 zeigt eine Anwendung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10, wenn eine Wärme erzeugende Vorrichtung, die im Fahrzeug installiert ist, ein Verbrennungsmotor 100 ist. In 8 bis 10 sind eine Schaltung und ein Verbraucher, die mit dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 verbunden sind, jeweils weggelassen.
  • In einer ersten Anwendung, die in 8 gezeigt ist, ist das thermoelektrische Messwandlermodul 10 innerhalb einer Abgasleitung 102 des Verbrennungsmotors 100 installiert. Ein Abgas ist ein Abwärmerückgewinnungsfluid, das die Abwärme des Verbrennungsmotors 100 zurückgewinnt. Die Abgasleitung 102 ist eine Fluidleitung, wo das Abgas als das Abwärmerückgewinnungsfluid strömt. Die Wärme, die das Abgas aufweist, wird direkt an das thermoelektrische Messwandlermodul 10 gegeben. Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wandelt die vom Abgas erhalten Wärme in elektrische Leistung um.
  • Ein Katalysator 104 für die Reinigung des Abgases ist an der Abgasleitung 102 angeordnet. Der Katalysator 104 zeigt eine Reinigungsfähigkeit, wenn er durch die Wärme des Abgases erwärmt wird. Das heißt, der Katalysator 104 ist eine Abwärmenutzungsvorrichtung, welche die Abwärme des Verbrennungsmotors 100 verwendet. In einem in 8 gezeigten Beispiel ist das thermoelektrische Messwandlermodul 10 stromaufwärts vom Katalysator 104 angeordnet. Im Falle einer solchen Anordnung wird ein Teil der Wärme des Abgases im thermoelektrischen Messwandlermodul 10 absorbiert, und der Rest wird zum Katalysator 104 geliefert. Man beachte, dass das thermoelektrische Messwandlermodul 10 stromabwärts vom Katalysator 104 angeordnet werden kann.
  • Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 kann an der Außenfläche der Abgasleitung 102 statt an der Innenseite der Abgasleitung 102 angeordnet werden. In diesem Fall wird die Wärme, die aus dem Inneren der Abgasleitung 102 durch Wärmeleitung nach außen übertragen wird, wird von dem an der Oberfläche angeordneten thermoelektrischen Messwandlermodul 10 absorbiert und vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in elektrische Leistung gewandelt. Man beachte, dass ein Temperaturunterschied zwischen der Außenfläche der Abgasleitung 102 und der Außenumgebung besteht, aber dieser Temperaturunterschied ist für die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 nicht notwendig. Aus diesem Grund können der Umfang der Abgasleitung 102 ebenso wie der Umfang der Abgasleitung 102 mit einem Isoliermaterial bedeckt sein, um eine Wärmeabstrahlung aus der Abgasleitung 102 und dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 an die Außenumgebung zu unterdrücken.
  • In einer zweiten Anwendung, die in 9 gezeigt ist, wird das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auf ein Kühlmittelumwälzsystem 110 des Verbrennungsmotors 100 angewendet. Das Kühlmittelumwälzsystem 110 weist einen Kühlkörper 112, eine Kühlmittelkreisleitung 114, die ein Kühlmittel zwischen dem Kühlkörper 112 und dem Verbrennungsmotor 100 umlaufen lässt, eine Umwälzpumpe 116 und eine Umgehungsleitung 118 auf, die den Kühlkörper 112 umgeht. Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 ist stromabwärts vom Verbrennungsmotor 100 und stromaufwärts vom Kühlkörper 112 an der Kühlmittelkreisleitung 114 angeordnet. In einem in 9 gezeigten Beispiel ist das thermoelektrische Messwandlermodul 10 an der Außenfläche der Kühlmittelkreisleitung 114 angeordnet. Das Kühlmittel ist ein Abwärmerückgewinnungsfluid, das die Abwärme des Verbrennungsmotors 100 zurückgewinnt. Die Kühlmittelkreisleitung 114 ist eine Fluidleitung, wo das Kühlmittel als das Abwärmerückgewinnungsfluid strömt. Die Wärme, die das Kühlmittels aufweist, wird durch eine Rohrwand der Kühlmittelkreisleitung 114 an das thermoelektrische Messwandlermodul 10 abgegeben. Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wandelt die abgegebene Wärme in elektrische Leistung um.
  • Bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 100 schließt das Kühlmittelumwälzsystem 110 den Kühlmittelströmungsweg im Kühlkörper 112 und bewirkt, dass das Kühlmittel durch die Umgehungsleitungen 118 läuft. Dadurch wird das Kühlmittel, das durch Abwärme des Verbrennungsmotors 100 erwärmt worden ist, wieder zum Verbrennungsmotor 100 zurückgeschickt, und ein Aufwärmen des Verbrennungsmotors 100 wird gefördert. Das heißt, der Verbrennungsmotor 100 im Kühlmittelumwälzsystem 110 ist auch eine Abwärmenutzungsvorrichtung, welche die Abwärme des Verbrennungsmotors 100 verwendet.
  • Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 kann innerhalb der Kühlmittelkreisleitung 114 statt an der Außenfläche der Kühlmittelkreisleitung 114 angeordnet werden. Ebenso kann das thermoelektrische Messwandlermodul 10 innerhalb des Kühlkörpers 112 angeordnet werden oder an dessen Oberfläche angeordnet werden. Zusätzlich oder anstelle der Kühlung des Kühlmittels durch Wärmetausch mit der Atmosphäre kann eine Kühlung des Kühlmittels durch Wärmeabsorption bei der Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 durchgeführt werden.
  • In einer dritten Anwendung, die in 10 gezeigt ist, wird das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auf ein Ölumwälzsystem 120 des Verbrennungsmotors 100 angewendet. Das Ölumwälzsystem 120 weist eine Ölwanne 122, eine Ölpumpe 124 und eine Ölkreisleitung 126 auf. In einem in 10 gezeigten Beispiel ist das thermoelektrische Messwandlermodul 10 innerhalb der Ölwanne 122 angeordnet. Das Öl ist ein Abwärmerückgewinnungsfluid, das die Abwärme des Verbrennungsmotors 100 zurückgewinnt. Die Ölwanne und die Ölkreisleitung 126 bilden eine Fluidleitung, wo das Öl als das Abwärmerückgewinnungsfluid strömt. Die Wärme, die das Öl aufweist, wird direkt an das thermoelektrische Messwandlermodul 10 gegeben. Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wandelt die erhaltene Wärme in elektrische Leistung um.
  • Bei einem Kaltstart des Verbrennungsmotors 100 wird ein Aufwärmen des Verbrennungsmotors 100 durch das umlaufende Öl gefördert, das von der Abwärme des Verbrennungsmotors 100 erwärmt wird. Das heißt, der Verbrennungsmotor 100 im Ölumwälzsystem 120 ist auch eine Abwärmenutzungsvorrichtung, welche die Abwärme des Verbrennungsmotors 100 verwendet.
  • Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 kann an der Außenfläche der Ölwanne 122 oder an der Kreisleitung 126 statt an der Innenseite der Ölwanne 122 angeordnet werden. Wenn das Ölumwälzsystem 120 einen Ölkühler aufweist, wird das thermoelektrische Messwandlermodul 10 vorzugsweise stromaufwärts vom Ölkühler angeordnet. Ebenso kann das thermoelektrische Messwandlermodul 10 an der Außenseite eines Zylinderblocks oder Zylinderkopfes angeordnet werden oder innerhalb des Zylinderblocks oder Zylinderkopfes angeordnet werden.
  • Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 kann an einer Kraftstoffleitung oder einem Auslass eines Verdichters an einer Einlassleitung angeordnet werden. Wenn eine Brennstoffzelle im Fahrzeug installiert ist, kann das thermoelektrische Messwandlermodul 10 an einer Kathodenabgasleitung der Brennstoffzelle angeordnet werden, die eine Wärme erzeugende Vorrichtung ist. Ebenso kann das thermoelektrische Messwandlermodul 10 an einer beliebigen Wärme erzeugenden Vorrichtung angeordnet werden, die während des Betriebs Wärme erzeugt, um Abwärme aus der Wärme erzeugenden Vorrichtung zurückzugewinnen. Eine solche Wärme erzeugende Vorrichtung beinhaltet ein Getriebe, eine Batterie, ein Bremssystem und dergleichen.
  • [Aufbau des Leistungsgenerators der ersten Ausführungsform]
  • Der im Folgenden beschriebene Leistungsgenerator ist eine Vorrichtung, um dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 eine Funktion zu verleihen. 11 zeigt einen Aufbau des Leistungsgenerators 2 einer ersten Ausführungsform. Der Leistungsgenerator 2 der ersten Ausführungsform weist das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auf, das innerhalb der Fluidleitung 46 oder an der Außenfläche der Fluidleitung 46 angeordnet ist. Ein Abwärmerückgewinnungsfluid wie ein Abgas oder Kühlmittel strömt durch die Fluidleitung 46. Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 ist über einen Leiterdraht 36 elektrisch mit einem Verbraucher 32 verbunden und bildet zusammen mit dem Verbraucher 32 eine elektrische Schaltung 30. Der Verbraucher 32 ist eine Vorrichtung, die elektrische Leistung nutzt und beinhaltet einen Antriebsmotor und eine elektrische Komponente wie eine Klimaanlage oder einen Scheinwerfer.
  • Die elektrische Schaltung 30 ist ferner mit einem Stromregler 34 versehen, der einen variablen Widerstand aufweist. Der Stromregler 34 ist eine Vorrichtung, die einen elektrischen Strom, der durch die elektrische Schaltung 30 fließt, das heißt, einen elektrischen Strom, der vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 an die elektrische Schaltung 30 angelegt wird, durch Variieren des Widerstandswerts des variablen Widerstands variieren kann. Ebenso weist der Stromregler 34 einen Schalter auf, der einen elektrischen Strom, der durch die elektrische Schaltung 30 fließt, ein- oder ausschaltet. In einem in 11 gezeigten Beispiel ist der Stromregler 34 mit dem Verbraucher 32 in Reihe geschaltet. Man beachte, dass der Stromregler 34 statt des variablen Widerstands eine Mehrzahl von Widerständen und einen Schalter zum Schalten der Mehrzahl von Widerständen aufweisen kann.
  • Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 ist an der Fluidleitung 46 angeordnet, und dadurch wird ein Teil der Wärme des Abwärmerückgewinnungsfluids vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in elektrische Leistung gewandelt. In 11 bezeichnet „Φin” eine eingegebene Wärmemenge, das heißt eine Wärmemenge pro Zeiteinheit, die von einer in Strömungsrichtung oberen Seite der Fluidleitung 46 in einen Bereich eingegeben wird, wo das thermoelektrische Messwandlermodul 10 angeordnet ist, „P” bezeichnet eine elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, und „Φout” bezeichnet eine ausgegebene Wärmemenge, das heißt eine Wärmemenge pro Zeiteinheit, die von dem Bereich, wo das thermoelektrische Messwandlermodul 10 angeordnet ist, an die in Strömungsrichtung untere Seite der Fluidleitung 46 ausgegeben wird. Man beachte, dass der Begriff „erzeugte elektrische Leistung”, der in dieser Beschreibung verwendet wird, eine elektrische Leistung meint, die aus dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 herausgeholt wird. Eine elektrische Leistung, die von einem inneren Widerstand des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 verbraucht wird, ist in der elektrischen Leistung P, das heißt in der erzeugten elektrischen Leistung, nicht enthalten. Somit wird die elektrische Leistung P kleiner als der Unterschied zwischen der eingegebenen Wärmemenge Φin und der ausgegebenen Wärmemenge Φout. Ebenso bezeichnet in 11 „Tin” eine Temperatur auf einer Seite stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in der Fluidleitung 46 und „Tout” bezeichnet eine Temperatur stromabwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in der Fluidleitung 46.
  • Der Leistungsgenerator 2 der ersten Ausführungsform 1 weist ferner eine Steuereinheit 40 auf. Die Steuereinheit 40 steuert den Widerstandswert des variablen Widerstands des Stromreglers 34 und variiert dadurch den Wert des elektrischen Stroms, um die elektrische Leistung zu steuern, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird. Das Steuern der elektrischen Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, entspricht dem Steuern einer Abwärmerückgewinnungsmenge. Im Folgenden wird die Steuerung der vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugten elektrischen Leistung, die von der Steuereinheit 40 ausgeführt wird, als Wärmerückgewinnungssteuerung bezeichnet. Die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, ist eine Steuervariable für die Wärmerückgewinnungssteuerung. Der Widerstandswert des variablen Widerstands des Stromreglers 34 ist eine manipulierte Variable für die Wärmerückgewinnungssteuerung. Die Steuereinheit 40 ist eine ECU, die mindestens einen Speicher 40a und mindestens eine Prozessor 40b aufweist. Der Speicher 40a speichert verschiedene Daten einschließlich eines Programms und eines Kennfelds für die Wärmerückgewinnungssteuerung. Funktionen für die Wärmerückgewinnungssteuerung werden durch Lesen des Programms aus dem Speicher 40a und dessen Ausführung durch den Prozessor 40b in der Steuereinheit 40 implementiert.
  • Verschiedene Sensoren für die Erfassung von Informationen, die mit der Wärmerückgewinnungssteuerung assoziiert sind, sind direkt oder über ein in das Fahrzeug eingebautes Kommunikationsnetz mit der Steuereinheit 40 verbunden. Die Sensoren, die mit der Steuereinheit 40 verbunden sind, beinhalten zwei Temperatursensoren 42, 44. Ein Sensor ist ein Modultemperatursensor 42, der innerhalb des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 vorgesehen ist und eine Temperatur des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 misst. Der andere Sensor ist ein Wärmequellentemperatursensor 44, der stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 an der Fluidleitung 46 angeordnet ist und eine Temperatur des Abwärmerückgewinnungsfluids, das eine Wärmequelle ist, misst.
  • [Inhalt der Wärmerückgewinnungssteuerung]
  • Der Inhalt der von der Steuereinheit 40 ausgeführten Wärmerückgewinnungssteuerung wird nun ausführlich beschrieben.
  • Zunächst wird als Vergleichsbeispiel ein Problem beschrieben, das auftritt, wenn die Wärmerückgewinnungssteuerung von der Steuereinheit 40 nicht ausgeführt wird, das heißt, wenn das thermoelektrische Messwandlermodul 10 ungesteuert elektrische Leistung erzeugt. 12 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen der Temperatur Tin stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in der Fluidleitung 46 und der elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, die erhalten wird, wenn dass das thermoelektrische Messwandlermodul 10 ungesteuert elektrische Leistung erzeugt. Wie in 12 gezeigt ist, steigt die elektrische Leistung P entsprechend einem Anstieg der Temperatur Tin auf der in Strömungsrichtung oberen Seite der Fluidleitung 46 an. Der Grund dafür ist, dass die elektromotorische Spannung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10, wie anhand von 4 und 5 beschrieben ist, von der Temperatur des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 abhängt, und die Temperatur des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 der Temperatur Tin auf der in Strömungsrichtung oberen Seite der Fluidleitung 46 folgt. Dabei wird die elektrische Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, vom Verbraucher 32 verbraucht. Wenn die elektrische Leistung P jedoch zu groß ist, fließt zu viel elektrischer Strom im Verbraucher 32. Das heißt, im Falle der ungesteuerten Erzeugung von elektrischer Leistung kann die elektrische Leistung P eine Obergrenze überschreiten, die eine vorgegebene zulässige elektrische Leistung gemäß einem Anstieg der Temperatur Tin auf der in Strömungsrichtung oberen Seite der Fluidleitung 46 ist.
  • 13 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen der Temperatur Tin stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in der Fluidleitung 46, der elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, und der Temperatur Tout stromabwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in der Fluidleitung 46. Die Ordinate T des oberen Graphen in 13 zeigt die Temperatur. Der obere Graph zeigt Variationen der Temperatur Tin auf der in Strömungsrichtung oberen Seite und der Temperatur Tout auf der in Strömungsrate unteren Seite im Zeitverlauf. Die Ordinate P des unteren Graphen in 13 zeigt die elektrische Leistung. Der untere Graph zeigt eine Zeitvariation der elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird. Der obere Graph und der untere Graph weisen eine gemeinsame Zeitachse auf. Wenn die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 durchgeführt wird, wird die Wärme des Abwärmerückgewinnungsfluids als elektrische Leistung P herausgeholt. Daher wird die Temperatur Tout auf der in Strömungsrichtung unteren Seite der Fluidleitung 46 niedriger als die Temperatur Tin auf der in Strömungsrichtung oberen Seite der Fluidleitung 46. Wenn eine Abwärmenutzungsvorrichtung stromabwärts von der Fluidleitung 46 vorgesehen ist, bewirkt ein Absinken der Temperatur Tout auf der in Strömungsrichtung unteren Seite der Fluidleitung 46 eine Verschlechterung der Leistung der Abwärmenutzungsvorrichtung. Das heißt, im Falle der ungesteuerten Erzeugung von elektrischer Leistung kann die Temperatur Tout auf der in Strömungsrichtung unteren Seite der Fluidleitung 46 niedriger werden als eine Untergrenzentemperatur, die eine Verschlechterung der Leistung der Abwärmenutzungsvorrichtung bewirkt, und dadurch kann es sein, dass der Abwärmenutzungsvorrichtung die Wärmemenge nicht geliefert werden kann, die nötig ist, um die Leistung der Abwärmenutzungsvorrichtung zu gewährleisten.
  • Die Steuereinheit 40 steuert die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, aktiv, so dass das oben beschriebene Problem nicht auftritt. Die Wärmerückgewinnungssteuerung durch die Steuereinheit 40 wird auf Basis eines Ersatzschaltungsmodells ausgeführt, das eine Ersatzschaltung des Leistungsgenerators 2 modelliert.
  • 14 zeigt schematisch eine Ersatzschaltung des Leistungsgenerators 2. Wie in 14 gezeigt ist, wird das Ersatzschaltungsmodell durch eine Gleichspannungsquelle 80 mit einem Spannungswert V und drei Widerständen 84, 86, 88, die in Reihe mit der Gleichspannungsquelle 80 verbunden sind, ausgedrückt. Der Spannungswert V der Gleichspannungsquelle 80 stellt die elektromotorische Spannung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 dar. Der Widerstand 84 ist ein Lastwiderstand des Verbrauchers 32, und R2 stellt einen Widerstandswert des Lastwiderstands dar. Im Folgenden wird dieser Widerstandswert als „Wert R2 des Lastwiderstands” bezeichnet. Der Widerstand 86 ist ein variabler Widerstand des Stromreglers 34, und R1 stellt einen Widerstandswert des variablen Widerstands dar. Im Folgenden wird dieser Widerstandswert als „Wert R1 des variablen Widerstands” bezeichnet. Der Widerstand 88 ist ein interner Widerstand des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10, und Ri stellt einen Widerstandswert des internen Widerstands dar. Im Folgenden wird dieser Widerstandswert als „Wert Ri des internen Widerstands” bezeichnet. Der Widerstand 84 und der Widerstand 86 bilden einen externen Widerstand 82. Ein Gesamtwiderstandswert R1 + R2, der durch Addieren des Werts R2 des Lastwiderstands zum Wert R1 des variablen Widerstands erhalten wird, ist ein Widerstandswert des externen Widerstands 82. In 14 wird der Wert der Spannung, die an den externen Widerstand 82 angelegt wird, von V2 dargestellt, der Wert der Spannung, die an den internen Widerstand 88 angelegt wird, wird durch V1 dargestellt, und der Wert des Stroms, der in der Schaltung fließt, wird durch I dargestellt.
  • Gemäß dem in 14 gezeigten Ersatzschaltungsmodell wird die elektrische Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt und aus diesem herausgeholt wird, durch die folgende Formel (1) dargestellt. P = V2·I = V1·(V – V1)/ (1)
  • Gemäß Formel (1) wird die elektrische Leistung P, die aus dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 herausgeholt wird, vom Wert der elektromotorischen Spannung V, vom Wert V1 der angelegten Spannung und vom Wert Ri des internen Widerstands bestimmt. Wenn angenommen wird, dass die Temperatur des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 während eines bestimmten Zeitraums konstant ist, wird davon ausgegangen, dass der Wert der elektromotorischen Spannung V während der bestimmten Zeitspanne konstant ist, weil der Wert der elektromotorischen Spannung V von der Leistung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 anhängt. Ebenso wird der Wert Ri des internen Widerstands als konstant betrachtet, da der Wert Ri des internen Widerstands vom Aufbau des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 abhängt. Daher hängt die elektrische Leistung P vom Wert V1 der angelegten Spannung ab. Der Wert V1 der angelegten Spannung wird durch die folgende Formel (2) dargestellt. V1 = (Ri/(R + Ri))·V = (Ri/(R1 + R2 + Ri))·V (2)
  • In Formel (2) ist der Wert R2 des Lastwiderstands ein gegebener Wert, der vom Betriebszustand des Verbrauchers 32 abhängt, und der Wert V der elektromotorischen Spannung und der Wert Ri des internen Widerstands sind konstante Werte wie oben angegeben. Das heißt, der Wert R2 des Lastwiderstands, der Wert V der elektromotorischen Spannung und der Wert Ri des internen Widerstands sind Parameter, die von der Steuereinheit 40 nicht willkürlich angepasst werden können. Im Gegensatz dazu ist der Wert R1 des variablen Widerstands ein Parameter, der von der Steuereinheit 40 anpassbar ist. Der Wert V1 der angelegten Spannung wird durch Anpassen des Werts R1 des variablen Widerstands variiert. Die elektrische Leistung P hängt vom Wert V1 der angelegten Spannung gemäß einer in Formel (1) gezeigten Beziehung ab. Somit kann durch Anpassen des Werts R1 des variablen Widerstands bewirkt werden, dass die elektrische Leistung P variiert. 15 zeigt das Prinzip einer Beziehung zwischen der elektrischen Leistung P, die aus dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 geholt wird, und dem Wert R1 + R2 für den externen Widerstand. Wie in 15 gezeigt ist, wird die aus dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 geholte elektrische Leistung P größer, wenn der Wert R1 + R2 für den externen Widerstand steigt. Wenn der Wert R1 + R2 für den externen Widerstand dem Wert Ri des internen Widerstands gleich wird, erreicht die elektrische Leistung P einen Spitzenwert. Wenn der Wert R1 + R2 für den externen Widerstand weiter steigt, sinkt die elektrische Leistung P.
  • Die Steuereinheit 40 beinhaltet ein Programm, das eine Formel beschreibt, welche die in 15 gezeigte Beziehung ausdrückt, oder ein Kennfeld, das die in 15 gezeigte Beziehung ausdrückt. Bei der Wärmerückgewinnungssteuerung durch die Steuereinheit 40 wird zuerst ein Sollwert für die elektrische Leistung P bestimmt, und dann wird der Wert R1 des variablen Widerstands auf Basis des Sollwerts der elektrischen Leistung P und des Wert R2 des Lastwiderstands unter Bezugnahme auf die in 15 gezeigte Beziehung berechnet. Man beachte, dass gemäß der in 15 gezeigten Beziehung zwei Werte R1 + R2 für den externen Widerstand existieren, welche die elektrische Leistung P außer dem Spitzenwert angeben. Welcher Wert von den beiden Werten R1 + R2 des externen Widerstands ausgewählt werden sollte, kann auf Basis eines zulässigen Stromwerts oder eines benötigten Stromwerts bestimmt werden. Die Steuereinheit 40 betätigt den Stromregler 34 so, dass ein Widerstandswert des Widerstands 86 dem berechneten Wert R1 des variablen Widerstands gleich wird.
  • 16 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen der Temperatur Tin stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in der Fluidleitung 46 und der elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, die durch Einstellen des variablen Widerstandswerts erreicht werden kann. Wie in 16 gezeigt ist, steigt die elektrische Leistung P entsprechend einem Anstieg der Temperatur Tin auf der in Strömungsrichtung oberen Seite der Fluidleitung 46 an. Wenn das thermoelektrische Messwandlermodul 10 ungesteuert elektrische Leistung erzeugt, kann in diesem Fall die elektrische Leistung P eine Obergrenze überschreiten, wie von einer gepunkteten Linie gezeigt. Gemäß der Wärmerückgewinnungssteuerung durch die Steuereinheit 40 wird der variable Widerstandswert so angepasst, dass die elektrische Leistung P gedrückt wird, so dass sie die von einem Pfeil in 16 gezeigte Obergrenze nicht überschreitet. Das heißt, gemäß der Wärmerückgewinnungssteuerung durch die Steuereinheit 40 wird die elektrische Leistung P so gesteuert, dass nicht zu viel elektrischer Strom in den Verbraucher 32 fließt.
  • 17 zeigt ein Beispiel für eine Beziehung zwischen der Temperatur Tin stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in der Fluidleitung 46, der elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, und der Temperatur Tout stromabwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 in der Fluidleitung 46, die durch Einstellen des variablen Widerstandswerts erreicht werden kann. Die Ordinate T des oberen Graphen in 17 zeigt die Temperatur. Der obere Graph zeigt Variationen der Temperatur Tin auf der in Strömungsrichtung oberen Seite und der Temperatur Tout auf der in Strömungsrate unteren Seite im Zeitverlauf. Die Ordinate P des unteren Graphen in 17 zeigt die elektrische Leistung. Der untere Graph zeigt eine Variation der elektrischen Leistung P, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird, im Zeitverlauf. Der obere Graph und der untere Graph weisen eine gemeinsame Zeitachse auf. Im Falle der ungesteuerten Erzeugung von elektrischer Leistung kann die Temperatur Tout auf der in Strömungsrichtung unteren Seite der Fluidleitung 46 niedriger werden als die Untergrenzentemperatur, wie von einer gepunkteten Linie dargestellt ist, da die Wärme des Abwärmerückgewinnungsfluids durch die Erzeugung von elektrischer Leistung verbraucht wird. Gemäß der Wärmerückgewinnungssteuerung durch die Steuereinheit 40 wird der variable Widerstandswert so eingestellt, dass die elektrische Leistung P gedrückt wird, wie von einem Pfeil in 17 gezeigt, und dadurch wird ein Verbrauch der Wärme des Abwärmerückgewinnungsfluids unterdrückt, so dass die Temperatur Tout auf der in Strömungsrichtung unteren Seite der Fluidleitung 46 nicht niedriger wird als die Untergrenzentemperatur. Das heißt, gemäß der Wärmerückgewinnungssteuerung durch die Steuereinheit 40 wird die elektrische Leistung P so gesteuert, dass ein Absinken der Temperatur Tout auf der in Strömungsrichtung unteren Seite der Fluidleitung 46 unterdrückt wird und die Leistung der Abwärmenutzungsvorrichtung gewährleistet wird.
  • [Wärmerückgewinnungssteuerprogramm]
  • Ein Wärmerückgewinnungssteuerprogramm für die Ausführung der oben beschriebenen Wärmerückgewinnungssteuerung ist im Speicher 40a der Steuereinheit 40 gespeichert. Wenn eine Zündung eingeschaltet wird, liest die Steuereinheit 40 das Wärmerückgewinnungssteuerprogramm aus dem Speicher 40a aus und veranlasst den Prozessor 40b, dieses auszuführen. 18 zeigt ein Ablaufschema, das einen Ablauf des Wärmerückgewinnungssteuerprogramms angibt. Während die Zündung eingeschaltet ist, führt die Steuereinheit 40 den in diesem Ablaufschema gezeigten Ablauf wiederholt in einem vorgegebenen Zeitraum aus.
  • In Schritt S1 wird eine Wärmequellentemperatur, das heißt eine Temperatur des Abwärmerückgewinnungsfluids, das stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 strömt, an der Fluidleitung 46 vom Wärmequellentemperatursensor 44 gemessen. Dann wird in Schritt S2 die in Schritt S1 gemessene Wärmequellentemperatur mit der vorgegebenen Bezugstemperatur Ta verglichen, und es wird bestimmt, ob die Wärmequellentemperatur höher ist als die Bezugstemperatur Ta. Zum Beispiel ist die Bezugstemperatur Ta eine Untergrenzentemperatur eines Temperaturbereichs des Abwärmerückgewinnungsfluids, wo die Leistung der Abwärmenutzungsvorrichtung gewährleistet ist. Diese Untergrenzentemperatur wird von einer Solltemperatur oder einem Solltemperaturbereich der Abwärmenutzungsvorrichtung bestimmt.
  • Wenn die Wärmequellentemperatur der Bezugstemperatur Ta gleich ist oder niedriger ist als diese, wird Schritt S9 ausgewählt und die Wärmerückgewinnungsverarbeitung wird abgestellt. Das heißt, die elektrische Schaltung 30 wird durch Ausschalten des Stromreglers 34 unterbrochen, und dadurch wird die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 angehalten. Infolgedessen wird verhindert, dass die Temperatur des Abwärmerückgewinnungsfluids, das durch die Fluidleitung 46 strömt, weiter sinkt.
  • Wenn die Wärmequellentemperatur höher ist als die Bezugstemperatur Ta, werden die Schritte S3 bis S8 abgearbeitet. In Schritt S3 wird eine Modultemperatur, das heißt eine Temperatur des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10, vom Modultemperatursensor 42 gemessen. Dann wird in Schritt S4 ein Wert V einer elektromotorischen Spannung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 auf Basis der in Schritt S3 gemessenen Modultemperatur berechnet. Eine Beziehung zwischen der Modultemperatur und der elektromotorischen Spannung sind in einem Kennfeld definiert.
  • In Schritt S5 wird eine elektrische Sollleistung P berechnet. Die elektrische Sollleistung P ist ein Sollwert der elektrischen Leistung, die aus dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 herausgeholt wird (das heißt die elektrische Leistung, die das thermoelektrische Messwandlermodul 10 zu erzeugen veranlasst wird). Genauer berechnet die Steuereinheit 40 eine Wärmemenge, die aus dem Abwärmerückgewinnungsfluid, das durch die Fluidleitung 46 strömt, zurückgewonnen werden kann, auf Basis eines Unterschieds zwischen der Wärmequellentemperatur und der Bezugstemperatur Ta. Dann berechnet die Steuereinheit 40 die elektrische Sollleistung P auf Basis der berechneten rückgewinnbaren Wärmemenge. Ein Kennfeld, das die Wärmequellentemperatur mit der elektrischen Sollleistung P assoziiert, ist in der Steuereinheit 40 gespeichert. 19 zeigt ein Bild des Kennfelds zur Bestimmung der elektrischen Sollleistung P auf Basis der Wärmequellentemperatur. Wie in 19 gezeigt ist, setzt die Steuereinheit 40 die elektrische Sollleistung P auf einen höheren Wert, um mehr Abwärme zurückzugewinnen, wenn der Unterschied zwischen der Wärmequellentemperatur und der Bezugstemperatur Ta größer ist, das heißt, wenn die Wärmequellentemperatur höher ist. Dagegen setzt die Steuereinheit 40 die elektrische Sollleistung P auf einen kleineren Wert, um die Wärmemenge zu reduzieren, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 absorbiert wird, wenn die Wärmequellentemperatur niedriger ist. Wenn die Wärmequellentemperatur niedriger ist als die Bezugstemperatur Ta, setzt die Steuereinheit 40 die elektrische Sollleistung P auf null, um die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 anzuhalten.
  • Im Schritt S6 wird der Wert R2 des Lastwiderstands gemessen. Ein Verfahren zum Messen des Werts R2 des Lastwiderstands ist nicht beschränkt. Ein Verfahren zum Messen des Werts R2 des Lastwiderstands besteht darin, einen Strom, der im Verbraucher 32 fließt, und eine Spannung, die an den Verbraucher 32 angelegt wird, zu messen und dann den Wert R2 des Lastwiderstands aus diesen Messungen zu berechnen. Ein anderes Verfahren zum Messen des Werts R2 des Lastwiderstands besteht darin, einen Lastwiderstandswert für jeden Betriebszustand des Verbrauchers 32 zu messen, auf Basis von Messergebnissen ein Kennfeld zu erstellen, das den Lastwiderstandswert mit dem Betriebszustand des Verbrauchers 32 assoziiert, und dann das Kennfeld in einem Speicher zu speichern.
  • In Schritt S7 wird der Wert V1 der angelegten Spannung berechnet und der Wert R1 des variablen Widerstands wird bestimmt. Der Wert V1 der angelegten Spannung wird anhand der Formel (1) auf Basis des Werts V der in Schritt S4 berechneten elektromotorischen Spannung und der in Schritt S5 berechneten elektrischen Sollleistung P berechnet. In Formel (1) ist der Wert Ri des internen Widerstands ein konstanter Wert und der Wert Ri des internen Widerstands wird vorab gemessen oder berechnet. Dann wird der Wert R1 des variablen Widerstands anhand der Formel (2) auf Basis des Werts V1 der angelegten Spannung und des in Schritt S6 gemessenen Werts R2 des Lastwiderstands bestimmt.
  • In Schritt S8 wird die Ausführung der Wärmerückgewinnungsverarbeitung gestartet, falls die Wärmerückgewinnungsverarbeitung in der vorherigen Routine nicht ausgeführt worden ist, und wenn die Wärmerückgewinnungsverarbeitung in der vorherigen Routine in der Ausführung begriffen war, wird die Ausführung der Wärmerückgewinnungsverarbeitung fortgesetzt. Genauer wird der Stromregler 34 eingeschaltet oder eingeschaltet gelassen. Somit fließt ein elektrischer Strom in der elektrischen Schaltung 30, und die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wird durchgeführt. Dabei wird der Stromregler 34 gemäß dem in Schritt S7 bestimmten Wert R1 des variablen Widerstands betätigt.
  • Dadurch, dass der oben beschriebene Ablauf durchgeführt wird, wird die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 unter Verwendung der überschüssigen Abwärme durchgeführt, während die Abwärmemenge gewährleistet wird, die von der Abwärmenutzungsvorrichtung benötigt wird. Das heißt, gemäß der Wärmerückgewinnungssteuerung durch die Steuereinheit 40 wird die Energieeffizienz durch die Rückgewinnung der Abwärme verbessert, während der Einfluss der Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auf die Leistung der Abwärmenutzungsvorrichtung unterdrückt wird.
  • [Aufbau des Leistungsgenerators der zweiten Ausführungsform]
  • Der folgende Leistungsgenerator ist ebenso wie der oben genannte Leistungsgenerator 2 der ersten Ausführungsform eine Vorrichtung, durch die das thermoelektrische Messwandlermodul 10 eine Funktion erhält. 20 zeigt einen Aufbau des Leistungsgenerators 3 einer zweiten Ausführungsform. Von Elementen, die den Leistungsgenerator 3 bilden, wird ein Element, das dem Leistungsgenerator 2 der in 11 gezeigten ersten Ausführungsform gleich ist, mit der gleichen Bezugszahl bezeichnet.
  • Wie in 20 gezeigt ist, ist eine Abwärmenutzungsvorrichtung 47 stromabwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 an der Fluidleitung 46 angeordnet. Die Abwärmenutzungsvorrichtung 47 ist mit einem Temperatursensor 45 versehen, um ihre Temperatur zu messen. Wenn beispielsweise die Fluidleitung 46 eine Abgasleitung eines Verbrennungsmotors ist und die Abwärmenutzungsvorrichtung 47 ein Katalysator zum Reinigen von Abgas ist, ist die vom Temperatursensor 45 gemessene Temperatur eine Katalysatortemperatur. Der Temperatursensor 45 ist direkt oder über ein im Fahrzeug eingebautes Kommunikationsnetz mit der Steuereinheit 40 verbunden. In der zweiten Ausführungsform beinhalten verschiedene Sensoren zur Erfassung von Informationen, die mit der Wärmerückgewinnungssteuerung assoziiert sind, den Temperatursensor 45. Das heißt, ein Unterschied zwischen dem Leistungsgenerator 3 der zweiten Ausführungsform und dem Leistungsgenerator 2 der ersten Ausführungsform besteht in den Informationen, welche die Steuereinheit 40 des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 für die Erzeugungssteuerung verwendet.
  • [Wärmerückgewinnungssteuerprogramm]
  • 21 zeigt ein Ablaufschema, das eine Abarbeitung des Wärmerückgewinnungssteuerprogramms zeigt, das von der Steuereinheit 40 im Leistungsgenerator 3 der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird. Während die Zündung eingeschaltet ist, führt die Steuereinheit 40 den in diesem Ablaufschema gezeigten Ablauf wiederholt in einem vorgegebenen Zeitraum aus.
  • In Schritt S11 wird die Temperatur der Abgasnachbehandlungsvorrichtung 47 vom Temperatursensor 45 gemessen. Dann wird in Schritt S12 die im Schritt S11 gemessene Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 (im Folgenden als Vorrichtungstemperatur bezeichnet) mit einer vorgegebenen Bezugstemperatur Tc verglichen. Und auf Basis des Vergleichsergebnisses wird bestimmt, ob die Vorrichtungstemperatur höher ist als die Bezugstemperatur Tc. Zum Beispiel ist die Bezugstemperatur Tc eine Untergrenzentemperatur eines Temperaturbereichs, wo die Abwärmenutzungsvorrichtung 47 effizient arbeitet. Wenn die Abwärmenutzungsvorrichtung 47 ein Katalysator ist, der an einer Abgasleitung eines Verbrennungsmotors angeordnet ist, kann die Bezugstemperatur Tc eine aktive Temperatur des Katalysators sein.
  • Wenn die Vorrichtungstemperatur der Bezugstemperatur Tc gleich ist oder niedriger ist als diese, wird Schritt S19 ausgewählt und die Wärmerückgewinnungsverarbeitung wird abgestellt. Das heißt, die elektrische Schaltung 30 wird durch Ausschalten des Stromreglers 34 unterbrochen, und dadurch wird die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 angehalten. Infolgedessen wird verhindert, dass die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 unter die Bezugstemperatur Tc sinkt.
  • Wenn die Vorrichtungstemperatur höher ist als die Bezugstemperatur Tc, werden die Schritte S13 bis S18 abgearbeitet. Abgesehen von Schritt S15 ist der Inhalt der Abarbeitung der Schritte S13 bis S18 dem der Abarbeitung der Schritte S3 bis S8 des in 11 gezeigten Ablaufschemas gleich. Somit wird hier nur die Abarbeitung von Schritt S15 beschrieben.
  • In Schritt S15 wird eine elektrische Sollleistung P berechnet. Genauer berechnet die Steuereinheit 40 eine Wärmemenge, die aus dem Abwärmerückgewinnungsfluid, das durch die Fluidleitung 46 strömt, zurückgewonnen werden kann, auf Basis eines Unterschieds zwischen der Vorrichtungstemperatur und der Bezugstemperatur Tc. Dann berechnet die Steuereinheit 40 die elektrische Sollleistung P auf Basis der berechneten rückgewinnbaren Wärmemenge. Ein Kennfeld, das die Vorrichtungstemperatur mit der elektrischen Sollleistung P assoziiert, ist in der Steuereinheit 40 gespeichert. 22 zeigt ein Bild des Kennfelds zur Bestimmung der elektrischen Sollleistung P auf Basis der Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung 47. Wie in 22 gezeigt ist, setzt die Steuereinheit 40 die elektrische Sollleistung P auf einen höheren Wert, um mehr Abwärme zurückzugewinnen, wenn der Unterschied zwischen der Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 und der Bezugstemperatur Tc größer ist, das heißt, wenn die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 höher ist. Dagegen setzt die Steuereinheit 40 die elektrische Sollleistung P auf einen kleineren Wert, um die Wärmemenge zu reduzieren, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 absorbiert wird, wenn die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 niedriger ist. Wenn die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 niedriger ist als die Bezugstemperatur Tc, setzt die Steuereinheit 40 die elektrische Sollleistung P auf null, um die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 anzuhalten.
  • Gemäß der Wärmerückgewinnungssteuerung durch den Leistungsgenerator 3 der zweiten Ausführungsform wird die Energieeffizienz durch die Rückgewinnung der Abwärme verbessert, während der Einfluss der Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auf die Leistung der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 unterdrückt wird, wie im Falle der ersten Ausführungsform. Ebenso hat die zweite Ausführungsform im Vergleich zur ersten Ausführungsform dahingehend einen Vorteil, dass sie in der Lage ist, die Temperatursteuerung der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 durch Steuern der Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auf Basis der tatsächlichen Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 exakt auszuführen. Dagegen hat die erste Ausführungsform einen Vorteil dahingehend, dass sie in der Lage ist, durch Steuern der Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auf Basis der Temperatur des Abwärmerückgewinnungsfluids auf einer Seite stromaufwärts von der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 der Abwärmenutzungsvorrichtung 47 das Abwärmerückgewinnungsfluid zuzuführen, dessen Temperatur vorab geregelt worden ist.
  • [Aufbau eines Anwendungsbeispiels des Leistungsgenerators]
  • Nun wird ein Anwendungsbeispiel für den Leistungsgenerator der oben genannten Ausführungsformen beschrieben. Das hier gezeigte Anwendungsbeispiel ist das der ersten Ausführungsform. 23 zeigt einen Aufbau des Anwendungsbeispiels des Leistungsgenerators der ersten Ausführungsform. In dem in 23 gezeigten Anwendungsbeispiel ist der Leistungsgenerator der ersten Ausführungsform als Leistungsgenerator 4 gestaltet, der Abwärme in einer Abgasleitung 102 eines Verbrennungsmotors zurückgewinnt.
  • Der Leistungsgenerator 4 des Anwendungsbeispiels weist das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auf, das innerhalb der Abgasleitung 102 angeordnet ist. Das thermoelektrische Messwandlermodul 10 ist stromaufwärts vom Katalysator 104 in der Abgasleitung 102 angeordnet. Eine elektrische Komponente 52, die ein Verbraucher ist, und eine Batterie 54 zur Speicherung der vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugten elektrischen Leistung sind durch Leiterdrähte 58 parallel mit dem thermoelektrischen Messwandlermodul 10 verbunden. Die elektrischen Komponenten 52 beinhalten verschiedene Teile, die elektrische Leistung nutzen, beispielsweise eine Klimaanlage, eine Lampe und einen Starter.
  • Eine elektrische Schaltung 50, die das thermoelektrische Messwandlermodul 10, elektrische Komponenten 52 und eine Batterie 54 aufweist, ist ferner mit einem Stromregler 56 versehen. Der Stromregler 56 ist eine Vorrichtung, die einen elektrischen Strom variiert, der vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 an die elektrische Schaltung 50 angelegt wird. Der Stromregler 56 beinhaltet einen variablen Widerstand, um den elektrischen Strom zu variieren, und einen Schalter, um den elektrischen Strom ein-/auszuschalten. Der Stromregler 56 ist mit den elektrischen Komponenten 52 und der Batterie 54 in Reihe verbunden.
  • Der Leistungsgenerator 4 des Anwendungsbeispiels weist ferner eine Steuereinheit 60 auf. Die Steuereinheit 60 ist eine ECU, die mindestens einen Speicher 60a und mindestens eine Prozessor 60b aufweist. Der Speicher 60a speichert verschiedene Daten einschließlich eines Programms und eines Kennfelds für die Wärmerückgewinnungssteuerung. Funktonen für die Wärmerückgewinnungssteuerung werden durch Lesen des Programms aus dem Speicher 60a und dessen Ausführung durch den Prozessor 60b in der Steuereinheit 60 implementiert. Die Steuereinheit 60 steuert den Widerstandswert des variablen Widerstands des Stromreglers 56 und variiert dadurch den Wert des elektrischen Stroms, um die elektrische Leistung zu steuern, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugt wird.
  • Verschiedene Sensoren für die Erfassung von Informationen, die mit der Wärmerückgewinnungssteuerung assoziiert sind, sind direkt oder über ein in das Fahrzeug eingebautes Kommunikationsnetz mit der Steuereinheit 60 verbunden. Die mit der Steuereinheit 60 verbundenen Sensoren beinhalten einen Modultemperatursensor 62, einen Abgastemperatursensor 64, einen Wassertemperatursensor 66 und einen Öltemperatursensor. Der Modultemperatursensor 62 ist ein Sensor, der innerhalb des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 vorgesehen ist und eine Temperatur des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 misst. Der Abgastemperatursensor 64 ist ein Sensor, der stromaufwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 an der Abgasleitung 102 angeordnet ist und eine Temperatur des Abgases, das eine Wärmequelle ist, misst. Der Wassertemperatursensor 66 ist ein Sensor, der eine Temperatur des Kühlmittels misst, das durch den Verbrennungsmotor gelaufen ist. Der Öltemperatursensor 68 ist ein Sensor, der eine Temperatur des Öls misst, das durch den Verbrennungsmotor zirkuliert. Ferner ist ein nicht gezeigter Spannungssensor an der Batterie 54 angebracht und mit der Steuereinheit 60 verbunden. Die Steuereinheit 60 berechnet einen Ladungszustand (SOC) der Batterie 54 aus der Leerspannung der Batterie 54, die vom Spannungssensor gemessen wird.
  • [Wärmerückgewinnungssteuerprogramm des Anwendungsbeispiels]
  • Ein Wärmerückgewinnungssteuerprogramm für die Ausführung der oben beschriebenen Wärmerückgewinnungssteuerung ist im Speicher 60a der Steuereinheit 60 hinterlegt. Wenn eine Zündung eingeschaltet wird, liest die Steuereinheit 60 das Wärmerückgewinnungssteuerprogramm aus dem Speicher 60a aus und veranlasst den Prozessor 60b, dieses auszuführen. 24 zeigt ein Ablaufschema, das eine Abarbeitung des Wärmerückgewinnungssteuerprogramms zeigt, das von der Steuereinheit 60 ausgeführt wird. Während die Zündung eingeschaltet ist, führt die Steuereinheit 60 den in diesem Ablaufschema gezeigten Ablauf wiederholt in einem vorgegebenen Zeitraum aus.
  • In Schritt S101 werden eine Abgastemperatur und ein SOC jeweils von Sensoren gemessen. Dann wird in Schritt S102 der in Schritt S101 gemessene SOC mit einer Obergrenze U verglichen. Und auf Basis des Vergleichsergebnisses wird bestimmt, ob der SOC niedriger ist als die Obergrenze U. Die Obergrenze U des SOC wird so eingestellt, dass eine Überladung der Batterie 54 verhindert wird.
  • Wenn der SOC gleich hoch ist wie oder höher ist als die Obergrenze U, wird Schritt S118 ausgewählt und die Zufuhr von elektrischer Leistung zur Batterie 54 wird ausgeschaltet, um eine Überladung der Batterie 54 zu verhindern. Ebenso wird Schritt S119 folgend ausgewählt. in Schritt S119 wird die elektrische Schaltung 50 durch Ausschalten des Stromreglers 56 unterbrochen, und dadurch wird die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 angehalten. Jedoch ist das Anhalten der Wärmerückgewinnungsverarbeitung optional. Die Wärmerückgewinnungsverarbeitung kann fortgesetzt werden, während die Zufuhr von elektrischer Leistung zur Batterie 54 angehalten wird.
  • Wenn der SOC unter der Obergrenze U liegt, wird eine Bestimmung von Schritt S103 durchgeführt. In Schritt S103 wird der in Schritt S101 gemessene SOC mit der Untergrenze L verglichen. Und auf Basis des Vergleichsergebnisses wird bestimmt, ob der SOC höher ist als die Untergrenze L. Die Untergrenze L des SOC wird so eingestellt, dass eine Tiefentladung der Batterie 54 verhindert wird.
  • Wenn der SOC die Untergrenze L übertrifft, das heißt, wenn die Batterie 54 weder in einem Überladungszustand noch in einem Tiefentladungszustand ist, wird eine Bestimmung von Schritt S104 durchgeführt. In Schritt S104 wird die in Schritt S101 gemessene Abgastemperatur mit einer Bezugstemperatur Tb verglichen. Und auf Basis des Vergleichsergebnisses wird bestimmt, ob die Abgastemperatur höher ist als die Bezugstemperatur Tb. Ein Katalysator 104 ist stromabwärts vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 an der Abgasleitung 102 angeordnet. Der Katalysator 104 weist einen Temperaturbereich auf, wo seine Reinigungsleistung aufrechterhalten wird. Wenn eine Solltemperatur des Katalysators 104 in dem Temperaturbereich liegt, wo die Reinigungsleistung des Katalysators 104 aufrechterhalten wird, ist die Bezugstemperatur Tb eine Untergrenze der Abgastemperatur, die aus der Solltemperatur des Katalysators 104 bestimmt wird.
  • Wenn die Abgastemperatur der Bezugstemperatur Tb gleich ist oder niedriger ist als diese, wird Schritt S119 ausgewählt und die Wärmerückgewinnungsverarbeitung wird abgestellt. Das heißt, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugte elektrische Leistung wird so gesteuert, dass die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 absorbierte Wärmemenge, wenn die Temperatur des Katalysators 104 niedrig ist, im Vergleich zu dem Fall, wo die Temperatur des Katalysators 104 hoch ist, kleiner ist. Demgemäß wird ein Absinken der Temperatur des Abgases, das in den Katalysator 104 strömt, unterdrückt, und dadurch wird ein Absinken der Reinigungsleistung des Katalysators 104 unterdrückt.
  • Wenn die Abgastemperatur höher ist als die Bezugstemperatur Tb, werden die Schritte S105 bis S110 abgearbeitet. In Schritt S105 wird eine Modultemperatur, das heißt eine Temperatur des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10, vom Modultemperatursensor 62 gemessen. Dann wird in Schritt S106 ein Wert V einer elektromotorischen Spannung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 auf Basis der in Schritt S105 gemessenen Modultemperatur berechnet.
  • In Schritt S107 wird eine elektrische Sollleistung P berechnet. Die Steuereinheit 60 berechnet eine Wärmemenge, die aus dem Abgas, das durch die Abgasleitung 102 strömt, zurückgewonnen werden kann, auf Basis eines Unterschieds zwischen der Abgastemperatur und der Bezugstemperatur Tb. Die Steuereinheit 60 berechnet die elektrische Sollleistung P auf Basis der berechneten rückgewinnbaren Wärmemenge. Ein Kennfeld, das die Abgastemperatur mit der elektrischen Sollleistung P assoziiert, wird für eine Berechnung der elektrischen Sollleistung P verwendet. Die Beziehung zwischen der Abgastemperatur und der elektrischen Sollleistung P, die in diesem Kennfeld definiert ist, ist in 19 gezeigt. Jedoch ist in 19 die Wärmequellentemperatur der Abszisse durch die Abgastemperatur ersetzt, und die Bezugstemperatur Ta ist durch die Bezugstemperatur Tb ersetzt. Abgastemperatur bezieht sich auf eine Temperatur des Katalysators 104. Man kann erwarten, dass auch die Temperatur des Katalysators 104 hoch ist, wenn die Abgastemperatur hoch ist, und dass die Temperatur des Katalysators 104 auch niedrig ist, wenn die Abgastemperatur niedrig ist. Wenn erwartet wird, dass die Temperatur des Katalysators 104 niedrig ist, wird somit gemäß dem Verfahren zur Berechnung der elektrischen Sollleistung P, das in diesem Schritt durchgeführt wird, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugte elektrische Leistung im Vergleich zu dem Fall, wo erwartet wird, dass die Temperatur des Katalysators 104 hoch ist, gedrückt.
  • Im Schritt S108 wird ein Wert R2 des Lastwiderstands gemessen. Jedoch bedeutet im Falle der in 23 gezeigten Schaltung der Wert R2 des Lastwiderstands einen Widerstandswert (einen Lastwiderstand) eines Schaltungselements, das aus der elektrischen Komponente 52 und der Batterie 54 besteht. Der Wert R2 des Lastwiderstands hängt vom Betriebszustand der elektrischen Komponente 52 und dem SOC der Batterie 54 ab. Somit kann der Wert R2 des Lastwiderstands aus dem aktuellen Betriebszustand der elektrischen Komponente 52 und dem aktuellen SOC der Batterie 54 anhand des Kennfelds berechnet werden, das den Lastwiderstandswert mit dem Betriebszustand der elektrischen Komponente 52 und dem SOC der Batterie 54 assoziiert.
  • In Schritt S109 wird ein Wert V1 der angelegten Spannung anhand der Formel (1) auf Basis der in Schritt S107 berechneten elektrischen Sollleistung P und des in Schritt S106 berechneten Werts V der elektromotorischen Spannung berechnet. Ebenso wird ein Wert R1 des variablen Widerstands anhand der Formel (2) auf Basis des in Schritt S108 gemessenen Wert R2 des Lastwiderstands und des Werts V1 der angelegten Spannung bestimmt.
  • In Schritt S110 wird der Stromregler 56 eingeschaltet. Somit fließt ein elektrischer Strom in der elektrischen Schaltung 50, und die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wird durchgeführt. Ebenso wird der Stromregler 56 gemäß dem in Schritt S109 bestimmten Wert R1 des variablen Widerstands betätigt.
  • Dadurch, dass der oben beschriebene Ablauf durchgeführt wird, wird die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 unter Verwendung der überschüssigen Abwärme durchgeführt, während die Abwärmemenge gewährleistet wird, die nötig ist, um den Katalysator 104 aufzuwärmen. Das heißt, die Energieeffizienz wird durch die Rückgewinnung der Abwärme verbessert, während der Einfluss der Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 auf die Reinigungsleistung des Katalysators 104 unterdrückt wird.
  • Wenn das Ergebnis der Bestimmung von Schritt S103 dagegen ist, dass der SOC gleich hoch ist wie oder niedriger ist als die Untergrenze L, wird bestimmt, dass die Batterie 54 in einem Überladungszustand ist oder sich einem solchen nähert. In diesem Fall werden in Schritt S111 zuerst Betriebsbedingungen des Fahrzeugs ermittelt. Dann wird in Schritt S112 auf Basis der in Schritt S111 ermittelten Betriebsbedingungen bestimmt, welchem Bedarf Vorrang eingeräumt wird, das heißt, einem Bedarf zum Aufwärmen des Katalysators 104 oder einem Bedarf zum Aufladen der Batterie 54. Das Bestimmungsverfahren von Schritt S112 kann darin bestehen, einen Parameter, der einem Unterschied zwischen dem aktuellen SOC der Batterie 54 und einem Soll-SOC derselben entspricht, und einen Parameter, der einem Unterschied zwischen der aktuellen Temperatur des Katalysators 104a und dessen Solltemperatur entspricht, zu berechnen und die beiden Parameter zu vergleichen. Wenn dem Bedarf an einem Aufwärmen des Katalysators 104 Vorrang eingeräumt wird, wird Schritt S104 ausgewählt und die Abgastemperatur wird mit der Bezugstemperatur Tb verglichen.
  • Wenn jedoch dem Bedarf nach einem Aufladen der Batterie 54 Vorrang eingeräumt wird, werden die Schritte S113 bis S117 und Schritt S110 unabhängig von der Abgastemperatur abgearbeitet.
  • Die Abarbeitung der Schritt S113 bis S117 entspricht der Abarbeitung der oben beschriebenen Schritte S105 bis S109. In Schritt S113 wird eine Modultemperatur vom Modultemperatursensor 62 gemessen. In Schritt S114 wird ein Wert V einer elektromotorischen Spannung des thermoelektrischen Messwandlermoduls 10 auf Basis der in Schritt S113 gemessenen Modultemperatur berechnet. In Schritt S115 wird eine elektrische Sollleistung P berechnet. Im Schritt S116 wird ein Wert R2-emp des Lastwiderstands gemessen. Man beachte, dass der in Schritt S116 gemessene Wert R2-emp des Lastwiderstands ein Lastwiderstandswert in einem Zustand ist, wo die Batterie 54 fast leer ist. In dem Kennfeld, das den Lastwiderstandswert mit dem Betriebszustand der elektrischen Komponente 52 assoziiert, ist der SOC der Batterie 54 ebenfalls mit dem Lastwiderstandswert assoziiert. In Schritt S117 wird der Wert V1 der angelegten Spannung berechnet und ferner wird ein Wert R1 des variablen Widerstands bestimmt.
  • Schritt S110 wird nach Schritt S117 abgearbeitet. In Schritt S110 wird der Stromregler 56 eingeschaltet. Somit fließt ein elektrischer Strom in der elektrischen Schaltung 50, und die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul 10 wird durchgeführt. Ebenso wird der Stromregler 56 gemäß dem in Schritt S117 bestimmten Wert R1 des variablen Widerstands betätigt.
  • Durch die Ausführung der oben beschriebenen Abarbeitung wird die Batterie 54 durch die vom thermoelektrischen Messwandlermodul 10 erzeugte elektrische Leistung geladen und wird an einer Tiefentladung gehindert.
  • [Anderes Anwendungsbeispiel]
  • Im obigen Anwendungsbeispiel ist das thermoelektrische Messwandlermodul 10 an der Abgasleitung 102 angeordnet. Jedoch kann das thermoelektrische Messwandlermodul 10, wie im Abschnitt [Anwendung des thermoelektrischen Messwandlermoduls] erläutert, irgendwo angeordnet werden, solange Abwärme des Verbrennungsmotors darauf übertragen wird. Wenn das thermoelektrische Messwandlermodul 10 an einem Kühlmittelumwälzsystem angeordnet wird, kann das in 21 gezeigte Wärmerückgewinnungssteuerprogramm auf die Wärmerückgewinnungssteuerung angewendet werden, für die das thermoelektrische Messwandlermodul 10 verwendet wird. Genauer wird in Schritt S101 eine Kühlwassertemperatur statt einer Abgastemperatur gemessen, und in Schritt S104 wird bestimmt, ob die Kühlwassertemperatur höher ist als eine Bezugstemperatur Tc. Die Bezugstemperatur Tc ist in diesem Fall eine Kühlmitteltemperatur, die anzeigt, dass ein Aufwärmen des Verbrennungsmotors abgeschlossen ist. Außerdem wird in Schritt S112 bestimmt, welchem Bedarf Vorrang eingeräumt wird, das heißt, einem Bedarf zum Aufwärmen des Verbrennungsmotors oder einem Bedarf zum Aufladen der Batterie 54. Das in 21 gezeigte Wärmerückgewinnungssteuerprogramm kann auch auf die Wärmerückgewinnungssteuerung angewendet werden, die das thermoelektrische Messwandlermodul 10 verwendet, das an einem Ölumwälzsystem angeordnet ist.
  • Ferner kann das obige Anwendungsbeispiel als Anwendungsbeispiel der zweiten Ausführungsform 2 modifiziert werden. Bei der Modifikation wird ein Katalysatortemperatursensor statt des Abgastemperatursensors 64 für den Katalysator 104 bereitgestellt, und ein Wärmerückgewinnungssteuerprogramm ist dafür ausgelegt, eine elektrische Sollleistung auf Basis einer vom Katalysatortemperatursensor gemessenen Katalysatortemperatur zu bestimmen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 2004-011512 A [0002]
    • JP 2015-140806 A [0002]
    • WO 2015/125823 A1 [0003, 0005, 0007, 0010]
    • WO 2015125823 A1 [0051]

Claims (11)

  1. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug, das mit einer Wärme erzeugenden Vorrichtung (100) ausgestattet ist, die während des Betriebs Wärme erzeugt, wobei der Leistungsgenerator aufweist: ein thermoelektrisches Messwandlermodul (10), das an einem Teil (102; 114; 122) angeordnet ist, wo Abwärme aus der Wärme erzeugenden Vorrichtung (100) geleitet wird, und das einen Halbleiter-Einkristall (12) aufweist, der einen n-dotierten Halbleiterteil (12a), einen p-dotierten Halbleiterteil (12b) und einen zwischen dem n-dotierten Halbleiterteil (12a) und dem p-dotierten Halbleiterteil (12b) angeordneten intrinsischen Halbleiterteil (12c) aufweist, wobei der intrinsische Halbleiterteil (12c) eine Bandlücke aufweist, die schmäler ist als Bandlücken des n-dotierten Halbleiterteils (12a) und des p-dotierten Halbleiterteils (12b); einen Verbraucher (32; 52), der gemeinsam mit dem thermoelektrischen Messwandlermodul (10) eine elektrische Schaltung (30; 50) bildet; einen Stromregler (34; 56), der in der elektrischen Schaltung (30; 50) installiert ist und der einen an die elektrische Schaltung (30; 50) angelegten elektrischen Strom vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) variiert; und eine Steuereinheit (40; 60), die den Stromregler (34; 56) betätigt, um einen elektrischen Strom zu steuern, der vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) erzeugt wird.
  2. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Leistungsgenerator ferner ausgestattet ist mit einer Fluidleitung (46; 102; 114; 122, 126), wo ein Abwärmerückgewinnungsfluid strömt, das Abwärme aus der Wärme erzeugenden Vorrichtung (100) zurückgewinnt, und mit einer Abwärmenutzungsvorrichtung (47; 104; 100), die eine Abwärmezufuhr vom Abwärmerückgewinnungsfluid empfängt, das durch die Fluidleitung (46; 102; 114; 122, 126) strömt, wobei das thermoelektrische Messwandlermodul (10) stromaufwärts von der Abwärmenutzungsvorrichtung (47; 104; 100) an der Fluidleitung (46; 102; 114; 122, 126) angeordnet ist, und wobei die Steuereinheit (40; 60) dafür ausgelegt ist, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) erzeugte elektrische Leistung gemäß einer Temperatur des Abwärmerückgewinnungsfluids, das durch die Fluidleitung (46; 102; 114; 122, 126) strömt, oder einer Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung (47; 104; 100) zu steuern.
  3. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (40; 60) dafür ausgelegt ist, die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) erzeugt wird, so zu steuern, dass dann, wenn die Temperatur des durch die Fluidleitung (46; 102; 114; 122, 126) strömenden Abwärmerückgewinnungsfluids niedrig ist, eine Wärmemenge, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) absorbiert wird, im Vergleich zu einem Fall, wo die Temperatur des durch die Fluidleitung (46; 102; 114; 122, 126) strömenden Abwärmerückgewinnungsfluids hoch ist, kleiner ist.
  4. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach Anspruch 3, wobei die Steuereinheit (40; 60) dafür ausgelegt ist, die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul (10) anzuhalten, wenn die Temperatur des durch die Fluidleitung (46; 102; 114; 122, 126) strömenden Abwärmerückgewinnungsfluids gleich hoch ist wie oder niedriger ist als eine vorgegebene Temperatur.
  5. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Steuereinheit (40; 60) dafür ausgelegt ist, die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) erzeugt wird, so zu steuern, dass dann, wenn die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung (47; 104; 100) niedrig ist, eine Wärmemenge, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) absorbiert wird, im Vergleich zu einem Fall, wo die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung (47; 104; 100) hoch ist, kleiner ist.
  6. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach Anspruch 5, wobei die Steuereinheit (40; 60) dafür ausgelegt ist, die Erzeugung von elektrischer Leistung durch das thermoelektrische Messwandlermodul (10) anzuhalten, wenn die Temperatur der Abwärmenutzungsvorrichtung (47; 104; 100) gleich hoch ist wie oder niedriger ist als eine vorgegebene Temperatur.
  7. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 2 bis 6, wobei die Wärme erzeugende Vorrichtung ein Verbrennungsmotor (100) ist, die Fluidleitung eine Abgasleitung (102) ist, wo ein Abgas aus dem Verbrennungsmotor (100) strömt, und die Abwärmenutzungsvorrichtung ein Katalysator (104) ist, der das Abgas reinigt.
  8. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Steuereinheit (40; 60) dafür ausgelegt ist, eine manipulierte Variable des Stromreglers (34; 56) gemäß der Temperatur des thermoelektrischen Messwandlermoduls (10) zu variieren.
  9. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei der Verbraucher (32; 52) eine Vorrichtung ist, die einen Widerstandswert der elektrischen Schaltung (30; 50) abhängig vom eigenen Betriebszustand variiert, und wobei die Steuereinheit (40; 60) dafür ausgelegt ist, eine manipulierte Variable des Stromreglers (34; 56) abhängig vom Betriebszustand des Verbrauchers (32; 52) zu variieren.
  10. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Wärme erzeugende Vorrichtung ein Verbrennungsmotor (100) ist, wobei das thermoelektrische Messwandlermodul (10) stromaufwärts von einem Katalysator (104) an einer Abgasleitung (102) angeordnet ist, wo ein Abgas vom Verbrennungsmotor (100) strömt, und wobei die Steuereinheit (40; 60) dafür ausgelegt ist, die elektrische Leistung, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) erzeugt wird, so zu steuern, dass dann, wenn eine Temperatur des Katalysators (104) niedrig ist oder voraussichtlich niedrig sein wird, eine Wärmemenge, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) absorbiert wird, im Vergleich zu einem Fall, wo die Temperatur des Katalysators (104) hoch ist oder voraussichtlich hoch sein wird, kleiner ist.
  11. Leistungsgenerator für ein Fahrzeug nach einem der Ansprüche 1 bis 10, ferner eine Batterie (54) aufweisend, die mit der elektrischen Schaltung (50) verbunden ist, wobei die Steuereinheit (60) dafür ausgelegt ist, die vom thermoelektrischen Messwandlermodul (10) erzeugte elektrische Leistung auf Basis eines Ladungszustands der Batterie (54) zu steuern.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6443461B2 (ja) 2017-01-10 2018-12-26 トヨタ自動車株式会社 発電装置の異常検出装置
CN112564549B (zh) * 2020-11-30 2021-09-07 湖南大学 一种汽车发电功率的控制装置及其控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004011512A (ja) 2002-06-06 2004-01-15 Sango Co Ltd エンジンの排熱回収装置
JP2015140806A (ja) 2014-01-27 2015-08-03 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ターボチャージャーに結合された中間冷却器用の熱電発電機システム
WO2015125823A1 (ja) 2014-02-18 2015-08-27 国立大学法人九州大学 半導体単結晶、及びこれを用いた発電方法

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000297632A (ja) * 1999-04-14 2000-10-24 Nissan Motor Co Ltd 自動車用排熱発電装置
US20060090787A1 (en) * 2004-10-28 2006-05-04 Onvural O R Thermoelectric alternators and thermoelectric climate control devices with controlled current flow for motor vehicles
US20060118157A1 (en) * 2004-12-03 2006-06-08 Caterpillar Inc Thermoelectric generator and control system
US20100024859A1 (en) * 2008-07-29 2010-02-04 Bsst, Llc. Thermoelectric power generator for variable thermal power source
IN2012DN00830A (de) * 2009-07-24 2015-06-26 Bsst Llc
US20120240882A1 (en) * 2009-08-28 2012-09-27 The Boeing Company Dual Use Cooling Systems
KR101125004B1 (ko) * 2009-12-04 2012-03-27 기아자동차주식회사 냉각수 및 오일 통합 열교환형 배기열 회수장치
EP2362456A1 (de) * 2010-02-25 2011-08-31 Koninklijke Philips Electronics N.V. Thermoelektrogeneratorsystem
US9190597B2 (en) * 2010-04-28 2015-11-17 Daihatsu Motor Co., Ltd. Power-generating system
EP2754187B1 (de) * 2011-09-08 2020-10-21 Yeda Research and Development Co. Ltd Verfahren zur verwendung von thermoelektrischen vorrichtungen mit erhöhter effizienz
US9627997B2 (en) * 2011-09-28 2017-04-18 Daihatu Motor Co., Ltd Power generating system
US20140318481A1 (en) * 2012-01-17 2014-10-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Thermoelectric power generating device
US9716216B2 (en) * 2012-01-31 2017-07-25 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Thermoelectric power generating device
JP5708606B2 (ja) * 2012-09-27 2015-04-30 トヨタ自動車株式会社 熱電発電装置
KR101421958B1 (ko) * 2013-08-06 2014-07-22 현대자동차주식회사 차량의 배기열 활용 구조
EP3161288B1 (de) * 2014-06-26 2018-09-26 Volvo Truck Corporation Abgasanordnung
JP6265075B2 (ja) * 2014-07-18 2018-01-24 株式会社デンソー 熱移動装置、温度制御装置、内燃機関、内燃機関排気システムおよび溶解炉
JP6430270B2 (ja) * 2015-01-26 2018-11-28 株式会社日立製作所 電動回生過給機

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004011512A (ja) 2002-06-06 2004-01-15 Sango Co Ltd エンジンの排熱回収装置
JP2015140806A (ja) 2014-01-27 2015-08-03 ゼネラル・エレクトリック・カンパニイ ターボチャージャーに結合された中間冷却器用の熱電発電機システム
WO2015125823A1 (ja) 2014-02-18 2015-08-27 国立大学法人九州大学 半導体単結晶、及びこれを用いた発電方法

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