JP2015070752A - On-vehicle power generation system - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an on-vehicle power generation system capable of applying voltage to a first device according to a state of the first device, suppressing damage of the first device, improving power generation efficiency, detecting damage of the first device when receiving the damage, suppressing damage being generated in the whole system, and reducing a cost by suppressing application of unnecessary voltage.SOLUTION: An on-vehicle power generation system 1 comprises: an internal combustion engine 2; a first device 3 to be electrically polarized by supply of an exhaust gas which is discharged from the internal combustion engine 2 and whose temperature increases and decreases with time; a second device 4 for extracting power from the first device 3; a voltage application device 9 for applying voltage to the first device 3; a current detector 26 for detecting current flowing in the first device 3; a prediction program P for predicting temperature and electrostatic capacity of the first device 3; and a central processing unit (CPU) 21 for starting up and stopping the voltage application device 9.

Description

本発明は、車載発電システム、詳しくは、自動車などの車両に搭載される車載発電システムに関する。   The present invention relates to an on-vehicle power generation system, and more particularly to an on-vehicle power generation system mounted on a vehicle such as an automobile.

従来、自動車エンジンなどの内燃機関や、ボイラー、空調設備などの熱交換器、発電機、モータなどの電動機関、照明などの発光装置などの各種エネルギー利用装置では、例えば、排熱、光などとして、多くの熱エネルギーが放出および損失されている。   Conventionally, in internal combustion engines such as automobile engines, heat exchangers such as boilers and air conditioning equipment, electric engines such as generators and motors, and various energy utilization devices such as light emitting devices such as lighting, for example, as exhaust heat, light, etc. A lot of thermal energy is released and lost.

近年、省エネルギー化の観点から、放出される熱エネルギーを回収し、エネルギー源として再利用することが要求されている。そのようなシステムとして、具体的には、例えば、温度が経時的に上下する熱源と、その熱源の温度変化に応じて、ピエゾ効果、焦電効果、ゼーベック効果などにより電気分極する第1デバイス(誘電体など)と、第1デバイスから電力を取り出すため、第1デバイスを挟むように対向配置される第2デバイス(電極など)とを備える発電システムが提案されている。また、その発電システムを自動車などに積載すること、さらには、そのような場合に第1デバイス(誘電体など)を自動車の排ガスが供給される排気管内に配置することが、提案されている(例えば、特許文献1参照。)。   In recent years, from the viewpoint of energy saving, it has been required to recover the released thermal energy and reuse it as an energy source. As such a system, specifically, for example, a heat source whose temperature rises and falls over time, and a first device that is electrically polarized by a piezo effect, a pyroelectric effect, a Seebeck effect, or the like according to a temperature change of the heat source ( In order to extract electric power from the first device, a power generation system has been proposed that includes a second device (electrode or the like) disposed so as to sandwich the first device. In addition, it has been proposed to load the power generation system on an automobile or the like, and to arrange a first device (such as a dielectric) in an exhaust pipe to which the exhaust gas of the automobile is supplied in such a case ( For example, see Patent Document 1.)

特開2011−250675号公報JP 2011-250675 A

このような発電システムでは、温度条件によっては、第1デバイスの温度が、そのキュリー点を超過する場合がある。そして、第1デバイスのキュリー点を超過する環境下において、第1デバイスを用いると、第1デバイスに損傷を生じ、発電性能が低下する場合や、発電不能となる場合がある。   In such a power generation system, the temperature of the first device may exceed its Curie point depending on temperature conditions. If the first device is used in an environment that exceeds the Curie point of the first device, the first device may be damaged, resulting in a decrease in power generation performance or inability to generate power.

そのため、上記した発電システムにおいては、第1デバイスの損傷を抑制し、発電性能の低下を防止することが要求される場合がある。   Therefore, in the above-described power generation system, it may be required to suppress damage to the first device and prevent a decrease in power generation performance.

さらに、上記した発電システムにおいては、より効率的に発電するために、その第1デバイスの温度条件に応じて、第1デバイスに電圧を印加することが検討される。   Furthermore, in the power generation system described above, in order to generate power more efficiently, it is considered to apply a voltage to the first device according to the temperature condition of the first device.

また、第1デバイスに電圧を印加する場合には、その電圧印加条件(例えば、印加時間など)を、第1デバイスの電気的状態に応じて適切にコントロールすることが要求されている。   In addition, when a voltage is applied to the first device, it is required to appropriately control the voltage application conditions (for example, application time) according to the electrical state of the first device.

それに加えて、このような発電システムにおいて、誘電体などの第1デバイスを自動車の排気管内に配置すると、例えば、未燃焼燃料が排気管内で燃焼するアフターファイア現象や、自動車の走行に伴う振動などによって第1デバイスが物理的に損傷される場合がある。   In addition, in such a power generation system, when a first device such as a dielectric is disposed in the exhaust pipe of an automobile, for example, an afterfire phenomenon in which unburned fuel burns in the exhaust pipe, vibrations associated with running of the automobile, etc. May cause physical damage to the first device.

そして、第1デバイスが損傷された状態で電圧を印加すると、その電圧を印加するための電極間に短絡を生じ、発電システム全体にダメージが生じる場合や、例えば、電圧を印加するための導線が排気管に接触して、車体に通電する可能性がある。   And if a voltage is applied in the state where the 1st device was damaged, a short circuit will be produced between the electrodes for applying the voltage, and when the whole power generation system is damaged, for example, the conducting wire for applying the voltage is There is a possibility of energizing the vehicle body in contact with the exhaust pipe.

そこで、本発明の目的は、第1デバイスの状態に応じて第1デバイスに電圧を印加することができ、第1デバイスの損傷を抑制することができ、また、発電効率の向上を図ることができ、さらには、第1デバイスが損傷した場合には、その損傷を検出することができ、システム全体にダメージが生じることを抑制することができ、それに加えて、余計な電圧の印加を抑制して、低コスト化を図ることができる車載発電システムを提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to apply a voltage to the first device according to the state of the first device, to suppress damage to the first device, and to improve power generation efficiency. In addition, if the first device is damaged, the damage can be detected, the occurrence of damage to the entire system can be suppressed, and in addition, the application of extra voltage can be suppressed. Therefore, an object is to provide an in-vehicle power generation system capable of reducing the cost.

上記目的を達成するため、本発明の車載発電システムは、内燃機関と、前記内燃機関から排出され、温度が経時的に上下する排気ガスが供給されることにより電気分極する第1デバイスと、前記第1デバイスから電力を取り出すための第2デバイスと、前記第1デバイスに電圧を印加する電圧印加手段と、前記第1デバイスに流れる電流を検知する電流検知手段と、前記第1デバイスの温度および静電容量を予測する予測手段と、前記電圧印加手段により前記第1デバイスに印加される電圧、前記電流検知手段により検知される前記第1デバイスに流れる電流、前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度および静電容量に基づいて、前記電圧印加手段を作動および停止させるための制御手段とを備えることを特徴としている。   In order to achieve the above object, an in-vehicle power generation system of the present invention includes an internal combustion engine, a first device that is electrically polarized by being supplied with exhaust gas that is exhausted from the internal combustion engine and whose temperature rises and falls over time, A second device for extracting power from the first device; a voltage applying means for applying a voltage to the first device; a current detecting means for detecting a current flowing through the first device; a temperature of the first device; A predicting means for predicting electrostatic capacity; a voltage applied to the first device by the voltage applying means; a current flowing through the first device detected by the current detecting means; and the first predicted by the predicting means. And control means for operating and stopping the voltage application means based on the temperature and capacitance of one device.

また、本発明の車載発電システムでは、前記制御手段は、前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度が、前記第1デバイスのキュリー点以上である場合、および/または、前記第1デバイスが昇温状態である場合に、前記電圧印加手段を作動させ、前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度が、前記第1デバイスのキュリー点以下であり、かつ、前記第1デバイスが降温状態である場合に、前記電圧印加手段を作動させることが好適である。   In the in-vehicle power generation system according to the present invention, the control unit may be configured such that the temperature of the first device predicted by the prediction unit is equal to or higher than the Curie point of the first device and / or the first device. Is activated, the voltage application means is operated, the temperature of the first device predicted by the prediction means is equal to or lower than the Curie point of the first device, and the first device is It is preferable to operate the voltage applying means when the temperature is lowered.

また、本発明の車載発電システムでは、前記制御手段は、前記電圧印加手段が作動されているときに、前記電圧印加手段により前記第1デバイスに印加される電圧、および、前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度および静電容量に基づいて、前記第1デバイスに流れる電流の理論値を算出し、前記理論値と、前記電流検知手段により検知される前記第1デバイスに流れる電流とを比較することによって、前記第1デバイスに流れる電流の異常を検出し、前記電流の異常が検出された場合に、前記電圧印加手段を停止させ、前記電流の異常が検出されなかった場合に、前記第1デバイスに電流が流れる時間に基づいて、前記電圧印加手段を作動させる最適時間を算出し、前記最適時間が経過したと判断されるまで、前記電圧印加装置を作動させ、前記最適時間が経過したと判断されたときに、前記電圧印加手段を停止させ、前記電圧印加手段により前記第1デバイスに印加される電圧、および、前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度および静電容量に基づいて、前記第1デバイスに蓄積される理論電荷量を算出するとともに、前記電流検知手段により検知される前記第1デバイスに流れる電流に基づいて、前記第1デバイスに蓄積される実際の電荷量を算出し、それらを比較することによって、前記第1デバイスの損傷を検出することが好適である。   In the in-vehicle power generation system of the present invention, the control unit is predicted by the voltage applied to the first device by the voltage application unit and the prediction unit when the voltage application unit is operated. Calculating the theoretical value of the current flowing through the first device based on the temperature and capacitance of the first device, and calculating the theoretical value and the current flowing through the first device detected by the current detection means. By detecting the abnormality of the current flowing through the first device, when the abnormality of the current is detected, the voltage application unit is stopped, and when the abnormality of the current is not detected, Based on the time during which current flows through the first device, the optimum time for operating the voltage applying means is calculated, and the voltage indication is determined until it is determined that the optimum time has elapsed. When it is determined that the optimum time has elapsed by operating the apparatus, the voltage application unit is stopped, the voltage applied to the first device by the voltage application unit, and the prediction unit predicts Based on the temperature and capacitance of the first device, calculate the theoretical charge amount accumulated in the first device, and based on the current flowing through the first device detected by the current detection means, It is preferable to detect damage of the first device by calculating an actual amount of charge accumulated in the first device and comparing them.

本発明の車載発電システムでは、予測手段によって第1デバイスの温度を予測し、その予測温度に基づいて電圧印加手段を作動および停止させる。   In the in-vehicle power generation system of the present invention, the temperature of the first device is predicted by the prediction unit, and the voltage application unit is activated and stopped based on the predicted temperature.

そのため、本発明の車載発電システムでは、第1デバイスがそのキュリー点を超えたときには、予測温度に基づいて電圧印加手段を作動させることにより、第1デバイスが損傷することを抑制でき、車載発電システムの発電性能が低下することや、発電不能となることを抑制することができる。   Therefore, in the in-vehicle power generation system of the present invention, when the first device exceeds its Curie point, it is possible to suppress damage to the first device by operating the voltage application means based on the predicted temperature, and the in-vehicle power generation system It is possible to prevent the power generation performance of the power generator from being degraded or the power generation from being disabled.

また、本発明の車載発電システムでは、第1デバイスの温度条件に基づいて、予測温度に基づいて電圧印加手段を作動および停止させることにより、応答性よく第1デバイスに電圧を印加することができ、発電効率の向上を図ることができる。   In the in-vehicle power generation system of the present invention, the voltage can be applied to the first device with high responsiveness by operating and stopping the voltage applying unit based on the predicted temperature based on the temperature condition of the first device. The power generation efficiency can be improved.

また、本発明の車載発電システムでは、電圧印加手段により第1デバイスに印加される電圧、電流検知手段により検知される第1デバイスに流れる電流、および、予測手段により予測される第1デバイスの温度および静電容量に基づいて、電圧印加手段を作動および停止させる。そのため、本発明の車載発電システムによれば、余分に電圧を印加することが抑制され、低コスト化を図ることができる。   In the in-vehicle power generation system of the present invention, the voltage applied to the first device by the voltage application unit, the current flowing through the first device detected by the current detection unit, and the temperature of the first device predicted by the prediction unit Based on the capacitance, the voltage applying means is activated and stopped. Therefore, according to the in-vehicle power generation system of the present invention, it is possible to suppress the application of an extra voltage and to reduce the cost.

図1は、本発明の車載発電システムが車載された一実施形態を示す概略構成図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment in which an in-vehicle power generation system of the present invention is mounted on a vehicle. 図2は、図1の制御ユニットにおいて実行される制御処理を示すフロー図である。FIG. 2 is a flowchart showing a control process executed in the control unit of FIG. 図3は、図2の制御処理において第1デバイスに電圧が印加されるときに、図1の制御ユニットにおいて実行される制御処理を示すフロー図である。FIG. 3 is a flowchart showing a control process executed in the control unit of FIG. 1 when a voltage is applied to the first device in the control process of FIG.

図1は、本発明の車載発電システムが車載された一実施形態を示す概略構成図である。   FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment in which an in-vehicle power generation system of the present invention is mounted on a vehicle.

図1において、自動車25は、車載発電システム1を備えている。   In FIG. 1, an automobile 25 includes an in-vehicle power generation system 1.

車載発電システム1は、内燃機関2と、内燃機関2から排出され、温度が経時的に上下する排気ガスが供給されることにより電気分極する第1デバイス3と、第1デバイス3から電力を取り出すための第2デバイス4と、第1デバイスに電圧を印加する電圧印加手段としての電圧印加装置9と、第1デバイス3に流れる電流を検知する電流検知手段としての電流検知器26と、電圧印加装置9を作動および停止させるための制御ユニット10とを備えている。   The in-vehicle power generation system 1 takes out electric power from the internal combustion engine 2, the first device 3 that is electrically polarized by being supplied with exhaust gas that is exhausted from the internal combustion engine 2 and whose temperature rises and falls over time. A second device 4, a voltage application device 9 as a voltage application means for applying a voltage to the first device, a current detector 26 as a current detection means for detecting a current flowing through the first device 3, and a voltage application And a control unit 10 for actuating and stopping the device 9.

内燃機関2は、エンジン16、および、エキゾーストマニホールド17を備えている。   The internal combustion engine 2 includes an engine 16 and an exhaust manifold 17.

エンジン16は、自動車25の動力を出力する装置であって、例えば、単気筒型または多気筒型(例えば、2気筒型、4気筒型、6気筒型)が採用されるとともに、その各気筒において、多サイクル方式(例えば、2サイクル方式、4サイクル方式、6サイクル方式など)が採用される。   The engine 16 is a device that outputs the power of the automobile 25. For example, a single-cylinder type or a multi-cylinder type (for example, a 2-cylinder type, a 4-cylinder type, or a 6-cylinder type) is employed. A multi-cycle method (for example, a 2-cycle method, a 4-cycle method, a 6-cycle method, etc.) is employed.

図1には、4気筒型のエンジン16を示す。また、以下において、各気筒で4サイクル方式が採用される場合について、説明する。   FIG. 1 shows a four-cylinder engine 16. In the following, the case where the four-cycle method is adopted for each cylinder will be described.

エキゾーストマニホールド17は、エンジン16の気筒から排出される排気ガスを収束するために設けられる排気多岐管であって、エンジン16の各気筒に接続される複数(4つ)の分岐管18(これらを区別する必要がある場合には、図1の上側から順に、分岐管18a、分岐管18b、分岐管18cおよび分岐管18dと称する。)と、それら分岐管18の下流側において、各分岐管18を1つに統合する集気管19とを備えている。   The exhaust manifold 17 is an exhaust manifold provided to converge exhaust gas discharged from the cylinders of the engine 16, and a plurality (four) of branch pipes 18 (which are connected to the cylinders of the engine 16). When it is necessary to distinguish, the branch pipes 18a, the branch pipes 18b, the branch pipes 18c, and the branch pipes 18d are called in order from the upper side of FIG. And an air collecting tube 19 that integrates the two into one.

このようなエキゾーストマニホールド17では、分岐部18の上流側端部が、それぞれ、エンジン16の各気筒に接続されるとともに、分岐管18の下流側端部と集気管19の上流側端部とが接続されている。また、集気管19の下流側端部は、触媒搭載部12(後述)の上流側端部に接続されている。   In such an exhaust manifold 17, the upstream end portion of the branch portion 18 is connected to each cylinder of the engine 16, and the downstream end portion of the branch pipe 18 and the upstream end portion of the air collecting pipe 19 are connected to each other. It is connected. Further, the downstream end of the air collecting pipe 19 is connected to the upstream end of the catalyst mounting portion 12 (described later).

また、各分岐管18は、その流れ方向途中において、箱型空間20を、それぞれ1つ備えている。箱型空間20は、エンジンルーム内において、分岐管18に連通するように介装される略直方体状の空間であって、その内側において、複数の第1デバイス3と、第2デバイス4とを備えている。   Each branch pipe 18 includes one box-shaped space 20 in the middle of the flow direction. The box-shaped space 20 is a substantially rectangular parallelepiped space interposed so as to communicate with the branch pipe 18 in the engine room. Inside the box-shaped space 20, a plurality of first devices 3 and second devices 4 are connected. I have.

第1デバイス3は、内燃機関2(エンジン16)からの排気ガスが供給されることにより温度が経時的に上下され、電気分極するデバイスである。   The first device 3 is a device in which the temperature is increased and decreased over time by the supply of exhaust gas from the internal combustion engine 2 (engine 16), and electric polarization is performed.

ここでいう電気分極とは、結晶の歪みにともなう正負イオンの変位により誘電分極し電位差が生じる現象、例えばピエゾ効果、および/または、温度変化により誘電率が変化し電位差が生じる現象、例えば焦電効果などのように、材料に起電力が発生する現象と定義する。   The electric polarization referred to here is a phenomenon in which a potential difference occurs due to dielectric polarization due to displacement of positive and negative ions due to crystal distortion, such as a piezo effect and / or a phenomenon in which a dielectric constant changes due to a temperature change and a potential difference occurs, such as pyroelectricity. It is defined as a phenomenon in which an electromotive force is generated in a material, such as an effect.

このような第1デバイス3として、より具体的には、例えば、ピエゾ効果により電気分極するデバイス、焦電効果により電気分極するデバイスなどが挙げられる。   More specifically, examples of the first device 3 include a device that is electrically polarized by a piezo effect, a device that is electrically polarized by a pyroelectric effect, and the like.

ピエゾ効果は、応力または歪みが加えられたときに、その応力または歪みの大きさに応じて電気分極する効果(現象)である。   The piezo effect is an effect (phenomenon) in which when a stress or strain is applied, it is electrically polarized according to the magnitude of the stress or strain.

このようなピエゾ効果により電気分極する第1デバイス3としては、特に制限されず、公知のピエゾ素子(圧電素子)を用いることができる。   The first device 3 that is electrically polarized by the piezo effect is not particularly limited, and a known piezo element (piezoelectric element) can be used.

第1デバイス3としてピエゾ素子が用いられる場合には、ピエゾ素子は、例えば、その周囲が固定部材により固定され、体積膨張が抑制された状態において、配置される。   When a piezo element is used as the first device 3, the piezo element is disposed, for example, in a state where the periphery thereof is fixed by a fixing member and volume expansion is suppressed.

固定部材としては、特に制限されず、例えば、後述する第2デバイス4(例えば、電極など)を用いることもできる。   The fixing member is not particularly limited, and for example, a second device 4 (for example, an electrode) described later can be used.

そして、このような場合には、ピエゾ素子は、排気ガスの経時的な温度変化により、加熱または冷却され、これにより、膨張または収縮する。   In such a case, the piezo element is heated or cooled by the temperature change of the exhaust gas with time, and thereby expanded or contracted.

このとき、ピエゾ素子は、固定部材により体積膨張が抑制されているため、ピエゾ素子は、固定部材に押圧され、ピエゾ効果(圧電効果)、または、キュリー点付近での相変態により、電気分極する。これにより、詳しくは後述するが、第2デバイス4を介して、ピエゾ素子から電力が取り出される。   At this time, since the volume expansion of the piezo element is suppressed by the fixing member, the piezo element is pressed by the fixing member and is electrically polarized by the piezo effect (piezoelectric effect) or phase transformation near the Curie point. . Thereby, as will be described in detail later, power is extracted from the piezo element via the second device 4.

また、このようなピエゾ素子は、通常、加熱状態または冷却状態が維持され、その温度が一定(すなわち、体積一定)になると、電気分極が中和され、その後、冷却または加熱されることにより、再度、電気分極する。   In addition, such a piezo element is normally maintained in a heated state or a cooled state, and when its temperature becomes constant (that is, a constant volume), the electric polarization is neutralized, and then cooled or heated, Again, it is electrically polarized.

そのため、上記したように排気ガスが周期的に温度変化し、高温状態と低温状態とが周期的に繰り返される場合などには、ピエゾ素子が周期的に繰り返し加熱および冷却されるため、ピエゾ素子の電気分極およびその中和が、周期的に繰り返される。   Therefore, as described above, when the exhaust gas periodically changes in temperature and the high temperature state and the low temperature state are periodically repeated, the piezo element is periodically heated and cooled. Electrical polarization and its neutralization are repeated periodically.

その結果、後述する第2デバイス4により、電力が、周期的に変動する波形(例えば、交流、脈流など)として取り出される。   As a result, electric power is extracted as a waveform (for example, alternating current, pulsating flow, etc.) that fluctuates periodically by the second device 4 described later.

焦電効果は、例えば、絶縁体(誘電体)などを加熱および冷却する時に、その温度変化に応じて絶縁体が電気分極する効果(現象)であって、第1効果および第2効果を含んでいる。   The pyroelectric effect is, for example, an effect (phenomenon) in which the insulator is electrically polarized in accordance with a change in temperature when the insulator (dielectric) is heated and cooled, and includes the first effect and the second effect. It is out.

第1効果は、絶縁体の加熱時および冷却時において、その温度変化により自発分極し、絶縁体の表面に、電荷を生じる効果とされている。   The first effect is an effect in which, when the insulator is heated and cooled, it spontaneously polarizes due to the temperature change and generates a charge on the surface of the insulator.

また、第2効果は、絶縁体の加熱時および冷却時において、その温度変化により結晶構造に圧力変形が生じ、結晶構造に加えられる応力または歪みにより、圧電分極を生じる効果(ピエゾ効果、圧電効果)とされている。   In addition, the second effect is an effect that pressure deformation occurs in the crystal structure due to temperature changes during heating and cooling of the insulator, and piezoelectric polarization occurs due to stress or strain applied to the crystal structure (piezo effect, piezoelectric effect). ).

このような焦電効果により電気分極するデバイスとしては、特に制限されず、公知の焦電素子を用いることができる。   The device that is electrically polarized by such a pyroelectric effect is not particularly limited, and a known pyroelectric element can be used.

そして、焦電素子は、排気ガスの経時的な温度変化により、加熱または冷却され、その焦電効果(第1効果および第2効果を含む)により、電気分極する。これにより、詳しくは後述するが、第2デバイス4を介して、焦電素子から電力が取り出される。   The pyroelectric element is heated or cooled by the temperature change of the exhaust gas with time, and is electrically polarized by the pyroelectric effect (including the first effect and the second effect). Thereby, although mentioned later in detail, electric power is taken out from the pyroelectric element via the second device 4.

また、このような焦電素子は、通常、加熱状態または冷却状態が維持され、その温度が一定になると、電気分極が中和され、その後、冷却または加熱されることにより、再度、電気分極する。   Also, such pyroelectric elements are usually maintained in a heated state or a cooled state, and when the temperature becomes constant, the electric polarization is neutralized, and then cooled or heated again to be electrically polarized again. .

そのため、上記したように排気ガスが周期的に温度変化し、高温状態と低温状態とが周期的に繰り返される場合などには、焦電素子が周期的に繰り返し加熱および冷却されるため、焦電素子の電気分極およびその中和が、周期的に繰り返される。   Therefore, when the temperature of the exhaust gas changes periodically as described above and the high temperature state and the low temperature state are periodically repeated, the pyroelectric element is periodically heated and cooled. The electrical polarization of the element and its neutralization are repeated periodically.

その結果、後述する第2デバイス4により、電力が、周期的に変動する波形(例えば、交流、脈流など)として取り出される。   As a result, electric power is extracted as a waveform (for example, alternating current, pulsating flow, etc.) that fluctuates periodically by the second device 4 described later.

このような第1デバイス3として、具体的には、上記したように、公知の焦電素子(例えば、BaTiO、CaTiO、(CaBi)TiO、BaNdTi14、BaSmTi12、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti)O)など)、公知のピエゾ素子(例えば、水晶(SiO)、酸化亜鉛(ZnO)、ロッシェル塩(酒石酸カリウム−ナトリウム)(KNaC)、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT:Pb(Zr,Ti)O)、ニオブ酸リチウム(LiNbO)、タンタル酸リチウム(LiTaO)、リチウムテトラボレート(Li)、ランガサイト(LaGaSiO14)、窒化アルミニウム(AlN)、電気石(トルマリン)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)など)などを用いることができる。 Specifically, as described above, the first device 3 is a known pyroelectric element (for example, BaTiO 3 , CaTiO 3 , (CaBi) TiO 3 , BaNd 2 Ti 5 O 14 , BaSm 2 Ti 4. O 12 , lead zirconate titanate (PZT: Pb (Zr, Ti) O 3 ), etc., known piezo elements (eg, quartz (SiO 2 ), zinc oxide (ZnO), Rochelle salt (potassium sodium tartrate) (KNaC 4 H 4 O 6) , lead zirconate titanate (PZT: Pb (Zr, Ti ) O 3), lithium niobate (LiNbO 3), lithium tantalate (LiTaO 3), lithium tetraborate (Li 2 B 4 O 7 ), Langasite (La 3 Ga 5 SiO 14 ), Aluminum Nitride (AlN), Tourmaline, Poly Vinylidene fluoride (PVDF) or the like can be used.

これら第1デバイス3は、単独使用または2種類以上併用することができる。   These first devices 3 can be used alone or in combination of two or more.

第1デバイス3のキュリー点は、例えば、−77℃以上、好ましくは、−10℃以上であり、例えば、1300℃以下、好ましくは、900℃以下である。   The Curie point of the first device 3 is, for example, −77 ° C. or higher, preferably −10 ° C. or higher, for example, 1300 ° C. or lower, preferably 900 ° C. or lower.

また、第1デバイス3(絶縁体(誘電体))の比誘電率は、例えば、1以上、好ましくは、100以上、より好ましくは、2000以上である。   The relative dielectric constant of the first device 3 (insulator (dielectric)) is, for example, 1 or more, preferably 100 or more, more preferably 2000 or more.

このような車載発電システム1では、第1デバイス3(絶縁体(誘電体))の比誘電率が高いほど、エネルギー変換効率が高く、高電圧で電力を取り出すことができるが、第1デバイス3の比誘電率が上記下限未満であれば、エネルギー変換効率が低く、得られる電力の電圧が低くなる場合がある。   In such an in-vehicle power generation system 1, the higher the relative permittivity of the first device 3 (insulator (dielectric material)), the higher the energy conversion efficiency and the higher voltage the electric power can be extracted. If the relative dielectric constant is less than the lower limit, the energy conversion efficiency may be low, and the voltage of the obtained power may be low.

なお、第1デバイス3(絶縁体(誘電体))は、排気ガスの温度変化によって電気分極するが、その電気分極は、電子分極、イオン分極および配向分極のいずれでもよい。   The first device 3 (insulator (dielectric)) is electrically polarized by the temperature change of the exhaust gas. The electrical polarization may be any of electronic polarization, ion polarization, and orientation polarization.

例えば、配向分極によって分極が発現する材料(例えば、液晶材料など)では、その分子構造を変化させることにより、発電効率の向上を図ることができるものと期待されている。   For example, it is expected that a material that exhibits polarization by orientation polarization (for example, a liquid crystal material) can improve power generation efficiency by changing its molecular structure.

このような第1デバイス3は、各分岐管18の箱型空間20内に配置されている。   Such a first device 3 is arranged in the box-shaped space 20 of each branch pipe 18.

具体的には、第1デバイス3は、シート状に形成されており、箱型空間20内において、互いに間隔を隔てて複数整列配置されるとともに、第2デバイス4(および必要により設けられる固定部材(図示せず))により、固定されている。なお、図1においては、複数の第1デバイス3を簡略化し、1つの箱型空間20に対して、1つの第1デバイス3を示している。   Specifically, the first device 3 is formed in a sheet shape, and a plurality of first devices 3 are arranged in the box-shaped space 20 at intervals, and the second device 4 (and a fixing member provided as necessary). (Not shown)). In FIG. 1, a plurality of first devices 3 are simplified, and one first device 3 is shown for one box-shaped space 20.

これにより、第1デバイス3の表面および裏面の両面(さらには、周側面)は、図示しない第2デバイス4を介して、箱型空間20内に露出され、排気ガスに接触(曝露)可能とされている。   Thereby, both the front surface and the back surface (and the peripheral side surface) of the first device 3 are exposed in the box-shaped space 20 via the second device 4 (not shown) and can be exposed (exposed) to the exhaust gas. Has been.

第2デバイス4は、第1デバイス3から電力を取り出すために設けられる。   The second device 4 is provided to extract power from the first device 3.

このような第2デバイス4は、より具体的には、特に制限されないが、例えば、上記の第1デバイス3を挟んで対向配置される2つの電極(例えば、銅電極、銀電極など)23、例えば、それら電極23に接続される導線などを備えており、第1デバイス3に電気的に接続されている。   More specifically, the second device 4 is not particularly limited, but, for example, two electrodes (for example, a copper electrode, a silver electrode, and the like) 23 disposed to face each other with the first device 3 interposed therebetween, For example, a lead wire connected to the electrodes 23 is provided, and is electrically connected to the first device 3.

電圧印加装置9は、第1デバイス3に電圧を印加するため、第1デバイス3に直接または近接して設けられる。   The voltage application device 9 is provided directly or close to the first device 3 in order to apply a voltage to the first device 3.

具体的には、電圧印加装置9は、例えば、上記の第1デバイス3を挟んで対向配置される1対(2つ)の電極(例えば、銅電極、銀電極など)22、電圧印加電源31、および、それらに接続される導線などを備えており、電極22間に第1デバイス3を介在させるように、配置されている。   Specifically, the voltage application device 9 includes, for example, a pair (two) of electrodes (for example, a copper electrode, a silver electrode, etc.) 22 that are arranged to face each other with the first device 3 interposed therebetween, and a voltage application power source 31. And conducting wires connected to them, and are arranged so that the first device 3 is interposed between the electrodes 22.

電圧印加装置9の電極22は、上記した第2デバイス4の電極23、および、後述する電流検知器26の電極27とは別途設けられていてもよく、また、第2デバイス4の電極23、および、電流検知器26の電極27のいずれか一方または両方と共用されていてもよい。図1では、電圧印加装置9の電極22と、第2デバイス4の電極23と、電流検知器26の電極27とが、共用される形態を示している。   The electrode 22 of the voltage application device 9 may be provided separately from the electrode 23 of the second device 4 described above and an electrode 27 of a current detector 26 described later, and the electrode 23 of the second device 4, And it may be shared with either one or both of the electrodes 27 of the current detector 26. In FIG. 1, the electrode 22 of the voltage application device 9, the electrode 23 of the second device 4, and the electrode 27 of the current detector 26 are shared.

各電極22は、分岐導線などによって、並列的に接続されている。これら電極22に電圧印加電源31から電圧を印加することにより、電極22間、すなわち、第1デバイス3に電圧を印加することができる。   Each electrode 22 is connected in parallel by a branch conducting wire or the like. A voltage can be applied between the electrodes 22, that is, the first device 3 by applying a voltage to the electrodes 22 from the voltage application power supply 31.

電流検知器26は、電圧印加装置9が第1デバイス3に電圧を印加したときに、第1デバイス3に流れる電流の大きさ(電流値)、および、通電開始から電流が0になるまでの所要時間(第1デバイス3に電流が流れる時間)を検知するために設けられている。   When the voltage application device 9 applies a voltage to the first device 3, the current detector 26 measures the magnitude (current value) of the current flowing through the first device 3 and the time from when the energization starts until the current becomes zero. It is provided to detect the required time (the time during which current flows through the first device 3).

具体的には、電流検知器26は、例えば、上記の第1デバイス3を挟んで対向配置される1対(2つ)の電極(例えば、銅電極、銀電極など)27、および、それらに接続される導線などを備えており、電極27間に第1デバイス3を介在させるように、配置されている。   Specifically, the current detector 26 includes, for example, a pair of (two) electrodes (for example, a copper electrode, a silver electrode, etc.) 27 that are arranged to face each other with the first device 3 interposed therebetween, and A conductive wire to be connected is provided, and the first device 3 is interposed between the electrodes 27.

電流検知器26の電極27は、上記した電圧印加装置9の電極22、および、第2デバイス4の電極23とは別途設けられていてもよく、また、電圧印加装置9の電極22、および、第2デバイス4の電極23のいずれか一方または両方と共用されていてもよい。図1では、電流検知器26の電極27と、電圧印加装置9の電極22と、第2デバイス4の電極23とが、共用される形態を示している。   The electrode 27 of the current detector 26 may be provided separately from the electrode 22 of the voltage application device 9 and the electrode 23 of the second device 4, and the electrode 22 of the voltage application device 9 and It may be shared with either one or both of the electrodes 23 of the second device 4. In FIG. 1, the electrode 27 of the current detector 26, the electrode 22 of the voltage application device 9, and the electrode 23 of the second device 4 are shared.

このような電流検知器26は、制御ユニット10に電気的に接続されており、検知された電流が、制御ユニット10のメモリ11(後述)に入力可能とされている。   Such a current detector 26 is electrically connected to the control unit 10, and the detected current can be input to a memory 11 (described later) of the control unit 10.

制御ユニット10は、車載発電システム1における電気的な制御を実行するユニット(例えば、ECU:Electronic Control Unit)であり、メモリ11と、中央処理装置(CPU)21とを備えるマイクロコンピュータで構成されている。   The control unit 10 is a unit (for example, ECU: Electronic Control Unit) that executes electrical control in the in-vehicle power generation system 1, and is configured by a microcomputer including a memory 11 and a central processing unit (CPU) 21. Yes.

メモリ11は、ROMおよびRAMを備えており、ROMに各種プログラムや固定データが格納されるとともに、RAMに一時的な入力データが格納される。   The memory 11 includes a ROM and a RAM. Various programs and fixed data are stored in the ROM, and temporary input data is stored in the RAM.

そして、メモリ11のROMには、第1デバイス3の温度および静電容量を予測する予測手段としての予測プログラムPが格納されている。   The ROM of the memory 11 stores a prediction program P as prediction means for predicting the temperature and capacitance of the first device 3.

予測プログラムPは、例えば、内燃機関2の運転状態や、その内燃機関2から生じる排気ガスの温度および流量などから、第1デバイス3の温度(T)を予測するとともに、その温度に応じた第1デバイス3の静電容量(C)を予測するプログラムであり、予め測定されたデータに基づいて作成されている。 The prediction program P predicts the temperature (T) of the first device 3 from, for example, the operating state of the internal combustion engine 2 and the temperature and flow rate of the exhaust gas generated from the internal combustion engine 2, and the first program 3 according to the temperature. This is a program for predicting the capacitance (C T ) of one device 3, and is created based on data measured in advance.

また、メモリ11は、例えば、電流検知器26、自動車25の車速センサ、エンジン16の出力計、さらには、吸気系および排気系における圧力センサおよび流量計など、種々の検知装置に電気的に接続されており、各種データが入力可能とされている。これにより、メモリ11のRAMには、上記した内燃機関2の運転状態や、その内燃機関2から生じる排気ガスの温度および流量などの、予測プログラムPを処理するための一時的な数値が入力および格納される。   The memory 11 is electrically connected to various detection devices such as a current detector 26, a vehicle speed sensor of the automobile 25, an output meter of the engine 16, and a pressure sensor and a flow meter in the intake and exhaust systems. It is possible to input various data. Thereby, temporary values for processing the prediction program P such as the operating state of the internal combustion engine 2 and the temperature and flow rate of the exhaust gas generated from the internal combustion engine 2 are input to the RAM of the memory 11 and Stored.

さらに、メモリ11には、第1デバイス3の温度(T)と静電容量(C)の関係を示す温度−静電容量マップが格納されており、第1デバイス3の温度(T)に応じた静電容量(C)を算出可能としている。   Further, the memory 11 stores a temperature-capacitance map indicating the relationship between the temperature (T) of the first device 3 and the capacitance (C), and corresponds to the temperature (T) of the first device 3. The electrostatic capacity (C) can be calculated.

中央処理装置(CPU)21は、電圧印加装置9により第1デバイス3に印加される電圧、電流検知器26により検知される第1デバイス3に流れる電流、予測プログラムPにより予測される第1デバイス3の温度(T)および静電容量(C)に基づいて、電圧印加装置9を作動および停止させるための制御手段であって、破線で示すように、メモリ11に電気的に接続されるとともに、電圧印加装置9に電気的に接続されている。   The central processing unit (CPU) 21 is configured such that the voltage applied to the first device 3 by the voltage application device 9, the current flowing through the first device 3 detected by the current detector 26, and the first device predicted by the prediction program P 3 is a control means for actuating and stopping the voltage applying device 9 based on the temperature (T) and the capacitance (C) of 3, and is electrically connected to the memory 11 as indicated by a broken line. The voltage application device 9 is electrically connected.

このような中央処理装置(CPU)21では、詳しくは後述するが、予測プログラムPに従い、上記した種々の検知装置により検知される情報に基づいて、エンジン16の目標出力および加減速状態、さらには、排ガスの温度および流量などを予測可能とし、その予測に基づいて、第1デバイス3の温度を予測可能としている。また、その第1デバイス3の温度に基づいて、第1デバイス3の静電容量を予測可能としている。   In the central processing unit (CPU) 21, which will be described in detail later, the target output and acceleration / deceleration state of the engine 16, based on the information detected by the various detection devices described above according to the prediction program P, The temperature and flow rate of the exhaust gas can be predicted, and the temperature of the first device 3 can be predicted based on the prediction. In addition, the capacitance of the first device 3 can be predicted based on the temperature of the first device 3.

また、中央処理装置(CPU)21は、詳しくは後述するが、電圧印加装置9により第1デバイス3に印加される電圧、電流検知器26により検知される第1デバイス3に流れる電流、予測プログラムPにより予測される第1デバイス3の温度および静電容量に基づいて、電圧印加装置9を作動および停止可能としている。   The central processing unit (CPU) 21, which will be described in detail later, is a voltage applied to the first device 3 by the voltage application device 9, a current flowing through the first device 3 detected by the current detector 26, and a prediction program Based on the temperature and capacitance of the first device 3 predicted by P, the voltage application device 9 can be activated and stopped.

さらに、車載発電システム1は、必要により、警告装置(図示せず)を備えている。警告装置(図示せず)は、詳しくは後述するが、第1デバイス3の損傷が検出されたときに、警告灯や警告音などによって第1デバイス3の損傷を通知し、車載発電システム1にダメージが生じることを警告するために設けられている。このような警告装置(図示せず)は、例えば、制御ユニット10に電気的に接続されている。   Furthermore, the in-vehicle power generation system 1 includes a warning device (not shown) as necessary. Although a warning device (not shown) will be described in detail later, when damage to the first device 3 is detected, the warning device or the warning sound is used to notify the first device 3 of damage, and the in-vehicle power generation system 1 is notified. It is provided to warn that damage will occur. Such a warning device (not shown) is electrically connected to the control unit 10, for example.

また、図1において破線で示すように、車載発電システム1の第2デバイス4は、昇圧器5、交流/直流変換器6およびバッテリー7に、順次、電気的に接続されている。   Further, as indicated by a broken line in FIG. 1, the second device 4 of the in-vehicle power generation system 1 is sequentially electrically connected to the booster 5, the AC / DC converter 6, and the battery 7.

また、自動車25は、上記した車載発電システム1のほか、さらに、触媒搭載部12、エキゾーストパイプ13、マフラー14および排出パイプ15を備えている。   In addition to the on-vehicle power generation system 1 described above, the automobile 25 further includes a catalyst mounting portion 12, an exhaust pipe 13, a muffler 14, and a discharge pipe 15.

触媒搭載部12は、例えば、触媒担体およびその担体上にコーティングされる触媒を備えており、内燃機関2から排出される排気ガスに含まれる炭化水素(HC)、窒素酸化物(NO)、一酸化炭素(CO)などの有害成分を浄化するために、内燃機関2(エキゾーストマニホールド17)の下流側端部に接続されている。 The catalyst mounting unit 12 includes, for example, a catalyst carrier and a catalyst coated on the catalyst carrier, and includes hydrocarbons (HC), nitrogen oxides (NO x ), exhaust gas exhausted from the internal combustion engine 2, In order to purify harmful components such as carbon monoxide (CO), it is connected to the downstream end of the internal combustion engine 2 (exhaust manifold 17).

エキゾーストパイプ13は、触媒搭載部12において浄化された排気ガスをマフラー14に案内するために設けられており、上流側端部が触媒搭載部12に接続されるとともに、下流側端部がマフラー14に接続されている。   The exhaust pipe 13 is provided to guide the exhaust gas purified in the catalyst mounting portion 12 to the muffler 14. The upstream end is connected to the catalyst mounting portion 12 and the downstream end is the muffler 14. It is connected to the.

マフラー14は、エンジン16(とりわけ、爆発工程(後述))において生じる騒音を、静音化するために設けられており、その上流側端部がエキゾーストパイプ13の下流側端部に接続されている。また、マフラー14の下流側端部は、排出パイプ15の上流側端部に接続されている。   The muffler 14 is provided to silence noise generated in the engine 16 (in particular, an explosion process (described later)), and an upstream end thereof is connected to a downstream end of the exhaust pipe 13. The downstream end of the muffler 14 is connected to the upstream end of the discharge pipe 15.

排出パイプ15は、エンジン16から排出され、エキゾーストマニホールド17、触媒搭載部12、エキゾーストパイプ13およびマフラー14を順次通過し、浄化および静音化された排気ガスを、外気に放出するために設けられており、その上流側端部がマフラー14の下流側端部に接続されるとともに、その下流側端部が、外気に開放されている。   The exhaust pipe 15 is provided to discharge exhaust gas that has been exhausted from the engine 16 and sequentially passes through the exhaust manifold 17, the catalyst mounting portion 12, the exhaust pipe 13, and the muffler 14, and has been purified and silenced. The upstream end is connected to the downstream end of the muffler 14, and the downstream end is open to the outside air.

そして、このような自動車25では、エンジン16の駆動により、各気筒において、ピストンの昇降運動が繰り返され、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が順次実施され、その温度が経時的に上下される。   In such an automobile 25, when the engine 16 is driven, the pistons are repeatedly moved up and down in each cylinder, and the intake process, the compression process, the explosion process, and the exhaust process are sequentially performed. Is done.

より具体的には、例えば、分岐管18aに接続される気筒、および、分岐管18cに接続される気筒の2つの気筒において、ピストンが連動し、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が、同位相で実施される。これにより、燃料が燃焼され、動力が出力されるとともに、高温の排気ガスが、分岐管18aおよび分岐管18cの内部を排気工程において通過する。   More specifically, for example, in two cylinders, that is, a cylinder connected to the branch pipe 18a and a cylinder connected to the branch pipe 18c, the pistons are interlocked to perform the intake process, the compression process, the explosion process, and the exhaust process. , Implemented in phase. As a result, the fuel is combusted and power is output, and high-temperature exhaust gas passes through the branch pipe 18a and the branch pipe 18c in the exhaust process.

このとき、エンジン16の熱が、排気ガスを介して伝達され、排気ガスの温度(分岐管18aおよび分岐管18cの内部温度)は、排気工程において上昇する。一方、その他の工程(吸気工程、圧縮工程、爆発工程)では、排気ガス量が低減されるので、排気ガスの温度(分岐管18aおよび分岐管18cの内部温度)は下降する。   At this time, the heat of the engine 16 is transmitted through the exhaust gas, and the temperature of the exhaust gas (the internal temperature of the branch pipe 18a and the branch pipe 18c) rises in the exhaust process. On the other hand, in other processes (intake process, compression process, explosion process), the amount of exhaust gas is reduced, so the temperature of exhaust gas (the internal temperature of the branch pipe 18a and the branch pipe 18c) decreases.

このように、排気ガスの温度は、排気工程において上昇し、吸気工程、圧縮工程および爆発工程において下降し、つまり、経時的に上下する。   Thus, the temperature of the exhaust gas rises in the exhaust process and falls in the intake process, the compression process, and the explosion process, that is, rises and falls over time.

とりわけ、上記の各工程は、ピストンサイクルに応じて、周期的に順次繰り返されるため、排気ガスは、上記の各工程の繰り返しの周期に伴って、周期的に温度変化、より具体的には、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。   In particular, since each of the above steps is periodically repeated sequentially according to the piston cycle, the exhaust gas periodically changes in temperature with the repetition cycle of each of the above steps, more specifically, The high temperature state and the low temperature state are periodically repeated.

一方、それら2つの気筒とはタイミングを異にして、分岐管18bに接続される気筒、および、分岐管18dに接続される気筒の2つの気筒において、ピストンが連動し、吸気工程、圧縮工程、爆発工程および排気工程が、同位相で実施される。これにより、燃料が燃焼され、動力が出力されるとともに、分岐管18aおよび分岐管18cとは異なるタイミングにおいて、高温の排気ガスが、分岐管18bおよび分岐管18dの内部を排気工程において通過する。   On the other hand, in the two cylinders, the cylinder connected to the branch pipe 18b and the cylinder connected to the branch pipe 18d at different timings from the two cylinders, the pistons are interlocked, and the intake process, the compression process, The explosion process and the exhaust process are performed in the same phase. As a result, fuel is combusted and power is output, and at a timing different from that of the branch pipe 18a and the branch pipe 18c, high-temperature exhaust gas passes through the branch pipe 18b and the branch pipe 18d in the exhaust process.

このとき、エンジン16の熱が、排気ガスを介して伝達され、排気ガスの温度(分岐管18bおよび分岐管18dの内部温度)は、排気工程において上昇する。一方、その他の工程(吸気工程、圧縮工程、爆発工程)では、排気ガス量が低減されるので、排気ガスの温度(分岐管18bおよび分岐管18dの内部温度)は下降する。   At this time, the heat of the engine 16 is transmitted through the exhaust gas, and the temperature of the exhaust gas (the internal temperature of the branch pipe 18b and the branch pipe 18d) rises in the exhaust process. On the other hand, in other processes (intake process, compression process, explosion process), the amount of exhaust gas is reduced, so the temperature of exhaust gas (internal temperature of branch pipe 18b and branch pipe 18d) decreases.

このように、排気ガスの温度は、排気工程において上昇し、吸気工程、圧縮工程および爆発工程において下降し、つまり、経時的に上下する。   Thus, the temperature of the exhaust gas rises in the exhaust process and falls in the intake process, the compression process, and the explosion process, that is, rises and falls over time.

とりわけ、上記の各工程は、ピストンサイクルに応じて、周期的に順次繰り返されるため、排気ガスは、上記の各工程の繰り返しの周期に伴って、周期的に温度変化、より具体的には、高温状態と低温状態とが、周期的に繰り返される。   In particular, since each of the above steps is periodically repeated sequentially according to the piston cycle, the exhaust gas periodically changes in temperature with the repetition cycle of each of the above steps, more specifically, The high temperature state and the low temperature state are periodically repeated.

この周期的な温度変化は、分岐管18aおよび分岐管18cの周期的な温度変化とは、周期が同じである一方、位相が異なる。   This periodic temperature change has the same period but a different phase from the periodic temperature changes of the branch pipe 18a and the branch pipe 18c.

このような車載発電システム1において、内燃機関2および排気ガスの温度は、高温状態における温度が、例えば、200〜1200℃、好ましくは、700〜900℃であり、低温状態における温度が、上記の高温状態における温度未満、より具体的には、例えば、100〜800℃、好ましくは、200〜500℃であり、高温状態と低温状態との温度差が、例えば、10〜600℃、好ましくは、20〜500℃である。   In such an in-vehicle power generation system 1, the temperature of the internal combustion engine 2 and the exhaust gas is, for example, 200 to 1200 ° C., preferably 700 to 900 ° C. in the high temperature state, and the temperature in the low temperature state is the above-described temperature. Less than the temperature in the high temperature state, more specifically, for example, 100 to 800 ° C., preferably 200 to 500 ° C., and the temperature difference between the high temperature state and the low temperature state is, for example, 10 to 600 ° C., 20 to 500 ° C.

また、それら高温状態と低温状態との繰り返し周期は、例えば、10〜400サイクル/秒、好ましくは、30〜100サイクル/秒である。   Moreover, the repetition period of these high temperature states and low temperature states is, for example, 10 to 400 cycles / second, preferably 30 to 100 cycles / second.

そして、この車載発電システム1では、上記したように、各分岐管18の内部(箱型空間20内)に、第1デバイス3が配置されている。   In the in-vehicle power generation system 1, as described above, the first device 3 is arranged inside each branch pipe 18 (in the box-shaped space 20).

そのため、エンジン16(内燃機関2)から排出される排気ガスが、分岐管18内に導入され、箱型空間20内に充填されると、その箱型空間20内において、第1デバイス3に排気ガスが供給され、第1デバイス3の表面および裏面の両面(さらには、周側面)が、第2デバイス4を介して排気ガスに接触(曝露)され、加熱および/または冷却される。   For this reason, when exhaust gas discharged from the engine 16 (internal combustion engine 2) is introduced into the branch pipe 18 and filled into the box-shaped space 20, the exhaust gas is exhausted to the first device 3 within the box-shaped space 20. The gas is supplied, and both the front surface and the back surface (and the peripheral side surface) of the first device 3 are brought into contact (exposed) with the exhaust gas via the second device 4 and heated and / or cooled.

すなわち、第1デバイス3の表面および裏面の両面が、エンジン16(内燃機関2)、および、そのエンジン16の熱を伝達する排気ガスの経時的な温度変化により、加熱および/または冷却される。   That is, both the front surface and the back surface of the first device 3 are heated and / or cooled by the temperature change of the engine 16 (internal combustion engine 2) and the exhaust gas that transmits heat of the engine 16 with time.

そして、これにより、第1デバイス3を、周期的に高温状態または低温状態にすることができ、第1デバイス3を、その素子(例えば、ピエゾ素子、焦電素子など)に応じた効果(例えば、ピエゾ効果、焦電効果など)により、電気分極させることができる。   And thereby, the 1st device 3 can be periodically made into a high temperature state or a low temperature state, and the effect (for example, piezo element, pyroelectric element, etc.) according to the element (for example, piezo element, pyroelectric element, etc.) , Piezo effect, pyroelectric effect, etc.).

そのため、この車載発電システム1では、第2デバイス4を介して、各第1デバイス3から電力を周期的に変動する波形(例えば、交流、脈流など)として、取り出すことができる。   Therefore, in this in-vehicle power generation system 1, the electric power can be extracted from each first device 3 through the second device 4 as a waveform (for example, alternating current, pulsating current) that periodically varies.

また、この車載発電システム1では、分岐管18aおよび分岐管18cの温度と、分岐管18bおよび分岐管18dの温度とが、同じ周期、かつ、異なる位相で周期的に変化するため、電力を、周期的に変動する波形(例えば、交流、脈流など)として、連続的に取り出すことができる。   Moreover, in this vehicle-mounted power generation system 1, since the temperature of the branch pipe 18a and the branch pipe 18c and the temperature of the branch pipe 18b and the branch pipe 18d change periodically with the same period and different phases, It can be continuously extracted as a waveform that fluctuates periodically (for example, alternating current, pulsating flow, etc.).

その後、この方法では、例えば、図1において点線で示すように、上記により得られた電力を、第2デバイス4に接続される昇圧器5において、周期的に変動する波形(例えば、交流、脈流など)の状態で昇圧し、次いで、昇圧された電力を、交流/直流変換器6において直流電圧に変換した後、バッテリー7に蓄電する。バッテリー7に蓄電された電力は、自動車25や、自動車25に搭載される各種電気部品の動力などとして、適宜、用いることができる。   Thereafter, in this method, for example, as indicated by a dotted line in FIG. 1, the electric power obtained as described above is periodically changed in the booster 5 connected to the second device 4 (for example, alternating current, pulse, etc.). And then the boosted power is converted into a DC voltage by the AC / DC converter 6 and then stored in the battery 7. The electric power stored in the battery 7 can be appropriately used as the power of the automobile 25 or various electric components mounted on the automobile 25.

そして、このような車載発電システム1によれば、温度が経時的に上下する内燃機関2を用いるため、変動する電圧(例えば、交流電圧)を取り出すことができ、その結果、一定電圧(直流電圧)として取り出し、DC−DCコンバーターで変換する場合に比べて、優れた効率で昇圧して、蓄電することができる。   And according to such an in-vehicle power generation system 1, since the internal combustion engine 2 whose temperature rises and falls with time is used, a fluctuating voltage (for example, AC voltage) can be taken out, and as a result, a constant voltage (DC voltage) ), And can be stored by being boosted with superior efficiency compared to the case of conversion by a DC-DC converter.

なお、排気ガスは、各分岐管18を通過した後、集気管19に供給され、集気された後、触媒搭載部12に供給され、その触媒搭載部12に備えられる触媒により浄化される。その後、排気ガスは、エキゾーストパイプ13に供給され、マフラー14において静音化された後、排出パイプ15を介して、外気に排出される。   The exhaust gas passes through each branch pipe 18, is supplied to the air collection pipe 19, is collected, is supplied to the catalyst mounting section 12, and is purified by the catalyst provided in the catalyst mounting section 12. Thereafter, the exhaust gas is supplied to the exhaust pipe 13, silenced in the muffler 14, and then discharged to the outside air through the discharge pipe 15.

このとき、各分岐管18内を通過する排気ガスは、集気管19において集気されるので、集気管19、触媒搭載部12、エキゾーストパイプ13、マフラー14および排出パイプ15を順次通過する排気ガスは、その温度が、平滑化されている。   At this time, since the exhaust gas passing through each branch pipe 18 is collected in the air collection pipes 19, the exhaust gas sequentially passes through the air collection pipe 19, the catalyst mounting portion 12, the exhaust pipe 13, the muffler 14, and the exhaust pipe 15. The temperature is smoothed.

そのため、温度が平滑化されたこのような排気ガスを通過させる集気管19、触媒搭載部12、エキゾーストパイプ13、マフラー14および排出パイプ15の温度は、通常、経時的に上下することなく、ほぼ一定である。   Therefore, the temperature of the air collection pipe 19, the catalyst mounting portion 12, the exhaust pipe 13, the muffler 14 and the exhaust pipe 15 through which such exhaust gas whose temperature has been smoothed normally does not increase or decrease with time, It is constant.

そのため、集気管19、触媒搭載部12、エキゾーストパイプ13、マフラー14または排出パイプ15を内燃機関2として用い、その周囲または内部に、上記した第1デバイス3を配置する場合には、第1デバイス3から取り出される電力は、その電圧が小さく、また、一定(直流電圧)である。   Therefore, when the air collecting pipe 19, the catalyst mounting portion 12, the exhaust pipe 13, the muffler 14 or the exhaust pipe 15 is used as the internal combustion engine 2 and the first device 3 is arranged around or inside the first device 3, The electric power extracted from 3 has a small voltage and is constant (DC voltage).

そのため、このような方法では、得られる電力を、簡易な構成で効率良く昇圧することができず、蓄電効率に劣るという不具合がある。   Therefore, in such a method, there is a problem that the obtained power cannot be boosted efficiently with a simple configuration, and the storage efficiency is poor.

一方、上記したように、分岐管18の内部空間に第1デバイス3を配置すれば、内燃機関2の経時的な温度変化により、第1デバイス3を、周期的に高温状態または低温状態にすることができ、第1デバイス3を、そのデバイス(例えば、ピエゾ素子、焦電素子など)に応じた効果(例えば、ピエゾ効果、焦電効果など)により、周期的に電気分極させることができる。   On the other hand, as described above, if the first device 3 is arranged in the internal space of the branch pipe 18, the first device 3 is periodically brought into a high temperature state or a low temperature state due to a temperature change of the internal combustion engine 2 over time. The first device 3 can be periodically electrically polarized by an effect (for example, piezo effect, pyroelectric effect, etc.) according to the device (for example, piezo element, pyroelectric element, etc.).

そのため、この車載発電システム1では、第2デバイス4を介して、各第1デバイス3から電力を周期的に変動する波形(例えば、交流、脈流など)として、取り出すことができる。   Therefore, in this in-vehicle power generation system 1, the electric power can be extracted from each first device 3 through the second device 4 as a waveform (for example, alternating current, pulsating current) that periodically varies.

一方、このような車載発電システム1では、温度条件によっては、第1デバイス3の温度が、そのキュリー点を超過する場合がある。そして、第1デバイス3のキュリー点を超過する環境下において、第1デバイス3を用いると、第1デバイス3に損傷を生じ、発電性能が低下する場合や、発電不能となる場合がある。   On the other hand, in such an in-vehicle power generation system 1, the temperature of the first device 3 may exceed the Curie point depending on the temperature condition. If the first device 3 is used in an environment that exceeds the Curie point of the first device 3, the first device 3 may be damaged, resulting in a decrease in power generation performance or inability to generate power.

また、車載発電システム1では、より効率的に発電するために、第1デバイス3の温度条件に基づいて、第1デバイス3に電圧を印加することが要求される。   In the in-vehicle power generation system 1, it is required to apply a voltage to the first device 3 based on the temperature condition of the first device 3 in order to generate power more efficiently.

そこで、この車載発電システム1では、上記した予測プログラムPにより、第1デバイス3の温度を予測し、その予測される第1デバイス3の温度に基づいて、中央処理装置(CPU)21の制御により、電圧印加装置9を作動および停止させる。   Therefore, in the in-vehicle power generation system 1, the temperature of the first device 3 is predicted by the above-described prediction program P, and the control of the central processing unit (CPU) 21 is performed based on the predicted temperature of the first device 3. Then, the voltage application device 9 is activated and stopped.

図2は、図1の制御ユニット10において実行される制御処理を示すフロー図である。図2に示す制御処理(予測プログラムP)は、メモリ11のROMに記憶されており、その制御処理が中央処理装置(CPU)21により実行される。   FIG. 2 is a flowchart showing a control process executed in the control unit 10 of FIG. The control process (prediction program P) shown in FIG. 2 is stored in the ROM of the memory 11, and the control process is executed by the central processing unit (CPU) 21.

この制御処理は、エンジン16の駆動開始をトリガーとしてスタートされる。   This control process is started with the start of driving of the engine 16 as a trigger.

処理がスタートされると、例えば、自動車25の走行時における負荷(車両重量など)や、車速、アクセル開度、エンジン16の回転数などから、エンジン16の目標出力および加減速状態が、予測プログラムPに従って予測される(ステップS1)。   When the process is started, for example, the target output and acceleration / deceleration state of the engine 16 are predicted from the load (vehicle weight and the like) when the automobile 25 is running, the vehicle speed, the accelerator opening, the rotational speed of the engine 16, and the like. Predicted according to P (step S1).

なお、エンジン16の目標出力および加減速状態を予測する演算方法は、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。   The calculation method for predicting the target output and acceleration / deceleration state of the engine 16 is not particularly limited, and a known method can be adopted.

また、これとともに、例えば、エンジン16の回転数や、吸気系における吸気圧などから、排ガスの温度が、予測プログラムPに従って予測される(ステップS2)。   At the same time, the temperature of the exhaust gas is predicted according to the prediction program P from, for example, the rotational speed of the engine 16 and the intake pressure in the intake system (step S2).

なお、排ガスの温度を予測する演算方法は、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。   The calculation method for predicting the temperature of the exhaust gas is not particularly limited, and a known method can be adopted.

さらに、これとともに、例えば、吸気系における吸入空気量や、エンジン16における燃料流量、さらには、空燃比(吸入空気量/燃料流量)などから、排ガスの流量が、予測プログラムPに従って予測される(ステップS3)。   Further, along with this, for example, the flow rate of exhaust gas is predicted according to the prediction program P from the intake air amount in the intake system, the fuel flow rate in the engine 16, and the air-fuel ratio (intake air amount / fuel flow rate). Step S3).

なお、排ガスの流量を予測する演算方法は、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。例えば、吸入空気量と燃料流量との合計などとして排ガスの流量は算出される。また、燃料流量は、例えば、インジェクタ噴射量(噴射時間、燃圧、吸気圧などから算出される。)、エンジン16の回転数などから算出される。   The calculation method for predicting the flow rate of the exhaust gas is not particularly limited, and a known method can be adopted. For example, the exhaust gas flow rate is calculated as the sum of the intake air amount and the fuel flow rate. Further, the fuel flow rate is calculated from, for example, the injector injection amount (calculated from the injection time, fuel pressure, intake pressure, etc.), the rotational speed of the engine 16, and the like.

次いで、この処理では、上記により予測されたエンジン16の目標出力および加減速状態、および、排ガスの予測温度(さらには、エンジン16における燃料の供給状態など)から、排ガスの温度変化が、予測プログラムPに従って予測される(ステップS4)。   Next, in this processing, the temperature change of the exhaust gas is predicted from the target output and acceleration / deceleration state of the engine 16 predicted as described above and the predicted temperature of the exhaust gas (further, the fuel supply state in the engine 16 and the like). Predicted according to P (step S4).

なお、排ガスの温度変化を予測する演算方法は、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。   In addition, the calculation method which estimates the temperature change of waste gas is not restrict | limited, A well-known method is employable.

次いで、この処理では、上記により予測された排ガスの温度変化、および、排ガスの流量(さらには、例えば、第1デバイス3の熱容量、予め設定される補正係数など)から、第1デバイス3の温度が、予測プログラムPに従って予測される(ステップS5)。   Next, in this process, the temperature of the first device 3 is calculated from the temperature change of the exhaust gas predicted as described above and the flow rate of the exhaust gas (further, for example, the heat capacity of the first device 3, a preset correction coefficient, etc.). Is predicted according to the prediction program P (step S5).

なお、第1デバイス3の温度を予測する演算方法は、特に制限されず、公知の方法を採用することができる。   In addition, the calculation method in particular which estimates the temperature of the 1st device 3 is not restrict | limited, A well-known method is employable.

そして、この処理では、中央処理装置(CPU)21によって、第1デバイス3の第1デバイス3の温度に応じた静電容量(Q)が予測される。 In this process, the central processing unit (CPU) 21 predicts the capacitance (Q T ) corresponding to the temperature of the first device 3 of the first device 3.

すなわち、誘電体などから形成される第1デバイス3の静電容量(C)は、通常、第1デバイス3の誘電率(ε)、第1デバイス3を挟む第2デバイス4の電極23の面積(A)、電極23間距離(d)から、下記式(1)で示される。   That is, the electrostatic capacity (C) of the first device 3 formed of a dielectric or the like is usually the dielectric constant (ε) of the first device 3 and the area of the electrode 23 of the second device 4 sandwiching the first device 3. From (A) and the distance (d) between the electrodes 23, it is shown by the following formula (1).

C[F]=ε[F/m]×A[m]/d[m] (1)
上記の静電容量(C)は、第1デバイス3の温度(T)に依存して変化するが、この車載発電システム1では、第1デバイスの温度(T)と、その温度(T)における静電容量(C)との関係を示す温度−静電容量マップが、メモリ11に格納されている。
C [F] = ε [F / m] × A [m 2 ] / d [m] (1)
The capacitance (C) changes depending on the temperature (T) of the first device 3, but in the in-vehicle power generation system 1, the temperature (T) of the first device and the temperature (T) A temperature-capacitance map showing the relationship with the capacitance (C T ) is stored in the memory 11.

そのため、第1デバイス3の温度(T)が予測されることにより、その温度(T)における静電容量(C)が予測される。なお、予測された静電容量(C)は、後述する第1デバイス3の損傷の検出などにおいて用いられる。 Therefore, by predicting the temperature (T) of the first device 3, the capacitance (C T ) at the temperature ( T ) is predicted. Note that the predicted capacitance (C T ) is used in detection of damage of the first device 3 to be described later.

一方、この処理では、中央処理装置(CPU)21によって、第1デバイス3の温度(予測温度)が、そのキュリー点以上であるか否かが判断される(ステップS7)。   On the other hand, in this process, the central processing unit (CPU) 21 determines whether or not the temperature (predicted temperature) of the first device 3 is equal to or higher than the Curie point (step S7).

第1デバイス3の温度(予測温度)が、そのキュリー点以上である場合(ステップS7のYES)には、中央処理装置(CPU)21によって電圧印加装置9が作動され、第1デバイス3に所定の電圧が印加される(ステップS8)。   When the temperature (predicted temperature) of the first device 3 is equal to or higher than the Curie point (YES in step S7), the voltage application device 9 is actuated by the central processing unit (CPU) 21 and a predetermined value is applied to the first device 3. Is applied (step S8).

なお、電圧の大きさは、第1デバイス3の種類や温度条件などに応じて、適宜設定される。また、電圧を印加する時間は、第1デバイス3の予測温度が第1デバイス3のキュリー点未満となる時点までである。   The magnitude of the voltage is appropriately set according to the type of the first device 3 and the temperature condition. The time for applying the voltage is until the predicted temperature of the first device 3 becomes lower than the Curie point of the first device 3.

そして、予測プログラムPに従って予測される予測温度が第1デバイス3のキュリー点未満である場合(ステップS7のNO)には、中央処理装置(CPU)21により、第1デバイス3の温度が昇温状態であるか降温状態であるかが判断される(ステップS9)。   When the predicted temperature predicted according to the prediction program P is lower than the Curie point of the first device 3 (NO in step S7), the temperature of the first device 3 is raised by the central processing unit (CPU) 21. Whether it is in a state or a temperature drop state is determined (step S9).

より具体的には、例えば、予測プログラムPに従って予測される第1デバイス3の温度が、予め設定された所定の値(例えば、0.2℃/sなど)以上上昇したときに、昇温状態であると判断され、また、第1デバイス3の温度が、予め設定された所定の値(例えば、0.2℃/sなど)以上下降したときに、降温状態であると判断される。   More specifically, for example, when the temperature of the first device 3 predicted according to the prediction program P rises by a predetermined value (for example, 0.2 ° C./s), the temperature rise state In addition, when the temperature of the first device 3 is lowered by a predetermined value (for example, 0.2 ° C./s), it is determined that the temperature is in the lowered state.

そして、この車載発電システム1では、第1デバイス3が昇温状態であると判断された場合(ステップS9のYES)には、中央処理装置(CPU)21によって電圧印加装置9が作動され、第1デバイス3に所定の電圧が印加される(ステップS8)。   In this in-vehicle power generation system 1, when it is determined that the first device 3 is in the temperature rising state (YES in step S9), the voltage application device 9 is operated by the central processing unit (CPU) 21, and the first device 3 is activated. A predetermined voltage is applied to one device 3 (step S8).

なお、電圧の大きさは、第1デバイス3の種類や温度条件などに応じて、適宜設定されるが、電場の強さが、例えば、0.2kV/mm以上、好ましくは、0.4kV/mm以上であり、例えば、5kV/mm以下、好ましくは、4kV/mm以下である。   Note that the magnitude of the voltage is appropriately set according to the type of the first device 3, the temperature condition, and the like, but the strength of the electric field is, for example, 0.2 kV / mm or more, preferably 0.4 kV / For example, 5 kV / mm or less, preferably 4 kV / mm or less.

また、電圧を印加する時間は、第1デバイス3が降温状態に至るまでであり、具体的には、昇温状態中である。   Further, the voltage application time is until the first device 3 reaches the temperature-decreasing state, and specifically, the temperature-rising state.

そして、第1デバイス3が降温状態であると予測された場合(ステップS9のNO)には、中央処理装置(CPU)21によって電圧印加装置9が停止され、第1デバイス3に対する電圧の印加が停止される(ステップS10)。   When it is predicted that the first device 3 is in the temperature-lowering state (NO in step S9), the central processing unit (CPU) 21 stops the voltage application device 9, and voltage application to the first device 3 is stopped. Stopped (step S10).

なお、上記の車載発電システム1では、第1デバイス3は、内燃機関2により加熱および/または冷却されるため、実質的に定温状態になることなく、昇温状態および降温状態が繰り返される。   In the on-vehicle power generation system 1 described above, the first device 3 is heated and / or cooled by the internal combustion engine 2, so that the temperature rising state and the temperature lowering state are repeated without substantially becoming a constant temperature state.

また、電圧印加装置9を作動させてから上記電圧が印加される(すなわち、電場の大きさが上記の所定値に達する)までの所要時間、および、電圧印加装置9を停止させてから、電場の大きさが0kV/mmに達するまでの所要時間は、実質的に0秒とみなすことができる。すなわち、このような車載発電システム1では、上記所定値に満たない電圧が印加されている時間は、実質的に0秒であって、上記所定値の電圧が印加されている状態(ON)と、電圧が印加されていない状態(OFF)とが、中央処理装置(CPU)21によって切り替えられている。   In addition, a time required for the voltage to be applied (that is, the magnitude of the electric field reaches the predetermined value) after the voltage applying device 9 is operated, and the electric field after the voltage applying device 9 is stopped. The time required to reach 0 kV / mm can be regarded as substantially 0 second. That is, in such an in-vehicle power generation system 1, the time during which the voltage less than the predetermined value is applied is substantially 0 second, and the voltage with the predetermined value is applied (ON). The state in which no voltage is applied (OFF) is switched by the central processing unit (CPU) 21.

一方、このように第1デバイス3に電圧を印加する場合には、省エネルギー化を図るため、電圧印加条件(例えば、印加時間など)を、第1デバイス3の状態に応じてコントロールすることが要求されている。   On the other hand, when applying a voltage to the first device 3 in this way, it is required to control voltage application conditions (for example, application time) according to the state of the first device 3 in order to save energy. Has been.

また、このような車載発電システム1では、誘電体などの第1デバイス3を分岐管18内に配置するため、例えば、未燃焼燃料が分岐管18内で燃焼するアフターファイア現象や、自動車25の走行に伴う振動などによって、第1デバイス3が物理的に損傷する場合がある。   In such an in-vehicle power generation system 1, since the first device 3 such as a dielectric is disposed in the branch pipe 18, for example, afterfire phenomenon in which unburned fuel burns in the branch pipe 18, The first device 3 may be physically damaged due to vibrations associated with traveling.

そして、第1デバイス3が損傷した状態で電圧を印加すると、その電圧を印加するための電極22間に短絡を生じ、車載発電システム1全体にダメージが生じる場合や、例えば、電圧を印加するための導線が分岐管18に接触して、車体に通電する可能性がある。   When a voltage is applied in a state where the first device 3 is damaged, a short circuit occurs between the electrodes 22 for applying the voltage, and the entire in-vehicle power generation system 1 is damaged, or for example, a voltage is applied. May contact the branch pipe 18 to energize the vehicle body.

そこで、この車載発電システム1では、予測プログラムPにより予測された第1デバイス3の静電容量(C)に基づいて、中央処理装置(CPU)21の制御により、電圧印加装置9を、より精密に作動および停止させる。 Therefore, in the in-vehicle power generation system 1, the voltage application device 9 is more controlled by the control of the central processing unit (CPU) 21 based on the capacitance (C T ) of the first device 3 predicted by the prediction program P. Operate and stop precisely.

図3は、図2の制御処理において第1デバイスに電圧が印加されるときに、図1の制御ユニットにおいて実行される制御処理を示すフロー図である。図3に示す制御処理(予測プログラムP)は、メモリ11のROMに記憶されており、その制御処理が中央処理装置(CPU)21により実行される。   FIG. 3 is a flowchart showing a control process executed in the control unit of FIG. 1 when a voltage is applied to the first device in the control process of FIG. The control process (prediction program P) shown in FIG. 3 is stored in the ROM of the memory 11, and the control process is executed by the central processing unit (CPU) 21.

この制御処理は、図2に示す制御処理による電圧印加装置9の作動開始をトリガーとしてスタートされ、電圧印加装置9の作動停止によって終了される。   This control process is started with the operation start of the voltage application device 9 by the control process shown in FIG. 2 as a trigger, and is ended by the operation stop of the voltage application device 9.

なお、以下において、図3の制御処理による電圧印加装置9の停止は、図2に示す制御処理による電圧印加装置9の作動よりも優先される。すなわち、図2に示す制御処理によれば、電圧印加装置9を作動させる条件である場合にも、図3に示す制御処理によれば、電圧印加装置9を停止させる条件である場合には、電圧印加装置9は停止される。   In the following description, the stop of the voltage application device 9 by the control process of FIG. 3 has priority over the operation of the voltage application device 9 by the control process shown in FIG. That is, according to the control process shown in FIG. 2, even when it is a condition for operating the voltage application device 9, according to the control process shown in FIG. The voltage application device 9 is stopped.

具体的には、図3に示す制御処理がスタートされると、電流検知器26によって、第1デバイス3に流れる電流が検知される(ステップS11)。   Specifically, when the control process shown in FIG. 3 is started, the current flowing through the first device 3 is detected by the current detector 26 (step S11).

つまり、電圧印加装置9の作動によって第1デバイス3に電圧が印加されると、一時的に第1デバイス3に電流(I)が流れる。その電流が、電流検知器26によって検知される。   That is, when a voltage is applied to the first device 3 by the operation of the voltage application device 9, a current (I) flows through the first device 3 temporarily. The current is detected by the current detector 26.

次いで、この処理では、第1デバイス3に流れる電流(I)の理論値(理論最大値)を算出するとともに、その理論値と実際に検知された電流(I)とを比較することによって、第1デバイス3に流れる実際の電流の異常を検出する(ステップS12)。   Next, in this process, the theoretical value (theoretical maximum value) of the current (I) flowing through the first device 3 is calculated, and the theoretical value is compared with the actually detected current (I) to obtain the first value. Abnormality of the actual current flowing through one device 3 is detected (step S12).

第1デバイス3に流れる電流(I)の理論値は、第1デバイス3に印加される電圧と、予測プログラムPにより予測される第1デバイス3の温度および静電容量から、以下のように求めることができる。   The theoretical value of the current (I) flowing through the first device 3 is obtained as follows from the voltage applied to the first device 3 and the temperature and capacitance of the first device 3 predicted by the prediction program P. be able to.

すなわち、通常、第1デバイス3に電圧が印加される場合、その時の第1デバイス3の温度(T)において、第1デバイス3に流れる電流(I)は、電荷量(Q)の微分値として、下記式(2)で示される。 That is, normally, when a voltage is applied to the first device 3, the current (I T ) flowing through the first device 3 at the temperature (T) of the first device 3 at that time is a differential value of the charge amount (Q). Is expressed by the following formula (2).

[A]=dQ/dt (2)
このとき、第1デバイス3をコンデンサであるとみなすと、蓄積される電荷量(Q)は、第1デバイス3の温度(T)における静電容量(C)と電圧(V)とから、下記式(3)で示される。
I T [A] = dQ / dt (2)
At this time, assuming that the first device 3 is a capacitor, the accumulated charge amount (Q T ) is calculated from the capacitance (C T ) and the voltage (V) at the temperature (T) of the first device 3. Is represented by the following formula (3).

[C]=C[F]×V[V] (3)
そのため、上記式(2)および上記式(3)から、下記式(4)が成立する。
Q T [C] = C T [F] × V [V] (3)
Therefore, the following formula (4) is established from the above formula (2) and the above formula (3).

[A]=C[F]×dV/dt (4)
つまり、第1デバイス3に流れる電流(I)の理論値は、電圧の変化量(dV/dt)、温度(T)およびその温度(T)における静電容量(C)から算出される。
I T [A] = C T [F] × dV / dt (4)
That is, the theoretical value of the current (I) flowing through the first device 3 is calculated from the voltage change amount (dV / dt), the temperature (T), and the capacitance (C T ) at the temperature (T).

そして、上記の理論値と、電流検知器26によって検知される実際の電流とを比較し、実際の電流が上記の理論値を超過する場合には、電流が異常であると判断される。   Then, the above theoretical value is compared with the actual current detected by the current detector 26. If the actual current exceeds the above theoretical value, it is determined that the current is abnormal.

このようにして電流の異常が検出された場合(ステップS12のYES)には、第1デバイス3が損傷しているものと予測されるため、中央処理装置(CPU)21によって電圧印加装置9が停止され、第1デバイス3に対する電圧の印加が停止される(ステップS13)。また、これとともに、警告装置(図示せず)からの警告灯や警告音などにより、第1デバイス3の損傷を通知し、車載発電システム1にダメージが生じる可能性を警告する。   When an abnormality in the current is detected in this way (YES in step S12), it is predicted that the first device 3 is damaged, so the central processing unit (CPU) 21 causes the voltage applying device 9 to The application of the voltage to the first device 3 is stopped (step S13). Along with this, a warning light or a warning sound from a warning device (not shown) notifies the damage of the first device 3 and warns the possibility that the in-vehicle power generation system 1 will be damaged.

一方、電流の異常が検出されなかった場合(ステップS12のNO)には、続いて、第1デバイス3に電流が流れる時間に基づいて、電圧印加装置9を作動させる最適時間が算出される(ステップS14)。   On the other hand, if no current abnormality is detected (NO in step S12), then, the optimum time for operating the voltage applying device 9 is calculated based on the time during which the current flows through the first device 3 ( Step S14).

すなわち、上記したように、電圧印加装置9の作動により第1デバイス3に電圧が印加されると、一時的に第1デバイス3に電流が流れるが、その電流は、所定の時間(t)後には0を示す。   That is, as described above, when a voltage is applied to the first device 3 by the operation of the voltage application device 9, a current flows temporarily through the first device 3. Indicates 0.

なお、電流が0を示すまでの所要時間(t)は、第1デバイス3の静電容量や、第1デバイス3に印加する電圧の大きさ、また、流れる電流の大きさなどから、決定される。   The time (t) required until the current shows 0 is determined from the capacitance of the first device 3, the magnitude of the voltage applied to the first device 3, the magnitude of the flowing current, and the like. The

具体的には、印加電圧(V)までの電圧の上昇率(dV/dt)が一定であり、また第1デバイス3に流れる電流(I)が一定であるとすると、電流が0を示すまでの所要時間(t)は、理想的には、下記式(5)で示される。 Specifically, when the rate of increase (dV / dt) of the voltage up to the applied voltage (V) is constant and the current (I T ) flowing through the first device 3 is constant, the current indicates 0. The required time (t) until is ideally expressed by the following formula (5).

所要時間(t)=電圧(V)÷dV/dt (5)
また、上記式(4)より、I[A]/C[F]=dV/dtであるから、下記式(5)は、下記式(6)となる。
Time required (t) = Voltage (V) ÷ dV / dt (5)
Moreover, since I T [A] / C T [F] = dV / dt from the above formula (4), the following formula (5) becomes the following formula (6).

所要時間(t)=印加電圧(V)×静電容量(C)÷電流(I) (6)
このように、電流が0を示すまでの所要時間(t)は、第1デバイス3の静電容量(C)、第1デバイス3に印加する電圧(V)、第1デバイス3に流れる電流(I)から、求められる。
Time required (t) = applied voltage (V) × capacitance (C T ) ÷ current (I T ) (6)
Thus, the required time (t) until the current shows 0 is the capacitance (C T ) of the first device 3, the voltage (V) applied to the first device 3, and the current flowing through the first device 3. It is calculated from (I T ).

そして、この車載発電システム1では、第1デバイス3に流れる電流が0を示した時点で、第1デバイス3に対する電圧の印加は充分であると考えられており、余分に電圧を印加すると、高コスト化を惹起する場合がある。   In this in-vehicle power generation system 1, it is considered that voltage application to the first device 3 is sufficient when the current flowing through the first device 3 indicates 0. There may be cases where costs are increased.

そこで、この処理では、電流検知器26により第1デバイス3の電流を検知し、通電開始から電流が0を示すまでの所要時間を計測するとともに、その所要時間に基づいて、中央処理装置(CPU)21によって電圧印加装置9の作動最適時間を算出する。   Therefore, in this processing, the current detector 26 detects the current of the first device 3, measures the time required from the start of energization until the current indicates 0, and based on the required time, the central processing unit (CPU ) 21 to calculate the optimum operation time of the voltage applying device 9.

電圧印加装置9の作動最適時間は、通電開始から電流が0を示すまでの所要時間(t)に対して、例えば、1.0〜3倍、好ましくは、1.5〜2.5倍、とりわけ好ましくは、2倍(2×t)である。 The optimum operation time of the voltage application device 9 is, for example, 1.0 to 3 times, preferably 1.5 to 2.5 times the required time (t 0 ) from the start of energization until the current shows 0. Especially preferably, it is 2 times (2 × t 0 ).

次いで、この処理では、中央処理装置(CPU)21によって、電圧印加装置9の作動開始から、上記の作動最適時間が経過したか否かが連続的に判断され(ステップS15)、作動最適時間が経過するまで、電圧印加装置9が連続的に作動される(ステップS15のNO)。   Next, in this process, the central processing unit (CPU) 21 continuously determines whether or not the above-mentioned optimum operation time has elapsed from the start of the operation of the voltage application device 9 (step S15). The voltage application device 9 is continuously operated until the time has elapsed (NO in step S15).

そして、電圧印加装置9の作動開始から上記の作動最適時間が経過したと判断された場合(ステップS15のYES)に、中央処理装置(CPU)21によって電圧印加装置9が停止され、第1デバイス3に対する電圧の印加が停止される(ステップS16)。   Then, when it is determined that the above-described optimum operation time has elapsed from the start of the operation of the voltage application device 9 (YES in Step S15), the voltage application device 9 is stopped by the central processing unit (CPU) 21 and the first device 3 is stopped (step S16).

その後、この処理では、電圧印加装置9により第1デバイス3に印加される電圧(V)、および、予測プログラムPにより予測される第1デバイス3の温度(T)および静電容量(C)に基づいて、第1デバイス3に蓄積される理論電荷量(Q)を算出する。また、これとともに、電流検知器26により検知される第1デバイス3に流れる電流(I)に基づいて、第1デバイス3に蓄積される実際の電荷量(Q)を算出する。そして、それらを比較することによって、第1デバイス3の損傷を検出する(ステップS17)。 Thereafter, in this process, the voltage (V) applied to the first device 3 by the voltage application device 9, the temperature (T) and the capacitance (C T ) of the first device 3 predicted by the prediction program P. Based on the above, the theoretical charge amount (Q T ) accumulated in the first device 3 is calculated. At the same time, the actual charge amount (Q T ) accumulated in the first device 3 is calculated based on the current (I T ) flowing through the first device 3 detected by the current detector 26. And the damage of the 1st device 3 is detected by comparing them (step S17).

より具体的には、上記したように、第1デバイス3をコンデンサであるとみなすと、蓄積される電荷量(Q)は、第1デバイス3の温度(T)における静電容量(C)と電圧(V)とから、下記式(3)で示される。 More specifically, as described above, when the first device 3 is regarded as a capacitor, the accumulated charge amount (Q T ) is the capacitance (C T at the temperature (T) of the first device 3. ) And voltage (V), the following equation (3) is obtained.

[C]=C[F]×V[V] (3)
一方、この車載発電システム1において、所定温度(T)で第1デバイス3に流れた電流(I)は、電流検知器26によって連続的に検知されているため、下記式(7)に基づいて、第1デバイス3に蓄積された実際の電荷量(Q)が中央処理装置(CPU)21によって算出される。
Q T [C] = C T [F] × V [V] (3)
On the other hand, in this in-vehicle power generation system 1, the current (I T ) flowing through the first device 3 at a predetermined temperature (T) is continuously detected by the current detector 26, and therefore, based on the following formula (7). Thus, the actual charge amount (Q T ) accumulated in the first device 3 is calculated by the central processing unit (CPU) 21.

(式中、tstartは、電圧印加開始時間を、tendは、電圧印加終了時間を、それぞれ示す)
そして、上記式(3)により求められる理論電荷量(Q)と、上記式(7)により求められる実際の電荷量(Q)との差が、所定の許容範囲内であれば、第1デバイス3が正常であると判断され、一方、所定の許容範囲外であれば、第1デバイス3が損傷しているものと判断される。
(Where tstart indicates the voltage application start time, and tend indicates the voltage application end time)
If the difference between the theoretical charge amount (Q T ) obtained by the above equation (3) and the actual charge amount (Q T ) obtained by the above equation (7) is within a predetermined allowable range, On the other hand, if one device 3 is determined to be normal, it is determined that the first device 3 is damaged if it is outside the predetermined allowable range.

実際の電荷量と理論電荷量との差の許容範囲は、目的および用途に応じて、適宜設定されるが、例えば、実際の電荷量が理論電荷量に対して、例えば、50%以上、例えば、100%以下の範囲であれば、許容される。また、実際の電荷量と理論電荷量との差が上記の許容範囲外である場合には、第1デバイス3が損傷しているものと判断される。   The allowable range of the difference between the actual charge amount and the theoretical charge amount is appropriately set according to the purpose and application. For example, the actual charge amount is 50% or more of the theoretical charge amount, for example, In the range of 100% or less, it is allowed. Further, when the difference between the actual charge amount and the theoretical charge amount is outside the above allowable range, it is determined that the first device 3 is damaged.

このようにして第1デバイス3の損傷が検出された場合(ステップS16のYES)には、中央処理装置(CPU)21によって電圧印加装置9が停止され、第1デバイス3に対する電圧の印加が停止される(ステップS13)。また、これとともに、警告装置(図示せず)からの警告灯や警告音などにより、第1デバイス3の異常を通知し、発電システム1にダメージが生じる可能性を警告する。   When damage to the first device 3 is detected in this way (YES in step S16), the central processing unit (CPU) 21 stops the voltage application device 9, and application of voltage to the first device 3 is stopped. (Step S13). At the same time, a warning light or a warning sound from a warning device (not shown) notifies the abnormality of the first device 3 to warn of the possibility of damage to the power generation system 1.

一方、第1デバイス3の損傷が検出されなかった場合(ステップS16のNO)には、図2に示す制御処理に従って電圧印加装置9の作動が停止されるまで、上記の制御処理が繰り返される(図3リターン)。   On the other hand, when damage to the first device 3 is not detected (NO in step S16), the above control process is repeated until the operation of the voltage application device 9 is stopped according to the control process shown in FIG. Fig. 3 Return).

そして、このような車載発電システム1では、上記の処理を繰り返すことにより、第1デバイス3の損傷を抑制するとともに、発電効率の向上を図ることができる。   And in such a vehicle-mounted power generation system 1, while repeating said process, damage to the 1st device 3 can be suppressed and improvement in power generation efficiency can be aimed at.

つまり、上記の車載発電システム1では、予測プログラムPに従って第1デバイス3の温度を予測し、その予測温度に基づいて、電圧印加装置9を作動および停止させる。   That is, in the on-vehicle power generation system 1 described above, the temperature of the first device 3 is predicted according to the prediction program P, and the voltage application device 9 is activated and stopped based on the predicted temperature.

具体的には、上記の車載発電システム1では、予測温度が第1デバイス3のキュリー点以上であるときには、中央処理装置(CPU)21により電圧印加装置9が作動され、第1デバイス3に電圧が印加される。   Specifically, in the in-vehicle power generation system 1 described above, when the predicted temperature is equal to or higher than the Curie point of the first device 3, the voltage application device 9 is operated by the central processing unit (CPU) 21, and the voltage is applied to the first device 3. Is applied.

そのため、第1デバイス3がそのキュリー点を超えたときには、温度センサなどを用いることなく、予測温度に基づいて電圧印加装置9を作動させることにより、第1デバイス3が損傷することを抑制することができ、発電システム1の発電性能が低下することや、発電不能となることを抑制することができる。その結果、高温環境下においても、優れた効率で発電することができる。   Therefore, when the 1st device 3 exceeds the Curie point, it suppresses that the 1st device 3 is damaged by operating the voltage application apparatus 9 based on estimated temperature, without using a temperature sensor etc. Therefore, it is possible to prevent the power generation performance of the power generation system 1 from being deteriorated or being unable to generate power. As a result, it is possible to generate power with excellent efficiency even in a high temperature environment.

また、上記の車載発電システム1では、第1デバイス3の昇温が検知されたときには、電圧印加装置9が作動され、第1デバイス3に電圧が印加される。一方、第1デバイス3の降温が検知されたときには、電圧印加装置9が停止され、電圧の印加が停止される。   In the in-vehicle power generation system 1 described above, when the temperature rise of the first device 3 is detected, the voltage application device 9 is activated and a voltage is applied to the first device 3. On the other hand, when the temperature drop of the first device 3 is detected, the voltage application device 9 is stopped and the application of the voltage is stopped.

このような車載発電システム1によれば、電圧印加装置9を作動または停止させる、つまり、ON/OFF操作するという比較的簡易な方法によって、電圧を印加しない場合に比べ、第1デバイス3から効率的にエネルギーを取り出すことができ、発電効率の向上を図ることができる。   According to such an in-vehicle power generation system 1, the first device 3 is more efficient than a case where no voltage is applied by a relatively simple method of operating or stopping the voltage application device 9, that is, an ON / OFF operation. Thus, energy can be extracted and power generation efficiency can be improved.

また、発電効率の向上を図る方法としては、上記したように電圧印加装置9を単に作動および停止させるだけでなく、例えば、その印加電圧の大きさを第1デバイス3の温度状態に応じて変化させることも検討される。しかし、このような方法では、印加電圧を徐々に増減させるという煩雑な操作を必要とするため、手間がかかるという不具合がある。   Further, as a method for improving the power generation efficiency, not only the voltage applying device 9 is simply operated and stopped as described above, but also, for example, the magnitude of the applied voltage is changed according to the temperature state of the first device 3. It is also considered to make it. However, such a method requires a cumbersome operation of gradually increasing or decreasing the applied voltage, which is troublesome.

一方、上記の車載発電システム1では、電圧印加装置9を作動または停止させるという比較的簡易な方法によって、発電効率の向上を図ることができる。   On the other hand, in the on-vehicle power generation system 1 described above, the power generation efficiency can be improved by a relatively simple method of operating or stopping the voltage application device 9.

とりわけ、上記の車載発電システム1では、第1デバイス3の温度条件に基づいて、予測温度に基づいて電圧印加装置9を作動および停止させることにより、温度センサなどを用いることなく、応答性よく第1デバイス3に電圧を印加することができ、発電効率の向上を図ることができる。   In particular, in the in-vehicle power generation system 1 described above, the voltage application device 9 is activated and stopped based on the predicted temperature based on the temperature condition of the first device 3, so that the responsiveness can be improved without using a temperature sensor or the like. A voltage can be applied to one device 3, and power generation efficiency can be improved.

また、上記の車載発電システム1では、電圧印加装置9により第1デバイス3に印加される電圧、電流検知器26により検知される第1デバイス3に流れる電流、および、予測プログラムPにより予測される第1デバイス3の温度および静電容量に基づいて、電圧印加装置9を作動および停止させる。   In the on-vehicle power generation system 1 described above, the voltage applied to the first device 3 by the voltage application device 9, the current flowing through the first device 3 detected by the current detector 26, and the prediction program P are predicted. Based on the temperature and capacitance of the first device 3, the voltage application device 9 is activated and stopped.

具体的には、上記の車載発電システム1では、第1デバイス3に流れる電流に基づいて、第1デバイス3の状態に応じた電圧印加装置9の作動最適時間が算出され、電圧印加装置9の作動時間が制御される。そのため、上記の車載発電システム1によれば、余分に電圧を印加することが抑制され、低コスト化を図ることができる。   Specifically, in the on-vehicle power generation system 1 described above, the optimum operation time of the voltage application device 9 corresponding to the state of the first device 3 is calculated based on the current flowing through the first device 3, and the voltage application device 9 The operating time is controlled. Therefore, according to the on-vehicle power generation system 1 described above, it is possible to suppress the application of an extra voltage and to reduce the cost.

さらに、上記の車載発電システム1では、第1デバイス3に流れる電流や、第1デバイス3に蓄積される電荷量から、第1デバイス3の損傷が検出され、第1デバイス3の損傷が確認された場合には、電圧印加装置9による電圧の印加が停止されるため、車載発電システム1全体にダメージが生じることを抑制することができる。   Furthermore, in the on-vehicle power generation system 1 described above, damage to the first device 3 is detected from the current flowing through the first device 3 and the amount of charge accumulated in the first device 3, and the damage to the first device 3 is confirmed. In this case, since the voltage application by the voltage application device 9 is stopped, the vehicle-mounted power generation system 1 as a whole can be prevented from being damaged.

そして、このような車載発電システム1では、取り出された電力を、第2デバイス4に接続される昇圧器5において、周期的に変動する波形(例えば、交流、脈流など)の状態で昇圧する。昇圧器5としては、交流電圧を、例えば、コイル、コンデンサなどを用いた簡易な構成により、優れた効率で昇圧できる昇圧器が、用いられる。   In such an in-vehicle power generation system 1, the extracted electric power is boosted in a state of a waveform (for example, alternating current, pulsating current) that periodically varies in the booster 5 connected to the second device 4. . As the booster 5, a booster capable of boosting AC voltage with excellent efficiency by a simple configuration using, for example, a coil and a capacitor is used.

次いで、昇圧器5において昇圧された電力を、交流/直流変換器6において直流電圧に変換した後、バッテリー7に蓄電する。   Next, the electric power boosted by the booster 5 is converted into a DC voltage by the AC / DC converter 6 and then stored in the battery 7.

このような車載発電システム1によれば、温度が経時的に上下する熱源(内燃機関2の排気ガス)を用いるため、変動する電圧(例えば、交流電圧)を取り出すことができ、その結果、一定電圧(直流電圧)として取り出す場合に比べて、簡易な構成により、優れた効率で昇圧して、蓄電することができる。   According to such an in-vehicle power generation system 1, since a heat source (exhaust gas of the internal combustion engine 2) whose temperature rises and falls with time is used, a fluctuating voltage (for example, AC voltage) can be taken out, and as a result, constant Compared to the case of taking out as a voltage (DC voltage), it is possible to store the voltage by boosting it with excellent efficiency by a simple configuration.

1 車載発電システム
2 内燃機関
3 第1デバイス
4 第2デバイス
9 電圧印加装置
10 制御ユニット
21 中央処理装置
26 電流検知器
P 予測プログラム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 In-vehicle power generation system 2 Internal combustion engine 3 1st device 4 2nd device 9 Voltage application apparatus 10 Control unit 21 Central processing unit 26 Current detector P Prediction program

Claims (3)

内燃機関と、
前記内燃機関から排出され、温度が経時的に上下する排気ガスが供給されることにより電気分極する第1デバイスと、
前記第1デバイスから電力を取り出すための第2デバイスと、
前記第1デバイスに電圧を印加する電圧印加手段と、
前記第1デバイスに流れる電流を検知する電流検知手段と、
前記第1デバイスの温度および静電容量を予測する予測手段と、
前記電圧印加手段により前記第1デバイスに印加される電圧、前記電流検知手段により検知される前記第1デバイスに流れる電流、前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度および静電容量に基づいて、前記電圧印加手段を作動および停止させるための制御手段とを備えることを特徴とする、車載発電システム。
An internal combustion engine;
A first device that is electrically polarized by being supplied with exhaust gas that is discharged from the internal combustion engine and whose temperature rises and falls over time;
A second device for extracting power from the first device;
Voltage applying means for applying a voltage to the first device;
Current detection means for detecting a current flowing through the first device;
Predicting means for predicting the temperature and capacitance of the first device;
Based on the voltage applied to the first device by the voltage application means, the current flowing in the first device detected by the current detection means, the temperature and capacitance of the first device predicted by the prediction means. And a control means for operating and stopping the voltage application means.
前記制御手段は、
前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度が、前記第1デバイスのキュリー点以上である場合、および/または、前記第1デバイスが昇温状態である場合に、前記電圧印加手段を作動させ、
前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度が、前記第1デバイスのキュリー点以下であり、かつ、前記第1デバイスが降温状態である場合に、前記電圧印加手段を作動させる
ことを特徴とする、請求項1に記載の車載発電システム。
The control means includes
The voltage application means is activated when the temperature of the first device predicted by the prediction means is equal to or higher than the Curie point of the first device and / or when the first device is in a temperature rising state. Let
The voltage application unit is operated when the temperature of the first device predicted by the prediction unit is equal to or lower than the Curie point of the first device and the first device is in a temperature-decreasing state. The on-vehicle power generation system according to claim 1.
前記制御手段は、前記電圧印加手段が作動されているときに、
前記電圧印加手段により前記第1デバイスに印加される電圧、および、前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度および静電容量に基づいて、前記第1デバイスに流れる電流の理論値を算出し、
前記理論値と、前記電流検知手段により検知される前記第1デバイスに流れる電流とを比較することによって、前記第1デバイスに流れる電流の異常を検出し、
前記電流の異常が検出された場合に、前記電圧印加手段を停止させ、
前記電流の異常が検出されなかった場合に、前記第1デバイスに電流が流れる時間に基づいて、前記電圧印加手段を作動させる最適時間を算出し、
前記最適時間が経過したと判断されるまで、前記電圧印加装置を作動させ、前記最適時間が経過したと判断されたときに、前記電圧印加手段を停止させ、
前記電圧印加手段により前記第1デバイスに印加される電圧、および、前記予測手段により予測される前記第1デバイスの温度および静電容量に基づいて、前記第1デバイスに蓄積される理論電荷量を算出するとともに、前記電流検知手段により検知される前記第1デバイスに流れる電流に基づいて、前記第1デバイスに蓄積される実際の電荷量を算出し、それらを比較することによって、前記第1デバイスの損傷を検出する
ことを特徴とする、請求項2に記載の車載発電システム。
The control means, when the voltage application means is activated,
Based on the voltage applied to the first device by the voltage application unit and the temperature and capacitance of the first device predicted by the prediction unit, a theoretical value of the current flowing through the first device is calculated. And
By detecting the abnormality of the current flowing through the first device by comparing the theoretical value and the current flowing through the first device detected by the current detection means,
When the current abnormality is detected, the voltage application means is stopped,
When an abnormality in the current is not detected, an optimal time for operating the voltage applying unit is calculated based on the time during which the current flows in the first device,
Operate the voltage application device until it is determined that the optimum time has elapsed, and when it is determined that the optimum time has elapsed, stop the voltage application means,
Based on the voltage applied to the first device by the voltage application unit and the temperature and capacitance of the first device predicted by the prediction unit, the theoretical charge amount accumulated in the first device is Calculating the actual amount of charge accumulated in the first device based on the current flowing in the first device detected by the current detection means, and comparing the calculated amount of the first device; The in-vehicle power generation system according to claim 2, wherein the damage is detected.
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000297632A (en) * 1999-04-14 2000-10-24 Nissan Motor Co Ltd Exhaust heat power generation device for vehicle
JP2008223504A (en) * 2007-03-08 2008-09-25 Fujitsu Ten Ltd Diagnostic system, diagnostic method and control program
US20100289377A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 Neothermal Energy Solutions, Llc Apparatus and method for ferroelectric conversion of heat to electrical energy
JP2012089576A (en) * 2010-10-15 2012-05-10 Mitsubishi Electric Corp Peltier element drive controller, and air conditioner having the same
WO2012155102A1 (en) * 2011-05-11 2012-11-15 Crystal Genesis, Llc Pyroelectric energy production
JP2013099066A (en) * 2011-10-31 2013-05-20 Daihatsu Motor Co Ltd On-vehicle power generation system
JP2013543365A (en) * 2010-10-18 2013-11-28 オークランド ユニサービシズ リミテッド Self-sensing of dielectric elastomers using planar approximation

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000297632A (en) * 1999-04-14 2000-10-24 Nissan Motor Co Ltd Exhaust heat power generation device for vehicle
JP2008223504A (en) * 2007-03-08 2008-09-25 Fujitsu Ten Ltd Diagnostic system, diagnostic method and control program
US20100289377A1 (en) * 2009-05-14 2010-11-18 Neothermal Energy Solutions, Llc Apparatus and method for ferroelectric conversion of heat to electrical energy
JP2012089576A (en) * 2010-10-15 2012-05-10 Mitsubishi Electric Corp Peltier element drive controller, and air conditioner having the same
JP2013543365A (en) * 2010-10-18 2013-11-28 オークランド ユニサービシズ リミテッド Self-sensing of dielectric elastomers using planar approximation
WO2012155102A1 (en) * 2011-05-11 2012-11-15 Crystal Genesis, Llc Pyroelectric energy production
JP2013099066A (en) * 2011-10-31 2013-05-20 Daihatsu Motor Co Ltd On-vehicle power generation system

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