JP4475409B2 - Vehicle thermoelectric generator - Google Patents

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Description

本発明は、車両の熱電発電装置に係り、詳しくは熱電モジュールを用いた熱電発電による電力供給に関する。   The present invention relates to a vehicle thermoelectric generator, and more particularly to power supply by thermoelectric power generation using a thermoelectric module.

従来、車両に搭載された電気機器等の補機類への電力供給はオルタネータ等により発電した電力により行っていた。
しかし、オルタネータはエンジンの出力によって駆動するため、エンジンにはオルタネータを駆動させる分の負担が余計にかかり燃費の悪化を招いていた。
そこで、低温部と高温部との温度差によって発電可能な熱電モジュールを車両に設け、当該熱電モジュールによる熱電発電によりエンジンの負担を軽減する技術が開示されている。（特許文献１参照）。
特開２００１−３３２２９３号公報 Conventionally, electric power is supplied to auxiliary equipment such as electric devices mounted on a vehicle by electric power generated by an alternator or the like.
However, since the alternator is driven by the output of the engine, the engine is further burdened by driving the alternator, resulting in a deterioration in fuel consumption.
Therefore, a technology is disclosed in which a thermoelectric module capable of generating electric power according to a temperature difference between a low temperature part and a high temperature part is provided in a vehicle, and the burden on the engine is reduced by thermoelectric power generation by the thermoelectric module. (See Patent Document 1).
JP 2001-332293 A

熱電モジュールを用いた熱電発電によって安定した高い発電電力を得るには、熱電モジュールの低温部と高温部との温度差を大きくし、当該温度差を維持することである。
車両において高温源となり得る部分は比較的多くあるが、特に高温となり得るのはエンジンの排気系であり、排気直後の排ガスは十分な高温源となる。
それに対し、車両において安定した低温源を確保することは難しく、例えば代表的な低温源としては冷却水があるが、冷却水を排気系の周りに通すのは困難である。このように、車両において、排気系等の高温源の近傍にあり、比較的低温で、且つその温度を維持することのできる低温源を得るのは困難である。 In order to obtain stable high generated power by thermoelectric power generation using the thermoelectric module, it is necessary to increase the temperature difference between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module and maintain the temperature difference.
Although there are relatively many parts that can be a high temperature source in a vehicle, the exhaust system of the engine can be particularly high, and the exhaust gas immediately after exhaust becomes a sufficient high temperature source.
On the other hand, it is difficult to secure a stable low-temperature source in a vehicle. For example, a typical low-temperature source is cooling water, but it is difficult to pass cooling water around an exhaust system. Thus, in a vehicle, it is difficult to obtain a low-temperature source that is in the vicinity of a high-temperature source such as an exhaust system and that can maintain the temperature at a relatively low temperature.

上記特許文献１に開示された技術では、熱電モジュールの高温部をエンジンや排気マフラ等に設け、低温部を主に空気流としているが、エンジンや排気マフラ等は排気直後の排ガスに比べそれほど高温とはならず、空気流を低温部とすると車両停止中等により空気の流れが止まると低温を維持するのが困難である。したがって、上記特許文献１に開示された技術の、熱電モジュールを用いた熱電発電は十分で安定した発電量を得ることは難しいという問題がある。   In the technique disclosed in Patent Document 1, the high-temperature part of the thermoelectric module is provided in an engine, an exhaust muffler, etc., and the low-temperature part is mainly used as an air flow. However, if the air flow is a low temperature part, it is difficult to maintain the low temperature when the air flow stops due to the vehicle being stopped or the like. Therefore, the thermoelectric power generation using the thermoelectric module of the technique disclosed in Patent Document 1 has a problem that it is difficult to obtain a sufficient and stable power generation amount.

本発明はこのような問題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、十分且つ安定した温度差を確保可能な位置に熱電モジュールをレイアウトし、当該熱電モジュールによる熱電発電によりエンジンの負担を軽減させ燃費を向上させることができる車両の熱電発電装置を提供することにある。   The present invention has been made to solve such a problem. The object of the present invention is to lay out a thermoelectric module at a position where a sufficient and stable temperature difference can be secured, and to perform engine generation by thermoelectric power generation using the thermoelectric module. An object of the present invention is to provide a thermoelectric generator for a vehicle that can reduce the burden on the vehicle and improve fuel efficiency.

上記した目的を達成するために、請求項１の車両の熱電発電装置では、内燃機関の排気通路に配設されたタービンを排ガスにより回転させることで吸気通路に配設されたコンプレッサを回転させて吸気の過給を行うターボ過給機と、前記吸気通路における前記コンプレッサ側に設けた低温部及び前記排気通路における前記タービン側に設けた高温部を有し、該低温部と該高温部との温度差により熱電発電を行う熱電モジュールとを備え、前記熱電モジュールを用いた熱電発電による発電電力が車両の要求電力を満たす場合にのみ、該熱電モジュールを用いた熱電発電による該車両へ電力供給を行うことを特徴とする車両の熱電発電装置。 In order to achieve the above-described object, in the thermoelectric generator for a vehicle according to claim 1, the compressor disposed in the intake passage is rotated by rotating the turbine disposed in the exhaust passage of the internal combustion engine with the exhaust gas. A turbocharger that performs supercharging of intake air, a low-temperature portion provided on the compressor side in the intake passage, and a high-temperature portion provided on the turbine side in the exhaust passage, the low-temperature portion and the high-temperature portion A thermoelectric module that performs thermoelectric generation based on a temperature difference, and supplies power to the vehicle by thermoelectric power generation using the thermoelectric module only when the power generated by the thermoelectric power generation using the thermoelectric module satisfies the required power of the vehicle. A thermoelectric power generation device for a vehicle, characterized in that it is performed .

これより、吸気通路と排気通路が接近するターボ過給機のコンプレッサ側とタービン側との間に熱電モジュールを設け、当該熱電モジュールの熱電発電を行い、車両への電力供給は、当該熱電発電による発電電力が車両の要求電力を満たしている場合のみとし、当該熱電発電による発電電力が車両の供給電力に満たない場合には、熱電モジュールを用いた熱電発電による車両への電力供給は行わない。 From this, a thermoelectric module is provided between the compressor side and the turbine side of a turbocharger intake passage and the exhaust passage approaches, have rows thermoelectric power generation of the thermoelectric module, the power supply to the vehicle, the thermoelectric generation Only when the power generated by the vehicle satisfies the required power of the vehicle, and when the power generated by the thermoelectric power generation is less than the power supplied to the vehicle, power is not supplied to the vehicle by the thermoelectric power generation using the thermoelectric module. .

請求項２の車両の熱電発電装置では、前記低温部と前記高温部との温度差が、予め設定された所定温度差以上である場合にのみ、該熱電モジュールを用いた熱電発電による車両の電力供給を行うことを特徴としている。 In the thermoelectric generator for a vehicle 請 Motomeko 2 is the temperature difference between the high temperature section and the low temperature section only when it is preset or predetermined temperature difference, of the vehicle by the thermoelectric generator using the thermoelectric module It is characterized by supplying power.

これより、熱電モジュールを用いた熱電発電により行う車両の電力供給は、熱電モジュールの低温部と高温部との温度差を十分に得られる場合のみとし、熱電モジュールの低温部と高温部との温度差が十分に得られない場合には、熱電モジュールを用いた熱電発電による車両の電力供給は行わない。   Therefore, the power supply of the vehicle by thermoelectric power generation using the thermoelectric module shall be performed only when a sufficient temperature difference between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module is obtained, and the temperature between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module. When the difference cannot be obtained sufficiently, the vehicle is not supplied with electric power by thermoelectric power generation using a thermoelectric module.

上記手段を用いる本発明の請求項１の車両の熱電発電装置によれば、ターボ過給機のコンプレッサ側とタービン側との間が互いに接近しているという構造を有効に利用し、熱電モジュールを容易にレイアウトすることができる。また、低温部及び高温部はそれぞれの熱源との間隔を近くすることができるため、損失の少ない熱電発電を行うことができる。
さらに、熱電モジュールの低温部と高温部との間隔が狭くても、吸気及び排気はエンジンが運転している間流動しているため、温度差は維持され、このことから熱電モジュールは十分な発電電力を安定して得ることができる。また、熱電モジュールによる発電電力が車両の供給電力に満たない場合には熱電発電による電力供給を行わないようにすることができる。 According to the vehicle thermoelectric generator of the present invention using the above means, the structure in which the compressor side and the turbine side of the turbocharger are close to each other is effectively used, and the thermoelectric module is used. Easy layout. Moreover, since the space | interval with each heat source can be made close to a low temperature part and a high temperature part, thermoelectric power generation with few losses can be performed.
Furthermore, even if the interval between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module is narrow, the temperature difference is maintained because the intake and exhaust flows while the engine is running. Electric power can be obtained stably. Moreover, when the electric power generated by the thermoelectric module is less than the electric power supplied to the vehicle, it is possible not to supply electric power by thermoelectric power generation.

これにより、オルタネータを使用せず、熱電モジュールを用いた熱電発電により車両の補機類等に対して良好に電力を供給することができ、オルタネータを駆動する分のエンジンの負担を軽減し燃費を向上させることができ、車両の電力供給が不安定になることを防止することができる。 As a result, electric power can be satisfactorily supplied to vehicle auxiliary equipment, etc. by thermoelectric power generation using a thermoelectric module without using an alternator, reducing the burden on the engine for driving the alternator and improving fuel efficiency. Ki is possible to improve the power supply of the vehicle can be prevented from becoming unstable.

請求項２の車両の熱電発電装置によれば、低温部と高温部の温度差が低い場合には、熱電発電による電力供給を行わないようにすることで、車両の電力供給が不安定になることを十分に防止することができる。 According to the vehicle thermoelectric generator of claim 2 , when the temperature difference between the low temperature portion and the high temperature portion is low, the power supply of the vehicle becomes unstable by not performing the power supply by the thermoelectric power generation. This can be sufficiently prevented.

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
図１を参照すると本発明に係る熱電発電装置を備えた車両の概略構成図が示されており、図２を参照すると図１のＡ−Ａ線に沿う断面図が示されている。以下、図１に基づき説明する。
図１に示すように、車両に搭載されたエンジン（内燃機関）１の吸気側には吸気マニホールド２を介して吸気管（吸気通路）４が接続されており、一方、エンジン１の排気側には排気マニホールド６を介して排気管（排気通路）８が接続されている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
Referring to FIG. 1, there is shown a schematic configuration diagram of a vehicle equipped with a thermoelectric generator according to the present invention, and with reference to FIG. 2, a sectional view taken along the line AA of FIG. Hereinafter, a description will be given based on FIG.
As shown in FIG. 1, an intake pipe (intake passage) 4 is connected to an intake side of an engine (internal combustion engine) 1 mounted on a vehicle via an intake manifold 2, while on the exhaust side of the engine 1. An exhaust pipe (exhaust passage) 8 is connected through an exhaust manifold 6.

当該吸気管４及び排気管８の途中にはターボチャージャ（ターボ過給機）１０が設けられている。
詳しくは、吸気管４にターボチャージャ１０のコンプレッサハウジング１２が設けられており、当該コンプレッサハウジング１２内にコンプレッサインペラ１４が収納されている。一方、排気管８にはターボチャージャ１０のタービンハウジング１６が設けられており、当該タービンハウジング１６内にタービンインペラ１８が収納されている。コンプレッサハウジング１２とタービンハウジング１６はセンターハウジング２０を介して連結されており、コンプレッサインペラ１４とタービンインペラ１８は互いが同期回転するようセンターハウジング２０内に収納されている回転軸２２を介して連結されている。 A turbocharger (turbocharger) 10 is provided in the middle of the intake pipe 4 and the exhaust pipe 8.
Specifically, the compressor housing 12 of the turbocharger 10 is provided in the intake pipe 4, and the compressor impeller 14 is accommodated in the compressor housing 12. On the other hand, the exhaust pipe 8 is provided with a turbine housing 16 of the turbocharger 10, and a turbine impeller 18 is accommodated in the turbine housing 16. The compressor housing 12 and the turbine housing 16 are connected via a center housing 20, and the compressor impeller 14 and the turbine impeller 18 are connected via a rotating shaft 22 housed in the center housing 20 so as to rotate synchronously with each other. ing.

コンプレッサハウジング１２の吸気入口部１２ａ及びタービンハウジング１６の排気出口部１６ａはそれぞれ回転軸２２の軸線方向に向かって吸気管４、排気管８がそれぞれ接続されており、吸気出口部１２ｂ及び排気入口部１６ｂは、各インペラ１４、１８の外周から、回転軸２２と垂直をなす同一方向に向かって吸気管４、排気管８がそれぞれ接続されている。   An intake pipe 4 and an exhaust pipe 8 are respectively connected to the intake inlet portion 12a of the compressor housing 12 and the exhaust outlet portion 16a of the turbine housing 16 in the axial direction of the rotary shaft 22, and the intake outlet portion 12b and the exhaust inlet portion 16b is connected to the intake pipe 4 and the exhaust pipe 8 from the outer periphery of the impellers 14 and 18 in the same direction perpendicular to the rotary shaft 22, respectively.

また、吸気管４において、コンプレッサハウジング１２よりも吸気下流側にはコントロールパイプ３０の一端が接続されており、当該コントロールパイプ３０の他端側にはウエストゲートアクチュエータ３２が接続されている。さらに、排気管８において、タービンハウジング１６の排気上流側と排気下流側を連通する排気バイパス管３４が接続され、当該排気バイパス管３４の排気上流端にはウエストゲートバルブ３６が設けられている。ウエストゲートバルブ３６は上記ウエストゲートアクチュエータ３２とロッド３７を介して連結されている。   Further, in the intake pipe 4, one end of a control pipe 30 is connected to the intake downstream side of the compressor housing 12, and a wastegate actuator 32 is connected to the other end side of the control pipe 30. Further, in the exhaust pipe 8, an exhaust bypass pipe 34 that connects the exhaust upstream side and the exhaust downstream side of the turbine housing 16 is connected, and a wastegate valve 36 is provided at the exhaust upstream end of the exhaust bypass pipe 34. The wastegate valve 36 is connected to the wastegate actuator 32 via a rod 37.

ウエストゲートバルブ３６は、吸気の過給圧が所定以上となると、ウエストゲートアクチュエータ３２によって開方向に作動されることで、排気流をバイパス管３４内へと迂回させる機能を有する。
吸気管４において、コントロールパイプ３０よりもさらに吸気下流側には、過給され温度が上昇した吸気を冷却するインタークーラ３８が設けられている。 The wastegate valve 36 has a function of diverting the exhaust flow into the bypass pipe 34 by being actuated in the opening direction by the wastegate actuator 32 when the supercharging pressure of the intake air exceeds a predetermined value.
In the intake pipe 4, an intercooler 38 that cools the intake air that has been supercharged and increased in temperature is provided further downstream of the control pipe 30 than the control pipe 30.

コンプレッサ側となるコンプレッサハウジング１２の吸気出口部１２ｂ近傍の吸気管４と、タービン側となるタービンハウジング１６の排気入口部１６ａ近傍の排気管８との間には熱電モジュール４０が設けられている。なお、上記実施形態では吸気出口部１２ｂ近傍と排気入口部１６ａ近傍との間に熱電モジュールを設けているが、ターボチャージャ１０の形状やレイアウトに応じて吸気入口部１２ａ近傍と排気出口部１６ｂ近傍との間に設けてもよい。また、コンプレッサハウジング１２とタービンハウジング１６との間に設けてもよい。   A thermoelectric module 40 is provided between the intake pipe 4 near the intake outlet 12b of the compressor housing 12 on the compressor side and the exhaust pipe 8 near the exhaust inlet 16a of the turbine housing 16 on the turbine side. In the above embodiment, a thermoelectric module is provided between the vicinity of the intake outlet portion 12b and the vicinity of the exhaust inlet portion 16a. You may provide between. Further, it may be provided between the compressor housing 12 and the turbine housing 16.

詳しくは、熱電モジュール４０は、図２にも示すように、吸気管４及び排気管８と直接当接している絶縁体４０ａ、４０ｂを介して設けられ、吸気管４側を低温部、排気管８側を高温部としている。当該熱電モジュールは、この低温部と高温部から得られる温度差、つまり吸気と排気の温度差により熱電発電を行う機能を有する。
また、当該熱電モジュール４０が設けられている部分の、吸気管４内及び排気管８内には、絶縁体４０ａ、４０ｂの当接している面と垂直をなし、且つ管内を流れる吸気または排気の方向に延びた、複数の放熱フィン４２、吸熱フィン４４が設けられている。当該放熱フィン４２や吸熱フィン４４は吸気や排気の流れを妨げることなく、吸気や排気の温度を熱電モジュール１０に伝達しやすくする機能を有している。 Specifically, as shown in FIG. 2, the thermoelectric module 40 is provided via insulators 40 a and 40 b that are in direct contact with the intake pipe 4 and the exhaust pipe 8. The 8 side is a high temperature part. The thermoelectric module has a function of performing thermoelectric power generation based on a temperature difference obtained from the low temperature part and the high temperature part, that is, a temperature difference between intake air and exhaust gas.
Further, in the portion where the thermoelectric module 40 is provided, the intake pipe 4 and the exhaust pipe 8 are perpendicular to the abutting surfaces of the insulators 40a and 40b, and the intake or exhaust air flowing in the pipes. A plurality of heat radiation fins 42 and heat absorption fins 44 extending in the direction are provided. The heat radiating fins 42 and the heat absorbing fins 44 have a function of easily transmitting the temperature of the intake air and the exhaust gas to the thermoelectric module 10 without hindering the flow of the intake air and the exhaust gas.

さらに、当該熱電モジュール４０が設けられている部分の、吸気管４内及び排気管８内には、吸気温度センサ４６、排気温度センサ４８がそれぞれ設けられている。
また熱電モジュール４０はＤＣ／ＤＣコンバータ５０と電気的に接続されている。当該ＤＣ／ＤＣコンバータ５０は熱電モジュール４０により発電された電力を適切な電圧に変換する機能を有している。 Further, an intake air temperature sensor 46 and an exhaust gas temperature sensor 48 are respectively provided in the intake pipe 4 and the exhaust pipe 8 where the thermoelectric module 40 is provided.
The thermoelectric module 40 is electrically connected to the DC / DC converter 50. The DC / DC converter 50 has a function of converting the electric power generated by the thermoelectric module 40 into an appropriate voltage.

また、車両にはエンジン１の出力により発電するオルタネータ５２、電力を蓄電するバッテリ５４、空調類、オーディオ類、ランプ類等の車両に搭載されている電気機器の補機類５６が搭載されている。そして、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、オルタネータ５２、バッテリ５４、及び補機類５６はそれぞれ電気的に接続されている。
さらに、車両には、当該車両の各種制御を行うＥＣＵ（電子コントロールユニット）６０が搭載されている。当該ＥＣＵ６０は上記吸気温度センサ４６、排気温度センサ４８、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０、オルタネータ５２、バッテリ５４、補機類５６等の各種装置等と電気的に接続されている。 Further, the vehicle is equipped with an alternator 52 that generates electric power from the output of the engine 1, a battery 54 that stores electric power, an air conditioner, audio, lamps, and other electrical equipment accessories 56 that are mounted on the vehicle. . The DC / DC converter 50, the alternator 52, the battery 54, and the auxiliary devices 56 are electrically connected to each other.
Furthermore, the vehicle is equipped with an ECU (electronic control unit) 60 that performs various controls of the vehicle. The ECU 60 is electrically connected to various devices such as the intake air temperature sensor 46, the exhaust gas temperature sensor 48, the DC / DC converter 50, the alternator 52, the battery 54, and auxiliary machines 56.

以下、このように構成された本発明に係る車両の熱電発電装置の作用について説明する。
図３を参照すると、本発明に係る熱電発電装置を備えた車両のＥＣＵ６０により実行される車両走行中の電力供給についての制御ルーチンがフローチャートで示されており、以下同フローチャートに基づき説明する。 The operation of the vehicle thermoelectric generator according to the present invention configured as described above will be described below.
Referring to FIG. 3, a control routine for power supply during vehicle running executed by the ECU 60 of the vehicle provided with the thermoelectric generator according to the present invention is shown in a flowchart, and will be described below based on the flowchart.

まず、ステップＳ１では、例えばブーストセンサ（図示せず）からの情報に基づき、ターボチャージャ１０のタービン１８が作動しているか否かを判別する。つまり、ある程度の排気流量があるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ２に進む。
ステップＳ２では、上記吸気温度センサ４６及び排気温度センサ４８により検出される吸気温度と排気温度から熱電モジュール４０の低温部と高温部の温度差Ｔを算出する。このとき当該低温部の温度及び高温部の温度は、放熱フィン４２、吸熱フィン４４により吸気及び排気の温度がそれぞれ良好に伝達されている。 First, in step S1, it is determined whether or not the turbine 18 of the turbocharger 10 is operating based on information from, for example, a boost sensor (not shown). That is, it is determined whether or not there is a certain exhaust flow rate. If the determination result is true (Yes), the process proceeds to step S2.
In step S2, the temperature difference T between the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module 40 is calculated from the intake air temperature and the exhaust gas temperature detected by the intake air temperature sensor 46 and the exhaust gas temperature sensor 48. At this time, the temperature of the low-temperature part and the temperature of the high-temperature part are well transmitted to the intake and exhaust temperatures by the radiating fins 42 and the heat-absorbing fins 44, respectively.

次のステップＳ３では、算出した温度差Ｔと予め設定してある所定温度Ｔ１（例えば４００℃）とを比較し、温度差Ｔが所定温度Ｔ１以上であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、ＤＣ／ＤＣコンバータ５０から、熱電モジュール４０の熱電発電により発電される発電電力Ｅ１を検出する。 In the next step S3, the calculated temperature difference T is compared with a predetermined temperature T1 (for example, 400 ° C.) set in advance, and it is determined whether or not the temperature difference T is equal to or higher than the predetermined temperature T1. If the determination result is true (Yes), the process proceeds to step S4.
In step S <b> 4, generated power E <b> 1 generated by thermoelectric power generation of the thermoelectric module 40 is detected from the DC / DC converter 50.

また、次のステップＳ５では、補機類５６等の各種装置を機能させるために必要な電力や、バッテリ５４の充電量が少ない場合には必要な充電量を含めた、要求電力Ｅ２を算出する。
そして、ステップＳ６において、熱電モジュール４０による発電電力Ｅ１と補機類５６等の要求電力Ｅ２とを比較し、発電電力Ｅ１が要求電力Ｅ２以上であるか否かを判別する。判別結果が真（Ｙｅｓ）であれば、ステップＳ７に進む。 Further, in the next step S5, the required power E2 is calculated including the power required for causing various devices such as the auxiliary machines 56 to function, and the required charge amount when the charge amount of the battery 54 is small. .
In step S6, the generated power E1 from the thermoelectric module 40 is compared with the required power E2 of the auxiliary machinery 56, etc., and it is determined whether or not the generated power E1 is equal to or higher than the required power E2. If the determination result is true (Yes), the process proceeds to step S7.

ステップＳ７では、熱電モジュール４０による熱電発電により補機類４８等への電力供給を行い、当該ルーチンを抜ける。
一方、ステップＳ１、ステップＳ３またはステップＳ６における判別結果が偽（Ｎｏ）であった場合、即ちタービン１８が作動していない場合、温度差Ｔが所定温度差Ｔ１未満であった場合、または、発電電力Ｅ１が要求電力Ｅ１未満であった場合には、ステップＳ１０に進む。 In step S7, electric power is supplied to the auxiliary machinery 48 and the like by thermoelectric power generation by the thermoelectric module 40, and the routine is exited.
On the other hand, if the determination result in step S1, step S3 or step S6 is false (No), that is, if the turbine 18 is not operating, if the temperature difference T is less than the predetermined temperature difference T1, or if power generation If the power E1 is less than the required power E1, the process proceeds to step S10.

ステップＳ１０では、エンジン１の出力により駆動するオルタネータ５２での発電電力により補機類４８等の電力供給を行い、当該ルーチンを抜ける。
以上のように、ターボチャージャ１０のコンプレッサハウジング１２の吸気出口部分１２ｂとタービンハウジング１６の排気入口部分１６ｂとの間が互いに接近しているという構造を有効に利用し、熱電モジュール４０を容易にレイアウトすることができる。また、低温部及び高温部と熱源との間隔を近くすることができるため、損失が少ない効率のよい熱電発電を行うことができる。 In step S10, power is supplied to the auxiliary machinery 48 and the like by the generated power from the alternator 52 driven by the output of the engine 1, and the routine is exited.
As described above, the thermoelectric module 40 can be easily laid out by effectively utilizing the structure in which the intake outlet portion 12b of the compressor housing 12 of the turbocharger 10 and the exhaust inlet portion 16b of the turbine housing 16 are close to each other. can do. Moreover, since the space | interval of a low temperature part and a high temperature part, and a heat source can be shortened, efficient thermoelectric power generation with few losses can be performed.

さらに、熱電モジュール４０の低温部と高温部との間隔が狭くても、吸気及び排気はエンジン１が運転している間流動しているため温度差は維持され、熱電モジュール４０は十分な発電電力を安定して得ることができる。
これにより、本発明に係る車両の熱電発電装置は、オルタネータ５２を使用せず、熱電モジュール４０を用いた熱電発電により車両の補機類５６等に対して良好に電力を供給することができ、オルタネータ５２を駆動する分のエンジン１の負担を軽減し燃費を向上させることができる。 Furthermore, even if the interval between the low temperature portion and the high temperature portion of the thermoelectric module 40 is narrow, the temperature difference is maintained because the intake air and the exhaust gas flow while the engine 1 is operating, and the thermoelectric module 40 has sufficient generated power. Can be obtained stably.
Thereby, the thermoelectric power generation device for a vehicle according to the present invention can supply power to the auxiliary machinery 56 and the like of the vehicle by thermoelectric power generation using the thermoelectric module 40 without using the alternator 52, The burden on the engine 1 for driving the alternator 52 can be reduced and the fuel consumption can be improved.

また、熱電モジュール４０を用いた熱電発電では、十分な電力を確保することができない場合には、オルタネータ５２の発電を切り換えることで車両の電力供給が不安定になることを確実に防止することができる。
以上で本発明に係る車両の熱電発電装置の実施形態についての説明を終えるが、実施形態は上記実施形態に限られるものではない。 Further, in the case of thermoelectric power generation using the thermoelectric module 40, when sufficient power cannot be secured, it is possible to reliably prevent the power supply of the vehicle from becoming unstable by switching the power generation of the alternator 52. it can.
Although the description about the embodiment of the thermoelectric power generation device for a vehicle according to the present invention is finished above, the embodiment is not limited to the above embodiment.

例えば、上記実施形態では、熱電モジュール４０の熱電発電による発電電力Ｅ１はＤＣ／ＤＣコンバータ５０から検出しているが、これに限られるものではなく、熱電モジュール４０の低温部と高温部との温度差Ｔから発電電力Ｅ１を算出するようにしてもよい。
また、上記実施形態では、熱電モジュール４０の低温部と高温部との温度差Ｔによる判別（ステップＳ３）と、熱電モジュール４０の熱電発電による発電電力Ｅ１による判別（ステップＳ６）の両方の判別を行っているが、どちらか一方のみの判別としても構わない。 For example, in the above embodiment, the generated electric power E1 generated by the thermoelectric power generation of the thermoelectric module 40 is detected from the DC / DC converter 50, but the present invention is not limited to this, and the temperatures of the low temperature part and the high temperature part of the thermoelectric module 40 are not limited thereto. The generated power E1 may be calculated from the difference T.
Moreover, in the said embodiment, both discrimination | determination by the temperature difference T of the low temperature part and high temperature part of the thermoelectric module 40 (step S3), and discrimination | determination by the electric power E1 by the thermoelectric power generation of the thermoelectric module 40 (step S6) are discriminate | determined. However, only one of them may be determined.

また、上記実施形態では、タービン１８の作動を判別しているが（ステップＳ１）、当該判別を行わないようにしてもよい。
また、上記実施例では、吸気温と排気温をそれぞれ温度センサで検出しているが、吸気温は外気温度で推定し、排気温はエンジンの運転状態で推定することも可能である。 In the above embodiment, the operation of the turbine 18 is determined (step S1), but the determination may not be performed.
In the above embodiment, the intake air temperature and the exhaust gas temperature are detected by the temperature sensors, respectively. However, the intake air temperature can be estimated from the outside air temperature, and the exhaust gas temperature can be estimated from the operating state of the engine.

本発明に係る熱電発電装置を備えた車両の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of a vehicle including a thermoelectric generator according to the present invention. 図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG. 本発明に係る熱電発電装置を備えた車両のＥＣＵにより実行される車両走行中の電力供給についての制御ルーチンを示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control routine about the electric power supply during the vehicle travel performed by ECU of the vehicle provided with the thermoelectric power generator which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１ エンジン（内燃機関）
４ 吸気管（吸気通路）
８ 排気管（排気通路）
１０ ターボチャージャ（ターボ過給機）
１２ コンプレッサハウジング
１２ｂ 吸気出口部
１６ タービンハウジング
１６ｂ 排気入口部
４０ 熱電モジュール
４２ 放熱フィン
４４ 吸熱フィン
４６ 吸気温度センサ
４８ 排気温度センサ
５０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
５２ オルタネータ
５４ バッテリ
５６ 補機類
６０ ＥＣＵ 1 engine (internal combustion engine)
4 Intake pipe (intake passage)
8 Exhaust pipe (exhaust passage)
10 Turbocharger (turbocharger)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 12 Compressor housing 12b Intake outlet part 16 Turbine housing 16b Exhaust inlet part 40 Thermoelectric module 42 Radiation fin 44 Heat absorption fin 46 Intake temperature sensor 48 Exhaust temperature sensor 50 DC / DC converter 52 Alternator 54 Battery 56 Auxiliary equipment 60 ECU

Claims (2)

内燃機関の排気通路に配設されたタービンを排ガスにより回転させることで吸気通路に配設されたコンプレッサを回転させて吸気の過給を行うターボ過給機と、
前記吸気通路における前記コンプレッサ側に設けた低温部及び前記排気通路における前記タービン側に設けた高温部を有し、該低温部と該高温部との温度差により熱電発電を行う熱電モジュールとを備え、
前記熱電モジュールを用いた熱電発電による発電電力が車両の要求電力を満たす場合にのみ、該熱電モジュールを用いた熱電発電による該車両へ電力供給を行うことを特徴とする車両の熱電発電装置。 A turbocharger that supercharges intake air by rotating a compressor disposed in an intake passage by rotating a turbine disposed in an exhaust passage of the internal combustion engine with exhaust gas;
It has a high temperature portion provided on the turbine side of the low temperature portion and the exhaust passage provided on the compressor side of the intake passage, and a thermoelectric module for thermoelectric power generation by temperature difference between the low temperature portion and the high temperature portion ,
A vehicle thermoelectric power generation apparatus that supplies electric power to the vehicle by thermoelectric power generation using the thermoelectric module only when the power generated by thermoelectric power generation using the thermoelectric module satisfies the required power of the vehicle. 前記低温部と前記高温部との温度差が、予め設定された所定温度差以上である場合にのみ、該熱電モジュールを用いた熱電発電による車両の電力供給を行うことを特徴とする請求項１記載の車両の熱電発電装置。 Claim 1 where the temperature difference between the low-temperature portion and the high temperature portion is only when a preset or predetermined temperature difference, and performs power supply of the vehicle by the thermoelectric generator using the thermoelectric module serial mounting of thermoelectric generator for a vehicle.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019145721A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-01 Cummins Ltd Turbocharger assembly

Families Citing this family (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4929004B2 (en) * 2007-03-23 2012-05-09 三菱重工業株式会社 Gas turbine power generation system
DE102009003737B4 (en) 2009-04-03 2012-12-20 Webasto Ag Mobile heating system
US20130092350A1 (en) * 2011-10-14 2013-04-18 General Electric Company System for cooling fluid flow within an engine
JP5831396B2 (en) * 2012-08-15 2015-12-09 トヨタ自動車株式会社 Thermoelectric generator
DE102012219968A1 (en) * 2012-10-31 2014-06-12 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Exhaust system with thermoelectric generator
US20150214458A1 (en) * 2014-01-27 2015-07-30 General Electric Company Thermoelectric generator system for intercooler coupled to turbocharger
CN104279077B (en) * 2014-09-26 2017-02-15 东风商用车有限公司 Two-stage linkage type automobile tail gas thermoelectric power generation system
CN104279078B (en) * 2014-09-26 2015-12-16 东风商用车有限公司 A kind of vehicle exhaust thermo-electric generation system

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63111268A (en) * 1986-10-29 1988-05-16 Mazda Motor Corp Exhaust heat utilizing device for engine
JP2000328981A (en) * 1999-05-21 2000-11-28 Toyota Motor Corp Engine control unit
JP2002199761A (en) * 2000-12-27 2002-07-12 Kawasaki Heavy Ind Ltd Thermoelectric element power generator
JP2002317631A (en) * 2001-04-23 2002-10-31 Komatsu Ltd Engine emission gas exhausting device
JP2004332859A (en) * 2003-05-09 2004-11-25 Koyo Seiko Co Ltd Rolling bearing

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2019145721A1 (en) * 2018-01-26 2019-08-01 Cummins Ltd Turbocharger assembly
US11242797B2 (en) 2018-01-26 2022-02-08 Cummins Ltd. Turbocharger assembly

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