JP4715340B2 - Thermoelectric generator - Google Patents

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Description

本発明は、熱電発電装置にかかり、特に、自動車の排気ガスの排気経路に発生する熱や各種熱などを利用して熱電素子を用いて発電する熱電発電装置に関する。   The present invention relates to a thermoelectric power generation apparatus, and more particularly to a thermoelectric power generation apparatus that generates heat using a thermoelectric element using heat generated in an exhaust path of an exhaust gas of an automobile, various heats, and the like.

従来から自動車の排気ガスの排気経路やエンジン等の発熱部位に熱電素子等の熱電気変換器を設けて、熱電発電を行う熱電発電装置が提案されている。   2. Description of the Related Art Conventionally, there has been proposed a thermoelectric power generation apparatus that performs thermoelectric power generation by providing a thermoelectric converter such as a thermoelectric element in an exhaust path of an automobile exhaust gas or a heat generating part such as an engine.

例えば、特許文献１に記載の技術では、複数のＢｉＴｅ等で形成された熱電素子を自動車エンジンや工場の炉等の排ガス通路に配置し、この熱エネルギを電力に変換している。また、熱電素子部の高温側の温度と低温側温度を制御部で測定し、制御部が、この測定温度における熱電素子の出力特性から最適な出力となる電流値を決定して、対応する制御信号を電流制御回路に供給し、電流制御回路が熱電素子の発生電力を、制御信号に基づく電流値で取り出して、ＤＣ−ＤＣコンバータで必要な電圧に昇圧及び平滑化してバッテリ等を充電している。   For example, in the technique described in Patent Document 1, thermoelectric elements formed of a plurality of BiTe or the like are arranged in an exhaust gas passage such as an automobile engine or a factory furnace, and the thermal energy is converted into electric power. In addition, the control unit measures the temperature on the high temperature side and the temperature on the low temperature side of the thermoelectric element unit, and the control unit determines the current value that gives the optimum output from the output characteristics of the thermoelectric element at this measured temperature, and performs the corresponding control. The signal is supplied to the current control circuit, and the current control circuit takes out the generated electric power of the thermoelectric element as a current value based on the control signal, and boosts and smoothes it to a necessary voltage by a DC-DC converter to charge a battery or the like. Yes.

すなわち、特許文献１に記載の技術では、熱電素子の高温側温度と低温側温度をセンサ等で検出して、出力特性テーブルを用いて熱電素子の電流の動作点を決定しており、これによって熱電素子の発生電力を有効に取り出すことが可能となる。
特開平６−２２５７２号公報 That is, in the technique described in Patent Document 1, the high temperature side temperature and the low temperature side temperature of the thermoelectric element are detected by a sensor or the like, and the operating point of the thermoelectric element current is determined using the output characteristic table. It is possible to effectively extract the electric power generated by the thermoelectric element.
JP-A-6-22572

しかしながら、特許文献１に記載の技術では、温度検出のための温度センサが必要となり、温度センサは数百度を超える温度を検出する必要があり、高価なものとなってしまう、という問題がある。   However, the technique described in Patent Document 1 requires a temperature sensor for temperature detection, and the temperature sensor needs to detect a temperature exceeding several hundred degrees, which is expensive.

また、熱電素子の高温側温度と低温側温度を正確に測定するには、センサを素子面近くに配置する必要があり、センサの搭載が極めて困難である、という問題がある。   In addition, in order to accurately measure the high temperature side temperature and the low temperature side temperature of the thermoelectric element, it is necessary to dispose the sensor near the element surface, and there is a problem that mounting of the sensor is extremely difficult.

本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、温度センサを設けることなく、熱電変換器の発生電力を有効に取り出すことができるようにすることを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problem, and an object thereof is to enable effective extraction of the electric power generated by a thermoelectric converter without providing a temperature sensor.

上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、熱を電力に変換して出力する熱電変換器と、前記熱電変換器から出力される電力の調整を行うためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子をオンオフ制御した時の前記熱電変換器の平均電流又は平均開放電圧を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記平均電流又は平均開放電圧に対応する前記熱電変換器の動作電流が予め定められたマップを用いて、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記動作電流を演算する演算手段と、前記熱電変換器の出力が前記動作電流となるように前記スイッチング素子を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
また、請求項２に記載の発明は、熱を電力に変換して出力する熱電変換器と、前記熱電変換器から出力される電力の調整を行うためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子がオフ状態の時の前記熱電変換器の開放電圧を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された開放電圧に対応する前記熱電変換器の動作電流が予め定められたマップを用いて、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記動作電流を演算する演算手段と、前記熱電変換器の出力が前記動作電流となるように前記スイッチング素子を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
さらに、請求項３に記載の発明は、熱を電力に変換して出力する熱電変換器と、前記熱電変換器から出力される電力の調整を行うためのスイッチング素子と、前記スイッチング素子がオン状態の時の前記熱電変換器の短絡電流を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記短絡電流の半分の値を前記熱電変換器の動作電流として演算する演算手段と、前記熱電変換器の出力が前記動作電流となるように前記スイッチング素子を制御する制御手段と、を備えることを特徴としている。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is a thermoelectric converter that converts heat into electric power and outputs the electric power; a switching element that adjusts electric power output from the thermoelectric converter; detecting means for detecting a flat Hitoshiden flow or average open-circuit voltage of the thermoelectric converter when the on-off control of the switching element, the thermoelectric converter which corresponds to the average current or average open circuit voltage detected by the detecting means using the map operating current of predetermined based on a detection result of said detecting means, and calculating means for calculating a pre kidou operating current, the so output of the thermoelectric transducer is the operating current And a control means for controlling the switching element.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a thermoelectric converter that converts heat into electric power and outputs the electric power, a switching element for adjusting electric power output from the thermoelectric converter, and the switching element in an off state. Detecting means for detecting an open circuit voltage of the thermoelectric converter at the time of, and using a map in which an operating current of the thermoelectric converter corresponding to the open circuit voltage detected by the detecting means is determined in advance. Based on a detection result, it is provided with the calculating means which calculates the said operating current, and the control means which controls the said switching element so that the output of the said thermoelectric converter may become the said operating current, It is characterized by the above-mentioned.
Furthermore, the invention described in claim 3 is a thermoelectric converter that converts heat into electric power and outputs the electric power, a switching element that adjusts electric power output from the thermoelectric converter, and the switching element is in an ON state. Detecting means for detecting a short-circuit current of the thermoelectric converter at the time of calculation, a calculating means for calculating a half value of the short-circuit current detected by the detecting means as an operating current of the thermoelectric converter, and the thermoelectric converter Control means for controlling the switching element so that the output current becomes the operating current.

請求項１〜３に記載の発明によれば、熱電変換器では、熱を電力に変換して出力する。例えば、熱電変換器としては、公知の熱電素子を適用することができるが、複数の熱電素子を組み合わせて構成してもよい。
According to the invention described in claim 1 to 3, in the thermoelectric converter, it converts the heat into electricity. For example, a known thermoelectric element can be applied as the thermoelectric converter, but a plurality of thermoelectric elements may be combined.

スイッチング素子は、熱電変換器から出力される電力の調整が行われる。すなわち、スイッチング素子のオンオフに応じて熱電変換器から出力される電力が調整される。   The switching element adjusts the power output from the thermoelectric converter. That is, the electric power output from the thermoelectric converter is adjusted according to on / off of the switching element.

また、検出手段では、スイッチング素子がオフ状態の時の熱電変換器の開放電圧、スイッチング素子がオン状態の時の熱電変換器の短絡電流、又はスイッチング素子をオンオフ制御した時の熱電変換器の平均電流又は平均開放電圧が検出され、演算手段では、検出手段の検出結果に基づいて、熱電変換器の動作電流が演算される。
In addition, the detection means includes an open circuit voltage of the thermoelectric converter when the switching element is in an off state, a short circuit current of the thermoelectric converter when the switching element is on, or a level of the thermoelectric converter when the on / off control of the switching element is performed. Hitoshiden flow or average open circuit voltage is detected, the operation means, based on a detection result of the detecting means, the operating current of the thermoelectric transducer is calculated.

熱電変換器の出力特性は、例えば、図２に示す熱電モジュールの出力特性のように、短絡電流の半分の電流値で最高出力となるので、演算手段は、請求項３に記載の発明のように、検出手段が短絡電流を検出する場合には、短絡電流の半分の値を動作電流として演算する。   The output characteristic of the thermoelectric converter is the maximum output at a current value that is half the short-circuit current, as in the output characteristic of the thermoelectric module shown in FIG. 2, for example. In addition, when the detection means detects a short-circuit current, a value half the short-circuit current is calculated as the operating current.

また、検出手段が開放電圧を検出する場合には、演算手段は、検出された開放電圧に対応する上述の短絡電流の半分の値を動作電流として予めマップ等として記憶しておけば、開放電圧に基づいて動作電流を演算することができる。すなわち、請求項２に記載の発明のように、演算手段は、検出手段が熱電変換器の開放電圧を検出する場合に、検出された開放電圧に対応する動作電流が予め定められたマップを用いて、動作電流を演算するようにしてもよい。   Further, when the detection means detects the open circuit voltage, the calculation means stores the half of the short-circuit current corresponding to the detected open circuit voltage as an operating current in advance as a map or the like. The operating current can be calculated based on That is, as in the invention described in claim 2, when the detecting means detects the open voltage of the thermoelectric converter, the calculating means uses a map in which the operating current corresponding to the detected open voltage is predetermined. Thus, the operating current may be calculated.

また、検出手段がスイッチング素子のオンオフをデューティ制御した時の熱電変換器の平均電流又は平均開放電圧を検出する場合には、演算手段は、請求項１に記載の発明のように、検出手段によって検出された平均電流に対応する上述の短絡電流の半分の値を動作電流として予めマップ等として記憶しておけば、平均電流に基づいて動作電流を演算することができ、同様に、平均開放電圧に対応する上述の短絡電流の半分の値を動作電流として予めマップ等として記憶しておけば、平均開放電圧に基づいて動作電流を演算することができる。すなわち、請求項１に記載の発明のように、演算手段は、検出手段が平均電流又は平均開放電圧を検出する場合に、検出された平均電流又は平均開放電圧に対応する動作電流が予め定められたマップを用いて、動作電流を演算するようにしてもよい。
Further, when the detection means for detecting a flat Hitoshiden flow or average open-circuit voltage of the thermoelectric converter when duty control on and off of the switching element, the calculating means, as in the invention according to claim 1, detection by storing in advance as a map or the like to half the value of the above short-circuit current corresponding to the flat Hitoshiden flow detected by means as the operating current, can be calculated the operating current based on the flat Hitoshiden stream, Similarly, if a half value of the above-mentioned short circuit current corresponding to the average open circuit voltage is stored as an operation current in advance as a map or the like, the operation current can be calculated based on the average open circuit voltage. That is, as in the invention according to claim 1, calculating means, when the detection means for detecting a flat Hitoshiden flow or average open circuit voltage, the operating current corresponding to the detected flat Hitoshiden flow or average open circuit voltage May calculate the operating current using a predetermined map.

そして、制御手段では、熱電変換器の出力が演算手段によって演算された動作電流となるようにスイッチング素子が制御される。従って、このように制御することによって、熱電変換器の出力を最適にすることができ、温度センサを設けることなく、熱電変換器の発生電力を有効に取り出すことができる。   In the control means, the switching element is controlled so that the output of the thermoelectric converter becomes the operating current calculated by the calculation means. Therefore, by controlling in this way, the output of the thermoelectric converter can be optimized, and the generated power of the thermoelectric converter can be effectively taken out without providing a temperature sensor.

また、検出手段がスイッチング素子をオンオフ制御した時の熱電変換器の平均電流又は平均開放電圧を検出する場合には、スイッチング素子がオンオフ制御されるので、スイッチング素子がオンの時の短絡電流を小さくすることができ、平均電流又は平均開放電圧を検出する際に、電流測定系のダイナミックレンジを大きくとる、或いは電流の流れる配線容量に余裕を持つ等の配慮が不要となる。
Further, when the detection means for detecting a flat Hitoshiden flow or average open-circuit voltage of the thermoelectric converter when turning on and off the switching element, the switching element is on-off controlled, short-circuit current when the switching element is ON that can be reduced, when detecting the flat Hitoshiden flow or average open-circuit voltage, a large dynamic range of the current measurement system, or considerations like having a margin in the wiring capacitance of the current flow is not necessary.

なお、請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の発明は、請求項４に記載の発明のように、演算手段によって演算された動作電流を予め定めた値だけ変更した時の電力を算出して、算出した電力が最大値となる電流値を動作電流に変更する変更手段を更に備えるようにしてもよい。このように変更手段を更に備えることによって、熱電変換器の温度変化などによって熱電変換器の特性が変化しても、常に熱電変換器の出力を最適にすることができる。
The invention according to any one of claims 1 to 3 is the power when the operating current calculated by the calculating means is changed by a predetermined value as in the invention according to claim 4. And changing means for changing the current value at which the calculated power becomes the maximum value to the operating current may be further provided. By further providing the changing means as described above, the output of the thermoelectric converter can always be optimized even if the characteristics of the thermoelectric converter change due to the temperature change of the thermoelectric converter.

以上説明したように本発明によれば、熱電変換器から出力される電力の調整を行うためのスイッチング素子がオフ状態の時の熱電変換器の開放電圧、スイッチング素子がオン状態の時の熱電変換器の短絡電流、又はスイッチング素子をオンオフ制御した時の熱電変換器の平均電流を検出し、検出した開放電圧、短絡電流又は平均電流に基づいて熱電変換器の動作電流を演算してスイッチング素子を制御することで、温度センサを設けることなく、熱電変換器の発生電力を有効に取り出すことができる、という効果がある。
As described above, according to the present invention, the open-circuit voltage of the thermoelectric converter when the switching element for adjusting the power output from the thermoelectric converter is off, and the thermoelectric conversion when the switching element is on vessels of the short circuit current, or the switching element detects the thermoelectric converter of the flat Hitoshiden flow when on-off control, the detected open-circuit voltage, the operating current of the thermoelectric converter is calculated on the basis of the short-circuit current or a flat Hitoshiden flow By controlling the switching element, there is an effect that the generated electric power of the thermoelectric converter can be effectively taken out without providing a temperature sensor.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係わる熱電発電装置の構成を示す図である。 Hereinafter, an example of an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First Embodiment]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a thermoelectric generator according to a first embodiment of the present invention.

本発明の第１実施形態に係わる熱電発電装置１０は、熱を電力に変化する本発明の熱電発電器としての熱電発電モジュール１２を備えている。熱電モジュール１２は、熱を電力に変換する複数の熱電素子を複数組み合わせて構成されており、例えば、自動車の排気ガスの排気経路やエンジン等の熱を発生する部分に設け、自動車の排気ガスやエンジン等の発熱体の熱を電力に変換する。   A thermoelectric power generation apparatus 10 according to the first embodiment of the present invention includes a thermoelectric power generation module 12 as a thermoelectric power generator of the present invention that changes heat into electric power. The thermoelectric module 12 is configured by combining a plurality of thermoelectric elements that convert heat into electric power. For example, the thermoelectric module 12 is provided in an exhaust path of an automobile exhaust gas or a part that generates heat such as an engine. Converts heat from a heating element such as an engine into electric power.

熱電モジュール１２は、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４のトランスの一次側に接続されており、熱電モジュール１２で発生した電力がＤＣ−ＤＣコンバータ１４のトランスの一次側に入力されるようになっている。なお、本実施形態では、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４は、一般的なフライバック式のものを用いた例を説明するが、これに限定されるものではなく、例えば、フォワード型のものを用いるようにしてもよい。また、本実施形態では、熱電モジュール１２の出力電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１４に供給する例を説明するが、熱電モジュール１２の出力電力を他の装置等に供給するようにしてもよい。   The thermoelectric module 12 is connected to the primary side of the transformer of the DC-DC converter 14, and the electric power generated by the thermoelectric module 12 is input to the primary side of the transformer of the DC-DC converter 14. In this embodiment, the DC-DC converter 14 is described as an example using a general flyback type, but is not limited to this, and for example, a forward type is used. May be. Moreover, although this embodiment demonstrates the example which supplies the output electric power of the thermoelectric module 12 to the DC-DC converter 14, you may make it supply the output electric power of the thermoelectric module 12 to another apparatus.

熱電モジュール１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１４間には、ＦＥＴで構成されたスイッチング素子Ｓ０が設けられている。スイッチング素子Ｓ０のソースは熱電モジュール１２側に接続され、ドレインはＤＣ−ＤＣコンバータ１４のトランスの一次側に接続され、ゲートは熱電発電装置１０を制御するコントローラ１６に接続されている。すなわち、熱電モジュール１２で発生してＤＣ−ＤＣコンバータ１４のトランスの一次側に入力される電力は、コントローラ１６によってスイッチング素子Ｓ０のオンオフを制御することで制御される。換言すれば、コントローラ１６によってスイッチング素子Ｓ０のオンオフを制御することで、熱電モジュール１２からの出力電流を制御することができる。   Between the thermoelectric module 12 and the DC-DC converter 14, the switching element S0 comprised by FET is provided. The source of the switching element S 0 is connected to the thermoelectric module 12 side, the drain is connected to the primary side of the transformer of the DC-DC converter 14, and the gate is connected to the controller 16 that controls the thermoelectric generator 10. That is, the electric power generated in the thermoelectric module 12 and input to the primary side of the transformer of the DC-DC converter 14 is controlled by the controller 16 by controlling on / off of the switching element S0. In other words, the output current from the thermoelectric module 12 can be controlled by controlling on / off of the switching element S0 by the controller 16.

熱電モジュール１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１４との間には、コンデンサＣ０が熱電モジュール１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１４に対して並列に接続されている。   A capacitor C 0 is connected in parallel with the thermoelectric module 12 and the DC-DC converter 14 between the thermoelectric module 12 and the DC-DC converter 14.

また、熱電モジュール１２から出力される電流を測定するための電流センサ１８が接続されており、電流センサ１８の検出結果がコントローラ１６に入力されるようになっている。   Further, a current sensor 18 for measuring a current output from the thermoelectric module 12 is connected, and a detection result of the current sensor 18 is input to the controller 16.

更に、熱電モジュール１２とＤＣ−ＤＣコンバータ１４との間には、直列に接続された２つの抵抗Ｒ１、Ｒ２を含む電圧検出回路２０が接続されており、該電圧検出回路２０によって熱電モジュール１２の電圧が検出されて、コントローラ１６に入力されるようになっている。   Further, a voltage detection circuit 20 including two resistors R1 and R2 connected in series is connected between the thermoelectric module 12 and the DC-DC converter 14, and the voltage detection circuit 20 causes the thermoelectric module 12 to A voltage is detected and input to the controller 16.

一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４の二次側には、バッテリ２２が接続されており、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４のトランスの一次側に入力された電力をＤＣ−ＤＣコンバータ１４によって昇圧または降圧してバッテリ２２に供給するようになっている。   On the other hand, a battery 22 is connected to the secondary side of the DC-DC converter 14, and the power input to the primary side of the transformer of the DC-DC converter 14 is boosted or stepped down by the DC-DC converter 14. 22 is supplied.

ＤＣ−ＤＣコンバータ１４とバッテリ２２間には、バッテリ２２へ供給する電力を整流するためのダイオードＤが接続されている。   A diode D for rectifying the power supplied to the battery 22 is connected between the DC-DC converter 14 and the battery 22.

また、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４とバッテリ２２間には、リップルによる脈動を抑えてＤＣ−ＤＣコンバータ１４の出力を平滑化するためのコンデンサＣが、ＤＣ−ＤＣコンバータ１４とバッテリ２２に対して並列に接続されている。   Further, between the DC-DC converter 14 and the battery 22, a capacitor C for smoothing the output of the DC-DC converter 14 while suppressing pulsation due to ripple is provided in parallel with the DC-DC converter 14 and the battery 22. It is connected.

図２は、熱電モジュール１２の出力特性を示す図である。   FIG. 2 is a diagram illustrating the output characteristics of the thermoelectric module 12.

熱電モジュール１２は、スイッチング素子Ｓ０をターンオンした時には、図２に示すように、熱電モジュール１２の短絡電流Ｉｓ（電圧はゼロ）となる。また、熱電モジュール１２には内部抵抗があるため、図２に示すように、短絡電流のほぼ１／２の電流で最大出力の電力となる。   When the switching element S0 is turned on, the thermoelectric module 12 becomes the short circuit current Is (voltage is zero) of the thermoelectric module 12, as shown in FIG. Further, since the thermoelectric module 12 has an internal resistance, as shown in FIG. 2, the maximum output power is obtained with a current that is approximately ½ of the short-circuit current.

続いて、上述のように構成された熱電発電装置１０のコントローラ１６で行われる処理について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係わる熱電発電装置１０のコントローラ１６で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。   Then, the process performed with the controller 16 of the thermoelectric generator 10 comprised as mentioned above is demonstrated. FIG. 3 is a flowchart showing an example of the flow of processing performed by the controller 16 of the thermoelectric generator 10 according to the first embodiment of the present invention.

まずステップ１００では、スイッチング素子Ｓ０がオンされてステップ１０２へ移行する。   First, at step 100, the switching element S0 is turned on and the routine proceeds to step 102.

ステップ１０２では、短絡電流Ｉｓが検出される。すなわち、スイッチング素子Ｓ０がオンされた状態で電流センサ１８によって検出された検出値を短絡電流Ｉｓとして検出する。   In step 102, the short circuit current Is is detected. That is, the detection value detected by the current sensor 18 in a state where the switching element S0 is turned on is detected as the short-circuit current Is.

続いて、ステップ１０４では、スイッチング素子Ｓ０がオフされてステップ１０６へ移行し、目標動作電流Ｉｔｇｔとなるようにスイッチング素子Ｓ０のオンオフが制御される。目標動作電流Ｉｔｇｔは、図２に示すように、熱電モジュール１２の特性がＩｓ／２の時に最大出力となるので、Ｉｓ／２を目標動作電流Ｉｔｇｔに設定する。   Subsequently, in step 104, the switching element S0 is turned off, the process proceeds to step 106, and the on / off of the switching element S0 is controlled so as to achieve the target operating current Itgt. As shown in FIG. 2, the target operating current Itgt has a maximum output when the characteristic of the thermoelectric module 12 is Is / 2, and therefore, Is / 2 is set to the target operating current Itgt.

次に、ステップ１０８では、Ｔ１時間経過したか否か判定される。該判定は、目標動作電流Ｉｔｇｔを設定してから熱電モジュール１２が応答するために必要な時間Ｔ１経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ１１０へ移行する。   Next, in step 108, it is determined whether T1 time has elapsed. In this determination, it is determined whether or not the time T1 required for the thermoelectric module 12 to respond has elapsed since the target operating current Itgt was set, and the process waits until the determination is affirmed, and the process proceeds to step 110.

ステップ１１０では、目標動作電流Ｉｔｇｔの時の熱電モジュール１２の電圧が電圧検出回路２０によって検出され、検出された電圧から電力（Ｐ１＝Ｉｔｇｔ×Ｖ）が計算されて、算出された電力Ｐ１がコントローラ１６に記憶されれる。
In step 110, the voltage of the thermoelectric module 12 at the target operating current Itgt is detected by the voltage detection circuit 20, power is calculated from the detected voltage (P1 = Itgt × V ), and the calculated power P1 is used as the controller. 16 is stored.

続いて、ステップ１１２では、動作電流が予め定めた値（ΔＩ）大きくなるように動作電流が変更される。すなわち、動作電流Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋ΔＩとなる。   Subsequently, in step 112, the operating current is changed so that the operating current is increased by a predetermined value (ΔI). That is, the operating current Itgt = Itgt + ΔI.

ステップ１１４では、Ｔ１時間経過したか否か判定される。該判定は、目標動作電流Ｉｔｇｔを設定してから熱電モジュール１２が応答するために必要な時間Ｔ１経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ１１６へ移行する。   In step 114, it is determined whether T1 time has elapsed. In this determination, it is determined whether or not the time T1 required for the thermoelectric module 12 to respond has elapsed after setting the target operating current Itgt, and the process waits until the determination is affirmed and proceeds to step 116.

ステップ１１６では、変更された目標動作電流Ｉｔｇｔの時の熱電モジュール１２の電圧が電圧検出回路２０によって検出され、検出された電圧から電力（Ｐ２＝Ｉｔｇｔ×Ｖ）が計算されて、算出された電力Ｐ２がコントローラ１６に記憶されれる。
In step 116, the voltage of the thermoelectric module 12 at the changed target operating current Itgt is detected by the voltage detection circuit 20, power is calculated from the detected voltage (P2 = Itgt × V ), and the calculated power is calculated. P2 is stored in the controller 16.

次に、ステップ１１８では、動作電流が予め定めた値（２ΔＩ）小さくなるように動作電流が変更される。すなわち、動作電流Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ−２ΔＩとなる。   Next, in step 118, the operating current is changed so that the operating current is reduced to a predetermined value (2ΔI). That is, the operating current Itgt = Itgt-2ΔI.

ステップ１２０では、Ｔ１時間経過したか否か判定される。該判定は、目標動作電流Ｉｔｇｔを設定してから熱電モジュール１２が応答するために必要な時間Ｔ１経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ１２２へ移行する。   In step 120, it is determined whether time T1 has elapsed. In this determination, it is determined whether or not the time T1 required for the thermoelectric module 12 to respond has elapsed since the target operating current Itgt was set, and the process waits until the determination is affirmed and proceeds to step 122.

ステップ１２２では、変更された目標動作電流Ｉｔｇｔの時の熱電モジュール１２の電圧が電圧検出回路２０によって検出され、検出された電圧から電力（Ｐ３＝Ｉｔｇｔ×Ｖ）が計算されて、算出された電力Ｐ３がコントローラ１６に記憶される。
In step 122, the voltage of the thermoelectric module 12 at the changed target operating current Itgt is detected by the voltage detection circuit 20, power is calculated from the detected voltage (P3 = Itgt × V ), and the calculated power is calculated. P3 is stored in the controller 16.

次に、ステップ１２４では、上述のように算出されてコントローラ１６に記憶された電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を比較してＰ１が最も大きい値か否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ１２６へ移行して、目標動作電流ＩｔｇｔをＩｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋ΔＩに設定してステップ１３２へ移行する。   Next, in step 124, it is determined whether or not P1 is the largest value by comparing the powers P1, P2, and P3 calculated as described above and stored in the controller 16, and if the determination is positive, The process proceeds to step 126, the target operating current Itgt is set to Itgt = Itgt + ΔI, and the process proceeds to step 132.

一方、ステップ１２４の判定が否定された場合にはステップ１２８へ移行して、電力Ｐ３が電力Ｐ２より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、目標動作電流Ｉｔｇｔを現在の値のままとして、ステップ１３２へ移行する。   On the other hand, if the determination in step 124 is negative, the process proceeds to step 128 to determine whether or not the power P3 is greater than the power P2. If the determination is affirmative, the target operating current Itgt is The value is kept as it is, and the process proceeds to step 132.

また、ステップ１２８の判定が否定された場合にはステップ１３０へ移行して、目標動作電流ＩｔｇｔをＩｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋Δ２Ｉに設定してステップ１３２へ移行する。   If the determination in step 128 is negative, the process proceeds to step 130, the target operating current Itgt is set to Itgt = Itgt + Δ2I, and the process proceeds to step 132.

そして、ステップ１３２では、設定された目標動作電流Ｉｔｇｔとなるようにスイッチング素子Ｓ０のオンオフが制御され、ステップ１０８に戻って上述の処理が繰り返される。なお、一連の処理の終了は、例えば、イグニッションスイッチがオフされた時等に終了される。   In step 132, on / off of the switching element S0 is controlled so that the set target operating current Itgt is obtained, and the process returns to step 108 and the above-described processing is repeated. Note that the end of the series of processes is ended, for example, when the ignition switch is turned off.

すなわち、熱電モジュール１２の特性は、上述したように短絡電流Ｉｓの１／２で最大出力となるが、熱電モジュール１２の熱による劣化等によって最大出力が若干変化する。そこで、本実施形態では、目標動作電流ＩｔｇｔがＩｓ／２の時の電力Ｐ１を算出すると共に、目標動作電流をＩｓ／２からΔＩ分前後させた時の電力Ｐ２、Ｐ３を算出しており、これによって電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の関係は、図４に示すように、右肩上がりの部分にある場合と、熱電モジュール１２の最高出力付近にある場合と、左肩下がりの部分にある場合の３種類の場合となるので、それぞれの場合の最大出力となる目標動作電流を設定するしている。従って、熱電モジュール１２の熱劣化等が発生しても最適な動作電流で熱電モジュール１２を動作させることができる。   That is, as described above, the thermoelectric module 12 has a maximum output at 1/2 of the short-circuit current Is, but the maximum output slightly changes due to deterioration of the thermoelectric module 12 due to heat or the like. Therefore, in the present embodiment, the power P1 when the target operating current Itgt is Is / 2 is calculated, and the powers P2 and P3 when the target operating current is about ΔI from Is / 2 are calculated. Accordingly, as shown in FIG. 4, the relationship between the electric powers P1, P2, and P3 is 3 in the case where the electric power P1, P2, and P3 are located in the portion where the right shoulder rises, in the vicinity of the maximum output of the thermoelectric module 12, and in the portion where the left shoulder is lowered. Since this is the case of the type, the target operating current that is the maximum output in each case is set. Therefore, even if the thermoelectric module 12 is thermally deteriorated, the thermoelectric module 12 can be operated with an optimum operating current.

また、短絡電流Ｉｓの１／２を求めることで、熱電モジュール１２の最大出力となる目標動作電流に容易に近づかせることができるので、短時間に最適な動作電流を求めることができる。そして、これによって、熱電モジュール１２の発電特性に高速に追従させることができる。また、高速追従させることができることによって、熱電モジュール１２の平熱時の回収効率を向上することができる。   Further, by obtaining ½ of the short-circuit current Is, it is possible to easily approach the target operating current that is the maximum output of the thermoelectric module 12, so that the optimum operating current can be obtained in a short time. As a result, the power generation characteristics of the thermoelectric module 12 can be followed at high speed. Moreover, the recovery efficiency at the time of normal heating of the thermoelectric module 12 can be improved by being able to follow at high speed.

さらに、高価な温度センサを用いることなく最適な動作電流を求めることができるので、低コスト化を実現することができると共に、自動車への搭載性を向上することができる。
［第２実施形態］
続いて、本発明の第２実施形態に係わる熱電発電装置について説明する。 Furthermore, since an optimum operating current can be obtained without using an expensive temperature sensor, it is possible to reduce the cost and improve the mountability in an automobile.
[Second Embodiment]
Next, a thermoelectric generator according to the second embodiment of the present invention will be described.

本発明の第２実施形態に係わる熱電発電装置の基本構成は、第１実施形態と同一であるため詳細な説明を省略する。   Since the basic configuration of the thermoelectric generator according to the second embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.

第１実施形態では、熱電モジュール１２の短絡電流Ｉｓを測定して、目標動作電流を設定するようにしたが、第２実施形態では、短絡電流Ｉｓを測定する際に、スイッチング素子Ｓ０をデューティ制御するようにしたものである。   In the first embodiment, the short-circuit current Is of the thermoelectric module 12 is measured to set the target operating current. However, in the second embodiment, when the short-circuit current Is is measured, the switching element S0 is duty controlled. It is what you do.

図５は、本発明の第２実施形態に係わる熱電発電装置１０のコントローラ１６で行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。   FIG. 5 is a flowchart showing an example of the flow of processing performed by the controller 16 of the thermoelectric generator 10 according to the second embodiment of the present invention.

まずステップ２００では、スイッチング素子Ｓ０がデューティ比Ａ％で作動されてステップ２０２へ移行する。なお、本実施形態では、デューティ比は５０％とするが、これに限るものではない。   First, at step 200, the switching element S0 is operated at the duty ratio A%, and the routine proceeds to step 202. In the present embodiment, the duty ratio is 50%, but is not limited to this.

ステップ２０２では、平均電流Ｉが検出される。すなわち、スイッチング素子Ｓ０がデューティ比Ａ％で作動されることにより、短絡と開放とが交互に行われるので、電流センサ１８によって検出される検出値の平均値が検出される。   In step 202, the average current I is detected. That is, when the switching element S0 is operated at the duty ratio A%, the short circuit and the open circuit are alternately performed, so that the average value of the detection values detected by the current sensor 18 is detected.

続いて、ステップ２０４では、最適動作電流Ｉｔが算出されてステップ２０６へ移行する。最適動作電流Ｉｔの算出は、図６に示すように、平均電流Ｉに対する最適動作電流Ｉｔの特性をデューティ比毎にマップとしてコントローラ１６に予め記憶しておき、当該マップから最適動作電流Ｉｔを算出する。マップにおける最適動作電流は、スイッチング素子Ｓ０をデューティ制御した場合に検出される平均電流Ｉに対応する第１実施形態における短絡電流Ｉｓの１／２の値である。   Subsequently, at step 204, the optimum operating current It is calculated, and the routine proceeds to step 206. As shown in FIG. 6, the optimum operating current It is calculated by storing in advance the characteristics of the optimum operating current It with respect to the average current I in the controller 16 as a map for each duty ratio, and calculating the optimum operating current It from the map. To do. The optimum operating current in the map is a value of ½ of the short-circuit current Is in the first embodiment corresponding to the average current I detected when the switching element S0 is duty-controlled.

ステップ２０６では、目標動作電流Ｉｔｇｔが算出した最適動作電流Ｉｔに設定される。   In step 206, the target operating current Itgt is set to the calculated optimum operating current It.

次に、ステップ２０８では、Ｔ１時間経過したか否か判定される。該判定は、目標動作電流Ｉｔｇｔを設定してから熱電モジュール１２が応答するために必要な時間Ｔ１経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ２１０へ移行する。   Next, in step 208, it is determined whether T1 time has elapsed. In this determination, it is determined whether or not the time T1 required for the thermoelectric module 12 to respond has elapsed since the target operating current Itgt was set, and the process waits until the determination is affirmed and proceeds to step 210.

ステップ２１０では、目標動作電流Ｉｔｇｔの時の熱電モジュール１２の電圧が電圧検出回路２０によって検出され、検出された電圧から電力（Ｐ１＝Ｉｔｇｔ×Ｖ）が計算されて、算出された電力Ｐ１がコントローラ１６に記憶されれる。
In step 210, the voltage of the thermoelectric module 12 at the target operating current Itgt is detected by the voltage detection circuit 20, power (P1 = Itgt × V ) is calculated from the detected voltage, and the calculated power P1 is used as the controller. 16 is stored.

続いて、ステップ２１２では、動作電流が予め定めた値（ΔＩ）大きくなるように動作電流が変更される。すなわち、動作電流Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋ΔＩとなる。   Subsequently, in step 212, the operating current is changed so that the operating current is increased by a predetermined value (ΔI). That is, the operating current Itgt = Itgt + ΔI.

ステップ２１４では、Ｔ１時間経過したか否か判定される。該判定は、目標動作電流Ｉｔｇｔを設定してから熱電モジュール１２が応答するために必要な時間Ｔ１経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ２１６へ移行する。   In step 214, it is determined whether time T1 has elapsed. In this determination, it is determined whether or not the time T1 necessary for the thermoelectric module 12 to respond has elapsed since the target operating current Itgt was set, and the process waits until the determination is affirmed and proceeds to step 216.

ステップ２１６では、変更された目標動作電流Ｉｔｇｔの時の熱電モジュール１２の電圧が電圧検出回路２０によって検出され、検出された電圧から電力（Ｐ２＝Ｉｔｇｔ×Ｖ）が計算されて、算出された電力Ｐ２がコントローラ１６に記憶されれる。
In step 216, the voltage of the thermoelectric module 12 at the changed target operating current Itgt is detected by the voltage detection circuit 20, power is calculated from the detected voltage (P2 = Itgt × V ), and the calculated power is calculated. P2 is stored in the controller 16.

次に、ステップ２１８では、動作電流が予め定めた値（２ΔＩ）小さくなるように動作電流が変更される。すなわち、動作電流Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ−２ΔＩとなる。   Next, in step 218, the operating current is changed so that the operating current is reduced to a predetermined value (2ΔI). That is, the operating current Itgt = Itgt-2ΔI.

ステップ２２０では、Ｔ１時間経過したか否か判定される。該判定は、目標動作電流Ｉｔｇｔを設定してから熱電モジュール１２が応答するために必要な時間Ｔ１経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ２２２へ移行する。   In step 220, it is determined whether time T1 has elapsed. In this determination, it is determined whether or not the time T1 necessary for the thermoelectric module 12 to respond has elapsed after setting the target operating current Itgt, and the process waits until the determination is affirmed and proceeds to step 222.

ステップ２２２では、変更された目標動作電流Ｉｔｇｔの時の熱電モジュール１２の電圧が電圧検出回路２０によって検出され、検出された電圧から電力（Ｐ３＝Ｉｔｇｔ×Ｖ）が計算されて、算出された電力Ｐ３がコントローラ１６に記憶される。
In step 222, the voltage of the thermoelectric module 12 at the changed target operating current Itgt is detected by the voltage detection circuit 20, power is calculated from the detected voltage (P3 = Itgt × V ), and the calculated power is calculated. P3 is stored in the controller 16.

次に、ステップ２２４では、上述のように算出されてコントローラ１６に記憶された電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を比較してＰ１が最も大きい値か否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ２２６へ移行して、目標動作電流ＩｔｇｔをＩｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋ΔＩに設定してステップ２３２へ移行する。   Next, in step 224, the power P1, P2, and P3 calculated as described above and stored in the controller 16 are compared to determine whether P1 is the largest value. If the determination is positive, The process proceeds to step 226, the target operating current Itgt is set to Itgt = Itgt + ΔI, and the process proceeds to step 232.

一方、ステップ２２４の判定が否定された場合にはステップ２２８へ移行して、電力Ｐ３が電力Ｐ２より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、目標動作電流Ｉｔｇｔを現在の値のままとして、ステップ２３２へ移行する。   On the other hand, if the determination in step 224 is negative, the process proceeds to step 228, where it is determined whether or not the power P3 is greater than the power P2, and if the determination is affirmative, the target operating current Itgt is The value is kept as it is, and the process proceeds to step 232.

また、ステップ２２８の判定が否定された場合にはステップ２３０へ移行して、目標動作電流ＩｔｇｔをＩｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋Δ２Ｉに設定してステップ２３２へ移行する。   If the determination in step 228 is negative, the process proceeds to step 230, the target operating current Itgt is set to Itgt = Itgt + Δ2I, and the process proceeds to step 232.

そして、ステップ２３２では、設定された目標動作電流Ｉｔｇｔとなるようにスイッチング素子Ｓ０のオンオフが制御され、ステップ２０８に戻って上述の処理が繰り返される。なお、一連の処理の終了は、例えば、イグニッションスイッチがオフされた時等に終了される。   In step 232, on / off of the switching element S0 is controlled so that the set target operating current Itgt is obtained, and the process returns to step 208 and the above-described processing is repeated. Note that the end of the series of processes is ended, for example, when the ignition switch is turned off.

このように、第２実施形態では、第１実施形態に対して最初の４ステップ（ステップ２００〜２０６）が異なるのみであり、第２実施形態ではスイッチング素子Ｓ０をデューティ制御している。このように制御しても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。   As described above, in the second embodiment, only the first four steps (steps 200 to 206) are different from those in the first embodiment. In the second embodiment, the switching element S0 is duty-controlled. Even if it controls in this way, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.

また、本実施形態では、スイッチング素子Ｓ０をデューティ制御した時の平均電流で目標動作電流を決定しているので、第１実施形態に比べてより動作電流を小さくできる。すなわち、第１実施形態では、短絡電流Ｉｓを検出する際には、電流値が大きいため電流測定系のダイナミックレンジを大きくとる、或いは電流の流れる配線容量に余裕を持つ等の配慮が必要であったが、第２実施形態では、スイッチング素子Ｓ０をデューティ制御することで、この問題を解決することができる。
［第３実施形態］
続いて、本発明の第３実施形態に係わる熱電発電装置について説明する。 Further, in this embodiment, the target operating current is determined by the average current when the switching element S0 is duty-controlled, so that the operating current can be made smaller than that in the first embodiment. That is, in the first embodiment, when detecting the short-circuit current Is, it is necessary to consider that the current value is large, so that the dynamic range of the current measurement system is increased, or that the wiring capacity through which the current flows has a margin. However, in the second embodiment, this problem can be solved by duty-controlling the switching element S0.
[Third Embodiment]
Next, a thermoelectric generator according to the third embodiment of the present invention will be described.

本発明の第３実施形態に係わる熱電発電装置の基本構成は、第１実施形態と同一であるため詳細な構成の説明を省略する。   Since the basic configuration of the thermoelectric generator according to the third embodiment of the present invention is the same as that of the first embodiment, a detailed description of the configuration is omitted.

第１実施形態では、熱電モジュール１２の短絡電流Ｉｓを測定して、目標動作電流を設定するようにしたが、第３実施形態では、熱電モジュール１２の開放電圧を測定し、開放電圧に基づいて目標動作電流を設定するようになっている。   In the first embodiment, the short circuit current Is of the thermoelectric module 12 is measured and the target operating current is set. However, in the third embodiment, the open voltage of the thermoelectric module 12 is measured and the open circuit voltage is determined. The target operating current is set.

詳細には、熱電モジュール１２は、ある温度差ΔＴを与えると発電する。この時の電流に対する電圧及び電力特性は、温度差ΔＴ毎に変化する特性となり、図７（Ａ）に示すようになる。例えば、図７（Ａ）に示すように、温度差が変化する毎に開放電圧がＶ１〜Ｖ４となり、それぞれの開放電圧に対応する短絡電流がＩ１〜Ｉ４となる。   Specifically, the thermoelectric module 12 generates power when a certain temperature difference ΔT is given. The voltage and power characteristics with respect to the current at this time are characteristics that change for each temperature difference ΔT, as shown in FIG. For example, as shown in FIG. 7A, the open circuit voltage becomes V1 to V4 each time the temperature difference changes, and the short circuit current corresponding to each open circuit voltage becomes I1 to I4.

そこで、本実施形態では、図７（Ｂ）に示すように、スイッチング素子Ｓ０を開放した時の開放電圧Ｖｉｎ−ｏｃｖに対する初期動作電流Ｉｉｎｉｔをマップとしてコントローラ１６に記憶し、記憶されたマップを用いて、開放電圧Ｖｉｎ−ｏｃｖから初期電流Ｉｉｎｉｔを求めるようになっている。なお、初期電流Ｉｉｎｉｔは、第１実施形態における短絡電流Ｉｓの１／２に対応する値である。   Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 7B, the initial operating current Iinit for the open circuit voltage Vin-ocv when the switching element S0 is opened is stored in the controller 16 as a map, and the stored map is used. Thus, the initial current Iinit is obtained from the open circuit voltage Vin-ocv. The initial current Iinit is a value corresponding to 1/2 of the short circuit current Is in the first embodiment.

図８は、本発明の第３実施形態に係わる熱電発電装置１０のコントローラ１６で行われる処理の流れの一例を示す図である。   FIG. 8 is a diagram illustrating an example of a flow of processing performed by the controller 16 of the thermoelectric generator 10 according to the third embodiment of the present invention.

まずステップ３００では、スイッチング素子Ｓ０がオフされてステップ３０２へ移行する。   First, at step 300, the switching element S0 is turned off and the routine proceeds to step 302.

ステップ３０２では、コントローラに入力される開放電圧（Ｖｉｎ−ｏｃｖ）が検出されてステップ３０４へ移行する。   In step 302, the open circuit voltage (Vin-ocv) input to the controller is detected, and the routine proceeds to step 304.

ステップ３０４では、初期動作電流Ｉｉｎｉｔが算出されてステップ３０６へ移行する。初期動作電流Ｉｉｎｉｔは、上述したように、コントローラ１６に記憶されたマップから求めることができる。   In step 304, the initial operating current Iinit is calculated, and the process proceeds to step 306. The initial operating current Iinit can be determined from the map stored in the controller 16 as described above.

ステップ３０６では、目標動作電流Ｉｔｇｔが算出した初期動作電流Ｉｉｎｉｔに設定される。   In step 306, the target operating current Itgt is set to the calculated initial operating current Iinit.

次に、ステップ３０８では、Ｔ１時間経過したか否か判定される。該判定は、目標動作電流Ｉｔｇｔを設定してから熱電モジュール１２が応答するために必要な時間Ｔ１経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ３１０へ移行する。   Next, in step 308, it is determined whether T1 time has elapsed. In this determination, it is determined whether or not the time T1 required for the thermoelectric module 12 to respond has elapsed since the target operating current Itgt was set. The process waits until the determination is affirmed, and the process proceeds to step 310.

ステップ３１０では、目標動作電流Ｉｔｇｔの時の熱電モジュール１２の電圧が電圧検出回路２０によって検出され、検出された電圧から電力（Ｐ１＝Ｉｔｇｔ×Ｖ）が計算されて、算出された電力Ｐ１がコントローラ１６に記憶されれる。
In step 310, the voltage of the thermoelectric module 12 at the target operating current Itgt is detected by the voltage detection circuit 20, power (P1 = Itgt × V ) is calculated from the detected voltage, and the calculated power P1 is the controller. 16 is stored.

続いて、ステップ３１２では、動作電流が予め定めた値（ΔＩ）大きくなるように動作電流が変更される。すなわち、動作電流Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋ΔＩとなる。   Subsequently, in step 312, the operating current is changed so that the operating current is increased by a predetermined value (ΔI). That is, the operating current Itgt = Itgt + ΔI.

ステップ３１４では、Ｔ１時間経過したか否か判定される。該判定は、目標動作電流Ｉｔｇｔを設定してから熱電モジュール１２が応答するために必要な時間Ｔ１経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ３１６へ移行する。   In step 314, it is determined whether T1 time has elapsed. In this determination, it is determined whether or not the time T1 required for the thermoelectric module 12 to respond has elapsed after setting the target operating current Itgt, and the process waits until the determination is affirmed and proceeds to step 316.

ステップ３１６では、変更された目標動作電流Ｉｔｇｔの時の熱電モジュール１２の電圧が電圧検出回路２０によって検出され、検出された電圧から電力（Ｐ２＝Ｉｔｇｔ×Ｖ）が計算されて、算出された電力Ｐ２がコントローラ１６に記憶されれる。
In step 316, the voltage of the thermoelectric module 12 at the changed target operating current Itgt is detected by the voltage detection circuit 20, power is calculated from the detected voltage (P2 = Itgt × V ), and the calculated power is calculated. P2 is stored in the controller 16.

次に、ステップ３１８では、動作電流が予め定めた値（２ΔＩ）小さくなるように動作電流が変更される。すなわち、動作電流Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ−２ΔＩとなる。   Next, in step 318, the operating current is changed so that the operating current is reduced to a predetermined value (2ΔI). That is, the operating current Itgt = Itgt-2ΔI.

ステップ３２０では、Ｔ１時間経過したか否か判定される。該判定は、目標動作電流Ｉｔｇｔを設定してから熱電モジュール１２が応答するために必要な時間Ｔ１経過したか否かを判定し、該判定が肯定されるまで待機してステップ３２２へ移行する。   In step 320, it is determined whether time T1 has elapsed. In this determination, it is determined whether or not the time T1 necessary for the thermoelectric module 12 to respond has elapsed since the target operating current Itgt was set, and the process waits until the determination is affirmed and proceeds to step 322.

ステップ３２２では、変更された目標動作電流Ｉｔｇｔの時の熱電モジュール１２の電圧が電圧検出回路２０によって検出され、検出された電圧から電力（Ｐ３＝Ｉｔｇｔ×Ｖ）が計算されて、算出された電力Ｐ３がコントローラ１６に記憶される。
In step 322, the voltage of the thermoelectric module 12 at the changed target operating current Itgt is detected by the voltage detection circuit 20, and power (P3 = Itgt × V ) is calculated from the detected voltage, and the calculated power P3 is stored in the controller 16.

次に、ステップ３２４では、上述のように算出されてコントローラ１６に記憶された電力Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３を比較してＰ１が最も大きい値か否か判定され、該判定が肯定された場合にはステップ３２６へ移行して、目標動作電流ＩｔｇｔをＩｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋ΔＩに設定してステップ３３２へ移行する。   Next, in step 324, the power P1, P2, and P3 calculated as described above and stored in the controller 16 are compared to determine whether P1 is the largest value. If the determination is positive, The process proceeds to step 326, the target operating current Itgt is set to Itgt = Itgt + ΔI, and the process proceeds to step 332.

一方、ステップ３２４の判定が否定された場合にはステップ３２８へ移行して、電力Ｐ３が電力Ｐ２より大きいか否か判定され、該判定が肯定された場合には、目標動作電流Ｉｔｇｔを現在の値のままとして、ステップ３３２へ移行する。   On the other hand, if the determination in step 324 is negative, the process proceeds to step 328 to determine whether or not the power P3 is greater than the power P2. If the determination is affirmative, the target operating current Itgt is The value is kept as it is, and the process proceeds to step 332.

また、ステップ３２８の判定が否定された場合にはステップ３３０へ移行して、目標動作電流ＩｔｇｔをＩｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋Δ２Ｉに設定してステップ３３２へ移行する。   If the determination in step 328 is negative, the process proceeds to step 330, the target operating current Itgt is set to Itgt = Itgt + Δ2I, and the process proceeds to step 332.

そして、ステップ３３２では、設定された目標動作電流Ｉｔｇｔとなるようにスイッチング素子Ｓ０のオンオフが制御され、ステップ３０８に戻って上述の処理が繰り返される。なお、一連の処理の終了は、例えば、イグニッションスイッチがオフされた時等に終了される。   In step 332, on / off of the switching element S0 is controlled such that the set target operating current Itgt is obtained, and the process returns to step 308 and the above-described processing is repeated. Note that the end of the series of processes is ended, for example, when the ignition switch is turned off.

このように第３実施形態では、第１実施形態に対して最初の４ステップ（ステップ３００〜３０６）が異なるのみであり、第３実施形態ではスイッチング素子Ｓ０を開放した時の開放電圧に基づいて目標動作電流を設定するようにしている。このように制御しても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。   Thus, the third embodiment differs from the first embodiment only in the first four steps (steps 300 to 306). In the third embodiment, the third embodiment is based on the open circuit voltage when the switching element S0 is opened. The target operating current is set. Even if it controls in this way, the effect similar to 1st Embodiment can be acquired.

なお、第２実施形態では、スイッチング素子Ｓ０をデューティ制御した時の平均電流を検出して、熱電モジュールの動作電流を演算するようにしたが、第３実施形態のように、開放電圧を検出するようにしてもよい。すなわち、第２実施形態のように、スイッチング素子Ｓ０をデューティ制御した時の平均開放電圧を検出して、平均開放電圧に対する最適動作電流の特性をマップとしてコントローラ１６に予め記憶しておき、当該マップから検出した平均開放電圧に対応する最適電流を算出するようにしてもよい。この時の最適動作電流は、スイッチング素子Ｓ０をデューティ制御した場合に検出される平均開放電圧に対応する第１実施形態における短絡電流の１／２の値である。 In the second embodiment, the switching element S0 detects a flat Hitoshiden flow when duty control, has been adapted to calculating the operating current of the thermoelectric module, as in the third embodiment, the open circuit voltage You may make it detect. That is, as in the second embodiment, the average open-circuit voltage when the switching element S0 is duty-controlled is detected, and the characteristics of the optimum operating current with respect to the average open-circuit voltage are stored in advance in the controller 16 as a map. The optimum current corresponding to the average open circuit voltage detected from the above may be calculated. The optimum operating current at this time is a value of 1/2 of the short-circuit current in the first embodiment corresponding to the average open-circuit voltage detected when the switching element S0 is duty-controlled.

本発明の第１実施形態に係わる熱電発電装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the thermoelectric power generating apparatus concerning 1st Embodiment of this invention. 熱電モジュールの出力特性を示す図である。It is a figure which shows the output characteristic of a thermoelectric module. 本発明の第１実施形態に係わる熱電発電装置のコントローラで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the process performed with the controller of the thermoelectric power generating apparatus concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第１実施形態に係わる熱電発電装置において、熱電モジュールの目標動作電流の設定を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the setting of the target operating current of a thermoelectric module in the thermoelectric generator concerning 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２実施形態に係わる熱電発電装置のコントローラで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the process performed with the controller of the thermoelectric power generating apparatus concerning 2nd Embodiment of this invention. デューティ比毎の平均電流Ｉに対する最適動作電流Ｉｔの特性を示すグラフである。It is a graph which shows the characteristic of the optimal operating current It with respect to the average current I for every duty ratio. （Ａ）は温度差に応じて変化する熱電モジュールの特性を示す図であり、（Ｂ）は熱電モジュールの開放電圧Ｖｉｎ−ｏｃｖに対する初期電流Ｉｉｎｉｔの関係を示す図である。(A) is a figure which shows the characteristic of the thermoelectric module which changes according to a temperature difference, (B) is a figure which shows the relationship of the initial stage current Iinit with respect to the open circuit voltage Vin-ocv of a thermoelectric module. 本発明の第３実施形態に係わる熱電発電装置のコントローラで行われる処理の流れの一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the flow of the process performed with the controller of the thermoelectric power generating apparatus concerning 3rd Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 熱電発電装置
１２ 熱電モジュール
１４ ＤＣ−ＤＣコンバータ
１６ コントローラ
１８ 電流センサ
２０ 電圧検出回路
Ｓ０ スイッチング素子 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Thermoelectric generator 12 Thermoelectric module 14 DC-DC converter 16 Controller 18 Current sensor 20 Voltage detection circuit S0 Switching element

Claims (4)

熱を電力に変換して出力する熱電変換器と、
前記熱電変換器から出力される電力の調整を行うためのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子をオンオフ制御した時の前記熱電変換器の平均電流又は平均開放電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記平均電流又は平均開放電圧に対応する前記熱電変換器の動作電流が予め定められたマップを用いて、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記動作電流を演算する演算手段と、
前記熱電変換器の出力が前記動作電流となるように前記スイッチング素子を制御する制御手段と、
を備えた熱電発電装置。 A thermoelectric converter that converts heat into electric power and outputs it;
A switching element for adjusting the power output from the thermoelectric converter;
Detecting means for detecting a flat Hitoshiden flow or average open-circuit voltage of the thermoelectric converter when the on-off control the switching element,
Using the map operating current of the thermoelectric converter which corresponds to the average current or average open circuit voltage detected by said detecting means is predetermined based on a detection result of said detecting means, a pre kidou operating current Computing means for computing;
Control means for controlling the switching element such that the output of the thermoelectric converter becomes the operating current;
Thermoelectric power generator with 熱を電力に変換して出力する熱電変換器と、
前記熱電変換器から出力される電力の調整を行うためのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子がオフ状態の時の前記熱電変換器の開放電圧を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された開放電圧に対応する前記熱電変換器の動作電流が予め定められたマップを用いて、前記検出手段の検出結果に基づいて、前記動作電流を演算する演算手段と、
前記熱電変換器の出力が前記動作電流となるように前記スイッチング素子を制御する制御手段と、
を備えた熱電発電装置。 A thermoelectric converter that converts heat into electric power and outputs it;
A switching element for adjusting the power output from the thermoelectric converter;
Detecting means for detecting an open voltage of the thermoelectric converter when the switching element is in an off state;
A computing means for computing the operating current based on a detection result of the detecting means, using a map in which the operating current of the thermoelectric converter corresponding to the open circuit voltage detected by the detecting means is predetermined.
Control means for controlling the switching element such that the output of the thermoelectric converter becomes the operating current;
Thermoelectric power generator with 熱を電力に変換して出力する熱電変換器と、
前記熱電変換器から出力される電力の調整を行うためのスイッチング素子と、
前記スイッチング素子がオン状態の時の前記熱電変換器の短絡電流を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記短絡電流の半分の値を前記熱電変換器の動作電流として演算する演算手段と、
前記熱電変換器の出力が前記動作電流となるように前記スイッチング素子を制御する制御手段と、
を備えた熱電発電装置。 A thermoelectric converter that converts heat into electric power and outputs it;
A switching element for adjusting the power output from the thermoelectric converter;
Detecting means for detecting a short-circuit current of the thermoelectric converter when the switching element is in an ON state;
Calculation means for calculating a half value of the short circuit current detected by the detection means as an operating current of the thermoelectric converter;
Control means for controlling the switching element such that the output of the thermoelectric converter becomes the operating current;
Thermoelectric generator provided with. 前記演算手段によって演算された前記動作電流を予め定めた値だけ変更した時の電力を算出して、算出した電力が最大値となる電流値を動作電流に変更する変更手段を更に備えることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載の熱電発電装置。
 It further comprises changing means for calculating power when the operating current calculated by the calculating means is changed by a predetermined value, and changing the current value at which the calculated power becomes the maximum value to operating current. The thermoelectric generator according to any one of claims 1 to 3 .
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