WO2017221565A1

WO2017221565A1 - 熱電発電装置

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Publication number: WO2017221565A1
Application number: PCT/JP2017/017514
Authority: WO
Inventors: 桑山　和利
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2017-05-09
Publication date: 2017-12-28
Anticipated expiration: 2018-12-21
Also published as: JP2017229135A; JP6547694B2

Abstract

熱電発電装置は、第１流体が流れる第１流体通路（２７）と、第１流体よりも高温であり、エンジン（２０）から排出される第２流体が流れる第２流体通路（３１）と、熱電変換素子を有し、第１側部（１０ａ）に第１流体の熱が移動可能であり、第２側部（１０ｂ）に第２流体の熱が移動可能となるように設けられて、第１側部と第２側部との温度差によって発電する熱電発電器（１０）と、熱電発電器についての開放電圧と交流抵抗とを取得可能な制御装置（５）と、を備える。制御装置は、エンジンが停止してから再始動する直前に、検出した開放電圧が基準値を下回る場合に、検出した交流抵抗に応じて熱電発電器の故障発生か否かを判定する。

Description

熱電発電装置

関連出願の相互参照

　本出願は、２０１６年６月２１日に出願された日本特許出願番号２０１６－１２２７７０号に基づくもので、ここにその記載内容を援用する。

　この明細書における開示は、ゼーベック効果により熱エネルギを電力エネルギに変換する熱電発電装置に関する。

　特許文献１の熱電発電装置は、車速センサが検出した車速の検出値と予め定めたマップから熱電変換器の発電量を推定し、熱電変換器の実発電量が推定発電量より小さい場合は熱電変換器が故障していると判定する。

特開２００７－１４０８４号公報

　車両において、排ガス温度、排ガス流量、冷却水温度、冷却水流量等は、車速に基づいて一義的に定まるものでなく、例えば、加速、制動等に関わる走行負荷によっても大きく影響を受けるパラメータである。このため、特許文献１の装置のように、車速に基づいて推定した発電量の精度には改良の余地があり、この発電量の推定値を用いた故障判定もその精度の点で課題がある。

　本開示の目的は、故障判定の精度向上が図れる熱電発電装置を提供することである。

　本開示の一態様による熱電発電装置は、第１流体が流れる第１流体通路と、第１流体よりも高温であり、エンジンから排出される第２流体が流れる第２流体通路と、熱電変換素子を有し、第１側部に第１流体の熱が移動可能であり、第２側部に第２流体の熱が移動可能となるように設けられて、第１側部と第２側部との温度差によって発電する熱電発電器と、熱電発電器についての開放電圧と交流抵抗とを取得可能な制御装置と、を備える。制御装置は、エンジンが停止してから再始動する直前に、検出した開放電圧が基準値を下回る場合に、検出した交流抵抗に応じて熱電発電器の故障発生か否かを判定する。

　この熱電発電装置によれば、エンジンが停止後、再度始動する直前に検出した開放電圧が基準値を下回っている場合は熱電発電器が温まっていない。このとき、第１側部と第２側部との温度差があまりない状況であると判断でき、熱電発電器の交流抵抗を正確に検出することができる。これは、温度差が大きく、熱電発電器の電流値が大きい場合には電気的抵抗である交流抵抗の誤差が大きくなるからである。熱電発電装置は、このような状況において検出した交流抵抗に応じて熱電発電器の故障発生か否かを判定するため、負荷に応じて複雑に変動しうる温度依存性が高いパラメータを除いた故障判断を実施することができる。したがって、この熱電発電装置によれば、車速に基づいた発電量の推定値を用いて故障判定を行う従来技術に対して、故障判定の精度を向上することができる。

　本開示についての上記目的およびその他の目的、特徴や利点は、添付の図面を参照しながら下記の詳細な記述により、より明確になる。その図面は、
第１実施形態の熱電発電装置と冷却水および排ガスとの関係を示した概要図であり、第１実施形態の熱電発電装置に関する制御構成図であり、第１実施形態において、エンジン運転中にデータ蓄積処理を実行するフローチャートであり、第１実施形態において、エンジン再始動時に故障判定処理を実行するフローチャートであり、故障判定処理のために記憶部に記憶される、エンジン回転速度毎の開放電圧を示すグラフであり、第２実施形態において、エンジン再始動時に故障判定処理を実行するフローチャートであり、第３実施形態において、エンジン再始動時に故障判定処理を実行するフローチャートである。

　以下に、図面を参照しながら本開示を実施するための複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

　（第１実施形態）
　第１実施形態の熱電発電装置１について、図１～図５を参照して説明する。熱電発電装置１は、エンジン２０から排出される第２流体としての排ガスと排ガスよりも低温である第１流体との温度差を利用して、ゼーベック効果により熱エネルギを電力エネルギに変換する装置である。熱電発電装置１は、熱電変換素子を有する熱電発電器１０において第１側部である低温側部１０ａと第２側部である高温側部１０ｂとに温度差が与えられると、電位差が生じて電子が流れる現象を利用して発電する。第１流体には排ガスと温度差を与えることが可能な任意の流体を採用することができる。この実施形態では、任意に選択可能な低温流体の一例として、自動車のエンジン２０の冷却水を用いる場合について説明する。

　内燃機関であるエンジン２０には燃焼用の空気を吸入する吸気管と、燃焼後の排ガスを排出する排気管３が接続されている。吸気管内には、車両に設けられたアクセルペダルの踏み込み量に応じて開度が可変されるスロットルバルブが設けられている。エンジン２０は、エンジン制御装置４によって最適な作動に制御される。エンジン制御装置４には、エンジン回転数信号、スロットルバルブ開度信号、および車速信号等が入力される。エンジン制御装置４は、エンジン回転数信号およびスロットルバルブ開度信号に対する燃料噴射量を対応付けた制御マップを予め記憶している。エンジン制御装置４は、制御マップに基づいて吸気管側に所定のタイミングで必要とされる燃料噴射量を制御する。エンジン制御装置４は、熱電発電装置１の制御装置５と互いの信号の授受が通信可能となるように接続されている。

　エンジン２０には冷却水回路２が接続されている。冷却水回路２は、エンジン２０を冷却するためエンジン２０内の冷却水が循環する回路である。冷却水は、ウォータポンプ２４によって出口部２０ｂからラジエータ２１を通過して入口部２０ａに流通して循環する。ウォータポンプ２４は、例えば、エンジン２０の駆動力を受けて作動するエンジン駆動式のポンプである。冷却水回路２を循環する冷却水は、ラジエータ２１の放熱によって冷却されるので、エンジン２０の作動温度を適切に制御することができる。

　冷却水回路２には、ラジエータ２１をバイパスするバイパス通路２６と、ラジエータ２１側あるいはバイパス通路２６側への冷却水流量を調節するサーモスタット２２とが設けられている。冷却水温度が第１所定温度以下においては、サーモスタット２２によってラジエータ２１側が閉じられ、冷却水がバイパス通路２６側を流通することで冷却水の過冷却を防止できる。これは、例えばエンジン２０の始動直後のように冷却水が充分に昇温していない場合に対応し、エンジン２０の暖機を促進することができる。さらにサーモスタット２２は、エンジン２０の暖機が終了して冷却水温度が第１所定温度を超えると、ラジエータ２１側を開き始め、第２所定温度以上でバイパス通路２６側を閉じ、ラジエータ２１側を全開にする。冷却水回路２には、ラジエータ２１に対して並列となるようにヒータコア２３と、冷却水回路２の一部を成すヒータ温水回路２５と、が設けられている。ヒータコア２３は、冷却水を熱源として空調用空気を加熱する暖房装置用の熱交換器である。

　熱電発電装置１は、熱電発電器１０と、熱電発電器１０の作動を制御する制御装置５と、を備えている。熱電発電器１０は、ゼーベック効果を利用して発電を行う熱電変換素子に対して、第２流体通路である分岐通路３１と、第１流体通路である循環通路２７と、が配設されて構成されている。分岐通路３１は、エンジン２０の排気管３から分岐して再び排気管３に合流するように形成された通路を構成し、排ガスの一部が分流するように構成されている。分岐通路３１は、熱電変換素子、あるいは熱電発電器１０の第２側面である高温側部１０ｂに接触し、排ガスが熱電変換素子の高温側熱源となる。分岐通路３１の熱電変換素子に対する排ガスの上流側には、分岐通路３１を開閉する開閉弁３０が設けられている。

　循環通路２７は、バイパス通路２６よりもエンジン２０側となる通路であり、ラジエータ２１の下流側で、サーモスタット２２と入口部２０ａとを繋ぐ通路である。循環通路２７は、熱電変換素子、あるいは熱電発電器１０の第１側面である低温側部１０ａに接触している。バイパス通路２６からサーモスタット２２を流れる冷却水、あるいは、ラジエータ２１を通過しサーモスタット２２を流れる冷却水は、熱電変換素子側に供給され、この冷却水が熱電変換素子の低温側熱源となる。

　制御装置５は、プログラムに従って動作するマイクロコンピュータのようなデバイスを主なハードウェア要素として備える。制御装置５は、図２に図示するように、各種装置と各種センサとが接続されるインターフェース部５０（以下、Ｉ／Ｆ部５０ともいう）と、演算処理部５１と、記憶部５２と、を備える。演算処理部５１は、Ｉ／Ｆ部５０を通して各種センサ、各種測定装置から取得した情報と、記憶部５２に格納した各種データとを用いて所定のプログラムにしたがった判定処理や演算処理を行う。

　記憶部５２は、書き込み可能な記憶媒体を備えており、その記憶媒体に、各検出器から出力された信号に基づく情報を一時的に記憶する。記憶部５２は、非遷移的実体的記録媒体(ｎｏｎ－ｔｒａｎｓｉｔｏｒｙ　ｔａｎｇｉｂｌｅ　ｓｔｏｒａｇｅ　ｍｅｄｉａ)である。演算処理部５１は、制御装置５における判定部である。Ｉ／Ｆ部５０は、演算処理部５１による判定結果、演算結果に基づいて各種装置を操作する。したがって、Ｉ／Ｆ部５０は制御装置５における入力部および制御出力部である。また、制御装置５は、エンジン制御装置４と一体化され、エンジン制御装置４の一部を構成するものでもよい。

　Ｉ／Ｆ部５０は、エンジン情報信号としてエンジン回転数、エンジン負荷情報等をエンジン制御装置４から取得する。エンジン負荷情報とは、例えばエンジン２０のトルク値である。回転速度検出器４０は、エンジン２０の回転速度を検出するセンサである。演算処理部５１は、予め設定されたプログラムにしたがって、エンジン制御装置４からの各種のエンジン情報信号等に対する演算処理を行う。制御装置５は演算処理部５１による演算結果に基づいて開閉弁３０等の制御を行う。制御装置５は、軸トルクマップ、エンジン２０の冷却損失熱量マップ、エンジン２０の通水流量マップ、ラジエータ２１の基準放熱量マップ、開閉弁３０の開度マップや各種演算式を予め記憶している。制御装置５は、これらのマップや演算式に基づいて開閉弁３０の開度を制御する。

　演算処理部５１は、回転速度検出器４０、電圧検出器４１、抵抗検出器４２等によって検出される各種情報と所定のプログラムとにしたがって、熱電発電器１０の故障判断に係る演算処理を行う。電圧検出器４１は、熱電発電器１０における開放電圧を検出し、制御装置５に出力する。開放電圧は、開放起電圧とも称する。開放電圧は、熱電発電器１０の熱交換性能を示すデータであり、低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差が小さいときは正確に検出できないデータである。制御装置５は、低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差に応じて電圧検出器４１からデータ取得するように構成されている。例えば、制御装置５は、低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差が大きい場合に電圧検出器４１からデータ取得する。

　抵抗検出器４２は、熱電発電器１０についての交流抵抗を検出し、制御装置５に出力する。交流抵抗は、熱電発電器１０の電気抵抗を示すデータであり、低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差が大きいときは正確に検出できないデータである。制御装置５は、低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差が小さいときに抵抗検出器４２からデータ取得するように構成されている。

　Ｉ／Ｆ部５０は、演算処理部５１による演算結果に基づいて開閉弁３０等の機器を操作する。Ｉ／Ｆ部５０には、ユーザインターフェイスとなる端末装置、例えば、コントロールパネル、携帯用端末機等が接続される。使用者は、コントロールパネルの表示部５３、端末装置等の表示画面を通じて、Ｉ／Ｆ部５０から出力された現在の運転状態を確認することができる。また、表示部５３等の表示画面には、故障判定処理に基づいた熱電発電器１０の故障情報が表示される。

　次に、熱電発電装置１が実行する故障判定処理の一例について図３～図５を参照して説明する。この故障判定処理は、熱電発電器１０が正常に発電できないような故障が発生しているか否かをエンジン２０の再始動の際に判定する処理である。図３に示すフローチャートは、エンジン２０の運転中に制御装置５によって実行される処理を示している。図３に示すフローチャートでは、エンジン２０の運転中に、エンジン回転速度毎に検出した開放電圧Ｖｏｃを実績値として記憶する処理が行われる。図４に示すフローチャートは、エンジン２０の停止後、再始動を行う際に制御装置５によって実行される処理を示している。

　図３に示すように、判定部である演算処理部５１は、Ｓ１００でエンジン２０が作動しているか否かを判定する。Ｓ１００はエンジン２０が作動されるまで繰り返され、運転中になると、Ｓ１１０で開放電圧の最大値Ｖｏｃｍａｘ（Ｎｅ）をゼロに設定して記憶部５２に記憶させる処理を実行する。Ｎｅは開放電圧検出時のエンジン回転速度を示している。Ｓ１２０で制御装置５は、エンジン運転中に電圧検出器４１によって開放電圧Ｖｏｃを検出し、そのときのエンジン回転速度に対応付けて開放電圧Ｖｏｃとエンジン回転速度とをセットで取得する。

　Ｓ１３０では、Ｓ１２０で取得したＶｏｃ（Ｎｅ）が、記憶部５２に記憶されているＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）よりも大きいか否かを判定する。エンジン２０の運転後、最初に取得したＶｏｃ（Ｎｅ）はゼロよりも大きいので、Ｓ１３０で演算処理部５１はＹＥＳと判定し、Ｓ１４０でこのＶｏｃ（Ｎｅ）をＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）に設定する処理を実行する。記憶部５２には、新たなＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）が記憶されることになる。次にＳ１５０でイグニッションスイッチがオフ状態か否かを判定し、オフ状態であれば本フローチャートを終了する。

　イグニッションスイッチがオフ状態ではなく、エンジン２０が運転継続中である場合は、Ｓ１２０に戻り、制御装置５は、検出された開放電圧Ｖｏｃをエンジン回転速度に対応付けてセットで取得する。Ｓ１３０において、Ｓ１２０で取得したＶｏｃ（Ｎｅ）が、記憶部５２に記憶されている同等レベルの回転速度のＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）以下と判定した場合は、Ｓ１２０に戻ってＶｏｃを検出し回転速度とＶｏｃとをセットで取得する。このようにＳ１３０でＹＥＳと判定するまで、取得したＶｏｃ（Ｎｅ）をＳ１４０でＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）に書き換えることなく、Ｓ１２０でエンジン運転中の新しいＶｏｃ（Ｎｅ）を取得し続ける。Ｓ１３０において、Ｓ１２０で取得したＶｏｃ（Ｎｅ）が、同等レベルのエンジン回転速度におけるＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）より大きいと判定した場合は、Ｓ１４０でＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）を更新し、記憶部５２に記憶させる処理を実行する。

　Ｖｏｃの実績値は、例えば図５に図示するグラフのように、同じエンジン回転速度毎の開放電圧値として記憶部５２に記憶されている。Ｖｏｃの実績値は、同じエンジン目標回転速度毎の開放電圧値として、または同じ車速毎の開放電圧値として記憶部５２に記憶されているように構成してもよい。

　イグニッションスイッチがオフ状態になると、図３のＳ１５０でＹＥＳと判定して図３のフローチャートを終了し、エンジン運転中における開放電圧Ｖｏｃのデータ蓄積を終了する。次にエンジン２０が再始動する際には、制御装置５は図４に係るフローチャートに示す処理を開始する。制御装置５は、エンジン２０を再始動する信号をエンジン制御装置４から取得すると、図４のフローチャートにしたがった処理を実行する。

　図４に示すように、エンジン２０の再始動直前に、つまりエンジン２０の停止後エンジン２０の次回運転が始まる前に、Ｓ２００、Ｓ２２０の各処理を実行する。これは、熱電発電器１０が排ガスによって温められて低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差が大きくなると、熱電発電器１０の交流抵抗を正確に検出できないからである。制御装置５は、温度影響を受けていない状態の交流抵抗値を故障判定に用いることによって、故障判定の精度を高めることができる。

　まずＳ２００において、演算処理部５１は、始動前に取得した開放電圧Ｖｏｃ（０）が所定の基準値であるＶｏｃｍｉｎよりも小さいか否かを判定する。エンジン始動直前のＶｏｃ（０）が基準値以上の値であると、熱電変換素子が温まっている状態であり、熱電変換素子の低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差が生じているため、異常な交流抵抗値を正確に検出できず、正確な故障判定ができない。基準値Ｖｏｃｍｉｎは、このような状態を除いて判定可能な状態を検出できるような値に設定されており、制御装置５に予め記憶されている。Ｓ２００でＮＯと判定すると、熱電変換素子が温まっており故障判定不可能な状態であるので、故障発生の有無を判定せず本フローチャートを終了する。

　Ｓ２００でＹＥＳと判定すると、Ｓ２１０で演算処理部５１は、始動前に抵抗検出器４２によって検出されて、取得した交流抵抗Ｒａｃが所定の判定値であるＲａｃ０よりも大きいか否かを判定する。判定値Ｒａｃ０は、製品として熱電発電器１０に要求されている発電能力を出力可能な状態であることを維持するために、設定される値である。例えば、判定値Ｒａｃ０は、Ｒａｃがこの値を超えると、必要な発電能力を発揮できない状態になっていることを基準として設定される値である。Ｓ２１０でＮＯと判定すると、熱電発電器１０が必要な発電能力を出力可能な状態であり正常であると判定でき、本フローチャートを終了する。

　Ｓ２１０でＹＥＳと判定すると、次にＳ２２０で演算処理部５１は、エンジン２０の始動後に検出したＶｏｃ０（Ｎｅ）が記憶部５２に記憶されているＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）よりも大きいか否かを判定する。Ｖｏｃｍａｘ（Ｎｅ）は、記憶部５２に記憶されている、実回転速度毎のＶｏｃの最大値である。例えばＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）は、図５のグラフにおける縦方向に一列に複数並ぶデータのうち、各列において最も大きいＶｏｃの値である。図５のグラフにおいて縦方向に一列に複数並ぶデータは、同等レベルの回転速度について検出された開放電圧Ｖｏｃの実績値である。したがって、Ｓ２２０の判定処理におけるＶｏｃ０は、図５に図示する、すべての回転速度についてのＶｏｃｍａｘ（Ｎｅ）よりも大きい場合にはＹＥＳと判定され、そうでない場合にはＮＯと判定される。このようにＳ２２０では、エンジン２０の再始動の際に検出した開放電圧値が、記憶された開放電圧の実績値のうち、すべての実回転速度における開放電圧の最大値に対して上回っているか否かを判定する。

　Ｓ２２０でＮＯと判定すると、この実施形態では正常であると判定して、本フローチャートを終了する。Ｓ２２０でＹＥＳと判定すると、演算処理部５１はＳ２３０で、開放電圧の実績値から推定される発電能力の推定値が許容レベルよりも低下しているか否かを判定する。Ｓ２３０でＮＯと判定すると、熱電発電器１０が故障しているとは判定しないで、本フローチャートを終了する。Ｓ２３０でＹＥＳと判定すると、熱電発電器１０が所望の発電能力を発揮できない状態であるため、Ｓ２４０で故障発生の処理を実行し、本フローチャートを終了する。例えば、制御装置５は、故障発生である旨を表示部５３に表示したり、音声等で報知したりしてユーザーに知らせる処理を行う。

　Ｓ２３０では、発電能力の推定値Ｐｔｅｇを発電能力の狙い値Ｐｔｅｇ０で割り算して得られる値が所定の判断値Ｐｔｅｇｆより小さいか否かを判定する。判断値Ｐｔｅｇｆは、例えば熱電発電器１０の発電性能が１００％の能力状態から許容レベルを超えて低下した場合に相当する値に設定される。

　Ｐｔｅｇ／Ｐｔｅｇ０は次式によって算出するものする。

　Ｐｔｅｇ／Ｐｔｅｇ０＝（Ｖｏｃｍａｘ／Ｖｏｃ０）^２／（Ｒａｃ／Ｒａｃ０）
　また、ＰｔｅｇはＶｏｃ^２／Ｒａｃで表され、Ｐｔｅｇ０はＶｏｃ０^２／Ｒａｃ０で表される。

　次に、第１実施形態の熱電発電装置１がもたらす作用効果について説明する。熱電発電装置１は、冷却水が流れる循環通路２７と、エンジン２０から排出される排ガスが流れる分岐通路３１と、熱電発電器１０と、熱電発電器１０についての開放電圧と交流抵抗とを取得可能な制御装置５と、を備える。熱電発電器１０は、熱電変換素子を有し、低温側部１０ａに冷却水の熱が移動可能であり、高温側部１０ｂに排ガスの熱が移動可能となるように設けられて、低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差によって発電する。制御装置５は、エンジン２０が停止してから再始動する直前に、検出した開放電圧が基準値を下回る場合に、検出した交流抵抗に応じて熱電発電器１０の故障発生か否かを判定する。

　この熱電発電装置１によれば、エンジン２０が停止後、再度始動する直前に検出した開放電圧が基準値を下回っている場合は熱電発電器１０が温まっていない状態である。この状態は、低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差があまりない状況であると判断でき、熱電発電器１０の交流抵抗を正確に検出することができる。これは、温度差が大きく熱電発電器１０の電流値が大きい場合には電気的抵抗である交流抵抗の誤差が大きくなる性質を利用している。熱電発電装置１は、このような状況において検出した交流抵抗に応じて熱電発電器１０の故障発生か否かを判定する。このため、負荷に応じて複雑に変動しうる温度依存性が高いパラメータを除いた熱電発電器１０の故障判断を実施できる。この熱電発電装置１によれば、従来の車速に基づいた発電量の推定値を用いて故障判定を行う技術に対して、故障判定の精度を十分に向上することができる。

　制御装置５は、エンジン２０が再始動する直前に、検出した開放電圧が基準値を下回り、検出した交流抵抗が判定値を上回り、さらにエンジン２０の再始動後に検出した開放電圧が開放電圧の実績値を上回っている場合に、さらに発電能力に関わる判定を行う。制御装置５は、検出した交流抵抗と開放電圧の実績値とを用いて求めた発電能力の推定値が許容レベルよりも低下しているときに故障が発生していると判定する。

　この故障判定によれば、温度依存性が高いパラメータを除いた判定処理と過去の熱交換性能に対して再始動後の熱交換性能を比較した判定処理とに加えて、さらに推定発電能力が許容レベルを確保している否かという判断を実施した故障判定を提供できる。したがって、従来の車速に基づいた発電量の推定値を用いて故障判定を行う技術に対して、故障判定の精度を格段に向上することができる。

　（第２実施形態）
　第２実施形態におけるエンジン再始動時の故障判定処理について図６のフローチャートを参照して説明する。図６において第１実施形態の図４と同じ符号を付したステップは、第１実施形態と同様である。第２実施形態で特に説明しない構成、処理、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

　第２実施形態のエンジン再始動時の故障判定処理は、第１実施形態の故障判定処理に対して、Ｓ２００、Ｓ２１０がともにＹＥＳと判定された場合にＳ２４０の故障発生の処理を実行する点が相違する。第２実施形態の故障判定処理によれば、低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差があまりない状況において正確な交流抵抗を検出できるので、温度依存性が高いパラメータを除いた熱電発電器１０の故障判断を実施できる。この故障判定処理によれば、従来の車速に基づいた発電量の推定値を用いて故障判定を行う技術に対して、故障判定の精度を十分に向上することができる。

　（第３実施形態）
　第３実施形態におけるエンジン再始動時の故障判定処理について図７のフローチャートを参照して説明する。図７において第１実施形態の図４と同じ符号を付したステップは、第１実施形態と同様である。第３実施形態で特に説明しない構成、処理、作用、効果については、第１実施形態と同様であり、以下、第１実施形態と異なる点についてのみ説明する。

　第３実施形態のエンジン再始動時の故障判定処理は、第１実施形態の故障判定処理に対して、Ｓ２００、Ｓ２１０、Ｓ２２０がともにＹＥＳと判定された場合にＳ２４０の故障発生の処理を実行する点が相違する。第３実施形態の故障判定処理によれば、低温側部１０ａと高温側部１０ｂとの温度差があまりない状況において正確な交流抵抗を検出して、温度依存性が高いパラメータを除いた故障判断を実施できる。さらに、エンジン２０の再始動後に検出した開放電圧が開放電圧の実績値を上回っている場合に故障が発生していると判定するため、過去の熱交換性能に対して再始動後の熱交換性能を比較した故障判定を実施できる。第３実施形態の故障判定処理によれば、従来の車速に基づいた発電量の推定値を用いて故障判定を行う技術に対して、故障判定の精度を十分に向上することができる。

　（他の実施形態）
　この明細書の開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品、要素の組み合わせに限定されず、種々変形して実施することが可能である。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品、要素が省略されたものを包含する。開示は、ひとつの実施形態と他の実施形態との間における部品、要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものと解されるべきである。

　前述の実施形態において、Ｓ２１０での判定処理に用いるＲａｃ０の値は、熱電変換素子の経年劣化等を考慮して、制御装置５において適宜書き換えられる判定値として構成してもよい。

　前述の実施形態の熱電発電器１０は、ケースによって覆われる構成ではなく、多数のＰ型半導体素子とＮ型半導体素子とが、分岐通路３１を形成する配管と循環通路２７を形成する配管とに接触し、両側部に温度差が発生する構成でもよい。熱電発電器１０においてケースは必須の構成要素ではない。

　前述の実施形態において、第１流体と第２流体は、互いに逆向きに流れる対向流を形成してもよい。

Claims

　第１流体が流れる第１流体通路（２７）と、
　前記第１流体よりも高温であり、エンジン（２０）から排出される第２流体が流れる第２流体通路（３１）と、
　熱電変換素子を有し、第１側部（１０ａ）に前記第１流体の熱が移動可能であり、第２側部（１０ｂ）に前記第２流体の熱が移動可能となるように設けられて、前記第１側部と前記第２側部との温度差によって発電する熱電発電器（１０）と、
　前記熱電発電器についての開放電圧と交流抵抗とを取得可能な制御装置（５）と、
　を備え、
　前記制御装置は、前記エンジンが停止してから再始動する直前に、検出した前記開放電圧が基準値を下回る場合に、検出した前記交流抵抗に応じて前記熱電発電器の故障発生か否かを判定する熱電発電装置。
　前記制御装置は、前記エンジンの運転中に検出した前記開放電圧の実績値を記憶しており、
　前記制御装置は、前記エンジンが前記再始動する直前に、検出した前記開放電圧が前記基準値を下回り、かつ検出した前記交流抵抗が判定値を上回る場合に、前記エンジンの再始動後に検出した前記開放電圧が前記開放電圧の実績値を上回っているときに故障が発生していると判定する請求項１に記載の熱電発電装置。
　前記制御装置は、前記エンジンが前記再始動する直前に、検出した前記開放電圧が前記基準値を下回り、検出した前記交流抵抗が前記判定値を上回り、さらに前記エンジンの再始動後に検出した前記開放電圧が前記開放電圧の実績値を上回っている場合に、検出した前記交流抵抗と前記開放電圧の実績値とを用いて求めた発電能力の推定値が許容レベルよりも低下しているときに故障が発生していると判定する請求項２に記載の熱電発電装置。
　前記制御装置は、前記エンジンの再始動の際に検出した前記開放電圧が、前記エンジンの実回転速度に対応付けて記憶された前記開放電圧の実績値のうち、すべての前記実回転速度における前記開放電圧の最大値に対して上回っている場合に、故障が発生していると判定する請求項２に記載の熱電発電装置。
　前記制御装置は、前記エンジンの再始動の際に検出した前記開放電圧が、前記エンジンの目標回転速度に対応付けて記憶された前記開放電圧の実績値のうち、すべての前記目標回転速度における前記開放電圧の最大値に対して上回っている場合に、故障が発生していると判定する請求項２に記載の熱電発電装置。
　前記制御装置は、前記エンジンの再始動の際に検出した前記開放電圧が、車速に対応付けて記憶された前記開放電圧の実績値のうち、すべての車速における前記開放電圧の最大値に対して上回っている場合に、故障が発生していると判定する請求項２に記載の熱電発電装置。