(57)【要約】【課題】パワーケーブルにおける電線の温度差を用いて発電する車両用熱発電装置を提供する。【解決手段】車両（ハイブリッド自動車１）における高温側と低温側との温度差によって電力を得る車両用熱発電装置であって、高温側としてのエンジンルーム２に設けられる駆動モータ２ａと、低温側としてエンジンルームと離間して設けられる二次電池（バッテリ３）とを接続するパワーケーブル５を備え、パワーケーブルを構成する絶縁被覆された２本の電線５Ａ、５Ｂは、異種の金属で構成され、２本の電線により閉回路を形成するスイッチＳＷを備え、スイッチの作動によりパワーケーブルを構成する２本の電線で閉回路が形成された際に、２本の電線間の温度勾配に基づくゼーベック効果により生成される電力を電線の端部から取得するように構成されている。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両における高温側と低温側との温度差によって電力を得る車両用熱発電装置であって、
前記高温側としてのエンジンルームに設けられる駆動モータと、前記低温側として前記エンジンルームと離間して設けられる二次電池とを接続するパワーケーブルを備え、
前記パワーケーブルを構成する絶縁被覆された２本の電線は、異種の金属で構成され、
前記２本の電線により閉回路を形成するスイッチを備え、
前記スイッチの作動により前記パワーケーブルを構成する前記２本の電線で閉回路が形成された際に、前記２本の電線間の温度勾配に基づくゼーベック効果により生成される電力を前記電線の端部から取得するように構成されていることを特徴とする車両用熱発電装置。
【請求項２】
前記スイッチの作動を制御する制御部をさらに備え、
前記制御部が前記スイッチを作動させる条件は、前記エンジンルームに設けられるエンジンがオフされ、前記車両のドアがロックされ、且つ車内に乗車者が存在しないという条件が満たされた場合であることを特徴とする請求項１に記載の車両用熱発電装置。
【請求項３】
前記パワーケーブルを構成する前記２本の電線によって発電された電力は、前記二次電池に充電され、または外部に取り出されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の車両用熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両用の熱発電装置に係り、特に、パワーケーブルにおける電線の温度差を用いて発電する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
昨今、蓄電装置（例えば二次電池やキャパシタなど）を搭載し、その蓄電装置に蓄えられた電力を用いて駆動されるモータを搭載した車両が環境問題の観点などから注目されている。
【０００３】
このような車両の一種として、エンジン（内燃機関）とモータとを搭載したハイブリッド車がある。そして、このようなハイブリッド車としては、車両外部の電源から車載の蓄電装置の充電が可能な車両が知られており、例えば、家屋に設けられた電源コンセントと車両に設けられた充電口とを充電ケーブルで接続することにより、一般家庭の電源から蓄電装置の充電が可能ないわゆる「プラグイン・ハイブリッド車」が開発されている。これにより、ハイブリッド車の燃料消費効率を高めることができる。
【０００４】
ところで、ハイブリッド車において、制動時や高速走行時などに発生した余剰エネルギーを用いて発電し回生電力として回収し、燃料消費効率を一層向上させる技術が種々提案されている（例えば特許文献１等）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２００５５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ハイブリッド車は、上述のようにモータ以外にエンジン（内燃機関）も搭載しているため、エンジンの発熱によりエンジンルーム内は比較的高温（例えば５０℃〜９０℃程度）となる。
【０００７】
一方、車内は比較的低温（例えば屋外温度と同等であったり、あるいはエアコンの作動により例えば２５℃程度など）に保たれる。
【０００８】
そこで、このような車両に配置され、モータとバッテリとを接続するパワーケーブルについて、高温側と低温側との温度差に基づくエネルギーを利用可能な電力として取り出すことができれば、ハイブリッド車のエネルギー効率を一層向上させることが期待できる。
【０００９】
しかしながら、上記従来技術においては、運動エネルギー以外の熱エネルギーを用いて発電するという発想がなく、特に上述のようなパワーケーブルの温度差に基づく熱エネルギーを有効利用することはできなかった。
【００１０】
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、パワーケーブルにおける電線の温度差を用いて発電する車両用熱発電装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、車両における高温側と低温側との温度差によって電力を得る車両用熱発電装置であって、前記高温側としてのエンジンルームに設けられる駆動モータと、前記低温側として前記エンジンルームと離間して設けられる二次電池とを接続するパワーケーブルを備え、前記パワーケーブルを構成する絶縁被覆された２本の電線は、異種の金属で構成され、前記２本の電線により閉回路を形成するスイッチを備え、前記スイッチの作動により前記パワーケーブルを構成する前記２本の電線で閉回路が形成された際に、前記２本の電線間の温度勾配に基づくゼーベック効果により生成される電力を前記電線の端部から取得するように構成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明について、前記スイッチの作動を制御する制御部をさらに備え、前記制御部が前記スイッチを作動させる条件は、前記エンジンルームに設けられるエンジンがオフされ、前記車両のドアがロックされ、且つ車内に乗車者が存在しないという条件が満たされた場合であることを特徴とする。
【００１３】
請求項２に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の発明について、前記パワーケーブルを構成する前記２本の電線によって発電された電力は、前記二次電池に充電され、または外部に取り出されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、パワーケーブルにおける電線の温度差を用いて発電する車両用熱発電装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本実施の形態に係る車両用熱発電装置を搭載した車両の概略構成を示す構成図である。
【図２】本実施の形態に係る車両用熱発電装置を搭載した車両の概略構成を示す平面図である。
【図３】本実施の形態に係る車両用熱発電装置に用いられるパワーケーブルの電線の例を示す図である。
【図４】本実施の形態に係る車両用熱発電装置を搭載した車両の概略構成を示す説明図である。
【図５】ゼーベック効果の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１〜図５を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
（車両用熱発電装置を搭載した車両の概略構成について）  
図１は本実施の形態に係る車両用熱発電装置Ａを搭載した車両の概略構成を示す構成図、図２はその平面図である。
【００１８】
図１および図２に示す車両用熱発電装置Ａを搭載した車両としてのハイブリッド自動車１は、動力を出力可能なエンジン２ｂと、それぞれ動力を入出力可能な駆動モータ（例えば、２台のモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２で構成される）２ａと動力分配機構とからなるハイブリッドトランスアクスル２ｃと、モータ２ａを駆動するためのパワーコントロールユニット４（図２参照）と、パワーコントロールユニット４に接続されるパワーケーブル５を介してモータ２ａと電力をやり取り可能な二次電池としてのバッテリ３とを備える。
【００１９】
エンジン２ｂは、ガソリンや軽油といった炭化水素系の燃料の供給を受けて動力を出力する内燃機関であり、車体の前部に画成されたエンジンコンパートメント（エンジンルーム）２内に搭載される。そして、エンジン２ｂは、図示しないエンジン用電子制御ユニットによる燃料噴射量や点火時期、吸入空気量等の制御を受ける。
【００２０】
ハイブリッドトランスアクスル２ｃを構成するモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２は、何れも発電機として作動すると共に電動機として作動することができる同期発電電動機で構成される。
【００２１】
パワーコントロールユニット４は、バッテリ３側からの直流電力を交流電力に変換してモータジェネレータＭＧ１に印加したり、モータジェネレータＭＧ１からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ３側に供給したりする第１の変換器や、バッテリ３側からの直流電力を交流電力に変換してモータＭＧ２に印加したり、モータジェネレータＭＧ２からの交流電力を直流電力に変換してバッテリ３側に供給したりする第２の変換器、バッテリ３からの電力を昇圧して第１および第２の変換器に供給すると共に第１および第２の変換器からの電力を降圧してバッテリ３に供給することができる昇圧コンバータ、コンデンサ、バッテリ３からの電力を降圧して補機用バッテリや他の補機類に供給可能なＤＣ／ＤＣコンバータ、電力制御用のＩＰＭ（インテリジェントパワーマネージメント）モジュール、第１および第２の変換器等を介してモータジェネレータＭＧ１、ＭＧ２を制御するモータ用電子制御ユニット等を含む。
【００２２】
バッテリ３は、図１に示すように、例えば後部座席の下方などのエンジンコンパートメント（エンジンルーム）２から離間された所定箇所に搭載されると共に、車体側部に沿うように敷設されるパワーケーブル５を介してパワーコントロールユニット４と接続される。
【００２３】
バッテリ３は、例えばニッケル水素二次電池やリチウムイオン二次電池などで構成されており、図示しないバッテリ用電子制御ユニットによって管理される。
【００２４】
また、パワーケーブル５のエンジンコンパートメント２側の端部には、パワーケーブル５を構成する２本の電線を制御装置（制御部）５０の制御により結線させるスイッチ（例えば、リレー等）ＳＷが設けられている。
【００２５】
制御装置５０がスイッチＳＷを作動させる条件（スイッチＳＷを閉じる条件）は、エンジン２ｂがオフされ、車両のドアがロックされ、且つ車内に乗車者が存在しないという条件が満たされた場合とすることができる。また、逆にスイッチＳＷを作動させない条件（スイッチＳＷを開く条件）は、エンジン２ｂがオンされ、車両のドアのロックが解除され、または車内に乗車者が存在しているという何れかの条件が満たされた場合とすることができる。
【００２６】
なお、車内の乗車者の有無は、ハイブリッド自動車１の車内に設けられる人感センサ５１等により検知することができる。
【００２７】
（パワーケーブルの構成について）
図３は、本実施の形態に係る車両用熱発電装置Ａに用いられるパワーケーブル５の電線５Ａ、５Ｂの例を示す図である。
【００２８】
パワーケーブル５を構成する絶縁被覆（図示省略）された２本の電線５Ａ、５Ｂは、異種の金属で構成されている。
【００２９】
電線５Ａ、５Ｂを構成する金属の組み合わせは、特には限定されないが、例えば、銅とアルミニウム、銅と銅合金などが挙げられる。
【００３０】
そして、パワーケーブル５は、高温側としてのエンジンコンパートメント（エンジンルーム）２に設けられる駆動モータ２ａと、低温側としてエンジンコンパートメント（エンジンルーム）２と離間して設けられるバッテリ３とを接続している。
【００３１】
ここで、ハイブリッド自動車１は、前述のように駆動モータ２ａ以外にエンジン（内燃機関）２ｂも搭載しているため、エンジン２ｂの発熱によりエンジンルーム２内は比較的高温（例えば５０℃〜９０℃程度）となる。
【００３２】
一方、ハイブリッド自動車１の車内は比較的低温（例えば屋外温度と同等であったり、あるいはエアコンの作動により例えば２５℃程度など）に保たれる。
【００３３】
したがって、パワーケーブル５を構成する２本の電線５Ａ、５Ｂの高温側（図４に示す高温部Ａ１に相当）と低温側（図４に示す低温部Ａ２に相当）に位置する端部付近の温度差は、上記例によれば、例えば２５℃〜６５℃となる。
【００３４】
また、夏期の炎天下においてハイブリッド自動車１を長時間停車させた場合などには、エンジンルーム２内はより高温となる可能性があるのに対して、車内の温度はエンジンルーム２程は暑くならない。したがって、このような条件の場合には、２本の電線５Ａ、５Ｂの高温側と低温側に位置する端部付近の温度差はより大きくなる可能性がある。
【００３５】
そして、スイッチＳＷの作動によりパワーケーブル５を構成する２本の電線５Ａ、５Ｂで閉回路が形成されると、２本の電線５Ａ、５Ｂ間の温度勾配に基づくゼーベック効果により所定の電力が生成される。
【００３６】
このようにして、パワーケーブル５を構成する２本の電線５Ａ、５Ｂによって発電された電力は、バッテリ３に充電されたり、あるいは売電用口２０（図４参照）から外部に取り出すように構成される。
【００３７】
（ゼーベック効果について）
ゼーベック効果（ペルティエ効果の逆作用）とは、異種の導体に温度差ΔＴを与え接触させたときに導体の両端に電位差ΔＶが生じる現象をいう。
【００３８】
即ち、図５に示すように、２種類の金属線５Ａ、５Ｂを用いてループを作り、その接合部ｍを互いに異なった温度に保つと、端部ｎ間に起電力が生じる。これは１８１２年にゼーベック（Ｔ．Ｊ．Ｓｅｅｂｅｃｋ）が発見した現象であり、このときの起電力（熱起電力）Ｖは、温度差ΔＴに比例し、次のように表される。
【００３９】
Ｖ＝αΔＴ  ここで、αはゼーベック係数である。
【００４０】
そして、金属においては、熱拡散により電子が低温側に、金属イオンが高温側に移動し、イオンと電子がある程度移動すると、その間に電界が発生する。そして、熱拡散による力と電子が電界から受ける力とが釣り合ったときに、電荷の移動が止まり電位差を生じると考えられている。
【００４１】
なお、異なる金属に温度差を設けた際に発生する電圧は、温度差１Ｋあたり数μＶ程度の大きさである。
【００４２】
以上、本発明の車両用熱発電装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置き換えることができる。
【符号の説明】
【００４３】
１…ハイブリッド自動車（車両）
２…エンジンコンパートメント（エンジンルーム）
２ａ…駆動モータ
２ｂ…エンジン
２ｃ…ハイブリッドトランスアクスル
３…バッテリ
４…パワーコントロールユニット
５…パワーケーブル
５Ａ、５Ｂ…電線（金属線）
２０…売電用口
５０…制御装置
５１…人感センサ
Ａ…車両用熱発電装置
Ａ１…高温部
Ａ２…低温部
ＳＷ…スイッチ
ｍ…接合部
ｎ…端部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2015076943.tif 000006
【図５】
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