(57)【要約】【課題】  熱電変換モジュールに温度測定素子や電力計測装置等を取り付けずに、熱電変換モジュールで生成される電力を算出することができる電力算出装置、及びプログラムを提供する。【解決手段】  ＥＣＵ７が、内燃機関１の吸入空気量に基づいて算出された温度に対して、排気浄化装置４の取付け位置における加熱又は放熱を加味して熱電素子４０の高温側端部３１の温度を算出し、熱電変換モジュール３を冷却する冷却水の温度に冷却ブロック２１の熱伝導率を乗算し、排気浄化装置４の取付け位置における加熱又は放熱を加味して熱電素子４０の低温側端部３２の温度を算出し、高温側端部３１及び低温側端部３１の温度の差分と、当該差分と電力との関係を規定した情報（図７（Ｂ）のマップ）とに基づいて、熱電変換モジュール３で生成される電力を算出する（ステップＳ４〜Ｓ８）。【選択図】      図８
2008196454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の排気ガスを通す排気経路上に配設され、且つ当該排気ガスを浄化する排気浄化装置よりも上流に配設されていると共に、高温側端部と低温側端部とを備える熱電変換モジュールで生成される電力を算出する電力算出装置であって、
前記内燃機関の吸入空気量に基づいて算出された温度に対して、前記排気浄化装置の取付け位置における加熱又は放熱を加味して前記高温側端部の温度を算出する第１の算出手段と、
前記熱電変換モジュールを冷却する媒体の温度に前記熱電変換モジュールを冷却する冷却部材の熱伝導率を乗算し、前記排気浄化装置の取付け位置における加熱又は放熱を加味して前記低温側端部の温度を算出する第２の算出手段と、
前記高温側端部及び前記低温側端部の温度の差分と、当該差分と電力との関係を規定した情報とに基づいて、前記熱電変換モジュールで生成される電力を算出する第３の算出手段と
を備えることを特徴とする電力算出装置。
【請求項２】
前記熱電変換モジュールを冷却する媒体は、前記内燃機関を冷却する冷却水であり、前記第２の算出手段は、当該冷却水の循環路内の水温を計測する水温計測手段を備え、前記水温計測手段で計測された水温に前記熱電変換モジュールを冷却する冷却部材の熱伝導率を乗算し、前記排気浄化装置の取付け位置における加熱又は放熱を加味して前記低温側端部の温度を算出することを特徴とする請求項１記載の電力算出装置。
【請求項３】
前記熱電変換モジュールを冷却する媒体は、外気であり、前記第２の算出手段は、当該外気の温度を計測する空気温度計測手段と、車両の車速を計測する車速計測手段とを備え、前記空気温度計測手段で計測された温度に前記熱電変換モジュールを冷却する冷却部材の熱伝導率及び前記車速計測手段で計測された車速に応じた係数を乗算し、前記排気浄化装置の取付け位置における加熱又は放熱を加味して前記低温側端部の温度を算出することを特徴とする請求項１記載の電力算出装置。
【請求項４】
前記第３の算出手段で算出された電力を表示する表示手段を備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の電力算出装置。
【請求項５】
前記排気浄化装置は、排気ガスを浄化する触媒の媒体担体及び当該触媒を加熱する加熱手段を備え、
前記排気浄化装置の取付け位置における加熱又は放熱は、前記加熱手段のオン／オフ時に生じる前記熱電変換モジュールに対する熱移動であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の電力算出装置。
【請求項６】
内燃機関の排気ガスを通す排気経路上に配設され、且つ当該排気ガスを浄化する排気浄化装置よりも上流に配設されていると共に、高温側端部と低温側端部とを備える熱電変換モジュールで生成される電力を算出するコンピュータを、
前記内燃機関の吸入空気量に基づいて算出された温度に対して、前記排気浄化装置の取付け位置における加熱又は放熱を加味して前記高温側端部の温度を算出する第１の算出手段、
前記熱電変換モジュールを冷却する媒体の温度に前記熱電変換モジュールを冷却する冷却部材の熱伝導率を乗算し、前記排気浄化装置の取付け位置における加熱又は放熱を加味して前記低温側端部の温度を算出する第２の算出手段、及び
前記高温側端部及び前記低温側端部の温度の差分と、当該差分と電力との関係を規定した情報とに基づいて、前記熱電変換モジュールで生成される電力を算出する第３の算出手段と
して機能させることを特徴とするプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の排気系に配設された熱電変換モジュールで生成される電力を算出する電力算出装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、熱電変換モジュールを備え、触媒の活性化を図り、内燃機関の排気ガスの浄化性能を向上させる廃熱回収装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この廃熱回収装置の熱電変換モジュールは、高温側端部と、低温側端部と、高温側端部と低温側端部との温度差を電気に変換する熱電素子を備え、排気ガスの温度が所定の温度未満の場合には、熱電変換素子に電力を供給して高温側端部を加熱し、排気ガスの温度が所定の温度以上の場合には、熱電変換素子が発電を行う。これにより、熱電変換モジュールの機能を使い分けると共に内燃機関の排気ガスの浄化性能を向上させている。
【特許文献１】特開平２００６−１７０１８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、上記廃熱回収装置の熱電変換モジュールは、熱電変換素子において、排気温度に対して熱電変換によりどれぐらいの電力が生成されているのか理解することができなかった。この場合、熱電変換により生成される電力を検出するためには、上記廃熱回収装置の熱電変換モジュールに温度測定素子や電力計測装置等を取り付ける必要がある。
【０００４】
本発明の目的は、熱電変換モジュールに温度測定素子や電力計測装置等を取り付けずに、熱電変換モジュールで生成される電力を算出することができる電力算出装置、及びプログラムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、請求項１記載の電力算出装置は、内燃機関の排気ガスを通す排気経路上に配設され、且つ当該排気ガスを浄化する排気浄化装置よりも上流に配設されていると共に、高温側端部と低温側端部とを備える熱電変換モジュールで生成される電力を算出する電力算出装置であって、前記内燃機関の吸入空気量に基づいて算出された温度に対して、前記排気浄化装置の取付け位置における加熱又は放熱を加味して前記高温側端部の温度を算出する第１の算出手段と、前記熱電変換モジュールを冷却する媒体の温度に前記熱電変換モジュールを冷却する冷却部材の熱伝導率を乗算し、前記排気浄化装置の取付け位置における加熱又は放熱を加味して前記低温側端部の温度を算出する第２の算出手段と、前記高温側端部及び前記低温側端部の温度の差分と、当該差分と電力との関係を規定した情報とに基づいて、前記熱電変換モジュールで生成される電力を算出する第３の算出手段とを備える、構成としている。
【０００６】
かかる構成によれば、熱電変換モジュールの高温側端部及び低温側端部の温度が計算により算出され、当該算出された高温側端部及び前記低温側端部の温度の差分と、当該差分と電力との関係を規定した情報とに基づいて、熱電変換モジュールで生成される電力が算出されるので、熱電変換モジュールに温度測定素子や電力計測装置等を取り付けずに、熱電変換モジュールで生成される電力を算出することができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、熱電変換モジュールに温度測定素子や電力計測装置等を取り付けずに、熱電変換モジュールで生成される電力を算出することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。
【０００９】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る電力算出装置を含む排気系システムの構成図である。
【００１０】
排気系システム１００は、エンジンで構成される内燃機関１、内燃機関１内を冷却して高温になった冷却水を外気で冷やすラジエーター２、内燃機関１の排気ガスの熱から発電を行う熱電変換モジュール３、内燃機関１の排気ガスを浄化する排気浄化装置４、ラジエータ２や熱電変換モジュール３を環流する冷却水の水温を計測する温度センサ５（水温計測手段）、排気浄化装置４を通過する排気ガスの温度を計測する温度センサ６、各要素の電気的な制御を行うＥＣＵ（electronic control unit）７（電力算出装置、第１〜第３の算出手段）、ＥＣＵ７の指示に基づいて、熱電変換モジュール３の発電モードと加熱モードとの回路の切り換えを行う変換回路８、バッテリ９、内燃機関１から熱電変換モジュール３と排気浄化装置４とを介して車両外部に排気ガスを排出する排気ガス通路１０、ラジエーター２と熱電変換モジュール３等に冷却水を環流させるための冷却水通路１１、内燃機関１に空気を吸入するための吸気通路１２、吸気通路１２を介して内燃機関１に吸入される空気量を測定する吸気量センサ１３、外気温を測定する外気温センサ１４、車両の車速を測定する車速センサ１５（車速計測手段）、及びナビゲーション装置等で使用されるタッチパネル式の表示部１６（表示手段）を備えている。
【００１１】
熱電変換モジュール３は、排気浄化装置４の上流に配設されている。熱電変換モジュール３の発電モードでは、冷却水の水温と排気ガスの温度との温度差を利用して発電して、変換回路８を介してバッテリ９を充電し、熱電変換モジュール３の加熱モードでは、排気ガスの加熱を実行する。
【００１２】
排気浄化装置４は、触媒を担持する媒体担体４ａと触媒を加熱するヒータ４ｂ（加熱手段）とを備えている。温度センサ５，６は、ＥＣＵ７に接続されており、各々測定した温度データをＥＣＵ７に送信する。ＥＣＵ７は、ＣＰＵ７ａ、ＲＡＭ７ｂ、不揮発性ＲＯＭ７ｃ、及びインターフェース（不図示）等で構成されており、当該不揮発性ＲＯＭ７ｃに格納されたプログラムに従って所定の制御を実行する。また、ＥＣＵ７は、吸気量センサ１３、外気温センサ１４及び車速センサ１５で測定された各測定値を示す信号を受信する。不揮発性ＲＯＭ７ｃは、各センサから取得した測定値の他、測定値に基づいてＥＣＵ７で演算された値（後述する補正係数やマップ等）も記憶する。変換回路８は、熱電変換モジュール３、ＥＣＵ７、及びバッテリ９に接続されている。
【００１３】
図２は、熱電変換モジュール３近傍の装置構成を示す図であり、図３は、熱電変換モジュール３の構成を示す図である。
【００１４】
熱電変換モジュール３は、熱交換ブロック２０と冷却ブロック２１との間に挟持されている。冷却ブロック２１の吸熱面２１ｂは、熱交換ブロック２０の放熱面２０ｂと所定の間隙を設けて対面している。熱交換ブロック２０は、略平板状に構成されており、その内部の長手方向に貫通孔２０ａが設けられおり、その貫通孔２０ａに排気ガス通路１０が設けられている。熱交換ブロック２０は、排気ガス通路１０を流動する排気ガスの熱量を効率良く回収するため、熱伝導率の高い材質ＳＵＳにより形成されている。熱交換ブロック２０で回収された排気ガスの熱は、熱電変換モジュール３を構成する熱電素子４０の高温側端部３１を加熱する。
【００１５】
冷却ブロック２１は、略平板状に構成されており、その内部の長手方向に貫通孔２１ａが設けられおり、その貫通孔２１ａに冷却水通路１１が設けられている。冷却ブロック２１は、熱伝導性に優れる材質ＳＵＳより形成され、熱電変換モジュール３を構成する熱電素子４０の低温側端部３２を冷却する。
【００１６】
図３に示すように、熱電変換モジュール３は、ｐ型半導体素子４０２とｎ型半導体素子４０１とを組み合わせてなる熱電素子４０を複数、配設したものである。本実施の形態では、ｎ型半導体４０１としてＢｉＴｅを用い、ｐ型半導体４０２としてＢｉＴｅを用いる。
【００１７】
熱電変換モジュール３は、熱交換ブロック２０の放熱面２０ｂと、冷却ブロック２１の吸熱面２１ｂとが相互に対面する隙間に、ｐ型半導体素子４０２とｎ型半導体素子４０１とを並設した熱電素子４０を複数、配置したものである。各熱電素子４０をなすｐ型半導体素子４０２とｎ型半導体素子４０１とは、上記放熱面２０ｂ側の高温側端部３１において高温側電極３３ａを介して電気的に接続されている。そして、上記吸熱面２１ｂ側の低温側端部３２においては、ｐ型半導体素子４０２は、隣り合う他の熱電素子４０のｎ型半導体素子４０１と低温側電極４５ｂを介して電気的に接続されており、ｎ型半導体素子４０１は、隣り合う他の熱電素子４０のｐ型半導体素子４０２と低温側電極３３ｂを介して電気的に接続されている。そして、各熱電素子４０は、高温側端部３１と低温側端部３２との間に生じた温度差に応じて起電力を発生する。
【００１８】
また、熱交換ブロック２０の放熱面２０ｂ及び冷却ブロック２１の冷却面２１ｂには、電気的絶縁を図ると共に熱伝導性を維持するためのアルミナの溶射膜３４ａ，３４ｂがそれぞれ形成されている。
【００１９】
次に、熱電変換モジュール３で生成される電力の推定方法について説明する。
【００２０】
熱電変換モジュール３で生成される電力は、ＥＣＵ７が温度センサ５，６、吸気量センサ１３、外気温センサ１４及び車速センサ１５で測定された各測定値を示す信号を受信し、その受信された信号の示す測定値を使って、所定の演算を実行することで、推定される。まず、下記式（１）のhightempの算出方法を説明する。
hightemp ← hightempi ＋ supply −exhaust  ……（１）
【００２１】
ここで、式（１）は、熱電素子４０の高温側端部３１の温度を算出する式であり、「hightempi」は、高温側端部３１の初期温度や、内燃機関１に吸入される空気量（吸気量）及び高温側端部３１の温度の関係を示す、後述するマップに基づいて順次算出される高温側端部３１の温度を示す。「supply」は、加熱係数を示し、「exhaust」は放熱係数を示す。
【００２２】
ＥＣＵ７は、高温側端部３１の初期温度を算出するために、温度センサ５から現在の水温（thw）を示す信号を受信すると共に不揮発性ＲＯＭ７ｃに格納されている、前回測定された水温を読み出す。
【００２３】
現在の水温（thw）／前回測定された水温＜１．０の場合には、ＥＣＵ７は、「hightempi」に前回測定された水温を代入する。一方、現在の水温（thw）／前回測定された水温≧１．０の場合には、ＥＣＵ７は、「hightempi」に（現在の水温（thw）＋外気温（tha）)／２で求められる値を代入する。ここで、外気温（tha）は、外気温センサ１４から受信する信号が示す外気温の値を用いる。
【００２４】
次いで、ＥＣＵ７は、高温側端部３１の温度（即ち、初期温度以外の演算で推定される温度）を下記式（５）に基づいて推定する。
hightempi ＝ ga (map)  ……（２）
【００２５】
ここで、「ga」は内燃機関１に吸入される空気量（吸気量）を示し、「ga (map)」は、吸気量及び高温側端部３１の温度の関係を示すマップと、実際に計測された吸気量とに基づいて、高温側端部３１の温度を算出することを示す。尚、実際に計測される吸気量（ga）は、吸気量センサ１３から受信する信号が示す吸気量の値を用いる。
【００２６】
上記式（２）により、実験により算出された「hightempi」と吸気量（ga）との関係を示す表を図４（Ａ）に示し、当該関係を示すマップを図４（Ｂ）に示す。尚、図４（Ｂ）のマップは、不揮発性ＲＯＭ７ｃに格納され、ＥＣＵ７により必要に応じて読み出される。
【００２７】
次に、ＥＣＵ７は、「supply」を算出する。この「supply」は、加熱係数であり、より具体的には、排気浄化装置４のヒータ４ａの有無が高温側端部３１の温度に与える影響、又はヒータ４ａのオン時又はオフ時に高温側端部３１の温度に与える影響（ヒータ４ａのオン／オフ時に生じる熱電変換モジュールに対する熱移動）を示す。
【００２８】
「supply」は、下記式（３）で算出される。
supply ＝ ga (map) × heath1 × ヒータ係数  ……（３）
【００２９】
ここで、ga (map)は、上記式（２）で求められる値を示す。heath1は、熱電変換モジュール３の熱伝導率を示す係数であり、この係数は実験により算出される固定値又は吸気量等に応じて所定のマップから決定される値を使用する。ヒータ係数は、ヒータ４ａのオン／オフ時に生じる、高温側端部３１の温度に与える影響（熱電変換モジュールに対する熱移動）を係数として示したものである。このヒータ係数は、実験により算出する。
【００３０】
上記式（３）により、実験により算出された「supply」と吸気量（ga）との関係を示す表を図５（Ａ）に示し、当該関係を示すマップを図５（Ｂ）に示す。尚、図５（Ｂ）のマップは、不揮発性ＲＯＭ７ｃに格納され、ＥＣＵ７により必要に応じて読み出される。
【００３１】
次いで、ＥＣＵ７は、「exhaust」を算出する。「exhaust」は、下記式（４）で算出される。この「exhaust」は、放熱係数であり、より具体的には、外気による熱電変換モジュール３の放熱が高温側端部３１の温度に与える影響を示す。
exhaust ＝ （hightempi − tha）× heath2 × kspd ……（４）
【００３２】
ここで、thaは、外気温センサ１４から受信する信号が示す外気温の値を示す。heath2は、熱電変換モジュール３の熱伝導率を示す係数であり、この係数は実験により算出される固定値又は吸気量等に応じて所定のマップから決定される値を使用する。尚、固定値や所定のマップは、不揮発性ＲＯＭ７ｃに格納され、ＥＣＵ７により必要に応じて読み出される。kspdは、車速に応じた補正係数を示す。車両の走行中は外気による熱電変換モジュール３の放熱が一段と生じやすくなるため、車速に応じた補正係数が加味されている。尚、実験により車速とkspdの補正係数との関係を求め、マップ化して不揮発性ＲＯＭ７ｃに予め格納しておく。これにより、ＥＣＵ７は車速センサ１５から受信する信号が示す車速の値と当該マップに応じてkspdを適宜決定する。
【００３３】
上記hightempの算出において、燃料カット（Fuel Cut）のオン／オフ時、内燃機関１のアイドル状態のオン／オフ時の補正が必要である場合には、補正条件としてこれらの補正係数を上記式（２）に適宜追加する。これらの補正係数は、予め実験により算出しておき、固定値又はマップ化して、不揮発性ＲＯＭ７ｃに予め格納しておく。
【００３４】
例えば、内燃機関１がアイドル状態である場合には、上記式（２）に基づいて算出されるhightempiと、実際の高温側端部３１の温度との間にズレが生じる可能性があるので、この場合には、上記式（２）に補正係数を追加する。即ち、上記式（２）は、hightempi ＝ ga (map) × 補正係数となる。また、長い下り坂の走行中に、燃料カット（Fuel Cut）の設定がオンになった場合には、排気温度が低下するため、同様に、上記式（５）に補正係数を追加する。
【００３５】
次に、ＥＣＵ７は、下記式（５）のlowtempを算出する。
lowtemp ＝ thw × heatc ± C ……（５）
【００３６】
式（５）は、熱電素子４０の低温側端部３２の温度を算出する式であり、「thw」は冷却水の水温を示す。冷却水の水温は温度センサ５から受信する信号が示す水温の値を用いる。「heatc」は冷却ブロック２１の熱伝導率を示す。「heatc」は、冷却ブロック２１の材質や構造から決定される。「C」は他の素子や部材からの温度伝播の影響を考慮した補正係数を示す。特に、補正係数「C」を決定する際には、ヒータ４ａのオン時又はオフ時に低温側端部３１の温度に与える影響（ヒータ４ａのオン／オフ時に生じる熱電変換モジュールに対する熱移動）を考慮する。図１１に、他の素子等がオン／オフ時に消費する電力と他の素子等が低温側端部３２に与える温度との関係を示す。
【００３７】
式（５）によるlowtempの算出工程を図６に示す。図６中の左側のグラフの実線は、thw × heatcの値を示し、左側のグラフの上段の実線がthw × heatc ＋ Cの値を示し、左側のグラフの下段の実線がthw × heatc − Cの値を示す。
【００３８】
尚、実験により「heatc」と「C」を求め、マップ化して不揮発性ＲＯＭ７ｃに予め格納しておく。これにより、ＥＣＵ７は必要に応じて不揮発性ＲＯＭ７ｃからマップを読み出し、「heatc」と「C」を決定する。
【００３９】
次いで、ＥＣＵ７は、下記式（６）のlowtempを算出する。
diftemp ＝ hightemp − lowtemp ……（６）
【００４０】
式（６）は、熱電素子４０の高温側端部３１と低温側端部３２の間の温度差を算出する式であり、ＥＣＵ７は、上記式（１）で算出されたhightempと上記式（５）で算出されたlowtempの差分を算出する。
【００４１】
最後に、ＥＣＵ７は、下記式（７）のＷを算出する。
Ｗ ＝ diftemp (map) ……（７）
【００４２】
式（７）は、熱電変換モジュール３で生成される電力を算出する式であり、「diftemp (map)」は、高温側端部３１と低温側端部３２の間の温度差及び熱電変換モジュール３で生成される電力の関係を示すマップと、式（６）で算出された温度差とに基づいて、熱電変換モジュール３で生成される電力を算出することを示す。
【００４３】
上記式（７）により、実験により算出された「diftemp」と電力（ｗ）との関係を示す表を図７（Ａ）に示し、当該関係を示すマップを図７（Ｂ）に示す。
【００４４】
熱電変換モジュール３で生成される電力を算出する際に、図７（Ｂ）に示すマップを利用する理由は、熱電素子４０のゼーベック係数の温度依存性や熱電変換モジュール３の内外の構造によって、出力（電力）は、温度差の２乗から外れることがあるからである。尚、熱電素子４０のゼーベック係数の温度依存性や熱電変換モジュール３の内外の構造によっても、出力（電力）が、温度差の２乗から外れない場合（即ち、温度差の２乗に比例する場合）には、電力は、Ｗ ＝ 係数 × (diftemp)2により算出してもよい。
【００４５】
図８は、ＥＣＵ７で実行される、熱電変換モジュール３で生成される電力の算出処理を示すフローチャートである。
【００４６】
まず、ＥＣＵ７は、不図示のイグニッションスイッチ（ＩＧ）がオンになり、電源が供給されると（ステップＳ１）、不揮発性ＲＯＭ７ｃから前回測定された水温の値を取得する（ステップＳ２）。これは、上述したように高温側端部３１の初期温度を決定するために必要だからである。
【００４７】
次いで、ＥＣＵ７は、上記式（１）、（５）に従って、熱電素子４０の高温側端部３１の温度及び低温側端部３２の温度の初期値を、「hightemp」及び「lowtemp」に設定する（ステップＳ３）。
【００４８】
その後、ＥＣＵ７は、所定時間毎（例えば、２、３秒毎に）に温度センサ５，６、吸気量センサ１３、外気温センサ１４及び車速センサ１５で測定された各測定値を示す信号を受信し（ステップＳ４）、その受信された信号の示す測定値及び不揮発性ＲＯＭ７ｃに格納されている各種のマップ等を使って、上記式（１）、（５）に従って、「hightemp」及び「lowtemp」の算出を行う（ステップＳ５）。
【００４９】
次に、ＥＣＵ７は、ステップＳ５で算出された「hightemp」及び「lowtemp」を用いて、上記式（６）に従って「diftemp」を算出し（ステップＳ６）、この算出された「diftemp」と不揮発性ＲＯＭ７ｃに格納されている図６（Ｂ）のマップとを用いて、熱電変換モジュール３で生成される電力ｗを算出する（ステップＳ７）。そして、ステップＳ７で算出された電力ｗは不揮発性ＲＯＭ７ｃに格納する（ステップＳ８）。その後、ステップＳ４に戻り、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフになるまで、ステップＳ４〜ステップＳ８の処理を繰り返し実行し、電力ｗの値は不揮発性ＲＯＭ７ｃに更新記憶される。イグニッションスイッチ（ＩＧ）がオフになると（ステップＳ９）、次の処理のためにステップＳ１に戻る。
【００５０】
尚、ユーザが、タッチパネル式の表示部１６から、不揮発性ＲＯＭ７ｃに記憶された電力ｗの値の表示指示を入力すると、ＥＣＵ７は、不揮発性ＲＯＭ７ｃに記憶された電力ｗの値を読み出し、表示部１６に出力する。これにより、ユーザは、熱電変換モジュール３で生成される電力を確認することができる。また、熱電変換モジュール３の駆動状態を把握することができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＥＣＵ７が、内燃機関１の吸入空気量に基づいて算出された温度に対して、排気浄化装置４の取付け位置における加熱又は放熱を加味して熱電素子４０の高温側端部３１の温度を算出し、熱電変換モジュール３を冷却する冷却水の温度に冷却ブロック２１の熱伝導率を乗算し、排気浄化装置４の取付け位置における加熱又は放熱を加味して熱電素子４０の低温側端部３２の温度を算出し、高温側端部３１及び低温側端部３１の温度の差分と、当該差分と電力との関係を規定した情報（図７（Ｂ）のマップ）とに基づいて、熱電変換モジュール３で生成される電力を算出する。よって、熱電変換モジュール３に温度測定素子や電力計測装置を取り付けずに、熱電変換モジュール３で生成される電力を算出することができる。
【００５２】
また、熱電素子４０の低温側端部３２の温度を算出する場合に、従来の車両にも搭載されているラジエータを環流する冷却水やその水温センサを使用できるため、新たな機器や装置等を車両に搭載することなく、即ち、製造コストを上昇させることなく、熱電変換モジュールで生成される電力を算出することができる。
【００５３】
さらに、不揮発性ＲＯＭ７ｃに記憶された電力ｗの値を表示部１６に表示することができるので、ユーザは熱電変換モジュール３の駆動状態を把握することができる。
【００５４】
また、ヒータ４ａのオン／オフ時に生じる熱電変換モジュール３に対する熱移動を考慮して、高温側端部３１及び低温側端部３２の温度が算出されるので、熱電変換モジュール３で生成される電力をより正確に算出することができる。
【００５５】
（第２の実施の形態）
以下、第２の実施の形態について説明する。
【００５６】
第２の実施の形態は、第１の実施の形態と比べて、排気系システムの構成及び熱電素子４０の低温側端部３２の温度の算出方法が異なる。
【００５７】
以下、これらの異なる点のみを説明する。
図９は、本発明の第２の実施の形態に係る電力算出装置を含む排気系システムの構成図である。
【００５８】
図９の排気系システム１０１では、内燃機関１に空気を吸入するための吸気通路１２が内燃機関１の上流で分岐しており、吸気通路１２の一端は内燃機関１に配設され、他端は熱電変換モジュール３に配設されている。より具体的には、吸気通路１２の他端は、上記図２の冷却ブロック２１の内部を貫通する冷却水通路１１に接続されている。このように、本実施の形態では、低温側端部３２を冷却する媒体として冷却水の代わりに空気を利用する。
【００５９】
また、排気系システム１０１は、吸気通路１２を介して熱電変換モジュール３に送られる空気の温度を測定する温度センサ１７（空気温度計測手段）を備えている。当該温度センサ１７はＥＣＵ７に接続されており、測定した温度を示す信号をＥＣＵ７に出力する。
排気系システム１０１のその他の構成は、図１の排気系システム１００と同様であるので、その説明は省略する。
【００６０】
本実施の形態では、ＥＣＵ７は、下記式（８）に従ってlowtempを算出する。
lowtemp ＝ tha × kspd × heatc ± C ……（８）
【００６１】
式（８）は、熱電素子４０の低温側端部３２の温度を算出する式であり、「tha」は吸気通路１２を環流する空気の温度を示す。空気の温度は温度センサ１７から受信する信号が示す温度の値を用いる。kspdは、車速に応じた補正係数を示す。車両の走行中は外気による熱電変換モジュール３の放熱が一段と生じやすくなるため、車速に応じた補正係数が加味されている。尚、実験により車速とkspdの補正係数との関係を求め、マップ化して不揮発性ＲＯＭ７ｃに予め格納しておく。これにより、ＥＣＵ７は車速センサ１５から受信する信号が示す車速の値と当該マップに応じてkspdを適宜決定する。「heatc」は冷却ブロック２１の熱伝導率を示す。「heatc」は、冷却ブロック２１の材質や構造から決定される。「C」は他の素子や部材からの温度伝播の影響を考慮した補正係数を示す。特に、補正係数「C」を決定する際には、ヒータ４ａのオン時又はオフ時に低温側端部３１の温度に与える影響（ヒータ４ａのオン／オフ時に生じる熱電変換モジュールに対する熱移動）を考慮する。
【００６２】
式（８）によるlowtempの算出工程を図１０に示す。図１０中の左側のグラフの実線がtha × kspdの値を示し、真ん中のグラフの実線がtha × kspd × heatcの値を示し、左側のグラフの上段の実線がtha × kspd × heatc ＋ Cの値を示し、左側のグラフの下段の実線がtha × kspd × heatc − Cの値を示す。
【００６３】
尚、実験により「heatc」と「C」を求め、マップ化して不揮発性ＲＯＭ７ｃに予め格納しておく。これにより、ＥＣＵ７は必要に応じて不揮発性ＲＯＭ７ｃからマップを読み出し、「heatc」と「C」を決定する。
【００６４】
熱電素子４０の高温側端部３１の温度（hightemp）、高温側端部３１の温度と低温側端部３２の温度との差分（diftemp）、及び熱電変換モジュール３で生成される電力（Ｗ）の算出方法は、第１の実施の形態と同様であるので、その説明は省略する。
【００６５】
以上説明したように、本実施の形態によれば、ＥＣＵ７が、内燃機関１の吸入空気量に基づいて算出された温度に対して、排気浄化装置４の取付け位置における加熱又は放熱を加味して熱電素子４０の高温側端部３１の温度を算出し、熱電変換モジュール３を冷却する空気の温度に冷却ブロック２１の熱伝導率を乗算し、排気浄化装置４の取付け位置における加熱又は放熱を加味して熱電素子４０の低温側端部３２の温度を算出し、高温側端部３１及び低温側端部３１の温度の差分と、当該差分と電力との関係を規定した情報（図７（Ｂ）のマップ）とに基づいて、熱電変換モジュール３で生成される電力を算出する。よって、熱電変換モジュール３に温度測定素子や電力計測装置を取り付けずに、熱電変換モジュール３で生成される電力を算出することができる。
【００６６】
また、熱電素子４０の低温側端部３２の温度を算出する場合に、従来の車両にも搭載されている吸気通路１２を環流する空気の温度やその温度センサを使用できるため、新たな機器や装置等を車両に搭載することなく、即ち、製造コストを上昇させることなく、熱電変換モジュールで生成される電力を算出することができる。
【００６７】
さらに、不揮発性ＲＯＭ７ｃに記憶された電力ｗの値を表示部１６に表示することができるので、ユーザは熱電変換モジュール３の駆動状態を把握することができる。
【００６８】
また、ヒータ４ａのオン／オフ時に生じる熱電変換モジュール３に対する熱移動を考慮して、高温側端部３１及び低温側端部３２の温度が算出されるので、熱電変換モジュール３で生成される電力をより正確に算出することができる。
【００６９】
上記第１及び第２の実施の形態では、低温側端部３２を冷却する媒体として冷却水及び空気を利用したが、これに限定されるものではなく、車両に搭載されている各種のオイル等の冷却媒体を利用することも可能である。この場合、液体で冷却する場合には、上記式（５）に従って低温側端部３２の温度を算出し、気体で冷却する場合には、上記式（８）に従って低温側端部３２の温度を算出する。
【００７０】
上記電力算出装置の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムが記録されている記録媒体を、不図示の車載機器（カーオディオ装置、ナビゲーション装置等）に供給し、情報処理装置のコンピュータ（即ち、ＥＣＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムを読み出し実行することによっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ、又はＳＤカードなどがある。
【００７１】
また、コンピュータ（即ち、ＥＣＵ）が、電力算出装置の機能を実現するためのソフトウェアのプログラムを実行することによっても、上記第１及び第２の実施の形態と同様の効果を奏する。
【００７２】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々変形して実施することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電力算出装置を含む排気系システムの構成図である。
【図２】熱電変換モジュール近傍の装置構成を示す図である。
【図３】熱電変換モジュールの構成を示す図である。
【図４】（Ａ）は「hightempi」と吸気量（ga）との関係を表で示す図であり、（Ｂ）は当該関係を示すマップを示す図である。
【図５】（Ａ）は「supply」と吸気量（ga）との関係を表で示す図であり、（Ｂ）は当該関係を示すマップを示す図である。
【図６】lowtempの算出工程を示す図である。
【図７】（Ａ）は「diftemp」と電力（ｗ）との関係を表で示す図であり、（Ｂ）は当該関係を示すマップを示す図である。
【図８】ＥＣＵで実行される、熱電変換モジュールで生成される電力の算出処理を示すフローチャートである。
【図９】本発明の第２の実施の形態に係る電力算出装置を含む排気系システムの構成図である。
【図１０】lowtempの算出工程を示す図である。
【図１１】他の素子等がオン／オフ時に消費する電力と他の素子等が低温側端部に与える温度との関係を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
１  内燃機関
２  ラジエーター
３  熱電変換モジュール
４  排気浄化装置
４ａ  媒体担体
４ｂ  ヒータ（加熱手段）
５  温度センサ（水温計測手段）
６  温度センサ
７  ＥＣＵ（電力算出装置、第１〜第３の算出手段）
１０  排気ガス通路
１１  冷却水通路
１２  吸気通路
１３  吸気量センサ
１４  外気温センサ
１５  車速センサ（車速計測手段）
１６  表示部
１７  温度センサ（空気温度計測手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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