(57)【要約】【課題】本発明は、熱電モジュールに流れる電流を精度良く制御することができる、熱発電装置の提供を目的とする。【解決手段】熱電モジュール４と蓄電装置７との間に設けられ、熱電モジュール４側の電圧を蓄電装置７側の電圧に昇圧するＤＣ−ＤＣコンバータ２０と、熱電モジュール４からＤＣ−ＤＣコンバータ２０に流れる入力電流を検出する第１の電流センサ２５Ａと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０から蓄電装置７に流れる出力電流を検出する第２の電流センサ２５Ｂと、熱電モジュール４の発電量に応じて、第１の電流センサと第２の電流センサのいずれか一方を使用センサとして選択し、選択した電流センサによって検出された電流値を利用して熱電モジュール４に流れる電流を制御するコントローラ１０と、を備える、熱発電装置。【選択図】図３
2009195067.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
熱電モジュールが接続される第１の電圧系の電圧を蓄電装置が接続される第２の電圧系の電圧に電圧変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記第１の電圧系に流れる電流を検出する第１の電流センサと、
前記第２の電圧系に流れる電流を検出する第２の電流センサと、
前記熱電モジュールの発電電力が少ない低発電状態では、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサのうち一方の電圧系より電圧が低いほうの電圧系に流れる電流を検出する電流センサによる検出値に基づいて、前記熱電モジュールに流れる電流を制御し、
前記熱電モジュールの発電電力が前記低発電状態より多い高発電状態では、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサのうち一方の電圧系より電圧が高いほうの電圧系に流れる電流を検出する電流センサによる検出値に基づいて、前記熱電モジュールに流れる電流を制御する、制御手段と、を備える、熱発電装置。
【請求項２】
前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、
トランスと、
前記第１の電圧系の電圧を電圧変換して前記トランスに出力する第１の電圧変換手段と、
前記トランスの出力電圧を前記第２の電圧系の電圧に電圧変換する第２の電圧変換手段とを有し、
前記制御手段は、前記第１の電圧変換手段と前記第２の電圧変換手段の電圧変換を制御することによって前記熱電モジュールに流れる電流を制御する、請求項１に記載の熱発電装置。
【請求項３】
前記熱電モジュールは、車両のエンジンの排気管に配置される、請求項２に記載の熱発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、熱電効果を利用して発電を行う熱発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱電素子材料で構成された発電モジュールに温度差を生じさせて発電を行う自動車用排熱発電装置が知られている。自動車用排熱発電装置は、例えば、エンジンからの排気を導出する排気管の外表面に一側面が接触するように取付けられる発電モジュールと、当該発電モジュールの他側面に接触するように取付けられる冷却部とによって構成されている。そして、この発電モジュールにおいて、排気管と接触する高温端と冷却部と接触する低温端との間に温度差を生じさせることによって、排温エネルギーを電気エネルギーとして回収している。
【０００３】
近年、熱電モジュールに流れる電流を積極的に調整制御することによって、熱エネルギーの回収効率を向上させる技術の開発が進んでいる。例えば、熱電モジュールにはその発電電力が最大となる最適電流が存在するため、その最適電流になるように熱電モジュールに流す電流を調整制御する技術がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１に開示の発電装置は、熱電モジュールから電力を取り出す際の電流を最大電力の取り出しが可能な最適電流になるように制御するために、熱電モジュールに流れる電流値を測定する電流計の測定結果を用いている。
【特許文献１】特開２００５−２３７０５８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、熱電モジュールに流れる電流は温度差に応じて大きく変化するため、熱電モジュールに流れる電流値を測定する一つの電流計の出力を参照しながら熱電モジュールの発電状態を制御する上述の従来技術では、温度差の大きい箇所に熱電モジュールが取り付けられる場合、低電流から高電流まで電流値の検出可能範囲の広い電流計を使用しなければならない。その結果、電流計の分解能が低くなることによって、熱電モジュールに流れる電流を精度良く制御することができない場合がある。
【０００６】
そこで、本発明は、熱電モジュールに流れる電流を精度良く制御することができる、熱発電装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明に係る熱発電装置は、
熱電モジュールが接続される第１の電圧系の電圧を蓄電装置が接続される第２の電圧系の電圧に電圧変換するＤＣ−ＤＣコンバータと、
前記第１の電圧系に流れる電流を検出する第１の電流センサと、
前記第２の電圧系に流れる電流を検出する第２の電流センサと、
前記熱電モジュールの発電電力が少ない低発電状態では、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサのうち一方の電圧系より電圧が低いほうの電圧系に流れる電流を検出する電流センサによる検出値に基づいて、前記熱電モジュールに流れる電流を制御し、
前記熱電モジュールの発電電力が前記低発電状態より多い高発電状態では、前記第１の電流センサと前記第２の電流センサのうち一方の電圧系より電圧が高いほうの電圧系に流れる電流を検出する電流センサによる検出値に基づいて、前記熱電モジュールに流れる電流を制御する、制御手段と、を備えている。
【０００８】
ここで、前記ＤＣ−ＤＣコンバータは、
トランスと、
前記第１の電圧系の電圧を電圧変換して前記トランスに出力する第１の電圧変換手段と、
前記トランスの出力電圧を前記第２の電圧系の電圧に電圧変換する第２の電圧変換手段とを有し、
前記制御手段は、前記第１の電圧変換手段と前記第２の電圧変換手段の電圧変換を制御することによって前記熱電モジュールに流れる電流を制御するとよい。
【０００９】
また、前記熱電モジュールは、車両のエンジンの排気管に配置されるものが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、熱電モジュールに流れる電流を精度良く制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。図１は、本発明の一実施形態である熱発電装置で用いられる熱電モジュールの配置例を示した図である。熱電モジュール４は、その一側面がエンジン（図示せず）からの排ガスを導出する排気管２の外側に接触して取付けられ、その一側面と異なる他側面が冷却水を流す冷却装置５の外側に接触して取付けられている。図１の場合、排気管２の外側に沿って５個の熱電モジュール４ａ〜４ｅが配置されている。
【００１２】
熱電モジュール４は、例えばＢｉ−Ｔｅ系、Ｓｉ−Ｇｅ系の半導体材料からなる熱電素子が複数接続されて構成されている。熱電モジュール４の排気管２との接触面（高温端）と熱電モジュール４の冷却装置５との接触面（低温端）の間に温度差△Ｔが生ずることにより熱電モジュール４に電圧が発生することを利用して（ゼーベック効果）、排気管２を流れる排ガスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換して回収することができる。そして、排気管２に沿って配置された熱電モジュール４ａ〜４ｅのそれぞれが、排気管２を流れる排ガスの熱エネルギーを電気エネルギーに変換して回収する。
【００１３】
図２は、本発明の一実施形態である熱発電装置１００と熱電モジュール４との関係を示した図である。熱発電装置１００は、コントローラ１０と廃熱回収用のＤＣ−ＤＣコンバータ２０とを有する。
【００１４】
コントローラ１０は、例えば、熱電モジュール４の発電電力や発電効率などを最大にする発電制御を実行するための制御プログラムやその制御データを記憶するＲＯＭ、制御プログラムの処理データなどを一時的に記憶するＲＡＭ、制御プログラムを処理するＣＰＵ、外部と情報をやり取りするための入出力インターフェースなど、複数の回路要素によって構成されたコンピュータである。コントローラ１０は、一つとは限らず、制御が分担されるように複数のコントローラで構成されてもよい。
【００１５】
コントローラ１０は、熱電モジュール４の熱特性に関する情報（例えば、ゼーベック係数、電気抵抗、性能指数など）を外部から取得、又は予め有している。コントローラ１０は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の電圧変換動作を制御することによって、熱電モジュール４に流れる電流を所定の最適値に調整する。熱電モジュール４の入出力電流は、その内部の複数の熱電素子を流れる。
【００１６】
コントローラ１０は、熱電モジュール４に流れる電流であって熱電モジュール４からＤＣ−ＤＣコンバータ２０に入力される入力電流Ｉｉｎ（言い換えれば、熱電モジュール４から引き出される電流、又は熱電モジュール４の動作電流）やＤＣ−ＤＣコンバータ２０から出力されて蓄電装置７（例えば、鉛バッテリ、リチウムバッテリ、キャパシタ）に流れる出力電流Ｉｏｕｔなどの情報を電流センサから取得する。
【００１７】
また、コントローラ１０は、車両のエンジンを制御するエンジンコンピュータなどの他のコンピュータや計測センサから、エンジンの出力トルクや回転数などの負荷情報、冷却装置５の冷却水の温度、排ガス流量、排ガス温度、車速などの車両状態情報を取得してもよい。
【００１８】
コントローラ１０は、これらの取得情報に基づいて、熱電モジュール４の目標動作電流Ｉｔｇｔなどを演算し、その演算結果に基づいて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０に対して電圧変換動作の指令信号を出力する。
【００１９】
一方、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、シリーズレギュレータやスイッチングレギュレータなどの電圧変換回路を備え、その入出力間の電圧を変換する電圧変換装置である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力側に熱電モジュール４から引き出された電流Ｉｉｎが入力され、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力側からその電圧変換回路によって電圧変換された電流Ｉｏｕｔが出力される。したがって、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０がコントローラ１０の指令信号に従って熱電モジュール４から引き出す電流Ｉｉｎを電圧変換動作によって調整することによって、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力側から任意の電力を取り出すことができる。例えば、コントローラ１０が熱電モジュール４から取り出される電力が最大となる目標動作電流Ｉｔｇｔなどを演算し、その演算値に基づいて生成された指令信号に従ってＤＣ−ＤＣコンバータ２０の電圧変換動作が制御されることによって、熱電モジュール４での最大発電電力をＤＣ−ＤＣコンバータ２０を介してその出力側から蓄電装置７に供給することができる。
【００２０】
図３は、コントローラ１０とＤＣ−ＤＣコンバータ２０との関係図である。ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、コントローラ１０からの指令信号に従って、熱電モジュール４が接続される低圧系の回路の低圧側電圧（すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力側の一次側電圧）を蓄電装置７が接続される高圧系の回路の高圧側電圧（すなわち、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力側の二次側電圧）に昇圧する。
【００２１】
ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、低圧側変換器２０Ａ、高圧側変換器２０Ｂ、トランス２０Ｃとを有する。
【００２２】
低圧側変換器２０Ａは、ＦＥＴやＩＧＢＴなどの４つのスイッチング素子２１Ａ，２２Ａ，２３Ａ，２４Ａから構成されるブリッジ回路と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力側から入力される入力電流Ｉｉｎを検出する電流センサ２５Ａと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の入力側の入力電圧Ｖｉｎ（熱電モジュール４の出力電圧に相当）を検出する電圧センサ２６Ａとを備える。低圧側変換器２０Ａは、熱電モジュール４とトランス２０Ｃとの間に設けられ、入力電圧Ｖｉｎが低圧側変換器２０Ａの入力電圧として印加され、低圧側変換器２０Ａの出力電圧がトランス２０Ｃの一次巻線２１Ｃに印加される。低圧側変換器２０Ａは、コントローラ１０からの指令信号に従い、ブリッジ回路の周知のスイッチング動作によって、直流を交流に変換する。すなわち、直流の入力電流Ｉｉｎは交流電流に変換される。なお、電流センサ２５Ａと電圧センサ２６Ａは、低圧側変換器２０ＡやＤＣ−ＤＣコンバータ２０に内蔵されるものでなくてもよい。
【００２３】
高圧側変換器２０Ｂは、ＦＥＴやＩＧＢＴなどの４つのスイッチング素子２１Ｂ，２２Ｂ，２３Ｂ，２４Ｂから構成されるブリッジ回路と、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力側から出力される出力電流Ｉｏｕｔを検出する電流センサ２５Ｂと、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力側の出力電圧Ｖｉｎ（蓄電装置７の印加電圧に相当）を検出する電圧センサ２６Ｂとを備える。高圧側変換器２０Ｂは、トランス２０Ｃと蓄電装置７との間に設けられ、トランス２０Ｃの二次巻線２２Ｃの出力電圧が高圧側変換器２０Ｂの入力電圧として印加され、高圧側変換器２０Ｂの出力電圧が蓄電装置７に印加される。高圧側変換器２０Ｂは、コントローラ１０からの指令信号に従い、ブリッジ回路の周知のスイッチング動作によって、トランス２０Ｃによって昇圧された交流を直流に変換する（整流する）。すなわち、交流のトランス２０Ｃの出力電流は直流電流に変換される。なお、電流センサ２５Ｂと電圧センサ２６Ｂは、高圧側変換器２０ＢやＤＣ−ＤＣコンバータ２０に内蔵されるものでなくてもよい。
【００２４】
トランス２０Ｃは、一次巻線２１Ｃと二次巻線２２Ｃとを構成する。一次巻線２１Ｃは、低圧側変換器２０Ａのブリッジ回路に接続され、二次巻線２２Ｃは、高圧側変換器２０Ｂのブリッジ回路に接続される。トランス２０Ｃは、一次巻線２１Ｃと二次巻線２２Ｃとの巻線比に応じて、低圧側変換器２０Ａのブリッジ回路の出力電圧（交流電圧）を昇圧し、その昇圧電圧を高圧側変換器２０Ｂのブリッジ回路の入力端に印加するように出力する。
【００２５】
一方、コントローラ１０は、位相制御式のＤＣ−ＤＣコンバータ２０を制御する。図３の構成のＤＣ−ＤＣコンバータ２０において、その出力側から出力される出力電力Ｐと出力電流Ｉ（実効電流ｉｒｍｓ）は、
【００２６】
【数１】
2009195067.tif 000003
によって得られる。ＥＨは高圧側電圧、ＥＬ´は低圧側電圧、Ｔは低圧側駆動信号及び高圧側駆動信号の周期、Ｌはトランス２０Ｃのインダクタンス、ＴＡは位相差（時間）、δは位相差（角度）を表す。式（１）〜（３）で表される特性を図４に示す。図４は、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の位相差ＴＡに対する、出力電力Ｐの特性図（ａ）及び出力電流Ｉの特性図（ｂ）である。式（１）から明らかなように出力電力Ｐは位相差ＴＡ（位相差δ）の二次関数で表されるので、図４に示されるように、位相差ＴＡ（位相差δ）を増加させることによって出力電力Ｐ（出力電流Ｉ）を増加させることができ、ｄＰ／ｄＴＡ＝０を満たす位相差ＴＡ（位相差δ）で出力電力Ｐは最大となる。
【００２７】
すなわち、コントローラ１０は、低圧側変換器２０Ａのブリッジ回路を駆動する低圧側駆動信号（低圧側指令信号）と高圧側変換器２０Ｂのブリッジ回路を駆動する高圧側駆動信号（高圧側指令信号）とを出力するが、低圧側駆動信号と高圧側駆動信号の位相差（低圧側駆動信号に対する高圧側駆動信号の位相ずれ）に応じて、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力側から出力される出力電力Ｐや出力電流Ｉを調整することができる。なお、低圧側駆動信号と高圧側駆動信号は、互いに同一のデューティ比である（例えば、５０％）。
【００２８】
また、コントローラ１０は、熱電モジュール４から取り出される電力が最大となる目標動作電流Ｉｔｇｔを算出する。
【００２９】
図５は、コントローラ１０によって実行される、目標動作電流Ｉｔｇｔの算出処理フローの一例である。本算出処理フローは、エンジンを始動／停止させるためのスイッチ（イグニッションスイッチなど）がオフからオンになる毎に（リスタート毎に）にＳ０１０から開始する。
【００３０】
目標動作電流Ｉｔｇｔと後述（図６）の目標位相差δｔｇｔの演算処理に利用される電流値を検出するデフォルトの電流センサとして低圧側電流センサ２５Ａが設定される（Ｓ０２０）。また、低圧側電圧センサ２６Ａによって入力電圧Ｖｉｎ＿ｏｃｖが検出される（Ｓ０３０）。入力電圧Ｖｉｎ＿ｏｃｖは、スイッチング素子２１Ａ〜２４Ａをオフした状態での熱電モジュール４の開放電圧である。Ｓ０３０で検出された入力電圧Ｖｉｎ＿ｏｃｖと図７のマップとに従って、初期動作電流Ｉｉｎｉｔが計算される（Ｓ０４０）。図７は、開放電圧Ｖｉｎ＿ｏｃｖと初期動作電流Ｉｉｎｉｔとの関係を定めたマップである。図７のマップは、熱電モジュール４自体の特性等が考慮されて設定され、予めメモリに内蔵されている。Ｓ０４０で計算された初期動作電流Ｉｉｎｉｔが目標動作電流Ｉｔｇｔに初期値としてセットされる（Ｓ０５０）。Ｓ０６０の以降の処理ステップは、時間Ｔ１毎のタイマー割り込みにより実行され、山登り法により目標動作電流Ｉｔｇｔを探索する処理である。
【００３１】
Ｓ０７０からＳ０９０は、目標動作電流Ｉｔｇｔと低圧側電圧センサ２６Ａによって検出された入力電圧Ｖｉｎとの積である出力電力Ｐ１に応じて、目標動作電流Ｉｔｇｔと目標位相差δｔｇｔの算出処理に利用される電流値を検出する使用センサを低圧側電流センサ２５Ａ又は高圧側電流センサ２５Ｂのいずれかに切り替える処理である。流れる電流値の大きさに応じて、精度良くその電流値を検出できる電流センサを選択し、その選択された電流センサによって検出された電流値を利用することによって制御の精度を向上させることができるからである。
【００３２】
すなわち、熱電モジュール４での温度差が小さいために熱電モジュール４の発電電力が小さく入力電流Ｉｉｎも小さい低発電状態では、低圧側電流センサ２５Ａによって検出される入力電流Ｉｉｎを目標動作電流Ｉｔｇｔと目標位相差δｔｇｔの算出処理に利用する。一方、熱電モジュール４での温度差が大きいために熱電モジュール４の発電電力が大きく入力電流Ｉｉｎも大きい高発電状態では、低圧側電流センサ２５Ａによって検出される入力電流Ｉｉｎに代えて、高圧側電流センサ２５Ｂによって検出される出力電流Ｉｏｕｔを変換して算出した入力電流Ｉｉｎを目標動作電流Ｉｔｇｔと目標位相差δｔｇｔの算出処理に利用する。
【００３３】
高発電状態で低圧側の電流センサで入力電流Ｉｉｎを検出しようとすると、入力電流Ｉｉｎの電流が大きいため、低圧側の電流センサには電流検出範囲の広いスペックが要求され、それに伴いコストや体格が大きくなってしまう。しかし、高発電状態であっても高圧側に流れる電流はＤＣ−ＤＣコンバータ２０によって小さくなるため、電流センサとして電流検出範囲の狭い低電流タイプが使用できるので、電流センサの小型化やコスト削減が可能となる。
【００３４】
また、高圧側の電流センサを設定せずに低圧側の電流センサのみで入力電流Ｉｉｎを検出しようとすると、電流検出範囲の広いスペックの電流センサで電流を検出しなければならないため、電流センサの分解能が悪くなり、低発電状態で流れる電流値を精度よく検出することができない。しかし、低圧側と高圧側の２つの電流センサで電流を検出することによって、低発電側の電流センサとして、低発電状態で流れる電流値の大きさを検出できる程度の電流検出範囲の狭い電流センサを使用することができるので、電流センサの分解能を上げることができ、低発電状態で流れる電流値を精度よく検出することができる。
【００３５】
そこで、Ｓ０７０において、出力電力Ｐ１と閾値Ｐｔｈとが比較される（Ｓ０７０）。出力電力Ｐ１が閾値Ｐｔｈ以上の場合には、目標動作電流Ｉｔｇｔと目標位相差δｔｇｔの算出処理に利用される電流値を検出する使用センサとして、低圧側電流センサ２５Ａに代えて、高圧側電流センサ２５Ｂが設定される（Ｓ０８０）。出力電力Ｐ１が閾値Ｐｔｈより小さい場合には、目標動作電流Ｉｔｇｔと目標位相差δｔｇｔの算出処理に利用される電流値を検出する使用センサとして、高圧側電流センサ２５Ｂに代えて、低圧側電流センサ２５Ａが設定される（Ｓ０９０）。
【００３６】
電流センサを切り替えるための閾値Ｐｔｈについて説明する。低圧側電圧をＶ１、低圧側電流センサ２５Ａの検出可能電流の最大値をＩ１ｍａｘとすると、閾値Ｐｔｈは、
Ｐｔｈ＝Ｖ１×Ｉ１ｍａｘ
で表すことができる。また、熱電モジュール４の想定される最大出力電力をＰｍａｘ、高圧側電圧をＶ２とすると、閾値Ｐｔｈは、
Ｐｔｈ＝Ｐｍａｘ×（Ｖ１／Ｖ２）
と表すこともできる。
【００３７】
例えば、Ｖ１が４０Ｖ、Ｖ２が２４０Ｖ、最大出力電力Ｐｍａｘが２４００Ｗであれば、Ｐｔｈは４００Ｗになる。
【００３８】
図９は、電流センサのセンサ特性を示した図である。低圧側電流センサ２５Ａの検出可能な最大電流Ｉ１ｍａｘが１０Ａ、高圧側電流センサ２５Ｂの検出可能な最大電流Ｉ２ｍａｘも１０Ａである。したがって、０〜４００Ｗまでは低圧側電流センサ２５Ａが設定され、４００Ｗ〜２４００Ｗまでは高圧側センサ２５Ｂが設定される。
【００３９】
続いて、図５のＳ１００以降の処理について説明する。
【００４０】
Ｓ１００において、コントローラ１０の電流探索部は、低圧側電圧センサ２６Ａにより検出されたＶｉｎと目標動作電流Ｉｔｇｔ（図５の初回ループのときはＳ０５０でセットされた値を使用）とにより、まず電力Ｐ１＝Ｉｔｇｔ×Ｖｉｎを計算する。
【００４１】
さらに、Ｓ１１０において、電流探索部が目標動作電流Ｉｔｇｔに微少差分ΔＩを加算して、Ｓ１２０においてＩｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋ΔＩに基づいて、コントローラ１０がＤＣ−ＤＣコンバータ２０をＰＷＭ制御して、電流探索部が、電圧センサ２６Ａにより検出した電圧ＶｉｎとＩｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋ΔＩにより電力Ｐ２＝Ｉｔｇｔ×Ｖｉｎを計算する。
【００４２】
さらに、Ｓ１３０において、電流探索部がＩｔｇｔに微少差分２ΔＩを減算して、Ｓ１４０において、Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ−２ΔＩに基づいて、コントローラ１０がＤＣ−ＤＣコンバータ２０をＰＷＭ制御して、電流探索部が、電圧センサ２６Ａにより検出した電圧Ｖｉｎと電流Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ−２ΔＩにより電力Ｐ３＝Ｉｔｇｔ×Ｖｉｎを計算する。
【００４３】
Ｓ１５０において、Ｐ１がＰ２およびＰ３よりも大きい場合には、図８に示す上に凸の山形をなすＰＩ曲線において、Ｐ１が山形のＰＩ曲線の頂上に位置することになるので、Ｓ１６０において目標動作電流Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋ΔＩとする。
【００４４】
Ｓ１５０において、Ｐ１がＰ２およびＰ３よりも大きくない場合には、Ｓ１８０にすすんで、電流探索部はＰ３がＰ２よりも大きいかどうかを判定し、Ｐ３がＰ２よりも大きい場合には、図８に示すＰＩ曲線において、Ｐ１が山形の曲線の頂上よりも右側に位置することになるので、右肩下がりであると判定して、目標動作電流Ｉｔｇｔをそのままにする。
【００４５】
Ｓ１８０において、電流探索部は、Ｐ３がＰ２よりも大きくない場合には、図８に示す山形のＰＩ曲線の頂上よりも左側に位置することになるので、右肩上がりであると判定して、Ｓ１９０において電流Ｉｔｇｔ＝Ｉｔｇｔ＋２ΔＩとする。
【００４６】
Ｓ１００以降の山登り法による熱電モジュール４の最大出力となる目標動作電流Ｉｔｇｔの探索処理は、エンジンの停止信号を検出しない限り、繰り返し行われ、目標動作電流Ｉｔｇｔは最大出力となる値に収束される。
【００４７】
また、コントローラ１０は、所定の制御プログラムに従い、熱電モジュール４から取り出される電力が最大となる目標位相差δｔｇｔを算出し、その算出した目標位相差δｔｇｔで低圧側駆動信号及び高圧側駆動信号を出力する。なお、目標位相差δｔｇｔは、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の出力側から出力される出力電力Ｐを最大にする位相差としてもよい。例えば、コントローラ１０は、入力電流Ｉｉｎと図５の算出処理フローで算出された目標動作電流Ｉｔｇｔとの偏差が零になるように位相差δを制御する。この偏差を零にする位相差δが目標位相差δｔｇｔに相当する。
【００４８】
図６は、コントローラ１０によって実行される、目標位相差δｔｇｔの算出処理フローの一例である。本算出処理フローは、タイマー割り込みによって実行され、Ｓ３００から開始する。
【００４９】
コントローラ１０は、図５の算出処理フローによって算出される目標動作電流Ｉｔｇｔを参照するとともに（Ｓ３１０）、電流センサによって入力電流Ｉｉｎを検出する（Ｓ３２０）。Ｓ３２０の入力電流Ｉｉｎの検出は、図５の算出処理フローによって設定された低圧側電流センサ２５Ａ又は高圧側電流センサ２５Ｂのいずれかの電流センサによる検出値に基づいて行われる。すなわち、低圧側電流センサ２５Ａが設定されている場合には、低圧側電流センサ２５Ａによって検出された電流値そのものが入力電流Ｉｉｎに相当する。一方、高圧側電流センサ２５Ｂが設定されている場合には、高圧側電流センサ２５Ｂによって検出された電流値を所定の変換式や変換マップに従って変換することによって入力電流Ｉｉｎが検出される。コントローラ１０のＰＷＭ制御部は、Ｓ３１０で参照した目標動作電流ＩｔｇｔとＳ３２０で検出された入力電流Ｉｉｎとの偏差が零になる目標位相差δｔｇｔを所定の算出式や算出マップに従って算出する（Ｓ３３０）。
【００５０】
したがって、コントローラ１０は、熱電モジュール４の発電電力が小さい低発電状態では、目標動作電流Ｉｔｇｔ（図５の初回ループのときはＳ０５０でセットされた値を使用）と低圧側電流センサ２５Ａによって検出される入力電流Ｉｉｎとに基づいて、図６の算出処理フローに従って目標位相差δｔｇｔを算出する。一方、コントローラ１０は、熱電モジュール４の発電電力が大きい高発電状態では、目標動作電流Ｉｔｇｔ（図５の初回ループのときはＳ０５０でセットされた値を使用）と高圧側電流センサ２５Ｂによって検出される出力電流Ｉｏｕｔを変換して算出した入力電流Ｉｉｎとに基づいて、図６の算出処理フローに従って目標位相差δｔｇｔを算出する。
【００５１】
したがって、上述の実施例によれば、低発電状態で検出される入力電流Ｉｉｎは高発電状態に比べ電流値が小さいため、電流検出可能範囲が比較的狭い電流センサを低電圧側電流センサ２５Ａとして使用することができる。したがって、入力電流Ｉｉｎの電流値が小さい低発電状態から入力電流Ｉｉｎの電流値が大きい高発電状態までの入力電流Ｉｉｎを一つの電流センサで検出する場合に比べ、低電圧側電流センサ２５Ａとして使用する電流センサの分解能を上げることができるので、電流検出の精度を高めることができ、ひいては目標動作電流Ｉｔｇｔと目標位相差δｔｇｔの算出精度も高めることができる。
【００５２】
以上、本発明の好ましい実施例について詳説したが、本発明は、上述した実施例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施例に種々の変形及び置換を加えることができる。
【００５３】
例えば、熱電モジュールの熱源を車両のエンジンの排気管を通る排ガスとした例を挙げたが、熱源は他の熱エネルギーを有するものでもよい。
【００５４】
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ２０は、昇圧する場合を例示したが、降圧する場合でもよい。この場合、熱電モジュール４が低発電状態では降圧後の回路の電流を検出する電流センサによる検出値を利用してコントローラ１０は上述の制御を実行すればよく、熱電モジュール４が高発電状態では降圧前の回路の電流を検出する電流センサによる検出値を利用してコントローラ１０は上述の制御を実行すればよい。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】本発明の一実施形態である熱発電装置で用いられる熱電モジュールの配置例を示した図である。
【図２】本発明の一実施形態である熱発電装置１００と熱電モジュール４との関係を示した図である。
【図３】コントローラ１０とＤＣ−ＤＣコンバータ２０との関係図である。
【図４】ＤＣ−ＤＣコンバータ２０の位相差ＴＡに対する、出力電力Ｐの特性図（ａ）及び出力電流Ｉの特性図（ｂ）である。
【図５】コントローラ１０によって実行される、目標動作電流Ｉｔｇｔの算出処理フローの一例である。
【図６】コントローラ１０によって実行される、目標位相差δｔｇｔの算出処理フローの一例である。
【図７】開放電圧Ｖｉｎ＿ｏｃｖと初期動作電流Ｉｉｎｉｔとの関係を定めたマップである。
【図８】山登り法による最大出力となる電流を探索する処理の概念を示す模式図である。
【図９】電流センサ２５Ａと２５Ｂのセンサ特性を示した図である。
【符号の説明】
【００５６】
２  排気管
４  熱電モジュール
５  冷却装置
７  蓄電装置
１０  コントローラ
２０  ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０Ａ  低圧側変換器
２０Ｂ  高圧側変換器
２０Ｃ  トランス
２５Ａ  低圧側電流センサ
２５Ｂ  高圧側電流センサ
１００  熱発電装置
【図１】
2009195067.tif 000004
【図２】
2009195067.tif 000005
【図３】
2009195067.tif 000006
【図４】
2009195067.tif 000007
【図５】
2009195067.tif 000008
【図６】
2009195067.tif 000009
【図７】
2009195067.tif 000010
【図８】
2009195067.tif 000011
【図９】
2009195067.tif 000012