发电装置的异常检测装置制造方法及图纸

涉及发电装置的异常检测装置，能够高精度地检测具备对于发电而言无需温度差的热电转换元件的发电装置的异常。发电装置(10)具备热电转换模块(14)，该热电转换模块具备多个半导体单晶作为热电转换元件(12)，半导体单晶构成为位于n型半导体部(12a)与p型半导体部(12b)之间的本征半导体部(12c)的带隙能比n型半导体部以及p型半导体部的带隙能低。异常检测装置(40)以元件为单位进行发电装置的异常检测。根据该异常检测处理，检测或者推定热电转换元件的3点的温度(Ti、Tn、Tp)。基于检测或者推定出的3点的温度算出推定起电压(Vte)。在该推定起电压与实际起电压(Vta)之差的绝对值大于等于阈值的情况下，检测出发电装置的异常。

Abnormal detection device for power generation device

An anomaly detection device involving a power generation device can accurately detect the anomaly of a power generation device with a thermoelectric conversion element without a temperature difference. The power generation unit (10) has a thermoelectric conversion module (14), which has a plurality of semiconductor crystals as a thermoelectric conversion element (12). The semiconductor single crystal is composed of band gap energy of the intrinsic semiconductor unit (12c) between the N type semiconductor unit (12a) and the P type semiconductor unit (12b), and the band gap energy of the N type semiconductor part and the P type semiconductor section. Low. The anomaly detection device (40) performs the anomaly detection of the power generation unit in units. According to the anomaly detection process, the temperature of the 3 points of the thermoelectric conversion element (Ti, Tn, Tp) is detected or presumed. Presumptive starting voltage (Vte) is calculated based on the temperature of 3 points detected or presumed. When the absolute value of the difference between the presumptive starting voltage and the actual starting voltage (Vta) is greater than or equal to the threshold, the anomaly of the starting electrical device is detected.

【技术实现步骤摘要】
发电装置的异常检测装置
本专利技术涉及发电装置的异常检测装置，更详细而言，涉及具备即使在均匀温度场也能够将热转换为电力的半导体单晶作为热电转换元件的发电装置的异常检测装置。
技术介绍
已知有利用塞贝克效应的各种热电转换元件。为了使用该热电转换元件获得起电压(电动势)，需要在构成该热电转换元件的两种金属或者半导体之间存在温度差。另一方面，专利文献1中公开了可作为无需温度差就能进行发电的热电转换元件来利用的半导体单晶。具体而言，该半导体单晶具有n型半导体部、p型半导体部、和位于n型半导体部与p型半导体部之间的本征半导体部，构成为本征半导体部的带隙能(band-gapenergy，禁带宽度)低于n型半导体部以及p型半导体部的带隙能。现有技术文献专利文献专利文献1：国际公开第2015/125823号
技术实现思路
专利技术所要解决的问题在使用专利文献1所述的半导体单晶作为热电转换元件的情况下，希望能够高精度地检测具备该热电转换元件的发电装置的异常。本专利技术是鉴于如上问题而做出的，是具备对于发电而言无需温度差的热电转换元件(以位于n型半导体部与p型半导体部之间的本征半导体部的带隙能低于n型半导体部以及p型半导体部的带隙能的方式构成的半导体单晶)的发电装置的异常检测装置，目的在于使得能够高精度地检测该发电装置的异常。用于解决问题的技术方案本专利技术涉及的发电装置的异常检测装置，进行对如下发电装置的异常检测，该发电装置具备：热电转换模块，该热电转换模块配置于发热设备的排热所传导的部位，具备至少一个半导体单晶作为热电转换元件，所述半导体单晶具有n型半导体部、p型半导体部和位于它们之间的本征半导体部，构成为所述本征半导体部的带隙能比所述n型半导体部及所述p型半导体部的各自的带隙能低；以及负载设备，该负载设备在与所述热电转换模块之间构成电气电路。所述异常检测装置将所述至少一个热电转换元件中的至少一个作为判定对象并以元件为单位进行所述异常检测，或者将所述热电转换模块整体作为判定对象并以模块为单位进行所述异常检测。所述异常检测装置具备：温度取得单元，该温度取得单元针对成为所述异常检测的对象的1个或者多个热电转换元件，检测或者推定n型端部温度、p型端部温度和本征部温度，所述n型端部温度是所述n型半导体部中的与所述本征半导体部相反侧的端部的温度，所述p型端部温度是所述p型半导体部中的与所述本征半导体部相反侧的端部的温度，所述本征部温度是所述本征半导体部的温度；推定输出算出单元，该推定输出算出单元基于由所述温度取得单元检测或者推定出的所述n型端部温度、所述p型端部温度和所述本征部温度，以所述元件为单位或者以所述模块为单位算出推定起电压和基于该推定起电压的推定发电功率中的至少一方；实际输出检测单元，该实际输出检测单元以所述元件为单位或者以所述模块为单位检测实际起电压和实际发电功率中的至少一方；以及异常检测单元，该异常检测单元以所述元件为单位或者以所述模块为单位，实施第1判定和第2判定中的至少一方，在所述第1判定和所述第2判定中的至少一方成立的情况下，检测出所述发电装置的异常，所述第1判定是所述实际起电压相对于所述推定起电压的偏离的程度是否为第1预定值以上的判定，所述第2判定是所述实际发电功率相对于所述推定发电功率的偏离的程度是否为第2预定值以上的判定。也可以是，所述热电转换模块设置在传导所述发热设备的排热的供热体的表面。也可以是，所述至少一个热电转换元件包括在所述供热体的所述表面排成一列地设置的1组热电转换元件。也可以是，所述温度取得单元包括多个温度传感器，该多个温度传感器的数量比所述1组热电转换元件的所述n型端部温度、所述p型端部温度和所述本征部温度的合计数少，以在与所述一列平行的方向上排列的方式隔开间隔地安装于所述供热体。而且，也可以是，所述温度取得单元根据基于所述多个温度传感器的检测值的所述1组热电转换元件的温度分布，推定所述1组热电转换元件的各自的所述n型端部温度、所述p型端部温度和所述本征部温度。也可以是，所述发热设备的排热所传导的所述部位是回收了所述发热设备的排热的排热回收流体所流动的流路。也可以是，所述热电转换模块包括流路形成部件，该流路形成部件将所述流路划分成供所述排热回收流体并行流动的多个单位流路。也可以是，所述流路形成部件具有比所述热电转换模块所具备的所述至少一个热电转换元件的热传导率低的热传导率。也可以是，关于所述热电转换模块所具备的所述至少一个热电转换元件，将以在与所述多个单位流路的延伸方向垂直的方向上排列并且跨过所述多个单位流路的方式设置的多个热电转换元件作为1组，包括多组热电转换元件。也可以是，所述多组热电转换元件的每一个，在所述本征半导体部的表面暴露于所述排热回收流体的同时，由所述流路形成部件覆盖。也可以是，所述温度取得单元包括：在所述多个单位流路的每一个中检测位于各个所述单位流路内的多个热电转换元件的一部分热电转换元件的所述本征半导体部的温度的多个本征部温度传感器以及设置于所述流路形成部件的1个或者多个端部温度传感器。也可以是，所述温度取得单元基于所述多个本征部温度传感器的检测值，针对每个所述单位流路，检测或者推定所述多组热电转换元件的各自的所述本征部温度。而且，也可以是，所述温度取得单元基于所述1个或者多个端部温度传感器的检测值，检测或者推定所述多组热电转换元件的各自的所述n型端部温度以及所述p型端部温度。也可以是，所述多个本征部温度传感器针对所述多个单位流路各分配一个，并且安装于所述多组热电转换元件中的位于所述多个单位流路的最下游的组的热电转换元件的每一个。也可以是，所述异常检测装置还具备温度调节器，该温度调节器通过对所述流路形成部件进行加热或者冷却，在成为所述异常检测的对象的1个或者多个热电转换元件能够生成起电压的温度范围内，调节所述1个或者多个热电转换元件的温度。也可以是，所述异常检测单元在响应于所述第1判定和所述第2判定中的至少一方成立而检测出所述发电装置的异常的情况下，在不存在所述排热回收流体的流动并且所述排热回收流体的温度稳定的状况下，执行所述温度调节器的所述加热或者所述冷却。也可以是，在所述实际起电压脱离了正在进行所述温度调节器的所述加热或者所述冷却的温度调节状态下的所述1个或者多个热电转换元件的起电压推定范围、或者所述实际发电功率脱离了所述温度调节状态下的所述1个或者多个热电转换元件的发电功率推定范围的情况下，判定为所述发电装置的异常起因于所述热电转换模块的异常。而且，也可以是，在所述实际起电压处于所述起电压推定范围内、或者所述实际发电功率处于所述发电功率推定范围内的情况下，判定为所述发电装置的异常起因于所述流路的异常。也可以是，所述异常检测单元，当在所述温度调节状态下，所述多个本征部温度传感器的检测值的至少一个脱离了与所述温度调节器的所述加热下的入热量或者所述冷却下的出热量相应的允许范围的情况下，判定为产生了与所述本征部温度的检测有关的异常。也可以是，所述异常检测单元，当在所述温度调节状态下，所述1个或者多个端部温度传感器的检测值的至少一个脱离了与所述温度调节器的所述加热下的入热量或者所述冷却下的出热量相应的允许范围的情况下，判定为产生了与所述n型端部温度或者所述p型端部温度的检测有关本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发电装置的异常检测装置，进行对如下发电装置的异常检测，该发电装置具备：热电转换模块，该热电转换模块配置于发热设备的排热所传导的部位，具备至少一个半导体单晶作为热电转换元件，所述半导体单晶具有n型半导体部、p型半导体部和位于它们之间的本征半导体部，构成为所述本征半导体部的带隙能比所述n型半导体部及所述p型半导体部的各自的带隙能低；以及负载设备，该负载设备在与所述热电转换模块之间构成电气电路，所述异常检测装置的特征在于，所述异常检测装置将所述至少一个热电转换元件中的至少一个作为判定对象并以元件为单位进行所述异常检测，或者将所述热电转换模块整体作为判定对象并以模块为单位进行所述异常检测，所述异常检测装置具备：温度取得单元，该温度取得单元针对成为所述异常检测的对象的1个或者多个热电转换元件，检测或者推定n型端部温度、p型端部温度和本征部温度，所述n型端部温度是所述n型半导体部中的与所述本征半导体部相反侧的端部的温度，所述p型端部温度是所述p型半导体部中的与所述本征半导体部相反侧的端部的温度，所述本征部温度是所述本征半导体部的温度；推定输出算出单元，该推定输出算出单元基于由所述温度取得单元检测或者推定出的所述n型端部温度、所述p型端部温度和所述本征部温度，以所述元件为单位或者以所述模块为单位算出推定起电压和基于该推定起电压的推定发电功率中的至少一方；实际输出检测单元，该实际输出检测单元以所述元件为单位或者以所述模块为单位检测实际起电压和实际发电功率中的至少一方；以及异常检测单元，该异常检测单元以所述元件为单位或者以所述模块为单位，实施第1判定和第2判定中的至少一方，在所述第1判定和所述第2判定中的至少一方成立的情况下，检测出所述发电装置的异常，所述第1判定是所述实际起电压相对于所述推定起电压的偏离的程度是否为第1预定值以上的判定，所述第2判定是所述实际发电功率相对于所述推定发电功率的偏离的程度是否为第2预定值以上的判定。...

【技术特征摘要】
2017.01.10 JP 2017-0019861.一种发电装置的异常检测装置，进行对如下发电装置的异常检测，该发电装置具备：热电转换模块，该热电转换模块配置于发热设备的排热所传导的部位，具备至少一个半导体单晶作为热电转换元件，所述半导体单晶具有n型半导体部、p型半导体部和位于它们之间的本征半导体部，构成为所述本征半导体部的带隙能比所述n型半导体部及所述p型半导体部的各自的带隙能低；以及负载设备，该负载设备在与所述热电转换模块之间构成电气电路，所述异常检测装置的特征在于，所述异常检测装置将所述至少一个热电转换元件中的至少一个作为判定对象并以元件为单位进行所述异常检测，或者将所述热电转换模块整体作为判定对象并以模块为单位进行所述异常检测，所述异常检测装置具备：温度取得单元，该温度取得单元针对成为所述异常检测的对象的1个或者多个热电转换元件，检测或者推定n型端部温度、p型端部温度和本征部温度，所述n型端部温度是所述n型半导体部中的与所述本征半导体部相反侧的端部的温度，所述p型端部温度是所述p型半导体部中的与所述本征半导体部相反侧的端部的温度，所述本征部温度是所述本征半导体部的温度；推定输出算出单元，该推定输出算出单元基于由所述温度取得单元检测或者推定出的所述n型端部温度、所述p型端部温度和所述本征部温度，以所述元件为单位或者以所述模块为单位算出推定起电压和基于该推定起电压的推定发电功率中的至少一方；实际输出检测单元，该实际输出检测单元以所述元件为单位或者以所述模块为单位检测实际起电压和实际发电功率中的至少一方；以及异常检测单元，该异常检测单元以所述元件为单位或者以所述模块为单位，实施第1判定和第2判定中的至少一方，在所述第1判定和所述第2判定中的至少一方成立的情况下，检测出所述发电装置的异常，所述第1判定是所述实际起电压相对于所述推定起电压的偏离的程度是否为第1预定值以上的判定，所述第2判定是所述实际发电功率相对于所述推定发电功率的偏离的程度是否为第2预定值以上的判定。2.根据权利要求1所述的发电装置的异常检测装置，其特征在于，所述热电转换模块设置在传导所述发热设备的排热的供热体的表面，所述至少一个热电转换元件包括在所述供热体的所述表面排成一列地设置的1组热电转换元件，所述温度取得单元包括多个温度传感器，该多个温度传感器的数量比所述1组热电转换元件的所述n型端部温度、所述p型端部温度和所述本征部温度的合计数少，以在与所述一列平行的方向上排列的方式隔开间隔地安装于所述供热体，所述温度取得单元根据基于所述多个温度传感器的检测值的所述1组热电转换元件的温度分布，推定所述1组热电转换元件的各自的所述n型端部温度、所述p型端部温度和所述本征部温度。3.根据权利要求1所述的发电装置的异常检测装置，其特征在于，所述发热设备的排热所传导的所述部位是回收了所述发热设备的排热的排热回收流体所流动的流路，所述热电转换模块包括流路形成部件，该流路形成部件将所述流路划分成供所述排热回收流体并行流动的多个单位流路，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杉本和大，
申请(专利权)人：丰田自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP