第1部 熱電変換による自動車排熱回収の有用性と実用化への必要技術とロードマップ
自動車からの温暖化物質削減は緊急課題として自動車メーカを始めとして取り組んでいる。内燃機関自動車は燃料の持つエネルギーの多くの部分を排熱として大気中に排出しており、その排熱の有効利用による熱効率改善もその取り組みの一つである。BMWは排熱利用について、排熱を利用しうるさまざまなシステムの基本性能把握、車載システム検討、そのシステムの実用的なポテンシャルの評価などを行っている。具体的なシステムについて、2種類のランキンシステムと2種類の熱電発電システムの技術評価を行った。
１．二酸化炭素削減技術 - 動力の高効率化
２．自動車の走行時エネルギー利用状況
2.1 走行時エネルギーフロー
2.2 パワートレインのエネルギーフロー
2.3 廃熱利用と車両消費電力 （廃熱利用による電力供給）
３．廃熱利用技術（自動車以外では実用化されている例が見られる）
3.1 ターボ過給
3.2 ランキンサイクルシステム（第一世代）
3.3 ランキンサイクルシステム（第二世代）
４．BMWの熱発電研究
4.1 熱電発電システム概要
4.2 実車搭載熱発電システム
4.3 実車搭載熱発電システム性能評価
4.4 実用化を目指した熱電発電システム
4.5 BMWの熱発電開発ロードマップ
５．自動車廃熱利用の今後
□ 質疑応答 □
第2部 海外における車載熱電発電技術の開発動向とKE-Technologie社における要素技術・評価技術の開発
海外における車載熱電発電技術の開発動向につき公開情報から紹介する。また車載用熱電変換システムの基本構成や温度条件、およびモジュールの開発動向につき示す。次にKE-Technologie社がこれまでドイツおよび日本の企業向けに開発してきた、熱電発電の要素技術および熱電変換モジュールの評価技術について示す。
１．海外における車載熱電発電技術の開発動向
－自動車用熱電変換の国際会議（IAV2014, Berlin）などの公開情報より－
1.1 自動車用熱電変換システムの構造例
1.2 排ガス温度とモジュールの温度（伝熱設計の考え方）
1.3 各種モジュールの開発動向
(1) Mg2Si uni-legモジュールおよびMg2Si/MnSiモジュール
(2) Half-Heuslerモジュール
(3) Skutteruditeモジュール
２．KE-Technologie社における要素技術・評価技術の開発
2.1 熱電変換システム高性能化のための要素技術
2.1.1 接触熱抵抗低減方策
2.1.2 熱応力緩和方策
2.1.3 接触熱抵抗低減、熱応力緩和および酸化防止を実現する方策
2.2 熱電変換モジュールの評価技術
2.2.1 熱電変換システム設計におけるモジュール性能評価および構成部材の接触熱抵抗測定の必要性
2.2.2 モジュールのブロック加圧と流体加圧
2.2.3 発電性能の簡易評価装置
2.2.4 耐久性の簡易評価装置
2.2.5 熱抵抗の精密評価装置（軸方向のみの熱流束を実現する精密測定装置）
□ 質疑応答 □
第3部 熱電発電システムのディーゼルエンジンEGR 配管への導入検討と性能評価
自動車の全燃料エネルギーから得られる軸出力エネルギーの割合は、ガソリンエンジンでは20～30 %程度、ディーゼルエンジンでも30～40 %程度であり、残りのほとんどのエネルギーが未利用のまま廃熱としてラジエターや排出ガスから外部に捨てられている。この未利用熱エネルギーの一部を電気エネルギーとして有効に利用することにより、燃費向上による化石燃料使用量削減、および、温室効果ガスであるCO2の排出量抑制が期待できる。自動車の廃熱エネルギーを回生する場合、カルノー効率の観点から、比較的高温の排出ガスエネルギーを利用するのが最も効率がよい。本講演では、十分な排出ガス温度が確保でき、エンジン性能への悪影響が少ないと考えられる部位の一つであるディーゼルエンジンＥＧＲ配管に熱電発電システムを導入した事例をもとに、熱電発電システムの実用化のために必要なポイントについて解説する。
１．自動車廃熱回収システムの研究開発の背景・経緯
1.1 自動車用ディーゼルエンジンにおける廃熱エネルギー利用の重要性
1.2 様々な廃熱エネルギー回生技術と熱電発電技術の位置付け
２．熱電発電モジュール・システムの全体概要
2.1 熱電発電の原理
2.2 様々な熱電材料の温度特性
2.3 熱電発電モジュールに求められる特性
2.4 熱電発電システム適用候補箇所
2.5 EGRクーラ兼用熱電発電システムの概要
３．熱電発電システムの発電出力および耐久性向上、小型化に向けた設計ポイント
3.1 低温側熱交換器の熱電発電システム容積、性能への影響
3.2 高温側熱交換器の熱電発電システム性能、耐久性、容積への影響
3.3 高温側熱交換器設計上の排反事象
４．実証試験での発電性能評価の結果
4.1 EGRクーラ兼用熱電発電システムのディーゼルエンジンへの搭載
4.2 EGRクーラ兼用熱電発電システムの発電性能評価結果
５．実用化への展望
5.1 燃料消費量からみた最も効果的な適用車種
5.2 燃料費による回収期間からみた熱電発電システムに必要な性能とコスト
□ 質疑応答 □
