[发明专利]用于由排气热产生电能的设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于借助一发电机由发动机的排气产生电能的设备。对此尤其是指用于将排气的热能转化成电能的发电机，即所谓的热电发电机(热电发生器)。

背景技术

机动车发动机的排气含有热能，借助于热电发电机可将所述热能转化成电能，从而例如填充电池或其它储能器或者给耗电器直接输送所需的能量。由此，对于机动车的工作而言在较大范围内提供能量。

这种热电发电机大多具有多个热电转化元件。热电材料是一种可将热能有效转化成电能(塞贝克(Seebeck)效应)以及能进行反向转化(帕尔贴(Peltier)效应)的材料。“塞贝克效应”基于热能转化成电能的现象并用于产生热电能量。“帕尔贴效应”与塞贝克效应的相反，是一种伴随有热量吸收的、与流经不同材料的电流相关地引起的现象。帕尔贴效应例如已被提供用于热电冷却。

这种热电转化元件优选具有多个热电元件，这些热电元件被定位在所谓的“热侧”与所谓的“冷侧”之间。热电元件包括例如至少2个半导体直六面体(p型掺杂和n型掺杂)，这些半导体直六面体在其上侧和下侧(朝“热侧”或“冷侧”)交替地与导电桥连接。陶瓷板或陶瓷覆层和/或类似材料用于使金属桥(彼此)隔离，因此优选设置在金属桥之间。如果在半导体直六面体两侧提供温度梯度，则形成电势。在此，在一个接触部位上吸收热量(“热侧”)，其中，这一侧的电极到达下一个直六面体的能量较高的导电带。而在另一侧上，电极可释放能量以再次到达具有较低能级的另一侧(“冷侧”)。由此，在相应的温度梯度下可产生电流。

已经尝试提供相应的热电发电机以供机动车、尤其是乘用车中使用。但所述热电发电机大多在制造方面非常昂贵并具有低效的特征。因此也不适于批量生产。

发明内容

据此，本发明的目的在于，至少部分地解决关于现有技术所描述的问题。特别是希望提出一种热电发电机，该热电发电机能够在所提供的热能向电能的转化方面提高效率，尤其是也能够应付移动式发动机的排气系统中的交变负荷。

所述目的通过具有权利要求1的特征的设备来实现。根据本发明的设备的有利构型在从属权利要求中给出。需要指出的是，权利要求中单独描述的特征可用技术上有意义的任意方式彼此组合并得出本发明的其它构型。说明书尤其是结合附图进一步描述了本发明并且阐述了本发明的补充性实施例。

根据本发明的用于由发动机的排气产生电能的设备包括发电机，所述发电机具有排气进入接管、排气排出接管以及至少一个处于所述排气进入接管与所述排气排出接管之间的换热区段，其中，换热区段具有至少一个换热组件，所述换热组件构造有至少一个热电元件和一冷却结构，其中，所述至少一个热电元件与所述冷却结构以不能失去/受约束(unverlierbar)的方式连接。

根据所述设备的一种有利的扩展构型，在排气进入接管与换热区段之间设有至少一个流动转向装置。

根据另一扩展构型，在排气进入接管与换热区段之间设有至少一个流动分配装置。

根据所述设备的另一优选构型，换热区段构造有多个相对于排气进入接管处于横向的流动路径，所述流动路径能被分配给多个换热组件，其中，所述换热组件中的至少一部分构造有至少一个热电元件和一冷却结构。

所述设备尤其是所谓的热电发电机。排气进入接管和排气排出接管尤其是可构造成排气系统或排气管的一部分。但也可以设置多个排气进入接管和/或多个排气排出接管。发电机的核心件是换热区段。对此尤其是指穿过发电机的排气流动路段的其中排气将热能输出给换热组件的一部分。可能的是排气在穿过发电机的路径上穿流过多个这样的换热区段，但优选排气仅穿流过一个(连续的)换热区段的方案。