[发明专利]用于在发动机运行的车辆中获取电能的装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在发动机运行的车辆中获取电能的装置，该装置具有热电发动机单元，该热电发动机单元具有至少一个在一侧与热源并在另一侧与冷却剂回路热接触的热电模块。

背景技术

充分利用温差来产生电能的热电发动机(TEG)早已公知，其中例如利用内燃机的废热。这种发动机单元的热电模块由一系列p掺杂和n掺杂柱构成，这些柱在其端部设有电触点。在此充分利用塞贝克效应，其中金属或半导体部件的两个端部(高温段和低温段)之间的温差引起电势差。

例如由DE 10 2005 005 077A1公开了一种用于内燃机的热电发动机，该热电发动机与排气道连接。该热电发动机具有属于排气道的热侧和连接内燃机的冷却回路的冷侧(冷却剂热交换器)。它的缺陷在于，通过热电发动机单元向车辆散热器输送相当大的热负荷，这会导致车辆散热器必须设置为较大尺寸，以散发额外的热负荷。因为内燃机的冷却剂在运行时通常具有90℃-110℃之间的温度，这会不利地降低用于TEG单元的可利用焓差和卡诺效率。

此外由DE 10 2006 057 662A1公开了一种具有热电发动机的车辆，其中废气流经的热交换器用作热源，而热电发动机的冷却元件被冷却空气环流或流过。热交换器元件和热电发动机的冷却元件由交替地堆状叠置的扁管构成，其中构成冷却元件的管设置成基本上垂直于构成热元件的管。用于散热器元件的进气口例如布置在车辆的底板区域中。

由WO 2008/095582A1公知一种具有热电发动机的车辆，其中热电发动机直接布置在例如车辆发动机的放热部件处并与其导热相连。热电发动机的散热器由被行驶相对气流冲击的散热片实现，或者例如连接到车辆的液体流经的冷却回路。在第一种情况下，必须增大车辆前部的进气，由此降低车辆的cw值，在第二种情况下，车辆冷却回路中的热量输入升高，由此冷却回路的尺寸必须相应地设计为较大。

由DE 42 19 938A1公知制造一种双壳的铝制衬板作为车身部分，在其间隙中形成用于冷却剂的流动路径，由此衬板能起到一种热交换器的作用。这种制造是按高成本的方法完成。这样制造的热交换器被包含到用于发动机冷却的冷却回路中。

由DE 10 2004 049 636A1公知一种用于冷却车辆液态、气态或可流动介质的类似装置，该装置同样具有车辆壳体的双壁或多壁结构，在其间隙内可以输送冷却剂。

发明内容

本发明的任务是如此改进一种用于在发动机运行的车辆中获取电能的装置，即可以提供热电发动机单元的低温侧的足够冷却而不严重损害车辆的空气动力值或者不必装入额外的主动组件，例如通风装置，泵等。

根据本发明，上述技术问题由此解决，即设置一种用于排出车辆车身部分中的热能的冷却剂回路，该冷却剂回路独立于用于车辆的发动机冷却或油冷却的可能的冷却剂回路，其中在车身部分朝向车辆内部的那侧上借助于导热接触元件布置集成到冷却剂回路内的冷却剂热交换器。

利用根据本发明的解决方案，由热电模块散发的热量被引入到车辆已有的大多空气动力学优化过的车身部分中，从而由此不损害cw值。由于没有额外的热量输入到发动机冷却回路中，所以例如在具有散热器百叶窗的轿车中更经常地或进一步关闭百叶窗并且这样充分利用其优点，以使cw值在百叶窗关闭的状态下比在敞开状态下通常低5％。此外，可以由此更经常地不启动车辆通风装置。

独立于发动机冷却的冷却回路的另一优点在于，能使用运行温度范围在30℃至50℃之间而非常见的95℃的低温回路。这会致使可以使用常规的致冷剂，该致冷剂在运行时经历液态/气态相变，在相变时可以充分利用用于有效传热的起泡沸腾的作用。

侧壁、后壁、车顶或车轮罩的区域可以用作优选的车身部分。

根据本发明一特别有利的构造，冷却剂热交换器为利用冷却剂的对流循环而具有冷却剂入口，该冷却剂入口地理上布置在热电单元以及热源上方，其中设置上升管道，该上升管道使热电发动机单元的冷却剂出口与冷却剂热交换器的冷却剂入口相连接。由此可以充分利用热虹吸原理，从而不需要为传输冷却剂而设置泵等主动的结构元件。

虽然从DE 34 07 521C1已知另一种情形下的热虹吸原理，但其在此用于关闭内燃机之后通过热虹吸原理保持用于涡轮增压机的冷却循环回路。但在此热能被排放到发动机冷却循环回路中，因而出现开始时提到的缺点。