[发明专利]具有管束的热电装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有至少一个排气线路的热电装置，所述排气线路具有用于排气的入口和出口。所述热电装置尤其用于从发动机的排气产生电能。所述类型的热电装置也被已知为热电发生器(TEG)。

背景技术

来自于机动车的发动机的排气具有热能，该热能可通过所述类型的热电装置而被转化成电能，例如以用于充入能量储存器和/或直接向电消耗装置供给所需的能量。因此，机动车以较大的能量效率运行，并且更大量的能量可供机动车的运行来使用。

所述类型的热电装置具有至少多个热电转换元件。用于此目的的热电材料是下列类型的：其可将热能有效地转化成电能(塞贝克效应)，反之亦然(珀耳帖效应)。该“塞贝克效应”基于热能被转化成电能的现象并且用于产生热电能量。该“珀耳帖效应”是逆向的“塞贝克效应”并且是一种与热吸附相关联的现象，其缘由与经过不同材料的电流有关。这两种效应是已知的，因此在此不需要更详细地描述。

所述类型的热电转换元件优选具有大量的热电元件，所述热电元件定位在所谓的热侧(在运行期间在此存在高温)与所谓的冷侧(在运行期间在此存在较低的温度)之间。热电元件包括至少两种(p型和n型)半导体元件，所述半导体元件在它们的顶侧和底侧(分别朝向热侧和冷侧)交替地配备有导电电桥(Bruecken)。陶瓷板或陶瓷覆层和/或类似的材料用于使金属电桥绝缘并且因此优选布置在所述金属电桥之间。如果在半导体元件的两侧存在温度梯度，则形成一电压电势。在此，在第一半导体元件的热侧处热量被吸收，其中一侧的电子转移到相随的半导体元件的能量较高的导带上。在冷侧，电子接着可以释放能量并且转移到相随的较低能级的半导体元件上。因此在热侧与冷侧之间存在相应的温度梯度的情况下，可产生电流。

对于所述类型的热电装置的一潜在的应用是机动车中的排气再循环系统(AGR或EGR：exhaust gas recirculation)。在此，在发动机中产生的一部分排气首先被引导至常规的排气系统，然而随后被分流并且再次供给至发动机。鉴于发动机的效能以及排气中污染物质的减少，通常对被再循环的排气进行冷却。因此，通常在排气再循环系统的区域中设置热交换器，借助该热交换器来将热的排气冷却。然而，在此必须对所述类型的热电装置提出特别高的要求，因为通常仅存在有非常小的可用安装空间。这导致了下列情况很难实现：针对热电转换元件，必须实现特别好的热传递，同时也获得期望的冷却。

发明内容

基于此，本发明的目的在于，至少部分地解决现有技术中突出的问题。尤其是，力求提供一种热电装置，该热电装置具有高的效率并且尤其也确保对再循环排气进行足够的冷却。为此，也力求提供一种特别合适的运行方法。

所述目的通过一种根据权利要求1所述的热电装置来实现。根据本发明的装置的有利实施例以及合适的运行方法和应用在从属权利要求中给出。应注意，权利要求中的单个阐明的特征可以以任意希望的、技术上合理的方式相互组合在一起并且形成本发明的其它的实施例。尤其是与附图相关的描述进一步阐明了本发明并且给出了本发明的另外的示例性的实施例。

根据本发明的热电装置具有至少一个排气线路，所述排气线路具有入口和出口，其中

i.至少一个第一管束是热电发生器模块并且在所述热电发生器模块

中所述排气线路由管的外表面形成；以及

ii.至少一个其它的管束是热交换器并且在所述热交换器中所述排气

线路由管的内表面形成。

因此，换句话说，该热电装置的特征尤其在于，将排气引导越过管束或引导排气穿过所述管束。在此，热电装置优选具有多个模块，所述模块例如也通过相应的紧固件相互连接。因此，排气线路可以在一个模块中首先由外壳体和管的外表面形成，而所述排气线路在另一模块中单独由管的内表面形成。因此，在不同的模块中尤其是排气线路的数量或所述排气线路的构造可以是不同的。