[发明专利]一种同时利用中低温热电器件的汽车尾气温差发电装置

说明书

技术领域

本发明属于一种汽车尾气温差发电装置及方法,具体而言，是一种同时利用中温热电器件和低温热电器件进行二级热电转换的汽车尾气温差发电装置。

背景技术

传统汽车发动机的燃油能量约30%用于驱动车轮，约40%的能量以尾气废热和冷却水的方式散失，基于热电器件的热电转换技术可以吸收尾气废热进行发电从而提高发动机的燃油经济性。目前，现有的汽车尾气温差发电装置大多采用低温热电器件吸收尾气热量进行发电，由于其最高工作温度低于350℃，通常只能在发动机低负荷下运行时才能有效工作，发电功率和效率有待提升。若能设计热电转换单元可吸收发动机全工况工作时的尾气热量，将会大大提高发电装置的总体性能，进一步提高发动机的燃油经济性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种同时利用中低温热电器件的汽车尾气温差发电装置，通过在前一级热交换器的上下表面布置中温热电器件，在后一级热交换器的上下表面布置低温热电器件从而实现发动机全工况工作条件下汽车尾气的二级热电转换，一方面提高了汽车尾气温差发电系统的回收功率，另一方面提高了汽车尾气温差发电系统的效率。具有清洁、无污染、可靠性强的优点，以克服上述的不足,为实现上述目的。本发明由热电转换单元、电力变换单元和监控单元构成，其特点是：

热电转换单元：发动机尾气出口分别与第一和第二热交换器相连，第一和第二热交换器上下表面分别布置中温热电器件组和低温热电器件组吸收尾气热量，发动机冷却系统的冷却水先利用散热器降温，然后通过多列冷却水箱组给多个中低温热电器件的冷端进行冷却从而构建温差实现发电；

电力变换单元：将中低温热电器件组产生的直流电能进行电压或电流变换给蓄电池充电或给整个系统的其它部件供电；

监控单元：检测整个系统的各种电压、电流和温度等参数，然后向上位机或远程监控中心发送上述各种信息，控制相关执行部件的运行。

上述热电转换单元由发动机、冷却系统、三元催化器、第一热交换器、第一中温热电器件组、第二中温热电器件组、第一多列冷却水箱组、第二多列冷却水箱组、第二热交换器、第一低温热电器件组、第二低温热电器件组、第三多列冷却水箱组、第四多列冷却水箱组、第一散热器、第二散热器、进水口温度传感器T1、出水口温度传感器T2、消声器构成；发动机的尾气出口经过三元催化器之后依次与第一热交换器、第二热交换器和消声器相连通往大气；第一热交换器的上下表面分别与第一中温热电器件组和第二中温热电器件组的热端相连，第一中温热电器件组和第二中温热电器件组中的多个热电器件其冷端分别与第一多列冷却水箱组和第二多列冷却水箱组相连；第二热交换器的上下表面分别与第一低温热电器件组和第二低温热电器件组的热端相连，第一低温热电器件组和第二低温热电器件组中的多个热电器件其冷端分别与第三多列冷却水箱组和第四多列冷却水箱组相连；冷却系统的冷却水出口依次经过第一散热器和温度传感器T1后分为两个支路，其中一个支路通过管道依次与第三多列冷却水箱组中的单列冷却水箱3_1～3_n以及第一多列冷却水箱组中的单列冷却水箱1_1～1_n的入口相连，另一个支路依次与第四多列冷却水箱组中的单列冷却水箱4_1～4_n以及第二多列冷却水箱组中的单列冷却水箱2_1～2_n的入口相连，第一多列冷却水箱组中的单列冷却水箱1_1～1_n、第二多列冷却水箱组中的单列冷却水箱2_1～2_n、第三多列冷却水箱组中的单列冷却水箱3_1～3_n以及第四多列冷却水箱组中的单列冷却水箱4_1～4_n的出口通过管道相连后依次与温度传感器T2和第二散热器的入口相连；第二散热器的出口通过管道与冷却系统的入口相连构成热电转换单元中低温热电器件组的冷却回路；第一中温热电器件组和第二中温热电器件组进行串联作为热电转换单元的第一级总输出，第一低温热电器件组和第二低温热电器件组进行串联作为热电转换单元的第二级总输出。