[发明专利]热电发电机，尤其用于机动车辆

说明书

技术领域

本发明涉及一种热电发电机以及涉及用于生产这种热电发电机的方 法。

术语“热电”被理解为意思是温度和电力相互影响并且一个转换为另 一个。热电材料利用此影响从废弃热生成电能量，作为热电发电机，当热 旨在利用电能量的消耗从具有较低温度的热储油罐传输至具有较高温度的 热储油罐时热电发电机还以所谓的热泵的形式使用。

背景技术

在具有内燃机的机动车辆中，热电发电机能够将在燃烧处理排气期间 生成的废弃热局部转换为电能量，并且供给该电能量至机动车辆的车辆电 分配系统。转换成电能量的该废弃热能够因此有用于降低机动车辆的能量 消耗至功能上所必须的最小程度，并且避免废弃气体(诸如CO2)的不必 要释放。

因此改变了在汽车工程中热电发电机的应用区域。为了尽可能有效地 转换热为电能量，实现很高的效率在任何可能的应用方案中是至关重要 的。此外使用在机动车辆还导致用于生产具有紧凑设计的热电装置的额外 要求。安装在车辆中的热电装置因此通常生产为板形状或者层状构造，其 中，热电活性元件布置在热导电壳体内。壳体能够首先热连接至具有低温 度的热储油罐，所谓的冷侧，而且壳体还能够热连接至具有更高温度的热 储油罐，即热侧，使得由于两侧之间的温降导致热电元件生成热电电动 势，两侧之间的热电电动势能够经由合适的电终端传递至外侧。热侧和冷 侧之间的温度差越大，由装置生成的热电电动势越高。

典型地，热电装置包括由热电活性材料组成的多个热电元件，多个热 电元件经由电串联电路中合适的电导体链节彼此连接。在该情况下单个电 导体链节尤其连接两个相邻热电元件。

已经证明在热电发电机中永久紧密连接至彼此是有问题的。这是因为 使用在热电发电机的各种部件中的材料典型地具有不同的热膨胀系数，在 温度波动以根据操作的方式发生在热电发电机中的情况下，不同的热膨胀 系数能够在受影响的部件的材料中导致相当大的热电应力。

在该背景技术下，DE102012208295A1描述了一种包括装在壳体元件 上的热电元件的热电模块。已经通过将结合材料按压于一起形成的接头接 缝区域设置在两个元件之间。旨在在热电元件上能够设置防止结合材料不 期望地进入热电元件的热电活性材料的扩散隔膜。

WO2011/159804A2公开了一种包括由方钴矿组成的热电活性元件的 热电装置。该装置包括层，该层充当扩散隔膜并且以夹层方式布置在热电 活性元件以及用于制作电触头的金属层之间。在一个变型中，金属层还能 够设置在扩散隔膜和热电元件之间。

发明内容

本发明的目的在于提供改进的消除上述问题的热电装置的实施例。

该目的是通过独立专利权利要求的主题实现的。优选实施例是从属专 利权利要求的主题。

因此，本发明的基本构思在于结合导体链节，使用由石墨组成的膜将 热电发电机的热电活性元件连接至热电发电机的金属壳体壁。借助于石墨 膜将这种导体链节紧固至壳体壁构成了非紧密连接。然而，为了确保热电 元件和壳体之间操作热电发电机所需的高效热接触，能够在应用到导体链 节或者壳体的壳体壁期间加热石墨膜。以该方式，最小化石墨膜和壳体壁 或者导体链节之间的热阻力。此外，石墨膜能够充当热机械界面，依靠该 热机械界面，能够在很大程度上或者甚至完全避免由于它们不同的热膨胀 系数发生在导体链节和壳体壁之间的热机械应力。

根据本发明的热电发电机具有充分尺寸的壳体，优选由金属组成，限 定壳体内部。壳体包括第一壳体壁和与第一壳体壁对置的第二壳体壁，其 中，两个壳体壁彼此热绝缘。因此，第一壳体壁能够以公知方式充当热 侧，而第二壳体壁能够充当热电发电机的冷侧，或者反之亦然。多个热电 元件彼此隔开布置在壳体内部，所述热电元件包括热电活性材料。各个热 电元件能够沿着壳体的纵向方向彼此等距布置。除了相对于纵向方向位于 端部的两个热电元件之外，每个热电元件都在其面向第一壳体壁的一侧在 纵向方向上依靠由导电材料组成的导体链节电连接至相邻元件。相同热电 元件在其面向第二壳体壁的一侧在与纵向方向对置的方向上依靠另一导体 链节电连接至相邻元件，或者反之亦然。清楚的是，对于仅相邻的热电元 件，仅一个导体链节需要用于两端侧的热电元件，单个导体链节布置在面 向第一壳体壁的一侧上或者布置在分配至第二壳体壁的一侧上。