一種汽車餘熱多場耦合溫差發電系統的製作方法

2024-03-31 04:26:05 1

本實用新型涉及一種汽車餘熱多場耦合溫差發電系統，屬於汽車發電系統領域。

背景技術：

提高汽車能源的利用效率對實現我國汽車產業可持續發展具有重要的戰略意義。研究汽車餘熱多場耦合溫差發電系統可以有效的改善汽車的燃油經濟性，提高燃油的利用率，對解決由於我國汽車工業的快速發展所帶來的環境和能源問題具有重大的研究意義。

研究顯示，汽車燃料產生的能量只有不足40%用於驅動汽車或給汽車電器供電，而超過60%的能量則隨冷卻系和尾氣直接散發或排放到空氣中。如果能對這些耗散的能量進行有效地回收利用，將在提高汽車能源利用效率，達到節約能源目的的同時，還可產生良好的經濟效益和社會效益。溫差發電是一種綠色環保的發電方式，溫差發電技術具有結構簡單、堅固耐用、無運動部件、無噪聲、使用壽命長等優點。

由於科技、環保和能源技術的進步，引發了以溫差發電技術為主要內容的第二次熱電學（Thermoelectrics)研發熱潮，主要體現在溫差發電材料和能量轉換系統的研宄。其中溫差發電材料是溫差發電半導體的最基本的組成材料，是將熱能轉換為電能的根本。能量轉換系統是整個溫差發電系統的關鍵組成部分，主要包括溫差發電轉換器的研究和溫差發電迴路的研究。

目前國內外溫差發電系統主要是運用在汽車尾氣排放系統，汽車冷卻系的熱量尚未充分利用。本發明研究的潤滑油餘熱多場耦合溫差發電系統是利用半導體溫差發電材料的塞貝克效應直接將低品位的熱能轉化為電能的而開發的一種新型清潔能源回收技術的系統。

技術實現要素：

為了解決上述技術問題，本實用新型提供一種汽車餘熱多場耦合溫差發電系統，將汽車溫差發電系統安裝在汽車發動機油底殼，可以利用半導體溫差發電器的高溫端吸收汽車潤滑油的餘熱，起到冷卻發動機機油的作用，並將潤滑油的部分熱能通過半導體溫差發電器發電並轉化為與汽車車載電源相匹配的直流電能，同時另一部分沒有被轉化利用的熱能通過發動機的冷卻水或者發動機的散熱器散失到大氣中。

本實用新型的技術方案如下：

一種汽車餘熱多場耦合溫差發電系統，包括熱電控制系統和半導體溫差發電器；所述熱電控制系統包括溫度檢測控制單元、冷卻裝置、電壓檢測單元和DC/DC轉換器；所述半導體溫差發電器的高溫端設置在汽車發動機油底殼；所述半導體溫差發電器與DC/DC轉換器電連接；所述溫度檢測控制單元檢測半導體溫差發電器的低溫端；所述冷卻裝置用於冷卻半導體溫差發電器的低溫端；所述電壓檢測單元實時檢測半導體溫差發電器輸出電壓，保證輸出電壓在一定的幅值範圍內；所述DC/DC轉換器將半導體溫差發電器產生的電能轉化成與車載電源電流匹配的直流電能。

其中，所述的一種汽車餘熱多場耦合溫差發電系統，還包括綜合管理控制單元；所述綜合管理控制單元分別與溫度檢測控制單元和電壓檢測單元通信連接；綜合管理控制單元與DC/DC轉換器電連接，調節DC/DC轉換器的輸出電壓。

其中，所述的一種汽車餘熱多場耦合溫差發電系統，還包括V系統及控制系統和用電負載，所述V系統及控制系統包括蓄電池、電源控制系統、DC/AC逆變器和起動發電一體機；所述蓄電池分別與DC/DC轉換器、DC/AC逆變器電連接；電源控制系統與蓄電池通信連接；所述DC/AC逆變器與起動發電一體機電連接；所述起動發電一體機與電源控制系統通信連接；所述用電負載與DC/DC轉換器電連接；所述用電負載與電源控制系統通信連接。

本實用新型具有如下有益效果：

1、本實用新型將汽車燃料耗散的能量進行有效地回收利用，提高汽車能源利用效率，達到節約能源，提高經濟效益和社會效益的目的。

2、本實用新型不改變原車潤滑油系統結構及控制電路，方便汽車餘熱多場耦合溫差發電系統的增加，不損害原車的結構。

3、本實用新型利用半導體溫差發電器的高溫端吸收汽車潤滑油的餘熱，起到冷卻發動機機油的作用。

4、本實用新型利用潤滑油的部分熱能通過半導體溫差發電器發電並轉化為能與汽車車載電源相匹配的直流電能。

5、本實用新型的綜合管理控制單元具有多種功能：一、通過溫度檢測控制單元來控制冷卻裝置，實現半導體溫差發電器冷端的溫度的恆定；二、通過電壓檢測單元來實時檢測半導體溫差發電器的輸出電壓；三、直接控制發動機潤滑油系統的油量，當汽車發動機機油油溫超過半導體溫差發電器的溫度範圍時，可以節流一部分進入餘熱發電系統的油量，從而保證了半導體溫差發電器的使用壽命；四、通過DC/DC轉換器來調節半導體溫差發電器的輸出電壓，並且根據蓄電池的狀態以及此時的熱電模塊的輸出功率、發動機的工作狀況和外接負載的要求，來實現整個系統的能量的管理，實現了能量的合理的分配，從而提高了燃油的利用效率。

附圖說明

圖1表示本實用新型的結構示意圖。

圖中附圖標記表示為：

1-熱電控制系統、2-半導體溫差發電器、3-綜合管理控制單元、4-36V系統及控制系統、5-用電負載、11-溫度檢測控制單元、12-冷卻裝置、13-電壓檢測單元、14-DC/DC轉換器、41-蓄電池、42-電源控制系統、43-DC/AC逆變器、44-起動發電一體機。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例來對本實用新型進行詳細的說明。

如圖1所示，一種汽車餘熱多場耦合溫差發電系統，包括熱電控制系統1和半導體溫差發電器2；所述熱電控制系統1包括溫度檢測控制單元11、冷卻裝置12、電壓檢測單元13和DC/DC轉換器14；所述半導體溫差發電器2設置在汽車發動機油底殼；利用半導體溫差發電器2的高溫端吸收汽車潤滑油的餘熱，將潤滑油的餘熱能通過半導體溫差發電器2發電，半導體溫差發電器2與DC/DC轉換器14電連接；通過DC/DC轉換器14轉化成與車載電源電流匹配的直流電能；所述冷卻裝置12用於冷卻半導體溫差發電器2的低溫端；所述冷卻裝置12優選的為水泵或者風扇；所述冷卻裝置12和半導體溫差發電器2的低溫端分別與溫度檢測控制單元11通信連接；半導體溫差發電器2的低溫端溫度傳輸電信號給溫度檢測控制單元11，溫度檢測控制單元11根據半導體溫差發電器2的低溫端傳輸過來的溫度，控制冷卻裝置12對半導體溫差發電器2的低溫端的冷卻速度，使半導體溫差發電器2的低溫端溫度恆定；所述電壓檢測單元13與半導體溫差發電器2、綜合管理控制單元3通信連接；所述電壓檢測單元13檢測半導體溫差發電器2的輸出電壓，並傳輸給綜合管理控制單元3；所述DC/DC轉換器14與半導體溫差發電器2電連接；所述DC/DC轉換器14將半導體溫差發電器產生的電能轉化成與車載電源電流匹配的直流電能；所述DC/DC轉換器14與綜合管理控制單元3通信連接。

所述一種汽車餘熱多場耦合溫差發電系統還包括綜合管理控制單元3、36V系統及控制系統4和用電負載5；所述36V系統及控制系統4包括蓄電池41、電源控制系統42、DC/AC逆變器43和起動發電一體機44；所述蓄電池41分別與DC/DC轉換器14、DC/AC逆變器43和用電負載5電連接；所述電源控制系統42與蓄電池41、起動發電一體機44、用電負載5通信連接；電源控制系統42通過管理蓄電池41的電力輸出，實現能量的合理配置，提供燃油的利用效率；所述DC/AC逆變器43與蓄電池41、起動發電一體機44電連接。

本實用新型的工作原理：

通過半導體溫差發電器2的高溫端和低溫端的溫差實現發電，通過電壓檢測單元13檢測半導體溫差發電器2的輸出電壓，並將信號發送給綜合管理控制單元3，綜合管理控制單元3接受電壓檢測單元13的電壓數據後，對DC/DC轉換器14進行電壓調整，使輸出的電壓穩定在一定幅值範圍內。

進一步的，電能經過DC/DC轉換器14變壓後，由蓄電池41進行電能存儲，電源管理系統42根據蓄電池41的電能、起動發電一體機44的輸出、用電負載5要求及發動機工況，實現整個系統的能量管理，實現能量的合理配置，提供燃油的利用效率。

以上所述僅為本實用新型的實施例，並非因此限制本實用新型的專利範圍，凡是利用本實用新型說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本實用新型的專利保護範圍內。