一种单模块独立水冷式汽车尾气热电转换装置及方法

摘要

本发明涉及一种单模块独立水冷式汽车尾气热电转换装置及方法，该装置由热电转换单元和电压巡检单元构成，其特点是：发动机排出高温尾气，热电转换单元中的多个热电转换模块其热端吸收高温尾气热量，其冷端与一个独立小水箱紧贴利用发动机自身冷却装置的冷却水或外部独立设计的冷却水回路构建其冷热端温度差产生直流电能；电压巡检单元对每个热电转换模块产生的直流电压进行检测；最后，根据各个热电转换模块的输出特性进行最优串并联组合最大程度的提高汽车尾气热电转换装置的输出功率和转换效率。本发明通过单模块独立水冷方式提高了其冷热端温度差，有效利用了汽车排放废气的热量，将产生的电能用于车载设备有助于汽车的节能与减排。

主权项

一种单模块独立水冷式汽车尾气热电转换装置，包括热电转换单元和电压巡检单元，其特征在于：发动机排出的高温尾气通过排气管道和集热器传递热量给所述热电转换单元中的热电转换模块热端，发动机冷却装置中的冷却水或外部独立设计的冷却水回路通过水箱层控制所述热电转换单元中的热电转换模块冷端温度；所述热电转换单元包括第一级热电转换模块单元和第二级热电转换模块单元，每一级热电转换模块单元都有五层，第一级热电转换模块单元从上至下依次为第一水箱层、第一热电转换模块层、第一集热器、第二热电转换模块层和第二水箱层，其中第一水箱层和第二水箱层都由多个独立的小水箱构成，各个独立小水箱由导水管相连接，第一水箱层各个小水箱的下表面对应与第一热电转换模块层各个热电转换模块的上表面相连，第一热电转换模块层的下表面与第一集热器的上表面相连，第一集热器的下表面与第二热电转换模块层的上表面相连，第二热电转换模块层各个热电转换模块的下表面对应与第二水箱层各个小水箱的上表面相连；第二级热电转换单元从上至下依次为第三水箱层、第三热电转换模块层、第二集热器、第四热电转换模块层和第四水箱层，其中第三水箱层和第四水箱层都由多个独立的小水箱构成，各个独立小水箱由导水管相连接，第三水箱层各个小水箱的下表面对应与第二热电转换模块层各个热电转换模块的上表面相连，第三热电转换模块层的下表面与第二集热器的上表面相连，第二集热器的下表面与第四热电转换模块层的上表面相连，第四热电转换模块层各个热电转换模块的下表面对应与第四水箱层各个小水箱的上表面相连；第一级热电转换模块单元中的第一水箱层通过导水管与第二级热电转换模块单元中的第三水箱层串联连接，第一级热电转换模块单元中的第二水箱层通过导水管与第二级热电转换模块单元中的第四水箱层串联连接，第一级热电转换模块单元中的第一集热器通过导气管与第二级热电转换模块单元中的第二集热器串联连接，每一级热电转换单元都由热电转换模块冷热两端的温度差产生直流电能，每个热电转换模块正负极都有两条电压高温导线，每16个热电转换模块为一组，由每组32根高温导线与电压巡检单元进行数据传送；每组热电转换模块的输出电压通过32根高温导线与所述电压巡检单元中的接线板输入端口相连，接线板输出端口通过每组32根排线与电压巡检单元中的检测从板相连，电压巡检单元中的检测从板通过内部CAN总线与电压巡检单元中的检测主板相连，电压巡检单元中的检测主板由USB或RS232接口向上位机传送各个热电转换模块的电压检测数据并进行实时显示，电压巡检单元中的检测主板通过外部CAN总线与汽车尾气热电发电系统主控制器相连进行通信；最终根据上位机显示的电压数值对各个热电转换模块进行最优化串并联组合，将输出电压特性相同或相近的热电转换模块进行并联，将输出电压特性相差较大的热电转换模块进行串联，最终把所有热电转换模块串联后的产能总值作为热电转换装置的输出总电能。