CN103534826B - 热电能量收集系统 - Google Patents

Abstract

一种装置，包括结构和能量收集器件。所述结构经配置具有第一部件和第二部件。能量收集器件被形成为结构的一部分。能量收集器件经配置当第一部件与第二部件之间出现温度差时生成电流。

Description

热电能量收集系统

技术领域

本公开一般地涉及能量，并且具体地涉及能量收集器件。更具体地，本公开涉及利用热电能量收集器件从热能生成电能的方法和装置。

背景技术

电气器件通常被用在执行各种功能的不同的平台上。例如，传感器、照明元件、路由器、开关和/或其他类型器件可以存在于飞行器上。这些器件使用电力起作用。电线通常被用于将这些器件连接到电源。此外，电池也可以与这些类型的器件一起使用。

布线的使用往往是不期望的。布线增加了设计、安装、维护和升级器件的成本。当器件使用电池时，电池具有被选择来向所述器件充足提供电力某一期望时间段的大小。进一步地，这些电池可能需要定期更换和/或充电。而且，电池的成本和维护可能比期望的更大。

一个解决方案包括使用能量收集器件。能量收集器件是从硬件器件外面的源生成能量的硬件器件。例如，这些外部源可以是太阳能、热能、风能、盐度梯度、动能和/或其他合适类型的源。能量收集器件使用这些源并生成供其他器件使用的电能。例如，能量收集器件可以被用于生成用于电气器件的能量。

能量收集器件的一个例子是太阳能电池。太阳能电池将光转换为电能。这些器件生成电流形式的电能，其可以被存储在电池中，稍后使用，或可以被另一器件直接使用。当电池被用于存储时，这些电池可以比电气器件依赖电池作为唯一电源时的电池更小。

能量收集器件的其他类型包括热电能量收集器件。这些类型的器件使用温度梯度生成电能。作为另一个例子，振动能可以被悬臂压电梁转换为电流。

这些类型的器件对于可能需要电池或电线连接到电力源的电子器件是特别有用的。不过，能量收集器件仍然可能占用更多空间，并且比期望的增加了更多复杂性或成本。

因此，具有解决了上述讨论的至少一些问题的方法和装置将是有利的。

发明内容

在一个有利实施方式中，装置包括结构和能量收集器件。所述结构经配置具有第一部件和第二部件。所述能量收集器件被形成为所述结构的一部分。所述能量收集器件经配置当第一部件与第二部件之间出现温度差时生成电流。

在一个实施方式中，装置可以包括具有第一部件和第二部件的结构，以及被形成为所述结构的一部分的能量收集器件，其中所述能量收集器件经配置当所述第一部件与第二部件之间出现温度差时生成电流。所述装置的一个方面可以进一步包括在所述结构的第一部件中形成的能量收集器件的第一部分，以及在所述结构的第二部件中形成的能量收集器件的第二部分。在另一方面，所述能量收集器件可以进一步包括被形成为所述结构的一部分的导电段，其中所述导电段的第一部分被形成为所述结构的第一部件的一部分，以及所述导电段的第二部分被形成为所述结构的第二部件的一部分，其中温度差足以引起所述导电段生成电流，并且其中所述导电段中的导电段包括第一金属区段和第二金属区段以及结点，其中所述第一金属区段中的第一金属不同于所述第二金属区段中的第二金属，所述第一金属区段与所述第二金属区段在所述结点相联。在另一方面，所述装置可以进一步包括在所述结构上形成的元件，其中所述元件增加了从所述结构的第一部件到所述结构的第二部件的热传递，以及其中所述元件包括柔性元件和刚性元件中的至少一个。在另一方面，所述装置可以进一步包括物件，其中所述物件经配置引起所述结构的第一部件与第二部件之间的温度差，以及其中所述结构与所述物件相联。在另一方面，所述物件可以是导电的，以及所述结构由电介质材料构成，所述电介质材料经配置电绝缘于所述结构的导电段。在另一方面，所述装置可以进一步包括被电连接到所述导电段的电气器件，其中所述导电段向所述电气器件提供电流。在另一方面，所述电气器件可以选自传感器、照相机、电容、温度计、开关、风扇、泵、电池、射频器件以及无线接入端口中的一个。在另一方面，所述结构可以进一步由导电材料构成，并且其中在所述导电段被形成为所述结构的一部分之前，电介质材料在所述导电段的位置之间的若干区域中被沉积在所述结构上。在另一方面，所述导电段可以在选自所述结构的表面上和所述结构的内部中的一个的位置。在另一方面，所述导电段可以通过以下的至少一种形成：将第一金属喷射在所述结构的表面上，将第二金属喷射在所述结构的表面上，化学气相沉积，电子束外延，分子束外延，将第一金属印制在所述结构的表面上，将第二金属印制在所述结构的表面上，将第一金属的粉末形式烧结在所述结构的表面上，以及将第二金属的粉末形式烧结在所述结构的表面上。

在另一个有利实施方式中，电流生成系统可以包括结构，所述结构经配置以在所述结构的第一部件与所述结构的第二部件之间生成温度梯度的方式导热，以及被形成为所述结构的一部分的若干热电堆，其中当所述第一部件与第二部件之间存在期望的温度梯度时，所述若干热电堆生成电流。在一个方面，所述电流生成系统可以进一步包括被形成为所述结构的第一部件的一部分的所述若干热电堆的第一部分，以及被形成为所述结构的第二部件的一部分的所述若干热电堆的第二部分。在另一方面，所述热电堆可以进一步包括在所述结构的表面上形成的导电段，其中所述导电段的第一部分被形成为所述结构的第一部件的一部分，以及所述导电段的第二部分被形成为所述结构的第二部件的一部分，其中所述期望的温度梯度足以引起所述导电段生成电流，并且其中所述导电段中的导电段包括第一金属区段和第二金属区段，其中所述第一金属区段中的第一金属不同于所述第二金属区段中的第二金属，以及所述第一金属区段与所述第二金属区段相联。

在另一有利实施方式中，一种制造电流生成系统的方法，所述方法可以包括形成具有第一部件和第二部件的结构，以及形成能量收集器件作为所述结构一部分，其中所述能量收集器件经配置当所述第一部件与第二部件之间存在温度差时生成电流。在一个方面，形成能量收集器件作为所述结构的一部分的步骤可以进一步包括，在所述结构上的位置中沉积若干材料，以便形成能量收集器件，其中所述若干材料通过以下的至少一种沉积：喷射所述若干材料，化学气相沉积，电子束外延，分子束外延，以及烧结所述若干材料的粉末形式，并且其中所述位置选自所述结构的表面上和所述结构的内部中的一个。在另一方面，所述生成电流的方法可以进一步包括，将能量收集器件附接到物件，所述能量收集器件被形成在具有第一部件和第二部件的结构上，从所述能量收集器件接收电流，以及利用从所述能量收集器件接收的电流，向电气系统供电。在另一方面，所述方法可以进一步包括，附接能量收集器件的是发动机的排气歧管。在另一方面，所述电气系统可以进一步包括传感器件，其利用从所述能量收集器件接收的电流运行。在另一方面，所述方法可以进一步包括，所述第一部件具有比所述第二部件更高的温度，以及其中所述结构经配置将热能从所述第一部件向所述第二部件传递。

根据本公开的一个方面，提供装置，其包括：具有第一部件110、208和第二部件112、210的结构106、200，以及形成为结构106、200的一部分的能源收集器件108、201，其中所述能源收集器件108经配置当第一部件110与第二部件112之间出现温度差时生成电流。

有利地，所述能源收集器件的第一部分在所述结构的第一部件中形成，以及所述能源收集器件的第二部分在所述结构的第二部件中形成。

有利地，所述能源收集器件包括：被形成为所述结构的一部分的导电段，其中所述导电段的第一部分被形成为所述结构的第一部件的一部分，以及所述导电段的第二部分被形成为所述结构的第二部件的一部分，其中所述温度差足以引起所述导电段生成电流，并且其中所述导电段中的导电段包括第一金属区段和第二金属区段以及结点，其中所述第一金属区段中的第一金属不同于所述第二金属区段中的第二金属，所述第一金属区段与所述第二金属区段在所述结点相联。

有利地，所述能源收集器件包括：被形成为所述结构的一部分的导电段，其中所述导电段的第一部分被形成为所述结构的第一部件的一部分，以及所述导电段的第二部分被形成为所述结构的第二部件的一部分，其中所述温度差足以引起所述导电段生成电流，并且其中所述导电段中的导电段包括第一金属区段和第二金属区段以及结点，其中所述第一金属区段中的第一金属不同于所述第二金属区段中的第二金属，所述第一金属区段与所述第二金属区段在所述结点相联，以及进一步包括：在所述结构上形成的元件，其中所述元件增加从所述结构的第一部件到所述结构的第二部件的热传递，以及其中所述元件包括柔性元件和刚性元件中的至少一个。

根据本公开的进一步方面，提供装置，其包括：具有第一部件110、208和第二部件112、210的结构106、200；以及形成为结构106、200的一部分的能源收集器件108、201，其中能源收集器件108经配置当第一部件110与第二部件112之间出现温度差时生成电流；以及进一步包括：物件，其中所述物件经配置引起所述结构的第一部件与第二部件之间的温度差，以及其中所述结构与所述物件相联。

优选地，所述物件是导电的，以及所述结构由电介质材料构成，所述电介质材料经配置电绝缘于所述结构的导电段。

有利地，所述能源收集器件包括：被形成为所述结构的一部分的导电段，其中所述导电段的第一部分被形成为所述结构的第一部件的一部分，以及所述导电段的第二部分被形成为所述结构的第二部件的一部分，其中所述温度差足以引起所述导电段生成电流，并且其中所述导电段中的导电段包括第一金属区段和第二金属区段以及结点，其中所述第一金属区段中的第一金属不同于所述第二金属区段中的第二金属，所述第一金属区段与所述第二金属区段在所述结点相联；以及进一步包括：电连接到所述导电段的电气器件，其中所述导电段向所述电气器件提供电流。

优选地，所述电气器件选自传感器、照相机、电容、温度计、开关、风扇、泵、电池、射频器件以及无线接入端口中的一个。

优选地，所述结构由导电材料构成，并且其中在所述导电段被形成为所述结构的一部分之前，电介质材料在所述导电段的位置之间的若干区域中被沉积在所述结构上。

优选地，所述导电段处于选自所述结构的表面上和所述结构的内部中的一个的位置。

优选地，所述导电段通过以下方式中的至少一种形成：将所述第一金属喷射在所述结构的表面上，将所述第二金属喷射在所述结构的表面上，化学气相沉积，电子束外延，分子束外延，将所述第一金属印制在所述结构的表面上，将所述第二金属印制在所述结构的表面上，将所述第一金属的粉末形式烧结在所述结构的表面上，以及将所述第二金属的粉末形式烧结在所述结构的表面上。

根据本公开的进一步方面，提供电流生成系统，其包括：结构，所述结构经配置以在所述结构的第一部件与所述结构的第二部件之间生成温度梯度的方式导热，以及被形成为所述结构的一部分的若干热电堆，其中当所述第一部件与第二部件之间存在期望的温度梯度时，所述若干热电堆生成电流。

有利地，所述若干热电堆的第一部分被形成为所述结构的第一部件的一部分，以及所述若干热电堆的第二部分被形成为所述结构的第二部件的一部分。

有利地，所述若干热电堆包括：在所述结构的表面上形成的导电段，其中所述导电段的第一部分被形成为所述结构的第一部件的一部分，以及所述导电段的第二部分被形成为所述结构的第二部件的一部分，其中所述期望的温度梯度足以引起所述导电段生成电流，并且其中所述导电段中的导电段包括第一金属区段和第二金属区段，其中所述第一金属区段中的第一金属不同于所述第二金属区段中的第二金属，以及所述第一金属区段与所述第二金属区段相联。

根据本公开的进一步方面，提供制造电流生成系统的方法，所述方法包括形成具有第一部件和第二部件的结构，以及形成能量收集器件作为所述结构的一部分，其中所述能量收集器件经配置当所述第一部件与第二部件之间存在温度差时生成电流。

优选地，形成能源收集器件作为所述结构的一部分的步骤包括：在所述结构上的位置中沉积若干材料，以便形成能量收集器件，其中所述若干材料通过以下的至少一种沉积：喷射所述若干材料，化学气相沉积，电子束外延，分子束外延，以及烧结所述若干材料的粉末形式，并且其中所述位置选自所述结构的表面上和所述结构的内部中的一个。

根据本公开的进一步方面，提供生成电流的方法，包括：将能量收集器件108、201附接到物件144，所述能量收集器件108、201被形成在具有第一部件110、208和第二部件112、210的结构106、200上；从所述能量收集器件108、201接收电流；以及利用从所述能量收集器件108、201接收的电流，向电气系统142供电。

有利地，所述物件是发动机的排气歧管。

有利地，所述电气系统包括传感器件，其利用从所述能源收集器件接收的电流运行。

有利地，所述第一部件具有比所述第二部件更高的温度，以及其中所述结构配置来将热能从所述第一部件向所述第二部件传递。

所述特征、功能和优势可以在本公开的各个实施方式中单独实现，或可以在其他方面方式中结合，其进一步细节可以参考下列描述和附图理解。

附图说明

被认为是有利实施方式的特性的新颖特征在所附权利要求中阐述。然而，当结合附图理解时通过参考本公开的有利实施方式的下列详细描述，将最佳理解所述有利实施方式以及其优选使用模式、进一步目的及优势，其中：

图1是根据本公开的能量收集环境的框图图示；

图2是根据本公开的结构的图示；

图3是根据本公开的在结构上形成能量收集器件的结构的透视图图示；

图4是根据本公开的在结构上形成能量收集器件的结构的侧视图图示；

图5是根据本公开的结构的不同配置的图示；

图6是根据本公开的具有被附接到物件的金属带的结构的图示；

图7是根据本公开的具有附加线条的结构的图示；

图8是根据本公开的沿线条弯曲并且被附接到物件的结构的图示；

图9是根据本公开的与物件相联的结构的图示；

图10是根据本公开的具有导热材料的物件的图示，所述导热材料被喷射在物件上以及在所述物件上的支撑件上；

图11是根据本公开的具有弹簧的物件的图示，其中所述弹簧从所述物件伸出；

图12是根据本公开的从物件伸出的弹簧的侧视图图示；

图13是根据本公开的从物件伸出并与所述物件接触的弹簧的侧视图图示；

图14是根据本公开的飞行器的机身的横截面剖视图图示；

图15是根据本公开的飞行器截面的放大横截面视图图示；

图16是根据本公开的制造电流生成系统的方法的流程图图示；以及

图17是根据本公开的生成电流的方法的流程图图示。

具体实施方式

不同有利实施方式认识并考虑到若干不同的考虑因素。例如，不同有利实施方式认识并考虑到，从热能生成电能的能量收集器件在具有热梯度的平台中可以是特别有用的。换句话说，一个位置比另一个位置具有更高温度的平台可以提供大到足以使能量收集器件从所述温度差生成电流的温度差。

不同有利实施方式认识并考虑到，利用热电堆的能量收集器件可以用于从这些温度差生成电流。能量收集器件可以具有一个或多个热电堆。热电堆是将热能转换为电能的电子器件。热电堆往往由几个热电偶组成，其通常是串联的，并联的，或两者的组合。热电堆生成与所述热电堆的温度相关的输出电压。

当这些类型的能量收集器件被放置靠近或接触平台中的结构例如热管、发动机排气管或一些其他合适热源时，它们可以用于生成电流。所述能量收集器件可以具有连接到所述热源的一个部件，以及暴露在更冷环境中的另一个部件。

不同有利实施方式认识并考虑到，用在电收集器件中的热电堆通常是可以被附接到热源的单独组件。例如，利用热电堆从热源生成电流的能量收集器件通常是板或晶片形式。电能收集器件中的热电堆通常被放置在陶瓷板之间。这些陶瓷板通常是平坦的，并且被连接到组件，例如管道、排气管或其他热源。

不同有利实施方式认识并考虑到，使用热电堆的能量收集器件通常通过将所述热电堆放置在陶瓷外壳中的陶瓷板之间形成。接着，具有热电堆的陶瓷板被连接到热源，其中所述能量收集器件的一个部件被暴露在比所述热源具有更冷温度的环境中。

不同有利实施方式还认识并考虑到，这些类型的能量收集器件也可以比期望的占用更多空间。通常形成热电堆以使热电堆从一个板纵向伸到另一个板。换句话说，热电堆不是平躺着，并且从陶瓷板的一个边缘伸到另一个边缘。

不同有利实施方式还认识并考虑到，在一些情况下，如果出现与热源的不充分接触，陶瓷板的大小可能导致不足的电流生成。例如，对于管道或排气管，这些结构的表面可能是弯曲的。结果，可以是平坦而不是弯曲的用于热电能量收集器件的陶瓷板不会如期望的更多接触管道。一个解决方案可以是采用更小的板尺寸，以产生期望的接触量。

进一步地，不同有利实施方式还认识并考虑到，另一个解决方案可以使用几何转接板将热从结构的弯曲表面传导到陶瓷板的平坦表面。在这些情况下，当使用几何转接板时，热界面材料可以用于提供足够的接触。为了提供足够的接触，可以在比期望的更多区域中需要这种热界面材料。

例如，下列区域中可能需要热界面材料，比如例如结构的弯曲表面与几何转接板之间的区域，几何转接板与第一陶瓷板之间的区域，第二陶瓷板与散热片之间的区域，和/或在其他合适区域中。例如，热界面材料可以是热油脂、热环氧树脂、散热垫或一些其他合适类型的材料。

然而，不同有利实施方式还认识并考虑到这些解决方案可能增加组装和安装从热能生成电能所需的器件的复杂性、时间以及精力。这些类型的解决方案可能需要使用或制造具有许多不同大小和/或附加组件的能量收集器件，以便适应不同热源的不同曲率。

因此，不同有利实施方式提供了利用热能生成电流的装置。在一个有利实施方式中，装置包括配置来生成热的结构以及形成为所述结构的一部分的能量收集器件。由所述结构生成的热在所述结构的第一部件中生成。当所述热生成时，所述结构的第二部件比所述结构的第一部件更冷。所述能量收集器件经配置当所述结构的第一部件与所述结构的第二部件之间存在足够的温度差时生成电流。

现参考图1，根据有利实施方式描绘了能量收集环境的框图图示。能量收集环境100是一种类型的环境的例子，在其中不同有利实施方式可以实施以便利用热能104生成电能102。

在这些示例性例子中，利用在能量收集环境100中的结构106和能量收集器件108，从热能104生成电能102。在这些例子中，结构106具有第一部件110和第二部件112。

结构106可以是在其中可以产生温度差114的任何类型的结构。例如，第二部件112可以经配置比第一部件110更冷，使得产生温度差114。温度差114还可以被称为温度梯度。温度梯度是温度的渐变。

在一个示例性实例中，结构106采取散热片116的形式。散热片116可以是配置来将热能104从具有更高温度的第一介质118传递到具有更冷温度的第二介质120的任何物件。

通常，对于散热片，例如散热片116，具有更高温度的第一介质118采取固态介质的形式，而具有更冷温度的第二介质120采取流体介质的形式。固态介质可以是例如金属材料、金属合金材料、塑料和/或一些其他合适类型的固态材料。流体介质可以是例如液体、空气或一些其他类型的流体。

当然，在一些情况下，第一介质118可以采取具有比第二介质120更高温度的流体介质的形式。仍然在其他示例性例子中，第二介质120可以采取固态介质的形式。

在这些描绘的例子中，第一介质118可以在散热片116的第一部件110上或旁边，在第一部件110周围，和/或是第一部件110的一部分。进一步地，第二介质120可以在散热片116的第二部件112上或旁边，在第二部件112周围，和/或是第二部件112的一部分。

在一个示例性例子中，散热片116的第二部件112可以包括柔性元件121。柔性元件121可以是鳍片123的形式。鳍片是从物件伸出的表面，以通过增加对流而增加进出环境的热传递速率。进一步地，当鳍片123被配置以使鳍片123具有比散热片116的第一部件110更冷的温度时，鳍片123可以被称为冷却鳍片。鳍片123可以包括直鳍片、针鳍片、弯曲鳍片、有角度鳍片和/或其他合适类型的鳍片。

作为一个示例性例子，当热流体在第一部件110附近流动以及鳍片123周围存在冷流体时，可产生温度差114。在另一个示例性例子中，当第一部件110生成热以及鳍片123被冷空气环绕时，可产生温度差114。

如所示，能量收集器件108被形成为结构106的一部分。能量收集器件108和结构106一起形成电流生成系统109。

具体地，在这些描绘的例子中，能量收集器件108在结构106的表面122上形成为结构106的一部分。表面122可以是结构106的外表面、内表面或一些其他合适类型的表面。

在能量收集器件108在表面122上形成之前，表面122可以具有基本平坦或弯曲的形状。在一个示例性例子中，在能量收集器件108在表面122上形成之前，表面122可以是基本平坦的。在这个示例性例子中，一旦能量收集器件108被形成，结构106可以被操控以将表面122的形状改变为弯曲的。

如在这些例子中描绘的，能量收集器件108经配置当结构106的第一部件110与第二部件112之间的温度差114足以生成电流124时生成以电流124形式的电能102。换句话说，当第一部件110与第二部件112之间存在期望的温度差126时，能量收集器件108生成电流124。

在这些示例性例子中，能量收集器件108被形成在结构106的表面122上。具体地，能量收集器件108的第一部分130可以被形成在结构106的第一部件110的表面122上，以及能量收集器件108的第二部分132可以被形成在结构106的第二部件112的表面122上。

进一步地，在这些描绘的例子中，能量收集器件108可以包括导电段128。导电段134是导电段128中的一个的例子。导电段134可以包括第一金属区段136和第二金属区段138。第一金属区段136中的第一金属可以不同于第二金属区段138中的第二金属。换句话说，第一金属区段136和第二金属区段138由不同的金属组成。

在这些示例性例子中，利用若干各种方法，第一金属区段136和第二金属区段138可以在表面122上被形成为结构106的一部分。这些方法可以包括下列中的至少一种：将第一金属和第二金属分别喷射在表面122上，以便形成第一金属区段136和第二金属区段138，将第一金属和第二金属沉积在表面122上，将第一金属和第二金属印制在表面122上，将第一金属和第二金属的粉末形式烧结在表面122上，化学气相沉积，电子束外延，分子束外延，和/或一些其他合适类型的方法。

如这里所使用的，当与一列项目一起使用时，短语“...中的至少一个”意味着所列项目中的一个或多个的不同组合可以被使用，并且可能仅需要所述列表中的每个项目的一个。例如，“项目A、项目B和项目C中的至少一个”可以包括例如但不限于项目A，或项目A和项目B。这个例子还可以包括项目A、项目B以及项目C，或项目B和项目C。

第一金属区段136和第二金属区段138可以具有结点140，第一金属区段136和第二金属区段138在所述结点140处彼此连接和/或彼此靠近放置。当然，在一些情况下，包括各种类型传导材料的若干区段可以在结点140处存在于第一金属区段136与第二金属区段138之间。当所述若干区段存在于结点140处时，在第一金属区段136与所述若干区段之间的连接处的温度和在第二金属区段138与所述若干区段之间的连接处的温度基本上相同。

在第一金属区段136与第二金属区段138之间的结点140被配置为使得第一金属区段136和第二金属区段138的温度沿着这些区段的长度在结点140开始改变。当导电段134被形成为结构106的一部分时，这种温度改变可以由结构106的第一部件110与第二部件112之间生成的温度差114引起。

当然，在这些示例性例子中，导电段134可以具有一个或多个附加结点，导电段134在该结点被连接到导电段128和/或电气器件中的另一个导电段。

当第一部件110与第二部件112之间存在期望的温度差126时，期望的温度差126也沿着第一金属区段136与第二金属区段138存在。期望的温度差126的存在可引起导电段134生成电流124。

在这些示例性例子中，导电段134可以采取热电偶的形式。通过这样的方式，当导电段128采取多个热电偶的形式时，能量收集器件108采取热电堆的形式。如本文所使用的，“多个项目”意味着两个或更多项目。例如，“多个热电偶”意味着两个或更多热电偶。所述多个热电偶可以彼此并联连接，串联连接，或是并联和串联的组合。

如描绘的，电气系统142可以被电连接到导电段128。如这里所使用的，当第一组件例如电气系统142被电连接到第二组件比如一个或多个导电段128时，第一组件被连接到第二组件，使得电信号可以从第一组件发送到第二组件，从第二组件发送到第一组件，或二者的组合。第一组件可以被电连接到第二组件而在两个组件之间没有任何附加组件。所述第一组件也可以通过一个或多个其他组件被电连接到第二组件。

例如，一个电子器件可以被电连接到第二电子器件而在第一电子器件和第二电子器件之间没有任何附加电子器件。在一些情况下，另一个电子器件可以存在于彼此电连接的两个电子器件之间。

在这些示例性例子中，电气系统142可以被连接到导电段128中的至少一个。电气系统142可以是一个或多个电气器件。例如，电气系统142中的电气器件可以采取例如但不限于传感器、照相机、温度计、开关、风扇、泵、电池、电容、射频器件、无线接入端口的形式，和/或一些其他合适类型的电气或电子器件。

导电段128可以向电气系统142提供电流124。通过这样的方式，以电流124形式的电能102可以被能量收集器件108收集，以便向电气系统142提供电力。

此外，在一些示例性例子中，结构106可以与另一个结构例如物件144相联。在一个示例性例子中，物件144可以配置来产生热以加热结构106的第一部件110。作为另一个例子，物件144可以配置来向结构106的第一部件110传递热，使得第一部件110具有比第二部件112更高的温度。

物件144可以与结构106相联。例如，物件144的一部分可以与结构106的一部分接触。作为另一个例子，物件144可以被放置靠近或接近结构106。

在这些示例性例子中，结构106和物件144可以采取各种形式。例如，结构106和/或物件144可以采取管、金属板、管道、排气管、发动机排气口、发动机进气口、用于发动机的排气岐管、夹、带(band strap)、隔板、横梁、地板、地板梁的至少之一的形式，和/或一些其他合适类型的结构或物件。

进一步地，结构106和/或物件144可以与平台相联。平台可以选自例如但不限于移动平台、静态平台、基于陆地的结构、基于水的结构、基于空间的结构、飞行器、水面舰艇、坦克、人员运载工具、火车、航天器、空间站、卫星、潜艇、汽车、电厂、桥梁、大坝、制造设施、建筑物和/或一些其他合适类型的平台中的一种。

在图1中的能量收集环境100的图解不意味着暗示对可以实施有利实施方式的方式加以物理或结构限制。除了和/或替换所示出的组件，可以使用其他部件。一些组件可能是不必要的。而且，提供方框以说明一些功能部件。当在有利实施方式中实施时，这些方框中的一个或多个可以被组合和/或分为不同的方框。

例如，在一些示例性例子中，散热片116的第二部件112可以包括刚性元件，而不是柔性元件121。取决于实施，这些刚性元件还可以被称为鳍片123。

在其他示例性例子中，不止一个能量收集器件108可被形成为结构106的一部分。例如，除了第一部件110和第二部件112以外，结构106可以具有附加部件，其经配置具有温度差114。附加的能量收集器件可以被形成为结构106的一部分，以便基于结构106的这些其他部件之间的温度差生成电流124。

进一步地，在仍其他例子中，不止一个物件144可以经配置生成热以加热结构106的第一部件110。在一些情况下，电气系统142中的不止一个电气器件可以被电连接到导电段128。

现参考图2-15，根据有利实施方式，描绘了形成为结构的一部分的能量收集器件的图示。在图2-15中示出结构的各种配置和使用，其中能量收集器件被形成为结构的一部分。在这些图中示出的不同组件可以与图1中的组件组合，可以与图1中的组件一起使用，或二者的组合。此外，在这些图中的一些组件可以是图1中以方框形式示出的组件如何可以作为物理结构被实施的示例性例子。

现转向图2，结构200是图1中结构106的一种实施的例子。能量收集器件201是图1中能量收集器件108的一种实施的例子。

如描绘的，在这个例子中，结构200采取金属板202的形式。在该图中，金属板202基本上是平的。金属板202具有侧面203和侧面205。线条204和线条206指示当将结构200附接到另一个物件时金属板202可以被弯曲的地方。

在这个示例性例子中，金属板202具有第一部件208和第二部件210。第一部件208是线条204与线条206之间的金属板202的区域。第二部件210包括从线条204和线条206向外延伸的金属板202的区域。在这个示例性例子中，第二部件210是非连续的，并且包括金属板202的不同区域。

进一步地，第二部件210包括鳍片212。鳍片212是图1中柔性元件121的一种实施的例子。在一些情况下，金属板202可以被切割以形成鳍片212。

如描绘的，能量收集器件201被形成为金属板202的一部分。具体地，能量收集器件201在金属板202的表面214上被形成为金属板202的一部分。

能量收集器件201采取热电堆215的形式。热电堆215被形成在金属板202的表面214上，使得热电堆215的第一部分218被形成在金属板202的第一部件208的表面214上，以及热电堆215的第二部分220被形成在金属板202的第二部件210的表面214上。

进一步地，热电堆215包括热电偶216。在这个示例性例子中，通过将热电偶216印制在结构200的表面214上，热电堆215可以被形成在表面214上。在这个示例性例子中，热电偶216被串联连接。作为一个具体例子，热电偶224和热电偶226被串联连接在金属板202的表面214上。如描绘的，热电偶224具有被连接在结点232处的第一金属区段228和第二金属区段230。进一步地，热电偶224在结点233处被连接到热电偶226。

在这个示例性例子中，第一金属区段228由与组成第二金属区段230的金属类型不同类型的金属组成。换句话说，第一金属区段228和第二金属区段230由相对于彼此不同的金属组成。

此外，热电偶216还包括热电偶234，其可以被连接到图1中电气系统142中的电气器件。例如，热电偶234可以被连接到图1中电气系统142中的传感器件。

现参考图3，根据有利实施方式，描绘了结构200的透视图图示，其中所述能量收集器件201被形成在结构200上，所述结构与物件相联。在这个示例性例子中，图2中的结构200与物件300相联。物件300是图1中物件144的一种实施的例子。具体地，结构200被放置在物件300上。在这个示出的例子中，物件300采取管道302的形式。

如图解的，管道302具有弯曲表面304。结构200已经被操控以贴合弯曲表面304。具体地，金属板202已经被沿线条204和线条206弯曲，使得金属板202的第一部件208具有贴合管道302的弯曲表面304的形状。

进一步地，金属板202沿线条204和线条206的弯曲导致金属板202的第二部件210延伸远离管道302的弯曲表面304以及远离金属板202的第一部件208。通过这样的方式，鳍片212延伸远离金属板202的第一部件208。进一步地，金属板202的弯曲导致热电偶216的第二部分220延伸远离热电偶216的第一部分218。

在这个示例性例子中，热的流体可以流过管道302的通道306。所述热的流体可以是例如温热或热的液体，或温热或热的空气。所述热的流体可导致管道302被加热。这个热又可以加热金属板202的第一部件208。进一步地，在这个示例性例子中，第二部件210可以被冷空气环绕。

金属板202的第一部件208的加热导致第一部件208具有比被冷空气环绕的第二部件210更高的温度，使得在第一部件208与第二部件210之间存在温度差。当这个温度差达到期望温度差时，热电偶216被配置以生成电流。热电偶216可以向电气系统例如传感器件提供电流。

现参考图4，根据有利实施方式，从侧面203描绘了结构200的视图图示，其中能量收集器件201被形成在结构200上，所述结构200与物件300相联。在这个示例性例子中，能量收集器件201可以不在这个视图中被看见。如图解的，热的流体可以流过管道302中的通道306。

现转向图5，根据有利实施方式，描绘了结构200的不同配置的图示。在这个示例性例子中，结构200以金属板202的形式，并且与图2-4中的结构200的配置相比，具有不同的配置。

如图解的，金属板202具有由金属板202形成的金属带500、502、504和506。金属带500、502、504和506形成金属板202的第三部件508。金属带500、502、504和506是配置来将金属板202附接到物件例如图3中的物件300的条带。具体地，这些金属带可以被称为附接带，其允许金属板202缠绕在物件周围，以将金属板202附接到物件。

现参考图6，根据有利实施方式，描绘了具有被附接到物件300的金属带500、502、504和506的结构200的图示。在这个示例性例子中，金属带500、502、504和506被示出缠绕在物件300周围。金属带500、502、504和506将金属板202附接到物件300。如描绘的，组件例如组件600可以在热电偶216的末端602处被连接到热电偶216。

现参考图7，根据有利实施方式，描绘了具有附加线条的具有图5中的结构200的配置的结构200的图示。在这个示例性例子中，除了线条204和线条206以外，线条702、704、706和708存在用于金属板202。沿线条702、704、706和708弯曲金属板202可以形成金属板202的第一部件208的区段710、712、714、716和718。

现转向图8，根据有利实施方式，描绘了沿图7中的线条702、704、706和708弯曲并被附接到物件300的结构200的图示。如描绘的，金属板202的这种弯曲形成区段710、712、714、716和718，使得区段714具有与管道302形式的物件300的弯曲表面304的间隔800。间隔800允许组件如组件802安装到金属板202的区段714，以便保持与管道302热隔离。

如图解的，金属板202的第一部件208的区段710和区段718被附接到管道302的弯曲表面304。这种附接允许当热流体穿过管道302的通道306时加热区段710和区段718。

在图2-8中的结构200的图示不意味着暗示对可以实施有利实施方式的方式加以物理或结构限制。除了和/或替换图解的组件，其他部件可以被使用。某些组件可能是不必要的。

例如，在一些示例性例子中，除热电堆215以外或替换热电堆215的若干热电堆可以与结构200相联。在其他示例性例子中，结构200可以不采取金属板202的形式。相反，结构200可以是由除了金属以外和/或替换金属的一种或多种材料组成的板。

例如，结构200可以由包括下列至少一种的材料组成：金属、金属合金、复合材料和/或以期望水平的热导率传导热的任何其他合适类型的材料。导热材料是传导热的任何材料。这些材料可以包括例如复合材料、包括导热添加剂的塑料、导热膏、拌有金属颗粒的导热膏、锂、金属合金、封装的液体、碳纳米管、成形陶瓷、石墨(grapheme)、金刚石粉膏和/或其他合适类型的导热材料中的至少一种。

进一步地，在一些情况下，当结构200由导电材料组成时，基本非导电材料可以被沉积在结构200的部件与热电偶216之间。例如，基本非导电材料可以被沉积在热电偶216的位置之间的若干区域中。

这种基本非导电材料可以降低和/或防止穿过结构200的导电表面的热电偶216之间电短路的可能性。所述基本非导电材料可以是例如但不限于，电介质材料、陶瓷、尖晶石和/或一些其他合适类型的材料。

现参考图9，根据有利实施方式，描绘了与物件相联的结构的图示。在这个示例性例子中，结构900是图1中结构106的一种实施的例子。如描绘的，结构900采取散热片902的形式。

在这个示例性例子中，散热片902是具有圆形形状904的金属物件。圆形形状904允许散热片902在管道906上滑动。管道906是图1中物件144的一种实施的例子。

如描绘的，散热片902具有第一部件908和第二部件910。进一步地，散热片902具有被连接到第一部件908的接触弹簧912。接触弹簧912接触管道906的弯曲表面914。第二部件910具有被连接到散热片902的第一部件908的鳍片913。在这个示例性例子中，鳍片913是对流冷却鳍片。

如在这个例子中所描绘，热电堆916被印制或沉积在散热片902的表面918上。在这个例子中，热电堆916具有串联连接的热电偶组。热电偶组920是热电堆916中热电偶组之一的例子。热电偶组920中的热电偶被串联连接。

如描绘的，物件或组件可以在端子922处被连接到热电堆916，以便接收由热电堆916生成的电流。

现转向图10-13，根据有利实施方式，描绘了在物件上形成和安装接触弹簧的图示。

现参考图10，根据有利实施方式，描绘了物件的图示，其中导热材料被喷射在物件以及该物件上的支撑件上。在这个示例性例子中，物件1000可以是金属物件。当然，物件1000可以由其他导热材料例如复合材料组成。

支撑件1002被放置在物件1000的表面1004上。支撑件1002提供利用导热材料形成导热带的形状。如描绘的，导热材料1006已经被喷射在支撑件1002和物件1000的表面1004上，以形成导热带1008。导热材料1006可以是例如金属材料和/或一些其他合适类型的导热材料。这些带基本垂直于支撑件1002形成。进一步地，如图解的，支撑件1002被配置以使导热带1008形成弯曲形状1010。

在其他示例性例子中，导热材料1006可以以一些其他合适的方式被沉积在支撑件1002和物件1000的表面1004上。例如，导热材料1006可以通过将这种材料印制或喷涂在物件1000的表面1004和支撑件1002上形成。

导热材料1006可以是在材料被喷射在表面1004的位置中粘附到物件1000的表面1004的材料。在一些情况下，导热粘合剂或一些其他类型的机制可以被用于将导热材料1006粘附到物件1000的表面1004。

现转向图11，根据有利实施方式，描绘了具有从物件1000伸出的弹簧的物件1000的图示。在这个示例性例子中，支撑件1002已经被移走。支撑件1002可以通过例如但不限于化学溶解支撑件1002、物理移除支撑件1002、熔化支撑件1002、化学蚀刻支撑件1002和/或执行一些其他合适类型的移除操作而被移除。

支撑件1002被移除，导热带1008形成弹簧1100。弹簧1100从物件1000的表面1004伸出。如描绘的，通过导热带1008中的每个导热带，不止一个弹簧可以被形成。

现参考图12，根据有利实施方式，描绘了从物件1100延伸的弹簧1100的侧视图图示。在这个示例性例子中，物件1000已经被移到相对于物件1200的位置中。如描绘的，弹簧1100不与物件1200的表面1202接触。

现转向图13，根据有利实施方式，描绘了从物件1100延伸并与物件1200接触的弹簧1100的侧视图图示。如在这个例子中描绘的，物件1200被放置在物件1000上。通过这样的方式，当物件1000和物件1200朝彼此移动时，物件1200的表面1202接触弹簧1100的表面1300。换句话说，安装物件1000导致物件1200的表面1202与弹簧1100的表面1300之间的接触。这种接触导致弹簧1100如所示变形和/或弯曲，使得物件1200与物件1000之间热接触的位置可以形成。

在图10-13中的弹簧1100的制造和其使用的图示不意味着暗示对可以实施有利实施方式的方式加以物理或结构限制。除了和/或替换所示出的组件，可以使用其他部件。例如，弹簧1100可以被形成具有不同于图10中描绘的弯曲形状1010的其他类型的形状。

现参考图14，根据有利实施方式，描绘了飞行器机身的横截面剖视图图示。在这个示例性例子中，飞行器1400具有机身1402。进一步地，飞行器1400还具有跨越机身1402延伸的地板梁1404。例如，地板梁1404在区段1405与机身1402交叉。

机身1402的侧面1406与机身1402的侧面1408之间存在温度差。例如，机身1402侧面1406内的温度可以比机身1402的侧面1408外的温度更高。蒙皮（未示出）可存在于飞行器1400的机身1402的侧面1408上。

例如，侧面1406可以被暴露于第一温度。在这个示例性例子中，该第一温度是机身1402内部的空气温度，或换句话说，飞行器1400的机舱内部的空气温度。该第一温度可以是大约20摄氏度。机身1402的侧面1408被暴露于第二温度。该第二温度是在飞行器1400的机身1402周围的空气或环境的温度。侧面1408可以被暴露于第二温度，其可以是例如大约负30摄氏度。

通过这样的方式，侧面1406被暴露于比侧面1408被暴露的第二温度更高的第一温度。因此，在从侧面1406到侧面1408的方向，温度可以变得越来越冷。该温度差是当飞行器1400在高海拔飞行或以其他方式被使用时可出现的温度梯度。

现参考图15，根据有利实施方式，描绘了飞行器截面的放大横截面视图图示。在这个示例性例子中，图15中的截面1405以放大视图描绘。

如描绘的，热电堆1500和热电堆1502已经形成为机身1402和地板梁1404的一部分。例如，热电堆1500被形成为机身1402的一部分。热电堆1500可以在机身1402制造期间被沉积在机身1402内部。在这个示例性例子中，机身1402内部是形成机身1402的框架1504的内部。作为一个示例性例子，热电堆1500可以在机身1402的制造已经完成之前或作为制造机身1402的一部分被沉积在机身1402的框架1504上。

响应机身1402的侧面1406与侧面1408之间的温度差造成的温度梯度，热电堆1500生成电流。

在这个示例性例子中，热电堆1502作为地板梁1404的一部分，在机身1402的地板梁1404和框架1504的交叉处或其附近被形成。例如，在这个示例性例子中，热电堆1502可以被沉积在地板梁1404的表面上。响应地板梁1404的末端1506与地板梁1404的部件1508之间的温度差造成的温度梯度，热电堆1502生成电流。

地板梁1404的部件1508被暴露于比地板梁1404的末端1506被暴露的第二温度更高的第一温度。换句话说，在机身1402内机舱中的空气具有比机身1402外面的空气更高的温度。相比于当飞行器1400在低海拔飞行、在地面上和/或未使用时，当飞行器1400在高海拔飞行和/或以一些其他方式使用时，该温度差可以更大。

在其他示例性例子中，热电堆可以在飞行器1400内的其他位置形成。例如，热电堆可以被形成为通风口、墙壁、门、纵梁、加强筋、舱壁、发动机排气口、发动机组件、发动机架、地板桁架、燃料罐壁、框架和/或其他合适类型结构的一部分。

现参考图16，根据有利实施方式，描绘了制造电流生成系统的方法的流程图图示。图16中示出的方法可以被实施以形成图1中的电流生成系统109。

所述方法开始于形成具有第一部件和第二部件的结构（操作1600）。第二部件经配置具有比第一部件的温度更低的温度。例如，当结构的第一部件被附接到平台、被连接到经配置生成热的物件、被附接到平台而所述平台又在使用和/或以一些其他合适方式被加热时，结构的第二部件可以被暴露于比结构的第一部件被暴露的温度更低的温度。

所述方法形成作为结构的一部分的能量收集器件（操作1602），此后所述方法终止。能量收集器件经配置当第一部件与第二部件之间存在期望温度差时生成电流。操作1602可以以若干不同方式执行。

例如，能量收集器件可以包括导电段，其可以被喷射在结构表面上，被沉积在结构的表面上，被印制在结构的表面上，被化学施加到结构的内部，和/或以一些其他合适的方式形成为结构的一部分。

进一步地，取决于实施，操作1602可以在操作1600期间执行。例如，操作1602可以被执行以便在结构的形成完成之前，在结构内部形成能量收集器件。一旦能量收集器件已形成，那么，操作1600可以被完成以形成完整的结构。

现参考图17，根据有利实施方式，描绘了用于生成电流的方法的流程图图示。图17中示出的方法可以使用图1中的电流生成系统109实施。

所述方法开始于将能量收集器件附接到物件（操作1700）。能量收集器件形成在具有第一部件和第二部件的结构上。结构的第一部件具有比第二部件更高的温度。进一步地，所述结构经配置将热能从所述第一部件传递到所述第二部件。

所述方法从能量收集器件接收电流（操作1702）。响应从结构的第一部件到结构的第二部件的热能传递，生成电流。接着，所述方法利用从所述能量收集器件接收的电流，给电气系统提供电力（操作1704），此后所述方法终止。

电气系统可以包括例如传感器件，其被连接到能量收集系统并且配置来利用从能量收集器件接收的电流运行。

在不同的描绘的实施方式中的流程图和框图图解了在有利实施方式中的装置和方法的一些可能实施的构造、功能和操作。在这方面，在流程图或框图中的每个方框可以表示模块、段、功能和/或操作或步骤的一部分。例如，公开中的一个或多个可以被实施为程序代码，在硬件中实施，或者程序代码和硬件的组合。当在硬件中实施时，硬件可以采取集成电路的形式，其被制造或配置来执行流程图或框图中的一个或多个操作。

在有利实施方式的一些可选实施中，在方框中记录的一个或多个功能可以不以图中记录的次序出现。例如，在一些情况下，取决于涉及的功能，连续示出的两个方框可以基本并行执行，或者方框有时可以以相反次序执行。而且，除了流程图或框图中示出的方框以外，其他方框可以被添加。

因此，不同有利实施方式提供了包括结构的装置。所述结构经配置具有第一部件和第二部件，其中第二部件具有比第一部件的温度更低的温度。所述结构经配置具有形成为结构的一部分的能量收集器件。能量收集器件经配置当第一部件与第二部件之间存在期望温度差时生成电流。

通过这样的方式，不同有利实施方式提供了能量收集器件，与当前使用的能量收集器件相比，其经配置跨越更宽间隔的温度梯度。进一步地，不同有利实施方式允许能量收集器件形成在结构的第一部件和第二部件上，结构的第二部件包括冷却鳍片并且具有比第一部件更低的温度。

为了说明和描述目的，不同有利实施方式的描述已经呈现，并且不意欲是穷举性的或限于公开形式的实施方式。许多更改和变化对于本领域的技术人员来说是显而易见的。进一步，与其他有利实施方式相比，所述不同有利实施方式可以提供不同的优势。选择的一个或多个实施方式被选择和描述是为了更好解释实施方式的原理、实际应用并使本领域的其他普通技术人员能够理解本公开的各个实施方式以及可以适用于所考虑具体用途的改型。

Claims (10)

1.一种热电能量收集装置，其包括：

管，其被配置为允许流体流过所述管，所述流体的温度比所述管外面的外部温度高；

结构，其包括与第二部件集成的第一部件，其中所述第一部件附接至所述管的第一外表面并且还贴合所述管的形状，其中所述第二部件相对于所述第一部件在所述第一部件与所述第二部件的交叉处形成弯角，以便所述第二部件从所述管的所述第一外表面径向向外延伸；和

热电堆，其附接至所述结构，其中所述热电堆的第一部分在所述第一部件上形成和所述热电堆的第二部分在所述第二部件上形成，其中所述热电堆包括多个串联连接的热电偶，其中所述多个热电偶的第一多个结点位于所述第一部件上，并且其中所述多个热电偶的第二多个结点位于所述第二部件上。

2.根据权利要求1所述的热电能量收集装置，其中所述第二部件包括鳍片，并且所述多个热电偶从所述第一部件连续延伸并延伸至弯角处的所述鳍片上。

3.根据权利要求1所述的热电能量收集装置，其中所述结构包括金属。

4.根据权利要求1所述的热电能量收集装置，其中所述管包括管道。

5.根据权利要求1所述的热电能量收集装置，其进一步包括：

被电连接到所述热电堆的电气器件。

6.根据权利要求5所述的热电能量收集装置，其中所述电气器件选自传感器、照相机、电容、温度计、开关、风扇、泵、电池、射频设备以及无线接入端口中的一个。

7.根据权利要求1所述的热电能量收集装置，其中所述多个热电偶通过以下方式中的至少一种形成：将第一金属和第二金属分别喷射在所述结构的第二外表面上，化学气相沉积，电子束外延，分子束外延，将所述第一金属和所述第二金属印制在所述结构的第二外表面上，和将所述第一金属和所述第二金属的粉末形式烧结在所述结构的第二外表面上。

8.一种从连接至管的能量收集器件生成电流的方法，所述能量收集器件被形成在具有第一部件和第二部件的结构上，其中所述能量收集器件配置为当在所述第一部件和所述第二部件之间存在温差时生成电流，其中许多热电堆在所述第一部件和所述第二部件二者上延伸，其中所述第一部件位于所述管的表面上并且贴合所述管的形状，其中所述许多热电堆部分延伸穿过所述第一部件，其中所述第二部件从相对于所述第一部件呈弯角的物件向外延伸，并且其中所述许多热电堆还从所述第一部件延伸，穿过所述弯角，并且部分穿过所述第二部件，并且其中所述方法包括：

在所述管中生成热量；

通过热散射所述热量通过所述第二部件使所述管冷却，其中在所述第一部件和所述第二部件之间建立热梯度；

基于所述冷却从来自所述许多热电堆的能量收集器件生成电流；

从所述能量收集器件接收电流；以及

利用从所述能量收集器件接收的电流，向电气系统供电。

9.根据权利要求8所述的方法，其中所述电气系统包括传感器件，其利用从所述能量收集器件接收的所述电流运行。

10.根据权利要求8所述的方法，其中所述第一部件具有比所述第二部件更高的温度，以及其中所述结构配置来将热能从所述第一部件向所述第二部件传递。