CN207776949U - 车辆的尾气热能回收装置及车辆 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种车辆的尾气热能回收装置及车辆。车辆的尾气热能回收装置包括：废气过流通道；热电装置，热电装置的一侧与废气过流通道接触，热电装置的另一侧与换热介质接触以利用温度差进行发电；蓄电池，热电装置与蓄电池连接以对蓄电池进行充电。应用本实用新型的技术方案，可以解决现有技术中难以有效利用车辆尾气的热能的问题。

Description

车辆的尾气热能回收装置及车辆

技术领域

本实用新型涉及汽车尾气应用技术领域，具体而言，涉及一种车辆的尾气热能回收装置及车辆。

背景技术

在现有技术中，车辆的尾气直接排放至空气中，不仅造成了环境的污染，尾气中的热量也大量流失。车辆的发动机在工作时排放的尾气温度很高，尾气的热量直接排入大气，造成了能源的浪费。如何对车辆尾气中的热量进行有效利用，是本领域技术人员需要解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的主要目的在于提供一种车辆的尾气热能回收装置及车辆，以解决现有技术中难以有效利用车辆尾气的热能的问题。

为了实现上述目的，根据本实用新型的一个方面，提供了一种车辆的尾气热能回收装置，包括：废气过流通道；热电装置，热电装置的一侧与废气过流通道接触，热电装置的另一侧与换热介质接触以利用温度差进行发电；蓄电池，热电装置与蓄电池连接以对蓄电池进行充电。

进一步地，尾气热能回收装置还包括用于与流经废气过流通道的废气进行热交换的第一热交换器，第一热交换器包括冷媒通道，热电装置设置在冷媒通道上，冷媒通道内的冷媒形成换热介质。

进一步地，尾气热能回收装置还包括待加热部件，沿冷媒的流动方向，热电装置和待加热部件依次串联设置在冷媒通道上，冷媒通道的出口和入口连通以使冷媒通道形成闭合回路。

进一步地，尾气热能回收装置还包括辅助冷媒输送通道，辅助冷媒输送通道的第一端连接至热电装置和待加热部件之间，辅助冷媒输送通道的第二端连接至热电装置的上游处。

进一步地，尾气热能回收装置还包括设置在冷媒通道上的动力泵，动力泵位于热电装置的上游，辅助冷媒输送通道的第二端连接至动力泵和待加热部件之间。

进一步地，尾气热能回收装置还包括用于与位于辅助冷媒输送通道内的冷媒进行热交换的第二热交换器，第二热交换器包括多条散热通道，散热通道的一端与辅助冷媒输送通道连通，散热通道的另一端连接至热电装置和待加热部件之间。

进一步地，尾气热能回收装置还包括与散热通道对应设置的风扇。

进一步地，尾气热能回收装置还包括设置在冷媒通道上的多通路阀门，辅助冷媒输送通道与多通路阀门连接。

进一步地，废气过流通道具有第一排气通道和第二排气通道，其中，第二排气通道与热电装置对应设置，尾气热能回收装置还包括切换阀，通过切换阀选择性地打开第一排气通道或者第二排气通道。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种车辆，车辆包括上述的尾气热能回收装置。

应用本实用新型的技术方案，流经废气过流通道的废气与换热介质之间存在温度差，热电装置利用该温度差进行发电，通过热电装置产生的电量对车辆的蓄电池进行充电，保证蓄电池的电量保持在充足状态，从而确保了蓄电池具有较高性能。且热电装置直接对蓄电池充电，无需额外设备进行电压转换，电量利用率高。进一步地，本申请对车辆尾气的热能进行了有效利用，减少了能量浪费，节约了能源。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1示出了本实用新型的尾气热能回收装置的结构示意图。

其中，上述附图包括以下附图标记：

10、切换阀；20、废气过流通道；21、第一排气通道；22、第二排气通道；30、热电装置；31、蓄电池；40、第一热交换器；41、冷媒通道；42、动力泵；43、待加热部件；50、辅助冷媒输送通道；51、第二热交换器；511、散热通道；512、风扇；60、多通路阀门。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

如图1所示，本实用新型的实施例提供了一种车辆的尾气热能回收装置。尾气热能回收装置包括废气过流通道20、热电装置30和蓄电池31。热电装置30的一侧与废气过流通道20接触，热电装置30的另一侧与换热介质接触以利用温度差进行发电；热电装置30与蓄电池31连接以对蓄电池31进行充电。

本申请中，流经废气过流通道20的废气与换热介质之间存在温度差，热电装置30利用该温度差进行发电，通过热电装置30产生的电量对车辆的蓄电池31进行充电，保证蓄电池31的电量保持在充足状态，从而确保了蓄电池31具有较高性能。且热电装置30直接对蓄电池31充电，无需额外设备进行电压转换，电量利用率高。进一步地，本申请对车辆尾气的热能进行了有效利用，减少了能量浪费，节约了能源。

具体地，换热介质可以为外界环境中的空气，或者比流经废气过流通道20的废气温度低的其他介质。

如图1所示，本实用新型的实施例中，尾气热能回收装置还包括用于与流经废气过流通道20的废气进行热交换的第一热交换器40，第一热交换器40包括冷媒通道41，热电装置30设置在冷媒通道41上，冷媒通道41内的冷媒形成换热介质。

具体地，在本实用新型的实施例中，热电装置30为半导体温差发电装置。将半导体温差发电装置设置在冷媒通道41上，从而使半导体温差发电装置的一面与流经废气过流通道20的高温废气接触，另一面与冷媒通道41接触，进而使半导体温差发电装置的两面形成温差，产生电能。因此，通过上述设置，能够使热电装置30的两面形成温差，使热电装置30有效利用温差进行发电，对蓄电池31充电。进一步地，上述设置有效利用了车辆尾气的热量，减少了能量浪费，节约了能源。

如图1所示，本实用新型的实施例中，尾气热能回收装置还包括待加热部件43，沿冷媒的流动方向，热电装置30和待加热部件43串联设置在冷媒通道41上。

本申请中，待加热部件43为动力电池。

由于动力电池的性能会受到温度的影响，当动力电池的周围环境温度或动力电池本身的温度低于预定温度值时，如零下8℃，电池的性能会显著下降，从而影响车辆系统的性能。现有技术中，动力电池加热一般采用如下手段：靠动力电池自身发热进行充电，这种手段效率太低升温缓慢；电热丝直接对动力电池进行加热，这种手段对动力电池内部效率及寿命有影响，并存在一定的安全隐患；使用电加热器对风或水加热，进而间接加热动力电池，这种手段需要消耗较大的功率，不容易实现。

本申请中，将动力电池设置在冷媒通道41上，由于第一热交换器40与流经废气过流通道20的废气进行热交换，所以第一热交换器的冷媒通道41中的冷媒被加热，沿着冷媒流动的方向依次设置热电装置30和动力电池，使冷媒通道41中被加热后的冷媒对动力电池进行加热。相对于现有技术中的加热手段而言，本申请的加热方式升温快，效率高，对动力电池的效率及寿命没有影响，也不需要消耗大的功率。相对于直接采用尾气热量对动力电池加热而言，高温的尾气容易对动力电池造成损坏，本申请通过被加热的冷媒对动力电池加热，温度适合，且能够持续加热，有利于保持动力电池的良好性能。

进一步地，本申请中热电装置30与待加热部件43为串联设置，热电装置30利用温差发电后，位于冷媒通道41内的冷媒也被加热，被加热后的冷媒沿着冷媒通道41流通至待加热部件43处，通过冷媒通道41对待加热部件43加热，再次对车辆尾气的热能进行利用，有效减少了能量损失，节约了能源。

优选地，如图1所示，本实用新型的实施例中，冷媒通道41出口和入口连通以使冷媒通道41形成闭合回路。

具体地，冷媒通道41形成闭合回路，冷媒通道41中的冷媒的流动方向为由入口流向出口。冷媒通道41中的冷媒在热电装置30的连接处，与废气过流通道20回收的高温废气形成温差，使热电装置30进行发电，将电能充给蓄电池31；在上述过程中，冷媒通道41中的冷媒与流经废气过流通道20的废气产生热交换，冷媒的温度升高，继续在冷媒通道41中流动。当冷媒流通至动力电池与冷媒通道41的连接处时，由于冷媒通道41中的冷媒已经被加热，冷媒通道41与动力电池发生热交换，为动力电池加热。

进一步地，冷媒通道41为闭合回路，使冷媒在冷媒通道41中循环利用，不断与废气产生温差，使热电装置30发电，给蓄电池31供电，保证蓄电池31良好的电荷状态；冷媒在冷媒通道41中与废气发生热交换，流通至冷媒通道41与动力电池的连接处，为动力电池加热，保证动力电池在低温环境中也能保持良好的性能。

如图1所示，本实用新型的实施例中，尾气热能回收装置还包括设置在冷媒通道41上的动力泵42。

由于冷媒通道41中的冷媒与动力电池发生热交换后温度降低，冷媒可以继续在冷媒通道41内流通，在动力泵42的动力驱动下，冷媒流至冷媒通道41与热电装置30的连接处，与流经废气过流通道20高温废气产生温差，继续进行发电。因此，通过设置动力泵42，能够使冷媒通道41中的冷媒循环起来，使温差发电和动力电池加热持续不断地进行。

如图1所示，本实用新型的实施例中，尾气热能回收装置还包括辅助冷媒输送通道50，辅助冷媒输送通道50的第一端连接至热电装置30和待加热部件43之间，辅助冷媒输送通道50的第二端连接至热电装置30的上游处。

当外界环境温度较高，待加热部件43不需要加热时，冷媒通道41中的冷媒在经过热电装置30温差发电之后，无需流通至冷媒通道41与待加热部件43的连接处，而是进入辅助冷媒输送通道50。辅助冷媒输送通道50的一端连接在热电装置30和待加热部件43之间，使冷媒经过温差发电之后不流通至待加热部件43连接处，辅助冷媒输送通道50的第二端连接至热电装置30的上游处，使经过温差发电的冷媒经辅助冷媒输送通道50流通至热电装置30的上游处，冷媒流经热电装置30处继续进行下一次温差发电。

优选地，动力泵42位于热电装置30的上游，辅助冷媒输送通道50的第二端连接至动力泵42和待加热部件43之间。

通过上述设置，冷媒通道41中的冷媒在经过温差发电后，不再流经待加热部件43与冷媒通道41的连接处，直接进入辅助冷媒输送通道50。进入辅助冷媒输送通道50的冷媒在动力泵42的作用下，再次流通至冷媒通道41与热电装置30的连接处，使冷媒循环起来。

如图1所示，本实用新型的实施例中，尾气热能回收装置还包括用于与位于辅助冷媒输送通道50内的冷媒进行热交换的第二热交换器51。

当外界温度较高或动力电池本身温度较高时，无需对动力电池进行加热，因此，由冷媒通道41流出的高温冷媒无需流通至冷媒通道41与动力电池的连接处。此时，冷媒由辅助冷媒输送通道50进入第二热交换器51进行冷却，以使冷媒后续循环至冷媒通道41与热电装置30的连接处继续进行温差发电。因此，通过上述设置，当动力电池不需要加热时，冷媒由辅助冷媒输送通道50流入第二热交换器51进行冷却，以使冷媒进行循环利用。

如图1所示，本实用新型的实施例中，第二热交换器51包括多条散热通道511，散热通道511的一端与辅助冷媒输送通道50连通，散热通道511的另一端连接至热电装置30和待加热部件43之间。

通过上述设置，由冷媒通道41输送来的被加热的冷媒由辅助冷媒输送通道50进入第二热交换器51，进而被分散进入多条散热通道511进行散热。多条散热通道511增加了冷媒的散热面积，提高了散热效率。

如图1所示，本实用新型的实施例中，尾气热能回收装置还包括与散热通道511对应设置的风扇512。

通过上述设置，风扇512与散热通道511对应设置，加快了冷媒的散热，提高了散热效率。

如图1所示，本实用新型的实施例中，尾气热能回收装置还包括设置在冷媒通道41上的多通路阀门60，辅助冷媒输送通道50与多通路阀门60连接。

优选地，本实用新型的实施例中，多通路阀门60为电动三通阀。

当待加热部件43需要加热时，电动三通阀连通整条冷媒通道41，使冷媒在经过热电装置30温差发电后被加热，接着使加热后的冷媒在冷媒通道41内流至待加热部件43处，给待加热部件43加热。与待加热部件43热交换后，冷媒冷却，在动力泵42的动力作用下，冷媒流至冷媒通道41与热电装置30的连接处，继续供给热电装置30进行温差发电。

当待加热部件43不需要加热时，电动三通阀连通冷媒通道41和辅助冷媒输送通道50，使冷媒在经过热电装置30温差发电后被加热，接着加热后的冷媒被多通路阀门60切换至辅助冷媒输送通道50，冷媒流经第二热交换器51后冷却，在动力泵42的动力作用下，使冷媒流至冷媒通道41与热电装置30的连接处，继续供给热电装置30进行温差发电。

如图1所示，本实用新型的实施例中，废气过流通道20具有第一排气通道21和第二排气通道22，其中，第二排气通道22与热电装置30对应设置，尾气热能回收装置还包括切换阀10，通过切换阀10选择性地打开第一排气通道21或者第二排气通道22。

具体地，第一排气通道21和第二排气通道22共用同一个进气口和同一个出气口。

如图1所示，当切换阀10位于水平位置时，第一排气通道21打开，第二排气通道22关闭，废气由第一排气通道21直接经出气口排出，热电装置30不进行发电，待加热部件43也不被加热。

当切换阀10位于竖直位置时，第一排气通道21关闭，第二排气通道22打开，废气流经第二排气通道22。废气的高温与第一热交换器40中的冷媒之间具有温差，使热电装置30发电，对蓄电池31进行充电，同时第一热交换器40中的冷媒被加热，继续流通至冷媒通道41与待加热部件43连接处，与待加热部件43接触，对待加热部件43加热。废气与第一热交换器40中的冷媒温差发电及热交换后，冷却的废气由与第一排气通道21共用的出气口排出。

上述设置有效利用了废气的高温，对车辆的蓄电池31充电及待加热部件43加热，实现了能源的合理利用，减少了能量浪费。

本实用新型还提供了一种车辆，车辆包括上述的尾气热能回收装置。

在本实用新型中，车辆可以为混合动力汽车，也可为燃油汽车。当车辆为混合动力汽车时，可以实现对混合动力汽车中的蓄电池31充电，并外界环境温度较低时对动力电池进行加热。当车辆为燃油汽车时，可以利用废气对燃油汽车中的蓄电池31充电。上述设置提高了尾气热能回收装置的适用范围，提高了能量的利用率。

本申请的技术方案是通过以下方式实施的：

流经废气过流通道20的废气与第一热交换器40之间存在温差，热电装置30利用温差进行发电，对蓄电池31进行充电。第一热交换器40还包括冷媒通道41，冷媒通道41中的冷媒与废气产生热交换，冷媒被加热。被加热的冷媒继续流通，经冷媒通道41流通至冷媒通道41与待加热部件43的连接处，被加热后的冷媒对待加热部件43进行加热。流经待加热部件43后的冷媒被冷却，在动力泵42的作用下被输送至冷媒通道41与热电装置30的连接处，使热电装置30继续应用冷媒通道41与废气间的温差进行发电，形成对冷媒的循环利用。

在上述过程中，既利用废气与冷媒之间的温差进行发电，又利用废气的高温与冷媒进行热交换后对待加热部件43进行加热。上述两个过程为串联，充分利用了废气的热能，提高了能量利用率。

当待加热部件43不需要加热时，热电装置利用高温废气与位于冷媒通道41内的低温冷媒之间的温差进行发电，从而对蓄电池31进行充电。冷媒通道41中的冷媒与废气发生热交换，冷媒被加热，在冷媒通道41中流通。在多通路阀门60的作用下，冷媒继续流通，进入辅助冷媒输送通道50。辅助冷媒输送通道50上设置有第二热交换器51，第二热交换器51包括散热通道511和风扇512。冷媒被输送至多条散热通道511进行散热，配合设置的风扇512加快了散热效率。被冷却后的冷媒在动力泵42作用下，继续流通，被输送至冷媒通道41与热电装置30的连接处，使热电装置30继续应用冷媒通道41与废气间的温差进行发电，形成对冷媒的循环利用。

由上述实施过程可以看出，本申请的尾气热能回收装置可以实现对车辆的蓄电池31进行充电的同时对待加热部件43进行加热，也可仅对车辆的蓄电池31进行充电。因此，本申请可以在待加热部件43需要加热时，对待加热部件进行加热，在不需要对待加热部件43进行加热或者车辆本身不存在待加热部件43时，也可以利用废气的热量进行发电，对蓄电池充电。

应用本申请的尾气热能回收装置，可以对车辆的蓄电池31进行充电，保证车辆的蓄电池31处于良好的性能状态；本申请中的待加热部件43为动力电池，利用与废气热交换后的冷媒对动力电池加热，保证动力电池在低温的环境下可以被加热，保持动力电池良好的性能。本申请的尾气热能回收装置充分利用了废气中的热能，减少了能量流失，提高了能源利用率。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：车辆的尾气热能回收装置包括废气过流通道、第一热交换器、热电装置及第二热交换器。流经废气过流通道的废气温度高，废气与第一热交换器进行热交换，热电装置利用流经废气过流通道的废气与第一热交换器之间的温差发电，热电装置产生的电量对车辆的蓄电池进行充电，保证蓄电池的电量保持在充足状态，保持蓄电池的高性能。且热电装置直接对蓄电池充电，无需额外设备进行电压转换，电量利用率高。进一步地，本申请对车辆尾气的热能进行了有效利用，减少了能量浪费，节约了能源。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种车辆的尾气热能回收装置，其特征在于，包括：

废气过流通道(20)；

热电装置(30)，所述热电装置(30)的一侧与所述废气过流通道(20)接触，所述热电装置(30)的另一侧与换热介质接触以利用温度差进行发电；

蓄电池(31)，所述热电装置(30)与所述蓄电池(31)连接以对所述蓄电池(31)进行充电。

2.根据权利要求1所述的尾气热能回收装置，其特征在于，所述尾气热能回收装置还包括用于与流经所述废气过流通道(20)的废气进行热交换的第一热交换器(40)，所述第一热交换器(40)包括冷媒通道(41)，所述热电装置(30)设置在所述冷媒通道(41)上，所述冷媒通道(41)内的冷媒形成所述换热介质。

3.根据权利要求2所述的尾气热能回收装置，其特征在于，所述尾气热能回收装置还包括待加热部件(43)，沿冷媒的流动方向，所述热电装置(30)和所述待加热部件(43)串联设置在所述冷媒通道(41)上，所述冷媒通道(41)的出口和入口连通以使所述冷媒通道(41)形成闭合回路。

4.根据权利要求3所述的尾气热能回收装置，其特征在于，所述尾气热能回收装置还包括辅助冷媒输送通道(50)，所述辅助冷媒输送通道(50)的第一端连接至所述热电装置(30)和所述待加热部件(43)之间，所述辅助冷媒输送通道(50)的第二端连接至所述热电装置(30)的上游处。

5.根据权利要求4所述的尾气热能回收装置，其特征在于，所述尾气热能回收装置还包括设置在所述冷媒通道(41)上的动力泵(42)，所述动力泵(42)位于所述热电装置(30)的上游，所述辅助冷媒输送通道(50)的第二端连接至所述动力泵(42)和所述待加热部件(43)之间。

6.根据权利要求4所述的尾气热能回收装置，其特征在于，所述尾气热能回收装置还包括用于与位于所述辅助冷媒输送通道(50)内的冷媒进行热交换的第二热交换器(51)，所述第二热交换器(51)包括多条散热通道(511)，所述散热通道(511)的一端与所述辅助冷媒输送通道(50)连通，所述散热通道(511)的另一端连接至所述热电装置(30)和所述待加热部件(43)之间。

7.根据权利要求6所述的尾气热能回收装置，其特征在于，所述尾气热能回收装置还包括与所述散热通道(511)对应设置的风扇(512)。

8.根据权利要求4所述的尾气热能回收装置，其特征在于，所述尾气热能回收装置还包括设置在所述冷媒通道(41)上的多通路阀门(60)，所述辅助冷媒输送通道(50)与所述多通路阀门(60)连接。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的尾气热能回收装置，其特征在于，所述废气过流通道(20)具有第一排气通道(21)和第二排气通道(22)，其中，所述第二排气通道(22)与所述热电装置(30)对应设置，所述尾气热能回收装置还包括切换阀(10)，通过所述切换阀(10)选择性地打开所述第一排气通道(21)或者第二排气通道(22)。

10.一种车辆，其特征在于，所述车辆包括如权利要求1至9中任一项所述的尾气热能回收装置。