CN209025727U - 一种汽车尾气余热热交换的发电装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车尾气余热热交换的发电装置，包括汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元、检测与控制单元，汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元依次连接，检测与控制单元分别与汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元信号连接，汽车发电机单元包括汽车发动机和分流器，汽车发动机的排气口与分流器的进口相连接，分流器与热电转换单元相连通，热电转换单元的出气口与汽车的排气管相连通，热电转换单元包括集热器、两个热电转换模块组和两个冷却器，两个热电转换模块组分别设置在集热器的上下两侧，两个冷却器分别设置在两个热电转换模块组的外侧。采用上述技术方案，通过设置分流器对废热进行分流处理，提高了发电功率与转化效率。

Description

一种汽车尾气余热热交换的发电装置

技术领域

本实用新型涉及汽车尾气处理技术领域，具体指一种汽车尾气余热热交换的发电装置。

背景技术

内燃机汽车工作时，燃料燃烧产生的能量不可能全部转化为动能，据有关资料统计，若将汽车燃油消耗总能设为100％，则只有约30％用于实际驱动汽车；剩余约70％的能量被以各种形式浪费，若对这部分废热加以回收发电，则会大幅提高内燃机的燃料利用效率，有效降低汽车的燃油消耗，减少对环境的污染，带来良好的社会效益和可观的经济效益。

温差发电是直接将余热废热等热能转化为电能的有效方式，具有无运动部件、无噪声、无污染、工作可靠、使用寿命长等优点，近年来得到世界许多国家的高度重视和大量投入。车用发动机余热温差发电技术近几年来发展很快，转换规模可在数百瓦至几千瓦之间，热电发电系统既可以有效的回收发动机废热，减少能源浪费以及排放的有害物质，又可以通过外部电路将所转换的电能储存到车用蓄电池或其他储能设备中，以供汽车电子设备使用，有效的提高了汽车的燃油利用率。

目前，商用车用发动机尾气温差发电系统中温差发电装置通常设置在涡轮增压器后的排气管路上。参见图2，该发动机尾气温差发电系统包括发动机1、发动机冷却水循环控制器3、涡轮增压器2和涡轮旁通气路5，涡轮旁通气路5一端与发动机1的排气口相连接，涡轮旁通气路5另一端与排气管7相连接，涡轮旁通气路5上设置有泄压阀4；涡轮增压器2后的排气管7上设置有温差发电装置6。但是，该种结构中，当发动机1在低速工况下时尾气温度及流量低，使得该温差发电装置6在低速工况下电压/电流的输出不稳定；同时，发动机1排出的尾气流经涡轮增压器2后必然会能量减少、温度下降(比流经涡轮增压器2 前下降约200℃)，使热电材料的选择局限在中低温区适用的BiTe系，使得该温差发电装置6的发电功率与转化效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于针对现有的汽车发动机尾气温差发电系统中发电功率与转化效率较低、且在低速工况下电压/电流输出不稳定等问题，提供一种汽车尾气余热热交换的发电装置。

为了解决上述技术问题，本实用新型的技术方案为：

一种汽车尾气余热热交换的发电装置，包括汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元、检测与控制单元，所述汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元依次连接，所述检测与控制单元分别与汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元信号连接，所述汽车发动机单元包括汽车发动机和分流器，所述汽车发动机的排气口与分流器的进口相连接，所述分流器与热电转换单元相连通，所述热电转换单元的出气口与汽车的排气管相连通，所述热电转换单元包括集热器、两个热电转换模块组和两个冷却器，所述两个热电转换模块组分别设置在集热器的上下两侧，所述两个冷却器分别设置在两个热电转换模块组的外侧，所述集热器上下表面与热电转换模块组之间分别贴放有绝缘导热垫片，所述热电转换模块组与冷却器之间分别贴放有绝缘导热垫片，所述储能单元包括电压电流调节器和储能电池，所述两组热电转换模块组的输出端串联后与电压电流调节器的输入端电连接，所述电压电流调节器的输出端与储能电池电连接，所述检测与控制单元分别与汽车发动机、分流器、两组热电转换模块组、电压电流调节器信号连接。

作为优选，所述两组热电转换模块组的输出端并联有电压表，所述电压表的正极与两组热电转换模块组的输出端之间设有负载开关，所述检测与控制单元与负载开关信号连接。

作为优选，所述热电转换模块组由若干组并联的热电转换模块进行串联构成。

作为优选，所述热电转换模块组的热端与贴放在集热器两侧的绝缘导热垫片贴紧，所述热电转换模块组的冷端通过另外两片绝缘导热垫片与冷却器相连。

作为优选，还包括冷却单元，所述冷却单元包括水箱、水泵、冷却系统，所述水箱的出水口与水泵的一端相连接，所述水泵的另一端分别与两个冷却器的进水口相连通，所述冷却器的出水口连通至冷却系统的进水口，所述冷却系统的出水口连通至水箱，所述水泵与冷却器之间设有控制水阀K1，所述冷却器与冷却系统之间设有控制水阀K2，所述冷却系统与水箱之间设有控制水阀K3，所述控制水阀K3的出水口连通至控制水阀K1的出水口，所述检测与控制单元分别与控制水阀K1、控制水阀K2、控制水阀K3、水泵信号连接。

作为优选，所述冷却系统的出水口与汽车发动机的进水口相连通，所述汽车发动机的出水口与冷却系统的进水口相连通。

作为优选，所述储能电池上设有管理单元，所述检测与控制单元与管理单元信号连接。

作为优选，所述检测与控制单元通过串口RS485连接有上位机。

作为优选，所述分流器为三通电磁阀，所述分流器的一个出口与集热器相连通，所述分流器的另一出口连通至汽车的排气管，所述排气管上设有消声器。

本实用新型具有以下的特点和有益效果：

采用上述技术方案，对汽车燃油燃烧后产生的废热进行回收发电再利用，则会大幅提高内燃机的燃料利用效率，有效降低汽车的燃油消耗，减少对环境的污染，带来良好的社会效益和可观的经济效益；另外，通过设置分流器对废热进行分流处理，大大提高了发电功率与转化效率。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的原理示意图；

图2为现有技术的原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本实用新型提供了一种汽车尾气余热热交换的发电装置，如图1所示，包括汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元、检测与控制单元，所述汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元依次连接，所述检测与控制单元分别与汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元信号连接，所述汽车发动机单元包括汽车发动机和分流器，所述汽车发动机的排气口与分流器的进口相连接，所述分流器与热电转换单元相连通，所述热电转换单元的出气口与汽车的排气管相连通，所述热电转换单元包括集热器、两个热电转换模块组和两个冷却器，所述两个热电转换模块组分别设置在集热器的上下两侧，所述两个冷却器分别设置在两个热电转换模块组的外侧，所述集热器上下表面与热电转换模块组之间分别贴放有绝缘导热垫片，所述热电转换模块组与冷却器之间分别贴放有绝缘导热垫片，所述储能单元包括电压电流调节器和储能电池，所述两组热电转换模块组的输出端串联后与电压电流调节器的输入端电连接，所述电压电流调节器的输出端与储能电池电连接，所述检测与控制单元分别与汽车发动机、分流器、两组热电转换模块组、电压电流调节器信号连接。所述两组热电转换模块组的输出端并联有电压表，所述电压表的正极与两组热电转换模块组的输出端之间设有负载开关，所述检测与控制单元与负载开关信号连接。所述热电转换模块组由若干组并联的热电转换模块进行串联构成。所述热电转换模块组的热端与贴放在集热器两侧的绝缘导热垫片贴紧，所述热电转换模块组的冷端通过另外两片绝缘导热垫片与冷却器相连。还包括冷却单元，所述冷却单元包括水箱、水泵、冷却系统，所述水箱的出水口与水泵的一端相连接，所述水泵的另一端分别与两个冷却器的进水口相连通，所述冷却器的出水口连通至冷却系统的进水口，所述冷却系统的出水口连通至水箱，所述水泵与冷却器之间设有控制水阀K1，所述冷却器与冷却系统之间设有控制水阀K2，所述冷却系统与水箱之间设有控制水阀K3，所述控制水阀K3的出水口连通至控制水阀K1的出水口，所述检测与控制单元分别与控制水阀K1、控制水阀K2、控制水阀K3、水泵信号连接。所述冷却系统的出水口与汽车发动机的进水口相连通，所述汽车发动机的出水口与冷却系统的进水口相连通。所述储能电池上设有管理单元，所述检测与控制单元与管理单元信号连接。所述检测与控制单元通过串口RS485 连接有上位机。所述分流器为三通电磁阀，所述分流器的一个出口与集热器相连通，所述分流器的另一出口连通至汽车的排气管，所述排气管上设有消声器。

可以理解的，冷却系统为汽车自带的冷却系统。

上述技术方案中，汽车发动机的尾气通过分流器后一部分通过一个出口连入集热器，当集热器表面温度过高时，检测与控制单元发出控制信号，开通分流器另一个出口将尾气通往消声器排入大气。检测与控制单元检测发动机的尾气出口、集热器进出口和热电转换模块组的冷热端温度以及热电转换模块组的输出电压和电流等信号，并传输给上位机进行实时显示、数据储存与分析，控制相关执行部件的工作状态。

以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式包括部件进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。

Claims (9)

1.一种汽车尾气余热热交换的发电装置，其特征在于，包括汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元、检测与控制单元，所述汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元依次连接，所述检测与控制单元分别与汽车发动机单元、热电转换单元、储能单元信号连接，所述汽车发动机单元包括汽车发动机和分流器，所述汽车发动机的排气口与分流器的进口相连接，所述分流器与热电转换单元相连通，所述热电转换单元的出气口与汽车的排气管相连通，所述热电转换单元包括集热器、两个热电转换模块组和两个冷却器，所述两个热电转换模块组分别设置在集热器的上下两侧，所述两个冷却器分别设置在两个热电转换模块组的外侧，所述集热器上下表面与热电转换模块组之间分别贴放有绝缘导热垫片，所述热电转换模块组与冷却器之间分别贴放有绝缘导热垫片，所述储能单元包括电压电流调节器和储能电池，所述两组热电转换模块组的输出端串联后与电压电流调节器的输入端电连接，所述电压电流调节器的输出端与储能电池电连接，所述检测与控制单元分别与汽车发动机、分流器、两组热电转换模块组、电压电流调节器信号连接。

2.根据权利要求1所述的汽车尾气余热热交换的发电装置，其特征在于，所述两组热电转换模块组的输出端并联有电压表，所述电压表的正极与两组热电转换模块组的输出端之间设有负载开关，所述检测与控制单元与负载开关信号连接。

3.根据权利要求1所述的汽车尾气余热热交换的发电装置，其特征在于，所述热电转换模块组由若干组并联的热电转换模块进行串联构成。

4.根据权利要求3所述的汽车尾气余热热交换的发电装置，其特征在于，所述热电转换模块组的热端与贴放在集热器两侧的绝缘导热垫片贴紧，所述热电转换模块组的冷端通过另外两片绝缘导热垫片与冷却器相连。

5.根据权利要求1所述的汽车尾气余热热交换的发电装置，其特征在于，还包括冷却单元，所述冷却单元包括水箱、水泵、冷却系统，所述水箱的出水口与水泵的一端相连接，所述水泵的另一端分别与两个冷却器的进水口相连通，所述冷却器的出水口连通至冷却系统的进水口，所述冷却系统的出水口连通至水箱，所述水泵与冷却器之间设有控制水阀K1，所述冷却器与冷却系统之间设有控制水阀K2，所述冷却系统与水箱之间设有控制水阀K3，所述控制水阀K3 的出水口连通至控制水阀K1的出水口，所述检测与控制单元分别与控制水阀K1、控制水阀K2、控制水阀K3、水泵信号连接。

6.根据权利要求5所述的汽车尾气余热热交换的发电装置，其特征在于，所述冷却系统的出水口与汽车发动机的进水口相连通，所述汽车发动机的出水口与冷却系统的进水口相连通。

7.根据权利要求1所述的汽车尾气余热热交换的发电装置，其特征在于，所述储能电池上设有管理单元，所述检测与控制单元与管理单元信号连接。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的汽车尾气余热热交换的发电装置，其特征在于，所述检测与控制单元通过串口RS485连接有上位机。

9.根据权利要求1所述的汽车尾气余热热交换的发电装置，其特征在于，所述分流器为三通电磁阀，所述分流器的一个出口与集热器相连通，所述分流器的另一出口连通至汽车的排气管，所述排气管上设有消声器。