CN216751569U - 一种基于汽车电池废热的温差发电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于汽车电池废热的温差发电系统，包括冷却装置、汽车动力电池、循环泵、防逆流装置、逆变器、电池冷却液回路及冷媒回路，其中，循环泵驱动电池冷却液在电池冷却液回路中循环，将汽车动力电池工作产生的废热带入冷却装置中，通过与冷媒回路中的冷媒进行热交换，将电池冷却液的热量带走，对汽车动力电池进行降温；所述冷却装置包括板式热换器，其上设有多个温差发电片，温差发电片的冷端面与冷媒回路接触，热端面与电池冷却液回路接触，通过冷媒与电池冷却液的温差产生电能，经逆变器及防逆流装置转换后传输至汽车动力电池以增加续航里程。本实用新型通过将电池的废热转换为电能，起到废热回收与节能环保的功效。

Description

一种基于汽车电池废热的温差发电系统

技术领域

本实用新型的实施例属于温差发电技术领域，更具体地，涉及一种基于汽车电池废热的温差发电系统。

背景技术

在混动及纯电动汽车的普及过程中，续航里程是制约混动及纯电动汽车发展的主要因素之一，特别在高温天气下，车内空调系统的功耗大大缩短了续航里程，其次，动力电池本身在充放电的过程中也会产生大量的热量，为了保证电池的安全，需要将动力电池自身的热量进行排除，进而需要设计冷却系统进行散热处理，这样会大大影响电动汽车的续航里程,同时电池产生的热量也得不到利用，造成了能源的浪费。

现阶段，一般采用温差发电技术来针对车辆产生的废热进行发电，其主要是利用车辆上高、低温热源之间的温差经温差发电片转换后产生电能给动力电池充电或直接带动用电负载工作，以到达增加续航里程的目的。

专利CN211106859U公开了一种具有温差发电机构的汽车空调系统，通过设有散热片，其由第一安装壳固定于汽车发动机出口热量回收管道下方，温差发电片一侧位于汽车发动机出口热量回收管道的正上方，温差发电片的另一侧正对空调进风口，所述低温件设于散热片远离第一安装壳的一侧，所述温差发电片的正负极通过导线连接压缩机，该实用新型在利用温差发电结构为压缩机提供一部分电能，可以节约发电机本身的电能，但受限于车体类各零部件的紧凑设计，在发动机出口热量回收管道下方布设第一安装壳及散热片会对改变原有车体布局，增加改造成本，且温差发电片只能在第一安装壳及散热片之间布设一层，其发电量有限，对续航里程的增加起到的作用不大。

发明内容

针对现有技术的温差发电机构需改变原有车体布局、增加改造成本及发电量有限，本实用新型提供一种基于汽车电池废热的温差发电系统，其通过采用温差发电片取代板式热换器中原有的板式换热器板片，使车体内各零部件布局无需改动，节省了改造成本，同时增大了温差发电片两端的接触面积，使其产生的电流加大。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种基于汽车电池废热的温差发电系统，包括冷却装置、汽车动力电池、循环泵、防逆流装置、逆变器、电池冷却液回路及冷媒回路，其中：所述电池冷却液回路及冷媒回路通过与冷却装置连接进行热交换；所述温差发电片、逆变器、防逆流装置及汽车动力电池依次电连接形成电气回路所述冷却装置的底部设有板式热换器，其上设有多个温差发电片，所述温差发电片的冷端面与冷媒回路接触，热端面与电池冷却液回路接触。

进一步地，所述多个温差发电片采用串联后形成串联单元，多个串联单元并联后与逆变器输入端电连接。

进一步地，相邻所述温差发电片上的冷端面及热端面反向布设。

进一步地，所述多个温差发电片依次堆叠焊接，相邻的温差发电片之间设有中空夹层。

进一步地，所述温差发电片的两面设有鱼鳞状的凸起及凹陷纹路，相邻的温差发电片上的凸起可相互抵接使各凹陷形成弯折的通道。

进一步地，所述冷却装置的顶部设有电池冷却液进口、电池冷却液出口、冷媒进口及冷媒出口，其顶部一侧还设有膨胀阀，所述膨胀阀与冷媒进口连接。

进一步地，所述板式热换器还包括：设有与电池冷却液进口、电池冷却液出口、冷媒进口及冷媒出口相对应的通道；其中，与所述电池冷却液进口及电池冷却液出口相对应的通道与各单数层的所述中空夹层相连通，与所述冷媒进口及冷媒出口相对应的通道与各双数层的所述中空夹层相连通。

进一步地，所述温差发电片采用热电转换效率高且适合低温的转换材料制成。

总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案与现有技术相比，能够取得下列有益效果：

(1)本实用新型通过将温差发电片的冷端面与冷媒回路接触，热端面与电池冷却液回路接触，通过冷媒与电池冷却液的温差产生电能，经逆变器及防逆流装置转换后传输至汽车动力电池以增加续航里程，起到了废热回收与节能环保的功效。

(2)本实用新型通过将温差发电片设为板状结构，取代板式热换器中原有的板式换热器板片，使车体内各零部件布局无需改动，节省了改造成本，同时增大了温差发电片两端的接触面积，使其产生的电流加大。

(3)本实用新型通过设有多个温差发电片，采用串联加并联的连接方式使多个温差发电片形成混联电路，使其输出的功率最大，有效地增加了车辆的续航里程。

(4)本实用新型中冷却装置结构紧凑、体积小巧，可嵌入安装在汽车动力电池附近，并具有良好的换热效果，且不会过多占用额外空间。

附图说明

图1为本实用新型实施例一种基于汽车电池废热的温差发电系统的电气结构示意图；

图2为本实用新型实施例中冷却装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例中板式热换器结构分解示意图；

图4为本实用新型实施例中板式热换器工作原理图；

图5为本实用新型实施例中多片温差发电片串联后并联的连接关系示意图。

在所有附图中，同样的附图标记表示相同的技术特征，具体为：1-冷却装置、11-板式热换器、12-膨胀阀、13-电池冷却液进口、14-电池冷却液出口、15-冷媒进口、16-冷媒出口、17-温差发电片、171-冷端面、172-热端面、2-汽车动力电池、3-循环泵、4-防逆流装置、5-逆变器、6-电池冷却液回路、7-冷媒回路。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

如图1-5所示，本实用新型提供一种基于汽车电池废热的温差发电系统，包括冷却装置1、汽车动力电池2、循环泵3、防逆流装置4、逆变器5、电池冷却液回路6及冷媒回路7，其中，循环泵3驱动电池冷却液在电池冷却液回路6中循环，将汽车动力电池2工作产生的废热带入冷却装置1中，通过与冷媒回路7中的冷媒进行热交换，将电池冷却液的热量带走，起到给汽车动力电池2降温的作用；所述冷却装置1包括板式热换器11，其上设有多个温差发电片17，所述温差发电片17的冷端面171与冷媒回路7接触，热端面172与电池冷却液回路6接触，通过冷媒与电池冷却液的温差产生电能，经逆变器5及防逆流装置4转换后传输至汽车动力电池2以增加续航里程。本实用新型中，通过将汽车动力电池2的废热转换为电能，起了废热回收与节能环保的功效；通过将温差发电片17设为板状结构，取代板式热换器11中原有的板式换热器板片，使车体内各零部件布局无需改动，节省了改造成本，同时增大了温差发电片17两端的接触面积，使其产生的电流加大；通过设有多个温差发电片17，采用串联加并联的连接方式使多个温差发电片17形成混联电路，使其输出的功率最大，有效地增加了车辆的续航里程。

如图1所示，本发明实时例中，通过车体内设有的电池冷却液回路6及冷媒回路7分别与温差发电片17的两端接触，使温差发电片17的两端形成温差，从而产生温差电动势和电流。所述温差发电片17、逆变器5、防逆流装置4及汽车动力电池2依次电连接形成电气回路，其中，所述逆变器5将温差发电片17上产生的温差电动势和电流转变为高频的高压交流电，经过防逆流装置4后对汽车动力电池2进行充电，所述防逆流装置4设于逆变器5及汽车动力电池2之间，可防止汽车动力电池2对温差发电片17输出电流反向做功，避免了温差发电片17的反向应用对电池冷却液回路6及冷媒回路7造成干扰。

如图2所示，在本发明实施例中，汽车通过电池冷却液回路6与冷媒回路7在冷却装置1内并联进行热交换，从而实现给汽车动力电池2散热的目的。所述冷却装置1包括板式热换器11、膨胀阀12、电池冷却液进口13、电池冷却液出口14、冷媒进口15及冷媒出口16。其中，冷却装置1的顶部设有电池冷却液进口13、电池冷却液出口14、冷媒进口15及冷媒出口16，其顶部一侧还设有膨胀阀12，所述膨胀阀12与冷媒进口15连接，将通过的冷媒进行节流后蒸发后输送到设于冷却装置1底部的板式热换器11内，冷媒进行热交换后从冷媒出口16流出，所述电池冷却液回路6中冷却液从电池冷却液进口13进入冷却装置1，经过板式热换器11进行热交换后从电池冷却液出口14流出。本实用新型实施例中，所述冷却装置1结构紧凑、体积小巧，可嵌入安装在汽车动力电池2附近，并具有良好的换热效果，且不会过多占用额外空间。

如图3所示，所述板式热换器11包括多个温差发电片17，所述温差发电片17采用Bi2Te3、Sb2Te3或PbTe等热电转换效率高且适合低温的转换材料制成，其与常规板式热换器上板式换热器板片的结构相同，通过取代原有板片位置，无需为使温差发电片17两端形成温差而对车体内布局做出改动，不仅节省了改造成本，而且无需占用额外空间。

所述多个温差发电片17依次堆叠焊接，相邻的温差发电片17相焊接使两者之间形成中空夹层，所述板式热换器11上设有与电池冷却液进口13、电池冷却液出口14、冷媒进口15及冷媒出口16相对应的通道，与电池冷却液进口13和电池冷却液出口14相对应的通道与各单数层的所述中空夹层相连通，与所述冷媒进口15及冷媒出口16相对应的通道与各双数层的所述中空夹层相连通。优选地，所述温差发电片17的两面设有鱼鳞状的凸起及凹陷纹路，以起到增加换热面积的作用，相邻的温差发电片17上的凸起可相互抵接使各凹陷形成弯折的通道，使通过其间的电池冷却液或冷媒路径更加曲折，增加换热的时间。

本实用新型中板式热换器11工作原理如图4所示，冷却液由电池冷却液进口13进入各单数层的中空夹层16，冷媒由冷媒进口7进入各双数层的中空夹层16，各相邻夹层的液体进行换热，最后换热完成的冷却液和冷媒分别通过电池冷却液出口14和冷媒出口8排出。相邻温差发电片17上的冷端面171及热端面172反向布设，使各个温差发电片17上的冷端面171始终与冷媒回路7中的冷媒接触，热端面172与始终与电池冷却液回路6中的电池冷却液接触，从而使温差发电片17两端端面产生温度差。

如图5所示，根据单个温差发电片17产生的电压与逆变器5额定输入电压比较，采用多个单个温差发电片17串联的形成串联单元，使串联单元的输出电压达到逆变器5的额定输入电压；进一步地，为使温差发电片17输出电流最大，将多个串联单元并联形成的混联电路后与逆变器5输入端电连接。本实用新型实施例中，温差发电片17采用串联加并联的混联方式，降低了总电阻，使热电转换效率得到了显著地提高。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种基于汽车电池废热的温差发电系统，其特征在于，包括冷却装置(1)、汽车动力电池(2)、循环泵(3)、防逆流装置(4)、逆变器(5)、电池冷却液回路(6)及冷媒回路(7)，其中：

所述电池冷却液回路(6)及冷媒回路(7)通过与冷却装置(1)连接进行热交换；

所述冷却装置(1)、逆变器(5)、防逆流装置(4)及汽车动力电池(2)依次电连接形成电气回路

所述冷却装置(1)的底部设有板式热换器(11)，其上设有多个温差发电片(17)，所述温差发电片(17)的冷端面(171)与冷媒回路(7)接触，热端面(172)与电池冷却液回路(6)接触。

2.根据权利要求1所述的基于汽车电池废热的温差发电系统，其特征在于，所述多个温差发电片(17)采用串联后形成串联单元，多个串联单元并联后与逆变器(5)输入端电连接。

3.根据权利要求2所述的基于汽车电池废热的温差发电系统，其特征在于，相邻所述温差发电片(17)上的冷端面(171)及热端面(172)反向布设。

4.根据权利要求3所述的基于汽车电池废热的温差发电系统，其特征在于，所述多个温差发电片(17)依次堆叠焊接，相邻的温差发电片(17)之间设有中空夹层。

5.根据权利要求4所述的基于汽车电池废热的温差发电系统，其特征在于，所述温差发电片(17)的两面设有鱼鳞状的凸起及凹陷纹路，相邻的温差发电片(17)上的凸起可相互抵接使各凹陷形成弯折的通道。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的基于汽车电池废热的温差发电系统，其特征在于，所述冷却装置(1)的顶部设有电池冷却液进口(13)、电池冷却液出口(14)、冷媒进口(15)及冷媒出口(16)，其顶部一侧还设有膨胀阀(12)，所述膨胀阀(12)与冷媒进口(15)连接。

7.根据权利要求5所述的基于汽车电池废热的温差发电系统，其特征在于，所述板式热换器(11)还包括：设有与电池冷却液进口(13)、电池冷却液出口(14)、冷媒进口(15)及冷媒出口(16)相对应的通道；其中，与所述电池冷却液进口(13)及电池冷却液出口(14)相对应的通道与各单数层的所述中空夹层相连通，与所述冷媒进口(15)及冷媒出口(16)相对应的通道与各双数层的所述中空夹层相连通。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的基于汽车电池废热的温差发电系统，其特征在于，所述温差发电片(17)采用热电转换效率高且适合低温的转换材料制成。

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