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Verweis auf bezogene Anmeldungen
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Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
koreanischen Patentanmeldung Nr. 10-2011-0135138 , eingereicht am 15. Dezember 2011, deren gesamter Inhalt durch Bezugnahme hier aufgenommen ist.
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Hintergrund der Erfindung
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Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen thermoelektrischen Generator eines Fahrzeugs (z. B. eines Kraftfahrzeugs), und insbesondere einen thermoelektrischen Generator eines Fahrzeugs, der die Wärme des Abgases eines Autos zur Erzeugung von elektrischem Strom bzw. elektrischer Energie bzw. Elektrizität nutzt.
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Bezogene Technik
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Ein thermoelektrisches Element ist ein Bauteil, das einen thermoelektrischen Effekt nutzt, bei welchem thermische Energie in elektrische Energie umgewandelt wird, indem die Temperaturdifferenz zwischen zwei Enden eines Bauteils in elektrischen Strom umgewandelt wird, oder bei welchem elektrische Energie in thermische Energie umgewandelt wird, dadurch dass elektrischer Strom durch ein Bauteil fließt und dieser eine Temperaturdifferenz an den beiden Enden des Bauteils zur Folge hat. Ein derartiges thermoelektrisches Element wird in kleineren Kühl-, Heiz- oder Stromerzeugungsgeräten verwendet.
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Wenn ein thermoelektrisches Element in einem kleinen Stromerzeugungsgerät verwendet wird, dann wird es als eine thermoelektrische Stromerzeugungsvorrichtung oder als ein thermoelektrischer Generator bezeichnet. Diese Vorrichtung wird hauptsächlich in Stromversorgungseinheiten von drahtlosen Kommunikationsgeräten, von Raumschiffen und von nuklear betriebenen Unterseebooten sowie in einem thermoelektrischen Generator, welcher an das Abgassystem eines Fahrzeugs angebracht ist, verwendet.
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1 ist eine Querschnittsansicht, die einen thermoelektrischen Generator eines Fahrzeugs darstellt.
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Wie dargestellt, weist ein thermoelektrischer Generator, der an einem Abgassystem eines Fahrzeugs 10 angebracht ist, auf: eine sechseckige Abgas-Abwärmewiedergewinnungsvorrichtung 40, durch welche heißes Abgas strömt, eine Kühlvorrichtung 30, welche außerhalb der Abgas-Abwärmewiedergewinnungsvorrichtung 40 angebracht ist und welche im Inneren von einem Kühlmittel durchströmt wird, und die Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 20, welche in Kontakt mit der Außenseite der Abgas-Abwärmewiedergewinnungsvorrichtung 40 und der Innenseite der Kühlvorrichtung 30 stehen, um elektrischen Strom zu erzeugen, indem die Temperaturdifferenz zwischen den beiden Enden genutzt wird.
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Im Inneren der Abgas-Abwärmewiedergewinnungsvorrichtung 40 strömt heißes Abgas und führt den thermoelektrischen Modulen 20 thermische Energie zu. Im Inneren der Kühlvorrichtung 30 ist ein Kühlmittelrohr ausgebildet, welches die Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite der thermoelektrischen Module 20, die in Kontakt mit der Abgas-Abwärmewiedergewinnungsvorrichtung 40 stehen, und der Außenseite der thermoelektrischen Module 20, die in Kontakt mit der Kühlvorrichtung 30 stehen, erhöht. Wenn sich die Temperaturdifferenz zwischen der Innenseite und der Außenseite des thermoelektrischen Moduls 20 erhöht, steigt der Wirkungsgrad des thermoelektrischen Generators, der am Abgassystem eines Fahrzeugs angebracht ist.
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Um viel elektrische Energie mittels eines thermoelektrischen Generators zu erzeugen, d. h. um den Wirkungsgrad bei der thermoelektrischen Stromerzeugung zu steigern, muss die thermische Energie des Abgases den thermoelektrischen Modulen möglichst effizient zugeführt werden. Im herkömmlichen thermoelektrischen Generator eines Kraftfahrzeugs wird jedoch die thermische Energie des Abgases nicht ausreichend dem Hochtemperaturbauteil, d. h. einem Bauteil, welches von dem heißen Abgas mit Wärme beaufschlagt wird, zugeführt, wodurch die Ausbeuterate der thermischen Energie des Abgases sinkt und folglich der thermoelektrische Wirkungsgrad des thermoelektrischen Generators sinkt.
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Außerdem ist im herkömmlichen thermoelektrischen Generator eines Fahrzeugs die Wärmeaustauschfläche klein, obwohl die Kühlvorrichtung 30 eine große Fläche einnimmt, wodurch die Wärmezuführrate im Vergleich zur Baugröße niedrig ist und der Wirkungsgrad der thermoelektrischen Stromerzeugung niedrig ist.
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Die Informationen, welche in dem Abschnitt „Hintergrund der Erfindung” offenbart sind, dienen lediglich zum besseren Verständnis des allgemeinen Hintergrundes der Erfindung und sollten nicht als Bestätigung oder in irgendeiner Weise als Andeutung angesehen werden, dass diese Informationen zum Stand der Technik, wie er dem Fachmann (schon) bekannt ist, gehören.
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Kurze Erläuterung der Erfindung
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Zahlreiche Aspekte der Erfindung betreffen einen kleinen thermoelektrischen Generator eines Fahrzeugs mit verbessertem Wirkungsgrad der thermoelektrischen Stromerzeugung.
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Als ein Aspekt der Erfindung, kann ein thermoelektrischer Generator eines Fahrzeugs aufweisen: ein Hochtemperaturbauteil (ein Bauteil, welches von heißem Abgas mit Wärme beaufschlagt wird), welches ein Abgasrohr aufweist, durch welches ein heißes Abgas strömt, wobei das Abgasrohr durch Wärmeaustausch mit dem Abgas erwärmt wird, eine ringförmige erste Wärmeübertragungsplatte, welche mit einem ersten Flansch ausgestattet ist, welcher an einer Außenwand des Abgasrohrs angebracht und entlang einer Längsrichtung des Abgasrohrs ausgebildet ist, ein Niedrigtemperaturbauteil (ein Bauteil, welches mit einem (in Relation zum Abgas) kalten Kühlmittel im Wärmeaustausch, z. B. im Kontakt, steht), welches ein erstes Kühlmittelrohr aufweist, welches eine Außenwand des Abgasrohrs mit einem vorbestimmten Abstand dazwischen (bzw. mit einem vorbestimmten Abstand zwischen sich und dem Abgasrohr) umgibt und in welchem ein Kühlmittel (z. B. Kühlwasser) strömt, eine ringförmige zweite Wärmeübertragungsplatte, welche innerhalb des ersten Kühlmittelrohrs angebracht ist und an welcher sich ein zweiter Flansch entlang einer Längsrichtung des ersten Kühlmittelrohrs erstreckt, und ringförmige thermoelektrische Module, welche durch Verbinden eines p-dotierten Halbleiters und eines n-dotierten Halbleiters ausgebildet sind, wobei eine Seite jedes thermoelektrischen Moduls in Kontakt mit der ersten Wärmeübertragungsplatte steht und die zweite Seite jedes thermoelektrischen Moduls in Kontakt mit der zweiten Wärmeübertragungsplatte steht, um den thermoelektrischen Effekt, der durch die Temperaturdifferenz zwischen der einen und der anderen Seite des thermoelektrischen Moduls hervorgerufen wird, zu nutzen, um elektrischen Strom zu erzeugen.
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Der Generator kann ferner aufweisen: ein Bypass-Rohr bzw. Umgehungsrohr bzw. Umleitrohr (kurz: Bypass-Rohr), welches innerhalb des Abgasrohrs mit einem vorbestimmten Abstand angebracht ist und durch welches das Abgas umgeleitet wird, ein Bypass-Ventil bzw. Umgehungsventil bzw. Umleitventil (kurz: Bypass-Ventil), welches an einem Ende des Bypass-Rohrs angebracht ist, um das Bypass-Rohr gemäß dem Abgas zu öffnen oder zu verschließen, ein elastisches Element, welches das Bypass-Ventil elastisch gegen das Ende des Bypass-Rohrs abstützt, und ein Wärmeaustauschgitter bzw. Wärmeaustauschnetz bzw. Wärmeaustauschgewebe (kurz: Wärmeaustauschgitter), welches zwischen dem Abgasrohr und dem Bypass-Rohr angebracht ist, um die thermische Energie von dem Abgas zum Abgasrohr zu übertragen.
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Das erste Kühlmittelrohr kann ferner aufweisen: einen Kühlmitteleinlass, welcher an einem unteren Abschnitt des ersten Kühlmittelrohrs ausgebildet ist, einen Kühlmittelauslass, welcher an einem oberen Abschnitt des ersten Kühlmittelrohrs in die diagonale Richtung des Kühlmitteleinlasses bzw. diagonal zu dem Kühlmitteleinlass ausgebildet ist und durch welchen das Kühlmittel ausströmt, und eine Mehrzahl von ringförmigen Umlenkblechen bzw. Umleitblechen, welche innerhalb des ersten Kühlmittelrohrs angebracht sind und welche Kühlmittelströmungswege in zwei unterschiedliche Richtungen ausbilden, wobei die Mehrzahl von Umlenkblechen ein geöffnetes Ende aufweisen kann und wobei die geöffnete Seite in einem festen Winkel angeordnet ist.
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Der Generator kann ferner ein zweites Kühlmittelrohr aufweisen, welches innerhalb des ersten Kühlmittelrohrs mit einem vorbestimmten Abstand bzw. in einem vorbestimmten Abstand davon angeordnet ist und welches den zweiten Flansch der ringförmigen zweiten Wärmeübertragungsplatte berührt, wobei das Kühlmittel zwischen dem ersten Kühlmittelrohr und dem zweiten Kühlmittelrohr strömt.
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Der Generator kann ferner aufweisen: das erste Kühlmittelrohr kann ferner aufweisen: einen Kühlmitteleinlass, welcher an einem unteren Abschnitt des ersten Kühlmittelrohrs ausgebildet ist, einen Kühlmittelauslass, welcher an einem oberen Abschnitt des ersten Kühlmittelrohrs in die diagonale Richtung des Kühlmitteleinlasses bzw. diagonal zu dem Kühlmitteleinlass ausgebildet ist und durch welchen das Kühlmittel ausströmt, und eine Mehrzahl von ringförmigen Umlenkblechen bzw. Umleitblechen, welche zwischen dem ersten Kühlmittelrohr und dem zweiten Kühlmittelrohr angebracht sind und welche Kühlmittelströmungswege in zwei unterschiedliche Richtungen ausbilden, wobei die Mehrzahl von Umlenkblechen ein geöffnetes Ende aufweisen kann bzw. jedes Umlenkblech ein geöffnetes Ende aufweisen kann und wobei die geöffnete Seite in einem festen Winkel angeordnet ist bzw. die geöffneten Seiten jeweilig in einem festen Winkel angeordnet sind.
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Gemäß einem thermoelektrischen Generator eines Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung, wird eine Struktur einer Wärmeleitplatte vereinfacht, und damit werden die Herstellungskosten eines thermoelektrischen Generators reduziert und die Produktivität erhöht.
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Außerdem wird die Größe eines thermoelektrischen Generators verkleinert, so dass es nicht nur ermöglicht wird, diesen einfach in einem Fahrzeug zu installieren sondern auch die thermoelektrische Effizienz zu erhöhen, da die Fläche der thermoelektrischen Module bei gleichbleibender Länge des thermoelektrischen Generators vergrößert wird.
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Ferner kann durch Verwenden der erzeugten elektrischen Energie in den elektrischen Kleingeräten des Fahrzeugs und zum Aufladen der Batterie die Motorlast verringert und die Kraftstoffeffizienz verbessert werden.
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Die Verfahren und Vorrichtungen der vorliegenden Erfindung haben andere Eigenschaften und Vorteile, welche aus den beiliegenden Zeichnungen, die hierin aufgenommen sind, und der folgenden detaillierten Beschreibung, die zusammen dazu dienen bestimmte Grundsätze der vorliegenden Erfindung zu erklären, deutlich werden oder detaillierter ausgeführt werden.
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BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine Querschnittsansicht eines herkömmlichen thermoelektrischen Generators eines Fahrzeugs.
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2 ist eine Längsschnittansicht eines thermoelektrischen Generators eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Abschnitts 'A' aus 2.
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4 ist eine perspektivische Explosionszeichnung von ersten Wärmeübertragungsplatten, thermoelektrischen Modulen und zweiten Wärmeübertragungsplatten eines thermoelektrischen Generators eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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5 ist eine Querschnittsansicht von 2, welche entlang der Linie A-A' geschnitten ist.
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6 ist eine perspektivische Ansicht von Umlenkblechen eines thermoelektrischen Generators eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Es sollte klar sein, dass die angehängten Zeichnungen nicht notwendigerweise maßstabsgetreu sind und eine etwas vereinfachte Darstellungsweise von verschiedenen Eigenschaften darstellen, um die Grundprinzipien der Erfindung aufzuzeigen. Die spezifischen Konstruktionsmerkmale der vorliegenden Erfindung, unter anderem z. B. konkrete Abmessungen, Richtungen, Positionen und Formen, wie sie hierin offenbart sind, werden teilweise von der jeweiligen geplanten Anwendung und Nutzungsumgebung vorgegeben.
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In allen Zeichnungen beziehen sich die gleichen Bezugszeichen auf gleiche oder gleichwertige Bauteile der vorliegenden Erfindung.
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Detaillierte Beschreibung
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Es wird nun im Detail Bezug auf verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung genommen, von denen Beispiele in den beigefügten Zeichnungen dargestellt und im Folgenden beschrieben werden. Obwohl die Erfindung in Verbindung mit den beispielhaften Ausführungsformen beschrieben wird, ist es klar, dass die vorliegende Beschreibung nicht dazu gedacht ist, die Erfindung auf diese beispielhaften Ausführungsformen zu beschränken. Die Erfindung ist im Gegenteil dazu gedacht, nicht nur die beispielhaften Ausführungsformen abzudecken, sondern auch diverse Alternativen, Änderungen, Abwandlungen und andere Ausführungsformen, die im Sinn und Umfang der Erfindung, wie durch die angehängten Ansprüchen definiert, enthalten sein können.
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Nachstehend werden die bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen im Detail beschrieben. Vor der weiteren Betrachtung soll angemerkt sein, dass die in dieser Beschreibung und den Ansprüchen verwendeten Bezeichnungen und Begriffe nicht ausschließlich als die allgemeingültige oder lexikalische Bedeutung interpretiert werden sollen, sondern sie sollen in ihrer Bedeutung und Begrifflichkeit interpretiert werden, welche den technischen Ideen der vorliegenden Erfindung entsprechen, basierend auf dem Grundsatz, dass der Erfinder die Bedeutung der Bezeichnungen genau definieren kann, um seine eigene Erfindung auf bestmögliche Art und Weise zu erklären. Aus diesem Grund sind die in den Ausführungsformen und Zeichnungen dieser Beschreibung beschriebenen Gestaltungsformen lediglich die am meisten bevorzugten Ausführungsformen und sie stellen nicht die Gesamtheit der technische Ideen der vorliegenden Erfindung dar und es sollte folglich klar sein, dass es eine Vielzahl an Abwandlungen und Modifikationen gibt, die diese Ausführungsformen zum Zeitpunkt der Einreichung dieser Anmeldung ersetzen können.
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2 ist eine Längsschnittansicht eines thermoelektrischen Generators eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 3 ist eine vergrößerte Schnittansicht des Abschnitts 'A' aus 2. 4 ist eine perspektivische Explosionszeichnung von ersten Wärmeübertragungsplatten, thermoelektrischen Modulen und zweiten Wärmeübertragungsplatten eines thermoelektrischen Generators eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. 5 ist eine Querschnittsansicht von 2, welche entlang der Linie A-A' geschnitten ist. 6 ist eine perspektivische Ansicht von Umlenkblechen eines thermoelektrischen Generators eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Wie dargestellt, weist ein thermoelektrischer Generator eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung auf ein Hochtemperaturbauteil 110 (ein Bauteil, welches von heißem Abgas mit Wärme beaufschlagt wird), welches Wärme mit dem heißen Abgas, welches von dem Motor (z. B. ein Verbrennungsmotor) ausgelassen wird, austauscht und erwärmt wird, ein Niedrigtemperaturbauteil 120 (ein Bauteil, welches mit einem (in Relation zum Abgas) kalten Kühlmittel im Wärmeaustausch, z. B. im Kontakt, steht), welches außerhalb des Hochtemperaturbauteils 110 angebracht ist und durch welches Kühlmittel strömt, welches durch das Kühlsystem zirkuliert bzw. von den Kühlsystemströmen zirkuliert wird, und thermoelektrische Module 130, welche zwischen dem Hochtemperaturbauteil 110 und dem Niedrigtemperaturbauteil 120 liegen bzw. angeordnet sind und welche den thermoelektrischen Effekt nutzen, welcher durch den Temperaturunterschied zwischen dem Hochtemperaturbauteil 110 und dem Niedrigtemperaturbauteil 120 hervorgerufen wird, um elektrischen Strom zu erzeugen.
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Das Hochtemperaturbauteil 110 weist ferner ein Abgasrohr 112 auf, welches erhitzt wird, wenn das Abgas hindurch strömt, eine ringförmige erste Wärmeübertragungsplatte 119, welche an der Außenwand des Abgasrohrs 112 angebracht ist, einen ersten Flansch 117, welcher sich von der Innenwand der Wärmeübertragungsplatte 119 in Längsrichtung des Abgasrohrs 112 erstreckt, um mit den thermoelektrischen Modulen 130 in Kontakt zu stehen.
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Das Abgasrohr 112 hat eine Form eines Hohlzylinders und wird durch das heiße Abgas erwärmt, welches hindurch strömt. Das Abgasrohr 112, welches durch den oben genannten Prozess erwärmt wird, erwärmt die erste Wärmeübertragungsplatte 119, welcher an dessen Innenwand angebracht ist, und eine Seite der thermoelektrischen Module 130 wird durch die erste Wärmeübertragungsplatte 119 erwärmt.
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Innerhalb des Abgasrohr 112 ist ein Bypass-Rohr 114 angebracht, welches das Abgas umleitet. An einem bzw. dem Ende des Bypass-Rohrs 114 ist ein Bypass-Ventil 116 angebracht, welches das Ende des Bypass-Rohrs 114 abhängig von der Motorlast öffnet oder verschließt, so dass das Abgas umgeleitet wird bzw. es umgehen kann. Das Bypass-Ventil 116 ist elastisch gegen das Bypass-Rohr 114 durch eine Feder 115 abgestützt.
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Zwischen der Außenwand des Bypass-Rohrs 114 und der Innenwand des Abgasrohrs 112 ist ein Wärmeaustauschgitter 113 angebracht. Das Wärmeaustauschgitter 113 tauscht Wärme mit dem heißen Abgas aus, absorbiert thermische Energie des heißen Abgases und überträgt diese an das Abgasrohr 112. Mit anderen Worten: thermische Energie wird effizient durch das Wärmeaustauschgitter 113 an das Abgasrohr 112 übertragen.
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Wenn ein Fahrzeug mit einer hohen Geschwindigkeit fährt, d. h. wenn die Motorlast erhöht ist, dann kann das Abgasrohr 112 überhitzen bzw. überhitzt werden. Um dies zu verhindern, wird das Bypass-Ventil 116 geöffnet, wenn der Motor überlastet ist, und das meiste des heißen Abgases wird durch das Bypass-Rohr 114 ausgelassen, und folglich wird die Menge an Abgas, welche zwischen dem Bypass-Rohr 114 und dem Abgasrohr 112 strömt, gesteuert.
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Außerhalb des Hochtemperaturbauteils 110, mit anderen Worten, außerhalb des Abgasrohrs 112, ist das Niedrigtemperaturbauteil 120 angebracht. Das Niedrigtemperaturbauteil 120 hat die Form eines Hohlzylinders und weist ein Kühlmittelrohr 122 und ein anderes Kühlmittelrohr 222 auf, so dass der Kühlmittelströmungsweg dazwischen ausgebildet ist, durch welchen das Kühlmittel hindurch strömt. Das Kühlmittelrohr 122 ist mit einem Kühlmitteleinlass 121 ausgestattet, welcher an dem unteren Strömungsweg des Abgasrohrs 112 ausgebildet ist, d. h. außerhalb des einen Endes des Kühlmittelrohrs 122, so dass das Kühlmittel in den Strömungsweg einströmt, und ist mit einem Kühlmittelauslass 123 ausgestattet, welcher an dem oberen Strömungsweg des Abgasrohrs 112, mit anderen Worten, in einer diagonalen Richtung des Kühlmitteleinlasses 112 bzw. diagonal zu dem Kühlmitteleinlass 112 von/bezüglich der Mittellinie des Kühlmittelrohrs 122 bzw. des Abgasrohrs 112 ausgebildet ist. Wie in 2 dargestellt, strömt das Kühlmittel innerhalb des Kühlmittelrohrs 122 durch den Kühlmitteleinlass 121 ein, strömt entlang des Kühlmittelströmungswegs, strömt durch den Kühlmittelauslass 123, welcher in einer diagonalen Richtung ausgebildet ist, aus und wird an bzw. in dem Kühlsystem des Motors gesammelt, welches nicht gezeigt ist.
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Das Niedrigtemperaturbauteil 120 weist eine zweite Wärmeübertragungsplatte 129 auf, welche an der Innenwand des Kühlmittelrohrs 222 angebracht ist. Die zweite Wärmeübertragungsplatte 129 berührt an ihrer Außenwand die Innenwand des Kühlmittelrohrs 222 durch/über einen zweiten Flansch 127, welcher sich in die Längsrichtung des Kühlmittelrohrs 222 erstreckt. An der Innenwand der zweiten Wärmeübertragungsplatte 129 sind die thermoelektrischen Module 130 angebracht.
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Das Niedrigtemperaturbauteil 120 weist eine Mehrzahl von Umlenkblechen 126 auf, welche zwischen dem Kühlmittelrohr 122 und dem Kühlmittelrohr 222 angebracht sind, um den Strömungsweg des Kühlmittels dazwischen auszubilden. Wie in 6 gezeigt, hat jedes Umlenkblech 126 eine Form eines offenen Rings bzw. eines Rings mit einer Öffnung. Die Umlenkbleche 126 sind in solch einer Weise angebracht, dass die offenen Abschnitte der Umlenkbleche 126 einen festen Winkel zueinander ausbilden. Mit anderen Worten: Ein offener Abschnitt eines Kühlmittelumlenkblechs 126 ist so eingesetzt, um einen festen Winkel, bevorzugt 90 Grad, mit einem anderen offenen Abschnitt eines benachbarten Kühlmittelumlenkblechs 126 auszubilden.
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Da eine Mehrzahl von Kühlmittelumlenkblechen auf diese Weise installiert ist, strömt das Kühlmittel entlang eines Strömungswegs in die entgegengesetzte Flussrichtung des Kühlmittels entlang eines benachbarten Strömungswegs. Der Grund für solch einen Aufbau ist, die Temperatur des Niedrigtemperaturbauteils konstant zu halten.
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Die thermoelektrischen Module 130 sind durch Verbinden eines P-dotierten Halbleiters und eines N-dotierten Halbleiters ausgebildet, welche zwischen der erste Wärmeübertragungsplatte 119 des Hochtemperaturbauteils 110 und der zweiten Wärmeübertragungsplatte 129 des Niedrigtemperaturbauteils 120 liegen. Die thermoelektrischen Module 130 liegen zwischen dem ersten Flansch 117 und dem zweiten Flansch 127, und ihre eine Seite wird durch die erste Wärmeübertragungsplatte 119 erwärmt und ihre andere Seite wird durch die zweite Wärmeübertragungsplatte 129 gekühlt.
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Folglich tritt ein Temperaturunterschied zwischen den beiden Seiten der thermoelektrischen Module 130 auf, und elektrischer Strom wird innerhalb der thermoelektrischen Module 130 durch diesen Temperaturunterschied erzeugt. Der erzeugte elektrische Strom wird dazu verwendet, um die Batterie des Fahrzeugs zu laden, welche nicht gezeigt ist und welche mit den thermoelektrischen Modulen 130 elektrisch verbunden ist.
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Die erste Wärmeübertragungsplatte 119, die thermoelektrischen Module 130 und die zweite Wärmeübertragungsplatte 129, wie oben beschrieben, bilden ein thermoelektrisches Bauteil/Moduleinheit, und eine Mehrzahl von thermoelektrischen Bauteilen ist zwischen dem Kühlmittelrohr 222 und dem Kühlmittelrohr 122 angebracht. Zu diesem Zeitpunkt ist die Mehrzahl der thermoelektrischen Module 130 elektrisch miteinander verbunden, um viel elektrischen Strom zu erzeugen.
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Nachstehend wird die Anwendung eines thermoelektrischen Generators eines Fahrzeugs gemäß einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wie oben beschrieben, erläutert.
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Wenn der Motor läuft, dann wird Abgas von dem Motor ausgelassen und strömt in das Abgasrohr 112, und nachstehend ist beschrieben, was passiert, wenn das Bypass-Ventil 116 das Bypass-Rohr 114 verschließt. Kühlmittel, welches durch das Kühlsystem des Motors zirkuliert, strömt in den Kühlmitteleinlass 121.
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Das Abgas strömt innerhalb des Abgasrohrs 112 und tauscht Wärme mit dem Abgasrohr 112 aus, und das Abgasrohr 112 wird erwärmt. Die erste Wärmeübertragungsplatte 119, welche an der Außenwand des Abgasrohrs 112 angebracht ist, wird durch das erwärmte Abgasrohr 112 erwärmt, und die thermische Energie des Abgases wird an eine Seite der thermoelektrischen Module 130 durch die erste Wärmeübertragungsplatte 119 übertragen.
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Das Kühlmittel, welches in den Kühlmitteleinlass 121 einströmt, strömt außerdem in den Strömungswegen, welche durch die Umlenkbleche 126 benachbart zu dem Inneren des Kühlmittelrohrs 122 ausgebildet sind, und die Strömungswege sind in solch einer Weise ausgebildet, dass das Kühlmittel die Richtung, in welche es strömt, alterniert. Das strömende Kühlmittel kühlt die zweite Wärmeübertragungsplatte 129, und die andere Seite der thermoelektrischen Module 130, welche in Kontakt mit der zweiten Wärmeübertragungsplatte 129 steht, wird gekühlt.
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Folglich tritt ein Temperaturunterschied zwischen den beiden Seiten der thermoelektrischen Module 130 auf. Der Temperaturunterschied erzeugt innerhalb der Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen 130 elektrischen Strom.
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Wenn die Geschwindigkeit des Fahrzeugs steigt, d. h. wenn die Motorlast steigt, dann übersteigt das Bypass-Ventil die Federkraft der Feder 115 und öffnet das Bypass-Rohr 114. Dadurch, dass das Bypass-Rohr 114 geöffnet ist, wird das meiste des Abgases durch das Bypass-Rohr 114 ausgelassen, und der Rest strömt zwischen dem Bypass-Rohr 114 und dem Abgasrohr 112. Das Wärmeaustauschgitter 113, welches zwischen dem Bypass-Rohr 114 und dem Abgasrohr 112 angeordnet ist, tauscht Wärme mit dem Abgas aus und erwärmt das Abgasrohr 112, und der verbleibende Vorgang danach ist identisch mit dem Vorgang, wenn das Bypass-Ventil 116 geschlossen ist, so dass eine weitere Erklärung weggelassen wird.
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Da eine Mehrzahl von thermoelektrischen Modulen verwendet werden kann, kann eine große Menge an elektrischen Strom erzeugt werden, und unter Verwendung des erzeugten elektrischen Stroms kann die Fahrzeugbatterie geladen werden, und die Kraftstoffeffizienz des Fahrzeugs kann erhöht werden.
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Zur Erleichterung der Erklärung und genauen Definition der beigefügten Ansprüche werden die Begriffe „oberer, „unterer”, „innerer” und „äußerer” dazu verwendet, um Eigenschaften der beispielhaften Ausführungsformen mit Bezug auf Positionen dieser Merkmale, welche in den Zeichnungen gezeigt sind, zu beschreiben.
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Die vorhergehende Beschreibung von bestimmten beispielhaften Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung diente dem Zweck der Darstellung und Beschreibung. Sie sind nicht dazu gedacht, erschöpfend zu sein oder die Erfindung auf genau die offenbarten Formen zu beschränken, und offensichtlich sind viele Änderungen und Abwandlungen vor dem Hintergrund der obigen Lehre möglich. Die beispielhaften Ausführungsformen wurden ausgewählt und beschrieben, um bestimmte Grundsätze der Erfindung und ihrer praktischen Anwendbarkeit zu beschreiben, um es dadurch dem Fachmann zu erlauben verschiedene beispielhafte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, sowie verschiedene Alternativen und Abwandlungen davon, herzustellen und anzuwenden. Es ist beabsichtigt, dass der Umfang der Erfindung durch die beigefügten Ansprüche definiert wird.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- KR 10-2011-0135138 [0001]
