一种汽车轴承热发电系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种汽车轴承热发电系统，它由轴承（1）、轴承座（2）、轴承内圈（3）、滚动体（4）、轴承外圈（5），热电偶（6）、散热装置（7-8）和导线（9）组成的热电转换单元，DC/DC转换器（10）、蓄电池（11）等部分组成，本实用新型利用汽车运动时轴承（1-5）由于滚动摩擦产生的热量，通过热电转换单元（6-9）利用温差电效应，将这部分丢弃的废热转化为高品质的稳定电能，通过导线（9）经DC/DC转换器（10）进行电压或电流转换后对蓄电池（10）进行充电实现电能回收储存，蓄电池（11）可以连接汽车负载，以电动力源的形式配合混合动力系统中的热动力源协同工作。本实用新型设计原理简单可靠，设计巧妙，造价低廉，实施过程简单。
【专利说明】一种汽车轴承热发电系统
【技术领域】
[0001]本发明是涉及一种基于汽车轴承热直接转化为电能的混合动力系统，具体地说是涉及一种汽车轴承热发电系统，该系统利用汽车运动时轴承滚动摩擦产生的热量，通过热电转换单元转化为高品质的稳定电能，以提供混合动力系统中的电动力源。
【背景技术】
[0002]目前，燃油发动机仍是普遍使用的汽车发动机形式，其燃油能量仅约三分之一实际用以驱动车辆，其余能量以其他形式耗散，不仅效率低造成能量的巨大浪费，增添使用者的经济负担，更为严重的是燃油汽车所产生的尾气排放问题，污染了环境，也影响人的身体健康。
[0003]在此背景下，混合动力汽车应运而生，即指同时装备两种动力来源——热动力源(由传统的汽油机或柴油机产生)和电动力源(电池与电动机)的汽车。混合动力系统可以使得整车按照实际的运行工况要求灵活调控，使发动机保持在综合性能最佳的区域内工作，通过热源和电源的协调使用，大大提高能源效率，从而降低油耗与污染物排放。
[0004]众所周知，汽车轴承是汽车中的重要结构，由内圈、外圈、滚动体和保持架组成，夕卜圈与车身固定，内圈与轴承通过与外圈之间滚动体的转动而转动，在推动汽车运行的过程中由于滚动摩擦而产生大量的热量，这部分热量与转速有关，当汽车平稳行驶时，该热量源能保持稳定。
[0005]近年来，由于热电材料性能的不断提升，利用热电转换技术将大量废热回收转为电能的研究正得到越来越多的重视。如果能将轴承摩擦热通过热电转换技术进行有效利用，并与混合动力技术相结合，可以进一步增加混合动力汽车的推广，产生巨大的经济效益和环境效益。
[0006]目前，混合动力系统中的电动力源大部分由内燃机直接带动发电机发电，产生的电能通过控制单元传给电池，还未出现过将汽车轴承热直接转化为电能的相关研究。另外，许多热电转换装置由于冷热端温差不稳定使得装置难以发挥最大作用，因此，制作温差稳定的热电转换装置十分必要。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是克服了现有技术中的不足，提供一种基于汽车轴承热发电的混合动力系统，利用汽车运动时轴承滚动摩擦产生的热量，通过热电转换单元转化为高品质的稳定电能，以提供混合动力系统中的电动力源部分。
[0008]为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现:
[0009]本发明一种汽车轴承热发电系统，其由轴承、轴承座、轴承内圈、滚动体、轴承外圈，热电偶、散热装置、导线组成的热电转换单元，DC/DC转换器和蓄电池组成。其特征是:
[0010]所述轴承与轴承内圈固定，滚动体位于轴承内圈和轴承外圈之间，轴承外圈与车身固定，轴承通过轴承座与车身相连；
[0011]所述热电偶均匀的环绕布置于轴承外圈上，散热片贴于热电偶暴露于空气的冷源端，散热片间为散热凹槽；
[0012]所述热电偶的热源端和冷源端分别连接导线，经导线传给DC/DC转换器，再连入蓄电池，蓄电池连接汽车负载。
[0013]轴承部分包括轴承、轴承座、轴承内圈、滚动体和轴承外圈,其中,轴承外圈与车身固定，轴承内圈与轴承通过与外圈之间滚动体的转动而转动，推动汽车运行。
[0014]热电转换单元包括热电偶、散热装置和导线，其中，热电偶均匀的环绕布置于轴承外圈上，热源端贴于轴承外圈表面，冷源端暴露于空气中，并贴有高品质铝合金散热片。轴承内圈滚动摩擦时，轴承外圈温度升高，利用其与空气间的温度差进行温差发电。热源端温度与轴承的负载和转速有关，一般能保持稳定，冷源端通过散热片保持温度稳定，从而热电偶两侧可以保持稳定的温差发电。
[0015]热电偶结构采用压紧螺钉压紧的方式安装，安装简单方便，不影响轴承外圈的正常工作。可根据所需电量的大小设计热电偶包裹的层数，一般小于三层以保证温差的范围。散热装置于基座上设多个散热片，散热片间为散热凹槽，其散热效果最佳。
[0016]热电转换单元输出的直流电能通过导线传给DC/DC转换器，进行电压或电流变换后对蓄电池进行充电实现电能回收储存，蓄电池连接汽车负载，以电动力源的形式配合混合动力系统中的热动力源协同工作，达到汽车的节能减排目的。
[0017]与现有技术相比，本发明的有益效果是:
[0018]本发明是一种汽车轴承热发电系统，汽车运动时轴承由于滚动摩擦，轴承外圈温度升高并产生热量，转速稳定时热量产生保持稳定，通过热电转换单元利用温差电效应，可将这部分丢弃的废热转化为高品质的稳定电能，通过导线进行电压或电流变换后对蓄电池进行充电实现电能回收储存，以提供混合动力系统中的电动力源，配合热动力源协同工作，达到汽车的节能减排目的，还能减小磨损，延长轴承的使用寿命。本发明设计巧妙，造价低廉，实施过程简单，可以广泛应用，产生显著的社会经济效益，并符合绿色环保和可持续发展的理念。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是一种汽车轴承热发电系统剖视图
[0020]图2是一种汽车轴承热发电系统主视图
[0021]图中:1_轴承、2-轴承座、3-轴承内圈、4-滚动体、5-轴承外圈、6_热电偶、7_散热片、8-散热凹槽、9-导线、10-DC/DC转换器、11-蓄电池。
【具体实施方式】
[0022]下面结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步详细描述:
[0023]如图1至图2所示汽车轴承热发电系统，由轴承(I)、轴承座(2)、轴承内圈
(3)、滚动体(4)、轴承外圈(5)，热电偶(6)、散热装置(7-8)、导线(9)组成的热电转换单元，DC/DC转换器(10)、蓄电池(11)组成。其特征是:
[0024]所述轴承(I)与轴承内圈(3 )固定，滚动体(4)位于轴承内圈(3 )和轴承外圈(5 )之间，轴承外圈(5)与车身固定，轴承(I)通过轴承座(2)与车身相连；
[0025]所述热电偶(6)均匀的环绕布置于轴承外圈(5)上，散热片(7)贴于热电偶(6)暴露于空气的冷源端，散热片(7)间为散热凹槽(8)；
[0026]所述热电偶(6)的热源端和冷源端分别连接导线(9)，经导线传给DC/DC转换器
(10)，再连入蓄电池(11)，蓄电池(11)连接汽车负载。
[0027]轴承部分包括轴承(I)、轴承座(2 )、轴承内圈(3 )、滚动体(4)和轴承外圈(5 )，其中，轴承外圈(5)与车身固定，轴承内圈(4)与轴承(I)通过与外圈之间滚动体(4)的转动而转动，推动汽车运行。
[0028]热电转换单元包括热电偶(6 )、散热装置(7-8 )和导线(9 )，其中，热电偶(6 )均匀的环绕布置于轴承外圈(5)上，热源端贴于轴承外圈表面，冷源端暴露于空气中，并贴有高品质铝合金散热片。轴承内圈(3)滚动摩擦时，轴承外圈(5)温度升高，利用其与空气间的温度差进行温差发电。
[0029]热电偶冷源端暴露于空气中，并通过散热片保持温度稳定，散热装置(7-8 )于散热基座上设多个散热片(7)，散热片(7)间为散热凹槽(8)，其散热效果最佳。
[0030]热电转换单元(6-9)输出的直流电能通过导线(9)传给DC/DC转换器(10)，进行电压或电流变换后对蓄电池(11)进行充电实现电能回收储存，蓄电池(11)连接汽车负载，以电动力源的形式配合混合动力系统中的热动力源协同工作。
[0031]本发明的汽车轴承热发电系统的设计原理是将汽车运动时轴承由于滚动摩擦使得轴承外圈(5)温度升高作为热源端，空气作为冷源端，通过热电转换单元(6-9)利用温差电效应，将这部分丢弃的废热转化为高品质的稳定电能，通过导线(9)经DC/DC转换器(10)的电压或电流转换后对蓄电池(10)进行充电实现电能回收储存。除了以上核心部分以外还包括一些热电偶保护壳，热电装置安装结构和控制单元等。
[0032]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出:对于本【技术领域】的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
[0033]本发明中涉及的未说明部份与现有技术相同或采用现有技术加以实现。
【权利要求】
1.一种汽车轴承热发电系统，包括轴承、轴承座、轴承内圈、滚动体、轴承外圈，热电偶、散热装置、导线组成的热电转换单元，DC/DC转换器和蓄电池，其特征是: 所述轴承(I)与轴承内圈(3 )固定，滚动体(4)位于轴承内圈(3 )和轴承外圈(5 )之间，轴承外圈(5)与车身固定，轴承(I)通过轴承座(2)与车身相连； 所述热电偶(6)均匀的环绕布置于轴承外圈(5)上，散热片(7)贴于热电偶(6)暴露于空气的冷源端，散热片(7)间为散热凹槽(8)； 所述热电偶(6)的热源端和冷源端分别连接导线(9)，经导线传给DC/DC转换器(10)，再连入蓄电池(11)，蓄电池(11)连接汽车负载。
2.根据权利要求1所述的一种汽车轴承热发电系统，其特征是:所述热电转换单元包括热电偶(6)、散热装置(7-8)和导线(9)，热电偶(6)均匀的环绕布置于轴承外圈(5)上，其热源端贴于轴承外圈(5 )表面，冷源端暴露于空气中，并贴有散热装置(7-8 )。
3.根据权利要求1所述的一种汽车轴承热发电系统，其特征是:所述热电偶(6)结构采用压紧螺钉压紧的方式安装，热电偶(6)包裹的层数，小于三层以保证温差的范围。
【文档编号】H02N11/00GK203589777SQ201320682385
【公开日】2014年5月7日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】耿颖, 朱峰, 鲁子爱 申请人:河海大学