车用温差发电系统及具有该车用温差发电系统的车辆的制作方法

本申请涉及车辆技术领域，具体而言，涉及一种车用温差发电系统。

背景技术：

随着电动汽车的发展，续航里程是制约电动汽车发展的主要因素之一，特别在高温天气下，车内冷却系统的所带来的能量损耗大大缩短了电动汽车的续航里程。目前，可采用光伏发电技术或温差发电技术在高温天气中为电动汽车带来额外的能量来源，从而提高电动汽车的续航里程。其中，温差发电技术是一种利用高、低温热源之间的温差产生电能的技术，但目前车上的温差发电装置发电效率较低。

技术实现要素：

本申请旨在提高车上温差发电装置的发电效率。为此，本申请的一个目的在于提出一种高效率的车用温差发电系统以及包括车用温差发电系统的一种车辆。

一种车用温差发电系统，包括：

温差发电器，包括热端面和冷端面，所述温差发电器通过所述热端面与车身壳体接触，以通过所述车身壳体的温度加热所述热端面，所述温差发电器通过所述冷端面与车内的冷却回路接触，以通过所述冷却回路冷却所述冷端面；

用电器，与所述温差发电器电连接，用于将所述温差发电器产生的电能转化为其他形式的能。

在其中一个实施例中，用电器包括循环泵、空调压缩机、车上照明电器中的至少一种：其中，

循环泵，设于所述冷却回路，用于将所述温差发电器产生的电能转化为机械能以驱动所述冷却回路内的冷却剂循环。

在其中一个实施例中，所述冷却回路包括动力电池冷却回路、空调冷却回路、电机冷却回路、电控冷却回路、发动机冷却回路中的至少一种。

在其中一个实施例中，还包括：

第一开关，串联在所述温差发电器与所述用电器之间，用于控制所述温差发电器与所述用电器的电连接。

在其中一个实施例中，还包括：

蓄电池，与所述温差发电器电连接，用于存储所述温差发电器产生的电能。

第二开关，串联在所述温差发电器与所述蓄电池之间，用于控制所述温差发电器与所述蓄电池的电连接。

防反充二极管，一端与所述温差发电器电连接，另一端与所述蓄电池电连接，用于防止所述蓄电池对所述温差发电器反向充电。

在其中一个实施例中，还包括：导热胶，设置于所述热端面与车身壳体之间，或者，设置于所述冷端面与冷却回路之间。

在其中一个实施例中，所述车身壳体包括车顶棚和车辆侧围；所述温差发电器通过所述热端面与所述车顶棚、车辆侧围中的至少一个接触，以通过所述车顶棚或车辆侧围的温度加热所述热端面。

在其中一个实施例中，所述温差发电器与所述用电器之间还串联有升压模块和稳压模块，所述温差发电器产生的电能先经所述升压模块升压，再经所述稳压模块稳压后传递给所述用电器。

在其中一个实施例中，所述冷却回路包括动力电池冷却回路，所述动力电池冷却回路设置在所述车顶棚内表面。

一种车辆，包括车用温差发电系统。

上述车用温差发电系统及具有该车用温差发电系统的车辆，通过将温差发电器的热端面与车身壳体接触，并且将温差发电器的冷端面与车内的冷却回路接触，实现了车上温差发电功能。

附图说明

图1为本申请一实施例的车用温差发电系统结构示意图；

图2为本申请一实施例中带有水泵的车用温差发电系统结构示意图；

图3为本申请另一实施例中车用温差发电系统结构示意图；

图4为本申请又一实施例的车用温差发电系统结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各种开关，但这些开关不受这些术语限制。这些术语仅用于将一个元器件与另一个元器件区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一开关称为第二开关，且类似地，可将第二开关称为第一开关。第一开关和第二开关两者都是扬声器，但其不是同一开关。

图1为本申请一实施例的车用温差发电系统结构示意图。如图1所示，一种车用温差发电系统，包括：

温差发电器120，包括热端面122和冷端面124，温差发电器120通过热端面122与车身壳体140接触，以通过车身壳体140的温度加热热端面122，温差发电器120通过冷端面124与车内的冷却回路160接触，以通过冷却回路160冷却冷端面；

用电器130，与温差发电器120电连接，用于将温差发电器120产生的电能转化为其他形式的能。

其中，温差发电器120可以包括彼此串联或并联的多个温差发电片，温差发电器120主要利用车身壳体140与冷却剂160之间的温差来发电。温差发电器120的热端面122与车身壳体140接触，接触的方式不限，只要能够保证车身壳体140与热端面122之间良好的导热效果即可。例如，接触的方式可以是直接接触也可以是间接接触。若为直接接触，则温差发电器120的热端面122可以直接贴合在车身壳体140表面；若为间接接触，则温差发电器120的热端面122可通过导热胶(图未示)与车身壳体140的铁皮进行粘结，保证车身壳体140与热端面122之间良好的导热性能。

温差发电器120的冷端面124与冷却回路160接触，需要说明的是，图1中的冷却回路160仅画出冷却回路的部分结构，冷却回路中的换热器、循环泵等结构省略未画出。冷却回路160内的冷却剂通常在管路或冷却板内流动。冷端面124与冷却回路160接触的方式不限，只要能够保证良好的导热效果即可。例如，温差发电器120的冷端面124可以直接贴合在冷却回路160的管路表面，或者，温差发电器120的冷端面124可以直接贴合在冷却回路160的冷却板表面。进一步地，温差发电器120的冷端面124可通过导热胶与冷却回路160的管路壁粘结，还可以是，冷端面124通过导热胶与冷却回路160的冷却板进行粘结。其中，冷却回路160可以是车上的任一冷却回路，该冷却回路可以包括动力电池冷却回路，空调冷却回路，电机冷却回路等。若冷却回路160的管路可引出到温差发电片表面并弯曲成蛇形，从而有利于冷却回路160通过管路表面与冷端面124进行热交换。若冷却回路160包括冷却板，则冷却回路160通过冷却板与冷端面124进行热交换。冷却板可以是柔性材料，其贴合温差发电器120的冷端面124。

用电器130可以包括车上的任一电器，如空调压缩机、水泵、车用蓄电池、照明系统等。

例如，在夏季高温天气，车身壳体140经过太阳暴晒，车身壳体140温度可高达70℃-80℃，该温度通过接触传递到热端面122，而动力电池冷却回路中冷却剂的温度可低至15℃-25℃，该温度通过接触传递到冷端面124，此时冷端面124与热端面122之间的温差很大，温差发电器120发电效率高。

本实施例中的车用温差发电系统，通过将温差发电器120的热端面122与车身壳体140接触，并且将温差发电器120的冷端面124与车内的冷却回路160接触，实现了车上温差发电功能。

进一步地，温差发电器120的冷端面124也可以与车内空气接触，同样能实现温差发电功能，需要说明的是，相比于用车内空气冷却冷端面，将冷端面124与车内冷却回路160接触，用冷却回路160冷却冷端面，可以扩大热端面122与冷端面124之间的温差，从而提高了车用温差发电系统的发电效率。

在一个实施例中，还包括：导热胶(图未示)，设置于热端面122与车身壳体140之间，或者，设置于冷端面124与冷却回路160之间。

其中，进一步地，温差发电器120的冷端面124可通过导热胶与冷却回路160的管路壁粘结，还可以是，冷端面124通过导热胶与冷却回路160的冷却板进行粘结。

本实施例中的车用温差发电系统，通过选择性地将导热胶设置在热端面122与车身壳体140之间，或者，设置于冷端面124与冷却回路160之间，保障了导热胶两侧的物体(热端面122和车身壳体140，或者，冷端面124与冷却回路160)导热效果优良，并且将两侧的物体可通过导热胶粘连在一起。

图2为本申请一实施例中带有循环泵的车用温差发电系统结构示意图。如图2所示，用电器包括循环泵132、空调压缩机(图未示)、车上照明电器(图未示)中的至少一种。其中，循环泵132，设于冷却回路160，用于将温差发电器120产生的电能转化为机械能以驱动冷却回路160内的冷却剂循环。

其中，若冷却回路160为动力电池冷却回路，则该冷却回路160可包括循环泵132、换热器164、冷却板166和动力电池168。冷却回路160的循环过程包括：温差发电器120为循环泵132供电，循环泵132驱动冷却剂循环，高温的冷却剂经过换热器164之后变为低温的冷却剂，低温的冷却剂接着流经冷却板166，通过冷却板166冷却温差发电器120的冷端面124，低温的冷却剂再流经动力电池168，来给动力电池168降温，从动力电池168流出的冷却剂升温为高温的冷却剂，再流入换热器164内，冷却回路160以此模式循环。

循环泵132的电能出了来自温差发电器120，还可以来自车上的其他电源。

换热器164可以包括板式换热器、管式换热器等。换热器164可以与空调压缩机、冷凝器回路共用一路，即冷却回路160通过换热器164与车内空调系统进行热交换，以通过空调系统对冷却回路160内的冷却剂进行冷却降温。冷却板166可以替换为蛇形的冷却管路等其他具有换热功能的机械结构。

本实施例中的车用温差发电系统，通过温差发电器120产生的电能驱动冷却回路160中的循环泵132工作，加强了发电效果。

在一个实施例中，冷却回路160可包括动力电池冷却回路、空调冷却回路(图未示)、电机冷却回路(图未示)、电控冷却回路(图未示)、发动机冷却回路(图未示)中的至少一种。

其中，由于冷却回路160包括动力电池168，即图2中的冷却回路160是一种动力电池冷却回路。动力电池是指：为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的电池。具体地，动力电池包括磷酸铁锂电池、锰酸锂电池和三元材料电池等。

动力电池168可以替换为电机、电驱、发动机等需要冷却的车内设备，如此，冷却回路160可以包括空调冷却回路(图未示)、电机冷却回路(图未示)、电控冷却回路(图未示)、发动机冷却回路(图未示)中的至少一种。

本实施例中的车用温差发电系统，通过冷却回路160大幅降低温差发电器120冷端面124的温度，从而提高了温差发电器的发电效率，同时，温差发电器120产生的电能驱动冷却回路160内循环泵132工作，加强了冷却回路160的冷却剂循环流动速率，有助于提高冷却回路160内动力电池168、电机、电驱或发动机的冷却效果，提高这些设备的寿命。具体地，利用温差发电器120产生额外的电能，在高温环境下(如夏季)该电能用于协助调节动力电池168的温度，进而提高动力电池168的寿命，降低容量衰减率，并起到节能减排的效果。

图3为本申请另一实施例中车用温差发电系统结构示意图。如图3所示，车用温差发电系统还包括：

第一开关320，串联在温差发电器120与用电器(可以包括图3中循环水泵132)之间，用于控制所述温差发电器120与所述用电器的电连接。

其中，车内的控制单元(图未示)可控制第一开关320的闭合和断开，第一开关320闭合时，温差发电器120通过第一开关320向用电器供电，第一开关320断开时，温差发电器120不向用电器供电。例如，用电器可以包括电池冷却回路的循环泵132，当温差发电器120达到发电条件(如车辆处于高温暴晒)，控制单元的控制策略可以是：1)电池包温度管理系统已经达到冷却触发条件(高温暴晒环境下，电池包温升极容易触发电池冷却系统工作)，控制单元控制第一开关320闭合，温差发电器120向电池冷却回路的循环泵132供电。2)电池包温度管理系统未达到冷却触发条件，控制单元控制第一开关320断开。

本实施例中的车用温差发电系统，通过设置第一开关320，灵活控制温差发电器120与用电器之间的电连接。

继续参见图3，车用温差发电系统还包括：蓄电池340，与温差发电器120电连接，用于存储温差发电器120产生的电能。

其中，蓄电池340区别于前述动力电池168，是用于整车低压供电或启动的电池，如蓄电池340可以为车载音响、CAN总线控制系统提供低压电能。蓄电池340在电量不满时，可通过温差发电器120对其充电。可选的，蓄电池340可以与前述动力电池168连接，通过动力电池168为蓄电池340充电。具体地，蓄电池340电量严重不足时，可以由动力电池168(电量足够的条件下)经DC/DC模块360快速给蓄电池340充电。

本实施例中的车用温差发电系统，通过蓄电池340存储温差发电器120产生的多余电能，提高了能量的利用率。

在一个实施例中，车用温差发电系统还包括：防反充二极管380，一端与温差发电器120电连接，另一端与蓄电池340电连接，用于防止蓄电池340对温差发电器120反向充电。

其中，防反充二极管380的作用之一是防止温差发电器120中的温差发电片组件或方阵在不发电时，蓄电池340的电流反过来向组件或方阵倒送，不光消耗能量，而且会使组件或方阵发热甚至损坏；作用之二是在温差发电片方阵中，防止方阵各支路之间的电流倒送。

本实施例中的车用温差发电系统，通过设置反充二极管380，有效避免了蓄电池340对温差发电器120反向充电。

在一个实施例中，车用温差发电系统还包括：第二开关390，串联在温差发电器120与所述蓄电池340之间，用于控制温差发电器120与蓄电池340的电连接。

车内的控制单元(图未示)可控制第二开关390的闭合和断开，第二开关390闭合时，温差发电器120通过第二开关390向用电器供电，第二开关390断开时，温差发电器120不向用电器供电。例如，用电器可以包括电池冷却回路的循环泵132，当温差发电器120达到发电条件(如车辆处于高温暴晒)，控制单元的控制策略可以是：1)若蓄电池340电量不足，控制单元控制第二开关390闭合；2)若蓄电池340电量充足，考虑过充保护，控制单元控制第二开关390断开。温差发电器120产生的电能不对蓄电池340充电。该部分电能通过电阻消耗、或增加额外电容单元储存电能、或由控制单元决策将电能供给目前需要供电的其他电器件，消耗电能的方式不限。

可选的，控制单元可以是功能集成的控制器，也可以是独立分布的控制子模块，通过控制单元分别控制第一开关320和第二开关390的通断，可以实现温差发电、电池包冷却回路动作、动力电池/蓄电池的充放电、过充保护等功能的管理；

本实施例中的车用温差发电系统，通过设置第二开关390，灵活控制温差发电器120与蓄电池340之间的电连接，结构简单易于实现。

在一个实施例中，温差发电器120与用电器(如循环泵132)之间还串联有升压模块420和稳压模块440，温差发电器120产生的电能先经升压模块420升压，再经稳压模块440稳压后传递给用电器。

其中，升压模块420用于将温差发电器120产生的电压升压至循环水泵132、空调压缩机等电器件的额定工作电压。升压模块420还串联在温差发电器120余蓄电池340之间，用于将温差发电器120产生的电压升压至足以给蓄电池340充电。稳压模块用于使温差发电器120产生的电压保持稳定。

在一个实施例中，车身壳体140包括车顶棚和车辆侧围；所述温差发电器120通过所述热端面122与所述车顶棚、车辆侧围中的至少一个接触，以通过所述车顶棚或车辆侧围的温度加热所述热端面。

其中，车顶棚或车辆侧围的材料可以包括金属、有机陶瓷、合金等不易变形的材料。具体地，温差发电器120通过所述热端面122与所述车顶棚金属钣金接触.车身壳体140包括车顶棚时，冷却回路160的管路或冷却板需引出到车顶棚，该方案温差发电的覆盖效果更好。车身壳体140包括车辆侧围时，温差发电器120通过所述热端面122与所述车辆侧围金属钣金接触，冷却回路160的管路或冷却板需引出到车辆侧围，该方案可以缩短冷却回路的长度、高度、缓解循环泵132的工作负荷。例如，在夏季等高温天气下，由于车顶棚接受阳光直射，车顶棚的温度比车辆侧围更高。因此，相比于车辆侧围，将温差发电器120与车顶棚接触，更有利于增加温差发电器120的发电效率。

在一个实施例中，冷却回路160包括动力电池冷却回路，动力电池冷却回路设置在所述车顶棚内表面。

其中，动力电池冷却回路的部分或全部器件设置在车顶棚内表面。该器件可以包括动力电池包、换热器、循环泵等。

设置方式可以包括吊装方式，具体地，可将一体成型的钢架焊接在车顶棚上，动力电池冷却回路整体放置在钢架上。

相比于将动力电池冷却回路设置在发动机舱盖下，本实施例将动力电池冷却回路设置在车顶棚内表面，缩小了车顶棚与冷却回路160之间的距离，在冷却回路引出到车顶棚上的温差发电器时，引出管路的长度可以极大缩小，简化了结构。

图4为本申请又一实施例的车用温差发电系统结构示意图。如图4所示，基于该电路提出一种电池温度管理方法。该方法包括：

1)当温差发电片组120(即上述温差发电器120)未达到发电条件(如车辆处于黑夜环境，发电片两端不足以产生发电电压)时，控制单元410不关联温差发电；当温差发电片组120达到发电条件时(如车辆处于高温暴晒)，控制单元410的控制逻辑按下述方案进行；

2)当蓄电池340电量不足，且动力电池168温度管理系统未达到冷却触发条件(如当传感器检测到动力电池168温度≥Tset，控制单元410发出冷却开启请求)时，温差发电片组120的电量将自动储存至蓄电池340中；

3)当蓄电池340电量充足，且动力电池168温度管理系统未达到冷却触发条件时，控制单元410考虑到过充保护，温差发电片组120产生的电能不对蓄电池340充电。该部分电能通过电阻消耗、或增加额外电容单元储存电能、或由控制单元410决策将电能供给目前需要供电的其他电器件、或断开温差发电片回路的电路开关460，方式不限。

4)当蓄电池340电量充足，且动力电池168温度管理系统已经达到冷却触发条件(高温暴晒环境下，电池包温升极容易触发电池冷却)，温差发电片组120产生的电能将优先供给循环泵132以及空调压缩机(图未示)；

5)当蓄电池340电量不足，且动力电池168温度管理系统已经达到冷却触发条件，控制单元410根据温差发电功率、蓄电池馈电程度、动力电池包SOC、以及电池包冷却功率需求进行统一的能量管理、分配；

6)当动力电池168冷却需求终止，温差发电片组120产生的电能参照第2)、3)条。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。