一种基于温差的车辆余热回收系统及车辆的制作方法

本发明涉及车辆技术领域，特别是涉及一种基于温差的车辆余热回收系统及车辆。

背景技术

据统计，在内燃机驱动的车辆能量消耗中，燃油的动力转换效率一般仅为30％～40％,大部分能量以余热形式排出，不仅造成环境的热污染，而且造成巨大的能源浪费，因此，提高车辆中燃油的利用效率刻不容缓。

目前，对于车辆的余热回收系统，通常包括两类，一类是对于车辆尾气的余热回收系统，近年来随着热电材料技术的不断进步，出现了一些性能越来越高的温差发电模块，关于温差发电技术在汽车尾气废热的回收逐渐被越来越多的人关注；另一类是基于发动机冷却系统余热回收装置，利用发动机高温机油与冷却液之间的温差来实现热能向电能的转换。

技术实现要素：

本申请的发明人发现，在对车辆余热的回收方面，人们只关注背景技术中提及的方面做不断改进及努力，而在其他方面，目前无人问津。发明人进一步发现，车辆启动后，发动机缸体表面、发动机排气系统表面的温度高达400℃～700℃，而在其他区域，如车身底板表面，由于受周围气流的影响，其温度通常在几十摄氏度左右。发明人还发现，发动机缸体表面及发动机排气系统表面的热量通常以余热形式排出至车外，这造成了极大的能源浪费。

为此，本发明第一方面的一个目的在于提供一种基于温差的车辆余热回收系统，以有效解决因发动机缸体表面及发动机排气系统表面的热量未被有效利用而造成能源极大浪费的问题。

本发明第一方面的一个进一步的目的是提供一种基于温差的车辆余热回收系统，以解决温差电池的发电量和发电效率不高的问题。

本发明第二方面的一个目的在于提供一种车辆，包括上述基于温差的车辆余热回收系统，所述基于温差的车辆余热回收系统能够有效解决因发动机缸体表面及发动机排气系统表面的热量未被有效利用而造成能源极大浪费的问题。

根据本发明的第一方面，本发明提供了一种基于温差的车辆余热回收系统，所述车辆包括发动机与发动机排气系统，所述车辆余热回收系统包括：

温差电池，其一端与所述发动机的缸体表面或/和所述发动机排气系统的排气管表面接触，另一端与车辆车身表面接触，以利用温差进行热电转换；

电池管理单元，与所述温差电池直接或间接地连接，以将所述温差电池产生的电能分配至电能存储单元；和

所述电能存储单元，与所述电池管理单元连接，以存储所述温差电池产生的电能。

进一步地，所述温差电池由至少一个热电温差电池模块组成。

进一步地，所述温差电池由多个热电温差电池模块组成，所述多个热电温差电池模块采用串行联合方式或/和并行联合方式连接。

进一步地，所述温差电池由半导体热电材料制成。

进一步地，所述车辆车身表面为车身底板表面。

进一步地，还包括电压检测器，与所述温差电池连接，以检测所述温差电池输出的电压。

进一步地，还包括温差电池控制单元，连接在所述电压检测器与所述温差电池之间，以根据所述电压检测器检测出的电压控制所述温差电池输出稳定的电压。

进一步地，还包括电压转换器，连接在所述温差电池与所述电池管理单元之间，以转换所述温差电池输出的电压至目标电压。

进一步地，还包括车辆负载，与所述电能存储单元连接，以接收并使用所述电能存储单元提供的电能。

根据本发明的第二方面，本发明还提供了一种车辆，包括发动机与发动机排气系统，还包括上述所述的基于温差的车辆余热回收系统。

本发明的基于温差的车辆余热回收系统及车辆，通过将温差电池分别与具有较高温度的发动机的缸体表面或/和发动机排气系统的排气管表面和具有较低温度的车辆车身表面连接，以利用发动机的缸体表面或/和发动机排气系统的排气管表面的热量进行热电转换并存储于电能存储单元中供车辆负载使用，极大提高了能源的利用效率。

进一步地，通过将多个热电温差电池模块采用串行联合方式或/和并行联合方式连接组成温差电池，有效提高了温差电池的发电量和发电效率。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的基于温差的车辆余热回收系统的原理框图；

图2是根据本发明另一个实施例的基于温差的车辆余热回收系统的原理框图。

具体实施方式

图1是根据本发明一个实施例的基于温差的车辆余热回收系统的原理框图，如图1所示，所述基于温差的车辆余热回收系统，其一般性的可以包括温差电池1、电池管理单元2和电能存储单元3。所述温差电池1的一端与发动机的缸体表面或/和发动机排气系统的排气管表面接触，另一端与车辆车身表面接触，以利用温差进行热电转换。所述电池管理单元2与所述温差电池1直接或间接地连接，以将所述温差电池产生的电能分配至电能存储单元。所述电能存储单元3与所述电池管理单元2连接，以存储所述温差电池1产生的电能。其中，在发动机工作驱动车辆运行的情况下，所述发动机的缸体表面和所述发动机排气系统的排气管表面的温度高于所述车辆车身表面的温度。在这里，所述电能存储单元3可以是车辆蓄电池，也可以是车辆动力电池。所述电池管理单元2可以为现有车辆中的电池管理系统。图1中还包括与温差电池1贴壁连接的车身冷端8与发动机与排气系统热端9，车身冷端8可以是温度较低的车辆车身表面，发动机与排气系统热端9可以是发动机的缸体表面或/和发动机排气系统的排气管表面。

本发明的基于温差的车辆余热回收系统，通过将温差电池1分别与具有较高温度的发动机的缸体表面或/和发动机排气系统的排气管表面和具有较低温度的车辆车身表面连接，以利用发动机的缸体表面或/和发动机排气系统的排气管表面的热量进行热电转换并存储于电能存储单元3中供车辆负载使用，极大提高了能源的利用效率。

进一步的，所述温差电池1可以由至少一个热电温差电池模块组成。当然，在本发明一个实施例中，所述温差电池1可以由多个热电温差电池模块组成，所述多个热电温差电池模块采用串行联合方式或/和并行联合方式连接。具体说来，多个热电温差电池模块若采用串行联合方式连接，能够在电流恒定的前提下起到扩容电压的作用，若多个热电温差电池模块采用并行联合方式连接，则能够在电压恒定的前提下起到扩容电流的作用。因此，本领域技术人员可以理解，根据实际需求，通过合理调整布置多个热电温差电池模块的串并联关系，可以成功实现温差电池大功率稳定输出，有效提高了温差电池的发电量和发电效率。

可以理解，温差发电技术，是利用半导体温差发电材料的塞贝克效应(即热电半导体材料在热激发作用下，富空穴p极和富电子n极之间所构成的闭合回路中形成电动势，从而产生热电流)，直接将低品位热能转化为电能，温差电池是一种利用材料两端温差，将热能转换为电能的装置，电池功率的传输与温差电池的热电转换系数以及电阻率有关。因此，根据实际情况，所述温差电池1可以由半导体热电材料制成，半导体热电材料可以是fesi2、sige、pbsnte、(cu,ag)2se、(bi,sb)te3、(bi,sb)se3等，也可以是其他具有上述能够根据温差产生电能的材料，可以理解，本领域技术人员有能力根据实际情况选择合适的热电材料，在此不再赘述。

进一步的，在本发明一个实施例中，所述车辆车身表面可以为车身底板表面。由于该位置通常温度较低，因此通常选择该位置为温差电池1的冷端，当然，其他的既方便温差电池1连接且温度较低的合适的位置，也可以做为所述车辆车身表面。

此外，在本发明一个实施例中，由于温差电池1输出的电压并不稳定，从而导致输出的功率不稳定，其受热电转换系数、电阻率、电池模块开关等的影响，因此，图2是根据本发明另一个实施例的基于温差的车辆余热回收系统的原理框图，如图2所示，所述车辆余热回收系统还可以包括电压检测器4和温差电池控制单元5。所述电压检测器4与所述温差电池1连接，以实时跟踪检测所述温差电池1输出的电压。所述温差电池控制单元5连接在所述电压检测器4与所述温差电池1之间，以根据所述电压检测器4检测出的电压控制所述温差电池1输出稳定的电压。具体可以为，对影响温差电池1功率稳定输出的影响因素，如热电转换系数、电阻率、电池模块开关等进行有效控制，最终实现温差电池1功率的稳定输出。

进一步的，根据实际需求，所述车辆余热回收系统还可以包括电压转换器6，连接在所述温差电池1与所述电池管理单元2之间，以转换所述温差电池1输出的电压至目标电压，在这里，所述目标电压可以为所述电池管理单元2能够接受的电压。如此，即方便了实际的使用需求。此外，所述车辆余热回收系统还可以包括车辆负载7，与所述电能存储单元3连接，以接收并使用所述电能存储单元3提供的电能。所述车辆负载7可以为车辆上一切需要用电的设备。

特别地，本发明还提供了一种车辆，包括发动机与发动机排气系统，还包括上述所述的基于温差的车辆余热回收系统。

由于所述车辆包括上述所述的基于温差的车辆余热回收系统，因此通过将温差电池1分别与具有较高温度的发动机的缸体表面或/和发动机排气系统的排气管表面和具有较低温度的车辆车身表面连接，以利用发动机的缸体表面或/和发动机排气系统的排气管表面的热量进行热电转换并存储于电能存储单元3中供车辆负载使用，极大提高了能源的利用效率。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。