一种基于温差发电的盘式制动器的摩擦热能回收装置的制作方法

本实用新型涉及汽车制动器领域或者热能回收领域。

背景技术：

随着能源危机和环境污染问题的不断加剧，节能环保技术已成为各行各业提高核心竞争力的研究主流方向。开源节流是目前节能技术的两个主要的途径，即寻找新能源以及提高现有能源的使用效率。目前，由于技术条件的限制，新能源的研究工作陷入了瓶颈期，所以为了达到节能的目的，寻找更高效的能源使用方法成为节能技术的研究重点。

针对汽车工业来说，在车辆的使用过程中，伴随着大量的能量的损失，主要包括发动机内能的耗散、尾气内能的耗散以及车辆各个系统中摩擦副之间摩擦热能的耗散。这部分能量损失大大地降低了车辆的能量使用效率，所以对于这些工业废热的回收方法的研究成为研究的主要方向。

目前，现有的研究工作主要集中于运用温差发电原理对发动机运行时产生的热耗散以及尾气排放时产生的热耗散进行回收，而对于车辆运行时各个系统的摩擦副之间的摩擦热能的回收方法的研究却没有得到重视。通过已有的研究工作发现，在车辆的所有摩擦副之中，制动器系统中的制动盘以及摩擦片这对摩擦副在车辆运行时所产生的热量最多，制动盘表面温度与环境温度之间的温差最高可达200℃，在已有的对于车辆运行过程中产生的工业废热进行回收的方法与技术中，由于温差发电材料热电转换效率的限制，使得能量回收效率普遍不高。

技术实现要素：

针对现有技术中存在不足，本实用新型提供了一种基于温差发电的盘式制动器的摩擦热能回收装置，可以通过改变温差发电冷端的冷却形式来达到降低冷端温度，提高冷热端温度差的作用，以此来提高温电转换器所产生的电动势，最终使得整个系统的能量回收效率得到提高。

本实用新型是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种基于温差发电的盘式制动器的摩擦热能回收装置，包括制动盘和制动钳，通过制动钳可夹紧制动盘制动，还包括温差发电器、环形水箱和蓄电池，所述温差发电器包括高温侧板、低温侧板、N型半导体和P型半导体；所述高温侧板与低温侧板相互平行，所述N型半导体和P型半导体交替排列在高温侧板与低温侧板之间，且通过导电片串联连接；所述导电片与蓄电池连接；所述高温侧板安装在制动盘内侧，所述低温侧板背面设有环形水箱，所述环形水箱通过螺栓与制动盘连接。

进一步，所述蓄电池分别与电子控制单元、仪表盘和车载照明系统连接。

进一步，还包括换热系统，所述换热系统包括泵和换热器，所述泵、换热器和环形水箱闭环连接。

本实用新型的有益效果在于：

1.本实用新型所述的基于温差发电的盘式制动器的摩擦热能回收装置，通过消耗制动器摩擦副中的热能转化为电能，从一定程度上降低了制动盘的表面温度，这有利于使得制动系统的保持着良好的制动效能以及制动稳定性，同时，制动盘温度得到降低能够降低制动盘的热形变作用。

2.本实用新型所述的基于温差发电的盘式制动器的摩擦热能回收装置，降低了制动系统NVH问题出现的风险，也能够提高制动盘的使用寿命。

3.本实用新型所述的基于温差发电的盘式制动器的摩擦热能回收装置，将车辆工作时制动系统中所产生的摩擦热能回收起来，用来供给车辆上的各种电子辅助系统和电子设备，大大提高了车载电源的续航能力，从一定程度上起到了节能的作用。

附图说明

图1为本实用新型所述的基于温差发电的盘式制动器的摩擦热能回收装置示意图。

图2为本实用新型所述的能量回收系统示意图。

图中：

1-制动盘；2-温差发电器；3-环形水箱；4-螺栓；5-制动钳；6-蓄电池；7-电子控制单元；8-电动机；9-转矩传感器；10-转向盘；11-制动轮缸；12-车轮；13-车载空调；14-仪表盘；15-车载照明系统。

具体实施方式

下面结合附图以及具体实施例对本实用新型作进一步的说明，但本实用新型的保护范围并不限于此。

如图1所示，本实用新型所述的基于温差发电的盘式制动器的摩擦热能回收装置，包括制动盘1和制动钳5，通过制动钳5可夹紧制动盘1制动，还包括温差发电器2、环形水箱3和蓄电池6，所述温差发电器2包括高温侧板、低温侧板、N型半导体和P型半导体；所述高温侧板与低温侧板相互平行，所述N型半导体和P型半导体交替排列在高温侧板与低温侧板之间，且通过导电片串联连接；所述导电片与蓄电池6连接；所述高温侧板安装在制动盘1内侧，所述低温侧板背面设有环形水箱3，所述环形水箱3通过螺栓4与制动盘1连接。

工作过程：P型半导体和N型半导体是两种不同类型的热电材料，其中P型半导体是富空穴材料，N型半导体是富电子材料，用导电片将P型半导体和N型半导体相连形成一个PN结，并将其一端固定在高温侧板上，另一端固定在低温侧板上，P(N)型材料高温端空穴(电子)浓度高于低温端，因此在这种浓度梯度的驱动下，空穴和电子就开始向低温端扩散，从而形成电动势，这样P型半导体和N型半导体就通过制动盘表面温度和环形水箱3之间的温差完成了将高温的热能直接转化成电能的过程。但是，单独的一个PN结可形成的电动势很小，所以将很多个这样的PN结用导电片串联起来，这样就可以得到足够高的电压，成为一个温差发电器，进行发电，充分利用微自由活塞动力装置所排废气的余热，提高能量的利用率。

如图2所示，所述蓄电池6分别与电子控制单元7、仪表盘14和车载照明系统15连接，所述温差发电器2用来将制动系统摩擦副中在工作过程中产生的摩擦热能转化为电能，同时将电能储存到车载电池中，用来供给车辆上的各种电子辅助系统和辅助电子设备，包括电动助力转向系统、ABS系统，车载空调13、仪表盘14、车载照明系统15等。

本次发明通过改变温差发电系统冷端的冷却形式，变传统的风冷为液冷，大大地提高了冷端的冷却效果，从而使得冷热端的温度差得到了一定程度的增加，最终达到提高系统热电转换效率的目的。为了使得环形水箱3保持低温，还包括换热系统，所述换热系统包括泵和换热器，所述泵、换热器和环形水箱3闭环连接。通过换热器确保环形水箱3保持低温。

系统中所回收到的电能可以通过电子控制单元7作用到车辆转向系统即转向盘10和转矩传感器9，使得车辆实现电动辅助转向功能。同样的，系统所回收的电能还可以通过电子控制单元7控制电动机8，用来控制制动轮缸11的压力变化，以此来控制制动器制动力的变化，实现汽车防抱死功能即ABS。这部分电能还能够用来供给车载空调13，仪表盘14和车辆照明系统15的工作。

所述实施例为本实用新型的优选的实施方式，但本实用新型并不限于上述实施方式，在不背离本实用新型的实质内容的情况下，本领域技术人员能够做出的任何显而易见的改进、替换或变型均属于本实用新型的保护范围。