一种四箱结构汽车尾气温差发电系统及监控方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及汽车尾气温差发电装置及方法领域，具体地涉及一种四箱结构汽车尾气温差发电系统及监控方法。
【背景技术】
[0002]传统燃油发动机的燃油能量约30%以尾气废热的方式排放，造成了巨大的能量浪费，采用热电转换技术回收尾气废热进行发电供给车载系统使用是提高其燃油经济性的一个重要途径。目前，在进行车载应用时，在有限的车载可利用空间内尽可能提高汽车尾气温差发电系统的发电量是最大的挑战，大多数是基于皮卡和小轿车的平台采用单气箱(热交换器)方式安装在排气管道上实现汽车尾气温差发电，尽管对底盘系统的改动不大，但是由于单气箱的体积局限性，其能布局的热电器件数量非常有限，中国发明专利(公开号:104393791A，公开日:2015-03-04)报道了题为一种同时利用中低温热电器件的汽车尾气温差发电装置的专利文献，文献具体的介绍了利用二级热交换器与发动机尾气进行热交换，二级热交换器上校表面的中低温热电器件组吸收尾气热量，发动机冷却系统的冷却水通过冷却水箱组给中低温热电器件组的冷端冷却构建温差进行发电；该系统充分利用了中低温热电器件不同的工作温度范围，但是回收尾气的废热量也有限，热电器件温差发电的总功率不高。
【发明内容】
[0003]为解决上述问题，本发明的四箱结构汽车尾气温差发电系统及监控方法，在满足车载集成的条件下，较大程度回收尾气，实现了大功率的输出。
[0004]本发明的四箱结构汽车尾气温差发电系统，包括温差发电单元、电压巡检单元和监控单元，所述温差发电单元包括发动机，发动机与第一热交换器、第二热交换器、第三热交换器和第四热交换器相连，第一热交换器?第四热交换器吸收废热并进行热交换给第一低温热电器件组、第二低温热电器件组、第三低温热电器件组、第四低温热电器件组、第五低温热电器件组、第六低温热电器件组、第七低温热电器件组和第八低温热电器件组提供热端温度;所述温差发电单元还包括冷却系统，冷却系统中的水通入第一多列冷却水箱组、第二多列冷却水箱组、第三多列冷却水箱组、第四多列冷却水箱组、第五多列冷却水箱组、第六多列冷却水箱组、第七多列冷却水箱组和第八多列冷却水箱组控制热电器件组的冷端温度，从而构建温差进行发电；
[0005]所述电压巡检单元包括第一单模块巡检从板、第二单模块巡检从板、第三单模块巡检从板、第四单模块巡检从板、第五单模块巡检从板、第六单模块巡检从板、第七单模块巡检从板、第八单模块巡检从板、第九单模块巡检从板、第十单模块巡检从板、第十一单模块巡检从板、第十二单模块巡检从板、第十三单模块巡检从板、第十四单模块巡检从板、第十五单模块巡检从板和第十六单模块巡检从板，第一单模块巡检从板?第十六单模块巡检从板与第一低温热电器件组?第八低温热电器件组中的热电器件相连采集电压并通过CAN总线与巡检主板相连进行通信，巡检主板与上位机相连显示各个热电器件组中的单器件电压；
[0006]所述监控单元中的微控制器MCU通过I/O模块与声光报警电路相连，通过SCI模块与GPS模块相连，通过A/D转换模块采集多个热电器件组的发电总电压和输出电流，通过CAN模块接收电压巡检单元中的各个热电器件电压值，通过GPS模块采集汽车所在位置信息，并由时钟模块记录各个信息对应的时间和日期，通过LCD模块进行实时显示，通过Zigbee模块和GPRS模块将各个信息发送给远程监控中心，在相关信号超出设定阈值时通过声光报警电路进行提示报警。
[0007]具体的，所述发动机的排气管通过三元催化器后分为四路分别与第一热交换器?第四热交换器的入口相连，第一热交换器?第四热交换器的出口相连后与消声器相连通往大气;且第一热交换器的上下表面分别与第一低温热电器件组和第二低温热电器件组的热端相连，第一低温热电器件组和第二低温热电器件组的冷端分别与由多列冷却水箱组成的第一多列冷却水箱组和第二多列冷却水箱组相连;第二热交换器的上下表面分别与第三低温热电器件组和第四低温热电器件组的热端相连，第三低温热电器件组和第四低温热电器件组的冷端分别与由多列冷却水箱组成的第三多列冷却水箱组和第四多列冷却水箱组相连;第三热交换器的上下表面分别与第五低温热电器件组和第六低温热电器件组的热端相连，第五低温热电器件组和第六低温热电器件组的冷端分别与由多列冷却水箱组成的第五多列冷却水箱组和第六多列冷却水箱组相连;第四热交换器的上下表面分别与第七低温热电器件组和第八低温热电器件组的热端相连，第七低温热电器件组和第八低温热电器件组的冷端分别与由多列冷却水箱组成的第七多列冷却水箱组和第八多列冷却水箱组相连;第一低温热电器件组?第八低温热电器件组中的每一个低温热电器件组的表面均设置有五行六列的热电器件，所有热电器件进行串联后作为系统的总输出端依次与电流传感器A串联和电压传感器V并联。
[0008]具体的，所述温差发电单元还包括第一散热片管道，第一散热片管道的入口与冷却系统中冷却水的出口相连，第一散热片管道的出口分为八路，分别对应与第一多列冷却水箱组?第八多列冷却水箱组相连，第一多列冷却水箱组?第八多列冷却水箱组的出口相连后与第二散热片管道的入口相连，第二散热片管道的出口与冷却系统的冷却水入口相连构成冷却水回路;第一多列冷却水箱组?第八多列冷却水箱组中的每一列多列冷却水箱组均由六列冷却水箱构成，六列水箱的公共入口相连构成每一列多列冷却水箱组的冷却水入口，六列水箱的公共出口相连构成每一列多列冷却水箱组的冷却水出口。
[0009]具体的，第一单模块巡检从板和第二单模块巡检从板与第一低温热交换器组的热电器件的电压输出端相连检测它们的电压值，第三单模块巡检从板和第四单模块巡检从板与第二低温热交换器组的热电器件的电压输出端相连检测它们的电压值，第五单模块巡检从板和第六单模块巡检从板与第三低温热交换器组的热电器件的电压输出端相连检测它们的电压值，第七单模块巡检从板和第八单模块巡检从板与第四低温热交换器组的热电器件的电压输出端相连检测它们的电压值，第九单模块巡检从板和第十单模块巡检从板与第五低温热交换器组的热电器件的电压输出端相连检测它们的电压值，第十一单模块巡检从板和第十二单模块巡检从板与第六低温热交换器组的热电器件的电压输出端相连检测它们的电压值，第十三单模块巡检从板和第十四单模块巡检从板与第七低温热交换器组的热电器件的电压输出端相连检测它们的电压值，第十五单模块巡检从板和第十六单模块巡检从板与第八低温热交换器组的热电器件的电压输出端相连检测它们的电压值;第一单模块巡检从板?第十六单模块巡检从板通过CAN总线与巡检主板相连进行通信，巡检主板通过USB/RS485接口与上位机通信并实时显示各个热电器件的电压值和曲线。
[0010]具体的，第一单模块巡检从板?第十六单模块巡检从板中的各个单模块巡检从板均采用十五路多路选择开关与各个热电器件组连续的十五个串联的热电器件相连，再经过差分放大电路和滤波电路后由A/D转换电路进行电压信号采集，通过CAN接口向CAN总线发送经过软件滤波后的十五路单器件电压信息。
[0011]为实现本发明的目的，本发明还提供了四箱结构汽车尾气温差发电系统的监控方法，包括如下步骤:
[0012]步骤一:电压巡检单元中的第一单模块巡检从板?第十六单模块巡检从板采集它们对应的第一低温热电器件组?第八低温热电器件组中的各个热电器件电压信号并进行软件滤波处理，采用定时方式分时向CAN总线发送数据信息；
[0013]步骤二:巡检主板利用CAN总线接收上述信息并进行数据暂存，在一个周期时间内接收完所有热电器件电压信息后计算它们的平均值和标准差信息，利用可选择的USB接口或RS485接口与上位机进行通信，由上位机显示并保存所有热电器件的实时电压、电压平均值和标准差；