一种四箱结构汽车尾气温差发电系统及监控方法技术方案

本发明专利技术公开了一种四箱结构汽车尾气温差发电系统及监控方法，系统包括温差发电单元、电压巡检单元和监控单元，温差发电单元利用四个并联结构的热交换器回收发动机尾气废热给各个热电器件提供热端温度，通过散热片管道对发动机自身冷却系统中的冷却水进行预先冷却后控制各个热电器件的冷端温度，从而构建它们的冷热端温差进行发电；电压巡检单元采集各个热电器件的电压，利用上位机进行实时显示；监控单元采集系统的总输出电压和电流，记录汽车所在的位置，接收巡检单元的各个热电模块电压数据，利用GPRS模块和Zigbee模块向远程监控中心发送上述参数和信息。本发明专利技术提供了一种清洁、高效、实用、无污染的汽车尾气温差发电系统，具有较广的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术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。
技术介绍
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，中国专利技术专利(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。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术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。本专利技术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；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；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。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。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。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本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种四箱结构汽车尾气温差发电系统，包括温差发电单元(1)、电压巡检单元(2)和监控单元(3)，其特征在于：所述温差发电单元(1)包括发动机(14)，发动机(14)与第一热交换器(23)、第二热交换器(28)、第三热交换器(33)和第四热交换器(38)相连，第一热交换器(23)～第四热交换器(38)吸收废热并进行热交换给第一低温热电器件组(22)、第二低温热电器件组(24)、第三低温热电器件组(27)、第四低温热电器件组(29)、第五低温热电器件组(32)、第六低温热电器件组(34)、第七低温热电器件组(37)和第八低温热电器件组(39)提供热端温度；所述温差发电单元(1)还包括冷却系统(13)，冷却系统(13)中的水通入第一多列冷却水箱组(21)、第二多列冷却水箱组(25)、第三多列冷却水箱组(26)、第四多列冷却水箱组(30)、第五多列冷却水箱组(31)、第六多列冷却水箱组(35)、第七多列冷却水箱组(36)和第八多列冷却水箱组(40)控制热电器件组的冷端温度，从而构建温差进行发电；所述电压巡检单元(2)包括第一单模块巡检从板(41)、第二单模块巡检从板(42)、第三单模块巡检从板(43)、第四单模块巡检从板(44)、第五单模块巡检从板(45)、第六单模块巡检从板(46)、第七单模块巡检从板(47)、第八单模块巡检从板(48)、第九单模块巡检从板(49)、第十单模块巡检从板(50)、第十一单模块巡检从板(51)、第十二单模块巡检从板(52)、第十三单模块巡检从板(53)、第十四单模块巡检从板(54)、第十五单模块巡检从板(55)和第十六单模块巡检从板(56)，第一单模块巡检从板(41)～第十六单模块巡检从板(56)与第一低温热电器件组(22)～第八低温热电器件组(39)中的热电器件相连采集电压并通过CAN总线(19)与巡检主板(20)相连进行通信，巡检主板(20)与上位机(4)相连显示各个热电器件组中的单器件电压；所述监控单元(3)中的微控制器MCU(6)通过I/O模块(57)与声光报警电路(5)相连，通过SCI模块(8)与GPS模块(6)相连，通过A/D转换模块(10)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(7)接收电压巡检单元(2)中的各个热电器件电压值，通过GPS模块(6)采集汽车所在位置信息，并由时钟模块(9)记录各个信息对应的时间和日期，通过LCD模块(58)进行实时显示，通过Zigbee模块(59)和GPRS模块(60)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(5)进行提示报警。...

【技术特征摘要】
1.一种四箱结构汽车尾气温差发电系统，包括温差发电单元(1)、
电压巡检单元(2)和监控单元(3)，其特征在于：所述温差发电单
元(1)包括发动机(14)，发动机(14)与第一热交换器(23)、第
二热交换器(28)、第三热交换器(33)和第四热交换器(38)相连，
第一热交换器(23)～第四热交换器(38)吸收废热并进行热交换给
第一低温热电器件组(22)、第二低温热电器件组(24)、第三低温热
电器件组(27)、第四低温热电器件组(29)、第五低温热电器件组(32)、
第六低温热电器件组(34)、第七低温热电器件组(37)和第八低温
热电器件组(39)提供热端温度；所述温差发电单元(1)还包括冷
却系统(13)，冷却系统(13)中的水通入第一多列冷却水箱组(21)、
第二多列冷却水箱组(25)、第三多列冷却水箱组(26)、第四多列冷
却水箱组(30)、第五多列冷却水箱组(31)、第六多列冷却水箱组(35)、
第七多列冷却水箱组(36)和第八多列冷却水箱组(40)控制热电器
件组的冷端温度，从而构建温差进行发电；
所述电压巡检单元(2)包括第一单模块巡检从板(41)、第二单
模块巡检从板(42)、第三单模块巡检从板(43)、第四单模块巡检从
板(44)、第五单模块巡检从板(45)、第六单模块巡检从板(46)、
第七单模块巡检从板(47)、第八单模块巡检从板(48)、第九单模块
巡检从板(49)、第十单模块巡检从板(50)、第十一单模块巡检从板
(51)、第十二单模块巡检从板(52)、第十三单模块巡检从板(53)、
第十四单模块巡检从板(54)、第十五单模块巡检从板(55)和第十

\t六单模块巡检从板(56)，第一单模块巡检从板(41)～第十六单模块
巡检从板(56)与第一低温热电器件组(22)～第八低温热电器件组
(39)中的热电器件相连采集电压并通过CAN总线(19)与巡检主
板(20)相连进行通信，巡检主板(20)与上位机(4)相连显示各
个热电器件组中的单器件电压；
所述监控单元(3)中的微控制器MCU(6)通过I/O模块(57)
与声光报警电路(5)相连，通过SCI模块(8)与GPS模块(6)相连，
通过A/D转换模块(10)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(7)接收电压巡检单元(2)中的各个热电器件电
压值，通过GPS模块(6)采集汽车所在位置信息，并由时钟模块(9)
记录各个信息对应的时间和日期，通过LCD模块(58)进行实时显示，
通过Zigbee模块(59)和GPRS模块(60)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(5)进行提
示报警。
2.根据权利要求1所述的四箱结构汽车尾气温差发电系统，其特
征在于：所述发动机(14)的排气管通过三元催化器(15)后分为四
路分别与第一热交换器(23)～第四热交换器(38)的入口相连，第
一热交换器(23)～第四热交换器(38)的出口相连后与消声器(16)
相连通往大气；且第一热交换器(23)的上下表面分别与第一低温热
电器件组(22)和第二低温热电器件组(24)的热端相连，第一低温
热电器件组(22)和第二低温热电器件组(24)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(21)和第二多列冷却水箱组(25)

\t相连；第二热交换器(28)的上下表面分别与第三低温热电器件组(27)
和第四低温热电器件组(29)的热端相连，第三低温热电器件组(27)
和第四低温热电器件组(29)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(26)和第四多列冷却水箱组(30)相连；第三热
交换器(33)的上下表面分别与第五低温热电器件组(32)和第六低
温热电器件组(34)的热端相连，第五低温热电器件组(32)和第六
低温热电器件组(34)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(31)和第六多列冷却水箱组(35)相连；第四热交换器
(38)的上下表面分别与第七低温热电器件组(37)和第八低温热电
器件组(39)的热端相连，第七低温热电器件组(37)和第八低温热
电器件组(39)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(36)和第八多列冷却水箱组(40)相连；第一低温热电器件组
(22)～第八低温热电器件组(39)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(17)串联和电压传感器V(18)并
联。
3.根据权利要求1或2所述的四箱结构汽车尾气温差发电系统，
其特征在于：所述温差发电单元(1)还包括第一散热片管道(11)...

【专利技术属性】
技术研发人员：全睿，周未，杨光友，马志艳，郑拓，陈学海，刘虎，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42