本实用新型专利技术公开了一种二级转换的串联式汽车尾气温差发电装置，包括热电转换单元、电力变换单元和监控单元；本实用新型专利技术提供一种同时利用中低温热电器件的基于二级热交换器结构的汽车尾气温差发电装置，通过在前一级热交换器的上下表面布置中温热电器件，在后一级热交换器的上下表面布置低温热电器件从而实现发动机全工况工作条件下汽车尾气的二级热电转换，一方面提高了汽车尾气温差发电装置的回收功率，另一方面提高了汽车尾气温差发电装置的效率。具有清洁、高效、可靠性强的优点。
【技术实现步骤摘要】
本技术属于一种汽车尾气温差发电装置，具体的是一种利用二级热交换器结构进行热电转换的串联式汽车尾气温差发电装置。
技术介绍
传统汽车发动机的燃油能量约30%用于驱动车轮，约40%的能量以尾气废热和冷却水的方式散失，基于热电器件的热电转换技术吸收尾气废热进行发电利用是提高发动机燃油经济性的一项重要途径。目前，现有的汽车尾气温差发电装置大多采用单级热交换器结构，并且采用的只是最高耐温值低于350°C的低温器件，只能在发动机低负荷下运行时进行尾气废热回收，汽车尾气温差发电装置的发电功率和效率也较低(几十瓦或几百瓦)。若能设计二级转换结构的热电转换单元吸收发动机全工况运行时的尾气热量，将会大大提高汽车尾气温差发电装置的总体性能，从而进一步提高发动机的燃油经济性。
技术实现思路
以克服上述的不足，本技术提供了一种二级转换的串联式汽车尾气温差发电 目.ο本技术的技术方案是:一种二级转换的串联式汽车尾气温差发电装置，包括热电转换单元、电力变换单元和监控单元；所述的热电转换单元包括发动机、发动机冷却单元、第一热交换器、第一中温热电器件组、第二中温热电器件组、第一冷却水箱、第二冷却水箱、第二热交换器、第一低温热电器件组、第二低温热电器件组、第三冷却水箱、第四冷却水箱、散热器、三元催化器、消声器；发动机尾气依次通过第一热交换器、第二热交换器、三元催化器和消声器相连通往大气；第一热交换器的上下表面分别与第一中温热电器件组和第二中温热电器件组的热端相连，第一中温热电器件组和第二中温热电器件组的冷端分别与第一冷却水箱和第二冷却水箱相连；第二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第三冷却水箱和第四冷却水箱相连；发动机冷却单元的冷却水出口经过散热器后分为两个支路，其中一个支路由管道与第三冷却水箱的入口相通，第三冷却水箱的出口与第一冷却水箱的入口相连，另一个支路由管道与第四冷却水箱的入口相连，第四冷却水箱的出口与第二冷却水箱的入口相连，第二冷却水箱的出口与第一冷却水箱的出口相连后与发动机冷却单元的入口相连构成热电转换单元的冷却回路；第一中温热电器件组、第二中温热电器件组、第一低温热电器件组和第二低温热电器件组中所有热电器件的输出端进行串联作为整个热电转换单元的直流总输出端；所述的电力变换单元包括电压传感器V1、电流传感器Al、DC/DC、蓄电池、管理单元，热电转换单元的直流总输出端与电压传感器Vl并联后与电流传感器Al串联，然后与DC/DC的输入端相连；所述的DC/DC的输出端和蓄电池并联后与车载电器、热电转换单元中散热器的供电端相连；蓄电池通过数据线与管理单元相连，DC/DC和管理单元通过CAN总线与监控单元相连进行通讯；所述的监控单元包括电源模块、CAN模块、A/D转换模块、时钟模块、D/A输出模块、I/0输出模块、微控制器MCU ；所述的时钟模块与微控制器MCU连接，所述的电源模块的输入端与电力变换单元中蓄电池的输出端相连，电源模块的输出端与微控制器MCU相连；所述的CAN模块通过CAN总线与电力变换单元中的DC/DC和蓄电池管理单元相连进行通讯；所述的A/D转换模块的信号输入端与电压传感器Vl和电流传感器Al相连，A/D转换模块的信号输出端与微控制器MCU相连；所述的D/A输出模块的输入端与微控制器MCU连接，D/A输出模块与热电转换单元中散热器的信号控制端相连；所述的I/O输出模块输入端与微控制器MCU相连，I/O输出模块的输出端与车载电器的开关控制端相连。优选的，所述的监控单元还包括声光报警电路，所述的声光报警电路与I/O输出模块的输出端连接。优选的，所述的监控单元还包括SCI模块，所述的SCI模块通过RS232/485总线与工控机相连进行通信；优选的，所述的监控单元还包括GPRS模块，所述的微控制器MCU通过GPRS模块与远程监控中心相连进行通信。优选的，所述的监控单元还包括用于现场实时显示的IXD模块。本技术的技术效果是:一种二级转换的串联式汽车尾气温差发电装置充分利用了基于中温热电器件组的前级热交换器、基于低温热电器件组的后级热交换器进行汽车尾气温差发电，实现发动机全工况的尾气废热回收，大大提高了热电转换单元的发电功率，降低了蓄电池的容量，该装置利用时钟模块记录各种参数和状态的时间信息，可通过GPRS模块向远程监控中心发送各种过程参数和工作状态等信息，利用工控机和LCD模块进行实时显示，当相关部件处于不正常工作状态时进行声光报警提示；该装置智能化程度高、实时性强、清洁高效，适用于各种传统汽车发动机的尾气废热回收利用和发电的应用场合。【附图说明】图1为本专利技术的整体结构原理框图；图2为第一中温热电器件组的布局示意图；图3为第二中温热电器件组的布局示意图；图4为第一低温热电器件组的布局示意图；图5为第二低温热电器件组的布局示意图。【具体实施方式】下面结合附图及实施例对本专利技术作进一步的描述。如图1所示，一种二级转换的串联式汽车尾气温差发电装置的主体部分由热电转换单元、电力变换单元和监控单元构成；其特点是:热电转换单元利用二级热交换器与发动机尾气进行热交换，二级热交换器上下表面的中、低温热电器件组吸收尾气热量，发动机冷却单元的冷却水通过多个冷却水箱组给中、低温热电器件组中各个热电器件的冷端冷却从而构建温差进行发电；电力变换单元给装置的各部件供电，并对串联结构的中、低温热电器件组产生的直流电能进行变换给车载电器供电或给蓄电池充电；监控单元监测装置的各种参数和状态，记录它们的时间和日期，进行显示和报警提示，并控制相关执行部件。热电转换单元如图1所示，由发动机、冷却单元、第一热交换器、第一中温热电器件组、第二中温热电器件组、第一冷却水箱、第二冷却水箱、第二热交换器、第一低温热电器件组、第二低温热电器件组、第三冷却水箱、第四冷却水箱、散热器、三元催化器、消声器构成；发动机的尾气依次通过第一热交换器、第二热交换器、三元催化器和消声器通往大气；第一热交换器的上下表面分别与第一中温热电器件组(如图2所示)和第二中温热电器件组(如图3所示)的热端相连，第一中温热电器件组和第二中温热电器件组的冷端分别与第一冷却水箱和第二冷却水箱相连；具体的是第一中温热电器件组和第二中温热电器件组中的多个热电器件(皆为m行η列分布)的冷端，第二热交换器的上下表面分别与第一低温热电器件组(如图4所示)和第二低温热电器件组(如图5所示)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第三冷却水箱和第四冷却水箱相连；具体的是第一低温热电器件组和第二低温热电器件组中的多个热电器件l_l~m_n (皆为m行η列分布)的冷端，发动机冷却单元的冷却水出口经过散热器后分为两个支路，其中一个支路由管道与第三冷却水箱的入口相通，第三冷却水箱的出口与第一冷却水箱的入口相通，另一个支路由管道与第四冷却水箱的入口相通，第四冷却水箱的出口与第二冷却水箱的入口相通，第二冷却水箱的出口与第一冷却水箱的出口相通后与发动机冷却单元的入口相连构成热电转换单元的冷却回路；第一中温热电器件组、第二中温热电器件组、第一低温热电器件组和第二低温热电器件组中所有热电器本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种二级转换的串联式汽车尾气温差发电装置，其特征在于：包括热电转换单元、电力变换单元和监控单元；所述的热电转换单元包括发动机、发动机冷却单元、第一热交换器、第一中温热电器件组、第二中温热电器件组、第一冷却水箱、第二冷却水箱、第二热交换器、第一低温热电器件组、第二低温热电器件组、第三冷却水箱、第四冷却水箱、散热器、三元催化器和消声器；发动机尾气依次通过第一热交换器、第二热交换器、三元催化器和消声器相连通往大气；第一热交换器的上下表面分别与第一中温热电器件组和第二中温热电器件组的热端相连，第一中温热电器件组和第二中温热电器件组的冷端分别与第一冷却水箱和第二冷却水箱相连；第二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第三冷却水箱和第四冷却水箱相连；发动机冷却单元的冷却水出口经过散热器后分为两个支路，其中一个支路由管道与第三冷却水箱的入口相连，第三冷却水箱的出口与第一冷却水箱的入口相连，另一个支路由管道与第四冷却水箱的入口相连，第四冷却水箱的出口与第二冷却水箱的入口相连，第二冷却水箱的出口与第一冷却水箱的出口相连后与发动机冷却单元的入口相连构成热电转换单元的冷却回路；第一中温热电器件组、第二中温热电器件组、第一低温热电器件组和第二低温热电器件组中所有热电器件的输出端进行串联作为整个热电转换单元的直流总输出端；所述的电力变换单元包括电压传感器V1、电流传感器A1、DC/DC、蓄电池、管理单元，热电转换单元的直流总输出端与电压传感器V1并联后与电流传感器A1串联，然后与DC/DC的输入端相连；所述的DC/DC的输出端和蓄电池并联后与车载电器、热电转换单元中散热器的供电端相连；蓄电池通过数据线与管理单元相连，DC/DC和管理单元通过CAN总线与监控单元相连进行通讯；所述的监控单元包括电源模块、CAN模块、A/D转换模块、时钟模块、D/A输出模块、I/O输出模块、微控制器MCU；所述的时钟模块与微控制器MCU相连，所述的电源模块的输入端与电力变换单元中蓄电池的输出端相连，电源模块的输出端与微控制器MCU相连；所述的CAN模块通过CAN总线与电力变换单元中的DC/DC和蓄电池管理单元相连进行通讯；所述的A/D转换模块的信号输入端与电压传感器V1和电流传感器A1相连，A/D转换模块的信号输出端与微控制器MCU相连；所述的D/A输出模块的输入端与微控制器MCU连接，D/A输出模块与热电转换单元中散热器的信号控制端相连；所述的I/O输出模块输入端与微控制器MCU相连，I/O输出模块的输出端与车载电器的开关控制端相连。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：全睿，明鑫朗，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：新型
国别省市：湖北;42
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