專利名稱：一種單模塊獨(dú)立水冷式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于ー種汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，具體而言，是ー種單模塊獨(dú)立水冷式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置。
背景技術(shù)：
我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速已成為世界第一大汽車生產(chǎn)國(guó)、第二大能源消費(fèi)國(guó)，隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展對(duì)化石能源的需求急劇增長(zhǎng)，然而，我國(guó)化石能源主要依靠國(guó)際市場(chǎng)的能源供給，在世界化石能源日益匱乏的今天，開(kāi)發(fā)新能源和替代能源或高效傳統(tǒng)能源已成為世界各國(guó)研究的重點(diǎn)。目前，全球能源危機(jī)不斷加深、汽車尾氣污染、全球氣候變暖日益加劇、汽車節(jié)能減排已成為世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)，汽車燃油中有高達(dá)60%的能量沒(méi)有被有效利用，其中約40%的能量以廢熱形式排放到空氣中，這樣不僅造成了能源的巨大浪費(fèi)而且加劇了對(duì)環(huán)境的污染，如果能將這部分汽車尾氣余熱利用起來(lái)，將會(huì)產(chǎn)生很好的社會(huì)效益和廣_的市場(chǎng)前景。近年來(lái)，美、日、歐等發(fā)達(dá)國(guó)家通過(guò)利用熱電轉(zhuǎn)換技術(shù)將廢熱轉(zhuǎn)換為電能，并應(yīng)用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了車載汽車尾氣余熱發(fā)電取得了一定的成果，但是轉(zhuǎn)換效率和輸出功率較低，由于采用一體化控制熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端溫度這種方式，熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端表面與冷卻設(shè)備表面接觸不夠科學(xué)合理導(dǎo)致熱量在熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端大量淤積，致使熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷熱端溫差建立不夠明顯使得裝置的輸出功率和總體熱電轉(zhuǎn)換效率較小，并且發(fā)出的電量只能提供部分車載儀器使用，這樣經(jīng)濟(jì)效益低且成本回收周期過(guò)長(zhǎng)，很難進(jìn)行市場(chǎng)推廣和實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，汽車的節(jié)能與減排綜合效益優(yōu)勢(shì)不明顯。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，設(shè)計(jì)ー種單模塊獨(dú)立水冷式、高轉(zhuǎn)換效率的可用于車載弱混合動(dòng)カ驅(qū)動(dòng)的汽車尾氣余熱熱電轉(zhuǎn)換裝置，通過(guò)為每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊緊貼安裝ー個(gè)獨(dú)立小水箱、控制其冷端溫度増加冷熱端溫度差，通過(guò)電壓巡檢對(duì)每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行輸出電壓特性檢測(cè)并顯示分析其輸出電壓特性，根據(jù)檢測(cè)輸出電壓特性對(duì)每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行電氣拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)最優(yōu)化串并聯(lián)組合最大程度的提高汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率，具有轉(zhuǎn)換效率高、可操作性強(qiáng)、輸出功率大等優(yōu)點(diǎn)，以克服上述的不足。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型由熱電轉(zhuǎn)換單元和電壓檢測(cè)單元構(gòu)成，其特點(diǎn)是熱電轉(zhuǎn)換單元包括第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元和第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元，每ー級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元都有五層，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元從上至下依次為第一水箱層、第ー熱電轉(zhuǎn)換模塊層、第一集熱器、第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第二水箱層，其中第一水箱層和第 ニ水箱層都由多個(gè)獨(dú)立的小水箱構(gòu)成，各個(gè)獨(dú)立小水箱由導(dǎo)水管相連接，第一水箱層各個(gè)小水箱的下表面對(duì)應(yīng)與第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的上表面相連，第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層的下表面與第一集熱器的上表面相連，第一集熱器的下表面與第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層的上表面相連，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的下表面對(duì)應(yīng)與第二水箱層各個(gè)小水箱的上表面相連；第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換單元從上至下依次為第三水箱層、第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層、第二集熱器、第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第四水箱層，其中第三水箱層和第四水箱層都由多個(gè)獨(dú)立的小水箱構(gòu)成，各個(gè)獨(dú)立小水箱由導(dǎo)水管相連接，第三水箱層各個(gè)小水箱的下表面對(duì)應(yīng)與第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的上表面相連，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層的下表面與第二集熱器的上表面相連，第二集熱器的下表面與第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層的上表面相連，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的下表面對(duì)應(yīng)與第四水箱層各個(gè)小水箱的上表面相連；第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第一水箱層通過(guò)導(dǎo)水管與第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第三水箱層串聯(lián)連接，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第二水箱層通過(guò)導(dǎo)水管與第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊単元中的第四水箱層串聯(lián)連接，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第一集熱器通過(guò)導(dǎo)氣管與第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第二集熱器串聯(lián)連接，每ー級(jí)熱電轉(zhuǎn)換單元都由熱電轉(zhuǎn)換模塊冷熱兩端的溫度差產(chǎn)生直流電能，每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊正負(fù)極都有兩條電壓高溫導(dǎo)線，每16個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊為一組，由每組32根高溫導(dǎo)線與電壓巡檢單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送。電壓檢測(cè)單元每組熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓通過(guò)32根高溫導(dǎo)線與所述電壓巡 檢單元中的接線板輸入端ロ相連，接線板輸出端ロ通過(guò)每組32根排線與電壓巡檢單元中的檢測(cè)從板相連，電壓巡檢單元中的檢測(cè)從板通過(guò)內(nèi)部CAN總線與電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板相連，電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板由USB或RS232接ロ向上位機(jī)傳送各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板通過(guò)外部CAN總線與汽車尾氣熱電發(fā)電系統(tǒng)主控制器相連進(jìn)行通信。上述熱電轉(zhuǎn)換單元還包括第一水閥Tl、第二水閥T2、第三水閥T3、第四水閥T4、水泵、風(fēng)扇、儲(chǔ)水箱、進(jìn)氣ロ、出氣ロ、冷卻水進(jìn)ロ、冷卻水出ロ、導(dǎo)水管、導(dǎo)氣管以及相關(guān)導(dǎo)線，所述熱電轉(zhuǎn)換単元由前后兩級(jí)串聯(lián)單元組成，所述熱電轉(zhuǎn)換模塊層都為四行八列布局共32個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊，每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端表面都與ー個(gè)獨(dú)立小水箱緊貼相連，具體連接方式為第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第一水箱層每個(gè)小水箱的下表面相連，每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第一集熱器的上表面相連，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第一集熱器的下表面相連，每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第二水箱層每個(gè)小水箱的上表面相連，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第三水箱層每個(gè)小水箱的下表面相連，每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第二集熱器的上表面相連，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第二集熱器的下表面相連，每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第四水箱層每個(gè)小水箱的上表面相連；每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的正負(fù)極通過(guò)高溫導(dǎo)線單獨(dú)引線，16個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組與電壓巡檢単元中的接線板各個(gè)對(duì)應(yīng)輸入端ロ相連，具體連接方式為第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第一 32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第二 32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第三32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第四32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第五32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第六32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第七32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第八32根高溫導(dǎo)線接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ ；發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫尾氣通過(guò)進(jìn)氣ロ導(dǎo)氣管與第ー集熱器的進(jìn)氣導(dǎo)氣管相連，第一集熱器的出氣ロ導(dǎo)氣管與第二集熱器的進(jìn)氣ロ導(dǎo)氣管相連，第二集熱器的出氣ロ導(dǎo)氣管與大氣相連；汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置的冷卻水出口依次與第一水閥Tl、第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元的冷卻水公共進(jìn)ロ導(dǎo)水管相連，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊単元的冷卻水公共進(jìn)ロ導(dǎo)水管分為上下兩路分別與第一水箱層和第二水箱層的入口導(dǎo)水管相連，第一水箱層的入口導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，通過(guò)第一水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與第三水箱層入ロ導(dǎo)水管相連，第三水箱層的入ロ導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，在通過(guò)第三水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與熱電轉(zhuǎn)換単元的冷卻水公共出ロ導(dǎo)水管相連，第二水箱層的入ロ導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，在通過(guò)第二水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與第四水箱層入ロ導(dǎo)水管相連，第四水箱層的入ロ導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，在通過(guò)第四水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與熱電轉(zhuǎn)換單元的冷卻水公共出口導(dǎo)水管相連，冷卻水公共出口導(dǎo)水管通過(guò)第二水閥T2連接到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置或依次與第三水閥T3、儲(chǔ)水箱、風(fēng)扇、水泵、第四水閥T4、第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元的冷卻水公共進(jìn)氣ロ導(dǎo)氣管道相連。[0009]上述第一、第二、第三和第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層與第一、第二、第三和第四水箱層，第一和第二集熱器之間未接觸連接的部分均填充耐高溫隔熱材料，每級(jí)熱電轉(zhuǎn)換単元露在外面的部分其周圍均包裹耐高溫隔熱材料，防止熱電轉(zhuǎn)換單元的熱量丟失。上述電壓巡檢單元包括接線板、32根排線組1_1、32根排線組2_1、32根排線組
3-1、32根排線組4-1、32根排線組5-1、32根排線組6-1、32根排線組7-1、32根排線組8-1、檢測(cè)從板I、檢測(cè)從板2、檢測(cè)從板3、檢測(cè)從板4、檢測(cè)從板5、檢測(cè)從板6、檢測(cè)從板7、檢測(cè)從板8、檢測(cè)主板、上位機(jī)；接線板用來(lái)連接熱電轉(zhuǎn)換単元與電壓巡檢單元，接線板輸入端ロ連接熱電轉(zhuǎn)換模塊電壓正負(fù)極32根高溫導(dǎo)線組，輸出端ロ連接對(duì)應(yīng)的32根排線組，具體連接方式為 第一 32根高溫導(dǎo)線I與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組1-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第二 32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組2-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第三32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組3-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第四32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組4-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第五32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組5-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第六32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組6-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第七32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組7-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第八32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組8-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，各個(gè)檢測(cè)從板檢測(cè)與其對(duì)應(yīng)相連的32根高溫導(dǎo)線組所對(duì)應(yīng)的16個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，32根排線組1-1與檢測(cè)從板I相連、32根排線組2-1與檢測(cè)從板2相連、32根排線組3-1與檢測(cè)從板3相連、32根排線組4-1與檢測(cè)從板4相連、32根排線組5-1與檢測(cè)從板5相連、32根排線組6-1與檢測(cè)從板6相連、32根排線組7-1與檢測(cè)從板7相連、32根排線組8_1與檢測(cè)從板8相連，各個(gè)檢測(cè)從板通過(guò)內(nèi)部CAN總線與檢測(cè)主板相連；檢測(cè)主板通過(guò)USB接ロ或RS232接ロ與上位機(jī)相連和通過(guò)外部CAN總線與汽車尾氣熱電發(fā)電系統(tǒng)主控制器相連。由于本實(shí)用新型采用單熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端緊貼ー個(gè)獨(dú)立小水箱控制每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端溫度，使每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊冷熱端溫度差大大增加，相較目前已有的冷卻設(shè)備一體化控制多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊組冷端溫度更能有效的增加冷熱端溫度差從而提高熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出功率；采取前后中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊單元和低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊單元串聯(lián)連接方式能更有效的充分吸收汽車尾氣余熱，提高裝置吸收高溫尾氣余熱的利用率；采用分路導(dǎo)水管將冷卻水分為四路分別送入每行小水箱，使每個(gè)獨(dú)立小水箱能夠同時(shí)控制與其對(duì)應(yīng)的熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端溫度，不僅能増加熱電轉(zhuǎn)換模塊冷熱端溫度差而且能夠使所有熱電轉(zhuǎn)換模塊同時(shí)工作，最大程度的増加裝置的輸出電能；采用發(fā)動(dòng)機(jī)自身冷卻裝置的冷卻水或外部獨(dú)立設(shè)計(jì)的冷卻水回路，使裝置的操作變得方便可行同時(shí)能夠降低裝置的開(kāi)發(fā)和回收成本；對(duì)每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓進(jìn)行獨(dú)立輸出同時(shí)通過(guò)多個(gè)檢測(cè)從板進(jìn)行檢測(cè)，能夠及時(shí)檢測(cè)每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓、準(zhǔn)確了解每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的工作效率，同時(shí)減少了檢測(cè)主板的負(fù)荷；對(duì)每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行最優(yōu)化串并聯(lián)組合，可以最大程度的提高汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率。本實(shí)用新型經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)與改良，解決了熱電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換效率低、汽車尾氣余熱利用不充分、輸出功率低等難題，提高了熱電轉(zhuǎn)換裝置的轉(zhuǎn)換效率和輸出功率，有助于實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能與減排。

為了進(jìn)一歩理解本實(shí)用新型，作為說(shuō)明書一部分的附圖指示了本實(shí)用新型的實(shí)施例，而所作的說(shuō)明用于解釋本實(shí)用新型的原理。圖I為本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層布局及其電壓檢測(cè)示意圖。圖3為本實(shí)用新型第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層布局及其電壓檢測(cè)示意圖。圖4為本實(shí)用新型第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層布局及其電壓檢測(cè)示意圖。圖5為本實(shí)用新型第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層布局及其電壓檢測(cè)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)ー步的描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。本實(shí)用新型的主體部分由熱電轉(zhuǎn)換單元和電壓檢測(cè)單元組成(如圖I所示)，其 中發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫尾氣通過(guò)排氣管道和集熱器傳遞熱量給所述熱電轉(zhuǎn)換單元中的熱電轉(zhuǎn)換模塊熱端，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置中的冷卻水或外部獨(dú)立設(shè)計(jì)的冷卻水回路通過(guò)水箱層控制所述熱電轉(zhuǎn)換單元中的熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端溫度；熱電轉(zhuǎn)換單元包括第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元和第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元，每ー級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊単元都有五層，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元從上至下依次為第一水箱層、第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層、第一集熱器、第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第二水箱層，其中第一水箱層和第二水箱層都由多個(gè)獨(dú)立的小水箱構(gòu)成，各個(gè)獨(dú)立小水箱由導(dǎo)水管相連接，第一水箱層各個(gè)小水箱的下表面對(duì)應(yīng)與第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的上表面相連，第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層的下表面與第一集熱器的上表面相連，第一集熱器的下表面與第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層的上表面相連，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的下表面對(duì)應(yīng)與第二水箱層各個(gè)小水箱的上表面相連；第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換單元從上至下依次為第三水箱層、第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層、第二集熱器、第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第四水箱層，其中第三水箱層和第四水箱層都由多個(gè)獨(dú)立的小水箱構(gòu)成，各個(gè)獨(dú)立小水箱由導(dǎo)水管相連接，第三水箱層各個(gè)小水箱的下表面對(duì)應(yīng)與第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的上表面相連，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層的下表面與第二集熱器的上表面相連，第二集熱器的下表面與第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層的上表面相連，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的下表面對(duì)應(yīng)與第四水箱層各個(gè)小水箱的上表面相連；第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第一水箱層通過(guò)導(dǎo)水管與第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第三水箱層串聯(lián)連接，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第二水箱層通過(guò)導(dǎo)水管與第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第四水箱層串聯(lián)連接，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第一集熱器通過(guò)導(dǎo)氣管與第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第二集熱器串聯(lián)連接，每ー級(jí)熱電轉(zhuǎn)換單元都由熱電轉(zhuǎn)換模塊冷熱兩端的溫度差產(chǎn)生直流電能， 每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊正負(fù)極都有兩條電壓高溫導(dǎo)線，每16個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊為一組，由每組32根高溫導(dǎo)線與電壓巡檢單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；每組熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓通過(guò)32根高溫導(dǎo)線與所述電壓巡檢單元中的接線板輸入端ロ相連，接線板輸出端ロ通過(guò)每組32根排線與電壓巡檢單元中的檢測(cè)從板相連，電壓巡檢單元中的檢測(cè)從板通過(guò)內(nèi)部CAN總線與電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板相連，電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板由USB或RS232接ロ向上位機(jī)傳送各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板通過(guò)外部CAN總線與汽車尾氣熱電發(fā)電系統(tǒng)主控制器相連進(jìn)行通信；最終根據(jù)上位機(jī)顯示的電壓數(shù)值對(duì)各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行最優(yōu)化串并聯(lián)組合，將輸出電壓特性相同或相近的熱電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行并聯(lián)，將輸出電壓特性相差較大的熱電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行串聯(lián)，最終把所有熱電轉(zhuǎn)換模塊串聯(lián)后的產(chǎn)能總值作為熱電轉(zhuǎn)換裝置的輸出總電能。熱電轉(zhuǎn)換單元(如圖I所示)還包括第一水閥Tl、第二水閥T2、第三水閥T3、第四水閥T4、水泵、風(fēng)扇、儲(chǔ)水箱、進(jìn)氣ロ、出氣ロ、冷卻水進(jìn)ロ、冷卻水出ロ、導(dǎo)水管、導(dǎo)氣管以及相關(guān)導(dǎo)線。所述熱電轉(zhuǎn)換單元由前后兩級(jí)串聯(lián)單元組成，所述熱電轉(zhuǎn)換模塊層都為四行八列布局共32個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊(如圖2, 3,4, 5所不)，姆個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端表面都與一個(gè)獨(dú)立小水箱緊貼相連，具體連接方式為第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第一水箱層每個(gè)小水箱的下表面相連，每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第一集熱器的上表面相連，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第一集熱器的下表面相連，每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第二水箱層每個(gè)小水箱的上表面相連，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第三水箱層每個(gè)小水箱的下表面相連，每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第ニ集熱器的上表面相連，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第二集熱器的下表面相連，每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第四水箱層每個(gè)小水箱的上表面相連；每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的正負(fù)極通過(guò)高溫導(dǎo)線單獨(dú)引線，16個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組與電壓巡檢單元中的接線板上各個(gè)對(duì)應(yīng)輸入端ロ相連，具體連接方式為第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第一 32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為一組由第二 32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第三32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第四32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第五32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第六32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第七32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第八32根高溫導(dǎo)線接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ ；發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫尾氣通過(guò)進(jìn)氣ロ導(dǎo)氣管與第一集熱器的進(jìn)氣導(dǎo)氣管相連，第一集熱器的出氣ロ 導(dǎo)氣管與第二集熱器的進(jìn)氣ロ導(dǎo)氣管相連，第二集熱器的出氣ロ導(dǎo)氣管與大氣相連；汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置的冷卻水出ロ依次與第一水閥Tl、第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元的冷卻水公共進(jìn)ロ導(dǎo)水管相連，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元的冷卻水公共進(jìn)ロ導(dǎo)水管分為上下兩路分別與第一水箱層和第二水箱層的入ロ導(dǎo)水管相連，第一水箱層的入ロ導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，通過(guò)第一水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與第三水箱層入ロ導(dǎo)水管相連，第三水箱層的入ロ導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，在通過(guò)第三水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與熱電轉(zhuǎn)換單元的冷卻水公共出口導(dǎo)水管相連，第二水箱層的入口導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，在通過(guò)第二水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與第四水箱層入口導(dǎo)水管相連，第四水箱層的入口導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，在通過(guò)第四水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與熱電轉(zhuǎn)換單元的冷卻水公共出口導(dǎo)水管相連，冷卻水公共出口導(dǎo)水管通過(guò)第二水閥T2連接到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置或依次與第三水閥T3、儲(chǔ)水箱、風(fēng)扇、水泵、第四水閥T4、第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元的冷卻水公共進(jìn)氣ロ導(dǎo)氣管道相連。第一、第二、第三和第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層與第一、第二、第三和第四水箱層，第一和第二集熱器之間未接觸連接的部分均填充耐高溫隔熱材料，每級(jí)熱電轉(zhuǎn)換単元露在外面的部分其周圍均包裹耐高溫隔熱材料，防止熱電轉(zhuǎn)換單元的熱量丟失。電壓巡檢單元(如圖I所示)包括接線板、32根排線組1_1、32根排線組2_1、32根排線組3-1、32根排線組4-1、32根排線組5-1、32根排線組6-1,32根排線組7-1,32根排線組8-1、檢測(cè)從板I、檢測(cè)從板2、檢測(cè)從板3、檢測(cè)從板4、檢測(cè)從板5、檢測(cè)從板6、檢測(cè)從板7、檢測(cè)從板8、檢測(cè)主板、上位機(jī)；接線板用來(lái)連接熱電轉(zhuǎn)換単元與電壓巡檢單元，接線板輸入端ロ連接熱電轉(zhuǎn)換模塊電壓正負(fù)極32根高溫導(dǎo)線組，輸出端ロ連接對(duì)應(yīng)的32根排線組，具體連接方式為第一 32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組1-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第二 32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組2-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連(如圖2所示)，第三32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組3-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第四32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組4-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連(如圖3所示)，第五32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組5-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第六32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組6-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連(如圖4所示)，第七32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組7-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第八32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組8-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連(如圖5所示)，各個(gè)檢測(cè)從板檢測(cè)與其對(duì)應(yīng)相連的32根高溫導(dǎo)線組所對(duì)應(yīng)的16個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，32根排線組1-1與檢測(cè)從板I相連、32根排線組2-1與檢測(cè)從板2相連(如圖2所示)、32根排線組3_1與檢測(cè)從板3相連、32根排線組4-1與檢測(cè)從板4相連(如圖3所示)、32根排線組5_1與檢測(cè)從板5相連、32根排線組6-1與檢測(cè)從板6相連(如圖4所示)、32根排線組7_1與檢測(cè)從板7相連、32根排線組8-1與檢測(cè)從板8相連(如圖5所示)，各個(gè)檢測(cè)從板通過(guò)內(nèi)部CAN總線與檢測(cè)主板相連；檢測(cè)主板通過(guò)USB接ロ或RS232接ロ與上位機(jī)相連和通過(guò)外部CAN總線與 汽車尾氣熱電發(fā)電系統(tǒng)主控制器相連進(jìn)行通信(如圖I所示)。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，車載應(yīng)用時(shí)，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)動(dòng)之前，打開(kāi)第一水閥Tl和第二水閥T2，關(guān)閉第三水閥T3和第四水閥T4，由發(fā)動(dòng)機(jī)自帶冷卻裝置向每個(gè)水箱層注入溫度約90°C的冷卻水，為每個(gè)小水箱注入冷卻水從而實(shí)現(xiàn)對(duì)每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端冷卻，冷卻水首先由公共冷卻水進(jìn)ロ通入第一水箱層和第二水箱層，然后在由第一水箱層出ロ通入第三水箱層，由第二水箱層出口通入第四水箱層，最后由公共冷卻水出口通入發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻水的循環(huán)使用；汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之后，高溫尾氣通過(guò)進(jìn)氣ロ依次進(jìn)入第一集熱器和第二集熱器，通過(guò)第一集熱器時(shí)分別為第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊熱端提供高溫，通過(guò)第二集熱器時(shí)分別為第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊熱端提供高溫，每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊通過(guò)熱端吸收熱量從而由冷熱端溫度差來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度差發(fā)電，高溫尾氣經(jīng)過(guò)第一集熱器時(shí)由導(dǎo)氣管通入第二集熱器，尾氣通過(guò)第二集熱箱后由出氣ロ排向大氣；實(shí)驗(yàn)時(shí)，在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)之前，打開(kāi)第三水閥T3和第四水閥T4，關(guān)閉第一水閥Tl和第二水閥T2，由水泵通過(guò)冷卻水公共進(jìn)氣ロ向第一水箱層和第二水箱層提供冷卻水，為每個(gè)小水箱注入冷卻水從而控制第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端溫度，冷卻水再由第一水箱層出水口和第二水箱層出水ロ通入第三水箱層和第四水箱層，為每個(gè)小水箱注入冷卻水同時(shí)為第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端提供冷端溫度，冷卻水由第三水箱層和第四水箱層公共出水ロ通入儲(chǔ)水箱，然后經(jīng)過(guò)冷卻風(fēng)扇，最后通過(guò)水泵由冷卻水進(jìn)ロ對(duì)熱電轉(zhuǎn)換單元提供冷卻水，實(shí)現(xiàn)對(duì)冷卻水的循環(huán)使用。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，熱電轉(zhuǎn)換單元工作時(shí)，熱電轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生輸出電壓并通過(guò)32根高溫導(dǎo)線組和32根排線組把電壓信號(hào)傳送到電壓巡檢單元中的各個(gè)檢測(cè)從板上，每個(gè)檢測(cè)從板通過(guò)多路選擇開(kāi)關(guān)電路選通每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊輸出電壓信號(hào)引出端作為ー個(gè)通道進(jìn)行連續(xù)A/D采集9次(軟件設(shè)計(jì)時(shí)可設(shè)計(jì)不同采樣次數(shù))，并對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行軟件濾波處理同時(shí)采用冒泡法對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行從低到高排列，除去最高三組值和最低三組值(可根據(jù)實(shí)際情況選擇除去不同組數(shù))后對(duì)中間三組值求平均數(shù)并且把平均數(shù)暫時(shí)存儲(chǔ)起來(lái)作為該通道所對(duì)應(yīng)的溫差發(fā)電模塊的實(shí)際電壓值，檢測(cè)從板I用來(lái)檢測(cè)第一熱電模塊轉(zhuǎn)換層前四列共16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，檢測(cè)從板2用來(lái)檢測(cè)第一熱電模塊轉(zhuǎn)換層后四列共16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，檢測(cè)從板3用來(lái)檢測(cè)第二熱電模塊轉(zhuǎn)換層前四列共16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，檢測(cè)從板4用來(lái)檢測(cè)第二熱電模塊轉(zhuǎn)換層后四列共16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，檢測(cè)從板5用來(lái)檢測(cè)第三熱電模塊轉(zhuǎn)換層前四列共16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，檢測(cè)從板6用來(lái)檢測(cè)第三熱電模塊轉(zhuǎn)換層后四列共16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，檢測(cè)從板7用來(lái)檢測(cè)第四熱電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換層前四列共16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，檢測(cè)從板8用來(lái)檢測(cè)第四熱電模塊轉(zhuǎn)換層后四列共16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板以50ms (可根據(jù)實(shí)際情況選擇不同時(shí)間周期)為ー個(gè)周期通過(guò)內(nèi)部CAN總線進(jìn)行ID呼叫每ー個(gè)檢測(cè)從板，8個(gè)檢測(cè)從板在8個(gè)時(shí)間周期(400ms)內(nèi)被呼叫完，檢測(cè)從板接收到檢測(cè)主板通過(guò)內(nèi)部CAN總線發(fā)送過(guò)來(lái)的ID呼叫信號(hào)與其自身拔碼開(kāi)關(guān)電路設(shè)定的ID值相同吋，檢測(cè)從板根據(jù)一定格式和通信協(xié)議通過(guò)內(nèi)部CAN總線向檢測(cè)主板發(fā)送所采集的熱電 轉(zhuǎn)換模塊輸出電壓暫存信息，檢測(cè)主板對(duì)8個(gè)檢測(cè)從板發(fā)送的電壓信息進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換并計(jì)算電壓的方差分析系統(tǒng)中各個(gè)溫差發(fā)電模塊的一致性和耐久性，根據(jù)軟件數(shù)據(jù)操作中的需要選擇USB或RS232接ロ，檢測(cè)主板以500ms為周期向上位機(jī)發(fā)送各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的電壓信息并在上位機(jī)監(jiān)控界面上進(jìn)行顯示，與此同時(shí)檢測(cè)主板通過(guò)外部CAN總線向汽車尾氣熱電發(fā)電系統(tǒng)主控制器發(fā)送熱電轉(zhuǎn)換模塊輸出電壓信息，根據(jù)檢測(cè)電壓信息對(duì)裝置進(jìn)行控制操作。在本實(shí)用新型的實(shí)施例中，熱電轉(zhuǎn)換單元和電壓巡檢單元正常工作時(shí)，根據(jù)多次循環(huán)檢測(cè)和記錄的電壓信息對(duì)熱電轉(zhuǎn)換模塊電氣連接方式進(jìn)行最優(yōu)化串并聯(lián)，分別把輸出電壓等級(jí)相同、輸出特性相近的熱電轉(zhuǎn)換模塊Al-An、熱電轉(zhuǎn)換模塊Bl-Bn、熱電轉(zhuǎn)換模塊Cl-Cn和熱電轉(zhuǎn)換模塊Dl-Dn、熱電轉(zhuǎn)換模塊El-En各自進(jìn)行并聯(lián),然后對(duì)并聯(lián)組合后的熱電轉(zhuǎn)換模塊Al-An、Bl-Bn、Cl-CruDl-Dn和El-En依次進(jìn)行串聯(lián)，從而通過(guò)優(yōu)化汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置的最大輸出電流和輸出電壓等級(jí)，提高其最大輸出功率和熱電轉(zhuǎn)換效率。最后應(yīng)說(shuō)明，本實(shí)用新型的實(shí)施僅用于說(shuō)明技術(shù)方案而非限制。本實(shí)用新型說(shuō)明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本專業(yè)領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技木。
權(quán)利要求1.ー種單模塊獨(dú)立水冷式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，包括熱電轉(zhuǎn)換単元和電壓巡檢單元，其特征在干 發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫尾氣通過(guò)排氣管道和集熱器傳遞熱量給所述熱電轉(zhuǎn)換單元中的熱電轉(zhuǎn)換模塊熱端，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置中的冷卻水或外部獨(dú)立設(shè)計(jì)的冷卻水回路通過(guò)水箱層控制所述熱電轉(zhuǎn)換単元中的熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端溫度；所述熱電轉(zhuǎn)換単元包括第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊単元和第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元，每ー級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊単元都有五層，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元從上至下依次為第一水箱層、第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層、第一集熱器、第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第二水箱層，其中第一水箱層和第二水箱層都由多個(gè)獨(dú)立的小水箱構(gòu)成，各個(gè)獨(dú)立小水箱由導(dǎo)水管相連接，第一水箱層各個(gè)小水箱的下表面對(duì)應(yīng)與第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的上表面相連，第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層的下表面與第一集熱器的上表面相連，第一集熱器的下表面與第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層的上表面相連，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的下表面對(duì)應(yīng)與第二水箱層各個(gè)小水箱的上表面相連；第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換單元從上至下依次為第三水箱層、第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層、第二集熱器、第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層和第四水箱層，其中第三水箱層和第四水箱層都由多個(gè)獨(dú)立的小水箱構(gòu)成，各個(gè)獨(dú)立小水箱由 導(dǎo)水管相連接，第三水箱層各個(gè)小水箱的下表面對(duì)應(yīng)與第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的上表面相連，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層的下表面與第二集熱器的上表面相連，第二集熱器的下表面與第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層的上表面相連，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的下表面對(duì)應(yīng)與第四水箱層各個(gè)小水箱的上表面相連；第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第一水箱層通過(guò)導(dǎo)水管與第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第三水箱層串聯(lián)連接，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第二水箱層通過(guò)導(dǎo)水管與第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第四水箱層串聯(lián)連接，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第一集熱器通過(guò)導(dǎo)氣管與第二級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元中的第二集熱器串聯(lián)連接，每ー級(jí)熱電轉(zhuǎn)換單元都由熱電轉(zhuǎn)換模塊冷熱兩端的溫度差產(chǎn)生直流電能，每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊正負(fù)極都有兩條電壓高溫導(dǎo)線，每16個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊為一組，由每組32根高溫導(dǎo)線與電壓巡檢單元進(jìn)行數(shù)據(jù)傳送；每組熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓通過(guò)32根高溫導(dǎo)線與所述電壓巡檢單元中的接線板輸入端ロ相連，接線板輸出端ロ通過(guò)每組32根排線與電壓巡檢單元中的檢測(cè)從板相連，電壓巡檢單元中的檢測(cè)從板通過(guò)內(nèi)部CAN總線與電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板相連，電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板由USB或RS232接ロ向上位機(jī)傳送各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的電壓檢測(cè)數(shù)據(jù)并進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示，電壓巡檢單元中的檢測(cè)主板通過(guò)外部CAN總線與汽車尾氣熱電發(fā)電系統(tǒng)主控制器相連進(jìn)行通信；最終根據(jù)上位機(jī)顯示的電壓數(shù)值對(duì)各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行最優(yōu)化串并聯(lián)組合，將輸出電壓特性相同或相近的熱電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行并聯(lián)，將輸出電壓特性相差較大的熱電轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行串聯(lián)，最終把所有熱電轉(zhuǎn)換模塊串聯(lián)后的產(chǎn)能總值作為熱電轉(zhuǎn)換裝置的輸出總電能。
2.如權(quán)利要求I所述的ー種單模塊獨(dú)立水冷式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于熱電轉(zhuǎn)換單元還包括第一水閥Tl、第二水閥T2、第三水閥T3、第四水閥T4、水泵、風(fēng)扇、儲(chǔ)水箱、進(jìn)氣ロ、出氣ロ、冷卻水進(jìn)ロ、冷卻水出ロ、導(dǎo)水管、導(dǎo)氣管以及相關(guān)導(dǎo)線，所述熱電轉(zhuǎn)換単元由前后兩級(jí)串聯(lián)單元組成，所述熱電轉(zhuǎn)換模塊層都為四行八列布局共32個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊，每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊冷端表面都與ー個(gè)獨(dú)立小水箱緊貼相連，具體連接方式為第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第一水箱層每個(gè)小水箱的下表面相連，每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第一集熱器的上表面相連，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第一集熱器的下表面相連，每個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第二水箱層每個(gè)小水箱的上表面相連，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第三水箱層每個(gè)小水箱的下表面相連，每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第二集熱器的上表面相連，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的熱端表面與第二集熱器的下表面相連，每個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊的冷端表面對(duì)應(yīng)與第四水箱層每個(gè)小水箱的上表面相連；每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的正負(fù)極通過(guò)高溫導(dǎo)線單獨(dú)引線，16個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組與電壓巡檢単元中的接線板各個(gè)對(duì)應(yīng)輸入端ロ相連，具體連接方式為第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第一 32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第一熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第二 32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第三32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第二熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)中高溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第四32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第五32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第三熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第六32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層前四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第七32根高溫導(dǎo)線組接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ，第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層后四行四列16個(gè)低溫型熱電轉(zhuǎn)換模塊為ー組由第八32根高溫導(dǎo)線接到接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ；發(fā)動(dòng)機(jī)排出的高溫尾氣通過(guò)進(jìn)氣ロ導(dǎo)氣管與第一集熱器的進(jìn)氣導(dǎo)氣管相連，第一集熱器的出氣ロ導(dǎo)氣管與第二集熱器的進(jìn)氣ロ導(dǎo)氣管相連，第二集熱器的出氣ロ導(dǎo)氣管與大氣相連；汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置的冷卻水出口依次與第一水閥Tl、第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元的冷卻水公共進(jìn)ロ導(dǎo)水管相連，第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元的冷卻水公共進(jìn)ロ導(dǎo)水管分為上下兩路分別與第一水箱層和第二水箱層的入ロ導(dǎo)水管相連，第一水箱層的入口導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，通過(guò)第一水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與第三水箱層入口導(dǎo)水管相連，第三水箱層的入口導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，在通過(guò)第三水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與熱電轉(zhuǎn)換單元的冷卻水公共出ロ導(dǎo)水管相連，第二水箱層的入ロ導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，在通過(guò)第二水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與第四水箱層入ロ導(dǎo)水管相連，第四水箱層的入ロ導(dǎo)水管分為四條支路導(dǎo)水管，每一條支路導(dǎo)水管都只與對(duì)應(yīng)的一行8個(gè)小水箱依次串聯(lián)相連，在通過(guò)第四水箱層后四條支路導(dǎo)水管合成一路與熱電轉(zhuǎn)換單元的冷卻水公共出口導(dǎo)水管相連，冷卻水公共出口導(dǎo)水管通過(guò)第二水閥T2連接到汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻裝置或依次與第三水閥T3、儲(chǔ)水箱、風(fēng)扇、水泵、第四水閥T4、第一級(jí)熱電轉(zhuǎn)換模塊單元的冷卻水公共進(jìn)氣ロ導(dǎo)氣管道相連。
3.如權(quán)利要求I或2所述的ー種單模塊獨(dú)立水冷式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于第一、第二、第三和第四熱電轉(zhuǎn)換模塊層與第一、第二、第三和第四水箱層，第一和第二集熱器之間未接觸連接的部分均填充耐高溫隔熱材料，每級(jí)熱電轉(zhuǎn)換単元露在外面的部分其周圍均包裹耐高溫隔熱材料，防止熱電轉(zhuǎn)換單元的熱量丟失。
4.如權(quán)利要求I所述的ー種單模塊獨(dú)立水冷式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，其特征在于所述電壓巡檢單元包括接線板、32根排線組1_1、32根排線組2-1、32根排線組3_1、32根排線組4-1、32根排線組5-1、32根排線組6-1、32根排線組7_1、32根排線組8_1、檢測(cè)從板I、檢測(cè)從板2、檢測(cè)從板3、檢測(cè)從板4、檢測(cè)從板5、檢測(cè)從板6、檢測(cè)從板7、檢測(cè)從板8、檢測(cè)主板、上位機(jī)；接線板用來(lái)連接熱電轉(zhuǎn)換単元與電壓巡檢單元，接線板輸入端ロ連接熱電轉(zhuǎn)換模塊電壓正負(fù)極32根高溫導(dǎo)線組，輸出端ロ連接對(duì)應(yīng)的32根排線組，具體連接方式為第一 32根高溫導(dǎo)線I與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組1-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第二 32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組2-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第三32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組3-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第四32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組4-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第五32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組5-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第六32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組6-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第七32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線 組7-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，第八32根高溫導(dǎo)線組與接線板上對(duì)應(yīng)的輸入端ロ相連，32根排線組8-1與此輸入端ロ對(duì)應(yīng)的輸出端ロ相連，各個(gè)檢測(cè)從板檢測(cè)與其對(duì)應(yīng)相連的32根高溫導(dǎo)線組所對(duì)應(yīng)的16個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出電壓，32根排線組1-1與檢測(cè)從板I相連、32根排線組2-1與檢測(cè)從板2相連、32根排線組3-1與檢測(cè)從板3相連、32根排線組4-1與檢測(cè)從板4相連、32根排線組5-1與檢測(cè)從板5相連、32根排線組6_1與檢測(cè)從板6相連、32根排線組7-1與檢測(cè)從板7相連、32根排線組8-1與檢測(cè)從板8相連，各個(gè)檢測(cè)從板通過(guò)內(nèi)部CAN總線與檢測(cè)主板相連；檢測(cè)主板通過(guò)USB接ロ或RS232接ロ與上位機(jī)相連和通過(guò)外部CAN總線與汽車尾氣熱電發(fā)電系統(tǒng)主控制器相連。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種單模塊獨(dú)立水冷式汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置，該裝置由熱電轉(zhuǎn)換單元和電壓巡檢單元構(gòu)成，其特點(diǎn)是發(fā)動(dòng)機(jī)排出高溫尾氣，熱電轉(zhuǎn)換單元中的多個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊其熱端吸收高溫尾氣熱量，其冷端與一個(gè)獨(dú)立小水箱緊貼利用發(fā)動(dòng)機(jī)自身冷卻裝置的冷卻水或外部獨(dú)立設(shè)計(jì)的冷卻水回路構(gòu)建其冷熱端溫度差產(chǎn)生直流電能；電壓巡檢單元對(duì)每個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生的直流電壓進(jìn)行檢測(cè)；最后，根據(jù)各個(gè)熱電轉(zhuǎn)換模塊的輸出特性進(jìn)行最優(yōu)串并聯(lián)組合最大程度的提高汽車尾氣熱電轉(zhuǎn)換裝置的輸出功率和轉(zhuǎn)換效率。本系統(tǒng)通過(guò)單模塊獨(dú)立水冷方式提高了其冷熱端溫度差，有效利用了汽車排放廢氣的熱量，將產(chǎn)生的電能用于車載設(shè)備有助于汽車的節(jié)能與減排。
文檔編號(hào)F01N5/02GK202395700SQ20112052054
公開(kāi)日2012年8月22日 申請(qǐng)日期2011年12月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月13日
發(fā)明者全書海, 全睿, 唐新峰, 張清杰, 翟鵬程, 蘇楚奇, 鄧亞?wèn)|, 鄭韓麟, 黃亮 申請(qǐng)人:武漢理工大學(xué)