汽车尾气温差发电装置中热电器件的试验研究

为了利用热电器件回收汽车尾气的废热进行发电,构建了一个可模拟汽车尾气温差发电装置的热电器件测试平台,测试了不同热源温度、冷源温度、安装压力以及相同冷热源温差而不同冷热源温度下国产某型Bi2Te3基低温热电器件的输出性能。结果表明,单个热电器件的输出性能与其安装压力和冷热源温差成正比,在相同冷热源温差条件下可适当降低冷源温度以提高其性能;随着冷热源温差增大,热电器件的最大功率所对应的输出电流明显增大;利用汽车发动机自身冷却系统中约90℃的冷却水对汽车尾气温差发电装置进行冷却时,当热端温度达到350℃的最大耐温值,安装压力大于57kPa时,单个热电器件的最大输出功率在3W以上。最后,基于该热电器件提出了汽车尾气温差发电装置的优化设计策略及其工作条件。

串联式汽车尾气热电发电系统台架试验

利用低温型Bi_2Te_3基热电器件构建一种4层串联结构的汽车尾气热电发电系统,通过台架试验测试了系统的输出性能并分析其影响因素.结果表明:当热电器件的最高热端温度达到其最大耐热温度时,系统的可回收最大功率约为60 W;采用一体化间接冷却方式难以降低系统的冷端温度,从而导致温差不明显;在相同条件下,中间2层串联热电器件的总体输出性能较好,适当减小集热器的尺寸,可以提高其热容量和表面温度,从而提高系统的输出性能.

利用汽车尾气余热温差的热电转换技术

介绍了利用温差进行发电的原理、热电材料、温差发电装置结构等。重点探讨了汽车发动机尾气余热温差发电装置设计开发的具体步骤。该技术节约能源,绿色环保,应用前景广阔。

冷源结构对汽车尾气热电转换装置性能的影响

为了最大化建立汽车尾气热电转换装置的温差,在相同热源条件下通过测试整体式、单列式和独立式3种冷源结构下不同发动机负荷时的开路电压和最大输出功率,分析了3种冷源结构对系统输出性能的影响.结果表明:优化冷源结构可以明显提高汽车尾气热电转换装置的性能;独立式冷源结构的效果最好,单列式其次,整体式最差;单个热电器件的冷面采用独立式的小型化冷源结构可以保证它们之间有更好的接触和更大的温差.

导热油对温差发电装置温度场影响的数值研究

为改善温差发电模块热端输入不均匀的现象,在原始圆筒式汽车尾气温差发电装置中添加合理厚度的导热油。以温差发电效应为理论基础,以汽车尾气参数为数值基础,通过Fluent模拟分析0~20 mm厚度导热油情况下横向、纵向温差发电模块的均匀性系数、模块热端温度分布情况。结果表明,10mm厚度导热油可以发挥最大化蓄热作用,有较高温度均匀性系数0.97,较无导热油有3.7%的提升,且热端中心高温区域面积最大,整体上可提升热电模块热端温度均匀性。

基于二分梯度法的汽车尾气发电最大功率跟踪算法

基于建立的汽车尾气热电发电实验系统,采用最小二乘法对热电输出功率与电压的数据进行了拟合,并针对已有开路电压比例系数法、干扰观测法等MPPT算法在热电发电系统中应用存在的不足,提出了基于二分梯度法的新型MPPT算法,并给出详细算法实现步骤。实验结果表明,采用二分梯度法的MPPT算法相比传统算法在跟踪精度和速度上有较大提升,其最大功率点跟踪精度达到98.7%,跟踪速度为120ms。

汽车尾气温差发电系统车载兼容性多目标优化研究

汽车尾气温差发电系统在接入发动机的排气管时会改变其气流,为了尽可能降低对发动机原有性能的影响,提高汽车尾气温差发电系统的发电性能,针对汽车尾气温差发电用六边形热交换器,以表面平均温度最高和压力损失最小为目标进行其车载兼容性优化。基于CFD软件搭建了热交换器的有限元仿真模型,研究热交换器的入口气体流速对其表面温度和压力损失的影响,以及入口气体温度对其表面温度的影响,以翅片长度、角度、宽度及翅片间的间距为设计变量,针对试验数据建立高斯过程回归代理模型,并采用灰狼算法在多目标优化函数空间中寻求最优解。结果表明,与经典的NSGA-Ⅱ算法相比,利用多目标灰狼算法进行优化时所得Pareto解集更为集中,设定的评价指标值也更高;与优化前的几种结构相比,优化后的热交换器表面平均温度有所降低,但压力损失下降显著;与空腔结构热交换器相比,其表面平均温度和压力损失均有提升,压力损失增加幅值在可接受范围内,证明优化后的热交换器能有效兼顾汽车尾气温差发电系统的功率及其车载兼容性。

汽车尾气温差发电装置及控制系统设计

针对汽车尾气废热回收问题,提出一种汽车尾气温差发电方案。分析了汽车温差发电原理和热电材料的选择;研究温差发电与三元催化器集成的装置和控制系统;设计了降压、蓄电池充电、温度监测等硬件电路和软件控制系统;对压力和温差与发电量的关系进行了实验分析,设计方案能有效减少燃油消耗及提高车用电池寿命,达到节能减排功用。

汽车尾气温差发电技术研究综述

汽车尾气温差发电技术将低品位余热通过发电装置转换成电能,可以有效地降低汽车油耗,减少废气、废热排放。文中介绍了温差发电器工作原理;叙述了温差发电技术的国内外研究现状,并对内置式和外置式温差发电器进行相关介绍;分析了汽车尾气发电的不足以及未来主要研究方向,主要包括新型热电材料的研制、温差发电器的结构设计与优化、考虑温差发电器件的失效问题和可靠性问题以及混合动力系统上应用研究等4个方面。

接触热阻对相变耦合温差发电系统的影响

在汽车尾气温差发电系统中,热量在传递的过程中通常要经过若干个接触界面。而界面间的接触热阻影响着热量的传递效率和热电器件冷热两侧的实际温差,进而影响到系统的发电性能。利用工业热风机模拟汽车运行实际工况,使用装载有相变材料(phase change material,PCM)的温差发电系统,通过涂抹不同导热系数的导热硅脂来调节热电器件与系统间的接触热阻,研究了接触热阻对PCM以及系统输出电压的影响。研究发现,同时减小热电器件两侧与系统间的接触热阻会削弱PCM的储热能力;相较于减小热电器件热面与系统间的接触热阻,减小热电器件冷面与冷端换热器间接触热阻,对温差发电系统输出电压的提升效果更为显著。

汽车尾气温差发电的实验研究

为了提高汽车燃油效率以优化能源利用和保护环境,进行了利用汽车尾气废热进行温差发电的实验。搭建测试平台,进行了一系列测试,获得了在不同热端温度(83～270℃)、不同负载(0～520Ω)下单个半导体温差发电器件的输出功率。设计了一种将该器件用于汽车尾气的温差发电的方案。以东风EQ140-1货车为例的经济性分析结果表明:在假设每天行驶12 h、每年行驶330 d、且柴油价格为5元/L的条件下,半导体温差发电系统需8.2 a来回收成本。

汽车尾气温差发电装置与整车系统集成策略研究

为了从汽车燃油经济性的角度评价温差发电装置性能,研究温差发电装置集成策略对汽车燃油经济性的影响,提出了将间歇工作策略和协同工作策略并入整车电路系统的方法。根据东风天龙重型商用车的性能参数采用后向仿真方法建立了整车模型,采用不同数量的热电模块搭建了4个温差发电装置模型并将其并入整车模型之中,比较了在中国重型商用车辆瞬态循环工况下,间歇工作策略和协同工作策略的汽车燃油经济性。从汽车节能减排、适用性及可行性综合分析后发现,间歇工作策略更适用于搭载热电模块数量较多或较少的情况,而协同工作策略更适用于搭载热电模块数量适中的情况。