国内汽车尾气废热温差发电技术研究现状,有着重大的突破
我们国家的车辆尾气废热温差发电技术研究开始于 1970 年末,同国外美国、英国 日本等发达国家相对比开展的研究工作时间上较为落后,清华大学热科学与动力工程教 育部重点实验室徐立珍等对汽车尾气废热进行温差发电实验研究,通过搭建测试平台, 得出热电发电组件冷热两端面不同温度差条件下的输出功率的变化情况。
同时分析了风冷和水冷不同的冷却系统情况下热电发电组件冷端面温度值的变化情况,得出在车辆运 行过程中,水冷与风冷方式下的冷端温度差距极小且风冷系统便于安装,不需要汽车本 身提供动能,与冷却水装置相比较,车辆运行产生气流冷却的经济性更好。最后,以东风 EQ140 卡车为研究对象,分析温差发电系统的成本回收时间约为 8.2a,成本回收期偏长。
吉林大学课题组靳鹏采用 CAE 等分析软件对车辆尾气废热温差发电技术机理的研 究及应用仿真分析,设计出一种新型的车用废热温差发电装置,换热器采用独立工作盘 式螺旋形状(如图 1.2 所示),充分提高汽车尾气废热回收利用效率,同时选定普通动力 汽车和混合动力汽车为研究对象,以 ADVISOR 为研究平台,搭建温差发电器与整车模型的匹配。
研究废热温差发电装的输出功率特性,基于遗传算法优化参数,提高了装 置的各项性能指标。最后,自主研发设计了汽车尾气废热温差发电系统的控制系统,实 现过载、电磁兼容性等工况的控制,同时按照国家规定的标准进行了实验,实现了输出 功率和温差电动势的控制及跟踪,完成相应的可靠性实验。
对原模型采取改进措施,搭建一个新型动力传输系统、车辆发动机运行 及排气系统等综合仿真模拟实例,通过对模型进行加速、爬坡等工况进行仿真分析,对 比嵌入温差发电系统的新型整车模型和原有整车模型的性能发现汽车的燃油消耗和尾 气排放性能得到了优化,论证了热电发电技术同车辆尾气热量回收结合的可实现性。
还有很多其他高校及研究机构的专家学者开始启动车辆上应用热电发电技术的一系列 研究,如全睿,唐新峰等建立串联式汽车尾气废热发电系统台架,利用半导体温差电材 料碲化铋建立一种 4 层串联结构的温差发电器,并采用台架试验得出热电发电装置的性能参数特性。