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发现有许多关于选用汽车尾气排气系统温差发电的文章，但却没有相关实际产品出现？有实力的厂家如果能在房车上做这件事情，可以比较有效地解决房车车主们的用电焦虑。非常期待这样的专业厂家生产这类装置。以下是引用的论文片断。（作者：李启明1,2，彭文博1，刘大为1，朱连峻1，高 虎1，鲍亮亮1,3，许世森1,4,5，金安君1,4*）
汽车尾气温差发电装置
2.1. 结构形式
温差发电装置的结构取决于热源特征、散热方式、温度分布情况以及所用的热电片性能和排列方式。汽车尾气温差发电装置即是回收汽车尾气的热量发电，从而起到节约燃油的目的。
基于平板式的结构[8]，本文所开发的温差发电装置主要包括以下几个部分：热端吸热气箱、冷端散热系统、热电片组以及紧固结构，如图 1 所示，由两个吸热气箱及三个冷却水箱相互层叠而成。两个气箱的进出口分别通过一个三通连接为一个整体，冷却水箱的进出口则分别通过一个四通连接为一个整体。
吸热气箱和冷水水箱之间夹装热电片组，共四层热电片组。
工作时，来流尾气经三通后一分为二进入上下两个气箱，出口再经一个三通汇聚成一股排出，而来流冷却水则经过四通后一分为三，分别接入上、中、下三个冷却水箱，出口也是汇成一股返回。尾气与冷却水属逆流形式，有利于整个系统的热量传输以及沿程热电片温度的均匀化。
2.2. 安装位置
沿尾气流动方向，尾气温度总体呈下降趋势，能量品质沿流动方向逐渐降低。同时，考虑到以下两个因素：1) 温差发电装置的安装不影响三元催化器的催化效果；2) 所采用的热电片能够长时间运行，不会因为局部温度过高而造成热电片的损坏。因此，本次方案将装置安装在三元催化器和消声器之间，这
(a) 示意图
(b) 实物图
Figure 1. This is to illustrate figures of ATEH structure as follows: (a) design;
(b) ATEH unit
图 1. 汽车尾气温差发电装置结构图
一段区域，尾气的温度约 200℃~600℃，经换热后满足热电片的运行要求，且可充分利用尾气的热量。
3. 实车测试系统
3.1. 实验车
实验采用北京福田牌汽油动力皮卡汽车，型号为萨普 V 系列 2.0 L 排量，其发动机型号为 4Q20 M，该发动机在 2000~4500 rpm 时可产生 95 kw 的功率，如图 2 所示。
3.2. 集成安装
将温差发电装置与皮卡车集成，需要用到的主要部件包括：
1) 车用冷却系统总成：用于发电装置的冷端散热；
2) DC/DC 转换模块：将发电装置输出电能稳压至车用 12 V 电压；
3) 热电偶：监测关键位置处的温度；
4) 行驶记录仪：通过发动机 ECU 端口实时记录发动机工况数据及油耗，并进行行驶路线的记录；
5) 储能电池：存储发电装置的输出电能。
具体的集成安装主要分以下几个步骤：第一步：将原车排气系统拆除，安装新的排气系统，并进行保温处理；第二步：在后货箱内，预先量测位置，布置新的排气系统；
第三步：将货箱地板开孔，用保温排气管将尾气引进货厢内，将温差发电单元按照要求安装在车后货箱内；第四步：安装冷端散热系统，从而完成主要部件的安装；
第五步：在三元催化进出口、烟气进出口、冷却水入口等位置布设热电偶，同时，在发电装置进出口处的热电片冷热端布设了热电偶。在车辆行驶过程中，对这些位置处的温度进行监测。
第六步：在驾驶室内布置 DC/DC 转换装置，以及储能电池。将发电单元的输出端引至 DC/DC 转换模块，进而与储能电池连接。接着，将这套供电系统与车载电源系统进行集成，并解脱汽车自身的发电装置；
第七步：在驾驶室内安装行驶记录仪，采集车辆发动机 ECU 控制单元的数据，主要是监测和记录车
Figure 2. This picture shows a pickup truck for our experiments
图 2. 实验皮卡车
辆的行驶路线、距离、速度以及油耗等。
经过上述七步后，便完成了发电单元与车辆的集成安装，以及实验所需测试仪器的安装。完成后的实验车如图 3 所示。
4. 测试条件及过程
测试路线为北京六环外环(约 200 km)，总测试里程为 1000 km。
测试时，停用原车的发电机后，通过温差发电装置模块及储能单元为汽车提供电能。
车用冷却系统总成为发电装置提供冷却水。宽电压输入 DC/DC 转换器对温差发电装置的输出电能进行稳压转换(转换效率为 90% ± 3%)，并进行温差发电装置电流、电压、输出功率的记录，然后输出至储能系统，再利用 48 V-12 VDC/DC 转换模块将储能系统的电压转换为车辆用电设备的电压，从而替代原车发电系统。热电偶布置于发动机三元催化器前后及发电装置烟气进出口位置，监测当地的温度值。
5. 结果及分析
实验过程中，记录了温差发电装置的输出电压和电流，计算其输出功率。
图 4 给出了温差发电装置典型的输出功率曲线。图中，Va 表示汽车的运行速度，单位是米/秒(m/s)，
Vr 表示当前时间段内汽车的平均运行速度，单位是米/秒(m/s)，n 表示发动机的转速，单位是转/分钟(r/min)。
据图可知，温差发电装置的输出功率随时间而变化，这是由于汽车的路况运行状态在发生变化，装置的峰值功率可达 300 W。
进一步对各参数进行分析，发现对输出功率影响最大的是发动机的转速。因为发动机的转速增大时，汽车的燃油消耗增多，相应的尾气流量和温度都会有所提升，温差发电装置的吸热量增多，输出功率相应增大。
6. 总结
本文开发了一套平板式模块化的汽车尾气温差发电装置，并与一辆实验皮卡车进行了集成安装。在实际的道路测试过程中，该发电模块的峰值功率可达 300 W，可在一定程度上满足汽车正常行驶中的电
力需求，从而减少汽车行驶过程中的燃油消耗，起到节能减排的作用。
(a) 局部图 (b) 整体图
Figure 3. ATEH is shown for the automobile test system in the laboratory pictures at below: (a) zoom-in; (b) overview 图 3. 实车测试系统
(a) 典型曲线 1
(b) 典型曲线 2
Figure 4. Output power curves during automobile testing as follows: (1) road condition-1; (2) road condition-2
图 4. 实车测试的输出功率曲线
致 谢
本文得到了中国华能集团“千人计划”专项以及北京市科委的资助，感谢北京市工程技术研究中心
NO: BG0083 的支持。参考文献
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发表于 2020-2-23 23:10
