基于小型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱電發(fā)電機(jī)回收余熱建模分析

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基于小型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱電發(fā)電機(jī)回收余熱建模分析

介紹了將熱電發(fā)電機(jī)（TEG）的建模和分析與傳統(tǒng)的車輛聯(lián)系起來，主要是為了回收廢氣中的余熱。該模型是基于現(xiàn)有的商業(yè)熱電材料（特別是Bi2Te3）雖然其效率低于5%，但將其應(yīng)用到汽車上權(quán)衡成本和性能之后還是可以被接受的。熱電發(fā)電機(jī)的工作原理是熱電能量轉(zhuǎn)換，根據(jù)塞貝克效應(yīng)，熱廢氣在熱側(cè)，冷卻液在冷側(cè)，利用熱梯度產(chǎn)生電流。在模擬配置中，熱電發(fā)電機(jī)作為連接被放在電池和發(fā)電機(jī)之間，減少電器配件和空調(diào)產(chǎn)生的能量損失。熱電發(fā)電機(jī)的模型被用來估計(jì)熱側(cè)和冷側(cè)的溫度。現(xiàn)有的文獻(xiàn)已經(jīng)對熱發(fā)電器模塊的模型進(jìn)行了驗(yàn)證。

應(yīng)該指出的是，所提出的分析只是基于部分驗(yàn)證模型，還沒有延伸到現(xiàn)場測試。下一步的工作是考慮滯后、瞬變等實(shí)際問題和實(shí)際駕駛條件，需要在現(xiàn)實(shí)場景中來評估效益。仿真結(jié)果都來自于一個(gè)特定的配置，熱側(cè)和冷側(cè)分別是排出的氣體和發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液回路流體。根據(jù)不同的駕駛條件和熱發(fā)電器配置進(jìn)行了幾次仿真。仿真結(jié)果表明：①相對于汽油機(jī)，柴油機(jī)即使在較低的溫度下也能工作；②使用Bi2Te3（權(quán)衡成本和性能之后的最佳材料，而不是熱電發(fā)電機(jī)的最好材料），一個(gè)小客車能減少1.5g/km燃油消耗，這在日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)框架中絕對重要；③在汽油車上使用熱電發(fā)電機(jī)將改善燃油經(jīng)濟(jì)性，會(huì)使CO2的排放量減少。

Ivan Arsie et al. SAE 2014-01-0663.

編譯：李古建