夾具安裝的熱電發(fā)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開一般而言涉及熱電發(fā)電機(TEG)。具體而言，公開了一種夾具安裝的TEG用于附接至發(fā)動機排氣系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]熱電發(fā)電機(TEG)為能夠?qū)徂D(zhuǎn)化成電能的設(shè)備。TEG可以用于改進各種應(yīng)用的操作效率。一種所述應(yīng)用為汽車，其中TEG可以用于從汽車廢熱中回收可用能量。更具體地，TEG可以將內(nèi)燃機(IC)中的廢熱(例如廢氣熱)轉(zhuǎn)化成電力。該電力然后可以被汽車內(nèi)的其它部件(例如電池充電器、電氣部件等)使用，這可以增加整體燃料經(jīng)濟并且改進車輛排放。
[0003]然而目前的汽車TEG遭受的缺點在于可能妨礙設(shè)備的潛在有用性。例如，目前的汽車TEG通常組裝復(fù)雜并且難以拆卸。因此，可能需要改變發(fā)動機設(shè)計從而適應(yīng)TEG，并且修理和/或更換TEG可能是昂貴且耗時的。此外，這些改變還通常阻止用TEG翻新老舊車輛。因此，目前需要高度有效的TEG，并且所述TEG具有最小尺寸和重量，容易拆卸，并且組裝上具有最小的復(fù)雜性。
[0004]公開于【背景技術(shù)】部分的上述信息僅僅旨在加深對本發(fā)明【背景技術(shù)】的理解，因此其可以包含的信息并不構(gòu)成在本國已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供一種用于將一個或多個TEG附接至發(fā)動機排氣系統(tǒng)的系統(tǒng)和方法。具體而言，公開了模塊化的夾具安裝的TEG，其允許將一個或多個TEG附接至現(xiàn)有的發(fā)動機排氣系統(tǒng)。
[0006]在一個實施方式中，公開了一種系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括夾具，所述夾具限定基本上圓柱形的孔口。一個或多個熱電發(fā)電機(TEG)層聯(lián)接至所述夾具并且接收來自所述夾具的熱。所述TEG層可以使用熱電納米結(jié)構(gòu)形成。一個或多個散熱片也聯(lián)接至一個或多個TEG層并且向所述TEG層提供冷卻。
[0007]在一個方面，所述系統(tǒng)可以包括一個或多個熱絕緣層，所述熱絕緣層位于所述夾具和所述一個或多個散熱片之間。在另一個方面，所述一個或多個散熱片為冷卻鰭片并且可以使用鋁構(gòu)成。在另一個方面，所述夾具可以包括新月形狀的上方部分和新月形狀的下方部分，其中所述夾具的所述上方和下方部分通過相對的鉸鏈聯(lián)接。在另一個方面，所述系統(tǒng)還包括發(fā)動機的排氣管，所述排氣管位于所述夾具的所述孔口內(nèi)。在一些方面，通過所述一個或多個TEG層接收的熱由所述廢氣管內(nèi)的加熱的廢氣提供。在另一個方面，所述系統(tǒng)還包括多個電連接的TEG夾具，每個TEG夾具包括夾具、一個或多個TEG層和一個或多個散熱片。所述TEG夾具可以聯(lián)接至發(fā)動機的排氣管，并且在一個方面，可以聯(lián)接至催化轉(zhuǎn)化器和消聲器之間的排氣管。
[0008]在另一個實施方式中，公開了一種方法，其中一個或多個熱電發(fā)電機(TEG)層聯(lián)接至發(fā)動機的排氣管。所述TEG層可以使用熱電納米結(jié)構(gòu)形成。將熱傳遞至所述一個或多個TEG層并且也為所述一個或多個TEG層提供冷卻。通過將傳遞的熱轉(zhuǎn)化成電能從而通過所述一個或多個TEG層產(chǎn)生電力。
[0009]在一個方面，特定TEG層的相反側(cè)可以熱絕緣。在另一個方面，可以使用冷卻鰭片從而為所述一個或多個TEG層提供冷卻。在一些方面，可以在催化轉(zhuǎn)化器和消聲器之間的位置處聯(lián)接所述一個或多個TEG層至所述排氣管。在一個方面，可以使用不同夾具電連接TEG層，所述TEG層聯(lián)接至所述排氣管。在另一個方面，熱可以傳遞至特定TEG層的一側(cè)，所述一側(cè)與所述特定TEG層的被提供冷卻的第二側(cè)相反。在另一個方面，所述一個或多個TEG層可以使用硅基納米結(jié)構(gòu)構(gòu)成。
[0010]在另一個實施方式中，公開了一種裝置。所述裝置包括用于將來自排氣管的熱轉(zhuǎn)化成電能的裝置。所述裝置還包括用于聯(lián)接熱轉(zhuǎn)化裝置至排氣管的裝置。
[0011]在一個方面，所述裝置還可以包括用于冷卻所述熱轉(zhuǎn)化裝置的裝置。在另一個方面，所述裝置還包括用于從所述排氣管拆卸所述熱轉(zhuǎn)化裝置的裝置。
[0012]有利地，本文描述的技術(shù)用于如下系統(tǒng)和方法，其中來自發(fā)動機的廢氣的熱可以轉(zhuǎn)化成電能。
【附圖說明】
[0013]接下來將參照某些示例性實施例及其所顯示的附圖詳細(xì)地描述本發(fā)明的以上和其它特征，在此之后所給附圖僅作為顯示的方式，因而對本發(fā)明是非限定性的，其中:
[0014]圖1顯示了具有附接的熱電發(fā)電機(TEG)的用于車輛的示例性排氣系統(tǒng)；
[0015]圖2顯示了用于排氣管的示例性TEG系統(tǒng)；
[0016]圖3顯示了圖2的TEG系統(tǒng)的示例性展開圖；和
[0017]圖4顯示了通過TEG發(fā)電的示例性曲線。
[0018]應(yīng)當(dāng)了解，附圖不必按比例，顯示了說明本發(fā)明的基本原理的各種優(yōu)選特征的略微簡化的畫法。本文所公開的本發(fā)明的具體設(shè)計特征(包括例如具體尺寸、方向、位置和形狀)將部分地由具體所要應(yīng)用和使用的環(huán)境來確定。
[0019]在這些圖中，貫穿附圖的多幅圖，附圖標(biāo)記涉及本發(fā)明的相同或等同的部分。
【具體實施方式】
[0020]在下文中，將描述本公開從而容易由本領(lǐng)域技術(shù)人員實現(xiàn)。
[0021]應(yīng)當(dāng)理解，此處所使用的術(shù)語“車輛”或“車輛的”或其它類似術(shù)語一般包括機動車輛，例如包括運動型多用途車輛(SUV)、公共車輛、卡車、各種商用車輛的乘用汽車，包括各種舟艇、船舶的船只，航空器等等，并且包括混合動力車輛、電動車輛、可插式混合動力電動車輛以及其它替代性燃料車輛(例如源于非石油的能源的燃料)。正如此處所提到的，混合動力車輛是具有兩種或更多動力源的車輛，例如汽油動力和電力動力兩者的車輛。
[0022]此外，應(yīng)理解一些方法可以通過至少一個控制器執(zhí)行。術(shù)語控制器涉及包括存儲器和處理器的硬件設(shè)備，所述處理器被構(gòu)造成執(zhí)行一個或多個步驟，所述步驟應(yīng)被解釋成其算法結(jié)構(gòu)。存儲器被構(gòu)造成儲存算法步驟，處理器被特別地構(gòu)造成執(zhí)行所述算法步驟從而進行一個或多個下文進一步描述的過程。
[0023]此外，本發(fā)明的控制邏輯可以在包括通過處理器、控制器等執(zhí)行的可執(zhí)行程序指令的計算機可讀媒介上體現(xiàn)為永久性計算機可讀媒體。計算機可讀媒介的實例包括但不限于ROM、RAM、光盤(CD)-ROM、磁帶、軟盤、閃存盤、智能卡和光學(xué)數(shù)據(jù)儲存設(shè)備。計算機可讀記錄媒介也可以分布在網(wǎng)絡(luò)聯(lián)接的計算機系統(tǒng)中使得計算機可讀媒介以分布方式儲存和執(zhí)行，例如通過遠程信息處理服務(wù)器或控制器局域網(wǎng)絡(luò)(CAN)。
[0024]本文所使用的術(shù)語僅用于描述【具體實施方式】的目的并且不旨在限制本發(fā)明。正如本文所使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“所述”旨在也包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另有清楚說明。還將理解當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但是不排除存在或加入一種或多種其他的特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或其群體。正如本文所使用的，術(shù)語“和/或”包括一種或多種相關(guān)列舉項目的任何和所有組合。
[0025]本發(fā)明一般而言提供模塊化的熱電發(fā)電機(TEG)系統(tǒng)，所述模塊化的熱電發(fā)電機(TEG)系統(tǒng)可以聯(lián)接至發(fā)動機的排氣管。來自管內(nèi)廢氣的熱傳遞至一個或多個TEG元件并且轉(zhuǎn)化成電能。
[0026]現(xiàn)在參考圖1，顯示了根據(jù)各個實施方式的用于車輛的示例性排氣系統(tǒng)。排氣系統(tǒng)100通常工作以在燃燒之后從聯(lián)接的發(fā)動機中除去廢氣。如圖所示，例如，排氣系統(tǒng)100可以包括排氣歧管102，所述排氣歧管102聯(lián)接至發(fā)動機并且提供路徑，該路徑用于使發(fā)動機內(nèi)的廢氣遠離發(fā)動機燃燒室被輸送。
[0027]在一些實施方式中，排氣系統(tǒng)100還包括催化轉(zhuǎn)化器106，所述催化轉(zhuǎn)化器106經(jīng)由前方排氣管104聯(lián)接至排氣歧管102。通常地，催化轉(zhuǎn)化器106工作以在排氣系統(tǒng)100將氣體釋放至大氣之前從廢氣中除去污染物。例如，催化轉(zhuǎn)化器106可以使廢氣中存在的一氧化碳(CO)或未燃燒的烴進行化學(xué)反應(yīng)從而形成二氧化碳(CO2)和/或水(H2O)。
[0028]排氣系統(tǒng)100還可以包括消聲器112，所述消聲器112工作以減少通過發(fā)動機和排氣系統(tǒng)100產(chǎn)生的噪聲。如圖所示，消聲器112可以經(jīng)由后方管110、諧振器108和/或中間管(未示出)聯(lián)接至催化轉(zhuǎn)化器106，所述中間管連接催化轉(zhuǎn)化器106和諧振器108。應(yīng)理解排氣系統(tǒng)100僅為排氣系統(tǒng)的一個實例，并且其它排氣系統(tǒng)可以使用其它構(gòu)造(例如通過重新設(shè)置、拆卸或增加部件)而不偏離本發(fā)明的范圍。
[0029]根據(jù)各個實施方式，熱電發(fā)電機(TEG)系統(tǒng)114可以聯(lián)接至排氣系統(tǒng)100中的排氣管(例如后方管110、位于諧振器108和催化轉(zhuǎn)化器106之間的中間管等)。一般而言，TEG系統(tǒng)114通過將廢氣中存在的熱轉(zhuǎn)化成電能而操作。在一些情況下，至多40%的通過發(fā)動機產(chǎn)生的燃燒能量可能以發(fā)動機廢氣內(nèi)的熱的形式損失。TEG系統(tǒng)114可以用于通過將廢氣中的熱轉(zhuǎn)化成電能從而收回一些能量。例如，TEG系統(tǒng)114可以電連接至車輛的電池，允許在需要之前儲存回收的能量。在一些情況下，由于回收的電能，車輛的交流發(fā)電機也可以縮小尺寸。如圖所示，TEG系統(tǒng)114的模塊化性質(zhì)允許將任何數(shù)量的TEG系統(tǒng)114聯(lián)接至排氣管。在一些情況下，TEG系統(tǒng)114各自分離地連接至儲存系統(tǒng)(例如車輛電池)。在其它情況下，TEG系統(tǒng)114彼此電連接。
[0030]雖然在此主要基于車輛排氣系統(tǒng)顯示TEG系統(tǒng)114，應(yīng)理解TEG系統(tǒng)114可以適用于任何其它形式的非車輛排氣系統(tǒng)。
[0031]現(xiàn)在參考圖2，顯示了根據(jù)各個實施方式的示例性TEG系統(tǒng)114。在各個實施方式中，TEG系統(tǒng)114為夾具，所述夾具將TEG系統(tǒng)114聯(lián)接至排氣管。在一個實施方式中，TEG系統(tǒng)114包括新月形狀的上方部分116和新月形狀的下方部分118，所述上方部分116和下方部分118當(dāng)聯(lián)接時限定基本上圓柱形形狀的孔口 121?？卓?121的直徑因此可以定尺寸從而容納排氣管。雖然圖2中所示的夾具機構(gòu)包括兩個部分(例如部分116、118)，在其它實施方式中可以使用任何數(shù)量的部段。
[0032]多個聯(lián)接至夾具的TEG殼體122從由部分116、118形成的夾具沿徑向向外延伸。在TEG系統(tǒng)114中可以使用任何數(shù)量的TEG殼體122和相應(yīng)的TEG。如圖所示，例如，上方和下方部分116、118的每一者可以聯(lián)接至三個TEG殼