一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)，它由軸承（1）、軸承座（2）、軸承內圈（3）、滾動體（4）、軸承外圈（5），熱電偶（6）、散熱裝置（7-8）和導線（9）組成的熱電轉換單元，DC/DC轉換器（10）、蓄電池（11）等部分組成，本實用新型利用汽車運動時軸承（1-5）由于滾動摩擦產(chǎn)生的熱量，通過熱電轉換單元（6-9）利用溫差電效應，將這部分丟棄的廢熱轉化為高品質的穩(wěn)定電能，通過導線（9）經(jīng)DC/DC轉換器（10）進行電壓或電流轉換后對蓄電池（10）進行充電實現(xiàn)電能回收儲存，蓄電池（11）可以連接汽車負載，以電動力源的形式配合混合動力系統(tǒng)中的熱動力源協(xié)同工作。本實用新型設計原理簡單可靠，設計巧妙，造價低廉，實施過程簡單。
【專利說明】一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)
【技術領域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種基于汽車軸承熱直接轉化為電能的混合動力系統(tǒng)，具體地說是涉及一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)，該系統(tǒng)利用汽車運動時軸承滾動摩擦產(chǎn)生的熱量，通過熱電轉換單元轉化為高品質的穩(wěn)定電能，以提供混合動力系統(tǒng)中的電動力源。
【背景技術】
[0002]目前，燃油發(fā)動機仍是普遍使用的汽車發(fā)動機形式，其燃油能量僅約三分之一實際用以驅動車輛，其余能量以其他形式耗散，不僅效率低造成能量的巨大浪費，增添使用者的經(jīng)濟負擔，更為嚴重的是燃油汽車所產(chǎn)生的尾氣排放問題，污染了環(huán)境，也影響人的身體健康。
[0003]在此背景下，混合動力汽車應運而生，即指同時裝備兩種動力來源——熱動力源(由傳統(tǒng)的汽油機或柴油機產(chǎn)生)和電動力源(電池與電動機)的汽車?；旌蟿恿ο到y(tǒng)可以使得整車按照實際的運行工況要求靈活調控，使發(fā)動機保持在綜合性能最佳的區(qū)域內工作，通過熱源和電源的協(xié)調使用，大大提高能源效率，從而降低油耗與污染物排放。
[0004]眾所周知，汽車軸承是汽車中的重要結構，由內圈、外圈、滾動體和保持架組成，夕卜圈與車身固定，內圈與軸承通過與外圈之間滾動體的轉動而轉動，在推動汽車運行的過程中由于滾動摩擦而產(chǎn)生大量的熱量，這部分熱量與轉速有關，當汽車平穩(wěn)行駛時，該熱量源能保持穩(wěn)定。
[0005]近年來，由于熱電材料性能的不斷提升，利用熱電轉換技術將大量廢熱回收轉為電能的研究正得到越來越多的重視。如果能將軸承摩擦熱通過熱電轉換技術進行有效利用，并與混合動力技術相結合，可以進一步增加混合動力汽車的推廣，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。
[0006]目前，混合動力系統(tǒng)中的電動力源大部分由內燃機直接帶動發(fā)電機發(fā)電，產(chǎn)生的電能通過控制單元傳給電池，還未出現(xiàn)過將汽車軸承熱直接轉化為電能的相關研究。另外，許多熱電轉換裝置由于冷熱端溫差不穩(wěn)定使得裝置難以發(fā)揮最大作用，因此，制作溫差穩(wěn)定的熱電轉換裝置十分必要。
【發(fā)明內容】
[0007]本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術中的不足，提供一種基于汽車軸承熱發(fā)電的混合動力系統(tǒng)，利用汽車運動時軸承滾動摩擦產(chǎn)生的熱量，通過熱電轉換單元轉化為高品質的穩(wěn)定電能，以提供混合動力系統(tǒng)中的電動力源部分。
[0008]為了解決上述技術問題，本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn):
[0009]本發(fā)明一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)，其由軸承、軸承座、軸承內圈、滾動體、軸承外圈，熱電偶、散熱裝置、導線組成的熱電轉換單元，DC/DC轉換器和蓄電池組成。其特征是:
[0010]所述軸承與軸承內圈固定，滾動體位于軸承內圈和軸承外圈之間，軸承外圈與車身固定，軸承通過軸承座與車身相連；
[0011]所述熱電偶均勻的環(huán)繞布置于軸承外圈上，散熱片貼于熱電偶暴露于空氣的冷源端，散熱片間為散熱凹槽；
[0012]所述熱電偶的熱源端和冷源端分別連接導線，經(jīng)導線傳給DC/DC轉換器，再連入蓄電池，蓄電池連接汽車負載。
[0013]軸承部分包括軸承、軸承座、軸承內圈、滾動體和軸承外圈,其中,軸承外圈與車身固定，軸承內圈與軸承通過與外圈之間滾動體的轉動而轉動，推動汽車運行。
[0014]熱電轉換單元包括熱電偶、散熱裝置和導線，其中，熱電偶均勻的環(huán)繞布置于軸承外圈上，熱源端貼于軸承外圈表面，冷源端暴露于空氣中，并貼有高品質鋁合金散熱片。軸承內圈滾動摩擦時，軸承外圈溫度升高，利用其與空氣間的溫度差進行溫差發(fā)電。熱源端溫度與軸承的負載和轉速有關，一般能保持穩(wěn)定，冷源端通過散熱片保持溫度穩(wěn)定，從而熱電偶兩側可以保持穩(wěn)定的溫差發(fā)電。
[0015]熱電偶結構采用壓緊螺釘壓緊的方式安裝，安裝簡單方便，不影響軸承外圈的正常工作。可根據(jù)所需電量的大小設計熱電偶包裹的層數(shù)，一般小于三層以保證溫差的范圍。散熱裝置于基座上設多個散熱片，散熱片間為散熱凹槽，其散熱效果最佳。
[0016]熱電轉換單元輸出的直流電能通過導線傳給DC/DC轉換器，進行電壓或電流變換后對蓄電池進行充電實現(xiàn)電能回收儲存，蓄電池連接汽車負載，以電動力源的形式配合混合動力系統(tǒng)中的熱動力源協(xié)同工作，達到汽車的節(jié)能減排目的。
[0017]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0018]本發(fā)明是一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)，汽車運動時軸承由于滾動摩擦，軸承外圈溫度升高并產(chǎn)生熱量，轉速穩(wěn)定時熱量產(chǎn)生保持穩(wěn)定，通過熱電轉換單元利用溫差電效應，可將這部分丟棄的廢熱轉化為高品質的穩(wěn)定電能，通過導線進行電壓或電流變換后對蓄電池進行充電實現(xiàn)電能回收儲存，以提供混合動力系統(tǒng)中的電動力源，配合熱動力源協(xié)同工作，達到汽車的節(jié)能減排目的，還能減小磨損，延長軸承的使用壽命。本發(fā)明設計巧妙，造價低廉，實施過程簡單，可以廣泛應用，產(chǎn)生顯著的社會經(jīng)濟效益，并符合綠色環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0019]圖1是一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)剖視圖
[0020]圖2是一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)主視圖
[0021]圖中:1_軸承、2-軸承座、3-軸承內圈、4-滾動體、5-軸承外圈、6_熱電偶、7_散熱片、8-散熱凹槽、9-導線、10-DC/DC轉換器、11-蓄電池。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖與【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述:
[0023]如圖1至圖2所示汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)，由軸承(I)、軸承座(2)、軸承內圈
(3)、滾動體(4)、軸承外圈(5)，熱電偶(6)、散熱裝置(7-8)、導線(9)組成的熱電轉換單元，DC/DC轉換器(10)、蓄電池(11)組成。其特征是:
[0024]所述軸承(I)與軸承內圈(3 )固定，滾動體(4)位于軸承內圈(3 )和軸承外圈(5 )之間，軸承外圈(5)與車身固定，軸承(I)通過軸承座(2)與車身相連；
[0025]所述熱電偶(6)均勻的環(huán)繞布置于軸承外圈(5)上，散熱片(7)貼于熱電偶(6)暴露于空氣的冷源端，散熱片(7)間為散熱凹槽(8)；
[0026]所述熱電偶(6)的熱源端和冷源端分別連接導線(9)，經(jīng)導線傳給DC/DC轉換器
(10)，再連入蓄電池(11)，蓄電池(11)連接汽車負載。
[0027]軸承部分包括軸承(I)、軸承座(2 )、軸承內圈(3 )、滾動體(4)和軸承外圈(5 )，其中，軸承外圈(5)與車身固定，軸承內圈(4)與軸承(I)通過與外圈之間滾動體(4)的轉動而轉動，推動汽車運行。
[0028]熱電轉換單元包括熱電偶(6 )、散熱裝置(7-8 )和導線(9 )，其中，熱電偶(6 )均勻的環(huán)繞布置于軸承外圈(5)上，熱源端貼于軸承外圈表面，冷源端暴露于空氣中，并貼有高品質鋁合金散熱片。軸承內圈(3)滾動摩擦時，軸承外圈(5)溫度升高，利用其與空氣間的溫度差進行溫差發(fā)電。
[0029]熱電偶冷源端暴露于空氣中，并通過散熱片保持溫度穩(wěn)定，散熱裝置(7-8 )于散熱基座上設多個散熱片(7)，散熱片(7)間為散熱凹槽(8)，其散熱效果最佳。
[0030]熱電轉換單元(6-9)輸出的直流電能通過導線(9)傳給DC/DC轉換器(10)，進行電壓或電流變換后對蓄電池(11)進行充電實現(xiàn)電能回收儲存，蓄電池(11)連接汽車負載，以電動力源的形式配合混合動力系統(tǒng)中的熱動力源協(xié)同工作。
[0031]本發(fā)明的汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)的設計原理是將汽車運動時軸承由于滾動摩擦使得軸承外圈(5)溫度升高作為熱源端，空氣作為冷源端，通過熱電轉換單元(6-9)利用溫差電效應，將這部分丟棄的廢熱轉化為高品質的穩(wěn)定電能，通過導線(9)經(jīng)DC/DC轉換器(10)的電壓或電流轉換后對蓄電池(10)進行充電實現(xiàn)電能回收儲存。除了以上核心部分以外還包括一些熱電偶保護殼，熱電裝置安裝結構和控制單元等。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
[0033]本發(fā)明中涉及的未說明部份與現(xiàn)有技術相同或采用現(xiàn)有技術加以實現(xiàn)。
【權利要求】
1.一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)，包括軸承、軸承座、軸承內圈、滾動體、軸承外圈，熱電偶、散熱裝置、導線組成的熱電轉換單元，DC/DC轉換器和蓄電池，其特征是: 所述軸承(I)與軸承內圈(3 )固定，滾動體(4)位于軸承內圈(3 )和軸承外圈(5 )之間，軸承外圈(5)與車身固定，軸承(I)通過軸承座(2)與車身相連； 所述熱電偶(6)均勻的環(huán)繞布置于軸承外圈(5)上，散熱片(7)貼于熱電偶(6)暴露于空氣的冷源端，散熱片(7)間為散熱凹槽(8)； 所述熱電偶(6)的熱源端和冷源端分別連接導線(9)，經(jīng)導線傳給DC/DC轉換器(10)，再連入蓄電池(11)，蓄電池(11)連接汽車負載。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是:所述熱電轉換單元包括熱電偶(6)、散熱裝置(7-8)和導線(9)，熱電偶(6)均勻的環(huán)繞布置于軸承外圈(5)上，其熱源端貼于軸承外圈(5 )表面，冷源端暴露于空氣中，并貼有散熱裝置(7-8 )。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)，其特征是:所述熱電偶(6)結構采用壓緊螺釘壓緊的方式安裝，熱電偶(6)包裹的層數(shù)，小于三層以保證溫差的范圍。
【文檔編號】H02N11/00GK203589777SQ201320682385
【公開日】2014年5月7日 申請日期:2013年11月1日 優(yōu)先權日:2013年11月1日
【發(fā)明者】耿穎, 朱峰, 魯子愛 申請人:河海大學