一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)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(nèi)圈（3）、滾動(dòng)體（4）、軸承外圈（5），熱電偶（6）、散熱裝置（7-8）和導(dǎo)線（9）組成的熱電轉(zhuǎn)換單元，DC/DC轉(zhuǎn)換器（10）、蓄電池（11）等部分組成，本實(shí)用新型利用汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)軸承（1-5）由于滾動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量，通過熱電轉(zhuǎn)換單元（6-9）利用溫差電效應(yīng)，將這部分丟棄的廢熱轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的穩(wěn)定電能，通過導(dǎo)線（9）經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器（10）進(jìn)行電壓或電流轉(zhuǎn)換后對蓄電池（10）進(jìn)行充電實(shí)現(xiàn)電能回收儲(chǔ)存，蓄電池（11）可以連接汽車負(fù)載，以電動(dòng)力源的形式配合混合動(dòng)力系統(tǒng)中的熱動(dòng)力源協(xié)同工作。本實(shí)用新型設(shè)計(jì)原理簡單可靠，設(shè)計(jì)巧妙，造價(jià)低廉，實(shí)施過程簡單。
【專利說明】一種汽車軸承熱發(fā)電系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是涉及一種基于汽車軸承熱直接轉(zhuǎn)化為電能的混合動(dòng)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(yùn)動(dòng)時(shí)軸承滾動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量，通過熱電轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的穩(wěn)定電能，以提供混合動(dòng)力系統(tǒng)中的電動(dòng)力源。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，燃油發(fā)動(dòng)機(jī)仍是普遍使用的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)形式，其燃油能量僅約三分之一實(shí)際用以驅(qū)動(dòng)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(fèi)，增添使用者的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)，更為嚴(yán)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(dòng)力汽車應(yīng)運(yùn)而生，即指同時(shí)裝備兩種動(dòng)力來源——熱動(dòng)力源(由傳統(tǒng)的汽油機(jī)或柴油機(jī)產(chǎn)生)和電動(dòng)力源(電池與電動(dòng)機(jī))的汽車?；旌蟿?dòng)力系統(tǒng)可以使得整車按照實(shí)際的運(yùn)行工況要求靈活調(diào)控，使發(fā)動(dòng)機(jī)保持在綜合性能最佳的區(qū)域內(nèi)工作，通過熱源和電源的協(xié)調(diào)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(jié)構(gòu)，由內(nèi)圈、外圈、滾動(dòng)體和保持架組成，夕卜圈與車身固定，內(nèi)圈與軸承通過與外圈之間滾動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，在推動(dòng)汽車運(yùn)行的過程中由于滾動(dòng)摩擦而產(chǎn)生大量的熱量，這部分熱量與轉(zhuǎn)速有關(guān)，當(dāng)汽車平穩(wěn)行駛時(shí)，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(zhuǎn)換技術(shù)將大量廢熱回收轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換技術(shù)進(jìn)行有效利用，并與混合動(dòng)力技術(shù)相結(jié)合，可以進(jìn)一步增加混合動(dòng)力汽車的推廣，產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益。
[0006]目前，混合動(dòng)力系統(tǒng)中的電動(dòng)力源大部分由內(nèi)燃機(jī)直接帶動(dòng)發(fā)電機(jī)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(zhuǎn)化為電能的相關(guān)研究。另外，許多熱電轉(zhuǎn)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(zhuǎn)換裝置十分必要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是克服了現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于汽車軸承熱發(fā)電的混合動(dòng)力系統(tǒng)，利用汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)軸承滾動(dòng)摩擦產(chǎn)生的熱量，通過熱電轉(zhuǎn)換單元轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的穩(wěn)定電能，以提供混合動(dòng)力系統(tǒng)中的電動(dòng)力源部分。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)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(nèi)圈、滾動(dòng)體、軸承外圈，熱電偶、散熱裝置、導(dǎo)線組成的熱電轉(zhuǎn)換單元，DC/DC轉(zhuǎn)換器和蓄電池組成。其特征是:
[0010]所述軸承與軸承內(nèi)圈固定，滾動(dòng)體位于軸承內(nèi)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(dǎo)線，經(jīng)導(dǎo)線傳給DC/DC轉(zhuǎn)換器，再連入蓄電池，蓄電池連接汽車負(fù)載。
[0013]軸承部分包括軸承、軸承座、軸承內(nèi)圈、滾動(dòng)體和軸承外圈,其中,軸承外圈與車身固定，軸承內(nèi)圈與軸承通過與外圈之間滾動(dòng)體的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)汽車運(yùn)行。
[0014]熱電轉(zhuǎn)換單元包括熱電偶、散熱裝置和導(dǎo)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(zhì)鋁合金散熱片。軸承內(nèi)圈滾動(dòng)摩擦?xí)r，軸承外圈溫度升高，利用其與空氣間的溫度差進(jìn)行溫差發(fā)電。熱源端溫度與軸承的負(fù)載和轉(zhuǎn)速有關(guān)，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(cè)可以保持穩(wěn)定的溫差發(fā)電。
[0015]熱電偶結(jié)構(gòu)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?？筛鶕?jù)所需電量的大小設(shè)計(jì)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(shè)多個(gè)散熱片，散熱片間為散熱凹槽，其散熱效果最佳。
[0016]熱電轉(zhuǎn)換單元輸出的直流電能通過導(dǎo)線傳給DC/DC轉(zhuǎn)換器，進(jìn)行電壓或電流變換后對蓄電池進(jìn)行充電實(shí)現(xiàn)電能回收儲(chǔ)存，蓄電池連接汽車負(fù)載，以電動(dòng)力源的形式配合混合動(dòng)力系統(tǒng)中的熱動(dòng)力源協(xié)同工作，達(dá)到汽車的節(jié)能減排目的。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)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(yùn)動(dòng)時(shí)軸承由于滾動(dòng)摩擦，軸承外圈溫度升高并產(chǎn)生熱量，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定時(shí)熱量產(chǎn)生保持穩(wěn)定，通過熱電轉(zhuǎn)換單元利用溫差電效應(yīng)，可將這部分丟棄的廢熱轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的穩(wěn)定電能，通過導(dǎo)線進(jìn)行電壓或電流變換后對蓄電池進(jìn)行充電實(shí)現(xiàn)電能回收儲(chǔ)存，以提供混合動(dòng)力系統(tǒng)中的電動(dòng)力源，配合熱動(dòng)力源協(xié)同工作，達(dá)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(shè)計(jì)巧妙，造價(jià)低廉，實(shí)施過程簡單，可以廣泛應(yīng)用，產(chǎn)生顯著的社會(huì)經(jīng)濟(jì)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(nèi)圈、4-滾動(dòng)體、5-軸承外圈、6_熱電偶、7_散熱片、8-散熱凹槽、9-導(dǎo)線、10-DC/DC轉(zhuǎn)換器、11-蓄電池。
【具體實(shí)施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)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(nèi)圈
(3)、滾動(dòng)體(4)、軸承外圈(5)，熱電偶(6)、散熱裝置(7-8)、導(dǎo)線(9)組成的熱電轉(zhuǎn)換單元，DC/DC轉(zhuǎn)換器(10)、蓄電池(11)組成。其特征是:
[0024]所述軸承(I)與軸承內(nèi)圈(3 )固定，滾動(dòng)體(4)位于軸承內(nèi)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(dǎo)線(9)，經(jīng)導(dǎo)線傳給DC/DC轉(zhuǎn)換器
(10)，再連入蓄電池(11)，蓄電池(11)連接汽車負(fù)載。
[0027]軸承部分包括軸承(I)、軸承座(2 )、軸承內(nèi)圈(3 )、滾動(dòng)體(4)和軸承外圈(5 )，其中，軸承外圈(5)與車身固定，軸承內(nèi)圈(4)與軸承(I)通過與外圈之間滾動(dòng)體(4)的轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，推動(dòng)汽車運(yùn)行。
[0028]熱電轉(zhuǎn)換單元包括熱電偶(6 )、散熱裝置(7-8 )和導(dǎo)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(zhì)鋁合金散熱片。軸承內(nèi)圈(3)滾動(dòng)摩擦?xí)r，軸承外圈(5)溫度升高，利用其與空氣間的溫度差進(jìn)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(shè)多個(gè)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(zhuǎn)換單元(6-9)輸出的直流電能通過導(dǎo)線(9)傳給DC/DC轉(zhuǎn)換器(10)，進(jìn)行電壓或電流變換后對蓄電池(11)進(jìn)行充電實(shí)現(xiàn)電能回收儲(chǔ)存，蓄電池(11)連接汽車負(fù)載，以電動(dòng)力源的形式配合混合動(dòng)力系統(tǒng)中的熱動(dòng)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(shè)計(jì)原理是將汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)軸承由于滾動(dòng)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(zhuǎn)換單元(6-9)利用溫差電效應(yīng)，將這部分丟棄的廢熱轉(zhuǎn)化為高品質(zhì)的穩(wěn)定電能，通過導(dǎo)線(9)經(jīng)DC/DC轉(zhuǎn)換器(10)的電壓或電流轉(zhuǎn)換后對蓄電池(10)進(jìn)行充電實(shí)現(xiàn)電能回收儲(chǔ)存。除了以上核心部分以外還包括一些熱電偶保護(hù)殼，熱電裝置安裝結(jié)構(gòu)和控制單元等。
[0032]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出:對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)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(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0033]本發(fā)明中涉及的未說明部份與現(xiàn)有技術(shù)相同或采用現(xiàn)有技術(shù)加以實(shí)現(xiàn)。
【權(quán)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(nèi)圈、滾動(dòng)體、軸承外圈，熱電偶、散熱裝置、導(dǎo)線組成的熱電轉(zhuǎn)換單元，DC/DC轉(zhuǎn)換器和蓄電池，其特征是: 所述軸承(I)與軸承內(nèi)圈(3 )固定，滾動(dòng)體(4)位于軸承內(nèi)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(dǎo)線(9)，經(jīng)導(dǎo)線傳給DC/DC轉(zhuǎn)換器(10)，再連入蓄電池(11)，蓄電池(11)連接汽車負(fù)載。
2.根據(jù)權(quán)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(zhuǎn)換單元包括熱電偶(6)、散熱裝置(7-8)和導(dǎo)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(quán)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(jié)構(gòu)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(quán)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(xué)