1.目的及意义

随着国民经济发展和人民生活水平的不断提高，汽车成为现代普遍使用的出行工具，我国汽车数量每年都呈现大幅度增长趋势。截止2017年底，全国汽车保有量达3.1亿辆。与此同时，工业社会下汽车数量的剧增加速能源消耗，能源短缺、环境恶化以及气候变暖等问题已成为全球面临的巨大挑战。

在汽车运行过程中，传统内燃机用于驱动车辆的能量仅占燃烧总能量30%，而40%的能量随汽车尾气排放而耗散，其余的被发动机冷却水与机械摩擦所消耗。因此，尾气废热回收利用的空间巨大，如果能充分利用汽车尾气废热能量，将低品质的热能量转换为高品质可直接利用的电能量并加以合理利用，对汽车节能减排与环保意义重大。

排气废热能量的利用主要应用于废气涡轮增压、废热制冷、发电以及取暖等。与其他热电转换形式相比，温差发电具有无噪声、无污染和无运动部件等优点，且不需要机械能作为媒介，直接进行热电转换，结构简便。常见汽车尾气温差发电系统的工作过程缺点在于换热通道内部空间较大，尾气热量得不到充分利用。同时，热通道外表面温度分布不均匀，导致热电模块热端温度不一致，影响发电效率。目前，如何提高温差发电系统的输出功率和转化效率，使得温差发电装置能取代传统发电机为汽车电子设备供能或是以一定的混合度与发动机联合工作形成弱混合动力系统成为当前国际研究的热点问题。

1821年德国科学家塞贝克发现的塞贝克效应和20世纪50年代前苏联院士Ioffe提出的半导体热电理论是温差发电技术的基础理论。迄今为止，温差发电技术也已经历了近两个世纪的发展。温差发电技术是一种利用半导体材料实现热能和电能直接转换的绿色技术。自温差发电器发明以来，输出功率、转换效率和成本是限制温差发电技术应用范围的瓶颈因素，使得其早期只能在航空航天、军事科技等投资较大的前沿领域得以应用。温差发电技术应用于汽车始于1963年，发展比较缓慢，基于高性能热电材料的温差发电器的研制成功，温差发电技术由高端领域转向一般工业和民用领域，开始有了较大的发展。目前，国外对于温差发电技术在整车试验方面的研究日趋成熟。我国 TEG 技术的研究还处于起步的阶段，分为试验研究和数值模拟。

2. 研究的基本内容与方案

2.基本内容及技术方案

本文研究的课题为基于热电发电系统的东风商用车能量流分析及优化，论文工作主要包括以下几方面的内容：

（1）了解塞贝克效应，研究商用车热电发电系统的基本原理；

（2）完成基于热电发电系统的东风商用车新型电源系统拓扑结构设计；

（3）开展基于热电发电的整个商用车电源系统的能量流分析及优化；