特别是用于在机动车中生成电流的热电设备的制造方法
【专利说明】特别是用于在机动车中生成电流的热电设备
[0001 ]本发明涉及特别旨在在机动车中生成电流的热电设备。
[0002]在汽车领域中，已经提出了使用所谓的热电元件的热电设备，给予根据已知名为塞贝克效应的现象当在它们的相对两个面之间存在温度梯度时生成电流的可能性。这些设备包括:一堆第一管，该堆第一管用于发动机的废气的循环；以及一堆第二管，该堆第二管用于冷却回路的传热流体的循环。热电元件被夹在管之间，以经受来自在热废气与冷的冷却液流体之间的温度差的温度梯度。
[0003]这样的设备特别引人关注，这是因为它们给予从来自发动机的废气的热的转换产生电力的可能性。从而，这些设备提供通过至少部分地作为用于在发动机中通常设置的交流发电机的替换减少车辆的燃料消耗的可能性，其中，交流发电机用于从由发动机的曲轴驱动带生成电力。
[0004]拥有者已经开发了环形热电元件，温度梯度允许生成在它们的相对圆柱面中的两个面之间施加的期望电流。然后，热流体和冷流体同轴循环，一个流体在环内循环，并且另一个流体在环外循环。然而，该解决方案具有集成困难，其导致大量材料的接合(engagement)。除了关于价格成本的结果之外，这样的材料接合增加了设备的热惯性并且从而增加其效率，特别是其响应时间。从而，可能不能从强但是太短的热增加受益。
[0005]本发明被提出用于改进该情况，并且为了该目的，本发明涉及热电设备，热电设备包括多个热电模块，每个热电模块包括至少一个环形热电元件，所述至少一个环形热电元件能够在其两个面之间施加的温度梯度的作用下生成电流，一个面是由外周表面限定的所谓的第一面，并且另一个面是由内周表面限定的所谓的第二面，所述设备被配置用于在所述第一面与第一流体之间建立热交换，并且用于在所述第二面与第二流体之间建立热交换，使得所述第一流体和所述第二流体相对彼此横向循环，所述模块中的至少两个形成一列模块，其中，所述模块沿着平行于所述第一流体在所述设备中的循环方向的第一方向彼此隔开，并且所述模块中的至少两个形成一列模块，所述模块沿着相对于所述第一方向横向的第二方向彼此隔开。
[0006]通过流体循环的横向取向，可以将接合的材料限制到特别是第一流体的一侧，以增加交换表面区域。行和列的结构还给予用于定位旨在连接到所述模块的不同导管以给导管提供流体并且从而便于所述模块到其环境的集成的更大可能性。
[0007]根据本发明的一方面，所述热电设备被配置用于允许所述第一流体和所述第二流体的循环，所述第二流体比所述第一流体具有更大热交换系数。第一流体尤其是废气。第二流体例如是冷却液。
[0008]从而，本发明提出一种设备，该设备的效率通过交换表面区域在具有最小交换系数的流体处更大的事实被优化。以此方式，在所述第一流体(例如，气体)的一侧上的耐热性与第二流体(特别是液体)的一侧上的耐热性之间更多个平衡率可用，促进组件的操作。
[0009]根据本发明的示例性实施方式，第二方向垂直于第一方向并且垂直于第二流体在设备中的循环方向。流体在设备中的循环方向根据平行于由热电元件的环形形状限定的轴的第三方向实现。
[0010]有利地，所述设备包括至少两行和至少两列模块。
[0011]有利地，两列模块沿着第一方向彼此隔开，并且两行模块沿着第二方向彼此隔开。
[0012]根据本发明的一方面，两个相邻列的相邻模块沿着第二方向相对彼此移动以交错。根据本发明的另选实施方式，两个相邻列的相邻模块沿着所述第二方向相对彼此位于相同水平面，以根据网格定位。
[0013]根据本发明的示例性实施方式，两个相邻行的相邻模块沿着第一方向相对彼此移动以交错。根据本发明的另选实施方式，两个相邻行的相邻模块沿着第一方向位于相同水平面，以根据网格定位。
[0014]有利地，所述设备包括用于第二流体到所述设备的流入的收集箱和用于第二流体流出所述设备的收集箱。然后，所述设备可以包括流入收集箱与流出收集箱之间的用于第二流体通过模块的多个通路，该多个通路彼此独立。
[0015]根据本发明的一方面，每个通路包括每列的相邻模块。从而，存在与每列中存在模块一样多的多个独立通路。
[0016]有利地，每个通路将相邻列连续地连接为线圈。
[0017]根据示例性实施方式，通路包括将两个不同列的相邻模块在模块的端部处连接在一起的导管。
[0018]根据本发明的实施方式，第二流体的流出的收集箱位于旨在首先与所述第一流体接触的第一模块列，并且第二流体的流入收集箱位于旨在最后与所述第一流体接触的最后模块列。
[0019]根据本发明的一方面，流入收集箱和流出收集箱位于设备的相同侧上。
[0020]有利地，所述热电设备包括具有第一流体的辅助交换表面区域，辅助交换表面区域为波纹的和/或多孔的和/或具有百叶窗板的翅片。翅片是波纹的和/或多孔的和/或具有百叶窗板的事实给予尤其是通过增加交换表面区域并且通过扰动第一流体的流动改进第一流体与本发明的热电设备之间的热交换的可能性。翅片尤其为金属。
[0021]根据本发明的一方面，由所述热电元件形成的汽缸在第一流体的循环方向上变薄，使得其提供对第一流体较少的阻力。汽缸尤其具有基本椭圆形底座(base)。热电元件的外部变薄形状尤其允许减小热电元件的空气动力主转矩，并且从而减小对气体的流动的阻力，这针对相同总大小。
[0022]有利地，所述热电元件具有两个相对平行平面。
[0023]根据本发明的示例性实施方式，每个模块包括多个所述热电元件。所述热电元件可以相对彼此定位，使得它们的第一和/或第二表面彼此延伸。
[0024]根据本发明的一方面，所述热电元件为两种不同类型。有利地，所述热电元件在此为第一类型(所谓的P类型)，当所述第一面和所述第二面经受给定温度梯度时，给予在所述第一面和所述第二面之间建立电势差的可能性，并且所述热电元件为第二类型(所谓的N型)，当所述第一面和所述第二面经受相同温度梯度时，给予在所述第一面和所述第二面之间在相反方向上生成电势差的可能性。
[0025]相同类型的至少两个热电模块可以沿着模块的纵向延伸方向(S卩，沿着第二流体的循环方向)与另一种类型的热电元件交替。有利地，所述热电元件被定位成彼此纵向延伸，并且类型P的热电元件与类型N的热电元件交替。
[0026]根据本发明的一方面，热电元件被成对分组，形成具有所谓的类型P热电元件并且具有所谓的N类型热电元件，所述模块被配置成允许相同对的热电元件的第一表面之间的电流流动，并且允许所述相同对的热电元件中的每个的第二表面与相邻对的相邻热电元件之间的电流流动。
[0027]根据本发明的一方面，所述热电元件为相同类型和尺寸。换句话说，所述热电元件具有相同的内周、外周和厚度(即，沿着它们的纵轴的尺寸)。
[0028]另选地，特别是根据热电元件的电导率，热电元件的厚度可以不同。更具体地，类型N的热电