1. 研究目的与意义（文献综述）

目的及意义

近几年来，随着现代工业化的进程逐渐加深，能源短缺，环境污染和气候变暖是能源产业和汽车行业面临的巨大挑战，如何清洁，高效的利用能源是能源行业未来的发展方向。截止2018年为止，中国汽车保有量为3.19亿量，随着我国汽车保有量的不断增长，我国的石油消耗量越来越多，这意味着越来越多的废热大气排放到自然环境中，造成大量的能源浪费，同时也造成了严重的环境污染，汽油或者柴油发电机是传统燃油汽车的动力源，然而由于受到卡洛循环工质温差的限制其燃油能量转换效率难以获得突破性提高。美国通用汽车公司研究表明燃油汽车内燃机中燃料发出的能量约有40%随尾气排入大气，约30%的能量被冷却液带走,另外约有5%的能量消耗在摩擦中，真正用于克服行驶阻力与驱动附件做工的能量只占约25%左右^[1]。有相关研究表明，当尾气废热的10%转换为电能时，传统内燃机燃油经济性会提高20%以上，因此可以看出，如果能够通过热电发电技术进行汽车尾气废热回收，那么不仅能够提高汽车燃油的利用率，同时也会降低大气污染。热电发电技术的提出为提高汽车能源的利用率提出了新的研究方向。

汽车尾气暖热发电技术作为当前世界貝有前瞻性的节能减排研究领域之一，被美国能源部确定为当前汽车节能最为前沿的重大技术，并在2009年与中国国家能局一起签了与其相关的清洁能战合作协议^[2]。

2. 研究的基本内容与方案

本次毕业设计我的研究课题是车用热电发电新型电源系统的关键技术研究（最大功率跟踪与拓扑结构优化），其研究的目标为如何更加快速准确的找到尾气废热发电的最大功率点，当前最大功率点跟踪技术在光伏发电领域应用广泛，而利用塞贝克效应实现汽车尾气废热发电，同样需要在不同条件下实时跟踪温差发电的最大功率。已有文献表明，目前最为常用的MPPT方法有扰动观察法、增量电导法、纹波相关控制法、二分法、梯度法等优化方法，此外还有采用模糊逻辑以及神经网络等智能算法^[14]。扰动观察法是在原有输出上增加一个扰动，通过实时采样计算得到瞬时功率，与上一次的输出功率进行比较，根据功率增减变化动态调节输出功率，使其逐步逼近最大功率点^[15]。但是初始值及跟踪步长的给定对跟踪精度和跟踪速度的影响较大。

由热电转换模块的输出特性可知，当热电模块的开路电压随外界条件变化时，热电模块的最高功率点电压也近似成比例变化。因此认为热电模块的最高功率和热电模块的开路电压之间存在近似的线性关系。利用输出功率和开路电压之间存在的这种关系，我们可以分多组测量开路电压及其对应的输出功率，并通过对其进行拟合得到两者的对应关系；然后画出开路电压和输出功率的对应函数图，最后在通过对函数图进行处理更快的得到其最大功率。

3. 研究计划与安排

1-2周，完成开题报告和文献译，完成开题答辩；
3-4周，熟悉汽车尾气废热发电装置一锂电池组一isg弱混合动力的多能源动力系统；
5-8周，搭建热电发电装置的台架系统，熟悉相关软硬件设施，完成三轮不同工况的测试和数据收集；

9-11周，分析测试数据与建模等，

12=-5周，撰写毕业论文，完成论文答辩。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张征,黎启柏.排气流强化热电转换系统传热特性数值研究[J].机床与液压,2011,(05): 59-61.
[2]刘洪阳,刘万钊,贺强,等.发动机排气管余热发电研究[J].长春理工大学学报,2007,30(3):70-72.
[3]明臣魁, 徐江荣, 刘斌. 汽车尾气-热电材料耦合传热过程的CHT模拟[J]. 杭州电子科技大学学报, 2011,(1): 91-93.
[4]李博,徐江荣.尾气余热多孔介质热电材料发电的数值试验[J].杭州电子科技大学学报,2010,(1): 74-77.
[5]刘斌,徐江荣.柴油机排气管恒温进气的内流场数值模拟[J].杭州电子科技大学学报, 2009,(1): 92-95.
[6]高卫民,等.汽车尾气余热发电装置[P]. CN200820154751.9，2008.10.31.
[7]Zhang J, Song L, Madsen G K, et al. Designing high-performance layered thermoelectric materials through orbital engineering[J]. Nature Communications, 2016, 7:10892.
[8]胡琴,黄亮,全睿.汽车尾气余热发电气道温度检测系统设计[J].武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2011,(02): 236-238.
[9]张明利.汽车尾气余热发电测试平台的设计研究[D].武汉理工大学, 2011.
[10]胡琴.汽车尾气余热发电集热系统设计与研究[D].武汉理工大学, 2011.
[11]全书海,全睿,黄亮,等.一种汽车发动机尾气余热热电转换台架试验装置及控制方法[P]. 申请号200910272747.1，2009.11.13.
[12]全睿,唐新峰,全书海,等.串联式汽车尾气热电转换系统台架试验[J].上海交通大学学报,2012,46(5)：677-682.
[13]R.Quan, X.F. Tang, S.H. Quan, et al. Design of a Novel Heat Exchanger Using in Automobile Exhaust Thermoelectric Generator[J]. Advanced Materials Research.2012,430-432:1428-1432.
[14]邓亚东,范韬,郭珣,等.汽车尾气温差发电装置及热电模块的布置研究[J].武汉理工大学学报(信息与管理工程版),2010,32(2):265-267.
[15]苏楚奇,代宏伟,辛珍阳.汽车尾气温差发电装置通道结构的设计与分析[J].汽车科技,2011,2:15-18.
[16]邢号彬,范文,王计广,等.汽车尾气温差发电装置中热电模块的散热方式研究[J].汽车零部件,2011,9:67-68.
[17]郭珣.汽车尾气温差发电效率的影响因素[J].汽车工程师,2011,6:45-47.