本發(fā)明公開了一種四箱結(jié)構(gòu)汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)及監(jiān)控方法，系統(tǒng)包括溫差發(fā)電單元、電壓巡檢單元和監(jiān)控單元，溫差發(fā)電單元利用四個并聯(lián)結(jié)構(gòu)的熱交換器回收發(fā)動機(jī)尾氣廢熱給各個熱電器件提供熱端溫度，通過散熱片管道對發(fā)動機(jī)自身冷卻系統(tǒng)中的冷卻水進(jìn)行預(yù)先冷卻后控制各個熱電器件的冷端溫度，從而構(gòu)建它們的冷熱端溫差進(jìn)行發(fā)電；電壓巡檢單元采集各個熱電器件的電壓，利用上位機(jī)進(jìn)行實時顯示；監(jiān)控單元采集系統(tǒng)的總輸出電壓和電流，記錄汽車所在的位置，接收巡檢單元的各個熱電模塊電壓數(shù)據(jù)，利用GPRS模塊和Zigbee模塊向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送上述參數(shù)和信息。本發(fā)明提供了一種清潔、高效、實用、無污染的汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)，具有較廣的應(yīng)用前景。

1.一種四箱結(jié)構(gòu)汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)，包括溫差發(fā)電單元(1)、電壓巡檢單元(2)和
監(jiān)控單元(3)，其特征在于：所述溫差發(fā)電單元(1)包括發(fā)動機(jī)(14)，發(fā)動機(jī)(14)與第一熱交
換器(23)、第二熱交換器(28)、第三熱交換器(33)和第四熱交換器(38)相連，第一熱交換器
(23)～第四熱交換器(38)吸收廢熱并進(jìn)行熱交換給第一低溫?zé)犭娖骷M(22)、第二低溫?zé)?br/>電器件組(24)、第三低溫?zé)犭娖骷M(27)、第四低溫?zé)犭娖骷M(29)第五低溫?zé)犭娖骷M
(32)、第六低溫?zé)犭娖骷M(34)、第七低溫?zé)犭娖骷M(37)和第八低溫?zé)犭娖骷M(39)提
供熱端溫度；所述溫差發(fā)電單元(1)還包括冷卻系統(tǒng)(13)，冷卻系統(tǒng)(13)中的水通入第一多
列冷卻水箱組(21)、第二多列冷卻水箱組(25)、第三多列冷卻水箱組(26)、第四多列冷卻水
箱組(30)、第五多列冷卻水箱組(31)、第六多列冷卻水箱組(35)、第七多列冷卻水箱組(36)
和第八多列冷卻水箱組(40)控制熱電器件組的冷端溫度，從而構(gòu)建溫差進(jìn)行發(fā)電；
所述電壓巡檢單元(2)包括第一單模塊巡檢從板(41)、第二單模塊巡檢從板(42)、第三
單模塊巡檢從板(43)、第四單模塊巡檢從板(44)、第五單模塊巡檢從板(45)、第六單模塊巡
檢從板(46)、第七單模塊巡檢從板(47)、第八單模塊巡檢從板(48)、第九單模塊巡檢從板
(49)、第十單模塊巡檢從板(50)、第十一單模塊巡檢從板(51)、第十二單模塊巡檢從板
(52)、第十三單模塊巡檢從板(53)、第十四單模塊巡檢從板(54)、第十五單模塊巡檢從板
(55)和第十六單模塊巡檢從板(56)，第一單模塊巡檢從板(41)～第十六單模塊巡檢從板
(56)與第一低溫?zé)犭娖骷M(22)～第八低溫?zé)犭娖骷M(39)中的熱電器件相連采集電壓
并通過CAN總線(19)與巡檢主板(20)相連進(jìn)行通信，巡檢主板(20)與上位機(jī)(4)相連顯示各
個熱電器件組中的單器件電壓；
所述監(jiān)控單元(3)中的微控制器MCU(6)通過I/O模塊(57)與聲光報警電路(5)相連，通
過SCI模塊(8)與GPS模塊(6)相連，通過A/D轉(zhuǎn)換模塊(10)采集多個熱電器件組的發(fā)電總電
壓和輸出電流，通過CAN模塊(7)接收電壓巡檢單元(2)中的各個熱電器件電壓值，通過GPS
模塊(6)采集汽車所在位置信息，并由時鐘模塊(9)記錄各個信息對應(yīng)的時間和日期，通過
LCD模塊(58)進(jìn)行實時顯示，通過Zigbee模塊(59)和GPRS模塊(60)將各個信息發(fā)送給遠(yuǎn)程
監(jiān)控中心，在相關(guān)信號超出設(shè)定閾值時通過聲光報警電路(5)進(jìn)行提示報警；
所述發(fā)動機(jī)(14)的排氣管通過三元催化器(15)后分為四路分別與第一熱交換器(23)
～第四熱交換器(38)的入口相連，第一熱交換器(23)～第四熱交換器(38)的出口相連后與
消聲器(16)相連通往大氣；且第一熱交換器(23)的上下表面分別與第一低溫?zé)犭娖骷M
(22)和第二低溫?zé)犭娖骷M(24)的熱端相連，第一低溫?zé)犭娖骷M(22)和第二低溫?zé)犭娖?br/>件組(24)的冷端分別與由多列冷卻水箱組成的第一多列冷卻水箱組(21)和第二多列冷卻
水箱組(25)相連；第二熱交換器(28)的上下表面分別與第三低溫?zé)犭娖骷M(27)和第四低
溫?zé)犭娖骷M(29)的熱端相連，第三低溫?zé)犭娖骷M(27)和第四低溫?zé)犭娖骷M(29)的冷
端分別與由多列冷卻水箱組成的第三多列冷卻水箱組(26)和第四多列冷卻水箱組(30)相
連；第三熱交換器(33)的上下表面分別與第五低溫?zé)犭娖骷M(32)和第六低溫?zé)犭娖骷M
(34)的熱端相連，第五低溫?zé)犭娖骷M(32)和第六低溫?zé)犭娖骷M(34)的冷端分別與由多
列冷卻水箱組成的第五多列冷卻水箱組(31)和第六多列冷卻水箱組(35)相連；第四熱交換
器(38)的上下表面分別與第七低溫?zé)犭娖骷M(37)和第八低溫?zé)犭娖骷M(39)的熱端相
連，第七低溫?zé)犭娖骷M(37)和第八低溫?zé)犭娖骷M(39)的冷端分別與由多列冷卻水箱組
成的第七多列冷卻水箱組(36)和第八多列冷卻水箱組(40)相連；第一低溫?zé)犭娖骷M(22)
～第八低溫?zé)犭娖骷M(39)中的每一個低溫?zé)犭娖骷M的表面均設(shè)置有五行六列的熱電
器件，所有熱電器件進(jìn)行串聯(lián)后作為系統(tǒng)的總輸出端依次與電流傳感器A(17)串聯(lián)和電壓
傳感器V(18)并聯(lián)；
所述溫差發(fā)電單元(1)還包括第一散熱片管道(11)，第一散熱片管道(11)的入口與冷
卻系統(tǒng)(13)中冷卻水的出口相連，第一散熱片管道(11)的出口分為八路，分別對應(yīng)與第一
多列冷卻水箱組(21)～第八多列冷卻水箱組(40)相連，第一多列冷卻水箱組(21)～第八多
列冷卻水箱組(40)的出口相連后與第二散熱片管道(12)的入口相連，第二散熱片管道(12)
的出口與冷卻系統(tǒng)(13)的冷卻水入口相連構(gòu)成冷卻水回路；第一多列冷卻水箱組(21)～第
八多列冷卻水箱組(40)中的每一列多列冷卻水箱組均由六列冷卻水箱構(gòu)成，六列水箱的公
共入口相連構(gòu)成每一列多列冷卻水箱組的冷卻水入口，六列水箱的公共出口相連構(gòu)成每一
列多列冷卻水箱組的冷卻水出口。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的四箱結(jié)構(gòu)汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：第一單模塊巡
檢從板(41)和第二單模塊巡檢從板(42)與第一低溫?zé)峤粨Q器組(22)的熱電器件的電壓輸
出端相連檢測它們的電壓值，第三單模塊巡檢從板(43)和第四單模塊巡檢從板(44)與第二
低溫?zé)峤粨Q器組(24)的熱電器件的電壓輸出端相連檢測它們的電壓值，第五單模塊巡檢從
板(45)和第六單模塊巡檢從板(46)與第三低溫?zé)峤粨Q器組(27)的熱電器件的電壓輸出端
相連檢測它們的電壓值，第七單模塊巡檢從板(47)和第八單模塊巡檢從板(48)與第四低溫
熱交換器組(29)的熱電器件的電壓輸出端相連檢測它們的電壓值，第九單模塊巡檢從板
(49)和第十單模塊巡檢從板(50)與第五低溫?zé)峤粨Q器組(32)的熱電器件的電壓輸出端相
連檢測它們的電壓值，第十一單模塊巡檢從板(51)和第十二單模塊巡檢從板(52)與第六低
溫?zé)峤粨Q器組(34)的熱電器件的電壓輸出端相連檢測它們的電壓值，第十三單模塊巡檢從
板(53)和第十四單模塊巡檢從板(54)與第七低溫?zé)峤粨Q器組(37)的熱電器件的電壓輸出
端相連檢測它們的電壓值，第十五單模塊巡檢從板(55)和第十六單模塊巡檢從板(56)與第
八低溫?zé)峤粨Q器組(39)的熱電器件的電壓輸出端相連檢測它們的電壓值；第一單模塊巡檢
從板(41)～第十六單模塊巡檢從板(56)通過CAN總線(19)與巡檢主板(20)相連進(jìn)行通信，
巡檢主板(20)通過USB/RS485接口與上位機(jī)(4)通信并實時顯示各個熱電器件的電壓值和
曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的四箱結(jié)構(gòu)汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)，其特征在于：第一單模塊巡
檢從板(41)～第十六單模塊巡檢從板(56)中的各個單模塊巡檢從板均采用十五路多路選
擇開關(guān)與各個熱電器件組連續(xù)的十五個串聯(lián)的熱電器件相連，再經(jīng)過差分放大電路和濾波
電路后由A/D轉(zhuǎn)換電路進(jìn)行電壓信號采集，通過CAN接口向CAN總線發(fā)送經(jīng)過軟件濾波后的
十五路單器件電壓信息。
4.一種四箱結(jié)構(gòu)汽車尾氣溫差發(fā)電系統(tǒng)的監(jiān)控方法，其特征在于：包括如下步驟：
步驟一：電壓巡檢單元(2)中的第一單模塊巡檢從板(41)～第十六單模塊巡檢從板
(56)采集它們對應(yīng)的第一低溫?zé)犭娖骷M(22)～第八低溫?zé)犭娖骷M中(39)的各個熱電
器件電壓信號并進(jìn)行軟件濾波處理，采用定時方式分時向CAN總線(19)發(fā)送數(shù)據(jù)信息；
步驟二：巡檢主板(20)利用CAN總線(19)接收上述信息并進(jìn)行數(shù)據(jù)暫存，在一個周期時
間內(nèi)接收完所有熱電器件電壓信息后計算它們的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差信息，利用可選擇的USB
接口或RS485接口與上位機(jī)(4)進(jìn)行通信，由上位機(jī)(4)顯示并保存所有熱電器件的實時電
壓、電壓平均值和標(biāo)準(zhǔn)差；
步驟三：監(jiān)控單元(3)中的微處理器MCU(6)利用CAN模塊(7)接收來自第一單模塊巡檢
從板(41)～第十六單模塊巡檢從板(56)采集的各個熱電器件電壓信息，同時基于時鐘模塊
(9)記錄接收到各個電壓信對應(yīng)的時間和日期，基于GPS模塊(6)采集汽車及其發(fā)動機(jī)所在
的位置信息并進(jìn)行暫存，一方面利用LCD模塊(58)實時顯示這些信息，另一方面通過可選擇
的GPRS模塊(60)和Zigbee模塊(59)向遠(yuǎn)程監(jiān)控中心發(fā)送這些信息；
步驟四：監(jiān)控單元(3)中的微處理器MCU(6)利用A/D轉(zhuǎn)換模塊(10)采集溫差發(fā)電單元
(1)中的輸出總電壓V(17)和電流A(18)，當(dāng)電流大于零時，若利用CAN模塊(7)接收來自第一
單模塊巡檢(41)～第十六單模塊巡檢從板(56)采集的部分熱電器件電壓值為零或者為負(fù)
值，微處理器MCU(6)記錄電壓值為零或者為負(fù)值的熱電器件編號及其出現(xiàn)對應(yīng)的時間、日
期和位置，通過GPRS模塊(60)和Zigbee模塊(59)發(fā)送給遠(yuǎn)程監(jiān)控中心，同時還通過I/O模塊
(57)驅(qū)動聲光報警電路(5)進(jìn)行報警提示。