汽车尾气温差发电的专利技术综述

刘雪琦

【摘要】本文根据汽车温差发电技术领域的国内外专利申请数据，分析比较国内外申请人的申请重点，总结国内外申请人在专利分布上的差异，为快速了解汽车尾气温差发电专利申请基本情况以及追踪领域主要申请人提供一定借鉴和参考价值。

【关键词】汽车；尾气；温差发电；余热；热电；专利

一、汽车尾气温差发电的发展背景

当今，全球汽车保有量日益增加，汽车尾气排放出大量热能，将这些热能转换为电能的温差发电技术成为国内外研究的热点。在实际工作过程中汽车发动机的能量利用率大约为百分之三十左右，而百分之四十左右的能量随着尾氣排放到大气当中，造成了巨大的能源浪费[1]。这些热量的回收不仅有利于尾气废热能量的重复利用，而且可以提高发动机的燃油经济性。目前，回收利用汽车尾气废热的方式是采用温差发电系统，将高温尾气中的热能收集并转换为电能，用于供给汽车上的耗电部件。这种温差发电可以合理利用尾气废热等低品位能源将热能有效地转换为电能。

二、汽车尾气温差电技术的专利情况分析

在CNABS、DWPI数据库中进行检索，其中涵盖了全世界各国的专利申请，采用与汽车尾气温差发电技术密切相关的分类号与关键词，经过去噪以及去除同一申请人同日申请的相同的实用新型，得到关于汽车尾气温差发电技术的专利申请情况。经过对摘要的阅读，进行了初步分析和研究，并对经过筛选的专利申请文献进行重点分析。

在汽车尾气温差发电的发明专利申请当中，国外公司申请占大多数，达到总申请数量的63%，国内申请占总申请数量的37%，可以看出对汽车尾气温差发电技术的研究以国外公司为主。就图1所示的国外各国申请量对比图来看，作为汽车工业领域较为发达的德国在汽车尾气温差发电方面的申请量明显高于其他国家，这说明注重汽车排放技术的德国，对于尾气温差发电技术的高度重视；美国、韩国作为老牌汽车工业强国，在汽车尾气温差发电技术的申请量位居第二、第三；而作为最早开始申请汽车尾气温差发电技术相关专利的日本，在申请总量上次于上述三国。

国内申请人类别分布如图2所示，从图中可以清楚地看出在国内申请人当中，有61%的申请人为高校，其次是个人申请，占申请总量的23%，而企业申请量最少，仅为16%。相比较国外专利申请人当中绝大部分为公司申请的情况，可以看出我国汽车尾气温差发电还没有得到充分利用，仅停留在研究阶段，而没有实现产业化发展。

汽车温差发电技术的发展涉及热电元件材料以及发电器结构两条主线。丰田自动车株式会社最先开展对温差发电的研究，因此在早期的专利申请中占主要地位，其在2003年申请的专利（JP2005137188）废气净化装置中，通过设置可以将从废气向热电转换元件的热传递状态改变为高传热状态和低传热状态的可变传热装置，当排气净化催化剂的温度高于规定温度时，使从废气向热电转换元件的热传递状态为高传热状态。继丰田之后，德国的排放技术有限公司针对热电元件的结构进行改进，同时美国的BSST有限责任公司针对温差发电器的换热功率以及转换器申请了相关专利。在热电元件材料方面，美国的康宁公司、通用汽车以及我国的哈尔滨工业大学也提交了相关申请。

三、汽车尾气温差发电的发展建议

汽车工业是我国国民经济的支柱产业之一，伴随着汽车工业的发展，车辆消耗的能源也与日俱增，使得车辆的节能备受关注。利用发动机余热发电不仅是解决能源问题的有效途径，也是节能环保的有效途径。因此汽车温差发电技术用于车辆发动机的余热利用具有广泛的应用前景。从上述专利技术分析来看，国外大型汽车相关公司已经意识到温差发电的优势，并已经应用于实际生产当中。目前，我国在汽车温差发电技术方面仅停留在研究方面，还未能实现产业化。因此，汽车温差发电技术在我国仍有较大发展空间，我国企业应加大在这一方面的创新研究力度，这不仅能够使国内企业在国际竞争中争取一席之地，还有助于解决我国日益严峻的能源问题。

参考文献

[1]Jihui Yang， Francisr Stabler. Automotive Applications of Thermoelectric Materials[J]. Journal of Electronic Materials， 2009， 7（38）： 1245-1251.