在全球能源危机日益严峻的困境下,为保证经济社会的可持续发展,世界各国均越来越关注节能问题。随着近些年来国内汽车保有量的不断攀升,对石油等不可再生能源的高消耗和过度依赖已经成为制约我国汽车产业持续发展的关键因素。在另一方面,传统内燃机效率相对较低,大量热量伴随着汽车尾气排放散失在大气中,车辆运行对能源的有效利用率不足百分之三十。因此,回收利用汽车尾气废热的新技术开始得到应用,温差发电装置利用高温尾气建立有效温差而高效的将热能转换成为电能,以供汽车附属电子设备或构建混合动力系统电源使用,能够有效提高燃油经济性。本文结合国内外在汽车尾气废热温差发电系统的相关研究进展,介绍了利用高温尾气实现温差发电的原理、半导体热电材料研发现状、车载尾气温差发电系统的主要组成和实现热电转换的工作过程。提出了研究汽车尾气废热温差发电系统高效转换中能量流动的关键问题。首先建立温差发电系统中热交换气箱内部流场结构、温差发电转换模块、冷却水套流场结构的系统热-流-固仿真模型,利用计算流体力学仿真软件Fluent对尾气废热温差发电系统在热流动中各子结构的热场分布进行定量分析。其次是在热场分布确定的基础上利用多场耦合仿真软件ANSYS Workbench对温差发电模块热电转换过程进行了结构-热-电耦合分析,得到温差发电模块两端取能梯度与输出功率的关系,定量研究温差发电模块热电转换效率等性能。最后在搭建的温度可控单模块性能测试装置和汽车尾气废热温差发电系统试验台架上进行测试试验,测定系统在温差发电过程中的热电转换关键性能参数,与数值模拟获得结果相互验证,得到温差发电装置在发动机不同工况下输出功率的变化规律与影响温差发电装置高效转换的关键因素。通过计算机数值模拟与台架试验相结合的过程,定量化研究汽车尾气废热温差发电系统的核心组件温差发电装置的热传递和转换过程,为系统能够高效利用热能、高效的实现热电转换提出一种研究途径。