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基于热电材料温度依存性的非均匀流速复合温差发电器，利用半导体温差发电技术来回收汽车尾气中的余热能，高温废气经过复合式变截面废气通道，通过高温废气沿程方向上横截面的面积逐渐减小的方式，进而改变尾气和半导体热电模块热端面间的传热系数，最终通过传热热阻的变化实现半导体热电模块表面温度在流体流动方向上的小梯度变化，保证热电材料在最优工作区域内工作，从而提高热电转换效率，增大输出功率，本发明解决了高温废气余热能在热电转换利用过程中热电转化效率低的问题。

本发明提供了一种分区渐缩式汽车尾气温差发电器及其渐缩角确定方法，热端换热器根据上下相对的温差发电模块分为n个区域，沿着入口端盖到出口端盖方向，每个区域上下两侧壁面尾端向内倾斜，与尾气流动方向形成n个渐缩角，渐缩角沿着渐缩方向依次增大；渐缩角确定方法中，首先将第一个区域D1的渐缩角α1划分成多个α1j，计算α1j下温差发电模块的输出功率以及各渐缩角引起的泵气损失，确定渐缩角α1；根据各区域换热量相等原则，依次确定其它区域的渐缩角。本发明渐缩角沿着入口端盖到出口端盖的方向依次增大，使得各区域的换热量相等，各温差发电模块工作在相同温度下，从而大幅提高温差发电器的输出功率和热电转化效率。

本发明公开一种温差发电片等效热导率的计算方法，相比传统的实验测量方法，本发明能够根据现有参数直接计算得到温差发电片的热导率，简单方便，且精度较高。温差发电片由半导体PN结、连接PN结间的铜导电片和两端的陶瓷板构成；其中，PN结、铜导电片和陶瓷板的几何参数、热导率已知，基于这些已知参数，分别计算各结构的导热热阻，并计算结构间的蔓延热阻，由热阻理论可知，当温差发电片的热端将热量传递至冷端时，热流可以等效为电流，温差发电片的总热阻等于沿热流方向的所有热阻之和，再将温差发电片等效成一个整体，计算其导热热阻，由所有结构热阻之和等于等效热阻，最终计算得到温差发电片整体的热导率。

本发明公开了一种水冷式车载温差发电系统净输出功率的计算方法，用来评价车载温差发电系统输出性能的好坏。水冷式车载温差发电系统由换热器、温差发电片和散热器组成，当尾气流经换热器、而冷却水流经散热器时，会在温差发电片两端形成温差，由此产生电能以给负载供电；然而，车载温差发电系统在产生电能的同时，由于本身结构的重量会造成车辆额外的重力损失，另外，尾气流经换热器和冷却水流经散热器时也会增加流体流动的阻力，造成泵能损失。因此本发明通过分别计算温差发电系统的输出功率、重力损失、尾气泵能损失和冷却水泵能损失，最终得出净输出功率。根据净输出功率的多少，定量评价该车载温差发电系统的输出性能，具有较大的实用价值。

本发明公开了一种变引脚横截面积的温差发电片，相比传统的温差发电片，其半导体PN结引脚的横截面积沿着热流体流动方向不断增加，当温差发电片用于高温尾气热能回收领域时，随着尾气的向下流动，其温度会下降，影响温差发电片下行方向的PN结引脚的输出，造成下行方向引脚的输出电流低于上行方向引脚的输出电流，又由于PN结引脚之间全部串联，使得温差发电片整体的输出电流受限于其中最小的一个PN结引脚输出电流。本发明通过增加热流体下行方向PN结引脚的横截面积以提高其输出电流，从而提高温差发电片整体的输出电流。同时，基于传热学理论，提供一种温差发电片引脚横截面积的确定方法，用于精确计算每一列PN结引脚的横截面积。