虽然国内外对汽车电源系统作了不断的改进，但是改变不了一个本质问题：传统的汽车电源系统的发电机部分是通过曲轴与发动机相连接的，由发动机直接驱动，因此发电机的运转消耗掉一部分有效功，而汽车发动机燃料燃烧所产生的能量仅有1/3左右转化为有效功，从而使能源的利用率进一步降低。而且发电机的输出受车辆运行工况的影响较大，尽管有电压调节器的调压作用，它也只是把输出电压控制在一个范围内，不可能稳定在一个恒压。特别是在城市公交车辆的运行中，由于道路环境条件的限制，公交车辆在城市道路运行低速时间长，停靠站多，从而使发电机发电不足，不能给蓄电池充电。因此这种情况下蓄电池亏电严重，严重影响其使用寿命，加大运行成本。因此，近几年来，国内外部分学者对如何利用发动机的废气能量发电来部分或者完全取代传统的汽车电源模式产生了浓厚的兴趣。调查研究表明汽车发动机燃料燃烧所产生的能量除1/3的有效功率外，其余的约有1/3通过冷却介质带走，近1/3随尾气排入大气。排气余热的特点是温度高，排气阀门处的温度为400～500℃（柴油机）或约600℃（汽油机）；尾气带走的热量占燃烧总热量的25%～45%（柴油机）或30%～40%（汽油机），并且具有较高的速度和压力。因此利用废气能量发电成为一个可行方案。据有关资料，一般可以利用的废气能量为燃烧总热量的16%左右。

针对现有技术和装置存在的能量转换效率不高、实施过程困难、用途单一、使用面窄等突出缺点，一种全新的汽车电源模式——利用发动机排气的动能驱动涡轮发电的设想应运而生，其工作与结构原理如图10-1所示。动力涡轮装置于涡轮壳内，当涡轮进气管中的废气通过喷嘴环时，冲击动力涡轮转动，从而带动常规发电机的转子转动，实现发电功效，经整流后的电能作为蓄电池或其他负载的电源。为避免该装置在不需要时过大地对外输出功率，该装置设有一个废气旁通阀，即在不需要过多的功率输出时，废气旁通阀打开，放掉一部分废气。

图10-1 内燃机废气电源系统工作与结构原理图(www.daowen.com)

1—废气旁路阀 2—涡轮进气管 3—喷嘴环 4—动力涡轮 5—涡轮壳 6—轴承 7—磁路绕组 8—二极管 9—电刷 10—调节器 11—蓄电池 12—负载 13—集电环 14—磁极 15—定子铁心 16—定子绕组 17—机械取力器 18—转子轴 19—涡轮排气管

该装置电能和机械能可同时输出，亦可以一种能量形式独立输出。由于发电机是由发动机的排气直接驱动的，而只要发动机工作，其排气压力的值基本上是恒定的。因此发电机的输出电压的稳定性非常好，发电机的工作基本上不受行车速度的影响。此种方法对废气能量的利用率较高，而且转换得到的电能可灵活方便地运用，更重要的是此种方法不需对原有汽车设备做较大改动。但目前解决的主要问题有两个，一是加装该装置后必定对发动机工作性能产生影响，如何尽量减少或消除这种影响是非常重要的；二是转换效率决定其实用性，能量转换装置的转换效率能够达到多少还需要进一步确定。

汽车电控技术不断发展和智能化的发展趋势，使得汽车电子附件所占的比例和相应的耗电量大幅度提高，汽车电源研究工作成为一项重要的课题，也是汽车电子技术热点研究领域。汽车电源不仅影响到汽车电子系统的工作，更重要的是决定着整车能量消耗及性能的好坏。对于汽车电源系统，一方面过去从理论上做的研究工作较少，另一方面从节能及工作稳定性角度看，利用汽车发动机排出的废气能量发电、供电是一个有效的途径，这种方法节能、减少排放污染，并且可以延长蓄电池的寿命。