热电器件利用半导体的塞贝克效应将热能直接转换为电能，这种发电方式以其无运动部件、性能稳定、可靠性高、环保经济、使用寿命长等特点广泛应用于汽车、航天航空等领域。在汽车尾气热电发电系统的服役环境中，车用热电器件需长期承受热冲击和宽频随机振动，因此，热电器件的热电性能和机械强度可靠性是其能否规模化应用的关键。本文以多P-N结组成的半导体热电器件为研究对象，结合其在汽车尾气发电系统中的工作环境，采用数值模拟的方法建立车用热电器件的有限元模型，对其工作性能和结构设计影响因素进行分析讨论，主要研究内容如下：(1)热电器件的发电性能和热应力分析。建立车用热电器件有限元分析模型，结合汽车尾气发电系统中热电器件的工作环境，利用有限元分析软件模拟热电器件的服役工况：在热电器件的热端设定温度载荷，冷端采用独立水箱和公共水箱两种冷却方式。获得热电器件的温度场、电势场以及热应力分布情况，获得热电器件热端温度变化与器件的输出功率、热电转换效率和热应力的关系。(2)热电器件的模态分析。本文综合考虑路面和发动机振动激励，进行热电器件的模态分析，获得车用热电器件的固有频率和振型。在数值模拟中用弹簧模拟固定热电器件的夹紧装置，弹簧的刚度模拟热电器件与夹紧装置的接触刚度。讨论了夹紧装置的接触刚度、热电器件的结构尺寸以及器件的服役温度对器件固有频率的影响，比较了不同约束状态下热电器件的固有频率与路面激振、发动机激振频率，给出了避免发生危险共振现象的接触刚度临界值，为系统的整体结构优化提供了依据。(3)热电器件的结构设计影响因素分析。采用有限元数值模拟方法，建立热电器件几何尺寸设计模型，以提高热电器件的输出功率、热电转换效率和降低器件的工作热应力为目标，对车用热电器件的结构设计影响因素进行分析，讨论热电器件及组成材料的结构参数对器件的输出功率、热电转换效率和工作热应力的影响规律，为热电器件的结构设计工作和工业化应用提供理论指导。