全国汽车保有量在不断增加,能耗也随之增大,汽车的节能减排技术一直是研究的重点。汽车尾气温差发电技术能够将尾气中的低品位废热转化为电能,提高汽车燃油利用率,具有巨大的发展前景。在温差发电系统中,冷端是重要组成部分,冷端的散热能力直接决定整个系统的热电转换效率,因此冷端的研究对于温差发电系统的应用具有重要意义。本文首先基于温差发电系统结构和传热学原理,建立温差发电系统传热模型,并提出冷端的评价标准,为后文的数值仿真分析提供理论基础。其次,通过分析单入口冷却水箱的不足,提出多入口冷却水箱结构,并从冷却水箱散热能力、冷却液压降损失所造成的水泵功率损耗以及热电模块输出功率和水泵功率损耗的功率差值三个方面对比分析不同入口数目的冷却水箱,结合实际,说明双入口冷却水箱具有相对优良的综合性能。同时也对双入口冷却水箱的高度和宽度进行研究,为高度和宽度的设计提供理论依据。随后,研究凹坑式结构对冷端的影响,说明凹坑式结构能够提高冷端的性能,并对比分析局部凹坑式冷却水箱和均匀凹坑式冷却水箱的综合性能,结果表明,两种冷却水箱综合性能相近,选用结构较为简单的局部凹坑式冷却水箱作为进一步研究对象,对凹坑的直径和深度进行优化设计。采用中心复合设计方法设计试验方案,以响应面模型作为近似模型,使用自适应模拟退火算法筛选出最优解,得到综合性能优良的局部凹坑结构。最后,建立包含尾气废热收集通道、热电模块和冷却水箱的汽车尾气温差发电系统模型,对比分析采用单入口冷却水箱和双入口局部凹坑式冷却水箱的温差发电系统,结果表明,相比于采用单入口冷却水箱的温差发电系统,采用双入口局部凹坑式冷却水箱的温差发电系统的综合性能提高了8%~11%。