汽车发动机将化学能转化为热能和动能,产生的动能为汽车提供动力,而产生的热能大部分通过汽车散热系统和排气系统散发到空气中,这导致汽车发动机的能量转换效率并不高。研究如何将这些余热回收,提高能源的利用率具有非常重要的意义。本文对半导体温差发电系统进行分析与设计,利用温差发电装置将燃油汽车发动机产生的余热转化为电能,经过直流降压电路降压后,转化为5V直流电压,经汽车车载USB充电接口供电。分析半导体温差发电的基本原理,了解温差发电模块的基本构造。温差发电装置选择汽车发动机作为热源,汽车水冷系统作为冷源,对汽车水冷系统进行简化和分析,建立水冷装置简化模型,运用Ansys软件对冷却装置进行热力学仿真分析,探究冷却性能优越的冷却导管结构。结合温差发电装置的输出特性,运用Matlab软件建立温差发电模块,以Buck降压电路为基础,结合最大功率点跟踪控制方法（MPPT）的基本原理,完成降压稳压电路设计。结果表明采用扰动观察MPPT控制方法能够很好地跟踪最大功率点,为了使输出电压具有更加出色的稳定性,提高供电质量,为温差发电系统增加了储能电路,解决温差发电功率与负载功率不平衡的问题。运用Matlab软件对整个温差发电系统进行仿真实验,仿真结果表明,本设计可以输出恒压恒功率的电能。搭建温差发电实验装置,进行实验测量,分析温差发电模块的输出特性。