[發明專利]基于溫差發電的汽車尾氣能量回收裝置電控系統及方法

有效

• 申請號: 201810550187.0
• 申請日: 2018-05-31
• 公開（公告）號: CN108594895B
• 公開（公告）日: 2023-09-26
• 發明（設計）人: 周新宸;江浩斌;趙曉聰;吳佰慧
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G05D23/20
• 分類號: G05D23/20;F01N5/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種基于溫差發電的汽車尾氣能量回收裝置電控系統，其特征在于，包括控制單元、溫度傳感器、壓力傳感器和步進電機(5)；

所述控制單元分別與溫度傳感器、壓力傳感器和步進電機(5)相連；所述溫度傳感器用于檢測尾氣能量回收裝置的進氣口(1)處汽車尾氣的溫度信息，并傳送到控制單元；所述壓力傳感器用于檢測尾氣能量回收裝置的進氣口(1)和出氣口(2)處尾氣的壓力信息，并傳送到控制單元；所述步進電機(5)安裝在尾氣能量回收裝置的進氣口(1)處，步進電機(5)與尾氣能量回收裝置的擋板(3)連接；

所述控制單元將接收到的溫度信息、壓力信息和步進電機(5)的N個位置角代入神經網絡中進行計算，得出尾氣能量回收裝置發電功率最大的步進電機(5)位置角，控制單元控制步進電機(5)帶動擋板(3)旋轉至發電功率最大的開度位置；

所述溫度傳感器檢測尾氣能量回收裝置的進氣口(1)處汽車尾氣的溫度T，并傳送到控制單元；所述壓力傳感器檢測尾氣能量回收裝置進氣口(1)的進口壓力p₁與出氣口(2)的出口壓力p₂，并傳送到控制單元；

所述控制單元獲取溫度T、進口壓力p₁和出口壓力p₂；

所述控制單元計算進出口壓差Δp＝p₁-p₂，若Δp大于預設的界限值，所述步進電機(5)控制擋板(3)的開度減小，若Δp小于界限值，所述控制單元將T和p₁以及步進電機(5)的N個位置角，即θ₁,θ₂...θ_N作為神經網絡輸入量，計算出尾氣能量回收裝置在不同位置角θ_i下對應的輸出功率其中i為1…N，所述控制單元對所計算得出的所有輸出功率取最大值，得到輸出功率最大時對應的步進電機(5)的位置角所述控制單元判斷與當前步進電機(5)的位置角是否一致，若不一致則控制單元驅動步進電機(5)旋轉至相應位置角；所述控制單元中神經網絡的訓練：將所述尾氣能量回收裝置安裝在發動機試驗臺架的排氣管末端；在發動機的轉速范圍內均勻選取M個目標轉速；在每一目標轉速下，從小負荷開始，逐步加大油門進行測量，直至油門全開，適當分布L個測量點；在每一測量點處，控制步進電機(5)在N個位置角內依次變化，當尾氣能量回收裝置輸出功率穩定后，記錄當前尾氣能量回收裝置的P_out、p₁、T和θ；共計得到M*L*N組數據，將這些數據帶入BP神經網絡中進行訓練，最終輸出P_out與p₁，T，θ之間的關系

2.根據權利要求1所述的基于溫差發電的汽車尾氣能量回收裝置電控系統，其特征在于，所述步進電機(5)的位置角與擋板(3)的開度一致，擋板(3)的開度為0～90°，平均分為十個開度，每個開度為10°。

3.根據權利要求1所述的基于溫差發電的汽車尾氣能量回收裝置電控系統，其特征在于，所述溫度傳感器為pt100溫度傳感器。

4.根據權利要求1所述的基于溫差發電的汽車尾氣能量回收裝置電控系統，其特征在于，所述壓力傳感器為耐高溫型擴散硅壓力傳感器。

5.根據權利要求1所述的基于溫差發電的汽車尾氣能量回收裝置電控系統，其特征在于，所述步進電機(5)為42系列兩相步進電機。

6.根據權利要求1所述的基于溫差發電的汽車尾氣能量回收裝置電控系統，其特征在于，所述控制單元為32位的單片機。

7.一種根據權利要求1所述的基于溫差發電的汽車尾氣能量回收裝置電控系統的控制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S1、所述溫度傳感器檢測尾氣能量回收裝置的進氣口(1)處汽車尾氣的溫度T，并傳送到控制單元；所述壓力傳感器檢測尾氣能量回收裝置進氣口(1)的進口壓力p₁與出氣口(2)的出口壓力p₂，并傳送到控制單元；

步驟S2、所述控制單元獲取溫度T、進口壓力p₁和出口壓力p₂，進入步驟S3；

步驟S3、所述控制單元計算進出口壓差Δp＝p₁-p₂，若Δp大于預設的界限值，進入步驟S4，小于界限值進入步驟S5；

步驟S4、所述步進電機(5)控制擋板(3)的開度減小，返回步驟S2；

步驟S5、所述控制單元將T和p₁以及步進電機(5)的N個位置角，即θ₁,θ₂...θ_N作為神經網絡輸入量，計算出尾氣能量回收裝置在不同位置角θ_i下對應的輸出功率其中i為1…N，進入步驟S6；

步驟S6、所述控制單元對所計算得出的所有輸出功率取最大值，得到輸出功率最大時對應的步進電機(5)的位置角進入步驟S7；

步驟S7、所述控制單元判斷與當前步進電機(5)的位置角是否一致，若一致，返回步驟S2，不一致則控制單元驅動步進電機(5)旋轉至相應位置角；

所述控制單元中神經網絡的訓練包括以下步驟：

將所述尾氣能量回收裝置安裝在發動機試驗臺架的排氣管末端；

在發動機的轉速范圍內均勻選取M個目標轉速；

在每一目標轉速下，從小負荷開始，逐步加大油門進行測量，直至油門全開，適當分布L個測量點；

在每一測量點處，控制步進電機(5)在N個位置角內依次變化，當尾氣能量回收裝置輸出功率穩定后，記錄當前尾氣能量回收裝置的P_out、p₁、T和θ；

待上述步驟完成后，共計得到M*L*N組數據，將這些數據帶入BP神經網絡中進行訓練，最終輸出P_out與p₁，T，θ之間的關系