[发明专利]基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统及方法

说明书

本发明提供基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统及方法，该系统包括控制单元、温度传感器、压力传感器和步进电机；温度传感器用于检测尾气能量回收装置的进气口处汽车尾气的温度信息，并传送到控制单元；压力传感器用于检测尾气能量回收装置的进气口和出气口处尾气的压力信息，并传送到控制单元；步进电机安装在尾气能量回收装置的进气口处，步进电机与尾气能量回收装置的挡板连接；控制单元将接收到的温度信息、压力信息和步进电机的N个位置角代入内部存储的神经网络中进行计算，得出尾气能量回收装置发电功率最大的电机位置角，控制单元控制步进电机带动挡板旋转至发电功率最大的开度位置，从而提高装置的发电效率。

技术领域

本发明属于汽车尾气能量回收领域，尤其涉及一种基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统及方法。

背景技术

目前，随着环保和节能意识的不断提高，国家与企业都在大力推广与研发节能减排技术。然而，内燃机汽车的燃油效率仅有40％，约有30％的能量以热量的形式流失。近几年，随着温差发电技术的成熟，企业与学者相继提出了一些安装在汽车排气管处的温差尾气能量回收装置。申请号为201210227087.7的中国专利公开了一种用于温差发电模组的保护外壳与汽车尾气管温差尾气能量回收装置，该专利没有设计控制调节装置，容易造成温差发电模块过热或发电效率过低。申请号为201710545802.4的中国专利公开了一种具有汽车尾气分流控制功能的温差尾气能量回收装置及其分流控制方法，该专利虽然提出了对尾气进行分流控制以及基本控制方法，但其控制的根本目的是防止温度过高或者装置背压过大影响温差尾气能量回收装置或发动机的正常工作，无法显著提高尾气能量回收装置的工作效率。

同时，温差尾气能量回收装置系统属于热流体系统，具有高度的非线性。系统的最大输出功率控制条件也随装置的结构，工况的改变而变化，难以用普通的数学模型进行描述。为此，本发明提供一种基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统及方法。

发明内容

本发明的目的是针对上述问题提供一种基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统及方法，采用数据采集加BP神经网络训练的方法实现系统的最优控制。本系统采用BP神经网络识别气流温度、进出口压力，气流挡板开度对装置输出功率的影响。在实际工作过程中，控制单元通过温度传感器，压力传感器获取装置的工作状态并借助已经训练完成的神经网络计算出最优挡板开度。控制单元控制步进电机带动挡板旋转至最优位置，从而提高整个系统的工作效率。

本法发明所采取的技术方案如下：一种基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统，包括控制单元、温度传感器、压力传感器和步进电机；

所述控制单元分别与温度传感器、压力传感器和步进电机相连；所述温度传感器用于检测尾气能量回收装置的进气口处汽车尾气的温度信息，并传送到控制单元；所述压力传感器用于检测尾气能量回收装置的进气口和出气口处尾气的压力信息，并传送到控制单元；所述步进电机安装在尾气能量回收装置的进气口处，步进电机与尾气能量回收装置的挡板连接；

所述控制单元将接收到的温度信息、压力信息和步进电机的N个位置角代入内部存储的神经网络中进行计算，得出尾气能量回收装置发电功率最大的电机位置角，控制单元控制步进电机带动挡板旋转至发电功率最大的开度位置。

上述方案中，所述步进电机的位置角与挡板的开度一致，挡板的开度为0～90°，平均分为十个开度，每个开度为10°。

上述方案中，所述温度传感器为pt100温度传感器。

上述方案中，所述压力传感器为耐高温型扩散硅压力传感器。

上述方案中，所述步进电机为42系列两相步进电机。

上述方案中，所述控制单元为32位的单片机。

一种根据所述的基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统的控制方法，包括以下步骤：