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专利号: 2018105501870
申请人: 江苏大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统,其特征在于,包括控制单元、温度传感器、压力传感器和步进电机(5);

所述控制单元分别与温度传感器、压力传感器和步进电机(5)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(1)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(1)和出气口(2)处尾气的压力信息,并传送到控制单元;所述步进电机(5)安装在尾气能量回收装置的进气口(1)处,步进电机(5)与尾气能量回收装置的挡板(3)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(5)的N个位置角代入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步进电机(5)位置角,控制单元控制步进电机(5)带动挡板(3)旋转至发电功率最大的开度位置;

所述温度传感器检测尾气能量回收装置的进气口(1)处汽车尾气的温度T,并传送到控制单元;所述压力传感器检测尾气能量回收装置进气口(1)的进口压力p1与出气口(2)的出口压力p2,并传送到控制单元;

所述控制单元获取温度T、进口压力p1和出口压力p2;

所述控制单元计算进出口压差Δp=p1‑p2,若Δp大于预设的界限值,所述步进电机(5)控制挡板(3)的开度减小,若Δp小于界限值,所述控制单元将T和p1以及步进电机(5)的N个位置角,即θ1,θ2...θN作为神经网络输入量,计算出尾气能量回收装置在不同位置角θi下对应的输出功率 其中i为1…N,所述控制单元对所计算得出的所有输出功率取最大值,得到输出功率最大时对应的步进电机(5)的位置角 所述控制单元判断与当前步进电机(5)的位置角是否一致,若不一致则控制单元驱动步进电机(5)旋转至相应位置角;所述控制单元中神经网络的训练:将所述尾气能量回收装置安装在发动机试验台架的排气管末端;在发动机的转速范围内均匀选取M个目标转速;在每一目标转速下,从小负荷开始,逐步加大油门进行测量,直至油门全开,适当分布L个测量点;在每一测量点处,控制步进电机(5)在N个位置角内依次变化,当尾气能量回收装置输出功率稳定后,记录当前尾气能量回收装置的Pout、p1、T和θ;共计得到M*L*N组数据,将这些数据带入BP神经网络中进行训练,最终输出Pout与p1,T,θ之间的关系

2.根据权利要求1所述的基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统,其特征在于,所述步进电机(5)的位置角与挡板(3)的开度一致,挡板(3)的开度为0~90°,平均分为十个开度,每个开度为10°。

3.根据权利要求1所述的基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统,其特征在于,所述温度传感器为pt100温度传感器。

4.根据权利要求1所述的基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统,其特征在于,所述压力传感器为耐高温型扩散硅压力传感器。

5.根据权利要求1所述的基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统,其特征在于,所述步进电机(5)为42系列两相步进电机。

6.根据权利要求1所述的基于温差发电的汽车尾气能量回收装置电控系统,其特征在于,所述控制单元为32位的单片机。

7.一种根据权利要求1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,其特征在于,包括以下步骤:步骤S1、所述温度传感器检测尾气能量回收装置的进气口(1)处汽车尾气的温度T,并传送到控制单元;所述压力传感器检测尾气能量回收装置进气口(1)的进口压力p1与出气口(2)的出口压力p2,并传送到控制单元;

步骤S2、所述控制单元获取温度T、进口压力p1和出口压力p2,进入步骤S3;

步骤S3、所述控制单元计算进出口压差Δp=p1‑p2,若Δp大于预设的界限值,进入步骤S4,小于界限值进入步骤S5;

步骤S4、所述步进电机(5)控制挡板(3)的开度减小,返回步骤S2;

步骤S5、所述控制单元将T和p1以及步进电机(5)的N个位置角,即θ1,θ2...θN作为神经网络输入量,计算出尾气能量回收装置在不同位置角θi下对应的输出功率 其中i为1…N,进入步骤S6;

步骤S6、所述控制单元对所计算得出的所有输出功率取最大值,得到输出功率最大时对应的步进电机(5)的位置角 进入步骤S7;

步骤S7、所述控制单元判断 与当前步进电机(5)的位置角是否一致,若一致,返回步骤S2,不一致则控制单元驱动步进电机(5)旋转至相应位置角;

所述控制单元中神经网络的训练包括以下步骤:

将所述尾气能量回收装置安装在发动机试验台架的排气管末端;

在发动机的转速范围内均匀选取M个目标转速;

在每一目标转速下,从小负荷开始,逐步加大油门进行测量,直至油门全开,适当分布L个测量点;

在每一测量点处,控制步进电机(5)在N个位置角内依次变化,当尾气能量回收装置输出功率稳定后,记录当前尾气能量回收装置的Pout、p1、T和θ;

待上述步骤完成后,共计得到M*L*N组数据,将这些数据带入BP神经网络中进行训练,最终输出Pout与p1,T,θ之间的关系