一种汽车尾气温差发电系统的车载兼容性优化方法技术方案

本发明专利技术涉及一种汽车尾气温差发电系统的车载兼容性优化方法，本发明专利技术首先通过控制可调电子负载、测功机和发动机，测得不同热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角度和翅片间间距与汽车尾气温差发电系统峰值功率和热交换器压力降，然后分别用高阶方程拟合热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角度和翅片间间距与汽车尾气温差发电系统峰值功率及热交换器压力降之间的函数关系，以翅片长度、翅片宽度、翅片角度和翅片间间距为设计变量，以峰值功率最大和压力降最小为优化目标，利用遗传算法得到最优的翅片长度、翅片宽度、翅片角度和翅片间间距作为热交换器的最终参数，在尽可能降低对发动机原有性能影响基础上，实现回收尾气废热发电功率最大化。电功率最大化。电功率最大化。

【技术实现步骤摘要】
一种汽车尾气温差发电系统的车载兼容性优化方法


[0001]本专利技术属于汽车发电系统
，具体涉及一种汽车尾气温差发电系统的车载兼容性优化方法。

技术介绍

[0002]传统汽车内燃机的效率却普遍低下，大约30％～40％的燃油能量以尾气的形式排入大气，造成了极大的能源浪费与环境污染。温差发电技术由于其具有模块小、无运动部件、寿命长等优点，可以有效回收汽车尾气废热进行发电并用于车载系统，从而提高传统发动机的燃料利用率，降低其污染。然而，在构建汽车尾气温差发电系统时，为了尽可能回收和储存尾气废热进行发电，需要再热交换器内部设计不同流场结构的翅片，由于翅片会造成发动机的背压变化从而影响发动机的排气气流，特别是明显增大的背压会急剧恶化发动机的原有动力性、燃油经济和排放性能，这种一方面热交换器回收尾气废热实现了发电但另一方面发动机影响会降低的此消彼长现象造成了汽车尾气温差发电系统的车载兼容性差，制约了汽车尾气温差发电系统的节能与减排功效。因此，如何优化设计热交换内部翅片和流场结构，在提高热交换器表面温度、汽车尾气温差发电系统的发电功率同时降低发动机的进本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车尾气温差发电系统的车载兼容性优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：选取热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角度和翅片间间距为自变量，以汽车尾气温差发电系统峰值功率及热交换器压力降作为因变量，通过调节可调电子负载和测功机，在发动机给定转速下测得汽车尾气温差发电系统峰值功率及热交换器压力降与热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角和翅片间间距的对应值；步骤2：使用高阶函数分别对步骤1中每一组发动机转速测取的汽车尾气温差发电系统峰值功率与热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角度、翅片间间距的对应值进行曲线拟合，以构建汽车尾气温差发电系统峰值功率与热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角度、翅片间间距之间的函数关系模型，使用高阶函数分别对步骤1中每一组发动机转速测取的热交换器压力降与热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角度、翅片间间距的对应值进行曲线拟合，以构建热交换器压力降与热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角度、翅片间间距之间的函数关系模型；步骤3：以汽车尾气温差发电系统峰值功率最大化且热交换器压力降最小化为优化目标，设定热交换器的翅片长度的取值范围、翅片宽度的取值范围、翅片角度的取值范围、翅片间间距的取值范围，通过二进制编码，设定种群个体数、交叉概率、变异概率和最大迭代数值，利用遗传算法进行优化得到最优化的翅片长度、最优化的翅片宽度、最优化的翅片角度、最优化的翅片间间距；步骤4：通过测功机操作台界面在发动机额定转速的80％～120％范围内分别以80％发动机额定转速、90％发动机额定转速、100％发动机额定转速、110％发动机额定转速和120％发动机额定转速设定发动机的目标转速，通过导线给测功机内部的控制器发送控制命令调节测功机的运行，进而拖动发动机实现其目标转速的反馈控制，重复上述步骤2、3，得到每组发动机转速条件下最优化的翅片长度、每组发动机转速条件下最优化的翅片宽度、每组发动机转速条件下最优化的翅片角度、每组发动机转速条件下最优化的翅片间间距值，进一步分别进行加权计算作为热交换器的最优尺寸。2.根据权利要求1所述的汽车尾气温差发电系统的车载兼容性优化方法，其特征在于，步骤1所述热交换器的翅片长度定义为：L，L为自变量；步骤1所述翅片宽度定义为：W，W为自变量；步骤1所述翅片角度定义为：A，A为自变量；步骤1所述翅片间间距定义为：S，S为自变量；步骤1所述汽车尾气温差发电系统峰值功率定义为：P
max
，P
max
为因变量；步骤1所述热交换器压力降定义为：P
drop
，P
drop
为因变量；步骤1所述在发动机给定转速下测得热交换器压力降，具体为：通过人工读取所入口压力计和所述出口压力计值进行差值计算得到该条件下的热交换器压力差；步骤1所述在发动机给定转速下测得汽车尾气温差发电系统峰值功率，具体为：通过人工方式从小到大控制所述可调电子负载的给定电流进而任意设置多个热电器件的输出电流值，通过人工方式读取记录所述可调电子负载的显示屏信息测试多个热电器件在每一种输出电流情况下的输出电压和输出功率，从而得到不同输出电流条件下多个热电器件的功率、电压、电流数据集，其中一组功率最大的值作为该发动机转速条件下多个热
电器件的峰值功率。3.根据权利要求1所述的汽车尾气温差发电系统的车载兼容性优化方法，其特征在于，步骤2所述汽车尾气温差发电系统峰值功率与热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角度、翅片间间距之间的函数关系模型为：P
max
＝(a0+a1L+a2L2+
…
+a
m
L
m
)+(b0+b1W+b2W2+
…
+b
n
W
n
)+(c0+c1A+c2A2+
…
+c
j
A
j
)+(d0+d1S+d2S2+
…
+d
k
S
k
)步骤2所述热交换器压力降与热交换器的翅片长度、翅片宽度、翅片角度、翅片间间距之间的函数关系模型为：P
drop
＝(A0+A1L+A2L2+
…
+A
m
L
m
)+(B0+B1W+B2W2+
…
+B
n
W
n
)+(C0+C1A+C2A2+
…
+C
j
A
j
)+(D0+D1S+D2S2+
…
+D
k
S
k
)其中，a
i
为峰值功率函数关系模型的翅片长度的i次项系数，A
i
为压力降函数关系模型的翅片长度的i次项系数，i＝0,1,2，
…
，m，b
x
为峰值功率函数关系模型的翅片宽度的x次项系数，B
x
为压力...

【专利技术属性】
技术研发人员：全睿，郭海峰，王俊珲，梁文龙，常雨芳，黄文聪，谭保华，
申请(专利权)人：湖北工业大学，
类型：发明
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