(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111084707.1 (22)申请日 2021.09.16 (71)申请人 湖北工业大 学 地址 430068 湖北省武汉市洪山区南李路 28号 (72)发明人 全睿　郭海峰　王俊珲　梁文龙　 常雨芳　黄文聪　谭保华　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 代理人 许莲英 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06F 30/17(2020.01) G06F 111/06(2020.01) G06F 119/06(2020.01)G06F 119/08(2020.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种汽车尾气温差发电系统的车载兼容性 优化方法 (57)摘要 本发明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。 权利要求书3页 说明书8页 附图2页 CN 113901708 A 2022.01.07 CN 113901708 A 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： Pmax， Pmax为因变量； 步骤1所述热交换器压力降定义 为： Pdrop， Pdrop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权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 113901708 A 2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： Pmax＝(a0+a1L+a2L2+…+amLm)+(b0+b1W+b2W2+…+bnWn)+(c0+c1A+ c2A2+…+cjAj)+(d0+d1S+d2S2+…+dkSk) 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： Pdrop＝(A0+A1L+A2L2+…+AmLm)+(B0+B1W+B2W2+…+BnWn)+(C0+C1A+ C2A2+…+CjAj)+(D0+D1S+D2S2+…+DkSk) 其中， ai为峰值功率函数关系模型的翅片长度的i次项系数， Ai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， bx为峰值功率函数关系模型的翅片宽度的x次项 系数， Bx为压力降函数关系模型的翅片宽度的x次项系数， x＝0,1,2， …， n， cy为峰值功率函 数关系模型的翅片角度的y 次项系数， Cy为压力降函数关系模型的翅片角度的y 次项系数， y ＝0,1,2， …， j， dz为峰值功率函数关系模型的的翅片间间距的z次项系数， Dz为压力降函数 关系模型的 的翅片间 间距的z次项系数， z＝0,1,2， …， k。 4.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3所述汽车尾气 温差发电系统峰值功率最大化且热交换器压力降化最小为优化目 标为： F＝min(Pdrop/Pmax) 其中， Pmax为汽车尾气温差发电系统峰值功率， Pdrop为热交换器压力降； 步骤3所述热交换器的翅片长度的取值范围为： [Lmin,Lmax]； 其中， Lmin为热交换器的翅片长度的最小值， Lmax为交换器的翅片长度的最大值； 步骤3所述 翅片宽度的取值范围为： [Wmin,Wmax]； 其中， Wmin为翅片宽度的最小值， Wmax为翅片宽度的最大值； 步骤3所述 翅片角度的取值范围为： [Amin,Amax]； 其中， Amin为翅片角度的最小值， Amax为翅片角度的最大值； 步骤3所述 翅片间间距的取值范围为： [ Smin,Smax]； 其中， Smin为翅片间间距的最小值， Smax为翅片间间距的最大值； 步骤3所述 最优化的翅片长度为： L*； 步骤3所述 最优化的翅片宽度为： W*； 步骤3所述 最优化的翅片角度为： A*； 步骤3所述 最优化的翅片间 间距为： S* 。 5.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4所述每组发动机转速条件下最优化的翅片长度为： Lopt＝aL1*+bL2*+(1‑a‑b‑c‑d)L3*+cL4*+dL5* 步骤4所述每组发动机转速条件下最优化的翅片宽度为： Wopt＝aW1*+bW2*+(1‑a‑b‑c‑d)W3*+cW4*+dW4* 步骤4所述每组发动机转速条件下最优化的翅片角度为：权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 113901708 A 3