Design of an exhaust bypass system for high temperature control in an automotive thermoelectric generator

Abstract

GREFEMA groep van de universiteit van Girona ontwikkelt een automotive thermo-elektrische generator (ATEG). Een grote uitdaging hierbij is de temperatuursbeheersing aan de warme warmtewisselaar kant van de ATEG. Enerzijds mogen de hoge temperaturen van de uitlaatgassen de temperatuurslimiet van de thermo-elektrische (TE) modules niet overschrijden. Anderzijds is het efficiënter de temperatuur zo hoog mogelijk te houden zodat het temperatuurverschil tussen de warme en de koude kant van de TE juncties maximaal is. Het doel van deze master thesis is om een controlesysteem te ontwerpen dat de temperatuur in de ATEG vrijwel constant houdt op zijn optimale gewenste waarde.

De temperatuurmeting wordt uitgevoerd met een K-type thermokoppel op twee verschillende manieren. De MAX31855 converter en bibliotheken uit de Arduino IDE worden gebruikt om de temperatuur uit te lezen in de eerste methode. In de tweede methode stuurt een DAQ device de temperatuurmeting rechtstreeks naar LabVIEW. In deze grafische programmeeromgeving gebeurt de controle werking. De regelkring is twee keer ontworpen, maar met een ander controle algoritme. De ene is gebaseerd op PID, de andere op Fuzzy Logica. Tot slot is er een grafische interface gebouwd om het proces in real time te monitoren en eventueel manueel aan te sturen.

Experimentele resultaten illustreren de prestaties van beide regelkringen en een discussie aan het einde verduidelijkt onder welke voorwaarden welk regelalgoritme geschikt zou kunnen zijn voor de temperatuurcontrole van een ATEG.