Maximum Net-power Point Tracking of a waste heat recovery system

Abstract: Av den frigjorda energin för en lastbils bränsle är omkring 30% i form avspillvärme i avgassystemet. Med implementation av ett spillvärmeåtervinningsystem går det att återvinna en del av den frigjorda energin i form av elektricitet till lastbilens elsystem. Två termoelektriska generatorer använder avgaserna som värmekälla och ett kylmedel som kall källa för att åstakomma en temperaturdifferans i generatorerna. Med hjälp av Seebeck-effekten går det att omvandla temperaturdifferansen till elektricitet och på så sätt avlastas motorns generator vilket medför en lägre bränsleförbrukning. Detta examensarbete innefattar utvecklandet av en funktion som maximerar nettoeffekten utvunnen från systemet. Funktionen som utvecklats är döpt till Maximum Net-power Point Tracking (MNPT) och har som uppgift att beräkna referensvärden som styrningen av systemet skall uppnå för att få ut maximal nettoeffekt. En simuleringmiljö i Matlab/Simulink är uppbyggd för att kunna implementera en kontrollstrategi för styrningen av kylmedlet samt avgasledning via bypass-ventiler. Systemet har blivit implementerat i en motorstyrenhet på en testrack somkommunicerar via CAN där givare så som temperatur och tryck avläses. Systemet har ej blivit implementerat på lastbilen då samtliga fysiska komponenter ej blev färdigställda under examensarbetets gång. En fallstudie genomfördes i simuleringsmiljön och resultaten visade att användningen av en MNPT-funktion tillät upp till 300% ökning av den återinförda nettoeffekten till lastbilens elsystem jämfört med utan användning av kontrollalgoritmer, och upp till 50% ökning jämfört med statiska referensvärden.