一种基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统及温度调控方法与流程

[0001]
本发明涉及一种基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统及温度调控方法，属于太阳能半导体制冷空调技术领域。


背景技术：

[0002]
汽车已经成为现代人类不可缺少的工具。随着汽车行业的快速发展和人们对物质生活要求的不断提高，汽车空调已经成为了一辆汽车的标准设备。汽车空调可以在汽车的行驶过程中实现对车室内环境温度的调节，提高车内人员的舒适度。但是传统汽车空调在使用过程中的对能源的消耗极大，这增加了汽车的燃油量，很多车主为了节约成本很少使用车内的汽车空调。
[0003]
传统汽车空调必须发动汽车发动机才能让空调系统工作，停车的时候无法使用汽车空调。倘若在夏日天气炎热的时候停车一段时间，由于阳光暴晒车内温度可以达到65℃以上，上车的人员需要因此忍耐至少一段时间的炎热。并且根据研究表明车内温度的升高也会导致车内苯和甲醛等污染物的挥发增加，假设司机由于某些原因停车一段时间，车内乘客不能使用空调除了感受炎热以外还会吸收更多车内空气的污染物。
[0004]
传统汽车空调主要由压缩机、冷凝器、蒸发器、膨胀阀、储液干燥器等组成，汽车空调是移动式的空调装置，与固定式的空调系统相比，汽车空调工作环境更加恶劣，随着汽车行驶的颠簸，空调系统的主要器件更容易损坏，制冷剂也常常泄漏，造成环境污染。


技术实现要素：

[0005]
本发明针对目前汽车空调的问题，提出一种基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统及温度调控方法，本发明使用太阳能来运行汽车空调系统，而不消耗汽车发动机燃油产生的能量，节约能源的同时也降低了汽车空调的使用成本，并且可以独立运行，即使停车时汽车空调也可以正常运行。应用半导体制冷技术的空调系统结构简单其各部件连接紧密，运行过程中不易损坏，并且工作过程中没有使用制冷剂，绿色环保。
[0006]
本发明为解决其技术问题而采用的技术方案是：
[0007]
一种基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统，包括太阳能电池阵列1、太阳能控制器2、汽车发动机3、整流器4、汽车蓄电池5、太阳能蓄电池6、第一风扇9、半导体制冷片11、第二风扇13、热电阻14、温度控制器15，
[0008]
太阳能电池阵列1与太阳能蓄电池6分别与太阳能控制器2电连接，汽车发动机3、整流器4、汽车蓄电池5依次电连接，汽车蓄电池5与太阳能控制器2电连接，第一风扇9和第二风扇13分别设置在半导体制冷片11的两侧，第一风扇9面对车外，第二风扇13面对车内，第一风扇9、半导体制冷片11、第二风扇13、温度控制器15均与太阳能控制器2电连接，太阳能控制器2与半导体制冷片11之间还设置有常闭开关t17和电流转向电路8，温度控制器15与热电阻14电连接，常闭开关t17和电流转向电路8分别与温度控制器15信号连接；
[0009]
所述电流转向电路8包括常闭开关t216、常开开关t317、常闭开关t418、常开开关t519，常闭开关t216、常开开关t317、常闭开关t418、常开开关t519依次串联形成闭环电路，常闭开关t216、常开开关t317、常闭开关t418、常开开关t519均与温度控制器15信号连接；
[0010]
所述太阳能电池阵列1为半柔性单晶太阳能电池板，可设置在车顶和/或车盖上；
[0011]
所述半导体制冷片11两侧壁分别贴合设置有换热器i10和换热器ii12，换热器i10的另一侧设置第一风扇9，换热器ii12的另一侧设置第二风扇13；
[0012]
进一步的，所述换热器i10和换热器ii12均为金属制翅片散热器；
[0013]
所述半导体制冷片11包括铜片i、铜片ii、p型半导体、n型半导体，铜片i和铜片ii平行设置，p型半导体的两端分别与铜片i和铜片ii连接，n型半导体的两端分别与铜片i和铜片ii连接，p型半导体、n型半导体交替设置在铜片i和铜片ii之间；
[0014]
所述半导体制冷片可根据汽车车型和车室大小选择不同型号的半导体制冷片；
[0015]
所述太阳能蓄电池可根据汽车车型和车室大小选择适当的型号，可使用铅蓄电池、锂电池或硅能蓄电池；
[0016]
基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统的温度调控方法，具体步骤如下：
[0017]
(1)汽车在阳光照射下，太阳能电池阵列将太阳能转化为电能，经太阳能控制器调节后以稳定直流电供给第一风扇、半导体制冷片、第二风扇和温度控制器，同时电能储存在汽车蓄电池和太阳能蓄电池中；
[0018]
(2)阳光照射强度降低，太阳能电池阵列转化电能不足以供给第一风扇、半导体制冷片、第二风扇和温度控制器时，太阳能控制器将太阳能蓄电池存储的电能供给第一风扇、半导体制冷片、第二风扇和温度控制器；当太阳能电池阵列转化电能不足且太阳能蓄电池电能不足时，燃油经汽车发动机产生的电能通过整流器传递至汽车蓄电池，太阳能控制器将汽车蓄电池存储的电能供给第一风扇、半导体制冷片、第二风扇和温度控制器；
[0019]
(3)在温度控制器上设定目标温度，热电阻向温度控制器反馈车内温度，车内温度高于设定的目标温度时，常闭开关t1闭合，电流转化电路中常闭开关t2、t4闭合，常开开关t3、t5断开，半导体制冷片开始工作，此时半导体制冷片的室内端为制冷端，半导体制冷片的室外端为制热端，半导体制冷片的制冷端产生的冷量由第二风扇以冷风的形式传递至车内，车内的温度降低，半导体制冷片的制热端产生的热量由第一风扇以冷风的形式散播至车外；车内温度降低至设定目标温度，热电阻检测车内的温度并转化为电信号反馈给温度控制器，温度控制器控制常闭开关t1断开；
[0020]
(4)在温度控制器上设定目标温度，热电阻向温度控制器反馈车内温度，车内温度低于设定的目标温度时，常闭开关t1闭合，电流转化电路中常闭开关t2、t4断开，常开开关t3、t5闭合，流经半导体制冷片的电流方向改变，半导体制冷片开始工作，此时半导体制冷片的室内端为制热端，半导体制冷片的室外端为制冷端，半导体制冷片的制热端产生的热量由第二风扇以热风的形式传递至车内，车内的温度升高，半导体制冷片的制冷端产生的冷量由第一风扇以冷风的形式散播至车外；车内温度升高至设定目标温度，热电阻检测车内的温度并转化为电信号反馈给温度控制器，温度控制器控制常闭开关t1断开。
[0021]
本发明的有益效果：
[0022]
(1)本发明基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统使用太阳能来为汽车空调系统提供能源，不使用汽车发动机燃油产生的能量，同时太阳能也可以为为汽车蓄电池充
电供汽车上其他用电器使用，节约能源，减少汽车空调的使用成本。并且可独立运行，即使在停车的时候也可以正常使用汽车空调系统，使车内温度能够稳定，避免车内苯和甲醛等污染物由于车内气温升高而挥发增加，提高车内人员的舒适度。当太阳能发电量及太阳能蓄电池中储存的电量不足时，也可通过使用汽车发动机燃油产生的电能使汽车空调系统正常工作；
[0023]
(2)本发明基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统是应用半导体制冷技术的汽车空调系统，相较于传统汽车空调，结构简单，各部件连接紧密，不易损坏，不使用制冷剂或冷却液，绿色环保；
[0024]
(3)本发明基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统使用半导体制冷技术，相较于传统汽车空调更容易进行温度调控，很容易通过控制电流方向来改变空调的制冷/制热功能，也可以简单的通过供电与否控制半导体制冷片的工作使车室内的温度可以准确的被控制在设定值附近，可更好地满足车内人员对舒适度的需求。
附图说明
[0025]
图1为基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统示意图；
[0026]
图2为电流转向电路示意图；
[0027]
图3为半导体制冷片制冷原理图；
[0028]
图4为温度调节系统原理图；
[0029]
图中，1-太阳能电池阵列、2-太阳能控制器、3-汽车发动机、4-整流器、5汽车蓄电池、6-太阳能蓄电池、7-常闭开关t1、8-电流转向电路、9-第一风扇、10-换热器i、11-半导体制冷片、12-换热器ii、13-第二风扇、14-热电阻、15-温度控制器、16常闭开关t2、17-常开开关t3、18-常闭开关t4、19-常开开关t5。
具体实施方式
[0030]
下面结合具体实施方式，对本发明作进一步说明。
[0031]
实施例1：如图1所示，一种基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统(见图1)，包括太阳能电池阵列1、太阳能控制器2、汽车发动机3、整流器4、汽车蓄电池5、太阳能蓄电池6、第一风扇9、半导体制冷片11、第二风扇13、热电阻14、温度控制器15，
[0032]
太阳能电池阵列1与太阳能蓄电池6分别与太阳能控制器2电连接，汽车发动机3、整流器4、汽车蓄电池5依次电连接，汽车蓄电池5与太阳能控制器2电连接，第一风扇9和第二风扇13分别设置在半导体制冷片11的两侧，第一风扇9面对车外，第二风扇13面对车内，第一风扇9、半导体制冷片11、第二风扇13、温度控制器15均与太阳能控制器2电连接，太阳能控制器2与半导体制冷片11之间还设置有常闭开关t17和电流转向电路8，温度控制器15与热电阻14电连接，常闭开关t17和电流转向电路8分别与温度控制器15信号连接；
[0033]
电流转向电路8包括常闭开关t216、常开开关t317、常闭开关t418、常开开关t519，常闭开关t216、常开开关t317、常闭开关t418、常开开关t519依次串联形成闭环电路，常闭开关t216、常开开关t317、常闭开关t418、常开开关t519均与温度控制器15信号连接；(见图2)；
[0034]
太阳能电池阵列1为半柔性单晶太阳能电池板；
[0035]
半导体制冷片11两侧壁分别贴合设置有换热器i10和换热器ii12，换热器i10的另一侧设置第一风扇9，换热器ii12的另一侧设置第二风扇13；
[0036]
换热器i10和换热器ii12均为金属制翅片散热器；
[0037]
基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统的空气间隔温度调控方法(见图4)，包括以下具体步骤：
[0038]
(1)汽车在阳光照射下，太阳能电池阵列将太阳能转化为电能，经太阳能控制器调节后以稳定直流电供给第一风扇、半导体制冷片、第二风扇和温度控制器，同时电能储存在汽车蓄电池和太阳能蓄电池中；
[0039]
(2)阳光照射强度降低，太阳能电池阵列转化电能不足以供给第一风扇、半导体制冷片、第二风扇和温度控制器时，太阳能控制器将太阳能蓄电池存储的电能供给第一风扇、半导体制冷片、第二风扇和温度控制器；当太阳能电池阵列转化电能不足且太阳能蓄电池电能不足时，燃油经汽车发动机产生的电能通过整流器传递至汽车蓄电池，太阳能控制器将汽车蓄电池存储的电能供给第一风扇、半导体制冷片、第二风扇和温度控制器；
[0040]
(3)在温度控制器上设定目标温度，热电阻向温度控制器反馈车内温度，车内温度高于设定的目标温度时，常闭开关t1闭合，电流转化电路中常闭开关t2、t4闭合，常开开关t3、t5断开，半导体制冷片开始工作，此时半导体制冷片的室内端为制冷端，半导体制冷片的室外端为制热端，半导体制冷片的制冷端产生的冷量由第二风扇以冷风的形式传递至车内，车内的温度降低，半导体制冷片的制热端产生的热量由第一风扇以冷风的形式散播至车外；车内温度降低至设定目标温度，热电阻检测车内的温度并转化为电信号反馈给温度控制器，温度控制器控制常闭开关t1断开；
[0041]
(4)通过改变电流方向改变半导体制冷片的制冷/制热功能，在温度控制器上设定目标温度，热电阻向温度控制器反馈车内温度，车内温度低于设定的目标温度时，常闭开关t1闭合，电流转化电路中常闭开关t2、t4断开，常开开关t3、t5闭合，流经半导体制冷片的电流方向改变，半导体制冷片开始工作，此时半导体制冷片的室内端为制热端，半导体制冷片的室外端为制冷端，半导体制冷片的制热端产生的热量由第二风扇以热风的形式传递至车内，车内的温度升高，半导体制冷片的制冷端产生的冷量由第一风扇以冷风的形式散播至车外；车内温度升高至设定目标温度，热电阻检测车内的温度并转化为电信号反馈给温度控制器，温度控制器控制常闭开关t1断开。
[0042]
实施例2：本实施例基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统与实施例1的基于太阳能半导体制冷技术的汽车空调系统基本相同，不同之处在于：半导体制冷片11包括铜片i、铜片ii、p型半导体、n型半导体，铜片i和铜片ii平行设置，p型半导体的两端分别与铜片i和铜片ii连接，n型半导体的两端分别与铜片i和铜片ii连接，p型半导体、n型半导体交替设置在铜片i和铜片ii之间(见图3)；
[0043]
在温度控制器上设定目标温度，热电阻向温度控制器反馈车内温度，车内温度高于设定的目标温度时，常闭开关t1闭合，电流转化电路中常闭开关t2、t4闭合，常开开关t3、t5断开，半导体制冷片开始工作，n型半导体元件和p型半导体元件组成热电偶，通电之后，在接头处产生热量的转移和温度差，对于n型半导体，其导电机构是自由电子，与金属的价电子相类似；对于p型半导体，其导电机构是空穴，与自由电子的区别是电荷数相等而符号相反；上接头处为冷端，吸热且温度下降，电流的方向是n到p；下接头处为热端，放热且温度
上升，电流的方向是p到n；半导体制冷片的冷端开始制冷，热端开始制热，此时半导体制冷片的室内端为制冷端，半导体制冷片的室外端为制热端，半导体制冷片的制冷端产生的冷量由第二风扇以冷风的形式传递至车内，车内的温度降低，半导体制冷片的制热端产生的热量由第一风扇以冷风的形式散播至车外；车内温度降低至设定目标温度，热电阻检测车内的温度并转化为电信号反馈给温度控制器，温度控制器控制常闭开关t1断开；
[0044]
通过改变电流方向改变半导体制冷片的制冷/制热功能，在温度控制器上设定目标温度，热电阻向温度控制器反馈车内温度，车内温度低于设定的目标温度时，电流转化电路中常闭开关t2、t4断开，常开开关t3、t5闭合，流经半导体制冷片的电流方向改变，半导体制冷片开始工作，半导体制冷片的室内端为制热端，半导体制冷片的室外端为制冷端，半导体制冷片的制热端产生的热量由第二风扇以热风的形式传递至车内，车内的温度升高，半导体制冷片的制冷端产生的冷量由第一风扇以冷风的形式散播至车外；车内温度升高至设定目标温度，热电阻检测车内的温度并转化为电信号反馈给温度控制器，温度控制器控制常闭开关t1断开。
[0045]
上面结合附图对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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