本发明涉及半导体制冷技术和co2制冷循环领域，尤其涉及一种基于余热余压过冷的co2汽车空调系统。
背景技术：
随着科技和社会的发展，能源利用和环境保护问题越来越受到人们的关注。随着汽车数量的增加，汽车尾气的排放也越来越多。汽车尾气中的一氧化碳、二氧化碳、氮氧化合物等对环境造成很大破坏，产生温室效应，破坏臭氧层。汽车发动机排放的废气的温度高达600-700℃，发动机燃料中30％～45％的能量随着尾气排放到大气中，造成了能量的浪费。所以说，对汽车尾气余热的回收利用，在很大程度上提高了能量的利用。
在制冷和热泵装置中广泛使用的cfcs、hcfcs制冷剂由于对臭氧层破坏和温室效应有很大影响而遭淘汰，纷纷使用hfcs类制冷剂代替传统制冷剂。传统汽车空调所使用的制冷剂为r134a，r134a虽然odp为0，但是gwp却高达1430，尤其是随着家用汽车数量的与日俱增，汽车空调系统不可避免的发生泄漏和定期更换，加剧了温室效应的进程。2014年4月欧盟推出了更严格的f-gas条例限制高gwp制冷剂在制冷空调设备的使用，现《京都议定书》将hfcs列入温室气体名单。全球各国都在加速推进环保制冷剂替代高gwp制冷剂的进程。
co2作为一种环境友好型工质，以其诸多优点再次受到了人们的关注。
1)co2对环境无破坏作用(odp＝0、gwp＝1)。2)单位体积制冷量大，与普通工质相比，co2设备体积小。3)二氧化碳粘度低，其流动损失小、传热效果好，与润滑油具有很好的相容性。4)安全系数高，无毒不可燃，化学性质稳定。5)廉价易获取。
但是，co2作为新型制冷剂仍存在一些问题。co2的临界温度为31.1℃，临界压力高达7.38mpa，系统的工作压力很高。由于室外温度条件的限制，气体冷却器出口温度比较高，略高于环境温度，节流损失比较大，导致整个系统的效率不高。
因此需要提出一种方案对传统co2制冷循环系统进行改善，从而提高系统的效率。
技术实现要素：
本发明目的在于提出一种基于余热余压过冷的co2汽车空调系统，co2系统运行压力高。
为了解决以上问题，本发明所提出的方案是：提出一种基于余热余压过冷的co2汽车空调系统，co2汽车空调系统包括压缩机、蒸发器、气体冷却器、膨胀机、热电过冷器、温差发电机和发动机；蒸发器出口连接压缩机入口，压缩机出口连接气体冷却器入口，气体冷却器出口连接热电过冷器入口，热电过冷器出口连接膨胀机入口，膨胀机出口连接蒸发器入口；发动机气管出口连接温差发电机，膨胀机连接电源管理器，电源管理器分别控制热电过冷器和温差发电机。其中电源管理器可以采用stc12c5410ad系列集成电路。
在co2制冷系统中，气液两相的co2流体从蒸发器吸热，进入压缩机压缩为高温高压气体，进入气体冷却器向周围环境放热，此时co2流体的放热温度略高于环境温度，然后超临界co2流体进入热电过冷器进一步冷却为低温高压流体，经过膨胀机对外做功后变为低温低压的气液两相流体，直至进入蒸发器吸收热量，完成整个制冷循环。
co2超临界流体在经过膨胀机时，对外做功输出电能；另一方面，由发动机歧管排出的高温尾气进入到温差发电机，利用高温尾气余热和周围环境的温差输出电能。两者的电能一同储存于电源管理器。由电源管理器进行合理分配，用于驱动热电过冷器实现co2过冷，多余的电能供给车内其他用电设备使用。通过以上几部分的协作来提高利用率和系统的性能。
本发明具有的优点和积极效果是：
1)、该系统采用自然工质co2，odp＝0，gwp＝1；单位容积制冷量大，使得co2设备体积小，不占用车内空间；无毒无害不可燃，安全系数高，廉价易获取。
2)、热电过冷器是基于帕尔帖效应的半导体制冷装置，通电即制冷，利用热电过冷器对气冷器出口co2流体进行过冷，提高制冷量，进而提高系统的cop。
3)、co2制冷循环中，co2工质的工作压力高，用膨胀机代替节流阀可以有效回收节流过程损失，同时可以对外输出电能。
4)、通过温差发电机对发动机排放的高温尾气余热进行有效利用。利用高温尾气与环境空气的温差输出电能，用来驱动热电过冷器，提高了能量的利用率。
通过以上几个过程的相互协作，可以有效的提高能量的利用和系统的能效。
附图说明
图1是本发明系统的原理框图。
图中：1、压缩机；2、气体冷却器；3、蒸发器；4、膨胀机；5、热电过冷器；6、温差发电模块；7、发动机；8、电源管理器。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的内容、特点及作用，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
图1为一种基于余热过冷的co2汽车空调系统。其核心是热电过冷器，整个co2制冷系统包括压缩机、蒸发器、气体冷却器、膨胀机、温差发电机、电源管理器和热电过冷器。
如图1所示，一种基于余热过冷的co2汽车空调系统，co2汽车空调系统包括压缩机1、蒸发器3、气体冷却器2、膨胀机4、热电过冷器5、温差发电机6和发动机7；蒸发器3出口连接压缩机1入口，压缩机1出口连接气体冷却器2入口，气体冷却器2出口连接热电过冷器5入口，热电过冷器5出口连接膨胀机4入口，膨胀机4出口连接蒸发器3入口；发动机7气管出口连接温差发电机6，膨胀机4连接电源管理器8，电源管理器8分别控制热电过冷器5和温差发电机6。其中电源管理器8可以采用stc12c5410ad系列集成电路。
本实施例关于基于余热余压过冷的co2汽车空调系统的工作原理是：
第一阶段：气液两相co2流体从3(蒸发器)吸热后进入1(压缩机)压缩为高温高压气体，然后进入2(气体冷却器)向周围环境放热，此时co2流体的温度略高于环境温度。
第二阶段：5(热电过冷器)从气冷器出口的co2流体中吸收热量，实现对co2的过冷，此时co2为低温高压的气体。
第三阶段：低温高压的气体进入到4(膨胀机)，对外做功输出电能储存于电源管理器中。
第四阶段：发动机歧管出来的高温尾气进入6(温差发电机)，利用尾气与周围环境温差发电对外输出电能，由电源管理器协调电能的分配，用于驱动热电过冷器或者供给其他设备使用。
第五阶段：膨胀做功后的低温低压两相流体再次进入蒸发器从而完成整个系统的循环。
尽管上面结合附图对本发明的优选实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，并不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。
权利要求书
1.一种基于余热余压过冷的co2汽车空调系统，其特征是，co2汽车空调系统包括压缩机、蒸发器、气体冷却器、膨胀机、热电过冷器、温差发电机和发动机；蒸发器3出口连接压缩机入口，压缩机出口连接气体冷却器入口，气体冷却器出口连接热电过冷器入口，热电过冷器出口连接膨胀机入口，膨胀机4出口连接蒸发器入口；发动机气管出口连接温差发电机，膨胀机连接电源管理器，电源管理器分别控制热电过冷器和温差发电机。
2.根据权利要求1所述的基于余热余压过冷的co2汽车空调系统，其特征是，所述电源管理器采用stc12c5410ad系列集成电路。