一种停车用太阳能热电式空调及其控制方法与流程

本发明属于汽车空调技术领域，具体的说，是涉及一种停车用太阳能热电式空调及其控制方法。

背景技术：

汽车是一个特殊的运动的围护结构,它有两种状态一种是行驶状态,一种是停车状态。汽车空调可以在汽车行驶时实现对车室温度环境的调节和改善,增加人的舒适感。

当汽车停止行驶时,压缩机失去了动力,汽车空调也就不能再调节车室温度了,而停车场地则可能是各种各样的外部环境春夏秋冬、风霜雨雪或烈日爆晒。在日常生活中,驱车外出办事,因实际工作情况的需要,汽车往往启停非常频繁。夏季汽车停在室外,受强烈阳光的照射,车室温度迅速升高,稍后上车如进蒸笼。据估计,车内温度可达65℃以上,驾乘人员对车内环境感到难以忍受或至少在一定时间内有不舒适感。这一司空见惯的问题却被人们忽视了。

车内的高温环境还会加速车内装饰材料中苯和甲醛等致癌物质的挥发,北京市空气质量监督局的一次实验表明车内污染物的浓度随车内温度上升而升高,平均每升高10℃车内污染物的浓度翻倍,也就是说65℃环境下的车内污染物浓度将是25℃情况下的16倍，而人们目前的主要解决方法是停车时加一个防晒罩，这种方法防热效果差，过程繁琐。所以，制作一种汽车停车时使用的空调，是十分必要的。

因此本发明提出一种汽车停车用太阳能热电式空调系统。目的有两个，第一节省夏季汽车再启动时人等待的时间，第二防止汽车内过热导致污染物浓度的升高。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种汽车停车用太阳能热电式空调系统及其控制方法。

本发明为解决背景技术中提出的技术问题，采用的技术方案是：一种停车用太阳能热电式空调，包括薄膜太阳能电池、太阳能控制器、太阳能蓄电池、制冷装置控制器、温度传感器、电位器、微型计算机、电磁继电器、半导体制冷板、导热体、相变体、风扇；

所述太阳能控制器依次连接制冷装置控制器、电位器、微型计算机、电磁继电器、半导体制冷板和导热体；

所述薄膜太阳能电池与太阳能蓄电池通过太阳能控制器相连，太阳能蓄电池电量信号传输到太阳能控制器，根据太阳能蓄电池的电量，太阳能控制器输出信号控制薄膜太阳能电池的启停；

所述制冷装置控制器控制冷系统的启停；温度传感器测量车内温度，通过信号传输到制冷装置控制器，制冷装置控制器输送信号到太阳能控制器开启电源；制冷装置控制器输送信号到电位器，开启电位器；电位器调节电位模拟信号，输送给微型计算机，微型计算机将信号放大，输送到电磁继电器，决定电磁继电器闭合时间，从而控制半导体制冷片的工作时间和休息时间。

所述薄膜太阳能电池(1)安装于汽车车顶。

本发明的第二个技术方案是一种停车用太阳能热电式空调控制方法，具体步骤如下：

1)温度传感器测量车内温度，通过信号传输到制冷装置控制器，制冷装置控制器输送信号到太阳能控制器开启电源；

2)制冷装置控制器输送信号到电位器，开启电位器；

3)电位器调节电位模拟信号，输送给微型计算机，微型计算机将信号放大，输送到电磁继电器，决定电磁继电器闭合时间，从而控制半导体制冷片的工作时间和休息时间:

(a)电磁继电器闭合，电路接通，半导体制冷片开始工作，冷端吸收车内热量，热端通过导热体将热量传导到相变体；

(b)设置的工作时间到，微型计算机输送信号到电磁继电器，电磁继电器断开，电路断开，半导体制冷片停止工作，不再产生热量，冷端温度依然较低，继续吸收车内热量，热端通过导热体将热量传导到相变体；

(c)休息时间到后，微型计算机再次输出信号开启工作时间，依次循环，直至车内温度低于26℃或者人为关闭系统。

驾驶员根据车内情况，输送信号到制冷装置控制器，制冷装置控制器输送信号到风扇，控制其启停。

有益效果：本发明为解决当前汽车空调压缩机由汽车发动机带动，当汽车停止行驶时,压缩机失去动力,汽车空调也就不能再调节车室温度的技术问题。

1、据估计,车内温度可达65℃以上，高温导致车内污染物浓度升高。如果车内有滞留人员，高温甚至威胁到生命。

在停车期间，本装置可为车内降温，车内温度维持在人的舒适温度，减少污染物的挥发，保障滞留人员的安全。

2、夏季，驾驶员停车后再次启动汽车，往往需要发动汽车，打开空调，打开车窗散热，等待温度下降，再开启汽车。浪费了能源和时间。

本装置利用太阳能供电，对环境无污染。该装置使车内温度维持在人的舒适温度，驾驶员可立即发动汽车，节省时间。

3、传统汽车空调仪器盘附近，夏天，只能吹到人身体前半部分，造成冷热不均，而且拆卸、清洗麻烦。

此装置中半导体制冷片的安装位置，符合中医的理论，保证人的舒适性和健康。同时，本装置集成到一个坐垫上，可拆卸，操作方便。

4、中国人均汽车占有率大概在20％左右，而且在迅速增长，市场需求量大。同时，此装置采用太阳能供电，可带动光伏产业、半导体制冷行业的发展和减少二氧化碳的排放。

附图说明

图1为本发明装置控制与原理示意图。

图2为本发明装置中半导体制冷板布置图。

图3为本发明装置工作流程图。

附图标记：1薄膜太阳能电池、2太阳能控制器、3太阳能蓄电池、4制冷装置控制器、5温度传感器、6电位器、7微型计算机、8电磁继电器、9半导体制冷板、10导热体、11相变体、12风扇、13手动调节电位器。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步详细说明。本发明的实施例是为了更好地使本领域的技术人员更好地理解本发明，但并不对本发明作任何的限制。

汽车停车用太阳能热电式空调系统，将接收到的太阳能转化为电能，再驱动半导体制冷。该装置与传统空调不同，传统空调风扇吹动空气经过一个冷端降温，然后吹到人体周围达到降温目的。本装置半导体冷端与人体直接接触，半导体冷端不用达到太低的温度就能速度让人感到舒适。节省了电能和驾驶员再次启动车等待时间。如图1本发明装置控制与原理示意图。

包括薄膜太阳能电池1、太阳能控制器2、太阳能蓄电池3、制冷装置控制器4、温度传感器5、电位器6、微型计算机7、电磁继电器8、半导体制冷板9、导热体10、相变体11、风扇12。

薄膜太阳能电池1：薄膜太阳能电池是由在廉价的玻璃、不锈钢或塑料衬底上附上厚度只有几微米的感光材料制成，具有原材料丰富、无毒、无污染、低能耗、低成本等优点。其作用是将太阳能转换为电能，为半导体制冷片提供电能，或送往蓄电池中存储起来。

太阳能控制器2：太阳能控制器的作用是控制整个发电系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电、过放电保护的作用。

太阳能蓄电池3：选用合适的深循环能力较好的铅酸蓄电池。其作用是储存光伏系统产生的电能，为半导体制冷装置供电以及充当电压稳定器。

制冷装置控制器4：选用高精度温度控制电路，一定条件下自动开启或关闭辅助空调系统，保证汽车内温度的适宜。

温度传感器5：把接收到的温度信号转变为数字信号，传输给司机手中的遥控器，在遥控器上显示温度。

电位器6：可手动调节，用于调整电位的模拟信号，控制半导体制冷板的启停时间。

微型电子计算机7:控制电路的核心枢纽，读取电位器产生的电位模拟信号,并通过反馈调节其产生脉冲电压信号的占空比。

电磁继电器8：接收微型计算机产生的脉冲电压信号，并用来控制半导体制冷片的启停。

半导体制冷片9：是将太阳能发电系统产生的电能转换为冷量或者热量，从而调节车内的温度。半导体制冷片(te)也叫热电制冷片，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电效应。

半导体制冷片可选用不同的规格以满足，不同车型的要求。40mm*40mm*3.4mm工作电压12v，工作电流9.5a，制冷量120w。60mm*60mm*4.0mm工作电压12v，工作电流30a，制冷量288w。)

导热体10：主要为常用于半导体制冷片等散热的硅脂材料，均匀涂抹于半导体制冷片的热端与相变体中间(如图1所示9b面为热端)，增强半导体制冷片热端与相变体的传热，迅速将热量或者冷量散除到相变体中，维持半导体制冷片的持续正常工作。

相变体11：可以以潜热的形式吸收、贮存大量的热量。半导体制冷片冷端与人体接触，而热端的热量必须散出去，制冷片才能正常运行(如图1所示9a面为冷端，9b面为热端)。选择用相变体吸收热端的热量。

综合考虑相变体的高效可靠性、安全环保性、经济实用性三个原则综合考虑。可采用石蜡(用铝箔包裹石蜡)、th-hc120相变体、pe-npg相变体(季戊四醇与新戊二醇混合物)

风扇12，当汽车停车后，车内有滞留人员，用于加强汽车内气流扰动，让半导体冷端的空气均匀布满整个车内空间。

薄膜太阳能电池1安装于汽车车顶；

薄膜太阳能电池1与太阳能蓄电池3通过太阳能控制器2相连，太阳能蓄电池3电量信号传输到太阳能控制器2，根据太阳能蓄电池3的电量，太阳能控制器2输出信号控制薄膜太阳能电池1的启停；

图1中部件4至13构成该发明的制冷系统，若半导体热端不能及时散热，两分钟半导体便会损坏，为了加强半导体制冷片的散热，采用间歇式工作模式。其中制冷装置控制器4控制冷系统的启停。温度传感器5测量车内温度，通过信号传输到制冷装置控制器4。如果车内温度超过26℃，制冷装置控制器4输送信号到太阳能控制器2开启电源，同时，制冷装置控制器4输送信号到电位器6，开启电位器6。电位器6调节电位模拟信号，输送给微型计算机7。微型计算机7根据大量的实验数据将此信号放大至合适的数值，输送到电磁继电器8，决定电磁继电器8闭合时间，从而控制半导体制冷片的工作时间和休息时间。电磁继电器8闭合，电路接通，半导体制冷片9开始工作，9a为冷端吸收车内热量，9b为热端通过导热体10将热量传导到相变体11。设置的工作时间到，微型计算机7输送信号到电磁继电器8，电磁继电器8断开，电路断开，半导体制冷片9停止工作，不再产生热量，9a为冷端温度依然较低，继续吸收车内热量，9b为热端通过导热体10将热量传导到相变体11。休息时间到后，微型计算机7再次输出信号开启工作时间，依次循环，直至车内温度低于26℃或者人为关闭系统。

驾驶员根据车内情况，输送信号到制冷装置控制器4，制冷装置控制器4输送信号到风扇12，控制其启停。

图2为本发明装置中半导体制冷板布置图。

本发明的具体实施方法

1、半导体制冷片的安装

将半导体制冷片嵌到汽车坐垫里面，每个座位上放一个坐垫。如图2，汽车坐垫的背部安装6块制冷片，与人体的背部直接接触。坐垫的下部安装4块制冷片，与人体的腿部直接接触。半导体通电，半导体制冷与人体直接接触。

设计半导体制冷片在汽车坐垫的镶嵌位置时，主要考虑以下四个原则:(l)人体温度分布。人体温度最高的是头、脖子、前胸、后背,表面热流量大。这些部位对温度反应较敏感，只要这些部位温度适宜，人体就会感觉比较舒适，所以设计半导体制冷片与这四个部位接触。(2)舒适和健康。头顶、胃部、心脏等中医学中不能受凉的人体部位,尽管发热量较大,半导体制冷片也不能布置在头部和胸部,以保证人体的健康,避免长时间受凉造成的酸痛不适感。(3)活动方便。为了驾驶员头部能够随意转动，保证其驾驶视野开阔，半导体制冷片不能够安装在脖子的位置。(4)使用方便。为了能根据天气情况随意拆卸半导体制冷装置和便于清洗汽车座椅，将半导体制冷片镶嵌于汽车坐垫中，汽车坐垫可任意拆卸。

2、风扇的安装

如图2每个坐垫上安装两个风扇，当汽车停车后，车内有滞留人员，用于加强汽车内气流扰动，让半导体冷端的空气均匀布满整个车内空间。

3、半导体制冷片的散热

若半导体热端不能及时散热，两分钟半导体便会损坏、为了加强半导体制冷片的散热，采用间歇式工作模式。温度传感器测得车内温度达到26℃，制冷装置控制器接通控制电路，控制电路中由电位器6、微型计算机7、电磁继电器8控制半导体制冷片的启停，手动调节电位器可设置启停的时间。

以下过程依靠arduinoide环境下的c语言编程实现：(1)电位器6调节电位模拟信号，输入给微型计算机7；(2)根据大量的实验数据将此信号放大至合适的数值，微型计算机7内对应的模块将模拟信号转为数字信号；(3)根据数字信号的变化调节其产生的脉冲电压信号，并将此脉冲电压信号输出给电磁继电器8；(4)通过脉冲信号的占空比(dr)来控制电磁继电器的通断时间，从而半导体制冷片的启停。

装置工作流程

本系统包括电源装置和制冷装置，如图1电源装置薄膜太阳能电池1、太阳能控制器2、太阳能蓄电池3。制冷装置包括制冷装置控制器4、温度传感器5、电位器6、微型计算机7、电磁继电器8、半导体制冷板9、导热体10、相变体11、风扇12。

1、太阳能充电过程

薄膜太阳能电池1安装于汽车车顶，图1中的部件2至12集成在汽车坐垫上，每个座位安装一个坐垫。白天，太阳照射薄膜太阳能电池1，薄膜太阳能电池1经过太阳能控制器2，将电能输送到太阳能蓄电池3储存，太阳能控制器的作用是控制整个发电系统的工作状态，并对蓄电池起到过充电、过放电保护的作用。电源装置为制冷装置供电。

2、制冷装置工作流程

(1)在炎热的夏季中午(上午11时到下午16时期间)的环境下，停车后，驾驶员下车关闭车门。

(2)温度传感器5会实时将车内的温度传送到司机的遥控器上。

(3)若仍有老人或儿童留在车内，驾驶员可根据遥控器上的显示温度，控制半导体制冷片9和风扇12的开启与关闭，保证滞留在车内老人和儿童的热舒适性，避免发生危险。

(4)若车里没有滞留人员，驾驶员根据车内温度和再次启动汽车时间，决定是否开启半导体制冷片9。

(5)当驾驶员想再次开启汽车，由于热电式制冷空调已提前开启，汽车内温度适宜，驾驶员可直接开启汽车，不必在再等待，节省时间。

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，还可以作出很多形式的具体变换，这些均属于本发明的保护范围之内。