专利名称：使用太阳能电池的空气调节系统及用于驱动该系统的方法
技术领域：
本发明涉及一种使用太阳能电池的空气调节系统和一种用于驱动该系统的方法。 更具体地，本发明涉及一种通过使用由太阳能电池产生的电力在预定时间期间加热车辆中 的装置来使用由太阳能电池产生的电力的空气调节系统以及一种用于驱动该系统的方法。
背景技术：
近来，由于用于车辆的燃料(例如，汽油、柴油等)价格的增长，已积极地开发使用 太阳能电池的空气调节系统。作为使用太阳能电池的空气调节系统的一个实施方式，太阳 能电池作为电源供应至冷却车辆中的空气的空气调节系统。太阳能电池的发电效率增加， 但是太阳能电池的电流效率太小以致无法用作空气调节系统的主电源。美国专利No. 6，439，658和美国专利No. 6，290，593中介绍了使用太阳能电池的空 气调节系统，该空气调节系统使用风扇或鼓风机来冷却车辆中的空气，如图Ia和图Ib所
7J\ ο参照图la，太阳能电池安装在车辆的顶篷处，并且，通风风扇安装在座位的后部和 下部处。当停车时，通过使用太阳能电池中产生的电力来驱动通风风扇而使座位的温度保 持凉爽。座位的通风风扇包括座位处的温度传感器，并且，当温度传感器的温度超过预定温 度时，驱动通风风扇。此外，图Ia所示的使用太阳能电池的空气调节系统为安装在车辆中的鼓风机供 电，并且，当产生剩余功率时使内部空气通风。此外，参照图lb，图Ib中示出了传统的使用太阳能电池的空气调节系统的另一实 施方式，其将太阳能电池中产生的电力供应至车辆风扇，或者，当车辆发动机停止时对车辆 电池再充电。图Ib中的使用太阳能电池的空气调节系统通过手控开关将太阳能电池中产 生的电力供应至风扇或进行电池的再充电。然而，传统的使用太阳能电池的空气调节系统使用太阳能电池中产生的电力来冷 却车辆空气。在冬天或当不需要冷却车辆中的空气时，实用性降低，并且没有时间限制地不 断发生，从而热由于温差而损失，并且实际效率降低。
发明内容
本发明提供了一种使用太阳能电池的空气调节系统。本发明还提供了一种用于驱 动使用太阳能电池的空气调节系统的方法。在本发明的一个方面中，空气调节系统包括太阳能电池，通过太阳光发电；配电控制部，控制太阳能电池的电力的工作电压并分配至电池或加热元件；控制终端，产生用 户指令信号；以及界面部，响应于来自控制终端的指令信号控制配电控制部。界面部可包 括第一通信模块，其是控制终端与界面部之间的通信界面；第二通信模块，其是界面部与 配电控制部之间的通信界面；监控部，监控空气调节系统的状态；第一控制模块，控制监控 部；第二控制模块，通过控制配电控制部来控制为加热元件供电；以及时间控制模块，接收 来自控制终端的指令信号并控制第二控制模块，以使加热元件在指令信号中包含的键对应 (key-corresponding)信号的时间期间工作。加热元件可包括座位加热器、发动机内部加热器、储热部。界面部可包括判定模块，当来自控制终端的指令信号包含键对应信号时，判定模 块使得时间控制模块在键对应信号的时间期间控制第二控制模块。监控部可包括显示装置或警报装置之一。在本发明的另一方面中，用于驱动使用太阳能电池的空气调节系统的方法包括 a)将来自控制终端的指令信号传送至界面部，b)响应于指令信号控制配电控制部以及c) 响应于配电控制部使加热元件工作。本用于驱动空气调节系统的方法可进一步包括d)当设定时间结束时终止加热元 件的工作。步骤b)可包括以下步骤将指令信号从第一通信模块传送至判定模块；基于指 令信号，通过判定模块判定是否设定工作时间；将指令信号从判定模块传送至第一控制模 块、时间控制模块和第二控制模块；以及响应于指令信号通过第一控制模块显示工作状态， 通过时间控制模块在设定时间期间进行定时操作，并通过第二控制模块控制配电控制部。根据本发明，使用太阳能电池来加热车辆中的空气、车辆发动机的内部和储热部。 冬季的时候有效地加热车辆的每个零件，从而提供舒适的驾驶条件、燃料消耗的有效性和 废气的减少。此外，此工作被限制在预定时间期间，从而能够更有效地使用由太阳能电池产生 的电力。能够解决由于温差的热损失和可能由全部时间工作而产生的实际效率的降低。
当结合附图考虑时，通过参照以下详细描述，本发明的以上和其它优点将变得显 而易见，附图中图Ia是示出了传统的使用太阳能电池的空气调节系统的透视图；图Ib是示出了传统的使用太阳能电池的空气调节系统的电路图；图2是示出了根据本发明的一个实施方式的使用太阳能电池的空气调节系统的 方框图；图3是示出了图2中的空气调节系统的界面部的方框图；以及图4是根据本发明的一个实施方式的使用太阳能电池的空气调节系统的流程图。
具体实施例方式下文中参照附图更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的实施方式。然而，本 发明可体现为许多不同的形式，而不应被解释为限于这里阐述的实施方式。相反地，提供 这些实施方式，从而使本公开将是透彻和完整的，并将把本发明的范围完全传达给本领域的技术人员。图中，为了清楚起见，可放大层和区域的尺寸和相对尺寸。应当理解，当元件或层被称为“位于另一元件或层之上”、“与另一元件或层连接” 或“与另一元件或层接合”时，其可直接位于其它元件或层之上或直接与其它元件或层连接 或接合，或者，可能存在插入元件或层。相反地，当元件被称为“直接位于另一元件或层之 上”、“直接与另一元件或层连接”或“直接与另一元件或层接合”时，不存在插入元件或层。 通篇中相似的标号表示相似的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列条目中 的任何一个及一个或多个相关所列条目的所有组合。应当理解，虽然在这里可使用术语第一、第二、第三等来描述各种元件、部件、区 域、层和/或部分，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部分不应受这些术语限制。这些术 语仅用来将一个元件、部件、区域、层或部分与另一区域、层或部分区分开。因此，在不背离 本发明的教导的前提下，下面论述的第一元件、部件、区域、层或部分可被称为第二元件、部 件、区域、层或部分。为了便于描述，在这里可使用例如“在...之下”、“在...下方”、“下部”、“在...上
方”、“上部”等的空间相关术语来描述一个元件或特征与图中所示的另一元件或特征的关 系。应当理解，空间相关术语旨在包括除图中描述的方位以外的设备在使用或工作中的不 同方位。例如，如果反转图中的装置，那么，被描述为在其它元件或特征“下方”或“之下”的 元件将被定向为在其它元件或特征“上方”。因此，示意性术语“在...下方”可包括上方和 下方两种方位。该装置也可以其它方式定位(旋转90度或处于其它方位)，并相应地解释 使用这里的空间相对描述符。这里使用的术语仅出于描述特定实施方式的目的，而不是旨在限制本发明。如这 里所使用的，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the) ”旨在也包括复数形式，除非上下 文明确表明不是这样。另外，应当理解，当用在本说明书中时，术语“包括(comprises)”和 /或“包括(comprising) ”表示存在所提到的特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件，但是 不排除存在或另外有一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、部件和/或由其组成的 组。这里，参照剖视图描述本发明的实施方式，所述剖视图是本发明的理想化实施方 式(和中间结构)的示意图。这样，预计会有由于例如制造技术和/或公差所导致的示图 形状的变化。因此，本发明的实施方式不应被解释为限于这里所示的区域的特定形状，而应 包括由于例如制造所导致的形状的偏差。例如，被示出为矩形的注入区域将典型地具有圆 形或弯曲特征，和/或在其边缘处具有注入浓度的梯度，而不是从注入区域向非注入区域 的双重变化。类似地，通过注入形成的隐埋区域可能导致隐埋区域与通过其进行注入的表 面之间的区域中的一些注入。因此，图中所示的区域本质上是示意性的，并且其形状并非旨 在示出装置的区域的实际形状，并且并非旨在限制本公开的范围。除非另外定义，否则，这里所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)都具有 与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的相同的意义。另外，应当理解，诸如通常使 用的字典中所定义的那些术语应被解释为具有与它们相关领域的背景中的意义相一致的 意义，并且除非这里是这样清楚地定义，否则不应被解释为理想化的或过于正式的含义。下文中，将参照附图详细描述本发明。图2是示出了根据本发明的一个实施方式的使用太阳能电池的空气调节系统的方框图。参照图2，根据本发明的一个实施方式的使用太阳能电池的空气调节系统包括太 阳能电池10、配电控制部20、界面部30、控制终端40、以及加热元件50。太阳能电池10接收太阳光并通过光电效应来发电。为了增加光效率，太阳能电池 10可由多个串联或并联连接的电池形成。太阳能电池10可包括具有通常众所周知的形状 或者可能没有具体地限制的太阳能电池。配电控制部20控制由太阳能电池10提供的电力的工作电压，并以不变的强度为 界面部30、加热元件50和电池60提供工作电压。太阳光的强度根据天气变化而改变，因此太阳能电池10产生的电力不可能是不 变的。当为界面部30、加热元件50或电池60提供变化的电力时，可能缩短界面部30、加热 元件50或电池60的寿命周期，或者可能使它们无法适当地工作。界面部30将使用者的指令传送至配电控制部20，并显示来自配电控制部20的信 号，从而使用者可知道空气调节系统1的当前工作状态。界面部30与配电控制部20之间的通信可通过通信线路Ll建立，从配电控制部20 至界面部30的供电可建立在电源线L2处。地线L3可连接在配电控制部20与界面部30 之间，以用于接地。界面部30与配电控制部20之间的通信可在有线网络和众所周知的通信协议中进 行，例如，在串行通信中，在并行通信中，在USB(通用串行总线)通信中，在LAN(局域接入 网)中等。界面部30与配电控制部20之间的通信可在无线网络和众所周知的通信协议中 进行，例如，蓝牙、无线LAN、UWB、Zigbee、红外光(IR)、无线电频率(RF)等。此外，用于供电的电源线L2和用于通信的通信线路Ll被示出为分别提供。本发明 不限于分开的线路形成。电源线L2和通信线路Ll可使用电源线通信(PLC)物理地结合。将参照图3介绍对界面部30的更详细描述。为了便于携带，控制终端40形成为较小的形状，并形成为能够将指令信号传送至 界面部30。指令信号包括重新设置一组界面部30的重置信号、接通或切断界面部30的开 关信号、以及选择界面部30的选项的选项信号。指令信号可与每项操作一一对应地匹配，并且，指令信号的数量可根据通过界面 部30的操作的数量来调节。此外，控制终端40可包括具有多个键的键盘，键盘上具有数字和字符，并且可通 过指定输入(例如，按键)经由有线或无线通信线路为界面部30提供对应的信号。对于技术人员来说，从控制终端40到界面部30的指令信号、键对应信号的传送， 以及响应于信号的界面部30的工作过程都将是众所周知的。将省略详细描述。从控制终端40到界面部30的传送可在有线网络和众所周知的通信协议中进行， 例如，在串行通信中，在并行通信中，在USB (通用串行总线)通信中，在LAN(局域接入网) 中等。另外，从控制终端40到界面部30的传送可在无线网络和众所周知的通信协议中进 行，例如，蓝牙、无线LAN、UWB、Zigbee、红外光(IR)、无线电频率(RF)等。加热元件50可包括座位加热器51、发动机内部加热器52和储热部53。座位加热器51设置在车辆座位中，并接收来自配电控制部20的电力以加热车辆 座位。座位加热器51可包括加热电线以及防止车辆座位与加热电线直接接触的绝热材料(未示出)。座位加热器51加热车辆座位，从而使得驾驶员在冬季保持车辆内部的温度。如图1所示，发动机内部加热器52设置在车辆的发动机中，接收来自配电控制部 20的电力并加热发动机。与座位加热器51 —样，发动机内部加热器52也可包括加热电线 以及防止车辆座位与加热电线直接接触的绝热材料(未示出)。发动机内部加热器52加热车辆发动机，从而使得发动机在驱动之前将预热，因 而，减少废气并提高燃料效率。储热部53可长时间储存热量。储热部53可包括接收来自配电控制部20的电力 并加热储热部53的加热电线(未示出)、具有水或氯化钙以具有高比热的吸热部、以及防止 吸热部与加热电线直接接触的绝热材料(未示出)。由储热部53产生并储存的热量通过车辆中的管道(未示出)循环并储存和再利用。图3是示出了图2中的空气调节系统的界面部的方框图。参照图3，根据本发明的一个实施方式的界面部30包括第一通信模块31、第二通 信模块32、第一控制模块33、第二控制模块34以及监控部35。第一通信模块31将来自控制终端40的指令信号或键对应信号传送至界面部30。第二通信模块32使界面部30和配电控制部20通信。第一通信模块31和第二通信模块32可以是与属于每个控制终端40和配电控制 部20的通信模块对应的通信模块。例如，当控制终端40和配电控制部20包括RF发送/ 接收模块、IR发送/接收模块、蓝牙发送/接收模块、无线发送/接收模块、Zigbee发送/ 接收模块时，第一通信模块31和第二通信模块32可以是与RF发送/接收模块、IR发送/ 接收模块、蓝牙发送/接收模块、无线LAN发送/接收模块、Zigbee发送/接收模块对应的 发送/接收模块。第一控制模块33经由第一通信模块31接收来自控制终端40的指令信号，并响应 于指令信号控制监控部35的工作。 例如，第一控制模块33控制界面部30的监控部35，以显示空气调节系统1的工作 状态。第二控制模块34经由第一通信模块31接收来自控制终端40的指令信号，并响应 于指令信号控制配电控制部20。通过控制配电控制部20，第二控制模块34最后控制加热 元件50的工作。第一控制模块33和第二控制模块34可以是数字处理，例如，DSP，并且可根据产生 时钟信号的时钟发生器(未示出)的时钟信号合并工作。根据本发明的一个实施方式的界面部30可进一步包括判定工作时间的时间控制 模块36，并控制指定时间期间的工作。时间控制模块36经由第一通信模块31接收来自控制终端40的指令信号和键对 应信号，并控制第二控制模块，以使加热元件50在与键对应信号对应的时间期间工作，并 且当与键对应信号对应的时间结束时终止加热元件50的工作。时间控制模块36控制第二控制模块34，从而使得时间控制模块36控制配电控制 部20，因而，控制加热元件50。
使用者可使座位加热器51、发动机内部加热器52和储热部53从早上开始工作，例 如，早上7点左右的大约30分钟期间。因此，加热座位、发动机和储热部53，从而提高燃料 效率、减少废气，并改善驾驶环境。通过时间控制模块36设定的时间可由第一控制模块33向监控部35显示准确的 工作开始时间、工作结束时间、工作持续时间等。时间控制模块36也可以是数字处理器，例如，DSP，其可通过时钟信号发生器(未 示出)工作，并且可在监控部35上显示准确的时间。根据本发明的一个实施方式的界面部30可进一步包括判定模块37。判定模块37 可进行定时器操作以仅在设定时间期间工作，或者不通过定时器操作而接通/切断控制终 端40。判定模块37判定来自控制终端40的经由第一通信模块31的接收信号是否包含 用于进行定时器操作的键对应信号。如果接收信号包含键对应信号，那么判定模块37将键 对应信号和指令信号传送至第一控制模块33和时间控制模块36。如果接收信号可能不包 含键对应信号并且可能仅包含指令信号，那么判定模块37可将指令信号传送至第一控制 模块33和第二控制模块34。因此，定时器操作和非定时器操作分别判定和工作。图3中分别示出了第一控制模块33、第二控制模块34、时间控制模块36和判定模 块37。本发明不限于图3，例如，可集成一个或两个以上的集成模块，例如，SOC(片上系统) 类型。图4是根据本发明的一个实施方式的使用太阳能电池的空气调节系统的流程图。参照图4，在初始设定状态时，使用者启动发动机并启动太阳能电池10。当太阳能 电池10工作时，将由太阳能电池10产生的电力提供至配电控制部20。将提供的电力供应至电池60和界面部30，从而对电池60再充电，并且界面部30 用作工作功率(Sio)。在初始设定状态中，作为默认值，可通过配电控制部20将从太阳能电池10产生的 电力设定为不提供至加热元件50。通过控制终端40的键盘(未示出)，使用者输入表示开始加热元件50的工作的指 令信号，例如，按下工作开始按钮(S20)。控制终端40将与输入的指令信号对应的指令信号传送至界面部30 (S30)。界面部30的第一通信模块31接收指令信号，并将接收的指令信号传送至判定模 块 37 (S40)。判定模块37响应于接收的指令信号判定对于定时器操作是否存在时间设定 (S50)。当不存在时间设定时，判定模块37将指令信号传送至第一控制模块33和第二控制 模块34 (S60)。当存在时间设定时，判定模块37将指令信号和键对应信号传送至第一控制 模块33、第二控制模块34和时间控制模块36 (S70)。当不存在时间设定时，接收指令信号的第一控制模块33将指令信号作为可见字 符(例如，“服务中”)显示在监控部35上(S80)。第二控制模块34响应于指令信号将允许配电控制部20将来自太阳能电池10的 电力提供至加热元件50的工作指令信号传送至第二通信模块32 (S120)。第二通信模块32 将工作指令信号传送至配电控制部20(S130)。
配电控制部20响应于工作指令信号供电，以使加热元件50工作(S120)。如果存在时间设定，那么接收指令信号的第一控制模块33将指令信号作为可见 字符(例如，“服务中”)显示在监控部35上(S80)。指令信号包括对定时器操作的定时，并 且，关于定时器操作的信息可显示在监控部35上。第二控制模块34响应于指令信号将工作指令信号传送至第二通信模块32，这允 许配电控制部20将来自太阳能电池的电力提供至加热元件50 (S130)。第二通信模块32将 工作指令信号传送至配电控制部20(S140)。配电控制部20响应于工作指令信号为加热元件50(S120)供电。为了使加热元件50在与属于指令信号的键对应信号对应的时间期间工作，时间 控制模块36进行定时器操作(S150)。当设定时间(例如，30分钟)结束时，产生停止指令 信号(S160)，并且将停止指令信号提供至第二控制模块34 (S170)。为了响应于停止指令信号通过停止将来自配电控制部20的电力供应至加热元件 50而终止加热元件50的工作(S190)，第二控制模块34经由第二通信模块将工作指令信号 提供至配电控制部20(S180)。配电控制部20响应于工作指令信号停止为加热元件50供电，从而终止加热元件 50的工作(S200)。如上所述，有效地使用由太阳能电池产生的电力，并且可通过使加热元件50在所 需时间期间工作来解决由所有时间工作导致的热损失和实际燃料效率的降低。虽然已经描述了本发明的示意性实施方式，但是应理解，本发明不应限制于这些 示意性实施方式，而是在如下文中所要求保护的本发明的实质和范围内，本领域的普通技 术人员可进行各种改变和修改。图中的参考标号
10太阳能电池20配电控制部
30界面部31第一通信模块
32第二通信模块
33第一控制模块34第二控制模块
35监控部36时间控制模块
37判定模块
40控制终端50加热元件
60电池51座位加热器
52发动机内部加热器54储热部。
权利要求
一种空气调节系统，包括太阳能电池，通过太阳光发电；配电控制部，控制所述太阳能电池的电力的工作电压并分配至电池或加热元件；控制终端，产生用户指令信号；以及界面部，响应于来自所述控制终端的指令信号控制所述配电控制部，其中，所述界面部包括第一通信模块，其是所述控制终端与所述界面部之间的通信界面；第二通信模块，其是所述界面部与所述配电控制部之间的通信界面；监控部，监控所述空气调节系统的状态；第一控制模块，控制所述监控部；第二控制模块，通过控制所述配电控制部来控制为所述加热元件供电；以及时间控制模块，接收来自所述控制终端的指令信号并控制所述第二控制模块，以使所述加热元件在所述指令信号中包含的键对应信号的时间期间工作。
2.根据权利要求1所述的空气调节系统，其中，所述加热元件包括座位加热器、发动机内部加热器以及储热部之一。
3.根据权利要求2所述的空气调节系统，其中，所述界面部包括判定模块，当来自所述控制终端的所述指令信号包含所述键对 应信号时，所述判定模块使所述时间控制模块在所述键对应信号的时间期间控制所述第二 控制模块。
4.根据权利要求1所述的空气调节系统，其中，所述监控部包括显示装置或警报装置之一。
5.一种用于驱动使用太阳能电池的空气调节系统的方法，包括a)将来自控制终端的指令信号传送至界面部；b)响应于所述指令信号控制配电控制部；以及c)响应于所述配电控制部使加热元件工作。
6.根据权利要求5所述的用于驱动空气调节系统的方法，进一步包括d)当设定时间结束时终止所述加热元件的工作； 其中，步骤b)包括将所述指令信号从第一通信模块传送至判定模块； 基于所述指令信号，通过所述判定模块判定是否设定工作时间； 将所述指令信号从所述判定模块传送至第一控制模块、时间控制模块和第二控制模 块；以及响应于所述指令信号通过所述第一控制模块显示工作状态，通过所述时间控制模块在 设定时间期间进行定时操作，并通过所述第二控制模块控制所述配电控制部。
全文摘要
本发明介绍了一种使用太阳能电池的空气调节系统以及一种用于驱动该系统的方法，本使用太阳能电池的空气调节系统通过将加热装置加热指定时间来有效地用电。本空气调节系统包括太阳能电池，通过太阳光发电；配电控制部，控制太阳能电池的电力的工作电压并分配至电池或加热元件；控制终端，产生用户指令信号；以及界面部，响应于来自控制终端的指令信号控制配电控制部。
文档编号F02N19/02GK101947936SQ201010225018
公开日2011年1月19日 申请日期2010年7月7日 优先权日2009年7月9日
发明者张吉相 申请人:汉拏空调股份有限公司