基于太阳能的汽车制冷系统

基于太阳能的汽车制冷系统[摘要]随着人们机动出行需求不断提高，汽车市场潜力持续释放，汽车保有量快速增长，而城市地下车库数量的有限，导致很多车主将车直接停在路边的露天车库里。但在夏季，经过太阳的暴晒，车内温度会迅速升高。高温状态时开启汽车空调系统，势必会增加汽车空调的负荷、降低制冷效率，不利于节能减排。本文通过把光伏发电技术与半导体的热电制冷效应相结合并应用到汽车上，意在改善夏天温度极高的驻车环境。[关键词]汽车暴晒光伏发电半导体制冷中图分类号：TN02文献标识码：A文章?号：1009-914X（2018）25-0100-011、研究背景：在炎热的夏季，当车主将汽车停在路边的车库里或者室外其他地方，汽车经过阳光曝晒之后，车内会存积大量的热气，致使人刚坐进去时就像进了烤炉一样，中控仪表台、车座、靠垫等位置非常烫，不仅让人汗如雨下，有时还会令人产生胸闷、头痛等症状。遇此状况的车主通常都先将空调、车窗打开给车内散热降温，而此过程需要一定的时间车内才能达到一个适宜的温度，不仅浪费了时间而且给驾驶员及乘客带来急躁等不良情绪。有的司机为了达到驾驶室制冷的目的，不得不使发动机长时间怠速运转带动空调，造成极大的燃油浪费、设备损耗和空气污染，不利于节能减排。尤其对现在大力发展的新能源汽车来说，启动空调完全是消耗电能，而且发动机长期在怠速运转时会对蓄电池造成非常大的损害，而当车主为了省油把空调关闭时，驾驶室内又会变得非常炎热。另外车主都会有过这样的经历，长时间暴晒的汽车，打开车门会有一股塑料烤焦的味道。由于车的内饰材料大多基体是塑料，这些异味就是内饰被太阳烘烤而散发的，有害身心健康。据公开报道，从2006年到2015年，在夏季中国至少发生20起儿童被忘在车内的事件，共造成至少15人死亡。造成死亡的原因都是因为车厢内高温，密闭空间没有新鲜空气，同时车内还会释放出包含聚苯乙烯、甲苯和甲醇等有害物质，使儿童严重缺氧、中毒。汽车长时间暴晒会使车漆变得黯淡无光，严重时还会发生开裂。特别是中控仪表台，前挡玻璃无法阻挡阳光的直接照射，会更容易老化变形，严重时还会影响其正常工作。现有的汽车防晒伞、防晒罩操作较繁琐只能解决汽车避免直晒的问题，并没有将太阳能这种新能源利用起来，也不能实质解决以上提出的问题。2、汽车空调制冷过程：汽车空调是使用压缩制冷装置，利用制冷剂循环流动来实现制冷的。液体制冷剂在蒸发器中低温下吸取冷却对象的热量而汽化，使被冷却对象得到降温。当汽车开启空调系统时，发动机需要给压缩机提供动力，影响了发动机的运行性能。对于独立式汽车空调，还专门设有发动机给压缩机提供动力，这不仅增加负载，还增加了油耗，不利于节能减排。3、半导体制冷原理：半导体制冷是利用半导体材料组成P―N结，通过两端施加直流电进行制冷，将电能直接转化为热能的技术。载流子从一种材料迁移到另一种材料形成电流，而每种材料载流子的势能不同。因此，为了满足能量守恒的要求，载流子通过结点时，必然与其周围环境进行能量的交换。能级的改变是现象的本质，这使构成制冷系统成为可能。4、设计方案：有鉴于此，本文在此提供了一种基于太阳能的车内制冷系统，利用太阳能这种新型能源供能，用于降低暴晒后车厢内的温度、减少有毒气体的释放，同时对汽车车漆、内饰起到一个保护作用，而整个系统运转是利用手机app或微信实现远程控制，使该系统更加智能化。4.1太阳能发电技术的应用本文太阳能电池采用非透明材质的柔性薄膜太阳能电池，利用太阳能进行发电并提供电力给储能装置（车载蓄电池）进行辅助充电；同时相比晶硅太阳能电池，其优点在于发电量高，弱光性能和高温性能优异。4.2半导体制冷器的设计半导体制冷散热器制冷散热装置包括半导体制冷块、散热板、散热风扇与制冷风扇，由风扇吹扫半导体制冷器生成冷风后通过软管连接汽车空调通风口进入到汽车车厢内。4.3车内温度反馈调节当温度控制器的传感器侦测到车厢内温度达到预定值时，进行反馈使继电器断开，制冷器关闭。当温度回升到预定值，继电器闭合，制冷器开始制冷，如此循环，形成一个完整的温度反馈调节。例如环境为35℃设定值为26℃，回差设定为2℃，上电后继电器闭合，制冷器启动，当制冷到24℃时，继电器断开，制冷器关闭，此时由于制冷器已经断开温度开始回升，当车厢内回升到设定值26℃时，继电器闭合制冷器再次启动，如此反复循环控制车厢内温度不高于26℃。为人们提供舒适、健康的驾乘环境，减少有毒气体对人体的危害。4.4远程控制模块控制系统通过SIM卡模块接入运营商网络，以接收远程云端服务器下发的指令。进一步的，手机通过运营商网络发送指令至远程云端服务器，远程云端服务器通过运营商网络将指令下发至控制系统。当车子停泊在室外，太阳能板经过控制器对蓄电池进行充电，可以通过手机打开制冷系统使制冷装置对车内进行降温。5、结论基于太阳能的车内制冷系统控制车内温度是利用半导体制冷技术，实现零排放的新方法，结合远程控制技术，可以在手机app和微信对制冷散热系统进行控制，更便捷，更符合现代人们的需求。应用新能源技术，减少了能源损耗，基于太阳能的车内制冷系统不仅给传统汽车带来好处，对现在国家大力支持和推广的混合动力汽车及电动汽车的发展更具有意义。参考文献[1]贾艳婷，徐昌贵，闫献国，田志峰，半导体制冷研究综述[J]，制冷，2012，31（1）[2]葛宰林，杜学建，葛宇龙，等.太阳能半导体汽车空调系统[P].中国专利，实用型，CN201517824U.2010-06-30.[3]施军锞，祁影霞，太阳能技术在汽车空调上的应用[J]，低温与超导，2012（08）[4]熊强，侯守军，等，汽车电气设备[M]，北京，国防工业出版社，2012，226-227