太阳能汽车空调辅助系统设计

太阳能汽车空调辅助系统设计第1页，共14页，2023年，2月20日，星期六

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传统的汽车空调主要由制冷系统、供暖系统、控制系统及通风和空气净化装置构成，其系统组成庞大，需要复杂的管道网络，制冷还需要依靠制冷剂，这样的空调系统不仅增加了汽车的制造成本，同时系统的动力来自于汽车发动机，工作的时候一般要消耗掉发动机动力的8%~12%（其中制冷压缩机约占80%~85%，风机约占15%~20%），在耗费能源的同时也污染大气、危害人类健康，制冷剂的使用更是加快了对臭氧的消耗。第2页，共14页，2023年，2月20日，星期六

目前实现太阳能制冷主要有两种形式：一是先实现光电转换，再利用太阳能电池驱动压缩式制冷系统；另一种是利用太阳能光热转换制冷。但是这两种制冷方式……

系统庞大，运行复杂系统质量大

制冷剂易结晶、腐蚀性强

蒸发温度只能在0℃以上

工作压力大，具有一定危险性一、国内外对太阳能制冷的研究不适于汽车空调第3页，共14页，2023年，2月20日，星期六

与以上两种太能制冷方式相比，太阳能驱动的半导体制冷，以其独特的优势而受到广泛重视。市场上也有一些比较成熟的产品出现。例如海尔车载半导体冰箱，奥迪A8、A6L途锐及奔驰E级车等高级轿车天窗技术。

结构紧凑、质量轻安全性能好、无环境污染

不需要泵、不需要压缩机不需要制冷剂，不会产生环境污染

无磨损和噪声、省去复杂的传输网络

适于汽车空调第4页，共14页，2023年，2月20日，星期六二、太阳能驱动半导体空调系统的基本组成a.太阳能电池板热端（车外）c.控制系统冷端（车内）b.储能设备d.半导体制冷装置e.散热装置

本方案的太阳能汽车空调辅助系统基本结构主要由五个部分构成：a.太阳能电池板;b.储能设备;c.控制系统;d.半导体制冷装置;e.散热装置。其组成系统框图如下。第5页，共14页，2023年，2月20日，星期六1.太阳能电池板

通过多晶硅型太阳能电池吸收太阳辐射能，利用半导体材料的光电效应，将太阳能转换成电能。

第6页，共14页，2023年，2月20日，星期六2.储能设备

该部分使用铅酸蓄电池，可将光电转换器传输的一部分或全部能量存储起来，已备光电转换器无能量输出时驱动半导体制冷系统正常运转，从而保证整个系统的按需运行。品牌：光合型号:HGY6003额定电压：12V额定容量：7AH重量：2.2KG尺寸：151mm×65mm×95mm第7页，共14页，2023年，2月20日，星期六3.半导体制冷系统基于帕尔贴原理

利用当两种不同的导体A和B组成的电路且通有直流电时，在接头处除焦耳热以外还会释放出某种其它的热量，而另一个接头处则吸收热量，且帕尔帖效应所引起的这种现象是可逆的，改变电流方向时，放热和吸热的接头也随之改变。第8页，共14页，2023年，2月20日，星期六采用TEC1-12706型制冷片，其主要参数如下表第9页，共14页，2023年，2月20日，星期六4.控制系统控制系统主要由单片机、温度传感器等组成。该部分使整个系统的运行始终处于最佳状态，同时对储能设备的过充、过放进行保护。单片机：整个系统的核心处理单元。STCSTC89C52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，基于MCS-51内核，具有8K在系统可编程Flash存储器。温度传感器：检测系统温度并将其转化为信号，使整个系统处于最优状态。采用LM75A，可在-55℃—+125℃范围内直接将温度转换为数字信号。第10页，共14页，2023年，2月20日，星期六5.散热装置

半导体制冷片工作时，其热端产生大量热量，这些热量需要及时散去，否则会损坏原件。为此，设计一组散热装置为制冷片散热，其主要又小风扇与导热块组成，也可以采取自然风冷。如下图所示：第11页，共14页，2023年，2月20日，星期六太阳能汽车空调辅助系统示意图散热装置第12页，共14页，2023年，2月20日，星期六三、系统安装设想图太阳能电池板半导体制冷片控制器散热器这只是一个设想，相信技术成熟以后，我们能制造出这样的汽车。设计最后会建立一个模型，模拟出方案能实现的功能，并记录实验数据第13页，共14页，2023年，2月20日，星期六四.结语

汽车是高耗能、高污染的工具之一，每年消耗大量燃油，并且向大气排放大量的氮化物、碳化物以及硫化物等有毒气体，污染大气，加剧全球变暖。对太阳能这一清洁无污染、储量无限的能源的利用，显得十分必