汽车太阳能空调系统

1、目录（一）相关专利1（二）详细介绍汽车空调工作原理2（三）汽车太阳能空调的原理与构造5（一）相关专利内置式汽车太阳能空调系统申请号：200620096205.5申请日：2006.04.18名称：内置式汽车太阳能空调系统公开（公告）号：CN2890749公开（公告）日：2007.04.18主分类号：F24J2/00（2006.01）I分案原申请号：分类号：F24J2/00（2006.01）I;F25B21/02（2006.01）I;B60H1/32（2006.01）I;B60R16/04（2006.01）I颁证日：优先权：申请（专利权）人：黄国宏地址：430080湖北省武汉市青山区冶金街23街8

2、1门15号发明（设计）人：黄国宏国际申请：国际公布：进入国家日期：专利代理机构：武汉楚天专利事务所代理人：石坚摘要本实用新型公开了一种内置式汽车太阳能空调系统，涉及轿车类小车的空调系统。太阳能电池设置在后挡风玻璃内侧，与后挡风玻璃的角度相适应；主机设置在后座之后的空间内，太阳能电池与主机中的制冷半导体有电线相连，制冷半导体的热端与设置在后备箱方向的散热器紧贴，制冷半导体的冷端与设置在车箱方向的冷凝器紧贴，风扇设置于自然风进口内，风扇设置于冷风出口内。所述的太阳能电池是可折叠的。所述的防晒隔热膜设置在前挡风玻璃内侧。所述的防晒隔热膜是可卷曲收-放的。主机的热风出口有管道与车箱外大气相连。本实用新

3、型设计合理，结构简单，采用太阳能电池和半导体制冷，不产生环境污染，节约能源，为车内制造了凉爽、舒适的环境。汽车太阳能空调申请号：200920238424.6申请日：2009.11.04名称：汽车太阳能空调公开（公告）号：CN201561515U公开（公告）日：2010.08.25主分类号：F24F5/00（2006.01）I分案原申请号：分类号：F24F5/00（2006.01）I;F24F11/02（2006.01）I;H02J7/00（2006.01）I颁证日：优先权：申请（专利权）人：王盛华地址：510000广东省广州市永福路45号利远广场四楼D014发明（设计）人：王盛华国际申请：国际

4、公布：进入国家日期：专利代理机构：广州市南锋专利事务所有限公司44228代理人：刘姨摘要本实用新型公开了一种汽车太阳能空调，包括有太阳能电池、汽车蓄电池、鼓风机、半导体模块，所述太阳能电池与半导体模块之间设有电子控制装置；所述半导体模块是由制冷部分和制热部分构成，制冷部分与鼓风机之间，以及制热部分与鼓风机之间设有散热片。电子控制装置的控制面板上设有车内温度显示屏以及制冷控制开关、制热控制开关以及太阳能电池对汽车蓄电池进行充电的充电控制开关。由于利用太阳能电池对汽车内制冷和制热的方式，不仅节省了能源，还减少了尾气的排放，充分体现了节能环保的特点；由于利用太阳能电池对汽车蓄电池进行适时充电，减少极

5、板的硫化，延长蓄电池的使用寿命；本实用新型还具有工作时噪音小、能耗低、操作简便的特点。（二）详细介绍汽车空调工作原理（来源：一.汽车空调的工作原理其实汽车空调和我们熟悉的家用空调制冷原理是一样的。都是利用R12或是R134a压缩释放的瞬间体积急剧膨胀就要吸收大量热能的原理制冷。（由于R12对大气臭氧层的破坏，出于环保的要求发达国家从1996年开始改用R134a做制冷剂）汽车空调的构造和家用的分体空调类似，它的压缩机往往是安装在发动机上，并用皮带驱动（也有直接驱动的），冷凝器安装在汽车散热器的前方，而蒸发器在车里面，工作时从蒸发器出来的低压气态致冷剂流经压缩机变成高压高温气体，经过冷凝器散热管降

6、温冷却变成高压低温的液体，再经过贮液干燥器除湿与缓冲，然后以较稳定的压力和流量流向膨胀阀，经节流和降压最后流向蒸发器。致冷剂一遇低压环境即蒸发，吸收大量热能。车厢内的空气不断流经蒸发器，车厢内温度也就因此降低。液态致冷剂流经蒸发器后再次变成低压气体，又重新被吸入压缩机进行下一次的循环工作。在整个系统中，膨胀阀是控制致冷剂进入蒸发器的机关，致冷剂进入蒸发器太多就不易蒸发而太少冷气又会不够，因此膨胀阀是调节中枢。而压缩机是系统的心脏，系统循环的动力源泉。尽管汽车空调的空调系统的原理与其它空调系统是相同的，但汽车空调是移动式车载的空调装置，它与固定式空调系统相比，动转条件更恶劣，随汽车行驶的颤振，空

7、调系统的制冷剂比固定式更容易泄漏，空调系统的维修与保养也比固定式频繁，空调装置中风路系统在吸入新风时常常会将尘土吸入，堵塞过滤网及蒸发器，在清洗过程中又往往会把制冷剂泄放到大气中去。造成臭氧层消耗，破坏了环境。二.汽车空调的组成汽车空调一般主要由压缩机(compressor)、电控离合器、冷凝器(condenser)蒸发器(evaporator)、膨胀阀(expansionvalve)、贮液干燥器(receiverdrier)、管道(hoses)、冷凝风扇、真空电磁阀(vacuumsolenoid)、怠速器和控制系统等组成。汽车空调分高压管路和低压管路。高压侧包括压缩机输出侧、高压管路、冷凝器

8、、贮液干燥器和液体管路；低压侧包括蒸发器、积累器、回气管路、压缩机输入侧和压缩机机油池。贮液干燥器一一实际上是一个贮存制冷剂及吸收制冷剂水分、杂质的装置。一方面，它相当于汽车的油箱，为泄露制冷剂多出的空间补充制冷剂。另一方面，它又像空气滤清器那样，过滤掉制冷剂中掺杂的杂质。贮液干燥器中还装有一定的硅胶物质，起到吸收水分的作用。冷凝器和蒸发器一一它们虽然叫法不一样，但结构类似。它们都是在一排弯绕的管道上布满散热用的金属薄片，以此实现外界空气与管道内物质的热交换的装置。冷凝器的冷凝指的是其管道内的制冷剂散热从气态凝成液态。其原理与发动机的散热水箱相近(区别只在于水箱的水一直是液态而已)，所以它经常

9、被安装在车头，与水箱一起，共同享受来自前方的习习凉风。总之冷凝器是哪里凉快哪里去，以便其散热冷凝。蒸发器与冷凝器正好相反，它是制冷剂由液态变成气态(即蒸发)吸收热量的场所。压缩机一一是空调制冷系统的心脏，它是一种使制冷剂在系统内循环的动力源。管道一一由于要注入一定压力的制冷剂，所以必须采用金属管道。特别是从压缩机到冷凝器到制冷剂瓶到膨胀阀这段，由于属系统的高压段，所以比其它管道有更高的耐高压要求。压缩机一一顾名思义，压缩机就是起压缩的作用，它的作用是使制冷剂完成从气态到液态的转变过程，达到制冷剂散热凝露的目的。同时在整个空调系统，压缩机还是管路内介质运转的压力源，没有它，系统不仅不制冷而且还失

10、去了运行的动力。压缩机的分类：活塞式：活塞式压缩机的结构酷似发动机，有曲轴、连杆、活塞、气缸等，但因为它并不产生能量，所以喷油咀、火花塞等就没有了。长途货动车或大客车因为空间较大，所以体积较大、损耗较小的活塞式压缩机常被使用。斜盘式：一般的轿车、小型商用车所使用的都是斜盘式压缩机。因为其体积小、质量轻，易于在狭小的发动机室内安装排布，所以广为使用。虽然结构上有很大的区别，但实际上这两种压缩机都是把来自发动机转动的动能转化成压缩机内活塞的往复运动，并以此对空调系统的管路形成压力，达到压缩制冷剂的目的。汽车空调不需要如家用空调股每次关机后必须停三几分钟再开，实际上车用空调即使在冬天也应每周开启一下

11、，让各零件得到润滑。另外，隔尘网也应注意检查，如附上太多灰尘则要及时更换。位于车头的冷凝器在每次洗车时最好用高压水枪冲洗，以防散热叶片被杂物（昆虫、树叶等）堵塞影响散热效果。值得一提的是，压缩机的旋转轴是通过磁性离合器及皮带与发动机曲轴相连取得动力的。为什么要有一个磁性离合器呢？因为当装在蒸发器出风口的传感器感知出风的温度不够低时，它就会通过电路使压缩机的磁性离合器闭合，这样压缩机随发动机运转，实现制冷。而当出风温度低于设定的温度，它则控制磁性离合器切离，这样压缩机不工作。如果这一控制失灵，那么压缩机将不断工作，使蒸发器结冰造成管道压力超标，最终破坏系统甚至造成损坏。目前大部分小汽车（主要指民

12、用小车）上用的制冷剂有R-12制冷剂和R-134a制冷剂两种。R-12制冷剂是一种普通制冷剂，含有会破坏臭氧层的物质-氟利昂，而且在明火下会生成对人体有害的物质；而R-134a是一种新型环保制冷剂，具有无毒、无色、不燃不爆、热稳定性好等性质，更重要的是R-134a制冷剂不损害臭氧层。这两种制冷剂的化学结构互不相同，所以在汽车上是不通用的。而且它们配套使用的制冷剂油也不可互溶。如果加错制冷剂会令系统损坏，如对胶管的腐蚀等。R134a之所以用来替代R12,是因为其热力性质与R12相似，是一种不含氯的氟利昂，其臭氧破坏系统为零，所以，现在的新车基本都已使用R134a即人们常说的环保制冷剂。三.汽车空

13、调系统分类（按动力源分）1 .独立式空调：有专门的动力源（如第二台内燃机）驱动整个空调系统的运行。一般用于长途货运、高地板大中巴等车上。独立式空调由于需要两台发动机，燃油消耗高，同时造成较高的成本，并且其维修及维护十分困难，需要十分熟练的发动机维修人员，而且发动机配件不易获得，尤其是进口发动机；另外设计和安装更容易导致系统质量问题的发生，而额外的驱动发动机更增加了发生故障的概率。2.非独立式空调：直接利用汽车的行驶动力(发动机)来运转的空调系统。非独立式空调由主发动机带动压缩机运转，并由电磁离合器进行控制。接通电源时，离合器断开，压缩机停机，从而调节冷气的供给，达到控制车厢内温度的目的。具优点

14、是结构简单、便于安装布置、噪音小。由于需要消耗主发动机10%-15%勺动力，直接影响汽车的加速性能和爬坡能力。同时其制冷量受汽车行驶速度影响，如果汽车停止运行，具空调系统也停止运行。尽管如此，非独立式空调由于其较低的成本(相对独立式空调)，可*的质量，已逐渐成为市场的主导产品。目前，绝大部分轿车、面包车、小巴都使用这种空调。四.汽车空调系统特点(1)空调装置运行时振动较大前面已提到汽车空调装置是移动式车载空调装置，由于道路不平，汽车在行驶中颠簸振动大，所以装置中连接管道应采用挠性制冷剂管道。(2)冷凝器紧靠着发动机的散热器，所以它的冷凝温度往往是低高的，所以其运行工况比其它空调装置恶劣。(3)

15、汽车空调系统的压缩机是直接由发动机驱动的，它是通过一个皮带驱动机构来实现的。当压缩机不工作时，压缩机可以与发动机脱开，它是通过一个电子离合器来实现的。空调系统停止工作时，应经常检查皮带的松紧，以确定离合器动作是否正确，有时离合器因轴承的损坏而影响压缩机的轴封，造成压缩机轴封处制冷剂泄漏。所以要检查离合器轴承损坏的早期迹象。(三)汽车太阳能空调的原理与构造摘要本文针对传统汽车空调耗油多、污染大的缺点，研究了新型节能的汽车太阳能空调的原理与构造。汽车太阳能空调主要由硅型太阳能电池、半导体制冷片、测量控制电路和散热器等器件组成。关健词汽车太阳能空调太阳能电池一、汽车太阳能空调的原理简介汽车太阳能空调

16、是利用硅型太阳能电池吸收太阳光。光照射在半导体中存在内电场E的位置，形成合电子一电子空穴对，在电场的作用下，导带中的光生电子聚集在右侧，价带中的电子空位聚集在左侧，产生荷电载体的极化，因此半导体的两侧产生电势差，将太阳能转化为电能，通过连接半导体制冷片使其工作。在半导体制冷片中，由于接触电位差的存在，使通过接头的电子经历电位突变，当接触电位差与外电场？反向时，电子反抗电场力做功，其能量来自接头处的晶体点阵，结果使接头温度下降，并从周围环境吸收热量，达到降低周围温度的效果。太阳能空调本身是一个具有自我调节能力的系统，具转化的能量与太阳光的强度成正比，即太阳光越强，它能转换的热能也越多。二、硅型太

17、阳能电池简介太阳能电池发电的原理主要是半导体的光电效应，一般的半导体采用半导体硅组成。正电荷为硅原子，负电荷为围绕在硅原子旁边的四个电子。空穴因为没有电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P(positive)型半导体。同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变得非常活跃，形成N(negative)型半导体。N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样，当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形这就是PN结。当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势

18、差，这就形成了电源。由于半导体不是电的良导体，电子在通过pn结后如果在半导体中流动，电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过，电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖pn结，以增加入射光的面积。？另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。将反射损失减小到5%甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有限，于是人们又将很多电池(通常是36个)并联或串联起来使用，形成太阳能光电板。三、制冷部分1 .制冷片的组成材料。半导体制冷也称热电制冷，是从20世纪50年代发展起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科。它利用特种半导体材料构成的P-N结，形成热电偶对

19、，产生帕尔帖效应，通过直流电制冷的一种新型制冷方式。2 .散热风扇的组成材料。散热风扇所使用的散热片材料是铝合金，铝的重量非常轻，因为纯铝太达于柔软，所以都会加入少量的其他金属，铸造而成为铝合金，以获得适当的硬度，不过铝还是占了约百分之九十八左右。四、控制电路部分各元件简介：（1）单片机P89LPC922P89LPC922是一款单片封装的微控制器，适合于许多要求高集成度、低成本的场合。可以满足多方面的性能要求。采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期。6倍于标准80C51器件。集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目和电路板面积并降低系统的成本。3 2）SP6641B

20、-165mA/500mAWtDC/DC压型稳压器。SP6641一款DC-DC压调节器，其静态电流极低，电池转换效率很高，多用于一些电池供电的设备中，如PDAMP潴放器，及其他手持式设备，SP6641静态电流为10uA,并具有一个0.3Q的N通道充电开关，最低启动电压为0.9V,并具有0.33A或1.0A感应电流限制模块。SP6641提供5弓唧SOT-23封装。SHDN引脚上1nA电流的低电平，即可控制SP6641（3）温度传感器LM75ALM75A概述。LM75A是一个高速I2C接口的温度传感器，可以在-55C+125C的温度范围内将温度直接转换为数字信号，并可实现0.125C的精度。MCU可

21、以通过I2C总线直接读取其内部寄存器中的数据，并可通过I2C对4个数据寄存器进行操作，以设置成不同的工作模式。LM75At3个可选的逻辑地址管脚，使得同一总线上可同时连接8个器件而不发生地址冲突。LM75A可配置成不同的工作模式。它可设置成在正常工作模式下周期性地对环境温度进行监控，或进入关断模式来将器件功耗降至最低。OS输出有2种可选的工作模式：OS比较器,g式和OS中断模式，OS输出可选择高电平或低电平有效。正常工作模式下，当器件上电时，OS工作在比较器模式，温度阈值为80C,滞后阈值为75CoLM75A内部寄存器。温度寄存器是一个只读寄存器，包含2个8位的数据字节，由一个高数据字节（MS和一个低数据字节（LS）组成。这两个字节中只有11位用来存放分辨率为0.125C的Temp®：据（以二进制补码数据的形式）。对于8位的I2C总线来说，只要从LM75A勺“00地址”连续读两个字节即可（温度的高8位在前）。I2C，行接口。在主控器的控制下，LM75A以通过SCL和SD