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）25-0100-01 1、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、半导冷原理：

半导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 半导冷器的设计

半导冷散热器制冷散热装置包括半导冷 块、散热板、散热风扇与制冷风扇，由风扇吹扫半导 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

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