太陽能車載空調系統的製作方法

2023-08-06 06:03:31 1

太陽能車載空調系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種太陽能車載空調系統，包括：電源管理控制器、蓄電池組、交流單相電源、控制器、空調系統；所述電源管理控制器，用於管理太陽能電池組對蓄電池組的充電和放電，並用於管理汽車電源對蓄電池組的充電和放電；備電模塊，用於管理交流單相電對蓄電池組進行充電和放電；主控模塊，用於設定工作模式，控制太陽能電源管理模塊，汽車發電電源管理模塊及備電模塊在設定的工作模式下工作。本發明融入太陽能資源和交流單相電源，通過電源管理控制器將對三種電源進行綜合管理，合理分配給汽車空調系統，確保汽車空調系統始終在最節能和最便利的模式下工作。同時系統結合無線控制技術，使遠程獨立啟動汽車空調成為可能。
【專利說明】太陽能車載空調系統

【技術領域】
[0001]本發明涉及空調控制技術，具體地，涉及太陽能車載空調系統。

【背景技術】
[0002]車載空調系統是汽車重要組成部分，同時也是汽車上的主要能耗部分之一。傳統的車載空調系統依靠消耗汽車的燃油來為空調系統提供電力和動力，其基本原理如圖1所示:
[0003]汽車發動機運行時，通過動力傳送裝置(皮帶，齒輪等)帶動發電機和壓縮機工作，發電機工作後，將產生的電能經汽車蓄電池組後輸送給用電設備；壓縮機工作後，將流經其內部管路的製冷劑進行充分壓縮處理，再通過管路進行循環。末端蒸發器風機將風送到空調風管中，最終到達汽車各出風口。
[0004]該方式通過運行發動機消耗大量的燃油來為空調系統提供動力，其不足如下:
[0005]1、燃油燃燒過程中會產生大量的對環境有害的氣體，加劇環境的汙染；
[0006]2、另一方面，燃油本身為不可再生資源，只會越用越少。
[0007]3、空調系統和發動機是條件關係，必需先啟動發動機，才能開啟空調。如果發動機不運行，不能開啟空調。若想在臨時泊車時正常使用空調，汽車發動機不能熄火。
[0008]4、不能直接外接交流單相電源給汽車空調供電工作。
[0009]5、空調系統不能遠程啟動(除非能遠程啟動發動機)。
[0010]6、空調系統出風口需要手動調節大小，不能自動調節。


【發明內容】

[0011]針對現有技術中的不足，本發明的目的是提供一種太陽能車載空調系統。
[0012]根據本發明提供的一種太陽能車載空調系統，包括:太陽能電池組、汽車電源、交流單相電源、電源管理控制器、蓄電池組、控制器、空調系統；空調系統包括無刷直流電機、壓縮機、冷凝器、蒸發器等；
[0013]其中，所述電源管理控制器，包括如下模塊:
[0014]太陽能電源管理模塊，用於管理太陽能電池組對蓄電池組的充電和放電；
[0015]汽車發電電源管理模塊，用於管理汽車電源對蓄電池組的充電和放電；
[0016]備電模塊，用於管理交流單相電源對蓄電池組的充電和放電；
[0017]主控模塊，用於設定系統工作模式，控制太陽能電源管理模塊、汽車發電電源管理模塊、備電模塊在設定的系統工作模式下工作；
[0018]其中，所述控制器，包括如下模塊:
[0019]無線模塊，用於接收移動終端發送的控制命令，並將該控制命令發送給控制模塊；
[0020]控制模塊，用於根據控制命令來控制空調系統的用電設備工作；
[0021]無刷電機驅動模塊，用於控制空調系統的無刷直流電機；
[0022]顯示模塊，用於顯示空調系統的運行狀態。
[0023]優選地，工作模式A:汽車行駛過程中，空調系統的用電設備工作時，主控模塊檢測太陽能電池組和汽車電源這兩路電源:
[0024]當太陽能電池組功率足夠空調系統的用電設備使用時，通過汽車發電電源管理模塊切斷汽車電源供電，通過太陽能電源管理模塊來利用太陽能驅動空調系統的用電設備，若有多餘電量，則通過太陽能電源管理模塊對蓄電池組充電；
[0025]當太陽能電池組的輸出功率不足時，主控模塊通過太陽能電源管理模塊切斷太陽能電池組向空調系統的用電設備的供電，改用經汽車發電電源管理後的汽車電源給空調系統的用電設備供電；並通過太陽能電池組仍然給蓄電池組充電直至太陽能電池組的輸出電壓低於蓄電池組的最低充電電壓；
[0026]優選地，工作模式B:汽車泊車過程中，空調系統的用電設備工作時，主控模塊通過汽車發電電源管理模塊切斷汽車電源供電:
[0027]當太陽能電池組功率足夠空調系統的用電設備使用時，通過太陽能電源管理模塊使太陽能電池組向空調系統的用電設備供電，若有多餘電量，則通過太陽能電源管理模塊對蓄電池組充電；
[0028]當太陽能電池組的輸出功率不足時，主控模塊控制由蓄電池組放電為空調系統的用電設備提供電能；並且控制太陽能電池組給蓄電池組充電直至太陽能電池組的輸出電壓低於蓄電池組的最低充電電壓；
[0029]當太陽電池組和蓄電池的電量都不足時，主控模塊控制由交流單相電源經備電模塊為空調系統供電，並在保證空調系統工作的狀態下給蓄電池充電。
[0030]優選地，空調系統送風口風量根據溫度自動調節，實現變風量控制溫度，具體為:
[0031]當空調系統運行時，控制器根據採集的車內溫度和用戶設定的需要溫度進行比較得到溫差，根據溫差大小控制空調系統的送風量大小；
[0032]當車內溫度高於設定的需要溫度時，送風口角度變大，且風速增加；當車內溫度達到設定的需要溫度時，調小出風口開度，同時降低風速。
[0033]優選地，在汽車電源不供電的情況下，無線模塊接收來自行動裝置APP的空調遠程啟動命令，控制模塊根據空調遠程啟動命令控制空調系統啟動工作，由交流單相電源或蓄電池組向空調系統供電。
[0034]優選地，當啟動空調系統時，控制器的控制模塊根據系統工作模式，發送控制啟動命令和轉速命令給無刷電機驅動模塊，無刷電機驅動模塊接收到命令後啟動無刷電機帶動壓縮機運轉，並根據接收的轉速命令調整壓縮機在需要轉速運轉。同時控制模塊將控制命令發送給空調系統的蒸發器和冷凝器，兩者接收到控制命令後根據要求運轉。控制模塊把採集的車內溫度和設定溫度進行比較運算，控制各出風口大小和風速。同時把溫度信息和系統狀態數據傳送給顯示模塊。當控制模塊接收到移動終端的命令後，根據要求進行控制。
[0035]與現有技術相比，本發明具有如下的有益效果:
[0036]1、本發明在傳統車載空調系統基礎上融入太陽能資源，有效降低了有害氣體的排放和能源的損耗；
[0037]2、本發明通過電源管理控制器將太陽能資源、汽車電源和交流單相電源進行綜合管理，合理分配給空調系統，確保系統始終在最節能和最便利的模式下工作。
[0038]3、本發明利用溫差自動調節各出風口風量，保證車內溫度恆定統一，提高系統舒適性。
[0039]4、本發明利用無線技術，可利用行動裝置遠程啟停空調系統而不需要啟動發動機。方便夏季和冬季提前開啟空調，為車內進行預冷和預熱，增加系統舒適性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0040]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯:
[0041 ] 圖1為現有技術中的技術方案。
[0042]圖2為本發明的結構示意圖。
[0043]圖3為電源控制管理器接口圖。
[0044]圖4為車載太陽能空調系統外觀圖，示出了整車俯視與側視的對應關係。
[0045]圖5為電源管理控制器的結構示意圖。
[0046]圖6為控制器結構示意圖。

【具體實施方式】
[0047]下面結合具體實施例對本發明進行詳細說明。以下實施例將有助於本領域的技術人員進一步理解本發明，但不以任何形式限制本發明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬於本發明的保護範圍。
[0048]太陽能資源取之不盡，用之不竭，是除水資源外最為有能力解決能源危機的自然資源之一。尤其是在夏季，太陽能資源尤為豐富。基於此，本發明提供了一種新型太陽能車載空調系統，該空調系統在傳統車載空調系統基礎上融入太陽能資源和交流單相電源，有效降低了有害氣體的排放和能源的損耗，同時系統加入變風量控制原理和遠程啟停技術，增加了系統的舒適度和便利性。
[0049]新型太陽能車載冷庫系統原理圖如圖2所示，空調系統的壓縮機用直流無刷電動機帶動，電源管理器統一管理系統的多路供電。當電源管理器檢測到太陽能端的電量足夠時，自動切斷汽車發電機端供電；當檢測到太陽能電不足時，再切換到汽車系統功供電。如果在泊車狀態下，還可直接接入單相交流電源進行供電和充電。
[0050]具體地，將汽車頂部鋪設太陽能電池組(如圖3)，電池組並聯以後接入電源管理控制器，電源管理控制器負責管理太陽能對蓄電池的充電管理(防止對蓄電池浮充，過充等)。同時，汽車發電系統的電也接入電源管理控制器，經電源管理器統一管理後輸送給直流電動機(負責驅動壓縮機)和空調系統蒸發器，冷凝器和控制器。
[0051 ] 其中，蓄電池組，電源管理控制器，直流電動機，壓縮機，蒸發器，冷凝器，均集成在車載空調系統外機中，如圖4所示。控制器位於汽車內部(可固定或懸掛在中控任何位置)，可顯示車內實際溫度和系統各部分工作狀態，用戶可通過控制器進行參數設置和手動操作。同時，控制器內嵌無線網絡(3G，4G，wifi)，客戶可通過行動裝置遠程啟停空調系統。溫度傳感器位置空調系統迴風口，負責採集車內實時溫度。
[0052]進一步具體的，電源管理控制器負責整個系統的電源管理，其核心主要包括太陽能電源管理模塊，汽車電源管理模塊和交流單相電源管理模塊，其框圖如圖6所示。其中，空調系統用電設備包括直流無刷電機、冷凝器、蒸發器、壓縮機等等。
[0053]太陽能電源管理模塊負責管理太陽能對蓄電池充電和放電，具有過充、過放、過載，過溫，過流等保護。汽車發電電源管理模塊負責管理汽車電源，防止對蓄電池充電和放電，同樣具有過充、過放、過載，過溫，過流等保護。備電模塊負責管理單相交流電源，防止對蓄電池充電和放電，同樣具有過充、過放、過載，過溫，過流等保護。
[0054]汽車行駛過程中，空調系統工作時，主控模塊檢測兩路電源(太陽能電池組和汽車電源)，當太陽能電池組功率足夠末端用電設備使用時，切斷汽車電源供電，通過太陽能電源管理模塊後利用太陽能驅動車載冷庫系統，若有多餘電量，則通過太陽能電源管理模塊對蓄電池組充電；當太陽能功率不足時，主控模塊切斷太陽能電池組給系統供電，改用經汽車發電電源管理後的汽車電源給系統供電。此時，太陽能電池組仍然給蓄電池充電直至太陽能低於最低充電電壓。
[0055]汽車泊車過程中(汽車熄火，發電機不工作)，主控模塊直接切換系統電源為太陽能電池組供電，當太陽能電池組功率足夠末端用電設備使用時，通過太陽能電源管理模塊後利用太陽能驅動車載冷庫系統，若有多餘電量，則通過太陽能電源管理模塊對蓄電池組充電；當太陽能功率不足時，系統直接由蓄電池組放電進行工作。此時，太陽能電池組仍然給蓄電池充電直至太陽能低於最低充電電壓。若蓄電池電量不足時，還可直接接入交流單相電源，由備電模塊管理後供給空調系統使用。
[0056]電源管理控制器將太陽能電池電源、汽車電源和交流單相交流電源進行綜合管理，合理分配給空調系統，確保系統始終在最節能和最便利的模式下工作。
[0057]汽車泊車時，若希望提前開啟空調，可利用行動裝置APP軟體，通過無線網絡發命令給汽車控制器，汽車控制器接收到控制命令後再啟動空調，以實現對車內進行預冷和預熱操作。
[0058]空調運行過程中，系統根據採集的車內的溫度信息和設定值比較，當溫差較大時，增加出風口開度和風速，使車內溫度以最短的時間降至需要溫度。當溫差較小時，減少出風口開度和風速，以保證車內溫度恆定和舒適。
[0059]以上對本發明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發明並不局限於上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的範圍內做出各種變形或修改，這並不影響本發明的實質內容。
【權利要求】
1.一種太陽能車載空調系統，其特徵在於，包括:太陽能電池組、汽車電源、交流單相電源、電源管理控制器、蓄電池組、控制器、空調系統； 其中，所述電源管理控制器，包括如下模塊: 太陽能電源管理模塊，用於管理太陽能電池組對蓄電池組的充電和放電； 汽車發電電源管理模塊，用於管理汽車電源對蓄電池組的充電和放電； 備電模塊，用於管理交流單相電源對蓄電池組的充電和放電； 主控模塊，用於設定系統工作模式，控制太陽能電源管理模塊、汽車發電電源管理模塊、備電模塊在設定的系統工作模式下工作； 其中，所述控制器，包括如下模塊: 無線模塊，用於接收移動終端發送的控制命令，並將該控制命令發送給控制模塊； 控制模塊，用於根據控制命令來控制空調系統的用電設備工作； 無刷電機驅動模塊，用於控制空調系統的無刷直流電機； 顯示模塊，用於顯示空調系統的運行狀態。
2.根據權利要求1所述的太陽能車載空調系統，其特徵在於，工作模式A:汽車行駛過程中，空調系統的用電設備工作時，主控模塊檢測太陽能電池組和汽車電源這兩路電源: 當太陽能電池組功率足夠空調系統的用電設備使用時，通過汽車發電電源管理模塊切斷汽車電源供電，通過太陽能電源管理模塊來利用太陽能驅動空調系統的用電設備，若有多餘電量，則通過太陽能電源管理模塊對蓄電池組充電； 當太陽能電池組的輸出功率不足時，主控模塊通過太陽能電源管理模塊切斷太陽能電池組向空調系統的用電設備的供電，改用經汽車發電電源管理後的汽車電源給空調系統的用電設備供電；並通過太陽能電池組仍然給蓄電池組充電直至太陽能電池組的輸出電壓低於蓄電池組的最低充電電壓。
3.根據權利要求1所述的太陽能車載空調系統，其特徵在於，工作模式B:汽車泊車過程中，空調系統的用電設備工作時，主控模塊通過汽車發電電源管理模塊切斷汽車電源供電: 當太陽能電池組功率足夠空調系統的用電設備使用時，通過太陽能電源管理模塊使太陽能電池組向空調系統的用電設備供電，若有多餘電量，則通過太陽能電源管理模塊對蓄電池組充電； 當太陽能電池組的輸出功率不足時，主控模塊控制由蓄電池組放電為空調系統的用電設備提供電能；並且控制太陽能電池組給蓄電池組充電直至太陽能電池組的輸出電壓低於蓄電池組的最低充電電壓； 當太陽電池組和蓄電池的電量都不足時，主控模塊控制由交流單相電源經備電模塊為空調系統供電，並在保證空調系統工作的狀態下給蓄電池充電。
4.根據權利要求1所述的太陽能車載空調系統，其特徵在於，空調系統送風口風量根據溫度自動調節，實現變風量控制溫度，具體為: 當空調系統運行時，控制器根據採集的車內溫度和用戶設定的需要溫度進行比較得到溫差，根據溫差大小控制空調系統的送風量大小； 當車內溫度高於設定的需要溫度時，送風口角度變大，且風速增加；當車內溫度達到設定的需要溫度時，調小出風口開度，同時降低風速。
5.根據權利要求1所述的太陽能車載空調系統，其特徵在於，在汽車電源不供電的情況下，無線模塊接收來自行動裝置APP的空調遠程啟動命令，控制模塊根據空調遠程啟動命令控制空調系統啟動工作，由交流單相電源或蓄電池組向空調系統供電。
【文檔編號】B60H1/00GK104494392SQ201410692267
【公開日】2015年4月8日 申請日期:2014年11月25日 優先權日:2014年11月25日
【發明者】郭進財 申請人:上海盈達空調設備有限公司