一種太陽能供電的汽車空調系統的製作方法

2023-10-28 04:56:17 2

本實用新型屬於太陽能應用技術領域，尤其涉及一種太陽能供電的汽車空調系統。

背景技術：

目前，電動汽車是以汽車自帶的蓄電池為動力源，通過蓄電池輸出電功率帶動電動機運行，驅動汽車行駛。然而，蓄電池容量有限，充電時間較長，換電又極不方便。電動汽車的空調系統功耗約佔汽車總輔助系統功耗的60％～75％，汽車空調對電動汽車續航裡程影響較大。傳統汽車空調系統，製冷主要採用發動機驅動壓縮機製冷。而對於太陽能供電的電動壓縮機汽車來說和純電動汽車來說，沒有發動機，不能採用發動機驅動壓縮機，所以選用電動機驅動壓縮機，即所說的電動壓縮機製冷空調。傳統汽車空調解決方案已不適用。

技術實現要素：

本實用新型為解決公知技術中存在的對於純電動汽車來說，沒有發動機，不能採用發動機驅動壓縮機的問題而提供一種結構簡單、安裝使用方便、提高工作效率的太陽能供電的汽車空調系統。

本實用新型為解決公知技術中存在的技術問題所採取的技術方案是：

該太陽能供電的汽車空調系統包括光伏板，光伏板的電源輸出端與輸入濾波器相連接，輸入濾波器的電源輸出端與DC/DC變換器相連接，DC/DC變換器上並聯有MPPT控制器，MPPT控制器的信號輸出端安裝有驅動器，驅動器的信號輸出端與DC/DC變換器的控制端相連接；DC/DC變換器採用MPPT控制方式產生驅動信號，然後驅動信號經過驅動電路控制開關管的通斷。

DC/DC變換器的電源輸出端與輸出濾波器相連接，輸出濾波器的電源輸出端分別連接有第一開關和第二開關，第一開關的輸出端與電動壓縮機相連接，第二開關的輸出端與蓄電池相連接，蓄電池的輸出端通過第三開關與電動壓縮機相連接；蓄電池上並聯安裝有電能計量晶片。

本實用新型還可以採用如下技術措施：

所述的DC/DC變換器的電源端Vboost並聯有電容C1，電容C1的兩端分別連接開關管Q2和開關管Q4，開關管Q2和開關管Q4的公共端通過電感Lr與開關管Q1和開關管Q3相連接，開關管Q1和開關管Q3的輸出端並聯有電容C2和電容C3，電容C2和電容C3的兩端設有電源輸出端Vpv。

所述的電能計量晶片包括電壓互感器和電流互感器，電池電壓輸入線與電壓互感器相連接，電池電流輸入線與電流互感器相連接，電壓互感器和電流互感器的信號輸出端分別與電能測量裝置的信號輸入端相連接；

電能測量模塊的信號輸出端分別與校表脈衝輸出模塊和MCU模塊相連接，MCU模塊分別連接電量顯示模塊和串行接口。

所述的電動壓縮機包括速度調節器，速度調節器的信號輸出端與壓縮機相連接，壓縮機的排氣口連接有冷凝器，冷凝器的輸出端連接有膨脹閥，膨脹閥的信號輸出端連接有蒸發器，蒸發器的輸出端與壓縮機的進氣端相連接；

蒸發器上安裝有鼓風機。

一種安裝有所述太陽能供電的汽車空調系統的純電動汽車，所述的純電動汽車的機箱內安裝有該太陽能供電的汽車空調系統。

一種安裝有所述太陽能供電的汽車空調系統的混合動力汽車，所述的混合動力汽車的機箱內安裝有該太陽能供電的汽車空調系統。

本實用新型具有的優點和積極效果是：該太陽能供電的汽車空調系統應用太陽能電池板產生的電能給汽車空調供電，同時給蓄電池充電。電能可以隨著太陽能充電即時產生，隨著負載使用即時消耗。在有太陽照射的時候，給汽車蓄電池充電，在空調負載工作時，太陽能和蓄電池一起給空調壓縮機供電。這樣，如只靠電池帶動空調相比，可以減小蓄電池的容量或增加負載的工作時間，達到使用太陽能給汽車空調供電的節能目的。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的太陽能供電的汽車空調系統的結構示意圖；

圖2是本實用新型實施例提供的太陽能供電的DC/DC變換器的拓撲結構圖；

圖3是本實用新型實施例提供的太陽能供電的MPPT控制器原理結構示意圖；

圖4是本實用新型實施例提供的太陽能供電的電能計量晶片的結構示意圖；

圖5是本實用新型實施例提供的太陽能供電的汽車空調系統的工作原理圖；

圖中：1、光伏板；2、輸入濾波器；3、DC/DC變換器；4、輸出濾波器；5、電動壓縮機；6、驅動器；7、MPPT控制器；8、電能計量晶片。

具體實施方式

為能進一步了解本實用新型的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，並配合附圖詳細說明如下。

下面結合圖1至圖5對本實用新型的結構作詳細的描述。

光伏板1將太陽能轉換為電能通過輸入濾波器2傳輸到DC/DC變換器3，MPPT控制器7採集電壓信號並通過驅動器6對DC/DC變換器3的輸出電壓進行控制；DC/DC變換器3的輸出端與輸出濾波器4相連接，輸出濾波器4通過第一開關與電動壓縮機5直接連接，或者輸出濾波器4通過蓄電池和第二開關與電動壓縮機5相連接，蓄電池上並聯安裝有電能計量晶片8。

DC/DC變換器3拓撲結構如圖2所示，DC/DC變換器3由4個開關管組成，通過控制開關管的通斷，即可使其工作在升壓模式下，又可以工作在降壓模式下，完成從太陽能面板到負載的功率傳送。當Q1持續導通，Q2、Q3持續關斷，Q4按照不同佔空比通斷時，該電路工作在升壓模式下；當Q2持續導通，Q3、Q4持續關斷，Q1按照不同佔空比通斷時，該電路工作在降壓模式下。兩種工作模式可以方便太陽能電池板與不同電動汽車空調的選配。

太陽能電池板在不同光照和溫度下，輸出功率是波動的，應用最大功率跟蹤技術，可以保證太陽能電池板可以一直以最大功率給負載供電。被感測到並被反饋回MPPT控制器7(最大功率跟蹤)控制器的信號包括光伏電池板的輸出電壓(VPV)、升壓之後的輸出電壓(VBoost)和升壓電感電流(Iind)，這些信號被用來執行電壓外環、電流內環的控制過程。調節開關管的佔空比，經過PWM驅動電路輸出4路PWM脈衝控制開關管的通斷，MPPT控制原理如圖3所示。

正常情況下，太陽能電池板產生的電能給汽車電動空調供電。當汽車電動空調不工作時，太陽能電池板產生的電能給蓄電池充電，儲存電能。當光照強度不夠或者沒有光照時，光伏電池板沒法給汽車電動空調供電，此時，就需要蓄電池給汽車電動空調供電。為了更好地了解蓄電池模塊的電能儲存與消耗情況，科學的管理操作，本實用新型加入了能耗監測裝置。包括電能測量模塊和數據處理模塊，蓄電池電能計量模塊的框圖如圖4所示。首先，電能測量模塊利用互感器對蓄電池的電壓、電流進行隔離，將強電信號轉換為可採集信號，用電能計量晶片8對信號進行採樣，晶片內置時分割乘法器通過對信號進行積分，計算消耗電能。晶片內的V/F變換電路將有功電量轉換為校表脈衝。電能計量晶片8中的信息給MCU，控制串行數據發送與接收、蓄電池充放電的進行以及顯示控制。

電動壓縮機製冷空調系統工作原理如圖5所示，電動壓縮機製冷空調系統主要由壓縮機、冷凝器、膨脹閥、蒸發器和鼓風機組成。各部件之間採用銅管(或鋁管)和高壓橡膠管連接成密閉系統。利用製冷劑在系統各部分之間的循環流動，實現製冷。製冷過程分為壓縮過程、散熱過程、節流過程和吸熱過程。

電動壓縮機製冷空調具體工作過程如下述：壓縮機吸入蒸發器出口排除的低溫低壓的製冷劑氣體，把它壓縮成高溫高壓的氣體排出壓縮機；進入冷凝器，由於壓力降低、製冷劑氣體冷凝成液體，排出大量熱；溫度和壓力較高的製冷劑通過膨脹裝置後體積變大，壓力和溫度急劇下降，以霧狀排除膨脹裝置；進入蒸發器後，此時由於製冷劑沸點遠低於蒸發器內溫度，所以製冷劑武裝小液滴蒸發為氣體，蒸發吸收周圍大量熱；而後低溫低壓的製冷劑蒸汽又進入壓縮機。該過程循環工作實現空調製冷。

同時，本實用新型中電動壓縮機的速度可調，即電動壓縮機中的驅動電機轉速可調。通過對轉速的調節，實現對製冷量的調節。滿足不同車內環境對於冷氣的需求，力求實現最舒適的駕乘環境。

將該太陽能供電的汽車空調系統安裝在純電動汽車和混合動力汽車上，給汽車空調供電，同時給蓄電池充電，電能可以隨著太陽能充電即時產生，隨著負載使用即時消耗。

以上所述僅是對本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所做的任何簡單修改，等同變化與修飾，均屬於本實用新型技術方案的範圍內。