CN104048375A - 基于热电的汽车局部空气环境调节系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于热电的汽车局部空气环境调节系统，该系统包括：多个吹风口，所述多个吹风口分别设于汽车驾驶室内，且所述多个吹风口吹出的风吹向驾驶员人体不同部位；以及局部空调，包括制冷系统和制暖系统，以及分别与所述制冷装置和取暖装置连接的多个出风口，所述多个出风口分别与所述多个吹风口对应连接。本发明能够根据人体不同部位所需温度来控制制冷系统或者制暖系统，吹出不同温度的冷气或者暖气，让人体不同部位均感到相应的舒适度。

Description

基于热电的汽车局部空气环境调节系统

技术领域

本发明涉及汽车内部环境的控制，具体地指一种基于热电的汽车局部空气环境调节系统。

背景技术

汽车空调可以为乘车人员提供舒适的乘车环境，降低驾驶员的疲劳强度，提高行车安全。但是，汽车空调能耗量大的问题也十分突出，特别是在车内只有驾驶员一人的情况下，此时，汽车空调是对汽车内部整个环境(包括无人乘坐的车内空间)进行调节，如此会产生大量能耗的浪费，尽管汽车内部整个环境被调节了，但驾驶员身体不同部位所处的局部空间并不能达到所需的冷热温度，并不能使驾驶员真正处于舒适的状态。

发明内容

本发明目的在于克服上述现有技术的不足而提供一种基于热电的汽车局部空气环境调节系统，该系统利用汽车尾气余热发电实现为汽车局部空调供电，并通过局部空调实现对汽车驾驶员不同部位进行相应的制冷或者制热，提高了驾驶员舒适度，并节约了能耗。

实现本发明目的采用的技术方案是一种基于热电的汽车局部空气环境调节系统，该系统包括：

多个吹风口，所述多个吹风口分别设于汽车驾驶室内，且所述多个吹风口吹出的风吹向驾驶员人体不同部位；以及

局部空调，包括制冷系统和制暖系统，以及分别与所述制冷装置和取暖装置连接的多个出风口，所述多个出风口分别与所述多个吹风口对应连接。

进一步地，所述的基于热电的汽车局部空气环境调节系统包括：

脸、手、脚、腿四个吹风口，所述四个吹风口吹出的风吹向驾驶员的脸、手、脚、腿；以及

第一、第二、第三和第四四个出风口，所述四个出风口分别与所述多四个个吹风口对应连接。

在上述技术方案中，所述制冷系统包括：

液体气化制冷装置，所述液体气化制冷装置包括依次连接的电机、电磁离合器、压缩机、冷凝器、储液干燥瓶、膨胀阀和蒸发器；

输气管，包括输入端和输出端，蒸发器产生的冷空气被吹入到所述输入端，所述输出端与脸出风口连通，所述四个出风口分别设于所述输气管上；以及

热电空调，包括设于所述输气管中多个热电模块，每个热电模块位于每两个出风口之间。

进一步地，每两个热电模块之间设有隔热海绵。

在上述技术方案中，所述制暖系统包括采暖加热装置，所述采暖加热装置产生的暖空气被吹入所述输气管的输入端中。

进一步地，所述制暖系统还包括：

三通阀，连接在汽车发动机的排气管中；

排气换热器，包括进液端、出液端和进气口，所述进液端与汽车冷却液管连通，所述出液端与所述采暖加热装置连通，所述进气口与所述三通阀的一个出口连通；

温度传感器，设于所述冷却液管中；以及

压力传感器，设于所述排气管中，所述压力传感器与汽车ECU连接。

在上述技术方案中，所述四个吹风口附近分别设有温度传感器，所述温度传感器分别与制冷系统和制暖系统的控制器连接。

在上述技术方案中，基于热电的汽车局部空气环境调节系统还包括汽车尾气余热发电装置供电装置，所述汽车尾气余热发电装置供电装置包括汽车尾气余热发电装置、充放电控制器和蓄电池，充放电控制器连接在汽车尾气余热发电装置和蓄电池之间，充放电控制器还分别与制冷系统和制暖系统的电源连接。

本发明能够根据人体不同部位所需温度来控制制冷系统或者制暖系统，吹出不同温度的冷气或者暖气，让人体不同部位均感到相应的舒适度。

附图说明

图1为车内部吹风口布置示意图，

图2为局部空调制冷装置中液体气化制冷装置结构示意图。

图3为局部空调制暖装置的结构示意图。

图4为整个局部空调装置结构原理图。

图5为汽车尾气余热发电装置供电装置结构示意图。

图中：1-脸吹风口、2-手吹风口、3-腿吹风口、4-脚吹风口、5-压缩机、6-高压管软、7-冷凝器、8-冷凝器风扇、9-储液干燥瓶、10-输液管、11-膨胀阀、12-蒸发器、13-热电空调制冷装置、14-感温包、15-回气管、16-第一热电模块、17-热电空调、18-第二热电模块、19-隔热海绵、20-第三热电模块、21-输气管、22-手出风口、23-腿出风口、24-脚出风口、25-常开电磁阀、26-常闭电磁阀、27-水泵、28-排气换热器、29-风扇、30-热电空调采暖装置、31-采暖加热器、32-三通阀、33-压力传感器、34-温度传感器、35-水阀、36-散热器水箱。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

本发明基于热电的汽车局部空气环境调节系统，包括：多个设置在汽车驾驶室内的吹风口，每个吹风口吹出的风吹向驾驶员身体的不同部位，吹风口的数量根据驾驶员需要温度感受的数量决定。本实施例以吹向驾驶员脸、手、腿和脚四个部位为例进行说明，即本实施例在汽车驾驶室内设置有脸、手、腿和脚四个吹风口(1～4)，这四个吹风口吹出的风吹向驾驶员的脸部、手部、腿部和脚部，具体设置的位置如图1所示。

本发明基于热电的汽车局部空气环境调节系统还包括局部空调，局部空调包括制冷装置和制暖装置。

本实施例制冷装置包括液体气化制冷装置，如图2所示，液体气化制冷装置包括压缩机5、高压管软6、冷凝器7、冷凝器风扇8、储液干燥瓶9、输液管10、膨胀阀11、蒸发器12、热电空调制冷装置13、感温包14、回气管15，压缩机5通过高压管6与冷凝器7的输入端连接，冷凝器7的输出端与输液管10的一端连接，输液管10上连接有储液干燥瓶9，输液管10的另一端与热电空调制冷装置13的蒸发器12连接，输液管10上还设有膨胀阀11，蒸发器12通过回气管15与压缩机5连接，回气管15设有感温包14。在制冷过程中，压缩机5排出的高温、高压制冷剂蒸气通过高压软管6进入液体气化制冷空调的冷凝器7，借助冷凝器风扇8使冷凝器7中制冷剂蒸发的热量被车外空气带走，使高温、高压的制冷剂蒸发冷凝成为较高温度的高压液体，通过输液管10流入储液干燥瓶9，经干燥和过滤后，流经膨胀阀11，在膨胀阀11的节流作用下，制冷剂变成低温、低压的液体而进入热电空调制冷装置13的蒸发器12，在定压下汽化并吸收蒸发器12管外的空气中的热量，使流经蒸发器12的空气的温度降低成为冷空气。

本实施例制冷装置还包括输气管21和热电空调17，如图3所示，由热电空调制冷装置13中蒸发器12冷却的冷空气被吹入到输气管21内，输气管21的输出口即为脸出风口，输气管21上还设有手、腿和脚三个出风口(22-24)，脸、手、腿和脚四个出风口分别与脸、手、腿和脚四个吹风口对应连通。热电空调17设置在输气管21内。热电空调17包括设于输气管内的第一热电模块16、第二热电模块18和第三热电模块20，第一热电模块16位于腿出风口23和脚出风口24之间，第二热电模块18位于腿出风口23和手出风口22之间，第三热电模块20位于腿出风口23和脸出风口之间。第一热电模块16与第二热电模块18之间以及第二热电模块18与第三热电模块20之间分别设有隔热海绵19。

由于人体不同部位对温度感应的舒适度不同，通过本发明制冷装置进行制冷时，可以调节四个出风口吹出不同温度的冷风。例如，人体的脸、手、腿和脚依次对冷风温度舒适度的感觉是温度从高到低，因此本实施例通过第一热电模块16、第二热电模块18和第三热电模块20依次加热后，从脚出风口24、腿出风口23、手出风口22、到脸出风口吹出的温度是递增的，因而使人体不同部位处于最佳的空气温度环境中。

本实施例制暖装置包括采暖加热器31，采暖加热器31产生的暖气吹入到输气管21内。如图4所示，本实施例制暖装置还包括：三通阀32、排气换热器28、温度传感器34和压力传感器33，如图4所示，三通阀32连接在汽车发动机的排气管中；排气换热器28包括进液端、出液端和进气口，进液端与汽车冷却液管连通，出液端与采暖加热装器31连通，进气口与三通阀32的一个出口连通；温度传感器34设于冷却液管中；压力传感器33设于排气管中，压力传感器33与汽车ECU连接。

在采暖过程中，当温度传感器34测得冷却水温度低于80℃时，常闭电磁阀26打开，常开电磁阀25关闭，压力传感器33测量排气管中的气压，当排气背压超过规定数值时，通过排气三通阀32减少流经排气换热器28的尾气量，排气三通阀32应使流经排气换热器28的尾气量达到最大值，发动机的冷却液经出水阀35、水泵27、排气换热器28、采暖加热器31、常闭电磁阀26流回发动机。

在采暖过程中，当温度传感器34测得冷却水温度高于80℃时，常闭电磁阀26关闭，常开电磁阀25打开，排气三通阀32应使流经排气换热器28的尾气量达到最小值，发动机的冷却液经出水阀35、水泵27、排气换热器28、采暖加热器31、常开电磁阀25流回发动机散热器水箱36。

在采暖过程中，通过采暖加热器31加热的空气被吹向入到输气管21内，一部分从脚出风口24被吹出，余下部分依次经过第一热电模块16、第二热电模块18和第三热电模块20，且分别被三个热电模块加热后的暖空气依次从腿出风口23、手出风口22和脸出风口被吹出。本发明通过改变流经三个热电模块的电流来控制空气加热程度，从而获得不同温度的暖空气。

本发明所用热电模块能够实现热能与电能之间的相互转化，既可以利用热能来发电，也可以利用电能来产生温差，进行制冷或加热，通过改变热电模块中电流方向来实现对流经热电模块的空气进行制冷或加热，通过改变电流的大小来实现制冷加热的程度，所用隔热海绵可以隔绝相邻两侧不同温度的空气，防止其进行热交换。

本发明还可以在脸、手、腿和脚四个吹风口(1～4)附近设置温度传感器，根据温度传感器检测到的温度信号来控制水阀开度、排气三通阀的位置及流经半导体热电模块的电流，从而使不同的出风口送出满足调节不同部位空气环境的暖空气。

本发明还可以采用汽车尾气余热发电装置供电装置为本发明提供所需电量，如图5所示，汽车尾气余热发电装置供电装置包括汽车尾气余热发电装置、充放电控制器和蓄电池，充放电控制器连接在汽车尾气余热发电装置和蓄电池之间，汽车尾气余热发电装置所发的电能通过充放电控制器和蓄电池压缩机电机、空调机组和热电空调供电，当汽车尾气余热装置发电量不能满足它们用电需求时蓄电池辅助供电，当热电所发出的电量充足时可以为蓄电池充电，从而使整个空调系统稳定工作，最大限度运用汽车尾气余热装置所发的电。

Claims (8)

1.一种基于热电的汽车局部空气环境调节系统，其特征在于，包括：

多个吹风口，所述多个吹风口分别设于汽车驾驶室内，且所述多个吹风口吹出的风吹向驾驶员人体不同部位；以及

局部空调，包括制冷系统和制暖系统，以及分别与所述制冷装置和取暖装置连接的多个出风口，所述多个出风口分别与所述多个吹风口对应连接。

2.根据权利要求1所述的基于热电的汽车局部空气环境调节系统，其特征在于，包括：

脸、手、脚、腿四个吹风口，所述四个吹风口吹出的风吹向驾驶员的脸、手、脚、腿；以及

第一、第二、第三和第四四个出风口，所述四个出风口分别与所述多四个个吹风口对应连接。

3.根据权利要求2所述的基于热电的汽车局部空气环境调节系统，其特征在于所述制冷系统包括：

液体气化制冷装置，所述液体气化制冷装置包括依次连接的电机、电磁离合器、压缩机、冷凝器、储液干燥瓶、膨胀阀和蒸发器；

输气管，包括输入端和输出端，蒸发器产生的冷空气被吹入到所述输入端，所述输出端与脸出风口连通，所述四个出风口分别设于所述输气管上；以及

热电空调，包括设于所述输气管中多个热电模块，每个热电模块位于每两个出风口之间。

4.根据权利要求3所述的基于热电的汽车局部空气环境调节系统，其特征在于：每两个热电模块之间设有隔热海绵。

5.根据权利要求4所述的基于热电的汽车局部空气环境调节系统，其特征在于：所述制暖系统包括采暖加热装置，所述采暖加热装置产生的暖空气被吹入所述输气管的输入端中。

6.根据权利要求5所述的基于热电的汽车局部空气环境调节系统，其特征在于所述制暖系统还包括：

三通阀，连接在汽车发动机的排气管中；

排气换热器，包括进液端、出液端和进气口，所述进液端与汽车冷却液管连通，所述出液端与所述采暖加热装置连通，所述进气口与所述三通阀的一个出口连通；

温度传感器，设于所述冷却液管中；以及

压力传感器，设于所述排气管中，所述压力传感器与汽车ECU连接。

7.根据权利要求5所述的基于热电的汽车局部空气环境调节系统，其特征在于：所述四个吹风口附近分别设有温度传感器，所述温度传感器分别与制冷系统和制暖系统的控制器连接。

8.根据权利要求1～7任一项所述的基于热电的汽车局部空气环境调节系统，其特征在于还包括汽车尾气余热发电装置供电装置，所述汽车尾气余热发电装置供电装置包括汽车尾气余热发电装置、充放电控制器和蓄电池，充放电控制器连接在汽车尾气余热发电装置和蓄电池之间，充放电控制器还分别与制冷系统和制暖系统的电源连接。