CN104494392A - 太阳能车载空调系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种太阳能车载空调系统，包括：电源管理控制器、蓄电池组、交流单相电源、控制器、空调系统；所述电源管理控制器，用于管理太阳能电池组对蓄电池组的充电和放电，并用于管理汽车电源对蓄电池组的充电和放电；备电模块，用于管理交流单相电对蓄电池组进行充电和放电；主控模块，用于设定工作模式，控制太阳能电源管理模块，汽车发电电源管理模块及备电模块在设定的工作模式下工作。本发明融入太阳能资源和交流单相电源，通过电源管理控制器将对三种电源进行综合管理，合理分配给汽车空调系统，确保汽车空调系统始终在最节能和最便利的模式下工作。同时系统结合无线控制技术，使远程独立启动汽车空调成为可能。

Description

太阳能车载空调系统

技术领域

本发明涉及空调控制技术，具体地，涉及太阳能车载空调系统。

背景技术

车载空调系统是汽车重要组成部分，同时也是汽车上的主要能耗部分之一。传统的车载空调系统依靠消耗汽车的燃油来为空调系统提供电力和动力，其基本原理如图1所示：

汽车发动机运行时，通过动力传送装置(皮带，齿轮等)带动发电机和压缩机工作，发电机工作后，将产生的电能经汽车蓄电池组后输送给用电设备；压缩机工作后，将流经其内部管路的制冷剂进行充分压缩处理，再通过管路进行循环。末端蒸发器风机将风送到空调风管中，最终到达汽车各出风口。

该方式通过运行发动机消耗大量的燃油来为空调系统提供动力，其不足如下：

1、燃油燃烧过程中会产生大量的对环境有害的气体，加剧环境的污染；

2、另一方面，燃油本身为不可再生资源，只会越用越少。

3、空调系统和发动机是条件关系，必需先启动发动机，才能开启空调。如果发动机不运行，不能开启空调。若想在临时泊车时正常使用空调，汽车发动机不能熄火。

4、不能直接外接交流单相电源给汽车空调供电工作。

5、空调系统不能远程启动(除非能远程启动发动机)。

6、空调系统出风口需要手动调节大小，不能自动调节。

发明内容

针对现有技术中的不足，本发明的目的是提供一种太阳能车载空调系统。

根据本发明提供的一种太阳能车载空调系统，包括：太阳能电池组、汽车电源、交流单相电源、电源管理控制器、蓄电池组、控制器、空调系统；空调系统包括无刷直流电机、压缩机、冷凝器、蒸发器等；

其中，所述电源管理控制器，包括如下模块：

太阳能电源管理模块，用于管理太阳能电池组对蓄电池组的充电和放电；

汽车发电电源管理模块，用于管理汽车电源对蓄电池组的充电和放电；

备电模块，用于管理交流单相电源对蓄电池组的充电和放电；

主控模块，用于设定系统工作模式，控制太阳能电源管理模块、汽车发电电源管理模块、备电模块在设定的系统工作模式下工作；

其中，所述控制器，包括如下模块：

无线模块，用于接收移动终端发送的控制命令，并将该控制命令发送给控制模块；

控制模块，用于根据控制命令来控制空调系统的用电设备工作；

无刷电机驱动模块，用于控制空调系统的无刷直流电机；

显示模块，用于显示空调系统的运行状态。

优选地，工作模式A：汽车行驶过程中，空调系统的用电设备工作时，主控模块检测太阳能电池组和汽车电源这两路电源：

当太阳能电池组功率足够空调系统的用电设备使用时，通过汽车发电电源管理模块切断汽车电源供电，通过太阳能电源管理模块来利用太阳能驱动空调系统的用电设备，若有多余电量，则通过太阳能电源管理模块对蓄电池组充电；

当太阳能电池组的输出功率不足时，主控模块通过太阳能电源管理模块切断太阳能电池组向空调系统的用电设备的供电，改用经汽车发电电源管理后的汽车电源给空调系统的用电设备供电；并通过太阳能电池组仍然给蓄电池组充电直至太阳能电池组的输出电压低于蓄电池组的最低充电电压；

优选地，工作模式B：汽车泊车过程中，空调系统的用电设备工作时，主控模块通过汽车发电电源管理模块切断汽车电源供电：

当太阳能电池组功率足够空调系统的用电设备使用时，通过太阳能电源管理模块使太阳能电池组向空调系统的用电设备供电，若有多余电量，则通过太阳能电源管理模块对蓄电池组充电；

当太阳能电池组的输出功率不足时，主控模块控制由蓄电池组放电为空调系统的用电设备提供电能；并且控制太阳能电池组给蓄电池组充电直至太阳能电池组的输出电压低于蓄电池组的最低充电电压；

当太阳电池组和蓄电池的电量都不足时，主控模块控制由交流单相电源经备电模块为空调系统供电，并在保证空调系统工作的状态下给蓄电池充电。

优选地，空调系统送风口风量根据温度自动调节，实现变风量控制温度，具体为：

当空调系统运行时，控制器根据采集的车内温度和用户设定的需要温度进行比较得到温差，根据温差大小控制空调系统的送风量大小；

当车内温度高于设定的需要温度时，送风口角度变大，且风速增加；当车内温度达到设定的需要温度时，调小出风口开度，同时降低风速。

优选地，在汽车电源不供电的情况下，无线模块接收来自移动设备APP的空调远程启动命令，控制模块根据空调远程启动命令控制空调系统启动工作，由交流单相电源或蓄电池组向空调系统供电。

优选地，当启动空调系统时，控制器的控制模块根据系统工作模式，发送控制启动命令和转速命令给无刷电机驱动模块，无刷电机驱动模块接收到命令后启动无刷电机带动压缩机运转，并根据接收的转速命令调整压缩机在需要转速运转。同时控制模块将控制命令发送给空调系统的蒸发器和冷凝器，两者接收到控制命令后根据要求运转。控制模块把采集的车内温度和设定温度进行比较运算，控制各出风口大小和风速。同时把温度信息和系统状态数据传送给显示模块。当控制模块接收到移动终端的命令后，根据要求进行控制。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明在传统车载空调系统基础上融入太阳能资源，有效降低了有害气体的排放和能源的损耗；

2、本发明通过电源管理控制器将太阳能资源、汽车电源和交流单相电源进行综合管理，合理分配给空调系统，确保系统始终在最节能和最便利的模式下工作。

3、本发明利用温差自动调节各出风口风量，保证车内温度恒定统一，提高系统舒适性。

4、本发明利用无线技术，可利用移动设备远程启停空调系统而不需要启动发动机。方便夏季和冬季提前开启空调，为车内进行预冷和预热，增加系统舒适性。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为现有技术中的技术方案。

图2为本发明的结构示意图。

图3为电源控制管理器接口图。

图4为车载太阳能空调系统外观图，示出了整车俯视与侧视的对应关系。

图5为电源管理控制器的结构示意图。

图6为控制器结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

太阳能资源取之不尽，用之不竭，是除水资源外最为有能力解决能源危机的自然资源之一。尤其是在夏季，太阳能资源尤为丰富。基于此，本发明提供了一种新型太阳能车载空调系统，该空调系统在传统车载空调系统基础上融入太阳能资源和交流单相电源，有效降低了有害气体的排放和能源的损耗，同时系统加入变风量控制原理和远程启停技术，增加了系统的舒适度和便利性。

新型太阳能车载冷库系统原理图如图2所示，空调系统的压缩机用直流无刷电动机带动，电源管理器统一管理系统的多路供电。当电源管理器检测到太阳能端的电量足够时，自动切断汽车发电机端供电；当检测到太阳能电不足时，再切换到汽车系统功供电。如果在泊车状态下，还可直接接入单相交流电源进行供电和充电。

具体地，将汽车顶部铺设太阳能电池组(如图3)，电池组并联以后接入电源管理控制器，电源管理控制器负责管理太阳能对蓄电池的充电管理(防止对蓄电池浮充，过充等)。同时，汽车发电系统的电也接入电源管理控制器，经电源管理器统一管理后输送给直流电动机(负责驱动压缩机)和空调系统蒸发器，冷凝器和控制器。

其中，蓄电池组，电源管理控制器，直流电动机，压缩机，蒸发器，冷凝器，均集成在车载空调系统外机中，如图4所示。控制器位于汽车内部(可固定或悬挂在中控任何位置)，可显示车内实际温度和系统各部分工作状态，用户可通过控制器进行参数设置和手动操作。同时，控制器内嵌无线网络(3G，4G，wifi)，客户可通过移动设备远程启停空调系统。温度传感器位置空调系统回风口，负责采集车内实时温度。

进一步具体的，电源管理控制器负责整个系统的电源管理，其核心主要包括太阳能电源管理模块，汽车电源管理模块和交流单相电源管理模块，其框图如图6所示。其中，空调系统用电设备包括直流无刷电机、冷凝器、蒸发器、压缩机等等。

太阳能电源管理模块负责管理太阳能对蓄电池充电和放电，具有过充、过放、过载，过温，过流等保护。汽车发电电源管理模块负责管理汽车电源，防止对蓄电池充电和放电，同样具有过充、过放、过载，过温，过流等保护。备电模块负责管理单相交流电源，防止对蓄电池充电和放电，同样具有过充、过放、过载，过温，过流等保护。

汽车行驶过程中，空调系统工作时，主控模块检测两路电源(太阳能电池组和汽车电源)，当太阳能电池组功率足够末端用电设备使用时，切断汽车电源供电，通过太阳能电源管理模块后利用太阳能驱动车载冷库系统，若有多余电量，则通过太阳能电源管理模块对蓄电池组充电；当太阳能功率不足时，主控模块切断太阳能电池组给系统供电，改用经汽车发电电源管理后的汽车电源给系统供电。此时，太阳能电池组仍然给蓄电池充电直至太阳能低于最低充电电压。

汽车泊车过程中(汽车熄火，发电机不工作)，主控模块直接切换系统电源为太阳能电池组供电，当太阳能电池组功率足够末端用电设备使用时，通过太阳能电源管理模块后利用太阳能驱动车载冷库系统，若有多余电量，则通过太阳能电源管理模块对蓄电池组充电；当太阳能功率不足时，系统直接由蓄电池组放电进行工作。此时，太阳能电池组仍然给蓄电池充电直至太阳能低于最低充电电压。若蓄电池电量不足时，还可直接接入交流单相电源，由备电模块管理后供给空调系统使用。

电源管理控制器将太阳能电池电源、汽车电源和交流单相交流电源进行综合管理，合理分配给空调系统，确保系统始终在最节能和最便利的模式下工作。

汽车泊车时，若希望提前开启空调，可利用移动设备APP软件，通过无线网络发命令给汽车控制器，汽车控制器接收到控制命令后再启动空调，以实现对车内进行预冷和预热操作。

空调运行过程中，系统根据采集的车内的温度信息和设定值比较，当温差较大时，增加出风口开度和风速，使车内温度以最短的时间降至需要温度。当温差较小时，减少出风口开度和风速，以保证车内温度恒定和舒适。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (5)

1.一种太阳能车载空调系统，其特征在于，包括：太阳能电池组、汽车电源、交流单相电源、电源管理控制器、蓄电池组、控制器、空调系统；

其中，所述电源管理控制器，包括如下模块：

太阳能电源管理模块，用于管理太阳能电池组对蓄电池组的充电和放电；

汽车发电电源管理模块，用于管理汽车电源对蓄电池组的充电和放电；

备电模块，用于管理交流单相电源对蓄电池组的充电和放电；

主控模块，用于设定系统工作模式，控制太阳能电源管理模块、汽车发电电源管理模块、备电模块在设定的系统工作模式下工作；

其中，所述控制器，包括如下模块：

无线模块，用于接收移动终端发送的控制命令，并将该控制命令发送给控制模块；

控制模块，用于根据控制命令来控制空调系统的用电设备工作；

无刷电机驱动模块，用于控制空调系统的无刷直流电机；

显示模块，用于显示空调系统的运行状态。

2.根据权利要求1所述的太阳能车载空调系统，其特征在于，工作模式A：汽车行驶过程中，空调系统的用电设备工作时，主控模块检测太阳能电池组和汽车电源这两路电源：

当太阳能电池组功率足够空调系统的用电设备使用时，通过汽车发电电源管理模块切断汽车电源供电，通过太阳能电源管理模块来利用太阳能驱动空调系统的用电设备，若有多余电量，则通过太阳能电源管理模块对蓄电池组充电；

当太阳能电池组的输出功率不足时，主控模块通过太阳能电源管理模块切断太阳能电池组向空调系统的用电设备的供电，改用经汽车发电电源管理后的汽车电源给空调系统的用电设备供电；并通过太阳能电池组仍然给蓄电池组充电直至太阳能电池组的输出电压低于蓄电池组的最低充电电压。

3.根据权利要求1所述的太阳能车载空调系统，其特征在于，工作模式B：汽车泊车过程中，空调系统的用电设备工作时，主控模块通过汽车发电电源管理模块切断汽车电源供电：

当太阳能电池组功率足够空调系统的用电设备使用时，通过太阳能电源管理模块使太阳能电池组向空调系统的用电设备供电，若有多余电量，则通过太阳能电源管理模块对蓄电池组充电；

当太阳能电池组的输出功率不足时，主控模块控制由蓄电池组放电为空调系统的用电设备提供电能；并且控制太阳能电池组给蓄电池组充电直至太阳能电池组的输出电压低于蓄电池组的最低充电电压；

当太阳电池组和蓄电池的电量都不足时，主控模块控制由交流单相电源经备电模块为空调系统供电，并在保证空调系统工作的状态下给蓄电池充电。

4.根据权利要求1所述的太阳能车载空调系统，其特征在于，空调系统送风口风量根据温度自动调节，实现变风量控制温度，具体为：

当空调系统运行时，控制器根据采集的车内温度和用户设定的需要温度进行比较得到温差，根据温差大小控制空调系统的送风量大小；

当车内温度高于设定的需要温度时，送风口角度变大，且风速增加；当车内温度达到设定的需要温度时，调小出风口开度，同时降低风速。

5.根据权利要求1所述的太阳能车载空调系统，其特征在于，在汽车电源不供电的情况下，无线模块接收来自移动设备APP的空调远程启动命令，控制模块根据空调远程启动命令控制空调系统启动工作，由交流单相电源或蓄电池组向空调系统供电。