CN105365523B - 一种基于半导体制冷的电动汽车节能空调及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法，所述的电动汽车节能空调内设有多个半导体制冷片组；所述的方法为：S1：当车辆内实际温度与设定温度差别大且温度变化速率大于第一预设值时或者在车辆启动时，逐个启动半导体制冷片组，直至全部的半导体制冷片组全部启动，每两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔为1‑5s。本发明的目的是提供一种能够使半导体制冷设备稳定工作、能够便捷的在制热和制冷模式中快速切换、能耗少的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，同时本发明还提供上述的电动汽车节能空调的控制方法。

Description

一种基于半导体制冷的电动汽车节能空调及其控制方法

技术领域

本发明涉及车载空调设备领域，特别是一种基于半导体制冷的电动汽车节能空调及其控制方法。

背景技术

电能是纯电动汽车最宝贵的资源，空调能耗是制约纯电动汽车行驶里程的重要因素之一，无论使用电动空调或热泵空调的纯电动汽车，在空调使用时车辆行驶里程都有40％左右的下降，因此降低空调能耗是纯电动汽车最需要解决的技术问题之一。半导体制冷技术以结构简单，能耗较低的优势已广泛应用，但是由于半导体制冷片的功率限制，而汽车空调的制冷功率大，半导体制冷在纯电动车上的应用变得较为复杂，主要表现在：1、单个制冷片制冷量小，必须多个或十几个组合一起使用，使得体积大幅增加，简单的结构变复杂化；2、组合使用的功率大，启动电流大，多达一百多甚至几百安培，启动时对车辆电网的冲击大，不仅影响车辆其他部件的正常工作，也增大了车辆的不安全性；3、除霜需要另外的加热元件，增加电能的消耗；4、在车内温度已经达到设定温度时，半导体空调仍然在以较大功率工作，加大电能损失；5、在车内温度达到设定温度时，半导体制冷片会频繁启动和停止，大启动电流冲击电网，降低车辆安全性；6、半导体制冷片虽然可以转换电源极性来从而切换制冷与制热端，但是在电源极性转换前必须使半导体制冷片的冷端与热端温度都达到室温或基本平衡，否则会造成制冷片的损坏，所以在汽车上使用半导体空调时不推荐使用直接转换电源极性来切换制冷与制热端。所以尽管有较多的汽车半导体制冷空调技术，但却还没有真正在汽车上应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够使半导体制冷设备稳定工作、能够便捷的在制热和制冷模式中快速切换、能耗少的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，同时本发明还提供上述的电动汽车节能空调的控制方法。

本发明提供的技术方案为：一种基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法，所述的电动汽车节能空调内设有多个半导体制冷片组；所述的方法为：

步骤S1：当车辆内实际温度与设定温度差别大于预设温度差如3℃、5℃且温度变化速率大于第一预设值时或者在车辆启动时，逐个启动半导体制冷片组，直至全部的半导体制冷片组全部启动，每两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔为1-5s。

优选地，每两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔为3-5s。

本发明控制两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔的目的在于，降低空调系统启动时对车载电源的要求，比如以6组制冷片空调为例，同时启动所有的6组半导体制冷片组，以每组半导体制冷片组启动电流20A，工作电流10A进行计算的话，若同时启动时在启动的瞬间需要电源提供的电流为120A，容易导致车辆网压瞬间大幅下降甚至电路短路，降低车辆安全性、降低车载电源的寿命。但是采用本方案，由于半导体制冷片组启动的时间比较短一般低于1s即可进入工作状态，因此控制多组半导体制冷片的启动间隔，可以有效的降低电源的供电电流，以上述例子计算，最高供电电流为70A，有效的解决了采用半导体制冷片组作为车载空调制冷部件时容易导致降低车辆安全性、电路短路等系列问题。

在上述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法中，在步骤S1之后还包括：

步骤S2：不断检测车内温度和车内温度变化速率，根据车内温度与预设温度之间的温度差以及车内温度变化速率来调整半导体制冷片组的功率和工作的半导体制冷片组的数量；

步骤S3：当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第三预设值时，检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率，并根据车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率来调整半导体制冷片组的功率和工作的半导体制冷片组的数量。

在上述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法中，所述的步骤S2具体为：

步骤S21：不断检测车内温度和车内温度变化速率，判断是否车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第三预设值；若是则进行步骤S3，若否则进行步骤S22；

步骤S22：当车内温度与预设温度之间的温度差大于第二预设值时，保持全部半导体制冷片组处于工作状态，然后进行步骤S21；

当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第四预设值时，降低所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S21；

当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率大于第四预设值时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S21。

在上述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法中，所述的步骤S3具体为：

步骤S31：当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第三预设值时，检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率；

步骤S32：当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差小于第五预设值且车内温度变化速率小于第六预设值时，进行步骤S31；

当车内温度变化速率大于第六预设值时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S31；

当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差大于第五预设值且车内温度变化速率小于第六预设值时，提高所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S31。

综合来说，第四预设值>第三预设值>第六预设值；第一预设值远大于第四预设值；如第一预设值可以为2–3℃/s，第四预设值0.8℃/s-1℃/s；第三预设值为0.5℃/s-0.7℃/s；第六预设值6℃/min-10℃/min等，但是在本发明中，各数值范围并不是严格限定的，需要与半导体制冷片组的数量以及工作模式而定，半导体制冷片组的数量越多，则该范围的上下限范围可以更大。

第二预设值可以选择为2-3℃，如2℃、2.5℃或3℃，用于判断车内温度离目标值的差距，同样，其数值范围也不是严格限定的，需要与半导体制冷片组的数量以及工作模式而定，半导体制冷片组的数量越多，则该范围的上下限范围可以更大。

第五预设值可以选择为12℃-18℃，如12℃、15℃、18℃等，用于与第六预设值结合来判断车内温度的变化趋势，其与车内环境如乘客数量，即热源的数量，以及半导体制冷片组的数量是密切相关的，因此其数值范围也不是严格限定的，一般需要根据半导体制冷片组的数量以及工作模式而定，半导体制冷片组的数量越多，则该范围的上下限范围可以更大。

需要说明的是，车内温度与向车内供风的风道之间的温度差、车内温度与预设温度之间的温度差、车内温度变化速率均为绝对值，因为在本发明中，该控制方法不仅适用于制冷，还适用于制热，因此为了清楚的表示本方案，车内温度与向车内供风的风道之间的温度差、车内温度与预设温度之间的温度差、车内温度变化速率均以绝对值的方式表示。温度设定方法可以是手动设定，也可以是根据车内外环境温度自动设定。

本发明还公开了一种用于实现上述的控制方法的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，包括风机、第一风道、第二风道和多组设有散热器的半导体制冷片组以及主风室、冷风室、热风室，所述的风机设置在主风室内且风机的出风口与车内连通，所述的半导体制冷片组的冷端设置在冷风室内，所述的半导体制冷片组的热端设置在热风室内，所述的第一风道的一端与车内连通且另一端与车外连通，所述的第二风道的一端与车外连通，所述的第一风道和车内之间设有第一风门且第一风道和车外之间设有第二风门，所述的第一风道与冷风室之间设有第三风门且第一风道和热风室之间设有第四风门，所述的第二风道和车外之间设有第五风门，所述的第二风道和主风室之间设有第六风门且第二风道和和热风室之间设有第七风门，所述的热风室和车外之间设有第八风门，所述的冷风室和车外之间设有第九风门，所述的冷风室和主风室之间设有第十三风门。

在本方案中，优选主风室、冷风室、热风室设置为依次连接，也可以设置为主风室、热风室、冷风室依次连接等，对此本方案不做过多限制。

在本方案中，半导体制冷片组上设置的散热器优选为多片式、管片式、管带式、热管式、相控式等各种形式的散热器。

在本方案中，更为优选地，在第三风门和第四风门之间还设有一个将第一风道隔开的风门。

在上述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调中，还包括两端均分别连接在第一风道上的混风风道，所述的混风风道的一端设置在第一风门和车内之间，所述的混风风道的另一端设置在第二风门和车外之间，所述的混风风道的任一端或两端设有第十风门，所述的第一风道和主风室之间设有第十一风门。

在上述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调中，还包括除霜风道，所述的除霜风道与第二风道连通，所述的除霜风道上设有第十二风门。

在上述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调中，还包括控制器，所述的控制器分别与开关、第一风门、第二风门、第三风门、第四风门、第五风门、第六风门、第七风门、第八风门、第九风门、第十风门、第十一风门、第十二风门、第十三风门连接。

在上述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调中，每组半导体制冷片组和电源之间均设有开关，所述的半导体制冷片组上还连接有功率调节器，所述的功率调节器与控制器相连。

在上述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调中，所述的风机的出口连接有供风风道，在供风风道、车内、车外均设有温度感应探头，所述的温度感应探头与控制器相连。

本发明在采用上述技术方案后，其具有的有益效果为：

(1)本方案采用逐个启动半导体制冷片组，可以有效的降低电源负荷，特别适用于电动车的电力系统。

(2)本方案首先检测车内温度和预设温度值的差值和车内温度变化速率，可以对半导体制冷片组工作和制冷或制热进行粗调；再次检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率，可以对半导体制冷片组工作和制冷或制热进行微调；通过上述操作，不仅在于制热状态还是在制冷状态可以有效的降低电耗，这对于电动汽车来说是非常重要的。

(3)本方案的电动汽车节能空调具有节能和易于控制的优点，具体来说，首先通过上述的控制方法控制节能，另外，本方案采用控制第一风门至第十三风门的方式达到实现车内循环制冷模式、车外制冷模式、车内循环制热模式、车外制热模式操作，第一风门至第十三风门采用控制器自动化控制可以有效的提高控制的简易程度，只需要在控制器中预先设置控制方法和模式即可实现多种模式之间的切换。

(4)本方案通过多个风门进行多种模式的切换，有效的解决了传统的电动车车载空调在冷热模式之间切换时存在的半导体制冷片组容易损坏、转换等待时间长等问题，因为当冷热模式切换时，传统方法中只是简单的切换了半导体制冷片组的电流方向，但是这种切换由于半导体制冷片组的P端和N端之间存在温差，如果强制切换容易导致半导体制冷片组烧毁，但是在本发明中，通过多个风门的开关，实现了在不改变电流方向的前提下，实现冷热模式的切换。

附图说明

图1是本发明实施例1的流程方框图；

图2是本发明实施例2的结构示意图；

图3是本发明实施例2的多个半导体制冷片组的电路示意图；

图4是本发明实施例2的控制方框图。

图2至4中各标号具体为：1、风机；2、第一风道；3、第二风道；4、半导体制冷片组；5、主风室；6、冷风室；7、热风室；8、混风风道；9、除霜风道；10、供风风道；11、控制器；12、开关；13、第一风门；14、第二风门；15、第三风门；16、第四风门；17、第五风门；18、第六风门；19、第七风门；20、第八风门；21、第九风门；22、第十风门；23、第十一风门；24、十二风门；25、功率调节器；26、十三风门；27、温度感应探头。

具体实施方式

下面结合具体实施方式，对本发明的技术方案作进一步的详细说明，但不构成对本发明的任何限制。

实施例1：

如图1所示，一种基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法，所述的电动汽车节能空调内设有多个半导体制冷片组；所述的方法为：

步骤S1：当车辆内实际温度与设定温度差别大于预设温度差如3℃、5℃且温度变化速率大于第一预设值时，或者在车辆启动时，逐个启动半导体制冷片组，直至全部的半导体制冷片组全部启动，每两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔为1-5s。

优选地，每两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔为3-5s。

本实施例中，预先检测车内车外的温度，如果车内车外的温度差比较大，则将半导体制冷片组的初始工作时的工作电流增大到最大值，如果车内车外的温度差比较小，则将半导体制冷片组的初始工作时的工作电流相应降低。

本实施例控制两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔的目的在于，降低空调系统启动时对车载电源的要求，比如同时启动所有的6组半导体制冷片组型号TEC－12710，以每组半导体制冷片组启动电流20A，工作电流10A进行计算的话，在启动的瞬间需要电源提供的电流为120A，容易导致瞬间大幅降低整车电网电压，甚至造成电路短路，降低车辆安全性，提高了对车载电源的要求、降低车载电源的寿命。但是采用本方案，由于半导体制冷片组启动的时间比较短一般1s－3S即可进入工作状态，因此控制多组半导体制冷片的启动间隔，可以有效的降低电源的供电电流，以上述例子计算，最高启动电流为70A，有效的解决了采用半导体制冷片组作为车载空调制冷部件时容易导致瞬间大幅降低整车电网电压，甚至造成电路短路，降低车辆安全性的问题。

在这里，第一预设值为一个较大的数值，如车内温度变化速率为2–3℃/s或更大，这种情况一般出现在车门突然打开、车窗打开等导致车内温度骤然变化，在冬天车内温度在车门打开时会骤然减低，在夏天车内温度在车门打开时会骤然升高。对于第一预设值的范围不做多的限制，根据车辆所载地区的自然环境和气候手动或自动设置。

步骤S2：不断检测车内温度和车内温度变化速率，根据车内温度与预设温度之间的温度差以及车内温度变化速率来调整半导体制冷片组的功率和工作的半导体制冷片组的数量；

所述的步骤S2具体为：

步骤S21：不断检测车内温度和车内温度变化速率，判断是否车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第三预设值；若是则进行步骤S3，若否则进行步骤S22；

在这里，第二预设值、第三预设值为比较小的数值，如第二预设值为2℃、2.5℃或3℃，第三预设值为0.5℃/s、0.7℃/s，在这种情况下，说明在当前模式下，温度及其变化速率已经初步进入一个相对稳定的状态，这时要进入下一步更为细致的调整状态，即步骤S3。如果还没有达到上述要求，则说明车内温度及其变化速率还处于一个不稳定的状态需要继续调整。

步骤S22：当车内温度与预设温度之间的温度差大于第二预设值时，保持全部半导体制冷片组处于工作状态，然后进行步骤S21；

当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第四预设值时，降低所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S21；

在这里，第四预设值为介于第一预设值和第三预设值之间的数值，如0.8℃/s、1℃/s等，这种状态说明，车内外温差相对较小，降温速率较慢，此时说明车内温度逐渐达到稳定的，此时降低所有半导体制冷片组的输出功率即可。

当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率大于第四预设值时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S21。

在这种情况下，说明车内温度降低速度较快，这时，通过关停一个或多个半导体制冷片组降低车内温度降低速度。

综合来说，在步骤S2中，车内温度与预设温度之间的温度差作为半导体制冷片组工作的最主要考量参数，当车内温度与预设温度之间的温度差过大，则全部半导体制冷片组处于工作状态；

其次需要考量的是车内温度变化速率，因为当车内温度与预设温度之间的温度差不大时，半导体制冷片组的开停会显著影响车内温度变化速率，此时若车内温度变化速率不大(小于第四预设值且大于第三预设值)则优选通过半导体制冷片组的输出功率进行调节。其根本原因在于，如果通过半导体制冷片组的开停会显著影响车内温度变化速率，这种变化会返过来导致半导体制冷片组频繁开停，这对电源的输出影响较大，并且能耗较大。

步骤S3：当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第三预设值时，检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率，并根据车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率来调整半导体制冷片组的功率和工作的半导体制冷片组的数量。

所述的步骤S3具体为：

步骤S31：当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第三预设值时，检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率；

在本步骤中，检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率是为了实现温度微调，达到车内温度平衡调节的目的。

步骤S32：当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差小于第五预设值且车内温度变化速率小于第六预设值时，进行步骤S31；

在这里，第五预设值主要是为了反应车内和供风的风道内的温度是否平衡，如果温差小，则说明车内温度已逐渐达到温度平衡，第五预设值根据车辆空间大小等因素自由设置，如设置为12℃或18℃等，对此不做过多限制。

第六预设值应该设置为小于第三预设值，如6℃/min或10℃/min等，如果车内温度变化速率低于6℃/min或10℃/min，说明车内已经非常接近温度平衡了。

在这种情况下，无需对半导体制冷片组进行调整，只需要不断的检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率即可。

当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差小于第五预设值且车内温度变化速率大于第六预设值时，或者当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差大于第五预设值且车内温度变化速率大于第六预设值时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S31；

在这种情况下，即车内温度变化速率大于第六预设值，停止一个或多个半导体制冷片组可以有效的遏制温度的过快变化。

当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差大于第五预设值且车内温度变化速率小于第六预设值时，提高所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S31。

在这种情况下，说明半导体制冷片组的输出功率还不够大，为了避免车内过大的温度波动，采用提高所有正在工作的半导体制冷片组的输出功率的措施来达到平衡车内温度的目的。

综合来说，在步骤S3中，车内温度变化速率是最优先的考量因素，

此外，如果上述方案是制冷状态下，如果检测到车内温度以大于10℃/min的速度持续缓慢上升30s或40s时，则将半导体制冷片组的输出功率增加，如果检测到车内温度较快上升如以低于第一预设值的速度上升，则将未工作的半导体制冷片组启动一个、多个或全部。

如果上述方案是在制热状态下，如果检测到车内温度如以小于10℃/min的速度持续缓慢下降30s或40s时，则将半导体制冷片组的输出功率增加，如果检测到车内温度较快下降如以低于第一预设值的速度下降，则将未工作的半导体制冷片组启动一个、多个或全部。

为了更加清楚的表示本方案，本实施例以两种模式来进行说明即：

模式1：制冷模式，该模式大多在夏天情况下启用，以半导体制冷片组总数为6组为例。

步骤S1：当车辆内温度上升速率大于3℃/秒(第一预设值)时或者在车辆启动时，逐个启动半导体制冷片组，直至6组半导体制冷片组全部启动，每两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔为4s。然后进行步骤S2；

步骤S2包括：

步骤S21：不断检测车内温度和车内温度下降速率，判断是否车内温度与预设温度之间的温度差小于3℃(第二预设值)且车内温度下降速率小于0.7℃/s(第三预设值)；若是则进行步骤S3，若否则进行步骤S22；

步骤S22：当车内温度与预设温度之间的温度差大于3℃时，保持全部半导体制冷片组处于工作状态，然后进行步骤S21；

当车内温度与预设温度之间的温度差小于3℃且车内温度降低速率小于1℃/s(第四预设值)时，降低所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S21；

当车内温度与预设温度之间的温度差小于3℃且车内温度降低速率大于1℃/s时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S21。

步骤S3具体为：

步骤S31：当车内温度与预设温度之间的温度差小于3℃且车内温度下降速率小于1℃/s时，检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率；

步骤S32：当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差小于18℃(第五预设值)且车内温度下降速率小于0.5℃/s(第六预设值)时，进行步骤S31；

当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差小于12℃且车内温度下降速率大于0.5℃/s时，或者当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差大于18℃且车内温度下降速率大于0.8℃时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S31；

当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差大于12℃且车内温度下降速率小于0.5℃/s时，提高所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S31；

如果检测到车内温度以6℃/min、10℃/min的速度持续缓慢上升30s、40s，则将半导体制冷片组的输出功率增加，如果检测到车内温度较快上升如以高于20℃/min的速度持续上升10S，则将未工作的半导体制冷片组启动一个、多个或全部。

模式2：制热模式，该模式大多在冬天情况下启用，以半导体制冷片组总数为6组为例。

步骤S1：当车辆内温度上升速率小于2℃/秒(第一预设值)时或者在车辆启动时，逐个启动半导体制冷片组，直至6组半导体制冷片组全部启动，每两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔为4s。然后进行步骤S2；

步骤S2包括：

步骤S21：不断检测车内温度和车内温度上升速率，判断是否车内温度与预设温度之间的温度差小于2℃(第二预设值)且车内温度上升速率小于0.5℃/s(第三预设值)；若是则进行步骤S3，若否则进行步骤S22；

步骤S22：当车内温度与预设温度之间的温度差大于2℃时，保持全部半导体制冷片组处于工作状态，然后进行步骤S21；

当车内温度与预设温度之间的温度差小于2℃且车内温度上升速率大于0.8℃/s(第四预设值)时，降低所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S21；

当车内温度与预设温度之间的温度差小于2℃且车内温度上升速率大于1℃/s时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S21。

步骤S3具体为：

步骤S31：当车内温度与预设温度之间的温度差小于2℃且车内温度上升速率小于0.5℃/s时，检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率；

步骤S32：当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差小于12℃(第五预设值)且车内温度上升速率小于6℃/min(第六预设值)时，进行步骤S31；

当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差小于18℃且车内温度上升速率大于10℃/min时，或者当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差大于12℃且车内温度上升速率大于6℃时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S31；

当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差大于12℃且车内温度上升速率小于6℃时，提高所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S31；

如果检测到车内温度以大于6℃/min的速度持续缓慢下降30S－40S，则将半导体制冷片组的输出功率增加，如果检测到车内温度较快下降如以大于10℃/min的速度持续下降30S-40S，则将未工作的半导体制冷片组启动一个、多个直至全部开启。

本实施例的优点在于：

1、采用逐个启动半导体制冷片组，可以有效的降低电源负荷，特别适用于电动车的电力系统。

2、首先检测车内温度和预设温度值的差值和车内温度变化速率，可以对半导体制冷片组工作和制冷或制热进行粗调；

3、再次车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率，可以对半导体制冷片组工作和制冷或制热进行微调；

4、可以不需要等待半导体制冷片两面温差平衡或达到室温，再转换电源极性，实现制冷与制热切换，实现空调的适应性；

通过上述操作，不仅在于制热状态还是在制冷状态可以有效的降低电耗，这对于电动汽车来说是非常重要的。

实施例2

如图2至4所示，本实施例提供适用于实施例1的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，包括风机1、第一风道2、第二风道3和多组设有散热器的半导体制冷片组4以及依次连接的主风室5、冷风室6、热风室7，所述的风机1设置在主风室5内且风机1的出风口与车内连通，所述的半导体制冷片组4的冷端41设置在冷风室6内，所述的半导体制冷片组4的热端42设置在热风室7内，所述的第一风道2的一端与车内连通且另一端与车外连通，所述的第二风道3的一端与车外连通，所述的第一风道2和车内之间设有第一风门13且第一风道2和车外之间设有第二风门14，所述的第一风道2与冷风室6之间设有第三风门15且第一风道2和热风室7之间设有第四风门16，所述的第二风道3和车外之间设有第五风门17，所述的第二风道3和主风室5之间设有第六风门18且第二风道3和和热风室7之间设有第七风门19，所述的热风室7和车外之间设有第八风门20，所述的冷风室6和车外之间设有第九风门21，所述的冷风室6和主风室5之间设有第十三风门26。

此外本空调还设置有混风风道8和除霜风道9，混风风道8的两端均分别连接在第一风道2上，所述的混风风道8的一端设置在第一风门13和车内之间，所述的混风风道8的另一端设置在第二风门14和车外之间，所述的混风风道8的任一端或两端设有第十风门22，所述的第一风道2和主风室5之间设有第十一风门23，所述的除霜风道9与第二风道3连通，所述的除霜风道9上设有第十二风门24。

在本实施例中，为了实现空气流动的流动性，在第一风道2、第二风道3、混风风道8、除霜风道9、冷风室6和车外之间、热风室7和车外之间均可设置强制对流装置，如电风扇等，来提供空气流动效果。此外，所述的冷风室6和车外之间优选设置两条通道，每条通道内均设有第九风门21，这样在车外制热和车内循环制热的模式下，可以实现半导体制冷片组4的冷端41充分的和外界进行热交换。

在本实施例中，风门、开关等可以采用手动、半自动和自动化控制，具体到自动化控制中，设置了控制器11，所述的控制器11分别与开关12、第一风门13、第二风门14、第三风门15、第四风门16、第五风门17、第六风门18、第七风门19、第八风门20、第九风门21、第十风门22、第十一风门23、第十二风门24、第十三风门26连接，此外，每组半导体制冷片组4和电源之间均设有开关12，所述的半导体制冷片组4上还连接有功率调节器25，所述的功率调节器25与控制器11相连，所述的风机1的出口连接有供风风道10，在供风风道10、车内、车外均设有温度感应探头27，所述的温度感应探头27与控制器11相连。

在实际应用中，本实施例分为以下几种工作模式：

车内循环制冷模式：第一风门13、第三风门15、十三风门26开；第八风门20、第五风门17、第七风门19开；第十一风门23、第四风门16、第二风门14、十二风门24、第六风门18、第九风门21、第十风门22关；若需要除霜，则十二风门24开，若需要混风的情况下，第十风门22、第十一风门23开。

车外制冷模式：第二风门14、第三风门15、十三风门26开；第八风门20、第七风门19、第五风门17开；第十风门22、第十一风门23、第四风门16、第一风门13、第六风门18、第九风门21、十二风门24关；若需要除霜，则十二风门24开。

车内循环制热模式：第一风门13、第四风门16、第七风门19、第六风门18开；第九风门21开；第十一风门23、第三风门15、第十风门22、第八风门20、第五风门17、十二风门24、十三风门26、第二风门14关；若需要除霜，则十二风门24开，若需要混风的情况下，第十风门22、第十一风门23开。

车外制热模式：第二风门14、第四风门16、第七风门19、第六风门18开；第九风门21开；第八风门20、第十风门22、第十一风门23、十三风门26、第五风门17、十二风门24关，第一风门13、第三风门15中至少一个保持关闭；若需要除霜，则十二风门24开。

若需要关闭一个或多个半导体制冷片组，则关闭相应的开关12即可，若需要调节一个或多个半导体制冷片组则调节相应的功率调节器25即可。

实施例1中车内温度、向车内供风的风道的温度通过供风风道10、车内的温度感应探头27获取，车外温度通过车外的温度感应探头27获得。

本实施例的电动汽车节能空调具有节能和易于控制的优点，具体来说，首先通过上述的控制方法控制节能，另外，本方案采用控制第一风门13至第十三风门26的方式达到实现车内循环制冷模式、车外制冷模式、车内循环制热模式、车外制热模式操作，第一风门13至第十三风门26采用控制器自动化控制可以有效的提高控制的简易程度，只需要在控制器11中预先设置控制方法和模式即可实现多种模式之间的切换。

本实施例通过多个风门进行多种模式的切换，有效的解决了传统的电动车车载空调在冷热模式之间切换时存在的半导体制冷片组容易损坏的问题，因为当冷热模式切换时，传统方法中只是简单的切换了半导体制冷片组的电流方向，但是这种切换由于半导体制冷片组的P端和N端之间存在温差，如果强制切换容易导致半导体制冷片组烧毁，但是在本发明中，通过多个风门的开关，实现了在不改变电流方向的前提下，实现冷热模式的切换，有效的保护半导体制冷片组4，提高半导体制冷片组4的寿命。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其它的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法，其特征在于，所述的电动汽车节能空调内设有多个半导体制冷片组；所述的方法为：

步骤S1：当车辆内实际温度与设定温度差别大于预设温度差时且温度变化速率大于第一预设值时，或者在车辆启动时，逐个启动半导体制冷片组，直至全部的半导体制冷片组全部启动，每两个半导体制冷片组之间启动的时间间隔为1-5s。

2.根据权利要求1所述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法，其特征在于，

在步骤S1之后还包括：步骤S2：不断检测车内温度和车内温度变化速率，根据车内温度与预设温度之间的温度差以及车内温度变化速率来调整半导体制冷片组的功率和工作的半导体制冷片组的数量；

步骤S3：当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第三预设值时，检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率，并根据车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率来调整半导体制冷片组的功率和工作的半导体制冷片组的数量；

其中，第一预设值>第三预设值；第二预设值为2-3℃。

3.根据权利要求2所述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法，其特征在于，所述的步骤S2具体为：

步骤S21：不断检测车内温度和车内温度变化速率，判断是否车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第三预设值；若是则进行步骤S3，若否则进行步骤S22；

步骤S22：当车内温度与预设温度之间的温度差大于第二预设值时，保持全部半导体制冷片组处于工作状态，然后进行步骤S21；

当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第四预设值时，降低所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S21；

当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率大于第四预设值时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S21；第一预设值>第四预设值>第三预设值。

4.根据权利要求3所述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调的控制方法，其特征在于，所述的步骤S3具体为：

步骤S31：当车内温度与预设温度之间的温度差小于第二预设值且车内温度变化速率小于第三预设值时，检测车内温度与向车内供风的风道之间的温度差以及车内温度变化速率；

步骤S32：当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差小于第五预设值且车内温度变化速率小于第六预设值时，进行步骤S31；

当车内温度变化速率大于第六预设值时，关停一个或多个半导体制冷片组，然后进行步骤S31；当车内温度与向车内供风的风道之间的温度差大于第五预设值且车内温度变化速率小于第六预设值时，提高所有半导体制冷片组的输出功率，然后进行步骤S31；

第一预设值>第四预设值>第三预设值>第六预设值；第五预设值为12℃-18℃。

5.一种用于实现权利要求1至4任一所述的控制方法的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，其特征在于，包括风机(1)、第一风道(2)、第二风道(3)和多组设有散热器的半导体制冷片组(4)以及主风室(5)、冷风室(6)、热风室(7)，所述的风机(1)设置在主风室(5)内且风机(1)的出风口与车内连通，所述的半导体制冷片组(4)的冷端(41)设置在冷风室(6)内，所述的半导体制冷片组(4)的热端(42)设置在热风室(7)内，所述的第一风道(2)的一端与车内连通且另一端与车外连通，所述的第二风道(3)的一端与车外连通，所述的第一风道(2)和车内之间设有第一风门(13)且第一风道(2)和车外之间设有第二风门(14)，所述的第一风道(2)与冷风室(6)之间设有第三风门(15)且第一风道(2)和热风室(7)之间设有第四风门(16)，所述的第二风道(3)和车外之间设有第五风门(17)，所述的第二风道(3)和主风室(5)之间设有第六风门(18)且第二风道(3)和和热风室(7)之间设有第七风门(19)，所述的热风室(7)和车外之间设有第八风门(20)，所述的冷风室(6)和车外之间设有第九风门(21)，所述的冷风室(6)和主风室(5)之间设有第十三风门(26)。

6.根据权利要求5所述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，其特征在于：还包括两端均分别连接在第一风道(2)上的混风风道(8)，所述的混风风道(8)的一端设置在第一风门(13)和车内之间，所述的混风风道(8)的另一端设置在第二风门(14)和车外之间，所述的混风风道(8)的任一端或两端设有第十风门(22)，所述的第一风道(2)和主风室(5)之间设有第十一风门(23)。

7.根据权利要求6所述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，其特征在于：还包括除霜风道(9)，所述的除霜风道(9)与第二风道(3)连通，所述的除霜风道(9)上设有第十二风门(24)。

8.根据权利要求7所述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，其特征在于：还包括控制器(11)，所述的控制器(11)分别与第一风门(13)、第二风门(14)、第三风门(15)、第四风门(16)、第五风门(17)、第六风门(18)、第七风门(19)、第八风门(20)、第九风门(21)、第十风门(22)、第十一风门(23)、第十二风门(24)、第十三风门(26)连接。

9.根据权利要求8所述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，其特征在于：每组半导体制冷片组(4)和电源之间均设有开关(12)，所述的半导体制冷片组(4)上还连接有功率调节器(25)，所述的功率调节器(25)与控制器(11)相连。

10.根据权利要求9所述的基于半导体制冷的电动汽车节能空调，其特征在于：所述的风机(1)的出口连接有供风风道(10)，在供风风道(10)、车内、车外均设有温度感应探头(27)，所述的温度感应探头(27)与控制器(11)相连。