CN107351642A - 一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统 - Google Patents

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胡云峰
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    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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Abstract

本发明公开了一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统，包括散热片、多级热电制冷芯片、热电控制器、汽车室外温度传感器、室内温度传感器及调温器，汽车供电系统输出电源经过稳压电路后连接到多级热电制冷芯片，散热片接在多级热电制冷芯片的冷端及热端，经过多级热电制冷芯片后的气流通过配气系统流向出风口进入车室，汽车室外温度传感器、室内温度传感器以及调温器分别与热电控制器连接，热电控制器控制多级热电制冷芯片的电流大小及电流方向。本发明以室外温度作为基准温度，通过多级热电制冷芯片实现车内制冷和取暖。

Description

一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统
技术领域
本发明涉及一种纯电动汽车空调系统，具体涉及一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统。
背景技术
汽车空调调节车厢内的温度、湿度、空气清洁度及空气流动性，给驾乘人员提供舒适的车内环境。完善的汽车空调系统一般由制冷系统、取暖系统、配气系统、电气控制系统四大部分组成。
在汽车空调的诸多功能中最重要的是维持舒适的室内温度。目前大多数轿车取暖使用发动机余热，以发动机的冷却水为热源进行取暖。纯电动汽车空调系统，由于缺少了发动机冷却水作为供热热源，如何向车内供热成为纯电动汽车空调系统的关键，为其研究开发提出了新的课题与挑战。因此许多供热方式被提出，主要有电加热供热、热电半导体供热、小型燃油加热器供热和热泵系统供热。
热电半导体供热，即热电制冷技术的特征是利用半导体材料组成热电偶，热电偶中P-N结在两端通以直流电之后产生温差。根据P-N结两端施加直流电的流向实现制冷或者制热。实际的热电制冷芯片是由一系列N型和P型热电材料构成。将热电制冷芯片接上直流电源，并在热电制冷芯片的冷、热端接上散热片后即构成典型的热电制冷器。
采用热电制冷器的纯电动汽车空调系统正是利用了半导体材料的热电性，将含有半导体材料的热电换热器代替传统汽车空调系统中的蒸发器，除去热空气中的热量和水分。同时采用热电元件的散热器可吸收热电“蒸发器”排出的热量，最终将热量散发到大气中。热电空调系统无制冷剂，不需要复杂的机械结构和管路，因此具有无噪声、结构紧凑的优点。
发明内容
鉴于此，本发明提供一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统，实现纯电动汽车的制冷和制热。
本发明通过以下技术方案实现。
一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统，包括散热片、多级热电制冷芯片、热电控制器、汽车室外温度传感器、室内温度传感器及调温器，汽车供电系统输出电源经过稳压电路后连接到多级热电制冷芯片，散热片接在多级热电制冷芯片的冷端及热端，经过多级热电制冷芯片后的气流通过配气系统流向出风口进入车室，汽车室外温度传感器、室内温度传感器以及调温器分别与热电控制器连接，热电控制器控制多级热电制冷芯片的电流大小及电流方向。
进一步地，所述多级热电制冷芯片选用2—3级热电制冷芯片，热电控制器控制每一级热电制冷器两侧的温度差。
进一步地，所述多级热电制冷芯片采用串联型电联接方式。
进一步地，所述多级热电制冷芯片和散热片接触的表面涂覆有导热硅脂材料。
本发明提供一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统，以室外温度作为基准温度，通过多级热电制冷芯片实现车内制冷和取暖。
附图说明
图1为热电制冷芯片结构示意图。
图2为多级热电制冷芯片结构示意图。
图3为一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统结构示意图。
图中：
1-散热片，2-多级热电制冷芯片，3-热电控制器，4-汽车室外温度传感器，5-室内温度传感器，6-调温器，7-经过多级热电制冷芯片后的气流，8-车室。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。本实施例在本发明技术方案下给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
需要说明的是，本说明书中附图的结构、比例、大小等，均仅用于配合说明书中所述内容，并非用以限定本发明可实施的限定条件。
一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统，如图3所示，由散热片1、多级热电制冷芯片2、热电控制器3、汽车室外温度传感器4、室内温度传感器5及调温器6组成，多级热电制冷芯片2以供电系统输出电源为动力源。供电系统输出电源经过稳压电路后连接到多级热电制冷芯片2，散热片1接在多级热电制冷芯片2的冷、热端。经过多级热电制冷芯片后的气流7通过配气系统流向出风口进入车室8。热电控制器3采集汽车室外温度传感器4、室内温度传感器5以及调温器6的信息，控制多级热电制冷芯片2的电流大小及电流方向。
打开纯电动汽车空调开关时，热电控制器3采集汽车室外温度传感器4、室内温度传感器5及调温器6信号，以室外温度作为基准温度实现车内制冷或制热，根据需要调节的温度大小，计算出多级热电制冷芯片2的驱动直流电流大小和电流方向，热电控制器3控制每一级热电制冷器两侧的温度差，使其处于较高的效率区。
如图1所示，热电制冷芯片通常是由N、P两种类型不同的半导体热电材料经电导率较高的导流片串联而构成。若电流方向从空穴半导体(P)流向电子半导体(N)时，接头处温度升高并放出热量；反之，接头处温度降低并从外界吸收能量。
如图2所示，多级热电制冷芯片和散热片接触的表面用导热硅脂被涂覆，以降低接触热阻。环境温度范围大致为-40℃～40℃。研究发现人类的热舒适性温度为22℃～25℃。那么冷、热端温差范围为18℃～65℃左右。若拟获得需要的制冷或制热量，需要较多对热电偶。对于冷、热端需要实现较大温差或较大制冷量的工况，若仅用单级热电模块则很难满足要求。同时，单级热电片即使在较大温差下工作，其制冷系数也会显著降低，制冷运行工况随之严重恶化。故采用多级热电制冷芯片2组成热电不失为解决问题的一个方案。
多级热电制冷芯片2推荐选用2—3级，因其表现的性能最佳。为了保证每一级热电制冷芯片均处于最佳工作电流工况，选择上一级热电偶元件长度比下一级热电偶元件长度略长。
通过多级热电制冷芯片2实现制冷和取暖。热电制冷系统实际工作时主要包括四个基本效应，分别为塞贝克效应、帕尔贴效应、汤姆逊效应和傅立叶效应。塞贝克效应指的是，由两种性质不同材料组成的电路，如果两个材料结点之间存在温差，则在电路中产生电动势的现象。帕尔贴效应指的是，直流电通过两种不同性质导电材料构成的电路回路时，结点上产生吸热或放热的现象。对于半导体热电偶，帕尔贴效应特别显著。当电流方向从空穴半导体(P)流向电子半导体(N)时，接头处温度升高并放出热量；反之，接头处温度降低并从外界吸收能量。汤姆逊效应指的是若电流流过有温度梯度的导体，则在导体和周围环境之间将进行能量交换的现象。基于这四个效应，可以制造出实现热能与电能之间相互转换的热电器件。
多级热电制冷芯片2采用串联型电联接方式。对于串联型热电堆的电联接方式，前一级和后一级电堆的电联接要求在同温层下联接，以减小损失温差。热电控制器3控制每一级热电制冷器两侧的温度差，使其处于较高的效率区。
多级热电制冷芯片和散热片接触的表面用导热硅脂被涂覆，以降低接触热阻。
由于不同热电材料费米能级不同，当载流子从低能级向高能级输运时，对应的热电元件端面表现为需要从外界吸收能量，即为冷端；相反，当载流子从高能级向低能级输运时，对应的热电元件端面表现为需要向外界释放多余的能量,即为热端。在P-N结交替联接的同一侧接触界面以热的形式吸收或释放热量，并通过配气系统风门将冷、热风送到驾驶室内。

Claims (4)

1.一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统，其特征在于，包括散热片、多级热电制冷芯片、热电控制器、汽车室外温度传感器、室内温度传感器及调温器，汽车供电系统输出电源经过稳压电路后连接到多级热电制冷芯片，散热片接在多级热电制冷芯片的冷端及热端，经过多级热电制冷芯片后的气流通过配气系统流向出风口进入车室，汽车室外温度传感器、室内温度传感器以及调温器分别与热电控制器连接，热电控制器控制多级热电制冷芯片的电流大小及电流方向。
2.如权利要求1所述的一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统，其特征在于，所述多级热电制冷芯片选用2—3级热电制冷芯片，热电控制器控制每一级热电制冷器两侧的温度差。
3.如权利要求1所述的一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统，其特征在于，所述多级热电制冷芯片采用串联型电联接方式。
4.如权利要求1所述的一种采用多级热电制冷器的纯电动汽车空调系统，其特征在于，所述多级热电制冷芯片和散热片接触的表面涂覆有导热硅脂材料。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110456842A (zh) * 2018-05-08 2019-11-15 北京中科生仪科技有限公司 一种用于核酸反应的温度控制装置和方法
CN111403504A (zh) * 2020-03-23 2020-07-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种大靶面探测器阵列式多级半导体制冷方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0439577A (ja) * 1990-06-04 1992-02-10 Nippondenso Co Ltd 電子冷凍装置
CN2386400Y (zh) * 1999-02-24 2000-07-05 刘万辉 多级半导体制冷装置
KR20050018699A (ko) * 2003-08-08 2005-02-24 현대자동차주식회사 열전 반도체를 이용한 자동차용 냉각 장치 및 그 제어 방법
CN2919141Y (zh) * 2006-03-03 2007-07-04 浙江工业大学 基于半导体致冷技术和热超导技术的温度调节装置
CN201881850U (zh) * 2010-12-30 2011-06-29 陈志明 一种汽车电子空调
CN203713474U (zh) * 2013-11-19 2014-07-16 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种辅助汽车空调的装置
CN204020475U (zh) * 2014-06-13 2014-12-17 廖森林 汽车帕尔贴效应冷暖空调
CN105371522A (zh) * 2014-08-29 2016-03-02 陈树山 一种多级半导体温差电制冷组件
CN205344440U (zh) * 2016-02-01 2016-06-29 珠海格力电器股份有限公司 一种车载空调制热装置及汽车

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0439577A (ja) * 1990-06-04 1992-02-10 Nippondenso Co Ltd 電子冷凍装置
CN2386400Y (zh) * 1999-02-24 2000-07-05 刘万辉 多级半导体制冷装置
KR20050018699A (ko) * 2003-08-08 2005-02-24 현대자동차주식회사 열전 반도체를 이용한 자동차용 냉각 장치 및 그 제어 방법
CN2919141Y (zh) * 2006-03-03 2007-07-04 浙江工业大学 基于半导体致冷技术和热超导技术的温度调节装置
CN201881850U (zh) * 2010-12-30 2011-06-29 陈志明 一种汽车电子空调
CN203713474U (zh) * 2013-11-19 2014-07-16 浙江吉利汽车研究院有限公司 一种辅助汽车空调的装置
CN204020475U (zh) * 2014-06-13 2014-12-17 廖森林 汽车帕尔贴效应冷暖空调
CN105371522A (zh) * 2014-08-29 2016-03-02 陈树山 一种多级半导体温差电制冷组件
CN205344440U (zh) * 2016-02-01 2016-06-29 珠海格力电器股份有限公司 一种车载空调制热装置及汽车

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110456842A (zh) * 2018-05-08 2019-11-15 北京中科生仪科技有限公司 一种用于核酸反应的温度控制装置和方法
CN111403504A (zh) * 2020-03-23 2020-07-10 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种大靶面探测器阵列式多级半导体制冷方法

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