CN107962928A - 基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温及净化系统 - Google Patents

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吴夷敏
张周灿
曾春年
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Abstract

本发明提供一种基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，包括太阳能电池板、DC/DC变换模块、蓄电池、驻车状态检测寄存器、冷却层、温度传感器、红外线探测仪、处理器和降温机构，当驻车状态检测寄存器检测校车处于驻车状态时蓄电池开始供电从而启动；所述的驻车状态为汽车停车熄火一段时间后的状态；当温度传感器检测车内温度超过高温阈值，则启动降温机构和红外线探测仪进行生命迹象扫描；当车内温度低于低温阈值，则停止降温机构和红外线探测仪；当红外线探测仪检测车内有生命迹象，则下降车窗一定距离，同时发出报警。本发明绿色环保，所选设备造价便宜，整体效果明显。

Description

基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温及净化系统
技术领域
本发明属于汽车通风降温技术领域，具体涉及一种基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温及净化系统。
背景技术
上世纪70年代以来，随着能源危机的加剧，有机太阳能电池作为一种有着巨大潜力的可再生能源吸引了越来越多的关注。同时与人们日常生活息息相关的汽车行业也进入了快速发展的阶段。在炎热的夏天，由于室内停车场的不足导致大量的车辆在太阳底下暴晒，以至于车内温度急剧升高，高温会大大减少汽车内部饰品（如：座位上皮饰）的使用寿命，增加汽车内饰材料中有毒气体的挥发，对驾驶员造成很大的影响。更是多次发生老人、小孩被遗忘在车内，车内温度过高致死事件。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温及净化系统，绿色环保，造价便宜且效果明显。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：它包括太阳能电池板、DC/DC变换模块、蓄电池、驻车状态检测寄存器、冷却层、温度传感器、红外线探测仪、处理器和降温机构，其中太阳能电池板设置在校车顶部，冷却层设置在太阳能电池板与校车顶部之间、且与降温机构的冷气出口和车载空调的通风口相连通，降温机构的冷气出口与车厢连通，温度传感器和红外线探测仪设置在车厢内；
太阳能电池板的输出端通过DC/DC变换模块与蓄电池连接进行充电；温度传感器和红外线探测仪的输出端分别与处理器的输入端连接，处理器的输出端分别与降温机构和车窗控制单元连接；蓄电池为温度传感器、红外线探测仪、处理器和降温机构供电，且蓄电池的输出端连接有所述的驻车状态检测寄存器；所述的处理器中包含计算机程序用于完成以下步骤：
S1、唤醒：当驻车状态检测寄存器检测校车处于驻车状态时蓄电池开始供电从而启动；所述的驻车状态为汽车停车熄火一段时间后的状态；
S2、温度检测及控制：当温度传感器检测车内温度超过高温阈值，则启动降温机构和红外线探测仪进行生命迹象扫描；当车内温度低于低温阈值，则停止降温机构和红外线探测仪；
S3、安全检测及控制：当红外线探测仪检测车内有生命迹象，则下降车窗一定距离，同时发出报警。
按上述方案，所述的冷却层内设有由所述处理器控制的风机。
按上述方案，所述的太阳能电池板为P型半导体薄膜，贴合在校车顶部外，冷却层设置在校车顶部内、与车厢之间设有底板；冷却层的后部连有空腔，所述的降温机构设置在空腔内。
按上述方案，所述的底板为塑料、不锈钢、铝合金及玻璃中的一种。
按上述方案，所述的DC/DC变换模块包括电压电流采集单元、MPPT控制单元及DC/DC主拓扑结构；其中，电压电流采集单元采集太阳能电池板的输出电压电流；MPPT控制单元通过采集的输出电压电流判断太阳能电池板的工作状态，从而确定扰动方向并相应改变DC/DC主拓扑结构的占空比使内外阻抗匹配，使太阳能电池板维持在最大功率点。
按上述方案，所述的DC/DC变换模块与蓄电池之间连有防止蓄电池过充的电量检测寄存器。
按上述方案，所述的S2的高温阈值为40摄氏度，低温阈值为26摄氏度。
按上述方案，所述的S2中还包括当车内温度超过超高温阈值时，则下降车窗一定距离。
按上述方案，所述的超高温阈值为50摄氏度。
按上述方案，所述的S3中的一定距离为3cm。
基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化监控平台，其特征在于：包括通过网络连接的服务器、监控端和位于校车内的车载端，其中车载端中设有所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统；所述的服务器用于存储车载端采集和发送的所有数据，监控端用于从服务器调用数据并监控。
本发明的有益效果为：利用太阳能电池作为电源给车内降温，根据红外线探测仪检测车内有无生命特征从而控制车门玻璃升降与无线报警；利用太阳能提供能源，与原校车内的控制系统不相冲突，不依赖发动机起动，避免出现狭窄空间内一氧化碳中毒或燃油处于低水平状态时造成的降温失败，且绿色环保，所选设备造价便宜，整体效果明显。
附图说明
图1为本发明一实施例的原理框图。
图2为本发明一实施例的运行流程图。
图3为本发明一实施例的安装结构示意图。
图中：1-太阳能电池板、2-底板、3-顶板、4-红外线探测仪、5-温度传感器、6-冷却层、7-降温机构、8-风机、9-无线通讯装置、10-DC/DC变换模块、11-蓄电池、12-处理器。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，如图1和图3所示，它包括太阳能电池板1、DC/DC变换模块10、蓄电池11、驻车状态检测寄存器、冷却层6、温度传感器5、红外线探测仪4、处理器12和降温机构7，其中太阳能电池板1设置在校车顶部，冷却层6设置在太阳能电池板1与校车顶部之间、且与降温机构7的冷气出口和车载空调的通风口相连通，降温机构7的冷气出口与车厢连通，温度传感器5和红外线探测仪4设置在车厢内。
太阳能电池板1的输出端通过DC/DC变换模块10与蓄电池11连接进行充电；温度传感器5和红外线探测仪4的输出端分别与处理器12的输入端连接，处理器12的输出端分别与降温机构7和车窗控制单元连接；蓄电池11为温度传感器5、红外线探测仪4、处理器12和降温机构7供电，且蓄电池11的输出端连接有所述的驻车状态检测寄存器；所述的处理器12中包含计算机程序用于完成以下步骤，如图2所示：
S1、唤醒：当驻车状态检测寄存器检测校车处于驻车状态时蓄电池开始供电从而启动；所述的驻车状态为汽车停车熄火一段时间后的状态。
S2、温度检测及控制：当温度传感器检测车内温度超过高温阈值（本实施例为40摄氏度），则启动降温机构和红外线探测仪进行生命迹象扫描；当车内温度低于低温阈值（本实施例为26摄氏度），则停止降温机构和红外线探测仪。可选的，还可以包括当车内温度超过超高温阈值（本实施例为50摄氏度）时，则下降车窗一定距离（例如3cm）。
S3、安全检测及控制：当红外线探测仪检测车内有生命迹象，则下降车窗一定距离（例如3cm），同时发出报警。
优选的，所述的冷却层6内设有由所述处理器12控制的风机8。本实施例中，所述的太阳能电池板1为P型半导体薄膜，在P型半导体是在纯净的硅晶体中加入三价元素（如硼），使之取代晶格中硅原子的位置。P型半导体中空穴的浓度大于自由电子的浓度，称为多数载流子。自由电子为少数载流子。杂质原子中的空位吸收电子，称受主原体。P型半导体中，掺入的杂质越多，空穴浓度越高，导电气能也就越强。选用双(乙烯二硫代)四硫富瓦烯作为有机薄膜电子材料。P型半导体薄膜贴合在校车顶部外的顶板3上，冷却层6设置在校车顶部内、与车厢之间设有底板2；冷却层6的后部连有空腔，所述的降温机构7和风机8设置在空腔内。冷却层6两端与降温机构7的冷气出口相通，冷气进入冷却层6给工作中发热的太阳能电池板1降温。冷却层6上下表面应与车顶完全贴合的圆角矩形并有一定的高度。冷却层6端口处装一个由太阳能电池驱动的小型风扇（即风机8），加快冷却层内空气的流动。
进一步的，所述的底板2为塑料、不锈钢、铝合金及玻璃中的一种。
再进一步的，所述的DC/DC变换模块10包括电压电流采集单元、MPPT控制单元及DC/DC主拓扑结构；其中，电压电流采集单元采集太阳能电池板的输出电压电流；MPPT控制单元通过采集的输出电压电流判断太阳能电池板的工作状态，从而确定扰动方向并相应改变DC/DC主拓扑结构的占空比使内外阻抗匹配，使太阳能电池板维持在最大功率点。
优选的，所述的DC/DC变换模块10与蓄电池11之间连有防止蓄电池过充的电量检测寄存器。
进一步优选的，车厢前端设有无线通讯装置9，能够将报警信号无线发出，报警方式可以为发送短信或拨打警示电话等。红外线探测仪4、降温机构7、无线通讯装置9与蓄电池11之间连有高温检测寄存器，只在高温状态下工作。温度传感器5在驻车状态下不断检测温度，并反馈信号给处理器12。温度传感器5安装于车顶内部中间位置；其红外线探测仪4在驻车状态下全方位扫描车内有无生命特征，安装于车顶内部中间位置。降温机构7包括制冷部件和风扇，制冷部件放于后排座位下方，风扇安与其后，工作时将冷风吹出并加快车内空气流动。其通风管道与车载空调通风管道相连，并在车载空调空风口处安置风机8，加快空气流动，降低车内温度。温度传感器5检测车内温度大于所述的预设温度时启动红外线探测仪4与降温机构7，其红外线探测仪探测到有生命特征时报警装置启动同时车窗玻璃自动下降3cm。其降温机构7失效时，当温度传感器5检测车内温度达到50度时，启动强制开窗功能，车窗玻璃同样自动下降3cm，增强通风，排出车内有毒气体，保护乘车人健康。
本发明中用温度传感器5检测车内温度，当车内温度达到预设高温值时车内降温机构与红外线探测仪4同时工作，降低车内温度并检测车内有无生命迹象。若车内有生命特征是会触发车内无线报警装置，向相关人员发出警示信息，杜绝孩童遗忘车内致死案件的发生。
本发明中太阳能电池板1与蓄电池11之间连有DC/DC变换模块10，使变化范围大的不稳定太阳能电池电压转换为合适的充电电压；其内部嵌入MPPT控制器，匹配外部负载阻抗与太阳能电池内部阻抗，使太阳能电池输出功率维持最大，大大提升了太阳能电池的利用效率。
本发明的太阳能电池在太阳光照射下，经光电转换把太阳能转变成电能给蓄电池充电，降低车内温度的同时，减少了长时间高温对车内饰品劳损与汽车内部部件的老化，给人提供一个更好的开车、乘车环境。系统结构简单，安全节能，绿色环保。
基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化监控平台，包括通过网络连接的服务器、监控端和位于校车内的车载端，其中车载端中设有所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统；所述的服务器用于存储车载端采集和发送的所有数据，监控端用于从服务器调用数据并监控，能够多车联网使用，统一监控。
本次设计中太阳能电池吸收光能发生光电作用，产生变化范围较大的电压经过DC/DC变换模块10，输出较稳定的电压给蓄电池11充电。此次选用由两个12V铅酸蓄电池串联而成的24V铅酸蓄电池，升压式DC/DC变换器，不稳定的输入电压幅值上升到24V左右给铅酸蓄电池供电。太阳能电池板1工作产生电压通过电压电流采集单元采集太阳能电池板1的电压电流值，利用观察扰动法对最大功率的跟踪控制。MPPT控制单元通过采集值判断太阳能电池板工作状态，从而确定扰动方向。DC/DC变换器内部嵌入的写入的相关算法的MPPT控制器可寻找到太阳能电池工作的最大功率点。MPPT控制器通过PWM波改变DC/DC变换器占空比，匹配外部负载的阻抗与太阳能电池板的内阻，使太阳能电池板1工作维持在最大功率点。本次设计中DC/DC变换模块10、24V铅酸蓄电池及处理器12安装在后车厢底部。DC/DC变换模块10、蓄电池11与处理器12三者之间电气相连。DC/DC变换模块10与蓄电池11之间连有用于电量检测的第一继电器，当蓄电池11电量达到95%时，第一继电器断开，防止过充，保护蓄电池。在蓄电池与负载模块之间连有用于驻车状态检测的第二继电器，只在驻车状态下蓄电池才会给负载模块供电。在驻车状态下（本次设计中规定驻车状态是指汽车停车熄火10分钟以后的状态），温度传感器5检测车内温度变化。所述处理器内部存有三预设的温度值，预设高温度值为40度，低温值为26度，高温强制开窗值50度。当检测到车内温度大于预设温度高值40时，第三继电器连通，蓄电池11给降温机构、无线9通讯装置、红外线探测仪4供电。同时处理器12接受信号触发降温机构7与红外线探测仪4工作，降温机构7由电气制冷部件与风扇组成，安装于汽车后备箱上方，红外线探测仪4安置于汽车内部顶端的中部，以便扫描更大范围的空间。电气制冷部件接通同时风扇通电，通过风扇把冷空气吹向车内，风机通风口与车载空调通风口相通，并在车载空调通风口处安装小型风扇加快冷气流通，同时风机与冷却层相通，部分冷空气进入冷却层6给太阳能电池板1降温。降温机构7工作的同时车内温度会下降，当温度传感器5检测到温度低于处理器12内设的低温度值时，降温机构7停止工作，风机正常运行为车内增加空气流通使车内温度维持在一个合适的范围内。本次设计中太阳能电池车载驻车降温及通风系统，在驻车状态下，随着车内温度上升，温度传感器5检测车内温度高于预设温度值时，降温机构7开始工作的同时红外线生命探测仪4开始不断全方位扫描车内有无生命特征。如发现车内有生命特征，处理器12接收信号触发车窗玻璃控制开关与无线通讯装置9工作。车窗玻璃自动下降3cm以保证车内通风；无线通讯装置9将会给预先存储的电话联系人拨号联系已通知车主或相关人员车内存在生命特征，减少孩童遗忘车内事件发生。若车内降温系统失效时，当温度传感器检测车内温度达到50度时，车窗强制下降功能启动，车窗自动下降3cm，保持车内通风，排除车内有害气体，保护乘车人健康。本发明能有效降低车内温度，利用太阳能提供能量，在驻车状态下使车内保持较为舒适的环境，而且基本杜绝了小孩老人被遗忘在车内，高温致死案件的发生。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：它包括太阳能电池板、DC/DC变换模块、蓄电池、驻车状态检测寄存器、冷却层、温度传感器、红外线探测仪、处理器和降温机构，其中太阳能电池板设置在校车顶部，冷却层设置在太阳能电池板与校车顶部之间、且与降温机构的冷气出口和车载空调的通风口相连通，降温机构的冷气出口与车厢连通，温度传感器和红外线探测仪设置在车厢内；
太阳能电池板的输出端通过DC/DC变换模块与蓄电池连接进行充电；温度传感器和红外线探测仪的输出端分别与处理器的输入端连接，处理器的输出端分别与降温机构和车窗控制单元连接；蓄电池为温度传感器、红外线探测仪、处理器和降温机构供电，且蓄电池的输出端连接有所述的驻车状态检测寄存器；所述的处理器中包含计算机程序用于完成以下步骤：
S1、唤醒：当驻车状态检测寄存器检测校车处于驻车状态时蓄电池开始供电从而启动；所述的驻车状态为汽车停车熄火一段时间后的状态；
S2、温度检测及控制：当温度传感器检测车内温度超过高温阈值，则启动降温机构和红外线探测仪进行生命迹象扫描；当车内温度低于低温阈值，则停止降温机构和红外线探测仪；
S3、安全检测及控制：当红外线探测仪检测车内有生命迹象，则下降车窗一定距离，同时发出报警。
2.根据权利要求1所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：所述的冷却层内设有由所述处理器控制的风机。
3.根据权利要求1或2所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：所述的太阳能电池板为P型半导体薄膜，贴合在校车顶部外，冷却层设置在校车顶部内、与车厢之间设有底板；冷却层的后部连有空腔，所述的降温机构设置在空腔内。
4.根据权利要求3所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：所述的底板为塑料、不锈钢、铝合金及玻璃中的一种。
5.根据权利要求1所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：所述的DC/DC变换模块包括电压电流采集单元、MPPT控制单元及DC/DC主拓扑结构；其中，电压电流采集单元采集太阳能电池板的输出电压电流；MPPT控制单元通过采集的输出电压电流判断太阳能电池板的工作状态，从而确定扰动方向并相应改变DC/DC主拓扑结构的占空比使内外阻抗匹配，使太阳能电池板维持在最大功率点。
6.根据权利要求1或5所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：所述的DC/DC变换模块与蓄电池之间连有防止蓄电池过充的电量检测寄存器。
7.根据权利要求1所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：所述的S2的高温阈值为40摄氏度，低温阈值为26摄氏度。
8.根据权利要求1所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：所述的S2中还包括当车内温度超过超高温阈值时，则下降车窗一定距离。
9.根据权利要求8所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：所述的超高温阈值为50摄氏度。
10.根据权利要求1所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统，其特征在于：所述的S3中的一定距离为3cm。
11.基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化监控平台，其特征在于：包括通过网络连接的服务器、监控端和位于校车内的车载端，其中车载端中设有权利要求1至10中任意一项所述的基于太阳能电池的校车车载驻车智能降温净化系统；所述的服务器用于存储车载端采集和发送的所有数据，监控端用于从服务器调用数据并监控。
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