CN111086425A - 一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统及方法，所述冷却降温系统包括发电单元、耗电单元和制冷单元，其中所述发电单元包括依次连接的半导体发电片、电压调节器和储能蓄电池；所述耗电单元包括温度传感器和控制单元；所述制冷单元包括半导体制冷片、散热片和吸热片；本发明通过位于汽车尾气管道周围的半导体发电片基于热电温差原理产生直流电，并通过电压调节器调节电流电压至储能蓄电池所需输入电压；将温度传感器感测到的温度值反馈到存储控制器并与所设定的温度对比，根据对比结果通过电压控制器调节控制储能蓄电池输出的电流电压，对所述半导体制冷片实现瞬时降温，从而实现对汽车座椅的冷却降温。

Description

一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统及方法
技术领域
本发明涉及汽车制冷降温技术领域，具体涉及一种基于热电器件瞬态制冷机理，可迅速给车载座椅实现制冷和降温的系统及方法。
背景技术
随着国民经济水平的提升，汽车已经成为了普遍的出行工具，尤其在炎热的夏天，人们的外出更是离不开它。但存在这样一种现象，人们在准备开车之前，通常会先打开空调或者车门窗，等待一段时间后，再坐入车内。这其实主要是因为，在夏天，汽车一般处于暴晒状态，车内空间狭小，车座椅又大多为黑色皮革材质制成，吸收热量的能力强，表面温度甚至可达四十多摄氏度。若是直接坐入车内，会使得人们产生“热烫”的体感。此外，长时间处于高温闷热情况下，会影响驾驶的舒适度。并且热量若不及时散出，会导致人体出现头晕、胸闷等症状，严重时可引起晕厥甚至死亡。
针对这一现象，现有的技术方案中，最常见的方法是打开车门自然通风，或是打开空调对车座椅进行降温一段时间后，再坐入车内。此外，如专利CN106274581A公开了一种降温除湿座椅，其座椅主体内设有多个离心式风扇，离心式风扇与汽车电瓶及控制器相连，座椅主体盆骨处和脊背处设有多个出风口，出风口内设有固定通风层和活动通风层，活动通风层可在固定通风层表面水平转动，达到降温除湿的目的。又如专利CN206374597U公开了一种汽车座椅，其上包括了一膨胀阀及一存储罐，存储罐内存储了冷凝剂，冷凝剂经膨胀阀流出后变成了低温低压的气体，这些气体再经过气体通道从喷气孔流出至座椅垫表面，从而实现了对汽车座椅降温。再如专利CN109334526A提供了一种专门对人们臀部和背部进行降温的散热汽车座椅，座椅包括了安装板、立架、靠架、安装架、承重架、皮套、滤网套、轴座、阻尼转轴、盖板、水箱、水泵、挡板、控制箱等，当用户按下总开关对控制箱内的电路进行供电，温度传感器触发控制模块控制制冷系统模块进行制冷，使得水温保持预设温度值，最终给人们进行降温。
现有的设计方案中，最主要的问题是采取打开车门对车座椅自然通风降温的方式需要较长的时间，且降温效果并不理想。结合采用开启车内空调的方法，一方面会造成电力资源的浪费，另一方面车座椅在被暴晒后，表面温度很高，即便空调温度调低，短时间内人体与车座接触后依旧有烫热的不适感。而通过安装冷凝剂瓶罐之类的方式，虽能达到降温的目的，但是携带不便捷，且需要定期更换制冷剂。此外，现有设计中的电力供应大多来源于汽车电瓶，这造成了一定的能源过耗。所以，有必要提出一种能有效地实现车载座椅冷却降温的系统及方法，以解决上述问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种可以根据外界环境实现快速降温并且能够智能调节温度的车载座椅冷却降温系统及方法，该系统及方法结构简单、节约能源、操作便捷。
为实现上述目的，本发明首先提出一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统，包括发电单元、耗电单元和制冷单元；其中，
所述发电单元包括依次连接的半导体发电片、电压调节器和储能蓄电池；所述半导体发电片与汽车尾气管道相接触，并安装在汽车尾气管道周围；所述电压调节器和储能蓄电池均安装于汽车内部，用于调节所述半导体发电片输出的电流电压至所述储能蓄电池限定输入电压内；
所述耗电单元包括温度传感器和控制单元；所述温度传感器安装于座椅背侧，用于检测车内温度并将检测值反馈给控制单元；所述控制单元包括开关控制器、电压控制器和存储控制器，所述开关控制器用于控制电路的导通与断开，所述电压控制器用于调节控制所述储能蓄电池输出的电流或电压大小，所述存储控制器用于记录所述温度传感器检测到的温度值；
所述制冷单元包括半导体制冷片、散热片和吸热片；所述半导体制冷片安装在座椅靠背内，所述散热片与所述半导体制冷片发热一侧相贴合，用于散出热量；所述吸热片与所述半导体制冷片制冷一侧相贴合，用于吸热降温；所述半导体制冷片连接至所述储能蓄电池，所述控制单元根据温度传感器的反馈值调节所述储能蓄电池输出的电流或电压，实现短时间内半导体制冷片的温度骤变。
进一步的，所述耗电单元还包括速度传感器，所述速度传感器安装座椅的侧面，用于检测汽车车速。
进一步的，所述耗电单元还包括蜂鸣器，所述蜂鸣器与所述速度传感器相连，安装于座椅安全带一侧，用于发出蜂鸣声，提示驾驶员系好安全带。
进一步的，所述温度传感器为红外线温度传感器。
进一步的，所述散热片和吸热片均为铜质材料。
本发明还提出一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温方法，包括以下步骤：当汽车启动时，位于汽车尾气管道周围的半导体发电片基于热电温差原理产生直流电，并通过电压调节器调节电流电压至储能蓄电池所需输入电压；将温度传感器感测到的温度值反馈到存储控制器并与所设定的温度对比，根据对比结果通过电压控制器调节控制储能蓄电池输出的电流电压，对所述半导体制冷片实现瞬时降温；所述半导体制冷片制冷一侧将冷温传递给所述吸热片，发热一侧将高温热量传递给所述散热片。
进一步的，当汽车行驶时，速度传感器感测汽车行驶速度并反馈信号给蜂鸣器，汽车一旦行驶而安全带未扣，则所述蜂鸣器发出蜂鸣声，提示驾驶员系好安全带。
本发明的有益效果为：
炎热的环境下，汽车驾驶员面对“烫热”的座椅，启动控制开关，系统开始处于工作状态，通过布置的半导体发电片输出电流，促使半导体制冷片工作。此外，控制单元通过速度传感器感测到的车速反馈蜂鸣器工作，通过温度传感器感测到的外界温度调节控制电流大小，利用半导体热电制冷器的瞬态制冷机理，对汽车座椅表面进行短时间内的迅速冷却降温。系统整体结构轻便，操作及安装简单，无噪音，节能环保，成本低廉，安全性高。一方面实现了对能源的有效利用，另一方面可以很好地解决夏季高温热环境下，烫热的汽车座椅对驾驶员造成的系列影响，对人们有极大的便利性。
附图说明
图1为本发明所述基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统的工作原理示意图；
图2为本发明所述发电单元结构示意图；
图3为本发明所述耗电单元与制冷单元在座椅上的安装结构示意图；
其中，101-半导体发电片，102-电压调节器，103-储能蓄电池，201-速度传感器，202-蜂鸣器，203-半导体制冷片，204-温度传感器，205-控制单元，206-散热片，207-吸热片。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统，包括发电单元、耗电单元和制冷单元。
所述发电单元包括依次连接的半导体发电片101、电压调节器102和储能蓄电池103。所述半导体发电片101与汽车尾气管道相接触，并安装在汽车尾气管道周围，具体的，所述半导体发电片101一侧布置于汽车尾气管道四周，用于吸收高温热量，另一侧则与高温尾气隔绝，并进行通风散热，半导体发电片两侧面会因形成温差而产生电流。所述电压调节器102安装于汽车内部，用于调节所述半导体发电片101输出的电流电压至所述储能蓄电池103所需电压。
其中，所述半导体发电片101为市面常见的TEC1-12706型号，额定电压12V；电压调节器102为DC/DC模块；储能蓄电池103为常见额定电压12V，容量54Ah蓄电池。
所述耗电单元包括温度传感器204和控制单元205。所述温度传感器204安装于座椅背侧，用于检测车内温度并将检测值反馈给控制单元205。所述控制单元205包括开关控制器、电压控制器和存储控制器，所述开关控制器用于控制电路的导通与断开，所述电压控制器用于调节控制所述储能蓄电池103输出的电流或电压大小，所述存储控制器用于记录所述温度传感器204检测到的温度值。
其中，所述温度传感器204为红外线温度传感器。所述开关控制器为手动按钮开关，用于控制系统的运行状态。
所述制冷单元包括半导体制冷片203、散热片206和吸热片207，所述散热片206与所述半导体制冷片203发热一侧相贴合，用于散出半导体制冷片制热面产生的热量；所述吸热片207与所述半导体制冷片203制冷一侧相贴合，用于吸收制冷面产生的冷量。所述半导体制冷片203安装在座椅靠背内，制冷一侧朝向人体与所述吸热片207相连，制热一侧背向人体与所述散热片206相连。所述半导体制冷片203经所述控制单元205连接至所述储能蓄电池103，所述控制单元205根据温度传感器204的反馈值调节所述储能蓄电池103输出的电流或电压，实现短时间内半导体制冷片203的温度骤变。
其中，所述半导体制冷片203为常见的TEC1-12706型号，所述散热片206和吸热片207均为铜质材料。
优选的，所述耗电单元还包括速度传感器201，所述速度传感器20为市面常见的速度传感器，安装座椅的侧面，用于检测汽车车速。进一步的，所述耗电单元还包括蜂鸣器202，所述蜂鸣器202与所述速度传感器201相连，安装于座椅安全带一侧，用于发出蜂鸣声，提示驾驶员系好安全带，安全驾驶。
所述发电单元用于产生电能并将其储存至储能蓄电池；所述储能蓄电池中的电能用于给半导体发电片、电压调节器、半导体制冷片、温度传感器、速度传感器、控制器以及蜂鸣器提供电力。
一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温方法，包括以下步骤：当汽车启动时，贴合于汽车尾气管道一侧的半导体发电片吸收来自于汽车的排气余热，另一侧则通风散热，半导体发电片101两侧形成温差因而产生电流，电流经电压调节器102调节至储能蓄电池103所需电压并存入其中。当打开所述控制开关导通电路后，整个冷却降温系统开始工作：温度传感器204感测外界温度变化，将温度传感器204感测到的温度值反馈到存储控制器并与所设定的温度对比，根据对比结果通过电压控制器调节控制储能蓄电池103输出的电流电压，对所述半导体制冷片203实现瞬时降温；其中，所述半导体制冷片203制冷一侧将冷温传递给所述吸热片207，发热一侧将高温热量传递给所述散热片206，即实现靠近人体的一侧实现快速降温。
优选的，当汽车行驶时，速度传感器201感测汽车行驶速度并反馈信号给蜂鸣器202，汽车一旦行驶而安全带未扣，则所述蜂鸣器202发出蜂鸣声，提示驾驶员系好安全带。
本发明提供的一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统及方法带来的有益效果是：在炎热的夏季，汽车驾驶员面对“烫热”的座椅，可利用半导体热电制冷器的瞬态制冷机理，通过此冷却降温系统及方法对汽车座椅表面进行短时间内的迅速冷却降温。系统整体结构轻便，方法切实可行，操作及安装简单，节能环保，不但实现了对能源的高效利用，还能解决高温热环境下，烫热的汽车座椅对驾驶员身心影响，对人们生活有很大的实际便利性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统，其特征在于，包括发电单元、耗电单元和制冷单元；其中，
所述发电单元包括依次连接的半导体发电片(101)、电压调节器(102)和储能蓄电池(103)；所述半导体发电片(101)与汽车尾气管道相接触，并安装在汽车尾气管道周围；所述电压调节器(102)和储能蓄电池(103)均安装于汽车内部，用于调节所述半导体发电片(101)输出的电流电压至所述储能蓄电池(103)限定输入电压内；
所述耗电单元包括温度传感器(204)和控制单元(205)；所述温度传感器(204)安装于座椅背侧，用于检测车内温度并将检测值反馈给控制单元(205)；所述控制单元(205)包括开关控制器、电压控制器和存储控制器，所述开关控制器用于控制电路的导通与断开，所述电压控制器用于调节控制所述储能蓄电池(103)输出的电流或电压大小，所述存储控制器用于记录所述温度传感器(204)检测到的温度值；
所述制冷单元包括半导体制冷片(203)、散热片(206)和吸热片(207)，所述半导体制冷片(203)安装在座椅靠背内，所述散热片(206)与所述半导体制冷片(203)发热一侧相贴合，用于散出热量；所述吸热片(207)与所述半导体制冷片(203)制冷一侧相贴合，用于吸热降温；所述半导体制冷片(203)经所述控制单元(205)连接至所述储能蓄电池(103)，所述控制单元(205)根据温度传感器(204)的反馈值调节所述储能蓄电池(103)输出的电流或电压，实现短时间内半导体制冷片(203)的温度骤变。
2.根据权利要求1所述的基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统，其特征在于，所述耗电单元还包括速度传感器(201)，所述速度传感器(201)安装座椅的侧面，用于检测汽车车速。
3.根据权利要求2所述的基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统，其特征在于，所述耗电单元还包括蜂鸣器(202)，所述蜂鸣器(202)与所述速度传感器(201)相连，安装于座椅安全带一侧，用于发出蜂鸣声，提示驾驶员系好安全带。
4.根据权利要求1所述的基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统，其特征在于，所述温度传感器(204)为红外线温度传感器。
5.根据权利要求1所述的基于热电器件的车载智能座椅冷却降温系统，其特征在于，所述散热片(206)和吸热片(207)均为铜质材料。
6.一种基于热电器件的车载智能座椅冷却降温方法，其特征在于，包括以下步骤：当汽车启动时，位于汽车尾气管道周围的半导体发电片(101)基于热电温差原理产生直流电，并通过电压调节器(102)调节电流电压至储能蓄电池(103)所需输入电压；将温度传感器(204)感测到的温度值反馈到存储控制器并与所设定的温度对比，根据对比结果通过电压控制器调节控制储能蓄电池(103)输出的电流电压，对所述半导体制冷片(203)实现瞬时降温；所述半导体制冷片(203)制冷一侧将冷温传递给所述吸热片(207)，发热一侧将高温热量传递给所述散热片(206)。
7.根据权利要求6所述的基于热电器件的车载智能座椅冷却降温方法，其特征在于，当汽车行驶时，速度传感器(201)感测汽车行驶速度并反馈信号给蜂鸣器(202)，汽车一旦行驶而安全带未扣，则所述蜂鸣器(202)发出蜂鸣声，提示驾驶员系好安全带。
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