CN115431859A - 一种半导体式车载冰箱 - Google Patents

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Abstract

本发明属于车载冰箱领域，具体涉及一种半导体式车载冰箱，利用帕尔贴效应为工作原理，在半导体芯片一侧布置到冷块和铝制冰箱内胆，将半导体芯片产生的冷量/热量与冰箱内空间进行热交换，并设置保温层防止冰箱内部热量/冷量流失；在另一侧布置散热片和散热风扇，将半导体芯片和外界空气进行热交换，进而使半导体芯片持续工作。调节开关进而调换半导体芯片的电源极性，就可以实现制冷/制热功能的切换。控制负责的开关线束相对独立，可根据不同使用需求以及整车布置环境的不同进行调整并且线束上可布置定位件以匹配副仪表板或者其他整车安装环境。本发明半导体式车载冰箱有轻量化、噪音低、可冷热切换、更便于在整车环境进行布置和使用等优点。

Description

一种半导体式车载冰箱
技术领域
本发明属于车载冰箱技术领域，具体涉及一种半导体式车载冰箱。
背景技术
车载冰箱作为一种可以有效提升用户驾乘体验的装备，在高端豪华车型、商务车型、长途卡车等领域多有装备。在车载冰箱工作过程中，需要通过热量交换在冰箱箱体与外界环境之间实现热量的转移，进而实现对于冰箱内部的温度调节。与此同时，作为布置在车辆上的装备，应同时考虑重量、体积、布置、噪音、震动及实用性等因素。
现有车辆所装备的车载冰箱多为压缩机式车载冰箱，通过压缩机压缩冷媒，使之变成高温气化状态，并送到冷凝器；冷凝器对外散热变成常温液态；经过干燥过滤器滤除系统中残留的水分和杂质；再经过毛细管节流降压；然后当常温低压的液态冷媒送到蒸发器(制冷区)时，蒸发器吸收箱内热量，并将液态冷媒蒸发为气态冷媒，从而达到制冷效果；最后冷媒再回到压缩机。重量大，体积大，噪音大，由此导致其对布置环境的要求条件较高。
综上，在现有车辆的前装车载冰箱市场中，装备的车载冰箱多为压缩机式车载冰箱，重量大，体积大，噪音大、有震动且只有制冷功能，在车辆布置，NVH，实用性等方面均会产生较大影响。
发明内容
本发明的目的就在于针对上述现有技术的不足，提供一种半导体式车载冰箱，以半导体芯片为制冷/制热部件，利用帕尔贴效应，由半导体芯片、冰箱内胆、散热模组、控制模组、开关线束构成，与现有主流压缩机式车载冰箱相比，具有轻量化、噪音低、布置便捷、应用场景广等优点。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种半导体式车载冰箱，以半导体芯片1为核心，将冰箱内胆2与半导体芯片1一侧相连接，并使用保温层3包裹；在半导体芯片1的另一侧连接散热模组4，控制模组5布置于散热模组4下方，并与开关线束6相连接；通过半导体芯片1，利用帕尔贴效应，在芯片两端产生温度差，通过热传导将能量传递至冰箱内部和通过散热模组4排出；通过操作开关可实现芯片电源极性的转换，从而实现制冷制热功能的切换与实现。
进一步地，所述半导体芯片1的工作原理为帕尔贴效应。
进一步地，所述冰箱内胆2为铝制材料，将半导体芯片1产生的热量/冷量与冰箱内部空间进行热交换。
进一步地，所述保温层3采用PUR材质，厚度不小于15mm。
进一步地，所述散热模组4采用铝制散热片，并配合散热风扇，使制冷芯片保持较低温度，帕尔贴效应持续进行。
进一步地，所述控制模组5具备制冷控制、制热控制、反极性保护、过载保护、过热控制及温度采集功能。
进一步地，所述开关线束6相对独立，开关为三向开关，调节功能为：关闭、制冷和制热，线束可根据环境调整长度，并且可依据所布置的整车环境不同而匹配不同的定位件。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明利用帕尔贴效应，使用电子芯片进行制冷，环保、无污染；
2、噪音小，除散热风扇外，无其他发声部件且工作过程中不会产生震动；
3、体积小，重量小，便于布置空间优化，降低布置难度；
4、增加制热功能，增加使用场景，提高实用性和利用率；
5、开关线束相对独立，可根据不同使用需求以及整车布置环境的不同进行调整。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1本发明半导体式车载冰箱结构示意图。
图中：1.半导体芯片 2.冰箱内胆 3.保温层 4.散热模组 5.控制模组6.开关线束；
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本发明半导体式车载冰箱，利用帕尔贴效应为工作原理，在半导体芯片1一侧布置冷块和铝制冰箱内胆2，将半导体芯片1产生的冷量/热量与冰箱内空间进行热交换，并设置保温层3防止冰箱内部热量/冷量流失；在另一侧布置散热片和散热风扇，将半导体芯片1和外界空气进行热交换，进而使半导体芯片1持续工作。调节半导体芯片1的电源极性，就可以实现制冷/制热功能的切换。开关线束6相对独立，可根据不同使用需求以及整车布置环境的不同进行调整，更适于整车的安装与布置。
如图1所示，本发明半导体式车载冰箱，包括一个半导体芯片1为核心，将冰箱内胆2布置在一侧并使用保温层3包裹，将散热模组4、控制模组5布置在另一侧，使用开关线束6连接控制。通过半导体芯片1，利用帕尔贴效应，在芯片两端产生温度差，通过热传导将能量传递至冰箱内部和通过散热模组4排出。通过操作开关可实现芯片电源极性的转换，从而实现制冷制热功能的切换与实现。
所述半导体芯片1的工作原理为帕尔贴效应。
所述冰箱内胆2为铝制材料，用以将半导体芯片产生的热量/冷量与冰箱内部空间进行热交换。
所述保温层3采用PUR材质，厚度不小于15mm。
所诉散热模组4采用铝制散热片，配合散热风扇，使制冷芯片保持较低温度，帕尔贴效应持续进行。
所述控制模组5具备制冷控制、制热控制、反极性保护、过载保护、过热控制、温度采集功能。
所诉开关线束6相对独立，开关为三向开关，调节功能为：关闭、制冷、制热。线束可根据环境调整长度，并且可依据所布置的整车环境不同而匹配不同的定位件。
在初始状态下，开关处于关闭状态，车载冰箱不进行工作。下面以制冷模式为例具体说明半导体式车载冰箱的工作过程：
1、打开开关，在半导体芯片1上加载12V工作电压，由于帕尔贴效应，半导体芯片靠近冰箱一侧吸热，产生冷源，通过热传导至冰箱内胆。
2、冰箱内胆2产生温降，其中直接接触半导体芯片部分会急速降温，并由该区域向冰箱内部其他区域进行热传导。同时，由于此时冰箱内部各部分温度不同，温度差会带来热对流，进而使冰箱内部整体空间开始温降。
3、在半导体芯片靠近散热模组3一侧，半导体芯片会产生热源，并通过热传导传递至散热器模组。
4、散热模组吸收的热量通过辐射传导逸散到周围环境中，风扇会促进这一过程的进行，从而降低散热模组的温度，使得散热模组可持续吸收并逸散半导体芯片所产生的热量，令半导体芯片可持续工作。
5、控制模组5布置在散热模组下侧，连接控制半导体芯片。开关线束6连接到控制模组上用以控制开关及功能。
要实现半导体式车载冰箱的制热过程，只需将加载在半导体芯片的12V电源极性对调即可。
经功能测试，本半导体式车载冰箱可实现在空载状态下，制冷运行30min，降温约15℃，制热运行30min，升温约25℃。在满负载状态下，制冷运行2小时，降温5℃；制热运行2小时，升温14℃。
目前压缩机式车载冰箱稳定运行时噪音约为45～50分贝，且需要考虑布置位置以及震动对于整车NVH的影响，而半导体式车载冰箱的稳定运行功率小于30分贝且不会有震动产生，由此可知在减小噪音和布置便捷性上半导体冰箱都具备着一定优势。
压缩机式车载冰箱和半导体式车载冰箱在冰箱储物结构上并无明显区别，重量体积跟随储物能力的不同而有所区别。而在制冷模块方面，压缩机式车载冰箱使用压缩机作为冷源，体积较大，重量通常在2kg左右；半导体式车载冰箱所使用的半导体芯片及其散热模组通常重量不会超过500g，且体积远小于压缩机体积，由此，半导体式车载冰箱在重量和体积上面也具备着一定优势。
本发明利用帕尔贴效应为工作原理，通过半导体芯片1实现车载冰箱内部和外界环境间的热量交换，进而实现制冷/制热功能。开关线束相对独立，可根据不同使用需求以及整车布置环境的不同进行调整，同时实现零件的轻量化、改善车辆NVH和降低布置难度。
与压缩机式车载冰箱相比，本发明具备如下优势：采用半导体制冷原理，利用电子芯片进行制冷，重量轻，体积小，环保无污染。除散热风扇外，无其他发声部件且工作过程中不会产生震动。零件体积小，便于布置空间优化，降低布置难度。增加制热功能，增加使用场景，提高实用性和利用率。开关线束相对独立，可根据不同使用需求以及整车布置环境的不同进行调整。注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims (7)

1.一种半导体式车载冰箱，其特征在于：以半导体芯片(1)为核心，将冰箱内胆(2)与半导体芯片(1)一侧相连接，并使用保温层(3)包裹；在半导体芯片(1)的另一侧连接散热模组(4)，控制模组(5)布置于散热模组(4)下方，并与开关线束(6)相连接；通过半导体芯片(1)利用帕尔贴效应能够在芯片两端产生温度差，通过热传导将能量传递至冰箱内部和通过散热模组(4)排出；通过操作开关可实现芯片电源极性的转换，从而实现制冷制热功能的切换与实现。
2.根据权利要求1所述的一种半导体式车载冰箱，其特征在于：所述半导体芯片(1)的工作原理为帕尔贴效应。
3.根据权利要求1所述的一种半导体式车载冰箱，其特征在于：所述冰箱内胆(2)为铝制材料，将半导体芯片(1)产生的热量/冷量与冰箱内部空间进行热交换。
4.根据权利要求1所述的一种半导体式车载冰箱，其特征在于：所述保温层(3)采用PUR材质，厚度不小于15mm。
5.根据权利要求1所述的一种半导体式车载冰箱，其特征在于：所述散热模组(4)采用铝制散热片，并配合散热风扇，使制冷芯片保持较低温度，帕尔贴效应持续进行。
6.根据权利要求1所述的一种半导体式车载冰箱，其特征在于：所述控制模组(5)具备制冷控制、制热控制、反极性保护、过载保护、过热控制及温度采集功能。
7.根据权利要求1所述的一种半导体式车载冰箱，其特征在于，所述开关线束(6)相对独立，开关为三向开关，具有关闭、制冷和制热调节功能，线束可根据环境调整长度，并且可依据所布置的整车环境不同而匹配不同的定位件。
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