CN209756709U - 汽车空调系统、汽车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种汽车空调系统，包括控制单元、太阳能板、蓄电池、空调装置及车内温度传感器；空调装置包括风道、和设置于风道路径上的鼓风机和蒸发器；半导体制冷片的冷面与蒸发器外壳抵接设置、热面位于风道外；蓄电池为系统待机供电，系统启动后控制单元控制太阳能板发电为空调装置供电，在检测到车厢内温度上升到第一温度阈值时，控制单元控制风道处于内循环模式并控制鼓风机、蒸发器及半导体制冷片工作；在检测到车厢内温度下降到第二温度阈值时，控制单元控制鼓风机、蒸发器及半导体制冷片停止工作。本实用新型还公开了一种汽车。能够利用太阳能为熄火的汽车的车厢进行降温，提高汽车乘坐的舒适性，实现节能减排。

Description

汽车空调系统、汽车

技术领域

本实用新型涉及汽车制冷设备技术领域，尤其涉及一种汽车空调系统、汽车。

背景技术

在炎热的夏季，甚至在南方地区的秋冬季节，汽车停驶后由于强烈的阳光照射，车内温度非常高，刚进入车厢时酷热难挡，座椅滚烫，久久不能冷却，严重影响舒适性，而且由于车厢内的高温，车内设备材料挥发有害气体，不仅难闻而且危害人体健康。同时，高温也令车内的电气设备性能和使用寿命下降。

目前，对汽车驻车时进行降温方法常见为启动汽车时就立即开空调，让车厢内的高温下降，但是这种方法比较麻烦，需要汽车怠速运转几分钟甚至十几分钟，不但浪费燃料导致用车成本增加，而且会排放尾气影响环境。

实用新型内容

本实用新型为解决上述技术问题提供一种汽车空调系统、汽车，能够利用太阳能为熄火的汽车的车厢进行降温，提高汽车乘坐的舒适性，实现节能减排。

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种汽车空调系统，包括：控制单元和分别与所述控制单元电连接的太阳能板、蓄电池、空调装置以及车内温度传感器；所述空调装置包括可选择性地处于内循环或外循环模式的风道、以及沿着空气在所述风道内的流通方向依次设置于所述风道路径上的鼓风机和蒸发器；一半导体制冷片的冷面与所述蒸发器外壳抵接设置、热面位于所述风道外；所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片均与所述控制单元电连接；所述蓄电池为系统待机供电，系统启动后所述控制单元控制所述太阳能板发电为所述空调装置供电，所述车内温度传感器实时检测车厢内的温度，在检测到车厢内温度达到第一温度阈值时，所述控制单元控制所述风道处于内循环模式，并控制所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片工作；在检测到车厢内温度达到低于第一温度阈值的第二温度阈值时，所述控制单元控制所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片停止工作。

进一步地，所述半导体制冷片的热面抵接设置有散热器，所述散热器远离所述半导体制冷片的一侧装设有散热风扇，所述散热风扇与所述控制单元电连接，所述散热风扇在所述控制单元的控制下与所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片同步工作。

进一步地，所述散热器是设置有散热鳍片的散热板。

进一步地，所述控制单元是汽车自带的ECU；所述空调装置中除所述半导体制冷片、所述散热器及所述散热风扇外的其他部件是汽车自带的空调装置的部件；所述蓄电池是汽车自带的蓄电池或者是额外增设的蓄电池。

进一步地，所述太阳能板是柔性太阳能板；所述汽车空调系统包括与所述控制单元电连接的太阳能板伸展装置，所述太阳能板卷绕于所述太阳能板伸展装置内，在系统由关闭切换为启动或由启动切换为关闭时，所述太阳能板伸展装置通过所述蓄电池供电并在所述控制单元的控制下展开所述太阳能板或收拢所述太阳能板；所述太阳能板由所述太阳能板伸展装置伸展开时，覆盖汽车的车顶以及前挡风玻璃和/或后挡风玻璃。

进一步地，所述汽车空调系统包括与所述控制单元电连接的氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器实时检测车厢内氧气的浓度，在检测到氧气浓度达到第一氧气浓度阈值时，所述控制单元控制所述空调装置切换至外循环模式并至少控制所述鼓风机工作，在检测到氧气浓度达到高于第一氧气浓度阈值的第二氧气浓度阈值时，所述控制单元控制所述空调装置重新切换至内循环模式。

进一步地，所述汽车空调系统包括与所述控制单元电连接的人体识别单元或者人声识别单元，所述人体识别单元或者所述人声识别单元实时检测车厢内是否有人，在检测到车厢内有人时，自动启动系统。

进一步地，所述控制单元通过PWM波控制所述半导体制冷片的功率，其中，所述PWM波的占空比根据所述太阳能板实时接收的太阳照射强度的信号的变化进行动态调整；所述控制单元控制所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片停止工作的同时，控制所述太阳能板发电为所述蓄电池充电，而所述控制单元在检测到蓄电池充电饱和时控制所述太阳能板停止发电。

为解决上述技术问题，本实用新型还提供一种汽车，所述汽车装设有如上述任一项所述的汽车空调系统。

本实用新型的汽车空调系统、汽车，具有如下有益效果：

通过设置控制单元、太阳能板、蓄电池、空调装置、车内温度传感器及太阳能板伸展装置，能够在汽车熄火后启动空调装置，并使空调装置工作在一定的温度区间内，以对车厢进行降温，提高汽车乘坐的舒适性，实现节能减排。

附图说明

图1是本实用新型汽车空调系统一实施例的结构示意图。

图2是本实用新型汽车空调系统中太阳能板伸展装置的俯视结构示意图。

图3是如图2所示的太阳能板伸展装置在汽车车顶上的安装位置一实施例的结构示意图。

图4是本实用新型汽车空调系统另一实施例的结构示意图。

图5是本实用新型汽车空调系统的控制方法一实施例的流程图。

图6是本实用新型汽车空调系统的控制方法另一实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型提供一种汽车，该汽车中装设有汽车空调系统。如图1所示，该汽车空调系统包括控制单元15和分别与该控制单元15电连接的太阳能板2、蓄电池1、空调装置以及车内温度传感器。

为了便于汽车内部零部件可复用以节省硬件、人工成本并节省车内空间，在汽车本身具备控制单元15、蓄电池1、车内温度传感器以及空调装置的情况下，控制单元15可以采用汽车自带的控制单元（即ECU）但该控制单元15需要进行程序升级，蓄电池1可以采用汽车自带的蓄电池，车内温度传感器（图未示）可以采用汽车自带的车内温度传感器，空调装置也可以采用汽车自带的空调装置但该空调装置需要进行较为巧妙的加装（即改装）。在其他实施例中，也可以设置一与汽车自带的蓄电池相独立的蓄电池，该蓄电池可以独自为汽车空调系统供电或者可以与汽车自带的蓄电池一起为汽车空调系统供电。

太阳能板2常装设于汽车的车顶上，且在车顶上可展开或收拢，该太阳能板2在汽车熄火驻车时展开、在启动行车时收拢，常借助与控制单元15电连接并在控制单元15控制下自动展开或收拢的太阳能板伸展装置20实现。蓄电池1、空调装置以及车内温度传感器常装设于汽车内部。

空调装置包括风道，该风道设置有空气外循环进风门3、空气内循环进风门5以及多个出风门（7～11）。空气外循环进风门3和空气内循环进风门5均与控制单元15电连接，并在控制单元15的控制下择一开启，进而对应可以实现外循环模式或者内循环模式。

空调装置还包括分别与控制单元15电连接的鼓风机4和蒸发器6。鼓风机4和蒸发器6沿着空气在风道内的流通方向依次设置于风道路径上。进一步地，蒸发器6外壳上抵接设置有至少一个半导体制冷片12，该半导体制冷片12同样与控制单元15电连接。具体的，蒸发器6外壳与半导体制冷片12的冷面相抵接，半导体制冷片12的热面通常位于风道外部，优选将半导体制冷片12的热面装设于一连通至汽车外部的散热管道内。较佳的，在半导体制冷片12的热面抵接设置有散热器13，该散热器13可以是设置有散热鳍片的散热板，该散热板为铜板或者水冷板等导热板，散热器13设置有散热鳍片的一面常抵接半导体制冷片12设置。更优选地，在散热器13远离半导体制冷片12的一侧设置与控制单元15电连接的散热风扇14，以提高散热效率。

具体而言，汽车熄火、汽车空调系统处于待机状态下，蓄电池1用存储的电能可以为控制单元15、太阳能板伸展装置20及车内温度传感器提供电力，太阳能板2展开发电产生电能可以为空调装置中鼓风机4、蒸发器6、半导体制冷片12及散热风扇14提供电力。该汽车空调系统常可以通过手动或自动开启。

在一具体实施例中，系统通过手动启动后，蓄电池1供电，控制单元15控制太阳能伸展装置将太阳能板2展开发电并为空调装置供电。之后，车内温度传感器实时检测汽车车厢内的温度，在车内温度传感器检测到车厢内温度达到第一温度阈值时，控制单元15控制风道处于内循环模式以加快降温，具体的，控制单元15控制空气外循环进风门3关闭、空气内循环进风门5开启，同时，控制单元15控制空调装置中鼓风机4、蒸发器6、半导体制冷片12以及散热风扇14协同工作。其中，鼓风机4促进空气在风道内流动以将空气吹向蒸发器6，半导体制冷片12的冷面为蒸发器6提供制冷，空气经过蒸发器6被冷却并从多个出风门（7～11）吹向车厢内实现降温，空气被冷却产生的热量从半导体制冷片12的热面借助散热风扇14排出至汽车外部；而在车内温度传感器检测到车厢内温度达到第二温度阈值时，该第二温度预置低于第一温度阈值，控制单元15控制空调装置中鼓风机4、蒸发器6、半导体制冷片12以及散热风扇14停止工作。该控制单元15控制空调装置中各部件根据车内温度传感器实时检测的车厢内温度反复进行制冷。举例而言，该第一温度阈值可以设置为30℃或者其他，该第二温度阈值可以设置为25℃或者其他。

较佳的，在制冷时间段内，太阳能板2所发电力仅为空调装置提供电力。更优地，控制单元15通过PWM波控制半导体制冷片12的功率，其中，PWM波的占空比根据太阳能板2实时接收的太阳照射强度的信号的变化进行动态调整。当然，在一些实施例中，当太阳照射强度不足而太阳能板2发电不能满足空调装置中各部件最低限度的电力要求时，控制单元15可以控制蓄电池1协同太阳能板2为空调装置提供电力。当然，蓄电池1协同太阳能板2提供电力时，控制单元15会检测蓄电池1的剩余电量，并在蓄电池1剩余电量达到限值时停止蓄电池1放电以避免对汽车正常启动产生影响。

较佳的，在停止制冷时间段内，太阳能板2所发电力为蓄电池1进行充电，其中，控制单元15把太阳能板2产生的电能进行调节后给蓄电池1充电，能够提高能量利用效率。而在控制单元15检测到蓄电池1充电饱和时，控制太阳能板2暂停发电以对蓄电池1进行过充保护。

在另一具体实施例中，汽车空调系统包括与控制单元15电连接的人体识别单元（图未示）或者人声识别单元（图未示），汽车空调系统待机下，该人体识别单元或者人声识别单元通常可通过蓄电池1进行供电。该人体识别单元或者人声识别单元实时检测车厢内是否有人，在检测到车厢内有人时，产生触发指令进而通过控制单元15自动启动系统。比如控制单元15控制太阳能板伸展装置20展开太阳能板2进行发电，并进行上述所述的反复制冷过程，此处不再一一赘述。通过设置人体识别单元或人声识别单元，可以自动启动该汽车空调系统，能够极大程度上避免驾驶人熄火离开车辆，不小心将婴幼儿、老人或其他行动不便的乘客遗留在车厢内时，由于车厢内温度上升引发的安全隐患。

在一较佳实施例中，该汽车空调系统还包括一与控制单元15电连接的氧气浓度传感器（图未示），汽车空调系统待机下，该氧气浓度传感器可通过蓄电池1或太阳能板2进行供电。该氧气浓度传感器实时检测车厢内氧气的浓度。在氧气浓度传感器检测到车厢内氧气浓度达到第一氧气浓度阈值时（表明氧气被消耗），控制单元15控制空调装置中风道切换至外循环模式，具体即控制单元15控制空气外循环进风门3开启、空气内循环进风门5关闭，同时，控制单元15至少控制鼓风机4工作将汽车外部的空气导入车厢内，以弥补车厢内氧气消耗，从而避免因为缺氧对车厢内乘客造成的生命安全危害。而在氧气浓度传感器检测到车厢内氧气浓度达到第二氧气浓度阈值时，该第二氧气浓度阈值高于第一氧气浓度阈值，控制单元15控制空调装置中风道重新切换至内循环模式，以在内循环模式下提高制冷效率。举例而言，该第一氧气浓度阈值为氧气含量15%或其他，该第二氧气浓度阈值为氧气含量20%或其他（最大设置为空气中氧气含量百分数即20.9%）。

在一较佳实施例中，如图2所示，太阳能板伸展装置20包括基板201、安装于基板201相对两侧的支架202、以及转动连接于支架202上的滚筒203，支架202上还装设有步进电机204，该步进电机204通过一传动机构205与滚筒203联动，其中，该步进电机204还与控制单元15电连接。与之相应地，太阳能板2采用可卷缩的柔性太阳能板2，该太阳能板2卷绕在太阳能板伸展装置20的滚筒203上，其中，太阳能板2的一端固定于滚筒203上。汽车熄火、汽车空调系统启动时，控制单元15控制步进电机204启动，此时步进电机204正向转动从而驱动滚筒203正向转动将太阳能板2伸展开，在达到最大伸展位置时，控制单元15控制步进电机204停止工作。而在汽车空调系统关闭时，控制单元15控制步进电机204重新启动，此时步进电机204反向转动从而驱动共同反向转动将太阳能板2收拢，即以卷缩的方式最终将太阳能板2收拢成圆柱状。

优选地，为防止太阳能板2在伸展时膨胀拱起而不能完全展开，在两支架202之间装设有至少一根限位杆206，该限位杆206上套设有可相对于限位杆206转动的限位滚轮207。较佳的，限位滚轮207只可以相对于限位杆206周向转动而不可以相对于限位杆206左右滑动。较佳的，该限位滚轮207至少在表面具有弹性，使得既能够良好地压紧太阳能板2，又不会损坏太阳能板2，比如在限位滚轮207表面套设硅胶圈、橡胶圈，或者直接用硅胶或者橡胶制作形成该限位滚轮207；在另一些实施例中，可以单独或者同时在滚筒203表面设置为至少具有弹性，如在滚筒203表面套设硅胶圈、橡胶圈，同样可以实现上述目的。

该传动机构205举例而言可以是齿轮传动或者带轮结合皮带2053传动。其中，为齿轮传动时，举例而言，步进电机204输出轴上装设第一齿轮，同时在滚筒203伸出安装有步进电机204的支架202的外侧装设第二齿轮，该第一齿轮和第二齿轮直接啮合或者通过一分别与第一齿轮和第二齿轮相啮合的第三齿轮而间接啮合。为带轮结合皮带2053传动时，举例而言，继续参阅图2，在步进电机204输出轴上装设第一带轮2051，同时在滚筒203伸出安装有步进电机204的支架202的外侧装设第二带轮2052，该第一带轮2051及第二带轮2052上套设一皮带2053。

如图3所示，该太阳能板伸展装置20安装于汽车的车顶时，具体通过其基板201固设于车顶上。具体应用时，太阳能板伸展装置20设置为一个以上，本实用新型举例设置为一个。太阳能板2展开状态下，太阳能板2常可以覆盖汽车的车顶以及前挡风玻璃和/或后挡风玻璃，使得太阳能板2展开时覆盖面积大能够增大发电功率；更甚至太阳能板2展开时还可以覆盖汽车的引擎盖和/或尾箱盖，以进一步扩大太阳能板2可覆盖面积、提高太阳能板2的发电功率。其中，太阳能板2展开覆盖车顶以及前挡风玻璃和/或后挡风玻璃的结构，可以在发电的同时遮挡大部分的车身玻璃，降低太阳对车厢内空气的热辐射。当然，在其他实施例中，太阳能板2还可以根据设置覆盖左右两侧挡风玻璃，此处不作具体描述。

在其他实施例中，如图4所示，该汽车空调系统中的空调装置通常在风道路径上还设置有制冷剂干燥罐16、压缩机17、冷凝器18以及膨胀阀19。其中，制冷剂干燥罐16、压缩机17、冷凝器18以及膨胀阀19依次设置于蒸发器6的前端，压缩机17和膨胀阀19均与控制单元15电连接。在汽车发动机启动并开启汽车空调装置时，太阳能板2收拢、半导体制冷片12不工作，此时利用发动机发动产生电力供该空调装置工作，具体的：制冷剂干燥罐16内低压高温气态的制冷剂被压缩机17加压后送至冷凝器18，经过冷却，制冷剂变成低温高压的液体，经过膨胀阀19后，制冷剂变成雾状的液体，进入蒸发器6时，雾状的制冷剂瞬间气化吸热，蒸发器6被冷却，风吹过蒸发器6从而变成冷风。

本实用新型还提供一种如上述任一项实施例所述的汽车空调系统，具体请参阅上文，此处不再一一赘述。

此外，本实用新型还提供一种汽车空调系统的控制方法。该控制方法基于上述的汽车空调系统而实现，并具体在汽车发动机熄火后实现。如图5所示，该控制方法包括如下步骤：

步骤S11，控制单元控制太阳能板展开发电。

其中，控制单元根据手动触发指令或自动触发指令控制太阳能板展开。

步骤S12，控制单元实时判断车内温度传感器实时检测的车厢内温度是否达到第一温度阈值或第二温度阈值。

其中，该第二温度阈值低于第一温度阈值，第一温度阈值与第一温度阈值之间为舒适温度区间。在检测到车厢内温度达到第一温度阈值时，进入步骤S13；在检测到车厢内温度达到第二温度阈值时，则进入步骤S14。

步骤S13，控制单元控制空调装置中风道处于内循环模式，并控制空调装置位于风道内的鼓风机、蒸发器以及冷面位于风道内并抵接设置于蒸发器外壳且热面位于风道外的半导体制冷片工作。

步骤S14，控制单元控制鼓风机、蒸发器及半导体制冷片停止工作。

其中，上述步骤S12～步骤S14根据实际的温度条件反复进行，从而完成对车厢的降温目的。

在一较佳实施例中，如图6所示，具体可以在步骤S11之后，还包括:

步骤S21，控制单元实时判断氧气浓度传感器实时检测的车厢内氧气的浓度是否达到第一氧气浓度阈值或第二氧气浓度阈值。

其中，第二氧气浓度阈值高于第一氧气浓度阈值，该第一氧气浓度阈值～第二氧气浓度阈值区间为一个舒适的呼吸期间。在检测到氧气浓度达到第一氧气浓度阈值时，进入步骤S22；而在检测到氧气浓度达到第二氧气浓度阈值时，则进入步骤S23。

步骤S22，控制单元控制空调装置切换至外循环模式并至少控制空调装置中的鼓风机工作。进而实现换气，以补充车厢内的氧气。

步骤S23，控制单元控制空调装置重新切换至内循环模式。以提高制冷效率。

在一较佳实施例中，该控制方法还包括：

控制单元实时判断人体识别单元或人声识别单元是否检测到车厢内有人，而在检测到车厢内有人时，则产生触发指令自动启动汽车空调系统。

该步骤可以在控制单元控制太阳能板展开的步骤之前进行。能够避免驾驶员熄火后将乘客遗忘在车内且忘记开启汽车空调系统为乘客的生命安全造成危害的问题。

本实用新型还提供一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现如权利要求上述任一项所述的控制方法的步骤。

本实用新型的汽车空调系统及其控制方法、汽车，具有如下有益效果：

通过设置控制单元、太阳能板、蓄电池、空调装置、车内温度传感器及太阳能板伸展装置，能够在汽车熄火后启动空调装置，并使空调装置工作在一定的温度区间内，以对车厢进行降温，提高汽车乘坐的舒适性，实现节能减排。

以上仅为本实用新型的实施方式，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种汽车空调系统，其特征在于，包括：

控制单元和分别与所述控制单元电连接的太阳能板、蓄电池、空调装置以及车内温度传感器；

所述空调装置包括可选择性地处于内循环或外循环模式的风道、以及沿着空气在所述风道内的流通方向依次设置于所述风道路径上的鼓风机和蒸发器；一半导体制冷片的冷面与所述蒸发器外壳抵接设置、热面位于所述风道外；所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片均与所述控制单元电连接；

所述蓄电池为系统待机供电，系统启动后所述控制单元控制所述太阳能板发电为所述空调装置供电，所述车内温度传感器实时检测车厢内的温度，在检测到车厢内温度达到第一温度阈值时，所述控制单元控制所述风道处于内循环模式，并控制所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片工作；在检测到车厢内温度达到低于第一温度阈值的第二温度阈值时，所述控制单元控制所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片停止工作。

2.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：

所述半导体制冷片的热面抵接设置有散热器，所述散热器远离所述半导体制冷片的一侧装设有散热风扇，所述散热风扇与所述控制单元电连接，所述散热风扇在所述控制单元的控制下与所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片同步工作。

3.根据权利要求2所述的汽车空调系统，其特征在于：

所述散热器是设置有散热鳍片的散热板。

4.根据权利要求2所述的汽车空调系统，其特征在于：

所述控制单元是汽车自带的ECU；

所述空调装置中除所述半导体制冷片、所述散热器及所述散热风扇外的其他部件是汽车自带的空调装置的部件；

所述蓄电池是汽车自带的蓄电池或者是额外增设的蓄电池。

5.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：

所述太阳能板是柔性太阳能板；所述汽车空调系统包括与所述控制单元电连接的太阳能板伸展装置，所述太阳能板卷绕于所述太阳能板伸展装置内，在系统由关闭切换为启动或由启动切换为关闭时，所述太阳能板伸展装置通过所述蓄电池供电并在所述控制单元的控制下展开所述太阳能板或收拢所述太阳能板；

所述太阳能板在展开状态下，可覆盖汽车的车顶以及前挡风玻璃和/或后挡风玻璃。

6.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：

所述汽车空调系统包括与所述控制单元电连接的氧气浓度传感器，所述氧气浓度传感器实时检测车厢内氧气的浓度，在检测到氧气浓度达到第一氧气浓度阈值时，所述控制单元控制所述空调装置切换至外循环模式并至少控制所述鼓风机工作，在检测到氧气浓度达到高于第一氧气浓度阈值的第二氧气浓度阈值时，所述控制单元控制所述空调装置重新切换至内循环模式。

7.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：

所述汽车空调系统包括与所述控制单元电连接的人体识别单元或者人声识别单元，所述人体识别单元或者所述人声识别单元实时检测车厢内是否有人，在检测到车厢内有人时，自动启动系统。

8.根据权利要求1所述的汽车空调系统，其特征在于：

所述控制单元通过PWM波控制所述半导体制冷片的功率，其中，所述PWM波的占空比根据所述太阳能板实时接收的太阳照射强度的信号的变化进行动态调整；

所述控制单元控制所述鼓风机、所述蒸发器及所述半导体制冷片停止工作的同时，控制所述太阳能板发电为所述蓄电池充电，而所述控制单元在检测到蓄电池充电饱和时控制所述太阳能板停止发电。

9.一种汽车，其特征在于，所述汽车装设有如权利要求1～8任一项所述的汽车空调系统。