一種車用小型制冷制熱裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置，涉及一種制冷制熱裝置，包括制冷箱、制熱箱及半導(dǎo)體制冷芯片、熱交換器、溫度傳感器、微處理器、PID控制器、可調(diào)電源模塊，制冷箱與制熱箱相互連接且它們之間設(shè)有半導(dǎo)體制冷芯片，熱交換器連接在制熱箱的送風(fēng)口和回風(fēng)口間，熱交換器還分別與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水暖系統(tǒng)兩端連接，溫度傳感器分別設(shè)置在制熱制冷箱內(nèi)且與微處理器的輸入端連接，微處理器的輸出端與PID控制器的輸入端連接，PID控制器的輸出端與可調(diào)電源模塊連接，可調(diào)電源模塊的輸出端與半導(dǎo)體制冷芯片連接。制熱箱主要采用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量作為熱源。制冷箱通過半導(dǎo)體制冷芯片實(shí)現(xiàn)制冷，采用微處理器及PID控制器來提高制冷箱的制冷效率，實(shí)現(xiàn)高效能源利用率。
【專利說明】一種車用小型制冷制熱裝置【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種制冷制熱裝置，尤其是一種車用小型制冷制熱裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]車載制冷和制熱裝置已經(jīng)有成熟的應(yīng)用產(chǎn)品。從實(shí)現(xiàn)技術(shù)上來分析，車用制冷和制熱裝置在實(shí)現(xiàn)原理上主要分為:基于傳統(tǒng)壓縮機(jī)的車載冰箱、基于半導(dǎo)體制冷和制熱原理的車載冰箱以及利用保溫材料實(shí)現(xiàn)的車載保溫箱。其中基于傳統(tǒng)壓縮機(jī)原理的制冷冰箱體積相對(duì)較大，其工作原理是利用壓縮機(jī)實(shí)現(xiàn)制冷目的的，其價(jià)格昂貴，且僅有制冷功能?；诎雽?dǎo)體制冷和制熱原理實(shí)現(xiàn)的冰箱是目前小型車輛上的制冷和制熱的主要方式，同時(shí)具備制冷和制熱功能；而采用保溫材料實(shí)現(xiàn)的車載保溫箱不具備主動(dòng)制冷和制熱的能力，僅僅是依靠保溫材料來降低熱量傳導(dǎo)的能力，使得保溫箱內(nèi)的熱量與外界環(huán)境盡可能少的進(jìn)行交換而達(dá)到保溫效果。
[0003]目前車用小型制冷制熱裝置一般是采用基于半導(dǎo)體熱電制冷制熱的原理實(shí)現(xiàn)制冷和制熱的目的。然而目前傳統(tǒng)的車用小型制冷制熱裝置中利用熱電原理實(shí)現(xiàn)制熱，并沒有充分利用汽車在行駛過程中發(fā)動(dòng)機(jī)本身產(chǎn)生大量的熱量，而這些熱量絕大多數(shù)被當(dāng)作廢熱給釋放掉了。若啟用車內(nèi)其他車用制熱裝置，則無形當(dāng)中增加了汽車能源的負(fù)荷，而且沒有充分將汽車自身所具有的熱能利用起來。另一方面，從傳統(tǒng)的半導(dǎo)體制冷裝置中，一旦啟動(dòng)半導(dǎo)體制冷，則系統(tǒng)一直處于工作狀態(tài)，并不會(huì)根據(jù)制冷箱當(dāng)前的溫度自動(dòng)地調(diào)節(jié)半導(dǎo)體制冷裝置的輸出功率，從而導(dǎo)致制冷過程中能源的浪費(fèi)比較明顯。
[0004]隨著能源越來越緊張，車用小型制冷制熱裝置的工作效率成為人們?cè)絹碓疥P(guān)注的問題。因此，實(shí)用新型一種能盡可能提高能源利用率的制冷制熱裝置非常必要。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0005]本實(shí)用新型的目的是提供一種能充分利用車內(nèi)現(xiàn)有能源、提高能源的利用率、自動(dòng)調(diào)節(jié)制冷箱溫度、有效節(jié)約制冷過程能耗的車用小型制冷制熱裝置。
[0006]本實(shí)用新型為實(shí)現(xiàn)上述目的采用的技術(shù)方案是:一種車用小型制冷制熱裝置，包括制冷箱、制熱箱及半導(dǎo)體制冷芯片，制冷箱與制熱箱相互連接，半導(dǎo)體制冷芯片設(shè)置在制冷箱和制熱箱相互連接的側(cè)壁中，該制冷制熱裝置還包括熱交換器、溫度傳感器1、溫度傳感器I1、微處理器、PID控制器、可調(diào)電源模塊，所述制熱箱的側(cè)壁上分別設(shè)有送風(fēng)口和回風(fēng)口，所述熱交換器連接在送風(fēng)口和回風(fēng)口之間的管道中，熱交換器通過管道還分別與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水暖系統(tǒng)兩端連接，所述溫度傳感器I設(shè)置在制熱箱內(nèi)，所述溫度傳感器II設(shè)置在制冷箱內(nèi)，所述溫度傳感器1、溫度傳感器II分別通過線路與微處理器的輸入端連接，微處理器的輸出端與PID控制器的輸入端連接，PID控制器的輸出端與可調(diào)電源模塊的控制端連接，可調(diào)電源模塊的輸出端通過線路與半導(dǎo)體制冷芯片連接。
[0007]本實(shí)用新型的進(jìn)一步技術(shù)方案是:所述制冷制熱裝置還包括風(fēng)扇1、風(fēng)扇II，所述風(fēng)扇I設(shè)置在制熱箱內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷芯片的位置，所述風(fēng)扇II設(shè)置在制冷箱內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷芯片的位置。
[0008]所述可調(diào)電源模塊的輸入端通過車用標(biāo)準(zhǔn)插頭與車內(nèi)12V電源的輸出端連接。
[0009]所述制冷箱、制熱箱分別由四層材料組成，四層材料由內(nèi)至外分別是金屬內(nèi)膽層、真空隔熱層、聚氨酯保溫層、金屬加固層。
[0010]所述半導(dǎo)體制冷芯片的型號(hào)為TEC1-12710。
[0011]所述制冷箱內(nèi)設(shè)有四個(gè)溫度傳感器II，四個(gè)溫度傳感器II分別與微處理器的輸入端連接，溫度傳感器II的型號(hào)為DS18B20。
[0012]所述微處理器的型號(hào)為AtXmegal28Al。
[0013]由于采用上述結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型之車用小型制冷制熱裝置具有以下有益效果:
[0014]1、本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置，熱交換器吸收汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水暖系統(tǒng)的熱量，熱交換器再通過連接在制熱箱送風(fēng)口和回風(fēng)口之間的管道將熱量傳遞至制熱箱內(nèi)，實(shí)現(xiàn)對(duì)制熱箱中空氣溫度的改變，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的部分廢熱傳遞至制熱箱中，因此可以采用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量來實(shí)現(xiàn)制熱箱的制熱的目的，不消耗額外的能量，降低了制冷制熱裝置的能源消耗，在發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的熱量不能滿足制熱箱內(nèi)制熱溫度時(shí)，可以通過半導(dǎo)體制冷芯片對(duì)制熱箱繼續(xù)進(jìn)行加熱而達(dá)到制熱目的；
[0015]2、本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置，采用溫度傳感器II對(duì)制冷箱內(nèi)溫度實(shí)施測(cè)量，溫度傳感器II將制冷箱內(nèi)溫度傳給微處理器，微處理器將設(shè)定溫度與實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行比較，得到溫度誤差值，通過PID控制器的比例單元P、積分單元I和微分單元D的運(yùn)算，得到的運(yùn)算結(jié)果分別進(jìn)行模糊推理、PID處理之后，由PID控制器對(duì)可調(diào)電源模塊進(jìn)行控制，使半導(dǎo)體制冷芯片輸入電流得到精確調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)制冷箱內(nèi)部溫度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，從而確保制冷箱內(nèi)部的制冷量與實(shí)際要求盡可能地一致，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片冷量的精確調(diào)節(jié)，提高了制冷循環(huán)系統(tǒng)的能源利用效率；
[0016]3、本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置，在制熱箱和制冷箱內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷芯片的位置分別設(shè)置風(fēng)扇，可將半導(dǎo)體制冷芯片熱端和冷端的熱量以空氣對(duì)流的形式快速地向制熱箱或制冷箱中傳遞。
[0017]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置作進(jìn)一步說明。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]圖1是本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2是本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置的溫度傳感器與微處理器連接原理圖；
[0020]圖3是本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置的PID控制的結(jié)構(gòu)原理圖；
[0021]附圖標(biāo)號(hào)說明:1 一制熱箱、2—回風(fēng)口、3—溫度傳感器1、4一送風(fēng)口、5—風(fēng)扇1、6—制冷箱、7—半導(dǎo)體制冷芯片、8—風(fēng)扇I1、9一溫度傳感器I1、10—微處理器。
【具體實(shí)施方式】
[0022]如圖1所示，本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置，包括制冷箱6、制熱箱I及半導(dǎo)體制冷芯片7，制冷箱6與制熱箱I相互連接，其中上半部分為制熱箱I，下半部分是制冷箱6。半導(dǎo)體制冷芯片7設(shè)置在制冷箱6和制熱箱I相互連接的側(cè)壁中。在本實(shí)施例中，所述制冷箱6、制熱箱I分別由四層材料組成，四層材料由內(nèi)至外分別是金屬內(nèi)膽層、真空隔熱層、聚氨酯保溫層、金屬加固層，所述半導(dǎo)體制冷芯片7的型號(hào)為TEC1-12710。
[0023]所述制冷制熱裝置還包括熱交換器、溫度傳感器I 3、溫度傳感器II 9、微處理器、PID控制器、可調(diào)電源模塊，所述制熱箱I的側(cè)壁上分別設(shè)有送風(fēng)口 4和回風(fēng)口 2，送風(fēng)口 4和回風(fēng)口 2通過管道連接形成循環(huán)的氣流通路，所述熱交換器連接在送風(fēng)口 4和回風(fēng)口 2之間的管道中，熱交換器通過管道還分別與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水暖系統(tǒng)兩端連接，其中熱交換器的蒸發(fā)器兩端分別連接在送風(fēng)口 4和回風(fēng)口 2的管道間，熱交換器的另外兩個(gè)接口分別與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水暖系統(tǒng)兩端連接。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水暖系統(tǒng)和熱交換器組成對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)熱源的采集循環(huán)系統(tǒng)，可將制熱箱I中的空氣循環(huán)流經(jīng)熱交換器，實(shí)現(xiàn)對(duì)制熱箱I中空氣溫度的改變，將發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的部分廢熱傳遞至制熱箱I中。所述溫度傳感器I 3設(shè)置在制熱箱I內(nèi)，所述溫度傳感器II 9設(shè)置在制冷箱6內(nèi)，所述溫度傳感器I 3、溫度傳感器II 9分別通過線路與微處理器的輸入端連接，微處理器的輸出端與PID控制器的輸入端連接,PID控制器的輸出端與可調(diào)電源模塊的控制端連接，可調(diào)電源模塊的輸出端通過線路與半導(dǎo)體制冷芯片7連接?？烧{(diào)電源模塊可以對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片7輸出大小不同的穩(wěn)定電流，使半導(dǎo)體制冷芯片7以不同的功率工作，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)半導(dǎo)體制冷芯片7的輸出冷量，使得制冷箱6的能源消耗盡可能處于最合理的狀態(tài)，以提高能源的利用率。
[0024]在本實(shí)施例中，所述微處理器的型號(hào)為AtXmegal28Al，所述制冷箱6內(nèi)設(shè)有四個(gè)溫度傳感器II 9 (圖中僅示意出一個(gè)溫度傳感器II)，四個(gè)溫度傳感器II 9分別與微處理器的輸入端連接，溫度傳感器I 3、溫度傳感器II 9的型號(hào)為DS18B20，溫度傳感器1、II與微處理器連接原理圖請(qǐng)參見圖2所示，溫度傳感器1、II的VVC端口與微處理器的VVC端口連接，溫度傳感器1、II的DATA端口與微處理器的I/O端口連接，溫度傳感器1、II的GND端口與微處理器的GND端口連接。所述可調(diào)電源模塊的輸入端通過車用標(biāo)準(zhǔn)插頭(圖中未示出)與車內(nèi)12V電源的輸出端連接。
[0025]在本實(shí)施例中，所述制冷制熱裝置還包括風(fēng)扇I 5、風(fēng)扇II 8，所述風(fēng)扇I 5設(shè)置在制熱箱I內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷芯片7的位置，所述風(fēng)扇II 8設(shè)置在制冷箱6內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷芯片7的位置，風(fēng)扇I 5可通過支撐裝置I (圖中未示出)支撐在制熱箱I內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷芯片7位置側(cè)壁上，風(fēng)扇II 8可通過支撐裝置IK圖中未示出)支撐在制冷箱6內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷芯片7位置側(cè)壁上。在半導(dǎo)體制冷芯片7兩端分別安裝了風(fēng)扇，使得半導(dǎo)體制冷芯片7在工作過程中將熱端和冷端產(chǎn)生的熱量能夠通過風(fēng)扇以空氣對(duì)流的形式及時(shí)地傳遞至制熱箱I或制冷箱6內(nèi)部。
[0026]本實(shí)用新型車用小型制冷制熱裝置啟動(dòng)后，當(dāng)用戶需要進(jìn)行制熱的需求時(shí)，制熱箱I的送風(fēng)口 4和回風(fēng)口 2分別打開，而發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中產(chǎn)生的熱量經(jīng)過汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水暖系統(tǒng)及熱交換器將熱量以熱風(fēng)的形式輸入至制熱箱I中，并在制熱箱I內(nèi)部形成循環(huán)，提高制熱箱I內(nèi)部的溫度，熱交換器與送風(fēng)口 4、回風(fēng)口 2間的箭頭即為循環(huán)風(fēng)流動(dòng)方向。如果用戶對(duì)當(dāng)前制熱箱I中的溫度不夠滿意，此時(shí)可以啟動(dòng)半導(dǎo)體制熱系統(tǒng)，即通過對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片7施加特定方向(反向)的電流使得半導(dǎo)體制冷芯片7往制熱箱I內(nèi)輸出熱能，以進(jìn)一步提高制熱箱I內(nèi)的溫度。
[0027]當(dāng)用戶需要使用制冷功能時(shí)，由用戶設(shè)定制冷箱6的制冷強(qiáng)度，制冷強(qiáng)度可分為高中低三個(gè)檔，對(duì)應(yīng)不同溫度的設(shè)定。制熱箱I及制冷箱6溫度調(diào)節(jié)范圍為5°C?65°C，其中制冷模式設(shè)為高表示制冷的目標(biāo)溫度為5°C，制冷模式設(shè)為中，表示制冷的目標(biāo)溫度為15°C，制冷模式設(shè)為低，表示此時(shí)制冷目標(biāo)溫度為25°C;制熱最高溫度為65°C。通過四個(gè)溫度傳感器II 9對(duì)制冷箱6內(nèi)部四個(gè)測(cè)量點(diǎn)的溫度進(jìn)行采樣，獲取的溫度信息送至微處理器中，由微處理器和PID控制器根據(jù)制冷箱6中當(dāng)前的實(shí)際溫度以及制冷模式設(shè)定的設(shè)定溫度對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片7的輸入電流進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體制冷芯片7制冷量的精確調(diào)節(jié)。微處理器發(fā)出指令給PID控制器，通過PID控制器對(duì)可調(diào)電源模塊進(jìn)行控制，調(diào)節(jié)可調(diào)電源模塊的輸出電流值，使得半導(dǎo)體制冷芯片7以不同的功率工作，實(shí)現(xiàn)制冷箱6內(nèi)部溫度的自動(dòng)調(diào)節(jié)。PID控制原理如圖3所示。在制冷箱6工作過程當(dāng)中，四個(gè)溫度傳感器II 9將實(shí)時(shí)地對(duì)制冷箱6內(nèi)部溫度進(jìn)行測(cè)量，得到實(shí)測(cè)溫度電信號(hào)送入微處理器中，微處理器將設(shè)定溫度與實(shí)測(cè)溫度進(jìn)行比較，得到溫度誤差值傳給PID控制器，通過比例單元P、積分單元I和微分單元D的運(yùn)算，得到的運(yùn)算結(jié)果分別進(jìn)行模糊推理、PID處理之后，由PID控制器對(duì)可調(diào)電源模塊進(jìn)行控制，使半導(dǎo)體制冷芯片7輸入電流得到精確調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)制冷箱6內(nèi)部溫度的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，從而確保制冷箱6內(nèi)部的制冷量與實(shí)際要求盡可能地一致，提高了制冷循環(huán)系統(tǒng)的能源利用效率。
[0028]作為本實(shí)用新型的變換形式，半導(dǎo)體制冷芯片、溫度傳感器1、溫度傳感器I1、微處理器并不限于上述實(shí)施例所列舉的型號(hào)，也可為具有相同功能的其它型號(hào)，制冷箱、制熱箱的材料組成也不限于上述實(shí)施例所列組成，也可減少或增加一些材料層，只要在本實(shí)用新型的范圍內(nèi)所做的變換均屬于本實(shí)用新型的范疇。
【權(quán)利要求】
1.一種車用小型制冷制熱裝置，包括制冷箱、制熱箱及半導(dǎo)體制冷芯片，制冷箱與制熱箱相互連接，半導(dǎo)體制冷芯片設(shè)置在制冷箱和制熱箱相互連接的側(cè)壁中，其特征在于，該制冷制熱裝置還包括熱交換器、溫度傳感器1、溫度傳感器I1、微處理器、PID控制器、可調(diào)電源模塊，所述制熱箱的側(cè)壁上分別設(shè)有送風(fēng)口和回風(fēng)口，所述熱交換器連接在送風(fēng)口和回風(fēng)口之間的管道中，熱交換器通過管道還分別與汽車發(fā)動(dòng)機(jī)水暖系統(tǒng)兩端連接，所述溫度傳感器I設(shè)置在制熱箱內(nèi)，所述溫度傳感器II設(shè)置在制冷箱內(nèi)，所述溫度傳感器1、溫度傳感器II分別通過線路與微處理器的輸入端連接，微處理器的輸出端與PID控制器的輸入端連接，PID控制器的輸出端與可調(diào)電源模塊的控制端連接，可調(diào)電源模塊的輸出端通過線路與半導(dǎo)體制冷芯片連接。
2.如權(quán)利要求1所述的車用小型制冷制熱裝置，其特征在于，所述制冷制熱裝置還包括風(fēng)扇1、風(fēng)扇II，所述風(fēng)扇I設(shè)置在制熱箱內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷芯片的位置，所述風(fēng)扇II設(shè)置在制冷箱內(nèi)靠近半導(dǎo)體制冷芯片的位置。
3.如權(quán)利要求1所述的車用小型制冷制熱裝置，其特征在于，所述可調(diào)電源模塊的輸入端通過車用標(biāo)準(zhǔn)插頭與車內(nèi)12V電源的輸出端連接。
4.如權(quán)利要求1所述的車用小型制冷制熱裝置，其特征在于，所述制冷箱、制熱箱分別由四層材料組成，四層材料由內(nèi)至外分別是金屬內(nèi)膽層、真空隔熱層、聚氨酯保溫層、金屬加固層。
5.如權(quán)利要求1所述的車用小型制冷制熱裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體制冷芯片的型號(hào)為 TEC1-12710。
6.如權(quán)利要求1所述的車用小型制冷制熱裝置，其特征在于，所述制冷箱內(nèi)設(shè)有四個(gè)溫度傳感器II，四個(gè)溫度傳感器II分別與微處理器的輸入端連接，溫度傳感器II的型號(hào)為DS18B20。
7.如權(quán)利要求1所述的車用小型制冷制熱裝置，其特征在于，所述微處理器的型號(hào)為AtXmegal28Al。
【文檔編號(hào)】B60H1/00GK203449882SQ201320476366
【公開日】2014年2月26日 申請(qǐng)日期:2013年8月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月6日
【發(fā)明者】蔣文勝, 黃鵬, 陳英, 劉春梅, 謝立新, 馮達(dá)芳 申請(qǐng)人:柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院