本發(fā)明涉及太陽能應(yīng)用領(lǐng)域，特別是涉及一種基于太陽能光伏的汽車駕駛室智能溫控裝置及方法。

背景技術(shù)：

近年來，汽車已經(jīng)成為人們生活中不可或缺的交通工具之一，人們在享受汽車給我們的生活帶來便利的同時，汽車自身所存在的一些問題也同樣困擾著我們。比如在高溫炎熱的夏季，汽車停放在開闊場地中直接接受太陽照射，在經(jīng)過長時間的照射后，車體內(nèi)溫度大大升高，使得駕駛環(huán)境極端惡劣，嚴(yán)重影響車輛駕駛安全及車輛的經(jīng)濟效益，近年有關(guān)媒體報道夏季兒童被留在車內(nèi)導(dǎo)致死亡的事件屢見不鮮，而車輛駕駛員中暑昏迷的現(xiàn)象也時有發(fā)生；而在嚴(yán)寒的冬季，特別是北方，車內(nèi)溫度低，導(dǎo)致人們在進入車內(nèi)啟動車輛時感覺不適，而且由于低溫導(dǎo)致部分車載電氣設(shè)備無法正常工作。所以，適宜的車內(nèi)環(huán)境溫度成為人們追求的目標(biāo)。

為解決汽車長時間停放后溫度不適，有以下普遍做法：

人工反復(fù)開啟車門，通過空氣交換來降低溫度。但由于采用人工進行且車門沉重，該方法耗時耗力，且效果不佳。

提前放置遮陽板或車衣等遮光設(shè)施。由于汽車熱源不僅來自透過車窗的透射熱源，還有來自車身、車內(nèi)飾吸收陽光后產(chǎn)生的擴散熱源以及汽車發(fā)動機等零部件產(chǎn)生的自身熱源，這些熱量都會導(dǎo)致車內(nèi)溫度升高。因此，該方法在溫度調(diào)控上效果不理想。

在開啟車門后對車內(nèi)進行化學(xué)噴霧降溫。其化學(xué)殘留物對人體都有著或多或少的危害，特別是當(dāng)車內(nèi)有嬰幼兒的時候。

部分車型可在進車前遙控開啟空調(diào)進行溫度調(diào)節(jié)，此種方法可以兼顧夏季與冬季的溫度調(diào)節(jié)。但是由于車內(nèi)空調(diào)的運行，車輛能耗增加，不利于節(jié)能減排。

因此，迫切需要一種高效率、低能耗的車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)方法。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于提供一種基于太陽能光伏的汽車駕駛室智能溫控裝置及方法，旨在解決汽車停車后由于天氣原因?qū)е碌钠囻{駛室溫度過高或過低，影響駕駛員駕駛舒適度以及安全性的技術(shù)問題。

為實現(xiàn)上述目的，一方面，本發(fā)明提供了一種基于太陽能光伏的汽車駕駛室智能溫控裝置，它包括太陽能電池板、mcu控制模塊、熱電制冷模塊、蓄電池、舵機以及溫度傳感器；所述太陽能電池板的一端通過鉸接軸設(shè)置在汽車駕駛室內(nèi)頂部靠近汽車前擋風(fēng)玻璃的汽車頂篷上；所述mcu控制模塊包括太陽能控制器、stm32單片機和舵機控制器，所述太陽能控制器分別與太陽能電池板和蓄電池連接，用以控制所述蓄電池的充/放電；所述溫度傳感器設(shè)置在汽車駕駛室內(nèi)，所述熱電制冷模塊設(shè)置在汽車駕駛室內(nèi)頂部，所述stm32單片機分別與溫度傳感器和熱電制冷模塊連接，用以根據(jù)所述溫度傳感器的溫度信息控制所述熱電制冷模塊的制冷/制熱；所述舵機控制器與舵機連接，用以控制所述舵機的轉(zhuǎn)動；所述舵機的輸出軸與鉸接軸固定連接，用以驅(qū)動太陽能電池板從汽車頂篷處翻轉(zhuǎn)到汽車前擋風(fēng)玻璃處；所述的太陽能控制器和舵機控制器分別與stm32單片機連接。

優(yōu)選地，所述stm32單片機與車載中央控制器連接，用以獲取汽車行駛狀態(tài)，當(dāng)汽車在啟動狀態(tài)時，通過舵機控制器將太陽能電池板設(shè)置在汽車頂篷上；當(dāng)汽車在熄火狀態(tài)時，通過舵機控制器驅(qū)動舵機轉(zhuǎn)動使太陽能電池板旋轉(zhuǎn)至汽車前擋風(fēng)玻璃處。

優(yōu)選地，所述熱電制冷模塊包括風(fēng)扇、熱電制冷半導(dǎo)體、散熱片、隔熱墊，所述熱電制冷半導(dǎo)體的一端與一個風(fēng)扇連接，另一端與所述散熱片連接，所述散熱片的兩側(cè)分別設(shè)置一個風(fēng)扇，所述隔熱墊設(shè)置在熱電制冷半導(dǎo)體上。

優(yōu)選地，所述溫度傳感器設(shè)置在汽車駕駛室內(nèi)儀表盤處，用以對車內(nèi)溫度進行實時監(jiān)測，并將溫度信息傳回給所述stm32單片機。

優(yōu)選地，當(dāng)車內(nèi)溫度超出預(yù)設(shè)的適宜溫度范圍時，所述stm32單片機控制所述熱電制冷模塊開啟工作；當(dāng)車內(nèi)溫度處于所述適宜溫度范圍時，所述stm32單片機控制所述熱電制冷模塊停止工作。

優(yōu)選地，當(dāng)所述太陽能電池板無法進行光電轉(zhuǎn)化時，所述太陽能控制器控制所述蓄電池為所述裝置供電；當(dāng)所述熱電制冷模塊停止工作后，所述太陽能控制器控制太陽能電池板為蓄電池充電。

優(yōu)選地，所述stm32單片機包括模糊控制器、脈寬調(diào)制器和電壓控制器，所述模糊控制器根據(jù)溫度差值以及溫度差值變化率得到控制量，所述脈寬調(diào)制器根據(jù)所述控制量產(chǎn)生pwm脈寬調(diào)節(jié)信號，所述電壓控制器根據(jù)所述pwm脈寬調(diào)制信號控制輸出電壓，繼而控制所述熱電制冷模塊的制冷/熱量。

優(yōu)選地，所述裝置還包括觸摸屏，所述觸摸屏與stm32單片機連接，用以預(yù)設(shè)適宜溫度范圍。

優(yōu)選地，在汽車駕駛室內(nèi)頂部靠近太陽能電池板遠(yuǎn)離鉸接軸的另一端處設(shè)置有卡固裝置，所述卡固裝置包括立柱和電動銷，所述立柱的一端固定在汽車頂篷上，所述電動銷設(shè)置在立柱的另一端且電動銷朝向太陽能電池板方向伸出到設(shè)置在汽車頂篷上時太陽能電池板的下方，用以將太陽能電池板牢固地固定在汽車頂篷上，防止在汽車行駛過程中由于顛簸導(dǎo)致太陽能電池板以鉸接軸為支點擺動，以便太陽能電池板掉落。

另一方面，本發(fā)明還提供了一種基于太陽能光伏的汽車駕駛室智能溫控方法，它包括以下過程：

設(shè)定汽車駕駛室內(nèi)適宜溫度范圍；

溫度傳感器實時采集汽車駕駛室內(nèi)溫度信息并發(fā)送給mcu控制模塊，當(dāng)車內(nèi)溫度超出預(yù)設(shè)的適宜溫度范圍時，mcu控制模塊控制熱電制冷模塊開啟工作；當(dāng)車內(nèi)溫度處于所述適宜溫度范圍時，所述mcu控制模塊控制所述熱電制冷模塊停止工作；

mcu控制模塊通過車載中央控制器實時獲取汽車行駛狀態(tài)，當(dāng)汽車在啟動狀態(tài)時，通過舵機控制器將太陽能電池板設(shè)置在汽車頂篷上；當(dāng)汽車在熄火狀態(tài)時，通過舵機控制器驅(qū)動舵機轉(zhuǎn)動使太陽能電池板旋轉(zhuǎn)至汽車前擋風(fēng)玻璃處；

優(yōu)選地，控制熱電制冷模塊開啟工作的過程具體為：

當(dāng)汽車駕駛室內(nèi)的溫度低于預(yù)設(shè)的適宜溫度范圍時，mcu控制模塊控制熱電制冷模塊進行制熱工作；當(dāng)汽車駕駛室內(nèi)的溫度高于預(yù)設(shè)的適宜溫度范圍時，mcu控制模塊控制熱電制冷模塊進行制冷工作。

本發(fā)明的基于太陽能光伏的汽車駕駛室智能溫控裝置，通過智能溫控，使得停車時車內(nèi)溫度保持在人體舒適溫度，避免車內(nèi)溫度由于天氣的原因過熱或過冷，導(dǎo)致舒適感降低以及汽車行車安全性問題。而且由于采用太陽能光伏供電，在制冷或制熱系統(tǒng)停止工作時還可以為蓄電池充電，節(jié)省了汽車自身能源的消耗，綠色環(huán)保。

該裝置是在汽車停車之后，在所有車載電器設(shè)備無法工作時，通過太陽能電池板為半導(dǎo)體熱電制冷模塊供電，對夏季冬季停車后炎熱或寒冷的車內(nèi)環(huán)境進行溫度調(diào)節(jié)，有效降低了汽車開啟車載空調(diào)時對汽油的消耗，并可維持人體適宜溫度，避免車內(nèi)溫度過低或過高的情況出現(xiàn)。為了避免車內(nèi)封閉空間的一些人身安全問題發(fā)生，還可以在車內(nèi)前后加裝人體傳感器，是該裝置在汽車停車后車內(nèi)無人時實現(xiàn)智能化工作。對于多余的電量儲存至蓄電池，達(dá)到不浪費電能的目的，使人們有更好的進車環(huán)境，且可以達(dá)到減少汽車油耗，減少排放，緩解霧霾天氣的目的，進而實現(xiàn)了節(jié)能減排。

本發(fā)明充分利用豐富的太陽能資源，通過太陽能為熱電制冷模塊供電，調(diào)節(jié)車內(nèi)溫度?？梢栽O(shè)定溫度區(qū)間，自動控溫裝置會根據(jù)環(huán)境溫度探頭感知的溫度，控制半導(dǎo)體模塊的工作狀態(tài)，將溫度控制在一定范圍內(nèi)，維持車內(nèi)實時溫度。在實時溫度高于上限溫度時開啟制冷模式；低于下限溫度時開啟加熱模式，將車內(nèi)環(huán)境溫度始終控制在設(shè)定范圍內(nèi)，達(dá)到最終車內(nèi)溫度適宜的目的。

附圖說明

圖1是本裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是本裝置中太陽能電池板內(nèi)置于汽車頂篷上時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本裝置中太陽能電池板旋轉(zhuǎn)至前擋風(fēng)玻璃時的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本裝置中熱電制冷模塊的結(jié)構(gòu)示意圖，其中，圖4(a)是熱電制冷模塊的正視圖，圖4(b)是圖4(a)的左視圖；

圖5是本裝置中另一實施例結(jié)構(gòu)框圖；

圖中，1-太陽能電池板；2-mcu控制模塊；3-熱電制冷模塊；4-蓄電池；5-舵機；6-溫度傳感器；7-風(fēng)扇；8-熱電制冷半導(dǎo)體；9-散熱片；10-隔熱墊。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的實施例做進一步詳述，應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明：

一種基于太陽能光伏駕駛室光伏智能溫度調(diào)節(jié)裝置，如圖1和圖2所示，由太陽能電池板1、mcu控制模塊2、熱電制冷模塊3、蓄電池4、舵機5以及溫度傳感器6連接構(gòu)成，所述太陽能電池板的一端通過鉸接軸設(shè)置在汽車駕駛室內(nèi)頂部靠近汽車前擋風(fēng)玻璃的汽車頂篷上；所述mcu控制模塊包括太陽能控制器、stm32單片機和舵機控制器，所述太陽能控制器分別與太陽能電池板和蓄電池連接，用以控制所述蓄電池的充/放電；所述溫度傳感器設(shè)置在汽車駕駛室內(nèi)，所述熱電制冷模塊設(shè)置在汽車駕駛室內(nèi)頂部，所述stm32單片機分別與溫度傳感器和熱電制冷模塊連接，用以根據(jù)所述溫度傳感器的溫度信息控制所述熱電制冷模塊的制冷/制熱；所述舵機控制器與舵機連接，用以控制所述舵機的轉(zhuǎn)動；所述舵機的輸出軸與鉸接軸固定連接，用以驅(qū)動太陽能電池板從汽車頂篷處翻轉(zhuǎn)到汽車前擋風(fēng)玻璃處；所述的太陽能控制器和舵機控制器分別與stm32單片機連接。所述太陽能控制器控制裝置的充放電模式，包括太陽能電池板直接給系統(tǒng)供電、太陽能電池板對蓄電池充電以及蓄電池作為備用電源為系統(tǒng)供電；所述stm32單片機可以對適宜溫度范圍進行設(shè)定，分別設(shè)置上限、下限溫度值，當(dāng)車內(nèi)溫度低于適宜溫度范圍的下限值或者高于適宜溫度范圍的上限值時，控制熱電制冷模塊開始工作，進行升溫或者降溫處理；所述舵機控制器可以根據(jù)裝置的開啟或關(guān)閉，來控制舵機帶動太陽能電池板轉(zhuǎn)動。

所述stm32單片機與車載中央控制器連接，用以獲取汽車行駛狀態(tài)，如圖2和圖3所示，當(dāng)汽車在啟動狀態(tài)時，通過舵機控制器將太陽能電池板設(shè)置在汽車頂篷上；當(dāng)汽車在熄火狀態(tài)時，通過舵機控制器驅(qū)動舵機轉(zhuǎn)動使太陽能電池板旋轉(zhuǎn)至汽車前擋風(fēng)玻璃處，可以使其最大限度的吸收太陽能轉(zhuǎn)化為電能，從而為整套裝置供電。當(dāng)裝置停止工作后，同樣由舵機控制轉(zhuǎn)動，回至車頂篷位置處。

如圖4所示，所述熱電制冷模塊包括風(fēng)扇7、熱電制冷半導(dǎo)體8、散熱片9、隔熱墊10，熱電制冷半導(dǎo)體上端連接風(fēng)扇，下端與散熱片連接，散熱片兩側(cè)分別設(shè)置一個風(fēng)扇，進行散熱。所述熱電制冷半導(dǎo)體包括多個n型半導(dǎo)體元件和多個p型半導(dǎo)體元件，所述n型半導(dǎo)體元件和p型半導(dǎo)體元件相互間隔設(shè)置，并采取串聯(lián)方式進行連接。熱電制冷半導(dǎo)體的一端為冷端，另一端為熱端。所述隔熱墊設(shè)置在熱電制冷半導(dǎo)體上，在安裝時，通過隔熱墊卡將熱電制冷半導(dǎo)體接在車頂?shù)奶齑拔恢锰帲欢宋挥谲噧?nèi)，另一端位于車體外。

當(dāng)溫度調(diào)節(jié)裝置為車內(nèi)制冷時，電源接通后，熱電制冷半導(dǎo)體位于車內(nèi)的一端電流方向是n→p，使得溫度降低，形成冷端；而位于車外的一端的電流方向是p→n，使得溫度升高，形成熱端。冷端由于散熱片以及風(fēng)扇的作用，使得有效的在車內(nèi)形成冷量的傳遞；熱端同樣由于風(fēng)扇的作用，使得熱端不斷散熱，并保持一定的溫度。當(dāng)溫度調(diào)節(jié)裝置需要為車內(nèi)供熱時，只需控制電源電極正反接，改變熱電制冷半導(dǎo)體內(nèi)的電流方向即可，位于車內(nèi)一端形成熱端，而車外一端形成冷端，從而實現(xiàn)制冷和制熱模式切換。

太陽能電池板將太陽能轉(zhuǎn)化為電能后，將電能傳輸給mcu控制模塊，所述溫度傳感器設(shè)置在汽車駕駛室內(nèi)儀表盤處，用以對車內(nèi)溫度進行實時監(jiān)測，并將溫度信息傳回給所述mcu控制模塊，mcu控制模塊根據(jù)預(yù)設(shè)的溫度范圍來控制熱電制冷模塊的工作模式：當(dāng)夏季高溫時，車內(nèi)溫度高于預(yù)設(shè)上限溫度值，mcu控制模塊連通熱電制冷模塊開啟制冷模式；當(dāng)冬季寒冷時，車內(nèi)溫度低于預(yù)設(shè)下限溫度值，mcu控制模塊連通熱電制冷模塊開啟制熱模式。當(dāng)車內(nèi)溫度調(diào)節(jié)至預(yù)設(shè)溫度值范圍內(nèi)后，mcu控制模塊自動切斷與熱電制冷模塊的連接，停止制冷或加熱，從而實現(xiàn)車輛駕駛室的智能控溫。

當(dāng)車內(nèi)溫度處于預(yù)設(shè)溫度范圍內(nèi)，即熱電制冷模塊停止工作后，將太陽能電池板光電轉(zhuǎn)化產(chǎn)生的電能儲存至蓄電池，從而在陰雨天或是夜晚等光照條件不充足時，將蓄電池作為電源，為裝置提供電力輸出。當(dāng)所述熱電制冷模塊停止工作后，所述太陽能控制器控制太陽能電池板為蓄電池充電，進行電能儲備。

所述裝置還包括觸摸屏，用戶可以通過所述觸摸屏預(yù)設(shè)適宜溫度范圍。

在另一種實施例中，如圖5所示，所述stm32單片機包括模糊控制器、脈寬調(diào)制器和電壓控制器，所述模糊傳感器接收溫度傳感器傳回的溫度信息以及預(yù)設(shè)的溫度值范圍，計算溫度差值，當(dāng)工作模式為制冷模式時，所述溫度差值為溫度傳感器傳回的溫度值與預(yù)設(shè)溫度值范圍上限值的差；當(dāng)工作模式為制熱模式時，所述溫度差值為預(yù)設(shè)溫度值范圍下限值與溫度傳感器傳回的溫度值的差。所述模糊控制器通過計算得到的所述溫度差值以及所述溫度差值的變化率，依據(jù)模糊控制規(guī)則得到適當(dāng)?shù)目刂屏?，并將所述控制量輸入到所述脈寬調(diào)制器，所述脈寬調(diào)制器根據(jù)控制量產(chǎn)生相應(yīng)的pwm脈寬調(diào)制信號，所述電壓控制器通過所述pwm脈寬調(diào)制信號的占空比控制輸出電壓，在pwm脈寬調(diào)制信號的作用下，電壓大小可調(diào)。所述模糊控制規(guī)則為基于目前模糊推理決策常用的mamdani算法制定，在此不再贅述。

由于熱電制冷模塊的制冷/熱量由電源電壓決定，因此模糊控制器的控制信號通過控制電源電壓繼而對熱電制冷模塊的制冷/熱量以及溫度進行控制。

上述實施例采用模糊控制原理，對溫度的控制具有較好的控制效果，具有溫度控制無超調(diào)，誤差小等優(yōu)勢。

為了行駛安全，在汽車駕駛室內(nèi)頂部靠近太陽能電池板遠(yuǎn)離鉸接軸的另一端處設(shè)置有卡固裝置，所述卡固裝置包括立柱和電動銷，所述立柱的一端固定在汽車頂篷上，所述電動銷設(shè)置在立柱的另一端且電動銷朝向太陽能電池板方向伸出到設(shè)置在汽車頂篷上時太陽能電池板的下方，用以將太陽能電池板牢固地固定在汽車頂篷上，防止在汽車行駛過程中由于顛簸導(dǎo)致太陽能電池板以鉸接軸為支點擺動，以便太陽能電池板掉落。

本發(fā)明的一種基于太陽能光伏的汽車駕駛室智能溫控方法，它包括以下過程：

設(shè)定汽車駕駛室內(nèi)適宜溫度范圍；

溫度傳感器實時采集汽車駕駛室內(nèi)溫度信息并發(fā)送給stm32單片機，當(dāng)車內(nèi)溫度超出預(yù)設(shè)的適宜溫度范圍時，stm32單片機控制熱電制冷模塊開啟工作；當(dāng)車內(nèi)溫度處于所述適宜溫度范圍時，所述stm32單片機控制所述熱電制冷模塊停止工作；

stm32單片機通過車載中央控制器實時獲取汽車行駛狀態(tài)，當(dāng)汽車在啟動狀態(tài)時，通過舵機控制器將太陽能電池板設(shè)置在汽車頂篷上；當(dāng)汽車在熄火狀態(tài)時，通過舵機控制器驅(qū)動舵機轉(zhuǎn)動使太陽能電池板旋轉(zhuǎn)至汽車前擋風(fēng)玻璃處；

上述方法中，控制熱電制冷模塊開啟工作的過程具體為：

當(dāng)汽車駕駛室內(nèi)的溫度低于預(yù)設(shè)的適宜溫度范圍時，stm32單片機控制熱電制冷模塊進行制熱工作；當(dāng)汽車駕駛室內(nèi)的溫度高于預(yù)設(shè)的適宜溫度范圍時，stm32單片機控制熱電制冷模塊進行制冷工作。

本發(fā)明利用豐富的太陽能資源，將其轉(zhuǎn)化為電能，供熱電制冷模塊以及小型風(fēng)扇工作，達(dá)到夏季降溫喝冬季加熱效果。同時根據(jù)環(huán)境溫度探頭感知的溫度，控制熱電制冷模塊的工作狀態(tài)，將溫度控制在一定范圍內(nèi)，維持車內(nèi)實時溫度。除正常保持車輛的運行環(huán)境以外，還能有效降低車輛空調(diào)制冷系統(tǒng)的能耗指標(biāo)，即有利于國家節(jié)能減排的大政方針的實施，又可以有效控制汽車尾氣中nxo的排放，對于多余的電量也會將其輸送至蓄電池，不浪費多余電能，有效較少城市霧霾天氣的發(fā)生，具有重要的經(jīng)濟效益及社會效益。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。