基于TEC的太阳能汽车空调辅助系统研究

论文摘要

空调是汽车的重要部件,在提高行车的舒适度和安全性方面有重要的作用。但是在汽车停车状态下传统的汽车空调无法对车内空气温度进行有效调节,从而造成汽车在烈日下停车一段时间之后车内温度过高,严重影响了驾车的舒适度。随着太阳能电池技术和半导体制冷技术的发展,太阳能电池的光电转换效率和半导体制冷片的制冷效率得到了很大的提高,通过太阳能电池将光能转换为电能,再用电能驱动半导体制冷片制冷的太阳能制冷技术也已经从理论走向了实用阶段。本文基于汽车空调能量匹配的模型,设计了基于太阳能电池和热电制冷技术的汽车空调辅助系统,根据最大效率和最大制冷量两种方案进行了优化设计,并给出了硬件设计方案、软件程序设计思想及相应设计。采用了MSP430F449为系统的控制芯片,给出了测温电路、充电电路和控制电路的硬件设计。系统软件使用C语言编写,并给出了PID控制算法的源程序。最后对系统在不同工况下的性能进行了一系列的实验,通过对实验数据的分析证明了系统的可用性,并对系统的局限性进行了分析,对以后的改进提出了意见。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 致谢
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景及意义
• 1.1.1 太阳能资源
• 1.1.2 太阳能应用的发展情况
• 1.1.3 太阳能制冷与太阳能空调
• 1.2 半导体制冷技术的国内外发展状况
• 1.2.1 大型半导体制冷技术及应用
• 1.2.2 小型半导体制冷技术及应用
• 1.3 课题的提出和研究内容
• 第二章 热电制冷工况设计
• 2.1 热电制冷的基本原理
• 2.2 热电制冷工况的设计
• max状态下的设计方法'>2.2.1 最大制冷效率ε_max状态下的设计方法
• max状态下的设计方法'>2.2.2 最大产冷量Q_max状态下的设计方法
• 2.3 两种工况的选择和评估
• 2.4 本章小结
• 第三章 系统的硬件设计
• 3.1 控制芯片MSP430F449
• 3.2 太阳能电池阵列充电系统硬件电路的设计
• 3.2.1 采样电路设计
• 3.2.2 驱动电路设计
• 3.3 半导体制冷系统控制电路设计
• 3.3.1 前向通道设计
• 3.3.2 后向通道设计
• 3.3.3 其他辅助电路设计
• 3.3 硬件抗干扰技术
• 3.4 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 IAR Embedded Workbench概述
• 4.2 太阳能电池阵列充电系统软件设计
• 4.3 半导体制冷器控制系统软件设计
• 4.3.1 控制算法
• 4.3.2 系统主程序
• 4.3.3 A/D采集程序设计
• 4.3.4 PID算法程序设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 系统实验及分析
• 5.1 实验系统及过程
• 5.2 实验结果
• 5.2.1 停车后车内温度分布规律
• 5.2.2 太阳膜和遮光板对车内温度的影响
• 5.2.3 加装太阳能汽车空调辅助系统之后车内温度的分布规律
• 5.3 本章小结
• 第六章 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文