[发明专利]一种车用小型制冷制热装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种制冷制热装置，尤其是一种车用小型制冷制热装置。

背景技术

车载制冷和制热装置已经有成熟的应用产品。从实现技术上来分析，车用制冷和制热装置在实现原理上主要分为：基于传统压缩机的车载冰箱、基于半导体制冷和制热原理的车载冰箱以及利用保温材料实现的车载保温箱。其中基于传统压缩机原理的制冷冰箱体积相对较大，其工作原理是利用压缩机实现制冷目的的，其价格昂贵，且仅有制冷功能。基于半导体制冷和制热原理实现的冰箱是目前小型车辆上的制冷和制热的主要方式，同时具备制冷和制热功能；而采用保温材料实现的车载保温箱不具备主动制冷和制热的能力，仅仅是依靠保温材料来降低热量传导的能力，使得保温箱内的热量与外界环境尽可能少的进行交换而达到保温效果。

目前车用小型制冷制热装置一般是采用基于半导体热电制冷制热的原理实现制冷和制热的目的。然而目前传统的车用小型制冷制热装置中利用热电原理实现制热，并没有充分利用汽车在行驶过程中发动机本身产生大量的热量，而这些热量绝大多数被当作废热给释放掉了。若启用车内其他车用制热装置，则无形当中增加了汽车能源的负荷，而且没有充分将汽车自身所具有的热能利用起来。另一方面，从传统的半导体制冷装置中，一旦启动半导体制冷，则系统一直处于工作状态，并不会根据制冷箱当前的温度自动地调节半导体制冷装置的输出功率，从而导致制冷过程中能源的浪费比较明显。

随着能源越来越紧张，车用小型制冷制热装置的工作效率成为人们越来越关注的问题。因此，发明一种能尽可能提高能源利用率的制冷制热装置非常必要。

发明内容

本发明的目的是提供一种能充分利用车内现有能源、提高能源的利用率、自动调节制冷箱温度、有效节约制冷过程能耗的车用小型制冷制热装置。

本发明为实现上述目的采用的技术方案是：一种车用小型制冷制热装置，包括制冷箱、制热箱及半导体制冷芯片，制冷箱与制热箱相互连接，半导体制冷芯片设置在制冷箱和制热箱相互连接的侧壁中，该制冷制热装置还包括热交换器、温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ、微处理器、PID控制器、可调电源模块，所述制热箱的侧壁上分别设有送风口和回风口，所述热交换器连接在送风口和回风口之间的管道中，热交换器通过管道还分别与汽车发动机水暖系统两端连接，所述温度传感器Ⅰ设置在制热箱内，所述温度传感器Ⅱ设置在制冷箱内，所述温度传感器Ⅰ、温度传感器Ⅱ分别通过线路与微处理器的输入端连接，微处理器的输出端与PID控制器的输入端连接，PID控制器的输出端与可调电源模块的控制端连接，可调电源模块的输出端通过线路与半导体制冷芯片连接。 

本发明的进一步技术方案是：所述制冷制热装置还包括风扇Ⅰ、风扇Ⅱ，所述风扇Ⅰ设置在制热箱内靠近半导体制冷芯片的位置，所述风扇Ⅱ设置在制冷箱内靠近半导体制冷芯片的位置。

所述可调电源模块的输入端通过车用标准插头与车内12V电源的输出端连接。

所述制冷箱、制热箱分别由四层材料组成，四层材料由内至外分别是金属内胆层、真空隔热层、聚氨酯保温层、金属加固层。

所述半导体制冷芯片的型号为TEC1-12710。

所述制冷箱内设有四个温度传感器Ⅱ，四个温度传感器Ⅱ分别与微处理器的输入端连接，温度传感器Ⅱ的型号为DS18B20。

所述微处理器的型号为AtXmega128A1。

由于采用上述结构，本发明之车用小型制冷制热装置具有以下有益效果：

1、本发明车用小型制冷制热装置，热交换器吸收汽车发动机水暖系统的热量，热交换器再通过连接在制热箱送风口和回风口之间的管道将热量传递至制热箱内，实现对制热箱中空气温度的改变，将发动机产生的部分废热传递至制热箱中，因此可以采用发动机产生的热量来实现制热箱的制热的目的，不消耗额外的能量，降低了制冷制热装置的能源消耗，在发动机产生的热量不能满足制热箱内制热温度时，可以通过半导体制冷芯片对制热箱继续进行加热而达到制热目的；

2、本发明车用小型制冷制热装置，采用温度传感器Ⅱ对制冷箱内温度实施测量，温度传感器Ⅱ将制冷箱内温度传给微处理器，微处理器将设定温度与实测温度进行比较，得到温度误差值，通过PID控制器的比例单元P、积分单元I和微分单元D的运算，得到的运算结果分别进行模糊推理、PID处理之后，由PID控制器对可调电源模块进行控制，使半导体制冷芯片输入电流得到精确调节，实现制冷箱内部温度的稳定调节，从而确保制冷箱内部的制冷量与实际要求尽可能地一致，实现对半导体制冷芯片冷量的精确调节，提高了制冷循环系统的能源利用效率；