| 标题 | 全自动太阳能汽车通风系统设计 |
| 范文 | 摘要：全自动太阳能汽车通风系统由设置在汽车顶部的太阳能电池组和太阳能控制器、汽车蓄电池、温度传感器以及汽车空调风机等组成。本系统在关上汽车引擎后，可以利用太阳能电池对汽车蓄电池进行充电。当温度传感器监测到温度到达设定值时，自动开启开关驱动风扇运转，通过车内外通风换气从而达到降温的目的。 关键词：太阳能电池 温度传感器 太阳能控制器 汽车通风 0 引言 夏天在阳光暴晒、环境温度30°C以上的条件下，车辆熄火后每隔15分钟室内空气温度大约上升10°C，持续两个小时暴晒基本达到峰值60-68°C左右，仪表盘控台表面温度大约85°C甚至更高，座椅表面温度大约75°C。此时启动车辆打开空调约15-20分钟后，车内温度降至30°C，这个过程耗油大概0.4L。而汽车内饰也有很多塑料制品，经过长时间暴晒会产生甲醛、苯等污染物，对人体健康产生不良影响。全自动太阳能汽车通风系统充分利用太阳能这一新型的优质能源，可以在关闭引擎的情况下利用设置在汽车顶部的太阳能电池板提供电能，在设定的温度范围内自动开启或自动关闭车载风扇，实现自动控制车内温度。在实现轿车内的温度智能化控制的同时，具备质量轻、安全性能好、无环境污染等特点，对于用车族在炎热的夏天用车具有非常大的意义。 1 系统设计方案 太阳能电池是利用光电转换原理使太阳辐射的光通过半导体物质转变为电能的器件。本设计利用半柔性的单晶硅将照射在它上面的太阳光能转换为电能，当温度达到设定值时，经过控制系统来驱动鼓风机，将车厢外的冷空气导入车内，达到降温的目的。 ①半柔性单晶硅太阳能电池：是由EVA+PET+单晶电池片制作成的，转换效率可以达到19.8%。由于太阳能电池具有一定的柔性，可以用耐高温强粘力双面泡棉胶粘贴在其背面，然后再完全贴附于汽车顶部。利用汽车改装专用线经过车门、天窗、行李仓等处的缝隙将太阳能电池发出来的电引入车内，从而驱动负载或者在蓄电池中储存起来。②MCU主控制器：利用80c196KB型单片机构成，控制整个太阳能发电系统工作状态，实现防短路、防过载、防反接、充满或过放自动关断等保护功能。MCU主控制器经开关电源连接蓄电池，将12V电压转换为3.3V直流电满足MCU主控制器的电源供应。③蓄电池：将汽车蓄电池与太阳能电池变换电路连接，同时MCU主控制器输入端相连接，还与汽车ACC相连接。当汽车行驶时断开太阳能充电系统。当温度低于设定值且汽车处于熄火状态时经控制单元可对蓄电池进行充电，从而保证蓄电池的电能充足，同时延长蓄电池的使用寿命。④温度传感器：采用LM75A集成温度传感器来进行硬件设计，检测系统温度并将其转化为信号传给主控制器，在设定的条件下自动开启或者关闭通风系统，保证系统车内环境处于最佳状态。⑤电机调速器：由于电量供应不足并仍需要消耗汽车12V电池电量，要控制风扇耗电量，使其不能达到满负荷工作，然后又加了直流电机调速器，设定了8A电流，太阳能电池在烈日下供电20V、2A功率30W，但有负载时电压降至13V，功率不变电流自然相应增加，电机的8A电流由太阳能供电一部分，汽车电池供电一部分，驻车时用电，但是行车及温度达不到35°C时充电，太阳能控制器会保护12V启动电池过冲过放及欠压，电压低于10.8V就停止放电，电压达到11.8V时又开启，也不会导致动力电池馈电时趴窝。 2 控制系统设计 控制系统是整个系统的核心处理单元。主要作用为温度采集、键盘显示、报警显示和执行输出四部分。各部分电路以AT89C51单片机为核心，并分由单片机输入/出端口将温键盘扫描信号采集到单片机，在经过单片机的运算处理后，由输入输出端口输出到报警显示和执行端口进行温度的自动控制和监测。LM75A是一款内置带隙温度传感器和∑-Δ模数转换功能的温度数字转换器，可在-55℃～+125℃范围内直接将温度转换为数字信号。温度传感器检测系统温度并将其转化为信号，并将信号送入到单片机中，在设定的温度条件下控制系统开启和关闭，使整个系统处于最优状态。 汽车驻车断电后，太阳能充电系统继续对汽车蓄电池进行充电。单片机判断汽车电池电压是否高于10.8V，如果电池电量低于10.8V，即汽车电池电量低于设定的储电量，则控制系统不开启电机，并及时进行欠电报警，防止电池过放导致电池欠电趴窝。待太阳能电池或者汽车行驶对汽车电池充电达到电池电压高于10.8V时，再判断温度是否处于设定温度上下限值。若处于温度设定范围，则进入设定程序开启风扇。否则，进入充电模式对汽车电池充电。 本设计的主程序包括初始化模块，温度检测模块，温度参数显示模块，报警显示模块和执行模块。其中初始化模块负责调用初始化系统子程序，以初始化相关的IO端和定时计数器；温度检测模块负责调用温度检测程序。电池电量充足时温度传感器LM75A开始启动温度转换，等待转换完成后，读取二进制代码和送入主控制系统处理数据，并将其转换成相应的温度值；显示模块主要负责调用键盘显示驱动芯片的显示参数子程序，显示驱动程序可从初始化开始启动，并进入显示程序，同时发送温度值；执行模块负责调用报警显示和执行子程序，执行程序和报警显示程序从判断是否超限开始，只要电池电量参数超过了限值，系统便报警显示程序。 3 结束语 太阳能的利用经过几十年的发展，得到越来越广泛的应用，汽车太阳能应用技术也开始迈入实用化阶段。本文介绍的太阳能自动通风控制系统以单片机为核心，采用温度传感器控制系统自动运行，因此，该通风系统的性价比较高，使用简单且工作稳定可靠。此控制系统不仅可以应用在汽车通风系统上，也可以应用在动物养殖、温室大棚、粮食储藏以及其他温度控制方面，所以具有一定的推广价值。 参考文献： [1]张锦泰，等.薄膜太阳能汽车辅助空调系统的设计研究[J].电子世界，2013（15）. [2]曲春英，等.太阳能半导体制冷空调控制装置的设计[J].电子元器件应用，2010（9）. [3]冯逸，陈礼璠，杜爱民.太阳能汽车发展现状及其实用化对策研究[J].上海汽车，2006（12）. 作者简介：张丽燕（1979-），女，山东威海人，威海职业学院讲师，硕士，主要从事新能源电子技术应用、表面贴装生产的研究开发与教学工作。 |
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