基于單片機控制的汽車智能降溫系統

高麗英

摘 要：在高溫曝曬下，汽車內部溫度會急劇升高，會降低司乘人員駕駛舒適度甚至誘發身體疾病，導致“車內悲劇”，解決車內溫度在曝曬下迅增問題急不可待。文章以半導體制冷片的peltier效應和太陽能光伏發電為技術核心，設計了一種高溫曝曬下車內智能降溫系統。系統由車體模塊和控制模塊兩部分組成，通過對單片機進行功能控制，驅動半導體制冷模塊運轉，在不啟動發動機的前提下完成車體的整個內外循環降溫。通過理論計算，并設計fluent仿真、簡化裝置及整車實體三個實驗驗證系統的可行性。實驗結果表明，該系統可以實現系統環境與外界進行大氣交換，實現了降溫智能化、低碳化，同時通過車內溫度實時監測及遠程控制，提高了駕駛舒適性和安全性。

關鍵詞：半導體制冷;光伏發電;智能降溫;節能高效

中圖分類號：TG156? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2019）12-39-06

Abstract： Under high temperature exposure， the internal temperature of the vehicle will rise sharply， which will reduce the driving comfort and even induce physical diseases， resulting in "tragedy in the vehicle". Therefore， it is urgent to solve the problem of rapid increase in the temperature in the vehicle under exposure. Based on the peltier effect of semiconductor cooling sheet and solar photovoltaic power generation technology， a kind of intelligent cooling system is designed in this paper. The system consists of two parts， the vehicle body module and the control module. Through the functional control of the single-chip microcomputer， the semiconductor refrigeration module is driven to run， and the whole internal and external cooling cycle of the vehicle is completed without starting the engine. The feasibility of the system is verified by theoretical calculation， fluent simulation， simplification device and vehicle entity experiments. The experimental results show that the system can exchange atmosphere between the system environment and the outside world， realize intelligent cooling and low carbonization， and improve driving comfort and safety through real-time monitoring and remote control of vehicle temperature.

Keywords： Semiconductor refrigeration; Photovoltaic power generation; Intelligent cooling; Energy conservation and efficient

前言

隨著交通便捷程度的提高，汽車逐漸普及，汽車安全隱患成了關注焦點，其中高溫下車體的安全隱患成為一種發生頻率極高卻不易引起注意的隱患。在高溫曝曬下，汽車內部溫度會急劇升高，車內高溫對人體健康危害極大[1]。然而，目前常用于實現車體恒溫的方式主要使用自動空調系統、智能換氣系統、汽車防曬罩和化學降溫劑等[2-4]，其中，市場上最為主流的是依靠車體的空調降溫，而這已經造成了巨大能耗，嚴重違背了國家“節能減排”的戰略。而自動空調系統利用溫度傳感器、光照傳感器，以及車窗霧氣傳感器收集車內環境信息，自動調節車溫從而保持車內溫度的恒定的。但此系統成本較高，結構相對復雜。智能換氣系統主要是依靠通風起到換氣降溫作用，但其主要適用于車內溫度升高不顯著情況，在極高溫環境下的換氣工作效果不明顯，且頻繁的運作空調系統極易導致其使用壽命減少。汽車防曬罩是目前最普遍的降溫方法，需要人工布置，步驟繁瑣。而化學類降溫方法可以通過在車內使用化學降溫噴劑來實現，其原材料一般是干冰、氮氣等，通常只能實現局部降溫效果，且在使用過程中，部分化學添加劑具有一定危害性。

近年來，國內外諸多學者考慮將汽車空調控制系統進行改革，促進其小型化、節能化、智能化轉型[5-7]。通過利用半導體溫控特性，采用熱電制冷器，改變流過制冷器的電流方向進而實現半導體制冷效果。目前，半導體制冷裝置已經廣泛應用于醫療衛生、石油化工、電子技術等領域，并取得了很好的效果。本文在現有的半導體制冷裝置基礎上，對其特性進行研究，研發了一種以太陽能為能量來源，有效控制車內溫度的高溫曝曬下車內智能降溫系統，設計了車體模塊和控制模塊兩大模塊。并對車體模塊中的半導體制冷裝置、水循環冷卻裝置、內外循環管道裝置、太陽能供電裝置進行連接，通過遠程手動控制和自動控制兩種不同控制方法，解決了現有汽車車體溫度過高，車載空調能耗大，難以提前啟動及電路安全無保障等諸多弊端，能在極短時間內讓車內達到舒適溫度，實現了車內降溫的智能化、低碳化。

（1）對于企業未來的發展戰略即充電樁對外開放售電，避免因委托第三方管理造成的管理方面的不協調，增加公司內部處理核心業務的基本能力。

（2）避免第三方合作企業業務不穩定，影響公司車輛的正常運作。

（3）縮減企業成本。與第三方企業合作往往除了電費之外還需要支付一部分充電服務費，甚至服務費遠遠超過電費，充電場站的“自主管理”將大大縮減公司的這一部分支出。另外，企業未來與售電公司合作、加入大電力用戶市場，售電公司以一定的折扣返利，將會給公司帶來一筆可觀的收入。

3.1.2 企業對員工的培訓要求

遵照國家對特殊崗位的持證上崗的要求，為提升充電工、擺渡工的工作技能及責任意識、完善充電場站自主管理流程，確保營運生產的安全性，公司已組織比亞迪專業人士為全司充電工、擺渡工及儲備充電工進行專門培訓，為各類充電工報名參加“高壓電工進網作業”及“高壓電工”培訓課程已有5期，，各充電場站嚴格按照國家有關規定執行持證上崗，既保證充電工的生命安全、充電工作的有序進行又為企業的正規化發展和員工職業素質的提升奠定了堅實的基礎。

3.1.3 企業薪酬改進

全公司乃至全市的公交車司機普遍反映工資低、工作強度高等問題，甚至出現部分車隊工作人員在滴滴、嗒嗒、小豬巴士等網絡巴士兼職等問題。公司充電場站采取自主充電后，基層工作人員（駕駛員、修理工及其他人員）可在公司內部兼職，對于基層人員而言，在休息的同時從事勞動強度不大的充電、擺渡工作，可增加收入;對于公司而言，不僅能夠避免基層工作人員在外兼職造成疲勞駕駛、疲勞維修帶來的安全隱患，更能夠降低聘用專業充電人員額外的社保、醫保等費用支出，統一管理全公司基層人員。

3.1.4 廠家維護，縮減成本

企業與汽車生產廠家簽訂購車合同的同時，簽訂售后服務協議，其中包含“四電”部分即電機、電控、電池和充電設施保八年。投產前八年期間，汽車生產廠家負責充電設施設備的維護檢修工作，公司以“車隊報修-廠家維修”及定期維護等獨特的方式規范維護報修流程，完善整個售后服務工作，縮減后續開支。

3.2 完善的軟件系統功能

公司擁有獨立完善的數據統計和實時監控系統，可以不依托于電網公司進行實時充電數據監測功能，充電計費系統和監控系統不僅能夠支持本地數據顯示儲存功能，更能夠利用網絡上傳數據，便于全公司七個分公司及總公司管理。另外，如充電場站對外開放，也可實現刷卡充電、消費單據打印、實時監測汽車電池電壓、電流剩余電量等多項功能。

3.3 充電管控模式設置

為加強新能源公交車輛的電能管控工作，引導車輛在合理的時間段進行充、補電，降低電能消耗成本，公司按照公司《營運車輛電能消耗管理辦法（暫行）》和南方電網公司的谷、平、峰期電價文件要求，合理管控充電時間，至2016年3月開始執行考核，其平均電價均控制在“0.45元/度”左右，遠遠低于行業平均單價價“0.61元/度”，預計年節約充電費用4800萬余元。

3.4 應急充電流程設置

公司為提高應對計劃性停電、突發性斷電事故的應變能力，減少甚至避免停電或斷電事故對營運生產工作帶來的影響，專門成立應急充電保障小組，并與其他附近車隊及其所屬分公司協商，達成互相支援的共識，確定各自車隊的聯系人及留有的應急充電樁比例，制定相互支援工作方案，完善整個應急處理流程，把計劃性停電及突發性斷電對公司的營運生產造成的影響降到最低，起到了模范帶頭的作用。

3.4.1 計劃性停電

如遇計劃性停電，首先確定停電時長，3小時以內，安排營運車輛提前做好充電工作;3小時以上，聯系互相支援車隊，確定應急充電車隊及留有應急充電樁數，安排司機擺渡及充電工去支援車隊協同充電。

3.5.2 突發性斷電

如遇突發性斷電，按照如下流程圖安排應急充電保障工作。

4 對于公共交通充電樁運營管理的建議

對于目前公共交通充電樁運營管理現狀，上文設計了運營管理方案，從充電樁企業的各方面進行創新管理，以達到企業的可持續發展，使充電樁的利用率不斷提高，以滿足市場對其的大規模需求，下面對與充電樁的運營管理提出幾點建議，在未來的發展中不斷改進創新。一是加強充電樁與大型供電企業的合作共贏，比如國家電網和南方電網。至于通過與電網的合作才能不斷優化充電樁的設置和發展，提高充電樁的利用率，保證運營低谷期企業的抗風險能力。二是通過技術改造實現互聯網+充電樁，實時給用戶反饋充電樁的信息，方便用戶，提升企業。三是對充電樁的規劃設計要立足城市，可以和政府建立長效的溝通機制，使充電樁設置在方便合理的位置。

5 結論

本文根據公共交通充電樁的發展現狀設計了充電樁的運營管理方案，包括企業內部機構、員工激勵、設置電價、應急充電設施等方面的闡述，最后對于公共交通充電樁的運營管理提出了建設性意見，加強與電網企業的合作，技術改造實現互聯網+充電樁的模式，與政府建立長效溝通機制等，本文設計的充電樁運營管理的方案能有效改進企業運營模式，促進新能源公共交通的不斷發展。

參考文獻

[1] 林虎，黃宇進.電動汽車產業投資運營模式初探——以電動車充電樁為例[J].中國商論， 2017（12）：132-133.

[2] 施臣男.新型智能移動共享性充電樁設計方案[J].科技風，2018， No.357（25）：40.

[3] 汪子夜.電動汽車充電樁調度管理系統研究與設計[D]. CNKI： CDMD：2.1016.17276.