车载内光伏半导体制冷系统设计(课程汇报)
车载太阳能制冷空调可行性报告
车载太阳能半导体制冷片空调可行性报告深圳大学机电学院樊玉龙简介：车载系统中空调系统一般采用发动机带动压缩机进行制冷，制冷剂在车体空间内蒸发汽化吸热制冷，在车体外部空间经压缩机压缩液化放热，利用热泵原理工作。
半导体制冷(即热电制冷或温差电制冷)与传统制冷方法不同的是既没有制冷剂,也没有复杂的机械设备和管路系统,只要给热电制冷器接上电源,就可以制冷.其主要优点是外形尺寸小、重量轻、无摩擦、无噪声、能精确控制和平稳调节温度工况与制冷量,不存在制冷剂泄漏而引起的空气污染问题,无需经常维修,管理方便.在国防、工业、农业和医疗等领域中有广泛的应用前景,特别适用于一些特殊场合的制冷,如潜艇空调、加压舱空调、军用通讯车和地下工程等.制冷片的介绍半导体制冷片（TE）也叫热电制冷片，是一种热泵，它的优点是没有滑动部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。
半导体制冷片的工作运转是用直流电流，它既可制冷又可加热，通过改变直流电流的极性来决定在同一制冷片上实现制冷或加热，这个效果的产生就是通过热电的原理，以下的图就是一个单片的制冷片，它由两片陶瓷片组成，其中间有N型和P型的半导体材料（碲化铋），这个半导体元件在电路上是用串联形式连结组成半导体制冷片的工作原理是：当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成电偶对时，在这个电路中接通直流电流后，就能产生能量的转移，电流由N型元件流向P型元件的接头吸收热量，成为冷端由P型元件流向N型元件的接头释放热量，成为热端。
吸热和放热的大小是通过电流的大小以及半导体材料N、P的元件对数来决定，以下三点是热电制冷的温差电效应。
1、塞贝克效应（SEEBECK EFFECT）一八二二年德国人塞贝克发现当两种不同的导体相连接时，如两个连接点保持不同的温差，则在导体中产生一个温差电动势：ES=S.△T式中：ES为温差电动势S（?）为温差电动势率（塞贝克系数）△T为接点之间的温差2、珀尔帖效应（PELTIER EFFECT）一八三四年法国人珀尔帖发现了与塞贝克效应的效应，即当电流流经两个不同导体形成的接点时，接点处会产生放热和吸热现象，放热或吸热大小由电流的大小来决定。
基于半导体制冷技术的驻车空调系统设计
总649期第八期2018年8月河南科技Henan Science and Technology基于半导体制冷技术的驻车空调系统设计陈建民1何涛2朱惠玉3（1.河南鸿昌电子有限公司，河南许昌461500；2.河南省日立信股份有限公司，河南郑州450000；3.河南省生产力促进中心，河南郑州450000）摘要：半导体制冷技术主要依托热点材料来制冷，是一种清洁环保的驻车空调系统新选择。
本文结合半导体制冷技术的制冷原理及独有特性，对基于半导体制冷技术的驻车空调系统的总体结构、制冷器、电路控制系统进行设计，并对热量循环、半导体制冷片数量和功率进行核算。
通过计算可知，在驻车空调系统中需要采用不少于105片的半导体制冷片，空调系统的功率约为7555W 。
关键词：半导体制冷技术；汽车空调系统；设计中图分类号：U463.836文献标识码：A文章编号：1003-5168（2018）23-0101-03The design of the Car-carrying Air-conditioning SystemBased on Semiconductor Refrigeration TechnologyCHEN Jianmin 1HE Tao 2ZHU Huiyu 3（1.Henan Hongchang Electronics Co.,Ltd.，Xuchang Henan 461500；2.Henan Relations Co.,Ltd.，Zhengzhou Henan 450000；3.Henan Province Productivity Promotion Center ，Zhengzhou Henan 450000）Abstract:Semiconductor refrigeration technology mainly relies on hot materials to refrigerate,is a clean and environ⁃mentally friendly parking air conditioning system new bining with the refrigeration principle and unique characteristics of semiconductor refrigeration technology,this paper designed the general structure,refrigeratory and circuit control system of parking air conditioning system based on semiconductor refrigeration technology,and calcu⁃lated the quantity and power of heat cycle,semiconductor refrigeration sheet.According to the calculation,no less than 105semiconductor chillers were needed in the parking air conditioning system,and the power of the air condi⁃tioning system was about 7555W.Keywords:semiconductor refrigeration technology ；automobile air conditioning system ；design 半导体制冷技术是一种利用热电材料进行制冷的新型技术，自出现以来在高精度电子加工、医疗器械、精密样品箱等高技术领域得到了广泛应用。
《半导体制冷温度控制系统》
本科生实习报告实习类型综合实习（专业电子实践）题目半导体制冷温度控制系统学院名称信息科学与技术学院专业名称信息工程（电子方向）学生姓名学生学号201213010306/201213010313指导教师实习地点5721实习成绩二〇一五年九月二〇一五年九月目录一、系统设计框图 (2)二、系统设计方案 (2)2.1 、方案选择 (2)2.1.1、半导体制冷芯片的选择 (2)2.1.2、温度传感器的选择 (3)2.1.3、单片机的选择 (3)2.2、系统框图 (3)三、系统原理图及工作原理 (4)3.1、系统原理图 (4)3.2、系统工作原理 (4)四、系统设计步骤 (5)4.1、电路设计 (5)4.1.1、TLC5615转换器接口电路 (5)4.1.2、半导体制冷片驱动电路 (5)4.1.3、显示和键盘电路 (6)4.2、PCB设计 (7)4.2.1、顶层设计 (7)4.2.2、底层设计 (7)五、系统程序设计 (8)5.1、单片机程序设计框图 (8)5.2、温度采集程序 (8)5.3、温度设定及显示 (9)5.4、温度显示 (10)5.5、PID控制及D/A转换程序 (14)半导体制冷温度控制系统摘要：本文设计的温控系统包括单片机系统，温度测量系统，温度的输入和显示，以及半导体制冷器的功率驱动这几个部分。
温度测量系统指的是通过温度传感器读取目标系统的当前温度，这里采用的是数字式的温度传感器，易于单片机读取测量值。
单片机是整个温控的中央处理器，温度控制算法是在单片机中进行的。
将测量到的当前温度值输入到单片机，再通过比例积分微分控制算法的运算，就可以得到要输出的控制量。
单片机计算出的控制量要通过半导体制冷器的功率驱动电路才能驱动半导体制冷器工作。
首先要将控制量经过数模转换成模拟的电压量，然后通过半导体制冷器的驱动电路，将可变的电压量转换成可变的电流量驱动半导体制冷器的正常工作，完成温度控制的目的。
温度的输入模块是为了能够方便的调节目标温度，显示模块则是为了能够实时地显示目标系统的当前温度。
半导体制冷车载冰箱制冷效果
半导体制冷车载冰箱制冷效果半导体制冷技术是一种绿色环保、高效节能的制冷方式，广泛应用于小型冷藏设备中，如车载冰箱。
本文将探讨半导体制冷技术在车载冰箱中的制冷效果及其优势。
半导体制冷技术简介半导体制冷技术利用半导体材料的热电效应来实现制冷。
通过在半导体材料中通电，可在两侧产生温差，从而使一侧降温，另一侧升温，实现制冷效果。
相较传统制冷技术，半导体制冷技术无需制冷剂，操作简便，无噪音，体积小巧，适合小型冷藏设备。
车载冰箱中的半导体制冷技术应用车载冰箱作为一种便携式冷藏设备，通常需要在不稳定的车辆环境下工作。
传统压缩式冷藏技术在移动过程中可能会产生震动噪音，而半导体制冷技术则可以更好地适应车辆震动，工作稳定且无噪音。
此外，半导体制冷技术还具有制冷速度快的优势，在车载环境下，能够快速降温并保持稳定的温度。
同时，半导体制冷技术具有较低的功耗，有效节约车载冰箱的能源消耗。
半导体制冷车载冰箱的制冷效果测试为了验证半导体制冷技术在车载冰箱中的制冷效果，我们进行了试验。
通过在实际车载环境下测试，发现半导体制冷车载冰箱在恒温保鲜方面表现出色。
在高温外部环境下，车载冰箱内部温度可以稳定保持在所设定的低温，保持食材的新鲜度。
另外，我们还测试了半导体制冷车载冰箱的制冷速度，在外部温度较高的情况下，车载冰箱内部可以快速降温至所需温度，使食材迅速冷却，保持营养价值。
结论半导体制冷技术在车载冰箱中的应用效果明显，具有制冷速度快、工作稳定、节能环保等优势。
未来，随着半导体材料技术的不断发展，半导体制冷车载冰箱有望成为更为普及的选择，为用户提供更好的冷藏体验。
汽车太阳能半导体制冷系统浅析
汽车太阳能半导体制冷系统浅析作者：季丽华来源：《汽车维护与修理·汽修职教》 2018年第4期随着我国经济社会持续快速发展，机动车保有量继续保持快速增长态势。
截至2017年底，全国机动车保有量达3.10亿辆，汽车保有量达2.17亿辆，从分布情况看，全国有53个城市的汽车保有量超过100万辆，24个城市超200万辆，7个城市（北京、成都、重庆、上海、苏州、深圳和郑州）超300万辆。
在全球能源问题和环境问题日益严峻的情况下，使用新能源技术替换或改进旧技术设备已经成为汽车工业发展的一个新方向。
汽车空调已经是汽车的标准配置，已成为衡量汽车功能是否齐全的标志之一，然而随着消费升级及节能减排政策缩紧，汽车空调涉及到节能减排、环境保护、车内空气质量和满足消费者个性化需求等，因此将太阳能半导体制冷技术应用到汽车空调上不失为有效的节能减排新方法。
1 传统汽车空调制冷系统及其弊端如图1所示，传统汽车空调系统主要由空调压缩机、冷凝器、蒸发器、干燥器及管路等组成。
启动汽车空调系统后，空调压缩机在发动机的带动下工作，驱使制冷剂在密封的空调系统中循环，空调压缩机将气态制冷剂压缩成高温高压的制冷剂气体后排出空调压缩机，并经管路流入冷凝器，在冷凝器内散热、降温，冷凝成高温高压的液态制冷剂流出；高温高压液态制冷剂经管路进入干燥储液器内，经过干燥、过滤后流进膨胀阀节流，状态发生急剧变化，变成低温低压的液态制冷剂进入蒸发器，在蒸发器内吸收流经蒸发器的空气热量，使空气温度降低，吹出冷风，产生制冷效果，制冷剂本身因吸收了热量而蒸发成低温低压的气态制冷剂经管路被空调压缩机吸入，进行压缩，进入下一个循环，只要空调压缩机连续工作，制冷剂就在空调系统中连续循环，产生制冷效果；空调压缩机停止工作，空调系统内制冷剂随之停止流动，不产生制冷效果。
可以看出传统汽车空调系统存在诸多缺点。
（1）传统汽车空调系统除了制冷系统外，还需要通风和空气净化装置，其系统组成庞大，需要复杂的管道网络和制冷剂，增加了汽车制造成本。
半导体制冷课程设计
半导体制冷课程设计一、课程目标知识目标：1. 让学生理解半导体的基本概念，掌握半导体材料的特性和制冷原理；2. 使学生了解半导体制冷技术在生活中的应用，如空调、冰箱等；3. 引导学生掌握半导体制冷器件的工作原理及其在制冷系统中的应用。
技能目标：1. 培养学生运用半导体知识解决实际问题的能力，能分析半导体制冷器件的性能；2. 提高学生动手操作能力，通过实验了解半导体制冷器件的工作过程；3. 培养学生团队协作能力，分组讨论并设计简单的半导体制冷系统。
情感态度价值观目标：1. 激发学生对半导体科学研究的兴趣，培养创新意识和探索精神；2. 培养学生关注环保，认识到半导体制冷技术在节能减排方面的重要性；3. 增强学生对我国半导体科技发展的自豪感，树立为国家和民族科技事业作贡献的信念。
课程性质分析：本课程为物理学科拓展课程，结合高中物理知识和实际应用，旨在帮助学生深入理解半导体科学及其在制冷领域的应用。
学生特点分析：高中学生具有较强的逻辑思维能力和实验操作能力，对科技前沿和应用领域有较高的兴趣。
教学要求：结合课本知识，注重理论与实践相结合，提高学生的知识运用能力和实践操作技能。
在教学过程中，将课程目标分解为具体的学习成果，便于教学设计和评估。
二、教学内容1. 半导体基本概念：半导体材料特性、PN结原理；2. 半导体制冷原理：热电效应、塞贝克效应、珀耳帖效应；3. 半导体制冷器件：热电制冷器（TEC）的结构、工作原理及性能参数；4. 半导体制冷应用：生活中半导体制冷技术的应用实例、节能减排意义；5. 实践操作：半导体制冷器件的组装与测试、性能分析。
教学大纲安排：第一课时：半导体基本概念及制冷原理学习；第二课时：半导体制冷器件的结构、工作原理及性能参数学习；第三课时：半导体制冷在生活中的应用及节能减排意义探讨；第四课时：实践操作，分组组装、测试半导体制冷器件，分析性能。
教材关联性：教学内容与高中物理课本中热学、电学知识相关，结合半导体科学进行拓展，旨在帮助学生将理论知识与实际应用相结合。
《半导体制冷实验》课件
目录
• 半导体制冷原理介绍 • 半导体制冷器件 • 半导体制冷实验步骤 • 实验结果分析 • 结论与展望
01
半导体制冷原理介绍
Chapter
半导体制冷原理概述
半导体制冷，又称为热电制冷，是一种利用半导体材料 的热电效应实现制冷的技术。
半导体制冷技术不需要制冷剂，而是通过电能与热能的 相互转换实现制冷。
实验环境
实验室内的温度、湿度和清洁度应符合实验要求 ，确保实验结果的准确性和可靠性。
实验操作步骤
步骤一
检查实验器材和材料 是否齐全、完好，确 保实验顺利进行。
步骤二
根据实验要求，选择 合适的半导体材料和 规格，按照正确的连 接方式将各部件连接 起来。
步骤三
打开电源，观察半导 体制冷器的制冷效果 ，记录相关数据。
根据实验数据，分析半导体制冷效果与 电流、电压等因素的关系，以及实验误 差来源。
VS
对比分析
将实验结果与理论预测进行对比，找出差 异原因，提高实验的准确性和可靠性。
结果讨论
结果解释
对实验结果进行解释，分析半导体制冷原理 在实际应用中的表现和限制因素。
改进建议
根据实验结果和数据分析，提出改进半导体 制冷实验的措施和建议，提高实验效果和可 靠性。
半导体制冷器件的工作原理
01
当直流电通过由P型半导体和N型半导体组成的半导体制冷器时，在电场的作用 下，P型半导体中的空穴和N型半导体中的电子分别向冷端和热端移动，从而在 冷端产生制冷效果。
02
随着电流的持续流动，热量从热端不断转移到冷端，从而实现制冷的目的。
半导体制冷器件的种类
平板型半导体制冷器
05
车用微型半导体制冷设备的实验
第37卷,总第213期2019年1月,第1期《节能技术》ENERGY CONSERVATION TECHNOLOGYVol.37,Sum.No.213Jan.2019,No.1 车用微型半导体制冷设备的实验王永堂1,张 宁2,姜 涌3,吴 杨4(1.哈尔滨电气集团有限公司中央研究院,黑龙江 哈尔滨 150028;2.哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江 哈尔滨 150001;3.哈尔滨电站设备成套设计研究所有限公司,黑龙江 哈尔滨 150046;4.中国船舶重工集团公司第七〇三研究所,黑龙江 哈尔滨 150078)摘 要:为了研究半导体制冷技术应用于车用制冷设备的可行性以及为半导体制冷器的设计提供理论依据,本文搭建了半导体制冷实验台,首先进行功率一定时的制冷定常性验证,并对三种型号的半导体制冷片进行温度场标定实验,根据测量结果计算温度场的平均温度和制冷片的制冷效率。
实验结果表明,在制冷条件不变的情况下,两次制冷实验中同一测点的温度相差在0.2~ 0.3℃,在误差范围±0.5℃之内制冷实验满足定常性验证,并且计算得到制冷片效率均在43%以下,并且随着制冷功率的增加,制冷效率下降明显。
因此半导体制冷技术应作为辅助制冷系统应用于汽车空调。
关键词:半导体制冷;定常性;对比实验;制冷效率中图分类号:TB651 文献标识码:A 文章编号:1002-6339(2019)01-0078-06 Experiment of Automotive Micro-semiconductor Refrigeration EquipmentWANG Yong-tang1,ZHANG Ning2,JIANG Yong3,WU Yang4(1.Harbin Electric Corporation Central Research Institute,Harbin150028,China;2.School of Energy Science and Engineering,Harbin Institute of Technology,Harbin150001,China;3.Harbin Power System Engineering&Research Institute,Harbin150046,China;4.No.703Research Institute,Harbin150078,China)Abstract:In order to study the feasibility of semiconductor refrigeration technology applied to automotive refrigeration equipment and provide theoretical basis for the design of semiconductor refrigerator,this pa⁃per builds a semiconductor refrigeration test bench,firstly verifying the cooling stability at a certain pow⁃er,and for three models.The semiconductor refrigeration chip performs a temperature field calibration experiment,and calculates the average temperature of the temperature field and the cooling efficiency of the cooling fin according to the measurement result.The experimental results show that the temperature difference of the same measuring point in the two cooling experiments is0.2~0.3℃under the condition of constant cooling conditions.The cooling experiment satisfies the calibration test within the error range ±0.5℃,and the refrigerant is calculated.The efficiency is below43%,and as the cooling power in⁃creases,the cooling efficiency drops significantly.Therefore,semiconductor refrigeration technology should be applied to automotive air conditioners as an auxiliary refrigeration system.Key words:semiconductor refrigeration;steady;comparative experiment;refrigeration efficiency收稿日期 2018-10-26 修订稿日期 2018-11-20作者简介:王永堂(1979~),男,博士,高级工程师,主要研究方向为先进热力系统与清洁燃烧。
半导体制冷片课程设计
半导体制冷片课程设计一、教学目标本课程旨在让学生了解和掌握半导体制冷片的基本原理、结构、性能及其在实际中的应用。
通过本课程的学习，使学生能够：1.知识目标：理解半导体制冷片的原理，掌握其基本结构和工作原理；了解半导体材料的性质及其在制冷片中的应用。
2.技能目标：学会分析制冷片的工作性能，能够对其进行简单的设计和计算；能够运用实验方法验证制冷片的工作原理。
3.情感态度价值观目标：培养学生对科学技术的兴趣和好奇心，增强其创新意识和实践能力；使学生认识到半导体制冷片在现代科技中的重要性，提高其社会责任感和使命感。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.半导体基础知识：介绍半导体材料的性质、制备方法和应用领域。
2.半导体制冷片原理：讲解制冷片的工作原理，包括PN结的形成、载流子的输运和制冷效应。
3.制冷片结构与性能：介绍不同类型的制冷片结构及其性能特点，分析影响制冷效果的因素。
4.制冷片的应用：阐述半导体制冷片在实际中的应用领域，如电子制冷、空调、冷藏等。
5.实验与实践：安排一定的实验课时，让学生通过实验验证制冷片的工作原理，提高实际操作能力。
三、教学方法为了提高教学效果，本课程将采用以下几种教学方法：1.讲授法：系统地讲解制冷片的相关理论知识，使学生掌握基本概念和原理。
2.讨论法：学生针对制冷片的相关问题进行讨论，培养学生的思维能力和团队协作精神。
3.案例分析法：通过分析实际案例，使学生了解制冷片在实际应用中的工作原理和性能。
4.实验法：安排实验课程，让学生动手操作，验证制冷片的工作原理，提高实践能力。
四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用权威、实用的教材，为学生提供系统的学习资料。
2.参考书：推荐相关参考书籍，拓展学生的知识视野。
3.多媒体资料：制作精美的课件，生动形象地展示制冷片的工作原理和应用场景。
4.实验设备：准备完善的实验设备，确保学生能够顺利进行实验操作。
太阳能和半导体制冷系统的设计
第15卷第2期2020年6月陕西工业职业技术学院学报Journal of Shaanxi Polytechnic InstituteVol. 15 No. 2Jun. 2020太阳能和半导体制冷系统的设计兰羽，屈文斌，方维奇(陕西工业职业技术学院，陕西咸阳712000)摘要：为解决汽车露天停放，车内温度过高问题。
利用太阳能发电技术和半导体制冷技术，设计出太阳能半导体制冷装置。
完成了半导体制冷系统实验平台搭建，以及主要元件半导体制冷片、太阳能电池板和太阳能控制的选型。
对装置制冷空间的负荷进行了估算并进行了性能测试。
实验表明：随着制冷片电压的增加，其制冷量逐渐增加，增加幅度逐渐减小，制冷系数则呈现先增加后减小的趋势。
制冷装置在风冷散热时，热端风扇最佳电压为10V，制冷片的实际制冷系数最大且制冷量较大；工作电压为6—14V时，半导体制冷片制冷量大，但实际制冷系数偏小。
关键词：大阳能；半导体制冷；风冷散热；制冷性能中图分类号：TB657 文献标识码：A 文章编号：9459— 2020(2) —0010 —04Design of solar energy and semiconductor refrigeration systemLan Y u，Qu W e n b in，Fang Weiqi(Electrical Engineering Departm ent of Shaanxi Polytechnic Institute, Xianyang, Shaanxi, 712000)Abstract：In order to solve the problem of high tem perature in the car parking. U sing solar power generation technology and sem iconductor refrigeration technology, a solar sem iconductor refrigeration device is designed. T h e experim ental platform of semiconductor refrigeration system was set up, and the main components of sem iconductor refrigeration film, Solar Panel and solar control were selected. T h e load of the refrigeration space was estim ated and the performance was tested. T h e experim ental results show that with the increase of the plate voltage, the refrigerating capacity increases gradually, the increasing range decreases gradually, and the refrigerating coefficient increases first and then decreases. W hen the cooling device is cooled by air, the best voltage of the hot — side fan is 10V, and the actual cooling coefficient of the refrigerating plate is the largest and the refrigerating capacity is larger than th a t of the semiconductor refrigerating plate w hen the w orking voltage is 6~ 14V, but the actual cooling coefficient is small.Key words：Solar E n e rg y；Sem iconductor R efrigeration；Air C ooling；refrigeration performance收稿日期：2020 —6 —20基金项目：陕西工业职业技术学院科研项目（项目编号：ZK18 — 03)作者简介：兰羽（1975 —），男，陕西柞水人，副教授，研究方向：传感器与微系统应用。
半导体制冷片温度控制 课程设计报告
课程设计说明书题目：半导体制冷片温度控制院（系）：xxxxxxxxxxx学院xxxxx 专业： xxxxxxxxxxxx学生姓名： XXXX学号： xxxxxxxxxxxx 指导教师： xxxxxxxxxxxxxxx2012 年 3 月 10 日摘要温度是工业中非常关键的一项物理量，在农业，现代科学研究和各种高新技术的开发和研究中也是一个非常普遍和常用的测量参数。
温度控制的原理主要是：将随温度变化而变化的物理参数，通过温度传感器转变成电信号，传给计算机，与给定温度相减后得到偏差，经过控制器后输出给控制对象达到控温的目的。
半导体制冷片是利用半导体材料的Peltier效应，当直流电通过两种不同半导体材料串联成的电偶时,在电偶的两端即可分别吸收热量和放出热量,可以实现制冷的目的。
制冷速度与通过的电流大小成正比。
本设计针对用半导体对水箱的制冷模型设计了相应模糊PI控制器对水箱进行计算机恒温控制。
关键词: 半导体制冷；STC12C5A08S2；模糊PI；PWM；引言 (3)1 课程设计概述 (3)1.1 课程设计题目 (3)1.2 主要仪器设备 (3)2 硬件设计 (3)2.1 单片机部分 (3)2.2 串行接口部分 (4)2.3驱动电路部分 (4)3 软件设计 (5)3.1 流程图设计 (5)3.1.1 温度控制主程序流程图 (5)3.2 控制算法设计 (6)3.2.1 控制对象模型 (6)3.2.2 PI控制器设计 (7)3.2.3 控制器的设计 (7)4 系统调试 (7)4.1 单片机程序仿真 (7)4.2 STC12C5A08S2单片机系统电路调试 (8)4.3 驱动电路调试 (9)4.4 系统调试 (9)5总结与改进展望 (9)6 谢辞 (10)引言温度作为一项热工参数,在工业现场和过程控制中具有至关重要的作用。
半导体制冷相对于传统制冷方式，有着体积小，重量轻，无制冷剂而不污染环境，作用速度快，使用寿命长，且易于控制。
车用微型半导体制冷设备的实验
车用微型半导体制冷设备的实验王永堂;张宁;姜涌;吴杨【摘要】为了研究半导体制冷技术应用于车用制冷设备的可行性以及为半导体制冷器的设计提供理论依据,本文搭建了半导体制冷实验台,首先进行功率一定时的制冷定常性验证,并对三种型号的半导体制冷片进行温度场标定实验,根据测量结果计算温度场的平均温度和制冷片的制冷效率.实验结果表明,在制冷条件不变的情况下,两次制冷实验中同一测点的温度相差在0.2～0.3℃,在误差范围±0.5℃之内制冷实验满足定常性验证,并且计算得到制冷片效率均在43％以下,并且随着制冷功率的增加,制冷效率下降明显.因此半导体制冷技术应作为辅助制冷系统应用于汽车空调.【期刊名称】《节能技术》【年(卷),期】2019(037)001【总页数】6页(P78-83)【关键词】半导体制冷;定常性;对比实验;制冷效率【作者】王永堂;张宁;姜涌;吴杨【作者单位】哈尔滨电气集团有限公司中央研究院,黑龙江哈尔滨 150028;哈尔滨工业大学能源科学与工程学院,黑龙江哈尔滨150001;哈尔滨电站设备成套设计研究所有限公司,黑龙江哈尔滨 150046;中国船舶重工集团公司第七○三研究所,黑龙江哈尔滨 150078【正文语种】中文【中图分类】TB651现代汽车空调的主要作用是改善驾驶员的工作环境和劳动条件，并提高乘客的舒适性。
因此车载空调同时兼有生产性空调和舒适性空调的性质[1]。
半导体制冷技术主要是帕尔贴效应在制冷方面的应用，即在回路通入直流电时会产生吸热放热现象。
清华大学李彦等人对小空间半导体制冷进行了实验研究，分析了散热器数量及散热器结构、制冷器分布、制冷空间材料等对制冷效果的影响，分别研究选用不同散热器的情况下，半导体制冷器数量对实验的影响[2]。
埃及国家研究中心太阳能研究所的N.M.Khattab等人对太阳能温差发电器驱动热电制冷器的运行进行了实验研究，分析了热-电-热方式转化太阳能的可行性，计算了半导体温差发电器与半导体热电制冷器的最适比[3]。
新能源汽车半导体空调辅助系统设计
新能源汽车半导体空调辅助系统设计摘要：在绿色低碳的趋势下，新能源汽车成为我们发展的重点。
新能源汽车空调系统的工作被动力电池发动机取代，这影响了新能源汽车使用空调时的动力性能和续航里程。
将半导体制冷组成的制冷系统通过光伏电池引入新能源汽车的空调中，将光转化为直流电。
半导体制冷过程中不使用制冷剂，在提高新能源汽车动力性能的同时，可以节能环保。
关键词：新能源汽车；半导体空调；辅助系统设计；分析研究1概述王晓凯等设计建造了汽车用光伏面板半导体空调系统，并通过仿真和实验验证了其可行性。
我公司将半导体空调系统引入微型电动汽车，并根据微型汽车的结构设计半导体空调系统，为电动汽车空调方案提供参考。
在国外KashifIrshad 利用光伏电池板与半导体制冷片相结合，设计空调墙体，实验表明：半导体片在9A电流时，室内外温差最大为6.8℃。
Liu等人使用光伏面板和半导体设计了一种制冷空调。
这种新型的制冷空调可以提供热水。
实验表明，空间制冷系数可以达到4.51，水加热后的性能可以达到3.01。
国内外学者对光伏半导体制冷进行了一些研究，由于片材的制冷量较小，容易受到外部环境因素变化的影响，制冷效果不稳定。
相比之下，半导体空调作为辅助制冷组合压缩机，以提高制冷效果的稳定性。
2光伏发电和空调制冷原理2.1光伏面板发电原理光伏技术利用半导体的光伏效应将太阳能转化为电能的技术。
光伏电池是将太阳辐射直接转化为电能的关键半导体器件。
2.2半导体制冷原理当直流电通过由两种不同材料的导体或半导体组成的闭环时，除了焦耳热现象外，不同材料导体两端的接触点还会产生吸热和放热现象，称为Partie效应。
2.3新能源汽车空调制冷原理新能源汽车使用压缩式空调进行制冷。
其原理是压缩机将来自蒸发器的低温低压制冷剂压缩成高温高压过热蒸汽，从压缩机出来后进入冷凝器。
过热蒸汽在高温高压下的温度高于外部环境温度，其压力使制冷剂能够在低温下冷凝成液态。
在冷凝器中，处于高温高压下的气体变成高压常温液体。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
类型：课程设计名称：车载内光伏半导体制冷系统设计关键词：汽车空调;MSP430F449;光伏- 1 -引言随着经济水平的日益提高及汽车工业的飞速发展，汽车已成为人们日常生活的重要工具。
同时随着汽车保有量的急剧上升，能源消耗压力也逐渐增大，环境污染问题日益严重。
在我国，汽车保有量的迅速膨胀，被认为是引起 PM2. 5 肆虐的主要因素。
此外，人们对汽车舒适性的要求越来越高，汽车空调作为汽车舒适性的一个重要标志已在各种车型里都有广泛的应用。
而当今主流的汽车空调各种制冷驱动系统均使用氟、溴化锂和氨等制冷剂，这对环境有较大的影响，尤其是对大气臭氧层产生了较大的破坏。
而如今，随着太阳能电池技术和半导体制冷技术的发展，太阳能光电转换效率及半导体制冷效率的提高，和国家“节能减排”的一贯政策及国务院《“十二五”节能减排综合性工作方案》“十二五”期间推进交通运输节能减排方面提出的对太阳能等新技术在新能源汽车中的积极推广，太阳能半导体制冷技术在汽车上的应用前景十分广泛。
无论炎热夏天的蒸笼车还是寒冷冬日的车窗起雾，都是私家车车主需要面临的问题。
而在提出发展新能源以来，太阳能由于其具备成本低、可再生、资源广、环保等特点，被诸多企业和研究机构视为重点发展的新能源产业。
目前，光伏已经广泛应用于电子工业领域，本文将太阳能作为辅助能源，用于车载温度控制，并开发其控制策略。
该系统在一定程度上可以解决户外泊车时车内的温度控制问题，节能环保，高效实用，也为太阳能技术的应用经验了积累。
注：来自前人的研究结果：《车载光伏供电控温系统的设计》-许超,张贺明,谷若男；《太阳能半导体制冷技术在汽车上的应用》-吕松。
1 绪论1.1研究背景及意义1.1.1太阳能资源太阳能是地球上一切能源的主要来源。
根据相关文献记载,每年到达地球表面的太阳辐射能为 5.57*10^18MJ,相当于190万亿吨标准煤,约为目前全世界一次能源消费总量的1.56*10^4倍。
太阳内部极端高温条件下氢聚变成氦的热核反应是太阳能的来源,按照目前的消耗速度来计算,还足以维持6*10^10年。
相对于人类发展历史的有限年代而言,太阳能可以说是“取之不尽用之不竭”的能源。
利用太阳能还具有清洁、安全、无需开采和运输等特点。
不足之处在于其分散性,尽管到达地球的太阳能总能量很大,但是地域辽阔,能量密度较低。
而且太阳辐射受昼夜条件和气候影响较大,表现为间断性和不稳定性。
我国地处北半球欧亚大陆的东部,主要处于温带和亚热带,幅员广大,有比较丰富的太阳能资源,尤其是华北、西北的广大地区,日照充足,为利用太阳能提供了良好的条件。
根据全国700多个气象台站长期观测积累的资料表明,我国各地的太阳辐射年总量大致在3.35*10^3-8.40*10^3MJ/m²之间其平均值约为5.86*10^3MJ/m²。
据统计每年我国陆地接收的太阳辐射总量相当于24000亿吨标准煤,全国总面积的2/3地区年日照时间超2000小时。
1.1.2太阳能应用及发展情况当前人类对太阳能的利用主要是热能利用和光伏发电。
太阳能热水器已经成为国内太阳能利用最广泛,产业化发展最为迅速的领域,1998年我国的太阳能热水器产量就己经居于世界第一位。
我国目前有1.5万KW的太阳能发电容量,光伏产业也形成的较好的基础,虽然光电成本仍然高于煤店,但是在偏远的山区,与拉设电网相比建立小型的太阳能电站仍然显得便宜适用。
光伏发电是目前利用太阳能的主要方式之一。
目前常用的光伏转换材料主要有单晶硅、多晶硅和非晶硅,单晶硅和多晶硅太阳能电池的转换效率可达15%,而非晶硅太阳能电池的转换效率则不到10%,太阳能电池的转换效率目前普遍较低,而且成本较高,难以实现大规模推广。
多晶硅与单晶硅的本质区别在于多晶硅内存在着晶界在研究超高效太阳能电池方面,日本在硅和锗片上形成结晶,使1cm²单晶太阳能电池的转换效率达到了17.9%和30.9%,居世界领先水平。
美国再生能源实验室和光谱实验室开发的一种三结型太阳能电池,转换效率达到了32.3%。
太阳能电池的未来材料是有机材料和塑料。
目前有机太阳能电池光电转换率已达4.5%。
黑格等人因发明导电塑料而获2000年诺贝尔化学奖。
导电塑料可导电、发光,吸收光后也可产生电。
塑料制造成本非常低,可制成低成本太阳能电池。
预计5年之后第一代有机太阳能电池就可以进入应用阶段,目前有机材料的易老化问题是制约其应用的最大障碍。
自80年代以来,以瑞士洛桑高等工业学院为首的研究小组发展了一种纳米晶体化学太阳能电池,简称电池,以其廉价的原材料和简单的制作工艺引起人们的极大重视。
到1991年,这- 3 -种电池的光电转换效率己达到7.1%,目前效率已稳定在11%左右,而且成本低廉,制作工艺简单,成本是硅电池的1/5~1/10,性能稳定,衰减小,因而具有远大的应用前景。
1.1.3太阳能制冷与太阳能空调我国在全球范围内属于太阳能丰富的地区,具有发展太阳能事业的优越条件。
如果能利用太阳能对室内进行空调或者对食物进行冷冻,无疑非常有吸引力。
但是,目前对太阳能制冷的研究还远不如加热系统,主要原因在于其较高的技术门槛和成本要求。
世界上有许多国家都开展了太阳能制冷空调方面的研究工作。
美国、日本有些产品已经开始投入市场。
当前国际上对于太阳能制冷方面的研究主要可以归结为被动式制冷和主动式制冷两个方面。
被动式制冷是指不需要能量转换装置,利用自然方式辐射冷却以及自然蒸发冷却实现制冷目的的制冷方式主动式制冷是指通过太阳能来驱动能量转换装置来实现制冷目的的制冷方式。
研究的热点主要集中在主动式太阳能制冷方面。
主动式太阳能制冷主要包括以下几种形式：（1）太阳能吸收式制冷：太阳能吸收式制冷是利用溶液浓度的变化来获取冷量的装置,即制冷剂在一定压力下蒸发吸热。
再利用吸收剂吸收制冷剂蒸汽。
自蒸发器出来的低压蒸汽进入吸收器并被吸收剂强烈吸收,吸收过程中放出的热量被冷却水带走,形成的浓溶液由泵送入发生器中被热源加热后蒸发产生高压蒸汽进入冷凝器冷却,而稀溶液减压回流到吸收器完成一个循环。
它相当于用吸收器和发生器代替压缩机,消耗的是热能。
热源可以利用太阳能、低压蒸汽、热水、燃气等多种形式。
吸收式制冷系统的特点与所使用的制冷剂有关。
常用于吸收式制冷机中的制冷剂大致可分为水系、氨系、乙醇系和氟里昂系四个大类。
水系工质对是目前研究最热门的课题之一,对它的研究主要是针对现今大量生产的商用LiBr吸收式制冷机依然存在的易结晶、腐蚀性强及蒸发温度只能在零度以上等缺陷。
氨系工质对中包括了最为古老的氨水工质对和近期开始受重视的以甲氨为制冷剂的工质对,由于氨水工质对具有互溶极强、液氨蒸潜热大等优点,它至今仍被广泛用于各类吸收式制冷机。
人们对氨水工质对的研究主要是针对它的一些致命的缺陷,如：SOP较溴化锂小、工作压力高、具有一定的危险性、有毒、氨和水之间沸点相差不够大、需要精馏等。
吸收式空调采用溴化锂或氨水制冷机方案,虽然技术相对成熟,但系统成本比压缩式高,主要用于大型空调,如中央空调等。
（2）蒸发冷却技术：在典型的干热气候条件下,可直接把蒸发冷却器作为空调使用,将空气加湿降温至比较舒适的范围,实现对干燥环境的温湿度调节,被称为“沙漠空调”。
在美国西南部一些城市以及阿拉伯半岛的一些国家和地区,使用这种装置有效的缓解了全年的空调制冷方面的压力。
（3）太阳能蒸汽喷射式制冷：通过太阳能集热器加热使低沸点工质变为高压蒸汽,:通过喷管时因流出速度高、压力低,于是在吸入室周围吸引蒸发器内生成的低压蒸汽进入混合室。
此混合气流经扩压后速度降低、压力增加而流入冷凝器被冷凝。
冷凝后的低沸点工质一部分经膨胀阀进入蒸发器,在蒸发器中气化并吸收冷冻水的热量而达到制冷目的。
另一部分液体,则由泵送回集热器再次被加热成高压蒸汽,如此往复循环。
（4）太阳能固体吸附式制冷：利用吸附制冷原理,以太阳能为热源,采用的工质:对通常为活性碳一甲醇、分子筛一水、硅胶一水及氯化钙一氨等,可利用太阳能集热器将吸附床加热后用于脱附制冷剂,通过加热脱附一冷凝一吸附一蒸发等几个环节实现制冷。
（5）太阳能半导体制冷：利用半导体的热电制冷效应,通过太阳能光伏电池发出:的直流电驱动半导体制冷装置,适合于野外作业、郊游等缺电条件下小集体的食品饮料保鲜等。
本世纪50年代以后,半导体材料在各个领域得到广泛利用,发展非常迅速。
热电性能较好的半导体材料的问世也使得热电效应的效率得到很大提高,从而使热电制冷进入工程实验阶段。
它和蒸汽压缩式、蒸汽喷射式和吸附式制冷相比具有很多优点：（1）无机械转动,无噪音,无磨损,运行可靠,使用寿命长,维护方便；（2）不使用制冷剂,不污染环境；（3）体积小,重量轻,可大大缩小体积；（4）可以只冷却一专门的元件或特定的面积；（5）可通过改变电流方向来实现制冷或者是加热两种目的；（6）冷却速度快,冷却速度可以通过调节工作电流来实现,控制方便；（7）具有发电能力,如果在制冷模块两端建立温差可以输出直流电；在目前的技术条件下,机械压缩式制冷的效率要比热电制冷效率高,而且价格便宜,但是在制冷量比较小的情况下,半导体制冷有机械压缩式制冷所无法比拟的优点。
随着半导体技术的发展,半导体制冷将展现出更加广阔的应用前景。
1.2半导体制冷技术的国内外发展状况大型应用的制冷量在1kW以上,目前最大制冷量超过30kW,按照系统冷、热媒介的不同,可分为气一气系统、气一水系统、水一水系统闪。
（1）旅客列车空调列车空调的运行条件在大跨度动态变化中,因此空调的适应能力尤其重要。
热电空调与列车在技术上有较好的兼容性,列车可以自备直流电源,热电空调便于单元式分散布置。
某热电列车空调系统在室内外温差6℃时,制冷功率1.7kW,COP约为0.7；室内外温差12.8℃时,制热功率2.6kW,COP约为1.2；除霜时间为压缩空调系统的1/10；系统由4个单元组成,各单元可独立运行,又分为8个子单元,对不同区域实行分布式送风；系统运行2.5年无故障。
（2）汽车空调某太阳能辅助小汽车热电空调装置,冷端散热器直接冷却送风气流,而热端通过循环水流散热。
环境温度38℃时,不考虑太阳能电池的作用,制冷功4.01kW,COP值0.42；如果天气晴朗,布满车顶的太阳能电池可获得225W的功率,空调COP可以提高2%,但太阳能电池的主要意义在于大幅降低汽车启动时的高峰负荷,提高降温速度。
改善围护结构隔热以及密封性能,可以减少汽车空调负荷量50%,进而降低能耗量,另外,环境问题日益紧迫,因而热电汽车空调具有一定的现实意义。
（3）潜水器用半导体热电空调该空调由上海交通大学制冷实验室研制,用在我国自行设计的第一艘潜水器上,调节舱室- 5 -内的温湿度,为驾驶员和电子仪器提供一个较好的工作环境。