基于生物燃料固体氧化物燃料电池发电的车用空调装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于生物燃料固体氧化物燃料电池发电的车用空调装置，涉及车用空调技术领域，解决了车用空调耗能大且温度调节效果不佳的技术问题，其技术方案要点是该空调系统基于生物燃料固体氧化物燃料电池，通过控制子系统控制部件开合程度，在高温环境下，驱动制冷子系统及其后续处理装置降低车内温度；在低温环境下，驱动制热子系统，利用燃料电池运行时热电耦合产生的热能提高车内温度，营造舒适车内环境，在满足人员舒适度的情况下，减少能耗，保护环境。除此之外，本设计还配备有额外的储能子系统，储备燃料电池运行过程中多余的电能，以供汽车其余耗电设备使用。以供汽车其余耗电设备使用。以供汽车其余耗电设备使用。

【技术实现步骤摘要】
基于生物燃料固体氧化物燃料电池发电的车用空调装置


[0001]本申请涉及车用空调
，尤其涉及一种基于生物燃料固体氧化物燃料电池发电的车用空调装置。

技术介绍

[0002]随着经济与技术的快速发展，人民的生活水平不断提高，汽车保有量不断增长，人们对驾驶时车内舒适度的要求也不断提升，因此，驾驶人员对营造舒适驾车环境的汽车空调系统依赖度越来越高。目前传统的车内环境温度调节系统大多是由汽车发动机直接驱动制冷压缩机工作的非独立式空调系统，这也就意味着空调系统仅能在发动机工作的情况下才能进行，如果处于停车状态，则空调系统将无法运行，从而不能满足乘客对舒适性及一些特殊应用方面的需要；同时，由于非独立式空调系统中压缩机是在发动机的带动下运行的，所以空调系统的运行就要耗用掉发动机的部分功率，严重地影响了汽车的动力性。据统计，在汽车空调运行的情况下，汽车百公里油耗会增加1～2L，造成燃油消耗量的上升，从而导致汽车尾气排放量的上升，除此之外，这种制冷方式还具有体积大，汽车动力消耗大，温度调节效果不稳定等缺陷。所以在这样的背景条件下，在燃油汽车上研究电动空调具有重要的价值。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种基于生物燃料固体氧化物燃料电池发电的车用空调装置，其技术目的是替代传统汽车发动机直接驱动制冷压缩机工作的非独立式空调系统，营造舒适车内环境，降低汽车空调运行能耗，节省化石燃料资源。
[0004]本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
[0005]一种基于生物燃料固体氧化物燃料电池发电的车用空调装置，包括动力子系统、制冷子系统、制热子系统、储能子系统和控制子系统；所述动力子系统分别与所述制冷子系统、所述制热子系统、所述储能子系统和所述控制子系统连接；
[0006]所述动力子系统包括自上而下依次设置的阴极通道、阴极、电解质、阳极和阳极通道；
[0007]所述阴极通道进口端通入空气，出口端输出反应产生的水，下表面与所述阴极正面连接；
[0008]所述阳极通道进口端通入生物燃料，出口端输出反应产生的CO2，下表面与所述阳极正面连接；
[0009]所述电解质位于所述阴极背面与所述阳极背面之间。
[0010]进一步地，所述制冷子系统包括第一散热片、第一散热风机、导热铜管、半导体热端、半导体冷端、海绵垫片、导冷片、散冷风机和导冷铜管；所述海绵垫片上设有硅脂；所述导热铜管一端镶嵌在所述半导体热端上、另一端镶嵌在所述第一散热片上；所述第一散热风机设在所述第一散热片的两端；所述导冷铜管一端镶嵌在所述半导体冷端上、另一端镶
嵌在所述导冷片上；所述散冷风机设在所述导冷片的两端；所述半导体热端放置在所述导热铜管上；所述半导体冷端放置在所述导冷铜管上；所述半导体热端和所述半导体冷端均固定一块所述海绵垫片。
[0011]进一步地，所述制热子系统包括第二散热风机、第二散热片、介质管道、换热器、第二尾气管道、第三尾气管道、第二电动蝶阀、第二止回阀、第三电动蝶阀和小型电机；所述第二电动蝶阀固定在所述第二尾气管道入口处；所述第二尾气管道接入在所述换热器的入口处，并从对应的出口处接出；所述第三尾气管道与所述换热器的出口相连；所述第二止回阀固定在所述第三尾气管道的尾部；所述介质管道为闭合环路，分别与所述换热器和所述第二散热片相连接；所述小型电机固定在进入所述换热器的所述介质管道上，所述第三电动蝶阀固定在接出所述换热器的所述介质管道上；所述第二散热风机设在所述第二散热片的两端。
[0012]进一步地，所述储能子系统包括互相连接的第三开关和蓄电池，当所述第三开关闭合时，电流从所述动力子系统流至所述蓄电池。
[0013]进一步地，所述控制子系统包括第一电动蝶阀、第一止回阀、第二电动蝶阀、第二止回阀、第三电动蝶阀、小型电机、调节电阻Rc、第一开关、热敏电阻、D/A转换器、第二开关、PLC可编程逻辑控制器和A/D转换器；所述热敏电阻的信号输入端置于车厢中，输出端与所述D/A转换器和所述第一开关并联形成并联线路；该并联线路与所述第二开关、所述A/D转换器、所述PLC可编程逻辑控制器和所述调节电阻Rc串联；所述第一电动蝶阀、所述第二电动蝶阀、所述第三电动蝶阀和所述小型电机的信号输入端分别与所述PLC可编程逻辑控制器的信号输出端连接；
[0014]所述第一电动蝶阀和所述第一止回阀固定在所述第一尾气管道上；所述第二电动蝶阀固定在所述第二尾气管道上；所述第二止回阀固定在所述第三尾气管道上；所述第三电动蝶阀和所述小型电机固定在所述介质管道上。
[0015]进一步地，所述电解质由多块电解质堆叠组成。
[0016]进一步地，所述第一散热片、所述第一散热风机、所述导热铜管、所述半导体热端置于车厢外；所述第一散热风机的入口段连接车厢外空气，出口段正对所述第一散热片；所述半导体冷端、所述导冷片、所述散冷风机、所述导冷铜管置于车厢内；所述散冷风机的入口段连接车厢内空气，出口段正对所述导冷片。
[0017]进一步地，所述半导体热端和所述半导体冷端由多块半导体芯片组成。
[0018]进一步地，所述第二散热风机、所述第二散热片置于车厢内；所述第二散热风机的入口段连接车厢内空气，出口段正对所述第二散热片；所述换热器内的两组管束分别为所述介质管道和所述第二尾气管道；所述介质管道内为流动的热水；所述第二尾气管道入口处连接所述动力子系统产生的尾气，出口处连接所述第三尾气管道。
[0019]本申请的有益效果在于：与现有技术相比，本申请实施例的基于生物燃料固体氧化物燃料电池发电的车用空调装置替代传统的基于蒸汽压缩式制冷系统的汽车空调，营造舒适车内环境，降低汽车空调运行能耗，节省化石燃料资源，具体包括：
[0020](1)本申请实施例的装置建立了五套子系统，分别为动力子系统、制冷子系统、制热子系统、储能子系统和相应的控制子系统，将燃料电池技术与热电制冷技术、热电耦合技术、高效储能技术相结合，基于生物燃料固体氧化物燃料电池，在高温环境下，驱动半导体
制冷子系统及其后续处理装置降低车内温度；在低温环境下，驱动热电耦合设备，利用燃料电池运行时产生的热能提高车内温度，除此之外，额外的储能子系统可以储备燃料电池运行过程中多余的电能，以供汽车其余耗电设备使用，形成热
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冷
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电
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储耦合联供，充分利用生物燃料化学能，与传统的蒸汽压缩式汽车制冷空调相比，减少了化石燃料消耗，节约资源，产生了有益的节能效果；
[0021](2)本申请实施例的控制子系统可以智能感应车内温度变化，根据乘客意愿选择空调模式设定车内温度，根据制冷子系统或制热子系统应处于的工作状态，计算偏差值，据此发送指令，并且可以根据反馈的车内温度智能调节系统状态，进一步调节车内温度直至预设值，维持车内舒适环境，产生有益的舒适性效果；
[0022](3)本申请实施例的动力子系统使用生物燃料替代化石燃料，常温常压下储存、运输、使用便捷，无明火危险性小，节约资源的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于生物燃料固体氧化物燃料电池发电的车用空调装置，其特征在于，包括动力子系统、制冷子系统、制热子系统、储能子系统和控制子系统；所述动力子系统分别与所述制冷子系统、所述制热子系统、所述储能子系统和所述控制子系统连接；所述动力子系统包括自上而下依次设置的阴极通道(1)、阴极(2)、电解质(3)、阳极(4)和阳极通道(5)；所述阴极通道(1)进口端通入空气，出口端输出反应产生的水，下表面与所述阴极(2)正面连接；所述阳极通道(5)进口端通入生物燃料，出口端输出反应产生的CO2，下表面与所述阳极(4)正面连接；所述电解质(3)位于所述阴极(2)背面与所述阳极(4)背面之间。2.如权利要求1所述的车用空调装置，其特征在于，所述制冷子系统包括第一散热片(6)、第一散热风机(7)、导热铜管(8)、半导体热端(9)、半导体冷端(10)、海绵垫片(11)、导冷片(12)、散冷风机(13)和导冷铜管(14)；所述海绵垫片(11)上设有硅脂；所述导热铜管(8)一端镶嵌在所述半导体热端(9)上、另一端镶嵌在所述第一散热片(6)上；所述第一散热风机(7)设在所述第一散热片(6)的两端；所述导冷铜管(14)一端镶嵌在所述半导体冷端(10)上、另一端镶嵌在所述导冷片(12)上；所述散冷风机(13)设在所述导冷片(12)的两端；所述半导体热端(9)放置在所述导热铜管(8)上；所述半导体冷端(10)放置在所述导冷铜管(14)上；所述半导体热端(9)和所述半导体冷端(10)均固定一块所述海绵垫片(11)。3.如权利要求2所述的车用空调装置，其特征在于，所述制热子系统包括第二散热风机(15)、第二散热片(16)、介质管道(17)、换热器(18)、第二尾气管道(19b)、第三尾气管道(19c)、第二电动蝶阀(23)、第二止回阀(24)、第三电动蝶阀(25)和小型电机(26)；所述第二电动蝶阀(23)固定在所述第二尾气管道(19b)入口处；所述第二尾气管道(19b)接入在所述换热器(18)的入口处，并从对应的出口处接出；所述第三尾气管道(19c)与所述换热器(18)的出口相连；所述第二止回阀(24)固定在所述第三尾气管道(19c)的尾部；所述介质管道(17)为闭合环路，分别与所述换热器(18)和所述第二散热片(16)相连接；所述小型电机(26)固定在进入所述换热器(18)的所述介质管道(17)上，所述第三电动蝶阀(25)固定在接出所述换热器(18)的所述介质管道(17)上；所述第二散热风机(15)设在所述第二散热片(16)的两端。4.如权利要求3所述的车用空调装置，其特征在于，所述储能子...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，刘荆晶，杨鑫磊，张毅飞，孙万里，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：