基于热电转换的车载半导体冷暖箱系统设计

摘要

随着全球能源问题日益严重，环境问题也显的日益的突出，开发全新的能源刻不容缓。环境问题是大家都关注的问题，必须营造一个可持续发展的模式才能真正走可持续发展的道路。而在近年来，热电技术广发的被很多国家采用，作为一种全新的技术，它具有转换效率高和环境友好的特点，所以一经面世就受到了各种推广。而本文就是在热电转换的基础上设计一个车载半导体冷暖箱，这是基于汽车大部分热能直接被散发到空气中这个事实而设想出来的，将完美的利用汽车尾气排放中的各种热能进行热电转换来给车载用电器供电.本文主要的研究内容如下:
　　 首先车载冷暖箱的系统原理和方案设计进行了探讨，分别对供电模块、半导体制冷器件和半导体冷暖箱方案的选型进行了详细的分析。供电模块中分别对热电转换模块的原理和蓄电池模块的选型进行了阐述。同时对半导体制冷的原理用数学模型的方式给出了解释和说明，最后对半导体冷暖箱的设计要求及方案的选择作了比较详细的讨论。
　　 其次，对车载半导体冷暖箱的电路设计部分进行了探究。从能量调节器和半导体冷暖箱的硬件电路设计两大模块进行了设计。对于能量调节器在系统中是有着十分重要的作用，对其升压和降压两种电路的设计作了详细的介绍;对于冷暖箱的硬件电路设计也从工作电路到保护电路作了完整的分析。
　　 最后在设计出半导体冷暖箱的硬件电路的基础之上，对其能量控制和温度控制的方式做了详细的讨论，设计中所使用的能量控制策略为智能化的能量策略，温度控制策略为模糊—PID温度控制策略，兼具了PID控制和模糊控制的优点，同时增强了系统的鲁棒性，使得温度的控制精度达到了±2℃，同时对温度控制的三种方式进行了MATLAB仿真，可以得出模糊—PID的控制效果最佳。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究的目的和意义

1．2 热电转换技术的发展现状

1．2．1 国内热电转换技术在车载用电器的研究现状

1．2．2 国外热电转换技术研究现状

1．3 车载半导体冷暖箱的发展

1．3．1 车载半导体冷暖箱发展应用的若干问题

1．3．2 车载半导体冷暖箱发展应用的前景

1．4 本文研究的主要工作

第2章 车载半导体冷暖箱系统总体方案设计

2．1 系统概述

2．2 供电模块

2．2．1 热电模块的基本原理

2．2．2 蓄电池模块的选型

2．2．3 能量调节器

2．3 半导体制冷器件的工作原理

2．3．1 半导体制冷器件的原理

2．3．2 半导体制冷器件的构造

2．3．3 半导体制冷器件的数学模型及仿真

2．4 半导体冷暖箱的设计要求及方案的选择

2．4．1 半导体冷暖箱的设计要求

2．4．2 半导体冷暖箱的方案选择

2．5 本章小结

第3章 车载半导体冷暖箱系统的电路设计

3．1 能量调节器模块硬件工作电路

3．1．1 降压(Buck)型电路

3．1．2 升压(Boost)型电路

3．2 半导体冷暖箱硬件电路设计

3．2．1 半导体冷暖箱的电路设计要求

3．2．2 半导体冷暖箱的电路设计

3．2．3 半导体冷暖箱工作电路分析

3．3 半导体冷暖箱的结构设计

3．4 本章小结

第4章 半导体冷暖箱系统控制策略

4．1 车载混合供电模块能量控制策略

4．1．1 半智能化能量管理

4．1．2 智能化能量管理

4．2 半导体冷暖箱温度控制策略

4．2．1 温度控制策略的选择

4．2．2 模糊—PID控制

4．3 半导体冷暖箱温度控制系统仿真

4．3．1 仿真对象模型的建立

4．3．2 温度控制模型仿真

4．4 本章小结

第5章 全文总结及展望

5．1 全文总结

5．2 展望

参考文献

致谢

附图：24V直流转12V直流、欠压、过压、短路保护电路图