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汽车太阳能空调研究论文
汽车太阳能空调研究论文 一、汽车太阳能空调的原理简介 汽车太阳能空调是利用硅型太阳能电池吸收太阳光，太阳辐射能量的光谱, 主要以可见光为中心,从0.3um的近紫外线到几微米的红外线。光照射在半导体中 存在内电场E的位置，形成合电子－电子空穴对，在电场的作用下，导带中的光 生电子聚集在右侧，价带中的电子空位聚集在左侧，产生荷电载体的极化，因此 半导体的两侧产生电势差，将太阳能转化为电能，通过连接半导体制冷片使其工 作。在半导体制冷片中，由于接触电位差的存在，使通过接头的电子经历电位突 变，当接触电位差与外电场反向时，电子反抗电场力做功eU1,2，其能量来自接 头处的晶体点阵，结果使接头温度下降，并从周围环境吸收热量，达到降低周围 温度的效果。太阳能空调本身是一个具有自我调节能力的系统，其转化的能量与 太阳光的强度成正比，即太阳光越强，它能转换的热能也越多。二、太阳能电池简介 硅型太阳能电池工作原理与结构。太阳能电池发电的原理主要是半导体的 光电效应，一般的半导体采用半导体硅组成。
正电荷为硅原子，负电荷为围绕在硅原子旁边的四个电子。空穴因为没有 电子而变得很不稳定，容易吸收电子而中和，形成P（positive）型半导体。
同样，掺入磷原子以后，因为磷原子有五个电子，所以就会有一个电子变 得非常活跃，形成N（negative）型半导体。
N型半导体中含有较多的空穴，而P型半导体中含有较多的电子，这样， 当P型和N型半导体结合在一起时，就会在接触面形这就是PN结。
当晶片受光后，PN结中，N型半导体的空穴往P型区移动，而P型区中的电 子往N型区移动，从而形成从N型区到P型区的电流。然后在PN结中形成电势差， 这就形成了电源。
由于半导体不是电的良导体，电子在通过p－n结后如果在半导体中流动， 电阻非常大，损耗也就非常大。但如果在上层全部涂上金属，阳光就不能通过， 电流就不能产生，因此一般用金属网格覆盖p－n结，以增加入射光的面积。另外硅表面非常光亮，会反射掉大量的太阳光，不能被电池利用。
将反射损失减小到5％甚至更小。一个电池所能提供的电流和电压毕竟有 限，于是人们又将很多电池（通常是36个）并联或串联起来使用，形成太阳能光 电板。
三、制冷部分 1.制冷片的组成材料。半导体制冷也称热电制冷，是从20世纪50年代发展 起来的一门介于制冷技术和半导体技术边缘的学科。它利用特种半导体材料构成 的P-N结，形成热电偶对，产生帕尔帖效应，通过直流电制冷的一种新型制冷方 式。
2.散热风扇的组成材料。散热风扇所使用的散热片材料是铝合金，铝的重 量非常轻，因为纯铝太达于柔软，所以都会加入少量的其他金属，铸造而成为铝 合金，以获得适当的硬度，不过铝还是占了约百分之九十八左右。
四、控制电路部分 各元件简介：
(1)单片机－P89LPC922。P89LPC922是一款单片封装的微控制器，适合于 许多要求高集成度、低成本的场合。可以满足多方面的性能要求。P89LPC922 采用了高性能的处理器结构，指令执行时间只需2到4个时钟周期。6倍于标准 80C51器件。P89LPC922集成了许多系统级的功能，这样可大大减少元件的数目 和电路板面积并降低系统的成本。
(2)SP6641B－165mA/500mA碱性DC/DC升压型稳压器。SP6641一款 DC-DC升压调节器，其静态电流极低，电池转换效率很高，多用于一些电池供电 的设备中，如PDA、MP3播放器，及其他手持式设备，SP6641静态电流为10uA， 并具有一个0.3Ω的N通道充电开关，最低启动电压为0.9V，并具有0.33A或1.0A 感应电流限制模块。SP6641提供5引脚SOT-23封装。SHDN引脚上1nA电流的低 电平，即可控制SP6641。
(3)温度传感器－LM75A。①LM75A概述。LM75A是一个高速I2C接口的 温度传感器，可以在-55℃～+125℃的温度范围内将温度直接转换为数字信号， 并可实现0.125℃的精度。MCU可以通过I2C总线直接读取其内部寄存器中的数据，并可通过I2C对4个数据寄存器进行操作，以设置成不同的工作模式。LM75A有3 个可选的逻辑地址管脚，使得同一总线上可同时连接8个器件而不发生地址冲突。
LM75A可配置成不同的工作模式。它可设置成在正常工作模式下周期性 地对环境温度进行监控，或进入关断模式来将器件功耗降至最低。OS输出有2种 可选的工作模式：OS比较器模式和OS中断模式，OS输出可选择高电平或低电平 有效。正常工作模式下，当器件上电时，OS工作在比较器模式，温度阈值为80℃， 滞后阈值为75℃。アLM75A内部寄存器。温度寄存器是一个只读寄存器，包含2 个8位的数据字节，由一个高数据字节（MS）和一个低数据字节（LS）组成。这 两个字节中只有11位用来存放分辨率为0.125℃的Temp数据（以二进制补码数据 的形式）。对于8位的I2C总线来说，只要从LM75A的“00地址”连续读两个字节即 可（温度的高8位在前）。
③I2C串行接口。在主控器的控制下，LM75A可以通过SCL和SDA作为从 器件连接到I2C总线上。主控器必须提供SCL时钟信号，可以通过SDA读出器件 数据或将数据写入到器件中。注意：必须在SCL和SDA端分别连接一个外部上拉 电阻，阻值大约为10kΩ。LM75A从地址（7位地址）的低3位可由地址引脚A2、 A1和A0的逻辑电平来决定。地址的高4位预先设置为‘1001’。表5给出了器件的完 地址，从表中可以看出，同一总线上可连接8个器件而不会产生地址冲突。由于 输入管脚SCL、SDA、A2-A0内部无偏置，因此在任何应用中它们都不能悬空（这 一点很重要）。
五、汽车太阳能空调的优点 能源短缺与环境污染是目前人类面临的两大问题。因而开发新的节能，环 保，经济型产品是时代的要求。而汽车太阳能空调就是顺应时代的产物。我设计 的汽车太阳能空调主要有以下几个优点：ィ1）节约能源，节省资金。能源危机 问题将影响我国经济快速健康的发展，发现新能源将是我们未来的解决方向，而 太阳能就是其中的一种。ィ2）绿色环保。汽车太阳能半导体空调是利用太阳能 电池转化的直流电来驱动半导体制冷片制冷而不会产生有害气体。而传统的汽车 空调是利用燃烧汽油而获得电能来驱动的。ィ3）结构简单，便宜可行汽车太阳 能空调主要由三部分组成：太阳能电池板，制冷部分，控制部分。综上可以得出 一款汽车太阳能空调价格在3000元左右。ィ4）便于安装使用。无论是新车还是 旧车都可以方便的安装上汽车太阳能空调，我们只需将薄膜状的太阳能电池（国 内外已有生产）贴在车的顶棚，然后将导线接入空调即可。[摘要]本文针对传统汽车空调耗油多、污染大的缺点，研究了新型节能的 汽车太阳能空调的原理与构造。汽车太阳能空调主要由硅型太阳能电池、半导体 制冷片、测量控制电路和散热器等器件组成。
[关健词]汽车太阳能空调太阳能电池
