高麗英

摘 要：在高溫曝曬下，汽車內(nèi)部溫度會(huì)急劇升高，會(huì)降低司乘人員駕駛舒適度甚至誘發(fā)身體疾病，導(dǎo)致“車內(nèi)悲劇”，解決車內(nèi)溫度在曝曬下迅增問題急不可待。文章以半導(dǎo)體制冷片的peltier效應(yīng)和太陽(yáng)能光伏發(fā)電為技術(shù)核心，設(shè)計(jì)了一種高溫曝曬下車內(nèi)智能降溫系統(tǒng)。系統(tǒng)由車體模塊和控制模塊兩部分組成，通過對(duì)單片機(jī)進(jìn)行功能控制，驅(qū)動(dòng)半導(dǎo)體制冷模塊運(yùn)轉(zhuǎn)，在不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的前提下完成車體的整個(gè)內(nèi)外循環(huán)降溫。通過理論計(jì)算，并設(shè)計(jì)fluent仿真、簡(jiǎn)化裝置及整車實(shí)體三個(gè)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)的可行性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，該系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)環(huán)境與外界進(jìn)行大氣交換，實(shí)現(xiàn)了降溫智能化、低碳化，同時(shí)通過車內(nèi)溫度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)及遠(yuǎn)程控制，提高了駕駛舒適性和安全性。

關(guān)鍵詞：半導(dǎo)體制冷;光伏發(fā)電;智能降溫;節(jié)能高效

中圖分類號(hào)：TG156? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：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(guān)注焦點(diǎn)，其中高溫下車體的安全隱患成為一種發(fā)生頻率極高卻不易引起注意的隱患。在高溫曝曬下，汽車內(nèi)部溫度會(huì)急劇升高，車內(nèi)高溫對(duì)人體健康危害極大[1]。然而，目前常用于實(shí)現(xiàn)車體恒溫的方式主要使用自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)、智能換氣系統(tǒng)、汽車防曬罩和化學(xué)降溫劑等[2-4]，其中，市場(chǎng)上最為主流的是依靠車體的空調(diào)降溫，而這已經(jīng)造成了巨大能耗，嚴(yán)重違背了國(guó)家“節(jié)能減排”的戰(zhàn)略。而自動(dòng)空調(diào)系統(tǒng)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(nèi)環(huán)境信息，自動(dòng)調(diào)節(jié)車溫從而保持車內(nèi)溫度的恒定的。但此系統(tǒng)成本較高，結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜。智能換氣系統(tǒng)主要是依靠通風(fēng)起到換氣降溫作用，但其主要適用于車內(nèi)溫度升高不顯著情況，在極高溫環(huán)境下的換氣工作效果不明顯，且頻繁的運(yùn)作空調(diào)系統(tǒng)極易導(dǎo)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(xué)類降溫方法可以通過在車內(nèi)使用化學(xué)降溫噴劑來(lái)實(shí)現(xiàn)，其原材料一般是干冰、氮?dú)獾?，通常只能?shí)現(xiàn)局部降溫效果，且在使用過程中，部分化學(xué)添加劑具有一定危害性。

近年來(lái)，國(guó)內(nèi)外諸多學(xué)者考慮將汽車空調(diào)控制系統(tǒng)進(jìn)行改革，促進(jìn)其小型化、節(jié)能化、智能化轉(zhuǎn)型[5-7]。通過利用半導(dǎo)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(jìn)而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體制冷效果。目前，半導(dǎo)體制冷裝置已經(jīng)廣泛應(yīng)用于醫(yī)療衛(wèi)生、石油化工、電子技術(shù)等領(lǐng)域，并取得了很好的效果。本文在現(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷裝置基礎(chǔ)上，對(duì)其特性進(jìn)行研究，研發(fā)了一種以太陽(yáng)能為能量來(lái)源，有效控制車內(nèi)溫度的高溫曝曬下車內(nèi)智能降溫系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了車體模塊和控制模塊兩大模塊。并對(duì)車體模塊中的半導(dǎo)體制冷裝置、水循環(huán)冷卻裝置、內(nèi)外循環(huán)管道裝置、太陽(yáng)能供電裝置進(jìn)行連接，通過遠(yuǎn)程手動(dòng)控制和自動(dòng)控制兩種不同控制方法，解決了現(xiàn)有汽車車體溫度過高，車載空調(diào)能耗大，難以提前啟動(dòng)及電路安全無(wú)保障等諸多弊端，能在極短時(shí)間內(nèi)讓車內(nèi)達(dá)到舒適溫度，實(shí)現(xiàn)了車內(nèi)降溫的智能化、低碳化。

（1）對(duì)于企業(yè)未來(lái)的發(fā)展戰(zhàn)略即充電樁對(duì)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(xié)調(diào)，增加公司內(nèi)部處理核心業(yè)務(wù)的基本能力。

（2）避免第三方合作企業(yè)業(yè)務(wù)不穩(wěn)定，影響公司車輛的正常運(yùn)作。

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

3.1.2 企業(yè)對(duì)員工的培訓(xùn)要求

遵照國(guó)家對(duì)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(zé)任意識(shí)、完善充電場(chǎng)站自主管理流程，確保營(yíng)運(yùn)生產(chǎn)的安全性，公司已組織比亞迪專業(yè)人士為全司充電工、擺渡工及儲(chǔ)備充電工進(jìn)行專門培訓(xùn)，為各類充電工報(bào)名參加“高壓電工進(jìn)網(wǎng)作業(yè)”及“高壓電工”培訓(xùn)課程已有5期，，各充電場(chǎng)站嚴(yán)格按照國(guó)家有關(guān)規(guī)定執(zhí)行持證上崗，既保證充電工的生命安全、充電工作的有序進(jìn)行又為企業(yè)的正規(guī)化發(fā)展和員工職業(yè)素質(zhì)的提升奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

3.1.3 企業(yè)薪酬改進(jìn)

全公司乃至全市的公交車司機(jī)普遍反映工資低、工作強(qiáng)度高等問題，甚至出現(xiàn)部分車隊(duì)工作人員在滴滴、嗒嗒、小豬巴士等網(wǎng)絡(luò)巴士兼職等問題。公司充電場(chǎng)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(nèi)部兼職，對(duì)于基層人員而言，在休息的同時(shí)從事勞動(dòng)強(qiáng)度不大的充電、擺渡工作，可增加收入;對(duì)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(lái)的安全隱患，更能夠降低聘用專業(yè)充電人員額外的社保、醫(yī)保等費(fèi)用支出，統(tǒng)一管理全公司基層人員。

3.1.4 廠家維護(hù)，縮減成本

企業(yè)與汽車生產(chǎn)廠家簽訂購(gòu)車合同的同時(shí)，簽訂售后服務(wù)協(xié)議，其中包含“四電”部分即電機(jī)、電控、電池和充電設(shè)施保八年。投產(chǎn)前八年期間，汽車生產(chǎn)廠家負(fù)責(zé)充電設(shè)施設(shè)備的維護(hù)檢修工作，公司以“車隊(duì)報(bào)修-廠家維修”及定期維護(hù)等獨(dú)特的方式規(guī)范維護(hù)報(bào)修流程，完善整個(gè)售后服務(wù)工作，縮減后續(xù)開支。

3.2 完善的軟件系統(tǒng)功能

公司擁有獨(dú)立完善的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，可以不依托于電網(wǎng)公司進(jìn)行實(shí)時(shí)充電數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能，充電計(jì)費(fèi)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)不僅能夠支持本地?cái)?shù)據(jù)顯示儲(chǔ)存功能，更能夠利用網(wǎng)絡(luò)上傳數(shù)據(jù)，便于全公司七個(gè)分公司及總公司管理。另外，如充電場(chǎng)站對(duì)外開放，也可實(shí)現(xiàn)刷卡充電、消費(fèi)單據(jù)打印、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)汽車電池電壓、電流剩余電量等多項(xiàng)功能。

3.3 充電管控模式設(shè)置

為加強(qiáng)新能源公交車輛的電能管控工作，引導(dǎo)車輛在合理的時(shí)間段進(jìn)行充、補(bǔ)電，降低電能消耗成本，公司按照公司《營(yíng)運(yùn)車輛電能消耗管理辦法（暫行）》和南方電網(wǎng)公司的谷、平、峰期電價(jià)文件要求，合理管控充電時(shí)間，至2016年3月開始執(zhí)行考核，其平均電價(jià)均控制在“0.45元/度”左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于行業(yè)平均單價(jià)價(jià)“0.61元/度”，預(yù)計(jì)年節(jié)約充電費(fèi)用4800萬(wàn)余元。

3.4 應(yīng)急充電流程設(shè)置

公司為提高應(yīng)對(duì)計(jì)劃性停電、突發(fā)性斷電事故的應(yīng)變能力，減少甚至避免停電或斷電事故對(duì)營(yíng)運(yùn)生產(chǎn)工作帶來(lái)的影響，專門成立應(yīng)急充電保障小組，并與其他附近車隊(duì)及其所屬分公司協(xié)商，達(dá)成互相支援的共識(shí)，確定各自車隊(duì)的聯(lián)系人及留有的應(yīng)急充電樁比例，制定相互支援工作方案，完善整個(gè)應(yīng)急處理流程，把計(jì)劃性停電及突發(fā)性斷電對(duì)公司的營(yíng)運(yùn)生產(chǎn)造成的影響降到最低，起到了模范帶頭的作用。

3.4.1 計(jì)劃性停電

如遇計(jì)劃性停電，首先確定停電時(shí)長(zhǎng)，3小時(shí)以內(nèi)，安排營(yíng)運(yùn)車輛提前做好充電工作;3小時(shí)以上，聯(lián)系互相支援車隊(duì)，確定應(yīng)急充電車隊(duì)及留有應(yīng)急充電樁數(shù)，安排司機(jī)擺渡及充電工去支援車隊(duì)協(xié)同充電。

3.5.2 突發(fā)性斷電

如遇突發(fā)性斷電，按照如下流程圖安排應(yīng)急充電保障工作。

4 對(duì)于公共交通充電樁運(yùn)營(yíng)管理的建議

對(duì)于目前公共交通充電樁運(yùn)營(yíng)管理現(xiàn)狀，上文設(shè)計(jì)了運(yùn)營(yíng)管理方案，從充電樁企業(yè)的各方面進(jìn)行創(chuàng)新管理，以達(dá)到企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，使充電樁的利用率不斷提高，以滿足市場(chǎng)對(duì)其的大規(guī)模需求，下面對(duì)與充電樁的運(yùn)營(yíng)管理提出幾點(diǎn)建議，在未來(lái)的發(fā)展中不斷改進(jìn)創(chuàng)新。一是加強(qiáng)充電樁與大型供電企業(yè)的合作共贏，比如國(guó)家電網(wǎng)和南方電網(wǎng)。至于通過與電網(wǎng)的合作才能不斷優(yōu)化充電樁的設(shè)置和發(fā)展，提高充電樁的利用率，保證運(yùn)營(yíng)低谷期企業(yè)的抗風(fēng)險(xiǎn)能力。二是通過技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+充電樁，實(shí)時(shí)給用戶反饋充電樁的信息，方便用戶，提升企業(yè)。三是對(duì)充電樁的規(guī)劃設(shè)計(jì)要立足城市，可以和政府建立長(zhǎng)效的溝通機(jī)制，使充電樁設(shè)置在方便合理的位置。

5 結(jié)論

本文根據(jù)公共交通充電樁的發(fā)展現(xiàn)狀設(shè)計(jì)了充電樁的運(yùn)營(yíng)管理方案，包括企業(yè)內(nèi)部機(jī)構(gòu)、員工激勵(lì)、設(shè)置電價(jià)、應(yīng)急充電設(shè)施等方面的闡述，最后對(duì)于公共交通充電樁的運(yùn)營(yíng)管理提出了建設(shè)性意見，加強(qiáng)與電網(wǎng)企業(yè)的合作，技術(shù)改造實(shí)現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)+充電樁的模式，與政府建立長(zhǎng)效溝通機(jī)制等，本文設(shè)計(jì)的充電樁運(yùn)營(yíng)管理的方案能有效改進(jìn)企業(yè)運(yùn)營(yíng)模式，促進(jìn)新能源公共交通的不斷發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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