一种汽车温控遮光布

技术领域

本发明涉及一种汽车温控遮光布，属于汽车养护技术领域。

背景技术

温控遮光布可以为户外停放的汽车提供一个良好的停放环境。由于汽车大部分由金属材料构成，金属具有较高的导热性和热容量，能够快速吸收和传导热量，于是外界的气温变化对整个汽车的温度影响很大。汽车长时间在户外停放是一个不可避免的现象，并不是每一次停车都能找到一个适宜的理想环境，所以可以通过外置一些设备营造一个相对适宜的环境给汽车做保护。

尽管汽车在出厂时，相应的生产产商会对汽车进行耐久性测试，保证汽车在一定年限内能够抵抗一定的外界环境影响。然而耐久度测试只是相对降低，不是绝对的没有影响。

过高温度下，特别是阳光直射的情况，车内的温度会快速升高。车辆内部的零部件，尤其是塑料件、橡胶件、电子元器件等有一定的损害风险。内置的电池寿命也会在高温环境下缩短使用寿命，可能出现电池电量不稳定或无法正常启动电池。车辆外部也会因为风吹、日晒、雨淋的情况，车身表面油漆容易褪色和氧化。并且，轮胎也是特别容易受高温影响的部件。轮胎外部高温加速橡胶变硬，轮胎内部气体膨胀胎压增大，大大提高行驶风险。另外，久停的车辆打开门后，车内温度极高，并且伴随着高温挥发的气味分子，此时进入车内对使用者健康具有较大威胁。

低温度下停放汽车产生的问题没有高温下产生的问题多，但是不代表温度较低的冬天适合在户外停放汽车。冬天过低温度之下，汽车的电池容量会大幅度减小，电池的电压会降低，汽车启动困难甚至会出现无法启动的严重情况。汽车内的流动性液体会面临冻结的问题。发动机内的机油冻结之后引起润滑不良，冷却液可能有冻结的风险，汽车的发动机运行过热就有磨损的风险。

目前户外停放的汽车只有简单的保护措施，不具备调控温度保护汽车的能力。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题及不足，本发明提供一种汽车温控遮光布。本发明的汽车温控遮光布，覆盖在汽车上具备温度的调节功能，实现户外汽车停放的环境温度改变，可以为汽车提供一个适宜的环境温度，减缓汽车老化速度大大提升汽车使用年限。

一种汽车温控遮光布，包括温度传感器探头1、磁吸盒体2、半导体制冷片集成片3、遮光布4、PID控制模块12、电磁铁13和太阳能一体集成板14，遮光布4中间位置设有磁吸盒体2，磁吸盒体2内部的收纳空间11中放置PID控制模块12，磁吸盒体2顶部设有太阳能一体集成板14，遮光布4内设有温度传感器探头1，磁吸盒体2底部设有电磁铁13，遮光布4内部设有若干半导体制冷片排布而成的若干片半导体制冷片集成片3，电磁铁13、温度传感器探头1与PID控制模块12中PID控制芯片连接，PID控制模块12中电源调节模块与半导体制冷片集成片3的电流接线端连接，PID控制模块12中PID控制芯片控制电源调节模块的电流方向，将电源调节模块分为制冷面电源调节模块和加热面调节模块，使半导体制冷片集成片3制冷或加热，太阳能一体集成板14中的蓄电池直接或者转换后为元件提供电源。

所述遮光布4分为四层结构，包括依次从外之内的反光防水涂层15、上层陶瓷纤维布16、下层陶瓷纤维布17和植绒层18，反光防水涂层15达到了IPX9K防水等级，上层陶瓷纤维布16和下层陶瓷纤维布17之间设有若干半导体制冷片集成片3和温度传感器探头1，半导体制冷片集成片3与上层陶瓷纤维布16间设有空气气囊。

所述半导体制冷片集成片3由6排×6列的单个半导体制冷片集合而成，每排间的半导体制冷片通过并联的方式连接，单排间的单个半导体制冷片通过串联的方式连接半导体制冷片的电流接线端。

所述磁吸盒体2表面设有OLED显示屏5和按钮(开关按钮6、保温模式按钮7、降温模式按钮8、升温按钮9和降温按钮10)，OLED显示屏5和按钮均与PID控制模块12中PID控制芯片连接。

所述PID控制模块12包括PID控制芯片以及均与PID控制芯片连接的电源调节模块、降压稳压模块、按钮模块、指示灯模块、吸附电磁铁模块、下载接口模块、晶振电路模块、复位电路模块和手动控制电路模块。

上述吸附电磁铁模块一端连接电磁铁，另一端连接电路连接PID控制芯片引脚PA8-29。

上述下载接口模块的作用是用于调试和连接编程处理器的接口，通过连接实现调试和编程功能。

上述手动控制电路模块的作用是选择启动方式后通过三极管控制开关高低电频，由按键手动控制输出高/低电频，高低电频再控制半导体电流转向电路，实现半导体制冷片的制冷或加热。

所述电源调节模块中半导体控制电流转向电路和PID控制芯片的引脚PBO-18连接，半导体控制电流转向电路包括电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、两个PNP型三极管Q1、Q2，四个NPN型三极管Q3、Q4、Q5、Q6，接口JP2；STM32芯片18脚与电阻R12正极相连，电阻R12负级与NPN型三极管Q5基极相连，NPN型三极管Q5集电极与电阻R9、R11、R14负级，电阻R10正极相连，电阻R10负级与NPN型三极管Q3基极相连，NPN型三极管Q3集电极与电阻R7负级，电阻R8、R13正极相连，电阻R8负级与PNP型三极管Q2相连，PNP型三极管Q2发射级与NPN型三极管Q6集电极、半导体制冷片接口脚1JP2相连，电阻R13负级与NPN型三极管Q6基极相连，半导体制冷片接口脚2JP2与PNP型三极管Q1集电极、NPN型三极管Q4集电极相连，电阻R7、R9，PNP型三极管Q1、Q2与12V电压相连，NPN型三极管Q3、Q4、Q5、Q6接地。

所述降压稳压模块包括稳压电路12V转5V和稳压5V转3.3V；

稳压12V转5V电路包括电压调节器芯片U2、U1，两个瞬态预制二极管D2、D4，一个小型高速开关二极管D1、一个稳压二极管D3、一个电源母座J1、接口JP4、一个陶瓷气体放电管TV1，电感L1、L2，陶瓷电容C1、C2、C3、C5、C6、C8、C9，电解电容C4、C7，电阻R5、R6，电阻丝F1，拨动开关S1，左半边电路12V直流电从电源母座J1引入，经过拨动开关S1与小型高速开关二极管正极相连，负级引出12V太阳能蓄电池接口JP4，电感L1的进线端与陶瓷气体放电管的2脚、小型高速开关二极管负级相连，出线端和瞬态预制二极管D2正极，电解电容正极C4，陶瓷电容正极C5、C6，电压调节芯片U1的1脚相连，瞬态预制二极管D2负极、电解电容负极C4、陶瓷电容负极C5、C6接地，电压调节芯片U1的2脚与稳压二极管D3正极，电感L2正极相连，稳压二极管D3负级接地，电感L2负级与电解电容正极C7，陶瓷电容正极C8、C9，陶瓷电容C3负级，电阻R6负级，瞬态抑制二极管D4正极相连，电解电容负极C7，陶瓷电容负极C8、C9，瞬态抑制二极管D4负级接地，电压调节芯片U1的3脚与陶瓷电容C3正极，电阻R6正极，电阻R5负级相连，电阻R5正极连接5V电压，电压调节芯片U1的4、5、6、7、8脚接地；

稳压5V转3.3V电路包括电压调节芯片U2的3脚与陶瓷电容C2正极、5V电压连接，陶瓷电容C2负级接地，电压调节芯片U2的1脚接5V电压，电压调节芯片U2的5脚与陶瓷电容C1正极、3.3V电压相连，陶瓷电容C1负级接地。

所述磁吸盒体2整体采用IPX9K防水等级标准盒体。

上述单个半导体制冷片由若干个依次排列的N型半导体、P型半导体组成，N型半导体、P型半导体上下两侧从里至外均设有金属导体和绝缘体，下侧金属导体的两端为电流接线端。单个半导体制冷片利用半导体材料的特殊性质，在通入电流产生Peltier效应，从而实现制冷效果。半导体制冷片工作时一侧吸热，另一侧放热。通过控制电流的方向和大小，可以实现制冷或加热效果。由于使用电流控制，半导体制冷片具有快速响应和高精度的温度控制能力。另外半导体制冷片的体积小、重量轻，在一些小面积区域制冷有极大优势。

上述温度传感器探头1位于若干片半导体制冷片集成片3的空余位置。

上述太阳能一体集成板14包括一体的太阳能板、控制器和蓄电池，太阳能板吸收太阳能转换的电能通过控制器储存到蓄电池中。

上述IPX9K防水等级是指产品在高压喷水下的防水能力。根据国际标准制定的，用于评估产品在高压喷水条件下的防水性能。IPX9K等级的测试要求产品在高达100bar(1450psi)的压力下，以80-100℃的水流进行喷射，并且水流持续时间为30秒，喷射距离为10-15厘米。测试时要求产品能够在高压喷水下保持完全密封，不受水流侵入。

上述上层陶瓷纤维布16、下层陶瓷纤维布17中陶瓷纤维布是一种由陶瓷纤维纺成纱线，再经过织造工艺制成布料，此类布料柔软，便于加工和使用，能够在高温环境下保持稳定的物理和化学性质，不易燃烧，能够承受高温热辐射，并且具有优异的电绝缘性能，能够有效隔离电流和热量，适合应用在接触高温的环境内。

上述植绒层18采用纤维织物等进行植绒，能够有效地保护车体表面免受划伤和磨损。

上述PID控制芯片中运行过程中按照偏差的比例(P)、积分(I)和微分(D)进行控制，以达到如何输出控制量。比例、积分、微分的作用是相互补充、相互耦合的。PID控制芯片根据当前温度与设定温度之间的误差，计算出控制器输出的值，从而控制加热或制冷设备的工作。PID控制芯片主控芯片采用STM32F103C8。

上述半导体制冷片集成片3与上层陶瓷纤维布16间设有空气气囊，当半导体制冷片集成片3下端制冷时，上端是热的，通过空气气囊进行散热。

该汽车温控遮光布的工作原理：

(1)本发明的若干半导体制冷片集成片3有两根电流接线端，电流接线端分别连接正极或负极，在外加电流的作用下，半导体制冷片集成片3一面制冷一面加热，当电流方向相反时，原本的制冷面和加热面切换采用电源调节模块来控制电流的方向，在同一套半导体制冷片集成片3就可以完成加热或制冷两种功能。使用过程中制冷和加热不会同时工作，使用电源调节模块控制电流方向，半导体制冷片集成片3靠近汽车的一侧呈现出加热或制冷效果。半导体制冷片集成片3在陶瓷纤维布内镶嵌，无数个半导体制冷片集成片3共同作用，整齐排列在其中。另外本身覆盖材料厚度适中，且半导体制冷片集成片3温度变化范围在覆盖布料承受范围内，因此在实际放置中，在覆盖上层陶瓷纤维布时在半导体制冷片集成片3上留出空气气囊即可，下层陶瓷纤维布直接与半导体制冷片集成片3贴合。

(2)通过PID控制芯片中输出的高低电平来实现电源调节模块中电流正反，低电平时，电源调节模块中Q4截止，Q3导通，Q1和Q6导通，Q2和Q5截止，半导体制冷片集成片3左端为正极，右端为负极，半导体制冷片集成片3制冷；当高电平时，Q4导通，Q3截止，Q2和Q5导通，Q1和Q6截止，半导体制冷片集成片3左端为负极，右端为正极极，半导体制冷片集成片3加热。汽车表面一侧呈现出制冷效果，则此时为半导体制冷片集成片3制冷面；加热面电源调节模块工作时输出相反的电压、电流，控制半导体制冷片集成片3贴近汽车表面一侧呈现出加热效果，则此时为半导体制冷片集成片3加热面；

(3)半导体制冷片集成片3实现保温过程：假设设定的目标温度为20℃，回差设置为2℃，则区间温度为18-22℃。当实时温度在18-22℃内时，不会启动制冷面或加热面电源调节模块，即输出端无电流，半导体制冷片不工作。当选择保温模式(保温模式按钮7)下，当PID控制芯片判定实时温度低于设定目标温度时，启动加热面电源调节模块，输出端输出左负右正的反向电流，半导体制冷片集成片3的贴近汽车面此时处于加热状态；当选择降温模式下(降温模式按钮8)，当PID控制芯片判定实时温度高于设定目标温度时，启动制冷面电源调节模块，输出端输出右负左正的正向电流，半导体制冷片集成片3的贴近汽车面此时处于制冷状态。升温按钮(升温按钮9)改变PID控制芯片的温度回差，将设定温度提高。降温按钮(降温按钮10)改变PID控制模块的温度回差，将最低温度降低。

本发明的有益效果是：

(1)本发明的汽车温控遮光布具备温度的调节功能，为汽车提供一个适宜的环境温度，减缓汽车老化速度大大提升汽车使用年限。

(2)本发明的汽车温控遮光布表面设有反光防水涂层，反光防水涂层中防水性能达到了IPX9K防水等级。

(3)本发明的汽车温控遮光布温度的调节功能采用PID控制模块进行控制，PID控制模块根据当前温度与设定温度之间的误差，计算出控制器输出的值，从而控制制冷面电源调节模块或加热面电源调节模块的工作，实现半导体制冷片的降温和升温，PID控制模块具有原理简单、易于实现，使用最为广泛的优点。

附图说明

图1是本发明汽车温控遮光布主视示意图；

图2是本发明汽车温控遮光布侧视结构示意图；

图3是本发明汽车温控遮光布磁吸盒体结构示意图；

图4是本发明汽车温控遮光布的遮光布内部结构示意图；

图5是本发明汽车温控遮光布的半导体制冷片结构原理图；

图6是本发明汽车温控遮光布的遮光布内部半导体制冷片排布示意图；

图7是本发明汽车温控遮光布的半导体温控装置原理示意图；

图8是本发明汽车温控遮光布的PID控制框原理图；

图9是本发明汽车温控遮光布的PID控制模块电路图；

图10是本发明汽车温控遮光布的PID控制过程中电源调节模块电路图；

图11是本发明汽车温控遮光布的PID控制过程中降压稳压模块电路。

图中：1-温度传感器探头，2-磁吸盒体，3-半导体制冷片集成片，4-遮光布，5-OLED显示屏，6-开关按钮，7-保温模式按钮，8-降温模式按钮，9-升温按钮，10-降温按钮，11-收纳空间，12-PID控制模块，13-电磁铁，14-太阳能一体集成板，15-反光防水涂层，16-上层陶瓷纤维布，17-下层陶瓷纤维布，18-植绒层。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本发明作进一步说明。

实施例1

如图1至11所示，该汽车温控遮光布，包括温度传感器探头1、磁吸盒体2、半导体制冷片集成片3、遮光布4、PID控制模块12、电磁铁13和太阳能一体集成板14，遮光布4中间位置设有磁吸盒体2，磁吸盒体2内部的收纳空间11中放置PID控制模块12，磁吸盒体2顶部设有太阳能一体集成板14，遮光布4内设有温度传感器探头1，磁吸盒体2底部设有电磁铁13，遮光布4内部设有若干半导体制冷片排布而成的若干片半导体制冷片集成片3，电磁铁13、温度传感器探头1与PID控制模块12中PID控制芯片连接，PID控制模块12中电源调节模块与半导体制冷片集成片3的电流接线端连接，PID控制模块12中PID控制芯片控制电源调节模块的电流方向，将电源调节模块分为制冷面电源调节模块和加热面调节模块，使半导体制冷片集成片3制冷或加热，太阳能一体集成板14中的蓄电池直接或者转换后为元件提供电源。

其中遮光布4分为四层结构，包括依次从外之内的反光防水涂层15、上层陶瓷纤维布16、下层陶瓷纤维布17和植绒层18，反光防水涂层15达到了IPX9K防水等级，上层陶瓷纤维布16和下层陶瓷纤维布17之间设有若干半导体制冷片集成片3和温度传感器探头1，半导体制冷片集成片3与上层陶瓷纤维布16间设有空气气囊。

其中半导体制冷片集成片3由6排×6列的单个半导体制冷片集合而成，每排间的半导体制冷片通过并联的方式连接，单排间的单个半导体制冷片通过串联的方式连接半导体制冷片的电流接线端。

其中磁吸盒体2表面设有OLED显示屏5和按钮(开关按钮6、保温模式按钮7、降温模式按钮8、升温按钮9和降温按钮10)，OLED显示屏5和按钮均与PID控制模块12中PID控制芯片连接。

其中PID控制模块12包括PID控制芯片以及均与PID控制芯片连接的电源调节模块、降压稳压模块、按钮模块、指示灯模块、吸附电磁铁模块、下载接口模块、晶振电路模块、复位电路模块和手动控制电路模块。

其中吸附电磁铁模块一端连接电磁铁，另一端连接电路连接PID控制芯片引脚PA8-29。

其中下载接口模块的作用是用于调试和连接编程处理器的接口，通过连接实现调试和编程功能。

其中手动控制电路模块的作用是选择启动方式后通过三极管控制开关高低电频，由按键手动控制输出高/低电频，高低电频再控制半导体电流转向电路，实现半导体制冷片的制冷或加热。

其中所述电源调节模块中半导体控制电流转向电路和PID控制芯片的引脚PBO-18连接，半导体控制电流转向电路包括电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、两个PNP型三极管Q1、Q2，四个NPN型三极管Q3、Q4、Q5、Q6，接口JP2；STM32芯片18脚与电阻R12正极相连，电阻R12负级与NPN型三极管Q5基极相连，NPN型三极管Q5集电极与电阻R9、R11、R14负级，电阻R10正极相连，电阻R10负级与NPN型三极管Q3基极相连，NPN型三极管Q3集电极与电阻R7负级，电阻R8、R13正极相连，电阻R8负级与PNP型三极管Q2相连，PNP型三极管Q2发射级与NPN型三极管Q6集电极、半导体制冷片接口脚1JP2相连，电阻R13负级与NPN型三极管Q6基极相连，半导体制冷片接口脚2JP2与PNP型三极管Q1集电极、NPN型三极管Q4集电极相连，电阻R7、R9，PNP型三极管Q1、Q2与12V电压相连，NPN型三极管Q3、Q4、Q5、Q6接地。

其中降压稳压模块包括稳压电路12V转5V和稳压5V转3.3V；

稳压12V转5V电路包括电压调节器芯片U2、U1，两个瞬态预制二极管D2、D4，一个小型高速开关二极管D1、一个稳压二极管D3、一个电源母座J1、接口JP4、一个陶瓷气体放电管TV1，电感L1、L2，陶瓷电容C1、C2、C3、C5、C6、C8、C9，电解电容C4、C7，电阻R5、R6，电阻丝F1，拨动开关S1，左半边电路12V直流电从电源母座J1引入，经过拨动开关S1与小型高速开关二极管正极相连，负级引出12V太阳能蓄电池接口JP4，电感L1的进线端与陶瓷气体放电管的2脚、小型高速开关二极管负级相连，出线端和瞬态预制二极管D2正极，电解电容正极C4，陶瓷电容正极C5、C6，电压调节芯片U1的1脚相连，瞬态预制二极管D2负极、电解电容负极C4、陶瓷电容负极C5、C6接地，电压调节芯片U1的2脚与稳压二极管D3正极，电感L2正极相连，稳压二极管D3负级接地，电感L2负级与电解电容正极C7，陶瓷电容正极C8、C9，陶瓷电容C3负级，电阻R6负级，瞬态抑制二极管D4正极相连，电解电容负极C7，陶瓷电容负极C8、C9，瞬态抑制二极管D4负级接地，电压调节芯片U1的3脚与陶瓷电容C3正极，电阻R6正极，电阻R5负级相连，电阻R5正极连接5V电压，电压调节芯片U1的4、5、6、7、8脚接地；

稳压5V转3.3V电路包括电压调节芯片U2的3脚与陶瓷电容C2正极、5V电压连接，陶瓷电容C2负级接地，电压调节芯片U2的1脚接5V电压，电压调节芯片U2的5脚与陶瓷电容C1正极、3.3V电压相连，陶瓷电容C1负级接地。

其中磁吸盒体2整体采用IPX9K防水等级标准盒体。

其中单个半导体制冷片由若干个依次排列的N型半导体、P型半导体组成，N型半导体、P型半导体上下两侧从里至外均设有金属导体和绝缘体，下侧金属导体的两端为电流接线端。单个半导体制冷片利用半导体材料的特殊性质，在通入电流产生Peltier效应，从而实现制冷效果。半导体制冷片工作时一侧吸热，另一侧放热。通过控制电流的方向和大小，可以实现制冷或加热效果。由于使用电流控制，半导体制冷片具有快速响应和高精度的温度控制能力。另外半导体制冷片的体积小、重量轻，在一些小面积区域制冷有极大优势。

其中温度传感器探头1位于若干片半导体制冷片集成片3的空余位置。

其中太阳能一体集成板14包括一体的太阳能板、控制器和蓄电池，太阳能板吸收太阳能转换的电能通过控制器储存到蓄电池中。

其中PID控制芯片主控芯片采用STM32F103C8。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。