23 智慧型太陽能輔助電力區域性空調系統技術

單位：台北科技大學-車用低碳能源及系統研發中心

隊長：張育嘉

隊員：魏志銘、陳孟甫、謝孟翰

團隊介紹

本團隊由 國立台北科技大學 車用低碳能源及系統研發中心先進動力系統實驗室－黃國修教授帶領，近五年來致力於低碳能源的研究，有許多創新且對產學界貢獻的成果並培育出許多優秀研發人才。目前本團隊結合了機電整合、熱流、程式設計以及自動控制等領域，因此本系統的研發透過多功能的整合，可將其發展至最佳化系統。

車艙區域性空調路徑模擬

區域性空調速度場分析

乘坐人員熱舒適度分析

創作動機

早期汽車的功能只是單純的代步工具，如今隨著工業文明的發展和人們生活水準不斷的提昇，各式各樣的交通工具被廣泛地運用，汽車早已由單純的代步工具轉變為人類生活中不可欠缺的一環。近幾年，各車廠的設計觀點，均從人性化出發，若能增加車輛的舒適度、安全性及節能，對於提升人類福祉及生活水準將會有莫大的貢獻。本研究以創新的構想，突破舊有傳統設計上的限制，針對車艙內的安全、舒適度及節能做一完整的研究，盼能使車輛更符合每個人獨特的需求，除了加強高齡者的「中長程行動能力」(mobility)，也兼顧未來環保省能，因此整合相關領域之關鍵技術，具體開發出智慧型太陽能輔助電力區域性空調系統

創作過程

本研究以發展純電動空調系統、太陽能輔助電力系統、空氣品質監測技術與個人化區域性空調技術為目標。

(1) 區域性流場建立

車艙內區域性空氣流場管理節能系統，依照參數所研究出來的結果進行控制策略研發，主要控制送風口的風量、角度與吸風口的負壓大小，使空氣流場保持在控制區域內，藉由各參數調整模糊邏輯控制器的歸屬函數、規則庫以及控制規則，根據經驗法則與模擬數據分析出最佳化的控制範圍，將研究適當的送、吸風口的佈置及風向、風量的改變對空間流場結構及溫度分佈的影響，並依此發展一控制策略，能讓車內空間溫濕度在各種環境下，皆能依使用者的要求達到理想的舒適生活環境。

(2) 電動空調系統電能管理策略

使用Matlab/Simulink程式完成的空調動態模型建立，其中包含空調系統、馬達控制、車艙熱負載數值模型與電池殘電量計算，將動態模型建立於電腦上以模擬空調系統之切換策略與能量效益，電能管理方式以固定電池容量狀態下，電能管理模式可分為兩種：(1)以最大行駛哩程數為主的電源能量管理模式、(2)以車廂恆溫為主的電源能量管理模式。其中以最大行駛哩程數為主的電能管理模式，是以節能效益為優先考量，以建立出最為節能又可使車輛行駛哩程數達到最大為目標；另一方面以車廂恆溫為主的電能管理模式，則是以高齡者或駕駛者的舒適度為優先考量。

(3) 太陽能輔助電力源開發

車用太陽能輔助動力系統是以不斷電的方式(不論車子是行進中或靜止)，來輔助提供空氣品質安全監測系統的電力。

(4) 人機界面監控系統設計

使用LabVIEW圖形程式化語言建立車艙內空氣品質監測系統，量測系統元件性能數據，得知系統運作情形。有害氣體排除系統即時監控系統是以測試流程圖為基礎，建立實驗平台擷取訊號，將所需要得知的系統數據與控制訊號，建立在虛擬儀表上，擷取車艙內O2與溫度變化，各感知器電壓訊號經由資料擷取卡進入電腦顯示於螢幕，控制進、排氣風扇命令電壓訊號由電腦經由資料擷取卡輸出至進、排氣風扇驅動器。

整合智慧型流場控制監測介面，包含車艙溫度、駕駛者與高齡者區溫度，以提供訊號給模糊控制器修正驅動器，維持恆溫保濕的舒適環境，藉以得知區域性流場是否建立以及達到使用者設定溫度，也將偵測電瓶殘電量跟使用者溫度之間訊號，以得知空調能量管理的實際運作情形。