用于操作热电模块以提高效率的系统和方法技术方案

公开用于操作热电模块以提高效率的系统和方法。在一些实施方案中，一种操作热电模块的方法包括：基于一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的性能系数的第一功率量；以及将所述第一功率量提供至所述热电模块。所述方法还包括了以下操作：确定所述一个或多个系统参数中的至少一者已经变化；基于所述一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的第二功率量；以及将所述第二功率量提供至所述热电模块。在一些实施方案中，调整基于所述一个或多个系统参数来提供的所述功率量使所述热电模块的效率提高。

System and method for operating a thermoelectric module to improve efficiency

System and method for operating a thermoelectric module to improve efficiency. In some embodiments, including a method for operating a thermoelectric module: Based on one or more parameters of the system, will determine the amount of the first power maximum coefficient of performance of the thermoelectric module; and the first power supply to the thermoelectric module. The method also includes the following: to determine one or more of the system parameters in at least one has changed; based on the one or more system parameters, will determine the amount of second of the maximum power coefficient of performance of the thermoelectric module; and the second power rate provide to the thermoelectric module. In some embodiments, the power supply is adjusted based on the one or more system parameters to improve the efficiency of the thermoelectric module.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】相关申请本申请要求2014年7月21日提交的临时专利申请序列号62/027,080(其公开内容据此以引用方式全文并入本文)和2014年7月21日提交的临时专利申请序列号62/027,083的权益(其公开内容据此以引用方式全文并入本文)。
本公开涉及了热电模块操作。
技术介绍
现今，许多制冷系统是基于蒸气压缩的，并且利用恒温调节工作周期控制。然而，典型基于蒸气压缩的制冷系统的动态性并不足以满足稳态需求和瞬态需求两者，诸如在下拉或恢复期间。因此，基于蒸气压缩的制冷系统的过量冷却能力往往远远超过在稳态操作期间需要的除热需求。虽然由过量冷却能力提供的额外容量允许改进下拉性能，但是在启动期间普遍存在的较大电流浪涌需要更高容量，并且因此需要更多昂贵部件处理负载。此外，由工作周期控制引发的大电流浪涌和负载会对部件造成过度磨损，由此有可能会造成过早故障。另外，就它们控制、热动力学限制和产品性能需求的固有本质来说，基于蒸气压缩的制冷系统的效率低于最佳。基于蒸气压缩的制冷系统的次佳效率的缺点与精确控制冷却腔室内的温度有关。通常，当冷却腔室内的温度超过某值时，那么将基于蒸气压缩的制冷系统激活，并且使其继续运行直到冷却腔室中的温度低于某值。一旦冷却腔室达低于某值的温度，那么将基于蒸气压缩的制冷系统切断。不过，除了如以上指出的过度磨损之外，在致力于最小化能耗并允许在变化环境条件下操作的情况下，此类型的控制方案通常将会具有相对大的控制区带和相对大的内部温度分层。这种方案是最常利用的，因为在蒸气压缩循环中实现节流或容量变化既困难又昂贵，并且因容积效率下降而提供有限功效。因此，需要用于精确控制冷却腔室内的温度的系统和方法，其中用于从冷却腔室中除热的部件的效率被最大化。另外，需要减轻用于从冷却腔室中除热的部件的排热限制的系统和方法。
技术实现思路
公开用于操作热电模块以提高效率的系统和方法。在一些实施方案中，一种操作热电模块的方法包括：基于一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的性能系数的第一功率量；以及将所述第一功率量提供至所述热电模块。所述方法还包括了以下操作：确定所述一个或多个系统参数中的至少一者已经变化；基于所述一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的第二功率量；以及将所述第二功率量提供至所述热电模块。在一些实施方案中，调整基于所述一个或多个系统参数来提供的所述功率量使所述热电模块的效率提高。在一些实施方案中，将所述第一功率量提供至所述热电模块包括将第一电流量提供至所述热电模块，并且将所述第二功率量提供至所述热电模块包括将第二电流量提供至所述热电模块。在一些实施方案中，将所述第一功率量提供至所述热电模块包括将第一电压量提供至所述热电模块，并且将所述第二功率量提供至所述热电模块包括将第二电压量提供至所述热电模块。在一些实施方案中，所述热电模块可操作以降低冷却腔室温度，并且所述第一功率量和/或所述第二功率量基于所述冷却腔室的所述温度、所述热电模块的热侧的温度、处于所述冷却腔室外部的环境的温度和/或所述热电模块的电学性质(诸如品质因数)确定。在一些实施方案中，确定所述第一功率量包括基于处于所述冷却腔室外部的所述环境的所述温度，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的所述第一功率量；确定所述一个或多个系统参数中的至少一者已经变化包括确定处于所述冷却腔室外部的所述环境的所述温度已经变化；并且确定所述第二功率量包括基于处于所述冷却腔室外部的所述环境的所述温度，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的所述第二功率量。在一些实施方案中，确定所述第一功率量包括使用查找表，基于所述一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的所述第一功率量；并且确定所述第二功率量包括使用所述查找表，基于所述一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的所述第二功率量。在一些实施方案中，将所述第一功率量提供至所述热电模块还包括了将所述第一功率量提供至多于一个热电模块子集中的一个子集，并且将所述第二功率量提供至所述热电模块还包括了将所述第二功率量提供至所述多于一个热电模块子集中的所述一个子集。在一些实施方案中，所述方法还包括了：确定所述热电模块的热侧的温度高于第一阈值；以及基于所述一个或多个系统参数将小于将最大化所述热电模块的所述性能系数的功率量的功率量提供至所述热电模块。在一些实施方案中，所述方法还包括了：确定所述热电模块的所述热侧的所述温度低于第二阈值；以及基于所述一个或多个系统参数将等于将最大化所述热电模块的所述性能系数的功率量的功率量提供至所述热电模块。在一些实施方案中，一种热电制冷系统包括冷却腔室、换热器和控制器。所述换热器包括冷侧散热装置、热侧散热装置和热电模块，所述热电模块设置在所述冷侧散热装置与所述热侧散热装置之间。所述控制器被配置成：基于一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的性能系数的第一功率量；以及将所述第一功率量提供至所述热电模块。所述控制器还配置成：确定所述一个或多个系统参数中的至少一者已经变化；基于所述一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的第二功率量；以及将所述第二功率量提供至所述热电模块。在一些实施方案中，一种用于操作热电模块的控制器被适配成：基于一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的性能系数的第一功率量；将所述第一功率量提供至所述热电模块；确定所述一个或多个系统参数中的至少一者已经变化；基于所述一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的第二功率量；以及将所述第二功率量提供至所述热电模块。在一些实施方案中，所述控制器被适配成执行本文所公开的任何方法。在一些实施方案中，一种计算机程序包括指令，所述指令当在至少一个处理器上执行时，致使所述至少一个处理器实施本文所公开的任何方法。在一些实施方案中，一种载体包含计算机程序，其中所述载体是电子信号、光学信号、无线电信号或计算机可读存储介质之一。在一些实施方案中，一种用于操作热电模块的控制器包括功率确定模块、功率提供模块、系统参数确定模块。所述功率确定模块可操作以基于一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的性能系数的第一功率量，并且基于所述一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的第二功率量。所述功率提供模块可操作以将所述第一功率量提供至所述热电模块并且将所述第二功率量提供至所述热电模块。所述系统参数确定模块可操作以确定所述一个或多个系统参数中的至少一者已经变化。在结合随附附图阅读以下对优选实施方案的详细描述后，本领域的那些技术人员将了解到本公开的范围并实现其另外方面。附图说明并入本说明书并形成本说明书的一部分的随附附图示出本公开的若干方面，并且结合描述一起用于解释本公开的原理。图1示出根据本公开的一些实施方案的具有冷却腔室、换热器和控制器的热电制冷系统，所述换热器包括设置在冷侧散热装置与热侧散热装置之间的至少一个热电模块(TEM)，所述控制器控制TEM；图2示出根据本公开的一些实施方案的关于各种环境温度下的TEM的性能系数与提供至TEM的功率量之间的关系；图3示出根据本公开的一些实施方案的操作TEM以提高TEM效率的方法；图4示出根据本公开的一些实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种操作热电模块的方法，所述方法包括：基于一个或多个系统参数，确定(100)将最大化所述热电模块的性能系数的第一功率量；将所述第一功率量提供(102)至所述热电模块；确定(104)所述一个或多个系统参数中的至少一者已经变化；基于所述一个或多个系统参数，确定(106)将最大化所述热电模块的所述性能系数的第二功率量；以及将所述第二功率量提供(108)至所述热电模块。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.07.21 US 62/027,083;2014.07.21 US 62/027,0801.一种操作热电模块的方法，所述方法包括：基于一个或多个系统参数，确定(100)将最大化所述热电模块的性能系数的第一功率量；将所述第一功率量提供(102)至所述热电模块；确定(104)所述一个或多个系统参数中的至少一者已经变化；基于所述一个或多个系统参数，确定(106)将最大化所述热电模块的所述性能系数的第二功率量；以及将所述第二功率量提供(108)至所述热电模块。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一功率量提供至所述热电模块包括将第一电流量提供至所述热电模块，并且将所述第二功率量提供至所述热电模块包括将第二电流量提供至所述热电模块。3.如权利要求1中任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一功率量提供至所述热电模块包括将第一电压量提供至所述热电模块，并且将所述第二功率量提供至所述热电模块包括将第二电压量提供至所述热电模块。4.如权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于：所述热电模块可操作以降低冷却腔室温度；以及由所述第一功率量和所述第二功率量组成的组中的至少一者基于由以下项组成的组中的至少一者确定：所述冷却腔室的所述温度；所述热电模块的热侧的温度；处于所述冷却腔室外部的环境的温度；以及所述热电模块的电学性质，诸如品质因数。5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：确定所述第一功率量包括基于处于所述冷却腔室外部的所述环境的所述温度，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的所述第一功率量；确定所述一个或多个系统参数中的至少一者已经变化包括确定处于所述冷却腔室外部的所述环境的所述温度已经变化；并且确定所述第二功率量包括基于处于所述冷却腔室外部的所述环境的所述温度，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的所述第二功率量。6.如权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于：确定所述第一功率量包括使用查找表，基于所述一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的所述第一功率量；并且确定所述第二功率量包括使用所述查找表，基于所述一个或多个系统参数，确定将最大化所述热电模块的所述性能系数的所述第二功率量。7.如权利要求1至6中任一项所述的方法，其特征在于，将所述第一功率量提供至所述热电模块还包括将所述第一功率量提供至多于一个热电模块子集中的一个子集，并且将所述第二功率量...

【专利技术属性】
技术研发人员：马歇尔·斯坦利，丹尼尔·巴鲁斯，
申请(专利权)人：弗诺尼克设备公司，
类型：发明
国别省市：美国;US