操作热交换器的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于操作热交换器的方法，热交换器包括顶侧和底侧以及具有热电有源元件的热电装置，该热电有源元件被设计为可通电的以在顶侧与底侧之间产生热流，据此，热电装置利用交流电通电为使得：

【技术实现步骤摘要】
操作热交换器的方法


[0001]本专利技术涉及一种操作热交换器的方法并且涉及一种被设计为用于执行该方法的热交换器。此外，本专利技术涉及一种具有这种热交换器的车辆座椅。

技术介绍

[0002]通常，现代机动车辆中的车辆座椅在电加热丝或电加热垫的帮助下被加热，该电加热丝或电加热垫具有合适的电阻抗，使得其将电能转化为热量，该热量在车辆座椅上释放。同样，这种车辆座椅能够配备有包括热电有源元件的所谓的热电表面冷却系统。通过热电有源元件的适当通电，它们承担热交换器的功能，该热交换器将热量从车辆座椅传输到流体能够流过的流体路径。用作冷却剂的流体借助于热交换器来吸收从车辆座椅传递走的热量。这样，能够冷却车辆座椅。
[0003]能够想到的是，通过反向电流的热电表面冷却系统被用作附加加热装置，其在相反方向上传输热量，即从流体路径或从流体朝向车辆座椅传输热量。
[0004]然而，事实证明不利之处在于，从流体或流体路径中提取热量伴随着对该流体或流体路径的附加冷却，这在极端情况下能够导致流体质量流结冰，并因此导致整个表面冷却系统完全失效。
[0005]将用于加热车辆座椅的所述电加热丝或加热垫与用于冷却车辆座椅的热电表面冷却系统相结合的使用仅能够在技术上以较大的努力并因此花费大量成本来实现。此外，为此需要相对较大的安装空间，因为必须安装通常彼此独立操作的两个装置。

技术实现思路

[0006]因此，本专利技术的目的是创建一种用于操作热交换器的改进方法，该方法处理上述问题或者在其情况下至少部分地、理想地甚至完全消除上述缺点。
[0007]该目的通过独立权利要求的主题来解决。优选的实施例是从属权利要求的主题。
[0008]因此，本专利技术的基本思想是利用交流电流给热交换器的热电有源元件通电，使得由热电元件生成并到达底侧的焦耳热通过用作热电热泵的热电有源元件从底侧(即从流体路径)传输到顶侧(即车辆座椅或其座椅表面)，其中该热交换器的顶侧能够热连接到车辆座椅的座椅表面，而热交换器的底侧能够热连接到流体能够流过的流体路径。
[0009]以这样的方式，能够通过热量供应来加热顶侧。由于“流”到底侧(即“流”到散热器)的焦耳热借助于热电热泵传输到顶侧，因此没有必要以另一种方式(例如经由例如为空气的合适的冷却介质)排出在底侧产生的焦耳热，因为该任务由热电热泵接管。因此，产生的焦耳热一方面用于加热顶侧，并且另一方面避免了底侧的不期望的冷却(在某些条件下，底侧会因冷凝空气而损坏甚至毁坏)。在理想情况下，到达底侧的全部焦耳热因此从热电热泵“净”泵送到顶侧。
[0010]根据本专利技术，为此建议将交流电流选择成使得平均第一时段短于平均第二时段，在该平均第一时段中，热电有源元件的通电以使得热电有源元件从顶侧排出热量的方式进
行，在该平均第二时段中，热电有源元件的通电以使得热电有源元件向顶侧供应热量的方式进行。
[0011]替代地或附加地，根据本专利技术提出平均第一电流小于平均第二电流，在该平均第一电流中热电有源元件的通电以使得热量从顶侧传输到底侧的方式进行，在该平均第二电流中热电有源元件的通电以使得热量从底侧传输到顶侧的方式进行。
[0012]由于从底侧向顶侧“净”泵送的热量多于从顶侧向底侧泵送的热量，因此能够在提供电加热功率的同时实现所需的顶侧加热，而底侧的温度保持基本恒定。以这样的方式能够避免底侧温度的低于临界值的不可接受的下降。
[0013]借助于本文介绍的方法，热交换器的顶侧的有效加热
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并且在该热交换器集成到座椅表面的车辆座椅中时
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是可能的，而无需为此目的需要单独的电加热丝或加热垫。特别地，能够使用热电热泵，该热电热泵实际设计为用于冷却车辆座椅的座椅表面，其中热电热泵以常规方式用于将热量从顶侧泵送到底侧并从那里借助于合适的冷却介质(例如空气)从车辆座椅中排出所述热量。
[0014]本专利技术上下文中的术语“顶侧”和“底侧”应理解为当执行根据本专利技术的方法时热交换器相对于重力方向的优选使用位置。这意味着当执行该方法时，热交换器的顶侧典型地相对于重力方向布置在热交换器的底侧之上。例如，当热交换器布置并使用在机动车辆的车辆座椅中时就是这种情况。然而，以下场景也能够想到并且明确地包括在本专利技术的保护范围内，其中相对于重力方向的顶侧不布置在底侧之上而是布置在底侧之下。例如，当热交换器布置在机动车辆的顶篷中使得顶侧相对于重力方向向下指向车辆内部时，则可能是这种情况。
[0015]根据本专利技术的方法用于操作包括顶侧和底侧以及具有热电有源元件的热电装置的热交换器。热电装置被设计成可通电以用于在顶侧与底侧之间生成热流。根据该方法，热电装置利用交流电流被通电为使得平均第一时段短于平均第二时段，在平均第一时段中，热电有源元件的通电以使得热量从顶侧传输到底侧的方式进行，在平均第二时段中，热电有源元件的通电以使得热量从底侧传输到顶侧的方式进行；替代地或附加地，利用根据本专利技术的方法，平均第一电流被选择为低于平均第二电流，在平均第一电流中热电有源元件的通电以使得热量从顶侧传输到底侧的方式进行，在平均第二电流中热电有源元件的通电以使得热量从底侧传输到顶侧的方式进行。
[0016]能够使用合适的交流电源以利用交流电流给热电有源元件通电。
[0017]根据一个优选实施例，热电有源元件的通电还包括交流电的零值。这意味着通过热电有源元件的电流的中断代替了电流流动。
[0018]根据有利的另一改进方案，平均第一时段和平均第二时段或平均第一电流和平均第二电流被确定为使得在交流电流的周期期间内从底侧传递到顶侧的热量对应于从顶侧传输到底侧的热量加上由热电元件生成并输送到底侧的热量。这样，能够在很大程度上或甚至完全避免热交换器底侧上不期望的冷却或温度降低。
[0019]特别优选地，平均第一时段和平均第二时段或平均第一电流和平均第二电流被确定为使得热交换器的顶侧的温度收敛于限定的温度极限值。替代地或附加地，该变型中的平均第一时段和平均第二时段或平均第一电流和平均第二电流被确定为使得底侧的温度保持基本恒定。这样，避免了顶侧的过热或车辆座椅的热连接到顶侧的座椅表面的过热。
[0020]特别优选地，生成具有预先确定的周期比的交流电流，使得平均第二时段总计为平均第一时段的至少1.5倍，优选为至少两倍并且最大十倍，优选为最大五倍。实验研究表明，在这样的周期比的情况下，能够特别有效地实现热交换器顶侧温度以期望的方式收敛于预先确定的收敛值并保持底侧的温度。
[0021]实际地，能够从预先确定的特性曲线中获取周期比。特别地，顶侧和底侧的当前温度以及每个流动方向上的电流幅度能够作为输入量进入该特性曲线中。这样，根据本专利技术的方法能够有效地适应多种外部方法参数。
[0022]实际地，交流电流的交流电流频率为至少1Hz，优选为至少10Hz。这样，能够在很大程度上或甚至完全避免特别是在热交换器顶侧处的不期望的温度波动。
[0023]本专利技术还涉及一种用于对车辆座椅进行温度控制的热交换器。根本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于操作热交换器(1)的方法，所述热交换器包括顶侧(4)和底侧(5)以及具有热电有源元件(3)的热电装置(2)，所述热电有源元件被设计为可通电以在顶侧(4)与底侧(5)之间产生热流，根据所述方法，所述热电装置(2)以如下方式利用交流电流(I)通电：
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平均第一时段(tm1)短于平均第二时段(tm2)，在所述平均第一时段中所述热电有源元件(3)的通电以使得热量(W)从顶侧(4)传输到底侧(5)的方式进行，在所述平均第二时段中所述热电有源元件(3)的通电以使得热量(W)从底侧(5)传输到顶侧(4)的方式进行；或者/以及
‑
平均第一电流(Im1)低于平均第二电流(Im2)，在所述平均第一电流中所述热电有源元件(3)的通电以使得热量(W)从顶侧(4)传输到底侧(5)的方式进行，在所述平均第二电流中所述热电有源元件(3)的通电以使得热量(W)从底侧(5)传输到顶侧(4)的方式进行。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，
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所述通电还包括所述交流电流(I(t))的零值。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述平均第一时段(tm1)和所述平均第二时段(tm2)或所述平均第一电流(Im1)和所述平均第二电流(Im2)被确定为使得在所述交流电流(I(t))的周期(T)期间从底侧(5)传输到顶侧(4)的热量对应于从顶侧(4)传输到底侧(5)的热量加上由热电有源元件(3)通过耗散生成并传输到底侧(5)的热量。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征在于，
‑
所述平均第一时段(tm1)和所述平均第二时段(tm2)或所述平均第一电流(Im1)和所述平均第二电流(Im2)确定为使得顶侧(4)的温度(T
O
)相对于时间收敛于限定的温度极限值(T
G
)；或者/以及所述平均第一时段(tm1)和所述平均第二时段(tm2)或所述平均第一电流(Im1)和所述平均第二电流(Im2)确定为使得底侧(5)的温度(T
U
)保持基本恒定。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，
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以预先确定的周期比来生成所述交流电流(I)，使得所述平均第二时段(tm2)为所述平均第一时段(tm1)的至少1.5倍，优选为至少两倍，以及最大十倍，优选为最大五倍。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述周期比从预先确定的特性曲线中获得。7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述交流电流(I)的交流电流频率(f)为至少1Hz，优选为至少10Hz。8.一种用于对车辆座椅进行温度控制的热交换器(1)，
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具有热电装置(2)，所述热电装置包括彼此间隔开地布置在所述热交换器(1)的顶侧(4)与底侧(5)之间的多个可通电的热电有源元件(3)，
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具...

【专利技术属性】
技术研发人员：安德里亚斯，
申请(专利权)人：马勒国际有限公司，
类型：发明
国别省市：