热电发电器系统包括控制单元(202)和具有热接收表面(212)和冷却的表面(214)的热电元件(204)。热量(216)从加热器(208)流过所述热电发电器(204)。基于输送至负载(232)的电功率，所述控制单元(202)调节由所述热电发电器(204)生成的电流。使用流经所述热电元件(204)的电流限制所述热接收表面(212)的工作温度。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及包括热电元件和控制单元的热电发电器系统，该热电元件在所述系统使用期间能够将所述元件的第一有源表面和所述元件的第二有源表面之间的温度差转化成电以便通过热能生成电功率，该控制单元用于在使用期间控制所述元件生成的电功率以符合对所述热电元件施加的当前功率需求。
技术介绍
依据US 2009/0025703 Al (Van Der Sluis等人)已知一种热电发电器系统。US 2009/0025703 Al公开了具有热电元件的使用固态燃料的便携炉，该热电元件向风扇和可充电电池提供功率。所述风扇配置成迫使气体进入所述炉的燃烧室。所述风扇迫使气体进入所述炉的燃烧室。热电元件向所述风扇提供功率。所述热电元件具有接近所述燃烧室的第一有源表面和接收来自所述风扇的冷却的气流的第二有源表面。也称为“木料炉”的配备有受迫气体供应的炉提供高温燃烧、燃料高效和洁净燃烧过程。所述炉具有电子控制单元和配置成以四种可能模式使所述炉工作的控制器。所述电子控制单元适于依据感测到的工作状况自动地依次按顺序经过四种模式中的每一种，所述工作状况例如火的热量。在称为“启动模式”的第一模式下，当所述热电元件没有(或者只有不足的)可用功率驱动所述风扇，使用来自可充电电池的功率驱动所述风扇。以这种方式，促使在所述燃烧室内燃烧的燃料非常快速地到达最佳的高温，显著减少所述炉启动阶段的烟雾和其他污染排放物。当温度到达适当级别时，触发称为“充电”模式的第二模式。在所述第二模式下， 所述燃烧室中的燃料在充分的温度下燃烧，使得所述热电元件能够向所述风扇提供多于用于维持流向所述燃烧室的足够受迫对流的充分功率，并因此还提供充分功率对所述电池充 H1^ ο当所述电池恢复至充满电的状态时，触发称为“正常”模式的第三模式。在所述第三模式下，所述燃烧室中的燃料在充分温度下燃烧，使得所述热电元件能够至少向所述风扇提供足够功率用于维持流向所述燃烧室的足够的受迫对流。当所述温度降低时，例如由于所述燃烧室中的燃料耗尽，触发称为“冷却，，模式的第四模式。在第四模式下，所述风扇无需维持已停止的燃烧。在这个模式下，使所述电池绝缘，并且来自所述热电元件的可用的任何功率传至所述风扇仅用以整体加速所述炉的冷却而不对所述电池充电。这防止来自所述燃烧室的剩余热量在壳体内堆积和潜在地损坏所述热电元件、所述风扇和所述电子控制电路中的任意一个或多个。这种炉意于在自然景观中的营地上使用，或在经常在室内进行烹调过程的发展中国家中使用。极为重要的是，所述燃烧过程是并且保持是洁净的和高效的。所述热电元件的长寿命和可靠运行是极为重要的
技术实现思路
本专利技术的目的是进一步提高热电发电器系统的寿命和可靠性。这个目的通过依据本专利技术的热电发电器系统实现，因为控制单元包括使热电元件针对当前功率需求在两个可能的工作点之一下工作的装置，所述当前功率需求低于所述热电元件的功率的最大量，所述两个可能的工作点提供相同的功率并且每个工作点限定了电流和阻抗的组合，所述工作点之一具有所述两个可能的工作点的最大电流。当设想所述热电元件为传统的电源时，例如电池，也即不是热电元件，使所述热电元件以大于当前功率需求所严格要求的电流来工作的这种技术特征相当不正常。对于传统的电源而言，例如电池，从能量视角而言，由于这种传统电源的内阻，所以以大于所需的电流流过所述电源是不利的。与传统电源不同，热电元件可以是有利的并且意外地工作于增加的电流的设定点。本专利技术的一个方面是领会如下见解从能量视角而言热电元件表现的与电池不同，该不同被经济地用于寿命增加的益处。在US 2009/0025703 Al的装置的每一个工作模式下，当前功率需求施加至所述热电元件。在所述第一模式下，施加给所述热电元件的功率需求是0，并且所需用以驱动所述风扇的功率来自所述电池。在所述第二模式下，施加至所述热电元件的功率需求意于对所述风扇供能以维持流向所述燃烧室的足够的受迫对流并用于对所述电池充电。在所述第三模式下，所述电池充满电，并降低所施加的功率需求以对用于维持流向所述燃烧室的足够的受迫对流的风扇供能。在所述第四模式下，施加至所述热电元件的功率需求涉及用以整体加速冷却所述炉的所述风扇的功率供应，但是不对所述电池充电。在一些工作模式下，举例而言，当所述炉的电池充满电时，所述热电元件不必须生成最大量的功率，所述最大量的功率在当前情形下可获得，所述当前情形例如火的温度或所述热电元件的有源表面之间的温度差。在这种工作点下，也即当施加在所述热电元件的当前功率需求低于当前情形下所述元件可生成的最大功率时，所述控制单元将所述热电元件的功率输出限制至实际的或当前功率需求。在现有技术的装置中，功率输出的限制通过将流经所述电源的电流限制至达到施加至所述热电元件的当前功率需求所需的最小电流来实现，所述电源也即所述热电元件。本专利技术在于如下概念通过降低所述热电发电器系统的功率输出，而不必须将流经所述热电元件的电流降至最小所需电流，从而可实现低于所述热电元件最大可获得功率输出的功率需求。通过使所述热电元件以超过达到当前功率需求所需的最小电流的电流来工作，所述热电元件的热阻降低。热电元件的热阻(以K 'T1或以。C /W为单位测量)表示了当在每单位时间通过所述热电元件的热量计量等于1瓦特时，所述热电元件的第一有源表面和所述热电元件的第二有源表面之间的温度差异程度。通过热阻的降低，跨所述热电元件的温度平衡改变，使得最热表面的温度降低。所述热电元件通常设置成靠近热源，所述热源例如US 2009/0025703 Al的炉的燃烧室。所述热电元件的第一表面的温度粗略地在未使用状态下的室温和较高工作温度之间变化，所述较高工作温度例如烹调期间的炉的燃烧室附近的温度。当所述热电元件从冷的状态来到其工作温度时，这导致大的热负载并导致所述热电元件的高膨胀。尤其接收热量的热电元件的侧部，也即所述第一有源表面，暴露于这种大的热负载。已发现，通过依据本专利技术使所述热电元件工作，可实现所述第一表面的最大温度降低大约10度至20度的幅度。所述第一有源表面的这种温度降低已导致所述热电元件寿命的显著增加。4在依据本专利技术的发电器系统的有利实施方式中，所述控制单元包括电流源用于以超过达到施加在所述热电元件的当前功率需求所需最小电流的电流来驱动所述热电元件。诸如在US 2009/0025703 Al中公开的热电元件可用于所谓的热电“发电”模式。 在这种发电模式下，所述元件的一个侧部，也即所述第一有源表面，接收热量，并在所述元件的第二有源或冷的表面移除或排去该热量，所述第一有源表面和所述第二有源表面通常是所述元件的相对侧。流经所述元件的热流伴随所述第一有源表面和所述第二有源表面之间的温度差行进，所述第一有源表面的温度高于所述第二有源表面的温度。在所述发电模式下，产生电流，所述电流取决于所述第一有源表面和所述第二有源表面之间的温度差。在这种发电模式下，维持横跨所述元件的温度梯度，并且通过所述模块的热通量转化为电能。 这被称为塞贝克效应。在所述发电模式下，所述元件生成电能，并且所生成的电能可用以提供给所述系统的其他部件，例如风扇、电池、发光布置或它们的组合。热电元件还可用于所谓的热电“冷却”模式。在这种冷却模式下，电流施加给热电元件。在冷却模式下，本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种热电发电器系统，包括：热电元件（２０４），该热电元件（２０４）在所述系统使用期间能将所述元件的第一有源表面（２１２）和所述元件的第二有源表面之间的温度差转化成电以从热能生成电功率；以及控制单元（２０２），该控制单元（２０２）用于在使用期间控制所述元件生成的电功率以与施加于所述热电元件的当前功率需求相一致，其特征在于，所述控制单元（２０２）包括用以让热电元件针对当前功率需求在两个可能的工作点之一下工作的装置，所述当前功率需求小于所述热电元件的功率的最大量，所述两个可能的工作点提供相同的功率，并且每个工作点确定电流和阻抗的组合，所述工作点之一具有所述两个可能的工作点的最大电流。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：W·F·坎平，
申请(专利权)人：皇家飞利浦电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL
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