用于食品和飲料室的熱電冷卻系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】熱電冷卻系統(tǒng)包括：熱電裝置，其借助珀?duì)柼?yīng)將熱從冷側(cè)傳遞到熱側(cè)；空氣熱交換器，其將熱從空氣傳遞到冷側(cè)；和散熱器，其將熱從熱側(cè)傳遞到冷卻劑流體。該系統(tǒng)還包括：測量空氣溫度的溫度傳感器；和控制器，其根據(jù)溫度測量值來控制電力流向熱電裝置。該系統(tǒng)還由于空氣熱交換器和冷卻劑流體之間的溫差借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器。控制器可降低熱電裝置上的有效電壓，以減小熱電裝置的電力消耗。
【專利說明】用于食品和飲料室的熱電冷卻系統(tǒng)
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求2011年6月7日提交的名稱為〃用于食品和飲料室的熱電冷卻系統(tǒng)〃的美國臨時(shí)專利申請第61/494，197號(hào)的優(yōu)先權(quán)，其整個(gè)內(nèi)容因此通過參考被合并。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]實(shí)施例一般地涉及熱電冷卻系統(tǒng)，且更具體地涉及用于食品和飲料室的熱電冷卻系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0004]包含在交通工具例如飛機(jī)中的傳統(tǒng)的食品和飲料制冷系統(tǒng)使用蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)。這些蒸氣壓縮制冷系統(tǒng)通常是重的，容易出現(xiàn)可靠性問題，占據(jù)大量的空間，并且消耗很大量的能量。在交通工具例如飛機(jī)中，期望減少能量的使用，至少是因?yàn)楫a(chǎn)生能量所必要的設(shè)備重量的相應(yīng)減小。此外，由于使交通工具運(yùn)行所需要的燃料消耗減小并且交通工具的有效載荷能力相應(yīng)增加，期望設(shè)備重量減小。也期望減小制冷系統(tǒng)占據(jù)的空間，以增加交通工具的有效載荷能力。此外，也希望改進(jìn)可靠性，至少是因?yàn)榻煌üぞ叩木S護(hù)成本的減少和運(yùn)行時(shí)間的相關(guān)增加。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在實(shí)施例中，熱電冷卻系統(tǒng)包括:熱電裝置，其與電源電連接，所述熱電裝置操可作成利用來自電源的在熱電裝置上產(chǎn)生有效電壓的電力借助珀?duì)柼?yīng)將熱從冷側(cè)傳遞到熱側(cè)。該系統(tǒng)還包括空氣熱交換器，其與熱電裝置的冷側(cè)相連并可操作成將熱從與空氣熱交換器熱接觸的空氣傳遞到熱電裝置。該系統(tǒng)額外地包括散熱器，其與熱電裝置的熱側(cè)相連并可操作成將熱從熱側(cè)傳遞到與散熱器熱接觸的冷卻劑流體。該系統(tǒng)還包括溫度傳感器，其測量流經(jīng)空氣熱交換器的空氣的溫度；和控制器，其根據(jù)溫度傳感器的測量值來控制來自電源的電力流向熱電裝置。該熱電冷卻系統(tǒng)可操作成由于空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效果借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器。
[0006]熱電冷卻系統(tǒng)可操作成當(dāng)沒有電力從電源提供到熱電裝置時(shí)通過由于在空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效應(yīng)借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器來保持期望的測量溫度。
[0007]控制器控制熱電裝置以在冷側(cè)和熱側(cè)之間產(chǎn)生溫差并且測量的溫度從初始溫度向較低的目標(biāo)溫度降低的同時(shí)，當(dāng)測量溫度達(dá)到在初始溫度和目標(biāo)溫度之間的預(yù)定的觸發(fā)溫度時(shí)，控制器降低熱電裝置上的有效電壓，以減少熱電裝置的電力消耗并且放緩測量溫度接近目標(biāo)溫度的速度。
[0008]控制器可確定到達(dá)當(dāng)前有效電壓運(yùn)行的熱電裝置的電力輸入，并且當(dāng)?shù)竭_(dá)熱電裝置的電力輸入超過期望的電力消耗水平時(shí)，控制器可減小在熱電裝置上的有效電壓，從而與以當(dāng)前有效電壓操作熱電裝置相比減小熱電裝置的電力消耗。
[0009]在另一實(shí)施例中，制冷系統(tǒng)與交通工具的輔助冷卻系統(tǒng)相連，并且制冷系統(tǒng)包括冷卻室和熱電冷卻系統(tǒng)，該熱電冷卻系統(tǒng)冷卻與交通工具的輔助冷卻系統(tǒng)結(jié)合的冷卻室。熱電冷卻系統(tǒng)包括:熱電裝置，其與電源電連接，所述熱電裝置操可作成利用來自電源的在熱電裝置上產(chǎn)生有效電壓的電力借助珀?duì)柼?yīng)將熱從冷側(cè)傳遞到熱側(cè)；空氣熱交換器，其與熱電裝置的冷側(cè)相連并可操作成將熱從與空氣熱交換器熱接觸的空氣傳遞到熱電裝置；散熱器，其與熱電裝置的熱側(cè)相連并可操作成將熱從熱側(cè)傳遞到與散熱器熱接觸的冷卻劑流體；冷卻劑流體回路，其將來自輔助冷卻系統(tǒng)的冷卻劑流體循環(huán)成與散熱器熱接觸；冷卻劑控制閥，其控制與散熱器熱接觸的冷卻劑流體的流速；溫度傳感器，其測量流經(jīng)空氣熱交換器的空氣的溫度；和控制器，其根據(jù)溫度傳感器的測量值來控制來自電源的電力流向熱電裝置。熱電冷卻系統(tǒng)可操作成由于空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效果借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器。
[0010]熱電冷卻系統(tǒng)可操作成當(dāng)沒有電力從電源提供到熱電裝置時(shí)通過由于在空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效應(yīng)借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器來保持期望的測量溫度。
[0011]控制器控制熱電裝置以在冷側(cè)和熱側(cè)之間產(chǎn)生溫差并且測量的溫度從初始溫度向較低的目標(biāo)溫度降低的同時(shí)，當(dāng)測量溫度到達(dá)在初始溫度和目標(biāo)溫度之間的預(yù)定的觸發(fā)溫度時(shí)，控制器降低熱電裝置上的有效電壓，以減少熱電裝置的電力消耗并且放緩測量溫度接近目標(biāo)溫度的速度。
[0012]控制器確定到達(dá)以當(dāng)前有效電壓運(yùn)行的熱電裝置的電力輸入，并且當(dāng)?shù)竭_(dá)熱電裝置的電力輸入超過期望的電力消耗水平時(shí)，減小在熱電裝置上的有效電壓，從而與以當(dāng)前有效電壓操作熱電裝置相比減小熱電裝置的電力消耗。
[0013]在另一實(shí)施例中，一種控制熱電冷卻系統(tǒng)以冷卻與交通工具的輔助冷卻系統(tǒng)結(jié)合的冷卻室的方法包括:使在冷卻室內(nèi)的空氣循環(huán)經(jīng)過熱電冷卻系統(tǒng)的空氣熱交換器，所述空氣熱交換器與熱電裝置的冷側(cè)熱連接，以將熱從空氣傳遞到熱電裝置；使冷卻室外的冷卻劑流體循環(huán)成與熱電冷卻系統(tǒng)的散熱器熱接觸，所述散熱器與熱電裝置的熱側(cè)熱連接，以將熱從熱電裝置傳遞到冷卻劑流體；測量循環(huán)經(jīng)過空氣熱交換器的空氣的溫度；控制在熱電裝置上的有效電壓，以產(chǎn)生在冷側(cè)和熱側(cè)之間的溫差，并根據(jù)至少測量溫度利用來自電源的電力借助珀?duì)柼?yīng)將熱從冷側(cè)傳遞到熱側(cè)；和由于在空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)熱傳導(dǎo)效應(yīng)借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器。
[0014]該方法還可包括當(dāng)沒有電力從電源提供到熱電裝置時(shí)，通過由于空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)熱傳導(dǎo)效應(yīng)借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器來保持期望的測量溫度。
[0015]該方法還可包括降低熱電裝置上的有效電壓，以減小熱電裝置的電力消耗并在測量溫度達(dá)到初始溫度和目標(biāo)溫度之間的預(yù)定觸發(fā)溫度時(shí)放緩測量溫度接近較低的目標(biāo)溫度的速率，同時(shí)測量的溫度從初始溫度向較低的目標(biāo)溫度降低。
[0016]在另一實(shí)施例中，熱電冷卻系統(tǒng)包括:熱電裝置，其與電源電連接；空氣熱交換器，其與熱電裝置的第一側(cè)相連并可操作成將熱從與空氣熱交換器熱接觸的空氣傳遞到熱電裝置；散熱器，其與熱電裝置的第二側(cè)相連并可操作成將熱從第二側(cè)傳遞到與散熱器熱接觸的冷卻劑流體；熱電冷卻系統(tǒng)可操作成當(dāng)串聯(lián)地電連接在電源的一側(cè)和熱電裝置的另一側(cè)之間的驅(qū)動(dòng)器控制從電源提供到熱電裝置的電力時(shí)，根據(jù)珀?duì)柼?yīng)借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器，并且熱電冷卻系統(tǒng)可操作成當(dāng)沒有電力從電源提供到熱電裝置時(shí)，由于在空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效應(yīng)熱借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器。
[0017]在另一實(shí)施例中，多用于熱電冷卻系統(tǒng)的控制器包括接收來自傳感器的輸入的傳感器輸入，傳感器測量熱電冷卻系統(tǒng)的性能參數(shù)。熱電冷卻系統(tǒng)還包括彼此并聯(lián)地電連接的且由公共驅(qū)動(dòng)器電驅(qū)動(dòng)的多個(gè)熱電裝置。控制器也包括電壓控制信號(hào)輸出部分、處理器和非瞬時(shí)性的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器在其上存儲(chǔ)有能由處理器執(zhí)行的程序，以執(zhí)行控制熱電冷卻系統(tǒng)的方法。該方法包括:從傳感器輸入部分接收傳感器數(shù)據(jù)、基于輸入的傳感器數(shù)據(jù)確定電壓控制信號(hào)的參數(shù)，和將具有參數(shù)的電壓控制信號(hào)傳遞到驅(qū)動(dòng)器，以控制借助多個(gè)熱電裝置的熱傳遞。電壓控制信號(hào)可包括線性可變電壓控制信號(hào)，并且參數(shù)可包括可變電壓控制信號(hào)的最大電壓的百分比。熱電裝置驅(qū)動(dòng)信號(hào)也可包括脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，并且參數(shù)可包括脈沖寬度調(diào)制信號(hào)的脈沖寬度調(diào)制工作周期。電壓控制信號(hào)可額外地包括打開/關(guān)閉控制信號(hào)。
[0018]在另一實(shí)施例中，熱電冷卻系統(tǒng)包括與電壓串聯(lián)地電連接的第一組熱電裝置和與電壓串聯(lián)地電連接的第二組熱電裝置，其中第一組和第二組熱電裝置相對于彼此并聯(lián)地電連接?？諝鉄峤粨Q器與熱電裝置的第一組和第二組的熱電裝置中的第一側(cè)相連并可操作成將熱從與空氣熱交換器熱接觸的空氣傳遞到第一組和第二組熱電裝置。散熱器與第一組和第二組熱電裝置相連并可操作成將熱從與散熱器熱接觸的冷卻劑流體的第二側(cè)開始傳遞。驅(qū)動(dòng)器在電源的一側(cè)與第一組和第二組熱電裝置的另一側(cè)之間之間被串聯(lián)地電連接。驅(qū)動(dòng)器可操作成根據(jù)電壓控制信號(hào)控制從電壓提供到第一組和第二組熱電裝置的電力的量。傳感器測量至少一個(gè)第一組和第二組熱電裝置的性能參數(shù)。熱電冷卻系統(tǒng)也包括控制器，控制器包括處理器和非瞬時(shí)性的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器在其上存儲(chǔ)有能由處理器執(zhí)行的程序，以用于執(zhí)行控制熱電冷卻系統(tǒng)的方法。該方法包括從傳感器接收傳感器數(shù)據(jù)、基于傳感器數(shù)據(jù)確定電壓控制信號(hào)的參數(shù)，和將電壓控制型號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)器。
[0019]在另一實(shí)施例中，熱電制冷器包括:冷凍室，其將食品或飲料保持在低于環(huán)境空氣溫度的溫度；和多個(gè)熱電裝置，其彼此并聯(lián)地電連接。多個(gè)熱電裝置具有冷側(cè)和熱側(cè)。熱電制冷器也包括:風(fēng)扇，其使空氣在與多個(gè)熱電裝置的冷側(cè)進(jìn)行熱接觸和冷凍室的內(nèi)部之間進(jìn)行循環(huán)并且由可變受控電源驅(qū)動(dòng)。熱電制冷器還包括與多個(gè)熱電裝置的熱側(cè)熱接觸的散熱器。散熱器在多個(gè)熱電裝置的熱側(cè)和與其熱接觸地循環(huán)的冷卻劑流體之間傳遞熱。熱電制冷器還包括與多個(gè)熱電裝置電連接且將電力從輸入電源轉(zhuǎn)化為用來驅(qū)動(dòng)多個(gè)熱電裝置的熱電裝置電源?？刂葡到y(tǒng)電源與控制器電連接，控制器與多個(gè)熱電裝置電隔離并且將電力從輸入電源轉(zhuǎn)化為向控制器提供電力?？刂破髋c多個(gè)熱電裝置串聯(lián)地電連接。驅(qū)動(dòng)器相應(yīng)于熱電裝置驅(qū)動(dòng)信號(hào)控制電流從熱電裝置電源輸入部分到多個(gè)熱電裝置。電流傳感器與多個(gè)熱電裝置中的至少一個(gè)電連接并且測量經(jīng)過其的電流。電壓傳感器與多個(gè)熱電裝置電連接并測量到達(dá)多個(gè)熱電裝置的電壓輸入。熱電裝置溫度傳感器與多個(gè)熱電裝置中的至少一個(gè)的一側(cè)熱連接并且測量多個(gè)熱電裝置中的至少一個(gè)的一側(cè)的溫度。循環(huán)空氣溫度傳感器測量與多個(gè)熱電裝置的冷側(cè)熱接觸地循環(huán)的空氣的溫度。冷卻劑流體溫度傳感器測量與多個(gè)熱電裝置的熱側(cè)上的散熱器熱接觸地循環(huán)的冷卻劑流體的溫度。熱電制冷器也包括控制器，控制器包括處理器和非瞬時(shí)性的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器在其上存儲(chǔ)有能由處理器執(zhí)行的程序，以用于執(zhí)行控制熱電制冷器的方法。該方法包括從多個(gè)傳感器(包括電流傳感器、電壓傳感器、和溫度傳感器)接收傳感器數(shù)據(jù)，從而基于至少傳感器數(shù)據(jù)確定熱電裝置驅(qū)動(dòng)信號(hào)的參數(shù)、將具有參數(shù)的熱電裝置驅(qū)動(dòng)信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)器，和基于傳感器數(shù)據(jù)設(shè)定驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇的可變受控電源。熱電裝置驅(qū)動(dòng)信號(hào)可包括脈沖寬度調(diào)制信號(hào)，并且參數(shù)可包括脈沖寬度調(diào)制工作周期。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1A和IB示出熱電冷卻系統(tǒng)的示例性實(shí)施例。
[0021]圖2示出分成控制部分、電源部分和熱電裝置(TED)部分的示例性熱電冷卻系統(tǒng)。
[0022]圖3示出另一示例性的熱電冷卻系統(tǒng)。
[0023]圖4示出控制熱電冷卻系統(tǒng)的示例性方法。
[0024]圖5A、5B、5C、5D、5E和5F示出控制熱電冷卻系統(tǒng)的另一示例性方法。
[0025]圖6示出熱電裝置的示例性工作結(jié)構(gòu)。
[0026]圖7示出熱電裝置的示例性組件。
[0027]圖8示出熱電裝置的示例性視圖。
[0028]圖9A和9B示出制冷系統(tǒng)的示例性視圖，該制冷系統(tǒng)包括與液體冷卻系統(tǒng)或輔助冷卻系統(tǒng)一起使用的、安裝在一個(gè)或多個(gè)熱電裝置的兩側(cè)上的熱交換器組合。
[0029]圖10示出示例性的冷側(cè)空氣冷卻組件，該組件包括熱電裝置冷側(cè)空氣熱交換器和風(fēng)扇。
[0030]圖11示出示例性輔助冷卻系統(tǒng)(SCS)飲料冷卻器/冷藏機(jī)/冷凍機(jī)(BCRF)的三種工作模式。
[0031]圖12示出熱電裝置電力消耗的示例性控制流程圖。
[0032]圖13示出控制熱電冷卻系統(tǒng)的示例性的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0033]這里公開了克服現(xiàn)有技術(shù)的問題的熱電冷卻系統(tǒng)的實(shí)施例。熱電冷卻系統(tǒng)可包括在交通工具例如飛機(jī)中的、作為制冷單元的一部分，例如廚房中使用的食品和飲料制冷機(jī)。
[0034]圖1A和IB示出熱電冷卻系統(tǒng)100的示例性實(shí)施例。熱電冷卻系統(tǒng)100可包括用于冷凍物品例如食品和飲料的制冷機(jī)。熱電冷卻系統(tǒng)100可在交通工具，例如飛機(jī)、船、火車、公共汽車或廂式汽車中使用。熱電冷卻系統(tǒng)100包括冷凍室110，其中待冷凍的物品可保持在低于冷凍室110外的環(huán)境空氣溫度的溫度。冷凍室110可具有門，門能被打開以進(jìn)出冷凍室110并且能關(guān)閉以將待冷凍的物品固定在冷凍室110內(nèi)的保溫溫控空間內(nèi)。
[0035]熱電冷卻系統(tǒng)100可使用熱電裝置(TED) 120來冷卻冷凍室110。熱電冷卻系統(tǒng)100可包括多個(gè)TED120，如在這里的其他地方更詳細(xì)地描述。TED120可包括珀?duì)柼b置，珀?duì)柼b置利用珀?duì)柼?yīng)將熱從TED120的一側(cè)傳遞到TED120的另一側(cè)。利用珀?duì)柼?yīng)，電壓或DC電流被施加到兩個(gè)不同的導(dǎo)體上，從而形成沿電荷載體運(yùn)動(dòng)方向傳遞熱的電路。因此，在兩個(gè)導(dǎo)體之間具有連續(xù)的熱傳輸，并且在該裝置的兩個(gè)表面之間形成溫差A(yù) T。經(jīng)過TED120的熱傳遞的方向可通過施加在TED120的珀?duì)柼b置的電壓的極性控制。例如，當(dāng)電壓施加在陽極時(shí)，TED120可將熱從冷側(cè)空氣冷卻器130傳遞到散熱器140。陽極可能熱電冷卻系統(tǒng)100的冷卻模式在TED120的標(biāo)準(zhǔn)運(yùn)行狀態(tài)中使用。當(dāng)電壓施加在陰極時(shí)，TED120可將熱從散熱器140傳遞到冷側(cè)空氣冷卻器130。陰極可例如在熱電冷卻系統(tǒng)100的除霜模式中在TED120的交替運(yùn)行狀態(tài)中使用。
[0036]冷側(cè)空氣冷卻器130可操作成借助與熱交換器熱接觸而將熱從空氣傳遞到TED120內(nèi)。冷側(cè)空氣冷卻器130可包括風(fēng)扇135。風(fēng)扇135可包括軸向風(fēng)扇、徑向風(fēng)扇、離心風(fēng)扇，或本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的另一類型的風(fēng)扇。風(fēng)扇135的速度和因而由風(fēng)扇循環(huán)的一定量的氣流可被用于驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇135的馬達(dá)的可變地受控的電力來設(shè)定。風(fēng)扇135的速度可能轉(zhuǎn)數(shù)每分鐘(rpm)的單位被測量。根據(jù)風(fēng)扇的轉(zhuǎn)動(dòng)方向(例如，風(fēng)扇沿順時(shí)針或逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng))，風(fēng)扇135可導(dǎo)致氣流170從冷凍室110的內(nèi)部循環(huán)到冷側(cè)空氣冷卻器130內(nèi)(圖1A)，反之亦然(圖1B)。冷側(cè)空氣冷卻器130也可包括與TED120相連的空氣熱交換器例如冷卻板或散熱片，TED120可操作地將熱從被風(fēng)扇135循環(huán)的空氣傳遞到TED120內(nèi)。在圖1A中示出的實(shí)施例中，通過與熱交換器熱接觸將熱從空氣傳遞到TED120之后，風(fēng)扇135可導(dǎo)致空氣排出冷側(cè)空氣冷卻器130并通過空氣流180再進(jìn)入冷凍室110。氣流180可由與冷側(cè)空氣冷卻器130相連的一個(gè)或多個(gè)管道或其他結(jié)構(gòu)引導(dǎo)，以便在被冷側(cè)空氣冷卻器130冷卻之后將空氣引導(dǎo)進(jìn)入冷凍室110。在圖1B示出的實(shí)施例中，氣流180可由與冷側(cè)空氣冷卻器130相連的一個(gè)或多個(gè)管道或其他結(jié)構(gòu)引導(dǎo)，以便在返回到冷凍室110之前將空氣從冷凍室110引導(dǎo)進(jìn)入待冷卻的冷側(cè)空氣冷卻器130內(nèi)。在通過與熱交換器熱接觸將熱從空氣傳遞到TED120之后，風(fēng)扇135可導(dǎo)致空氣排出冷側(cè)空氣冷卻器130并通過空氣流170再進(jìn)入冷凍室110。
[0037]散熱器140可與TED120熱接觸并且可操作成將熱從TED120傳遞到以與散熱器140熱接觸的方式循環(huán)的冷卻液內(nèi)。冷卻劑流體可包括例如水或乙二醇/水混合物的冷卻液，或例如冷空氣的氣態(tài)冷卻劑。在一些實(shí)施例中，冷卻劑流體可通過交通工具例如飛機(jī)的中央冷卻液系統(tǒng)或輔助的冷卻系統(tǒng)(SCS)被提供到熱電冷卻系統(tǒng)100。冷卻劑流體可經(jīng)由冷卻劑輸入端口 150被提供到散熱器140。在散熱器140交換在TED120和冷卻劑流體之間的熱之后，冷卻劑流體可通過冷卻劑輸出端口 160被排出。
[0038]TED控制系統(tǒng)190可與TED120連接，以控制TED120在冷卻和加熱(例如，除霜)冷凍室110方面的運(yùn)行。TED控制系統(tǒng)190也可控制熱電冷卻系統(tǒng)100的其他構(gòu)件和方面，包括風(fēng)扇135和經(jīng)過散熱器140的冷卻劑流體的流量。例如，經(jīng)過散熱器140的冷卻劑流體的流量可通過打開和關(guān)閉與冷卻劑輸入端口 150和冷卻劑輸出端口 160串聯(lián)地相連的閥而被控制，并且TED控制系統(tǒng)190可通過改變提供給風(fēng)扇135的馬達(dá)的電力的量而控制風(fēng)扇135的轉(zhuǎn)速。TED控制系統(tǒng)190可包括處理器和非瞬時(shí)性的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器在其上存儲(chǔ)有能由處理器執(zhí)行的程序，以用于執(zhí)行控制熱電冷卻系統(tǒng)100的方法。TED控制系統(tǒng)190可包括現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)、特種應(yīng)用集成電路、或執(zhí)行控制熱電控制系統(tǒng)100的方法的其他電路。TED控制系統(tǒng)190也可與熱電控制系統(tǒng)100內(nèi)的多個(gè)傳感器通信地相連，因而接收與熱電冷卻系統(tǒng)100和組成構(gòu)件的性能參數(shù)的測量相關(guān)的傳感器數(shù)據(jù)。參考圖3在這里更詳細(xì)地描述有關(guān)TED120的TED控制系統(tǒng)190的輸入/輸出和控制功能。[0039]圖2示出分成控制部分210、電源部分220和熱電裝置(TED)部分230的示例性熱電控制系統(tǒng)200。熱電冷卻系統(tǒng)200可包括控制系統(tǒng)190和TED120的實(shí)施例?？刂撇糠?10可與電源部分220和TED部分230電隔離。控制部分210與電源部分220和TED部分230的電隔離可防止由于TED部分230的高電力轉(zhuǎn)換引起的電噪音和電氣瞬態(tài)被傳播到控制部分210內(nèi)。利用光隔離器或其他裝置可提供電隔離。參考圖3更詳細(xì)地描述控制部分210、電源部分220和TED部分230的構(gòu)件和運(yùn)行。
[0040]圖3示出另一示例性的熱電冷卻系統(tǒng)300。熱電冷卻系統(tǒng)300可包括熱電冷卻系統(tǒng)200的實(shí)施例。熱電冷卻系統(tǒng)300包括電力輸入部分302。輸入部分302可與三相交流(AC)電源相連。在一些實(shí)施例中，三相AC電源可具有約80VAC至180VAC之間的電壓或其他標(biāo)準(zhǔn)電壓值，如可在飛機(jī)的電力系統(tǒng)中使用的。在輸入部分302的電力可包括來自飛機(jī)電力產(chǎn)生系統(tǒng)的電力。在輸入部分302的電力可被濾波器304過濾。濾波器304可包括熱電干擾(EMI)濾波器。濾波器304也可包括出于安全原因的電熔絲。濾波器304的電力輸出的路徑可設(shè)置成通向VDC總線I電源306和VDC總線2電源314。在一些實(shí)施例中，VDC總線I電源306可提供28伏直流(VDC)電壓，而VDC總線2電源314可提供48VDC的電壓。實(shí)施例限制于這些示例性電壓值，并且在其他實(shí)施例中，不同電壓值可根據(jù)系統(tǒng)要求或設(shè)計(jì)目的而被提供。從濾波器304到VDC總線2電源314的電力可由可控繼電器316選擇性地連接或斷開連接。VDC總線I電源306可用于給對應(yīng)于控制部分210的熱電冷卻系統(tǒng)300的控制部分提供電力，而VDC總線2電源314可與電源部分210對應(yīng)并且也用于給對應(yīng)于TED部分230的熱電裝置(TED)提供電力。
[0041]VDC總線I電源306可能標(biāo)稱28伏輸出約100伏安(VA)的直流電力。VDC總線I電源306也可包括瞬態(tài)保護(hù)，以保護(hù)對應(yīng)于控制部分210的熱電冷卻系統(tǒng)300的電子免受輸入VDC總線I電源306的電氣瞬態(tài)所導(dǎo)致的損壞。電力可從VDC總線I電源306輸出并進(jìn)入輸入/輸出和控制模塊308?？刂颇K308可將輸入電力從VDC總線I電源306轉(zhuǎn)化成一個(gè)或多個(gè)不同電壓。例如，控制模塊308可將輸入電力從VDC總線I電源306轉(zhuǎn)化為5V，以用于使包含在控制模塊308中的電路運(yùn)行。
[0042]控制模塊308可包括微控制器或處理器和相關(guān)的非瞬時(shí)性的存儲(chǔ)器，該存儲(chǔ)器在其上存儲(chǔ)有能由處理器執(zhí)行的程序，以控制熱電冷卻系統(tǒng)300的構(gòu)件?？刂颇K308的構(gòu)件可被安裝在一個(gè)或多個(gè)印刷電路板上。控制模塊308也可包括一個(gè)或多個(gè)各種調(diào)節(jié)器，傳感器接口、風(fēng)扇控制電路、模擬和離散輸入及示出，以及控制器局域網(wǎng)(CAN)總線接口?？刂颇K308可與多個(gè)傳感器通信地連接，傳感器輸入對應(yīng)于有關(guān)熱電冷卻系統(tǒng)300的性能測量值的數(shù)據(jù)。電壓傳感器310和電流傳感器312可測量從VDC總線I電源306輸出的和進(jìn)入控制電路308的電力。從電壓傳感器310和電流傳感器312輸出的傳感器數(shù)據(jù)可提供給控制電路308。同樣，電壓傳感器320可測量從VDC總線2電源314輸出的電壓，另一電壓傳感器340可測量(對應(yīng)于TED部分230且包括多個(gè)熱電裝置的)TED陣列344的電壓輸入。從電壓傳感器320和電壓傳感器340輸出的傳感器數(shù)據(jù)可在被輸入控制模塊308之前分別經(jīng)過隔離器322和隔離器342。
[0043]控制模塊308也可接收來自與控制部分210相關(guān)的額外傳感器的傳感器數(shù)據(jù)。一列熱敏電阻可安裝在熱電冷卻系統(tǒng)100中，以便測量在各構(gòu)件上或附近的溫度。溫度傳感器372可與散熱器140的熱板熱連接(散熱器140與TED120的熱側(cè)熱連接)，并且可測量熱側(cè)的溫度。溫度傳感器374可與冷側(cè)空氣冷卻器130的空氣熱交換器熱連接(冷側(cè)空氣冷卻器130與TED120的冷側(cè)熱連接)，并且可測量冷側(cè)的溫度。溫度傳感器376可測量循環(huán)經(jīng)過冷側(cè)空氣冷卻器130的供給空氣的氣流的溫度。溫度傳感器378可測量循環(huán)經(jīng)過冷側(cè)空氣冷卻器130的返回空氣的氣流的溫度。溫度傳感器386可測量流入經(jīng)過冷卻劑輸入端口 150的冷卻劑流體的溫度。溫度傳感器388可測量流出經(jīng)過冷卻劑輸出端口 160的冷卻劑流體的溫度。
[0044]風(fēng)扇135可操作地與測量風(fēng)扇135的性能參數(shù)的多個(gè)傳感器連接。風(fēng)扇135的轉(zhuǎn)數(shù)每分鐘(rpm)的量可由風(fēng)扇rpm傳感器384測量。風(fēng)扇135的rpm量可與經(jīng)過風(fēng)扇135的氣流相關(guān)。電壓傳感器380和電力傳感器382可分別測量由控制模塊308提供以驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇135的電力的電壓和電流。
[0045]利用從在熱電冷卻系統(tǒng)300的傳感器(其將傳感器數(shù)據(jù)輸入到控制模塊308)接收的數(shù)據(jù)，控制模塊308可控制分別對應(yīng)于電源部分220和TED部分230的電源裝置和熱電裝置?？刂颇K308可控制來自VDC總線2電源314經(jīng)由驅(qū)動(dòng)器338輸入到TED陣列344的電流，驅(qū)動(dòng)器338與TED陣列344串聯(lián)電連接，以便TED陣列344中的多個(gè)熱電裝置被公共驅(qū)動(dòng)器338電驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器338可包括場效應(yīng)晶體管(FET) /絕緣柵雙極晶體管(IGBT)驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器338可能是溫度和電流保護(hù)的。驅(qū)動(dòng)器338可借助隔離器336與控制模塊308電隔離。
[0046]來自VDC總線2電源314的輸入TED陣列344的電力的電壓極性可借助與驅(qū)動(dòng)器338串聯(lián)地電連接的極性開關(guān)328被控制模塊308控制。極性開關(guān)328可包括機(jī)械開關(guān)或固態(tài)繼電器(SSR)。極性開關(guān)328可借助延遲和鎖存來自控制模塊308的控制信號(hào)的延遲鎖存器330被控制。極性開關(guān)328也可借助隔離器332與控制模塊308電隔離。TED陣列344的極性可被倒轉(zhuǎn)，以便交替地將TED陣列344設(shè)置成冷卻模式和除霜模式。當(dāng)TED陣列344處于冷卻模式(例如，冷凍模式、冷藏模式、或飲料冷卻模式)時(shí)，TED陣列344可通過將熱從冷側(cè)空氣冷卻器130傳遞到散熱器140來使冷凍室110冷卻。選擇性地，當(dāng)TED陣列344處于除霜模式時(shí)，TED陣列344可通過將熱從散熱器140傳遞到冷側(cè)空氣冷卻器130來使冷凍室110除霜。
[0047]當(dāng)控制模塊308將極性開口 328設(shè)定成倒轉(zhuǎn)TED陣列344的極性，以便TED陣列344處于除霜模式時(shí)，NAND電路334可設(shè)定成超過從控制模塊308輸出的電壓控制信號(hào)，從而防止電壓控制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)器338。通過這種方式，驅(qū)動(dòng)器338可設(shè)定成當(dāng)TED陣列344借助極性開口 328設(shè)定成除霜模式時(shí)將總電力提供給TED陣列344，并且電壓控制信號(hào)可僅用于當(dāng)TED陣列344處于冷卻模式時(shí)控制TED陣列344的電力級(jí)。
[0048]VDC總線2電源314可能標(biāo)稱電壓輸出直流(DC)電力并且具有充足的電流強(qiáng)度，以為TED陣列344的冷卻操作提供電力。在一些實(shí)施例中，VDC總線2可能48VDC提供約750VA的DC電力，但是實(shí)施例不限于這些示例性的電力和電壓值，就像很多不同值可根據(jù)冷卻系統(tǒng)的需要和設(shè)計(jì)目的而實(shí)施。VDC總線2電源314可包括十八相三十六脈沖自耦變壓器整流單元(ATRU)或多相變壓器以提供輸出直流電力。VDC總線2電源314也可包括瞬態(tài)保護(hù)，以保護(hù)對應(yīng)于控制部分220和TED部分230的熱電冷卻系統(tǒng)300的電子免受輸入VDC總線2電源314的電氣瞬態(tài)所導(dǎo)致的損壞。
[0049]VDC總線2電源314的輸出可主要或僅用于將電力提供給TED陣列344。DC/DC調(diào)整電路324可調(diào)整VDC總線2電源314輸出的電力，以有助于將凈電力提供給TED陣列344。DC/DC轉(zhuǎn)換器326也可與DC/DC調(diào)整電路324相連。DC/DC轉(zhuǎn)換器326可具有將一個(gè)輸入電壓(例如75V)轉(zhuǎn)化為另一輸出電壓(例如5V)的電壓轉(zhuǎn)換比。此外，熱手動(dòng)可復(fù)位開關(guān)可被串聯(lián)地安裝在VDC總線2電源314和TED陣列344之間，以提供過熱保護(hù)。
[0050]TED陣列344可根據(jù)TED陣列344內(nèi)的熱電裝置的串聯(lián)和并聯(lián)布置以各種電壓(例如，在一些實(shí)施例中高達(dá)64VDC)支持正常運(yùn)行。TED陣列344可包括一個(gè)或多個(gè)熱電裝置(TED)0 TED可布置成在彼此內(nèi)并聯(lián)地電連接的第一組和第二組，一個(gè)或多個(gè)TED可在第一組和第二組中的每一組彼此串聯(lián)地電連接。例如，TED可能陣列的形式布置，其中兩個(gè)或更多個(gè)TED串聯(lián)地電連接，并且兩個(gè)或更多個(gè)TED被并聯(lián)地電連接。如圖3中所示的，十六個(gè)TED布置成一個(gè)陣列，其中四組TED彼此并聯(lián)地電連接，而這四組中的每組中的四個(gè)TED串聯(lián)地電連接。具體地，TED345、346、347和348在第一組中串聯(lián)連接，TED349、350、351和352在第二組中串聯(lián)連接，TEDs353、354、355和356在第三組中串聯(lián)連接，而TED357、358、359和360在第四組中串聯(lián)連接。第一、第二、第三和第四組在TED陣列344的輸入部分和輸出部分之間彼此并聯(lián)地電連接。在各實(shí)施例中，如本領(lǐng)域技術(shù)人員能認(rèn)識(shí)到的，TED陣列344可包括比圖3中所示的更多或更少的熱電裝置，熱電裝置可串聯(lián)和并聯(lián)地布置在各其他組中。TED陣列344中的每個(gè)TED可與TED陣列344中的其他TED實(shí)體地間隔開，以改進(jìn)熱傳遞效率或防止過熱狀態(tài)。
[0051]經(jīng)過第一、第二、第三和第四組TED的電流由電流傳感器測量，電流傳感器借助隔離器370將它們的數(shù)據(jù)提供給控制模塊308。特別是，經(jīng)過第一組TED的電流由電流傳感器362測量，經(jīng)過第二組TED的電流由電力傳感器364測量，經(jīng)過第三組TED的電流由電流傳感器366測量，而經(jīng)過第四組TED的電流由電流傳感器368測量。利用由電壓傳感器340提供的在TED陣列344上的測量電壓和由電流傳感器362、264、366和368提供的四組TED中的每一組的測量電流，控制模塊308可計(jì)算被TED陣列344使用的總電力。
[0052]控制模塊308可控制繼電器316，以使VDC總線2電源314與電力輸入部分302連接和斷開連接。例如，當(dāng)由熱電冷卻系統(tǒng)300控制的熱電冷卻系統(tǒng)處于待機(jī)模式，被關(guān)閉，或處于安全狀態(tài)(例如過電流、過熱)等時(shí)，必須使電源與TED陣列344斷開連接，控制模塊308可經(jīng)由隔離器318控制繼電器316，以使VDC總線2電源314與電力輸入部分302提供的輸入電力脫離電連接。當(dāng)控制模塊308確定電力應(yīng)提供給TED陣列344時(shí)，控制模塊308可控制繼電器316，以使VDC總線2電源314與電力輸入部分302提供的輸入電力電連接。
[0053]控制模塊308可使用電壓控制、開/關(guān)控制、或脈沖寬度調(diào)制(PWM)，以通過輸出電壓控制信號(hào)來控制TED陣列344的電力。電壓控制可包括非線性以及線性電壓控制，其中電壓可響應(yīng)于冷卻的期望程度或冷卻系統(tǒng)傳感器輸入進(jìn)行非線性和線性控制。
[0054]在使用各種電壓控制的實(shí)施例中，從控制模塊308輸出的電壓控制信號(hào)可從標(biāo)稱總控制電壓值的約0%變化至約100%，以將TED陣列344的電力從總電力的約0%改變至約100%?？勺冸妷嚎刂菩盘?hào)的值可根據(jù)控制模塊308從在熱電冷卻系統(tǒng)100中的各溫度、電流、電壓和rpm傳感器接收的傳感器數(shù)據(jù)被設(shè)定。另外，可變電壓控制信號(hào)的值可根據(jù)熱電冷卻系統(tǒng)100的設(shè)定運(yùn)行模式，例如冷藏模式、飲料冷卻模式、冷凍模式、或除霜模式被設(shè)定。當(dāng)電壓控制信號(hào)的值增大時(shí)，TED陣列344可對冷凍室110提供更多的冷卻，并且當(dāng)電壓控制信號(hào)的值減小時(shí)，TED陣列344可對冷凍室110提供較少的冷卻。使用開/管控制的實(shí)施例可類似于使用可變電壓控制的實(shí)施例運(yùn)行，除了電壓控制信號(hào)可僅設(shè)定成開(總電力的100%)和關(guān)(總電力的0%)。
[0055]在使用PWM控制的實(shí)施例中，電壓控制信號(hào)可能是PWM信號(hào)，而控制模塊308可產(chǎn)生作為PWM信號(hào)基礎(chǔ)的大于約2kHz的脈沖頻率。PWM信號(hào)的工作周期可從約0%變化到約100%，以將TED陣列344的電力從總電力的約0%改變到約100%。PWM信號(hào)的工作周期的值可根據(jù)控制模塊308從在熱電冷卻系統(tǒng)100中的各溫度、電流、電壓和rpm傳感器接收的傳感器數(shù)據(jù)被設(shè)定。另外，工作周期的值可根據(jù)熱電冷卻系統(tǒng)100的運(yùn)行設(shè)定模式，例如冷藏模式、飲料冷卻模式、冷凍模式、或除霜模式被設(shè)定。當(dāng)PWM工作周期增大時(shí)，TED陣列344可對冷凍室110提供更多的冷卻，并且當(dāng)PWM工作周期減小時(shí)，TED陣列344可對冷凍室110提供較少的冷卻。
[0056]圖4示出控制熱電冷卻系統(tǒng)300的示例性方法。圖4中示出的步驟可通過控制模塊308的處理器來執(zhí)行。雖然在示出的實(shí)施例中示出特定順序的步驟，步驟被執(zhí)行的順序不限于示出的實(shí)施例，并且可能在其他實(shí)施例中的其他順序來執(zhí)行步驟。此外，一些實(shí)施例可不執(zhí)行所有示出的步驟或可包括在圖4中沒有示出的額外步驟。
[0057]在步驟410中，傳感器數(shù)據(jù)從熱電控制系統(tǒng)300的一個(gè)或多個(gè)傳感器被輸入控制模塊308。傳感器數(shù)據(jù)可用作對控制熱電冷卻系統(tǒng)300和組成構(gòu)件的控制算法的輸入。
[0058]在步驟420時(shí)，確定了所需的電壓和電力?？苫谥辽俦惠斎雮鞲衅鞯臄?shù)據(jù)確定電壓控制信號(hào)參數(shù)。電壓控制信號(hào)參數(shù)可包括施加到可變電壓控制系統(tǒng)中的最大電壓百分t匕、PWM控制系統(tǒng)中的PWM的工作周期，或在開/關(guān)電壓控制系統(tǒng)中電壓控制是〃開〃或〃關(guān)"。在PWM控制系統(tǒng)中，PWM工作周期可施加到具有預(yù)定頻率，例如2kHz或更大的脈沖序列，以產(chǎn)生具有PWM工作周期的PWM信號(hào)。
[0059]在步驟430中，具有在步驟420中確定的電壓控制信號(hào)參數(shù)的電壓控制信號(hào)可傳遞到驅(qū)動(dòng)器338，以通過TED陣列344的多個(gè)熱電裝置345-360來控制熱傳遞。電壓控制信號(hào)可在控制模塊308和驅(qū)動(dòng)器338之間被處理或邏輯操作。例如，電壓控制信號(hào)可通過布置在控制模塊308和驅(qū)動(dòng)器338之間的構(gòu)件沿電壓控制信號(hào)的路徑例如NAND電路334被倒轉(zhuǎn)、放大、過濾、電平移位、鎖存、堵塞、或過載。TED陣列344可利用珀?duì)柼?yīng)與施加到驅(qū)動(dòng)器338的電壓控制信號(hào)的參數(shù)成比例地進(jìn)行將熱從一側(cè)傳遞到另一側(cè)。
[0060]在步驟440中，除霜模式可通過將極性開關(guān)信號(hào)傳遞到極性開關(guān)328而選擇性地啟動(dòng)，以將提供給TED陣列344的多個(gè)熱電裝置345-360的電力的電壓極性倒轉(zhuǎn)。通過在步驟440中倒轉(zhuǎn)極性，在TED陣列344的多個(gè)熱電裝置的第一側(cè)和第二側(cè)之間的熱傳遞的方向被改變。極性開關(guān)信號(hào)可在控制模塊308和驅(qū)動(dòng)器328之間被處理或邏輯操作。此外，極性開關(guān)信號(hào)可用于控制在另一信號(hào)例如電壓控制信號(hào)上執(zhí)行的邏輯操作。
[0061]在步驟450中，提供給風(fēng)扇135的電力被設(shè)定成根據(jù)在步驟410中輸入的至少一個(gè)傳感器數(shù)據(jù)來控制風(fēng)扇的速度。電壓和/或電流可設(shè)定成根據(jù)期望的風(fēng)扇速度可變地控制提供給風(fēng)扇135的電力。通過控制風(fēng)扇的速度,風(fēng)扇的氣流也被控制。
[0062]在步驟460中，基于至少在步驟410中輸入的傳感器數(shù)據(jù)利用繼電器316，VDC總線2電源314與電力輸入部分302脫離連接。因此，熱電裝置陣列344和熱電冷卻系統(tǒng)300能被保護(hù)免受錯(cuò)誤和安全問題，例如過電流或過熱狀態(tài)。
[0063]圖5A、5B、5C、5D、5E和5F示出控制熱電冷卻系統(tǒng)的另一示例性方法。在下面的說明中給出了所有值和范圍(例如，電壓值、電流值、溫度值、電力相的數(shù)量、TED通道的數(shù)量等)僅是示例性的，并且在一些實(shí)施例中，可使用不同的值而不背離如在權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍。在步驟501中，包括(具有熱電冷卻系統(tǒng)的)熱電制冷機(jī)的廚房推車被插入廚房面板。在步驟502中，熱電冷卻系統(tǒng)進(jìn)入預(yù)通電待機(jī)模式，在該模式中主要功能是非運(yùn)行的。在步驟503中，通向熱電冷卻系統(tǒng)的輸入電力被監(jiān)控，以確定電力特性，例如輸入電壓級(jí)和頻率。在步驟504中，確定有關(guān)用于操作熱電冷卻系統(tǒng)的能接受的兩相電力是否是可獲得的。如果電壓級(jí)處于特定的能接受的范圍，例如處于約80VAC至180VAC內(nèi)、具有在約360Hz至800Hz的頻率的值，并且有可用的至少兩個(gè)不同的電相，那么可確定能接受的兩相電源是可用的。如果可接受的兩相電源是不可用的，那么該方法可返回步驟502。如果可接受的兩相電源是可用的，那么該方法可前進(jìn)到步驟505。在步驟505，主機(jī)微控制器(例如，在控制部分210中的處理器或輸入/輸出和控制模塊308)開始工作。在步驟506，熱電制冷機(jī)的控制面板的電源按鈕被監(jiān)控直到電源按鈕被按下以打開電源。在電源按鈕的按壓被監(jiān)控之后，該方法前進(jìn)到步驟507，其中熱電冷卻系統(tǒng)進(jìn)入備用模式。
[0064]如果三相AC電力確定在步驟508中不可用，輸入熱電冷卻系統(tǒng)的電壓被確定為在步驟509中是不可接受的(例如，小于約80VAC或大于約180VAC)，TED陣列344中的TED345-360的熱側(cè)被確定為在步驟510中是不可接受的(例如，大于約180華氏溫度)，或TED陣列344中的TED345-360的電流被確定為在步驟511中是不可接受的(例如，大于約20amps rms (Arms)),該方法進(jìn)入步驟512中的自保護(hù)模式。參考圖5F進(jìn)一步描述進(jìn)入步驟512的自保護(hù)模式。否則，該方法進(jìn)入模式選擇步驟513，其中熱電冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行模式被設(shè)定。運(yùn)行模式可能是冷凍模式、冷藏模式、飲料冷卻模式或可能是這里描述的這些模式中的一個(gè)模式的變型的另一模式。
[0065]在熱電冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行模式在步驟513中被選擇之后，在主機(jī)微控制器上執(zhí)行以控制熱電冷卻系統(tǒng)的軟件或硬件被激活并且倒轉(zhuǎn)TED陣列344的DC極性的極性開關(guān)328在步驟514中停用。如果冷凍模式在步驟513中被選擇，該方法接下來繼續(xù)到步驟515中的冷凍模式，這參考圖5B被進(jìn)一步詳細(xì)地描述。在冷凍模式中，可設(shè)定冷藏溫度設(shè)定點(diǎn)，例如-18至-12攝氏度。如果在步驟513中冷藏模式，該方法接下來繼續(xù)到步驟516中的冷藏模式。在冷藏模式中，可設(shè)定冷的但非冷凍溫度設(shè)定點(diǎn)，例如4攝氏度。在步驟516中選擇冷藏模式之后，該方法繼續(xù)到步驟518中的溫控模式，這參考圖5C被進(jìn)一步詳細(xì)地描述。如果在步驟513中選擇飲料冷卻模式，該方法接下來繼續(xù)到步驟517中的飲料冷卻模式，這參考圖被進(jìn)一步詳細(xì)地描述。在飲料冷卻模式中，可設(shè)定低于室溫但高于冷凍或冷藏模式的冷卻溫度設(shè)定點(diǎn)，例如8攝氏度。在各實(shí)施例中，熱電冷卻系統(tǒng)可具有可能在步驟513中選擇的額外模式，并且控制可在步驟514 (而不是這里描述的步驟515的冷凍模式、步驟516的冷藏模式和步驟517的飲料冷卻模式)之后轉(zhuǎn)到該模式。這些額外模式具有不同的溫度設(shè)定點(diǎn)。在各實(shí)施例中，熱電冷卻系統(tǒng)的所有模式的溫度設(shè)定點(diǎn)可由用戶設(shè)定。
[0066]在步驟515進(jìn)入冷凍模式(如圖5B所示)之后，熱電冷卻系統(tǒng)進(jìn)入(監(jiān)控步驟519中的不可恢復(fù)的故障的)待機(jī)模式。如果檢測到不可恢復(fù)的故障，該方法前進(jìn)到步驟512中的自保護(hù)模式，這參考圖5F被進(jìn)一步描述。否則，該方法前進(jìn)到步驟520，其中冷卻控制閥(CCV)被設(shè)定(例如，100%打開)。在步驟521中，由于在步驟520設(shè)定了冷卻控制閥電流反饋被測量。如果沒有可測量的電流反饋，或電流值低于某一特定最小值，那么該方法返回到步驟520以再次設(shè)定冷卻控制閥。如果在步驟521中測量的電流反饋超過最大值，例如1A，那么該方法返回步驟519中的待機(jī)模式。否則，如果電流反饋處于可接受的范圍，那么該方法前進(jìn)到步驟522，其中風(fēng)扇(例如風(fēng)扇135)被設(shè)定為打開。
[0067]在風(fēng)扇被設(shè)定為打開之后,風(fēng)扇速度rpm反饋在步驟523中被監(jiān)測。如果確定沒有可測量的rpm反饋，那么嘗試重啟風(fēng)扇，嘗試的次數(shù)在步驟524中被計(jì)數(shù)。當(dāng)嘗試重啟風(fēng)扇的次數(shù)等于閾值(例如，5次嘗試重啟)時(shí)，那么該方法返回步驟519中的待機(jī)模式。否則，風(fēng)扇重新設(shè)定為在步驟522中再次打開。當(dāng)來自風(fēng)扇的rpm反饋在步驟523中被測量(例如使用風(fēng)扇rpm傳感器384)時(shí),該方法前進(jìn)到步驟525,在該步驟中確定風(fēng)扇的電流(可通過電流傳感器382測量)是否超出可接受范圍經(jīng)過特定時(shí)間段。例如，如果電流超過約4A經(jīng)過約4秒或更多的時(shí)間，那么電流可確定為超出可接受的范圍經(jīng)過一定時(shí)間段。如果風(fēng)扇電流超出可接受范圍經(jīng)過一定時(shí)間段，那么該方法返回步驟519中的待機(jī)模式。風(fēng)扇的超過時(shí)間段的測量值允許在確定風(fēng)扇是否適當(dāng)運(yùn)行時(shí)當(dāng)風(fēng)扇首先打開時(shí)風(fēng)扇電流的初始峰值被忽略。
[0068]如果風(fēng)扇電流超出可接受范圍經(jīng)過特定的時(shí)間段，那么該方法前進(jìn)到步驟526，其中電壓信號(hào)被傳遞，以借助例如驅(qū)動(dòng)器338來控制TED陣列344。在各實(shí)施例中，電壓信號(hào)可是脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)、線性可變電壓信號(hào)、或開/關(guān)電壓信號(hào)。因此，在TED陣列344的每個(gè)通道中的電流被監(jiān)測(例如，通道1、2、3和4可分別利用電流傳感器362、364、366和368被監(jiān)測)，并且確定被監(jiān)測的電流在步驟527A、527B、527C和527D中是否超出可接受的范圍。在一些實(shí)施例中，如果電流是大體零或超過約5Arm，那么測量電流可被確定為超出可接受的范圍。如果在任何通道中被監(jiān)測的電流被確定為超出可接受的范圍，那么該方法前進(jìn)到在步驟512中的自保護(hù)模式，如參考圖5F更詳細(xì)地描述的。如果電流被確定為處于可接受的范圍，那么該方法繼續(xù)到步驟528，其中確定返回空氣溫度(例如，通過溫度傳感器378測量的氣流170的溫度)是否處于可接受范圍。在一些實(shí)施例中，可受的范圍可考慮為處于約-1至-12攝氏度或更低。如果返回的空氣溫度沒確定為處于可接受的范圍，那么TED陣列344的電壓信號(hào)在步驟529中被再次設(shè)定并且該方法返回步驟526。在一些實(shí)施例中，通向陣列344的電壓信號(hào)可設(shè)定為其最大值，以便使熱電冷卻系統(tǒng)的溫度盡可能快地降低到冷凍溫度設(shè)定點(diǎn)。如果返回空氣溫度確定為處于可接受的范圍內(nèi)，那么該方法前進(jìn)到在步驟518中的溫控模式，如參考圖5C更詳細(xì)地描述的。
[0069]在步驟518中進(jìn)入且在圖5C中示出的溫控模式根據(jù)在步驟513中設(shè)定的模式的溫度設(shè)定點(diǎn)控制熱電冷卻系統(tǒng)的溫度。例如冷凍模式溫度設(shè)定點(diǎn)可能是約-18至-12攝氏度，冷藏模式溫度設(shè)定點(diǎn)可能是約4攝氏度，并且飲料冷卻模式溫度設(shè)定點(diǎn)可能是約8攝氏度。在步驟518中進(jìn)入溫控模式之后，熱電冷卻系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控步驟530中的不可恢復(fù)的故障的待機(jī)模式。如果檢測到不可恢復(fù)的故障，該方法前進(jìn)到步驟512中的自保護(hù)模式，這參考圖5F被進(jìn)一步描述。否則，該方法前進(jìn)到步驟531，其中冷卻控制閥(CCV)被設(shè)定(例如，100%打開)。在步驟532中，由于在步驟531設(shè)定了冷卻控制閥電流反饋被測量。如果沒有可測量的電流反饋，或電流值低于某一特定最小值，那么該方法返回到步驟531以再次設(shè)定冷卻控制閥。如果在步驟532中測量的電流反饋超過最大值，例如1A，那么該方法返回步驟530中的待機(jī)模式。否則，如果電流反饋處于可接受的范圍，那么該方法前進(jìn)到步驟533，其中風(fēng)扇(例如風(fēng)扇135)被設(shè)定為打開。[0070]在風(fēng)扇被設(shè)定為打開之后,風(fēng)扇速度rpm反饋在步驟534中被監(jiān)測。如果確定沒有可測量的rpm反饋，那么嘗試重啟風(fēng)扇，嘗試的次數(shù)在步驟535中被計(jì)數(shù)。當(dāng)嘗試重啟風(fēng)扇的次數(shù)等于閾值(例如，5次嘗試重啟)時(shí)，那么該方法返回步驟530中的待機(jī)模式。否則，風(fēng)扇重新設(shè)定為在步驟533中再次打開。當(dāng)來自風(fēng)扇的rpm反饋在步驟534中被測量(例如使用風(fēng)扇rpm傳感器384)時(shí),該方法前進(jìn)到步驟536,其中確定風(fēng)扇的電流(可通過電流傳感器382測量)是否超出可接受范圍經(jīng)過特定時(shí)間段。例如，如果電流超過約4A經(jīng)過約4秒或更多的時(shí)間，那么電流可確定為超過可接受的范圍經(jīng)過一定時(shí)間段。如果風(fēng)扇電流超出可接受范圍經(jīng)過一定時(shí)間段，那么該方法繼續(xù)到步驟530中的待機(jī)模式。風(fēng)扇的超過時(shí)間段的測量值允許在確定風(fēng)扇是否適當(dāng)運(yùn)行時(shí)當(dāng)風(fēng)扇首先打開時(shí)風(fēng)扇電流的初始峰值被忽略。
[0071]如果風(fēng)扇電流超出可接受范圍經(jīng)過特定時(shí)間段，那么該方法前進(jìn)到步驟537，其中電壓信號(hào)被傳遞，以借助例如驅(qū)動(dòng)器338來控制TED陣列344。在各實(shí)施例中，電壓信號(hào)可是脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)、線性可變電壓信號(hào)、或開/關(guān)電壓信號(hào)。因此，在TED陣列344的每個(gè)通道中的電流被監(jiān)測(例如，通道1、2、3和4可分別利用電流傳感器362、364、366和368被監(jiān)測)，并且確定監(jiān)測的電流在步驟538A、538B、538C和538D中是否超出可接受的范圍。在一些實(shí)施例中，如果電流是大體零或超過約5Arm，那么測量電流可被確定為超出可接受的范圍。如果在任何通道中的監(jiān)測電流被確定為超出可接受的范圍，那么該方法前進(jìn)到在步驟512中的自保護(hù)模式，如參考圖5F更詳細(xì)地描述的。如果確定電流處于可接受的范圍內(nèi)，該方法繼續(xù)到步驟539，在其中確定是否除霜定時(shí)器已經(jīng)到期。例如，一旦每隔某一確定數(shù)目的小時(shí)進(jìn)行連續(xù)操作，除霜定時(shí)器確定熱電冷卻系統(tǒng)進(jìn)入除霜模式所具有的頻率。當(dāng)除霜計(jì)時(shí)器在步驟539中到期時(shí)，該方法返回步驟537，并且電壓信號(hào)繼續(xù)被傳遞以控制TED陣列344。如果確定除霜計(jì)時(shí)器到期，那么該方法前進(jìn)到在步驟550中的溫控模式，如參考圖5E更詳細(xì)地描述的。
[0072]在步驟517進(jìn)入飲料冷卻模式(如圖所示)之后，熱電冷卻系統(tǒng)進(jìn)入監(jiān)控步驟540中的不可恢復(fù)的故障的待機(jī)模式。如果檢測到不可恢復(fù)的故障，該方法前進(jìn)到步驟512中的自保護(hù)模式，這參考圖5F被進(jìn)一步描述。否則，該方法前進(jìn)到步驟541，其中冷卻控制閥(CCV)被設(shè)定(例如，100%打開)。在步驟542中，由于在步驟541設(shè)定了冷卻控制閥電流反饋被測量。如果沒有可測量的電流反饋，或電流值低于某一特定最小值，那么該方法返回到步驟541以再次設(shè)定冷卻控制閥。如果在步驟542中測量的電流反饋超過最大值，例如1A，那么該方法返回步驟540中的待機(jī)模式。否則，如果電流反饋處于可接受的范圍，那么該方法前進(jìn)到步驟543，其中風(fēng)扇(例如風(fēng)扇135)被設(shè)定為打開。
[0073]在風(fēng)扇被設(shè)定為打開之后，風(fēng)扇速度rpm反饋在步驟544中被監(jiān)測。如果確定沒有可測量的rpm反饋，那么嘗試重啟風(fēng)扇，嘗試的次數(shù)在步驟545中被計(jì)數(shù)。當(dāng)嘗試重啟風(fēng)扇的次數(shù)等于閾值(例如，5次嘗試重啟)時(shí)，那么該方法返回步驟540中的待機(jī)模式。否則，風(fēng)扇重新設(shè)定為在步驟543中再次打開。當(dāng)來自風(fēng)扇的rpm反饋在步驟544中被測量(例如使用風(fēng)扇rpm傳感器384)時(shí),該方法前進(jìn)到步驟546,在該步驟中確定風(fēng)扇的電流(可通過電流傳感器382測量)是否超出特定時(shí)間段。例如，如果電流超過約4A經(jīng)過約4秒或更多時(shí)間，那么電流可確定為超出范圍經(jīng)過一定時(shí)間段。如果風(fēng)扇電流超出可接受范圍經(jīng)過一定時(shí)間段，那么該方法繼續(xù)到步驟540中的待機(jī)模式。風(fēng)扇的超過時(shí)間段的測量值允許在確定風(fēng)扇是否適當(dāng)運(yùn)行時(shí)當(dāng)風(fēng)扇首先打開時(shí)風(fēng)扇電流的初始峰值被忽略。
[0074]如果風(fēng)扇電流沒超出可接受范圍經(jīng)過特定時(shí)間段，那么該方法前進(jìn)到步驟547，其中中電壓信號(hào)被傳遞，以借助例如驅(qū)動(dòng)器338來控制TED陣列344。在各實(shí)施例中，電壓信號(hào)可是脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)、線性可變電壓信號(hào)、或開/關(guān)電壓信號(hào)。因此，在TED陣列344的每個(gè)通道中的電流被監(jiān)測(例如,通道1、2、3和4可分別利用電流傳感器362、364、366和368被監(jiān)測)，并且確定監(jiān)測的電流在步驟548A、548B、548C和548D中是否超出可接受的范圍。在一些實(shí)施例中，如果電流是大體零或超過約5Arm，那么測量電流可被確定為超出可接受的范圍。如果在任何通道中的監(jiān)測電流被確定為超出可接受的范圍，那么該方法前進(jìn)到在步驟512中的自保護(hù)模式，如參考圖5F更詳細(xì)地描述的。如果確定電流處于可接受的范圍，該方法繼續(xù)到步驟549，在該步驟中確定限定的時(shí)間段是否已經(jīng)經(jīng)過。在一些實(shí)施例中，限定時(shí)間段可被認(rèn)為是以分鐘計(jì)的某一時(shí)間段，其是在進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)溫控模式之前飲料冷卻模式穩(wěn)定所必須的。如果限定的時(shí)間段被確定沒有經(jīng)過，那么該方法返回步驟547。如果確定限定的時(shí)間段已經(jīng)經(jīng)過，那么該方法前進(jìn)到在步驟518中的溫控模式，如參考圖5C更詳細(xì)地描述的。
[0075]在步驟550進(jìn)入除霜模式(如圖5E中所示)之后，熱電冷卻系統(tǒng)在步驟551設(shè)定冷卻控制閥(CCV)關(guān)閉。然后，風(fēng)扇在步驟552中被設(shè)定為關(guān)閉。此后，第一計(jì)時(shí)器運(yùn)行直到計(jì)時(shí)器在步驟553中到期。在一些實(shí)施例中，第一計(jì)時(shí)器可設(shè)定成在5分鐘之后到期。在第一計(jì)時(shí)器到期之后，在步驟554中將溫度與閾值下限比較。在一些實(shí)施例中，閾值下限可能是與冷凍模式溫度設(shè)定點(diǎn)接近的冷凍溫度，例如-10攝氏度。如果溫度不是大約小于或等于閾值下限，那么該方法前進(jìn)到步驟557以開始除霜操作。如果溫度是大約小于或等于閾值下限，那么該方法前進(jìn)到步驟555，在該步驟中第二計(jì)時(shí)器運(yùn)行直到第二計(jì)時(shí)器到期。第二計(jì)時(shí)器可能比步驟553的第一計(jì)時(shí)器更長。例如，在一些實(shí)施例中，第二計(jì)時(shí)器可能設(shè)定成在30分鐘之后到期，以允許溫度自然地進(jìn)一步升高。在第二計(jì)時(shí)器到期之后，該方法前進(jìn)到步驟556，在該步驟中溫度與閾值上限比較。在一些實(shí)施例中，閾值上限可能是高于閾值下限的冷凍溫度，例如-3攝氏度。如果溫度不是大約小于或等于閾值上限，那么該方法前進(jìn)到步驟557以開始除霜操作。否則，如果溫度大約小于或等于溫度上限，那么在進(jìn)入除霜模式之前在步驟562中返回之前的模式(例如在圖5C進(jìn)一步描述的溫控模式518)。
[0076]當(dāng)該方法前進(jìn)到步驟557時(shí)，利用極性開關(guān)328，TED陣列344的DC極性被倒轉(zhuǎn)。此后，在步驟558中，電壓信號(hào)被傳遞以例如借助驅(qū)動(dòng)器338控制TED陣列344。在各實(shí)施例中，電壓信號(hào)可是脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)、線性可變電壓信號(hào)、或開/關(guān)電壓信號(hào)。在TED陣列344的每個(gè)通道中的電流被監(jiān)測(例如，通道1、2、3和4可分別利用電流傳感器362、364,366和368被監(jiān)測)，并且確定被監(jiān)測的電流在步驟559A、559B、559C和559D中是否超出可接受的范圍。在一些實(shí)施例中，如果電流是大體零或超過約5Arm，那么測量電流可被確定為超出可接受的范圍。如果在任何通道中的監(jiān)測電流被確定為超出可接受的范圍，那么該方法前進(jìn)到在步驟512中的自保護(hù)模式，如參考圖5F更詳細(xì)地描述的。如果確定電流處于可接受的范圍，該方法繼續(xù)到步驟560，在該步驟中確定返回空氣的溫度是否已經(jīng)到達(dá)預(yù)定的除霜完成溫度(例如，I攝氏度)或除霜周期是否已經(jīng)到期(例如，45分鐘)。如果確定限定溫度已經(jīng)達(dá)到并且確定限定的時(shí)間段已經(jīng)經(jīng)過，該方法返回步驟558。否則，利用極性開關(guān)328，在步驟561中使TED陣列344的DC極性的倒轉(zhuǎn)停用，并且該方法在步驟562中返回之前的模式，如參考圖5C更詳細(xì)地描述的在步驟518中的溫控模式。
[0077]在自保護(hù)模式(在步驟512中進(jìn)入該模式)過程中，如參考圖5F描述的，被檢測到的每個(gè)故障狀態(tài)被匯報(bào)給主機(jī)微控制器。在進(jìn)入自保護(hù)模式之后，在待機(jī)狀態(tài)確定在步驟570中故障是否是可恢復(fù)的。如果確定故障是不可恢復(fù)的，熱電冷卻系統(tǒng)在步驟571中被關(guān)閉。否則，進(jìn)行測量值與可接受的值的一系列比較，以確定熱電冷卻系統(tǒng)是否能恢復(fù)恰好在進(jìn)入自保護(hù)模式之前的模式中的操作，如下面描述的。如果確定任何測量值都是可接受的，該方法在步驟570中返回待機(jī)模式，以確定故障是否是可恢復(fù)的。在步驟572中，確定TED陣列344的TED345-360的熱側(cè)溫度是否是可接受的。TED的熱側(cè)的可接受的溫度可大體小于或等于82攝氏度。在步驟573中，確定是否存在所有三相電力。在步驟574中，確定輸入熱電冷卻系統(tǒng)的電壓是否是是可接受的。輸入的可接受電壓可處于約80VAC至180VAC之間。在步驟575中，確定在冷卻劑入口(例如，由溫度傳感器386測量的在冷卻劑入口端口 150處的液體入口溫度)處的丙二醇和水(PGW)的溫度是否是可接受的。液體入口溫度在小于或等于約-2攝氏度時(shí)可能被考慮為是可接受的。在步驟576中，確定TED陣列344中的TED345-360的總電流是否是可接受的?？俆ED電流在小于約20Arm時(shí)可被認(rèn)為是可接受的。如果在自保護(hù)模式中的所有測量值是可接受的，該方法在步驟577中返回到在進(jìn)入自保護(hù)模式之前的熱電冷卻系統(tǒng)的模式。例如，該方法可返回在步驟507中的待機(jī)模式，在步驟519中的冷凍待機(jī)模式，在步驟516中的冷凍電壓通向TED模式，在步驟530中的溫度控制待機(jī)模式，在步驟537中的溫度控制電壓通向TED模式，在步驟540中的飲料冷卻待機(jī)模式，在步驟547中的飲料冷卻電壓通向TED模式，或在步驟558中的除霜電壓通向TED模式。
[0078]圖6示出熱電裝置600的示例性的工作結(jié)構(gòu)。如在圖6中所示的，熱610被冷側(cè)陶瓷基底605吸收，該基底可與吸收熱的熱交換器熱連接。然后冷側(cè)陶瓷基底605將熱傳遞給與冷側(cè)陶瓷基底605熱接觸的冷側(cè)銅導(dǎo)體615。經(jīng)由在N型熱電構(gòu)件625中的電子660，電流被輸送到冷側(cè)銅導(dǎo)體615和陽極熱側(cè)銅導(dǎo)體620之間，同時(shí)經(jīng)由在P型熱電構(gòu)件635中的孔670，電流被輸送到冷側(cè)銅導(dǎo)體615和陰極熱側(cè)銅導(dǎo)體630之間。DC電源650從陽極熱側(cè)銅導(dǎo)體620、經(jīng)過N型熱電構(gòu)件625、經(jīng)過冷側(cè)銅導(dǎo)體615、經(jīng)過P型熱電構(gòu)件638、到陰極熱側(cè)銅導(dǎo)體630，將電壓施加到熱電裝置600上。沿電荷載體運(yùn)動(dòng)的方向而不是沿電流流動(dòng)方向發(fā)生熱傳遞。因此，熱從冷側(cè)陶瓷基底605經(jīng)過P型構(gòu)件635中的孔670被傳遞到熱側(cè)陶瓷基底640，同時(shí)熱從冷側(cè)陶瓷基底605經(jīng)過N型構(gòu)件635中的電子660傳遞到熱側(cè)陶瓷基底640。然后熱645從熱側(cè)陶瓷基底640不被吸收。由于施加到熱電裝置600的電流和電壓，溫差A(yù) T分別形成在冷側(cè)和熱側(cè)陶瓷基底605和640之間。
[0079]熱電裝置600的非常有效的結(jié)構(gòu)是P型和N型熱電構(gòu)件635和625分別彼此電串聯(lián)但熱并聯(lián)地被布置，如圖6中所示的。例如在圖6中示出的熱電裝置600被稱為〃聯(lián)接器〃。受控的DC電壓由DC電源650施加在陽極熱側(cè)銅導(dǎo)體620和陰極熱側(cè)銅導(dǎo)體630之間，以引起電流流經(jīng)熱電構(gòu)件。然后根據(jù)分別施加在陽極和陰極熱側(cè)銅導(dǎo)體620和630之間的電壓或電流來控制流經(jīng)熱電構(gòu)件的電流。熱610在電子從P型構(gòu)件中的低能級(jí)到達(dá)N型構(gòu)件中的較高能級(jí)時(shí)借助電子在冷側(cè)處被吸收。在熱側(cè)，熱645在電子從高能級(jí)移動(dòng)到較低能級(jí)時(shí)通過將能量排出到散熱器而不被吸收。在圖6中示出的兩個(gè)熱側(cè)銅導(dǎo)體620和630與熱側(cè)陶瓷基底640熱接觸。熱側(cè)陶瓷基底640可與散熱器例如散熱器140熱接觸，以將熱從熱電構(gòu)件吸離。在圖6中示出的兩個(gè)陶瓷基底605和640可用作熱電裝置600的殼體和電絕緣件。
[0080]圖7示出熱電裝置的示例性組件。熱電冷卻系統(tǒng)700可能是熱電冷卻系統(tǒng)600的實(shí)施例。示出的熱電裝置700是如TELLUREX描述的示例性裝置(2011年6月7日訪問的www.tellurex.com/ technology/design-manual, php)。如所不的，裝置 700 包括夾在冷側(cè)陶瓷基底730和熱側(cè)陶瓷基底740之間的N型和P型半導(dǎo)體芯片710和720分別交替的陣列。該裝置還包括附連到陽極電線770和陰極電線760的導(dǎo)體片750。裝置700在冷側(cè)吸收熱780并在熱側(cè)不吸收熱790。
[0081]圖8示出熱電裝置700的示例性視圖。熱電裝置700可能分別是如圖6和7中所示的熱電裝置600或700。如在圖7中也示出的，圖8中示出的熱電裝置700是如TELLUREX描述的不例性裝置(2011 年6 月 7 日訪問的 www.tellurex.com/ technology/design-manual,php)。如圖8中所示的，裝置700可包括彼此串聯(lián)地電連接的同時(shí)彼此并聯(lián)地?zé)徇B接的多個(gè)N型半導(dǎo)體芯片710和P型半導(dǎo)體芯片720。最普通類型的熱電裝置使用分別交替的254個(gè)N型和P型熱電構(gòu)件710和720。這種熱電裝置700可能以低電壓和低電流運(yùn)行，從而使它們在實(shí)際應(yīng)用中是實(shí)用的。
[0082]圖9A和9B示出制冷系統(tǒng)900的示例性視圖，該制冷系統(tǒng)包括與液體冷卻系統(tǒng)或輔助冷卻系統(tǒng)920 —起使用的、安裝在一個(gè)或多個(gè)熱電裝置915的兩側(cè)上的熱交換器的組合。所示的制冷系統(tǒng)900使用安裝在一個(gè)或多個(gè)TED915的兩側(cè)(分別是冷側(cè)和熱側(cè))上的兩個(gè)熱交換器905和910的組合。與TED915相結(jié)合，絕熱件930也布置在冷側(cè)和熱側(cè)之間。空氣熱交換器905安裝在封裝件內(nèi)，在該封裝件內(nèi)，空氣利用風(fēng)扇940在冷卻室935內(nèi)循環(huán)?？諝鉄峤粨Q器905利用熱油脂945熱連接到TED915的冷側(cè)。空氣熱交換器905借助穿孔的內(nèi)腔壁950與冷卻室935的內(nèi)腔分開，壁950有助于冷的供給空氣955從冷側(cè)空氣熱交換器905流入內(nèi)腔935而熱的返回空氣960從內(nèi)腔935流回冷側(cè)空氣熱交換器905。冷側(cè)空氣熱交換器905被冷卻到低于冷卻室935中的空氣的溫度，以便當(dāng)來自冷卻室的返回空氣960在熱交換器905的散熱片之間循環(huán)時(shí)空氣熱交換器905吸取熱。在冷卻室內(nèi)的空氣的溫度可在一個(gè)或多個(gè)位置處測量，包括:RT2 —冷板或空氣熱交換器溫度，RT3 一供給空氣溫度，和RT4 —返回空氣溫度。
[0083]當(dāng)在控制器985的控制下電流流經(jīng)TD915時(shí)，TED915主動(dòng)將來自與冷卻室935內(nèi)的空氣熱連接的冷側(cè)熱交換器905的熱泵送到熱側(cè)。TED915的熱側(cè)利用熱油脂945與熱側(cè)液體散熱器910熱連接。熱側(cè)液體散熱器910包括液體通道，來自輔助冷卻系統(tǒng)920的冷卻液流經(jīng)液體通道。包括減壓閥的快速斷開件965可在制冷系統(tǒng)900的冷卻液入口 970和冷卻液出口 975處使用。
[0084]流經(jīng)熱側(cè)液體散熱器910的冷卻液受冷卻劑控制閥(CCV) 980的控制，冷卻劑控制閥也可受控制器985或另一控制器控制。TED熱側(cè)(熱板)的溫度在RTl處被測量。排出制冷系統(tǒng)900的冷卻液在其返回輔助冷卻系統(tǒng)920之前的溫度可在RT7處被測量，并且從輔助冷卻系統(tǒng)920進(jìn)入制冷系統(tǒng)900的冷卻液的溫度可在RT6出被測量。溫度測量值可在RT8處的TED控制器處形成，并且熱開關(guān)990 (過熱保護(hù)器)也可定位在熱側(cè)液體散熱器910處，以用于安全目的:當(dāng)熱側(cè)過熱時(shí)，熱開關(guān)990可致動(dòng)，并且熱電系統(tǒng)可被關(guān)閉以進(jìn)行保護(hù)。熱側(cè)液體熱交換器910利用輔助冷卻系統(tǒng)920去除來自冷卻室935的熱和由TED915的運(yùn)行產(chǎn)生的熱。甚至當(dāng)TED915沒有運(yùn)行以主動(dòng)去除由于熱電構(gòu)件的運(yùn)行產(chǎn)生的來自冷卻室935的熱時(shí)，熱側(cè)液體散熱器910仍可去除熱導(dǎo)體工作產(chǎn)生的從較熱的冷側(cè)空氣熱交換器905經(jīng)過熱側(cè)液體散熱器910進(jìn)入來自輔助冷卻系統(tǒng)920的變冷的循環(huán)冷卻液內(nèi)的熱。
[0085]圖9B的制冷系統(tǒng)的實(shí)施例類似于圖9A的制冷系統(tǒng)900的實(shí)施例，除了風(fēng)扇940的不同配置導(dǎo)致在冷卻室935中的不同的氣流方式。在圖9A中，風(fēng)扇940定位成水平地引導(dǎo)變冷的供給空氣955穿過穿孔的內(nèi)腔壁950進(jìn)入內(nèi)腔冷卻室935，而較熱的返回空氣960在經(jīng)過冷卻腔935的底部處穿孔的內(nèi)腔壁950之后從冷卻腔935的底部向上流動(dòng)進(jìn)入冷側(cè)空氣熱交換器905的散熱片。變冷的供給空氣955的溫度在RT3處被測量，在RT3處變冷的供給空氣955被測量，在RT3附近變冷的供給空氣955離開冷側(cè)空氣熱交換器905的散熱片，并且變熱的返回空氣960的溫度在RT4處被測量，在RT4附近較熱的返回空氣960返回到冷側(cè)空氣熱交換器905的散熱片。相反，在圖9B中，風(fēng)扇940定位成水平地將熱的返回空氣960從內(nèi)腔冷卻室935經(jīng)過穿孔的內(nèi)腔壁950引導(dǎo)到在冷側(cè)空氣熱交換器905的中間區(qū)域的冷側(cè)空氣熱交換器905的散熱片，同時(shí)在經(jīng)過穿孔的內(nèi)腔壁950之后冷的供給空氣955從冷側(cè)空氣熱交換器905的散熱片向上和向下流到在頂側(cè)和底側(cè)的冷卻腔935內(nèi)。冷的供給空氣955的溫度在RT3和RT5處被測量，在RT3和RT5附近冷的供給空氣955離開冷側(cè)空氣熱交換器905的散熱片，并且熱的返回空氣960的溫度在RT4處被測量，在RT4附近熱的返回空氣960在到達(dá)冷側(cè)空氣熱交換器905的散熱片之前返回風(fēng)扇940。在各實(shí)施例中，風(fēng)扇940可不同地定位并設(shè)置成將空氣吹向冷側(cè)空氣熱交換器905和將空氣吹離冷側(cè)空氣熱交換器905，以便改變在內(nèi)腔冷卻室935中的空氣循環(huán)模式。
[0086]圖10示出示例性的冷側(cè)空氣冷卻組件1000，該組件包括熱電裝置冷側(cè)空氣熱交換器1020和風(fēng)扇1030。在圖示的組件中，提供了 18個(gè)熱電模塊。該組件包括冷側(cè)空氣熱交換器風(fēng)扇組合。在熱電裝置的熱側(cè)，提供液體冷卻交換器1010。熱界面材料在熱交換器和熱電模塊之間提供有效的熱傳遞。在液體熱交換器中使用的冷卻液可能是60%丙二醇和水(PGW)的溶液或GALDEN?熱傳遞液體(商業(yè)上可獲得的包括全氟的、惰性聚醚)。電源是DC電源。
[0087]圖11示出示例性輔助冷卻系統(tǒng)(SCS)的三種運(yùn)行模式，飲料冷卻器/冷藏機(jī)/冷凍機(jī)(BCRF) 1100。BCRFl 100包括TEDl 120，TED1120將熱從在冷卻室1110內(nèi)循環(huán)的空氣1180借助風(fēng)扇1170經(jīng)過空氣熱交換器1160傳遞到液體散熱器1150。液體散熱器1150在閥1140的控制下將熱從TED1120傳遞到流經(jīng)SCS PGff再循環(huán)系統(tǒng)1170的冷卻液內(nèi)。
[0088]BCRFl110的三個(gè)運(yùn)行模式是冷凍、飲料冷卻和冷藏。在冷凍模式中，TED1120可控制為打開，同時(shí)控制冷卻液從SCS PGW再循環(huán)系統(tǒng)1170的流量的閥1140也被控制為打開。在飲料冷卻模式，控制冷卻液的流量的閥1140被控制為打開，同時(shí)TED1120可控制為僅在初始溫度降低過程中是打開的，然后在達(dá)到用于飲料冷卻模式的穩(wěn)定狀態(tài)溫度范圍之后被控制為關(guān)閉。在冷藏模式中，控制冷卻液流量的閥1140被控制為打開，同時(shí)TED1120可控制為僅在初始溫度降低時(shí)打開，并且之后在已經(jīng)達(dá)到飲料冷卻穩(wěn)定狀態(tài)溫度范圍之后被關(guān)閉。風(fēng)扇1170也可利用脈沖寬度調(diào)制(PWM)信號(hào)運(yùn)行。在冷藏模式過程中溫度初始降低所需的時(shí)間可能是約5分鐘，在飲料冷卻模式過程中可能是約65分鐘，并且在冷凍模式過程中可能是約5分鐘。
[0089]當(dāng)TED1120或閥1140在這里表示為〃打開〃時(shí)，也包括利用可變模擬信號(hào)值或PWM信號(hào)被操作，以便TED1120、閥1140，和/或風(fēng)扇1170在時(shí)間段的一定百分比運(yùn)行并且在時(shí)間段的其余百分比不運(yùn)行，以便接近可變的模擬信號(hào)值。
[0090] 在整個(gè)初始降低時(shí)間的過程中，TED1120可不設(shè)定成打開。例如，為了在初始降低過程中在65分鐘從在飲料冷卻模式中約21攝氏度的初始溫度獲得約8攝氏度的期望溫度的飲料瓶，TED1120在第一約35分鐘的初始降低過程中運(yùn)行，并在其余約30分鐘的初始降低時(shí)被關(guān)閉。繼續(xù)操作TED1120直到飲料瓶獲得期望溫度可減少初始降低時(shí)間。例如，當(dāng)TEDl 120在整個(gè)初始降低時(shí)間的過程中保持打開時(shí)，飲料瓶可在初始降低過程中在約40至45分鐘從在飲料冷卻模式過程中約21攝氏度的初始溫度達(dá)到約8攝氏度的期望溫度。[0091 ] 以較高電壓或PWM信號(hào)的較大負(fù)荷比運(yùn)行TEDl 120可減少溫度初始降低所需的時(shí)間或在冷藏模式、飲料冷卻模式和冷凍模式的每一模式中在初始降低過程中在預(yù)定時(shí)間點(diǎn)降低溫度。例如，在冷凍模式過程中以約12Vdc的電壓運(yùn)行TEDl 120可在約15分鐘之后從約24攝氏度的初始溫度降低到約-4攝氏度的溫度，而24Vdc可導(dǎo)致在15分鐘之后到達(dá)約-11攝氏度的溫度，并且54Vdc可導(dǎo)致在約15分鐘之后達(dá)到約-18攝氏度的溫度。作為另一實(shí)例，在冷藏模式過程以約15Vdc的電壓運(yùn)行TED可導(dǎo)致在約5分鐘之后從約24攝氏度的溫度初始降低達(dá)到約7攝氏度的溫度，而25Vdc可在約5分鐘之后達(dá)到約3-4攝氏度的溫度。
[0092]使用較低溫度的冷卻劑也可減少溫度初始降低所需的時(shí)間或在冷藏模式、飲料冷卻模式和冷凍模式的每一模式中在初始降低過程中在給定時(shí)間點(diǎn)降低溫度。例如，在冷凍模式過程中以在約48Vdc的TED電壓1.5升每分鐘(Ι/m)的流速使用4攝氏度的溫度的冷卻劑可導(dǎo)致約15分鐘之后從約24攝氏度的初始溫度降低到約-10攝氏度的溫度，而利用相同速率的、-8攝氏度的溫度的冷卻劑可導(dǎo)致在約15分鐘之后達(dá)到約-17至-18攝氏度的溫度。
[0093]在TED的電力消耗和溫度降低時(shí)間之間存在平衡。通常，以較高電壓運(yùn)行TED1120減少了溫度降低時(shí)間，代價(jià)是TED1120的電力消耗增大。例如，在冷凍模式的初始溫度降低過程中，以約36Vdc運(yùn)行TEDl 120在約12分鐘獲得初始降低到_12攝氏度并且在約22分鐘降到-18攝氏度，同時(shí)消耗約375W的電力。相反，以約48Vdc運(yùn)行TEDl 120獲得在約10-11分鐘初始降低到-12攝氏度和在約17分鐘降低到-18攝氏度，同時(shí)消耗約660W的電力。作為另一實(shí)例，在飲料冷卻模式中初始溫度降低過程中，以約36Vdc運(yùn)行TED1120在約52分鐘獲得初始降低，同時(shí)消耗約350W的電力。相反，以約48Vdc運(yùn)行TED1120在約45分鐘實(shí)現(xiàn)初始降低，同時(shí)消耗約680W的電力。
[0094]圖12示出熱電裝置電力消耗的示例性控制流程圖。在步驟1210中，電力控制器控制電力。在步驟1220中，電力控制器確定冷卻器電力輸入是否大于或等于預(yù)設(shè)電力值、額定功耗或期望的電力消耗水平。在步驟1230中，如果電力控制器確定冷卻器電力輸入大于或等于預(yù)設(shè)電力值、額定功耗或步驟1220中的期望的電力消耗水平，通向TED的有效電壓就降低。否則，在步驟1240中，電力控制器確定冷卻器溫度是否大于或等于預(yù)設(shè)溫度。如果冷卻器溫度大于或等于預(yù)設(shè)溫度，TED電力在步驟1250中打開。然后，風(fēng)扇在步驟1260中被關(guān)閉。
[0095]在各實(shí)施例中，TED電力可增大以增大冷卻級(jí)，或者TED電力可降低，以減小冷卻級(jí)。因此，如果飛機(jī)控制系統(tǒng)檢測到TED電力消耗超過電力限制或預(yù)算，那么電力控制系統(tǒng)可通過降低PWM切換負(fù)荷比或頻率而降低有效TED電壓輸入。另一方面，如果來自飛機(jī)系統(tǒng)的電源不能提供足夠的電力以操作TED從而獲得期望的冷卻速度，那么圖12的電力控制系統(tǒng)可控制TED以便以較低的電力級(jí)和減小的冷卻速度運(yùn)行而不關(guān)閉TED，從而保護(hù)飛機(jī)電力系統(tǒng)不過載。作為實(shí)例，如果TED冷卻器電力預(yù)算是700W (在該電力級(jí)TED冷卻器提供在10分鐘從24攝氏度到達(dá)-12攝氏度的冷卻)，但是飛機(jī)電力系統(tǒng)僅能在一段時(shí)間提供300w的電力給TED冷卻器，TED冷卻器可被控制以便以300W的電力運(yùn)行并提供較低的冷卻級(jí)，例如在20分鐘從24攝氏度到-12攝氏度。這種性能提供超過傳統(tǒng)制冷機(jī)的技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，例如基于蒸氣循環(huán)制冷系統(tǒng)的制冷機(jī)，傳統(tǒng)制冷機(jī)不能以低于額定級(jí)的較低電力消耗水平運(yùn)行。在這種傳統(tǒng)制冷機(jī)中，如果電力系統(tǒng)不能提供額定電力級(jí)(例如700W)，傳統(tǒng)冷卻器典型地必須被關(guān)閉或關(guān)機(jī)以提供過載保護(hù)，因而傳統(tǒng)冷卻器不能在關(guān)閉之后提供任意的冷卻級(jí)。
[0096]圖13示出控制熱電冷卻系統(tǒng)的示例性的方法。熱電冷系統(tǒng)可能是制冷系統(tǒng)例如制冷系統(tǒng)900的一部分，并且可能被控制器例如控制器985控制，以冷卻與交通工具的輔助冷卻系統(tǒng)例如輔助冷卻系統(tǒng)920結(jié)合的冷卻室例如冷卻室935。
[0097]在步驟1310中，冷卻室內(nèi)的空氣循環(huán)經(jīng)過熱電冷卻系統(tǒng)的空氣熱交換器。空氣熱交換器可能是空氣熱交換器905的實(shí)施例?？諝鉄峤粨Q器可與熱電裝置例如TED915的冷側(cè)熱連接，以將熱從空氣傳遞到熱電裝置。
[0098]在步驟1320中，冷卻劑流體在冷卻室外循環(huán)成與熱電冷卻系統(tǒng)的散熱器熱接觸。散熱器可能是液體散熱器910的實(shí)施例。散熱器可與熱電裝置的熱側(cè)熱連接，以將熱從熱電裝置傳遞到冷卻液。冷卻劑流體可從輔助冷卻系統(tǒng)(例如輔助冷卻系統(tǒng)920)循環(huán)經(jīng)過冷卻劑回路。與散熱器熱接觸的冷卻劑流體的流速可利用冷卻劑控制閥控制。
[0099]在步驟1330中，循環(huán)經(jīng)過空氣熱交換器的溫度被測量。供給空氣955的溫度可在RT3或RT5被測量，或者返回空氣960的溫度可在RT4被測量，如在圖9A或9B中所示的。
[0100]在步驟1340中，在熱電裝置的有效電壓被控制，以在冷側(cè)和熱側(cè)之間產(chǎn)生溫差，并根據(jù)至少測量溫度利用來自電源的電力借助珀?duì)柼?yīng)將熱從冷側(cè)傳遞到熱側(cè)。利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)可控制電壓。在各實(shí)施例中，根據(jù)一個(gè)或多個(gè)RT1，RT2, RT3, RT4, RT5, RT6, RT7和RT8的任意組合的溫度(如在圖9A和9B中所示的)或在制冷系統(tǒng)900的任何溫度測量值之間的溫差，有效電壓也可被至少部分地控制。例如，根據(jù)熱電裝置的熱側(cè)(RTl)和冷側(cè)(RT2)之間的溫差電壓被至少部分地控制。作為另一實(shí)例，根據(jù)進(jìn)入(RT6)或離開(RT7)熱電冷卻系統(tǒng)或制冷系統(tǒng)900的冷卻劑流體的溫度，電壓被至少部分地控制。在其他實(shí)施例中，根據(jù)熱議測量溫度隨時(shí)間在數(shù)量上的變化或時(shí)間倒數(shù)或制冷系統(tǒng)900的任意溫度測量值之間的溫差，有效電壓也可被至少部分地控制。
[0101]在步驟1350中，當(dāng)沒有電力從電源提供到所述熱電裝置時(shí)，由于在空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效應(yīng)熱借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器。
[0102]在步驟1360中，在熱電裝置上的有效電壓被降低，以減小熱電裝置的電力消耗并在測量溫度達(dá)到初始溫度和目標(biāo)溫度之間的預(yù)定觸發(fā)溫度時(shí)放緩測量溫度接近較低的目標(biāo)溫度的速率，同時(shí)測量的溫度從初始溫度向較低的目標(biāo)溫度降低。
[0103]這里描述的控制功能可根據(jù)存儲(chǔ)在非瞬時(shí)存儲(chǔ)介質(zhì)上的軟件程序的指令由控制器控制，該程序可被讀取并由控制器的處理器執(zhí)行。軟件程序可被寫入計(jì)算機(jī)編程語言(例如，c、c++，等)并且交叉編譯，以在控制器的處理器上執(zhí)行。存儲(chǔ)介質(zhì)的實(shí)例包括磁存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，軟盤、硬盤、或磁帶)、光記錄介質(zhì)(例如，CD-ROM或數(shù)字多功能盤(DVD))、和電子存儲(chǔ)介質(zhì)(例如，集成電路(1C)、ROM、RAM、EEPROM或閃存)。存儲(chǔ)介質(zhì)也可在聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上分布，以便程序指令以分布的方式被存儲(chǔ)和執(zhí)行。
[0104]可根據(jù)功能模塊構(gòu)件和各處理步驟來描述實(shí)施例。這種功能模塊可通過配置成執(zhí)行特定功能的任意數(shù)量的硬件和/或軟件構(gòu)件而實(shí)現(xiàn)。例如，實(shí)施例可使用各種集成電路構(gòu)件，例如存儲(chǔ)元件、處理元件、邏輯元件、查表法等，這些可在一個(gè)或多個(gè)微處理器或其他控制裝置的控制下執(zhí)行多個(gè)功能。類似地，在這些實(shí)施例的元件利用軟件編程或軟件元件被實(shí)施的情況下，這些實(shí)施例可利用任何編程或腳本語言(例如C、C++、Java、匯編程序等)被實(shí)施，并且利用數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、對象、過程、常規(guī)元件或其他編程元件的任意組合來實(shí)施各種算法。另外，實(shí)施例能使用用于電子配置、信號(hào)處理和/或控制、數(shù)據(jù)處理等的任意數(shù)量的傳統(tǒng)技術(shù)。表述〃機(jī)構(gòu)〃被廣泛地使用并且不限于機(jī)械或物理實(shí)施例，而是包括與處理器結(jié)合的軟件程序，等。
[0105]這里示出和描述的特定實(shí)施是實(shí)施例的說明性的實(shí)例并且不意圖以任何方式另外地限定本發(fā)明的范圍。出于簡潔的原因，傳統(tǒng)的電子裝置、控制系統(tǒng)、軟件開發(fā)和系統(tǒng)的其他功能方面(和系統(tǒng)的各操作構(gòu)件的構(gòu)件)可不詳細(xì)地描述。另外，提供的各附圖中示出的連接線或連接件意圖提供示例性的功能關(guān)系和/或各元件之間的物理或邏輯連接件。應(yīng)該注意到很多替代性的或額外的功能關(guān)系、物理連接或邏輯連接可設(shè)置在實(shí)際裝置中。這里提供的任何和所有實(shí)例或示例性語言(例如"如")的使用僅是旨在更好地解釋本發(fā)明并不對本發(fā)明的范圍形成限制，除非另外聲明。另外，沒有物品或構(gòu)件對于本發(fā)明的實(shí)踐是重要的，除非元件特定地描述為〃必要的〃或〃關(guān)鍵的〃。
[0106]當(dāng)參考圖示描述這些實(shí)施例時(shí)，所描述的各變型或修改和或特定結(jié)構(gòu)可變?yōu)閷Ρ绢I(lǐng)域技術(shù)人是明顯的。根據(jù)實(shí)施例的教導(dǎo)所有這些變型、修改或改變(由此，這些教導(dǎo)促進(jìn)現(xiàn)有技術(shù)的發(fā)展)被認(rèn)為落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)。因此，這些描述和附圖應(yīng)該被認(rèn)為是限定的意義，如應(yīng)該理解到的本發(fā)明絕不限于僅被描述的這些實(shí)施例。
[0107]應(yīng)該意識(shí)到這里使用的術(shù)語〃包括〃、〃包含〃和〃具有〃特別期望被理解為本領(lǐng)域的開放術(shù)語。在描述實(shí)施例的上下文中(尤其是在如下的權(quán)利要求的上下文中)術(shù)語"一"、〃以及〃和〃該〃的使用的類似表述應(yīng)該解釋為覆蓋單數(shù)和復(fù)數(shù)。另外，這里的值的范圍的列舉只是旨在用作分別涉及每個(gè)落入該范圍內(nèi)的單獨(dú)的值的簡寫方法，除非這里另有指示，并且每個(gè)單獨(dú)的值結(jié)合到本說明書中就像其在這里被單獨(dú)地引用。最后，這里描述的所有方法的步驟能以任何合適的順序執(zhí)行除非這里另有指示或者上下文明顯矛盾。
【權(quán)利要求】
1.一種熱電冷卻系統(tǒng)，其包括: 熱電裝置，其與電源電連接，所述熱電裝置能操作成利用來自電源的在所述熱電裝置上產(chǎn)生有效電壓的電力借助珀?duì)柼?yīng)將熱從冷側(cè)傳遞到熱側(cè)； 空氣熱交換器，其與所述熱電裝置的冷側(cè)相連并能操作成將熱從與所述空氣熱交換器熱接觸的空氣傳遞到所述熱電裝置； 散熱器，其與所述熱電裝置的熱側(cè)相連并能操作成將熱從熱側(cè)傳遞到與所述散熱器熱接觸的冷卻劑流體； 溫度傳感器，其測量流經(jīng)所述空氣熱交換器的空氣的溫度；和控制器，其根據(jù)所述溫度傳感器的測量值來控制來自電源的電力流向所述熱電裝置，其中所述熱電冷卻系統(tǒng)能操作成由于所述空氣熱交換器和與所述散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效果借助所述熱電裝置將熱從所述空氣熱交換器傳遞到所述散熱器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的熱電冷卻系統(tǒng)，其中所述熱電冷卻系統(tǒng)能操作成當(dāng)沒有電力從電源提供到所述熱電裝置時(shí)通過由于在所述空氣熱交換器和與所述散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效應(yīng)借助所述熱電裝置將熱從所述空氣熱交換器傳遞到所述散熱器來保持期望的測量溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的熱電冷卻系統(tǒng)，其中在所述控制器控制所述熱電裝置以在所述冷側(cè)和所述熱側(cè)之間產(chǎn)生溫差并且測量的溫度從初始溫度向較低的目標(biāo)溫度降低的同時(shí)，當(dāng)測量溫度到達(dá)在初始溫度和目標(biāo)溫度之間的預(yù)定的觸發(fā)溫度時(shí)，所述控制器降低所述熱電裝置上的有效電壓，以減少所述熱電裝置的電力消耗并且放緩測量溫度接近目標(biāo)溫度的速度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的熱電冷卻系統(tǒng)，其中所述控制器確定到達(dá)當(dāng)前有效電壓運(yùn)行的所述熱電裝置的電力輸入，并且當(dāng)?shù)竭_(dá)所述熱電裝置的電力輸入超過期望的電力消耗水平時(shí)，減小在所述熱電裝置上的有效電壓，從而與以當(dāng)前有效電壓操作所述熱電裝置相比減小所述熱電裝置的電力消耗。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3或4所述的熱電冷卻系統(tǒng)，其中所述控制器利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)控制電力流向所述熱電裝置。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4或5所述的熱電冷卻系統(tǒng)，其中根據(jù)在冷側(cè)和熱側(cè)之間的溫差的測量值，所述控制器額外控制電力從所述電源流向所述熱電裝置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5或6所述的熱電冷卻系統(tǒng)，其中根據(jù)冷卻劑流體的溫度的測量值，所述控制器額外控制電力從所述電源流向所述熱電裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、4、5、6或7所述的熱電冷卻系統(tǒng)，其中所述控制器額外地控制與所述散熱器熱接觸的冷卻劑流體的流速。
9.一種與交通工具的輔助冷卻系統(tǒng)相連的制冷系統(tǒng)，所述制冷系統(tǒng)包括: 冷卻室，其通過與交通工具的輔助冷卻系統(tǒng)結(jié)合的熱電冷卻系統(tǒng)被冷卻；并且 所述熱電冷卻系統(tǒng)包括: 熱電裝置，其與電源電連接，所述熱電裝置操能作成利用來自電源的在所述熱電裝置上產(chǎn)生有效電壓的電力借助珀?duì)柼?yīng)將熱從冷側(cè)傳遞到熱側(cè)； 空氣熱交換器，其與所述熱電裝置的冷側(cè)相連并能操作成將熱從與所述空氣熱交換器熱接觸的空氣傳遞到所述熱電裝置； 散熱器，其與所述熱電裝置的熱側(cè)相連并能操作成將熱從熱側(cè)傳遞到與所述散熱器熱接觸的冷卻劑流體； 冷卻劑流體回路，其將來自所述輔助冷卻系統(tǒng)的冷卻劑流體循環(huán)成與散熱器熱接觸； 冷卻劑控制閥，其控制與所述散熱器熱接觸的冷卻劑流體的流速； 溫度傳感器，其測量流經(jīng)所述空氣熱交換器的空氣的溫度；和控制器，其根據(jù)所述溫度傳感器的測量值來控制來自電源的電力流向所述熱電裝置，其中所述熱電冷卻系統(tǒng)能操作成由于所述空氣熱交換器和與所述散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效果借助所述熱電裝置將熱從所述空氣熱交換器傳遞到所述散熱器。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的所述制冷系統(tǒng)，其中所述熱電冷卻系統(tǒng)能操作成當(dāng)沒有電力從電源提供到所述熱電裝置時(shí)通過由于在所述空氣熱交換器和與所述散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效應(yīng)借助所述熱電裝置將熱從所述空氣熱交換器傳遞到所述散熱器來保持期望的測量溫度。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10的所述制冷系統(tǒng)，其中在所述控制器控制所述熱電裝置以在所述冷側(cè)和所述熱側(cè)之間產(chǎn)生溫差并且測量的溫度從初始溫度向較低的目標(biāo)溫度降低的同時(shí)，當(dāng)測量溫度到達(dá)在初始溫度和目標(biāo)溫度之間的預(yù)定的觸發(fā)溫度時(shí)，所述控制器降低所述熱電裝置上的有效電壓，以減少所述熱電裝置的電力消耗并且放緩測量溫度接近目標(biāo)溫度的速度。
12.根據(jù)權(quán)利要求9、10或11的所述制冷系統(tǒng)，其中所述控制器確定到達(dá)當(dāng)前有效電壓運(yùn)行的所述熱電裝置的電力輸入，并且當(dāng)?shù)竭_(dá)所述熱電裝置的電力輸入超過期望的電力消耗水平時(shí)，減小在所述熱電裝置上的有效電壓，從而與以當(dāng)前有效電壓操作所述熱電裝置相比減小所述熱電裝置的電力消耗。
13.根據(jù)權(quán)利要求9、10、11或12的所述制冷系統(tǒng)，其中所述控制器利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)控制電力流向所述熱電裝置`。
14.根據(jù)權(quán)利要求9、10、11、12或13的所述制冷系統(tǒng)，其中所述控制器根據(jù)在冷側(cè)和熱偵U之間的溫差的測量值額外地控制電力從電源流向所述熱電裝置。
15.根據(jù)權(quán)利要求9、10、11、12、13或14的所述制冷系統(tǒng)，其中控制器根據(jù)冷卻劑流體的溫度的測量值額外地控制電力從電源流向所述熱電裝置。
16.根據(jù)權(quán)利要求9、10、11、12、13、14或15的所述制冷系統(tǒng)，其中控制器額外地控制冷卻劑控制閥。
17.—種控制熱電冷卻系統(tǒng)以冷卻與交通工具的輔助冷卻系統(tǒng)結(jié)合的冷卻室的方法，所述方法包括: 使在冷卻室內(nèi)的空氣循環(huán)經(jīng)過熱電冷卻系統(tǒng)的空氣熱交換器，所述空氣熱交換器與熱電裝置的冷側(cè)熱連接，以將熱從空氣傳遞到熱電裝置； 使冷卻室外的冷卻劑流體循環(huán)而與熱電冷卻系統(tǒng)的散熱器熱接觸，所述散熱器與熱電裝置的熱側(cè)熱連接，以將熱從熱電裝置傳遞到冷卻劑流體； 測量循環(huán)經(jīng)過空氣熱交換器的空氣的溫度； 控制在熱電裝置上的有效電壓，以產(chǎn)生在冷側(cè)和熱側(cè)之間的溫差，并根據(jù)至少測量溫度利用來自電源的電力借助珀?duì)柼?yīng)將熱從冷側(cè)傳遞到熱側(cè)；和 由于在空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效應(yīng)借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，還包括當(dāng)沒有電力從電源提供到熱電裝置時(shí)，通過由于空氣熱交換器和與散熱器熱接觸的冷卻劑流體之間的溫差根據(jù)導(dǎo)熱效應(yīng)借助熱電裝置將熱從空氣熱交換器傳遞到散熱器來保持期望的測量溫度。
19.根據(jù)權(quán)利要求17或18所述的方法，還包括降低熱電裝置上的有效電壓，以減小熱電裝置的電力消耗并在測量溫度達(dá)到初始溫度和目標(biāo)溫度之間的預(yù)定觸發(fā)溫度時(shí)放緩測量溫度接近較低的目標(biāo)溫度的速率，同時(shí)測量的溫度從初始溫度向較低的目標(biāo)溫度降低。
20.根據(jù)權(quán)利要求17、18或19所述的方法，還包括: 確定到達(dá)以當(dāng)前有效電壓運(yùn)行的所述熱電裝置的電力輸入；和 當(dāng)輸入到熱電裝置的電力超過期望的電力消耗水平時(shí)，減小在所述熱電裝置上的有效電壓，以便與以當(dāng)前有效電壓操作所述熱電裝置相比減小熱電裝置的電力消耗。
21.根據(jù)權(quán)利要求17、18、19或20所述的方法，其中控制在所述熱電裝置上的有效電壓包括利用脈沖寬度調(diào)制技術(shù)。
22.根據(jù)權(quán)利要求17、18、19、20或21所述的方法，其中控制在所述熱電裝置上的有效電源額外地依據(jù)在冷側(cè)和熱側(cè)之間的溫差的測量值。
23.根據(jù)權(quán)利要求17、18、19、20、21或22所述的方法，其中控制在所述熱電裝置上的有效電壓額外地依據(jù)冷卻劑流體的溫度的測量值。
24.根據(jù)權(quán)利要求17、18、19、20、21、22或23所述的方法，還包括利用冷卻劑控制閥控制與所述散熱器熱接觸的冷卻劑流體的流速。
【文檔編號(hào)】F25B21/02GK103620321SQ201280027815
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2011年6月7日
【發(fā)明者】盧喬 申請人:B/E航空公司