一种多级热电模块及控制方法与流程

本发明涉及热电模块，尤其是指一种多级热电模块及控制方法。

背景技术：

1、半导体制冷片，也叫热电制冷片，是一种热泵。它的优点是没有机械部件，应用在一些空间受到限制，可靠性要求高，无制冷剂污染的场合。受制于材料本身，热电半导体冷端与热端的温度差是一定的，因而采用单层(级)半导体制成的热电模块的温度差是有限的。为了增加制冷能力，市面上出现了多级热电模块，为了保证正常制冷，这种多级热电模块往往采用阶梯式设计，且不同层之间采用同种热电材料，需要定制使用，成本较高，使用不便。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是：提供一种便于组合使用、同时保证制冷效果的多级热电模块及控制方法。

2、为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种多级热电模块，包括控制板和半导体制冷模组，所述半导体制冷模组由至少两个半导体制冷片叠层设置，相邻的两个半导体制冷片之间设有单向导热层，所述单向导热层的热量传递方向为从一个半导体制冷片的热端至另一半导体制冷片的冷端，所述控制板分别与每个半导体制冷片电连接，所述半导体制冷模组的冷端和热端均设有测温元件，相邻的两个半导体制冷片之间也设有测温元件，所述控制板分别与每个测温元件电连接；

3、所述控制板可根据各测温元件的温度信号分别对各半导体制冷片的工作电流进行实时调节。

4、进一步的，所述单向导热层为碳纤维复合材料或超导热纳米碳晶硅散热材料或单向石墨烯导热板。

5、进一步的，所述半导体制冷片为碲化铋半导体制冷片、碲化铅半导体制冷片、硅锗合金半导体制冷片、zint l相半导体制冷片、笼合物半导体制冷片或氧化物半导体制冷片。

6、进一步的，所述半导体制冷模组的热端设有热端散热片，所述半导体制冷模组的冷端设有冷端散热片。

7、进一步的，所述热端散热片和冷端散热片均设有风扇，所述风扇与所述控制板连接。

8、进一步的，所述半导体制冷模组的热端与所述热端散热片之间设有导热层，所述半导体制冷模组的冷端与所述冷端散热片之间设有导热层。

9、进一步的，所述导热层的热导率至少为5w/m·k。

10、本发明还涉及一种基于上述所述的多级热电模块的控制方法，包括：

11、s1、设置冷端目标温度；

12、s2、沿半导体制冷模组的热端至冷端方向依次向各半导体制冷片供电；

13、s3、沿半导体制冷模组的冷端至热端方向，获取第一个半导体制冷片的冷端温度；

14、s4、判断冷端目标温度是否小于第一个半导体制冷片的冷端温度，是则进入步骤s5；

15、s5、沿半导体制冷模组的冷端至热端方向，将下一个半导体制冷片作为当前半导体制冷片，并获取当前半导体制冷片的冷端温度和热端温度；

16、s6、判断当前半导体制冷片的冷端温度是否小于热端温度，是则进入步骤s7；

17、s7、判断当前半导体制冷片是否为最后一个半导体制冷片，是则回到步骤s3，否则回到步骤s5。

18、进一步的，在步骤s4之中，若冷端目标温度大于或等于第一个半导体制冷片的冷端温度，则返回步骤s1。

19、进一步的，在步骤s6之中，若当前半导体制冷片的冷端温度大于或等于热端温度，则进入步骤s61；

20、s61、调整当前半导体制冷片的工作电流；

21、s62、重新获取当前半导体制冷片的冷端温度和热端温度；

22、s63、判断当前半导体制冷片的冷端温度是否小于热端温度，是则进入步骤s7，否则回到步骤s61。

23、本发明的有益效果在于：提供了一种通过叠层方式组合而成的多级热电模块，能够通过不同种类的半导体制冷片进行搭配组合，还能够根据需要设置热电模块的级数，该多级热电模块组合灵活，制冷效果好，能够有效降低多级热电模块的制造成本。

技术特征：

1.一种多级热电模块，其特征在于：包括控制板和半导体制冷模组，所述半导体制冷模组由至少两个半导体制冷片叠层设置，相邻的两个半导体制冷片之间设有单向导热层，所述单向导热层的热量传递方向为从一个半导体制冷片的热端至另一半导体制冷片的冷端，所述控制板分别与每个半导体制冷片电连接，所述半导体制冷模组的冷端和热端均设有测温元件，相邻的两个半导体制冷片之间也设有测温元件，所述控制板分别与每个测温元件电连接；

2.根据权利要求1所述的多级热电模块，其特征在于：所述单向导热层为碳纤维复合材料或超导热纳米碳晶硅散热材料或单向石墨烯导热板。

3.根据权利要求1所述的多级热电模块，其特征在于：所述半导体制冷片为碲化铋半导体制冷片、碲化铅半导体制冷片、硅锗合金半导体制冷片、zintl相半导体制冷片、笼合物半导体制冷片或氧化物半导体制冷片。

4.根据权利要求1所述的多级热电模块，其特征在于：所述半导体制冷模组的热端设有热端散热片，所述半导体制冷模组的冷端设有冷端散热片。

5.根据权利要求4所述的多级热电模块，其特征在于：所述热端散热片和冷端散热片均设有风扇，所述风扇与所述控制板连接。

6.根据权利要求4所述的多级热电模块，其特征在于：所述半导体制冷模组的热端与所述热端散热片之间设有导热层，所述半导体制冷模组的冷端与所述冷端散热片之间设有导热层。

7.根据权利要求6所述的多级热电模块，其特征在于：所述导热层的热导率至少为5w/m·k。

8.一种基于权利要求1-7任一项所述的多级热电模块的控制方法，包括：

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：在步骤s4之中，若冷端目标温度大于或等于第一个半导体制冷片的冷端温度，则返回步骤s1。

10.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于：在步骤s6之中，若当前半导体制冷片的冷端温度大于或等于热端温度，则进入步骤s61；

技术总结本发明提供了一种多级热电模块及控制方法，包括控制板和半导体制冷模组，所述半导体制冷模组由至少两个半导体制冷片叠层设置，相邻的两个半导体制冷片之间设有单向导热层，所述控制板分别与每个半导体制冷片电连接，所述半导体制冷模组的冷端和热端均设有测温元件，相邻的两个半导体制冷片之间也设有测温元件，所述控制板分别与每个测温元件电连接；所述控制板可根据各测温元件的温度信号分别对各半导体制冷片的工作电流进行实时调节。该多级热电模块能够通过不同种类的半导体制冷片进行搭配组合，还能够根据需要设置热电模块的级数，该多级热电模块组合灵活，制冷效果好，能够有效降低多级热电模块的制造成本。技术研发人员：盛文文,乐文凯,刘星雨受保护的技术使用者：酷驰（深圳）新能源科技有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/4