控制帕尔贴元件的方法与流程

本发明涉及根据权利要求1的前序部分的控制用于使表面冷却的帕尔贴元件的方法。

帕尔贴元件在电流流过时产生温差，所述温差能够用于例如冷却汽车表面。待冷却表面能够是例如座椅表面、门内表面或控制台表面。帕尔贴元件的冷却功率能够通过流过帕尔贴元件的电流控制，其中与流过帕尔贴元件的电流相关的冷却功率的曲线相当于倒抛物线。所述抛物线的顶点对应于在相应最优电流下帕尔贴元件的最大可达到的冷却功率。一旦所述电流进一步增加，帕尔贴元件的冷却功率就会减少，并且多余的电能就会转化为热能。

当冷却表面时，帕尔贴元件通常以最大的冷却功率来运行，以便快速并高效地冷却表面。一旦表面被冷却，帕尔贴元件就会关闭。帕尔贴元件的关闭和打开能够通过例如在us4,920,759中所描述的热传感器控制。在此，帕尔贴元件依赖于在待冷却表面和车辆乘员之间的热交换来控制。因此，表面的冷却基本上取代传统的冷却系统。

然而，当表面具有恒定温度时，会实现车辆乘员的特别的乘坐舒适性。然而利用现有技术中已知的方法是不可实现的。

因此，本发明的目标是提供一种控制用于使表面冷却的帕尔贴元件的方法，通过所述方法可以使表面冷却到恒定温度。

根据本发明，所述目标通过独立权利要求1的主题得到解决。有利的实施方式是从属权利要求的主题。

在控制帕尔贴元件的方法中，本发明基于将表面冷却到目标温度并且随后保持所达到的目标温度的总体构思。在此，在起始步骤中将起动电流施加到帕尔贴元件，并且随后在冷却步骤中使导热地连接到帕尔贴元件的表面冷却。根据本发明，首先在冷却步骤中将表面冷却到目标温度。在冷却步骤之后，在调整步骤中将维持电流施加到帕尔贴元件，其中维持电流低于起动电流。

在根据本发明的方法中，在冷却步骤中达到表面(例如汽车的座椅表面、门内表面或控制台表面)的目标温度。在此，目标温度能够由车辆乘员手动地或者通过控制装置根据环境温度或汽车中的内部温度来预设。一旦达到待冷却表面的目标温度，冷却步骤就会终止，并且在调整步骤中将维持电流施加到帕尔贴元件。目标温度能够通过例如传感器来监控。维持电流低于起动电流，使得表面在降低的冷却功率下冷却。选择冷却功率和维持电流使得有利地维持表面的目标温度。根据本发明，冷却步骤在起始步骤之后执行，其中起始步骤能够通过控制装置自动启动(例如在电机的启动之后)或者由车辆乘员手动地启动。

在根据本发明的方法中，待冷却表面被冷却到目标温度，并且被施加以维持电流来维持表面的目标温度，因此实现车辆乘员的最大乘坐舒适性。此外，在调整步骤中将比起动电流低的维持电流施加到帕尔贴元件，降低了帕尔贴元件的冷却功率。用这种方法，帕尔贴元件的能量消耗也降低了。此外，为了执行所述方法，不需要传统的根据类型在快速调节时响应缓慢并且表现超调行为的调节器。因此，能够避免由于传统调节器的超调行为造成的帕尔贴元件的额外的电力消耗，并且根据本发明的方法也更快地执行。

有利的是，在起始步骤中施加对应帕尔贴元件的最大冷却功率的起动电流。冷却功率p取决于塞贝克系数se、欧姆电阻r、帕尔贴元件的传热系数ka、电流i以及帕尔贴元件上的温差δt。所述关系能够通过一般公式描述：

在最大冷却功率下，帕尔贴元件快速并高效地达到目标温度，使得即使在短的冷却时间之后也能够实现车辆乘员的最大乘坐舒适性。由于最大冷却功率不取决于帕尔贴元件上的温差并且始终等于相应的起动电流，在冷却步骤中不需要对起动电流进行麻烦的重新调整。尽管汽车中的待冷却表面优选地由具有低导热系数的软弹性材料，例如织物、皮革或塑料生产，由于所述材料的低热容，待冷却表面仍然能够快速并高效地达到目标温度。

在根据本发明的方法的进一步改进中，有利的是，在冷却步骤之后和调整步骤之前，在确定步骤中确定维持电流。优选地，参考环境温度和/或帕尔贴元件中的温差和/或目标温度和/或帕尔贴元件的物理特性和/或空调系统的运行参数或另外的参数来确定维持电流。用这种方法，能够确定维持电流，在所述维持电流下待冷却表面的目标温度能够保持恒定。特别地，因此能够避免对目标温度进行麻烦的重新调整，并且因此减少了控制支出。

有利地，维持电流能够从存储的值表接收。在此，值表能够包括针对不同环境温度、帕尔贴元件中不同温差、不同目标温度、帕尔贴元件的不同物理特性、空调系统的不同运行参数的维持电流的数值和另外的数值。取决于所述参数，维持电流的相应值能够从值表接收，并且在调整步骤中将相应的维持电流施加到帕尔贴元件。或者，还能够参考所提到的参数来计算维持电流。

有利的是，在进一步改进的控制帕尔贴元件的方法中，在调整步骤之后执行维持步骤，其中在维持步骤中表面的目标温度保持恒定。

为了在待冷却表面上维持目标温度，帕尔贴元件上的维持电流能够在维持步骤中保持恒定。在维持步骤中，帕尔贴元件以对应于维持电流的维持功率运行，所述维持功率低于最大冷却功率。在较低的维持功率下，帕尔贴元件中的温差也降低了。与此同时，周围环境和帕尔贴元件之间的温差也通过冷却步骤中的表面冷却以及通过另外的温度控制系统降低。因此，能够最小化维持功率并且有利地减少帕尔贴元件的能量需求。由于待冷却表面已经冷却到目标温度并且与也已经冷却的周围环境的热交换少，因此，维持功率特别是在待冷却表面由具有低导热系数的软弹性材料(例如织物、皮革或塑料)组成时能够减小。帕尔贴元件的维持功率和通过帕尔贴元件与周围环境的热交换所致的耗散损失能够有利地彼此抵消，并且帕尔贴元件特别高效地运行。

总而言之，用于使表面冷却的帕尔贴元件能够通过根据本发明的方法控制，其中表面快速并高效地冷却到目标温度，并且维持表面的目标温度。通过根据本发明的方法，车辆乘员的乘坐舒适性能够最大化。

本发明的另外的重要特征和优势从从属权利要求、附图以及通过附图进行相关的附图描述中获得。

应该理解的是，在不脱离本发明的范围的情况下，以上提到的并且在下文仍然要解释的特征不仅能够以所述的各组合使用，还能够以其他组合或单独使用。

本发明的优选实施例如图所示，并且在下面的描述中进行更详细的说明，其中相同的附图标记表示相同或相似或功能相同的部件。

分别示意性地，

图1示出根据本发明的控制帕尔贴元件的方法的过程；

图2示出在根据本发明的方法中与施加到帕尔贴元件的电流相关的冷却功率的曲线。

图1示出了根据本发明的方法1的控制帕尔贴元件的方法1的示意性过程。首先，在起始步骤2中将起动电流施加到帕尔贴元件，并且随后在冷却步骤3中使导热地连接到帕尔贴元件的表面冷却到目标温度。在冷却步骤3之后，在确定步骤4中确定维持电流。在此，能够考虑环境温度和/或在帕尔贴元件中的温差和/或目标温度和/或帕尔贴元件的物理特性和/或空调系统的运行参数和/或另外的参数。有利地，维持电流能够从存储的值表接收或者被计算出。在确定步骤4之后，在调整步骤5中将维持电流施加到帕尔贴元件，其中维持电流低于起动电流。随后，执行维持步骤6，其中待冷却表面的目标温度保持恒定。

图2示出了在方法1中与施加到帕尔贴元件的电流i相关的冷却功率p的曲线。彼此平行的抛物线反映了在帕尔贴元件中建立的不同的温差δt下的冷却功率p的曲线。在此，温差δt从上方的抛物线到下方的抛物线增加。在起始步骤2中，将起动电流i0施加到帕尔贴元件，所述起动电流对应于最大冷却功率p0。在帕尔贴元件上，建立从0到δt0的温差。一旦达到待冷却表面上的目标温度，就将在确定步骤4中确定的维持电流ie施加到帕尔贴元件，并且所述维持电流在维持步骤6中保持恒定。在维持步骤6期间，温差δt0减小到温差δte。在维持步骤6中，因为待冷却表面已经冷却到目标温度并且具有低导热系数，冷却功率p0最小化为维持功率pe。此外，待冷却表面周围的环境通过帕尔贴元件本身以及帕尔贴元件周围的另外的温度控制系统减少。帕尔贴元件的维持功率pe和通过帕尔贴元件与周围环境的热交换所致的耗散损失彼此抵消，并且在较长时间内，待冷却表面的目标温度在最小维持功率pe下保持恒定。

总而言之，用于冷却表面的帕尔贴元件能够通过根据本发明的方法1控制，其中所述表面快速并高效地冷却到目标温度，并且维持所述表面的目标温度。用这种方法，能够实现车辆乘员的最大乘坐舒适性。