[发明专利]操作热电式发电机的方法

说明书

技术领域

本公开总体地涉及控制由热电式发电机供应的负载。

背景技术

热电效应包括温度差至电压的直接转换以及相反的转换。热电装置当跨过装置有足够温度差时产生电压。相反，当足够强的电压施加到热电装置时，其产生温度差。

热电装置可以用于测量温度、发电、冷却物体或加热物体。热电装置是固态装置并通常没有运动部件。热电式发电机(也称热偶发电机)是使用塞贝克效应(Seebeck effect)将热(为温度差的形式)直接转换至电能的热电装置。

发明内容

提供了一种操作供应电能至可变负载构件的热电式发电机的方法。该方法包括命令可变负载构件以第一输出运行，和以被命令的第一输出运行的同时，确定至可变负载构件的第一负载电流和第一负载电压。该方法还包括命令可变负载构件以第二输出运行，和以被命令的第二输出运行的同时，确定至可变负载构件的第二负载电流和第二负载电压。

该方法包括从经确定的第一负载电流和电压及经确定的第二负载电流和电压计算热电式发电机的最大功率输出，及命令可变负载构件以第三输出运行。被命令的第三输出被配置为从热电式发电机抽取经计算的最大功率输出。

本发明的上述特征和优势及其他特征和优势将从用于实施本发明的最佳模式和其它实施例的以下详细描述连同附图时显而易见。

附图说明

图1是热电式发电机的示意性等轴侧视图；

图2是使用诸如图1中示出的热电式发电机的功率输送系统的示意框图；及

图3示出操作供应如图2中示出的可变负载构件的热电式发电机的算法或方法的示意流程图。

具体实施方式

参考附图，其中在几幅图中相同的附图标记对应于相同或相似的构件，图1中示出热电式(TE)发电机10。TE发电机10有两侧，热吸收侧和热释放侧。热吸收侧保持在比热释放侧更高的温度，因此热能从较热侧流向较冷侧。如果TE发电机10被连接至电负载，则一些流经TE发电机10的热能被转换至电能。取决于配置，TE发电机10还可以被操作为热电加热器或热电冷却器，且由此可以更总体地称为热电装置。

第一基板12可以是TE发电机10的热吸收侧或热释放侧。第二基板14形成相对侧。在图1中，第一基板12的一部分示出为被移除或切掉，以更好地示出TE发电机10的内部。例如且不限制，当TE发电机10用在车辆(未示出)中时，第一和第二基板12、14中的一个可以与热废气直接热交换连通，且第一和第二基板12、14中的另一个可以与散热器、散热片或与发动机冷却剂(均未在图1中示出)直接热交换连通。

N型热电元件16与p型热电元件18成对。基于半导体的类型掺杂剂和导电性，N型和p型元件是不同的半导体。热电元件16、18的相对位置和类型、热电元件16、18对的确切布局和互连、和示出的热电元件16、18的数量仅是说明性的，并不意图限制要求保护的发明的范围。

热电元件16、18对通过多个金属互连件20连接。第一电连接件22和第二电连接件24提供与热电元件16、18的电连通，及由此与TE发电机10的电连通。

热电元件16、18对创建直流(DC)电压，该直流电压与跨过TE发电机10的温度差大体成比例，但是不一定成线性比例。热电元件16、18对还具有内部电阻，该内部电阻随着增加TE发电机10的平均温度而增加。

因此，通过将第一和第二基板12、14中的一个相对于另一个加热，DC电压被创建在电连接件22、24之间。通过将TE发电机10连接到电负载，DC电流从TE发电机10被驱动通过电连接件22、24到达负载。由TE发电机10产生的功率可以用于为车辆中的辅助电负载或附属负载提供动力。

废气温度和流速可以紧密追踪发动机输出功率。然而，由于TE发电机10的DC电压和电阻总体地与跨过TE发电机10的温度成比例并可随其变化，及TE发电机10可以由废气加热，因此由TE发电机10产生的电压可以大大地波动。由此，TE发电机10的电压和功率输出可以随驱动要求显著地改变。此外，TE发电机10的电阻将随着改变发动机负载而改变，尽管可能不如电压改变显著。

现在参考图2，并继续参考图1，示出功率输送系统50的示意框图。热电式(TE)发电机52(其可以类似于图1中示出的TE发电机10)供应DC电压和电流至可变负载构件，诸如DC-DC转换器54。