[發明專利]測量熱電模塊最大輸出功率的方法、裝置及終端設備

有效

• 申請號: 201711344727.1
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN108152617B
• 公開（公告）日: 2020-05-26
• 發明（設計）人: 高俊嶺;石桂菊;張世民
• 申請（專利權）人: 河北科技大學
• 主分類號: G01R31/00
• 分類號: G01R31/00;G01N25/20
• 代理公司: 石家莊國為知識產權事務所 13120
• 代理人: 謝茵

本發明適用于熱電轉換技術領域，提供了一種測量熱電模塊最大輸出功率的方法、裝置及終端設備，根據熱電模塊輸出電流的變化范圍，以及熱電模塊的熱端輸入熱能與熱電模塊的輸出電流的變化關系，確定熱端輸入熱能的變化范圍，進而確定熱電材料平均溫度的變化范圍和動態內阻的變化范圍，在動態內阻的變化范圍內，逐次調節測試電阻的阻值，并測量各個測試電阻阻值下熱電模塊的輸出功率，確定熱電模塊的最大輸出功率，縮小了測試電阻的調節范圍，測量過程簡單方便，節省了大量時間。

技術領域

本發明屬于熱電轉換技術領域，尤其涉及一種測量熱電模塊最大輸出功率的方法、裝置及終端設備。

背景技術

半導體溫差發電主要利用半導體熱電材料賽貝克效應將熱能轉換為電能。熱電模塊(Thermo electric Module，TEM)作為熱能到電能轉換的核心部件，最大輸出功率是表征其熱電轉換性能的主要參數之一。目前，獲得熱電模塊冷熱端一定溫差下最大輸出功率的常用方法有三種：1.開路電壓-短路電流法；2.伏-安特性法；3.負載匹配法。

但是，開路電壓-短路電流法和伏-安特性法都是以理論值計算熱電模塊的最大輸出功率，均未考慮熱電模塊中存在熱電耦合效應，因此，按經典理論計算得到的熱電模塊最大輸出功率準確度較低。負載匹配法為熱電模塊最大輸出功率的經典測量法，基于熱電模塊冷熱兩端在一定溫差下，調節負載阻值，找到負載電阻與熱電模塊內阻實際匹配工況，根據匹配工況下測量得到的熱電模塊輸出端的電壓(V_o)、電流(I_o)計算得到熱電模塊最大輸出功率(P_omax＝V_oI_o)，由于該測量方法完全模擬了熱電模塊實際工況，故得到的熱電模塊最大輸出功率值比較準確，但是該測量方法需一個一個負載值改變，并且無法確定負載值調節范圍是否覆蓋指定溫差下熱點模塊最大輸出功率對應的內阻值，測量時均需要冷熱端溫差、電壓/電流輸出進入穩定狀態，因此，測量過程復雜、耗時過長是目前負載匹配法測量熱電模塊最大輸出功率存在的不足。

發明內容

有鑒于此，本發明實施例提供了一種測量熱電模塊最大輸出功率的方法、裝置及終端設備，以解決現有技術中采用負載匹配法測量熱電模塊最大輸出功率，測量過程復雜、耗時過長的問題。

本發明實施例第一方面提供了一種測量熱電模塊最大輸出功率的方法，包括以下步驟：

獲取熱電模塊的輸出電流的變化范圍，根據所述輸出電流的變化范圍，以及熱電模塊的熱端輸入熱能與熱電模塊的輸出電流的變化關系，確定所述熱端輸入熱能的變化范圍。

根據所述熱端輸入熱能的變化范圍，以及所述熱端輸入熱能與熱電模塊的熱電材料平均溫度的變化關系，確定所述熱電材料平均溫度的變化范圍。

根據所述熱電材料平均溫度的變化范圍，以及熱電材料電導率與熱電材料平均溫度的變化關系，熱電材料電導率與熱電模塊的動態內阻的變化關系，確定所述動態內阻的變化范圍。

在所述動態內阻的變化范圍內，逐次調節熱電模塊的外接測試電阻的阻值，并測量各個測試電阻阻值下熱電模塊的輸出功率。

根據測量的熱電模塊的輸出功率，確定熱電模塊的最大輸出功率。

進一步地，所述測量熱電模塊最大輸出功率的方法還包括：

根據所述動態內阻的變化范圍，確定所述動態內阻的變化范圍內的平均動態內阻。

調節熱電模塊的外接測試電阻的初始阻值等于所述平均動態內阻。

進一步地，所述熱電模塊的熱端輸入熱能與熱電模塊的輸出電流的變化關系為：