半導(dǎo)體制冷冰箱及其溫度控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體制冷冰箱及其溫度控制方法。該方法包括：獲取冰箱間室的平均溫度與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度的溫差△T；根據(jù)預(yù)設(shè)的PID調(diào)節(jié)規(guī)則,按公式U=UPID(△T)+Ubest確定的供電電壓向冰箱的半導(dǎo)體制冷片供電，其中，U為向半導(dǎo)體制冷片供電的供電電壓，Ubest為使得半導(dǎo)體制冷片的制冷效率最高的最高效率電壓，UPID(△T)為根據(jù)PID調(diào)節(jié)規(guī)則對溫差△T進(jìn)行運(yùn)算得出的數(shù)值;PID調(diào)節(jié)規(guī)則被設(shè)置成：當(dāng)溫差大于等于預(yù)設(shè)的溫差閾值時(shí)，使得供電電壓等于使半導(dǎo)體制冷片產(chǎn)生最大制冷量的最大制冷量電壓；當(dāng)溫差降低到溫差閾值時(shí)，使得供電電壓開始從最大制冷量電壓下降。本方法可使半導(dǎo)體制冷片以較高制冷效率快速獲得最大制冷量而且可精確控制半導(dǎo)體冰箱溫度。
【專利說明】半導(dǎo)體制冷冰箱及其溫度控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及制冷設(shè)備，特別是涉及半導(dǎo)體制冷冰箱及其溫度控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的半導(dǎo)體制冷冰箱中，為控制冰箱間室的平均溫度，一般是通過直接比較冰箱間室的平均溫度和設(shè)定溫度，利用類似于壓縮機(jī)制冷冰箱中常用的PID算法(或者說，PID調(diào)節(jié)規(guī)則)來確定半導(dǎo)體制冷片的供電電壓。
[0003]然而，壓縮機(jī)制冷冰箱中常用的PID調(diào)節(jié)規(guī)則并未考慮到半導(dǎo)體制冷片特殊的制冷特性，不能保證半導(dǎo)體制冷冰箱在正常工作維持其內(nèi)的制冷空間溫度時(shí)，半導(dǎo)體制冷片能夠以實(shí)現(xiàn)較高制冷效率的方式工作，或者不能保證在需要半導(dǎo)體制冷冰箱快速制冷時(shí)，半導(dǎo)體制冷片能夠以快速獲得最大制冷量的方式工作。
[0004]此外，在簡單利用壓縮機(jī)制冷冰箱中常用的PID調(diào)節(jié)規(guī)則來確定半導(dǎo)體制冷片的供電電壓時(shí)，還可能會出現(xiàn)半導(dǎo)體制冷片供電電壓過高的情況。在半導(dǎo)體制冷片供電電壓過高時(shí)，半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度會快速上升，最終導(dǎo)致半導(dǎo)體制冷片損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的一個(gè)目的旨在克服現(xiàn)有技術(shù)中半導(dǎo)體制冷冰箱及其溫度控制方法的至少一個(gè)缺陷，提供一種可使半導(dǎo)體制冷片以較高制冷效率快速獲得最大制冷量的方式工作而且可精確控制間室的平均溫度的半導(dǎo)體制冷冰箱及其溫度控制方法。
[0006]本發(fā)明一個(gè)進(jìn)一步的目的是對半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行保護(hù)，避免熱端溫度過高燒壞半導(dǎo)體制冷片。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述一個(gè)或多個(gè)目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體制冷冰箱的溫度控制方法，包括:第一數(shù)據(jù)獲取步驟:獲取冰箱間室的平均溫度與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度的溫差；制冷供電步驟:根據(jù)預(yù)設(shè)的PID調(diào)節(jié)規(guī)則，按公式U=Upid( Δ T)+Ubest確定的供電電壓向所述冰箱的半導(dǎo)體制冷片供電，其中，U為向所述半導(dǎo)體制冷片供電的供電電壓，Ubest為使得所述半導(dǎo)體制冷片的制冷效率最高的最高效率電壓，Δ T為冰箱間室的平均溫度與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度的溫差，Upid (AT)為根據(jù)所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則對所述溫差進(jìn)行運(yùn)算得出的數(shù)值；所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則被設(shè)置成:當(dāng)所述溫差大于等于預(yù)設(shè)的溫差閾值時(shí)，使得所述供電電壓等于使所述半導(dǎo)體制冷片產(chǎn)生最大制冷量的最大制冷量電壓；當(dāng)所述溫差降低到所述溫差閾值時(shí)，使得所述供電電壓開始從所述最大制冷量電壓下降。
[0008]可選地，所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則被設(shè)置成:當(dāng)所述溫差首次降低到零值后，使得供電電壓經(jīng)歷波動變化，以使所述溫差等于或趨于零值的供電電壓向所述半導(dǎo)體制冷片供電。
[0009]可選地，所述第一數(shù)據(jù)獲取步驟還包括采集所述半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度；而且所述方法在所述第一數(shù)據(jù)獲取步驟與所述制冷供電步驟之間還包括:第一熱端禁止溫度判斷步驟:判斷所述熱端溫度是否達(dá)到或超出預(yù)設(shè)的禁止溫度；若所述熱端溫度達(dá)到或超出所述禁止溫度，則執(zhí)行如下第一停止供電步驟:將向所述半導(dǎo)體制冷片的供電電壓設(shè)置為零，停止對所述半導(dǎo)體制冷片供電。
[0010]可選地，所述方法在所述第一熱端禁止溫度判斷步驟之后還包括:若所述熱端溫度小于所述禁止溫度，則繼續(xù)執(zhí)行如下熱端保護(hù)溫度上限判斷步驟:判斷所述熱端溫度是否達(dá)到或超出預(yù)設(shè)的熱端保護(hù)溫度上限，其中所述熱端保護(hù)溫度上限小于所述禁止溫度；若所述熱端溫度達(dá)到或超出所述熱端保護(hù)溫度上限，則執(zhí)行如下第一降至維持電壓步驟:降低所述供電電壓至預(yù)設(shè)的維持電壓；若所述熱端溫度小于所述熱端保護(hù)溫度上限，則執(zhí)行所述制冷供電步驟。
[0011]可選地，所述方法在所述第一降至維持電壓步驟之后還包括:第二數(shù)據(jù)獲取步驟:獲取所述平均溫度與所述目標(biāo)溫度的溫差，并采集所述熱端溫度；第二熱端禁止溫度判斷步驟:判斷所述熱端溫度是否達(dá)到或超出所述禁止溫度；若所述熱端溫度達(dá)到或超出所述禁止溫度，則執(zhí)行如下第二停止供電步驟:將向所述半導(dǎo)體制冷片的供電電壓設(shè)置為零，停止對所述半導(dǎo)體制冷片供電；若所述熱端溫度小于所述禁止溫度，則執(zhí)行如下熱端保護(hù)溫度下限判斷步驟:判斷所述熱端溫度是否達(dá)到或低于預(yù)設(shè)的熱端保護(hù)溫度下限，其中所述熱端保護(hù)溫度下限小于所述熱端溫度保護(hù)上限；若所述熱端溫度達(dá)到或低于所述熱端保護(hù)溫度下限，則執(zhí)行所述制冷供電步驟；若所述熱端溫度大于所述熱端保護(hù)溫度下限，則執(zhí)行如下第二降至維持電壓步驟:降低或保持所述供電電壓至所述維持電壓。
[0012]可選地，在執(zhí)行所述第二停止供電步驟后，所述方法循環(huán)回所述第二數(shù)據(jù)獲取步驟繼續(xù)執(zhí)行。
[0013]可選地，執(zhí)行所述第二降至維持電壓步驟后，所述方法循環(huán)回所述第二數(shù)據(jù)獲取步驟繼續(xù)執(zhí)行。
[0014]可選地，所述維持電壓為根據(jù)冰箱最低制冷需求確定的最小制冷量電壓。
[0015]可選地，在執(zhí)行所述制冷供電步驟后，所述方法循環(huán)回所述第一數(shù)據(jù)獲取步驟繼續(xù)執(zhí)行。
[0016]可選地，所述第一數(shù)據(jù)獲取步驟和所述第二數(shù)據(jù)獲取步驟分別包括:獲取預(yù)設(shè)的所述目標(biāo)溫度，并采集冰箱間室的所述平均溫度；計(jì)算所述平均溫度與所述預(yù)設(shè)值Ts之間的溫差。
[0017]可選地，所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則還被設(shè)置成使得:所述供電電壓的最大值為一預(yù)設(shè)的最大供電電壓，其等于所述最大制冷量電壓；所述供電電壓的最小值為一預(yù)設(shè)的最小供電電壓，其小于或等于根據(jù)冰箱最低制冷需求確定的最小制冷量電壓。
[0018]為了實(shí)現(xiàn)上述一個(gè)或多個(gè)目的，本發(fā)明還提供了一種半導(dǎo)體制冷冰箱，包括溫度控制系統(tǒng)，所述溫度控制系統(tǒng)包括:主控板，配置成執(zhí)行上述溫度控制方法，確定向所述半導(dǎo)體制冷冰箱的半導(dǎo)體制冷片供電的供電電壓。
[0019]可選地，所述冰箱還包括:間室溫度傳感器，配置成檢測冰箱間室的平均溫度；熱端溫度傳感器，配置成檢測半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度；溫度設(shè)定模塊，配置成設(shè)定冰箱間室內(nèi)所要達(dá)到的目標(biāo)溫度。
[0020]本發(fā)明的半導(dǎo)體制冷冰箱的溫度控制方法由于根據(jù)預(yù)設(shè)的PID調(diào)節(jié)規(guī)則，按公式U=Upid( Δ T)+Ubest確定的供電電壓向冰箱的半導(dǎo)體制冷片供電，因此能夠使半導(dǎo)體制冷片的供電電壓能夠維持在最高效率電壓Ubest附近，實(shí)現(xiàn)較優(yōu)的制冷效果。
[0021]具體地，在本發(fā)明的方法中，當(dāng)溫差大于等于預(yù)設(shè)的溫差閾值時(shí)，使得供電電壓等于最大制冷量電壓，因此能夠在溫差較大時(shí)以較高制冷效率迅速降低溫度，使得溫差迅速趨于一個(gè)較小值；當(dāng)溫差降低到溫差閾值時(shí)，使得供電電壓開始從最大制冷量電壓下降，因此能夠避免降溫過快，以免降低到遠(yuǎn)低于預(yù)設(shè)值的溫度，造成不良制冷效果。
[0022]進(jìn)一步地，在本發(fā)明的方法中，當(dāng)熱端溫度達(dá)到或超出禁止溫度，則停止對半導(dǎo)體制冷片供電，因此避免了熱端溫度過高時(shí)燒壞半導(dǎo)體制冷片。
[0023]根據(jù)下文結(jié)合附圖對本發(fā)明具體實(shí)施例的詳細(xì)描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員將會更加明了本發(fā)明的上述以及其他目的、優(yōu)點(diǎn)和特征。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]后文將參照附圖以示例性而非限制性的方式詳細(xì)描述本發(fā)明的一些具體實(shí)施例。附圖中相同的附圖標(biāo)記標(biāo)示了相同或類似的部件或部分。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該理解，這些附圖未必是按比例繪制的。附圖中:
[0025]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的溫度控制方法的流程圖；
[0026]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的溫度控制方法以較高制冷效率快速獲得最大制冷量且將半導(dǎo)體冰箱間室的平均溫度精確控制到設(shè)定的目標(biāo)溫度的示意性曲線圖；
[0027]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的溫度控制方法在半導(dǎo)體制冷片熱端溫度較高時(shí)對其供電電壓進(jìn)行控制的示意性曲線圖；
[0028]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷片的供電電壓與制冷效率及制冷量關(guān)系的示意性曲線圖；
[0029]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的溫度控制方法的流程圖。在圖1所示的實(shí)施例中，該溫度控制方法可包括:
[0031]第一數(shù)據(jù)獲取步驟101，獲取冰箱間室的平均溫度I；與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度Ts的溫差Δ T，采集半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度Thtrt ；
[0032]第一熱端禁止溫度判斷步驟102，判斷熱端溫度Ttot是否達(dá)到或超出預(yù)設(shè)的禁止溫度；若熱端溫度Thtrt達(dá)到或超出禁止溫度，則執(zhí)行第一停止供電步驟103:將向半導(dǎo)體制冷片的供電電壓U設(shè)置為零，停止對半導(dǎo)體制冷片供電，U為向半導(dǎo)體制冷片供電的供電電壓；
[0033]熱端保護(hù)溫度上限判斷步驟104，在熱端溫度Thrt小于禁止溫度時(shí)執(zhí)行，判斷熱端溫度Ttot是否達(dá)到或超出預(yù)設(shè)的熱端保護(hù)溫度上限，其中熱端保護(hù)溫度上限小于禁止溫度；若熱端溫度Thtrt小于熱端保護(hù)溫度上限，則執(zhí)行制冷供電步驟105 ；
[0034]制冷供電步驟105，根據(jù)預(yù)設(shè)的PID調(diào)節(jié)規(guī)則，按公式U=Upid( Δ T) +Ubest確定的供電電壓U向冰箱的半導(dǎo)體制冷片供電。
[0035]第一數(shù)據(jù)獲取步驟101可以具體包括:獲取預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度Ts，并采集冰箱間室的平均溫度I；;計(jì)算平均溫度I；與預(yù)設(shè)值Ts之間的溫差Λ T0
[0036]在制冷供電步驟105中，Ubest為使得半導(dǎo)體制冷片的制冷效率最高的最高效率電壓，Upid(AT)為根據(jù)PID調(diào)節(jié)規(guī)則對溫差Λ T進(jìn)行運(yùn)算得出的數(shù)值。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在執(zhí)行制冷供電步驟105后，本發(fā)明的溫度控制方法可以循環(huán)回第一數(shù)據(jù)獲取步驟101繼續(xù)執(zhí)行。
[0037]需要說明的是，在本發(fā)明溫度控制方法的其他一些實(shí)施例中，第一熱端禁止溫度判斷步驟102至熱端保護(hù)溫度上限判斷步驟104并不是必須的。在這樣的實(shí)施例中，在第一數(shù)據(jù)獲取步驟101中可以僅僅采集溫差Λ Τ，而無需采集熱端溫度Ttot ;在第一數(shù)據(jù)獲取步驟101執(zhí)行完畢后，直接執(zhí)行制冷供電步驟105。
[0038]圖2是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的溫度控制方法以較高制冷效率快速獲得最大制冷量且將半導(dǎo)體冰箱間室的平均溫度精確控制到設(shè)定的目標(biāo)溫度的示意性曲線圖。如圖2所示，PID調(diào)節(jié)規(guī)則可以被設(shè)置成:當(dāng)溫差Λ T大于等于預(yù)設(shè)的溫差閾值Λ Tthd時(shí)，使得供電電壓U等于最大制冷量電壓Umax_rald，這樣能對熱端進(jìn)行迅速降溫；當(dāng)溫差A(yù)T降低到溫差閾值Λ Tthd時(shí)，使得供電電壓U開始從最大制冷量電壓Umax_Mld下降，這樣不再以較大的供電電壓對半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行供電，能夠避免冰箱內(nèi)的溫度降低到遠(yuǎn)低于預(yù)設(shè)定值的溫度而造成不良制冷效果。在制冷供電步驟105中，可以按此規(guī)則對半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行供電。
[0039]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，如圖2所示，PID調(diào)節(jié)規(guī)則可被設(shè)置成:當(dāng)溫差Λ T首次降低到零值后，使得供電電壓U經(jīng)歷波動變化，以使溫差Λ T等于或趨于零值的供電電壓U向半導(dǎo)體制冷片供電。在制冷供電步驟105中，可按此規(guī)則對半導(dǎo)體制冷片進(jìn)行供電。這樣能夠使得供電電壓U最終穩(wěn)定在最高效率電壓Ubest附近。
[0040]在本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例中，若熱端溫度Thtrt達(dá)到或超出熱端保護(hù)溫度上限，則執(zhí)行第一降至維持電壓步驟106:降低供電電壓U至預(yù)設(shè)的維持電壓UkMP。所述維持電壓Ukrap為在環(huán)境溫度過高、空氣流通性差、濕度過大、溫差較大等極端情況下能維持冰箱間室的平均溫度I；緩慢上升或者下降的電壓，其一個(gè)目的在于盡量保證熱端的溫度不大于預(yù)設(shè)的熱端保護(hù)溫度下限。
[0041]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在第一降至維持電壓步驟106之后，依次執(zhí)行第二數(shù)據(jù)獲取步驟107、第二熱端禁止溫度判斷步驟108。第二數(shù)據(jù)獲取步驟107為:獲取平均溫度I；與目標(biāo)溫度Ts的溫差Λ Τ，并采集熱端溫度Thtrt，第二數(shù)據(jù)獲取步驟107可以具體包括:獲取目標(biāo)溫度Ts，并采集平均溫度I；;計(jì)算平均溫度I；與預(yù)設(shè)值Ts之間的溫差Λ T0第二熱端禁止溫度判斷步驟108為:判斷熱端溫度Ttot是否達(dá)到或超出禁止溫度。
[0042]在第二熱端禁止溫度判斷步驟108執(zhí)行完畢后，若熱端溫度Ttot達(dá)到或超出禁止溫度，則執(zhí)行第二停止供電步驟109:將向半導(dǎo)體制冷片的供電電壓U設(shè)置為零，停止對半導(dǎo)體制冷片供電；若熱端溫度Thrt小于禁止溫度，則執(zhí)行熱端保護(hù)溫度下限判斷步驟110:判斷熱端溫度Thtrt是否達(dá)到或低于預(yù)設(shè)的熱端保護(hù)溫度下限，其中熱端保護(hù)溫度下限小于熱端溫度保護(hù)上限。在執(zhí)行第二停止供電步驟109后，本發(fā)明的溫度控制方法可以循環(huán)回第二數(shù)據(jù)獲取步驟107繼續(xù)執(zhí)行。
[0043]在熱端保護(hù)溫度下限判斷步驟110執(zhí)行完畢后，若熱端溫度Ttot達(dá)到或低于熱端保護(hù)溫度下限，則執(zhí)行制冷供電步驟105 ;若熱端溫度Thrt大于熱端保護(hù)溫度下限，則執(zhí)行第二降至維持電壓步驟111:降低或保持供電電壓U至維持電壓Ukeep。這樣在熱端溫度較高，但尚未足以達(dá)到停止對半導(dǎo)體制冷片供電的條件時(shí)，以較低的供電電壓U滿足冰箱的制冷量，也使得半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度下降，從而在不停止制冷的情況下保護(hù)半導(dǎo)體制冷片。在執(zhí)行第二降至維持電壓步驟111后，本發(fā)明的溫度控制方法可循環(huán)回第二數(shù)據(jù)獲取步驟107繼續(xù)執(zhí)行。
[0044]圖3是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的溫度控制方法在半導(dǎo)體制冷片熱端溫度較高時(shí)對其供電電壓進(jìn)行控制的示意性曲線圖。在圖3所示實(shí)施例中，在例如環(huán)境溫度過高、空氣流通性差、濕度過大、溫差Λ T大于等于預(yù)設(shè)的溫差閾值Λ Tthd等冰箱需要大的制冷量的情況下，以最大制冷量電壓U眶_cold為供電電壓，使得半導(dǎo)體制冷片的冷端較快制冷，熱端溫度Thot由一個(gè)低值逐漸升高到熱端溫度保護(hù)上限。在此過程中，不斷進(jìn)行熱端保護(hù)溫度上限判斷步驟104。在熱端保護(hù)溫度上限判斷步驟104的判定為達(dá)到或超出熱端保護(hù)溫度上限時(shí)，如圖3所示，執(zhí)行第一降至維持電壓步驟106，使得供電電壓U降低至維持電壓Ukeep。由于供電電壓U下降了，熱端溫度Thrt也下降，在此過程中，依次執(zhí)行第二數(shù)據(jù)獲取步驟107、第二熱端禁止溫度判斷步驟108。如圖3所示，熱端溫度Ttot并沒有超過禁止溫度，因此第二熱端禁止溫度判斷步驟108的判定始終為否，根據(jù)前述方法，執(zhí)行熱端保護(hù)溫度下限判斷步驟110。當(dāng)熱端溫度Thtrt達(dá)到熱端保護(hù)溫度下限，則執(zhí)行制冷供電步驟105。由圖3可以看出，若此時(shí)溫差Λ T大于溫差閾值Λ Tthd，則根據(jù)PID調(diào)節(jié)規(guī)則得到的供電電壓U可為最大制冷量電壓Umax_rald。重復(fù)上述過程，直至冰箱間室的平均溫度Λ T小于溫差閾值Λ Tthd后開始按PID調(diào)節(jié)規(guī)則降低電壓。如前文所述，當(dāng)這兩個(gè)溫度之間的溫差Λ T降低到預(yù)設(shè)的溫差閾值Λ Tthd內(nèi)時(shí)，供電電壓可為低于最大制冷量電壓Umajrald的某個(gè)值；然后，當(dāng)溫差Δ T首次降低到零值后，使得供電電壓經(jīng)歷波動變化，以使溫差Λ T等于或趨于零值的供電電壓向所述半導(dǎo)體制冷片供電。
[0045]圖4是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷片的供電電壓與制冷效率及制冷量關(guān)系的示意性曲線圖。如圖4所示，根據(jù)供電電壓U與制冷效率的關(guān)系，可將供電電壓U劃分為4個(gè)區(qū)域:第一非經(jīng)濟(jì)區(qū)401、高效區(qū)402、高制冷量區(qū)403、第二非經(jīng)濟(jì)區(qū)404。第一非經(jīng)濟(jì)區(qū)401的制冷量非常小，基本上不能滿足冰箱的最低制冷需求；第二非經(jīng)濟(jì)區(qū)404中雖然半導(dǎo)體的制冷量本身可能滿足冰箱的最低制冷需求，但是由于此區(qū)域所需的供電電壓U高，功耗要比高效區(qū)402和高制冷量區(qū)403高很多；因此在本發(fā)明的實(shí)施例中，不使用第一非經(jīng)濟(jì)區(qū)401和第二非經(jīng)濟(jì)區(qū)404的供電電壓U為半導(dǎo)體制冷片供電，而是使半導(dǎo)體制冷片的供電電壓U位于高效區(qū)402和高制冷量區(qū)403。也就是說，在本發(fā)明的實(shí)施例中，將根據(jù)對半導(dǎo)體制冷冰箱制冷效率的要求，根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定所用半導(dǎo)體制冷片供電電壓的最大值(即最大供電電壓Umax)和最小值(即最小供電電壓Umin),使半導(dǎo)體制冷片的工作電壓位于這兩個(gè)值所限定的高效區(qū)402和高制冷量區(qū)403內(nèi)。
[0046]如圖4所示，最大供電電壓Umax可通過實(shí)驗(yàn)選取為最大制冷量電壓Umax_Mld，即:可將本發(fā)明中的PID調(diào)節(jié)規(guī)則設(shè)置成使其在前文所述的公式中使得供電電壓U的最大值被確定為最大制冷量電壓Umax_rald，也就是說，Upid ( Λ Τ)在Λ T大于溫差閾值Λ Tthd時(shí)被賦值限定為最大制冷量電壓Umax_cold減最聞效率電壓Ubest。
[0047]也如圖4所示，最小供電電SUniin可通過實(shí)驗(yàn)選取為第一非經(jīng)濟(jì)區(qū)401與高效區(qū)402劃界的供電電壓U，即最小制冷量電壓Umin_Mld。類似地，可將本發(fā)明實(shí)施例中的PID調(diào)節(jié)規(guī)則設(shè)置成使其在前文所述的公式中使得供電電壓U的最小值被確定為最小制冷量電壓Umin_rald。也就是說，Upid( Λ T)在Λ T小于一定閾值時(shí)可被賦值限定為最小制冷量電壓Umilra5ld減最高效率電壓Ubest (此時(shí)計(jì)算出的電壓數(shù)值為一負(fù)值)。在本發(fā)明的一些替代性實(shí)施例中，最小供電電壓Umin也可略低于滿足冰箱最小制冷量電壓Umin_rald。
[0048]此外，如本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)圖4可認(rèn)識到的，最高效率電壓Ubest可經(jīng)實(shí)驗(yàn)得到，其值顯然處于最大制冷量電壓Umax_rald和最小制冷量電壓Umin_Mld之間。
[0049]需要理解的是，維持電壓Ukeep通?？稍谧钚」╇婋妷篣min與最高效率電壓Ubest間取值。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，維持電壓Ukeep的選取原則是考慮在冰箱處在環(huán)境溫度過高、空氣流通性差、濕度過大、溫差較大等極端情況下時(shí)，使冰箱內(nèi)的溫度還能較快地降到最低到設(shè)定溫度。被選取的維持電壓Ukeep的值是在這些極端情況下，通過模擬實(shí)驗(yàn)得出，這個(gè)值與Umax_cold的差值不是很大。
[0050]圖5是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的半導(dǎo)體制冷冰箱的示意性框圖。在圖5所示的實(shí)施例中，提供了一種半導(dǎo)體制冷冰箱，該冰箱包括溫度控制系統(tǒng)，該溫度控制系統(tǒng)可包括:主控板501，配置成執(zhí)行上述溫度控制方法，確定向所述半導(dǎo)體制冷冰箱的半導(dǎo)體制冷片502供電的供電電壓U。
[0051]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，該半導(dǎo)體制冷冰箱還可以包括間室溫度傳感器503、熱端溫度傳感器504和溫度設(shè)定模塊505。其中，間室溫度傳感器檢測冰箱間室的平均溫度Tr ;熱端溫度傳感器檢測半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度Thrt ;溫度設(shè)定模塊設(shè)定冰箱間室內(nèi)所要達(dá)到的目標(biāo)溫度Ts。
[0052]至此，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識到，雖然本文已詳盡示出和描述了本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例，但是，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的情況下，仍可根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容直接確定或推導(dǎo)出符合本發(fā)明原理的許多其他變型或修改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)被理解和認(rèn)定為覆蓋了所有這些其他變型或修改。
【權(quán)利要求】
1.一種半導(dǎo)體制冷冰箱的溫度控制方法，其特征在于，包括: 第一數(shù)據(jù)獲取步驟:獲取冰箱間室的平均溫度與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度的溫差；制冷供電步驟:根據(jù)預(yù)設(shè)的PID調(diào)節(jié)規(guī)則，按公式U=Upid ( Δ T) +Ubest確定的供電電壓向所述冰箱的半導(dǎo)體制冷片供電，其中，U為向所述半導(dǎo)體制冷片供電的供電電壓，Ubest為使得所述半導(dǎo)體制冷片的制冷效率最高的最高效率電壓，Λ T為冰箱間室的平均溫度與預(yù)設(shè)的目標(biāo)溫度的溫差，Upid (AT)為根據(jù)所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則對所述溫差進(jìn)行運(yùn)算得出的數(shù)值；所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則被設(shè)置成: 當(dāng)所述溫差大于等于預(yù)設(shè)的溫差閾值時(shí)，使得所述供電電壓等于使所述半導(dǎo)體制冷片產(chǎn)生最大制冷量的最大制冷量電壓； 當(dāng)所述溫差降低到所述溫差閾值時(shí)，使得所述供電電壓開始從所述最大制冷量電壓下降。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則被設(shè)置成: 當(dāng)所述溫差首次降低到零值后，使得供電電壓經(jīng)歷波動變化，以使所述溫差等于或趨于零值的供電電壓向所述半導(dǎo)體制冷片供電。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述第一數(shù)據(jù)獲取步驟還包括采集所述半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度；而且 所述方法在所述第一數(shù)據(jù)獲取步驟與所述制冷供電步驟之間還包括: 第一熱端禁止溫度判斷步驟:判斷所述熱端溫度是否達(dá)到或超出預(yù)設(shè)的禁止溫度；若所述熱端溫度達(dá)到或超出所述禁止溫度，則執(zhí)行如下第一停止供電步驟:將向所述半導(dǎo)體制冷片的供電電壓設(shè)置為零，停止對所述半導(dǎo)體制冷片供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于， 所述方法在所述第一熱端禁止溫度判斷步驟之后還包括: 若所述熱端溫度小于所述禁止溫度，則繼續(xù)執(zhí)行如下熱端保護(hù)溫度上限判斷步驟:判斷所述熱端溫度是否達(dá)到或超出預(yù)設(shè)的熱端保護(hù)溫度上限，其中所述熱端保護(hù)溫度上限小于所述禁止溫度； 若所述熱端溫度達(dá)到或超出所述熱端保護(hù)溫度上限，則執(zhí)行如下第一降至維持電壓步驟:降低所述供電電壓至預(yù)設(shè)的維持電壓； 若所述熱端溫度小于所述熱端保護(hù)溫度上限，則執(zhí)行所述制冷供電步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 所述方法在所述第一降至維持電壓步驟之后還包括: 第二數(shù)據(jù)獲取步驟:獲取所述平均溫度與所述目標(biāo)溫度的溫差，并采集所述熱端溫度； 第二熱端禁止溫度判斷步驟:判斷所述熱端溫度是否達(dá)到或超出所述禁止溫度；若所述熱端溫度達(dá)到或超出所述禁止溫度，則執(zhí)行如下第二停止供電步驟:將向所述半導(dǎo)體制冷片的供電電壓設(shè)置為零，停止對所述半導(dǎo)體制冷片供電； 若所述熱端溫度小于所述禁止溫度，則執(zhí)行如下熱端保護(hù)溫度下限判斷步驟:判斷所述熱端溫度是否達(dá)到或低于預(yù)設(shè)的熱端保護(hù)溫度下限，其中所述熱端保護(hù)溫度下限小于所述熱端溫度保護(hù)上限； 若所述熱端溫度達(dá)到或低于所述熱端保護(hù)溫度下限，則執(zhí)行所述制冷供電步驟； 若所述熱端溫度大于所述熱端保護(hù)溫度下限，則執(zhí)行如下第二降至維持電壓步驟:降低或保持所述供電電壓至所述維持電壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 在執(zhí)行所述第二停止供電步驟后，所述方法循環(huán)回所述第二數(shù)據(jù)獲取步驟繼續(xù)執(zhí)行。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于， 執(zhí)行所述第二降至維持電壓步驟后，所述方法循環(huán)回所述第二數(shù)據(jù)獲取步驟繼續(xù)執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于， 所述維持電壓為根據(jù)冰箱最低制冷需求確定的最小制冷量電壓。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于， 在執(zhí)行所述制冷供電步驟后，所述方法循環(huán)回所述第一數(shù)據(jù)獲取步驟繼續(xù)執(zhí)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述第一數(shù)據(jù)獲取步驟和所述第二數(shù)據(jù)獲取步驟分別包括: 獲取預(yù)設(shè)的所述目標(biāo)溫度，并采集冰箱間室的所述平均溫度； 計(jì)算所述平均溫度與所述預(yù)設(shè)值Ts之間的溫差。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于， 所述PID調(diào)節(jié)規(guī)則還被設(shè)置成使得: 所述供電電壓的最大值為一預(yù)設(shè)的最大供電電壓，其等于所述最大制冷量電壓；所述供電電壓的最小值為一預(yù)設(shè)的最小供電電壓，其小于或等于根據(jù)冰箱最低制冷需求確定的最小制冷量電壓。
12.—種半導(dǎo)體制冷冰箱，包括溫度控制系統(tǒng)，其特征在于所述溫度控制系統(tǒng)包括: 主控板，配置成執(zhí)行權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的溫度控制方法，確定向所述半導(dǎo)體制冷冰箱的半導(dǎo)體制冷片供電的供電電壓。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體制冷冰箱，其特征在于，還包括: 間室溫度傳感器，配置成檢測冰箱間室的平均溫度； 熱端溫度傳感器，配置成檢測半導(dǎo)體制冷片的熱端溫度； 溫度設(shè)定模塊，配置成設(shè)定冰箱間室內(nèi)所要達(dá)到的目標(biāo)溫度。
【文檔編號】G05D23/19GK104331097SQ201410122800
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年3月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月28日
【發(fā)明者】李春陽, 張奎, 王定遠(yuǎn), 王銘, 苗建林 申請人:海爾集團(tuán)公司, 青島海爾股份有限公司