CN102195272A - 用于电子装置的温度保护系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及用于电子装置的温度保护系统。具体地，提供了一种电子系统，其包括电子装置、电源和温度控制开关。具有形状记忆合金的致动器附接到温度控制开关，并且使温度控制开关在开路位置和闭合位置之间移动，所述开路位置在电源和电子装置之间阻止电流流动，所述闭合位置在电源和电子装置之间允许电流流动。形状记忆合金在环境温度落到低临界温度之下或者上升到高临界温度之上时转变以便改变形状，从而将温度控制开关相应移动到允许电流流至电子装置的闭合位置或者阻止电流流至所述电子装置的开路位置中的一个中。

Description

用于电子装置的温度保护系统

技术领域

本发明一般性地涉及电子装置，具体而言涉及用于保护电子装置免受由于极端温度所导致的损坏的系统。

背景技术

许多电子装置容易受到极端温度的损坏，即极冷和/或极热。极端温度可能导致电子装置的各种部件失效。大部分电子装置必须存储在预先限定的温度存储范围之内，且应当只在预先限定的温度操作范围之内操作。例如，LCD显示屏应当存储在-20℃和80℃之间的温度范围之内，且应当只操作在0℃和50℃的温度范围之内。电子装置在这些温度范围之外的存储和/或操作可能导致对电子装置的损坏。

发明内容

本发明公开了一种电子系统。该电子系统包括电子装置。电源选择性地联接到电子装置。电源将电流供应至电子装置。温度控制开关将电源和电子装置互连。温度控制开关可在开路位置和闭合位置之间移动。在开路位置中时，阻止电源和电子装置之间的电流流动。在闭合位置中时，允许电源和所述电子装置之间的电流流动。致动器联接到温度控制开关，且可响应于温度的变化而移动。所述致动器使所述温度控制开关在所述开路位置和所述闭合位置之间移动。所述致动器被构造成将所述温度控制开关移动到所述闭合位置（在电子装置附近的温度落至低临界温度之下时）和所述开路位置（在所述电子装置附近的温度上升到高临界温度之上时）中的至少一个。

根据本发明的另一方面，公开了一种电子系统。所述电子系统包括电子装置。电源选择性地联接到电子装置。电源将电流供应给电子装置。温度控制开关将电源和电子装置互连。温度控制开关可在开路位置和闭合位置之间移动。在开路位置中时，阻止电源和电子装置之间的电流流动。在闭合位置中时，允许电源和所述电子装置之间的电流流动。致动器联接到温度控制开关，且可响应于温度的变化而移动。致动器使温度控制开关在开路位置和闭合位置之间移动。致动器被构造成用于在电子装置附近的温度落到该电子装置的低临界温度之下或者上升到该电子装置的高临界温度之上时移动温度控制开关。致动器包括形状记忆合金，所述形状记忆合金在低临界温度和高临界温度中的一个处转变以改变形状，从而使温度控制开关在开路位置和闭合位置之间移动。

相应地，致动器的形状记忆合金既感测电子装置附近的环境温度，也发生转变（即改变形状），以在达到低临界温度和高临界温度中的一个时致动温度控制开关。低临界温度是低于该温度时电子装置便容易由于冻结而损坏的温度。高临界温度是高于该温度时电子装置便容易由于过热而损坏的温度。当电子装置附近的环境温度落到低临界温度之下时，致动器可以闭合温度控制开关以允许电流在电源和电子装置之间流动，由此利用电流加热电子装置，从而最小化极冷温度对电子装置的损坏。当电子装置附近的环境温度上升到高临界温度之上时，致动器可以使温度控制开关开路以防止电流在电源和电子装置之间流动，由此允许电子装置冷却，这最小化了极高温度对电子装置的损坏。

本发明还包括以下方案：

方案1. 一种电子系统，包括：

电子装置；

电源，所述电源选择性地联接到所述电子装置，用于将电流供给至所述电子装置；

温度控制开关，所述温度控制开关将所述电源和所述电子装置互连，并且能够在开路位置和闭合位置之间移动，所述开路位置在所述电源和所述电子装置之间阻止电流流动，所述闭合位置在所述电源和所述电子装置之间允许电流流动；以及

致动器，所述致动器联接到所述温度控制开关，并且能够响应于温度的变化而移动，以便使所述温度控制开关在所述开路位置和所述闭合位置之间移动，其中所述致动器被构造成将所述温度控制开关移动到所述闭合位置和所述开路位置的至少一个中，其中，在所述电子装置附近的温度落到所述电子装置的低临界温度之下时移动到所述闭合位置，而在所述电子装置附近的温度上升到所述电子装置的高临界温度之上时移动到所述开路位置。

方案2. 根据方案1所述的电子系统，其中，所述致动器包括形状记忆合金。

方案3. 根据方案2所述的电子系统，其中，所述形状记忆合金在所述低临界温度和所述高临界温度中的至少一个下转变以改变形状，从而使所述温度控制开关在所述开路位置和所述闭合位置之间移动。

方案4. 根据方案3所述的电子系统，其中，所述致动器与所述电子装置的温度敏感部分相邻设置，所述电子装置的温度敏感部分易受到来自所述低临界温度之下和所述高临界温度之上的温度的损坏。

方案5. 根据方案2所述的电子系统，其中，所述致动器包括联接到所述温度控制开关的第一端和附接到锚定点的第二端。

方案6. 根据方案5所述的电子系统，其中，所述形状记忆合金相对于所述锚定点膨胀和收缩，以使所述致动器的所述第一端移动。

方案7. 根据方案5所述的电子系统，其中，所述锚定点是电绝缘的。

方案8. 根据方案2所述的电子系统，进一步包括电阻器，所述电阻器设置在所述温度控制开关和所述电子装置之间。

方案9. 根据方案1所述的电子系统，其中，所述电子装置包括LCD显示器和电池中的一种。

方案10. 根据方案1所述的电子系统，进一步包括加热元件，所述加热元件当所述温度控制开关处于所述开路位置中时联接到所述电源，且构造成加热所述电子装置。

方案11. 根据方案1所述的电子系统，其中，所述电子装置和所述电源均接地。

方案12. 一种电子系统，包括：

电子装置；

电源，所述电源选择性地联接到所述电子装置，用于将电流供给至所述电子装置；

温度控制开关，所述温度控制开关将所述电源和所述电子装置互连，并且能够在开路位置和闭合位置之间移动，所述开路位置在所述电源和所述电子装置之间阻止电流流动，所述闭合位置在所述电源和所述电子装置之间允许电流流动；以及

致动器，所述致动器联接到所述温度控制开关，并且能够响应于所述电子装置附近的温度改变而移动，以便使所述温度控制开关在所述开路位置和所述闭合位置之间移动，其中所述致动器被构造成用于当所述电子装置附近的温度落到所述电子装置的低临界温度之下或者上升到所述电子装置的高临界温度之上时移动所述温度控制开关；

其中所述致动器包括形状记忆合金，所述形状记忆合金在所述低临界温度和所述高临界温度中的一个下转变以改变形状，从而使所述温度控制开关在所述开路位置和所述闭合位置之间移动。

方案13. 根据方案12所述的电子系统，其中，所述致动器与所述电子装置的温度敏感部分相邻设置，所述电子装置的温度敏感部分易受到来自所述低临界温度之下和所述高临界温度之上的温度的损坏。

方案14. 根据方案12所述的电子系统，其中，所述致动器包括联接到所述温度控制开关的第一端和附接到锚定点的第二端。

方案15. 根据方案14所述的电子系统，其中，所述形状记忆合金相对于所述锚定点膨胀和收缩，以使所述致动器的所述第一端移动。

方案16. 根据方案14所述的电子系统，其中，所述锚定点是电绝缘的。

方案17. 根据方案12所述的电子系统，进一步包括电阻器，所述电阻器设置在所述温度控制开关和所述电子装置之间。

方案18. 根据方案12所述的电子系统，进一步包括加热元件，所述加热元件当所述温度控制开关处于所述开路位置中时联接到所述电源，并且构造成用于加热所述电子装置。

方案19. 根据方案12所述的电子系统，其中，所述致动器响应于所述电子装置附近的温度落到所述低临界温度之下而将所述开关移动到所述闭合位置中，以允许电流流到所述电子装置。

方案20. 根据方案12所述的电子系统，其中，所述致动器响应于所述电子装置附近的温度上升到所述高临界温度之上而将所述开关移动到所述开路位置中，以阻止电流流到所述电子装置。

当结合附图时，从以下对实施本发明所用的最佳模式的详细说明，本发明的上述特征和优点以及其他特征和优点将变得相当明显。

附图说明

图1是根据本发明的电子系统的示意图。

具体实施方式

参照图1，其中相同的附图标记指示对应的部件，总体上以20示出电子系统。电子系统20包括电子装置22，电子装置22对极冷温度和/或极高温度敏感，和/或容易受到来自极冷温度和/或极高温度的损坏。具体而言，至少电子装置22的温度敏感部分对极冷温度和/或者极高温度敏感，和/或容易受到来自极冷温度和/或极高温度的损坏。电子装置22可以包括但不限于LCD显示器、电池、手机（或蜂窝电话）、便携式音乐装置、照相机（或摄像机）中的一种，或者包括但不限于具有可能受极冷温度损坏的温度敏感部分的一些其他电子装置22。

电子系统20还包括电源24。电源24选择性地联接到电子装置22，用于将电流供应给电子装置22。电源24可以包括电池、发电机、电网、或者任何其他适当的电源。电子装置22和电源24两者均是接地的。

电子系统20还包括温度控制开关26。温度控制开关26将电源24和电子装置22互连。温度控制开关26可在开路位置和闭合位置之间移动。当在开路位置中时，温度控制开关26在电源24和电子装置22之间阻止电流流动。当处于闭合位置中时，温度控制开关26在电源24和电子装置22之间允许电流流动。温度控制开关26可以包括特别适用于特定电子装置22的任何适当类型、尺寸和/或构造的电子开关。

电子系统20还包括致动器28。致动器28联接到温度控制开关26，并且可以响应于温度变化而移动。应当理解，温度控制开关26和致动器28可以是分立部件，或者可替代地，可以一体形成为单个部件。致动器28使温度控制开关26在开路位置和闭合位置之间移动。具体而言，当构造成保护电子装置免受极冷温度时，致动器28在电子装置22附近的温度落到低临界温度之下时将温度控制开关26移动到闭合位置中，并且在电子装置22附近的温度上升到低临界温度之上时将温度控制开关26移动到开路位置中。当致动器28被构造成保护电子装置22免受极高温度时，致动器28在电子装置22附近的温度上升到高临界温度之上时将温度控制开关26移动到开路位置中，并且在电子装置22附近的温度落到高临界温度之下时将温度控制开关26移动到闭合位置中。

低临界温度和高临界温度是致动器28可以移动温度控制开关26的温度。低临界温度被设定成高于这样的温度，即：当低于该温度时，电子装置22或者至少电子装置22中容易受到来自极冷温度的损坏的部分就可能被寒冷的温度损坏。低临界温度依赖于特定的电子装置22，并且随着特定的电子装置22而变化。但是，应当理解，低临界温度可以限定为等于或者低于5℃的温度。但是，低临界温度可以变化到上述的5℃水平之上或之下，并且取决于特定的电子装置22。因此，应当理解，低临界温度高于电子装置22可能由极冷损坏的温度，以便确保致动器28在电子装置22的温度落到可能损坏电子装置22的水平之前便接合温度控制开关26。这样，低临界温度可以设定成在电子装置22可能被极冷损坏的温度之上大约2-5℃的值。

高临界温度被设定成低于这样的温度，即：当高于该温度时，电子装置22或者至少电子装置22中容易受到来自极高温度的损坏的部分就可能被高温损坏。高临界温度依赖于特定的电子装置22，并且随着特定的电子装置22而变化。但是，应当理解，高临界温度可以限定为等于或者高于45℃的温度。但是，高临界温度可以变化到上述的45℃水平之上或之下，并且取决于特定的电子装置22。因此，应当理解，高临界温度低于电子装置22可能由极热损坏的温度，以便确保致动器28在电子装置22的温度上升到可能损坏电子装置22的水平之前便接合温度控制开关26。这样，高临界温度可以设定成电子装置22可能被极热损坏的温度之下大约2-5℃的值。

为了确保致动器28感测紧邻在易受到来自极冷或者极热温度损坏的电子装置22的温度敏感部分附近处的环境温度，致动器28与电子装置22的温度敏感部分相邻设置，用于感测温度敏感部分附近的温度。优选地，致动器28定位在电子装置22的温度敏感部分附近，处在相对于电子装置22而言最可能遭受最冷环境温度和/或最热环境温度的区域中。当构造成防御极冷温度时，致动器28感测电子装置22的温度敏感部分附近的温度，并且在电子装置22的温度落到低临界温度之下且损坏电子装置22之前，在低临界温度下将所述开关移动到闭合位置中。当处于闭合位置中时，电流从电源24流到电子装置22以加热电子装置22，由此防止极冷温度对电子装置22的损坏。应当理解，致动器28可以替代性地在温度落到低临界温度之下时将温度控制开关26移动到开路位置中。在这样的构造中，防止电子装置22在低临界温度时或者在低临界温度之下操作，由此防止在低临界温度时或者在低临界温度之下操作电子装置22所导致的损坏。

当构造成防御极高温度时，致动器28感测电子装置22的温度敏感部分附近的温度，并且在电子装置22的温度上升到高临界温度之上且损坏电子装置22之前，在高临界温度下将所述开关移动到开路位置中。当处于开路位置中时，温度控制开关26阻止电流在电源24和电子装置22之间流动，由此允许电子装置22冷却，从而防止过热对电子装置22的损坏。

致动器28包括形状记忆合金30。形状记忆合金30的特性将在下面进行详细描述。形状记忆合金30在低临界温度下或者高临界温度下转变形状，以便使温度控制开关26在开路位置和闭合位置之间移动。因此，形状记忆合金30依赖于低临界温度和高临界温度。如此处所描述的，形状记忆合金30既用作感测电子装置22附近环境温度的传感器，也用作用于移动温度控制开关26的致动器28的一体部分。

如图1中所描述的那样，致动器28包括联接到温度控制开关26的第一端32和附接到锚定点36的第二端34。锚定点36可以包括任何牢固地固定位置，例如但不限于电子装置22的壳体。形状记忆合金30相对于锚定点36膨胀或者收缩以移动致动器28的第一端32。因而，由于形状记忆合金30膨胀和收缩时锚定点36的位置保持固定，所以形状记忆合金30的第一端32相对于锚定点36移动。形状记忆合金30的第一端32的运动使得开关在开路位置和闭合位置之间移动。锚定点36是电绝缘的，以确保没有电流流经形状记忆合金30，因为这将不利地影响形状记忆合金30正确感测环境温度的能力。

应当理解，致动器28和其形状记忆合金30可以构造成任何合适的形状、尺寸、取向或者构造，并且能够以如此处所示或者所述方式之外的方式操作。相应地，应当理解，致动器28应当被宽广地解释成包括了具有形状记忆合金30的任何适当装置，其中形状记忆合金30能够使温度控制开关26在开路位置和闭合位置之间移动。

电子系统20还可以包括电阻器38。电阻器38设置在温度控制开关26和电子装置22之间。电阻器38可以包括用于在电源24和电子装置22之间限制电流流动的任何合适的电阻器38。电阻器38的尺寸被设定成只允许足够的电流流到电子装置22以加热电子装置22，从而保持电子装置22免于冻结，但是不应当允许足够的电流通过以允许电子装置22操作，由此保存能量。

电子系统20可以进一步包括加热元件39。在温度控制开关26处于闭合位置中时，加热元件39联接到电源24。相应地，当温度控制开关26处于闭合位置中时，电流可以流到加热元件39。加热元件39被构造成和定位成加热电子装置22。这样，加热元件39可以设置在电子装置22之内或者与电子装置22相邻。加热元件39可以包括能够在从电源24接收到电流时产生热的任何装置。

电子装置20还可以包括通/断（on/off）开关40。通/断开关40联接到电源24和电子装置22，从而使电源24和电子装置22互连。通/断开关40被构造成开启和关闭电子装置22。通/断开关40可以包括适于启用电子装置22的任何合适的开关。通/断开关40可在“通”位置和“断”位置之间移动，所述“通”位置用于对电子装置22供电，而所述“断”位置则将电子装置22与电源24断开。当处于“通”位置中时，电流从电源24流经通/断开关40，且旁路绕过温度控制开关26。因此，应当理解，通/断开关40不影响致动器28和/或温度控制开关26的操作。

电子系统20还可以包括控制器42。控制器42可以包括计算机、处理器等，并且构造成控制电子装置22的操作。如此处所显示的，控制器42通过通/断开关40供能。但是，应当理解，控制器42可以由某种其他电源来供能。

取决于合金成分和处理历史，适当的形状记忆合金可以具有单向形状记忆效果、固有（intrinsic）双向效果、或非固有（extrinsic）双向形状记忆效果。在形状记忆合金中所发生的两相通常称为马氏体相和奥氏体相。马氏体相是形状记忆合金的相对软且容易变形的相，通常在较低温度下存在。作为形状记忆合金的更坚固的相的奥氏体相则在较高温度下发生。由具有单向形状记忆效果的形状记忆合金成分所形成的形状记忆材料不会自动重组，并且依赖于形状记忆材料的设计，将可能需要外部机械力来使先前具有的形状取向重组。具有固有形状记忆效果的形状记忆材料是由本身将自动重组的形状记忆合金成分来制造的。

加热时形状记忆合金记住其高温形式的温度可以通过合金成分中的稍微改变以及通过热处理来加以调整。例如，在镍钛形状记忆合金中，所述温度可以从大约100℃之上改变到大约-100℃之下。形状恢复过程发生在仅几度的范围上，并且取决于所需的应用和合金成分，转变的开始或者结束可以控制成一两度之内。形状记忆合金的机械特性在跨越其转变的温度范围上发生很大变化，这通常提供了具有形状记忆效果以及高阻尼容量的形状记忆材料。形状记忆合金的内在高阻尼容量能够被用于进一步增加能量吸收特性。

适当的形状记忆合金材料包括但不限于：镍钛基合金、铟钛基合金、镍铝基合金、镍镓基合金、铜基合金（例如铜锌合金、铜铝合金、铜-金、以及铜锡合金）、金镉基合金、银镉基合金、铟镉基合金、锰铜基合金、铁铂基合金、铁钯基合金，等等。合金可以是二元的、三元的、或者任何更高阶的，只要合金成分具有形状记忆效果便可，例如在形状取向以及阻尼容量中的改变，等等。例如，能够从Shape Memory Applications公司处商业获得商标为NITINOL的镍钛基合金。

形状记忆合金30通过暴露于电子装置22周围的环境温度而被激活。因此，当致动器28被构造成防御寒冷温度时，从低临界温度之上到低临界温度之下的温度降低激活形状记忆合金30以使形状转变。相似地，从低临界温度之下到低临界温度之上的温度增高也可以激活形状记忆合金30以使形状转变。当致动器28被构造成防御高温时，从高临界温度之下到高临界温度之上的温度增高激活形状记忆合金30以使形状转变。相似地，从高临界温度之上到高临界温度之下的温度降低也可以激活形状记忆合金30以使形状转变。另外，致动器28可以包括偏置装置，以便响应于电子装置22附近的环境温度从低临界温度之下上升到低临界温度之上，或者响应于电子装置22附近的环境温度从高临界温度之上落到高临界温度之下，将致动器28移动回到初始位置。

尽管已经对用于实现本发明的最佳模式详细地进行了描述，但是熟悉本发明涉及领域的技术人员将在所附权利要求范围内认识到用于实施本发明的各种替代性设计和实施例。

Claims (10)

1.一种电子系统，包括：

电子装置；

电源，所述电源选择性地联接到所述电子装置，用于将电流供给至所述电子装置；

温度控制开关，所述温度控制开关将所述电源和所述电子装置互连，并且能够在开路位置和闭合位置之间移动，所述开路位置在所述电源和所述电子装置之间阻止电流流动，所述闭合位置在所述电源和所述电子装置之间允许电流流动；以及

致动器，所述致动器联接到所述温度控制开关，并且能够响应于温度的变化而移动，以便使所述温度控制开关在所述开路位置和所述闭合位置之间移动，其中所述致动器被构造成将所述温度控制开关移动到所述闭合位置和所述开路位置的至少一个中，其中，在所述电子装置附近的温度落到所述电子装置的低临界温度之下时移动到所述闭合位置，而在所述电子装置附近的温度上升到所述电子装置的高临界温度之上时移动到所述开路位置。

2.根据权利要求1所述的电子系统，其中，所述致动器包括形状记忆合金。

3.根据权利要求2所述的电子系统，其中，所述形状记忆合金在所述低临界温度和所述高临界温度中的至少一个下转变以改变形状，从而使所述温度控制开关在所述开路位置和所述闭合位置之间移动。

4.根据权利要求3所述的电子系统，其中，所述致动器与所述电子装置的温度敏感部分相邻设置，所述电子装置的温度敏感部分易受到来自所述低临界温度之下和所述高临界温度之上的温度的损坏。

5.根据权利要求2所述的电子系统，其中，所述致动器包括联接到所述温度控制开关的第一端和附接到锚定点的第二端。

6.根据权利要求5所述的电子系统，其中，所述形状记忆合金相对于所述锚定点膨胀和收缩，以使所述致动器的所述第一端移动。

7.根据权利要求5所述的电子系统，其中，所述锚定点是电绝缘的。

8.根据权利要求2所述的电子系统，进一步包括电阻器，所述电阻器设置在所述温度控制开关和所述电子装置之间。

9.根据权利要求1所述的电子系统，其中，所述电子装置包括LCD显示器和电池中的一种。

10.一种电子系统，包括：

电子装置；

电源，所述电源选择性地联接到所述电子装置，用于将电流供给至所述电子装置；

温度控制开关，所述温度控制开关将所述电源和所述电子装置互连，并且能够在开路位置和闭合位置之间移动，所述开路位置在所述电源和所述电子装置之间阻止电流流动，所述闭合位置在所述电源和所述电子装置之间允许电流流动；以及

致动器，所述致动器联接到所述温度控制开关，并且能够响应于所述电子装置附近的温度改变而移动，以便使所述温度控制开关在所述开路位置和所述闭合位置之间移动，其中所述致动器被构造成用于当所述电子装置附近的温度落到所述电子装置的低临界温度之下或者上升到所述电子装置的高临界温度之上时移动所述温度控制开关；

其中所述致动器包括形状记忆合金，所述形状记忆合金在所述低临界温度和所述高临界温度中的一个下转变以改变形状，从而使所述温度控制开关在所述开路位置和所述闭合位置之间移动。

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