CN104329899B - 半导体冰箱的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种半导体冰箱的控制方法，所述半导体冰箱包括用于为所述半导体冰箱的冷冻室制冷的第一半导体制冷片以及用于为所述半导体冰箱的冷藏室制冷和/或为所述第一半导体制冷片散热的第二半导体制冷片，所述控制方法包括：提供冷藏室单独制冷、冷冻室单独制冷以及冷冻室冷藏室同时制冷三种工作模式供用户选择；以及根据所选工作模式的不同，至少通过控制所述第一半导体制冷片的第一半导体供电电压和所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压分别执行相应操作。本发明通过控制半导体制冷片和风机的供电电压实现对冷藏室和冷冻室温度的控制，提高了半导体冰箱的制冷效率。

Description

半导体冰箱的控制方法

技术领域

本发明涉及制冷设备，特别是涉及一种半导体制冷冰箱的控制方法。

背景技术

半导体冰箱具有环保和容积率高等特点，广受市场欢迎。但受半导体制冷片特性的限制，只能达到冷藏的目的，达不到冷冻的标准，在应用上受到很大的限制。在现有技术的包括冷藏室和冷冻室的半导体冰箱中，通常采用压缩式制冷系统和半导体制冷系统进行混合制冷，半导体制冷片的热端或热端散热器通常被设置成与压缩式制冷系统的压缩机蒸发器直接接触。压缩机式蒸发器产生的冷量传导给半导体制冷片的热端，对其进行散热降温。这种对半导体制冷片的热端以接触传导的方式进行散热降温的方案工艺复杂、成本较高。此外，压缩式制冷系统体积大，占用冰箱的储藏空间；且工作时噪音大。此外，现有技术的半导体冰箱不能实现对冷冻室和冷藏室的单独制冷，特别是在冷藏室中无储物时，无法对冷冻室进行单独制冷，浪费电源，同时用户体验较差。并且，现有技术中的包括冷藏室和冷冻室的半导体冰箱的控制方法复杂，调节的参数较多，不易控制。

发明内容

本发明的一个目的旨在克服现有技术中带有冷藏室和冷冻室的半导体冰箱的至少一个缺陷，提供一种具有冷藏冷冻功能的半导体制冷冰箱的控制方法。

为此，本发明提供了一种半导体冰箱的控制方法，所述半导体冰箱包括用于为所述半导体冰箱的冷冻室制冷的第一半导体制冷片以及用于为所述半导体冰箱的冷藏室制冷和/或为所述第一半导体制冷片散热的第二半导体制冷片，所述控制方法包括：

提供冷藏室单独制冷、冷冻室单独制冷以及冷冻室冷藏室同时制冷三种工作模式供用户选择；以及

根据所选工作模式的不同，至少通过控制所述第一半导体制冷片的第一半导体供电电压和所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压分别执行以下操作：

当所选工作模式为冷藏室单独制冷时，执行对所述冷藏室单独制冷的操作；

当所选工作模式为冷冻室单独制冷时，执行对所述冷冻室单独制冷的操作；

当所选工作模式为冷冻室冷藏室同时制冷时，执行对所述冷藏室和所述冷冻室同时制冷的操作。

可选地，对所述冷藏室单独制冷的操作包括：

将所述第一半导体制冷片的第一半导体供电电压设置为0，将所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压设置为使所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压；

根据所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压，当所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷藏预设温差时，按公式U₂=U_2m-△U₂×t确定的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电，其中，U₂为向所述第二半导体制冷片供电的第二半导体供电电压，U_2m为使得所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压，△U₂为第二半导体制冷片的第二半导体供电电压在单位时间内下降的第二半导体预设幅值，t为单位时间；

当所述冷藏室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，保持以第二半导体制冷片当前的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电。

可选地，所述半导体冰箱还包括用于对所述冷藏室进行制冷的制冷剂管路；

对所述冷冻室单独制冷的操作包括：

关闭所述制冷剂管路；

将所述第一半导体制冷片的第一半导体供电电压设置为使所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压，将所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压设置为使所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压；

根据所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压，当所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷冻预设温差时，按公式U₁=U_1m-△U₁×t确定的第一半导体供电电压向所述第一半导体制冷片供电，按公式U₂=U_2m-△U₂×t确定的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电，其中，U₁、U₂分别为向所述第一半导体制冷片供电的第一半导体供电电压和所述第二半导体制冷片供电的第二半导体供电电压，U_1m、U_2m分别为使得所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压和使得所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压，△U₁和△U₂分别第一半导体制冷片的第一半导体供电电压在单位时间内下降的第一半导体预设幅值和第二半导体制冷片的第二半导体供电电压在单位时间内下降的第二半导体预设幅值，t为单位时间；

当所述冷冻室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，分别保持以第一半导体制冷片当前的第一半导体供电电压和第二半导体制冷片当前的第二半导体供电电压向所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片供电。

可选地，所述半导体冰箱还包括用于对所述冷藏室进行制冷的制冷剂管路；

对所述冷冻室和冷藏室同时制冷的操作包括：

设置冷藏室开机点温度与冷藏室关机点温度，其中，冷藏室预设的目标温度小于所述冷藏室开机点温度且大于所述冷藏室关机点温度；

将所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压设置为使所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压；

根据预设的PID调节规则，按公式U₁=U_PID(△T₁)+U_1s确定的供电电压向所述第一半导体制冷片供电，其中，U₁为向所述第一半导体制冷片供电的第一半导体供电电压，U_1s为使得所述第一半导体制冷片的制冷效率最高的第一半导体最高效率电压，△T₁为冷冻室的温度与预设的目标温度的温差，U_PID(△T₁)为根据所述PID调节规则对所述温差进行运算得出的数值;

所述PID调节规则被设置成：

当所述温差大于等于预设的温差阈值时，使得所述第一半导体供电电压等于使所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压；

当所述温差降低到所述温差阈值时，按公式U₁=U_1m-△U₁×t确定的第一半导体供电电压向所述第一半导体制冷片供电，其中，U_1m为使得所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压，△U₁为第一半导体制冷片的第一半导体供电电压在单位时间内下降的第一半导体预设幅值，t为单位时间；

判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室开机点温度；

若是，则关闭所述制冷剂管路；

若否，则导通所述制冷剂管路，并进一步判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室关机点温度；

若是，则关闭所述制冷剂管路；

若否，则继续导通所述制冷剂管路。

可选地，对所述冷冻室和冷藏室同时制冷的操作还包括：

当关闭所述制冷剂管路后，所述方法循环回判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室开机点温度继续执行；和/或

当导通所述制冷剂管路，所述方法循环回判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室关机点温度继续执行。

可选地，所述半导体冰箱还包括在所述第二半导体制冷片上设置的热桥装置，其上端设有第一风机，其下端设有第二风机；

所述控制方法还包括：

根据所选工作模式的不同，至少通过控制所述第一风机的第一风机供电电压和所述第二风机的第二风机供电电压分别执行与所选工作模式相对应的操作。

可选地，对所述冷藏室单独制冷的操作还包括：

将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压；

根据所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压，当所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷藏预设温差时，按公式U_f1=U_f1m-△U_f1×t确定的第一风机供电电压向所述第一风机供电，按公式U_f2=U_f2m-△U_f2×t确定的第二风机供电电压向所述第二风机供电，其中，U_f1、U_f2分别为向所述第一风机供电的第一风机供电电压和所述第二风机供电的第二风机供电电压，U_f1m、U_f2m分别为使得所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压和使得所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压，△U_f1和△U_f2分别第一风机的第一风机供电电压在单位时间内下降的第一风机预设幅值和第二风机的第二风机供电电压在单位时间内下降的第二风机预设幅值，t为单位时间；

当所述冷藏室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，分别保持以第一风机当前的第一风机供电电压和第二风机当前的第二风机供电电压向所述第一风机和第二风机供电。

可选地，对所述冷冻室单独制冷的操作还包括：

将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压；

根据所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压，当所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷冻预设温差时，按公式U_f1=U_f1m-△U_f1×t确定的第一风机供电电压向所述第一风机供电，按公式U_f2=U_f2m-△U_f2×t确定的第二风机供电电压向所述第二风机供电，其中，U_f1、U_f2分别为向所述第一风机供电的第一风机供电电压和所述第二风机供电的第二风机供电电压，U_f1m、U_f2m分别为使得所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压和使得所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压，△U_f1和△U_f2分别第一风机的第一风机供电电压在单位时间内下降的第一风机预设幅值和第二风机的第二风机供电电压在单位时间内下降的第二风机预设幅值，t为单位时间；

当所述冷冻室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，分别保持以第一风机当前的第一风机供电电压和第二风机当前的第二风机供电电压向所述第一风机和第二风机供电。

可选地，对所述冷冻室和冷藏室同时制冷的操作还包括：

将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压；判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室开机点温度；

若是，则关闭所述制冷剂管路；

若否，则导通所述制冷剂管路，并进一步判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室关机点温度；

若是，则关闭所述制冷剂管路；

若否，则继续导通所述制冷剂管路。

可选地，对所述冷冻室和冷藏室同时制冷的操作还包括：

当关闭所述制冷剂管路后，所述方法循环回判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室开机点温度继续执行；和/或

当导通所述制冷剂管路，所述方法循环回判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室关机点温度继续执行。

本发明通过关闭制冷剂管路，实现冷冻室单独制冷，便于尽快将冷冻室温度下降至目标温度，且制冷过程更加省电。本发明可分别控制冷藏室和冷冻室单独制冷，便于用户根据冰箱实际储物选择合适的工作模式，具有较好的用户体验。

在本发明中，在同时对冷藏室和冷冻室进行制冷时，通过导通或关闭对冷藏室制冷的制冷剂管路，即可实现对冷藏室和冷冻室温度的控制，方法简单，运行可靠。

本发明通过控制半导体制冷片的供电电压实现对冷藏室和冷冻室温度的控制外，控制过程简单。此外，本发明还可通过控制用于对半导体制冷片进行散热的风机的供电电压实现对冷藏室和冷冻室温度的控制。在本发明中，风机可有效对半导体制冷片进行散热。根据不同的工作模式，可对其设置不同的供电电压，提高了半导体冰箱的制冷效率。

根据下文结合附图对本发明具体实施例的详细描述，本领域技术人员将会更加明了本发明的上述以及其他目的、优点和特征。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本发明的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比例绘制的。附图中：

图1是根据本发明一个实施例的半导体冰箱的示意性结构图；

图2是根据本发明一个实施例的冷藏室单独制冷的示意性流程图；

图3是根据本发明一个实施例的冷冻室单独制冷的示意性流程图；

图4是根据本发明一个实施例的冷藏室和冷冻室同时制冷的示意性流程图；

图5是根据本发明一个实施例的半导体制冷片的供电电压与制冷效率及制冷量关系的示意性曲线图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

本发明是基于具有冷藏室和冷冻室的半导体冰箱特别设计的控制方法。所述半导体冰箱包括用于为所述半导体冰箱的冷冻室制冷的第一半导体制冷片以及用于为所述半导体冰箱的冷藏室制冷和/或为所述第一半导体制冷片散热的第二半导体制冷片。在一个实施例中，所述半导体冰箱可具有如图1所示的结构示意图。本领域技术人员可以理解，图1所示的半导体冰箱仅是为了便于描述本发明的控制方法，本发明的控制方法并不局限于图1所示的半导体冰箱的具体结构。为了便于表述，在图1中，邻近半导体冰箱内胆后壁的一侧可称为内侧，远离半导体冰箱内胆后壁的一侧可称为外侧。本发明实施例中的“热连接”或“热接触”，本领域技术人员可以知晓的最直接的实施方式是直接抵靠接触，采用热传导的方式进行传热。若抵靠接触面涂覆导热硅脂（石墨或其他介质），可将其认为是抵靠接触面上的一部分，作为改善热连接（或热接触）的导热层。在图1所示的实施例中，第一制冷剂箱体310的内侧表面可通过紧固件安装在冰箱箱体10的背板上部，第一半导体制冷片21的第一冷端面与第一制冷剂箱体310的外侧表面热接触。第一制冷剂管路311的弯折延伸的至少部分管路与形成冷冻室11的内胆外表面接触贴靠。第二制冷剂箱体320的内侧表面与第一半导体制冷片21的第一热端面热接触，其外侧表面与第二半导体制冷片22的第二冷端面热接触。第二制冷剂管路321的大部分管路与形成冷藏室12的内胆外表面接触贴靠。

本发明的控制方法可包括：提供冷藏室单独制冷、冷冻室单独制冷以及冷冻室冷藏室同时制冷三种工作模式供用户选择。本发明可以根据所选工作模式的不同，至少通过控制所述第一半导体制冷片的第一半导体供电电压和所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压分别执行以下操作：当所选工作模式为冷藏室单独制冷时，执行对所述冷藏室单独制冷的操作；当所选工作模式为冷冻室单独制冷时，执行对所述冷冻室单独制冷的操作；当所选工作模式为冷冻室冷藏室同时制冷时，执行对所述冷藏室和所述冷冻室同时制冷的操作。

图2是根据本发明一个实施例的冷藏室单独制冷的示意性流程图。在图2所示的实施例中，对冷藏室单独制冷的操作包括：

步骤S102，将第一半导体制冷片的第一半导体供电电压设置为0，将所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压设置为使所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压。此时，冷藏室将以较快的制冷速率进行制冷，冷藏室的温度下降较快。

步骤S104，采集冷藏室当前温度。在该步骤中，可在冷藏室内设置温度传感器，以获取冷藏室的温度。优选在冷藏室内不同位置设置多个温度传感器，以获得冷藏室的平均温度。

步骤S106，判断冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差是否达到冷藏预设温差，若是执行步骤S108，否则返回步骤S104。

该步骤可具体包括：获取预设的目标温度，根据步骤S104获取的冷藏室的温度（平均温度），计算温度（平均温度）与预设的目标温度之间的温差。然后获取冷藏预设温差，比较温度（平均温度）与预设的目标温度之间的温差与冷藏预设温差的大小。在一个实施例中，冷藏预设温差可设置在2-5℃之间，例如3℃。

步骤S108，按公式U₂=U_2m-△U₂×t确定的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电。其中，U₂为向所述第二半导体制冷片供电的第二半导体供电电压，U_2m为使得所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压，△U₂为第二半导体制冷片的第二半导体供电电压在单位时间内下降的第二半导体预设幅值，t为单位时间。在该步骤中，由于冷藏室温度已经接近预设的目标温度，此时，可通过缓慢降低第二半导体制冷片的工作电压来降低制冷速率，使得冷藏室的温度缓慢下降，以免制冷速率太快而使得冷藏室过冷。在一个实施例中，第二半导体制冷片的第二半导体供电电压在单位时间内下降的第二半导体预设幅值可选在0.1-0.5V之间。

步骤S110，判断冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差是否达到0，若是执行步骤S112，否则返回步骤S108。

步骤S112，保持第二半导体制冷片当前的第二半导体供电电压。

本实施例的冷藏室单独制冷操作中，根据所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压，当所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷藏预设温差时，按公式U=U_m-△U×t确定的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电，其中，U为向所述第二半导体制冷片供电的第二半导体供电电压。当所述冷藏室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，保持以第二半导体制冷片当前的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电。

当冷藏室单独制冷时，以图1所示实施例的半导体冰箱为例，第一半导体制冷片21不通电，第二半导体制冷片22单独通电工作。此时，由于第一半导体制冷片21不工作，不对冷冻室11进行制冷，第二半导体制冷片22只负责为冷藏室12制冷而不用对第一半导体制冷片21散热。对第二半导体制冷片22通电后，其第二冷端面温度下降，通过第二制冷剂箱体内壁的传导，其内气态的制冷剂遇冷时发生相变冷凝，变化成为低温的液态制冷剂，液态的制冷剂会靠重力沿着第二制冷剂管路321内壁下流，冷凝下流的制冷剂在第二制冷剂管路321中由于吸收冷藏室12内部的热量受热相变蒸发，变化成为气态。气态蒸汽在热源压力的推动下会上升，气态制冷剂上升到第二制冷剂箱体处继续冷凝，由此循环制冷，以将来自第二半导体制冷片22冷端的部分的冷量传至冷藏室12内，实现对冷藏室单独制冷。

在图1所示的半导体制冷冰箱中，由于在对冷冻室进行制冷时，第一半导体制冷片和第二半导体制冷片均需通电工作，不可避免地要通过第二制冷剂管路321对冷藏室进行制冷。这样会导致在冷藏室内无储物的情况下，仍然对冷藏室进行制冷，浪费电源。本申请的发明人发现，通过关闭第二制冷剂管路321可实现对冷冻室的单独制冷。例如可通过在第二制冷剂管路321与第二制冷剂箱体320的连接处设置电控阀，通过操作电控阀来实现关闭第二制冷剂管路321。

图3是根据本发明一个实施例的冷冻室单独制冷的示意性流程图。如图3所示，对所述冷冻室单独制冷的操作包括：

步骤S202，关闭用于对冷藏室进行制冷的制冷剂管路。

步骤S204，将所述第一半导体制冷片的第一半导体供电电压设置为使所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压，将所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压设置为使所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压。此时，冷冻室将以较快的制冷速率进行制冷，其内温度下降较快。

步骤S206，采集冷冻室当前温度。在该步骤中，可在冷冻室内设置温度传感器，以获取冷冻室的温度。优选在冷冻室内不同位置设置多个温度传感器，以获得冷冻室的平均温度。

步骤S208，判断冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差是否达到冷冻预设温差，若是执行步骤S210，否则返回步骤S206。

该步骤可具体包括：获取预设的目标温度，根据步骤S206获取的冷冻室的温度（平均温度），计算温度（平均温度）与预设的目标温度之间的温差。然后获取冷冻预设温差，比较温度（平均温度）与预设的目标温度之间的温差与冷冻预设温差的大小。在一个实施例中，冷冻预设温差可设置在2-5℃之间，例如3℃。

步骤S210，按公式U₁=U_1m-△U₁×t确定的第一半导体供电电压向所述第一半导体制冷片供电，按公式U₂=U_2m-△U₂×t确定的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电。其中，U₁、U₂分别为向所述第一半导体制冷片供电的第一半导体供电电压和所述第二半导体制冷片供电的第二半导体供电电压，U_1m、U_2m分别为使得所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压和使得所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压，△U₁和△U₂分别第一半导体制冷片的第一半导体供电电压在单位时间内下降的第一半导体预设幅值和第二半导体制冷片的第二半导体供电电压在单位时间内下降的第二半导体预设幅值，t为单位时间。

在该步骤中，由于冷冻室温度已经接近预设的目标温度，此时，可通过缓慢降低第二半导体制冷片的工作电压来降低制冷速率，使得冷冻室的温度缓慢下降，以免制冷速率太快而使得冷冻室过冷。

在一个实施例中，第一半导体制冷片的第一半导体供电电压在单位时间内下降的第一半导体预设幅值和第二半导体制冷片的第二半导体供电电压在单位时间内下降的第二半导体预设幅值可选在0.1-0.5V之间。

步骤S212，判断冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差是否达到0，若是执行步骤S214，否则返回步骤S210。

步骤S214，保持第一半导体制冷片当前的第一半导体供电电压和第二半导体制冷片当前的第二半导体供电电压。

本实施例的冷冻室单独制冷操作中，根据所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压，当所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷冻预设温差时，按公式U₁=U_1m-△U₁×t确定的第一半导体供电电压向所述第一半导体制冷片供电，按公式U₂=U_2m-△U₂×t确定的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电。当所述冷冻室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，分别保持以第一半导体制冷片当前的第一半导体供电电压和第二半导体制冷片当前的第二半导体供电电压向所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片供电。

当冷冻室单独制冷时，以图1所示实施例的半导体冰箱为例，当冷冻室11单独制冷时，第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22均通电工作，此时第二半导体制冷片22仅用于为第一半导体制冷片21的第一热端面散热。为防止第二半导体制冷片22工作的同时会通过第二制冷剂管路321对冷藏室12制冷而造成电源浪费，可在第二制冷剂管路321与第二制冷剂箱体的连接处设置可控的截止阀，当冷冻室11单独制冷时，关闭该截止阀，以使第二半导体制冷片22不对冷藏室12制冷，由此实现冷冻室11的单独工作。在分别对第一半导体制冷片21和第二半导体制冷片22通电后，第一半导体制冷片21的第一冷端面温度下降，其第一热端面温度上升；同时，第二半导体制冷片22的第二冷端面温度下降，其第二热端面温度上升。由于第二半导体制冷片22具有比第一半导体制冷片21具有更大的制冷能力，随着第二半导体制冷片22的第二冷端面温度下降，第二制冷剂箱体温度相应下降，通过第二制冷剂箱体内壁的传导，第一半导体制冷片21的第一热端面温度下降，相应地，其第一冷端面的温度下降，从而产生更多的冷量，通过第一制冷剂管路311将来自第一半导体制冷片21冷端的冷量传至冷冻室11内，使得冷冻室11的温度满足需要，实现对冷冻室单独制冷。

在本发明中，在同时对冷藏室和冷冻室进行制冷时，可通过导通或关闭对冷藏室制冷的制冷剂管路实现对冷藏室和冷冻室温度的控制。图4是根据本发明一个实施例的冷藏室和冷冻室同时制冷的示意性流程图。如图4所示，对所述冷冻室和冷藏室同时制冷的操作包括：

步骤S302，设置初始参数。该步骤具体包括设置冷藏室开机点温度、冷藏室关机点温度、第一半导体供电电压以及第二半导体供电电压。

冷藏室预设的目标温度小于所述冷藏室开机点温度且大于所述冷藏室关机点温度。在一个实施例中，例如当冷藏室预设的目标温度设为5℃时，冷藏室开机点温度可设为6℃，冷藏室关机点温度可设为4℃。

所述第二半导体供电电压为使所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压。

第一半导体供电电压可按照以下方式进行设置：

根据预设的PID调节规则，按公式U₁=U_PID(△T₁)+U_1s确定的供电电压向所述第一半导体制冷片供电，其中，U₁为向所述第一半导体制冷片供电的第一半导体供电电压，U_1s为使得所述第一半导体制冷片的制冷效率最高的第一半导体最高效率电压，△T₁为冷冻室的温度与预设的目标温度的温差，U_PID(△T₁)为根据所述PID调节规则对所述温差进行运算得出的数值。

所述PID调节规则被设置成：

当所述温差大于等于预设的温差阈值时，使得所述第一半导体供电电压等于使所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压；

当所述温差降低到所述温差阈值时，按公式U₁=U_1m-△U₁×t确定的第一半导体供电电压向所述第一半导体制冷片供电，其中，U_1m为使得所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压，△U₁为第一半导体制冷片的第一半导体供电电压在单位时间内下降的第一半导体预设幅值，t为单位时间；

设置冷藏室开机点温度与冷藏室关机点温度，其中，所述冷藏室的目标预设温度小于所述冷藏室开机点温度且大于所述冷藏室关机点温度。在步骤S302中，可以按此规则对第一半导体制冷片进行供电。

步骤S304，采集冷藏室当前温度。

步骤S306，判断冷藏室的当前温度是否小于冷藏室开机点温度，若是执行步骤S308，关闭对冷藏室进行制冷的制冷剂管路。否则执行步骤S310，导通对冷藏室进行制冷的制冷剂管路。

在执行步骤S308之后，由于制冷剂管路被关闭，无法为冷藏室制冷，冷藏室温度将小幅上升。此时返回步骤S304继续采集冷藏室内的温度，然后执行步骤S306判断冷藏室的当前温度是否小于冷藏室开机点温度，若是继续循环执行步骤S304和步骤S306。直至冷藏室的当前温度大于冷藏室开机点温度时，执行步骤S310。

步骤S312，重新采集冷藏室内的温度。当导通制冷剂管路后，由于制冷剂管路对冷藏室进行制冷，冷藏室的温度下降，此时重新采集温度下降后的冷藏室的温度。

步骤S314，判断冷藏室的当前温度是否小于冷藏室关机点温度；若是，则返回步骤S308，关闭对冷藏室进行制冷的制冷剂管路；若否，则返回步骤S312，在制冷剂管路导通的情况下重新采集冷藏室的温度。

当执行步骤S308关闭对冷藏室进行制冷的制冷剂管路后，循环回步骤304，重新采集冷藏室当前温度，然后在步骤S306中判断冷藏室的当前温度是否小于冷藏室开机点温度，并根据判断结果继续执行。

当执行步骤S310导通制冷剂管路后，循环步骤312，重新采集冷藏室当前温度，然后在步骤S314中判断冷藏室的当前温度是否小于冷藏室关机点温度，并根据判断结果继续执行。

为了加快冷藏室和冷冻室的制冷速度，本发明的控制方法除了包括控制第一半导体制冷片和第二半导体制冷片的供电电压之外，还可包括控制用于散热的第一风机和第二风机的供电电压。第一风机和第二风机的设置位置可参见图1所示的实施例。在图1中，第三制冷剂箱体330通过热桥332与第二半导体制冷片22的第二热端面进行热交换。第三制冷剂箱体330可通过塑料件337支撑在冰箱箱体10的背板中部附近（例如冷冻室11的上方）。热桥332的上端内侧表面与所述第二热端面热接触，下端外侧表面与第三制冷剂箱体338的内侧表面热接触，以将所述第二热端面产生的部分热量向下传递到第三制冷剂箱体338。在热桥332的上端外侧表面上可设置上部散热翅片333和通过紧固机构固定在上部散热翅片333上的第一风机334，以对从所述第二热端面传至上部散热翅片333的热量进行强制对流散热。第三制冷剂箱体338外侧表面上设置有下部散热翅片335和第二风机336。在其他的实施例中，下部散热翅片335和第二风机336可以直接设置在热桥332的下端内侧表面。在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

本发明的控制方法还包括根据所选工作模式（冷藏室单独制冷、冷冻室单独制冷以及冷冻室冷藏室同时制冷三种工作模式中的一种）的不同，至少通过控制第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压分别执行与所选工作模式相对应的操作。

在一个实施例中，通过控制第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压对冷藏室单独制冷可包括以下操作：将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压。根据所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压，当所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷藏预设温差时，按公式U_f1=U_f1m-△U_f1×t确定的第一风机供电电压向所述第一风机供电，按公式U_f2=U_f2m-△U_f2×t确定的第二风机供电电压向所述第二风机供电，其中，U_f1、U_f2分别为向所述第一风机供电的第一风机供电电压和所述第二风机供电的第二风机供电电压，U_f1m、U_f2m分别为使得所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压和使得所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压，△U_f1和△U_f2分别第一风机的第一风机供电电压在单位时间内下降的第一风机预设幅值和第二风机的第二风机供电电压在单位时间内下降的第二风机预设幅值，t为单位时间。当所述冷藏室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，分别保持以第一风机当前的第一风机供电电压和第二风机当前的第二风机供电电压向所述第一风机和第二风机供电。

在一个进一步的实施例中，对于图2所示的冷藏室单独制冷的示意性流程图中，步骤S102中还可包括将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压。步骤S108中还可包括按公式U_f1=U_f1m-△U_f1×t确定的第一风机供电电压向所述第一风机供电，按公式U_f2=U_f2m-△U_f2×t确定的第二风机供电电压向所述第二风机供电。步骤S112中还包括保持以第一风机当前的第一风机供电电压和第二风机当前的第二风机供电电压向所述第一风机和第二风机供电。

在一个实施例中，通过控制第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压对冷冻室单独制冷可包括以下操作：将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压；根据所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压，当所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷冻预设温差时，按公式U_f1=U_f1m-△U_f1×t确定的第一风机供电电压向所述第一风机供电，按公式U_f2=U_f2m-△U_f2×t确定的第二风机供电电压向所述第二风机供电，其中，U_f1、U_f2分别为向所述第一风机供电的第一风机供电电压和所述第二风机供电的第二风机供电电压，U_f1m、U_f2m分别为使得所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压和使得所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压，△U_f1和△U_f2分别第一风机的第一风机供电电压在单位时间内下降的第一风机预设幅值和第二风机的第二风机供电电压在单位时间内下降的第二风机预设幅值，t为单位时间；当所述冷冻室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，分别保持以第一风机当前的第一风机供电电压和第二风机当前的第二风机供电电压向所述第一风机和第二风机供电。在一个实施例中，第一风机的第一风机供电电压在单位时间内下降的第一风机预设幅值和第二风机的第二风机供电电压在单位时间内下降的第二风机预设幅值可选在0.1-0.5V之间。

在一个进一步的实施例中，对于图3所示的冷冻室单独制冷的示意性流程图中，步骤S204中还可包括将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压。步骤S212中还可包括按公式U_f1=U_f1m-△U_f1×t确定的第一风机供电电压向所述第一风机供电，按公式U_f2=U_f2m-△U_f2×t确定的第二风机供电电压向所述第二风机供电。步骤S216中还包括保持以第一风机当前的第一风机供电电压和第二风机当前的第二风机供电电压向所述第一风机和第二风机供电。

在一个实施例中，通过控制第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压对冷冻室和冷藏室同时制冷可包括以下操作：将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压。判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室开机点温度；若是，则关闭所述制冷剂管路；若否，则导通所述制冷剂管路，并进一步判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室关机点温度；若冷藏室的当前温度小于所述冷藏室关机点温度，则关闭所述制冷剂管路；若冷藏室的当前温度不小于所述冷藏室关机点温度，则继续导通所述制冷剂管路。

在一个实施例中，对所述冷冻室和冷藏室同时制冷的操作还可包括当关闭所述制冷剂管路后，所述方法循环回判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室开机点温度继续执行；和/或当导通所述制冷剂管路，所述方法循环回判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室关机点温度继续执行。

在一个进一步的实施例中，对于图4所示的冷冻室和冷藏室同时制冷的示意性流程图中，步骤S302中还可包括将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压。

图5是根据本发明一个实施例的半导体制冷片的供电电压与制冷效率及制冷量关系的示意性曲线图。在本发明的实施例中，根据对半导体冰箱制冷效率的要求，电压U_1m和电压U_2m分别是根据实验确定所用第一半导体制冷片和第二半导体制冷片供电电压的最大值（对应图5中U_m）；电压U_1s和电压U_2s分别是根据实验确定所用第一半导体制冷片和第二半导体制冷片供电电压的最高效率电压（对应图5中U_s）。由图5可以看出，当第一半导体制冷片和第二半导体制冷片的供电电压分别位于U_1s、U_2s时，第一半导体制冷片和第二半导体制冷片分别具有最高的制冷效率P_s1、P_s2，其制冷量分别为Q_1cs和Q_2cs。可见半导体制冷片工作在其制冷效率最高的最高效率电压时并不对应产生最大制冷量。当第一半导体制冷片和第二半导体制冷片的供电电压分别位于U_1m、U_2m时，第一半导体制冷片和第二半导体制冷片分别具有最大的制冷量Q_1cm和Q_2cm。

至此，本领域技术人员应认识到，虽然本文已详尽示出和描述了本发明的多个示例性实施例，但是，在不脱离本发明精神和范围的情况下，仍可根据本发明公开的内容直接确定或推导出符合本发明原理的许多其他变型或修改。因此，本发明的范围应被理解和认定为覆盖了所有这些其他变型或修改。

Claims (9)

1.一种半导体冰箱的控制方法，所述半导体冰箱包括用于为所述半导体冰箱的冷冻室制冷的第一半导体制冷片以及用于为所述半导体冰箱的冷藏室制冷和为所述第一半导体制冷片散热的第二半导体制冷片，其特征在于，所述控制方法包括：

提供冷藏室单独制冷、冷冻室单独制冷以及冷冻室冷藏室同时制冷三种工作模式供用户选择；以及

根据所选工作模式的不同，至少通过控制所述第一半导体制冷片的第一半导体供电电压和所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压分别执行以下操作：

当所选工作模式为冷藏室单独制冷时，执行对所述冷藏室单独制冷的操作；

当所选工作模式为冷冻室单独制冷时，执行对所述冷冻室单独制冷的操作；

当所选工作模式为冷冻室冷藏室同时制冷时，执行对所述冷藏室和所述冷冻室同时制冷的操作。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于

对所述冷藏室单独制冷的操作包括：

将所述第一半导体制冷片的第一半导体供电电压设置为0，将所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压设置为使所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压；

根据所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压，当所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷藏预设温差时，按公式U₂＝U_2m-ΔU₂×t确定的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电，其中，U₂为向所述第二半导体制冷片供电的第二半导体供电电压，U_2m为使得所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压，ΔU₂为第二半导体制冷片的第二半导体供电电压在单位时间内下降的第二半导体预设幅值，t为单位时间；

当所述冷藏室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，保持以第二半导体制冷片当前的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于

所述半导体冰箱还包括用于对所述冷藏室进行制冷的制冷剂管路；

对所述冷冻室单独制冷的操作包括：

关闭所述制冷剂管路；

将所述第一半导体制冷片的第一半导体供电电压设置为使所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压，将所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压设置为使所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压；

根据所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压，当所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷冻预设温差时，按公式U₁＝U_1m-ΔU₁×t确定的第一半导体供电电压向所述第一半导体制冷片供电，按公式U₂＝U_2m-ΔU₂×t确定的第二半导体供电电压向所述第二半导体制冷片供电，其中，U₁、U₂分别为向所述第一半导体制冷片供电的第一半导体供电电压和所述第二半导体制冷片供电的第二半导体供电电压，U_1m、U_2m分别为使得所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压和使得所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压，ΔU₁和ΔU₂分别第一半导体制冷片的第一半导体供电电压在单位时间内下降的第一半导体预设幅值和第二半导体制冷片的第二半导体供电电压在单位时间内下降的第二半导体预设幅值，t为单位时间；

当所述冷冻室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，分别保持以第一半导体制冷片当前的第一半导体供电电压和第二半导体制冷片当前的第二半导体供电电压向所述第一半导体制冷片和第二半导体制冷片供电。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于

所述半导体冰箱还包括用于对所述冷藏室进行制冷的制冷剂管路；

对所述冷冻室和冷藏室同时制冷的操作包括：

设置冷藏室开机点温度与冷藏室关机点温度，其中，冷藏室预设的目标温度小于所述冷藏室开机点温度且大于所述冷藏室关机点温度；

将所述第二半导体制冷片的第二半导体供电电压设置为使所述第二半导体制冷片产生最大制冷量的第二半导体最大制冷量电压；

根据预设的PID调节规则，按公式U₁＝U_PID(ΔT₁)+U_1s确定的供电电压向所述第一半导体制冷片供电，其中，U₁为向所述第一半导体制冷片供电的第一半导体供电电压，U_1s为使得所述第一半导体制冷片的制冷效率最高的第一半导体最高效率电压，ΔT₁为冷冻室的温度与预设的目标温度的温差，U_PID(ΔT₁)为根据所述PID调节规则对所述温差进行运算得出的数值；

所述PID调节规则被设置成：

当所述温差大于等于预设的温差阈值时，使得所述第一半导体供电电压等于使所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压；

当所述温差降低到所述温差阈值时，按公式U₁＝U_1m-ΔU₁×t确定的第一半导体供电电压向所述第一半导体制冷片供电，其中，U_1m为使得所述第一半导体制冷片产生最大制冷量的第一半导体最大制冷量电压，ΔU₁为第一半导体制冷片的第一半导体供电电压在单位时间内下降的第一半导体预设幅值，t为单位时间；

判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室开机点温度；

若是，则关闭所述制冷剂管路；

若否，则导通所述制冷剂管路，并进一步判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室关机点温度；

若是，则关闭所述制冷剂管路；

若否，则继续导通所述制冷剂管路。

5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于

对所述冷冻室和冷藏室同时制冷的操作还包括：

当关闭所述制冷剂管路后，所述方法循环回判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室开机点温度继续执行；和/或

当导通所述制冷剂管路，所述方法循环回判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室关机点温度继续执行。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的控制方法，其特征在于

所述半导体冰箱还包括在所述第二半导体制冷片上设置的热桥装置，其上端设有第一风机，其下端设有第二风机；

所述控制方法还包括：

根据所选工作模式的不同，至少通过控制所述第一风机的第一风机供电电压和所述第二风机的第二风机供电电压分别执行与所选工作模式相对应的操作。

7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于

对所述冷藏室单独制冷的操作还包括：

将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压；

根据所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压，当所述冷藏室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷藏预设温差时，按公式U_f1＝U_f1m-ΔU_f1×t确定的第一风机供电电压向所述第一风机供电，按公式U_f2＝U_f2m-ΔU_f2×t确定的第二风机供电电压向所述第二风机供电，其中，U_f1、U_f2分别为向所述第一风机供电的第一风机供电电压和所述第二风机供电的第二风机供电电压，U_f1m、U_f2m分别为使得所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压和使得所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压，ΔU_f1和ΔU_f2分别第一风机的第一风机供电电压在单位时间内下降的第一风机预设幅值和第二风机的第二风机供电电压在单位时间内下降的第二风机预设幅值，t为单位时间；

当所述冷藏室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，分别保持以第一风机当前的第一风机供电电压和第二风机当前的第二风机供电电压向所述第一风机和第二风机供电。

8.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于

对所述冷冻室单独制冷的操作还包括：

将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压；

根据所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差设置所述第一风机的第一风机供电电压和第二风机的第二风机供电电压，当所述冷冻室的当前温度与预设的目标温度的温差达到冷冻预设温差时，按公式U_f1＝U_f1m-ΔU_f1×t确定的第一风机供电电压向所述第一风机供电，按公式U_f2＝U_f2m-ΔU_f2×t确定的第二风机供电电压向所述第二风机供电，其中，U_f1、U_f2分别为向所述第一风机供电的第一风机供电电压和所述第二风机供电的第二风机供电电压，U_f1m、U_f2m分别为使得所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压和使得所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压，ΔU_f1和ΔU_f2分别第一风机的第一风机供电电压在单位时间内下降的第一风机预设幅值和第二风机的第二风机供电电压在单位时间内下降的第二风机预设幅值，t为单位时间；

当所述冷冻室的当前温度下降至与预设的目标温度的温差为0时，分别保持以第一风机当前的第一风机供电电压和第二风机当前的第二风机供电电压向所述第一风机和第二风机供电。

9.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于

对所述冷冻室和冷藏室同时制冷的操作还包括：

将所述第一风机的第一风机供电电压设置为使所述第一风机产生最大风量的第一风机最大风量电压，将所述第二风机的第二风机供电电压设置为使所述第二风机产生最大风量的第二风机最大风量电压；

判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室开机点温度；

若是，则关闭所述制冷剂管路；

若否，则导通所述制冷剂管路，并进一步判断冷藏室的当前温度是否小于所述冷藏室关机点温度；

若是，则关闭所述制冷剂管路；

若否，则继续导通所述制冷剂管路。