CN107132866B - 调温设备和检查传感器装置功能性的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于对至少一个对象进行调温的设备，包括将热能和/或冷能输出至相应对象的热电元件；为了控制热电元件，处理器单元耦接至热电元件；所述设备包括传感器装置，其具有至少一个传感器以检测在热电元件区域中构成的实际温度和至少一个构造成处理器单元组成部分的、另外的传感器以检测在处理器单元区域中构成的实际温度；处理器单元与传感器装置连接；处理器单元用于将借助至少一个传感器检测在热电元件区域中构成的实际温度与借助至少一个另外的传感器检测在处理器单元区域中构成的实际温度进行比较；在考虑比较下处理器单元能推导出关于传感器装置功能性的结论。

Description

调温设备和检查传感器装置功能性的方法
技术领域
本发明根据权利要求1和9前序部分的特征分别涉及一种用于对至少一个对象进行调温的设备以及一种用于检查由至少两个传感器所构成的传感器装置的功能性的方法。
背景技术
为了监测调温设备的温度和/或为了监测(与该调温设备处于连接的)待调温对象的温度，或者也为了能够调节设定所希望的温度用以将对象调温，现有技术中公知的设备已装备有温度传感器。
在此，温度传感器一方面可检测出待调温对象的温度值或者也可检测出涉及到调温设备自身的温度值，用以例如提早地识别出不期望的过热或者识别出调温设备缺失加热性能和/或冷却性能。然而，在布置唯一温度传感器(该唯一温度传感器用于检测出调温设备和/或待调温对象的温度值)的情况下存在如下风险：未能识别出可能损坏的或者功能缺失的温度传感器，从而调温设备使待调温对象必要时可能并不如同预先设置地那样工作或者甚至由于不适当地调温而导致待调温对象发生损坏。
为了使这种风险最小化，已公开如下调温设备：该调温设备具有两个温度传感器，用以检测出待调温对象和/或调温设备的温度值。在此可行的是：在一个温度传感器发生故障情况下，应用另一传感器进行检测温度值。然而，在调温设备具有两个温度传感器的这种构型下，需考虑到提高的材料成本，因为附加的温度传感器的应用会导致额外的成本。
发明内容
因此，根据本发明的任务在于，提出一种用于对至少一个对象进行调温的设备，该设备至少部分地避免上述现有技术的缺点。此外，还应提出一种用于对至少一个对象进行调温的设备，借助该设备能够提高设备的运行及功能可靠性并且能够节约制造成本。
上述任务通过一种用于对至少一个对象进行调温的设备以及通过一种用于检查由至少两个传感器所构成的传感器装置的功能性的方法得以解决，所述设备以及所述方法包括权利要求1及9的特征。其它优选构型方案通过从属权利要求得以描述。
根据本发明的用于对至少一个对象进行调温的设备包括热电元件，用于将热能和/或冷能输出至相应的对象。热电元件可特别是涉及到珀尔帖元件(Peltier-Element)。为了控制所述热电元件，处理器单元被耦接到该热电元件上。此外，所述用于对至少一个对象进行调温的设备包括传感器装置，该传感器装置具有至少一个传感器和至少一个另外的传感器，所述至少一个传感器用于检测在热电元件区域中构成的实际温度，所述至少一个另外的传感器构造成处理器单元的组成部分并且用于检测在处理器单元区域中构成的实际温度。在此，处理器单元与传感器装置处于连接。此外，处理器单元构造用于：将借助所述至少一个传感器检测到的在热电元件区域中构成的实际温度与借助所述至少一个另外的传感器检测到的在处理器单元区域中构成的实际温度进行比较。在考虑所述比较的情况下，处理器单元能够推导出关于传感器装置功能性的结论。在此能够的是：只要这些实际温度是一致的或者至少接近一致，则处理器单元确认该传感器装置功能正常。还能够的是：只要这些实际温度相互地偏离或者在某一范围内相互地偏离，则处理器单元推导出关于传感器装置发生故障的结论。
根据本发明，所述至少一个另外的传感器构造成处理器单元的组成部分，该至少一个另外的传感器用于检测在处理器单元区域中构成的实际温度。多个处理器单元按标准可包括用于检测实际温度的集成式传感器，从而这个传感器可理想地作为另外的传感器适用于检测在处理器单元区域中构成的实际温度。这些在处理器单元中集成的另外的传感器能够在多种情况下构造用于：检测出从约-40℃至+150℃的温度范围。在某些情况下能够的是：所述至少一个另外的传感器不是直接地布置在处理器单元上，该至少一个另外的传感器用于检测在处理器单元区域中构成的实际温度，其中，所述至少一个另外的传感器在此尽管如此仍涉及到处理器单元的组成部分。在特别优选的情况下，所述至少一个另外的传感器还构造用于检测出处理器单元的实际温度，或者说用于处理器单元的温度监测。
根据本发明的用于对至少一个对象进行调温的设备的实施例，处理器单元可检查热电元件的塞贝克电压(Seebeck-Spannung)。此外，处理器单元可如此构造，使得这个处理器单元在存在塞贝克电压的情况下禁止将检测到的实际温度进行比较，并且在不存在塞贝克电压的情况下允许将检测到的实际温度进行比较。作为塞贝克电压一般被认为是如下电压：在由热电元件的两个不同电导体所组成的电路中，该电压在这两个电导体的接触部位之间存在温度差的情况下产生。因此，在根据本发明的用于对至少一个对象进行调温的设备具有热电元件的情况下，特别是热电元件的两个侧面之间存在温度差是至关重要的，基于这个温度差可能会引起电压。热电元件一般具有两个侧面：第一宽侧面和第二宽侧面。在此，第一宽侧面设置用于将热能和/或冷能输出至相应的对象，进而可称之为作用侧(Nutzseite)。在热电元件(或珀尔帖元件)的一个宽侧面上还能够靠置有用于将热电元件(或珀尔帖元件)进行冷却的器件。这个宽侧面特别是涉及到热电元件(或珀尔帖元件)的第二宽侧面或废热侧该第二宽侧面或废热侧设置用于输出废热。因此，热电元件不存在塞贝克电压(或检测到的塞贝克电压是0伏特或者至少接近于0伏特)意味着：在热电元件的第一宽侧面与第二宽侧面之间并未产生温度差，或第一和第二宽侧面上的温度分别具有至少接近于相同的值。基于检查热电元件的塞贝克电压的这个可能性方案，能够将所述至少一个传感器(该至少一个传感器用于检测在热电元件区域中构成的实际温度)参照热电元件进行自由定位，因为在不存在塞贝克电压的情况下在热电元件的第一宽侧面与第二宽侧面之间不存在温度差。
此外，在实践中已证明适宜的实施例在于：将热电元件、处理器单元以及传感器装置接收在共同的壳体中。理想地，热电元件、处理器单元以及传感器装置可在此布置在共同的壳体内部。由此，依据将检测到的实际温度进行比较，能够以理想的方式得出关于传感器装置功能性的可靠结论。通过将热电元件、处理器单元以及传感器装置布置在共同的壳体内部，能够对于热电元件、处理器单元以及传感器装置提供统一的环境条件，或者说能够对于热电元件、处理器单元以及传感器装置提供保护以防外部的环境影响。
此外，在处理器单元上可储存如下指令：这些指令促使在处理器单元启动运行时或者启动运行之后立即执行将检测到的实际温度进行比较。由此能够避免：所述另外的传感器由于处理器单元的固有温度而被加热进而会影响到所述比较。同样地，能够符合目的的是：在热电元件区域中的各个实际温度在热电元件启动运行之前、启动运行时、或者启动运行之后立即借助于所述至少一个传感器进行检测，以便防止由于热电元件自加热影响所述实际温度。
根据本发明，将具有前述特征的根据本发明的设备应用于冷却至少一个蓄电池。此外可想到将具有前述特征的根据本发明的设备的如下用途：其中，将热电元件构造用于使热能和/或冷能输出至饮料保持器。
本发明的另一方面涉及到一种用于检查由至少两个传感器所组成的传感器装置的功能性的方法。针对设备的前述特征同样能够设置在本方法可想到的实施例中。此外，接下来所提及的特征(涉及到本方法的各种实施例)能够设置在前述的设备中进而不再多余地提及。对此，本方法包括如下步骤：
-通过所述传感器装置的至少一个传感器检测在所述热电元件的区域中构成的实际温度，
-通过所述传感器装置的至少一个另外的传感器检测在所述处理器单元的区域中构成的实际温度，该处理器单元与所述热电元件耦接，所述至少一个另外的传感器构造成所述处理器单元的组成部分，
-将通过所述至少一个传感器以及通过所述至少一个另外的传感器所确认的实际温度进行比较，
-借助所述比较得出关于所述传感器装置的功能性的结论。
在此，已经证明有利的是：在热电元件区域中构成的实际温度通过所述至少一个传感器在该热电元件启动运行之前、启动运行时、或者启动运行之后立即进行检测，因为构成在热电元件区域中的这个实际温度(如已经结合根据本发明的用于对至少一个对象进行调温的设备所描述那样)可能被热电元件运行期间的自加热和/或可能被处理器单元的散热所影响。
同样有意义的是，在处理器单元区域中构成的实际温度通过所述至少一个另外的传感器在该处理器单元启动运行时、或者启动运行之后立即进行检测，用以避免在处理器单元区域中构成的这个实际温度被处理器单元运行期间的自加热所影响。通过将借助所述至少一个传感器以及借助所述至少一个另外的传感器在统一的环境条件下检测到的实际温度进行比较，能够确保：在热电元件以及处理器单元的区域中待检测的实际温度至少在限定的范围以内几乎一致地构成。
此外，能够检查热电元件的塞贝克电压。理想地，借助处理器单元执行对热电元件所产生的塞贝克电压进行检测。在此，在未构成塞贝克电压的情况下，执行将检测到实际温度进行比较。在构成塞贝克电压的情况下，禁止将由所述至少一个传感器及所述至少一个另外的传感器检测到的实际温度进行比较。待检测的塞贝克电压(如已描述那样)涉及到如下电压：该电压在热电元件第一宽侧面与第二宽侧面之间存在温度差的情况下出现。因此，未构成塞贝克电压(或检测到的塞贝克电压是0伏特或者至少接近于0伏特)意味着：在热电元件的第一宽侧面与第二宽侧面之间不存在温度差，并且在第一和第二宽侧面上的温度分别具有至少接近于相同的值。因此，根据热电元件未构成塞贝克电压，能够执行将由所述至少一个传感器在热电元件区域中检测到的实际温度与由所述至少一个另外的传感器在处理器单元区域中检测到的实际温度进行比较。未构成塞贝克电压是如下状况的前提：在热电元件的第一和第二宽侧面上存在相同或者至少接近于相同的温度且不存在温度差。
因此能够推导出：只要这些检测到的实际温度(这些检测到的实际温度构成在热电元件及处理器单元区域中)具有至少接近于一致的值，则传感器装置功能正常，其中，该传感器装置包括所述至少一个传感器用以检测在热电元件区域中构成的实际温度，以及包括所述至少一个另外的传感器用以检测在处理器单元区域中构成的实际温度。为了长期确保该传感器装置功能正常，能够符合目的地以确定的时间间隔执行或重复将在热电元件区域中及在处理器单元区域中构成的实际温度进行比较。
附图说明
下面应借助附图详细解释本发明的实施例及其优点。附图中的各元件相互间的尺寸比例不总是符合实际的尺寸比例，因为一些实施方式被简化且另一些实施方式出于更好阐明的目的而相较于其它元件被放大地描述。对于本发明相同的或者功能相同的元件被标示成一致的附图标号。此外，为了简明起见，在各附图中仅示出对于相应附图说明所必需的附图标号。所描述的这些实施方式仅是示例性的，用以说明能够如何设计根据本发明的设备以及根据本发明的方法，而不应理解为穷举。
图1：示出了根据本发明的用于对至少一个对象进行调温的设备的实施例的示意视图；
图2：示出了根据本发明的用于对至少一个对象进行调温的设备的另一实施例的示意视图；
图3：示出了根据本发明的用于对至少一个对象进行调温的设备的又一实施例的示意视图；
图4：示出了根据本发明的方法的可设想的实施例的流程方框图，该方法用于检查由至少两个传感器所构成的传感器装置的功能性。
具体实施方式
图1示出了根据本发明的用于对至少一个对象6(参见图2)进行调温的设备2的实施例。所述用于对至少一个对象6进行调温的设备2包括热电元件4，该热电元件4构造成珀尔帖元件4’。设备2还包括处理器单元12作为其它组成部分，该处理器单元12耦接到热电元件4上。处理器单元12设置用于控制和/或监测所述热电元件4。
处理器单元12与传感器8耦接，正如借助附图标记16所标示的连接结构那样。此外，设备2包括传感器装置20。传感器装置20具有至少一个传感器8，该传感器8用于检测在热电元件4区域中构成的实际温度。理想地，作为传感器8应用了负温度系数传感器(简称NTC-传感器)8’。在这个实施例中，传感器8布置在热电元件4的宽侧面10上。此外，设有至少一个另外的传感器14，用于检测在处理器单元12区域中构成的实际温度。该另外的传感器14构造成处理器单元12的组成部分。所述另外的传感器14可特别是涉及到负温度系数传感器14’，该负温度系数传感器14’集成到处理器单元12中。处理器单元12与传感器装置20连接。为此，可同样设有连接结构16。热电元件4、处理器单元12以及传感器装置20被壳体18包围或者说被壳体18接收。通过这种布置在共同壳体18中的构型方案，能够对热电元件4、处理器单元12以及传感器装置20提供统一的环境条件，或者说能够对热电元件4、处理器单元12以及传感器装置20提供保护以防外部的环境影响。处理器单元12设置用于将通过传感器8及14检测到的实际温度进行比较，这些通过传感器8及14检测到的实际温度分别构成在热电元件4及处理器单元12的区域中。此外，在考虑到将这些检测到的实际温度进行比较的情况下，处理器单元12可作出关于传感器装置20功能性的结论。处理器单元12构造用于检查所述热电元件4的塞贝克电压。在存在塞贝克电压的情况下，处理器单元12禁止将这些检测到的实际温度进行比较，在不存在塞贝克电压的情况下，处理器单元12可执行比较。
图2描述了根据本发明的用于对至少一个对象6进行调温的设备2的另一实施例。在此，设备2的热电元件4设置用于将热能和/或冷能输出至可调温的饮料保持器24。这个可调温的饮料保持器24具有接收单元26，在该接收单元26中可接收有对象6(例如呈饮料容器6’形式)用于对其进行调温。热电元件4与接收单元26耦接。热电元件4的宽侧面10(该宽侧面10邻接至接收单元26)可被称为热电元件4的作用侧10’，因为在作用侧10’上将热能和/或冷能输出至相应的对象6。热电元件4的另一宽侧面10(该另一宽侧面10上耦接有呈冷却体28’形式的、用于对热电元件4进行冷却的器件28)可被称为热电元件4的废热侧10”。此外，设备2具有传感器装置20，该传感器装置20包括传感器8和另外的传感器14，该传感器8用于检测在热电元件4区域中构成的实际温度，该另外的传感器14构造成处理器单元12组成部分并且用于检测在处理器单元12区域中构成的实际温度。传感器8布置在热电元件4的作用侧10’上，用以还能够检测在对象6区域中的实际温度。处理器单元12与热电元件4耦接，或者说与传感器装置20处于连接，正如通过附图标号16所描述那样。热电元件4、处理器单元12以及传感器装置20布置在共同的壳体18中。所述用于冷却的器件28也可位于壳体18中。处理器单元12设置用于将通过传感器8及14检测到的实际温度进行比较，所述通过传感器8及14检测到的实际温度分别构成在热电元件4及处理器单元12的区域中。通过对这些实际温度进行比较，借助处理器单元12可推导出关于传感器装置20功能性的结论。
图3给出了根据本发明的用于对至少一个对象6进行调温的设备2的另一实施例。在此，设备2的热电元件4设置用于对蓄电池6”进行调温。热电元件4以作用侧10’靠置在蓄电池6”上，热电元件4以废热侧10”与用于冷却的器件28(例如呈冷却介质回路28”形式)耦接。为了控制和/或监测所述热电元件4，设备2具有处理器单元12，该处理器单元12与热电元件4耦接。此外，设备2具有传感器装置20，该传感器装置20包括传感器8以及另外的传感器14，该传感器8用于检测在热电元件4区域中构成的实际温度，该另外的传感器14构造成处理器单元12的组成部分并且用于检测在处理器单元12区域中构成的实际温度。传感器8布置在热电元件4的作用侧10’的区域中。处理器单元12与传感器装置20处于连接。热电元件4、处理器单元12以及传感器装置20布置在共同的壳体18中。此外，所述用于冷却的器件28也位于壳体18中。另外，借助于处理器单元12也能够执行将通过传感器8及14检测到的实际温度进行比较，所述通过传感器8及14检测到的实际温度分别构成在热电元件4及处理器单元12区域中。在考虑所述比较的情况下，处理器单元12可推导出关于传感器装置20功能性的结论。
在图4中示出了根据本发明的方法的实施例的流程方框图，该方法用于检查由至少两个传感器8、14所构成的传感器装置20的功能性。在本方法的第一步骤101中，处理器单元12启动或者说开始运行，其中，随后立即检测所述另外的传感器14的实际温度(步骤102)，该另外的传感器14构造成处理器单元12的组成部分。在处理器单元12启动之后立即执行对所述另外的传感器14进行读值，优点在于：通过所述另外的传感器14检测到的实际温度不会或者不会显著地被处理器单元12的自加热所影响。
在随后的步骤103中，检查所述热电元件4的塞贝克电压。该检查可通过处理器单元12执行。如果热电元件4的塞贝克电压没有构成，或者说如果确认塞贝克电压值是0伏特或者至少接近于0伏特，则能够继续本方法(步骤104)。
在此，在步骤(105a)中，借助于处理器单元12对传感器8进行读值，该传感器8用于检测在热电元件4区域中构成的实际温度。理想地，也在热电元件4的启动时或者启动之后立即对传感器8进行读值，用以避免该实际温度被热电元件4运行期间的自加热和/或被处理器单元12的散热所影响，所述实际温度构成在热电元件4的区域中。如果按照步骤104热电元件4的塞贝克电压具有不同于0伏特的其它值或者具有不同于至少接近0伏特的其它值，则不执行对传感器装置20的功能性的检查(步骤105b)。
在对热电元件4的传感器8进行读值之后，按照步骤106将通过该传感器8检测到的实际温度(该实际温度构成在热电元件4区域中)以及通过所述另外的传感器14检测到的实际温度(该实际温度构成在处理器单元12区域中)进行比较。基于这种比较，得出关于传感器装置20功能性的结论(步骤107a和107b)。如果通过传感器8及14检测到的实际温度具有不同的值，则按照步骤108b得出传感器装置20功能失常的结论。因此，传感器8及14之一并非无故障地工作。如果在步骤106中比较得出的、通过传感器8及14检测到的实际温度在限定的范围内具有几乎一致的值，则由此可推导出：传感器装置20的传感器8及14功能正常或者说无故障地工作。理想地，将通过传感器8及14检测到的实际温度(所述通过传感器8及14检测到的实际温度分别构成在热电元件4及处理器单元12的区域中)进行比较，这以确定的时间间隔进行重复(步骤109)。
附图标号列表
2 用于对至少一个对象进行调温的设备，
4，4’ 热电元件、珀尔帖元件
6，6’，6” 对象、饮料容器、蓄电池
8，8’ 传感器、负温度系数传感器(Negative TemperatureCoefficient-Sensor)
10，10’，10” 宽侧面、作用侧、废热侧
12 处理器单元
14，14’ 另外的传感器、另外的负温度系数传感器
16 耦接结构
18 壳体
20 传感器装置
24 可调温的饮料保持器
26 接收单元
28，28’，28” 用于冷却的器件、冷却体、冷却介质回路
101 步骤1
102 步骤2
103 步骤3
104 步骤4
105a，105b 步骤5
106 步骤6
107 步骤7
108a，108b 步骤8
109 步骤9

Claims (10)

1.一种用于对至少一个对象(6)进行调温的设备(2)，该设备包括：
-热电元件(4)，用于将热能和/或冷能输出至相应的对象(6)，
-处理器单元(12)，该处理器单元为了控制所述热电元件(4)而耦接到所述热电元件(4)上，以及
-传感器装置(20)，该传感器装置具有：
a)至少一个传感器(8)，用于检测在所述热电元件(4)区域中构成的实际温度，和
b)至少一个另外的传感器(14)，该至少一个另外的传感器构造成所述处理器单元(12)的组成部分并且用于检测在所述处理器单元(12)区域中构成的实际温度，
其中，所述处理器单元(12)与所述传感器装置(20)处于连接，并且所述处理器单元构造用于将借助所述至少一个传感器(8)检测到的在热电元件区域中构成的实际温度与借助所述至少一个另外的传感器(12)检测到的在处理器单元区域中构成的实际温度进行比较，并且所述处理器单元能够在考虑该比较的情况下推导出关于所述传感器装置(20)功能性的结论，
其中，所述处理器单元(12)能够检查所述热电元件(4)的塞贝克电压，并且
其中，所述处理器单元(12)构造成：在存在塞贝克电压的情况下，该处理器单元禁止将检测到的实际温度进行比较，并且，在不存在塞贝克电压的情况下，该处理器单元允许进行实际温度的比较。
2.按权利要求1所述的设备，
其中，在所述处理器单元(12)上储存有如下指示：所述指示促使在所述处理器单元(12)启动运行时或者启动运行之后立即进行比较。
3.按权利要求1至2中任一项所述的设备，
其中，所述热电元件(4)构造成珀尔帖元件(4’)。
4.按权利要求3所述的设备，
其中，在所述珀尔帖元件(4’)的宽侧面之一上靠置有至少一个用于对该珀尔帖元件(4’)进行冷却的器件(28)。
5.按权利要求1至2、4中任一项所述的设备，
其中，所述热电元件(4)、所述处理器单元(12)以及所述传感器装置(20)被接收在共同的壳体(18)中。
6.一种将按权利要求1至5中任一项所述的设备(2)应用于对至少一个蓄电池(6”)进行调温的用途。
7.一种按权利要求1至5中任一项所述的设备(2)的用途，其中，所述热电元件(4)构造用于将热能和/或冷能输出至饮料保持器(24)。
8.一种用于检查由至少两个传感器(8，14)所构成的传感器装置(20)的功能性的方法，所述方法包括如下步骤：
-通过所述传感器装置(20)的至少一个传感器(8)检测在热电元件(4)区域中构成的实际温度，
-通过所述传感器装置的至少一个另外的传感器(14)检测在处理器单元(12)区域中构成的实际温度，该处理器单元与所述热电元件(4)耦接，所述至少一个另外的传感器(14)构造成所述处理器单元(12)的组成部分，
-将借助所述至少一个传感器(8)检测到的在热电元件区域中构成的实际温度与借助所述至少一个另外的传感器(12)检测到的在处理器单元区域中构成的实际温度进行比较，
-借助该比较得出关于所述传感器装置(20)功能性的结论，
其中，检查所述热电元件(4)的塞贝克电压，并且
在未构成塞贝克电压的情况下执行将检测到的实际温度进行比较，或者在构成塞贝克的电压情况下禁止进行比较。
9.按权利要求8所述的方法，
其中，在所述热电元件(4)区域中构成的实际温度通过所述至少一个传感器(8)在所述热电元件(4)启动运行之前、启动运行时、或者启动运行之后立即进行检测。
10.按权利要求8或9所述的方法，
其中，通过所述至少一个另外的传感器(14)在所述处理器单元(12)启动运行时或者启动运行之后立即检测在处理器单元区域中构成的实际温度。
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