CN114302514A - 集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置及其控温方法 - Google Patents

Abstract

本发明提出了集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置及其控温方法，属于智能温控领域。解决了低温到高温的温度变化下，满足能耗极小化以及空间高度集成化要求的同时，被控对象实现温控高速动态响应的问题。本发明的上层针板热沉固定在封装基体上部，且布置在下层针板热沉的上方，且与下层针板热沉的针体顶端留有间隙，上层针板热沉和下层针板热沉之间形成的空腔结构中填有相变材料；上层针板热沉的基板接地，下层针板热沉的基板与可调电源相连。本发明采用交叉式双针板热沉结构，并且采用高导热高导电材质制作，一方面实现双侧热源的热量输送，另一方面，热沉针体不仅作为散热结构，还作为电极结构。

Description

集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置及其控温方法

技术领域

本发明属于智能温控领域，特别是涉及一种集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置及其控温方法。

背景技术

第四次工业革命开启了全新的“智能”时代，信息化技术促进着诸多产业的发展和变革，其中温控技术在芯片散热、汽车动力电池、航空航天发动机等领域占据着重要的地位。目前的大部分电子设备中，电子芯片/电池等是不可或缺的存在，它们都存在一个最佳的工作运行温度区间，在此温度区间下温控对象才能保持长期的安全高效运行，工作效率才最高。当温度过低，温控对象的工作效率大打折扣；当温度过高，温控对象的安全系数、使用寿命骤减。

传统的温控技术大多通过被动干预的方式(如结构优化、增加循环冷却系统)，或者只考虑单独高温/低温的温控场景，同时这些方法存在效率低、不可控、空间利用率低、能耗高等缺点，已经逐渐无法满足目前市场需求。因此，亟需发展稳定安全、易实施、高效节能的新型温控技术，实现根据不同的温控对象限定最佳工作温度区间，保证温控对象的安全运行，并将智能温控装置的工作效率最大化。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置及其控温方法，以解决低温到高温的温度变化下，满足能耗极小化以及空间高度集成化要求的同时，被控对象实现温控高速动态响应的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：包括上层针板热沉、电极涂层、下层针板热沉、电加热网、绝缘散热涂层、可调电源、封装基体、微型温度传感器和循环导管；

所述上层针板热沉固定在封装基体上部，且布置在下层针板热沉的上方，且与下层针板热沉的针体顶端留有间隙，所述上层针板热沉和下层针板热沉之间形成的空腔结构中，填有相变材料；所述上层针板热沉的基板接地，所述下层针板热沉的基板与可调电源相连，当接通可调电源，在上层针板热沉和下层针板热沉的相反极性针体之间形成高强电场，高强电场作用于填充在空腔结构内的相变材料上；

所述上层针板热沉和所述下层针板热沉上的针体在热沉基板上以纵波形式布置，上层针板热沉的针体在热沉基板上形成的波形与下层针板热沉的针体在热沉基板上形成的波形方向相反，上下热沉的针体相互交叉形成两两相反极性的针体结构；

所述电加热网和绝缘散热涂层整体形成一层绝缘电加热膜，布置于封装基体的上壁面和下壁面，所述绝缘散热涂层填充在电加热网网格中并完全包覆电加热网，所述的绝缘电加热膜的电加热功能设置开关控制；

所述封装基体外侧壁面上安装有循环导管，所述微型温度传感器均匀散点布置在封装基体的上下两壁面的通孔结构中，温控对象分别设置在封装基体的上壁面的上侧和下壁面的下侧。

更进一步的，所述电加热网由一号开关控制，所述可调电源由二号开关控制。

更进一步的，上层针板热沉和下层针板热沉上的针体交叉布置，形成极性相反的多对针体电极对，电极对之间的电场强度通过二号旋钮开关调节。

更进一步的，所述上层针板热沉和下层针板热沉分别包括基板和多个针体，每个所述基板上的针体按照纵向波形布置多个针体，以上下基板上两个临近的极性相反的针体为一个电极对(两个单电极)，视前后两对电极对(四个单电极)为一个电极单元，电极单元描述区域横向设定为x，纵向设定为y；设置偶数层的电极单元数比奇数层的电极单元数多一个；并且设置奇数层电极对的极性顺序(正负极顺序)与偶数层电极对的极性顺序相反(如第一层电极对为左正右负，则第二层电极对为左负右正)。

更进一步的，设置所述热沉的电极针体半径为r，所述相邻电极对之间横向间距a介于2r≤a≤4r；所述单个电极单元的两组电极对之间的纵向间距b介于 4r≤b≤6r；两个相邻的所述电极单元之间的横向间距c介于10r≤c≤15r，纵向间距d介于6r≤d≤10r(这里的间距均指的是中/圆心间距)。

更进一步的，所述上层针板热沉和下层针板热沉的针体表面涂有电极涂层。

更进一步的，所述绝缘散热涂层的厚度≥电加热网的厚度，二者形成绝缘电加热膜。

更进一步的，所述封装基体侧壁上设置有多个通孔，所述循环导管与通孔连接，以实现装置中的液相相变材料的循环过程；所述封装基体侧壁上的通孔位置及个数对应于所述循环导管的位置、个数及管径。

更进一步的，微型温度传感器的数量与封装基体上下壁面上的通孔数量相等且位置对应。

更进一步的，所述相变材料的相变温度要求介于温控对象的最佳工作温度区间之内，且材质为绝缘体或者弱电解质。

更进一步的，所述上层针板热沉和下层针板热沉均采用高导热导电性材料。

一种利用所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置进行控温的方法，具体包括以下步骤：

(1)选择温控对象，并在温控对象的最佳温控区间选取相变材料；

(2)装置初始置于初始测试温度BP℃，相变材料为完全固相状态，目标温控对象的最佳工作温度区间为Tmin～Tmax；

(3)测点处的微型温度传感器将温控对象的温度信息实时返回电脑端，实时监控被控对象的温度变化；

(4)当温控对象的当前工作温度低于Tmin时，装置在此过程中采用电加热网加热模式，通过二号开关打开电加热网并且控制功率限制输入热量，为温控对象加热，使得其从BP℃快速升温达到Tmin℃；

(5)当温控对象的当前工作温度高于Tmin，低于Tmax时，装置在此过程中启用自适应模式，以实现温控对象在最佳工作温度范围内持续稳定的工作，在此过程中一号开关和二号开关均断开，存在两个阶段：第一阶段为温控对象工作温度小于相变材料的相变温度，所述温控对象正常工作，无需温控；第二阶段为温控对象的工作温度大于相变材料的相变温度，基于固液相变原理，固体的相变材料自适应吸收来自温控对象的热量缓慢融化成液相，在相变的过程中快速带走温控对象产生的热量，并且使得温控对象的工作温度维持在相变材料的相变温度附近，从而使得温控对象恒温工作；

(6)当所述温控对象的当前工作温度高于Tmax，此时热量需被迅速转移，装置在此过程中启用电场调控模式，当固体相变材料通过双热沉结构从两个方向快速吸收来自温控对象的热量，与此同时通过调节可调电源控制两交叉针板热沉间相反极性的针体之间的电场强度，根据电流体动力学原理，已经熔化的液相相变材料在高强电场的作用下，被多个连续串联的电极单元施加的电场力与温度场浮升力共同驱动，在上层针板热沉和下层针板热沉之间的空腔结构内的形成强对流循环，并通过循环导管结构进一步将热量向外输送并完成循环，使得来自温控对象的热量被迅速带出，从而实现智能温控。

与现有技术相比，本发明所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置及其控温方法的有益效果是：

1.本发明空间上高度集成，采用所述交叉式双针板热沉结构，并且采用高导热高导电材质制作，双针板热沉结构区别于目前已有的单翅片热沉结构，一方面实现双侧热源的热量输送，在实现将温控对象的热量迅速、均匀地传递给相变材料并提高传热效率的同时，还能最大程度减小设备重量；另一方面，热沉针体不仅作为散热结构，还作为电极结构。本发明所述电极排布方式，使得高温下的液相相变材料在热沉内部形成定向流动，并结合外部循环导管结构形成流动循环，进一步增强了装置在温控对象处于高热流密度散热需求情形下的散热效率。

2.本发明所述微型温度传感器对温控对象进行实时温度监控，结合固液相变、电流体动力学以及电加热原理，将相变材料填充在上层针板热沉、下层针板热沉以及封装基体结构所形成的空腔结构中，同时耦合电加热和电流体驱动的方式，保证温控对象在最佳的工作温度区间内长期安全、高效地运行。区别于目前已有的温控装置，本发明考虑全工作温度范围内的多模式智能控温，实现极低温、极高温等极端温度下温控对象的高速响应，在满足智能温控需求的前提下，最大程度减小能耗：低温环境下选择开启电加热网加热模式；当温控对象的温度介于最佳工作温度范围之间，装置设定在自适应模式；当温控对象的温度超过最佳工作温度区间，固相吸收热量发生相变成为液体并维持温度不变，因此使得温控对象的温度降低；当温控对象处于极高温工作环境下，装置通过调控可调电源的电压输出，使得在相互交错的异性针体电极结构下，液相相变材料形成定向宏观流动，并与循环导管相连通实现循环流动，进而控制冷却极高温度下的温控对象。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明所述的结构示意图；

图2是本发明实施例的上下层针板热沉示意图(主视图)；

图3是本发明实施例的针体电极驱动原理图；

图4是本发明实施例的(a)针电极布置示意图(俯视图)；(b)上层针板热沉(正极)与上层针板热沉(负极)电极布置图；

图5是本发明实施例的针体横截面示意图；

图6是本发明实施例的智能温控工作示意图；

图中：1-上层针板热沉；2-电极涂层；3-下层针板热沉；4-电加热网；5-绝缘散热涂层；6-可调电源；7-封装基体；8-微型温度传感器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地阐述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，所述方法涉及的所述实施例尺寸视实际的温控对象设定，下面所描述的实施例仅解释本发明，而非对本发明的限定；文中提到的“上”“下”“前”“后”等仅代表各结构的相对位置而非绝对位置。

一、具体实施方式一，参见图1-6说明本实施方式，本实施方式提出一种集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，包括上层针板热沉1、电极涂层2、下层针板热沉3、电加热网4、绝缘散热涂层5、可调电源6、封装基体7、微型温度传感器8和循环导管9，所述下层针板热沉3固定于封装基体7上部，所述下层针板热沉3上方布置上层针板热沉1，且与下层针板热沉3的针体顶端留有间隙，所述上层针板热沉1和下层针板热沉3之间形成的空腔结构中，填有相变材料；利用绝缘散热涂层5使得电加热网4形成一层有平滑的接触面绝缘电加热膜，布置在封装基体7的上壁面和下壁面，接着，在平滑的接触面上布置温控对象；所述封装基体7外侧壁面上安装有循环导管9，所述微型温度传感器8均匀散点布置在封装基体7的上下两壁面的通孔结构中，温控对象分别设置在封装基体7的上壁面的上侧和下壁面的下侧。

所述上层针板热沉1接地，所述下层针板热沉3与可调电源6相连接，当接通可调电源6，所述上层针板热沉1和所述下层针板热沉3上的针体在热沉基板上以纵波形式布置，上层针板热沉1的针体在热沉基板上形成的波形与下层针板热沉3的针体在热沉基板上形成的波形方向相反，上下热沉的针体相互交叉，形成两两极性相反的针体电极对结构，针体电极对之间存在高强电场，作用于填充在空腔内的液体相变材料，最终热沉通道中产生宏观定向对流，并通过安装在所述封装基体7侧壁面上的所述循环导管9结构实现液相相变材料的流动循环。

所述上层针板热沉1和下层针板热沉3之间形成的空腔结构中，填有相变材料，为了避免当所述相变材料由固相完全熔化成液相时体积膨胀对装置产生压力，因此所述相变材料并不充满空腔结构，而是留有一定空隙。所述相变材料根据温控对象选取，要求相变材料的相变温度介于温控对象的最佳工作温度区间之内，且材质为绝缘体或者弱电解质。可选地，所述相变材料可以是直链烷烃、石蜡等。优选地，所述相变材料根据温控对象选为正十八烷烃。

例如设置温控对象为锂电池，锂电池的最佳工作温度区间为15℃～35℃，则X＝15℃，Y＝35℃；据此选择相变材料为正十八烷烃，其相变温度p＝28℃。所述微型温度传感器8以散点模式均匀布置在封装基体7的上下两壁面的通孔结构中，温控对象分别设置在封装基体7的上壁面的上侧和下壁面的下侧，采用所述微型温度传感器8对温控对象的温度进行实时监控，并将实时数据返回电脑端。

其中，电加热网4由一号开关控制，控制下层针板热沉3和上层针板热沉 1的针体电极之间的电场强度为二号旋钮开关控制。所述上层针板热沉1接地，所述下层针板热沉3与可调电源6相连。

所述上层针板热沉1接地，布置在下层针板热沉3的上方，且与下层针板热沉3的针体顶端留有间隙，避免高强电压下下层针板热沉3和上层针板热沉 1相连发生短路，如图2所示；优选地，所述上层针板热沉1采用高导热导电性材料，如铜、银等金属或石墨烯等；所述上层针板热沉1通过槽道嵌合、螺栓螺钉连接或黏合剂粘合的方式固定于封装基体7上。优选地，所述上层针板热沉1通过槽道嵌合的方式固定于封装基体7上。

所述上层针板热沉1和下层针板热沉3分别包括基板和多个针体，基板的长度设置为l，宽度设置为s，每个所述基板上的针体按照纵向波形布置多个针体，以上下基板上两个临近的极性相反的针体为一个电极对(两个单电极)，当液体相变材料显示电负性时，由电场力驱动从负极运动到正极(反正则从正极到负极)，如图3所示；以前后两对电极对(四个单电极)为一个电极单元，电极单元描述区域横向设定为x，纵向设定为y；并且设置奇数层电极对的极性顺序(正负极顺序)与偶数层电极对的极性顺序相反(如第一层电极对为左正右负，则第二层电极对为左负右正)如图4(a)所示。

电极单元的数量根据具体的温控对象尺寸设置，奇数行的电极单元数为m，偶数行的针体数量为m+1，肋片上共设置n行电极单元结构，优选地，本实施例奇数行的电极单元数为4，偶数行的电极单元数量为5，基板上共设置3行针体结构；设置所述热沉的电极针体半径为r，所述相邻电极对之间横向间距a 介于2r≤a≤4r，优选地，a＝3r；所述单个电极单元的两组电极对之间的纵向间距 b介于4r≤b≤6r，优选地b＝5r；两个相邻的所述电极单元之间的横向间距c介于 10r≤c≤15r，纵向间距d介于6r≤d≤10r，优选地c＝10r，d＝7r(这里的间距均指的是中/圆心间距)，如图4(b)所示。

所述下层针板热沉3的针体形状包括但不限于圆柱，可以是矩形柱体、三角形柱体、不规则多边形柱体，如图5所示。优选地，所述针板热沉的针体形状设置为圆柱，如图4所示。

所述下层针板热沉3采用高导热导电性的材料，可选地，可采用如铜、银等金属。可选地，所述下层针板热沉3通过胶体粘合、焊接、槽道嵌合、螺栓螺钉连接等方式固定在封装基体7上；优选地，所述下层针板热沉3通过槽道嵌合的方式固定在封装基体7上。

所述下层针板热沉3的针体表面涂有电极涂层2，以提高电极的抗腐蚀性，延长电极使用寿命，增大电流密度，强化电荷注入且对相变材料不产生污染。

所述电加热网4和绝缘散热涂层5布置于封装基体7的上壁面和下壁面，先采用粘合的方式固定电加热网4，再利用所述绝缘散热涂层6填充其网格空隙并完全包覆电加热网4，使得所述电加热网4在所述下层针板热沉3的底部形成平滑面。

所述电加热网4在温控对象温度低于温控对象最佳工作温度区间低温阈值的情况下，通过一号开关控制连通，使得温控对象的温度迅速升高；达到其最佳工作温度区间的低温阈值时，切断电加热网4开关。可选地，所述电加热网 4可采用镍铬合金电热丝制作，保证发热迅速、温度均匀传输。

所述绝缘散热涂层厚度4≥电加热网4的厚度，相当于将电加热网4嵌入到绝缘散热涂层5中，形成一层绝缘电加热膜，在实现低温迅速加热的前提下，保证温控对象与上层针板热沉1和下层针板热沉3不直接接触，避免发生漏电现象损坏所述温控对象或电加热网；所述绝缘散热涂层5要求有高导热性、绝缘性，可选地，所述绝缘散热涂层5可以采用高导热灌封胶制作。

所述封装基体7用来固定上层针板热沉1、下层针板热沉3、电加热网4 以及循环导管9等，可选地，可选择卡槽结构、螺栓螺钉连接、焊接或者粘连等连接方式；可选地，制作封装基体7的材料可选择高导热的绝缘柔/刚性聚合物、陶瓷、金属等。优选地，选择柔性聚合物如硬质高导热硅胶制作封装基体 7。

所述循环导管9布置在封装基体7的侧壁面，通过所述封装基体7上的通孔结构与交叉上下层针板热沉和封装基体7形成的空腔结构相连接，使得内部的液体相变材料在高温模式中形成循环流动；可选地，所述循环导管9的材质为耐高温的高分子聚合物制成；可选地，循环导管的根数根据当前散热元件的散热需求设置，且封装基体7上的通孔数量根据循环导管9的数量相对应，并且通孔的位置根据具体的空间结构确定，如图1所示。

所述微型温度传感器8布置在封装基体7的底部，用于实时监测温控对象的温度并返回程控端，设置装置不同温控模式，实现对象的智能化温控。所述微型温度传感器8以散点形式均匀布置在封装基体7的上下两壁面的通孔结构中，根据温控对象的大小确定布置微型温度传感器8的个数，所述封装基体7 上下壁面上的通孔数量和位置与所述微型温度传感器8的数量和位置相对应。

本发明解决现有温控技术存在的系统不稳定、温控范围小、效率低、动态响应缓慢、能耗大等问题，提供一种集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，固液相变耦合直流电场调控与电加热的双重作用，设定温控对象的最佳工作温度区间(介于温度值Tmin和Tmax之间)，选择相变材料的相变温度介于此区间，实现加热、恒温、冷却的多模式智能温控，实现人/环境/温度控对象之间信息的高速动态响应。

装置通过微型温度传感器对温控对象进行实时动态温度监控，在不同的工作环境下采用不同的温控模式，以达到系统的安全稳定运行。

1.低温模式：(低于温控对象最佳工作温度区间的阈值Tmin时)，开启金属网电加热模式，对温控对象进行加热，使得其快速升温以达到Tmin。

2.自适应模式：当温控对象的温度介于最佳工作温度区间，所填充相变材料的熔点设定在此温度区间内，此时要想实现温控对象在最佳工作温度范围内持续恒定工作，开启固液相变自适应模式，基于固液相变原理，固体的相变材料自适应吸收来自温控对象的热量，在电场的作用下缓慢融化成液相，在相变的过程中快速带走温控对象产生的热量，并且使得温控对象的工作温度维持在相变材料的相变温度附近，从而达到温控对象的恒温工作。

3.高温模式：当所述温控对象的当前工作温度高于Tmax，此时热量需被迅速转移，装置在此过程中启用电场调控模式，当固体相变材料通过双热沉结构从两个方向快速吸收来自温控对象的热量，与此同时通过调节可调电源6控制两交叉针板热沉间相反极性的针体之间的电场强度，根据电流体动力学原理，已经熔化的液相相变材料在高强电场的作用下，被多个连续串联的电极单元施加的电场力与温度场浮升力共同驱动，在上层针板热沉1和下层针板热沉3之间的空腔结构内的形成强对流循环，并通过循环导管结构进一步将热量向外输送并完成循环，使得来自温控对象的热量被迅速带出，从而实现智能温控。

本发明以锂电池为例，说明一种集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置的控制方法，结合图6，其工作过程如下：

(1)装置初始置于0℃环境，选择相变材料为正十八烷烃，此时处于固态。

(2)当锂电池的工作温度低于15℃，装置在此过程中采用电加热网加热模式。闭合一号开关，所述电加热金属网5开启，为温控对象(锂电池)加热，使得其从0℃快速升温达到15℃。

(3)当锂电池的工作温度高于15℃，低于35℃，装置在此过程中启用自适应模式，以实现锂电池在最佳工作温度范围内持续稳定的工作。在此过程中一号开关和二号开关均断开，存在两个阶段：第一阶段为锂电池工作温度小于所述相变材料的相变温度(正十八烷烃的相变温度为28℃)，所述温控对象正常工作，无需温控；第二阶段为锂电池的工作温度大于28℃，基于固液相变原理，固体的相变材料自适应吸收来自温控对象的热量缓慢融化成液相，在相变的过程中快速带走温控对象产生的热量，并且使得温控对象的工作温度维持在相变材料的相变温度附近，从而使得温控对象恒温工作。

(4)当锂电池的工作温度高于35℃，装置在此过程中启用电场调控模式，当固体相变材料通过双热沉结构从两个方向快速吸收来自温控对象的热量，与此同时通过调节可调电源6控制两交叉针板热沉间相反极性的针体之间的电场强度，根据电流体动力学原理，已经熔化的液相相变材料在高强电场的作用下，被多个连续串联的电极单元施加的电场力与温度场浮升力共同驱动，在上层针板热沉1和下层针板热沉3之间的空腔结构内的形成S形路径的强对流循环，并通过循环导管结构进一步将热量向外输送和循环，使得来自温控对象的热量被迅速带出，从而实现智能温控。

上述实施例通过描述微型温度传感器8对于温控对象进行的实时温度监控，在不同温控模式下实现温控对象的智能化温控过程，进一步地详细说明本发明的具体内容，但上述描述并非是对本发明的限制。其他任何在本发明结构、原理基础上进行一定改变、修饰、组合、简化等的发明均应等效为本发明的置换方式，均属本发明的保护范围之内，而本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。

以上公开的本发明实施例只是用于帮助阐述本发明。实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。

Claims (10)

1.一种集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：包括上层针板热沉(1)、电极涂层(2)、下层针板热沉(3)、电加热网(4)、绝缘散热涂层(5)、可调电源(6)、封装基体(7)、微型温度传感器(8)和循环导管(9)；

所述上层针板热沉(1)固定在封装基体(7)上部，且布置在下层针板热沉(3)的上方，且与下层针板热沉(3)的针体顶端留有间隙，所述上层针板热沉(1)和下层针板热沉(3)之间形成的空腔结构中，填有相变材料；所述上层针板热沉(1)的基板接地，所述下层针板热沉(3)的基板与可调电源(6)相连，当接通可调电源(6)，在上层针板热沉(1)和下层针板热沉(3)的相反极性针体之间形成高强电场，高强电场作用于填充在空腔结构内的相变材料上；

所述上层针板热沉(1)和下层针板热沉(3)上的针体在热沉基板上以纵波形式布置，上层针板热沉(1)的针体在热沉基板上形成的波形与下层针板热沉(3)的针体在热沉基板上形成的波形方向相反，上下热沉的针体相互交叉形成两两相反极性的针体结构；

所述电加热网(4)和绝缘散热涂层(5)整体形成一层绝缘电加热膜，布置于封装基体(7)的上壁面和下壁面，所述绝缘散热涂层(5)填充在电加热网(4)网格中并完全包覆电加热网，所述的绝缘电加热膜的电加热功能设置开关控制；

所述封装基体(7)外侧壁面上安装有循环导管(9)，所述微型温度传感器(8)均匀散点布置在封装基体(7)的上下两壁面的通孔结构中，温控对象分别设置在封装基体(7)的上壁面的上侧和下壁面的下侧。

2.根据权利要求1所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：所述电加热网(4)由一号开关控制，所述可调电源(6)由二号开关控制。

3.根据权利要求1所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：上层针板热沉(1)和下层针板热沉(3)上的针体交叉布置，形成极性相反的多对针体电极对，电极对之间的电场强度通过二号旋钮开关调节。

4.根据权利要求1所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：所述上层针板热沉(1)和下层针板热沉(3)分别包括基板和多个针体，每个基板上的针体按照纵向波形布置多个针体，以上下基板上两个临近的极性相反的针体为一个电极对，视前后两对电极对为一个电极单元，电极单元描述区域横向设定为x，纵向设定为y；设置偶数层的电极单元数比奇数层的电极单元数多一个；并且设置奇数层电极对的极性顺序与偶数层电极对的极性顺序相反。

5.根据权利要求4所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：设置热沉的电极针体半径为r，所述相邻电极对之间横向间距a介于2r≤a≤4r；所述单个电极单元的两组电极对之间的纵向间距b介于4r≤b≤6r；两个相邻的所述电极单元之间的横向间距c介于10r≤c≤15r，纵向间距d介于6r≤d≤10r。

6.根据权利要求4所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：所述上层针板热沉(1)和下层针板热沉(3)的针体表面涂有电极涂层(2)。

7.根据权利要求1所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：所述绝缘散热涂层(5)的厚度≥电加热网(4)的厚度，二者形成绝缘电加热膜。

8.根据权利要求1所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：所述相变材料的相变温度要求介于温控对象的最佳工作温度区间之内，且材质为绝缘体或者弱电解质。

9.根据权利要求1所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置，其特征在于：所述上层针板热沉(1)和下层针肋热沉(3)均采用高导热导电性材料制作。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述的集成交叉式双针板热沉的电热耦合温控装置进行控温的方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)选择温控对象，并在温控对象的最佳温控区间选取相变材料；

(2)装置初始置于初始测试温度，相变材料为完全固相状态，目标温控对象的最佳工作温度区间为Tmin～Tmax；

(3)测点处的微型温度传感器(8)将温控对象的温度信息实时返回电脑端，实时监控被控对象的温度变化；

(4)当温控对象的当前工作温度低于Tmin时，装置在此过程中采用电加热网加热模式，通过二号开关打开电加热网(4)并且控制功率限制输入热量，为温控对象加热，使得其从x快速升温达到Tmin；

(5)当温控对象的当前工作温度高于Tmin，低于Tmax时，装置在此过程中启用自适应模式，以实现温控对象在最佳工作温度范围内持续稳定的工作，在此过程中一号开关和二号开关均断开，存在两个阶段：第一阶段为温控对象工作温度小于相变材料的相变温度，所述温控对象正常工作，无需热控；第二阶段为温控对象的工作温度大于相变材料的相变温度，基于固液相变原理，固体的相变材料自适应吸收来自温控对象的热量缓慢融化成液相，在相变的过程中快速带走温控对象产生的热量，并且使得温控对象的工作温度维持在相变材料的相变温度附近，从而使得温控对象恒温工作；

(6)当温控对象的当前工作温度高于Tmax，此时热量需被迅速转移，装置在此过程中启用电场调控模式，当固体相变材料通过双热沉结构从两个方向快速吸收来自温控对象的热量，与此同时通过调节可调电源(6)控制两交叉针板热沉间相反极性的针体之间的电场强度，根据电流体动力学原理，已经熔化的液相相变材料在高强电场的作用下，被多个连续串联的电极单元施加的电场力与温度场浮升力共同驱动，在上层针板热沉(1)和下层针板热沉(3)之间的空腔结构内的形成强对流循环，并通过循环导管结构进一步将热量向外输送并完成循环，使得来自温控对象的热量被迅速带出，从而实现智能热控。

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