DE102016222941A1

DE102016222941A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls

Info

Publication number: DE102016222941A1
Application number: DE102016222941.9A
Authority: DE
Inventors: Wenqing Liu; Jürgen Grünwald; Joachim TREIER
Original assignee: Mahle International GmbH
Current assignee: Mahle International GmbH
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2016-11-21
Publication date: 2018-05-24

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls (5, 107) mittels eines Schaltkreises (98) mit einer Signalquelle (2) und mit einem Messwiderstand (3) mit einer bekannten Impedanz, wobei das zu messende thermoelektrische Modul (5, 107) als Messprobe an den Schaltkreis (98) anzuschließen ist, die Signalquelle (2) ein Spannungssignal erzeugt und an dem Messwiderstand (3) und an der Messprobe eine Spannungsmessung durchgeführt wird, wobei zur Bestimmung des Innenwiderstands (R) der Messprobe die Impedanz der Messprobe bestimmt wird. Auch betrifft die Erfindung eine diesbezügliche Vorrichtung (1).

Description

Technisches Gebiet
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls gemäß Anspruch 1. Auch betrifft die Erfindung eine Vorrichtung zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls.
Stand der Technik
Ein thermoelektrisches Modul, kurz auch TEM genannt, ist ein Halbleitermodul, mittels welchem ein Wärmestrom elektrisch steuerbar bzw. regelbar ist. Dabei wird eine Einstellung eines Wärmestroms durch Einstellung eines elektrischen Stroms über das thermoelektrische Modul vorgenommen. Ein thermoelektrisches Modul hat üblicherweise eine eher kleine Baugröße und reagiert hinsichtlich des einzustellenden Wärmestroms schnell auf die Änderung des elektrischen Stroms. Darüber hinaus weist ein thermoelektrisches Modul oder eine darauf basierende Vorrichtung üblicherweise keine mechanisch beweglichen Teile auf, die auf Dauer verschleißen könnten. Üblicherweise weisen solche thermoelektrischen Module Peltier-Elemente auf und werden zum Kühlen oder zum Heizen von Vorrichtungen eingesetzt.
Ein thermoelektrisches Modul wird dabei üblicherweise mit Gleichstrom oder mit einem gefilterten pulsweitenmodulierten Strom (PWM-Strom) betrieben. Um einen hohen Wirkungsgrad beim Kühlen zu erreichen, wird die Welligkeit des PWM-Stroms möglichst klein gehalten. Die Kühlleistung bzw. die Heizleistung des thermoelektrischen Moduls wird durch eine Steuereinheit, auch Controller genannt, des thermoelektrischen Moduls in Bezug auf die gemessene Temperatur an dem zu temperierenden Objekt gesteuert bzw. geregelt. Dabei ist zumindest ein Temperatursensor an dem zu temperierenden Objekt angebracht, welcher die Temperatur des Objekts erfasst. Auf Basis der mittels des Temperatursensors gemessenen Temperaturdaten des Objekts wird dann die Kühl- oder Heizleistung gesteuert oder geregelt.
Solche thermoelektrischen Module mit TEM-Controller, auch TEC genannt, sind beispielsweise durch den TEC 54100 der Firma Chroma bekannt geworden.
Nachteilig an solchen thermoelektrischen Modulen ist, dass lediglich die Objekttemperatur bei der Temperaturregelung betrachtet wird. Die Temperatur des thermoelektrischen Moduls selbst kann während des Betriebs des thermoelektrischen Moduls hingegen nicht überwacht werden, so dass das thermoelektrische Modul selbst vor einer Überhitzung nicht geschützt werden kann. Insbesondere werden auch die Moduleigenschaften des thermoelektrischen Moduls, wie beispielsweise der elektrische Widerstand, der Seebeck-Koeffizient oder die Wärmeleitfähigkeit, während des Betriebs nicht überwacht.
Darstellung der Erfindung, Aufgabe, Lösung, Vorteile
Es ist die Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls während seines Betriebs bereitzustellen.
Die Aufgabe zum Verfahren wird mit den Merkmalen von Anspruch 1 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls mittels eines Schaltkreises mit einer Signalquelle und mit einem Messwiderstand mit einer bekannten Impedanz, wobei das zu messende thermoelektrische Modul als Messprobe an den Schaltkreis anzuschließen ist, die Signalquelle ein Spannungssignal erzeugt und an dem Messwiderstand und an der Messprobe eine Spannungsmessung durchgeführt wird, wobei zur Bestimmung des Innenwiderstands der Messprobe die Impedanz der Messprobe bestimmt wird. Dadurch kann das zu messende thermoelektrische Modul einfach an den Schaltkreis angeschlossen werden und der Innenwiderstand kann einfach bestimmt werden.
Dabei ist es besonders vorteilhaft, wenn der Gleichstromwiderstand der Impedanz ermittelt oder abgeschätzt wird. Dabei wird also der Gleichstromanteil der Impedanz ermittelt und als Gleichstromwiderstand, also als Innenwiderstand, des thermoelektrischen Moduls angesetzt und in der nachfolgenden Betrachtung verwendet.
Besonders vorteilhaft ist es auch, wenn die Signalquelle ein Spannungssignal mit einem Wechselspannungsanteil und mit einem Gleichspannungsanteil erzeugt. Dadurch kann die Impedanz im gesamten Betriebsbereich vermessen werden, wobei der jeweilige Gleichstromanteil ermittelbar ist.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Wechselspannungsanteil in Amplitude und Frequenz einstellbar ist und/oder der Gleichspannungsanteil in der Amplitude einstellbar ist. Dadurch kann der Betriebsbereich durchgetunt werden, was zu insgesamt guten Ergebnissen führt.
Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn aus dem ermittelten Innenwiderstand R_PT eine gewichtete Temperatur des thermoelektrischen Moduls als Messprobe ermittelt wird, insbesondere durch: $T_{m} = p_{1} \cdot R_{P T} + p_{2}$
mit p₁, p₂ als bekannte Koeffizienten. Dadurch kann eine Art gemittelte bzw. gewichtete Temperatur T_m bestimmt werden, die in der weiteren Betrachtung zur Analyse des thermoelektrischen Moduls weiterverwendet werden kann.
Auch ist es vorteilhaft, wenn der Seebeck-Koeffizient α abgeschätzt wird zu: $α = f (T_{m})$
mit dem Seebeck-Koeffizienten α als Funktion f der gewichteten Temperatur T_m. So kann auch der Seebeck-Koeffizient bestimmt werden, wobei die Funktionalität f(x) durchaus vorgegeben sein kann, beispielsweise als lineare Funktion oder als Polynomfunktion, was eine relativ einfache Funktionalität darstellen würde.
Auch ist es vorteilhaft, wenn die Kaltseitentemperatur T_c und die Warmseitentemperatur T_h des thermoelektrischen Moduls abgeschätzt werden zu: $T_{m} = c_{1} \cdot T_{h} + c_{2} \cdot Δ T$
$T_{h} = \frac{T_{m} - c_{2} \cdot Δ T}{c_{1}}$
$T_{c} = T_{h} - Δ T$
mit c₁, c₂ als bekannte Koeffizienten und mit ΔT als Temperaturdifferenz über das thermoelektrische Modul. So kann aus dem Innenwiderstand und der Temperaturdifferenz die jeweilige exakte Temperatur der Warmseite bzw. der Kaltseite des thermoelektrischen Moduls bestimmt werden.
Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn die Kühlleistung Q̇_c und die Heizleistung Q̇_h des thermoelektrischen Moduls abgeschätzt werden zu: ${\dot{Q}}_{h} = α \cdot T_{h} \cdot I + \frac{1}{2} \cdot I^{2} \cdot R_{P T} - k \cdot (T_{h} - T_{c})$
${\dot{Q}}_{c} = α \cdot T_{c} \cdot I - \frac{1}{2} \cdot I^{2} \cdot R_{P T} - k \cdot (T_{h} - T_{c})$
mit T_h, T_c als Warm- bzw. Kaltseitentemperatur, α dem Seebeck-Koeffizienten, I dem fließenden Strom, k einem Koeffizienten, R_PTdem Innenwiderstand.
Die Aufgabe zur Vorrichtung wird mit den Merkmalen von Anspruch 9 gelöst.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Bestimmen eines elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls mittels eines Schaltkreises mit einer Signalquelle und mit einem Messwiderstand mit einer bekannten Impedanz, wobei das zu messende thermoelektrische Modul als Messprobe an den Schaltkreis anzuschließen ist, die Signalquelle ein Spannungssignal erzeugt und an dem Messwiderstand und an der Messprobe eine Spannungsmessung durchgeführt wird, wobei zur Bestimmung des Innenwiderstands R_PT der Messprobe die Impedanz der Messprobe bestimmt wird.
Auch ist es zweckmäßig, wenn mittels der Vorrichtung ein zuvor beschriebenes erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn mittels der Vorrichtung ein erfindungsgemäßes Verfahren durchführbar ist.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind durch die nachfolgende Figurenbeschreibung und durch die Unteransprüche beschrieben.
Figurenliste
Nachstehend wird die Erfindung auf der Grundlage zumindest eines Ausführungsbeispiels anhand der Figuren der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

1 ein schematisches Schaltbild zur erfindungsgemäßen Vorrichtung, und
2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Bevorzugte Ausführung der Erfindung
Die 1 zeigt ein schematisches Schaltbild 99 einer Vorrichtung 1 zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls. Dabei ist in dem Schaltkreis 98 eine Signalquelle 2 vorgesehen, welche eine sinusförmige elektrische Wechselspannung U₀ ^AC mit einem Gleichspannungsanteil U₀ ^DC erzeugt. Im Schaltkreis 98 ist ein Messwiderstand 3 verschaltet angeordnet, welcher eine bekannte komplexe Impedanz Z_M aufweist.
Über Anschlusskontakte 4 ist ein thermoelektrisches Modul 5 als Messprobe an den Schaltkreis 98 angeschlossen. Dabei bezeichnet Z_PT die zu bestimmende komplexe Impedanz des thermoelektrischen Moduls 5. U_M ist die elektrische Spannung, die über den Messwiderstand 3 abfällt. Sie besteht aus einem Wechselstromanteil U_M ^AC und aus einem Gleichstromanteil U_M ^DC. I bezeichnet den elektrischen Strom durch das thermoelektrische Modul 5 als Messprobe und durch den Messwiderstand 3.
Die Vorrichtung 1 zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls ist vorteilhaft mit einem Verfahren zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls betreibbar. Dabei ist die Vorrichtung 1 vorteilhaft preiswert aufgebaut und sie ist dennoch in der Lage, die für die Anwendung eines thermoelektrischen Moduls, wie eines Peltierelements, interessanten bzw. relevanten Eigenschaften insbesondere unter realistischen Betriebsbedingungen effizient und mit ausreichend hoher Genauigkeit zu ermitteln.
Dabei weist die Vorrichtung vorteilhaft zumindest eine Schnittstelle oder mehrere Schnittstellen auf, über welche Daten übertragen werden können und/oder über welche die Vorrichtung 1 ferngesteuert werden kann.
Dabei kann das thermoelektrische Modul als Prüfling bzw. Messprobe vorteilhaft und optional beheizt werden, wobei die Messprobe sich optional nach Wahl temperieren lässt, um eine erwünschte Betriebstemperatur zu erreichen. Die Vorrichtung 1 führt seine Messungen an der Messprobe vorteilhafterweise jedoch unabhängig von der Art der Temperierung der Messprobe durch.
Schaltungstechnisch weist die Vorrichtung neben der Signalquelle 2 und dem Messwiderstand 3 und der zu testenden Messprobe 5 vorteilhaft weiterhin Sensoren für die Temperaturmessung und für die Wärmeflussmessungen auf.
Die Signalquelle 2 erzeugt eine sinusförmige elektrische Wechselspannung U₀ ^AC mit einem Gleichspannungsanteil U₀ ^DC, wie bereits oben erwähnt. Der Messwiderstand 3 weist eine bekannte komplexe Impedanz Z_M auf. Z_PT bezeichnet die zu bestimmende komplexe Impedanz des thermoelektrischen Moduls 5.
Die 2 zeigt in einem Blockdiagramm eine schematische Darstellung eines Aufbaus eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Vorrichtung 100.
Die Spannungsversorgung 101 stellt Betriebsspannungen für die einzelnen Funktionseinheiten der Vorrichtung 100 bereit.
Weiterhin ist ein Speicher 102 vorgesehen, in welchem Daten gespeichert sind. Diese Daten können beispielsweise anhand von Kennfelder von Messgrößen abgelegt sein. Auch können die Daten in Form von Tabellen etc. abgelegt sein.
Ebenso ist eine Schnittstelle 103 vorgesehen. Diese Schnittstelle 103 dient der Übertragung von Daten und/oder Signalen, wie beispielsweise Befehle, zur Diagnostik, Fehlermeldungen und Kennfelder von Messgrößen. Über die Schnittstelle 103 kann die erfindungsgemäße Vorrichtung 100 mit anderen Vorrichtungen oder Steuereinheiten kommunizieren, indem Daten und/oder Signale ausgetauscht werden.
Dabei steht die Schnittstelle 103 als auch der Speicher 102 mit dem Block 104 der Ansteuerung in Daten- und/oder Signalverbindung. Dabei können Daten und/oder Signale in beiden Richtungen ausgetauscht werden, also von der Ansteuerung hin zum Speicher 102 und/oder zur Schnittstelle 103 bzw. umgekehrt. Zu den Aufgaben der Ansteuerung 104 gehören auch das Generieren des Ansteuerungssignals, also der Frequenz und der Amplitude des AC-Anteils und des Spannungspegels des DC-Anteils, sowie die Bestimmung der Stromflussrichtung, das Überwachen der Temperaturen des thermoelektrischen Moduls 107 und das Berechnen der Heiz- und/oder Kühlleistung.
Weiterhin ist ein Signalgenerator 105 vorgesehen, welcher der Ansteuerung 104 nachgeordnet ist und mit dieser in Daten- und/oder Signalverbindung steht. Der Signalgenerator 105 erzeugt die Wechselspannung $U_{0}^{A C}$
mit einstellbarer Frequenz und Amplitude, sowie die Gleichspannung $U_{0}^{D C}$
mit einstellbarem Spannungspegel, also mit einstellbarem Gleichspannungswert.
Dem Signalgenerator 105 nachgeordnet ist die Treiberstufe 106. Die Treiberstufe 106 speist den hohen Strom zum Betreiben des thermoelektrischen Moduls 107 in das thermoelektrische Modul 107. Dabei ist zwischen der Treiberstufe 106 und dem thermoelektrischen Modul 107 ein Schalter 108 angeordnet, welcher mittels Block 109 zum Umschalten der Stromflussrichtung geschaltet wird, um die Stromflussrichtung von der Treiberstufe 106 zu dem thermoelektrischen Modul 107 umschalten zu können. Dadurch wird auch die Stromflussrichtung durch das thermoelektrische Modul 107 gesteuert. Das Umschalten der Stromflussrichtung steuert das Umpolen des Betriebsstroms durch das thermoelektrische Modul 107. Der Schalter 108 ist beispielsweise ein Leistungsrelais. Der Schalter 108 ist dabei für das Umschalten zwischen zwei Stromflussrichtungen durch das thermoelektrische Modul 107 verantwortlich.
Weiterhin ist eine Einheit 110 zur Spannungsmessung vorgesehen, welche für die Ermittlung von U_PT zuständig ist.
Auch ist eine Einheit 111 zur Strommessung vorgesehen, welche für die Ermittlung von I zuständig ist. Diese erfolgt indirekt durch den Quotient aus U_M und Z_M.
In Block 112 erfolgt auf Basis der Daten der Strommessung von Block 111 und Basis der Daten der Spannungsmessung von Block 110 eine Temperaturschätzung. Dabei ist die Einheit zur Temperaturschätzung in Block 112 in der Lage, die DC- Anteile und die AC-Anteile von U_PT und U_M voneinander zu trennen, den elektrischen Widerstand des thermoelektrischen Moduls 107 in Echtzeit zu erfassen und die Kalt- und Warmseitentemperatur des thermoelektrischen Moduls 107 abzuschätzen. Dabei weist das thermoelektrische Modul 107 eine Warmseite mit einer Warmseitentemperatur T_h und eine Kaltseite mit einer entsprechenden Kaltseitentemperatur T_c auf.
Die Temperaturschätzung in Block 112 erfolgt dabei beispielsweise derart:
Es wird ein Ansteuersignal U_PT bei der Frequenz f₀ erzeugt, mit 0 < f₀ < 1 kHz.
Dabei gilt: $U_{P T} (f_{0}) = U_{P T}^{A C} (f_{0}) + U_{P T}^{D C}$
Die Ermittlung des Innenwiderstands R_PT bei der Frequenz f₀ erfolgt mit: $R_{P T} \approx Z_{P T} (f_{0}) = Z_{M} (f_{0}) \cdot | \frac{U_{P T}^{A C} (f_{0})}{U_{M}^{A C} (f_{0})} | \cdot e^{j (φ_{P T}^{A C} - φ_{M}^{A C})} \approx R_{M} \cdot | \frac{U_{P T}^{A C} (f_{0})}{U_{M}^{A C} (f_{0})} |$
Dabei ist der Quotient aus der Amplitude von $U_{P T}^{A C} (f_{0})$
und $U_{M}^{A C} (f_{0})$
entscheidend, weil der Phasenunterschied zwischen $U_{P T}^{A C} (f_{0})$
und $U_{M}^{A C} (f_{0})$
klein ist und entsprechend vernachlässigt werden kann. R_M ist der Gleichstromwiderstand der Impedanz Z_M.
Wenn der Innenwiderstand bestimmt bzw. abgeschätzt ist, kann die gewichtete Temperatur T_m anhand des Innenwiderstandes R_PT bestimmt werden zu: $T_{m} = p_{1} \cdot R_{P T} + p_{2},$
wobei p₁ und p₂ bekannte Koeffizienten sind, die im Speicher 102 der Vorrichtung abgelegt sind bzw. sein können. Bei bekannten Koeffizienten p₁ und p₂ kann dann die Temperatur T_m bestimmt werden.
Ist die gewichtete Temperatur T_m bekannt, kann der Seebeck-Koeffizient $α = f (T_{m})$
bestimmt werden. Dabei kann die Funktion α beispielsweise als Polynom mit den Koeffizienten a1, a2 und a3 und gegebenenfalls weiteren Koeffizienten dargestellt werden, wobei die Koeffizienten vorteilhaft bekannt sind und im Speicher 102 abgelegt sind.
Zur Abschätzung der Temperaturdifferenz ΔT über das thermoelektrische Modul kann folgender Ansatz verfolgt werden: $U_{α} \approx U_{P T}^{D C} - \frac{U_{M}^{D C}}{R_{M}} \cdot R_{P T}$
$Δ T = T_{h} - T_{c} = \frac{U_{α}}{α}$
Dabei hängt U_α vom zuvor bestimmten Innenwiderstand R_PT ab. Und aus U_α kann dann die Temperaturdifferenz ΔT bestimmt werden.
Zur Abschätzung der Temperatur T_h auf der Warmseite bzw. der Temperatur T_c auf der Kaltseite des thermoelektrischen Moduls kann folgender Ansatz verfolgt werden: $T_{m} = c_{1} \cdot T_{h} + c_{2} \cdot Δ T$
$T_{h} = \frac{T_{m} - c_{2} \cdot Δ T}{c_{1}}$
$T_{c} = T_{h} - Δ T$
Dabei sind c1 und c2 bekannte Koeffizienten, die im Speicher 102 abgelegt sein können. Im einfachsten, idealen Fall sind c₁ = 1 und c₂ = - 0,5. Dann wäre T_m tatsächlich das arithmetische Mittel von c₁ und c₂. Die Größen c₁ und c₂ können aber auch als Funktionen anderer bekannter Größen im Speicher 102 abgelegt sein, beispielsweise als Funktion der Stromstärke und/oder der elektrischen Leistungsaufnahme und/oder als Funktion von Schätzwerten, wie beispielsweise eines absoluten Temperaturniveaus.
Auch kann eine Abschätzung der elektrischen Leistung vorgenommen werden zu: $P_{e} = \frac{1}{T} \cdot \int_{0}^{τ} \frac{U_{P T} \cdot U_{M}}{R_{M}} d t$
Dabei ist т ein ganzzahliges Mehrfaches von 1/f₀.
Auch kann eine Abschätzung der Heizleistung Q̇_h und der Kühlleistung Q̇̇_c vorgenommen werden: ${\dot{Q}}_{h} = α \cdot T_{h} \cdot I + \frac{1}{2} \cdot I^{2} \cdot R_{P T} - k \cdot (T_{h} - T_{c})$
${\dot{Q}}_{c} = α \cdot T_{c} \cdot I - \frac{1}{2} \cdot I^{2} \cdot R_{P T} - k \cdot (T_{h} - T_{c})$
Zur Vermeidung einer Überhitzung des thermoelektrischen Moduls kann ein Abschaltung des thermoelektrischen Moduls vorgenommen werden, wenn T_h größer als ein vordefinierter Schwellenwert T_Th ist. Dieser Schwellenwert kann beispielsweise der Schwellenwert sein, welcher einer oberen Grenze der Betriebstemperatur des thermoelektrischen Moduls entspricht. Entsprechend kann das thermoelektrische Modul abgeschaltet werden, wenn dieser Schwellenwert erreicht oder überschritten ist. Dadurch kann das thermoelektrische Modul vor Übertemperatur geschützt werden. Dabei kann vorteilhaft auch eine Fehlermeldung über die vorgesehene Schnittstelle 103 ausgegeben werden.
Auch kann es vorteilhaft sein, wenn eine Detektion einer Materialdegradation vorgenommen wird. Dabei kann von einer Degradation ausgegangen werden, wenn R_PT sich bei normalen Betriebsbedingungen in einem nicht normalen Bereich befindet, also deutlich zu groß ist oder deutlich zu klein ist als es für den Betriebsbereich erwartet wäre. Auch dann könnte eine Fehlermeldung über die Schnittstelle 103 ausgegeben werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt nach Bestimmung des elektrischen Widerstands, dass für ein thermoelektrisches Modul die Temperatur von der Warmseite und von der Kaltseite während des Betriebs mit hoher Genauigkeit abgeschätzt werden kann. Eine echtzeitfähige Temperaturüberwachung und eine Überhitzungsvermeidung eines thermoelektrischen Moduls sind möglich.
Entsprechend kann das thermoelektrische Modul selbst als ein Temperaturfühler eingesetzt werden. Auch können die Heiz- und Kühlleistung in Echtzeit abgeschätzt werden. Ein weiterer Vorteil ist, dass eine Fehlfunktion und eine langsame Degradation des thermoelektrischen Moduls rechtzeitig detektiert werden und angezeigt bzw. ausgegeben werden kann.

Claims

Verfahren zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls (5, 107) mittels eines Schaltkreises (98) mit einer Signalquelle (2) und mit einem Messwiderstand (3) mit einer bekannten Impedanz, wobei das zu messende thermoelektrische Modul (5, 107) als Messprobe an den Schaltkreis (98) anzuschließen ist, die Signalquelle (2) ein Spannungssignal erzeugt und an dem Messwiderstand (3) und an der Messprobe eine Spannungsmessung durchgeführt wird, wobei zur Bestimmung des Innenwiderstands (R_PT) der Messprobe die Impedanz der Messprobe bestimmt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleichstromwiderstand (R_M) der Impedanz (Z_M) ermittelt oder abgeschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalquelle (2) ein Spannungssignal mit einem Wechselspannungsanteil und mit einem Gleichspannungsanteil erzeugt.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselspannungsanteil in Amplitude und Frequenz einstellbar ist und/oder der Gleichspannungsanteil in der Amplitude einstellbar ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem ermittelten Innenwiderstand (R_PT) eine gewichtete Temperatur des thermoelektrischen Moduls (5, 107) als Messprobe ermittelt wird, insbesondere durch: $T_{m} = p_{1} \cdot R_{P T} + p_{2}$
mit p₁, p₂ als bekannte Koeffizienten.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Seebeck-Koeffizient α abgeschätzt wird zu: $α = f (T_{m})$
mit dem Seebeck-Koeffizienten α als Funktion f der gewichteten Temperatur T_m.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Kaltseitentemperatur T_c und die Warmseitentemperatur T_h des thermoelektrischen Moduls (5, 107) abgeschätzt werden zu: $T_{m} = c_{1} \cdot T_{h} + c_{2} \cdot Δ T$
$T_{h} = \frac{T_{m} - c_{2} \cdot Δ T}{c_{1}}$
$T_{c} = T_{h} - Δ T$
mit c₁, c₂ als bekannte Koeffizienten und mit ΔT als Temperaturdifferenz über das thermoelektrische Modul (5, 107).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Kühlleistung Q̇_c und die Heizleistung Q̇_h des thermoelektrischen Moduls (5, 107) abgeschätzt werden zu: ${\dot{Q}}_{h} = α \cdot T_{h} \cdot I + \frac{1}{2} \cdot I^{2} \cdot R_{P T} - k \cdot (T_{h} - T_{c})$
${\dot{Q}}_{c} = α \cdot T_{c} \cdot I - \frac{1}{2} \cdot I^{2} \cdot R_{P T} - k \cdot (T_{h} - T_{c})$
mit T_h, T_c als Warm- bzw. Kaltseitentemperatur, α dem Seebeck-Koeffizienten, I dem fließenden Strom, k einem Koeffizienten, R_PT dem Innenwiderstand.
Vorrichtung zum Bestimmen des elektrischen Widerstands eines thermoelektrischen Moduls (5, 107) mittels eines Schaltkreises (98) mit einer Signalquelle (2) und mit einem Messwiderstand (3) mit einer bekannten Impedanz, wobei das zu messende thermoelektrische Modul (5, 107) als Messprobe an den Schaltkreis (98) anzuschließen ist, die Signalquelle (2) ein Spannungssignal erzeugt und an dem Messwiderstand (3) und an der Messprobe eine Spannungsmessung durchgeführt wird, wobei zur Bestimmung des Innenwiderstands (R_PT) der Messprobe die Impedanz der Messprobe bestimmt wird.
Vorrichtung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Vorrichtung (1) ein Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 8 durchführbar ist.