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TEG与存储器件的组合
根据热源的稳定性情况,热电发生器在作为电源的实际应用中,可以选择以下两种方式之中的一种:若热源足够大且稳定,则直接使用;通过为电池或其他能量存储器件充电的方式使用。
对带有TEG的电池充电最简便的方式是为电池提供恒定电压或恒定电流。当然,如果电压或电流非常大,可能会出现损坏电池的情况。
如果在TEG选型时将其充电电流或充电电压与电池的放电率相匹配,则电池可以一直保持在充电状态,而且不会受到损害。这种充电方式被称为对电池的微流充电。这将使电池保持高容量。它是最慢的电池充电方法,同时也是最便宜与安全的方法。大部分可充电电池,特别是镍镉电池或镍氢电池,具有一定的自放电速率,这意味着即使在没有用于为设备供电的情况下,它们也会逐渐放掉电量。
此外,还有很多其他方法,例如,定时器型、智能型、感应型和脉冲型。由于不需要额外增添任何稳压电路来监控电池并调整充电速率,在使用TEG和电池的集成器件时,微流充电是最有可能被采用的方式。
热电发生器作为能量转换的一个途径,已经引起了人们的兴趣。这些器件是非机械的,这意味着它们将非常可靠,但使用这些器件还存在一些限制。
TEG用于能量转换必须存在热流量。该热流量必须通过TEG流入与流出。这表示必须具有某种类型的排热或散热路径。
关于TEG的一个常见误解是,只要将它们放入热的环境中就会自动产生热流量。开始时会出现电流,但很快整个TEG将达到热平衡(各处温度相同),通过TEG的热流量将终止,电流也会随之停止。
另外一个兴趣点是,器件外的热流量会影响附近区域系统的热力学特性。这是因为TEG具有较高的热阻。
如此高的热阻会导致在TEG方向上的热流减慢,进而导致用于热源的器件温度上升。这是由从器件到周围环境增大的热阻造成的。为此,用于发电的TEG最好使用在器件具有一些温度余量的情况,即器件目前的工作温度尚未接近温度上限。
由于可以通过为排出的热量提供良好的热通道的方法来提高模块性能,因此,提供高导热通路是有好处的。对于小封装而言,典型方法是通过它们自身的电气连接实现,而且根据其运行特性,这种程度的热管理可能已经够用了。对于更高热密度的封装,热管理中可能需要使用导热馈通或导热端。
将热电发生器与电池和能量单元结合在一起时,可为许多自助式自供电应用提供一种理想的能量解决方案。这种解决方案可通过消除电池更换的高额成本来降低设备所有者的总成本。该途径基于能量获取技术实现了“即时”电源解决方案,显著地降低了供电所需的空间,并改进了免维护运行的嵌入式设备的性能。