1.一种基于帕尔贴效应的个人热管理方法,其特征在于,包括步骤:1)将热电模块与散热板和散热风扇结合构建热电能量转换装置,并通过外部封装模块对其进行封装;2)利用微型气泵通过管道引导空气流经热电能量转换装置进行换热,将换热后的空气经管道送入嵌入到可穿戴服装的微型软管网络中;3)将目标电压发送至单神经元PID控制器,并获取控制器输出的控制参数,根据控制参数给出热电模块的控制电压;4)采用微控制器进行控制,根据单神经元PID控制器给出的数据采用PWM波调节热电模块的功率所述外部封装模块包括装置主框架封装,以及与装置主框架封装两侧分别连通的外部气流进风口、封装后盖及出风口;
所述外部气流进风口包括圆孔柱体进风口(4)、矩形状的主框架与进风口的连接体(5)、平滑曲面、预留孔(7)、内侧进风口(8);进风口(4)和主框架与进风口的连接体(5)之间通过平滑曲面连接;在主框架与进风口的连接体(5)的两个相邻侧面的两端开有预留孔(7),为热电模块留有线位;此外,主框架与进风口的连接体(5)的一侧底面还设有内侧进风口(8);
所述装置主框架封装为壳体结构,其顶端设有圆形小散热风扇排风口(12),装置主框架封装的左右侧面均对称的开有第二热侧散热板散热通风口(16),装置主框架封装的后侧面从上而下依次开有小散热风扇线位孔(13)、第一热侧散热板散热通风口(15)、水平对称设置的两个热电模块线位孔(14)、内侧进风口(8)的对应口(17);装置主框架封装的前侧为前侧壳体(10),该前侧面为开口端面;装置主框架封装内部通过热侧散热板与小散热风扇间隔(11)分隔成上下两侧;上侧设有热侧散热板的散热主腔体及散热风扇排风口;下侧设有冷侧散热板的换热主腔体;
所述封装后盖及出风口包括封装后盖、连接平滑曲面、圆孔柱出风口(21),上述封装后盖设计成双层,侧向截面为类L型壳体,类L型壳体的竖直面一侧卡合在前侧壳体(10)上,类L型壳体的竖直面另一侧底部凸出的矩形端通过连接平滑曲面连接圆孔柱出风口(21),此外,类L型壳体的竖直面另一侧上还开有第一热侧散热板散热通风口(15)的对应口(22)。
2.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的个人热管理方法,其特征在于,所述热电模块包括三层结构,中间层单体由碲化铋半导体构成的热电偶和导流片串联形成,中间层两侧为氧化铝陶瓷层。
3.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的个人热管理方法,其特征在于,所述散热板分别贴附在热电模块热冷两侧;包括热侧散热板、冷侧散热板;
所述热侧散热板材料选择紫铜材质,片状翅片选择直通式;
所述冷侧散热板选择铝质或者铜质散热板,散热板翅片的分为直通式一列、四列、多列密齿;所述冷侧散热板翅片厚度优化范围0.5‑1.5mm,间距优化范围0.5‑1.5mm。
4.根据权利要求3所述的一种基于帕尔贴效应的个人热管理方法,其特征在于,所述热侧散热板整体尺寸40*40*11mm,底座厚3mm,25片翅片,每个厚0.5mm;
所述冷侧散热板翅片为四列翅片、厚0.8mm、间距0.6mm。
5.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的个人热管理方法,其特征在于,所述步骤3)中,单神经元PID控制器内置单神经元PID算法,单神经元构成的PID控制式为Δu(k)=K{ω1(e(k)‑e(k‑1))+ω2e(k)+ω3(e(k)‑2e(k‑1)+e(k‑2))}式中,K为神经元增益系数,e(k)为偏差信号,x1=e(k)-e(k-1),x2=e(k),x3=e(k)-2e(k-1)+e(k-2),ωi(i=1,2,3)为对应输入xi(i=1,2,3)的权值,Δu(k)为输出值增量;利用有监督的Hebb学习规则对式中的加权系数进行在线调整,进而实现对系统的不确定性的自适应功能,其学习算法为
ω1(k+1)=ω1(k)+ηpe(k)u(k)(e(k)+Δe(k))ω2(k+1)=ω2(k)+ηie(k)u(k)(e(k)+Δe(k))ω3(k+1)=ω3(k)+ηde(k)u(k)(e(k)+Δe(k))式中,ηp、ηi、ηd分别为比例、积分、微分量的学习速率;
其中x1(k),x2(k),x3(k)是神经元学习所需的三个参量,r(t)和n(k)分别为需要的温度和实际的电压输出,将期望设定温度值r(k)作为输入信号,实际设定温度值n(k)作为反馈信号,e(k)为温度偏差信号,即e(k)=r(k)‑n(k),xi(k)(i=1,2,3)为温度误差通过转换而得到的神经元输入信号,其权值系数通过算法进行在线调整,u(k)为单神经元PID控制的输出信号,用于调控热电模块的电压信号,将目标电压发送给单神经元PID控制器,让控制器输出值跟踪目标电压,将输出值供给微控制器,调控热电模块。
6.根据权利要求1所述的一种基于帕尔贴效应的个人热管理方法,其特征在于,所述步骤4)中,采用PWM脉冲宽度调制输出不同的电压值控制热电模块发出不同的功率,本设计中采用的微控制器自身的PWM波仅能够实现0~5V的范围内调压,引入了PWM模块与一块外部电源,由外部电源供电,通过接收微处理器发出的不同周期、不同占空比的PWM信号,对引入的外部电源进行调制,进而输出不同的电压,给热电模块供电。