[发明专利]热电设备和系统

说明书

本公开内容提供了具有热电设备的可穿戴式电子设备。所述可穿戴式电子设备可以包括用于向用户显示信息的用户接口。所述热电设备可以包括集热单元、热电元件以及排热单元。在使用期间，所述热电元件可以在热能从集热单元跨热电元件流动到排热单元时产生功率。

交叉引用

本申请要求于2017年11月22日提交的美国临时申请号62/589,828的权益，该申请通过引用整体并入本文。

背景技术

全世界每年有超过15太瓦的热由需要石油作为其主要燃料源的热机流失到环境中。这是由于这些热机仅将石油的化学能的约30％至40％转化为有用功。废热的生成是热力学第二定律的不可避免的结果。

术语“热电效应”包括塞贝克效应(Seebeck effect)、珀尔贴效应(Peltiereffect)和汤姆逊效应(Thomson effect)。基于热电效应的固态冷却和发电通常利用塞贝克效应或珀尔贴效应进行发电和热泵送。然而，此类常规热电设备的效用通常受限于其较低的性能系数(COP)(对于制冷应用而言)或较低的效率(对于发电应用而言)。

热电设备性能可由所谓的热电品质因数(figure-of-merit)Z＝S²σ/k所捕捉，其中“S”为塞贝克系数，“σ”为电导率，而“k”为热导率。Z通常用作热电设备的COP和效率的指标——亦即，COP与Z成比例。可以采用无量纲品质因数ZT来量化热电设备性能，其中“T”可以是设备的热端和冷端的平均温度。

虽然常规半导体热电冷却器相比其他制冷技术提供了许多优点，但由于较低的品质因数，其应用相当有限。在冷却中，具有较小品质因数的、由常规热电材料制成的热电设备的较低效率限制了它们在提供高效热电冷却方面的应用。

发明内容

虽然有目前可用的热电设备，但本文认识到了与此类热电设备相关联的各种局限性。例如，目前可用的一些热电设备可能不是柔性的，并且不能够与各种形状的物体共形，因此难以使用于热传递的表面面积最大化。再例如，目前可用的一些热电设备相当厚，因而不适合用于需要更紧凑的热电设备的电子设备。此外，本文提供了用于评估用户的一个或多个身体参数(physical parameter)的方法和/或热电系统。

一方面，用于评估用户的一个或多个身体参数的方法包括(a)激活可穿戴式电子设备，所述可穿戴式电子设备包括具有用于向用户显示信息的用户接口的电子显示器和与所述电子显示器可操作地耦合的功率管理单元，其中所述功率管理单元被配置为产生功率；(b)接收包括由所述功率管理单元产生的所述功率的测量(measure)的信息；(c)使用在(b)中接收的所述信息来生成包括所述用户的一个或多个身体参数的一个或多个数据集；以及(d)向所述用户提供在(c)中生成的所述一个或多个身体参数。

在一些实施方式中，步骤(c)是由所述移动电子设备的一个或多个计算机处理器执行的。在一些实施方式中，所述可穿戴式电子设备还包括储存由所述功率管理单元产生的所述功率的储能设备。在一些实施方式中，在所述用户的移动电子设备的用户接口上提供所述一个或多个身体参数。在一些实施方式中，所述可穿戴式电子设备是手表。在一些实施方式中，所述功率管理单元包括至少一个热电设备。在一些实施方式中，所述至少一个热电设备与所述储能设备连通。在一些实施方式中，所述热电设备包括邻近于所述用户的身体表面搁置的集热单元，所述集热单元从所述用户的所述身体表面收集热能。

在一些实施方式中，所述热电设备包括与所述集热单元热连通的热电元件。在一些实施方式中，所述热电设备包括与所述热电元件热连通的排热单元，所述排热单元从所述热电元件排出热能。在一些实施方式中，在使用期间，所述热电元件在热能从所述集热单元跨所述热电元件流动到所述排热单元时产生功率。在一些实施方式中，所述功率的至少一部分储存在储能设备中。