CN102104178B - 一种用于冷却系统的智能控制装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于冷却系统的智能控制方法，包括：获取温度采样信号Vtemp；将温度采样信号Vtemp与第一阈值电压V1相比较，控制制冷装置的工作，当Vtemp高于或等于第一阈值电压V1时，开启制冷装置；将温度采样信号Vtemp与第二阈值电压V2相比较，控制过温保护装置的工作，当Vtemp高于或等于V2时启动过温保护装置，关闭动力电池充电设备，保持制冷装置开启状态。本发明还提供了一种用于冷却系统的智能控制装置。本发明的智能控制装置及方法，通过简单的模拟电路实现对系统的智能控制。在电磁环境复杂，或者无智能芯片支持的电力设备供应器上达到智能控制的效果，并且具有很好的稳定性，电路简单，成本低廉。

Description

一种用于冷却系统的智能控制装置及方法

技术领域

本发明涉及电动车动力电池领域，特别是涉及一种用于动力电池充电设备的冷却系统的智能控制装置及方法。

背景技术

近年来，电动车的研究开发成为汽车工业研究和开发的趋势。其中，动力电池作为电动车的关键部件，成为研究开发的重点内容。动力电池在-40℃到70℃的宽环境温度范围内工作，在温度超过一定程度后，充放电效率大幅降低。因此，动力电池的充电设备都包括有制冷装置和过热保护装置。相应的，动力电池的充电设备需要一套制冷装置和过热保护装置的控制装置及方法。

当前制冷装置和过温保护装置的控制方法包括：

(1)无反馈制冷装置，过温保护直接关闭设备，包括制冷装置。这种方法的缺点是过温保护后无法使设备温度迅速降低下来，重新启动设备速度慢。并且制冷装置无采样控制，即在任何正常工作情况下制冷装置都工作，耗能大。

(2)温度采样控制制冷装置，过温保护关闭设备。这种方法同样存在过温保护后无法快速重新启动充电的缺点。

因此需要提供一种系统过温保护后，重新启动速度快且具备制冷装置采样控制的智能控制方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的是提供一种用于冷却系统的智能控制装置及方法，根据本发明提供的智能控制装置及方法，在低温环境条件下，设备温升不大则不开启制冷装置；高温工作时过温保护后，关闭输出的同时，维持制冷装置的工作，使其可迅速恢复，重新启动充电，达到高温条件下可间歇性充电的目的。同时又能实现正常工作状态下系统处于待机状态时，可以关闭制冷装置。

为实现上述目的，根据本发明的一个方面，本发明提供了一种用于冷却系统的智能控制装置，所述冷却系统包括在动力电池充电设备中，该冷却系统包括制冷装置和过温保护装置，所述智能控制装置包括：温度采样模块，用于获取温度采样信号Vtemp；制冷控制模块，用于将温度采样信号Vtemp与第一阈值电压V1相比较，控制制冷装置的工作，当Vtemp高于或等于第一阈值电压V1时，开启制冷装置；过温保护控制模块，用于将温度采样信号Vtemp与第二阈值电压V2相比较，控制过温保护装置的工作，当Vtemp高于或等于V2时，启动过温保护装置，关闭动力电池充电设备，保持制冷装置开启状态。

上述温度采样模块的输出端分别连接到制冷控制模块和过温保护控制模块的输入端，上述制冷控制模块与过温保护控制模块相连接。

为实现上述目的，根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种用于冷却系统的智能控制方法，所述冷却系统包含在动力电池充电设备中，所述冷却系统包括制冷装置和过温保护装置。本发明涉及的智能控制方法包括如下步骤：

获取温度采样信号Vtemp；

将温度采样信号Vtemp与第一阈值电压V1相比较，控制制冷装置的工作，当Vtemp高于或等于第一阈值电压V1时，开启制冷装置；

将温度采样信号Vtemp与第二阈值电压V2相比较，控制过温保护装置的工作，当Vtemp高于或等于V2时，启动过温保护装置，关闭动力电池充电设备，保持制冷装置开启状态。

根据本发明提供的智能控制装置及方法，在低环境温度条件下设备温升不大则不开启制冷装置，高温工作时过温保护后，关闭输出的同时，维持制冷装置的工作，使其可迅速恢复，重新启动充电，达到高温条件下可间歇性充电的目的；同时又能实现正常工作状态下系统处于待机状态时可关闭制冷装置。

本发明主要解决设备工作在三种状态下的工作模式控制，以及最大限度的降低能耗，协调制冷装置在过温保护后的工作状态和对系统的控制方法，解决高温时间歇工作的控制策略，实现整体的智能控制。

本电路采用简单的模拟电路实现对系统的智能控制，在电磁环境复杂，或者无智能芯片支持的电力设备供应器上起到替代性的作用，达到智能控制的效果，并且具有很好的稳定性，电路简单，成本低廉。

附图说明

图1为根据本发明的用于冷却系统的智能控制装置的结构示意图；

图2为图1中所示的温度采样模块的电路图；

图3为图1中所示的制冷控制模块即过温保护控制模块的电路图；以及

图4为根据本发明的用于冷却系统的智能控制方法的控制流程图；

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。

为实现本发明的目的，本发明提出了一种用于冷却系统的智能控制装置。其中，冷却系统包括在动力电池中，上述冷却系统进一步包括制冷装置和过温保护装置以及功能电路。

图1示出了本发明涉及的智能控制装置的电路结构图。

如图中所示，本发明提供的用于冷却系统的智能控制装置100，包括温度采样模块101、制冷控制模块102、过温保护控制模块103。

其中，温度采样模块的输出端分别连接到制冷控制模块和过温保护控制模块的输入端，制冷控制模块与过温保护控制模块相连接。

其中，温度采样模块101，是用于获取温度采样信号Vtemp。结合图2所示，温度采样模块101包括用于提供基准电压的基准电压源Ref5，以及与基准电压源Ref5相连的热敏电阻RT1。该热敏电阻RT1用于调节温度采样信号Vtemp的值。具体地说，热敏电阻RT1的一端连接到温度采样模块的输出端，其与电阻R11分压后输出温度采样信号Vtemp。在本实施例中，上述热敏电阻RT1采用负温度系数热敏电阻，即NTC热敏电阻。上述温度采样模块101进一步包括用于为电路提供电压基准的稳压管U2。在本实施例中，稳压管U2采用型号为TL431的稳压管。稳压管U2的一端与热敏电阻RT1相连接，其另一端连接到公共地GND。

图3示出了制冷控制模块102和过温保护控制模块103的电路图。如图中所示，图3中上半部电路为制冷控制模块102，该制冷控制模块102用于将来自温度采样模块的温度采样信号Vtemp与第一阈值电压V1进行比较，根据比较结果控制制冷装置的工作。

制冷控制模块102包括第一比较器U1B，该比较器的正极接收来自温度采样模块102的温度采样信号Vtemp，负极连接至第一阈值电压V1，其输出端通过电阻R5连接到NMOS管Q1。如图3中所示，制冷控制模块102进一步包括由二极管D1和电阻R1构成的第一回执电路。NMOS管Q1和第一回执电路分别连接到制冷装置。NMOS管Q1连接到制冷控制端，制冷控制端和公共地GND之间连接有小功率制冷器件。在本实施例中，小功率制冷器件为风扇。

制冷控制模块102控制制冷装置开启后，NMOS管Q1导通，Q1导通后，通过制冷控制端可直接驱动低压电机等小功率制冷器件。在本实施例中，制冷控制端驱动风扇工作。

图3中进一步示出了过温保护控制模块103的电路图。如图中所示，过温保护控制模块103用于将来自温度采样模块的温度采样信号Vtemp与第二阈值电压V2进行比较，根据比较结果控制过温保护装置的工作。该过温保护控制模块103包括第二比较器U1A，该比较器的负极接收来自温度采样模块102的温度采样信号Vtemp，正极连接至第二阈值电压V2，其输出端连接至过温保护装置。过温保护控制模块103进一步包括由二极管D5和电阻R14构成的第二回执电路。该第二回执电路连接到过温保护装置。

为提升电路的抗干扰能力，温度采样模块101、第一比较器U1B和第二比较器U1A采用同一个电压源，均为基准电压源Ref5。

此外，为保证采样与设定基准的一致性，电阻R7、R11和R13采用同一阻值的电阻。

如图3中所示，智能控制装置进一步包括电压控制模块104，该电压控制模块104用于控制制冷控制模块和过温保护控制模块相连位置的节点电压V3。

上述电压控制模块104包括二极管D4和光耦PC1，该模块通过二极管D4分别连接到所述制冷控制模块和所述过温保护控制模块。

本发明的另一个目的是提供一种用于冷却系统的智能控制方法。其中，冷却系统包含在动力电池充电设备中，上述冷却系统包括制冷装置和过温保护装置。

图4示出了本发明涉及的用于冷却系统的智能控制方法的控制流程。如图4所示，该方法包括如下步骤，首先在步骤S401：获取温度采样信号Vtemp；结合图2所示，在本实施例中，采用稳压管U2为本电路提供电压基准，其中，U2采用型号为TL431的稳压管。温度采样信号Vtemp经热敏电阻RT1与R11分压得到。在本实施例中，温度采样信号Vtemp为实时采样。

在步骤S402：将温度采样信号Vtemp与第一阈值电压V1相比较，控制制冷装置的工作，当Vtemp高于或等于第一阈值电压V1时，开启制冷装置。结合图3所示，当温度上升时，热敏电阻RT1阻值随之降低，当温度采样信号Vtemp上升达到或高于第一阈值电压V1时，制冷装置开启。

其中，第一阈值电压V1设定方式如下：设定制冷装置在采样点温度达到t₀时启动，则第一阈值电压根据以下方式设定：热敏电阻RT1在t₀时的阻值为

则

$V1=V_{\mathrm{ref}5}*R11/(R11+R{T}_{t_0}),$

RT1选择负温度系数热敏电阻。

当制冷装置开启后，NMOS管Q1导通。NMOS管Q1连接到制冷控制端，Q1导通后，通过制冷控制端可直接驱动低压电机等小功率制冷器件。

图3中示出的小功率制冷器件为风扇，其两端分别连接到电压源和制冷控制端。制冷装置开启后，Q1导通，通过制冷控制端驱动风扇工作。

此外，由二极管D4和光耦PC1构成的电压控制模块104启动时，拉低V3的电压至D4和PC1的管压降V4，V4设定时需小于V1，从而保证不影响制冷装置的开启。当电压控制模块104关闭时，V3通过D2抬高V1的电压。

在本实施例中，电阻R10和R7的分压应大于基准电压Ref5，以保证在停机时，有效关闭制冷装置。

由二极管D1和电阻R1构成的第一回执电路通过调整电阻R1的幅度，控制回执幅度，进而控制设备的开启温度点和关闭温度点。通过上述第一回执电路的调整，达到防止因温度变化导致的制冷装置频繁开启的目的，从而延长制冷装置的使用寿命。

在步骤S403：将温度采样信号Vtemp与第二阈值电压V2相比较，控制过温保护装置的工作，当Vtemp高于或等于V2时，启动过温保护装置，关闭动力电池充电设备，保持制冷装置开启状态。

结合图3所示，当温度上升到将要损害设备本身的时候，需要关闭动力电池充电设备，保持制冷装置开启状态。保持制冷装置开启的目的是为了使设备迅速冷却下来，达到快速重新开启的目的，从而实现设备在高温环境下的间歇工作。

具体的说，当Vtemp高于或等于第二阈值电压V2时，启动过温保护装置，关闭动力电池充电设备，保持制冷装置开启状态。

其中，其中，第二阈值电压V2设定方式如下：

设定过温保护装置在采样点温度达到t₁时启动，则第二阈值电压根据以下方式设定：

热敏电阻RT1在t₁时的阻值为

则

$V2=V_{\mathrm{ref}5}*R11/(R11+R{T}_{t_1}),$

RT1选择负温度系数热敏电阻。

由二极管D5和电阻R14构成的第二回执电路通过调整电阻R14的幅度，控制回执幅度，进而控制设备的开启温度点和关闭温度点。通过上述第二回执电路的调整，当设备达到过温保护点时，关闭设备，当设备稳定下降一定幅度后，即回执幅度再开启设备，防止设备的频繁开关，从而延长设备的使用寿命。上述第二回执电路通过调整电阻R14的值，控制回执幅度。

通过D3拉低V3来使电流无法流过PC1，从而使PC1无法开启后面的设备。通过D4是抬高PC1导通压降，使过温保护能够顺利切断设备的使能状态。在过温保护的同时，V3的电压被拉低，满足温度同时，制冷装置在过温保护的状态下达到开启的目的，从而有效保护设备免受高温损伤。

由于应用环境存在很大的电磁干扰，以及多层次的电气隔离，故电路需要使用单纯的硬件技术来实现。

控制制冷装置，使其在低温环境条件下，当设备温升不大的情况下，不开启设备。当高温工作时，过温保护后，关闭输出的同时，维持制冷装置的工作，使其可以迅速恢复，重新启动充电，达到高温条件下可间歇性充电的目的，同时又能实现正常工作状态下设备处于待机状态时，可关闭制冷装置。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法携带的全部或部分步骤是可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，该程序在执行时，包括方法实施例的步骤之一或其组合。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。所述集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所披露的仅为本发明的优选实施例，当然不能以此来限定本发明的权利保护范围。可以理解，依据本发明所附权利要求中限定的实质和范围所作的等同变化，仍属于本发明所涵盖的范围。

Claims (8)

1.一种用于冷却系统的智能控制装置，所述冷却系统包括在动力电池充电设备中，所述冷却系统包括制冷装置和过温保护装置，其特征在于，所述智能控制装置包括：

温度采样模块，用于获取温度采样信号Vtemp；

制冷控制模块，用于将温度采样信号Vtemp与第一阈值电压V1相比较，控制制冷装置的工作，当Vtemp高于或等于第一阈值电压V1时，开启制冷装置；

过温保护控制模块，用于将温度采样信号Vtemp与第二阈值电压V2相比较，控制过温保护装置的工作，当Vtemp高于或等于V2时，启动过温保护装置，关闭动力电池充电设备，保持制冷装置开启状态，

所述温度采样模块的输出端分别连接到所述制冷控制模块和所述过温保护控制模块的输入端，所述制冷控制模块与所述过温保护控制模块相连接；

所述制冷控制模块包括二极管(D1)和电阻(R1)构成的第一回执电路，所述第一回执电路连接到制冷装置。

2.如权利要求1所述的智能控制装置，其特征在于，

所述温度采样模块包括：用于提供电压基准的稳压管(U2)和用于调节温度采样信号Vtemp的值的负温度系数热敏电阻(RT1)，

所述稳压管(U2)的与所述热敏电阻(RT1)的一端相连接，所述热敏电阻(RT1)的另一端连接到所述温度采样模块的输出端。

3.如权利要求1所述的智能控制装置，其特征在于，所述制冷控制模块包括第一比较器(U1B)和NMOS管(Q1)，所述第一比较器(U1B)的正极连接至温度采样模块的输出端，用于接收来自温度采样模块的温度采样信号Vtemp，负极连接至第一阈值电压V1，输出端连接至所述NMOS管(Q1)，所述NMOS管(Q1)进一步连接至制冷装置。

4.如权利要求1所述的智能控制装置，其特征在于，所述过温保护控制模块包括第二比较器(U1A)，所述第二比较器(U1A)的负极连接至温度采样模块的输出端，用于接收来自温度采样模块的温度采样信号Vtemp，正极连接至第二阈值电压V2，所述第二比较器(U1A)的输出端连接至过温保护装置。

5.如权利要求1所述的智能控制装置，其特征在于，所述智能控制装置包括电压控制模块，用于调节所述制冷控制模块和所述过温保护控制模块相连位置的节点电压V3，

所述电压控制模块包括二极管(D4)和光耦(PC1)，所述电压控制模块通过二极管(D4)分别连接到所述制冷控制模块和所述过温保护控制模块。

6.如权利要求5所述的智能控制装置，其特征在于，所述二极管(D4)和光耦(PC1)导通压降值低于第一阈值电压V1。

7.如权利要求1所述的智能控制装置，其特征在于，所述过温保护控制模块进一步包括二极管(D5)和电阻(R14)构成的第二回执电路，所述第二回执电路连接到过温保护装置。

8.如权利要求1所述的智能控制装置，其特征在于，所述温度采样模块、第一比较器(U1B)和第二比较器(U1A)采用同一个电压源。

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