CN109885111B - 一种散热控制方法、装置及充电桩 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种散热控制方法、装置及充电桩，涉及散热技术领域。当待充电设备与所述充电桩连接时，为散热设备供电，然后获取所述充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率，再依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定所述散热设备的工作占空比，最后依据所述工作占空比控制所述散热设备工作。本发明提供的散热控制方法、装置及充电桩具体具有提升系统功率的利用率的效果。

Description

一种散热控制方法、装置及充电桩

技术领域

本发明涉及散热技术领域，具体而言，涉及一种散热控制方法、装置及充电桩。

背景技术

随着大功率充电技术的发展，充电设施将进入快速发展新阶段。由于充电功率的增加，直流充电机产生的热量也显著提升。如果温升过高，直流充电机就会降低输出功率，系统功率的利用率较低。如何平衡温升和输出功率之间关系，是大功率充电必须解决的问题。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中系统功率的利用率较低。

为解决上述问题，第一方面，本发明提供了一种散热控制方法，应用于充电桩，所述充电桩包括充电模块，所述散热控制方法包括：

当待充电设备与所述充电桩连接时，为散热设备供电；

获取所述充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率；

依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定所述散热设备的工作占空比；

依据所述工作占空比控制所述散热设备工作。

由于本申请提供的散热控制方法能够根据充电桩的实际状况确定散热设备的占空比，并依据该占空比控制散热设备的工作，使得能够实时控制散热设备的转速，不仅能够降低常温下的散热设备的功耗，又能保证在高温下的高功率输出，进而提升系统功率的利用率。

第二方面，本发明提供了一种散热控制装置，应用于充电桩，所述充电桩包括充电模块，所述散热控制装置包括：

供电单元，用于当待充电设备与所述充电桩连接时，为散热设备供电；

信息获取单元，用于获取所述充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率；

占空比确定单元，用于依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定所述散热设备的工作占空比；

工作控制单元，用于依据所述工作占空比控制所述散热设备工作。

由于本申请提供的散热控制方法能够根据充电桩的实际状况确定散热设备的占空比，并依据该占空比控制散热设备的工作，使得能够实时控制散热设备的转速，不仅能够降低常温下的散热设备的功耗，又能保证在高温下的高功率输出，进而提升系统功率的利用率。

第三方面，本发明还提供了一种充电桩，所述充电桩包括控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、充电模块以及散热设备，所述控制器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述充电模块以及所述散热设备电连接，所述第一温度传感器用于获取进风口温度、所述第二温度传感器用于获取出风口温度；

所述控制器用于当待充电设备与所述充电桩连接时，为散热设备供电；并获取所述充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率；

所述控制器还用于依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定所述散热设备的工作占空比，并依据所述工作占空比控制所述散热设备工作。

由于本申请提供的散热控制方法能够根据充电桩的实际状况确定散热设备的占空比，并依据该占空比控制散热设备的工作，使得能够实时控制散热设备的转速，不仅能够降低常温下的散热设备的功耗，又能保证在高温下的高功率输出，进而提升系统功率的利用率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的充电桩的模块示意图。

图2为本发明实施例提供的散热控制方法的流程图。

图3为本发明实施例提供的图1中S5的子步骤的流程图。

图4为本发明实施例提供的温升因子的曲线。

图5为本发明实施例提供的功率因子的曲线。

图6为本发明实施例提供的散热控制装置的模块示意图。

图7为本发明实施例提供的占空比确定单元的子模块示意图。

附图标记说明：

1-充电桩；2-控制器；3-第一温度传感器；4-第二温度传感器；5-充电模块；6-散热设备；7-散热控制装置；8-判断单元；9-供电单元；10-信息获取单元；11-信息处理单元；12-占空比确定单元；13-工作控制单元；14-温升因子确定模块；15-功率因子确定模块；16-占空比确定模块。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

第一实施例

本发明实施例提供了一种散热控制方法，应用于充电桩1，请参阅图1，充电桩1包括控制器2、第一温度传感器3、第二温度传感器4、充电模块5以及散热设备6，控制器2分别与第一温度传感器3、第二温度传感器4、充电模块5以及散热设备6电连接，第一温度传感器3用于获取进风口温度、第二温度传感器4用于获取出风口温度。并且，在本实施例中，散热设备6为风扇，其数量也可以为多个，例如，风扇的数量为3个，同时，充电模块5的数量也可以为多个，例如充电模块5的数量也为3个，当然地，在其它的一些实施例中，散热设备6与充电模块5的数量也可以为其它数值，本实施例并不做任何限定。

控制器2根据采样进出风口温度传感器的温度计算差值，再获取系统三个充电模块5的输出功率之和，通过加权算法公式，算出控制调速风扇的电压PWM占空比，并依据该占空比调节三个风扇转速散热。由于本发明提供的风扇调速的电压脉冲占空比是控制器2通过系统的进出风口温度差和充电模块5的实时输出功率来动态调整的。根据桩体的实际状况分别标定温升因子和功率因子的权重，结合智能加权算法公式，计算出风扇的电压脉冲占空比D，进而实时控制调速风扇的转速，使得本实施例提供的散热控制方法既能降低常温下的风扇功耗，又能保证高温下的高功率输出，提高系统功率的利用率。

具体地，请参阅图2，该散热控制方法包括：

S1，判断待充电设备与充电桩是否连接，如果是，则执行S2。

本实施例中，待充电设备包括但不限于为电动汽车，控制器2与主控模块连接实现通信，当电动汽车与充电桩1之间处于连接状态并进行充电，此时直流充电机工作，充电模块5为电动汽车充电，主控模块确定电动汽车与充电桩1处于连接状态，控制器2即可通过主控模块确定待充电设备与充电桩1是否连接。

当控制器2确定待充电设备与充电桩1之间未处于连接状态时，则流程结束，即充电模块5并未工作，散热设备6也无需工作。当控制器2确定待充电设备与充电桩1之间处于连接状态时，则执行S2。

S2，为散热设备供电。

当控制器2确定待充电设备与充电桩1之间处于连接状态时，即表示需要开启散热设备6进行散热，本实施例提供的散热设备6为风扇，通过风扇实现为充电模块5散热的效果。

S3，获取充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率。

由于充电功率的增加，直流充电机产生的热量也显著提升，如果温升过高，直流充电机就会降低输出功率，因此为了平衡温升和输出功率之间关系，本实施例的风扇调速的电压脉冲占空比为控制器2通过系统的进出风口温度差和直流充电机的实时输出功率来动态调整的。

其中，充电桩1的进风口温度通过第一温度传感器3获取，出风口温度通过第二温度传感器4获取。并且，由于控制器2与充电模块5之间连接以实现通信，因此控制器2还能中直接从各个充电模块5中获取其实时输出功率，例如，3个功率模块均以20KW的功率为电动汽车进行充电。

S4，对获取的进风口温度与出风口温度进行中位值滤波算法处理。

为了避免温度传感器的信号受到干扰，控制器2还会对获取的进风口温度于出风口温度经过中位值滤波算法处理。即采一组队列去掉最大值和最小值后取平均值，相当于“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”，且连续采样N个数据，去掉一个最大值和一个最小值，然后计算N-2个数据的算术平均值。由于其融合了“中位值滤波法”+“算术平均滤波法”两种滤波法的优点。因此对于偶然出现的脉冲性干扰，可消除由其所引起的采样值偏差，对周期干扰有良好的抑制作用，且平滑度高，适于高频振荡的系统。

S5，依据进风口温度、出风口温度、实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定散热设备的工作占空比。

在本实施例中，在获取进风口温度、出风口温度以及实时输出功率后，可根据上述数据与预设定的数据进行散热设备6的工作占空比的确定，从而达到实时控制风扇转速的效果。

具体地，请参阅图3，S5包括：

S51，依据进风口温度、出风口温度、预设定的最大温度及预设定的允许温升确定温升因子。

其中，为了更加精确的确定的散热设备6的工作占空比，本实施例引入温升因子与功率因子，以达到依据温升因子与功率因子的权重确定散热设备6的工作占空比的效果。

具体地，充电庄内升高的温度，即充电桩1内的温升满足公式：

ΔT＝T_out-T_enter

其中，ΔT表示充电桩1内的温升，T_out表示出风口温度，T_enter表示进风口温度。并且，进风口温度即室温，出风口温度即在充电桩1内，由于充电模块5的工作产生热量，并使得充电庄内的温度升高，通过计算二者的差值，即表征出充电桩1内由于充电模块5的工作造成的温升。

进一步地，温升因子满足公式：

其中，T_IF表示温升因子；TR_allow表示预设定的允许温升；T_max表示预设定的最大温度。

请参阅图4，为本发明提供的加权算法中温升因子的曲线，其中，T_enter1到T_enterN为不同进风口温度下的温升因子曲线；

需要说明的是，在S1之前，控制器2还会执行自动配置过程，包括设定直流充电机的额定功率P_rated、运行环境、充电对象，标定直流充电机的允许温升TR_allow、最大允许温度T_max、工况系数γ、温升因子的权重

功率因子的权重μ。

并且，直流充电机的允许温升TR_allow是结合充电机所在充电桩1的环境温度标定的，可根据不同季节温度智能调整标定值，在允许温升TR_allow内，温升因子等于零，当进风口温度T_enter大于最大允许温度T_max减去允许温升TR_allow时，温升因子等于1。即在本实施例中，当在允许温升TR_allow内，则控制器可直接将温升因子取值为0，而不需要进行计算；当进风口温度T_enter大于最大允许温度T_max减去允许温升TR_allow时，控制器也无需进行温升因子的计算，而直接将温升因子取值为1。且直流充电机的最大允许温度T_max也可参考充电模块5的满功率输出的最大环境温度标定。

S52，依据实时输出功率及预设定的额定功率确定功率因子。

在本实施例中，功率因子满足公式：

其中，P_IF表示功率因子；_Prated表示预设定的额定功率；P_out表示实时输出功率；γ表示工况系数。请参阅图5，为本发明提供的加权算法中功率因子的曲线。

其中，在待充电设备与充电桩1连接后，控制器2还会获取待充电设备的最大充电功率。例如，该待充电设备的最大充电功率为40KW。同时，在本实施例中，工况系数通过依据待充电设备的最大充电功率与所有充电模块5的额定功率的比值确定，即工况系数γ是根据充电对象标定的，例如，充电模块5的额定功率为60KW，而待充电设备的最大充电功率为40KW，则标定γ＝40/60。通过依据待充电设备的最大充电功率与充电模块5的额定功率的比值确定工况系数，能够适用于不同的工况，使得计算结果更加精准。当然地，在其它的一些实施例中，工况系数γ也可由其它根据其它方式确定，本实施例对此并不做任何限定。

S53，依据温升因子、功率因子及预设定的权重确定散热设备的工作占空比。

具体地，在本实施例中，散热设备6的工作占空比满足公式：

其中，D表示散热设备6的工作占空比；T_IF表示温升因子；

表示温升因子权重；P_IF表示功率因子；μ表示功率因子权重。

并且，在本实施例中，温升因子的权重

和功率因子的权重μ是结合噪音限制和充电速度要求标定的值，且

由于工作占空比的最大值为1，因此，当计算出的散热设备6的工作占空比在大于1时，定义该散热设备6的工作占空比为1。

S6，依据工作占空比控制散热设备工作。

在确定了散热设备6的工作占空比后，控制器2即以该占空比调整散热设备6的转速，以达到依据充电桩1的实际状况实时调整散热设备6转速的效果。

S7，在预设定的第一时间后判断待充电设备与充电桩是否断开连接，如果是，则执行S8，如果否，则返回S3。

本实施例中，为了能够实时调整散热设备6的转速，当控制器2在依据工作占空比控制散热设备6的工作后，会在第一时间后重新执行检测待充电设备与充电桩1是否断开连接的步骤。

当充电完成时，则检测待充电设备与充电桩1之间断开连接，而在充电桩1仍旧在为待充电设备充电时，则控制器2需重新执行获取进风口温度、出风口温度以及充电模块5的实时输出功率。并且，由于在充电过程中，进风口温度、出风口温度以及充电模块5的数据可能发生变化，因此在获取新的数据后，控制再次执行S4-S6步骤，能够计算出新的散热设备6的工作占空比，从而使充电桩1的散热系统在工作过程中，形成充电循环，且每次循环后均可能得到不同的散热设备6的工作占空比，达到依据进出风口温度差和直流充电机的实时输出功率动态调整散热设备6的转速的效果，提高了系统功率的利用率。

需要说明的是，本实施例设定的第一时间为3S，当然地，在其它的一些是实施例中，第一时间也可以设定为其它值，例如2S或4S，本实施对此并不做任何限定。

S8，在预设定的第二时间后停止为散热设备供电。

当检测到待充电设备与充电桩1之间断开连接时，则表示此时充电模块5已经提供为充电汽车进行充电，此时控制器2在预设定的第二时间后停止为散热设备6供电。其中，本实施例提供的第二时间为10S，即在10S后控制散热设备6停止工作。

通过本实施例提供的散热控制方法，能够使在充电桩1在常温下低功率工作时，散热风扇处于低速状态，降低功耗，降低噪音；充电模块5在较高环境温度下工作时，即使较小的温升，系统也能快速响应，迅速增加散热能力，避免系统温度进一步升高；且充电模块5在输出功率大幅度调整时，能快速响应增加风扇转速，增加散热能力，避免降额，提高直流充电机利用率。

并且，散热设备6无需低压直流电源供电，进一步降低充电机成本。

第二实施例

请参阅图6，是本发明实施例提供了一种散热控制装置7的功能单元示意图。需要说明的是，本实施例所提供的散热控制装置7，其基本原理及产生的技术效果和上述实施例相同，为简要描述，本发明实施例部分未提及之处，可参考上述的实施例中相应内容。所述散热控制装置7包括：

判断单元8，用于判断待充电设备与充电桩1是否连接。

可以理解的，通过判断单元8可执行S1。

供电单元9，用于为散热设备6供电。

可以理解的，通过供电单元9可执行S2。

信息获取单元10，用于获取充电桩1的进风口温度、出风口温度以及充电模块5的实时输出功率。

可以理解的，通过信息获取单元10可执行S3。

信息处理单元11，用于对获取的进风口温度与出风口温度进行中位值滤波算法处理。

可以理解的，通过信息处理单元11可执行S4。

占空比确定单元12，用于依据进风口温度、出风口温度、实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定散热设备6的工作占空比。

可以理解的，通过占空比确定单元12可执行S5。

其中，请参阅图7，占空比确定单元12包括：

温升因子确定模块14，用于依据进风口温度、出风口温度、预设定的最大温度及预设定的允许温升确定温升因子。

可以理解的，通过温升因子确定模块14可执行S51。

功率因子确定模块15，用于依据实时输出功率及预设定的额定功率确定功率因子。

可以理解的，通过功率因子确定模块15可执行S52。

占空比确定模块16，用于依据温升因子、功率因子及预设定的权重确定散热设备6的工作占空比。

可以理解的，通过功率因子确定模块15可执行S53。

工作控制单元13，用于依据工作占空比控制散热设备6工作。

可以理解的，通过工作控制单元13可执行S6。

判断单元8，还用于在预设定的第一时间后判断待充电设备与充电桩1是否断开连接。

可以理解的，通过判断单元8可执行S7。

工作控制单元13，还用于在预设定的第二时间后停止为散热设备6供电。

可以理解的，通过工作控制单元13可执行S8。

第三实施例

本发明实施例还提供了一种充电桩，该充电桩包括控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、充电模块以及散热设备，控制器分别与第一温度传感器、第二温度传感器、充电模块以及散热设备电连接，第一温度传感器用于获取进风口温度、第二温度传感器用于获取出风口温度。其中，控制器用于当待充电设备与充电桩连接时，为散热设备供电；并获取充电桩的进风口温度、出风口温度以及供电模块的实时输出功率；控制器还用于依据进风口温度、出风口温度、实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定散热设备的工作占空比，并依据工作占空比控制散热设备工作。

进一步地，控制器安装于充电桩的进风口风道内，以确保控制器始终工作在环境温度中。第一温度传感器安装于进风口与充电模块之间，第二温度传感器安装于出风口与充电模块之间，且第二温度传感器安装于散热装置的上方。由于散热装置的上分不利于散热，因此能够确定第二温度传感器检测的为充电庄内的最高温度，计算的精度更加准确。

综上所述，由于本申请提供的散热控制方法能够根据充电桩的实际状况确定散热设备的占空比，并依据该占空比控制散热设备的工作，使得能够实时控制散热设备的转速，不仅能够降低常温下的散热设备的功耗，又能保证在高温下的高功率输出，进而提升系统功率的利用率。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (9)

1.一种散热控制方法，应用于充电桩，所述充电桩包括充电模块，其特征在于，所述散热控制方法包括：

当待充电设备与所述充电桩连接时，为散热设备供电；

获取所述充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率；

依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定所述散热设备的工作占空比；

依据所述工作占空比控制所述散热设备工作；其中，

依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定所述散热设备的工作占空比的步骤包括:

依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述预设定的最大温度及所述预设定的允许温升确定温升因子；

依据所述实时输出功率及所述预设定的额定功率确定功率因子；

依据所述温升因子、所述功率因子及预设定的权重确定所述散热设备的工作占空比。

2.根据权利要求1所述的散热控制方法，其特征在于，所述散热设备的工作占空比满足如下公式：

其中，D表示散热设备的工作占空比；T_IF表示温升因子；

表示温升因子权重；P_IF表示功率因子；μ表示功率因子权重，

且所述工作占空比的最大值为1。

3.根据权利要求1所述的散热控制方法，其特征在于，所述温升因子满足如下公式：

其中，ΔT＝T_out-T_enter，ΔT表示充电桩内的温升，T_out表示出风口温度，T_enter表示进风口温度；T_IF表示温升因子；TR_allow表示预设定的允许温升；T_max表示预设定的最大温度；

所述功率因子满足如下公式：

其中，P_IF表示功率因子；P_rated表示预设定的额定功率；P_out表示实时输出功率；γ表示工况系数。

4.根据权利要求3所述的散热控制方法，其特征在于，在所述当待充电设备与充电桩连接时的步骤之后，所述散热控制方法还包括：

获取所述待充电设备的最大充电功率；

依据所述待充电设备的最大充电功率与所有充电模块的额定功率的比值确定所述工况系数。

5.根据权利要求1所述的散热控制方法，其特征在于，在所述依据所述工作占空比控制所述散热设备工作的步骤之后，所述散热控制方法还包括：

在预设定的第一时间后判断所述待充电设备与所述充电桩是否断开连接；

如果是，则在预设定的第二时间后停止为所述散热设备供电；

如果否，则重新执行获取所述充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率的步骤。

6.根据权利要求1所述的散热控制方法，其特征在于，在所述获取所述充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率的步骤之后，所述散热控制方法包括：

对获取的所述进风口温度与所述出风口温度进行中位值滤波算法处理。

7.一种散热控制装置，应用于充电桩，所述充电桩包括充电模块，其特征在于，所述散热控制装置包括：

供电单元，用于当待充电设备与所述充电桩连接时，为散热设备供电；

信息获取单元，用于获取所述充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率；

占空比确定单元，用于依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定所述散热设备的工作占空比；

工作控制单元，用于依据所述工作占空比控制所述散热设备工作；

其中，所述占空比确定单元用于依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述预设定的最大温度及所述预设定的允许温升确定温升因子；

依据所述实时输出功率及所述预设定的额定功率确定功率因子；

依据所述温升因子、所述功率因子及预设定的权重确定所述散热设备的工作占空比。

8.一种充电桩，其特征在于，所述充电桩包括控制器、第一温度传感器、第二温度传感器、充电模块以及散热设备，所述控制器分别与所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述充电模块以及所述散热设备电连接，所述第一温度传感器用于获取进风口温度、所述第二温度传感器用于获取出风口温度；

所述控制器用于当待充电设备与所述充电桩连接时，为散热设备供电；并获取所述充电桩的进风口温度、出风口温度以及充电模块的实时输出功率；

所述控制器还用于依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述实时输出功率及预设定的最大温度、预设定的允许温升、预设定的额定功率确定所述散热设备的工作占空比，并依据所述工作占空比控制所述散热设备工作；

其中，所述控制器还用于依据所述进风口温度、所述出风口温度、所述预设定的最大温度及所述预设定的允许温升确定温升因子；依据所述实时输出功率及所述预设定的额定功率确定功率因子；依据所述温升因子、所述功率因子及预设定的权重确定所述散热设备的工作占空比。

9.根据权利要求8所述的充电桩，其特征在于，所述控制器安装于所述充电桩的进风口风道内，所述第一温度传感器安装于所述进风口与所述充电模块之间，所述第二温度传感器安装于出风口与所述充电模块之间，且所述第二温度传感器安装于所述散热设备的上方。

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