CN114995544A - 设备温度控制方法及充电桩 - Google Patents

设备温度控制方法及充电桩 Download PDF

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李悦
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Abstract

本发明公开了一种设备温度控制方法及充电桩，控制方法包括：预设PWM风扇的启动温度阈值T0、启动提高PWM输出占空比的第一温度差阈值TR0、启动降低PWM输出占空比的第二温度差阈值TD0；获取设备的实时温度有效值序列；分别获取实时温度有效值序列内的最大值Tmax和最小值Tmin，并计算最大值Tmax和最小值Tmin的温度差值T△；将最大值Tmax与PWM风扇的启动温度阈值T0作出判断处理；并根据温度差值T△、第一温度差阈值TR0、第二温度差阈值TD0，对PWM输出占空比做调整；实时采集设备的温度，并获取同一时间采集到的最大实时温度值；根据最大实时温度值与启动温度阈值T0作出判断处理。本发明的充电桩在执行温度控制方法时，有效降低了风扇能耗以及充电桩运行过程中的噪音。

Description

设备温度控制方法及充电桩
技术领域
本发明涉及电动汽车充电技术领域，尤其涉及一种设备温度控制方法及充电桩。
背景技术
随着电动汽车的发展，越来越多的家庭选用电动汽车出行方式，为了解决充放电难问题，V2G充电桩因其在充电和放电技术方面的优异表现，极大地提高了用户体验。
充电桩的充电模块在工作过程中会产生大量的热量，若不及时排出，会影响充电效率、加速原件老化以及缩短使用寿命。为了及时把充电模块所产生的大量热量排出，现有的充电桩内通常会安装普通风扇，以期望达到散热的效果。但这种散热方式没有考虑风扇自身工作过程所产生热量以及温度因素对风扇控制的影响，且现有充电桩内普通风扇的转速不可调，会带来较为严重的噪音污染。
发明内容
为克服上述缺点，本发明的目的在于提供一种设备温度控制方法及充电桩，有效降低了风扇能耗以及设备运行过程中的噪音。
为了达到以上目的，本发明采用的技术方案是：一种设备温度控制方法，用于内部安装有PWM风扇的设备；包括如下步骤：
步骤1，预先设定PWM风扇的启动温度阈值T0，并预先设定启动提高PWM输出占空比的第一温度差阈值TR0以及启动降低PWM输出占空比的第二温度差阈值TD0；
步骤2，获取设备的实时温度有效值序列；
步骤3，分别获取实时温度有效值序列内的最大值Tmax和最小值Tmin，并计算最大值Tmax和最小值Tmin之间的温度差值T△；
步骤4，将最大值Tmax与PWM风扇的启动温度阈值T0作出判断处理：当Tmax≥T0时，进入步骤5；否则，返回步骤1；
步骤5，启动PWM风扇的PWM输出；并根据温度差值T△、第一温度差阈值TR0、第二温度差阈值TD0，对PWM输出占空比做调整；
步骤6，实时采集设备的温度，并获取同一时间采集到的最大实时温度值；
步骤7，根据最大实时温度值与启动温度阈值T0作出判断处理。
本发明的有益效果在于：通过对启动温度阈值、第一温度差阈值、第二温度差阈值的预先设定，给后续的温度判断提供了基准；通过获取设备的实时温度有效值序列能及时获知设备内的温度变化情况；然后根据最大值与预设的PWM风扇的启动温度阈值之间的大小关系决定是否启动PWM输出；再分别根据预设的第一温度差阈值、第二温度差阈值，判断是否提高或降低PWM输出占空比，进而达到对PWM风扇转速的精准调整，在保证设备散热性能的同时，有效降低了风扇能耗以及设备运行过程中的噪音；通过实时采集设备的温度，并通过最大实时温度值与启动温度阈值之间的判断处理能及时对设备内的温度进行判断，有效降低风扇能耗。
进一步来说，在步骤2中，获取设备的实时温度有效值序列包括：在设备内布设多个温度采集点，并分别采集各温度采集点内的若干实时温度数据，形成对应各温度采集点的实时温度数据序列；对各实时温度数据序列分别进行过滤处理后获得设备的实时温度有效值序列。通过布设多个温度采集点可以使采样数据更加准确可靠，在实际布设时，可以将温度采集点分散设置在设备的各个位置，例如在充电桩设备中，可将温度采集点设置在充电桩壳体内侧的顶部、充电桩的进风口位置、充电桩的出风口位置以及充电桩内具有发热部件的位置。
进一步来说，所述过滤处理包括：分别过滤掉实时温度数据序列内的实时温度数据最大值和实时温度数据最小值；然后将过滤后的各实时温度数据序列内的实时温度数据整合为一个有效值温度数据序列；过滤掉有效值温度数据序列内重复的实时温度数据，并将过滤后的有效值温度数据序列作为设备的实时温度有效值序列。通过过滤处理能剔除采样过程中的极值，以降低因极值导致的采样误差影响。
进一步来说，在步骤5中，启动PWM输出的占空比为20％-30％。
进一步来说，在步骤5中，所述PWM输出占空比的调整包括：当T△＞TR0时，提高PWM输出的占空比；当T△＜TD0时，降低PWM输出的占空比；当TD0≤T△≤TR0时，不予调整PWM输出的占空比。需要注意的是，第一温度差阈值默认是大于第二温度差阈值的，例如，将第一温度差阈值TR0为2℃，第二温度差阈值TD0为1℃，当T△大于2℃时，则提高PWM输出的占空比，当T△小于1℃时，则降低PWM输出的占空比。
进一步来说，当T△＞TR0时，PWM输出的占空比的提高幅度与预设的温度差值阶梯呈正相关；其中，预设的温度差值阶梯为等比例阶梯，且阶梯差值为m℃；PWM输出占空比的提高幅度为每档递增p％/秒,其中，m＞0，p＞0。
例如，当m为2，p为1时，若T△达到4℃时，PWM输出占空比的提高幅度为2％/秒；当T△达到6℃时，PWM输出占空比的提高幅度为3％/秒；当T△达到8℃时，PWM输出占空比的提高幅度为4％/秒；当T△达到10℃时，PWM输出占空比的提高幅度为5％/秒；以此类推。
进一步来说，当T△＜TD0时，PWM输出占空比的降低幅度为q％/秒,其中，q＞0。例如，将q设置为2。
进一步来说，在步骤7中，所述判断处理包括：当最大实时温度值小于启动温度阈值T0时，关闭PWM风扇的PWM输出；否则，保持PWM风扇的PWM输出。
进一步来说，当最大实时温度值小于启动温度阈值T0时，先延时预设时间段，再关闭PWM风扇的PWM输出。
进一步来说，预设时间段为20-40秒。
本发明采用的另一技术方案是：一种充电桩，包括控制器，所述控制器执行上述的设备温度控制方法。
附图说明
图1为本发明实施例的温度控制方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例
参见附图1所示，本发明的一种设备温度控制方法，用于内部安装有PWM风扇的设备，其中，PWM(Pulse Width Modulation)为脉冲宽度调制。设备温度控制方法包括如下步骤：
步骤1，预先设定PWM风扇的启动温度阈值T0，并预先设定启动提高PWM输出占空比的第一温度差阈值TR0以及启动降低PWM输出占空比的第二温度差阈值TD0；
步骤2，获取设备的实时温度有效值序列；
步骤3，分别获取实时温度有效值序列内的最大值Tmax和最小值Tmin，并计算最大值Tmax和最小值Tmin之间的温度差值T△；
步骤4，将最大值Tmax与PWM风扇的启动温度阈值T0作出判断处理：当Tmax≥T0时，进入步骤5；否则，返回步骤1；
步骤5，启动PWM风扇的PWM输出；并根据温度差值T△、第一温度差阈值TR0、第二温度差阈值TD0，对PWM输出占空比做调整；
步骤6，实时采集设备的温度，并获取同一时间采集到的最大实时温度值；
步骤7，根据最大实时温度值与启动温度阈值T0作出判断处理。
通过对启动温度阈值、第一温度差阈值、第二温度差阈值的预先设定，给后续的温度判断提供了基准；通过获取设备的实时温度有效值序列能及时获知设备内的温度变化情况；然后根据最大值与预设的PWM风扇的启动温度阈值之间的大小关系决定是否启动PWM输出；再分别根据预设的第一温度差阈值、第二温度差阈值，判断是否提高或降低PWM输出占空比，进而达到对PWM风扇转速的精准调整，在保证设备散热性能的同时，有效降低了风扇能耗以及设备运行过程中的噪音；通过实时采集设备的温度，并通过最大实时温度值与启动温度阈值之间的判断处理能及时对设备内的温度进行判断，有效降低风扇能耗。
一些实施例中，在步骤1中，启动温度阈值T0、第一温度差阈值TR0、第二温度差阈值TD0可根据实际需求进行调整，但需注意第一温度差阈值TR0需大于第二温度差阈值TD0。在本实施例中，将启动温度阈值T0设定为30℃，第一温度差阈值TR0设定为2℃，第二温度差阈值TD0设定为1℃。
一些实施例中，在步骤2中，获取设备的实时温度有效值序列包括：在设备内布设多个温度采集点，并分别采集各温度采集点内的若干实时温度数据，形成对应各温度采集点的实时温度数据序列；对各实时温度数据序列分别进行过滤处理后获得设备的实时温度有效值序列。通过布设多个温度采集点可以使采样数据更加准确可靠，在实际布设时，可以将温度采集点分散设置在设备的各个位置，例如在使用充电桩设备时，可将温度采集点布设在充电桩壳体内侧的顶部、充电桩的进风口位置、充电桩的出风口位置以及充电桩内具有发热部件的位置。具体的，所述过滤处理包括：分别过滤掉实时温度数据序列内的实时温度数据最大值和实时温度数据最小值；然后将过滤后的各实时温度数据序列内的实时温度数据整合为一个有效值温度数据序列；过滤掉有效值温度数据序列内重复的实时温度数据，并将过滤后的有效值温度数据序列作为充电桩的实时温度有效值序列。通过过滤实时温度数据的最大值和最小值能剔除采样过程中的极值，以降低因极值导致的采样误差影响，通过过滤重复的实时温度数据减轻后续的工作量，提高工作效率。
一些实施例中，在步骤5中，需预先对启动PWM风扇的PWM输出占空比进行设定，一般PWM输出占空比的取值范围为0-100％之间，启动PWM风扇的PWM输出占空比可设定在20-30％之间，示例性地，将启动PWM风扇的PWM输出占空比设定为20％。
所述PWM输出占空比的调整包括：当T△＞TR0时，提高PWM输出的占空比；当T△＜TD0时，降低PWM输出的占空比；当TD0≤T△≤TR0时，不予调整PWM输出的占空比。需要注意的是，第一温度差阈值默认是大于第二温度差阈值的，例如，将第一温度差阈值TR0为2℃，第二温度差阈值TD0为1℃，当T△大于2℃时，则提高PWM输出的占空比，当T△小于1℃时，则降低PWM输出的占空比。此外，PWM风扇的PWM输出占空比的调节可以采用多种频率的方式，如PWM风扇的PWM输出可以采用20kHz～50kHz范围内的频率实现调制，示例性地，可采用25kHz的频率实现PWM输出波形的调制，以满足市场上大多数PWM风扇产品的要求。
在一示例中，步骤5中，当T△＞TR0时，PWM输出的占空比的提高幅度与预设的温度差值阶梯呈正相关。其中，预设的温度差值阶梯为等比例阶梯，且设定阶梯差值为m℃；占空比a的提高幅度为每档递增p％/秒。在本实施例中，m为2，p为1，预设占空比a的初始提高幅度为1％/秒，即当TR0＜T△＜4℃时，PWM输出占空比a的提高幅度为1％/秒。
示例性地，预设的温度差值阶梯与PWM输出的占空比提高幅度之间关系设置为：当T△达到4℃时，占空比a的提高幅度为2％/秒；当T△达到6℃时，占空比a的提高幅度为3％/秒；当T△达到8℃时，占空比a的提高幅度为4％/秒；当T△达到10℃时，占空比a的提高幅度为5％/秒；以此类推。
在一示例中，步骤5中，当T△＜TD0时，占空比a的降低幅度可以设置为q％/秒，在本实施例中，q为2。
在一示例中，在步骤6中，需对设备内的各个温度采集点进行实时温度采集，并将采集到的最大的温度数据作为同一时间采集到的最大实时温度值。通过对设备内的各个温度采集点进行采集能及时获知经PWM风扇散热处理后的设备内的温度情况，了解散热效果。
在一示例中，在步骤7中，所述判断处理包括：当最大实时温度值小于启动温度阈值T0时，关闭PWM风扇的PWM输出；否则，保持PWM风扇的PWM输出。进一步地，当最大实时温度值小于启动温度阈值T0时，先延时预设时间段，再关闭PWM风扇的PWM输出。预设时间段可以为20-40秒，在本实施例中预设时间段为30秒。
将设备内采集到的最大实时温度值与PWM风扇的启动温度阈值T0进行比较，若最大实时温度值小于启动温度阈值T0，则可判定设备内的各温度采集点的温度均小于启动温度阈值T0，进而判定设备内整体温度已降至启动温度阈值T0以下，此时可关闭PWM风扇的PWM输出，以降低PWM风扇的能耗，达到节能的目的。
通过对启动温度阈值、第一温度差阈值、第二温度差阈值的预先设定，给后续的温度判断提供了基准；通过在设备内预设多个温度采集点以分别采集若干实时温度数据，并得到设备的温度有效值序列能及时获知设备内的温度变化情况；然后根据最大值与预设的PWM风扇的启动温度阈值之间的大小关系决定是否启动PWM输出；再分别根据预设的第一温度差阈值、第二温度差阈值，判断是否提高或降低PWM输出占空比，进而达到对PWM风扇转速的精准调整，在保证设备散热性能的同时，有效降低了风扇能耗以及设备运行过程中的噪音；然后通过实时采集设备的温度，并通过最大实时温度值与启动温度阈值之间的判断处理能及时对设备内的散热效果进行判断，便于降低PWM风扇不必要的能耗损失。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种设备温度控制方法，用于内部安装有PWM风扇的设备；其特征在于，包括如下步骤：
步骤1，预先设定PWM风扇的启动温度阈值T0，并预先设定启动提高PWM输出占空比的第一温度差阈值TR0以及启动降低PWM输出占空比的第二温度差阈值TD0；
步骤2，获取设备的实时温度有效值序列；
步骤3，分别获取实时温度有效值序列内的最大值Tmax和最小值Tmin，并计算最大值Tmax和最小值Tmin之间的温度差值T△；
步骤4，将最大值Tmax与PWM风扇的启动温度阈值T0作出判断处理：当Tmax≥T0时，进入步骤5；否则，返回步骤1；
步骤5，启动PWM风扇的PWM输出；并根据温度差值T△、第一温度差阈值TR0、第二温度差阈值TD0，对PWM输出占空比做调整；
步骤6，实时采集设备的温度，并获取同一时间采集到的最大实时温度值；
步骤7，根据最大实时温度值与启动温度阈值T0作出判断处理。
2.根据权利要求1所述的设备温度控制方法，其特征在于：在步骤2中，获取设备的实时温度有效值序列包括：在设备内布设多个温度采集点，并分别采集各温度采集点内的若干实时温度数据，形成对应各温度采集点的实时温度数据序列；对各实时温度数据序列分别进行过滤处理后获得设备的实时温度有效值序列。
3.根据权利要求2所述的设备温度控制方法，其特征在于：所述过滤处理包括：分别过滤掉各温度采集点的实时温度数据序列内的实时温度数据最大值和实时温度数据最小值，然后将过滤后的所有实时温度数据序列内的实时温度数据整合为一个有效值温度数据序列；再过滤掉有效值温度数据序列内重复的实时温度数据，并将过滤后的有效值温度数据序列作为设备的实时温度有效值序列。
4.根据权利要求1所述的设备温度控制方法，其特征在于，在步骤5中，启动PWM输出的占空比为20％-30％。
5.根据权利要求1所述的设备温度控制方法，其特征在于，在步骤5中，所述PWM输出占空比的调整包括：当T△＞TR0时，提高PWM输出的占空比；当T△＜TD0时，降低PWM输出的占空比；当TD0≤T△≤TR0时，不予调整PWM输出的占空比。
6.根据权利要求5所述的设备温度控制方法，其特征在于，当T△＞TR0时，PWM输出的占空比的提高幅度与预设的温度差值阶梯呈正相关；其中，预设的温度差值阶梯为等比例阶梯，且阶梯差值为m℃；PWM输出占空比的提高幅度为每档递增p％/秒,其中，m＞0，p＞0。
7.根据权利要求5所述的设备温度控制方法，其特征在于：当T△＜TD0时，PWM输出占空比的降低幅度为q％/秒,其中，q＞0。
8.根据权利要求1所述的设备温度控制方法，其特征在于：在步骤7中，所述判断处理包括：当最大实时温度值小于启动温度阈值T0时，关闭PWM风扇的PWM输出；否则，保持PWM风扇的PWM输出。
9.根据权利要求8所述的设备温度控制方法，其特征在于：当最大实时温度值小于启动温度阈值T0时，先延时预设时间段，再关闭PWM风扇的PWM输出。
10.根据权利要求9所述的设备温度控制方法，其特征在于：预设时间段为20-40秒。
11.一种充电桩，其特征在于：包括控制器，所述控制器执行上述权利要求1-10任一所述的设备温度控制方法。
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