CN116533796B - 一种充电桩温控风冷散热控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种充电桩温控风冷散热控制系统，涉及充电桩散热技术领域，解决了并未考虑充电桩是否具备良好的散热条件，若充电桩周边属于半密封环境时，会严重影响充电桩的散热效率的技术问题，根据封闭电桩管理信号，限定一组监测周期，对封闭电桩内散热风机的转速参数进行调节，并确认散热效率，再确认一组最佳转速参数，并将此最佳转速参数对散热风机进行控制，对转速参数进行自适应调整，并限定对应的监测周期，对此监测周期内所出现的温度改变值进行确认，当对应的转速参数所对应的温度改变值最大时，便代表对应的转速参数是最佳转速参数，采用此种方式，便可提升封闭充电桩的整体散热效果，改变原始的散热方式，以此提升散热效率。
Description
技术领域
本发明属于充电桩散热技术领域，具体是一种充电桩温控风冷散热控制系统。
背景技术
充电桩是指为电动汽车提供能量补充的充电装置，其功能类似于加油站里面的加油机，可以固定在地面或墙壁，安装于公共建筑和居民小区停车场或充电站内，可以根据不同的电压等级为各种型号的电动汽车充电。
专利公开号为CN210082975U的申请公开了一种用于充电桩的散热控制系统，属于散热控制领域，包括温度检测模块、主控制器模块、电源模块、串口通信模块、存储模块、功率驱动模块和风叶电动机，所述电源模块与主控模块相连接，所述温度检测模块与主控模块相连，所述主控模块与功率驱动模块相连，所述主控模块的信号端与存储器和串口通信模块的信号端双向相连，所述功率驱动模块与风叶电动机输入端相连。该专利利用温度传感器模块构造有一定规律的温控阵列，对读取数据进行融合滤波、CNN分析后智能判断予以反馈，利用PID算法控制风叶电动机转速实现强制风冷。
充电桩在进行散热控制处理过程中，一般根据内部的换算程序以及内部元器件的工作温度，对充电桩内部散热风机的转速进行控制调节，对充电桩进行散热处理，但原始的处理方式，并未考虑充电桩是否具备良好的散热条件，若充电桩周边属于半密封环境时，会严重影响充电桩的散热效率，并不是风速越大，散热效果就越好，风速过大时，会造成热风反弹，便会造成散热反效果。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一；为此，本发明提出了一种充电桩温控风冷散热控制系统，用于解决并未考虑充电桩是否具备良好的散热条件，若充电桩周边属于半密封环境时，会严重影响充电桩的散热效率的技术问题。
为实现上述目的，根据本发明的第一方面的实施例提出一种充电桩温控风冷散热控制系统，包括：
画面获取端，用于对指定充电桩的周边环境画面进行获取，并将所获取的周边环境画面传输至散热控制中心内；
画面分析单元，根据所获取的周边环境画面，并对周边环境画面进行分析，将对应的充电桩分类为封闭电桩或流动电桩，具体方式为：
预先确认充电桩的中心点，再根据所获取的周边环境画面，进行模型构建确认环境模型；
根据所确认的中心点，拟定半径R构建辐射圆，根据环境模型以及辐射圆，确认辐射圆内是否存在周边物体，若存在，获取周边物体与辐射圆的交叉面积，并将交叉面积标记为JCi，其中i代表不同的充电桩，若不存在，将对应的充电桩标记为流动电桩；
将交叉面积JCi与预设参数Y1进行比对，其中Y1为预设值，当JCi＜Y1时，将对应的充电桩标记为流动电桩，当JCi≥Y1时，将对应的充电桩标记为封闭电桩；
数据获取端，用于对充电桩内部器件的工作温度进行确认，其中充电桩包括封闭电桩或流动电桩，并将所确认的工作温度传输至封闭电桩管理单元或流动电桩管理单元内；
存储单元，存储有若干个不同的温度区间，且不同的温度区间对应不同的限定因子YZ；
所述封闭电桩管理单元或流动电桩管理单元根据所确认的工作温度，从存储单元内匹配预设的温度区间以及限定因子，换算得到散热风机的转速，并将转速传输至主控单元内，具体方式为：
将所确认的工作温度标记为WDi，其中i代表不同的充电桩，直接从存储单元内获取相匹配的温度区间，并从温度区间内提取对应的限定因子YZ，其中温度区间以及限定因子YZ为预设值；
采用WDi×YZ=ZSi得到转速参数ZSi，并将处理所得的转速参数ZSi传输至主控单元内，所述主控单元根据转速参数ZSi对指定充电桩的散热风机进行控制，使散热风机的转速参数调节至ZSi，对指定的充电桩进行散热处理；
所述主控单元，根据转速完成对散热风机的参数调节后，确认指定的充电桩是否为封闭电桩，若是封闭电桩，则生成封闭电桩管理信号，并将封闭电桩管理信号传输至封闭电桩管理单元内，若不是封闭电桩，则不进行任何处理；
所述封闭电桩管理单元，根据封闭电桩管理信号，限定一组监测周期，对封闭电桩内散热风机的转速参数进行调节，并确认散热效率，再确认一组最佳转速参数，并将此最佳转速参数对散热风机进行控制，具体方式为：
提取散热风机原始的转速参数ZSi，并提取修正参数Y2，其中Y2为预设值，且Y2一般取值10r/min；
限定监测周期T，其中T为预设值，其中T一般取值30秒，采用得到修整参数XZi，其中k=1、2、3、4以及5，通过k的依次取值，得到十组修整参数XZi，并生成数据包，传输至自适应调控单元内，所述自适应调控单元根据数据包内部不同的修整参数，对散热风机进行转速调节；
在监测周期T内，通过数据获取端获取对应充电桩内部器件的工作温度，并确认温度改变值，并将温度改变值标记为GBi；
从若干组温度改变值GBi内提取最大值，并确认此最大值所对应的修整参数，将此修整参数设定为散热风机的转速参数，对指定的充电桩进行散热处理。
进一步的，所述数据获取端，所获取的充电桩内部电路元器件的工作温度属于另一温度区间时，则提取对应的限定因子YZ，再重新根据限定因子换算对应散热风机的转速参数；
主控单元再重新生成封闭电桩管理信号，重新执行封闭电桩管理单元，再次确认最佳转速参数，并控制对应的散热风机进行自适应散热处理。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：根据充电桩的周边环境画面，将对应的充电桩分类为封闭电桩或流动电桩，针对于流动电桩，根据原始的换算方式，确认转速参数，对指定的充电桩进行自适应散热，针对于不同的充电桩，使用不同的散热处理方式，提升整个系统的整体使用效果；
根据封闭电桩管理信号，限定一组监测周期，对封闭电桩内散热风机的转速参数进行调节，并确认散热效率，再确认一组最佳转速参数，并将此最佳转速参数对散热风机进行控制，若采用原始换算的转速参数ZSi，其散热效果并不一定好，因充电桩可能处于一个封闭环境下，在此种环境下散热，因空气的流通性不强，并不是风越大其散热效果便会更好，故需要对转速参数进行自适应调整，并限定对应的监测周期，对此监测周期内所出现的温度改变值进行确认，当对应的转速参数所对应的温度改变值最大时，便代表对应的转速参数是最佳转速参数，采用此种方式，便可提升封闭充电桩的整体散热效果，改变原始的散热方式，以此提升散热效率。
附图说明
图1为本发明原理框架示意图；
图2为本发明系统设计流程示意图。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
请参阅图1，本申请提供了一种充电桩温控风冷散热控制系统，包括画面获取端、数据获取端以及散热控制中心和散热风机；
所述画面获取端以及数据获取端均与散热控制中心输入端电性连接，所述散热控制中心与散热风机输入端电性连接；
所述散热控制中心包括画面分析单元、封闭电桩管理单元、流动电桩管理单元、存储单元、自适应调控单元以及主控单元，所述画面分析单元以及存储单元均分别与封闭电桩管理单元以及流动电桩管理单元输入端电性连接，所述封闭电桩管理单元以及流动电桩管理单元均与主控单元输入端电性连接，所述封闭电桩管理单元与自适应调控单元输入端电性连接，且自适应调控单元以及主控单元均与散热风机输入端电性连接；
所述画面获取端，用于对指定充电桩的周边环境画面进行获取，并将所获取的周边环境画面传输至散热控制中心内；
所述散热控制中心内部的画面分析单元，根据所获取的周边环境画面，并对周边环境画面进行分析，将对应的充电桩分类为封闭电桩或流动电桩，其中，进行分析的具体方式为：
根据所获取的周边环境画面，同时确认充电桩的中心点，并进行模型构建得到环境模型；
根据所确认的中心点，拟定半径R构建辐射圆，其中R取值0.5m，根据环境模型以及辐射圆，确认辐射圆内是否存在周边物体，若存在，获取周边物体与辐射圆的交叉面积，并将交叉面积标记为JCi，其中i代表不同的充电桩，若不存在，将对应的充电桩标记为流动电桩；
将交叉面积JCi与预设参数Y1进行比对，其中Y1为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定，当JCi＜Y1时，将对应的充电桩标记为流动电桩，当JCi≥Y1时，将对应的充电桩标记为封闭电桩，具体的，充电桩在进行构建过程中，因不同充电桩的安装地点均不相同，部分电桩外部区域均为流动区域，故此类电桩的散热效果便较好，部分电桩周边均设置有墙体，或其他阻挡物，便很容易造成对应的电桩散热效果较差，从而影响电桩的整体散热效果，故需要采用不同的散热方式对此类电桩进行散热处理。
所述数据获取端，用于对充电桩内部器件的工作温度进行确认，其中充电桩包括封闭电桩或流动电桩，并将所确认的工作温度传输至封闭电桩管理单元或流动电桩管理单元内；
所述封闭电桩管理单元或流动电桩管理单元根据所确认的工作温度，从存储单元内提取预设的温度区间以及限定因子，换算得到散热风机的转速，并将转速数值传输至主控单元内，其中，具体换算的具体方式为：
将所确认的工作温度标记为WDi，其中i代表不同的充电桩，直接从存储单元内获取相匹配的温度区间，并从温度区间内提取对应的限定因子YZ，其中温度区间以及限定因子YZ为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定；
采用WDi×YZ=ZSi得到转速参数ZSi，并将处理所得的转速参数ZSi传输至主控单元内，所述主控单元根据转速参数ZSi对指定充电桩的散热风机进行控制，使散热风机的转速参数调节至ZSi，对指定的充电桩进行散热处理。
所述主控单元，完成对散热风机的参数调节后，确认指定的充电桩是否为封闭电桩，若是封闭电桩，则生成封闭电桩管理信号，并将封闭电桩管理信号传输至封闭电桩管理单元内，若不是封闭电桩，则不进行任何处理，具体的，根据预先的监测数据，预先对充电桩进行散热处理，针对于不同的充电桩，均需进行自适应散热，若对应的充电桩为封闭电桩，则需要对其进行管理，对原始的转速参数进行调节，使对应的封闭电桩达到一个最佳的散热效果，故需要再次进行分析，并调节对应的参数。
实施例二
本实施例在具体实施过程中包含实施例一，相较于实施例一，其具体区别在于：
所述封闭电桩管理单元，根据封闭电桩管理信号，限定一组监测周期，对封闭电桩内散热风机的转速参数进行调节，并确认散热效率，再确认一组最佳转速参数，并将此最佳转速参数对散热风机进行控制，提升散热效果，其中，确认最佳转速参数的具体方式为：
提取散热风机原始的转速参数ZSi，并提取修正参数Y2，其中Y2为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定，且Y2一般取值10r/min；
限定监测周期T，其中T为预设值，其具体取值由操作人员根据经验拟定，其中T一般取值30秒，采用得到修整参数XZi，其中k=1、2、3、4以及5，通过k的依次取值，得到十组修整参数XZi，并生成数据包，传输至自适应调控单元内，所述自适应调控单元，根据数据包内部不同的修整参数，对散热风机进行转速调节，具体的，通过操作人员大量的实验数据模拟，在原始转速的上下参数波动范围内，能快速找到对应的最佳散热转速；
在监测周期T内，通过数据获取端获取对应充电桩内部器件的工作温度，并确认温度改变值，并将温度改变值标记为GBi；
从若干组温度改变值GBi内提取最大值，并确认此最大值所对应的修整参数，将此修整参数设定为散热风机的转速参数，对指定的充电桩进行散热处理。
结合实际应用场景分析，封闭充电桩在实际散热过程中，若采用原始换算的转速参数ZSi，其散热效果并不一定好，因充电桩可能处于一个封闭环境下，在此种环境下散热，因空气的流通性不强，并不是风越大其散热效果便会更好，故需要对转速参数进行自适应调整，并限定对应的监测周期，对此监测周期内所出现的温度改变值进行确认，当对应的转速参数所对应的温度改变值最大时，便代表对应的转速参数是最佳转速参数，采用此种方式，便可提升封闭充电桩的整体散热效果，改变原始的散热方式，以此提升散热效率。
具体的，存储单元内存储有若干个不同的温度区间，且不同的温度区间对应不同的限定因子YZ，当充电桩内部电路元器件的工作温度属于另一温度区间时，则提取对应的限定因子YZ，再重新根据限定因子换算对应散热风机的转速参数；
再重新生成封闭电桩管理信号，重新执行封闭电桩管理单元，再次确认最佳转速参数，并控制对应的散热风机进行自适应散热处理。
实施例三
如图2所示，本系统采用计算机与PLC想结合的两级监控方式，PLC负责测试过程的控制，测试数据的采集，计算机主要负责测试参数的设置，对PLC采集的数据进行处理，绘制测试曲线，打印报表等；
系统主要包括计算机，西门子S7-221型PLC，模拟量输入输出模块EM235，变频器，各种传感器，电动调节阀等；其中EM235有4个模拟量输入通道，一个模拟量输出通道。
本系统软件功能描述如下：
充电桩温度测量控制功能流程图和详细流程描述
要求在温度80°下进行，温度误差不超过2°，因此充电桩温度测量可采样AD590集成文档传感器测量温度与温度，温度被AD590以电流信号输出，对此信号经电流电压转换，差分发达后接入EM235Z中的模拟量输入通道3，PLCQ0.1端输出PWM信号，通过充电桩固态继电器控制加热棒的功率，因为系统中的文档对象具有大惯性，大滞后的特征，因此文档控制算法采用积分分离的PI算法，当温度设定值与实测值相差较大时(本系统中此误差值为5°)，控制算法中不引如积分，当文档误差较小时(小于5°)加入积分控制量通过实际使用发现，这种控制方案控制效果良好，完全满足测试要求；
流程测量采样LWGY-50A涡轮流程计，内径50mm，量程50~500L/min，输出信号为脉冲信号，此脉冲信号由PLC高速技术端数，得出单位时间的平均流量值，流量调节采样QLSTP型只能电动调节阀，plc对流量进行PI控制，控制量有EM235的模拟量输出通道输出，输出信号为4-20mA电信信号，控制电动调节阀的开度变化，实现对流量的调节；
由于要测定不同转速下的流量等特征，因此采样变频器控制变频电机来驱动，变频电机此基频50Hz的二级电机.因此要求转速误差不超过10r/min左右，迎春对转速也需进行闭环控制，转速的测量采样JN338-V动态转速扭矩传感器，输出信号为方波信号，其中动态扭矩的频率范围为10~15kHz，PLC通过高速技术端口获取转速速值后，通过RS485串口与计算机通讯，计算机更加转速实测值，通过PI算法修正变频器的运行频率，改变电机转速，从而使转速误差控制在测试要求范围内；
充电桩出口压力测量采样BP8100型扩散硅压力变送器，测量范围0~0.5MPa，输出信号4~20mA电流信号；
计算机采样IPC-800工业控制计算机，是整个系统的核心部分，通过RS485串口与PLC通讯，科对采集得到的信号进行处理后，通过PLC实现计算机自动控制；
系统分为手动和自动两种模式，由计算机发布测试指令，计算机通过串口俞变频器通讯，设定变频器运行频率，既驱动电机转速，使冷却设定转速下运行.通过RS485串口与PLC进行通讯，由PLC对测试过程进行控制，PLC通过端口分别采集转速，输入轴扭矩，流量脉冲信号，进出口压力信号和温度信号，通过模拟量通道1，2，3输入，调节阀控制信号有模拟量输出通道输出，PLC对温度进行控制，使测试温度保持在80°±2°，根据设定流量值，控制调节阀的开度，使流量控制在设定值附近，PLC根据个状态参数，计算各特征参数，如杨程，汽蚀余量等。
上述公式中的部分数据均是去除量纲取其数值计算，公式是由采集的大量数据经过软件模拟得到最接近真实情况的一个公式；公式中的预设参数和预设阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者通过大量数据模拟获得。
本发明的工作原理：根据充电桩的周边环境画面，将对应的充电桩分类为封闭电桩或流动电桩，针对于流动电桩，根据原始的换算方式，确认转速参数，对指定的充电桩进行自适应散热；
针对于封闭电桩，根据封闭电桩管理信号，限定一组监测周期，对封闭电桩内散热风机的转速参数进行调节，并确认散热效率，再确认一组最佳转速参数，并将此最佳转速参数对散热风机进行控制，若采用原始换算的转速参数ZSi，其散热效果并不一定好，因充电桩可能处于一个封闭环境下，在此种环境下散热，因空气的流通性不强，并不是风越大其散热效果便会更好，故需要对转速参数进行自适应调整，并限定对应的监测周期，对此监测周期内所出现的温度改变值进行确认，当对应的转速参数所对应的温度改变值最大时，便代表对应的转速参数是最佳转速参数，采用此种方式，便可提升封闭充电桩的整体散热效果，改变原始的散热方式，以此提升散热效率。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。
Claims (5)
1.一种充电桩温控风冷散热控制系统，其特征在于，包括：
画面获取端，用于对指定充电桩的周边环境画面进行获取，并将所获取的周边环境画面传输至散热控制中心内；
画面分析单元，根据所获取的周边环境画面，并对周边环境画面进行分析，将对应的充电桩分类为封闭电桩或流动电桩；
数据获取端，用于对充电桩内部器件的工作温度进行确认，其中充电桩包括封闭电桩或流动电桩，并将所确认的工作温度传输至封闭电桩管理单元或流动电桩管理单元内；
存储单元，存储有若干个不同的温度区间，且不同的温度区间对应不同的限定因子YZ；
所述封闭电桩管理单元或流动电桩管理单元根据所确认的工作温度，从存储单元内匹配预设的温度区间以及限定因子，换算得到散热风机的转速，并将转速传输至主控单元内；
所述主控单元，根据转速完成对散热风机的参数调节后，确认指定的充电桩是否为封闭电桩，若是封闭电桩，则生成封闭电桩管理信号，并将封闭电桩管理信号传输至封闭电桩管理单元内，若不是封闭电桩，则不进行任何处理；
所述封闭电桩管理单元，根据封闭电桩管理信号，限定一组监测周期，对封闭电桩内散热风机的转速参数进行调节，并确认散热效率，再确认一组最佳转速参数，并将此最佳转速参数对散热风机进行控制。
2.根据权利要求1所述的一种充电桩温控风冷散热控制系统，其特征在于，所述画面分析单元，将充电桩分类为封闭电桩或流动电桩的具体方式为：
预先确认充电桩的中心点，再根据所获取的周边环境画面，进行模型构建确认环境模型；
根据所确认的中心点，拟定半径R构建辐射圆，根据环境模型以及辐射圆，确认辐射圆内是否存在周边物体，若存在，获取周边物体与辐射圆的交叉面积，并将交叉面积标记为JCi，其中i代表不同的充电桩，若不存在，将对应的充电桩标记为流动电桩；
将交叉面积JCi与预设参数Y1进行比对，其中Y1为预设值，当JCi＜Y1时，将对应的充电桩标记为流动电桩，当JCi≥Y1时，将对应的充电桩标记为封闭电桩。
3.根据权利要求2所述的一种充电桩温控风冷散热控制系统，其特征在于，所述封闭电桩管理单元或流动电桩管理单元，换算散热风机转速的具体方式为：
将所确认的工作温度标记为WDi，其中i代表不同的充电桩，直接从存储单元内获取相匹配的温度区间，并从温度区间内提取对应的限定因子YZ，其中温度区间以及限定因子YZ为预设值；
采用WDi×YZ=ZSi得到转速参数ZSi，并将处理所得的转速参数ZSi传输至主控单元内，所述主控单元根据转速参数ZSi对指定充电桩的散热风机进行控制，使散热风机的转速参数调节至ZSi，对指定的充电桩进行散热处理。
4.根据权利要求3所述的一种充电桩温控风冷散热控制系统，其特征在于，所述封闭电桩管理单元，根据封闭电桩管理信号确认最佳转速参数的具体方式为：
提取散热风机原始的转速参数ZSi，并提取修正参数Y2，其中Y2为预设值，且Y2一般取值10r/min；
限定监测周期T，其中T为预设值，其中T一般取值30秒，采用得到修整参数XZi，其中k=1、2、3、4以及5，通过k的依次取值，得到十组修整参数XZi，并生成数据包，传输至自适应调控单元内，所述自适应调控单元根据数据包内部不同的修整参数，对散热风机进行转速调节；
在监测周期T内，通过数据获取端获取对应充电桩内部器件的工作温度，并确认温度改变值，并将温度改变值标记为GBi；
从若干组温度改变值GBi内提取最大值，并确认此最大值所对应的修整参数，将此修整参数设定为散热风机的转速参数，对指定的充电桩进行散热处理。
5.根据权利要求1所述的一种充电桩温控风冷散热控制系统，其特征在于，所述数据获取端，所获取的充电桩内部电路元器件的工作温度属于另一温度区间时，则提取对应的限定因子YZ，再重新根据限定因子换算对应散热风机的转速参数；
主控单元再重新生成封闭电桩管理信号，重新执行封闭电桩管理单元，再次确认最佳转速参数，并控制对应的散热风机进行自适应散热处理。
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