CN1901791A - 一种电子设备的热交换装置及其热交换控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子设备的热交换装置及热交换方法，其中热交换装置包括工作状态检测单元、基于工作状态的控制单元和至少一个热交换单元，其方法是：根据电子设备和/或其中各单元的工作状态参数控制电子设备和/或其中各单元对应的热交换单元的运行状态。本发明不仅有效解决了以往恒定转速散热装置使用过程中，功耗大、噪音大、使用寿命短的缺点；而且克服了现有变速散热装置使用过程中，运行成本高、散热装置反应速度慢，不能及时、有效降低环境温度的缺点。可根据需要随时调整和控制热交换单元的运行状态，不仅反应快速、准确，散热效果好，而且不需要增加任何辅助设备，降低了产品的制造成本。

Description

一种电子设备的热交换装置及其热交换控制方法

技术领域

本发明涉及一种电子领域，特别涉及一种电子设备的热交换装置及其热交换控制方法。

背景技术

在电子设备的应用过程中，为保证电子设备的正常工作，通常需要针对电子设备采用相应的散热手段进行散热，以便于电子设备不会因温度过高而影响正常的工作性能。

目前，针对电子设备的散热方式主要有两种：一种是自然散热，通过冷热空气间自然对流实现散热；另一种是强制散热，利用一些强制散热的手段进行散热，其中常见的有利用风扇吹动空气流动带走电子设备中的热量，或者利用马达强制液体在电子设备表面流动，以实现热量的传导散热等。

而且，由于目前电子设备功耗增大，通信设备中的散热方式越来越多的采用了强制风冷(即风扇强制散热)的方式，所述的风扇强制散热又分为两种情况：一种是恒定转速风扇散热，即散热风扇的转速是恒定不变的；另外一种是变速风扇散热，又叫调速风扇散热。

其中恒定转速风扇散热，是风扇以恒定的转速进行散热。由于风扇的转速必须满足最大功耗运转时的散热要求，因此，需要风扇高速运转，这样，除了产生噪音，增大功耗(除风扇本身的功耗)外，风扇的高速运转还将大大缩短风扇的使用寿命。

变速风扇散热则是根据发热装置的进风口和出风口处设置温度传感器采集的温度差调节风扇的转速。例如，对于DSLAM(DSL接入复用器)接入设备，由于DSLAM设备的功耗比通常的窄带POTS(传统电话)设备的功耗要大得多，因此DSLAM设备通常采用强制风冷，但是DSLAM设备不仅功耗浮动范围大，同一时刻不同槽位的功耗差异也较大。而且，随着DSLAM的密度越来越高，同样体积的设备提供的用户接口数目越来越多，单个DSLAM设备的功耗也越来越大，最大功耗有可能接近1000W，但是最小功耗(没有业务运行时)可能只有200W，因此，以调速风扇散热作为DSLAM的散热单元是一个很好的选择，如图1所示，通常是在进风口和出风口设置温度传感器，通过温度差来调节风扇的转速，图1中包括：进风口温度传感器1，单板2，插框3，风道4，出风口温度传感器5，风扇6和导风框7。

在上述实现方案中，由于DSLAM设备温度的不均匀分布，因此温度传感器测得的温度差实际上是一种空间上的平均值，有时候尽管测到的温度差并不高，因而风扇的转速较低，但是个别单板的一些部件温度可能已经上升到阈值以上，有可能因为过热而损坏。

为了避免上述情况，如图2所示，图中包括：进风口温度传感器1，单板2，插框，3风道4，出风口温度传感器5和导风框7。现有技术中多采用在DSLAM设备的底部和顶部放置足够多的传感器，从而随时保证比较准确地反应DSLAM设备中各发热装置的温度，特别是插框中不同的单板将风道分割成很多子风道时，极端情况下还需在每个槽位的出风口处放置一个温度传感器。在DSLAM设备中，大量装入传感装置，将造成DSLAM设备结构复杂、成本增加。

另外，由于有些单板内部发热量不均匀，在顶部和底部的温度差没有明显增加的情况下，某些单板内部的温度甚至已经超过极限温度，可变速风扇的转速并没有及时调整，以满足自动适应单板散热需要的目的。

因此，现有技术提供的变速风扇散热的实现方案仍然存在相应的缺点。

发明内容

本发明的目的是提供一种能够根据电子设备和/或其中单元的具体运行情况，自动控制和调整进行热交换的电子设备的热交换装置及其热交换控制方法，从而克服现有技术存在的缺点。

本发明的目的是通过以下技术方案实现：

本发明提供了一种电子设备的热交换装置，包括：

工作状态检测单元，用于检测电子设备的工作状态参数；

基于工作状态的控制单元，用于将所述工作状态检测单元检测到的工作状态参数作为控制参数确定热交换单元的运行状态参数；

至少一个热交换单元，用于根据基于工作状态的控制单元确定的运行状态参数运行，并为电子设备提供热交换。

所述的电子设备的工作状态参数包括：电子设备的功耗和/或电子设备处理的业务量。

所述的装置还包括：环境检测单元，用于检测电子设备的环境参数；

基于环境的控制单元，用于将所述环境检测单元检测到的环境参数作为控制参数确定热交换单元的运行状态参数。

所述的环境参数包括：电子设备的进风口温度和/或电子设备的出风口温度。

所述的装置还包括：

控制功能选择单元，用于比较所述检测到的工作状态参数与环境参数对电子设备的影响程度，选择触发基于工作状态的控制单元或基于环境的控制单元。

所述的电子设备包括：整个电子设备，或者，电子设备的一个或多个单元。

所述的热交换单元提供的热交换包括：制冷、散热、保温和/或加热。

本发明还提供了一种电子设备的热交换控制方法，包括：

A、检测电子设备的工作状态参数；

B、将所述检测到的工作状态参数作为控制参数确定热交换单元的运行状态参数；

C、电子设备各热交换单元根据所述的运行状态参数运行，并为电子设备提供热交换。

所述的步骤A包括：

A1、检测电子设备和/或其中各单元的功耗；和/或，

A2、检测电子设备和/或其中各单元处理的业务量。

所述的步骤A2还包括：

将检测到的业务量转换为对应电子设备和/或其中各单元的功耗。

所述的步骤B包括：

B1、将检测到的功耗和/或由检测到的业务量确定的功耗作为控制参数，按预定的转换方式确定热交换单元的运行状态参数；或者，

B2、将检测到的业务量作为控制参数，按预定的转换方式确定热交换单元的运行状态参数。

所述预定的转换方式包括：

线性转换方式：根据功耗和/或业务量的大小按线性关系得到热交换单元的运行状态参数；或，

非线性转换方式：根据功耗和/或业务量的大小按非线性关系得到热交换单元的运行状态参数。

所述的步骤A还包括：

A3、检测电子设备和/或其中各单元的环境参数，所述的环境参数包括电子设备的进风口温度和/或电子设备的出风口温度。

所述的步骤B还包括：

B3、将检测到的电子设备的进风口温度和/或电子设备的出风口温度作为控制参数，按预定的转换方式确定热交换单元的运行状态参数。

所述的步骤B还包括：

比较所述检测到的工作状态参数与环境参数对电子设备的影响，选择其中之一作为控制参数控制热交换单元的运行。

本发明公开了一种电子设备的热交换装置及热交换方法，其中热交换装置包括工作状态检测单元、控制单元和至少一个热交换单元，其方法是：根据电子设备和/或其中各单元的工作状态参数控制电子设备和/或其中各单元对应的热交换单元的运行状态。本发明不仅有效解决了以往恒定转速散热装置使用过程中，功耗大、噪音大、使用寿命短的缺点；而且克服了现有变速散热装置使用过程中，运行成本高、散热装置反应速度慢，不能及时、有效降低环境温度的缺点。可根据需要随时调整和控制热交换单元的运行状态，不仅反应快速、准确，散热效果好，而且不需要增加任何辅助设备，降低了产品的制造成本。

附图说明

图1为现有技术中电子设备通过风扇强制散热的方式一；

图2为现有技术中电子设备通过风扇强制散热的方式二；

图3为本发明所述电子设备的热交换装置的具体实现结构框图一；

图4为本发明所述电子设备的热交换装置的具体实现结构框图二；

图5为本发明所述方法的具体实现流程示意图。

具体实施方式

本发明的核心为利用工作状态检测单元检测电子设备或电子设备各单元业务量，控制单元根据检测出的业务量的数值随时调整和控制电子设备热交换单元的运行状态参数，保证电子设备各单元正常工作。

本发明所述一种电子设备的热交换装置，如图3所示，包括工作状态检测单元、基于工作状态的控制单元和至少一个热交换单元。其中

工作状态检测单元：用于检测电子设备的工作状态参数，相应的工作状态参数一般包括电子设备的功耗和/或电子设备处理的业务量。

电子设备包括整个电子设备或者电子设备的一个或多个单元。

基于工作状态的控制单元，根据所述工作状态检测单元检测到的工作状态参数作为控制参数确定相应的热交换单元的运行状态参数，用于控制热交换单元的运行状态，包括控制热交换单元是否工作，及工作过程中的参数(如风扇的转速值等)，等等；

热交换单元，根据基于工作状态的控制单元确定的运行状态参数的运行，并为电子设备提供热交换，从而使得电子设备工作于理想的温度环境中。

本发明中，所述的工作状态检测单元随时检测电子设备各单元的业务量的大小，并将业务量的数值传递给基于工作状态的控制单元，基于工作状态的控制单元将其作为控制参数，根据预先设置的业务量数值与热交换单元运行状态参数间的线性关系或非线性关系，转换出热交换单元运行状态的参数值，并根据此值调整各热交换单元的运行状态。

其中，热交换单元的数量为一个或一个以上，当热交换单元的数量为一个时，基于工作状态的控制单元直接根据电子设备的运行参数值控制热交换单元运行；而当热交换单元的数量为一个以上时，电子设备的各个单元上可能设有一个热交换单元，也可能设有多个热交换单元组成一组热交换单元，并通过基于工作状态的控制单元来分别单独控制这一个或一组热交换单元的运行状态，达到控制电子设备各个单元有效换热的目的。其中热交换单元提供的热交换方式可以包括制冷、散热、保温与加热等。

此外，如图4所示，本发明所述一种电子设备的热交换装置还可包括环境检测单元与基于环境的控制单元，其中，环境检测单元用于检测电子设备的环境参数；基于环境的控制单元用于将所述环境检测单元检测到的环境参数作为控制参数确定热交换单元的运行状态参数。

所述的环境参数包括但不限于电子设备的进风口温度和/或电子设备的出风口温度等。这时，本发明提供的热交换装置还包括控制功能选择单元，控制功能选择单元用于比较所述检测到的工作状态参数与环境参数对电子设备的影响程度，选择其中之一作为控制参数，触发基于工作状态的控制单元或基于环境的控制单元。

这里应该选择对电子设备工作性能影响较大的作为控制参数。也就是说当检测到的工作状态参数对电子设备工作性能影响较大时，以检测到的工作状态参数作为控制参数控制热交换单元的工作；当检测到的环境参数对电子设备工作性能影响较大时，以检测到的环境参数作为控制参数控制热交换单元的工作。实际应用为了控制方便，如果出风口的温度上升，则风扇的转速一定要上调，而如果出风口的温度正常，此时反映不出个别插板或者插板上个别单元的温度变化，则根据业务量来调整转速，特别是在个别插板业务上升的情况，采用这种方式能够尽可能地为此插板提供热交换。

下面结合附图2对本发明应用于DSLAM设备中的具体实现方式做进一步的说明。

在DSLAM设备中，插框内包含有1块主控板、1块以上的ADSL业务板和一组风扇，工作状态检测单元和控制单元位于主控板上，热交换单元为风扇，风扇1、2对应于槽位1～4，风扇3、4对应槽位5～8，风扇5、6对应槽位10～16，如此分成三组，当这一组对应的槽位的单板激活端口数增加或者减少时，工作状态检测单元则会将单板中业务量的增加和减少后的数值，传递给控制单元，基于工作状态的控制单元自适应地调整(提高或者降低)该槽位对应的风扇的转速。比如每个槽位共有64个端口，这样风扇1、2对应的端口数有4*64个，将风扇1、2的调速范围分为64档，这样当任何一个槽位的激活端口数从1到64变化增加时，风扇的转速也逐级提升，反之逐级降低。

下面将对本发明提供的电子设备的热交换控制方法的具体实现方案进行说明，具体包括：

首先，检测电子设备各单元的工作状态参数；

其次将工作状态参数作为控制参数，并根据工作状态参数和预定的转换方式转换出热交换单元的运行状态参数；

再次，根据热交换单元的运行状态参数控制并调整电子设备各单元相应的热交换单元的运行状态。

所述的预定转换方式可以为线性的或非线性的，通过线性的或非线性的关系可以转换出热交换单元运行状态的参数。线性的或非线性的关系一般需要通过多次试验或从经验值中得出。

其中，检测的电子设备各单元工作状态参数及方法包括：

1、检测电子设备和/或其中各单元的功耗，直接将此功耗作为工作状态参数；

2、检测电子设备和/或其中各单元处理的业务量，直接将此业务量作为工作状态参数；

3、检测电子设备和/或其中各单元处理的业务量，将检测到的业务量转换为对应电子设备和/或其中各单元的功耗，将此功耗作为工作状态参数；

此外，检测的电子设备的环境参数包括：电子设备的进风口温度和/或电子设备的出风口温度。

下面结合附图5就本发明所述一种电子设备的热交换控制方法的流程举一例做进一步的详解，本例旨在表明在以业务量控制热交换单元的过程中，如何根据业务量控制电子设备的热交换的：

步骤51、检测电子设备各单元运行过程中业务量的大小；

电子设备各单元运行过程中，其温度的变化主要表现为功率消耗的增减，而功率消耗的增减又与其中业务量的增减成正比的关系。可以很容易的检测到电子设备各单元业务量的增长变化数据，例如，DSLAM内的主控板能够管理整个插框，每一块业务板的用户上线情况信息在主控板上都有对应的数据，因此很容易就可以在主控板上检测到电子设备各单元业务量。从而掌握电子设备各单元功率消耗大小和温度的变化情况。

步骤52、判断业务量是否发生变化，如果是，则执行步骤53；否则，执行步骤55。

步骤53：根据检测到的电子设备各单元业务量的数值和预定的转换方式转换出电子设备各单元热交换单元的运行状态参数。

业务量和热交换单元运行状态参数之间预定的转换方式可以为一个线性的或非线性的转换关系。其中线性或非线性关系可以为一个公式或一个曲线，业务量的数值通过转换后，可直接换算出电子设备各单元热交换单元中的运行状态参数，其转换过程为一对一或多对一的关系。

步骤54：根据热交换单元的运行状态参数值，调整并控制电子设备各单元热交换单元的运行状态。

步骤55：散热装置正常运行。

当检测到电子设备各单元业务量没有变化时，则其相应热交换单元仍保持原有的工作状态运行。

在具体应用中可以将温度传感器控制方式和根据业务量控制的方法结合起来使用，在进风口和出风口设置温度传感器，用于采取环境温度和设备的实际出口温度，也就是电子设备的进口温度与出口温度，其中进口温度可以作为风扇调速系统设置设备启动时或者没有业务时的初始风扇转速的依据而出口温度可以作为温度超限报警的输入，在正常运行的温度范围内，可以将温度传感器的温度差产生的目标风扇转速和业务量控制的调速方案得到的目标风扇转速比较，取较高的转速给控制系统。这样温度传感器进行范围限定，业务量控制的方法进行精细控制，使得整个系统的散热系统达到一个最优化的运行状态。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1、一种电子设备的热交换装置，其特征在于，包括：

工作状态检测单元，用于检测电子设备的工作状态参数；

基于工作状态的控制单元，用于将所述工作状态检测单元检测到的工作状态参数作为控制参数确定热交换单元的运行状态参数；

至少一个热交换单元，用于根据基于工作状态的控制单元确定的运行状态参数运行，并为电子设备提供热交换。

2、根据权利要求1所述一种电子设备的热交换装置，其特征在于，所述的电子设备的工作状态参数包括：

电子设备的功耗和/或电子设备处理的业务量。

3、根据权利要求1所述一种电子设备的热交换装置，其特征在于，所述的装置还包括：

环境检测单元，用于检测电子设备的环境参数；

基于环境的控制单元，用于将所述环境检测单元检测到的环境参数作为控制参数确定热交换单元的运行状态参数。

4、根据权利要求3所述一种电子设备的热交换装置，其特征在于，所述的环境参数包括：

电子设备的进风口温度和/或电子设备的出风口温度。

5、根据权利要求3或4所述一种电子设备的热交换装置，其特征在于，所述的装置还包括：

控制功能选择单元，用于比较所述检测到的工作状态参数与环境参数对电子设备的影响程度，选择触发基于工作状态的控制单元或基于环境的控制单元。

6、根据权利要求1、2、3或4所述一种电子设备的热交换装置，其特征在于，所述的电子设备包括：

整个电子设备，或者，电子设备的一个或多个单元。

7、根据权利要求1所述一种电子设备的热交换装置，其特征在于，所述的热交换单元提供的热交换包括：制冷、散热、保温和/或加热。

8、一种电子设备的热交换控制方法，其特征在于，包括：

A、检测电子设备的工作状态参数；

B、将所述检测到的工作状态参数作为控制参数确定热交换单元的运行状态参数；

C、电子设备各热交换单元根据所述的运行状态参数运行，并为电子设备提供热交换。

9、根据权利要求8所述的电子设备的热交换控制方法，其特征在于，所述的步骤A包括：

A1、检测电子设备和/或其中各单元的功耗；和/或，

A2、检测电子设备和/或其中各单元处理的业务量。

10、根据权利要求9所述的电子设备的热交换控制方法，其特征在于，所述的步骤A2还包括：

将检测到的业务量转换为对应电子设备和/或其中各单元的功耗。

11、根据权利要求9或10所述的电子设备的热交换控制方法，其特征在于，所述的步骤B包括：

B1、将检测到的功耗和/或由检测到的业务量确定的功耗作为控制参数，按预定的转换方式确定热交换单元的运行状态参数；或者，

B2、将检测到的业务量作为控制参数，按预定的转换方式确定热交换单元的运行状态参数。

12、根据权利要求11所述的电子设备的热交换控制方法，其特征在于，所述预定的转换方式包括：

线性转换方式：根据功耗和/或业务量的大小按线性关系得到热交换单元的运行状态参数；或，

非线性转换方式：根据功耗和/或业务量的大小按非线性关系得到热交换单元的运行状态参数。

13、根据权利要求8所述的电子设备的热交换控制方法，其特征在于，所述的步骤A还包括：

A3、检测电子设备和/或其中各单元的环境参数，所述的环境参数包括电子设备的进风口温度和/或电子设备的出风口温度。

14、根据权利要求13所述的电子设备的热交换控制方法，其特征在于，所述的步骤B还包括：

B3、将检测到的电子设备的进风口温度和/或电子设备的出风口温度作为控制参数，按预定的转换方式确定热交换单元的运行状态参数。

15、根据权利要求13所述的电子设备的热交换控制方法，其特征在于，所述的步骤B还包括：

比较所述检测到的工作状态参数与环境参数对电子设备的影响，选择其中之一作为控制参数控制热交换单元的运行。

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