CN205405295U - 一种充电桩的温度调控装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及电动汽车的充电装置技术领域，尤其是一种充电桩的温度调控装置；包括温度传感器、AD采样器、控制器、散热风扇控制模块、加热元件控制模块、加热元件和散热风扇，所述温度传感器与AD采样器的输入端连接，所述AD采样器的输出端与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端通过散热风扇控制模块与散热风扇相连，所述控制器的输出端还连接有加热元件控制模块，所述的加热元件控制模块与加热元件相连；有益效果：本实用新型中添加了加热设备，解决了传统的充电桩在严寒地区桩体内部无法加热的问题，保障了充电桩的正常运行；根据温度控制需求，利用PID控制算法，智能的调控风机或加热设备的实时功率，节约了不必要的电能浪费，同时温度控制在充电桩主板上实现，节省了一定量电路消耗。
Description
技术领域
本实用新型涉及电动汽车的充电装置技术领域，尤其是一种充电桩的温度调控装置。
背景技术
近年国际石油、煤炭等不可再生性能源价格飞涨，大大增加了以矿物能源为原材料的基础产业以及相关产业的生产成本，许多中小型工业企业甚至大型企业举步维艰。为了保护生态环境，降低生产成本，提高生产效率，促进人类可持续发展，社会各行各业正极力寻求可再生的新能源作为生产原料，以达到节能减排，持续发展的目的。有关研究表明，同样的原油经过粗炼，送至电厂发电，经充入电池，再由电池驱动汽车，其能量利用效率比经过精炼变为汽油，再经汽油机驱动汽车高，因此有利于节约能源和减少二氧化碳的排量，正是这些优点，使电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个“热点”。有专家认为，对于电动车而言，目前最大的障碍就是基础设施建设以及价格影响了产业化的进程，与混合动力相比，电动车更需要基础设施的配套。
现有的电动车充电桩还存在以下技术不足：（1）在严寒地区桩体内部无法加热；（2）充电桩内部安装的散热风扇没有调速设备，即使温差很小，散热风扇也要满功率运行，能耗高。
发明内容
本实用新型要解决的技术问题是：克服现有技术中的不足，提供一种既能调节充电桩的内部温度，又能节约充电桩温控能耗的充电桩的温度调控装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案如下：
一种充电桩的温度调控装置，包括温度传感器、AD采样器、控制器、散热风扇控制模块、加热元件控制模块、加热元件和散热风扇，所述温度传感器与AD采样器的输入端连接，所述AD采样器的输出端与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端通过散热风扇控制模块与散热风扇相连，所述控制器的输出端通过加热元件控制模块与加热元件相连，所述控制器、加热元件控制模块和散热风扇控制模块属于充电桩单板的一部分，所述充电桩单板通过串口与显示屏连接。进一步的，所述AD采样器的采样电路包括：热电阻R22、电阻R23-26、电容C61-64、二极管D8、运算放大器；所述运算放大器的2号管脚通过电阻R23接地，3号管脚串联R24、R22接地；所述电容C61并联在R22的两端，电容C62的一端连接运算放大器的3号管脚，另一端接地；所述运算放大器的4号管脚接地，所述电阻R26的一端与运算放大器的1号管脚连接，另一端与控制器连接；所述电阻R25的一端与运算放大器的1号管脚连接，另一端与运算放大器的2号管脚连接，所述电容C63并联在电阻R25的两端；所述二极管D8的一端连接控制器和前面的元器件XX，另一端接地，C64一端连接控制器，另一端接地。
更进一步的，所述二极管D8采用型号为IN4728的稳压二极管。
更进一步的，所述热电阻R22采用Pt100的热敏电阻传感器。
进一步的，所述散热风扇控制模块的电路包括：二极管D7、电容C60、三极管Q7-Q8、电阻R20-R21，所述二极管D7的一端连接C60，另一端连接电源；所述电容C60的一端连接二极管D7，另一端连接控制器IR2113S；所述电阻R20的一端连接控制器IR2113S的8号脚，另一端与三极管Q7的栅极连接；所述电阻R21的一端连接控制器IR2113S的1号脚，另一端与三极管Q8的栅极连接；所述三极管Q7的源极与控制器UB连接，漏极与电源的阳极连接；所述三极管Q8的漏极与控制器UB连接，源极与电源的阴极连接。
进一步的，所述加热元件控制模块的电路包括：二极管D7、电容C60、三极管Q7-Q8和电阻R20-R21，所述二极管D7的一端连接C60，另一端连接电源；所述电容C60的一端连接二极管D7，另一端连接控制器IR2113S；所述电阻R20的一端连接控制器IR2113S的8号脚，另一端与三极管Q7的栅极连接；所述电阻R21的一端连接控制器IR2113S的1号脚，另一端与三极管Q8的栅极连接；所述三极管Q7的源极与控制器UB连接，漏极与电源的阳极连接；所述三极管Q8的漏极与控制器UB连接，源极与电源的阴极连接。
进一步的，所述加热元件采用束式管状结构的发热元件。
进一步的，所述显示屏采用的电容触摸屏。
采用本实用新型的技术方案的有益效果是：
1、本实用新型的充电桩的温度调控装置添加了加热设备，解决了传统的充电桩在严寒地区桩体内部无法加热的问题，保障了充电桩的正常运行；
2、本实用新型中根据温度控制需求，利用PID控制算法，智能的调控风机或加热设备的的实时功率，有效的节约了不必要的电能浪费，同时温度控制在充电桩主板上实现，节省了一定量电路消耗；
3、本实用新型中用户界面优化，实时观测桩体内部温度，便于工程维护人员对充电桩进行维护，同时可设置温度调控基准，以适应不同地区的自然环境，延长充电桩的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1为本实用新型的结构框图；
图2为本实用新型的AD采样器的采样电路的电路原理图；
图3为本实用新型的加热元件和散热风扇控制模块的电路原理图；
图4为本实用新型的加热器的结构示意图；
图5为本实用新型中热电阻的特性曲线图。
图中：1温度传感器，2AD采样器，3显示屏，4控制器，5散热风扇控制模块，6加热元件，7散热风扇，8加热元件控制模块。
具体实施方式
现在结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本实用新型的基本结构，因此其仅显示与本实用新型有关的构成。
如图1所示，一种充电桩的温度调控装置，包括温度传感器1、AD采样器2、控制器4、散热风扇控制模块5、加热元件6和散热风扇7，所述温度传感器1与AD采样器2的输入端连接，所述AD采样器2的输出端与控制器4的输入端连接，所述控制器4的输出端通过散热风扇控制模块5与散热风扇7相连，所述控制器4的输出端通过加热元件控制模块8与加热元件6相连，所述控制器、加热元件控制模块和散热风扇控制模块属于充电桩单板的一部分，所述充电桩单板通过串口与显示屏连接。
工作原理：温度传感器1将温度信号转换为电信号，通过AD采样器2采样其转换过来的电信号计算得到实际的采样温度，然后通传递给控制器4，控制器4根据预先设定的温度将调节加热元件6对充电桩进行加热处理，从而达到设定的温度；散热风扇7控制模块根据实际温差大小调节散热风扇7的转速，这样就避免散热风扇7在温差很小的情况下也满功率运行的不足，避免了温控功耗浪费，节省使用成本，延长了散热风扇7的使用寿命。
优选的，如图2所示，所述AD采样器2的采样电路包括：热电阻R22、电阻R23-26、电容C61-64、二极管D8、运算放大器；所述运算放大器的2号管脚通过电阻R23接地，3号管脚串联R24、R22接地；所述电容C61并联在R22的两端，电容C62的一端连接运算放大器的3号管脚，另一端接地；所述运算放大器的4号管脚接地，所述电阻R26的一端与运算放大器的1号管脚连接，另一端与控制器连接；所述电阻R25的一端与运算放大器的1号管脚连接，另一端与运算放大器的2号管脚连接，所述电容C63并联在电阻R25的两端；所述二极管D8的一端连接控制器和前面的元器件XX，另一端接地，C64一端连接控制器，另一端接地。
AD采样电路用于对温度传感器反馈信号的采样；温度传感器1是将温度信号转换为电信号，我们通过采样其转换过来的电信号通过计算得到实际的采样温度。我们对采样信号进行了适当的放大，便于测量计算热电阻的阻值，从而得到热电阻所测的桩体温度。这里我们选用Pt100的热敏电阻传感器，它的工作原理是，当PT100在0摄氏度的时候它的阻值为100欧姆，它的阻值随着温度的上升而成近似匀速的增长，如图5所示。
优选的，所述二极管D8采用型号为IN4728的稳压二极管，采用此型号的稳压二极管，工作过程中更稳定，控制更精确。
优选的，所述热电阻R22采用Pt100的热敏电阻传感器；采用Pt100的热敏电阻传感器，数据采集更精确，干扰小。
优选的，如图3所示，所述散热风扇控制模块5的电路包括：二极管D7、电容C60、三极管Q7-Q8和电阻R20-R21，所述二极管D7的一端连接C60，另一端连接电源；所述电容C60的一端连接二极管D7，另一端连接控制器IR2113S；所述电阻R20的一端连接控制器IR2113S的8号脚，另一端与三极管Q7的栅极连接；所述电阻R21的一端连接控制器IR2113S的1号脚，另一端与三极管Q8的栅极连接；所述三极管Q7的源极与控制器UB连接，漏极与电源的阳极连接；所述三极管Q8的漏极与控制器UB连接，源极与电源的阴极连接。
通过控制散热风扇7的电流的大小达到控制散热风扇7转速快慢的目的，控制电路通过改变PWM波的占空比达到改变输出电流的目的，而占空比的改变与控制算法相关，当桩体内部温度比基准温度大很多时，占空比相对应的就比较高，输出电流就比较大，散热风扇7转速就比较快，散热效果就会比较好；相反，当桩体内部温度只比基准温度略高一点时，散热风扇7的工作电流比较小，功耗相对应的就比较小。通过控制算法，智能的进行散热控制，达到散热目的的同时，也有效的节约了功耗。
优选的，如图3所示，所述加热元件控制模块6的电路包括：二极管D7、电容C60、三极管Q7-Q8和电阻R20-R21，所述二极管D7的一端连接C60，另一端连接电源；所述电容C60的一端连接二极管D7，另一端连接控制器IR2113S；所述电阻R20的一端连接控制器IR2113S的8号脚，另一端与三极管Q7的栅极连接；所述电阻R21的一端连接控制器IR2113S的1号脚，另一端与三极管Q8的栅极连接；所述三极管Q7的源极与控制器UB连接，漏极与电源的阳极连接；所述三极管Q8的漏极与控制器UB连接，源极与电源的阴极连接。
加热电阻的原理是利用大电阻产生热量，通过热传导的方式将热量传递给发热元件，然后通过热辐射的方式为桩体提供热量，达到提高桩体内部温度的目的。发热元件6的功率控制原理与散热风扇类似。
优选的，如图4所示，所述加热元件6采用束式管状结构的发热元件6；这种结构散热性好，体积小，适用于充电桩这种内部空间较小的加热对象。
优选的，所述显示屏采用的电容触摸屏。智能温度控制系统的相关数据显示在充电显示屏上，包括实时温度数据和基准温度数据。其中，实时温度数据显示的是桩体内部温度传感器附近的温度；基准温度是可设定的，表示的是设备工作时的理想温度，也就是我们所要调控的目标温度。显示屏在实际测试中，实时性较好，便于工程人员记录与分析数据，针对不同自然环境，基准值的设定是不同的，手动设定基准值，能够更好的使充电桩适应当地的湿度等外部自然环境。
以上述依据本实用新型的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项实用新型技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项实用新型的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (8)
1.一种充电桩的温度调控装置，其特征在于：包括温度传感器、AD采样器、控制器、散热风扇控制模块、加热元件控制模块、加热元件和散热风扇，所述温度传感器与AD采样器的输入端连接，所述AD采样器的输出端与控制器的输入端连接，所述控制器的输出端通过散热风扇控制模块与散热风扇相连，所述控制器的输出端通过加热元件控制模块与加热元件相连，所述控制器、加热元件控制模块和散热风扇控制模块属于充电桩单板的一部分，所述充电桩单板通过串口与显示屏连接。
2.根据权利要求1所述的一种充电桩的温度调控装置，其特征在于，所述AD采样器的采样电路包括：热电阻R22、电阻R23-26、电容C61-64、二极管D8、运算放大器；所述运算放大器的2号管脚通过电阻R23接地，3号管脚串联R24、R22接地；所述电容C61并联在R22的两端，电容C62的一端连接运算放大器的3号管脚，另一端接地；所述运算放大器的4号管脚接地，所述电阻R26的一端与运算放大器的1号管脚连接，另一端与控制器连接；所述电阻R25的一端与运算放大器的1号管脚连接，另一端与运算放大器的2号管脚连接，所述电容C63并联在电阻R25的两端；所述二极管D8的一端连接控制器和前面的元器件XX，另一端接地，C64一端连接控制器，另一端接地。
3.根据权利要求2所述的一种充电桩的温度调控装置，其特征在于：所述二极管D8采用型号为IN4728的稳压二极管。
4.根据权利要求2所述的一种充电桩的温度调控装置，其特征在于：所述热电阻R22采用Pt100的热敏电阻传感器。
5.根据权利要求1所述的一种充电桩的温度调控装置，其特征在于，所述散热风扇控制模块的电路包括：二极管D7、电容C60、三极管Q7-Q8、电阻R20-R21，所述二极管D7的一端连接C60，另一端连接电源；所述电容C60的一端连接二极管D7，另一端连接控制器IR2113S；所述电阻R20的一端连接控制器IR2113S的8号脚，另一端与三极管Q7的栅极连接；所述电阻R21的一端连接控制器IR2113S的1号脚，另一端与三极管Q8的栅极连接；所述三极管Q7的源极与控制器UB连接，漏极与电源的阳极连接；所述三极管Q8的漏极与控制器UB连接，源极与电源的阴极连接。
6.根据权利要求1所述的一种充电桩的温度调控装置，其特征在于，所述加热元件控制模块的电路包括：二极管D7、电容C60、三极管Q7-Q8和电阻R20-R21，所述二极管D7的一端连接C60，另一端连接电源；所述电容C60的一端连接二极管D7，另一端连接控制器IR2113S；所述电阻R20的一端连接控制器IR2113S的8号脚，另一端与三极管Q7的栅极连接；所述电阻R21的一端连接控制器IR2113S的1号脚，另一端与三极管Q8的栅极连接；所述三极管Q7的源极与控制器UB连接，漏极与电源的阳极连接；所述三极管Q8的漏极与控制器UB连接，源极与电源的阴极连接。
7.根据权利要求1所述的一种充电桩的温度调控装置，其特征在于：所述加热元件采用束式管状结构的发热元件。
8.根据权利要求1所述的一种充电桩的温度调控装置，其特征在于：所述显示屏采用的电容触摸屏。
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