本发明涉及液冷充电桩,尤其涉及一种基于液冷超充大功率充电的温度控制方法及系统。
背景技术:
1、液冷充电桩是指利用液冷降温技术,在电缆和充电枪之间设置一个专门的液体循环通道,通道内加入起散热运用的液冷却液,通过动力泵推动冷却液循环,把充电过程中产生的热量带走的装置,液冷充电桩可以提高电缆传输功率,实现大功率充电。
2、目前,国内外关于基于液冷超充大功率充电的温度控制方面已有广泛的研究,一般依赖于冷却液与温度阈值来控制温度,例如专利公开号:cn110602922b,公开日:2020-12-08,发明创造名称为:一种基于pwm风扇控制的充电桩内温度控制方法,该申请案公开了一种基于pwm风扇控制的充电桩内温度控制方法,用于内部安装有pwm风扇的充电桩,其特征在于,所述基于pwm风扇控制的充电桩内温度控制方法包括如下步骤:步骤1,在充电桩内预设多个温度采集点,且针对各温度采集点分别采集若干实时温度数据,分别形成对应不同温度采集点的实时温度数据序列;步骤2,分别过滤掉各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,计算各实时温度数据序列经过所述过滤处理后的温度有效值,形成包含所有温度有效值的温度有效值序列;步骤3,选取所述温度有效值序列内温度有效值的最大值和温度有效值的最小值,计算所述温度有效值的最大值与所述温度有效值的最小值之间的温度差值;步骤4,预先设定pwm风扇的启动温度阈值,并根据所述温度有效值的最大值与所述启动温度阈值做出判断处理:当所述温度有效值的最大值大于所述启动温度阈值时,启动pwm风扇的pwm输出,且令pwm输出的占空比为a,a∈(0,100%);否则,不予启动pwm风扇的pwm输出;步骤5,预先设定启动提高pwm输出占空比的第一温度差阈值以及启动降低pwm输出占空比的第二温度差阈值;其中,第一温度差阈值大于第二温度差阈值;步骤6,根据所述温度差值、第一温度差阈值和第二温度阈值,对pwm输出的占空比做调整:当所述温度差值大于所述第一温度差阈值时,提高所述pwm输出的占空比;当所述温度差值小于所述第二温度差阈值时,降低所述pwm输出的占空比;当所述温度差值位于所述第一温度差阈值与第二温度差阈值之间时,不予调整所述pwm输出的占空比;步骤7,获取所述pwm风扇的实时温度数据值;步骤8,根据所述pwm风扇的实时温度数据值与所述启动温度阈值做出判断处理:当所述pwm风扇的实时温度数据值小于所述启动温度阈值时,关闭该pwm风扇的pwm输出;否则,保持该pwm风扇的pwm输出。
3、上述申请案需要通过温度差值与温度差阈值的对比来控制pwm输出的占空比,从而通过pwm输出的占空比来控制风扇的降温能力,在这个过程中涉及到温度采集点的确定与不同风扇参数的散热能力,然而,上述申请案对于温度采集点的确定并未详细说明,也并未分析风扇的pwm输出的占空比对于充电桩的散热能力。因此,亟待一种解决方案可以在液冷充电桩的温度采集点上分析不同冷却参数的温度控制能力。
技术实现思路
1、为了解决上述问题,本发明提供了一种基于液冷超充大功率充电的温度控制方法及系统,可以在液冷充电桩的温度采集点上分析不同冷却参数的温度控制能力。
2、第一方面,本发明提供了一种基于液冷超充大功率充电的温度控制方法,包括:
3、测量液冷超级充电桩的几何数值,利用所述几何数值对所述液冷超级充电桩进行三维建模,得到建模充电桩,确定所述建模充电桩中的流体流动区域;
4、采集所述流体流动区域内的产热参数,利用所述产热参数计算所述建模充电桩的热导率,利用所述产热参数计算所述建模充电桩的平均比热容,利用所述产热参数计算所述建模充电桩的产热量与耗热量;
5、根据所述热导率、所述平均比热容、所述产热量及所述耗热量,计算所述建模充电桩的产热数值模型,利用所述产热数值模型构建所述建模充电桩的温度场分布,从所述温度场分布中选取所述液冷超级充电桩的温度关键点;
6、构建所述液冷超级充电桩的温度控制参数,计算所述温度控制参数下所述建模充电桩的耗热数值模型,检测所述温度关键点在所述耗热数值模型下的温度值;
7、构建所述温度控制参数与所述温度值之间的曲线图,利用所述曲线图确定所述液冷超级充电桩的最终温度控制参数,并获取所述液冷超级充电桩的当前温度控制参数,将所述当前温度控制参数转换为所述最终温度控制参数后,完成对所述液冷超级充电桩的温度控制,得到所述液冷超级充电桩的温度控制结果。
8、在第一方面的一种可能实现方式中,所述采集所述流体流动区域内的产热参数,包括:
9、获取所述建模充电桩在所述流体流动区域内的厚度、半升温时长、热量流经路程、比热容及密度;
10、获取所述建模充电桩在所述流体流动区域内的表面面积、温度参数、电流参数及电阻参数;
11、将所述厚度、所述半升温时长、所述热量流经路程、所述比热容、所述密度、所述表面面积、所述温度参数、所述电流参数及所述电阻参数作为所述流体流动区域内的产热参数。
12、在第一方面的一种可能实现方式中,所述利用所述产热参数计算所述建模充电桩的热导率,包括:
13、从所述产热参数中获取所述建模充电桩的厚度、半升温时长、热量流经路程、比热容及密度;
14、根据所述厚度与所述半升温时长,利用公式计算所述建模充电桩的垂直方向热扩散系数;
15、将所述垂直方向热导率与所述水平方向热导率作为所述建模充电桩的热导率。
16、所述利用所述产热参数计算所述建模充电桩的平均比热容,包括:
17、从所述产热参数中获取所述建模充电桩的比热容;
18、根据所述比热容,利用公式计算所述建模充电桩的平均比热容。
19、所述利用所述产热参数计算所述建模充电桩的产热量与耗热量,包括:
20、从所述产热参数中获取所述建模充电桩的表面面积、厚度、温度参数、电流参数及电阻参数;
21、根据所述电流参数与所述电阻参数,利用公式计算所述建模充电桩的产热量;
22、根据所述表面面积、所述厚度及所述温度参数,利用下述计算所述建模充电桩的耗热量。
23、所述根据所述热导率、所述平均比热容、所述产热量及所述耗热量,计算所述建模充电桩的产热数值模型,包括:
24、根据所述热导率、所述平均比热容、所述产热量及所述耗热量,利用公式计算所述建模充电桩的产热数值模型。
25、所述从所述温度场分布中选取所述液冷超级充电桩的温度关键点,包括:
26、从所述温度场分布中识别所述液冷超级充电桩分别在x轴、y轴、z轴上的x轴温度序列、y轴温度序列、z轴温度序列;
27、分别计算所述x轴温度序列、所述y轴温度序列、所述z轴温度序列上的x轴温度方差、y轴温度方差、z轴温度方差;
28、基于所述x轴温度方差、所述y轴温度方差、所述z轴温度方差,从所述x轴、所述y轴、所述z轴上选取所述液冷超级充电桩的温度关键点。
29、所述计算所述温度控制参数下所述建模充电桩的耗热数值模型,包括:
30、利用公式计算所述温度控制参数下所述建模充电桩的质量守恒模型;
31、利用公式计算所述温度控制参数下所述建模充电桩的动量守恒模型;
32、利用公式计算所述温度控制参数下所述建模充电桩的能量守恒模型;
33、将所述质量守恒模型、所述动量守恒模型及所述能量守恒模型作为所述建模充电桩的耗热数值模型。
34、所述将所述当前温度控制参数转换为所述最终温度控制参数,包括:
35、将所述当前温度控制参数输入至预设的pid控制器中;
36、在所述pid控制器中,利用下述公式计算所述当前温度控制参数转换为所述最终温度控制参数之前的中间温度控制参数;
37、利用所述中间温度控制参数将所述当前温度控制参数转换为所述最终温度控制参数。
38、第二方面,本发明提供了一种基于液冷超充大功率充电的温度控制系统,所述系统包括:
39、区域确定模块,用于测量液冷超级充电桩的几何数值,利用所述几何数值对所述液冷超级充电桩进行三维建模,得到建模充电桩,确定所述建模充电桩中的流体流动区域;
40、热量计算模块,用于采集所述流体流动区域内的产热参数,利用所述产热参数计算所述建模充电桩的热导率,利用所述产热参数计算所述建模充电桩的平均比热容,利用所述产热参数计算所述建模充电桩的产热量与耗热量;
41、关键点选取模块,用于根据所述热导率、所述平均比热容、所述产热量及所述耗热量,计算所述建模充电桩的产热数值模型,利用所述产热数值模型构建所述建模充电桩的温度场分布,从所述温度场分布中选取所述液冷超级充电桩的温度关键点;
42、温度检测模块,用于构建所述液冷超级充电桩的温度控制参数,计算所述温度控制参数下所述建模充电桩的耗热数值模型,检测所述温度关键点在所述耗热数值模型下的温度值;
43、温度控制模块,用于构建所述温度控制参数与所述温度值之间的曲线图,利用所述曲线图确定所述液冷超级充电桩的最终温度控制参数,并获取所述液冷超级充电桩的当前温度控制参数,将所述当前温度控制参数转换为所述最终温度控制参数后,完成对所述液冷超级充电桩的温度控制,得到所述液冷超级充电桩的温度控制结果。
44、与现有技术相比,本方案的技术原理及有益效果在于:
45、本发明实施例通过利用所述几何数值对所述液冷超级充电桩进行三维建模,以用于在所述建模充电桩上模拟所述液冷超级充电桩的热量分布与冷却液的散热能力,本发明实施例通过采集所述流体流动区域内的产热参数,以用于对所述流体流动区域进行大量的产热测试,并记录所述流体流动区域的产热参数,从而在后续利用所述产热参数来模拟所述建模充电桩的产热过程,本发明实施例通过根据所述热导率、所述平均比热容、所述产热量及所述耗热量,计算所述建模充电桩的产热数值模型,以用于模拟所述建模充电桩的产热过程,进一步地,本发明实施例通过从所述温度场分布中选取所述液冷超级充电桩的温度关键点,以用于从所述温度场分布中选取温度变化明显的温度关键点,进一步地,本发明实施例通过计算所述温度控制参数下所述建模充电桩的耗热数值模型,以用于分析所述建模充电桩中冷却液的散热能力。因此,本发明实施例提出的一种基于液冷超充大功率充电的温度控制方法及系统,可以在液冷充电桩的温度采集点上分析不同冷却参数的温度控制能力。
1.一种基于液冷超充大功率充电的温度控制方法,其特征在于,所述方法包括:
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述采集所述流体流动区域内的产热参数,包括:
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用所述产热参数计算所述建模充电桩的热导率,包括:
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用所述产热参数计算所述建模充电桩的平均比热容,包括:
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述利用所述产热参数计算所述建模充电桩的产热量与耗热量,包括:
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述根据所述热导率、所述平均比热容、所述产热量及所述耗热量,计算所述建模充电桩的产热数值模型,包括:
7.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述从所述温度场分布中选取所述液冷超级充电桩的温度关键点,包括:
8.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述计算所述温度控制参数下所述建模充电桩的耗热数值模型,包括:
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述将所述当前温度控制参数转换为所述最终温度控制参数,包括:
10.一种基于液冷超充大功率充电的温度控制系统,其特征在于,所述系统包括: