一种充电桩内部温度控制方法与流程

本发明涉及充电桩领域，特别是一种充电桩内部温度控制方法。

背景技术：

随着世界石油资源的日益枯竭，汽车的动力源将不得不逐步摆脱石油资源的束缚而采用一些新的能源，这直接推动着汽车行业的一次重大技术革命，未来新能源汽车替代传统汽车趋势将成为必然。

汽车充电桩作为新能源电动汽车的充电核心，也将随之迅猛发展，并将催生出庞大的产业经济效应，其巨大的市场空间被业内普遍看好。

交直流充电桩给汽车充电过程由于功率大，必将会引起诸多的安全性问题。如何减小充电的安全隐患是厂家高度关注的事情。2015年年底发布了新国标，新标准对充电接口和通信协议进行了全面的系统的规范，确保了电动汽车与充电设备的互联互通。这有利于整个电动汽车充电网络的通用普遍性。基于此，有必要开发一种充电桩内部温度可靠测量、过温安全控制的方式。

在对汽车进行充电时，充电桩大功率输出电能，充电桩内部会产生大量热量，同时充电设备结构设计为了达到防水标准，需要设计为相对密闭方式。充电桩内部产生的热量大于散热系统散热量，充电桩内部会持续升温。若充电桩内部温度测量不可靠，过温时没有有效的降温控制处理，充电设备的器件将持续工作高温下，这会严重影响设备的寿命，甚至会出现器件自然，导致火灾的发生。

技术实现要素：

本发明的针对目前密封结构充电桩内部产生的热量大于散热系统散热量，充电桩内部会持续升温，需要对充电桩内部的温度进行实时监测，提供一种充电桩内部温度控制方法。

本发明为实现其技术目的所采用的技术方案是：一种充电桩内部温度控制方法，在充电桩内采用pt1000测温电阻，使用ad转换器进行数据的精确采集；其特征在于：包括以下步骤：

步骤1、对pt1000测温电阻输出进行ad转换的步骤；

步骤2、判断测量次数是否达到设定的次数；若达到设定的次数，则转向步骤3，否则转向步骤1；

步骤3、对设定次数的测量数据进行排序、取中间值，对测量次数清零；

步骤4、判断温度是否正常，若正常转向步骤1，否则转向步骤5；

步骤5、判断是过温告警还是过温故障，若是过温告警转向步骤6，若是过温故障则转向步骤7；

步骤6、降低功率输出，转向步骤1；

步骤7、停止输出，上报温度故障。

本发明通过对充电桩内的温度进行实时检测，一量发现过温告警或者过温故障分别处理。

进一步的，上述的充电桩内部温度控制方法中：步骤2中的设定次数为100次。

进一步的，上述的充电桩内部温度控制方法中：步骤6中，降低功率输出的同时还发出过温告警。

进一步的，上述的充电桩内部温度控制方法中：步骤1中，采用的采样电路包括电桥和对电桥平衡输出放大的放大电路；所述的电桥由电阻r1,电阻r2,电阻r3,电阻r4加上插头j1上的温度传感器组成，基准的参考电压信号vf经电阻r1、温度传感器和电阻r4依次形成一对桥臂，基准的参考电压信号vf经电阻r2、电阻r3相连形成另一对桥臂；所述的放大电路由运算放大器u1和电阻r5,电阻r6,电阻r7,电阻r8组成；电阻r1、温度传感器相连的公共端通过电阻r5接运算放大器u1的同相端，电阻r2、电阻r3相连的公共端通过电阻r6接运算放大器u1的异相端；电阻r7设置在运算放大器u1的同相端与地之间，电阻r8设置在运算放大器u1的异相端与输出之间。

进一步的，上述的充电桩内部温度控制方法中：对采样的温度还要进行误差校准包括以下步骤：

步骤s1、依照pt1000分度表，确定传感器感应到的温度与其阻值的变化关系为线性；线性公式：,pt是输出到处理器的温度的参数、k是线性系数、b是常数、x为测量的pt1000的电阻；

步骤s2、第一设定温度时的对应电阻值是r0ω，通过运放电路计算出ad理论值y1；温度采样电路，使用r0ω精密电阻代替pt1000探头，测量出对应ad实际值x1；

步骤s3、第二设定温度时对应电阻值是r1ω，通过运放电路计算出ad理论值y2；温度采样电路，使用r1ω精密电阻代替pt1000探头，测量出对应ad实际值x2；

步骤s4、通过二元一次方程，计算k、b值，得出实际测量值与理论值的线性偏差关系，

x1*k+b=y1;

x2*k+b=y2;

步骤s5、将k、b保存于控制器内，在实际应用中，系统采样pt1000的电压计算出电流采样测量的实际值ad值x，根据x*k+b=y，经过k，b的修正计算，算出理论ad值y。理论的ad值y通过运放电流计算出对应的电阻值，使用查表的方式得到对应的温度值。

以下结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的说明。

附图说明

附图1为本发明实施例1电桩内部温度控制方法流程图。

附图2为本发明实施例1电桩内部温度控制方法采用的采样电路。

具体实施方式

实施例1，本实施例是基于考虑保障充电桩设备安全工作运行，在测量温度时，采用pt1000测温电阻，使用ad进行数据的精确采集，且在数据采集中，对100组数据进行排序，获取中间值的方式，减小测量的误差。当过温时，设置告警温度，故障温度，温度到达告警温度时，降低充电桩输出功率，以达到降低发热量的目的。若温度达到故障温度，则会停止充电，防止充电桩在高温环境工作产生故障。具体流程如图1所示，具体包括以下步骤：

步骤1、对pt1000测温电阻输出进行ad转换的步骤。本实施例中采用一定的频率对pt1000测温电阻的阻值进行采集，然后通过ad转换成数字信号，该数字信号与充电桩内部的温度对应，表示充电桩内部的温度的数字信号进入到处理器中，在处理器中进行如下处理。对采样的电路如图2所示，通过图中的j1接安装到充电桩内的pt100测温电阻进行采样，是利用了电桥原理来采样温度传感器的变化，电阻r1,电阻r2,电阻r3,电阻r4加上插头j1上的温度传感器组成电桥，电阻r1和电阻r4加温度传感器为一对，电阻r2，电阻r3为一对，当温传感器因为温度的变化，阻值变化时，两对桥臂的中间点电压会产生变化。这个变化被后续的差分采样电路测量出来，经过合适配比的电阻r5,电阻r6,电阻r7,电阻r8与运算放大器u1组成放大电路放大到合适输入控制器ad的电压范围。另外电阻r9，二极管d1是做保护作用。电容c1～4是用来滤除干扰。

本实施例中，电桥电路可以将温度传感器微小的电阻变化转换成电信号，差分放大电路则有效地抑制了现场的共模干扰。经实际使用，采样测量的精度很好地满足系统的设计要求。

步骤2、判断测量次数是否达到100次；若达到100次，则转向步骤3，否则转向步骤1。本实施例中，对检测到表示温度的数字信号进行处理时，不是对每采集一个检测的温度信号后就处理的，而是通过采集到一定数量的温度信号以后再处理，如5秒处理一次，如果本实施例步骤1中取样频率是20hz时，就是100（100个检测温度数据）。

步骤3、对设定次数的测量数据进行排序、取中间值，对测量次数清零。本实施例中，对步骤2中取样的100个表示温度的测量数据进行排序、取中间值。

步骤4、判断温度是否正常，若正常转向步骤1，否则转向步骤5。本步骤中，利用步骤3中取的中间进行判断，如果这个值在设定的一个温度之下，就被认正常，如果超过这个设定的温度，则被认为是不正常的，实践中，由于充电桩内的电子设备也可以耐一定的温度，因此，该温度应该是超过常温，本实施例中的这个高温标准就是60度摄氏。因为目前，充电桩一般安装在室外，目前一般夏天室外有些地方的最高温度将达到40度摄氏，此时，如果将不正常的温度设定为60度摄氏，则在夏天充电桩对汽车充电时，将会有发热，使得充电桩内部温度升高，即使有一些通风散热的装置，它的温度也会高于环境的温度，但温度太高了，高于设备正常工作的最高温度时，将会烧坏充电桩，通过采样的温度对比程序内设定的温度值，桩内温度超过60度，时为不正常的温度了。

步骤5、判断是过温告警还是过温故障，若是过温告警转向步骤6，若是过温故障则转向步骤7。本实施例中，如果测量到充电桩内的温度达到60度摄氏时，认为温度不正常，温度过高了，产生告警信号，并进行处理，如果温度继续升高，则应该是过温故障，进入故障处理的环节。

步骤6、降低功率输出，并进行低温度告警，转向步骤1；本实施例中，如果测量到充电桩内的温度达到60度摄氏时，产生告警信号，认为此时充电桩内的温度已经不正常了，需要降低充电功耗，这样也可以减少充电桩本身的功耗，减少发热量，在充电桩的散热装置的作用下，充电桩内的温度将会降低，这样，如果降低到一个设定的温度，又可以控制充电桩进行满电流充电。这种状态下，充电桩本身没有因为温度高而损坏，只要减少功耗，也就是减少发热量温度自然会降下来。

步骤7、停止输出，上报温度故障。当电流降低后，温度仍然上升超过70度（过温故障值，可设定），判断为过温故障，切断充电。

本实施例的方案的结构包括，充电桩内部温度的可靠测量，在测量温度时，采用线性度较好的pt1000热电阻，采用12位的ad对热电阻进行数据的精准采集，在采集数据时，采集100组温度数据，并对数据进行排序取中间值的方式。中值法的采集方式减小误差，使采集温度更准确。

过温调节，当检测到温度过高时，减小充电设备的输出功率，减小发热，当温度降到安全温度线以下，再增加功率输出。使设备功率输出效率最大化。

本技术方案的结构包括，ad采样温度算法，基准电压由电路设定，采样的电压；ad采样温度误差校准算法，因电路出现干扰，焊接方式等产生的误差，需要对采样公式进行校准，校准方式为固定点采样，计算一次方程式的k、b值进行校准；采样100次取中间值方法。

ad采样温度误差校准算法：以pt1000为例，依照pt1000分度表。传感器感应到的温度与其阻值的变化关系为线性。

1、0℃的对应电阻值是1000ω，通过运放电路计算出ad理论值y1；温度采样电路，使用1000ω精密电阻代替pt1000探头，测量出对应ad实际值x1；

2、100℃的对应电阻值是1385.055ω，通过运放电路计算出ad理论值y2；温度采样电路，使用1385.055精密电阻代替pt1000探头，测量出对应ad实际值x2；

通过二元一次方程，计算k、b值，得出实际测量值与理论值的线性偏差关系，

x1*k+b=y1;

x2*k+b=y2;

4软件系统保存k、b于控制器内，在实际应用中，系统采样pt1000的电压计算出电流采样测量的实际值ad值x，根据x*k+b=y，经过k，b的修正计算，算出理论ad值y。理论的ad值y通过运放电流计算出对应的电阻值，使用查表的方式得到对应的温度值。

温度过温安全控制，当温度到达告警温度，降低充电桩输出功率，减小发热量，防止充电桩内部温度继续上升，如果温度继续上升，继续降低充电桩输出功率，减小发热量，如果温度达到告警温度，停止充电，记录温度告警信息。

在实际使用过程中，使用的温度传感器有可能有两种故障，1，断路，2，短路。断路状态下，充电控制板检测到传感器阻值为无穷大，判断为高温，会直接切断充电电路。

但短路状态就会使控制板判断为一个超低温的状态，这时候哪怕桩内温度过高，也不会产生过温故障。

解决办法：

使用两个传感器，这两个传感器分别检测充电桩内两个不同的点，这两个点空气可顺畅流动，温度相近。

当两个传感器检测到的温度相差在一定范围内，如10度（可设定），而这两个温度值都在程序内设定的温度范围内，说明温度传感器正常工作。

当两个传感器温度相差过大，如超过10度（可设定），控制板判断温度传感器异常，发告警信号通知维护人员检查温度传感器。

两个温度传感器同时短路故障的概率很小，通过这种办法，可有效地判断桩内的温度传感器是否有故障，避免因温度传感器故障而导致的温度误判，造成不良后果。