充电机及其核心控制器、热交换控制方法与流程

本发明涉及电动汽车充电领域，尤其涉及一种充电机及其核心控制器、热交换控制方法。

背景技术：

在现有的充电机中，均是使用不可调速交流风机作为充电机的散热风机，且均为离心风机。该风机由核心控制器根据充电机内的温度进行控制，其中温度探头布置在功率模块的出风口。当温度超过设定上限时启动风机运转，待温度下降到设定下限以下时停止风机运转。然而，功率模块出风口的热量积累需要一定时间，当功率模块出风口的温度还未达到设定上限，风机尚未开始运转时，功率模块内部可能已经过热保护，从而开始降额输出。甚至造成如下情形：功率模块启动一段时间后风机启动，热量积累而没有散热条件，导致功率模块为了保护自身而降额输出；降额输出后发热量减少，温度下降，风机停止运转；由于温度下降，功率模块再次提高输出功率，却很快再次过热保护，如此振荡多次后，对系统产生极大的负担。

综上所述，现有技术存在以下几个问题：

(1)根据机柜内的温度来控制散热风机，若功率模块内部的温度非常高时，模块外部的温度还未上升，并未达到开启散热风机的条件，所以会造成充电失败；

(2)风机在散热需求不大时满速运转，能耗大，且影响寿命；

另外，若充电机的外部环境温度较低，充电机在未运行时，内部易产生凝露，而且，充电机的部分器件在低温环境下性能会下降甚至无法工作，造成充电机的可靠性下降。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述易造成充电失败、风机能耗大的缺陷，提供一种充电机及其核心控制器、热交换控制方法，提高了充电可靠性，且风机能耗较小。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种充电机的热交换控制方法，热交换器包括热交换控制器、设置在内循环风道的内风机及设置在外循环风道的外风机，

充电机在充电状态下，进行以下步骤：

步骤s10.判断核心控制器与热交换控制器之间的通讯是否中断，若否，则执行步骤s20；若是，则执行步骤s30；

步骤s20.核心控制器根据充电机机柜内多个功率模块的总输出功率值及功率模块入风口处的第一温度值，确定所述内风机和所述外风机的目标转速值，并将所述目标转速值发送至热交换控制器，以调节所述内风机和所述外风机的转速；

步骤s30.热交换控制器根据功率模块出风口处的第二温度值，确定所述内风机和所述外风机的目标转速值，并根据所述目标转速值调节所述内风机和所述外风机的转速。

优选地，所述步骤s20包括：

步骤s201.实时获取充电机机柜内多个功率模块的总输出功率值，并根据所述总输出功率值确定所述内风机和所述外风机的第一转速值，而且，所述第一转速值与所述总输出功率值正相关；

步骤s202.实时获取充电机机柜内功率模块入风口处的第一温度值，并根据所述第一温度值确定所述内风机和所述外风机的转速增益；

步骤s203.根据所述第一转速值和所述转速增益确定所述内风机和所述外风机的目标转速值；

步骤s204.将所述目标转速值发送至热交换控制器，以调节所述内风机和所述外风机的转速。

优选地，在所述步骤s201中，根据公式1计算所述内风机和所述外风机的第一转速值：

n1＝nmin+pout*k1，公式1

其中，n1为第一转速值，nmin为内风机和外风机的最小转速，pout为总输出功率值，k1为第一比例系数。

优选地，在所述步骤s202中，根据公式2计算所述内风机和所述外风机的转速增益：

其中，k2为转速增益，t为第一温度值，ts1为预设温度范围的下限值，ts2为预设温度范围的上限值，a、b为固定值，且a<b，k3为第二比例系数。

优选地，在所述步骤s203中，根据公式3计算所述内风机和所述外风机的目标转速值：

n＝n1*k2，公式3

其中，n为目标转速值。

优选地，所述热交换器包括设置在内循环风道的加热器，而且，充电机在未充电状态下，核心控制器还进行以下步骤：

步骤s205.实时获取充电机机柜内的相对湿度值，并判断所获取的所述相对湿度值是否大于湿度预设值，若是，则执行步骤s206；

步骤s206.向热交换控制器发送第一控制信号，以开启所述内风机及所述加热器。

优选地，在所述步骤s205中，若否，则执行步骤s207；

步骤s207.实时获取充电机机柜内功率模块入风口处的第一温度值，并判断所获取的所述第一温度值是否小于温度预设值，若是，则执行步骤s208；

步骤s208.向热交换控制器发送第二控制信号，以开启所述内风机及所述加热器。

优选地，在所述步骤s207中，若否，则执行步骤s209；

步骤s209.判断所述内风机和所述加热器是否在开启状态，若是，则执行步骤s210；

步骤s210.向热交换控制器发送第三控制信号，以关闭所述内风机及所述加热器。

本发明还构造一种充电机，包括机柜及设置在机柜内的热交换器及多个功率模块，其中，所述热交换器包括热交换控制器、位于内循环风道的内风机及位于外循环风道的外风机，所述充电机还包括核心控制器、设置在机柜内功率模块入风口处的第一温度传感器、及设置在机柜内功率模块出风口处的第二温度传感器，而且，

所述第一温度传感器，用于检测充电机机柜内功率模块入风口处的第一温度值；

所述第二温度传感器，用于检测充电机机柜内功率模块出风口处的第二温度值；

所述核心控制器，用于在与热交换控制器之间的通讯未中断时，根据充电机机柜内多个功率模块的总输出功率值及功率模块入风口处的第一温度值，确定所述内风机和所述外风机的目标转速值，并将所述目标转速值发送至热交换控制器，以调节所述内风机和所述外风机的转速；

所述热交换控制器，用于在与核心控制器之间的通讯中断时，根据功率模块出风口处的第二温度值确定所述内风机和所述外风机的目标转速值，并根据所述目标转速值调节所述内风机和所述外风机的转速。

优选地，所述热交换器包括设置在内循环风道的加热器，而且，

所述核心控制器，还用于在未充电状态下，实时获取充电机机柜内的相对湿度值和第一温度值，并在所述相对湿度值大于湿度预设值或所述第一温度值小于温度预设值时，向热交换控制器发送相应控制信号，以开启所述内风机及所述加热器。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：

(1)由于可根据充电机的总输出功率值及机柜内的环境温度值来共同确定内风机和外风机的目标转速，所以，可在功率模块内部的温度达到降额点之前，确保热交换器开始进行散热，避免了充电失败现象的发生，提高了充电可靠性；

(2)由于内、外风机可根据实际散热需求合理调节转速，所以可降低内、外风机的能耗，延长内、外风机的寿命；

(3)在热交换控制器与核心控制器之间的通讯中断时，热交换控制器能根据自己的逻辑来控制内风机和外风机的运行，使充电机的散热控制形成双保险，提高可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。附图中：

图1是本发明充电机的热交换控制方法实施例一的流程图；

图2是本发明热交换器进行散热控制的示意图；

图3是图1中步骤s20实施例一的流程图；

图4是本发明充电机的热交换控制方法实施例二的流程图；

图5是本发明充电机实施例一的结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中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他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明充电机的热交换控制方法实施例一的流程图，首先说明的是，热交换器包括热交换控制器及分别与热交换控制器相连的内风机和外风机，结合图2，充电机100包括设置在机柜内的功率模块10(图中仅示出了一个，应理解，在实际应用中，数量可为多个)。热交换器30位于充电机100的机柜的一侧，而且，内风机33位于内循环风道，外风机32位于外循环风道。在该热交换器30进行散热时，外风机32在热交换控制器的控制下，通过外循环风道将充电机100的机柜外的冷空气送入热交换器30，内风机33在热交换控制器的控制下，通过内循环风道将充电机100的机柜内的热空气送入热交换器30，再通过隔离膜36处的冷热对流，将热量送出充电机100的机柜外。

在该实施例中，充电机在充电状态下，进行以下步骤：

步骤s10.判断核心控制器与热交换控制器之间的通讯是否中断，若否，则执行步骤s20；若是，则执行步骤s30；

步骤s20.核心控制器根据充电机机柜内多个功率模块的总输出功率值及功率模块入风口处的第一温度值，确定内风机和外风机的目标转速值，并将目标转速值发送至热交换控制器，以调节内风机和外风机的转速；

在该步骤中，需说明的是，热交换器中自带热交换控制器，且此时热交换控制器能与核心控制器正常通讯，所以，当核心控制器确定了目标转速值后，将其发送至热交换控制器，热交换控制器便可根据该目标转速值控制内风机和外风机的转速达到目标转速值。

步骤s30.热交换控制器根据功率模块出风口处的第二温度值，确定内风机和外风机的目标转速值，并根据目标转速值调节内风机和外风机的转速。

在该步骤中，可在充电机机柜内功率模块出风口处设置第二温度传感器，该第二温度传感器可实时采集机柜内功率模块出风口处的第二温度值，并将其发送至热交换控制器。该热交换控制器在获取到当前的第二温度值后，便根据该第二温度值确定内风机和外风机的目标转速值，并控制内风机和外风机的转速达到目标转速值。而且，目标转速值与预设温度范围内的第二温度值正相关。若当前第二温度值在预设温度范围内，例如，10～30度，则第二温度值越高，说明散热需求越大，此时，目标转速值就相应越大，反之，目标转速值相应越小。另外，需说明的是，若当前第二温度值低于预设温度范围的下限，可设置目标转速值为内风机和外风机的最小转速值；若当前第二温度值高于预设温度范围的上限，可设置目标转速值为内风机和外风机的最大转速值。

在该实施例中，一方面，在热交换控制器与核心控制器能正常通讯时，核心控制器由于根据充电机的总输出功率值及机柜内的环境温度值来共同确定内风机和外风机的目标转速，所以，可在功率模块内部的温度达到降额点之前，确保热交换器开始进行散热，避免了充电失败现象的发生，提高了充电可靠性。而且，由于内、外风机可根据实际散热需求合理调节转速，所以可降低内、外风机的能耗，延长内、外风机的寿命。另一方面，在热交换控制器与核心控制器之间的通讯中断时，热交换控制器能根据自己的逻辑来控制内风机和外风机的运行，使充电机的散热控制形成双保险，提高可靠性。图3是图1中步骤s20实施例一的流程图，在该实施例中，步骤s20包括：

步骤s201.实时获取充电机机柜内多个功率模块的总输出功率值，并根据总输出功率值确定内风机和外风机的第一转速值，而且，第一转速值与总输出功率值正相关；

在该步骤中，核心控制器分别与充电机机柜内的每个功率模块连接，且可实时采集充电机机柜内每个功率模块的输出电压值和输出电流值，然后再根据每个功率模块的输出电压值和输出电流值计算多个功率模块的总输出功率值。在获取到总输出功率值后，便根据该总输出功率值确定内风机和外风机的第一转速值，而且，第一转速值与总输出功率值正相关，即，总输出功率值越大，说明散热需求就越大，此时，第一转速值越大，反之，第一转速值越小。

步骤s202.实时获取充电机机柜内功率模块入风口处的第一温度值，并根据第一温度值确定内风机和外风机的转速增益；

在该步骤中，可在充电机机柜内的功率模块入风口处设置第一温度传感器，该第一温度传感器实时采集入风口处的第一温度值，并将其发送至核心控制器。该核心控制器在获取到实时的第一温度值后，便根据该第一温度值确定转速增益，该转速增益与当前的第一温度值相关。

步骤s203.根据第一转速值和转速增益确定内风机和外风机的目标转速值；

步骤s204.将目标转速值发送至热交换控制器，以调节内风机和外风机的转速。

在一个优选实施例中，在步骤s201中，可根据公式1计算内风机和外风机的第一转速值：

n1＝nmin+pout*k1，公式1

其中，n1为第一转速值，该第一转速值可为内风机和外风机的绝对转速值，也可为内风机和外风机的相对转速值，即相对其最大转速值的比值，nmin为内风机和外风机的最小转速，pout为总输出功率值，k1为第一比例系数。

在该实施例中，若内风机和外风机的最大转速均为n满，nmin例如可为30％n满。另外，关于第一比例系数k1的确定，若充电机机柜内共四个功率模块，每个功率模块的最大输出功率为15kw，则四个功率模块的最大输出功率为60kw。假设输出功率最大(60kw)时对应的内风机和外风机的转速为n满，输出功率最小(0kw)时对应的内风机和外风机的转速为nmin，根据这两组输出功率值与转速的对应关系，便可确定出第一比例系数k1。

在一个优选实施例中，在步骤s202中，可根据公式2计算内风机和外风机的转速增益：

其中，k2为转速增益，t为第一温度值，ts1为预设温度范围的下限值，ts2为预设温度范围的上限值，a、b为固定值，且a<b，k3为第二比例系数。

在该实施例中，转速增益与第一温度值的关系为分段函数关系，例如，可设置ts1为20度时，a为0.5；ts2为40度时b为2，而且，可根据这两组第一温度值与转速增益的对应关系，确定出第二比例系数k3。

在一个优选实施例中，在步骤s203中，根据公式3计算内风机和外风机的目标转速值：

n＝n1*k2，公式3

其中，n为目标转速值。

图4是本发明充电机的热交换控制方法实施例二的流程图，首先说明的是，热交换器还包括设置在内循环风道的加热器，而且，加热器与热交换控制器相连。在该实施例中，充电机在未充电状态下，核心控制器还进行以下步骤：

步骤s205.实时获取充电机机柜内的相对湿度值，并判断所获取的相对湿度值是否大于湿度预设值，若是，则执行步骤s206；若否，则执行步骤s207；

在该步骤中，可在充电机机柜内设置湿度传感器，该湿度传感器可实时采集机柜内的相对湿度值，并将其发送至核心控制器。核心控制器在获取到当前的相对湿度值后，判断当前的相对湿度值是否大于湿度预设值，若大于，则说明机柜内湿度过高，进而执行步骤s206；

步骤s206.向热交换控制器发送第一控制信号，以开启内风机及加热器；然后可再次执行步骤s205；

在该步骤中，当核心控制器判断出湿度过高时，开始与热交换控制器进行通信，将第一控制信号发送至热交换控制器，热交换控制器在收到该第一控制信号后，开启内风机和加热器，以降低充电机的相对湿度，防止凝露产生，从而保护元器件。

步骤s207.实时获取充电机机柜内功率模块入风口处的第一温度值，并判断所获取的第一温度值是否小于温度预设值，若是，则执行步骤s208；若否，则执行步骤s209；

在该步骤中，可在充电机机柜内的功率模块入风口处设置第一温度传感器，该第一温度传感器实时采集入风口处的第一温度值，并将其发送至核心控制器。该核心控制器在获取到实时的第一温度值后，判断其是否大于温度预设值，若小于，则说明机柜内温度过低，进而执行步骤s208。

步骤s208.向热交换控制器发送第二控制信号，以开启内风机及加热器，然后可再次执行步骤s205；

在该步骤中，当核心控制器判断出温度过低时，开始与热交换控制器进行通信，将第二控制信号发送至热交换控制器，热交换控制器在收到该第二控制信号后，开启内风机和加热器，从而使机柜内部温度保持在器件正常工作的允许范围内。

步骤s209.判断内风机和加热器是否在开启状态，若是，则执行步骤s210；若否，则不做处理；

步骤s210.向热交换控制器发送第三控制信号，以关闭内风机及加热器。

在该步骤中，当检测到机柜内的湿度未超过湿度预设值，且第一温度传感器检测到机柜内部温度也未低于温度预设值时，即，机柜内湿度较低，温度在器件正常工作允许范围内时，核心控制器通过热交换控制器控制内风机和加热器停止工作。

图5是本发明充电机实施例一的结构图，该实施例的充电机包括机柜及设置在机柜内的四个功率模块11、12、13、14、核心控制器20、热交换器30、湿度传感器40及第一温度传感器50。而且，热交换器30包括热交换控制器31、外风机32、内风机33、加热器34及第二温度传感器35。

在该实施例中，外风机32位于外循环风道。内风机33和加热器34位于内循环风道。第一温度传感器50设置在机柜内功率模块的入风口处，用于检测充电机机柜内功率模块入风口处的第一温度值。第二温度传感器设置在机柜内功率模块的出风口处，用于检测充电机机柜内功率模块出风口处的第二温度值。

在该实施例中，核心控制器20分别连接四个功率模块11、12、13、14、第一温度传感器50及热交换控制器30。而且，核心控制器20用于在与热交换控制器31之间的通讯未中断时，根据充电机机柜内多个功率模块的总输出功率值及功率模块入风口处的第一温度值，确定内风机33和外风机32的目标转速值，并将目标转速值发送至热交换控制器31，以调节内风机33和外风机32的转速。热交换控制器31用于在与核心控制器20之间的通讯中断时，根据功率模块出风口处的第二温度值确定内风机33和外风机32的目标转速值，并根据目标转速值调节内风机33和外风机32的转速。

最后需说明的是，功率模块11、12、13、14例如为ac/dc功率模块，而且，在其它实施例中，功率模块的数量可为其它任意个。

进一步地，核心控制器20还用于在未充电状态下，实时获取充电机机柜内的相对湿度值和第一温度值，并在相对湿度值大于湿度预设值或第一温度值小于温度预设值时，向热交换控制器31发送相应控制信号，以开启内风机33及加热器34。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何纂改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。