一种风扇调速方法与流程

本发明属于风冷散热型电源产品的技术领域，尤其涉及一种风扇调速方法。

背景技术：

由于现在生态环境越来越受重视，汽车作为碳排放的主要源头，二氧化碳等气体排放导致气候变暖，各国对碳排放标准及油耗指标和法规日趋严格。摆脱石油依赖，减少碳排放，发展新能源汽车势在必行。所以当下汽车行业正面临着一个全新的历史节点，新能源汽车的迅速发展势必会慢慢取代燃油汽车。而电动汽车的充电设备也会随着电动汽车的发展而发展。

直流充电桩为目前市面上很常见的充电设备，其核心器件为直流充电模块，直流充电模块在实现了小型化、快速充电的同时，模块的热应力给模块设计带来了挑战，许多直流充电桩被安装在小区和商业中心地段，直流充电桩是大功率用电设备，对于散热有很高的要求，目前基本上都使用强制风冷散热，这种散热方式噪声极大，一台直流充电桩全功率工作时噪声达到75db以上。如果大量被安装在小区和商业中心它所带来的噪声污染是一个非常严重的问题。因此，如何平衡直流充电桩热应力和噪音的问题，成为目前亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述存在的问题，提供一种风扇调速方法，根据输入电压，输出电流，环境温度调节风扇转速。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种风扇调速方法，其特征在于，包括如下步骤：

a)确定风扇调速的条件因素：

a1)以环境温度ta为基准对风扇转速进行调节，预设标准环境温度t0，当环境温度ta大于t0时，高温工况下风扇转速为：fan_speedt＝fan_min+a·(ta-t0)

其中：fan_speedt:风扇实际转速、fan_min:最小的风扇转速，只要模块开机就以最小转速工作、a：环温加速项系数；

a2)以输出电流io为基准对风扇转速进行调节，io越大，输出的总功率po越大，输出电流工况下风扇转速为：fan_speedi＝fan_min+b·io

其中：b：输出电流加速项系数；

a3)以输入电压vin为基准对风扇转速进行调节，输入电压工况下风扇转速为：

其中：c：输入电压加速项系数；

b)确定风扇实际转速公式：

c)风扇调速：

分别对环温ta、输出电流io、输入电压vin进行数据采集，然后对数字信号

进行处理，根据风扇实际转速公式计算风扇转速调节脉冲宽度调制占空比，对风扇驱动电路进行控制启动，实现风扇转速调节。

按上述方案，风扇调速状态分析：

d1)当环境温度ta小于标准环境温度t0、输出电流为0a、输入电压大于220v时，环温、输出电流、输入电压加速项都不起作用，风扇实际转速为：

fan_speed＝fan_min；

d2)当环境温度ta大于标准环境温度t0、输出电流为0a、输入电压大于220v时，只有环温加速项起作用，风扇实际转速为：

fan_speed＝fan_min+a·(ta-t0)；

d3)当环境温度ta大于标准环境温度t0、输出电流io＞0a、输入电压大于220v时，只有环温和输出电流加速项起作用，风扇实际转速为：

fan_speed＝fan_min+a·(ta-t0)+b·io；

d4)当环境温度ta小于标准环境温度t0、输出电流io＞0a、输入电压大于220v时，只有输出电流加速项起作用，风扇实际转速为：

fan_speed＝fan_min+b·io；

d5)当环境温度ta小于标准环境温度t0、输出电流io＞0a、输入电压小于220v时，只有输出电流和输入电压加速项起作用，风扇实际转速为：

d6)当环境温度ta小于标准环境温度t0、输出电流为0a、输入电压小于220v时，只有输入电压加速项起作用，风扇转速为：

d7)当环境温度ta大于标准环境温度t0、输出电流为0a、输入电压小于220v时，只有环温和输入电压加速项起作用，风扇实际转速为：

d8)当环境温度ta大于标准环境温度t0、输出电流io＞0a、输入电压小于220v时，环温、输出电流、输入电压加速项全部起作用，风扇实际转速为：

按上述方案，所述预设标准环境温度t0取值为25℃。

本发明的有益效果是：提出一种风扇调速方法，根据输入电压、输出电流、环境温度调节风扇转速，三个条件因素满足才能让风扇最大转速，反之风扇转速减小，器件热应力主要取决于器件的导通损耗和关断损耗，本发明充分考虑器件的热应力和噪音平衡的问题，采用该方法进行调速能达到降低噪音的目的。

附图说明

图1为本发明一个实施例的原理图。

具体实施方式

为更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明作进一步的描述。

充电桩模块主要由pfc+dc/dc组成，pfc电路采用的是三相维也纳拓扑，dc/dc采用的是移相全桥拓扑。模块的热应力主要取决于三种工况：

高环境温度(ta)工况：由于充电桩模块产品有很多都还是放在户外工作，其产品工作的环境温度相对都会比较高。

低输入电压(vin)工况：pfc部分的器件热应力主要取决于器件的导通损耗和关断损耗，而导通损耗主要取决于输出电流(iin)的大小，输出电流越大器件的导通损耗越大。

iin：输入电流

vin：输入电压

η：模块效率

cosφ：模块功率因数

po:输出功率。

输出大电流(io)工况：dc/dc为移相全桥拓扑，其变压器原边采用mosfet，损耗主要是导通损耗和开关损耗，副边桥式整流电路采用sic二极管，主要损耗为导通损耗，变压器原副边电流存在匝比nps的关系

ip：变压器原边电流

io：模块输出电流

nps：变压器匝比。

以上三点为决定模块热应力的关键因素，所以针对以上三点设计了一种风扇调速方法，来解决模块热问题和平衡噪音问题。

风扇实际转速公式：

风扇调速状态分析：

1)当环境温度ta小于25℃、输出电流为0a、输入电压大于220v时，环温、输出电流、输入电压加速项都不起作用，风扇实际转速为：

fan_speed＝fan_min；

2)当环境温度ta大于25℃、输出电流为0a、输入电压大于220v时，只有环温加速项起作用，风扇实际转速为：

fan_speed＝fan_min+a·(ta-25℃)；

3)当环境温度ta大于25℃、输出电流io＞0a、输入电压大于220v时，只有环温和输出电流加速项起作用，风扇实际转速为：

fan_speed＝fan_min+a·(ta-25℃)+b·io；

4)当环境温度ta小于25℃、输出电流io＞0a、输入电压大于220v时，只有输出电流加速项起作用，风扇实际转速为：

fan_speed＝fan_min+b·io；

5)当环境温度ta小于25℃、输出电流io＞0a、输入电压小于220v时，只有输出电流和输入电压加速项起作用，风扇实际转速为：

6)当环境温度ta小于25℃、输出电流为0a、输入电压小于220v时，只有输入电压加速项起作用，风扇转速为：

7)当环境温度ta大于25℃、输出电流为0a、输入电压小于220v时，只有环温和输入电压加速项起作用，风扇实际转速为：

8)当环境温度ta大于25℃、输出电流io＞0a、输入电压小于220v时，环温、输出电流、输入电压加速项全部起作用，风扇实际转速为：

由于模块的热应力主要取决于模块总的输出功率po，

po＝io·vo公式四

io：输出电流

vo：输出电压。

而在给电动汽车充电的时候电池电压范围比较窄，所以根据上述公式四预估输出电流越大，输出的总功率就越大，所以此风扇调速方法输出电流加速项占比要比环温和输入电压加速项要大。