本發(fā)明屬于充電樁，具體而言，涉及一種直流大功率充電樁液冷超充系統(tǒng)的產(chǎn)熱規(guī)律確定方法。

背景技術(shù)：

1、近年來,隨著新能源汽車行業(yè)的快速發(fā)展,對充電基礎(chǔ)設(shè)施的需求也日益增加。其中,直流大功率充電樁作為新能源汽車快速充電的關(guān)鍵設(shè)備,在城市充電網(wǎng)絡(luò)中扮演著重要角色。相比于傳統(tǒng)的交流慢充模式,直流大功率充電可以大幅縮短充電時間,大大提高充電效率,滿足電動車用戶的急速充電需求。

2、目前,市面上已經(jīng)出現(xiàn)了多種型號的直流大功率充電樁產(chǎn)品。這些充電樁通常采用液冷方式對功率器件進(jìn)行降溫,以確保在大功率充電工況下的安全可靠運(yùn)行。液冷方式通過循環(huán)冷卻液來吸收功率器件產(chǎn)生的大量熱量,可以有效控制系統(tǒng)溫升,防止關(guān)鍵部件過熱損壞。

3、但是,直流大功率充電樁在實(shí)際應(yīng)用中仍然存在一些亟待解決的技術(shù)問題。首先,在高功率充電過程中,系統(tǒng)內(nèi)部會產(chǎn)生大量的熱量,如何準(zhǔn)確地預(yù)測各關(guān)鍵部件的溫度變化規(guī)律是一個挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有的溫度預(yù)測模型通常過于簡單化,難以準(zhǔn)確描述充電樁液冷系統(tǒng)的復(fù)雜熱傳遞機(jī)理,導(dǎo)致預(yù)測結(jié)果與實(shí)際測量存在較大偏差。其次,現(xiàn)有的溫度監(jiān)測方法過于局限,僅依靠少數(shù)溫度傳感器無法全面反映系統(tǒng)的整體溫度分布,難以發(fā)現(xiàn)潛在的熱點(diǎn)問題。最后,針對不同的充電功率和環(huán)境條件,如何動態(tài)調(diào)整液冷系統(tǒng)的參數(shù)以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的溫度控制也是一個亟待解決的問題。

4、因此,迫切需要研發(fā)一種新的溫度確定方法,能夠準(zhǔn)確預(yù)測直流大功率充電樁液冷系統(tǒng)的溫度變化情況,為充電樁的安全可靠運(yùn)行提供有力支撐。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、有鑒于此，本發(fā)明提供一種直流大功率充電樁液冷超充系統(tǒng)的產(chǎn)熱規(guī)律確定方法，能夠解決現(xiàn)有的方法難以準(zhǔn)確預(yù)測直流大功率充電樁液冷系統(tǒng)的溫度變化情況的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、本發(fā)明提供一種直流大功率充電樁液冷超充系統(tǒng)的產(chǎn)熱規(guī)律確定方法，其中,包括以下步驟:

4、s10、在直流大功率充電樁液冷超充系統(tǒng)的多個關(guān)鍵熱點(diǎn)的位置安裝溫度傳感器;

5、s20、實(shí)時獲取充電過程的充電參數(shù)、液冷參數(shù)以及充電過程中各溫度傳感器的溫度數(shù)據(jù)，所述充電參數(shù)包括充電電流、充電電壓、充電功率、充電時間、充電效率，所述液冷參數(shù)包括冷卻液流量、冷卻液入口溫度、冷卻液出口溫度、冷卻液壓力、冷卻液比熱容；

6、s30、建立考慮充電參數(shù)影響的溫升方程，以及考慮液冷參數(shù)影響的液冷方程；

7、s40、根據(jù)實(shí)時獲取的充電參數(shù)、液冷參數(shù)和每個關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)，利用最小二乘法對每個關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫升方程和液冷方程進(jìn)行擬合，并將擬合后的溫升方程和液冷方程組合為對應(yīng)關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫變模型；

8、s50、利用每個關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫變模型，結(jié)合實(shí)時獲取的充電參數(shù)和液冷參數(shù)，計算出各關(guān)鍵熱點(diǎn)的實(shí)時溫度預(yù)測值;

9、s60、將所述實(shí)時溫度預(yù)測值與溫度傳感器實(shí)際測量的溫度進(jìn)行比較，計算誤差率，如果誤差率超過預(yù)設(shè)閾值，則返回步驟s40，重新進(jìn)行模型擬合;否則，進(jìn)入下一步;

10、s70、基于各關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫變模型，建立整個直流大功率充電樁液冷超充系統(tǒng)的熱力學(xué)模型，用于預(yù)測不同工況下直流大功率充電樁液冷超充系統(tǒng)的溫度分布。

11、所述預(yù)設(shè)閾值為5%或10%。

12、其中，所述直流大功率充電樁液冷超充系統(tǒng)的多個關(guān)鍵熱點(diǎn)，具體包括：功率電子器件、高功率充電連接端子、液冷散熱器、電源濾波電容、電線電纜接口。

13、其中，所述溫升方程，具體表示如下：

14、；

15、其中，為空間維度，為溫度、為時間、為熱擴(kuò)散系數(shù)、為拉普拉斯算子、為材料密度、為材料比熱容、為輸入功率、為輸出功率、為各維度熱傳導(dǎo)系數(shù)、為空間坐標(biāo)、為溫度波動系數(shù)、為虛數(shù)單位、為溫度波動頻率、為溫度冪次。

16、其中，所述液冷方程，具體表示如下：

17、；

18、其中，為冷卻液溫度、為冷卻液流速矢量、為冷卻液熱導(dǎo)率、為冷卻液密度、為冷卻液比熱容、為梯度算子、為拉普拉斯算子、為單位體積熱生成率、為對流換熱系數(shù)、為換熱表面積、為冷卻液體積、為固體表面溫度、為溫度波動幅度系數(shù)、為溫度波動相位、為溫度冪次。

19、其中，所述熱擴(kuò)散系數(shù)的計算公式為：

20、；式中，為材料熱導(dǎo)率。

21、其中，所述冷卻液流速的計算公式為：

22、；式中，?是冷卻液體積流量，?是管道截面積。

23、其中，所述輸入功率計算公式為：

24、；式中，為充電電流，為充電電壓；

25、所述輸出功率計算公式為：

26、；式中，為充電效率。

27、其中，所述單位體積熱生成率計算公式為：

28、；式中，?是液冷超充系統(tǒng)總體積。

29、其中，所述對流換熱系數(shù)的計算步驟包括：

30、首先計算雷諾數(shù)：；

31、其中，?是管道水力直徑，?是冷卻液動力粘度；

32、然后計算普朗特數(shù)：；

33、對于層流（），使用西爾特-泰特相關(guān)式：

34、；

35、對于湍流（），使用迪特斯-波爾特相關(guān)式：

36、；

37、最后計算對流換熱系數(shù)：。

38、進(jìn)一步的，所述誤差率定義為：誤差率?=?|實(shí)測溫度?-?預(yù)測溫度|?/?實(shí)測溫度×?100%。

39、具體的，所述步驟s10包括：在直流大功率充電樁液冷超充系統(tǒng)的多個關(guān)鍵熱點(diǎn)位置安裝高精度溫度傳感器。關(guān)鍵熱點(diǎn)包括功率電子器件、高功率充電連接端子、液冷散熱器、電源濾波電容以及電線電纜接口等。溫度傳感器的選型需考慮測量范圍、響應(yīng)速度和精度等指標(biāo)，并將其與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)相連接，實(shí)時采集各關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)。

40、其中，所述步驟s20，具體包括：實(shí)時采集充電過程的充電電流、充電電壓、充電功率、充電時間和充電效率等充電參數(shù)數(shù)據(jù)；實(shí)時采集冷卻液流量、冷卻液入口溫度、冷卻液出口溫度、冷卻液壓力和冷卻液比熱容等液冷系統(tǒng)參數(shù)數(shù)據(jù)；實(shí)時采集步驟s10中安裝的各溫度傳感器測量的溫度數(shù)據(jù)；對上述各類參數(shù)數(shù)據(jù)進(jìn)行時間同步和存儲。

41、其中，所述步驟s30，具體包括：建立描述溫升規(guī)律的溫升方程，該方程包含與充電功率、充電效率等參數(shù)相關(guān)的項(xiàng)；建立描述液冷規(guī)律的液冷方程，該方程包含與冷卻液流速、冷卻液溫度等參數(shù)相關(guān)的項(xiàng)。

42、其中，所述步驟s40，具體包括：收集步驟s20獲得的充電參數(shù)、液冷參數(shù)以及各關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫度測量數(shù)據(jù)；采用最小二乘法對步驟s30中建立的溫升方程和液冷方程進(jìn)行擬合優(yōu)化；將優(yōu)化后的溫升方程和液冷方程組合成為描述每個關(guān)鍵熱點(diǎn)溫度變化規(guī)律的溫變模型。

43、其中，所述步驟s50，具體包括：實(shí)時采集步驟s20中獲取的充電參數(shù)和液冷參數(shù)數(shù)據(jù)；將這些實(shí)時參數(shù)代入步驟s40建立的每個關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫變模型中，計算出各關(guān)鍵熱點(diǎn)的實(shí)時溫度預(yù)測值。

44、其中，所述步驟s60，具體包括：將步驟s50中計算得到的各關(guān)鍵熱點(diǎn)實(shí)時溫度預(yù)測值與步驟s10中溫度傳感器實(shí)際測量的溫度值進(jìn)行對比，計算兩者之間的誤差率；如果誤差率超過預(yù)設(shè)閾值，則返回步驟s40，重新利用實(shí)測數(shù)據(jù)對溫升方程和液冷方程進(jìn)行擬合優(yōu)化；否則，進(jìn)入下一步。

45、其中，所述預(yù)設(shè)閾值為5%或10%。該閾值可根據(jù)具體應(yīng)用需求而定，用于評估溫變模型的預(yù)測精度是否滿足要求。

46、其中，所述步驟s70，具體包括：將步驟s40建立的各關(guān)鍵熱點(diǎn)溫變模型集成到一個整體的熱力學(xué)模型中，考慮系統(tǒng)的幾何結(jié)構(gòu)、材料屬性、內(nèi)部熱源分布等因素，建立完整的熱傳導(dǎo)、對流換熱和輻射傳熱機(jī)理；利用熱力學(xué)模型預(yù)測系統(tǒng)在不同充電功率水平、不同冷卻液參數(shù)下的整體溫度分布；如果模型預(yù)測結(jié)果與實(shí)際測量存在較大偏差，則需要返回前面的步驟，對溫變模型進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化和校準(zhǔn)。

47、與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的一種直流大功率充電樁液冷超充系統(tǒng)的產(chǎn)熱規(guī)律確定方法的有益效果是：能夠準(zhǔn)確預(yù)測系統(tǒng)在不同工況下的整體溫度分布,為充電樁的安全運(yùn)行提供有力保障,具有以下技術(shù)優(yōu)勢:

48、1.采用多點(diǎn)溫度傳感器,能夠全面監(jiān)測系統(tǒng)各關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫度變化,不同于現(xiàn)有僅依賴少數(shù)傳感器的局限性溫度監(jiān)測方法。通過實(shí)時獲取各熱點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù),為建立準(zhǔn)確的溫度預(yù)測模型奠定了基礎(chǔ)。

49、2.建立了考慮充電參數(shù)和液冷參數(shù)影響的溫升方程和液冷方程,能夠更加準(zhǔn)確地描述系統(tǒng)內(nèi)部的復(fù)雜熱傳遞機(jī)理。相比于現(xiàn)有簡單的溫度預(yù)測模型,本方法的溫變模型具有更強(qiáng)的適應(yīng)性和預(yù)測精度。

50、3.采用最小二乘法對溫升方程和液冷方程進(jìn)行擬合優(yōu)化,使模型預(yù)測結(jié)果能更好地貼合實(shí)測數(shù)據(jù)。通過不斷迭代優(yōu)化,可以進(jìn)一步提高溫變模型的準(zhǔn)確性。

51、4.基于各關(guān)鍵熱點(diǎn)的溫變模型,建立了整個充電樁系統(tǒng)的熱力學(xué)模型。該模型能夠預(yù)測不同工況下系統(tǒng)的整體溫度分布,為優(yōu)化系統(tǒng)設(shè)計、實(shí)現(xiàn)動態(tài)溫度控制提供有效支持。

52、綜上所述，本發(fā)明解決了現(xiàn)有的方法難以準(zhǔn)確預(yù)測直流大功率充電樁液冷系統(tǒng)的溫度變化情況的技術(shù)問題。