本發(fā)明涉及能效優(yōu)化，具體涉及一種超充設(shè)備軟磁材料溫控降損與能效優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著新能源汽車保有量的不斷增加，其補能問題成為制約行業(yè)發(fā)展的重要因素之一，超充技術(shù)能夠大幅縮短充電時間，提高新能源汽車的使用便利性，從而推動新能源汽車的進一步普及，超充設(shè)備需要處理大電流、高電壓，這就要求軟磁材料具有高飽和磁感應(yīng)強度、高磁導率、低損耗等特性，以保證超充設(shè)備在高功率運行時的效率和穩(wěn)定性，同時，由于超充過程中會產(chǎn)生大量熱量，軟磁材料的溫控性能也至關(guān)重要，良好的溫控可以防止材料性能下降和超充設(shè)備損壞。

2、如中國專利公開號：cn118692808a的一種新能源充電樁用錳鋅軟磁鐵氧體磁性材料制備工藝，通過精確配料、預(yù)燒處理、長時間球磨、優(yōu)化成型、分段燒結(jié)及后處理步驟，顯著提升磁性材料的磁導率、導熱性能和低損耗特性，采用超聲波振動輔助成型和納米鐵粉添加技術(shù)，細化晶粒，提高密度和均勻性。

3、現(xiàn)有技術(shù)中，通過高導熱陶瓷粉末的引入和稀土元素添加，進一步優(yōu)化了材料性能，分段升溫降溫燒結(jié)和真空退火處理，減少了材料內(nèi)部應(yīng)力和缺陷，增強穩(wěn)定性和使用壽命，解決了傳統(tǒng)的磁性材料由于磁導率低、損耗大、熱穩(wěn)定性差，難以滿足現(xiàn)代高效充電樁的需求的問題的問題，但是由于超充設(shè)備的高功率運行中頻繁的電流變化和高功率密度，會使軟磁材料產(chǎn)生局部過熱問題，導致磁性元件的損耗增加，且軟磁材料的性能會隨著溫度的變化而動態(tài)變化，進而影響超充設(shè)備的使用壽命，因此，如何軟磁材料進行溫控優(yōu)化，確保軟磁材料工作在最優(yōu)溫度范圍內(nèi)，并評估其對超充設(shè)備總體能效的影響，避免過熱損耗，使軟磁材料在運行過程中保持最佳性能，是本發(fā)明要解決的問題，為此，現(xiàn)提出一種超充設(shè)備軟磁材料溫控降損與能效優(yōu)化方法及系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明目的在于提供一種超充設(shè)備軟磁材料溫控降損與能效優(yōu)化方法及系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

3、第一方面，一種超充設(shè)備軟磁材料溫控降損與能效優(yōu)化方法，包括以下步驟：

4、s1、在超充設(shè)備的軟磁材料關(guān)鍵位置部署高精度溫度傳感器和超充設(shè)備監(jiān)測傳感器，構(gòu)建溫度-運行監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，監(jiān)測超充設(shè)備中軟磁材料的溫度變化和超充設(shè)備運行狀態(tài)，采集溫度數(shù)據(jù)與超充設(shè)備運行數(shù)據(jù)；

5、s2、根據(jù)軟磁材料的特性，分析其在不同溫度下的磁性能變化規(guī)律，確定最優(yōu)工作溫度范圍；

6、s3、構(gòu)建超充設(shè)備軟磁材料的熱傳遞模型，模擬溫度分布與變化趨勢，預(yù)測潛在過熱區(qū)域；

7、s4、依據(jù)熱傳遞模型和潛在過熱區(qū)域預(yù)測結(jié)果，制定溫控策略，確保軟磁材料在最優(yōu)工作溫度范圍內(nèi)，降低損耗；

8、s5、結(jié)合溫控策略實施后的溫度數(shù)據(jù)和超充設(shè)備運行數(shù)據(jù)，分析損耗降低趨勢，并計算能效趨向指數(shù)，評估對超充設(shè)備總體能效的影響；

9、s6、根據(jù)能效評估結(jié)果和超充設(shè)備實際運行數(shù)據(jù)，進一步優(yōu)化溫控策略和超充設(shè)備運行參數(shù)。

10、本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：所述s1具體包括：

11、根據(jù)超充設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運行特性，部署溫度傳感器和超充設(shè)備監(jiān)測傳感器，進而通過無線通信技術(shù)構(gòu)建溫度-運行監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，其中，溫度傳感器部署在超充設(shè)備中軟磁材料包括繞組周圍和磁芯表面的關(guān)鍵位置上，超充設(shè)備監(jiān)測傳感器部署在超充設(shè)備的功率模塊、散熱系統(tǒng)的位置上；

12、啟動溫度-運行監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，持續(xù)采集軟磁材料的溫度數(shù)據(jù)，以及超充設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，傳輸至數(shù)據(jù)處理中心進行預(yù)處理，包括數(shù)據(jù)清洗、格式轉(zhuǎn)換等；

13、將預(yù)處理后的溫度數(shù)據(jù)與運行數(shù)據(jù)按時間戳整合為完整數(shù)據(jù)集，存儲于數(shù)據(jù)處理中心的數(shù)據(jù)倉庫中并建立索引，以便快速查詢和檢索數(shù)據(jù)。

14、本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：所述s2具體包括：

15、對超充設(shè)備中所使用的軟磁材料進行特性分析，查閱相關(guān)文獻資料、材料技術(shù)手冊以及咨詢材料供應(yīng)商，收集軟磁材料的基本物理和磁性能參數(shù)，明確各參數(shù)在不同溫度下的理論變化趨勢；

16、依據(jù)軟磁材料特性，設(shè)計溫度梯度實驗，搭建可控制溫度的實驗平臺，設(shè)置不同溫度點，對軟磁材料施加不同頻率和強度的交變磁場，重復多次實驗測量包括磁導率、矯頑力和飽和磁化強度的軟磁材料的磁性能參數(shù)；

17、對采集到的磁性能參數(shù)數(shù)據(jù)進行分析，繪制磁性能參數(shù)隨溫度變化的曲線，通過對比不同曲線，分析軟磁材料在不同溫度下的磁性能變化規(guī)律，確定溫度對軟磁材料磁性能影響的趨勢和特點，明確磁性能表現(xiàn)優(yōu)/劣的溫度區(qū)間；

18、基于磁性能參數(shù)數(shù)據(jù)分析結(jié)果，結(jié)合超充設(shè)備對軟磁材料磁性能的要求，確定最優(yōu)工作溫度范圍，在確定的最優(yōu)溫度范圍內(nèi)，對軟磁材料進行長時間、高強度的實際運行測試，監(jiān)測其磁性能變化和超充設(shè)備的整體性能表現(xiàn)，若驗證結(jié)果符合預(yù)期，則最終確定該溫度范圍為軟磁材料在超充設(shè)備中的最優(yōu)工作溫度范圍。

19、本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：所述s3具體包括：

20、根據(jù)超充設(shè)備的結(jié)構(gòu)和運行特性，收集包括超充設(shè)備結(jié)構(gòu)尺寸、內(nèi)部布局以及運行工況的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，以及軟磁材料的熱物理參數(shù)數(shù)據(jù)，并明確超充設(shè)備的工作環(huán)境溫度、運行功率和散熱條件的邊界條件；

21、基于收集到的信息，利用熱仿真軟件構(gòu)建超充設(shè)備軟磁材料的熱傳遞模型，精確繪制超充設(shè)備的三維幾何結(jié)構(gòu)，將軟磁材料及其他關(guān)鍵部件按照實際尺寸和位置進行建模，并根據(jù)熱傳遞原理，設(shè)置模型中的熱傳導、熱對流和熱輻射的邊界條件，同時，對模型進行網(wǎng)格劃分，設(shè)置網(wǎng)格密度，在軟磁材料、功率模塊、散熱片接觸面等關(guān)鍵區(qū)域加密網(wǎng)格，以提高模擬精度，通過逐步細化網(wǎng)格，觀察溫度變化是否收斂，設(shè)置仿真時間步長和總時長，模擬超充設(shè)備在不同運行時間下的溫度分布與變化趨勢；

22、啟動熱傳遞模型的仿真求解過程，根據(jù)設(shè)定的參數(shù)和邊界條件進行計算，得到超充設(shè)備中軟磁材料在不同時刻的溫度分布數(shù)據(jù)，并通過可視化工具，展示溫度分布云圖，清晰呈現(xiàn)軟磁材料各部位的溫度變化情況，進而分析溫度云圖，對比不同時刻和不同運行條件下的溫度分布，識別溫度異常升高的區(qū)域，即潛在過熱區(qū)域。

23、本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：所述計算軟磁材料在不同時刻的溫度分布數(shù)據(jù)的過程具體包括：

24、在熱仿真軟件（ansys?fluent/comsol）中加載熱傳遞模型，根據(jù)前期收集的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)和邊界條件，對熱傳遞模型進行參數(shù)設(shè)置，并輸入軟磁材料的熱物理參數(shù)以及超充設(shè)備的運行工況參數(shù)，設(shè)置仿真時間步長和總時長，確保能夠覆蓋超充設(shè)備從啟動到穩(wěn)定運行的整個過程，同時，初始化模型的初始溫度場，將初始溫度設(shè)為環(huán)境溫度40°c，其中，仿真時間步長選擇0.5秒，確保捕捉瞬態(tài)過程，總時長設(shè)置為30分鐘，輸出頻率為每30秒保存一次結(jié)果，用于分析啟動后1分鐘、5分鐘和30分鐘的溫度分布；

25、啟動熱傳遞模型的仿真求解過程，提交求解任務(wù)，根據(jù)設(shè)定的熱物理參數(shù)和邊界條件，按照熱傳導、熱對流和熱輻射的基本原理，逐步計算超充設(shè)備中軟磁材料在每個時間步長內(nèi)的溫度分布，自動迭代計算，直到滿足收斂條件為止，仿真完成后，獲取軟磁材料在不同時刻的溫度分布數(shù)據(jù)，即啟動后1分鐘、5分鐘及30分鐘的溫度數(shù)據(jù)；

26、從熱仿真軟件中提取超充設(shè)備中軟磁材料在不同時刻的溫度分布數(shù)據(jù)，包括溫度場的數(shù)值結(jié)果和可視化結(jié)果，初步分析溫度分布數(shù)據(jù)，觀察溫度隨時間的變化趨勢，以及軟磁材料各部位的溫度差異，檢查是否存在溫度異常升高的區(qū)域，即潛在過熱區(qū)域；

27、仿真完成后，從熱仿真軟件中導出超充設(shè)備中軟磁材料在不同時刻的溫度分布云圖（溫度范圍0~150°c）及關(guān)鍵點溫度數(shù)據(jù)（中心點、邊緣點溫度隨時間變化曲線），使用python對數(shù)據(jù)進行二次處理，計算溫度變化率與最大溫差，進而通過溫度梯度分析與熱流密度矢量圖，識別軟磁材料中的潛在過熱區(qū)域，結(jié)合材料耐溫閾值，標記溫度超限區(qū)域并生成報告。

28、本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：所述s4具體包括：

29、根據(jù)熱傳遞模型的仿真結(jié)果和潛在過熱區(qū)域的預(yù)測，分析潛在過熱區(qū)域的熱源分布與散熱瓶頸，其中，對于熱源分布，確認是否因功率模塊熱流密度過高（局部功率密度>80kw/m3）或軟磁材料與高功率部件直接接觸導致熱堆積，對于散熱瓶頸，檢查散熱片接觸熱阻（若接觸面間隙>0.1mm，需重新裝配或加裝導熱墊片）或風道阻塞（若風扇風速衰減30%，需清理風道或更換風扇），并根據(jù)軟磁材料的最優(yōu)工作溫度范圍和軟磁材料特性制定溫控目標，核心區(qū)域溫度≤100°c（避免磁導率下降>15%），邊緣區(qū)域溫度≤90°c（減少與核心區(qū)域的熱應(yīng)力差），最大溫差≤15°c，避免熱應(yīng)力導致材料開裂；

30、根據(jù)制定的溫控目標，制定針對性的溫控策略，進而將溫控策略下的優(yōu)化方案輸入熱仿真模型，重新計算溫度分布。

31、本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：所述s5具體包括：

32、從超充設(shè)備的監(jiān)測系統(tǒng)中收集溫控策略實施后的軟磁材料核心區(qū)域和邊緣區(qū)域的溫度日志，采樣頻率≥10秒/次，記錄時間戳，并同步采集超充設(shè)備的運行數(shù)據(jù)，進而按時間戳匹配溫度數(shù)據(jù)與運行數(shù)據(jù)，確保同一時刻的溫度與功率數(shù)據(jù)對應(yīng)；

33、基于整理后的數(shù)據(jù)，選取溫控策略實施前3天數(shù)據(jù)（每日8小時連續(xù)運行）作為基準周期，選取溫控策略實施后7天數(shù)據(jù)作為評估周期，分析超充設(shè)備在溫控策略實施前后的能效指標，包括充電效率、功率損耗、單位時間充電量、功率因數(shù)、熱損耗比例和超充設(shè)備運行溫度，并對比溫控策略實施前后的功率損耗數(shù)據(jù)，計算功率損耗的絕對值和百分比，使用matplotlib繪制損耗隨時間變化曲線，觀察損耗隨時間的變化趨勢，分析是否存在明顯的階段性變化或持續(xù)改善的趨勢；

34、在功率損耗的分析基礎(chǔ)上，對比實施溫控策略前后的各能效指標變化，進而綜合計算能效趨向指數(shù)，評估溫控策略對超充設(shè)備總體能效的影響。

35、本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：所述能效趨向指數(shù)的計算過程為：

36、收集溫控策略實施前后包括充電效率、功率損耗、單位時間充電量、功率因數(shù)、熱損耗比例和超充設(shè)備運行溫度的各能效指標的數(shù)據(jù)，確保數(shù)據(jù)的時間戳一致且對應(yīng)，并確定各能效指標的權(quán)重，根據(jù)其對總體能效的重要性進行分配，同時設(shè)定平滑因子，其中，充電效率的權(quán)重為0.3，功率損耗的權(quán)重為0.25，單位時間充電量的權(quán)重為0.2，功率因數(shù)的權(quán)重為0.1，熱損耗比例的權(quán)重為0.1，超充設(shè)備運行溫度的權(quán)重為0.05；

37、對于每個能效指標，計算溫控策略實施后的數(shù)值加上平滑因子與實施前的數(shù)值加上平滑因子的指標比值，衡量每個能效指標在溫控策略實施后的相對變化；

38、基于每個能效指標的指標比值計算其對數(shù)值，并乘以對應(yīng)的權(quán)重，得到指標加權(quán)對數(shù)值；

39、將所有的能效指標的指標加權(quán)對數(shù)值相加，得到總和，并除以能效指標的數(shù)量，得到最終的能效趨向指數(shù)。

40、本發(fā)明技術(shù)方案的進一步改進在于：所述s6具體包括：

41、根據(jù)能效評估結(jié)果，對比溫控策略實施前后的數(shù)據(jù)，分析各項能效指標變化情況，識別仍存在優(yōu)化空間的指標，結(jié)合溫度-運行監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)和溫控策略實施前后的能效指標變化，找出影響能效的關(guān)鍵因素，包括溫度波動、散熱效率不足或運行參數(shù)不合理；

42、根據(jù)分析結(jié)果，制定針對性的優(yōu)化方案，包括調(diào)整散熱系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化溫控邏輯或運行參數(shù)，并利用熱仿真模型和超充設(shè)備運行仿真工具，對優(yōu)化方案進行模擬驗證，評估其對能效的潛在影響；

43、將驗證后的優(yōu)化方案逐步實施到超充設(shè)備中，實時監(jiān)控超充設(shè)備的運行狀態(tài)和能效指標變化，若發(fā)現(xiàn)優(yōu)化方案存在問題，則調(diào)整優(yōu)化方案，建立持續(xù)改進機制，定期收集和分析運行數(shù)據(jù)，循環(huán)優(yōu)化溫控策略和運行參數(shù)。

44、第二方面，一種超充設(shè)備軟磁材料溫控降損與能效優(yōu)化系統(tǒng)，用于實現(xiàn)上述所述的超充設(shè)備軟磁材料溫控降損與能效優(yōu)化方法，包括管理控制中心，所述管理控制中心通信連接有如下模塊，其中：

45、溫度-運行監(jiān)測模塊，用于通過部署的高精度溫度傳感器和設(shè)備監(jiān)測傳感器，構(gòu)建溫度-運行監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，采集軟磁材料關(guān)鍵位置的溫度數(shù)據(jù)以及超充設(shè)備的運行數(shù)據(jù)；

46、最優(yōu)溫度范圍確定模塊，用于收集軟磁材料的基本物理和磁性能參數(shù)，設(shè)計溫度梯度實驗，測試軟磁材料在不同溫度下的磁性能，并分析磁性能數(shù)據(jù)，繪制磁性能參數(shù)隨溫度變化的曲線，確定軟磁材料的最優(yōu)工作溫度范圍；

47、潛在過熱區(qū)域預(yù)測模塊，用于收集超充設(shè)備包括結(jié)構(gòu)尺寸、內(nèi)部布局、運行工況及軟磁材料的熱物理參數(shù)數(shù)據(jù)，構(gòu)建超充設(shè)備軟磁材料的熱傳遞模型，并模擬溫度分布與變化趨勢，預(yù)測潛在過熱區(qū)域；

48、溫控策略制定實施模塊，用于根據(jù)熱傳遞模型和潛在過熱區(qū)域預(yù)測結(jié)果，分析熱源分布與散熱瓶頸，制定針對性的溫控策略，并實施溫控策略，包括調(diào)整散熱系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化溫控邏輯、調(diào)整超充設(shè)備運行參數(shù)等，確保軟磁材料在最優(yōu)工作溫度范圍內(nèi)運行，通過實施溫控策略，有效降低軟磁材料的溫度波動，減少損耗，提高設(shè)備能效，優(yōu)化散熱系統(tǒng)設(shè)計和溫控邏輯，提高散熱效率，延長設(shè)備使用壽命；

49、能效評估優(yōu)化模塊，用于收集溫控策略實施后的溫度數(shù)據(jù)和超充設(shè)備運行數(shù)據(jù)，分析損耗降低趨勢，計算能效趨向指數(shù)，評估溫控策略對超充設(shè)備總體能效的影響，并根據(jù)能效評估結(jié)果和超充設(shè)備實際運行數(shù)據(jù)，進一步優(yōu)化溫控策略和超充設(shè)備運行參數(shù)，持續(xù)提升軟磁材料性能和設(shè)備能效。

50、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明相對現(xiàn)有技術(shù)來說，取得的技術(shù)進步是：

51、本發(fā)明提供一種超充設(shè)備軟磁材料溫控降損與能效優(yōu)化方法及系統(tǒng)，通過在超充設(shè)備軟磁材料關(guān)鍵位置部署高精度溫度傳感器和設(shè)備監(jiān)測傳感器，構(gòu)建溫度-運行監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，能夠精準地監(jiān)測軟磁材料的溫度變化和超充設(shè)備的運行狀態(tài)，使得系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)軟磁材料的溫度異常，避免因局部過熱導致材料性能下降，確保軟磁材料始終工作在最優(yōu)溫度范圍內(nèi)，從而大大提升了軟磁材料的工作穩(wěn)定性，減少了因材料性能波動引發(fā)的設(shè)備故障風險，保障了超充設(shè)備的長期穩(wěn)定運行。

52、本發(fā)明提供一種超充設(shè)備軟磁材料溫控降損與能效優(yōu)化方法及系統(tǒng)，依據(jù)熱傳遞模型和潛在過熱區(qū)域預(yù)測結(jié)果，制定針對性的溫控策略，能夠有效降低軟磁材料的損耗，通過在過熱區(qū)域局部增加高導熱散熱片、采用pwm調(diào)速風扇等措施，優(yōu)化散熱系統(tǒng)，使軟磁材料在運行過程中產(chǎn)生的熱量能夠及時散發(fā)，減少了因熱量積聚導致的損耗，同時，結(jié)合溫控策略實施后的數(shù)據(jù)，分析損耗降低趨勢，并計算能效趨向指數(shù)，評估對超充設(shè)備總體能效的影響，進一步優(yōu)化溫控策略和運行參數(shù)，持續(xù)提升設(shè)備能效，實現(xiàn)了能源的高效利用。