除冰系统及其控制方法、装置、仿真方法和可读存储介质与流程

本发明涉及新能源车辆，尤其是涉及除冰系统及其控制方法、装置、仿真方法和可读存储介质。

背景技术：

1、初冬季节昼夜温差大，雨雪天气易发生白天降雪降雨，夜晚结冰的现象；雪水或雨水白天附着在新能源换电车辆的电池与底盘缝隙处，夜晚结冰；车辆在换电过程中，由于电池与底盘缝隙和连接处的换电机构结冰粘连，使电池很难被拆卸下来，现有解决方式主要为人工除冰后再进行换电，需要浪费大量的人力，除冰效率较低，且人员在车辆底部除冰，若电池突然脱落会存在极大的安全隐患。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种除冰系统及其控制方法、装置、仿真方法和可读存储介质，能够有效提高了除冰效果和效率，同时避免因人员在车辆底部除冰时若电池突然脱落导致的安全隐患。

2、第一方面，本发明提供一种除冰系统，包括换电站除冰装置和车内除冰装置，所述车内除冰装置用于设置在车辆底盘上位于电池外侧的区域，以对所述电池和所述底盘的冰块进行加热，所述换电站除冰装置用于设置在换电站内，用于击穿并向所述电池和所述底盘的冰块吹热风。

3、在可选的实施方式中，所述车内除冰装置包括加热膜和加热电阻，所述加热膜贴附在所述电池的外框，所述加热电阻内置于所述底盘上用于固定所述电池的换电锁止件内。

4、在可选的实施方式中，所述换电站除冰装置包括热风导流机构和破冰机构，所述热风导流机构用于将所述换电站内热风发生器产生的热风导流至所述电池和所述底盘，所述破冰机构用于击穿所述电池和所述底盘的冰块。

5、在可选的实施方式中，所述热风导流机构包括热风导流管，所述热风导流管的进风端用于与所述热风发生器连接固定，所述热风导流管能够弯曲，且弯曲角度可调，以改变所述热风导流管的出风端的位置。

6、在可选的实施方式中，所述热风导流管包括相连的本体段和延伸段，所述本体段远离所述延伸段的一端为所述进风端，所述延伸段的上侧开口以形成所述出风端，其中，所述本体段以及所述本体段和所述延伸段的连接部位均能够弯曲，且所述本体段的弯曲方向和所述延伸段的弯曲方向相反。

7、在可选的实施方式中，所述热风导流机构还包括弯曲驱动组件，所述弯曲驱动组件包括第一伸缩拉杆和第二伸缩拉杆，所述第一伸缩拉杆的两端分别连接在所述本体段上弯曲区域的两侧，所述第一伸缩拉杆能够伸长或缩短，以改变所述本体段的第一弯曲角度，所述第二伸缩拉杆的两端分别连接在所述本体段和所述延伸段的连接部位的两侧，所述第二伸缩拉杆能够伸长或缩短，以改变所述本体段和所述延伸段之间的第一弯曲角度。

8、在可选的实施方式中，所述弯曲驱动组件还包括依次铰接的第一连杆、第二连杆和第三连杆，所述第一连杆未与所述第二连杆连接的一端连接在所述本体段上靠近所述进风端的位置，所述第一连杆和所述第二连杆的铰接点处于所述本体段的弯曲部位，所述第二连杆和所述第三连杆的铰接点处于所述本体段和所述延伸段的连接部位，所述第三连杆未与所述第二连杆连接的一端连接在所述延伸段远离所述本体段的位置；

9、所述第一伸缩拉杆的两端分别铰接所述第一连杆和所述第二连杆，用于改变所述第一连杆和所述第二连杆所成夹角的角度，所述第二伸缩拉杆的两端分别铰接所述第二连杆和所述第三连杆，用于改变所述第二连杆和所述第三连杆所成夹角的角度。

10、在可选的实施方式中，所述破冰机构包括可伸缩的破冰柱，所述破冰柱用于朝向所述电池的部位呈锥形，当所述破冰柱伸长值最大长度时，所述破冰柱与所述电池具有间隙。

11、在可选的实施方式中，所述除冰系统还包括车内除冰启动装置，所述车内除冰启动装置用于监测并判断所述车辆是否驶向所述换电站，若是，则在所述车辆和所述换电站的距离小于预设距离、环境温度处于预设温度范围内以及电池soc大于或等于预设soc的情况下向所述车辆的人机交互装置发送确认除冰请求，并在接收到所述人机交互装置发出的确认指令的情况下控制所述车内除冰装置运行。

12、第二方面，本发明提供一种除冰系统控制方法，用于前述实施方式任一项所述的除冰系统，所述除冰系统控制方法包括：

13、获取车辆的行驶状态；

14、根据所述行驶状态判断所述车辆是否驶向换电站；

15、若是，则在所述车辆和所述换电站的距离小于预设距离、环境温度处于预设温度范围内以及电池soc大于或等于预设soc的情况下向所述车辆的人机交互装置发送确认除冰请求；

16、若接收到所述人机交互装置发送的确认指令，则控制所述车内除冰装置运行。

17、第三方面，本发明提供一种除冰系统控制装置，用于实现前述实施方式所述的除冰系统控制方法，所述除冰系统控制装置包括：

18、获取模块，用于获取所述车辆的行驶状态；

19、判断模块，用于根据所述行驶状态判断所述车辆是否驶向所述换电站；

20、第一执行模块，用于在所述车辆驶向所述换电站的情况下，若是所述车辆和所述换电站的距离小于或等于预设距离、环境温度处于预设温度范围内以及电池soc大于或等于预设soc，则向所述车辆的人机交互装置发送确认除冰请求；

21、第二执行模块，用于在接收到所述人机交互装置发送的确认指令的情况下控制所述车内除冰装置运行。

22、第四方面，本发明提供一种除冰系统仿真方法，用于实现前述实施方式所述的除冰系统的仿真，所述除冰系统仿真方法包括：

23、s1，导入除冰系统模型，识别并命名换电站除冰装置、车内除冰装置、电池、底盘和空气；

24、s2，设置物理模型，分别设定并命名所述换电站除冰装置、所述车内除冰装置、所述电池、所述底盘和所述空气的物性参数；

25、s3，设置边界条件；

26、s4，进行仿真分析，识别除冰速率、除冰面积和冰层厚度，得到仿真结果；

27、s5，基于所述仿真结果优化所述换电站除冰装置和所述车内除冰装置。

28、在可选的实施方式中，所述车内除冰装置包括加热膜和加热电阻，所述加热膜贴附在所述电池的外周侧，所述加热电阻内置于所述底盘上用于固定所述电池的换电锁止件内；

29、在步骤s1中，识别并命名所述加热膜、所述加热电阻和所述换电锁止件；

30、在步骤s2中，分别设定并命名所述加热膜、所述加热电阻和所述换电锁止件的物性参数；

31、在步骤s3中，所述边界条件包括加热膜的加热功率p1和加热电阻的产热功率p2；

32、在步骤s5中，基于所述仿真结果优化所述加热功率p1和所述产热功率p2。

33、在可选的实施方式中，在步骤s3中，根据如下公式计算所述产热功率p2：

34、p2＝i2*r；

35、其中，i表征加热电流，r表征加热电阻的阻值；

36、在步骤s5中，基于所述仿真结果优化所述加热电阻的阻值r。

37、在可选的实施方式中，所述换电站除冰装置包括热风导流机构和破冰机构，所述热风导流机构用于将所述换电站内热风发生器产生的热风导流至所述电池和所述底盘，所述破冰机构用于击穿所述电池和所述底盘的冰块；

38、在步骤s1中，识别并命名所述热风导流机构和所述破冰机构；

39、在步骤s2中，分别设定并命名所述热风导流机构和所述破冰机构的物性参数；

40、在步骤s3中，所述边界条件包括所述热风导流机构的进风风速s、风温w以及出风角度ω；

41、在步骤s5中，基于所述仿真结果优化所述进风风速s、所述风温w以及所述出风角度ω。

42、在可选的实施方式中，所述热风导流机构包括热风导流管，所述热风导流管的进风端用于与所述热风发生器连接固定，所述热风导流管能够弯曲，以改变所述热风导流管的出风端的位置；

43、在步骤s1中，识别并命名所述热风导流管；

44、在步骤s2中，设定并命名所述热风导流管的物性参数；

45、在步骤s3中，所述边界条件包括所述热风导流管的弯曲角度ω；

46、在步骤s5中，基于所述仿真结果优化所述弯曲角度ω。

47、在可选的实施方式中，所述热风导流管包括相连的本体段和延伸段，所述本体段远离所述延伸段的一端为所述进风端，所述延伸段的上侧开口以形成所述出风端，其中，所述本体段以及所述本体段和所述延伸段的连接部位均能够弯曲，且所述本体段的弯曲方向和所述延伸段的弯曲方向相反，且所述本体段的第一弯曲角度以及所述延伸段相对于所述本体段的第二弯曲角度能够调节；

48、在步骤s3中，所述边界条件包括所述第一弯曲角度ω1和所述第二弯曲角度ω2；

49、在步骤s5中，基于所述仿真结果优化所述第一弯曲角度ω1和所述第二弯曲角度ω2。

50、在可选的实施方式中，步骤s4包括：

51、s41，在所述车辆到达所述换电站之前，仿真计算所述车内除冰装置的运行时间time并保存；

52、s42，在所述车辆到达所述换电站内之后，仿真分析所述换电站除冰装置。

53、在可选的实施方式中，在步骤s41中，运行时间time根据如下公式计算：

54、time＝l/v；

55、其中，l表征所述车辆和所述换电站之间的距离，v保证所述车辆的车速。

56、在可选的实施方式中，所述换电站除冰装置包括热风导流机构和破冰机构，所述热风导流机构用于将所述换电站内热风发生器产生的热风导流至所述电池和所述底盘，所述破冰机构用于击穿所述电池和所述底盘的冰块；

57、步骤s42包括：

58、s421，所述破冰机构工作，以使所述电池和所述底盘上的冰层剩余的厚度为λ；

59、s422，所述热风导流机构工作，进行稳态仿真，模拟所述热风导流机构内的流畅分布情况，模拟后冻结能量方程并保存模型；

60、s423，进行流体与固体之间的瞬态耦合仿真，关闭所述冻结能量方程，运行所述车内除冰装置和所述热风导流机构的融冰模型。

61、第五方面，本发明提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，当所述计算机程序执行时能够实现前述实施方式所述的除冰系统控制方法或前述实施方式任一项所述的除冰系统仿真方法。

62、本发明实施例的有益效果包括：

63、通过车内除冰装置可以针对性将粘连在电池和底盘的冰块熔化掉，具有针对性强和融冰效率高的优势，而在车辆达到换电站内之后，通过换电站除冰装置可以通过击穿功能来有效去除附着在电池和底盘上面积较大的冰块，并可以将换电站内产生的热风导流至需要除冰的位置，以对电池和底盘上的冰块吹热风，从而将剩余的残冰有效去除，因此该除冰系统能够有效提高了除冰效果和效率，同时避免因人员在车辆底部除冰时若电池突然脱落导致的安全隐患。