一种新能源汽车电池消防安全智能监测控制系统及方法与流程

1.本发明涉及新能源汽车电池技术领域，具体涉及一种新能源汽车电池消防安全智能监测控制系统及方法。


背景技术：

2.新能源汽车火灾频发，需求、供给、政策三重驱动下，电池安全正加速走到“台前”，本征安全、被动安全、主动安全是目前三种常用的电池热失控解决策略。
3.经检索，公开号为cn110329074a、名称为提高新能源汽车电池包安全性的方法的中国发明，公开了利用传感器实时监控新能源汽车电池包底板的状态，获取并输出响应信号；将响应信号传输至信号处理模块，利用信号处理模块根据响应信号绘制新能源汽车电池包底板的受损分布图；根据响应信号对车辆驾驶员和乘客中的至少之一进行反馈；以及对新能源汽车电池包底板进行附加检查；该方法通过对新能源汽车电池包的底板进行实时监控，并针对电池包底板的状态建立有效迅速的响应机制，可以显著提高新能源汽车电池包安全性；
4.但是存在的缺陷包括：没有对采集的不同方面的数据进行挖掘，对电池包底板监测分析前没有进行预处理，没有对局部和整体风险分析评估并整合，导致电池包底板风险评估的准确性不佳，进而影响新能源汽车电池消防安全监测控制的整体效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种新能源汽车电池消防安全智能监测控制系统及方法，用于解决现有方案中新能源汽车电池消防安全监测控制的准整体效果不佳的技术问题。
6.本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
7.一种新能源汽车电池消防安全智能监测控制系统，包括：
8.区域划分模块，用于对电池包底板进行设定和划分，得到包含监测坐标系以及若干个编号的划分子区域的区域划分集；
9.监测统计模块，用于对区域划分集中若干个编号的划分子区域中点位置的内部温度进行监测；以及对电池包底板外部的环境温度进行监测并设定为外部温度；不同时间点采集统计的内部温度和外部温度构成温度统计集；
10.还用于对区域划分集中若干个编号的划分子区域受到的压力进行监测并设定为子区域压力；不同时间点采集统计的子区域压力构成压力统计集；
11.监测分析模块中的温度分析单元用于根据温度统计集对若干个编号的划分子区域中点位置的温度变化情况进行模块化分析处理，得到温度分析集；
12.监测分析模块中的压力分析单元用于根据压力统计集对若干个编号的划分子区域受到的压力情况进行模块化分析处理，得到压力分析集；
13.局部评估模块，用于对电池包底板的各个划分子区域进行局部的风险评估，得到包含第一子区域、第二子区域和第三子区域的局部评估集；
14.整体评估模块，用于根据局部评估集对电池包底板的整体风险进行评估，并自适应的进行预警提示和控制。
15.优选地，区域划分集的获取步骤包括：
16.获取电池包底板的中点并将其设定为坐标原点；
17.根据坐标原点以及预设的坐标距离和坐标方向构建监测坐标系；
18.获取电池包底板的长度和宽度；
19.根据预设的划分比例对电池包底板的长度和宽度进行划分，得到划分长度和划分宽度；划分长度和划分宽度构成划分子区域；
20.根据预设的编号方向对若干个划分子区域进行编号并标记；
21.监测坐标系以及若干个编号的划分子区域构成区域划分集。
22.优选地，温度分析集的获取步骤包括：
23.获取温度统计集中若干个内部温度与外部温度的差值并设定为温差值；将若干个温差值降序排列并进行隐患分析；
24.若温差值小于温差阈值，则将对应的温差值标记为第一温差值，统计第一温差值出现的总次数得到第一温差总次数；
25.若温差值不小于温差阈值且持续的时长数值小于时长阈值，则将对应的温差值设定为第二温差值，统计第二温差值出现的总次数得到第二温差总次数；
26.若温差值不小于温差阈值且持续的时长数值不小于时长阈值，则将对应的温差值设定为第三温差值，统计第三温差值出现的总次数得到第三温差总次数；不同的温差值以及不同温差值出现总次数构成温度分析集。
27.优选地，压力分析集的获取步骤包括：
28.获取各个划分子区域受到的压力，将获取的压力与预设的压力阈值进行匹配，得到第一压力、第二压力和第三压力；统计第一压力、第二压力和第三压力出现的总次数得到第一压力总次数、第二压力总次数和第三压力总次数；不同压力以及不同压力出现的总次数构成压力分析集。
29.优选地，局部评估模块的工作步骤包括：
30.根据划分子区域的编号依次获取对应的温度分析集和压力分析集；统计温度分析集中的第一温差总次数yw、第二温差总次数ew和第三温差总次数sw，以及压力分析集中第一压力总次数yy、第二压力总次数ey和第三压力总次数sy；
31.将温度分析集和压力分析集中的各项数据进行联立整合，通过计算获取各个划分子区域的分状态评估系数fzx。
32.优选地，分状态评估系数fzx的计算公式为：
[0033][0034]
式中，f1、f2、f3、f4为预设的不同比例因子，且0＜f1＜f2＜f3＜f4。
[0035]
优选地，根据分状态评估系数对电池包底板的各个划分子区域进行风险评估时，将分状态评估系数与预设的分状态评估范围进行匹配，得到第一分状信号、第二分状信号和第三分状信号以及对应的第一子区域、第二子区域和第三子区域；第一分状信号、第二分状信号和第三分状信号以及对应的第一子区域、第二子区域和第三子区域构成局部评估
集。
[0036]
优选地，整体评估模块的工作步骤包括：
[0037]
获取局部评估集中标记的第一子区域、第二子区域和第三子区域；
[0038]
若第三子区域的总数量大于p，则生成第一预警信号并提示新能源汽车车主进行检修；
[0039]
若第三子区域的总数量不大于p但第二子区域的总数量大于q，则生成第二预警信号并提示新能源汽车车主进行检修；p、q均为正整数且p＜q；
[0040]
若第三子区域的总数量大于p且第二子区域的总数量大于q，则生成第三预警信号并控制新能源汽车禁止启动。
[0041]
为了解决问题，本发明还公开了一种新能源汽车电池消防安全智能监测控制方法，包括：
[0042]
对电池包底板进行设定和划分，得到包含监测坐标系以及若干个编号的划分子区域的区域划分集；
[0043]
对区域划分集中若干个编号的划分子区域中点位置的内部温度进行监测，以及对电池包底板外部的环境温度进行监测得到温度统计集；对区域划分集中若干个编号的划分子区域受到的压力进行监测得到压力统计集；
[0044]
根据温度统计集对若干个编号的划分子区域中点位置的温度变化情况进行模块化分析处理，得到包含不同的温差值以及不同温差值出现总次数的温度分析集；
[0045]
根据压力统计集对若干个编号的划分子区域受到的压力情况进行模块化分析处理，得到包含不同压力以及不同压力出现的总次数的压力分析集；
[0046]
根据温度分析集和压力分析集对电池包底板的各个划分子区域进行局部的风险评估，得到局部评估集；
[0047]
根据局部评估集对电池包底板的整体风险进行评估，并自适应的进行预警提示和控制。
[0048]
相比于现有方案，本发明实现的有益效果：
[0049]
本发明通过对电池包底板构建监测坐标系以及划分子区域，将电池包底板划分成若干个模块并进行监测和统计，可以实现对电池包底板的内部以及外部实施更精准的监测和评估，以此来提高新能源汽车电池消防安全监测控制的准确性；
[0050]
通过对采集的温度数据和压力数据进行处理和分类，判定对应的划分子区域的温度以及受到的压力是否异常，以及异常的程度，通过前期的数据处理来为后续的划分子区域的风险评估提供可靠的数据支持，通过后期将局部异常的划分子区域进行整合来对电池包底板的整体风险进行评估，并根据评估结果自适应的进行预警提示和控制，来提高电池包底板的安全性，保证新能源汽车电池运行的安全，提高了新能源汽车电池消防安全智能监测控制的整体效果。
附图说明
[0051]
下面结合附图对本发明作进一步的说明。
[0052]
图1为本发明一种新能源汽车电池消防安全智能监测控制系统的模块框图。
[0053]
图2为本发明一种新能源汽车电池消防安全智能监测控制方法的流程框图。
具体实施方式
[0054]
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作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
[0055]
实施例一
[0056]
新能源汽车电池消防安全包含火情的预警和处理，新能源汽车电池的自燃会出现在驾驶过程中、停车时以及充电时，由于新能源汽车电池的下端有电池包底板进行支撑以及防护，当电池包底板出现异常时，比如受到碰撞、积压以及刮割，若未及时预警并主动介入处理控制，会对汽车电池的运行造成影响，存在较大的消防安全隐患；本发明通过从不同的方面进行数据采集、处理和分析，来对局部的安全风险进行评估，然后将异常的评估结果进行整合来对整体的安全风险进行评估，并自适应的进行预警提示以及控制，来提高新能源汽车电池消防安全监测控制的整体效果；
[0057]
如图1所示，本发明为一种新能源汽车电池消防安全智能监测控制系统，包括区域划分模块、监测统计模块、监测分析模块、局部评估模块、整体评估模块、服务器和数据库；
[0058]
公开号为cn110329074a、名称为提高新能源汽车电池包安全性的方法的中国发明，公开了通过利用传感器实时监控新能源汽车电池包底板的状态，可以监控到电池包底板在各种环境下受到的外界刺激，并将外界刺激以响应信号的形式传输至信号处理模块进行处理，获得电池包底板的受损分布图，从而可以分析预测电池包底板可能存在的安全隐患；但是，没有对采集的不同方面的数据进行挖掘，对电池包底板监测分析前没有进行预处理，没有对局部和整体风险分析评估并整合，导致电池包底板风险评估的准确性不佳，进而影响新能源汽车电池消防安全监测控制的整体效果；
[0059]
区域划分模块，用于对电池包底板进行设定和划分，得到电池包底板的区域划分集；包括：
[0060]
获取电池包底板的中点并将其设定为坐标原点；
[0061]
根据坐标原点以及预设的坐标距离和坐标方向构建监测坐标系；坐标距离的单位为厘米，具体的坐标距离和坐标方向可以自定义；
[0062]
获取电池包底板的长度和宽度；长度和宽度的单位均为厘米；
[0063]
根据预设的划分比例对电池包底板的长度和宽度进行划分，得到划分长度和划分宽度；划分长度和划分宽度构成划分子区域；
[0064]
其中，划分比例的具体数值，可以基于电池包底板的长度和宽度来进行自定义；划分子区域的形状与电池包底板的形状相同；
[0065]
根据预设的编号方向对若干个划分子区域进行编号并标记为i，i∈{1，2，3，...，n}，n为大于一的正整数；
[0066]
监测坐标系以及若干个编号的划分子区域构成区域划分集并上传服务器和数据库；
[0067]
本发明实施例中，通过对电池包底板构建监测坐标系以及划分子区域，将电池包底板划分成若干个模块并进行监测和统计，可以实现对电池包底板的内部以及外部实施更精准的监测和评估，以此来提高新能源汽车电池消防安全监测控制的准确性；
[0068]
监测统计模块，包含温度监测单元和压力监测单元；
[0069]
温度监测单元用于对区域划分集中若干个编号的划分子区域中点位置的内部温度进行监测；以及对电池包底板外部的环境温度进行监测并设定为外部温度；可以通过红外传感器进行内部温度的测量，以及温度传感器进行外部温度的测量；
[0070]
不同时间点采集统计的内部温度和外部温度构成温度统计集并上传服务器和数据库；
[0071]
压力监测单元用于对区域划分集中若干个编号的划分子区域受到的压力进行监测并设定为子区域压力；可以通过压力传感器进行测量；
[0072]
不同时间点采集统计的子区域压力构成压力统计集并上传服务器和数据库；
[0073]
本发明实施例中，通过对电池包底板划分的不同区域进行模块化的监测统计，可以实现更全面的监测分析，来为后续电池包底板的整体评估和管控提供可靠的数据支持；红外传感器、温度传感器和压力传感器的具体种类并不受特别限制，本领域技术人员可以根据实际需要选择本领域的常见设备；
[0074]
监测分析模块，包含温度分析单元和压力分析单元；
[0075]
温度分析单元用于根据温度统计集对若干个编号的划分子区域中点位置的温度变化情况进行模块化分析处理，包括：
[0076]
获取温度统计集中若干个内部温度与外部温度的差值并设定为温差值；
[0077]
将若干个温差值降序排列并进行隐患分析；
[0078]
若温差值小于温差阈值，则将对应的温差值标记为第一温差值，统计第一温差值出现的总次数得到第一温差总次数；
[0079]
若温差值不小于温差阈值且持续的时长数值小于时长阈值，则将对应的温差值设定为第二温差值，统计第二温差值出现的总次数得到第二温差总次数；持续的时长单位为分钟；
[0080]
若温差值不小于温差阈值且持续的时长数值不小于时长阈值，则将对应的温差值设定为第三温差值，统计第三温差值出现的总次数得到第三温差总次数；
[0081]
不同的温差值以及不同温差值出现总次数构成温度分析集并上传服务器和数据库；
[0082]
压力分析单元用于根据压力统计集对若干个编号的划分子区域受到的压力情况进行模块化分析处理，包括：
[0083]
获取各个划分子区域受到的压力，将获取的压力与预设的压力阈值进行匹配；
[0084]
若压力小于压力阈值，则将对应的压力标记为第一压力，统计第一压力出现的总次数得到第一压力总次数；
[0085]
若压力不小于压力阈值且不大于压力阈值的y％，y为大于一百的实数，则将对应的压力设定为第二压力，统计第二压力出现的总次数得到第二压力总次数；
[0086]
若压力大于压力阈值的y％，则将对应的压力设定为第三压力，统计第三压力出现的总次数得到第三压力总次数；
[0087]
不同压力以及不同压力出现的总次数构成压力分析集并上传服务器和数据库；
[0088]
本发明实施例中，通过对采集的温度数据和压力数据进行处理和分类，判定对应的划分子区域的温度以及受到的压力是否异常，以及异常的程度，通过前期的数据处理，来
为后续的划分子区域的风险评估提供可靠的数据支持；
[0089]
局部评估模块，用于对电池包底板的各个划分子区域进行局部的风险评估，包括：
[0090]
根据划分子区域的编号依次获取对应的温度分析集和压力分析集；统计温度分析集中的第一温差总次数yw、第二温差总次数ew和第三温差总次数sw，以及压力分析集中第一压力总次数yy、第二压力总次数ey和第三压力总次数sy；
[0091]
将温度分析集和压力分析集中的各项数据进行联立整合，通过计算获取各个划分子区域的分状态评估系数fzx；分状态评估系数fzx的计算公式为：
[0092][0093]
式中，f1、f2、f3、f4为预设的不同比例因子，且0＜f1＜f2＜f3＜f4，f1可以取值为1.251，f2可以取值为2.473，f3可以取值为3.422，f4可以取值为4.846；
[0094]
需要说明的是，分状态评估系数是用于将划分子区域中监测的各项数据进行整合来对其健康状态进行整体评估的数值；其中，不同比例因子的取值表示对应的数据项的权重不同，比例因子取值越大，对应数据项的权重越大，计算获取的分状态评估系数越大，对应的电池健康状态越不佳，存在的风险也就越大；
[0095]
根据分状态评估系数对电池包底板的各个划分子区域进行风险评估时，将分状态评估系数与预设的分状态评估范围进行匹配；
[0096]
若分状态评估系数小于分状态评估范围的最小值，则判定对应的划分子区域的健康状态正常并生成第一分状信号，根据第一分状信号将对应的划分子区域标记为第一子区域；
[0097]
若分状态评估系数不小于分状态评估范围的最小值且不大于分状态评估范围的最大值，则判定对应的划分子区域的健康状态轻度异常并生成第二分状信号，根据第二分状信号将对应的划分子区域标记为第二子区域；
[0098]
若分状态评估系数大于分状态评估范围的最大值，则判定对应的划分子区域的健康状态中度异常并生成第三分状信号，根据第三分状信号将对应的划分子区域标记为第三子区域；
[0099]
分状态评估系数、第一分状信号、第二分状信号和第三分状信号以及对应的第一子区域、第二子区域和第三子区域构成局部评估集并上传服务器和数据库；
[0100]
需要注意的是，通过对获取的分状态评估系数进行匹配分析，判断划分子区域的健康状态是否异常以及异常的程度，通过前期局部的分析匹配，可以为后期电池包底板的整体风险评估提供可靠的数据支持；
[0101]
整体评估模块，用于根据局部评估集对电池包底板的整体风险进行评估，并自适应的进行预警提示和控制；包括：
[0102]
获取局部评估集中标记的第一子区域、第二子区域和第三子区域；
[0103]
若第三子区域的总数量大于p，则生成第一预警信号，根据第一预警信号提示新能源汽车车主进行检修；
[0104]
若第三子区域的总数量不大于p但第二子区域的总数量大于q，则生成第二预警信号，根据第二预警信号提示新能源汽车车主进行检修；p、q均为正整数且p＜q，例如，p可以取值为2，q可以取值为4；
[0105]
若第三子区域的总数量大于p且第二子区域的总数量大于q，则生成第三预警信号，根据第三预警信号控制新能源汽车禁止启动；
[0106]
需要说明的是，通过后期将局部异常的划分子区域进行整合来对电池包底板的整体风险进行评估，并根据评估结果自适应的进行预警提示和控制，来提高电池包底板的安全性，保证新能源汽车电池运行的安全，提高了新能源汽车电池消防安全智能监测控制的整体效果；
[0107]
此外，上述中涉及的公式均是去除量纲取其数值计算，是由采集大量数据进行软件模拟得到最接近真实情况的一个公式，公式中的比例系数以及分析过程中各个预设的阈值由本领域的技术人员根据实际情况设定或者大量数据模拟获得。
[0108]
实施例二
[0109]
如图2所示，本发明为一种新能源汽车电池消防安全智能监测控制方法，包括：
[0110]
对电池包底板进行设定和划分，得到包含监测坐标系以及若干个编号的划分子区域的区域划分集；
[0111]
对区域划分集中若干个编号的划分子区域中点位置的内部温度进行监测，以及对电池包底板外部的环境温度进行监测得到温度统计集；对区域划分集中若干个编号的划分子区域受到的压力进行监测得到压力统计集；
[0112]
根据温度统计集对若干个编号的划分子区域中点位置的温度变化情况进行模块化分析处理，得到包含不同的温差值以及不同温差值出现总次数的温度分析集；
[0113]
根据压力统计集对若干个编号的划分子区域受到的压力情况进行模块化分析处理，得到包含不同压力以及不同压力出现的总次数的压力分析集；
[0114]
根据温度分析集和压力分析集对电池包底板的各个划分子区域进行局部的风险评估，得到局部评估集；
[0115]
根据局部评估集对电池包底板的整体风险进行评估，并自适应的进行预警提示和控制。
[0116]
在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的系统，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的发明实施例仅仅是示意性的，例如，模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。
[0117]
作为分离部件说明的模块可以是或者也可以不是物理上分开的，作为模块显示的部件可以是或者也可以不是物理模块，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络模块上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。
[0118]
另外，在本发明各个实施例中的各功能模块可以集成在一个处理模块中，也可以是各个模块单独物理存在，也可以两个或两个以上模块集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能模块的形式实现。
[0119]
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。
[0120]
最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围。