CN105742734B - 基于红外热成像的电池组安全预警方法及其预警*** - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于红外热成像的电池组安全预警方法及其预警***，采用红外热成像技术，对单体电机及整个电池组进行全温度场检测，分析计算温度指标，对电池一致性进行判断，根据电池类型的温度门限阈值，给出电池安全故障预警，同时，采用不依赖被测电池组的独立供电方式，保证了安全预警***的稳定性。本发明大大提高了电池组管理***的应急管理可靠性。

Description

基于红外热成像的电池组安全预警方法及其预警***
技术领域
本发明涉及动力电池组安全技术领域，具体涉及一种基于红外热成像的电池组安全预警方法及其预警***。
背景技术
当前，越来越多的城市公共交通车辆的动力源采用了电池组供电。电池组是由成百上千的单体电池组合而成，现有的电池组管理***(BMS)只能进行电池温度的点检测，无法全面评估每一个单体电池以及电池组整体的热状态，而电池组安全事故的发生，原因不尽相同，但最终的表现都为热失衡。另外，电池组管理***都是以待管理的电池组作为其电能来源，但电池组本身出现故障时，无法保证电池组管理***的可靠供电，使得电池组管理***的功能随之失效，无法再提供安全预警，因此，现有的电池组管理***的应急管理可靠性不高。
本发明采用红外热成像技术，对单体电池及整个电池组进行全温度场检测，分析计算温度指标，对电池一致性进行判断，根据电池类型的温度门限阀值，给出电池安全故障预警，且采用不依赖被测电池组的独立供电方式，从而大大提高了电池组管理***的应急管理可靠性。
发明内容
本申请通过提供一种基于红外热成像的电池组安全预警方法及其预警***，以解决电池组管理***只能进行电池温度的点检测，无法真实反映每个单体电池及电池组的热状态，以及电池组管理***以待管理的电池组作为其电能来源，一旦电池组本身出现故障，则无法保证电池组管理***的可靠供电的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请采用以下技术方案予以实现：
一种基于红外热成像的电池组安全预警方法，包括如下步骤：
S1：获取电池组红外热成像；
S2：对红外热成像数据进行预处理；
S3：计算电池组温度场的特征参数，具体包括：
温度场极值Tr＝Thmax-Tlmin，式中，Thmax为根据红外热成像获取的最高温度值，Tlmin为根据红外热成像获取的最低温度值；
对红外热图进行区域分割，即：电池组以K*M方式排列，K为行数，M为列数，则将电池组温度场以L行N列进行矩形区域分割，其中，L与K正相关，N与M正相关，取矩形区域中心点的温度为当前矩形区域的温度Tij，其中，1≤i≤L，1≤j≤N；
温度场的温度均值温度场温度方差
定位热点区域Rhot；
S4：根据电池组温度场的特征参数进行安全判定，如果判定安全，则继续跳转到步骤S1，否则，进入步骤S5；
S5：将判定的结果传输至上位机，并报警。
进一步地，步骤S3中定位热点区域Rhot的具体步骤为：
A1：判断待定区域内的最低温度Tl是否大于Tp+Q，如果是，则进入步骤A2，否则，继续回到步骤A1，其中，Q为热点区域的温度间隙值；
A2：判断待定区域内的极值温度T′r是否小于热点区域的温度参考梯度W，如果是，则跳转至步骤A1，否则，进入步骤A3；
A3：发现热点区域Rhot，待定区域即为热点区域。
进一步地，步骤S4中根据电池组温度场的特征参数进行安全判定的具体步骤包括：
B1：判断Tr＞Tralarm或者Thmax＞Thalarm吗？如果是，则执行步骤B5，否则，进入步骤B2，其中，Tr为温度场极值，Tralarm为电池场温度极值上限，Thmax为最高温度值，Thalarm为电池温度绝对上限；
B2：判断是否存在热点区域Rhot，如果是，则执行步骤B6，否则，进入步骤B3；
B3：判断温度场温度方差TV是否大于电池组不均衡容限S，如果是，则进入步骤B4，否则，跳转至步骤B1；
B4：电池组热状态不均衡，提示检查；
B5：电池组危险，提示进行疏散；
B6：电池组存在故障，故障区域报修。
一种基于红外热成像的电池组安全预警方法的预警***，包括红外热成像单元，微处理器，供电单元，报警单元以及通信单元，其中，所述红外热成像单元、供电单元、报警单元、通信单元分别与所述微处理器相连，所述红外热成像单元获取电池组的红外热成像，并传输至所述微处理器中进行分析处理及安全判定，所述微处理器将判定结果通过所述通信单元传输至上位机，所述报警单元根据判定结果进行报警，所述供电单元为该预警***供电。
与现有技术相比，本申请提供的技术方案，具有的技术效果或优点是：采用红外热成像技术，对单体电池及整个电池组进行全温度场检测，分析计算温度指标，对电池一致性进行判断，根据电池类型的温度门限阀值，给出电池安全故障预警，且采用不依赖被测电池组的独立供电方式，从而大大提高了电池组管理***的应急管理可靠性。
附图说明
图1为本发明的安全预警方法流程图；
图2为定位热点区域流程图；
图3为电池组安全判定流程图；
图4为本发明的安全预警***结构框图。
具体实施方式
本申请实施例通过提供一种基于红外热成像的电池组安全预警方法及其预警***，以解决电池组管理***只能进行电池温度的点检测，无法真实反映每个单体电池及电池组的热状态，以及电池组管理***以待管理的电池组作为其电能来源，一旦电池组本身出现故障，则无法保证电池组管理***的可靠供电的技术问题。
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式，对上述技术方案进行详细的说明。
实施例
一种基于红外热成像的电池组安全预警方法，如图1所示，包括如下步骤：
S1：获取电池组红外热成像；
S2：对红外热成像数据进行预处理；
S3：计算电池组温度场的特征参数，具体包括：
温度场极值Tr＝Thmax-Tlmin，式中，Thmax为根据红外热成像获取的最高温度值，Tlmin为根据红外热成像获取的最低温度值；
对红外热图进行区域分割，即：电池组以K*M方式排列，K为行数，M为列数，则将电池组温度场以L行N列进行矩形区域分割，其中，L与K正相关，N与M正相关，取矩形区域中心点的温度为当前矩形区域的温度Tij，其中，1≤i≤L，1≤j≤N；
温度场的温度均值温度场温度方差
定位热点区域Rhot；
其中，如图2所示，定位热点区域Rhot的具体步骤为：
A1：判断待定区域内的最低温度Tl是否大于Tp+Q，如果是，则进入步骤A2，否则，继续回到步骤A1，其中，Q为热点区域的温度间隙值；
A2：判断待定区域内的极值温度T′r是否小于热点区域的温度参考梯度W，如果是，则跳转至步骤A1，否则，进入步骤A3；
A3：发现热点区域Rhot，待定区域即为热点区域。
S4：根据电池组温度场的特征参数进行安全判定，如果判定安全，则继续跳转到步骤S1，否则，进入步骤S5；如图3所示，步骤S4中根据电池组温度场的特征参数进行安全判定的具体步骤包括：
B1：判断Tr＞Tralarm或者Thmax＞Thalarm吗？如果是，则执行步骤B5，否则，进入步骤B2，其中，Tr为温度场极值，Tralarm为电池场温度极值上限，Thmax为最高温度值，Thalarm为电池温度绝对上限；
B2：判断是否存在热点区域Rhot，如果是，则执行步骤B6，否则，进入步骤B3；
B3：判断温度场温度方差TV是否大于电池组不均衡容限S，如果是，则进入步骤B4，否则，跳转至步骤B1；
B4：电池组热状态不均衡，提示检查；
B5：电池组危险，提示进行疏散；
B6：电池组存在故障，故障区域报修。
S5：将判定的结果传输至上位机，并报警。
一种基于红外热成像的电池组安全预警方法的预警***，如图4所示，包括红外热成像单元，微处理器，供电单元，报警单元以及通信单元，其中，所述红外热成像单元、供电单元、报警单元、通信单元分别与所述微处理器相连，所述红外热成像单元获取电池组的红外热成像，并传输至所述微处理器中进行分析处理及安全判定，所述微处理器将判定结果通过所述通信单元传输至上位机，所述报警单元根据判定结果进行报警，所述供电单元为该预警***供电。本***采用不依赖被测电池组的独立供电方式，克服了现有技术中电池组管理***以待管理的电池组作为电能来源，一旦电池组出现故障，就无法保证电池组管理***的可靠用电的技术问题，大大提高了预警***的可靠性。
本申请的上述实施例中，通过提供一种基于红外热成像的电池组安全预警方法及其预警***，采用红外热成像技术，对单体电机及整个电池组进行全温度场检测，分析计算温度指标，对电池一致性进行判断，根据电池类型的温度门限阈值，给出电池安全故障预警，同时，采用不依赖被测电池组的独立供电方式，保证了安全预警***的稳定性。本发明大大提高了电池组安全预警的可靠性。
应当指出的是，上述说明并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改性、添加或替换，也应属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于红外热成像的电池组安全预警方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：获取电池组红外热成像；
S2：对红外热成像数据进行预处理；
S3：计算电池组温度场的特征参数，具体包括：
温度场极值Tr＝Thmax-Tlmin，式中，Thmax为根据红外热成像获取的最高温度值，Tlmin为根据红外热成像获取的最低温度值；
对红外热图进行区域分割，即：电池组以K*M方式排列，K为行数，M为列数，则将电池组温度场以L行N列进行矩形区域分割，其中，L与K正相关，N与M正相关，取矩形区域中心点的温度为当前矩形区域的温度Tij，其中，1≤i≤L，1≤j≤N；
温度场的温度均值温度场温度方差
定位热点区域Rhot；
S4：根据电池组温度场的特征参数进行安全判定，如果判定安全，则继续跳转到步骤S1，否则，进入步骤S5；
S5：将判定的结果传输至上位机，并报警；
步骤S3中定位热点区域Rhot的具体步骤为：
A1：判断待定区域内的最低温度Tl是否大于Tp+Q，如果是，则进入步骤A2，否则，继续回到步骤A1，其中，Q为热点区域的温度间隙值；
A2：判断待定区域内的极值温度Tr′是否小于热点区域的温度参考梯度W，如果是，则跳转至步骤A1，否则，进入步骤A3；
A3：发现热点区域Rhot，待定区域即为热点区域。
2.根据权利要求1所述的基于红外热成像的电池组安全预警方法，其特征在于，步骤S4中根据电池组温度场的特征参数进行安全判定的具体步骤包括：
B1：判断Tr＞Tralarm或者Thmax＞Thalarm吗？如果是，则执行步骤B5，否则，进入步骤B2，其中，Tr为温度场极值，Tralarm为电池场温度极值上限，Thmax为最高温度值，Thalarm为电池温度绝对上限；
B2：判断是否存在热点区域Rhot，如果是，则执行步骤B6，否则，进入步骤B3；
B3：判断温度场温度方差TV是否大于电池组不均衡容限S，如果是，则进入步骤B4，否则，跳转至步骤B1；
B4：电池组热状态不均衡，提示检查；
B5：电池组危险，提示进行疏散；
B6：电池组存在故障，故障区域报修。
3.如权利要求1所述的基于红外热成像的电池组安全预警方法的预警***，其特征在于，包括红外热成像单元，微处理器，供电单元，报警单元以及通信单元，其中，所述红外热成像单元、供电单元、报警单元、通信单元分别与所述微处理器相连，所述红外热成像单元获取电池组的红外热成像，并传输至所述微处理器中进行分析处理及安全判定，所述微处理器将判定结果通过所述通信单元传输至上位机，所述报警单元根据判定结果进行报警，所述供电单元为该预警***供电。
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