一种换电柜智能温控管理系统的制作方法

本公开涉及换电柜热量管理，具体提供一种换电柜智能温控管理系统。

背景技术：

1、随着全球能源紧缺以及环境污染等问题，电动汽车以及电动自行车得到了广泛普及，随之而来的是换电柜逐步满足人们换电和充电的需求，但是各地的环境温度会对充换电柜的工作运行状态带来影响，例如一些冬天气候寒冷地区，气温较低会影响换电柜内的电池活性降低，充电效率降低，且电池可用容量的衰减，又例如有些地区夏天炎热的地区，充换电柜内的温度甚至可能达到50℃以上，会严重超出充换电柜内控制系统、电池等的正常工作，降低充换电柜的使用寿命和换电效率，还会给充换电柜的运行带来的安全隐患，尤其是对在过充、或者电池故障等导致突发电池异常发热、鼓包、甚至火灾的情况下，常规的利用温度传感器监测电池温度的方法无法做到准确监测和提前预警，而且现有的温度控制不够精准，换电柜的热量管理效率不足，也无法做到精准、智能地监测换电柜的工作运行状态，保障换电柜的安全运行，也无法做到有效处置电池异常发热。

2、相应地，本领域需要一种换电柜智能温控管理方案来解决上述问题。

技术实现思路

1、为了克服上述缺陷，提出了本公开，以提供解决或至少部分地解决现有换电柜无法精准监测换电柜电池模块内部真实温度情况、换电柜热量管理效率低、温度调控策略不够精准智能、存在安全隐患等问题。本公开能够精准监测换电柜电池模块内部真实温度情况、提高换电柜热量管理效率、精准智能地对处于非正常温度状态的电池温度进行调控、提高了安全性。

2、本公开提供一种换电柜智能温控管理系统，所述系统包括：

3、红外热成像模块，包括多个红外摄像头，所述多个红外摄像头分别布置于所述换电柜的电池存储空间内，通过所述红外摄像头对各个电池模块进行监控，实时采集各个电池模块的热成像视频，并对其进行以1s为周期的图像采样，得到各个电池模块的红外热图像；

4、图像处理模块，用于对所述红外热图像进行图像处理，得到所述红外图像各像素点的温度值，进而计算所述各个电池模块的红外图像各像素点的温度值的加权平均值，得到各个电池模块的温度值；

5、温度监测模块，用于根据所述换电柜内各电池模块的温度值，生成各电池模块的升温曲线，并判定各个电池模块是否处于低温状态、或高温安全状态、或发热异常状态，并将温度状态发送给热管理控制模块；

6、热管理控制模块，用于接收所述温度监测模块发送的温度状态数据，如果所述电池模块处于低温状态，则启动加热模式；如果所述电池模块处于高温安全状态，则启动冷却模式；如果所述电池模块处于发热异常状态，向温度报警模块发送报警指令，同时启动强冷却模式并对所述发热电池模块执行消防灭火操作；

7、温度报警模块，用于接收到异常报警指令时，则针对发热电池模块进行发热异常报警。

8、在上述一种换电柜智能温控管理系统的一个技术方案中，其中，所述根据所述换电柜内各电池模块的温度值，生成各电池的升温曲线，并判定各个电池模块是否处于低温状态、或高温安全状态、或发热异常状态，包括：

9、若所述电池模块的温度值低于第一预设温度阈值，则确定所述电池模块处于低温状态；

10、若所述电池模块的温度值高于第二预设温度阈值且低于安全温度阈值，则确定所述电池模块处于高温安全状态；

11、若所述电池模块的温度值高于安全温度阈值，则确定所述电池模块处于发热异常状态；

12、其中，所述第一预设阈值小于所述第二预设阈值、所述第二预设阈值小于所述安全温度阈值。

13、在上述一种换电柜智能温控管理系统的一个技术方案中，其中，所述系统还包括：

14、其中，所述启动加热模式包括：调控与处于低温状态的所述电池模块对应的电加热膜的加热时间和加热功率，当处于低温状态的所述电池模块的温度达到第一预设温度阈值时，停止所述电加热膜工作；

15、所述启动冷却模式包括：调控与处于高温状态的所述电池模块对应的风冷和/或液冷的冷却时间和冷却液循环速度，当所述处于高温状态的电池组的温度低于第二预设温度阈值时，停止风冷和/或液冷工作；

16、所述启动强冷却模式并对所述发热电池模块执行消防灭火操作包括：调控与处于发热异常状态的所述电池模块对应的风冷和/或液冷以最大冷却功率持续冷却并对所述发热电池模块喷射灭火剂，当所述处于发热异常状态的电池组的温度低于第二预设温度阈值时，停止风冷和/或液冷工作。

17、在上述一种换电柜智能温控管理系统的一个技术方案中，其中，所述系统还包括：单体电池温度传感器，

18、所述单体电池温度传感器，用于测量电池模块内各单体电池的温度；

19、所述热管理控制模块在加热模式或者冷却模式下执行如下温度调控策略：

20、

21、其中，i为当前迭代次数，表示第i次的温度调控值，为第i次迭代时通过单体电池温度传感器测得的换电柜内电池模块中电池单体的最高温度值，为第i次迭代时通过单体电池温度传感器测得的换电柜内电池模块中电池单体的最低温度值，设置初始迭代次数为0时，初始温度条控值为为25℃；

22、实时测量判断换电柜内电池模块内单体电池的最高温度值是否低于第一预设阈值tthh和换电柜内电池模块内单体电池的最低温度值是否均高于第二预设阈值tthl，

23、若是，则停止迭代，不执行温度调控并保持当前温度值；

24、如否，则迭代次数i＝i+1，并且根据当前的和计算下一次的温度调控值按照当前的温度调控值进行温度调控，然后循环执行上述温度调控策略。

25、在上述一种换电柜智能温控管理系统的一个技术方案中，其中，所述如果处于发热异常状态，则确定发热区域和对应的发热电池模块，包括：

26、基于图像分割算法对采集的红外热图像进行特征分析和提取，得到所述红外热图像的发热区域并且确定出对应的发热电池模块。

27、在上述一种换电柜智能温控管理系统的一个技术方案中，其中，所述系统还包括：

28、对所述红外热图像进行灰度化处理，对图像区域内灰度值超过第一预设灰度阈值pth1的像素进行统计，得到第一数量，

29、若判定所述第一数量超过m个，则将所述高温区域确定为所述发热区域，

30、若像素灰度值超过所述预设灰度阈值的像素点的数量增长率超过n像素点/s，触发消防指令，其中m和n均为预设的值且为正整数。

31、在上述一种换电柜智能温控管理系统的一个技术方案中，其中，所述系统还包括：

32、对所述红外热图像进行灰度化处理，计算当前图像区域的平均灰度，对图像区域内平均灰度值超过第二预设灰度阈值pth2的像素进行统计，得到第二数量，

33、当所述第二数量超过k时，则判定对应的电池模块的温度存在异常，进行异常报警，同时所述热管理控制模块执行强冷却模式并对所述发热电池模块执行消防灭火操作，其中k为预设的值且为正整数。

34、在上述一种换电柜智能温控管理系统的一个技术方案中，其中，所述第二预设灰度阈值pth2根据如下方式确定：

35、

36、其中，tths为预设的安全温度阈值，tw为红外热图像采集模块的温度测量上限值。

37、在上述一种换电柜智能温控管理系统的一个技术方案中，其中，所述系统还包括：烟雾感测器，

38、所述烟雾感测器，设置于换电柜中各个电池模块的存储仓内，用于实时检测各存储仓内是否有烟雾产生，若是，则所述热管理控制模块向所述温度报警模块发送起火报警指令以及向消防系统发送所述消防指令；

39、所述温度报警模块接收到起火报警指令后，进行声光报警和远程报警，将火警信息上传至中心管理平台；

40、所述热管理控制模块接收所述消防指令后，对所述发热电池组执行强冷却模式同时喷射灭火剂。

41、在上述一种换电柜智能温控管理系统的一个技术方案中，其中，所述系统还包括：热量传感器，

42、所述热量传感器，设置于换电柜中各个电池模块的存储仓内，用于实时检测各存储仓内的产生的热量并判断存储仓内产生的热量并且判断是否产火焰，并且根据以下公式判断火焰的扩散速率，

43、

44、其中，r为电池表面火焰的扩散速度m/min，ir为每分钟每平方米产生的热量(kj/(min·m2))，β为扩散率，ρ为电池组的密度(kg/m3)；qg为电池组的发热量热值kj/kg，φ为修正系数；

45、当电池表面火焰的扩散速大于预设扩散阈值时，控制所述发热电池模块所在的所述换电柜存放空间的柜门打开，并利用布置于电池存放空间内的电动驱动杆驱动所述发热电阻脱离所述换电柜。

46、与现有技术相比，本公开上述-个或多个技术方案，至少具有如下有益效果：

47、本公开通过红外热成像模块获取换电柜的红外热图像数据，通过红外热图像数据判断电池模块是否处于低温、高温、发热异常状态，及时执行温度调控措施，尤其是发热异常状态下，能够及时采取消防措施和报警措施，在人员值守或监控状态下，能够避免火灾发生，保障换电柜的安全运行，能够精准监测换电柜电池模块内部真实温度情况、提高换电柜热量管理效率、精准智能地对处于非正常温度状态的电池温度进行调控、提高了安全性。根据该温度调控策略，能够智能化地实现温度调控管理，并且实现将电池柜内的各电池模块的温度保持在阈值范围内。通过对图像区域内灰度值或者平均灰度值超过规定灰度阈值的像素的数量进行统计，若判定超过规定数量，则将所述高温区域确定为所述发热区域，若像素灰度值超过所述预设灰度阈值的像素点的数量增长率超过一定增长率，触发消防指令。能够防止误报警，并且提高了发热区域的识别准确性，并且判断出发热区域持续扩大时，及时触发消防指令，避免发生火灾。

48、应当理解，技术实现要素：部分中所描述的内容并非旨在限定本公开的实施例的关键或重要特征，亦非用于限制本公开的范围。本公开的其它特征将通过以下的描述变得容易理解。