充电场站车辆热失控柔性阻断方法及系统与流程

本发明涉及充电阻断控制，具体为充电场站车辆热失控柔性阻断方法及系统。

背景技术：

1、随着新能源汽车保有量持续增长，公共充电场站、专用充电场站以及综合能源补给场站的建设规模不断扩大，充电场景已由单一补能逐步向高密度、连续化和智能化方向发展。在此过程中，围绕车辆充电过程的热安全监测、异常识别、风险预警和联动处置，已经成为充电场站安全运维领域的重要研究方向。尤其是在红外热成像感知、多源环境信息采集、边缘智能分析、视觉目标定位以及联动阻断控制等技术不断发展的背景下，如何基于多源监测数据实现充电场站热失控风险的动态感知与安全处置，成为相关技术持续关注的重点。

2、例如，公告号为cn121417435b的申请公开了量子体感驱动的充电桩热失控主动防护方法及系统，涉及充电桩防护技术领域。包括以下步骤：s1，实时采集量子热失控数据，进行数据预处理，并量化热风险敏感度，构建热失控风险数据集；s2，构建热失控时空矩阵，以热失控时空矩阵为基础构建热失控风险主分量提取模型，结合热失控时空矩阵与热失控风险主分量提取模型，构建风险趋势预测模型；s3，综合判断热失控风险，实现热失控风险的早期发现和主动防护；s4，判断安全门限，进行热失控的分级防护响应，并实现防护能力的闭环优化。

3、例如，公告号为cn111817402b的申请提供了一种全状态电池热失控安全管理的方法及装置，此发明由基础数据存储器、回路检测模块、回路状态判定器、阈值设定器、热失控保护器、预警模块和回路切断告警模块组成；热失控保护器由恒流充电保护器、恒压充电保护器、放电状态保护器和静置状态保护器组成；此发明的实现将电池的充电放电周期进行了细分，并且将告警和预警进行区分，热失控预警最早可以在温度达到热失控告警温度的百分之60的时候判断出是否存在热失控的趋势，发出预警。

4、但是，现有技术大多侧重于基于单点温度、单一阈值或固定状态划分进行热失控判断，缺少对充电场站多车位空间风险关联关系的连续表征，难以在场站范围内对优先风险区域进行动态聚焦；同时，现有技术中热异常识别结果与阻断控制策略之间通常缺少有效的对齐决策机制，容易出现风险识别、阻断类别判定和现场处置动作之间不匹配的问题，导致柔性阻断与硬切断的切换时机不够准确，难以及时兼顾处置效率与场站运行安全。

5、因此，针对以上问题，亟待需要充电场站车辆热失控柔性阻断方法及系统。

技术实现思路

1、解决的技术问题

2、针对现有技术的不足，本发明提供了充电场站车辆热失控柔性阻断方法及系统，解决了现有充电场站热失控处置中优先风险区域难以准确确定、阻断决策与现场状态不匹配，导致柔性阻断与硬切断切换不及时的问题。

3、技术方案

4、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：充电场站车辆热失控柔性阻断方法，包括：s1，采集热失控阻断监测数据，对热失控阻断监测数据执行时间基准对齐、异常剔除、噪声抑制和数值尺度统一处理，输出预处理后的热失控阻断监测数据；s2，基于预处理后的热失控阻断监测数据提取各有效车位对应的热风险特征，并逐网格点计算场站平面内各采样位置对应的风险势场值，确定优先监测区域，并生成局部监测帧，基于局部监测帧的连续帧变化结果生成热异常触发数据集；s3，基于热异常触发数据集构建对齐控制输入向量并输入低秩对齐控制模型，输出阻断控制表征量和真实热失控后验判断结果；基于真实热失控后验判断结果、阻断控制表征量和柔性阻断策略数据库确定目标阻断类别，或者将对应环境伪热斑区域写入动态掩码矩阵；s4，基于目标阻断类别对对应车位执行硬切断、柔性阻断或持续监测，并在边缘硬切断条件、柔性阻断失效条件和模型核实超时条件中的任一条件成立时切换为硬切断，形成热失控柔性阻断结果集。

5、进一步地，采集热失控阻断监测数据，对热失控阻断监测数据执行时间基准对齐、异常剔除、噪声抑制和数值尺度统一处理的具体步骤如下：采集充电场站内目标车辆在充电监测过程中产生的热失控阻断监测数据，热失控阻断监测数据包括车位编号、红外图像帧、红外采集时间戳、可见光图像帧、可见光采集时间戳、云台偏航角值、云台俯仰角值、镜头变焦倍率值、充电输出电压值、充电输出电流值、累计充电电量值、累计充电时长值、充电枪连接状态值、充电继电器状态值、充电桩运行状态值、场站环境温度值、场站相对湿度值、场站风速值、场站太阳辐照度值和场站光照度值；对于采集到的热失控阻断监测数据，采用最邻近时间戳匹配算法对多源采集序列执行统一时间基准对齐处理；采用汉佩尔滤波算法对热失控阻断监测数据执行异常识别与剔除；采用卡尔曼滤波算法对热失控阻断监测数据执行噪声抑制与时序平滑；采用极差归一化算法对热失控阻断监测数据执行数值尺度统一处理，输出预处理后的热失控阻断监测数据。

6、进一步地，基于预处理后的热失控阻断监测数据提取各有效车位对应的热风险特征，并逐网格点计算场站平面内各采样位置对应的风险势场值，确定优先监测区域的具体步骤如下：以场站入口一侧地面角点作为坐标原点，以场站横向延伸方向作为横坐标轴，以场站纵向延伸方向作为纵坐标轴，建立场站平面坐标系，对各车位编号对应的中心位置进行坐标标定；然后读取预处理后的热失控阻断监测数据，并按照车位编号对各车位对应的数据进行归并，仅保留充电枪连接状态值为接通、充电继电器状态值为闭合且充电桩运行状态值为运行的车位编号，形成各有效车位的监测单元；对于各有效车位的监测单元，按照红外图像帧中温度值高于场站环境温度值与温差阈值之和的连通像素区域提取热成像区域；并提取热成像区域内各像素温度值中的最大值作为最高温度值，计算热成像区域内各像素温度值的算术平均值作为平均温度值，计算最高温度值与平均温度值之差作为热分布离散值；根据相邻采样时刻最高温度值之差与采样时间间隔计算温升速率值，根据充电输出电压值与充电输出电流值的乘积计算充电功率值，根据相邻采样时刻累计充电电量值之差与采样时间间隔计算充电电量变化率值；将场站环境温度值、场站太阳辐照度值和场站光照度值作为环境约束量，与最高温度值、温升速率值、热分布离散值、充电功率值和充电电量变化率值共同组成车位风险特征向量；按照网格间距n对场站平面进行离散采样，逐网格点计算风险势场值，选取风险势场值最大的网格点作为优先监测中心点；以优先监测中心点所在网格及八邻域相邻网格构成优先监测区域。

7、进一步地，逐网格点计算风险势场值的具体步骤如下：对于场站平面内任一坐标点，将各有效车位的车位风险特征向量取二范数，得到各有效车位的风险强度值；将各有效车位的风险强度值乘以风险放大系数后取自然指数，得到各有效车位的风险放大项；计算坐标点与各有效车位中心坐标之间的横向坐标差平方和纵向坐标差平方，并加上平滑常数，得到各有效车位的距离约束项；将各有效车位的风险放大项分别除以对应的距离约束项，得到各有效车位对坐标点的风险势场贡献值；对全部有效车位的风险势场贡献值进行累加，得到坐标点的风险势场值。

8、进一步地，生成局部监测帧，基于局部监测帧的连续帧变化结果生成热异常触发数据集的具体步骤如下：以优先监测中心点作为目标位置，根据目标位置与红外图像帧当前视场中心之间的横向位置偏差和纵向位置偏差调节云台偏航角值和云台俯仰角值；再根据优先监测区域在红外图像帧中的成像尺寸与目标成像尺寸间的差值调节镜头变焦倍率值，使优先监测区域位于调节后的红外图像帧和可见光图像帧的视场中心；再将优先监测区域映射到调节后的红外图像帧和可见光图像帧中，获取映射区域的最小外接矩形；再沿最小外接矩形四周分别向外扩展像素宽度m后进行局部裁剪，形成局部监测帧；对局部监测帧按照采样时间顺序执行连续帧比对，计算各采样时刻局部监测帧内的最高温度值、平均温度值和温度极差值，并计算相邻采样时刻最高温度值之差和平均温度值之差；当连续k个采样时刻中相邻采样时刻对应的最高温度值之差、平均温度值之差和优先监测区域对应的场站风险势场值均依次增大时，将对应车位标记为热异常触发车位，并提取对应的车位编号、局部监测帧、车位风险特征向量和场站风险势场值，输出为热异常触发数据集。

9、进一步地，基于热异常触发数据集构建对齐控制输入向量并输入低秩对齐控制模型，输出阻断控制表征量和真实热失控后验判断结果的具体步骤如下：读取热异常触发数据集，对各热异常触发车位对应的局部监测帧中各采样时刻的红外图像帧、可见光图像帧、充电输出电压值、充电输出电流值、累计充电电量值、累计充电时长值、场站环境温度值、场站相对湿度值、场站风速值、场站太阳辐照度值和场站光照度值进行提取并按固定顺序拼接，形成各热异常触发车位的对齐控制输入向量；基于卷积神经网络和transformer融合的预训练多模态视觉-语言网络，采用低秩适配方法构建低秩对齐控制模型，并采用近端策略优化算法对低秩对齐控制模型进行训练；将对齐控制输入向量输入训练完成的低秩对齐控制模型，输出对应热异常触发车位的原始投影权重矩阵、低秩降维矩阵和低秩升维矩阵。

10、进一步地，基于真实热失控后验判断结果、阻断控制表征量和柔性阻断策略数据库确定目标阻断类别，或者将对应环境伪热斑区域写入动态掩码矩阵的具体步骤如下：利用原始投影权重矩阵对对齐控制输入向量执行原始投影计算，得到原始投影结果；利用低秩降维矩阵对对齐控制输入向量执行降维投影计算，并利用低秩升维矩阵对降维投影结果执行升维投影计算，得到低秩附加投影结果；将原始投影结果与低秩附加投影结果叠加，得到对应的阻断控制表征量；从柔性阻断策略数据库中提取分别对应一级阻断决策、二级阻断决策和保持监测决策的阻断类别编码向量；计算阻断控制表征量与各阻断类别编码向量之间的余弦相似度，并将余弦相似度最大的阻断类别编码向量对应的阻断类别确定为目标阻断类别。

11、进一步地，基于目标阻断类别对对应车位执行硬切断、柔性阻断或持续监测的具体步骤如下：读取各热异常触发车位对应的目标阻断类别，并提取对应的最高温度值、温升速率值、热分布离散值、场站风险势场值、阻断控制表征量和真实热失控后验判断结果；并基于对应车位的红外图像帧中热斑区域内相邻像素温度值差值绝对值的平均值，计算区域温度梯度值；当最高温度值大于极值阻断阈值时，对应车位不进入低秩对齐控制模型核实流程，直接将对应车位标记为硬切断车位；当最高温度值未大于极值阻断阈值且位于模糊预警温度区间内，并且区域温度梯度值大于初级预警阈值时，将对应车位输入低秩对齐控制模型进行真实热失控后验判断；当真实热失控后验判定值不大于后验判定阈值时，将对应车位标记为持续监测车位；对于硬切断车位，输出充电枪断开控制指令和充电继电器断开控制指令，切断对应车位的充电回路；对于柔性阻断车位，根据目标阻断类别生成对应的柔性阻断动作；其中，当目标阻断类别为一级阻断决策时，生成声光报警控制指令和站内告警信息推送指令；当目标阻断类别为二级阻断决策时，按照对应车位位置确定与对应车位中心坐标距离小于距离阈值的车位共同构成柔性处置作用区域，并输出定向喷淋控制指令、水幕隔离控制指令和疏散引导控制指令；对于持续监测车位，保持对应车位的红外图像帧、可见光图像帧和充电输出电流值的连续采集状态，并在对应车位已写入动态掩码矩阵时，对动态掩码矩阵对应区域的温度梯度特征进行屏蔽。

12、进一步地，在边缘硬切断条件、柔性阻断失效条件和模型核实超时条件中的任一条件成立时切换为硬切断，形成热失控柔性阻断结果集的具体步骤如下：在柔性阻断动作执行期间，持续读取对应车位的红外图像帧、充电输出电流值、充电枪连接状态值和充电继电器状态值，并基于红外图像帧重新计算最高温度值、温升速率值、区域温度梯度值和温度梯度变化率值；其中，区域温度梯度值由对应车位的红外图像帧中热斑区域内相邻像素温度值差值绝对值的平均值表示，温度梯度变化率值由当前采样时刻的区域温度梯度值减去前一采样时刻的区域温度梯度值后，再除以采样时间间隔得到；当连续w个采样时刻中相邻采样时刻对应的最高温度值和温升速率值依次增大，低秩对齐控制模型前向推理时长大于响应时长阈值，温度梯度变化率值大于梯度变化率阈值中的任一条件成立时，立即剥离低秩对齐控制模型的处置权限，并由边缘侧将对应车位切换为硬切断车位，输出充电枪断开控制指令和充电继电器断开控制指令；对各车位的阻断执行结果进行汇总；当对应车位的充电枪连接状态值为断开且充电继电器状态值为断开时，将对应车位标记为阻断完成车位；当对应车位在柔性阻断动作执行后连续w个采样时刻中相邻采样时刻对应的最高温度值不再升高且温升速率值不再增大时，将对应车位标记为柔性阻断完成车位；再将阻断完成车位、柔性阻断完成车位和持续监测车位按照车位编号进行汇总，形成热失控柔性阻断结果集。

13、本发明第二方面提供了充电场站车辆热失控柔性阻断系统，包括：数据采集处理模块、风险聚焦触发模块、低秩对齐决策模块和柔性阻断联动模块，其中：数据采集处理模块，用于采集热失控阻断监测数据，对热失控阻断监测数据执行时间基准对齐、异常剔除、噪声抑制和数值尺度统一处理，输出预处理后的热失控阻断监测数据；风险聚焦触发模块，用于基于预处理后的热失控阻断监测数据提取各有效车位对应的热风险特征，并逐网格点计算场站平面内各采样位置对应的风险势场值，确定优先监测区域，并生成局部监测帧，基于局部监测帧的连续帧变化结果生成热异常触发数据集；低秩对齐决策模块，用于基于热异常触发数据集构建对齐控制输入向量并输入低秩对齐控制模型，输出阻断控制表征量和真实热失控后验判断结果；基于真实热失控后验判断结果、阻断控制表征量和柔性阻断策略数据库确定目标阻断类别，或者将对应环境伪热斑区域写入动态掩码矩阵；柔性阻断联动模块，用于基于目标阻断类别对对应车位执行硬切断、柔性阻断或持续监测，并在边缘硬切断条件、柔性阻断失效条件和模型核实超时条件中的任一条件成立时切换为硬切断，形成热失控柔性阻断结果集。

14、有益效果

15、本发明具有以下有益效果：

16、（1）充电场站车辆热失控柔性阻断方法及系统，通过提取各有效车位对应的热风险特征，并逐网格点计算场站平面内各采样位置对应的风险势场值，实现了对场站内多车位热风险分布的空间化表征，能够在连续风险分布中确定优先监测区域，使后续局部监测帧采集和热异常触发更集中于高风险位置，提高热异常早期定位的针对性和有效性。

17、（2）充电场站车辆热失控柔性阻断方法及系统，通过对优先监测区域进行云台视场调节、区域映射和局部裁剪，生成局部监测帧，并基于局部监测帧的连续帧变化结果生成热异常触发数据集，能够避免仅依赖全局画面或单点温度阈值进行粗略判断，使热异常触发过程同时结合局部温度变化、区域热分布变化和风险势场变化，提高局部热异常触发的稳定性和准确性。

18、（3）充电场站车辆热失控柔性阻断方法及系统，通过将热异常触发数据集构建为对齐控制输入向量，并输入主干参数冻结且在查询投影层和值投影层引入低秩适配参数的低秩对齐控制模型，输出阻断控制表征量和真实热失控后验判断结果，能够在保留预训练多模态表征能力的基础上完成热失控阻断场景适配；进一步结合温度演化残差值、反射干扰表征量和动态掩码矩阵区分真实热失控与环境伪热斑，使目标阻断类别判定具备后验核实依据和环境干扰抑制能力，提高阻断决策的准确性、抗干扰能力和场景适配性。

19、（4）充电场站车辆热失控柔性阻断方法及系统，通过将目标阻断类别与硬切断、柔性阻断及持续监测联动，并在边缘硬切断条件、柔性阻断失效条件或模型核实超时条件成立时切换为硬切断，形成边缘安全兜底机制；同时在柔性阻断中结合定向喷淋、水幕隔离、疏散引导和声光引导控制，使处置动作能够兼顾车辆充电回路阻断、热扩散抑制、人员疏散和持续监测，从而提升热失控处置闭环的实时性、安全性和可靠性。