电动汽车电池组充电期间实时热异常检测系统及方法与流程

本发明涉及电动汽车安全监测，具体涉及一种电动汽车电池组充电期间实时热异常检测系统及方法。

背景技术：

1、现代交通系统正快速向电动化转型，这推动了电动汽车的广泛普及。从简单的住宅车库到复杂的大型商业及公共停车设施，电动汽车充电基础设施的部署已成为现代城市规划中不可或缺的一环。

2、由于电动汽车电池组能量密度较高，布置在车辆底盘沿线的电池极易因过充、电池老化、电子元件故障或物理损伤等多种原因发生过热或热失控。其中，热失控问题近年来受到越来越广泛的关注，尤其是电池过热引发火灾的情况。这类事故不仅会损坏车辆本身，还可能威胁封闭环境的安全——电动汽车在地下停车场等场所起火后，往往火势蔓延迅速且难以扑灭，极易引发灾难性事故，造成严重的财产损失。

3、当前电动汽车充电的安全性主要依赖两种独立机制：一是依靠车辆内部的电池管理系统进行电池监测；二是依靠充电基础设施内的外部过流保护装置切断严重电气故障。然而，这些防护措施存在固有局限性：过流保护仅能响应电气异常，无法检测微短路或局部电池单元退化这类细微的内部故障；此外，虽然车载电池管理系统可以有效管理车辆常规运行，但其内部传感器的覆盖密度通常不足，难以在早期发现孤立热点；同时，该系统往往独立运行，不会将实时诊断信息传输至外部网络。

4、因此，设施运营方和外部安全系统通常无法察觉早期热异常。发生过热事件时，系统响应通常要延迟到烟雾或火焰触发环境天花板探测器后才会启动；而当这些外部报警装置触发时，电池组已经进入临界热状态，开启了不可逆的热失控过程，形成传统设施安全系统无法有效应对的严重危险局面。

技术实现思路

1、为解决现有技术中存在的问题，本说明书实施例提供了一种电动汽车电池组充电期间实时热异常检测系统及方法。

2、本说明书实施例的具体技术方案如下：

3、一方面，本发明实施例提供了一种电动汽车电池组充电期间实时热异常检测系统，所述系统包括一个或多个设备、以及中央管理系统；

4、每个所述设备包括用于捕获电动汽车电池组所发射热辐射的红外传感器阵列、用于测量环境条件的湿度传感器与温度传感器、用于检测电动汽车停泊并唤醒处于休眠状态的设备的雷达感应模块以及微控制器单元；

5、所述控制器单元配置为采集并整理格式化来自所述红外传感器阵列的热数据以及湿度传感器、温度传感器的环境数据，并将所述热数据和环境数据传输至所述中央管理系统；

6、所述中央管理系统包括配置为接收来自一个或多个所述设备的所述热数据和环境数据的通信模块、以及配置为接收并分析所述热数据和所述环境数据以检测热异常并在安全阈值被超过时生成触发命令的控制服务器。

7、另一方面，本发明实施例还提供了一种电动汽车电池组充电期间实时热异常检测方法，所述方法包括：

8、采用雷达感应模块检测车位内是否有电动汽车停泊，所述雷达感应模块通过发射电波、接收及处理反射信号实现探测物体的功能；

9、在检测到存在电动汽车停泊时，将微控制器单元从休眠状态唤醒；使用红外传感器阵列对电动汽车电池组进行扫描，以采集热数据；使用湿度传感器与温度传感器采集环境数据；

10、将所述热数据与所述环境数据传输至中央管理系统；实时分析所述热数据和环境数据以检测热异常；在安全阈值被超过时生成触发指令，以向操作员发出警报并切断充电电源。

11、本发明实施例的方法至少具有如下技术效果：

12、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：本发明提供了一套独立于车辆电池管理系统的本地化检测系统，通过地面安装的红外传感器对充电过程中的电池组进行持续外部温度监测，能够在热失控蔓延前及时检测到温度异常并触发即时指令，切断充电电源并启动报警，有效提升电动汽车热失控事故的防范能力；同时集成防结露机制和低功耗唤醒机制，确保系统在各种环境条件下（例如高湿度环境下）均能可靠运行，并实现节能。

1.一种电动汽车电池组充电期间实时热异常检测系统，其特征在于，所述系统包括一个或多个设备、以及中央管理系统；

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述一个或多个设备接地安装于停车区域或充电垫区域，安装位置满足所述红外传感器阵列的探测视场覆盖车辆底盘下方。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述红外传感器阵列包含一个或多个红外传感器，所述多个红外传感器包括非接触式红外测温仪、热成像相机以及微测辐射热计阵列。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述红外传感器阵列设置有保护窗，所述保护窗对红外辐射透明，用于保护所述红外传感器阵列免受灰尘、湿气及物理损伤。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述微控制器单元利用所述湿度传感器与温度传感器提供的环境数据计算露点温度，并判断所述红外传感器阵列的保护窗上是否会形成冷凝。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，计算所述露点温度的公式为：

7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述红外传感器阵列的保护窗处设置有加热元件，所述加热元件用于提升所述保护窗的温度；

8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述微控制器单元判断所述红外传感器阵列的保护窗上是否会形成冷凝的规则为：

9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述加热元件的加热时长根据以下公式计算：

10.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述雷达感应模块发射电波信号，接收由车体反射的信号来生成用于微控制器单元的唤醒信号。

11.根据权利要求10所述的系统，其特征在于，当未检测到电动汽车停泊时，所述雷达感应模块处于所述休眠状态，所述休眠状态为低功耗占空比状态，所述低功耗占空比状态为所述雷达感应模块的功耗低于预设功耗阈值并按预定时间间隔周期性启动检测的状态；

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，当检测到电动汽车停泊时，所述雷达感应模块生成并输出硬件中断信号，所述硬件中断信号由所述微控制器单元通过中断引脚接收，促使所述微控制器单元退出低功耗占空比状态并进入激活状态；

13.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述通信模块的通信协议包括wifi、bluetooth、lora、2g、3g、4g和/或5g。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述控制服务器用于根据接收到的所述热数据计算电池温度参数，根据所述环境数据计算安全阈值，并根据所述电池温度参数超出所述安全阈值时生成触发指令。

15.根据权利要求14所述的系统，其特征在于，所述电池温度参数包括电池表面温度、温度变化率和/或热加速度；

16.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，判断所述电池表面温度是否超过温度限值的公式为：

17.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，判断所述温度变化率是否超过报警阈值的公式为：

18.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，判断所述热加速度是否超过临界加速度常数的公式为：

19.根据权利要求15所述的系统，其特征在于，判断所述电池温度参数是否超过所述安全阈值，还包括：

20.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述触发命令被发送至一个或多个下级响应系统，所述下级响应系统包括警报系统、切断系统、灭火系统、通风系统和/或应急照明系统。

21.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述中央管理系统设置于停车设施现场，或远程部署于基于云的基础设施中。

22.根据权利要求21所述的系统，其特征在于，所述停车设施现场内的一个停车位内安装一个或多个所述设备。

23.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，通过图形用户界面、基于web的仪表板、移动应用程序或与现有设施管理系统集成的方式将所述系统的输出提供给用户。

24.根据权利要求23所述的系统，其特征在于，所述用户包括停车设施运营商、物业管理人员、充电站运营商、楼宇安全人员和/或车辆所有者。

25.一种电动汽车电池组充电期间实时热异常检测方法，其特征在于，所述方法包括：

26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述环境数据计算露点，并激活加热元件以防止所述红外传感器阵列的保护窗上发生冷凝。

27.根据权利要求26所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在激活所述加热元件后的冷却期间暂停热数据采集，并在冷却结束后恢复所述热数据的采集。

28.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：