CN112345139A - 一种基于电池箱体上的压力检测方法 - Google Patents

一种基于电池箱体上的压力检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于电池箱体上的压力检测方法，所述电池箱包括箱体和若干单体电池，所述箱体上设有压力检测系统，所述压力检测系统包括图像获取及输出单元、计算机模拟程序单元、显示单元和存储单元，通过图像获取及输出单元对每节单体电池的形变图像进行获取并将其输出到计算机模拟程序单元，计算机模拟程序单元根据形变量及其对应时间段计算出所有单体电池的平均形变速率，调取存储单元内对应时间段的用户操作信息，将其反馈给显示单元，本发明的有益效果在于：用户通过反馈结果可知哪些操作对电池寿命有影响，从而避免此类操作，根据反馈频率可知电池使用情况，对电池系统进行实时管理，以达到延长电池寿命的效果。

Description

一种基于电池箱体上的压力检测方法
技术领域
本发明涉及电池管理技术领域，具体为一种基于电池箱体上的压力检测方法。
背景技术
电池箱是由若干单体电池、箱体、电池管理系统及相关安装结构件等组成的成组电池，电池箱的作用在于能帮助电池通风散热、绝缘防水且免受碰撞，电池管理系统可以智能化的管理和维护各个电池单元，在电池使用过程中，一旦电池之间的电压差异太大或是电压下降速度太快，都有可能产生电流不平衡的情况，从而造成电池内部压力增加，使得组成电池的化学成分混合液体积发生变化，一旦体积变化太大即超过电池外壳限制的固定体积所能负荷的程度时，电池外壳就会因为承受不住内部压力发生爆炸的情况，因此需要对电池内压进行实时检测从而保障用户在使用过程中的人身安全。
然而现有技术检测压力的方法仍然存在诸多不足，周边有强磁场、粉尘等都会对检测结果产生影响，因环境因素对检测精度影响大，所以无法在电池使用过程中实时进行压力测试，且无法检测到所有单体电池的内压情况，由于信号延迟误差，导致无法及时获取检测数据，同样温度、湿度也是影响检测结果精度的原因。
基于上述问题，亟待提出一种基于电池箱体上的压力检测方法，在电池使用过程中，能不受环境影响实时获取数据，并根据所获取的数据进行快速分析，用户根据分析结果可得知哪些操作对电池寿命有影响，从而可以避免此类操作，同时根据反馈频率可知电池使用情况，用户针对电池使用情况对电池系统进行实时管理与保养，以达到延长电池使用寿命的效果。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电池箱体上的压力检测方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种基于电池箱体上的压力检测方法，所述电池箱包括箱体和若干单体电池，所述箱体上设置有压力检测系统，所述压力检测系统包括图像获取及输出单元、计算机模拟程序单元、显示单元和存储单元，所述图像获取及输出单元负责对每节单体电池的形变图像进行获取并将其输出到计算机模拟程序单元，所述计算机模拟程序单元分别与图像获取及输出单元、显示单元和存储单元连接，所述存储单元负责存储对应时间段内的用户操作信息，所述计算机模拟程序单元负责形变特征点的提取，同时根据形变图像中的形变量及其对应的时间段信息计算出形变速率并绘制形变速率-时间段曲线图，根据形变速率-时间段曲线图计算出对应时间段内所有单体电池的平均形变速率，进而计算相邻两个时间段的平均形变速率增长率，并调取存储单元内相应的的用户操作信息，计算机模拟程序单元对平均形变速率增长率最大值所对应的两个时间段的操作信息进行分析，取该时间段相较于上一时间段用户新增的操作，并将新增的操作信息存入存储单元，设置存入次数阈值，调取一定时间段内存入次数大于等于存入次数阈值的操作，将该操作信息反馈给显示单元，所述显示单元向用户反馈计算机模拟程序单元的调取结果，
所述压力检测方法包括以下步骤：
S1：对每个单体电池进行按顺序编号，在电池箱进行工作时，通过图像获取及输出单元实时获取每个单体电池的形变图像并将其传输到计算机模拟程序单元，形变图像与单体电池的编号相对应；
S2：根据计算机模拟程序单元获取到的形变图像的时间段信息，记录下该时间段内用户进行的操作信息，并将其存储在存储单元内；
S3：计算机模拟程序单元提取单体电池形变图像上的形变特征点，根据获取到的形变图像的时间段信息以及该时间段内形变特征点的形变量，计算出形变速率，绘制出形变速率-时间段曲线图；
S4：计算机模拟程序单元对每个单体电池的形变速率-时间段曲线图进行分析，计算得出对应时间段内所有单体电池的平均形变速率；
S5：计算机模拟程序单元获取平均形变速率大于等于形变速率阈值的时间段，调取存储单元内对应时间段内的操作信息；
S6：计算机模拟程序单元进一步计算步骤S5中所述时间段对应上一时间段的平均形变速率增长率，取平均形变速率增长率最大值；
S7：计算机模拟程序单元对步骤S6中平均形变速率增长率最大值所对应的两个时间段的操作信息进行分析，取步骤S5中所述时间段相较于上一时间段用户新增的操作，并将操作信息存入存储单元；
S8：计算机模拟程序单元对步骤S7中每次存入的操作信息进行统计分析，调取一定时间段内存入次数大于等于存入次数阈值的操作，计算机模拟程序单元将对应的操作信息通过显示单元反馈给用户，当该时间段内反馈频率大于等于反馈频率阈值时，显示单元给用户显示提示信息，所述反馈频率为该时间段内的反馈次数。
进一步的，所述图像及输出单元包括高速摄像机，所述图像获取及输出单元定时获取所有单体电池的形变图像，在电池使用过程中，可以不受环境影响实时获取所有单体电池的形变图像，通过定时获取，方便根据对应时间段进行相应的平均形变速率计算。
进一步的，所述步骤S2中的时间段信息为图像获取及输出单元每一次采集形变图像的时间间隔，所述时间间隔相等，单体电池和所属形变图像对应，时间间隔相等保证了计算结果的准确性与合理性。
进一步的，所述步骤S2存储单元存储的内容格式为时间段和操作信息对应，方便计算机模拟程序单元根据时间段查询相应的操作信息。
进一步的，所述步骤S3中的形变特征点提取方式为，在单体电池的中间部位横截面的圆周上取分隔距离相等的若干个形变特征点，因为电池在使用过程中的形变位置无法确定，但可以确定的是物体因为内压而导致的膨胀一般从物体中部开始，故选取单体电池的中间部位上分隔距离相等的若干个形变特征点，这样设置的好处在于数据采集的针对性以及取少量针对性的形变特征点而节省了大量计算时间。
进一步的，所述步骤S3中的形变量为单体电池在相邻两个时间段内的相应形变特征点的变化距离，形变量取若干个形变特征点中对应的形变量最大值，取最大值是考虑到了电池使用情况的最坏结果，提前预警，让用户提早进行电池管理与针对性的保养。
进一步的，所述步骤S3中形变速率的计算公式如下：
Figure BDA0002721310490000031
其中，Va是编号为a的单体电池的平均速率，Si为第i张形变图像中对应单体电池的形变量，Si-1为第i-1张形变图像中对应单体电池的形变量，Ti为采集第i-1张形变图像和第i张形变图像之间的时间间隔。
进一步的，所述步骤S4中平均形变速率计算公式如下：
Figure BDA0002721310490000041
其中，Vbi为对应时间段Ti内所有单体电池的平均形变速率，V1为对应时间段Ti内编号为1的单体电池的形变速率，V2为对应时间段Ti内编号为2的单体电池的形变速率，...，Vn为对应时间段Ti内编号为n的单体电池的形变速率，n为单体电池的个数。
进一步的，所述步骤S6中平均形变速率增长率的计算公式如下：
Figure BDA0002721310490000042
其中，Vbi为对应时间段Ti内所有单体电池的形变速率，Vbi-1为对应时间段Ti-1内所有单体电池的形变速率，Ci为时间段Ti-1到时间段Ti的平均形变速率增长率。
与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：本发明在电池使用过程中，可以不受环境影响实时获取数据，并对获取到的数据进行快速分析，用户通过分析结果可知哪些操作对电池寿命有影响，从而可以避免此类操作，同时根据反馈频率可知电池使用情况，用户针对电池使用情况对电池系统进行实时管理与保养，以达到延长电池使用寿命的效果。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明一种基于电池箱体上的压力检测方法的步骤示意图；
图2是本发明一种基于电池箱体上的压力检测方法的压力检测系统的模块示意图。
具体实施方式
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-2，本发明提供技术方案：
一种基于电池箱体上的压力检测方法，电池箱包括箱体和若干单体电池，箱体上设置有压力检测系统，压力检测系统包括图像获取及输出单元、计算机模拟程序单元、显示单元和存储单元，图像获取及输出单元负责对每节单体电池的形变图像进行获取并将其输出到计算机模拟程序单元，计算机模拟程序单元分别与图像获取及输出单元、显示单元和存储单元连接，存储单元负责存储对应时间段内的用户操作信息，计算机模拟程序单元负责形变特征点的提取，同时根据形变图像中的形变量及其对应的时间段信息计算出形变速率并绘制形变速率-时间段曲线图，根据形变速率-时间段曲线图计算出对应时间段内所有单体电池的平均形变速率，进而计算相邻两个时间段的平均形变速率增长率，并调取存储单元内相应的的用户操作信息，计算机模拟程序单元对平均形变速率增长率最大值所对应的两个时间段的操作信息进行分析，取该时间段相较于上一时间段用户新增的操作，并将新增的操作信息存入存储单元，设置存入次数阈值，调取一定时间段内存入次数大于等于存入次数阈值的操作，将该操作信息反馈给显示单元，所述显示单元向用户反馈计算机模拟程序单元的调取结果，
压力检测方法包括以下步骤：
S1：对每个单体电池进行按顺序编号，在电池箱进行工作时，通过图像获取及输出单元实时获取每个单体电池的形变图像并将其传输到计算机模拟程序单元，形变图像与单体电池的编号相对应；
S2：根据计算机模拟程序单元获取到的形变图像的时间段信息，时间段信息为计算机模拟程序单元接收到的两张相邻形变图像的时间间隔，记录下该时间段内用户进行的操作信息，并将其存储在存储单元内；
S3：计算机模拟程序单元提取单体电池形变图像上的形变特征点，截取单体电池的中间部位横截面上的圆周，在圆周上取分隔距离相等的若干个形变特征点，根据获取到的时间段信息以及该时间段内形变特征点的形变量，形变量取形变特征点中对应的形变量的最大值，计算出形变速率，绘制出形变速率-时间段曲线图，形变速率的计算公式如下：
Figure BDA0002721310490000051
其中，Va是编号为a的单体电池的平均速率，Si为第i张形变图像中对应单体电池的形变量，Si-1为第i-1张形变图像中对应单体电池的形变量，Ti为采集第i-1张形变图像和第i张形变图像之间的时间间隔；
S4：计算机模拟程序单元对每个单体电池的形变速率-时间段曲线图进行分析，计算得出对应时间段内所有单体电池的平均形变速率，计算公式如下：
Figure BDA0002721310490000052
其中，Vbi为对应时间段Ti内所有单体电池的平均形变速率，V1为对应时间段T内编号为1的单体电池的形变速率，V2为对应时间段Ti内编号为2的单体电池的形变速率，...，Vn为对应时间段Ti内编号为n的单体电池的形变速率，n为单体电池的个数；
S5：计算机模拟程序单元获取平均形变速率大于等于形变速率阈值的时间段，调取存储单元内对应时间段内的操作信息；
S6：计算机模拟程序单元进一步计算步骤S5中所述时间段对应上一时间段的平均形变速率增长率，取平均形变速率增长率最大值，平均形变速率增长率的计算公式如下：
Figure BDA0002721310490000061
其中，Vbi为对应时间段Ti内所有单体电池的形变速率，Vbi-1为对应时间段Ti-1内所有单体电池的形变速率，Ci为时间段Ti-1到时间段Ti的平均形变速率增长率；
S7：计算机模拟程序单元对步骤S6中平均形变速率增长率最大值所对应的两个时间段的操作信息进行分析，取步骤S5中所述时间段相较于上一时间段用户新增的操作，并将操作信息存入存储单元；
S8：计算机模拟程序单元对步骤S7中每次存入的操作信息进行统计分析，调取一定时间段内存入次数大于等于存入次数阈值的操作，计算机模拟程序单元将对应的操作信息通过显示单元反馈给用户，当该时间段内反馈频率大于等于反馈频率阈值时，显示单元给用户显示提示信息。
取平均形变速率大于等于形变速率的时间段，计算该时间段对应上一时间段的平均形变速率增长率，当增长率明显过快的时候，将该时间段相较与上一时间段内用户新增的操作存入到存储单元，后续计算机模拟程序单元会对每一次存入到存储单元的操作信息进行统计分析，将其中存数次数较多的操作信息定义为对形变速率影响关键的操作，所述操作包括熄火后长时间使用车载电器、不拔掉外接设备、忘关车灯和空调等，进而将此类操作信息输出到显示单元，通过显示单元反馈给用户，用户根据显示结果就可得知这些操作对电池使用寿命有影响，从而在以后的使用过程中可以尽量避免此类操作，若一定时间段内反馈频率大于等于反馈频率阈值，显示单元会给用户提示信息，例如“近段时间由于熄火后长时间使用车载电器、忘关车灯和空调等操作导致电池健康状态不佳”，根据提示信息可知电池使用情况，用户针对电池使用情况对电池系统进行实时管理与保养，以达到延长电池使用寿命的效果。
上述一种基于电池箱体上的压力检测方法，在电池使用过程中，可以不受环境影响实时获取所有单体电池的形变图像，通过定时获取，方便根据对应时间段进行相应的平均形变速率计算，单体电池和所属形变图像对应，时间间隔相等保证了计算结果的准确性与合理性，方便计算机模拟程序单元根据时间段查询相应的操作信息，同时因为电池在使用过程中的形变位置无法确定，但可以确定的是物体因为内压而导致的膨胀一般从物体中部开始，故选取单体电池的中间部位上分隔距离相等的若干个形变特征点，这样设置的好处在于数据采集的针对性以及取少量针对性的形变特征点而节省了大量计算时间，形变量取若干个形变特征点中对应的形变量最大值，取最大值是考虑到了电池使用情况的最坏结果，提前预警，让用户提早进行电池管理与针对性的保养。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种基于电池箱体上的压力检测方法，其特征在于：所述电池箱包括箱体和若干单体电池，所述箱体上设置有压力检测系统，所述压力检测系统包括图像获取及输出单元、计算机模拟程序单元、显示单元和存储单元，所述图像获取及输出单元负责对每节单体电池的形变图像进行获取并将其输出到计算机模拟程序单元，所述计算机模拟程序单元分别与图像获取及输出单元、显示单元和存储单元连接，所述存储单元负责存储对应时间段内的用户操作信息，所述计算机模拟程序单元负责形变特征点的提取，同时根据形变图像中的形变量及其对应的时间段信息计算出形变速率并绘制形变速率-时间段曲线图，根据形变速率-时间段曲线图计算出对应时间段内所有单体电池的平均形变速率，进而计算相邻两个时间段的平均形变速率增长率，并调取存储单元内相应的的用户操作信息，计算机模拟程序单元对平均形变速率增长率最大值所对应的两个时间段的操作信息进行分析，取该时间段相较于上一时间段用户新增的操作，并将新增的操作信息存入存储单元，设置存入次数阈值，调取一定时间段内存入次数大于等于存入次数阈值的操作，将该操作信息反馈给显示单元，所述显示单元向用户反馈计算机模拟程序单元的调取结果以及提示信息，
所述压力检测方法包括以下步骤：
S1：对每个单体电池进行按顺序编号，在电池箱进行工作时，通过图像获取及输出单元实时获取每个单体电池的形变图像并将其传输到计算机模拟程序单元，形变图像与单体电池的编号相对应；
S2：根据计算机模拟程序单元获取到的形变图像的时间段信息，记录下该时间段内用户进行的操作信息，并将其存储在存储单元内；
S3：计算机模拟程序单元提取单体电池形变图像上的形变特征点，根据获取到的形变图像的时间段信息以及该时间段内形变特征点的形变量，计算出形变速率，绘制出形变速率-时间段曲线图；
S4：计算机模拟程序单元对每个单体电池的形变速率-时间段曲线图进行分析，计算得出对应时间段内所有单体电池的平均形变速率；
S5：计算机模拟程序单元获取平均形变速率大于等于形变速率阈值的时间段，调取存储单元内对应该时间段内的操作信息；
S6：计算机模拟程序单元进一步计算步骤S5中所述时间段对应上一时间段的平均形变速率增长率，取平均形变速率增长率最大值；
S7：计算机模拟程序单元对步骤S6中平均形变速率增长率最大值所对应的两个时间段的操作信息进行分析，取步骤S5中所述时间段相较于上一时间段用户新增的操作，并将新增的操作信息存入存储单元；
S8：计算机模拟程序单元对步骤S7中每次存入的操作信息进行统计分析，调取一定时间段内存入次数大于等于存入次数阈值的操作，计算机模拟程序单元将对应的操作信息通过显示单元反馈给用户，当该时间段内的反馈频率大于等于反馈频率阈值时，显示单元给用户显示提示信息。
2.根据权利要求1所述的一种基于电池箱体上的压力检测方法，其特征在于：所述图像及输出单元包括高速摄像机，所述图像获取及输出单元定时获取所有单体电池的形变图像。
3.根据权利要求1所述的一种基于电池箱体上的压力检测方法，其特征在于：所述步骤S2中的时间段为图像获取及输出单元每一次采集形变图像的时间间隔，所述时间间隔相等。
4.根据权利要求1所述的一种基于电池箱体上的压力检测方法，其特征在于：所述步骤S2存储单元存储的内容格式为时间段和操作信息对应。
5.根据权利要求1所述的一种基于电池箱体上的压力检测方法，其特征在于：所述步骤S3中的形变特征点提取方式为，截取单体电池的中间部位横截面上的圆周，在圆周上取分隔距离相等的若干个形变特征点。
6.根据权利要求1所述的一种基于电池箱体上的压力检测方法，其特征在于：所述步骤S3中的形变量为单体电池在相邻两个时间段内的相应形变特征点的变化距离，形变量取若干个形变特征点中对应的形变量最大值。
7.根据权利要求1所述的一种基于电池箱体上的压力检测方法，其特征在于：所述步骤S3中形变速率的计算公式如下：
Figure FDA0002721310480000021
其中，Va是编号为a的单体电池的平均速率，Si为第i张形变图像中对应单体电池的形变量，Si-1为第i-1张形变图像中对应单体电池的形变量，Ti为采集第i-1张形变图像和第i张形变图像之间的时间间隔。
8.根据权利要求1所述的一种基于电池箱体上的压力检测方法，其特征在于：所述步骤S4中平均形变速率计算公式如下：
Figure FDA0002721310480000031
其中，Vbi为对应时间段Ti内所有单体电池的平均形变速率，V1为对应时间段Ti内编号为1的单体电池的形变速率，V2为对应时间段Ti内编号为2的单体电池的形变速率，...，Vn为对应时间段Ti内编号为n的单体电池的形变速率，n为单体电池的个数。
9.根据权利要求1所述的一种基于电池箱体上的压力检测方法，其特征在于：所述步骤S6中平均形变速率增长率的计算公式如下：
Figure FDA0002721310480000032
其中，Vbi为对应时间段Ti内所有单体电池的形变速率，Vbi-1为对应时间段Ti-1内所有单体电池的形变速率，Ci为时间段Ti-1到时间段Ti的平均形变速率增长率。
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