CN116714474A - 一种换电柜运行智能监控管理系统及换电柜 - Google Patents
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Abstract
本发明属于换电柜运行管理领域，涉及到一种换电柜运行智能监控管理系统及换电柜，本发明一方面从目标换电柜的充电安全和放电安全两方面综合分析目标换电柜的换电运行安全系数，另一方面将目标换电柜风扇组件在设定监测周期内的风控吻合指数、风控效益指数以及风控风险指数结合分析目标换电柜的风控调节安全系数，再将目标换电柜的换电运行安全系数与风控调节安全系数结合，综合评估目标换电柜的运行安全系数，据此进行安全预警，有效实现目标换电柜运行安全评估的准确性和及时性，从而避免目标换电柜安全事故的发生，对现阶段换电柜智能监测管理系统做进一步完善和普及，进而为电动车行业带来更多的便利和安全保障。
Description
技术领域
本发明属于换电柜运行管理领域，涉及到一种换电柜运行智能监控管理系统及换电柜。
背景技术
在当今快速发展的电动车领域，换电柜作为电动车充电和电池管理的重要设备，正扮演着越来越重要的角色，为了确保电动车的可靠运行和用户的便利体验，换电柜运行智能监测管理逐渐成为行业的趋势和要求。
传统的换电柜运行监测管理方式主要依赖人工巡检和手动操作，存在许多局限性和风险。例如人工巡检存在人员资源和时间成本高的问题，同时也难以及时准确地获取换电柜内部的运行状况和数据统计，而手动操作容易出现人为失误和操作不规范，可能导致设备故障、电池寿命缩短以及安全隐患。为了克服这些问题，现阶段已引入换电柜运行智能监测管理系统成为一种创新的解决方案，其主要利用物联网、云计算、传感器技术和大数据分析等先进技术，实现对换电柜的实时监测、远程控制和智能化管理，虽然在一定程度上能够满足当前的管理需求，但仍存在一定的局限性，其具体表现在：1、现阶段换电柜运行智能监测管理系统多针对换电柜的充电安全进行细致化地分析，忽略了换电柜放电过程中存在的安全隐患，导致监测到的换电柜换电安全结果不具有可靠性和准确性，另外在换电柜充电安全分析时，多侧重于充电效率合理性分析，缺乏针对电池组充电需求不符合情况以及温升异常情况进行排查，导致充电安全方面的监测分析结果亦存在片面性，进而使得后续换电柜运行不稳定，并影响用户的使用体验。
2、现阶段换电柜运行智能监测管理系统针对风控安全评估时主要关注于风控效益是否达标，未考虑到风扇组件的当前转速是否与当前的温控需求吻合以及换电柜内外部环境是否对风控产生风险，导致换电柜风控安全评估不具有科学性和精确性，使得换电柜相关工作人员无法及时准确地了解换电柜风控系统的有效运行程度，进而可能导致换电柜安全事故的发生。
发明内容
鉴于此，为解决上述背景技术中所提出的问题，现提出一种换电柜运行智能监控管理系统及换电柜。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：本发明的第一方面提供一种换电柜运行智能监控管理系统，包括：换电柜运行过程监测模块，用于对目标换电柜在设定监测周期内的运行过程参数进行监测。
换电柜换电运行安全分析模块，用于分析目标换电柜在设定监测周期内的充电安全系数和放电安全系数，综合评估目标换电柜的换电运行安全系数。
换电柜风控状态监测模块，用于对目标换电柜风扇组件在设定监测周期内的运行状态参数进行监测。
换电柜风控调节安全分析模块，用于获取目标换电柜相关环境信息，计算目标换电柜风扇组件在设定监测周期内的风控吻合指数、风控效益指数以及风控风险指数，进而分析目标换电柜的风控调节安全系数。
换电柜运行安全评估模块，用于综合评估换电柜的运行安全系数，据此进行目标换电柜运行安全预警。
云数据库，用于存储各型号各规格电池组的总容量和电压-容量特性曲线图，存储换电柜各温控需求因子范围对应的风控转速。
作为一种优选，所述运行过程参数包括充电相关参数和放电相关参数。
其中所述充电相关参数包括在充电开始前组成各充电电池组的各单体电池的电量、各充电电池组在各充电监测时间点的总电量和温度。
所述放电相关参数包括在放电开始前各放电电池组的电压值、各放电电池组在各放电监测时间点的总电量和温度。
作为一种优选，所述分析目标换电柜在设定监测周期内的充电安全系数，其具体过程为：从充电相关参数中提取在充电开始前组成各充电电池组的各单体电池的电量，将其与预设的换电柜电池充电触发电量进行比对，若某单体电池的电量小于或等于预设的换电柜电池充电触发电量，将该单体电池记为待充电电池，统计在充电开始前各充电电池组的待充电电池数量sn，其中n表示各充电电池组的编号，n＝1，2，K，a，获取组成各充电电池组的单体电池总数量s′n，由公式得到各充电电池组的充电需求符合度，其中η1表示预设的达到充电需求的电池组的待充电电池数量与单体电池总数量比值。
从充电相关参数中提取各充电电池组在各充电监测时间点的总电量和温度，分别记为其中k表示各充电监测时间点的编号，k＝1，2，K，c，由公式/>得到目标换电柜各充电电池组的充电效率，其中c表示充电监测时间点的数量，/>表示第n个充电电池组在第k+1个充电监测时间点的总电量，Δt0表示预设的充电监测时间点间隔的时长。
由公式得到目标换电柜各充电电池组的温升指数，其中/>表示第n个充电电池组在第k-1个充电监测时间点的温度。
分析目标换电柜在设定监测周期内的充电安全系数，其计算公式为：其中μ0表示预设的换电柜电池组标准充电效率，σ0表示预设的换电柜电池组合理温升指数阈值，a表示目标换电柜的充电电池组数量，e表示自然常数。
作为一种优选，所述分析目标换电柜在设定监测周期内的放电安全系数，其具体过程为：从放电相关参数中提取在放电开始前各放电电池组的电压值，根据目标换电柜电池组的型号与规格，从云数据库中提取的目标换电柜电池组的总容量和电压-容量特性曲线图，进而获取在放电开始前各放电电池组电压值对应的容量，将其与目标换电柜电池组的总容量作差，得到目标换电柜在放电开始前各放电电池组的剩余容量，与预设的电池组放电触发剩余容量进行比对，若某放电电池组的剩余容量小于或等于预设的电池组放电触发剩余容量，将该放电电池组的放电需求符合度记为1，反之记为0，得到各放电电池组的的放电需求符合度 其中m表示各放电电池组的编号，m＝1，2，K，b。
从放电相关参数中提取各放电电池组在各放电监测时间点的总电量其中x表示各放电监测时间点的编号，x＝1，2，K，z，由公式/>得到目标换电柜各放电电池组的放电效率，Δt1表示预设的放电监测时间点间隔的时长。
从放电相关参数中提取各放电电池组在各放电监测时间点的温度，同上述目标换电柜各充电电池组的温升指数的计算方法一致，得到目标换电柜各放电电池组的温升指数βm。
分析目标换电柜在设定监测周期内的放电安全系数，其计算公式为：其中φ0表示预设的换电柜电池组标准放电效率，b表示目标换电柜的放电电池组数量。
作为一种优选，所述综合评估目标换电柜的换电运行安全系数，其计算公式为：其中/>分别表示预设的目标换电柜的充电安全系数、放电安全系数对应换电运行安全评估的权重占比。
作为一种优选，所述运行状态参数包括风扇组件的当前转速、转轴轴向间隙、各叶片的形变度和灰尘浓度、各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值以及各电池柜的降温温度值。
所述相关环境信息包括目标换电柜所处地理位置当前的温度值、目标换电柜各电池柜当前的内部温度值、目标换电柜内部的灰尘浓度和湿度。
作为一种优选，所述分析目标换电柜的风控调节安全系数，其具体过程为：从相关环境信息中提取目标换电柜各电池柜当前的内部温度值yi，其中i表示目标换电柜各电池柜的编号，i＝1，2，K，p，从中提取电池柜当前最高内部温度值ymax，同时通过均值计算得到电池柜当前的平均内部温度值
分析目标换电柜当前的温控需求因子，其计算公式为：其中y′、Δy分别为设定电池柜内部适宜的运行温度值、温度差值，ε为设定的温控需求评估修正补偿因子。
根据目标换电柜当前的温控需求因子，从云数据库中提取目标换电柜当前的温控需求因子所处范围对应的风控转速v′。
根据运行状态参数中风扇组件的转轴轴向间隙、各叶片的形变度和灰尘浓度，分析得到目标换电柜风扇组件的修正补偿转速Δv。
从运行状态参数中提取风扇组件的当前转速v，由公式得到目标换电柜的风扇组件在设定监测周期内的风控吻合指数。
从运行状态参数中提取各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值和各电池柜的降温温度值，分析目标换电柜在设定监测周期内的风控效益指数δ效益。
根据目标换电柜的相关环境信息，分析得到目标换电柜在设定监测周期内的风控风险指数δ风险。
分析目标换电柜的风控调节安全系数，其计算公式为：其中j1、j2分别为设定的风控效益指数、风控风险指数对应风控调节安全评估的占比权重。
作为一种优选，所述分析目标换电柜的风扇组件在设定监测周期内的风控效益指数和风控风险指数，其具体过程为：根据各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值，绘制目标换电柜在设定监测周期内的整体降温变化曲线，与其设定参照的降温变化曲线进行重叠对比，得到重合曲线长度以及整体降温变化曲线位于其参照曲线上方的曲线段总长，分别记为l曲和l上。
获取目标换电柜在设定监测周期内的整体降温变化曲线总长度l整，计算目标换电柜的整体风控效益指数ψ整，其中h1、h2分别为设定的重合曲线比、上方曲线比对应整体风控效益评估占比权重，τ为设定的整体风控效益评估修正因子，k曲、k上分别为设定参照的重合曲线长度比、上方曲线长度比。
根据目标换电柜在各设定时间点各电池柜的降温温度值,按照目标换电柜的整体风控效益指数的分析方式同理分析得到目标换电柜的各电池柜的风控效益指数，通过均值计算得到目标换电柜的局部风控效益指数ψ局。
计算目标换电柜在设定监测周期内的风控效益指数其中ω1、ω2分别为设定的整体风控效益、局部风控效益对应风控效益评估占比权重，ρ为设定的风控效益评估修正因子。
根据相关环境信息中目标换电柜所处地理位置当前的温度值目标换电柜内部的灰尘浓度f和湿度d，由公式/>得到目标换电柜在设定监测周期内的风控风险指数，其中y″、d0分别表示预设的换电柜的所处环境适宜温度值、内部适宜湿度值，f0表示预设的参照灰尘浓度。
作为一种优选，所述综合评估目标换电柜的运行安全系数，其计算公式为：其中/>分别表示预设的换电运行安全系数、风控调节安全系数对应目标换电柜的运行安全评估占比权重。
本发明的第二方面提供一种换电柜，换电柜包括换电柜主体以及换电柜运行智能监控管理系统，所述换电柜主体与换电柜运行智能监控管理系统的控制电路连接。
相较于现有技术，本发明的有益效果如下：(1)本发明通过将分析得到的目标换电柜各充电电池组的充电需求符合度、充电效率以及温升指数结合，综合评估目标换电站在设定监测周期内的充电安全系数，大大规避了现阶段换电柜运行智能监测管理系统针对换电柜充电安全分析的不合理性和片面性，为后续目标换电柜的换电运行安全评估提供可靠的数据支持。
(2)本发明通过对目标换电柜各放电电池组的放电需求符合度、放电效率以及温升指数进行分析，进而得到目标换电站在设定监测周期内的放电安全系数，弥补了现有技术中对这一层面关注度不高的缺陷，进而保障目标换电柜换电运行安全分析的准确性。
(3)本发明通过从目标换电柜的充电安全和放电安全两方面综合分析目标换电柜的换电运行安全系数，更全面准确地掌握目标换电柜运行过程可能存在的安全隐患，进而有效提高目标换电柜的运行可靠性、降低维护成本、提升用户体验。
(4)本发明通过将目标换电柜的风扇组件在设定监测周期内的风控吻合指数、风控效益指数以及风控风险指数结合分析目标换电柜的风控调节安全系数，使得目标换电柜风控安全评估具有科学性和精确性，确保换电柜相关工作人员能够及时准确地了解目标换电柜风控系统的有效运行程度，进而有效避免目标换电柜安全事故的发生。
(5)本发明从目标换电柜的换电运行安全与风控调节安全两方面综合分析目标换电柜的运行安全系数，据此进行目标换电柜运行安全预警，对现阶段换电柜智能监测管理系统做进一步完善和普及，从而为电动车行业带来更多的便利和安全保障。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明系统结构示意图。
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。
实施例1
请参阅图1所示，本发明提供一种换电柜运行智能监控管理系统，具体模块分布如下：换电柜运行过程监测模块、换电柜换电运行安全分析模块、换电柜风控状态监测模块、换电柜风控调节安全分析模块、换电柜运行安全评估模块和云数据库，其中模块之间的连接关系为：换电柜换电运行安全分析模块与换电柜运行过程监测模块连接，换电柜风控调节安全分析模块与换电柜风控状态监测模块连接，换电柜风控调节安全分析模块、换电柜换电运行安全分析模块均分别与换电柜运行安全评估模块、云数据库连接。
所述换电柜运行过程监测模块，用于对目标换电柜在设定监测周期内的运行过程参数进行监测。
具体地，所述运行过程参数包括充电相关参数和放电相关参数。
其中所述充电相关参数包括在充电开始前组成各充电电池组的各单体电池的电量、各充电电池组在各充电监测时间点的总电量和温度。
所述放电相关参数包括在放电开始前各放电电池组的电压值、各放电电池组在各放电监测时间点的总电量和温度。
需要说明的是，上述目标换电柜在设定监测周期内的运行过程参数是根据目标换电柜内各单体电池内部安装的电池管理系统BMS获取并上传至后台得到的，单体电池内部安装的电池管理系统BMS能够实施掌握单体电池的充放电状态、充放电起始点、电量、温度以及电压值，各充放电电池组均设有编号其内部组成的各单体电池亦设有独立编号，在放电开始前对组成各放电电池组的各单体电池的电压值进行均值计算，得到在放电开始前各放电电池组的电压值，在各充电监测时间点对各充电电池组内部的各单体电池的电量进行统计，得到各充电电池组在各充电监测时间点的总电量。
在各充电监测时间点对各充电电池组内部的各单体电池的温度进行均值计算，得到各充电电池组在各充电监测时间点的温度。
同理得到各放电电池组在各放电监测时间点的总电量和温度。
所述换电柜换电运行安全分析模块，用于分析目标换电柜在设定监测周期内的充电安全系数和放电安全系数，综合评估目标换电柜的换电运行安全系数。
进一步需要说明的是，上述充电电池组是指当电池组的电量下降到一定程度时，需要进行充电以恢复储能容量的电池组，在换电柜中，充电电池组主要用于接受电源供应，通过充电过程将电能储存到电池组中，以备后续使用。
放电电池组是指从电池组中释放储存能量的电池组，换电柜通常需要进行电池组放电的情况有两种：一是为满足用户需求，当用户需要从换电柜获取电能充电时，放电电池组会释放储存的电能来为用户设备供电，二是为了系统调节，在电池组中如果有一定数量的单体电池长时间处于满电状态，导致电池组剩余容量不足，并可能引发电池容量不均衡和寿命缩短等问题，为满足系统需求和供需平衡，换电柜需要适时释放部分电池组储存的电能，以实现电力调节和平衡。
本发明主要针对第二种放电情况进行各放电电池组的放电需求符合度分析。
具体地，所述分析目标换电柜在设定监测周期内的充电安全系数，其具体过程为：从充电相关参数中提取在充电开始前组成各充电电池组的各单体电池的电量，将其与预设的换电柜电池充电触发电量进行比对，若某单体电池的电量小于或等于预设的换电柜电池充电触发电量，将该单体电池记为待充电电池，统计在充电开始前各充电电池组的待充电电池数量sn，其中n表示各充电电池组的编号，n＝1，2，K，a，获取组成各充电电池组的单体电池总数量s′n，由公式得到各充电电池组的充电需求符合度，其中η1表示预设的达到充电需求的电池组的待充电电池数量与单体电池总数量比值。
从充电相关参数中提取各充电电池组在各充电监测时间点的总电量和温度，分别记为其中k表示各充电监测时间点的编号，k＝1，2，K，c，由公式/>得到目标换电柜各充电电池组的充电效率，其中c表示充电监测时间点的数量，/>表示第n个充电电池组在第k+1个充电监测时间点的总电量，Δt0表示预设的充电监测时间点间隔的时长。
由公式得到目标换电柜各充电电池组的温升指数，其中/>表示第n个充电电池组在第k-1个充电监测时间点的温度。
分析目标换电柜在设定监测周期内的充电安全系数，其计算公式为：其中μ0表示预设的换电柜电池组标准充电效率，σ0表示预设的换电柜电池组合理温升指数阈值，a表示目标换电柜的充电电池组数量，e表示自然常数。
本发明实施例通过将分析得到的目标换电柜各充电电池组的充电需求符合度、充电效率以及温升指数结合，综合评估目标换电站在设定监测周期内的充电安全系数，大大规避了现阶段换电柜运行智能监测管理系统针对换电柜充电安全分析的不合理性和片面性，为后续目标换电柜的换电运行安全评估提供可靠的数据支持。
具体地，所述分析目标换电柜在设定监测周期内的放电安全系数，其具体过程为：从放电相关参数中提取在放电开始前各放电电池组的电压值，根据目标换电柜电池组的型号与规格，从云数据库中提取的目标换电柜电池组的总容量和电压-容量特性曲线图，进而获取在放电开始前各放电电池组电压值对应的容量，将其与目标换电柜电池组的总容量作差，得到目标换电柜在放电开始前各放电电池组的剩余容量，与预设的电池组放电触发剩余容量进行比对，若某放电电池组的剩余容量小于或等于预设的电池组放电触发剩余容量，将该放电电池组的放电需求符合度记为1，反之记为0，得到各放电电池组的的放电需求符合度或0，其中m表示各放电电池组的编号，m＝1，2，K，b。
从放电相关参数中提取各放电电池组在各放电监测时间点的总电量其中x表示各放电监测时间点的编号，x＝1，2，K，z，由公式/>得到目标换电柜各放电电池组的放电效率，Δt1表示预设的放电监测时间点间隔的时长。
从放电相关参数中提取各放电电池组在各放电监测时间点的温度，同上述目标换电柜各充电电池组的温升指数的计算方法一致，得到目标换电柜各放电电池组的温升指数βm。
分析目标换电柜在设定监测周期内的放电安全系数，其计算公式为：其中φ0表示预设的换电柜电池组标准放电效率，b表示目标换电柜的放电电池组数量。
本发明实施例通过对目标换电柜各放电电池组的放电需求符合度、放电效率以及温升指数进行分析，进而得到目标换电站在设定监测周期内的放电安全系数，弥补了现有技术中对这一层面关注度不高的缺陷，进而保障目标换电柜换电运行安全分析的准确性。
具体地，所述综合评估目标换电柜的换电运行安全系数，其计算公式为：其中/>分别表示预设的目标换电柜的充电安全系数、放电安全系数对应换电运行安全评估的权重占比。
本发明实施例通过从目标换电柜的充电安全和放电安全两方面综合分析目标换电柜的换电运行安全系数，更全面准确地掌握目标换电柜运行过程可能存在的安全隐患，进而有效提高目标换电柜的运行可靠性、降低维护成本、提升用户体验。
所述换电柜风控状态监测模块，用于对目标换电柜风扇组件在设定监测周期内的运行状态参数进行监测。
所述换电柜风控调节安全分析模块，用于获取目标换电柜相关环境信息，计算目标换电柜风扇组件在设定监测周期内的风控吻合指数、风控效益指数以及风控风险指数，进而分析目标换电柜的风控调节安全系数。
具体地，所述运行状态参数包括风扇组件的当前转速、转轴轴向间隙、各叶片的形变度和灰尘浓度、各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值以及各电池柜的降温温度值。
所述相关环境信息包括目标换电柜所处地理位置当前的温度值、目标换电柜各电池柜当前的内部温度值、目标换电柜内部的灰尘浓度和湿度。
需要说明的是，上述风扇组件的当前转速是由风扇组件内置的转速传感器得到的，风扇组件各叶片的形变度以及转轴轴向间隙均通过摄像头监测得到，即在目标换电柜风扇安置区域内安置微型摄像头进行叶片和转轴图像采集，其中各叶片的形变度依据各叶片的轮廓和叶片标准轮廓的重合情况分析得到，即U1表示 表示非命题符号，各叶片的灰尘浓度通过各叶片所在安置区域的安置的灰尘浓度传感器监测得到。
上述各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值的具体获取方式是由目标换电柜各电池柜内部安装的温度传感器得到各指定时间点目标换电柜各电池柜的温度值，将各指定时间点与其相邻指定时间点的温度差值作为各设定时间点目标换电柜各电池柜的降温温度值，对各设定时间点目标换电柜各电池柜的降温温度值进行均值计算，得到各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值。
还需要说明的是，上述各设定时间点是指各指定时间点其前面存在相邻时间点的时间点。
需要解释的是，上述目标换电柜所处地理位置当前的温度值是从目标换电柜所处地理位置的气象局获取的，目标换电柜内部的灰尘浓度和湿度是通过内部安装的灰尘浓度传感器和湿度传感器得到的。
具体地，所述分析目标换电柜的风控调节安全系数，其具体过程为：从相关环境信息中提取目标换电柜各电池柜当前的内部温度值yi，其中i表示目标换电柜各电池柜的编号，i＝1，2，K，p，从中提取电池柜当前的最高内部温度值ymax，同时通过均值计算得到电池柜当前的平均内部温度值
分析目标换电柜当前的温控需求因子，其计算公式为：其中y′、Δy分别为设定电池柜内部适宜的运行温度值、温度差值，ε为设定的温控需求评估修正补偿因子。
根据目标换电柜当前的温控需求因子，从云数据库中提取目标换电柜当前的温控需求因子所处范围对应的风控转速v′。
根据运行状态参数中风扇组件的转轴轴向间隙、各叶片的形变度和灰尘浓度，分析得到目标换电柜风扇组件的修正补偿转速Δv。
需要说明的是，目标换电柜风扇组件的修正补偿转速的分析方法为：统计出叶片形变度大于0的风扇叶片数目M变，并同时筛选出叶片的最大形变度θmax，将各叶片的灰尘浓度进行均值计算，得到风扇平均叶片灰尘浓度
由公式得到目标换电柜风扇组件的修正补偿转速Δv，其中v0表示预设的风扇基准转速，r1、r2、r3分别为设定的叶片形变比、叶片形变度偏差、叶片灰尘浓度偏差对应风扇组件的修正补偿转速分析的占比权重，k扇、θ′、C′灰分别为设定参照的叶片形变比、叶片形变度、叶片灰尘浓度，M总表示风扇组件叶片总数目，π表示180°。
从运行状态参数中提取风扇组件的当前转速v，由公式得到目标换电柜的风扇组件在设定监测周期内的风控吻合指数。
从运行状态参数中提取各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值和各电池柜的降温温度值，分析目标换电柜在设定监测周期内的风控效益指数δ效益。
根据目标换电柜的相关环境信息，分析得到目标换电柜在设定监测周期内的风控风险指数δ风险。
分析目标换电柜的风控调节安全系数，其计算公式为：其中j1、j2分别为设定的风控效益指数、风控风险指数对应风控调节安全评估的占比权重。
具体地，所述分析目标换电柜的风扇组件在设定监测周期内的风控效益指数和风控风险指数，其具体过程为：根据各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值，绘制目标换电柜在设定监测周期内的整体降温变化曲线，与其设定参照的降温变化曲线进行重叠对比，得到重合曲线长度以及整体降温变化曲线位于其参照曲线上方的曲线段总长，分别记为l曲和l上。
获取目标换电柜在设定监测周期内的整体降温变化曲线总长度l整，计算目标换电柜的整体风控效益指数ψ整，其中h1、h2分别为设定的重合曲线比、上方曲线比对应整体风控效益评估占比权重，τ为设定的整体风控效益评估修正因子，k曲、k上分别为设定参照的重合曲线长度比、上方曲线长度比。
根据目标换电柜在各设定时间点各电池柜的降温温度值,按照目标换电柜的整体风控效益指数的分析方式同理分析得到目标换电柜的各电池柜的风控效益指数，通过均值计算得到目标换电柜的局部风控效益指数ψ局。
计算目标换电柜在设定监测周期内的风控效益指数其中ω1、ω2分别为设定的整体风控效益、局部风控效益对应风控效益评估占比权重，ρ为设定的风控效益评估修正因子。
根据相关环境信息中目标换电柜所处地理位置的当前温度值目标换电柜内部的灰尘浓度f和湿度d，由公式/>得到目标换电柜在设定监测周期内的风控风险指数，其中y″、d0分别表示预设的换电柜的所处环境适宜温度值、内部适宜湿度值，f0表示预设的参照灰尘浓度。
本发明实施例通过将目标换电柜的风扇组件在设定监测周期内的风控吻合指数、风控效益指数以及风控风险指数结合分析目标换电柜的风控调节安全系数，使得目标换电柜风控安全评估具有科学性和精确性，确保换电柜相关工作人员能够及时准确地了解目标换电柜风控系统的有效运行程度，进而有效避免目标换电柜安全事故的发生。
所述换电柜运行安全评估模块，用于综合评估换电柜的运行安全系数，据此进行目标换电柜运行安全预警。
具体地，所述综合评估目标换电柜的运行安全系数，其计算公式为：其中/>分别表示预设的换电运行安全系数、风控调节安全系数对应目标换电柜的运行安全评估占比权重。
需要说明的是，上述进行目标换电柜运行安全预警，其具体过程为：将目标换电柜的运行安全系数与预设的换电柜合理运行安全系数阈值进行比对，若目标换电柜的运行安全系数小于预设的换电柜合理运行安全系数阈值，判定目标换电柜运行状态异常，以短信形式通知换电柜相关工作人员立即前往目标换电柜位置进行检修。
本发明实施例从目标换电柜的换电运行安全与风控调节安全两方面综合分析目标换电柜的运行安全系数，据此进行目标换电柜运行安全预警，对现阶段换电柜智能监测管理系统做进一步完善和普及，从而为电动车行业带来更多的便利和安全保障。
所述云数据库，用于存储各型号各规格电池组的总容量和电压-容量特征曲线图，存储换电柜各温控需求因子范围对应的风控转速。
实施例2
本发明提供一种换电柜，换电柜包括换电柜主体以及换电柜运行智能监控管理系统，所述换电柜主体与换电柜运行智能监控管理系统的控制电路连接。
以上内容仅仅是对本发明的构思所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的构思或者超越本发明所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种换电柜运行智能监控管理系统，其特征在于：该系统包括：
换电柜运行过程监测模块，用于对目标换电柜在设定监测周期内的运行过程参数进行监测；
换电柜换电运行安全分析模块，用于分析目标换电柜在设定监测周期内的充电安全系数和放电安全系数，综合评估目标换电柜的换电运行安全系数；
换电柜风控状态监测模块，用于对目标换电柜风扇组件在设定监测周期内的运行状态参数进行监测；
换电柜风控调节安全分析模块，用于获取目标换电柜相关环境信息，计算目标换电柜风扇组件在设定监测周期内的风控吻合指数、风控效益指数以及风控风险指数，进而分析目标换电柜的风控调节安全系数；
换电柜运行安全评估模块，用于综合评估目标换电柜的运行安全系数，据此进行目标换电柜运行安全预警；
云数据库，用于存储各型号各规格电池组的总容量和电压-容量特性曲线图，存储换电柜各温控需求因子范围对应的风控转速。
2.根据权利要求1所述的一种换电柜运行智能监控管理系统，其特征在于：所述运行过程参数包括充电相关参数和放电相关参数；
其中所述充电相关参数包括在充电开始前组成各充电电池组的各单体电池的电量、各充电电池组在各充电监测时间点的总电量和温度值；
所述放电相关参数包括在放电开始前各放电电池组的电压值、各放电电池组在各放电监测时间点的总电量和温度值。
3.根据权利要求2所述的一种换电柜运行智能监控管理系统，其特征在于：所述分析目标换电柜在设定监测周期内的充电安全系数，其具体过程为：从充电相关参数中提取在充电开始前组成各充电电池组的各单体电池的电量，将其与预设的换电柜电池充电触发电量进行比对，若某单体电池的电量小于或等于预设的换电柜电池充电触发电量，将该单体电池记为待充电电池，统计在充电开始前各充电电池组的待充电电池数量sn，其中n表示各充电电池组的编号，n＝1，2，K，a，获取组成各充电电池组的单体电池总数量s′n，由公式得到各充电电池组的充电需求符合度，其中η1表示预设的达到充电需求的电池组的待充电电池数量与单体电池总数量比值；
从充电相关参数中提取各充电电池组在各充电监测时间点的总电量和温度值，分别记为其中k表示各充电监测时间点的编号，k＝1，2，K，c，由公式/>得到目标换电柜各充电电池组的充电效率，其中c表示充电监测时间点的数量，/>表示第n个充电电池组在第k+1个充电监测时间点的总电量，Δt0表示预设的充电监测时间点间隔的时长；
由公式得到目标换电柜各充电电池组的温升指数，其中/>表示第n个充电电池组在第k-1个充电监测时间点的温度值；
分析目标换电柜在设定监测周期内的充电安全系数，其计算公式为：其中μ0表示预设的换电柜电池组标准充电效率，σ0表示预设的换电柜电池组合理温升指数阈值，a表示目标换电柜的充电电池组数量，e表示自然常数。
4.根据权利要求3所述的一种换电柜运行智能监控管理系统，其特征在于：所述分析目标换电柜在设定监测周期内的放电安全系数，其具体过程为：从放电相关参数中提取在放电开始前各放电电池组的电压值，根据目标换电柜电池组的型号与规格，从云数据库中提取的目标换电柜电池组的总容量和电压-容量特性曲线图，进而获取在放电开始前各放电电池组电压值对应的容量，将其与目标换电柜电池组的总容量作差，得到目标换电柜在放电开始前各放电电池组的剩余容量，与预设的电池组放电触发剩余容量进行比对，若某放电电池组的剩余容量小于或等于预设的电池组放电触发剩余容量，将该放电电池组的放电需求符合度记为1，反之记为0，得到各放电电池组的的放电需求符合度 或0，其中m表示各放电电池组的编号，m＝1，2，K，b；
从放电相关参数中提取各放电电池组在各放电监测时间点的总电量其中x表示各放电监测时间点的编号，x＝1，2，K，z，由公式/>得到目标换电柜各放电电池组的放电效率，Δt1表示预设的放电监测时间点间隔的时长；
从放电相关参数中提取各放电电池组在各放电监测时间点的温度值，同上述目标换电柜各充电电池组的温升指数的计算方法一致，得到目标换电柜各放电电池组的温升指数βm；
分析目标换电柜在设定监测周期内的放电安全系数，其计算公式为：其中φ0表示预设的换电柜电池组标准放电效率，b表示目标换电柜的放电电池组总数量。
5.根据权利要求4所述的一种换电柜运行智能监控管理系统，其特征在于：所述综合评估目标换电柜的换电运行安全系数，其计算公式为：其中分别表示预设的目标换电柜的充电安全系数、放电安全系数对应换电运行安全评估的权重占比。
6.根据权利要求5所述的一种换电柜运行智能监控管理系统，其特征在于：所述运行状态参数包括风扇组件的当前转速、转轴轴向间隙、各叶片的形变度和灰尘浓度、各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值以及各电池柜的降温温度值；
所述相关环境信息包括目标换电柜所处地理位置当前的温度值、目标换电柜各电池柜当前的内部温度值、目标换电柜内部的灰尘浓度和湿度。
7.根据权利要求6所述的一种换电柜运行智能监控管理系统，其特征在于：所述分析目标换电柜的风控调节安全系数，其具体过程为：从相关环境信息中提取目标换电柜各电池柜当前的内部温度值yi，其中i表示目标换电柜各电池柜的编号，i＝1，2，K，p，从中提取电池柜当前最高内部温度值ymax，同时通过均值计算得到电池柜当前的平均内部温度值
分析目标换电柜当前的温控需求因子，其计算公式为：其中y′、Δy分别为预设的电池柜内部适宜的运行温度值、温度差值，ε为设定的温控需求评估修正补偿因子；
根据目标换电柜当前的温控需求因子，从云数据库中提取目标换电柜当前的温控需求因子所处范围对应的风控转速v′；
根据运行状态参数中风扇组件的转轴轴向间隙、各叶片的形变度和灰尘浓度，分析得到目标换电柜风扇组件的修正补偿转速Δv；
从运行状态参数中提取风扇组件的当前转速v，由公式得到目标换电柜的风扇组件在设定监测周期内的风控吻合指数；
从运行状态参数中提取各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值和各电池柜的降温温度值，分析目标换电柜在设定监测周期内的风控效益指数δ效益；
根据目标换电柜的相关环境信息，分析得到目标换电柜在设定监测周期内的风控风险指数δ风险；
分析目标换电柜的风控调节安全系数，其计算公式为：其中j1、j2分别为设定的风控效益指数、风控风险指数对应风控调节安全评估的占比权重。
8.根据权利要求7所述的一种换电柜运行智能监控管理系统，其特征在于：所述分析目标换电柜的风扇组件在设定监测周期内的风控效益指数和风控风险指数，其具体过程为：根据各设定时间点目标换电柜的整体降温温度值，绘制目标换电柜在设定监测周期内的整体降温变化曲线，与其设定参照的降温变化曲线进行重叠对比，得到重合曲线长度以及整体降温变化曲线位于其参照曲线上方的曲线段总长，分别记为l曲和l上；
获取目标换电柜在设定监测周期内的整体降温变化曲线总长度l整，计算目标换电柜的整体风控效益指数ψ整，其中h1、h2分别为设定的重合曲线比、上方曲线比对应整体风控效益评估占比权重，τ为设定的整体风控效益评估修正因子，k曲、k上分别为设定参照的重合曲线长度比、上方曲线长度比；
根据各设定时间点目标换电柜各电池柜的降温温度值,按照目标换电柜的整体风控效益指数的分析方式同理分析得到目标换电柜的各电池柜的风控效益指数，通过均值计算得到目标换电柜的局部风控效益指数ψ局；
计算目标换电柜在设定监测周期内的风控效益指数其中ω1、ω2分别为设定的整体风控效益、局部风控效益对应风控效益评估占比权重，ρ为设定的风控效益评估修正因子；
根据相关环境信息中目标换电柜所处地理位置当前的温度值目标换电柜内部的灰尘浓度f和湿度d，由公式/>得到目标换电柜在设定监测周期内的风控风险指数，其中y″、d0分别表示预设的换电柜的所处环境适宜温度值、内部适宜湿度值，f0表示预设的参照灰尘浓度。
9.根据权利要求7所述的一种换电柜运行智能监控管理系统，其特征在于：所述综合评估目标换电柜的运行安全系数，其计算公式为：其中/>分别表示预设的换电运行安全系数、风控调节安全系数对应目标换电柜的运行安全评估占比权重。
10.一种换电柜，其特征在于：包括换电柜主体以及权利要求1至9任一项所述的换电柜运行智能监控管理系统，所述换电柜主体与换电柜运行智能监控管理系统的控制电路连接。
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