本发明涉及电池充电，尤其涉及一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统及安全充电方法。
背景技术：
1、在近年来，随着环保意识的提升和技术的进步，电动车，特别是二轮电动车，以其环保、便捷的特点，在全球范围内得到了广泛的推广和应用。然而，电动车在带来便利的同时，其充电安全问题也日益凸显，成为了制约电动车进一步发展的关键因素之一。
2、在电动车的充电过程中，电池过热是一个常见的安全隐患。电池过热不仅可能导致电池性能下降、寿命缩短，更严重的还可能引发火灾、爆炸等安全事故，给用户带来极大的安全风险和经济损失；传统的电池充电时过热的安全充电监测系统主要聚焦于电池侧自身条件的监测，通过防范过流、过载、过压等情况来确保充电过程的安全，尽管它们在一定程度上能有效控制因充电过热引发的电池问题。但是其在实际使用时，仍旧存在一些缺点，一方面充电桩缺乏对电池充电状态的实时监测能力，无法及时响应电池温度异常，难以在危险情况下主动介入充电过程进行智能调控或紧急停止充电以防止电池过热；另一方面，大多数系统仅对充电电流、电压等基本参数进行监测，而对电池温度、充电桩温度，以及充电桩负荷等关键参数的监测不足，难以准确反映电池的真实状态；此外，用户对充电过程中的电池状态缺乏实时了解，无法获得关于电池温度、充电进度和安全状态的即时反馈，这不仅影响了用户体验，也限制了用户对充电安全的自主管理和控制。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统及安全充电方法，所述系统包括区域划分模块、充电数据采集模块、数据预处理模块、充电数据分析模块、安全控制预警模块、充电数据综合分析模块、电池充电安全评估模块，以及用户界面模块。
3、区域划分模块：用于将目标二轮电动车充电时间确定为目标区域，按照等时间的划分方式划分为各监测子区域，并将各监测子区域依次编号为1，2，...，i，...，n；
4、充电数据采集模块：包括电池温度信息采集单元、充电桩安全信息采集单元，以及充电桩负荷信息采集单元，各采集单元用于采集各监测子区域的充电信息综合参数，并将采集到的综合参数传输至数据预处理模块；
5、数据预处理模块：用于将所述充电数据采集模块采集的充电信息综合参数进行预处理，并将预处理后的数据传输至充电数据分析模块；
6、充电数据分析模块：包括电池温度分析单元、充电桩安全性分析单元，以及充电桩负荷分析单元，将所述数据预处理模块传输的数据导入对应的数学模型中，计算出各监测子区域的电池安全温度系数、充电桩安全评估系数，以及充电桩负荷安全系数，并将计算结果传输至安全控制预警模块；
7、安全控制预警模块：用于将充电数据分析模块传输的数据与预设值对比判断是否出现安全异常，并对异常区域启动充电桩的安全控制环节；
8、充电数据综合分析模块：根据安全控制预警模块对比判断后得到的电池安全温度系数、充电桩安全评估系数，以及充电桩负荷安全系数，建立数学模型计算目标区域电池充电综合安全评估指数，并传输至电池充电安全评估模块；
9、电池充电安全评估模块：用于将所述充电数据综合分析模块计算得到的电池充电综合安全评估指数与预设的安全评估指数阈值进行对比分析，得出判断结果，并将判断结果传输至用户界面模块；
10、用户界面模块：用于接收电池的充电状态和预警信息，通过用户界面直观展示，并为维护人员和用户提供充电建议与安全警示。
11、优选的，所述电池温度信息采集单元，用于采集各监测子区域的电池温度参数，包括开始充电时的电池温度和充电间隔时间t后的电池温度，分别标记为tb1和tb2，需要具体说明的是为确保tb1和tb2能够反映电池温度的真实变化，避免环境温度波动的影响呈波动式变化对电池温度的影响导致tb1和tb2一致，设定间隔时间t为一小时至一个半小时；
12、所述充电桩安全信息采集单元，用于采集各监测子区域的充电桩安全参数，包括充电时间、充电桩安全充电温度上限值、充电期间充电桩达到的最高温度、环境温度、充电桩安全温度裕度、充电桩实际输出能量，以及充电桩从电网输入的总能量；
13、所述充电桩负荷信息采集单元，用于采集各监测子区域的充电桩负荷参数，包括充电桩可记录工作时间、充电桩异常耗损时间、充电桩有功供电量、充电桩无功供电量，以及充电桩消耗电能。
14、优选的，所述数据预处理模块对采集的数据进行预处理方式具体为通过现有的滤波技术对数据进行降噪处理、异常值检测，以及异常值处理。
15、优选的，所述各监测子区域的电池安全温度系数的计算模型如下：
16、，其中，表示为第i个监测子区域的电池安全温度系数，表示为第i个监测子区域开始充电时的电池温度，表示为第i个监测子区域充电间隔时间t后的电池温度，充电间隔时间取值范围为一小时至一个半小时，表示为预设的电池温度在监测过程中的允许温度误差值，表示为电池温度的其他影响因子，表示为预设的电池温度误差影响因子。
17、优选的，所述各监测子区域的充电桩安全评估系数的计算步骤如下：
18、步骤s01：计算安全充电时间系数，计算模型如下：
19、，其中，表示为第i个监测子区域的安全充电时间系数，表示为第i个监测子区域的充电时间，表示为预设的安全充电时长阈值；
20、步骤s02：计算充电桩安全评估系数，计算模型如下：
21、，其中，表示为第i个监测子区域的充电桩安全评估系数，表示为第i个监测子区域的安全充电时间系数，表示为第i个监测子区域的充电桩安全充电温度上限值，表示为第i个监测子区域的充电期间充电桩达到的最高温度，表示为环境温度，表示为充电桩安全温度裕度，表示为第j个充电时间的充电桩实际输出能量，表示为第j个充电时间的充电桩从电网输入的总能量，j表示为充电时间，j属于i。
22、优选的，所述各监测子区域的充电桩负荷安全系数的计算步骤如下：
23、步骤s01：计算充电桩工作时间，计算模型如下：
24、，其中，表示为第i个监测子区域的充电桩工作时间，表示为第i个监测子区域的充电桩可记录工作时间，表示为第i个监测子区域的充电桩异常耗损时间；
25、步骤s02：计算充电桩负荷安全系数，计算模型如下：
26、，其中，表示为第i个监测子区域的充电桩负荷安全系数，表示为第i个监测子区域的充电桩有功供电量，表示为第i个监测子区域的充电桩无功供电量，表示为第i个监测子区域的充电桩消耗电能，表示为第i个监测子区域的充电桩工作时间，表示为预设的充电桩单位时间内的消耗电能。
27、优选的，所述安全控制预警模块将充电数据分析模块传输的数据与预设值对比判断的具体方式为：
28、提取目标区域内各监测子区域的电池安全温度系数，得到目标区域内各监测子区域的电池安全温度变化波动系数公式：，其中，表示为预设的电池安全温度阈值，若第i个监测子区域的电池安全温度系数大于或等于预设的电池安全温度阈值，则判断电池充电温度无异常，若第i个监测子区域的电池安全温度系数小于预设的电池安全温度阈值，则判断电池充电温度存在异常，将异常结果发送至维护人员和用户，并发出预警信号；
29、提取目标区域内各监测子区域的充电桩安全评估系数，得到目标区域内各监测子区域的充电桩安全评估变化波动系数公式：
30、，其中，表示为预设的充电桩安全阈值，若第i个监测子区域的充电桩安全评估系数大于或等于预设的充电桩安全阈值，则判断充电桩安全性无异常，若第i个监测子区域的充电桩安全评估系数小于预设的充电桩安全阈值，则判断充电桩安全性存在异常，将异常结果发送至维护人员和用户，并发出预警信号；
31、提取目标区域内各监测子区域的充电桩负荷安全系数，得到目标区域内各监测子区域的充电桩负荷变化波动系数公式：，其中，表示为预设的充电桩负荷安全阈值，若第i个监测子区域的充电桩负荷安全系数大于或等于预设的充电桩负荷安全阈值，则判断充电桩负荷无异常，若第i个监测子区域的充电桩负荷安全系数小于预设的充电桩负荷安全阈值，则判断充电桩负荷存在异常，将异常结果发送至维护人员和用户，并发出预警信号。
32、优选的，所述目标区域电池充电综合安全评估指数计算模型如下：
33、，其中，表示为目标区域电池充电综合安全评估指数，表示为第i个监测子区域的电池安全温度系数，表示为第i个监测子区域的充电桩安全评估系数，表示为第i个监测子区域的充电桩负荷安全系数，、和表示常数。
34、优选的，所述电池充电安全评估模块对比分析的具体方式为：
35、获取目标区域电池充电综合安全评估指数，与预设的安全评估指数阈值进行对比，若电池充电综合安全评估指数大于或等于预设的安全评估指数阈值，表明目标区域的电池充电过程无异常，若电池充电综合安全评估指数小于预设的安全评估指数阈值，表明目标区域的电池充电过程存在安全异常，应将异常区域编号发送给相应的管理人员查看，并生成异常数据分析报告，发出预警信号。
36、优选的，一种避免电池充电时过热的安全充电方法，包括以下步骤：
37、步骤s01：启动充电系统，开始为电池充电；
38、步骤s02：充电数据采集模块实时采集电池在充电过程中的电池温度参数、充电桩安全参数，以及充电桩负荷参数；
39、步骤s03：对所述步骤s02采集的参数进行预处理；
40、步骤s04：将所述步骤s03预处理后的数据进行分析得到各监测子区域的电池安全温度系数、充电桩安全评估系数，以及充电桩负荷安全系数；
41、步骤s05：将所述步骤s04分析得到的数据与预设值对比判断是否出现安全异常，并对异常区域启动充电桩的安全控制环节；
42、步骤s06：根据电池安全温度系数、充电桩安全评估系数，以及充电桩负荷安全系数分析得到目标区域电池充电综合安全评估指数；
43、步骤s07：将目标区域电池充电综合安全评估指数与预设的安全评估指数阈值进行对比分析，得出判断结果，并将判断结果传输至用户界面模块；
44、步骤s08：接收电池的充电状态和预警信息，通过用户界面直观展示，并为维护人员和用户提供充电建议与安全警示。
45、本发明的技术效果和优点：
46、1、本发明通过采集二轮电动车充电过程中的充电数据综合参数，并对综合参数进行预处理，通过分析电池安全温度系数、充电桩安全评估系数，以及充电桩负荷安全系数，进而分析得到电池充电综合安全评估指数，不仅通过充电桩直接介入充电过程管理，有效防止过热，还通过用户界面模块，实现充电状态与电池安全信息的实时共享，极大提升了充电安全性与用户体验；
47、2、本发明通过对充电过程数据的监测分析，在危险情况下可从充电桩实施介入，对充电过程进行控制或停止，从而增加充电安全性；
48、3、本发明能够将电池监测数据形成报告提供给用户，为用户提示电池安全信息，进而为用户检测、维修、更换电池提供依据，增强二轮电动车电池使用安全。
1.一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于：所述电池温度信息采集单元，用于采集各监测子区域的电池温度参数，包括开始充电时的电池温度和充电间隔时间t后的电池温度，分别标记为tb1和tb2，需要具体说明的是为确保tb1和tb2能够反映电池温度的真实变化，避免环境温度波动的影响呈波动式变化对电池温度的影响导致tb1和tb2一致，设定间隔时间t为一小时至一个半小时；
3.根据权利要求1所述的一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于：所述数据预处理模块对采集的数据进行预处理方式具体为通过现有的滤波技术对数据进行降噪处理、异常值检测，以及异常值处理。
4.根据权利要求1所述的一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于：所述各监测子区域的电池安全温度系数的计算模型如下：
5.根据权利要求1所述的一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于：所述各监测子区域的充电桩安全评估系数的计算步骤如下：
6.根据权利要求1所述的一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于：所述各监测子区域的充电桩负荷安全系数的计算步骤如下：
7.根据权利要求1所述的一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于：所述安全控制预警模块将充电数据分析模块传输的数据与预设值对比判断的具体方式为：
8.根据权利要求1所述的一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于：所述目标区域电池充电综合安全评估指数计算模型如下：
9.根据权利要求1所述的一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于：所述电池充电安全评估模块对比分析的具体方式为：
10.一种避免电池充电时过热的安全充电方法，用于使用上述权利要求1-9任一项所述的一种避免电池充电时过热的安全充电监测系统，其特征在于，包括以下步骤：
