本發(fā)明涉及氫能源，特別涉及一種具有電池倉翻轉(zhuǎn)與形變檢測預(yù)警功能的氫能兩輪車。

背景技術(shù)：

1、電動兩輪車能夠有效解決短距離的出行痛點(diǎn)，加之外賣、快遞等新業(yè)態(tài)的發(fā)展助推了電動兩輪車的需求，使其具有長期成長屬性。目前市場上的電動兩輪車以鋰電池為主，存在充電時間長、續(xù)航里程短、回收污染、熱失控等問題。而采用氫燃料電池的氫能電動車充氫速度快，續(xù)航里程通常可達(dá)80-100km，且用氫更加安全，是低碳、環(huán)保出行的理想選擇。

2、氫燃料電池是一種將氫氣和氧氣的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的發(fā)電裝置。其基本原理基于氫氣和氧氣在電極上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)。氫氣在陽極(正極)上被氧化成氫離子(質(zhì)子)和電子，電子通過外部電路流向陰極(負(fù)極)，而氫離子則通過電解質(zhì)膜到達(dá)陰極。在陰極，氫離子與氧氣結(jié)合生成水，同時釋放出大量的熱能。這個過程中產(chǎn)生的電位差驅(qū)動外部電路，從而產(chǎn)生電能。

3、氫燃料電池在電動兩輪車中應(yīng)用時，為了提高安全性，保障氫燃料電池的穩(wěn)定工作，通常會將氫燃料電池設(shè)置在具有一定結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的電池倉中進(jìn)行使用，電池倉完整包覆電池，起到物理隔離屏障的作用，具有防塵、防水、防火等特性，能更好的保證電池的安全運(yùn)行。氫燃料電池工作所需的氫氣和氧氣通過管路輸送進(jìn)入電池倉，同時，氫燃料電池工作過程中的產(chǎn)水也需通過排水系統(tǒng)排出電池倉。

4、電池倉雖然能夠?qū)淙剂想姵匦纬奢^好的保護(hù)，但氫能電動兩輪車不像四輪車能夠安穩(wěn)的停住，尤其是在共享應(yīng)用的兩輪車，容易頻繁出現(xiàn)摔倒或者其他的外力破壞。氫燃料電池工作過程中會產(chǎn)生水(氫燃料電池工作過程中產(chǎn)生水蒸氣或液態(tài)水，主要取決于其工作溫度、壓力等，水蒸氣在氫燃料電池的冷卻系統(tǒng)的冷卻作用下凝結(jié)成液態(tài)水)，所以需要配置排水系統(tǒng)將水排出電池倉。當(dāng)電池倉受到外力作用而發(fā)生變形時，可能會使內(nèi)部的電池、排水系統(tǒng)等出現(xiàn)損壞的風(fēng)險，導(dǎo)致進(jìn)一步造成漏液(水蒸氣泄漏后冷凝也會形成液態(tài)水)的風(fēng)險，漏液可能會加劇電池?fù)p壞、引發(fā)短路故障以及造成安全事故。另外，氫能電動兩輪車的工作環(huán)境導(dǎo)致其外部的水也容易向電池內(nèi)滲入，造成內(nèi)部濕度過大而影響氫燃料電池的工作或是造成安全隱患。

5、所以，對于氫能電動兩輪車而言，其電池倉的形變和翻轉(zhuǎn)檢測很有必要，當(dāng)發(fā)生形變和翻轉(zhuǎn)時，及時進(jìn)行檢修或更換，能夠減少安全事故，且通過及早檢修后使用也能夠降低硬件損耗。而電池工作環(huán)境的濕度檢測與控制和漏液檢測也能夠降低氫燃料電池的安全隱患、保證其正常工作。

6、所以，現(xiàn)在有必要開發(fā)一種能夠?qū)崿F(xiàn)電池倉的翻轉(zhuǎn)與形變檢測以及電池工作環(huán)境濕度檢測與控制和漏液檢測的氫能電動兩輪車。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有電池倉翻轉(zhuǎn)與形變檢測預(yù)警功能的氫能兩輪車。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種具有電池倉翻轉(zhuǎn)與形變檢測預(yù)警功能的氫能兩輪車，包括氫能兩輪車本體、設(shè)置在所述氫能兩輪車本體上的氫燃料電池、翻轉(zhuǎn)與形變檢測預(yù)警系統(tǒng)；所述氫能兩輪車本體上設(shè)置有電池安裝腔，所述電池安裝腔內(nèi)固定安裝有電池倉，所述氫燃料電池設(shè)置在所述電池倉內(nèi)部；

3、所述翻轉(zhuǎn)與形變檢測預(yù)警系統(tǒng)用以實(shí)現(xiàn)電池倉形的翻轉(zhuǎn)與形變監(jiān)測及預(yù)警，并判斷電池倉是否存在漏液風(fēng)險；

4、所述翻轉(zhuǎn)與形變檢測預(yù)警系統(tǒng)包括翻轉(zhuǎn)與形變檢測單元、濕度檢測單元、第一分析預(yù)警單元和第二分析預(yù)警單元；

5、所述翻轉(zhuǎn)與形變檢測單元采用基于圖像處理的方法實(shí)現(xiàn)電池倉翻轉(zhuǎn)與形變的檢測判斷，所述濕度檢測單元檢測電池安裝腔內(nèi)的濕度，所述第一分析預(yù)警單元根據(jù)翻轉(zhuǎn)與形變檢測單元的檢測結(jié)果判斷電池倉是否存在翻轉(zhuǎn)風(fēng)險或發(fā)生翻轉(zhuǎn)以及電池倉的形變等級，所述第二分析預(yù)警單元根據(jù)濕度檢測單元的檢測結(jié)果和第一分析預(yù)警單元的判斷結(jié)果，判斷電池倉是否存在漏液風(fēng)險。

6、優(yōu)選的是，所述電池倉為矩形體狀，其底面通過安裝支架固定在電池安裝腔的底面；

7、所述電池倉的底面設(shè)置有第一檢測圖形，其他5個側(cè)面上均設(shè)置有第二檢測圖形；

8、所述第一檢測圖形為圓形或矩形，且顏色不同于電池倉的底面顏色。

9、優(yōu)選的是，所述第二檢測圖形包括采用第一顏色的覆蓋整個電池倉側(cè)面的底涂背景圖以及設(shè)置在所述底涂背景圖上的采用第二顏色的對比圖形，所述對比圖形為沿電池倉側(cè)面的橫向或縱向等間距間隔布置的若干矩形條帶圖形，所述第一顏色與第二顏色不同。

10、優(yōu)選的是，除電池倉的底面外，所有電池倉側(cè)面中的矩形條帶圖形的數(shù)量相同，均為n，n＝5-100。

11、優(yōu)選的是，所述翻轉(zhuǎn)與形變檢測單元包括圖像采集模塊和圖像處理模塊，所述圖像采集模塊采集電池倉的底面中包含第一檢測圖形所在區(qū)域的圖像，以及其余5個側(cè)面的完整圖像；所述第一檢測圖形位于電池倉的底面的中部，所述安裝支架中部鏤空，使得第一檢測圖形所在區(qū)域能夠被圖像采集模塊采集到。

12、優(yōu)選的是，所述形變檢測和預(yù)警系統(tǒng)進(jìn)行電池倉形的翻轉(zhuǎn)與形變監(jiān)測及預(yù)警的方法為：

13、s1、所述圖像采集模塊采集電池倉的底面中包含第一檢測圖形所在區(qū)域的圖像，記為p1，采集電池倉其余5個側(cè)面的完整圖像，5個側(cè)面記為側(cè)面i，i＝2,3,4,5,6，側(cè)面2、側(cè)面3、側(cè)面4、側(cè)面5、側(cè)面6對應(yīng)的圖像分別記為p2、p3、p4、p5、p6；

14、s2、所述圖像處理模塊將所述圖像采集模塊采集的所有圖像先進(jìn)行灰度處理，然后進(jìn)行二值化處理，最后從得到的二值化圖像中進(jìn)行輪廓提?。?/p>

15、對于圖像p1，進(jìn)行輪廓提取后獲得包含第一檢測圖形輪廓的圖像p-roi1；

16、對于圖像pi，i＝2,3,4,5,6，進(jìn)行輪廓提取后獲得包含電池倉側(cè)面邊緣輪廓和對比圖形輪廓的圖像p-roii；

17、s3、所述第一分析預(yù)警單元將步驟s2獲得的圖像與內(nèi)部預(yù)先存儲的標(biāo)準(zhǔn)圖像進(jìn)行對比，根據(jù)對比結(jié)果判斷當(dāng)前電池倉是否存在翻轉(zhuǎn)風(fēng)險或發(fā)生翻轉(zhuǎn)以及電池倉的形變等級；

18、其中，判斷結(jié)果中的形變等級包括：無形變或輕微形變、中等形變、嚴(yán)重形變和危險性形變；

19、s4、所述第一分析預(yù)警單元根據(jù)濕度檢測單元的濕度檢測結(jié)果和第一分析預(yù)警單元的分析結(jié)果，判斷電池倉是否存在漏液風(fēng)險，并采取相應(yīng)的管理措施：

20、s4-1、當(dāng)濕度檢測單元檢測的濕度值rh不大于設(shè)定的閾值trh時，判斷電池倉無液體泄漏；

21、s4-2、當(dāng)濕度值rh＞trh，且所述第一分析預(yù)警單元的判斷結(jié)果為無形變或輕微形變時，判斷電池倉無液體泄漏風(fēng)險，開啟除濕，并發(fā)出電池倉存在排水異常風(fēng)險或電池安裝腔存在滲水風(fēng)險的預(yù)警信號；

22、s4-3、當(dāng)濕度值rh＞trh，且所述第一分析預(yù)警單元的判斷結(jié)果為危險性形變時，判斷電池倉存在液體泄漏風(fēng)險，發(fā)出液體泄漏、立即停止使用的預(yù)警信號；

23、s4-4、當(dāng)濕度值rh＞trh，且所述第一分析預(yù)警單元的判斷結(jié)果為中等形變或嚴(yán)重變形時，先開啟除濕，直至濕度檢測單元檢測的濕度值rh≤trh時停止；

24、若除濕持續(xù)時間超過tmax后濕度值rh仍然大于trh，判斷電池倉存在液體泄漏風(fēng)險，發(fā)出液體泄漏、立即停止使用的預(yù)警信號；

25、若在除濕持續(xù)未超過tmax的范圍內(nèi)濕度值rh降低到了不大于trh，則在除濕結(jié)束后的t時間內(nèi)繼續(xù)監(jiān)測電池安裝腔中的濕度，如果t時間內(nèi)，濕度值升高率η大于設(shè)定的閾值tη,則判斷電池倉存在液體泄漏風(fēng)險，發(fā)出液體泄漏、需進(jìn)行檢修的預(yù)警信號，否則判斷電池倉無液體泄漏，并發(fā)出電池倉存在排水異常風(fēng)險或電池安裝腔存在滲水風(fēng)險的預(yù)警信號；

26、其中，濕度值升高率rhmax表示停止除濕后的t時間內(nèi)，濕度檢測單元檢測的電池安裝腔中的濕度的最大值。

27、優(yōu)選的是，其中，tmax＝5-60min，tη＝1％-20％。

28、優(yōu)選的是，步驟s3具體包括：

29、s3-1、預(yù)先獲取標(biāo)準(zhǔn)圖像：

30、s3-1-1、預(yù)先通過圖像采集模塊對安裝在電池安裝腔內(nèi)的完好無變形的電池倉進(jìn)行進(jìn)行圖像采集，采集的圖像作為標(biāo)準(zhǔn)圖像用以進(jìn)行對比；

31、其中，電池倉的底面中包含第一檢測圖形所在區(qū)域的標(biāo)準(zhǔn)圖像記為pb1，其余5個側(cè)面i的標(biāo)準(zhǔn)圖像記為pbi，i＝2,3,4,5,6，即分別對應(yīng)側(cè)面2、側(cè)面3、側(cè)面4、側(cè)面5、側(cè)面6；

32、s3-1-2、對所有標(biāo)準(zhǔn)圖像按照與步驟s2相同的方法進(jìn)行灰度處理、二值化處理后進(jìn)行輪廓提取；

33、對于圖像pb1，獲得包含第一檢測圖形輪廓的標(biāo)準(zhǔn)圖像pb-roi1，從標(biāo)準(zhǔn)圖像pb-roi1中得到第一檢測圖形的標(biāo)準(zhǔn)輪廓，并獲取第一檢測圖形的標(biāo)準(zhǔn)輪廓內(nèi)部區(qū)域的面積spb-roi1；

34、對于圖像pbi，獲得包含電池倉側(cè)面邊緣輪廓和對比圖形輪廓的標(biāo)準(zhǔn)圖像pb-roii；在標(biāo)準(zhǔn)圖像pb-roii中，獲得每個電池倉側(cè)面邊緣的標(biāo)準(zhǔn)輪廓和每個電池倉側(cè)面中的對比圖形輪廓的標(biāo)準(zhǔn)輪廓，并進(jìn)一步獲得每個電池倉側(cè)面邊緣的標(biāo)準(zhǔn)輪廓內(nèi)部區(qū)域的面積spbi，以及每個電池倉側(cè)面i中的第二檢測圖形中的相鄰兩個矩形條帶圖形之間的間距dbi；

35、s3-2、獲取步驟s2得到的圖像p-roi1中的第一檢測圖形輪廓內(nèi)部區(qū)域的面積sp-roi1，以及圖像p-roii中的每個電池倉側(cè)面邊緣輪廓內(nèi)部區(qū)域的面積spi；

36、對于每個圖像p-roii，獲取其中的第二檢測圖形中所有相鄰矩形條帶圖形之間的間距最大位置處的間距值dij，j＝1,2,...,n-1，n為每個第二檢測圖形中的矩形條帶圖形的數(shù)量，則對每個第二檢測圖形均獲得n-1個間距值，即dij表示電池倉側(cè)面i上的第二檢測圖形中的第j個間距值；

37、s3-3、分析判斷：

38、s3-3-1、翻轉(zhuǎn)判斷：

39、當(dāng)且對任意一個圖像p-roii，均滿足時，判斷電池倉存在翻轉(zhuǎn)風(fēng)險或發(fā)生翻轉(zhuǎn)，并發(fā)出需立即停止使用、進(jìn)行檢查維修的報警信息；

40、否則進(jìn)入下一步；

41、s3-3-2、形變等級判斷：

42、s3-3-2-1、對于所有圖像p-roii，若出現(xiàn)至少1個圖像p-roii滿足且所有圖像p-roii中出現(xiàn)至少k個間距dij滿足：時，其中，k＝1～5，判斷形變等級為：危險性形變，發(fā)出報警信號，立即停止使用；edmax為預(yù)先設(shè)定的閾值；

43、否則進(jìn)入步驟s3-3-2-2；

44、s3-3-2-2、對于所有圖像p-roii，均滿足且所有相鄰矩形條帶圖形之間的間距dij均滿足：時，判斷形變等級為：無形變或輕微形變；ed1為預(yù)先設(shè)定的閾值；

45、否則則進(jìn)入步驟s3-3-2-3；

46、s3-3-2-3、對于所有圖像p-roii，統(tǒng)計其中相鄰矩形條帶圖形之間的間距dij滿足的間距的數(shù)量m1，當(dāng)m1≤(0.01～0.1)*5n時，判斷形變等級為：中等形變；

47、否則判斷形變等級為：嚴(yán)重變形，并發(fā)出需進(jìn)行檢查維修的報警信號。

48、優(yōu)選的是，其中，其中，ed1＝0.001-0.05，edmax＝0.1-0.4，es1＝0.15-0.75，es2＝0.01-0.15。

49、優(yōu)選的是，該氫能兩輪車還包括驅(qū)動系統(tǒng)，所述驅(qū)動系統(tǒng)利用所述氫燃料電池系統(tǒng)提供的電能為所述車體提供驅(qū)動力。

50、本發(fā)明的有益效果是：

51、本發(fā)明提供了一種具有電池倉翻轉(zhuǎn)與形變檢測預(yù)警功能的氫能兩輪車，能夠?qū)崿F(xiàn)安裝氫燃料電池的電池倉的翻轉(zhuǎn)與形變的檢測和預(yù)警，以及判斷電池倉是否存在液體泄漏的風(fēng)險，同時還能夠?qū)﹄姵貍}所處工作環(huán)境的濕度進(jìn)行檢測和控制，從而可以及時發(fā)現(xiàn)氫燃料電池系統(tǒng)的安全隱患以進(jìn)行相應(yīng)處理，更好的保證氫能兩輪車的使用效果和使用安全性；

52、本發(fā)明中的翻轉(zhuǎn)與形變檢測預(yù)警系統(tǒng)巧妙的采用基于圖像處理的方法，與預(yù)先設(shè)置在電池倉表面的第一檢測圖形、第二檢測圖形配合，能實(shí)現(xiàn)電池倉形變與翻轉(zhuǎn)的監(jiān)測，進(jìn)一步將濕度檢測與電池倉形變結(jié)果向結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)電池倉的液體泄漏風(fēng)險監(jiān)測，能夠便于及時發(fā)現(xiàn)電池倉的問題以采取相應(yīng)措施，可以極大提高氫能兩輪車中的氫燃料電池的安全性。