一种电动自行车电池状态检测系统及方法与流程

1.本发明涉及电池检测技术领域，尤其是涉及一种电动自行车电池状态检测系统及方法。


背景技术：

2.电动自行车在国内相当普遍，当前保有量达到3亿台，每年的产量也在3000万台以上。过去电动自行车基本使用性能较低、存在污染但价格便宜的铅酸电池，随锂电成本的下降和新国标对电动自行车定义的规范化，不少被定义为轻型电摩的需提前淘汰，且大规模的锂电池替代铅酸电池也已逐步展开。市面上现有锂电池组主要有常规硬件保护与软件保护两种方式；很多用户在将原有装铅酸电池的电动自行车更换成锂电池后，会因电池接插件仍然为原先的国标品字头接插件，使得接口不一致或协议不匹配而无法使用软件保护电池组，需要增加检测端口和外部转接线束后才能使用软件保护电池组，从而获取电池状态信息；而对于普通硬件保护电池组则因为存在电池状态检测困难，在售后及常规检测时需要拆开电池组后才能获取电池状态信息，操作不方便。
3.在中国专利文献上公开的“一种电动车用铅酸蓄电池状态监测仪”，其公开号为cn206742444u，公开日期为2017-12-12，所述监测仪利用单片机作为主控制板的核心微控制系统，智能电池监测芯片作为模块化数据采集板的核心测量元件，在主控制板的统一控制下，模块化数据采集板实时动态测量电池组中每只电池的工作数据，模块化数据采集板测量的数据经过光电隔离的接口传送给主控制板；该技术能够实时监测每只电池工作的电压、电流、温度、充电电量、放电电量及剩余电量，可以实时掌握电池组工作状态信息。但是该技术应用依旧应用与铅酸蓄电池上，其对应的是国标品字头接插件；然而在将电池包中的铅酸蓄电池更换为锂电池后，在使用原先的国标品字头接插件的情况下，电池包因接口不匹配无法提供检测端口，因此需要增加检测端口及外部转接线提升了硬件成本后或者拆开电池包后才能获取电池状态信息。


技术实现要素：

4.本发明是为了克服现有技术中将电池包中的铅酸蓄电池更换为锂电池后，在使用原先的国标品字头接插件的情况下，需要增加检测端口及外部转接线提升硬件成本后或者拆开电池包后才能获取电池状态信息的问题，提供了一种电动自行车电池状态检测系统及方法，在电池包内设置了串口转红外模块，将电池管理模块中检测到的电池状态信息通过红外信号传输到移动检测设备中，在铅酸电池更换成锂电池后在较低成本下无需拆开电池包便可以方便的获取电池状态信息。
5.为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
6.一种电动自行车电池状态检测系统，包括电池模组，所述电池模组的一端分别连接串口转红外模块的一端和接插件的第一接口，电池模组的另一端连接电池管理模块的一端，电池管理模块的另一端分别连接串口转红外模块的另一端和接插件的第二接口；串口
转红外模块与电池管理模块之间通讯连接；所述串口转红外模块上设置有红外发射端，所述红外发射端与电池包壳体上的导光件相对应；所述检测系统还包括设置有红外接收端的移动检测设备。
7.本发明中电池模组主要由锂电池芯串并联组成，电池管理模块具有通讯功能，负责与串口转红外模块进行通讯，串口转红外模块也具有通讯功能，通过与电池管理模块通讯接收电池状态信息后转换成红外信号进行输出，接插件为国标品字头接插件；电池管理模块、串口转红外模块和电池模组安装于电池包壳体内部，通过螺丝、压板或胶进行固定，串口转红外模块的红外发射端与电池包壳体上的导光件贴合固定，接插件通过螺丝安装于电池外壳上；因此只需要通过移动检测设备读取串口转红外模块通过导光件向外发送的红外信号就可以获取想要的电池状态信息，不需要拆开电池包或者而外增加检测端口和外部转接线。
8.作为优选，所述串口转红外模块上还连接有红外指令接收装置，红外指令接收装置与导光件相对应；所述移动检测设备还设置有红外指令发射装置，向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令。
9.本发明中在串口转红外模块上设置红外指令接收装置，在移动检测设备上设置红外指令发射装置，因此可以先通过移动检测设备向电池包发送读取电池状态信息的指令后，再由电池包内的电池管理模块将电池状态信息传输给串口转红外模块，然后由串口转红外模块发送包含电池状态信息的红外信息，可以在需要读取时使串口转红外模块工作，不需要持续发送红外信息节省能耗。
10.作为优选，所述电池包壳体上设置有包含电池包识别信息的标签，所述移动检测设备上还设置有标签读取模块，读取标签中的电池包识别信息；或所述电池管理模块中保存有电池包识别信息，移动检测设备接收由串口转红外模块发送的包含电池包识别信息的红外信息。
11.本发明中一个移动检测设备在一段时间内会对大量的电池包内的电池状态信息进行检测获取，因此为了便于对电池信息的统计和分析需要将每个电池包和其电池状态信息一一对应；为了解决这个问题，可以在电池包壳体上设置标签，在标签上包含具有唯一性的电池包识别信息，以便于移动检测设备直到是哪一个电池包的电池状态信息；也可以直接将电池包识别信息组合到电池状态信息的红外信息中。
12.一种电动自行车电池状态检测方法，包括：
13.电池管理模块检测电池模组的电池状态信息，并将电池状态信息传输到串口转红外模块；串口转红外模块将包含电池状态信息的数字信号加载到红外信号中，调制为特定频率的脉冲序列进行发射；
14.移动检测设备的红外接收端接收到脉冲序列后进行解调得到电池状态信息。
15.本发明中电池管理模块在进行电池包内的电池模组的管理的同时会不断获取电池状态信息，在需要获取电池状态信息时，电池管理模块将这些信息通过通讯连接线束传输到串口转红外模块中，并将包含电池状态信息的数字信号调制为脉冲信号通过红外发射端以光脉冲的形式发射，经由导光件到达红外接收端，在移动检测设备处进行解调处理后获取电池状态信息，可以避免拆开电池包或者增加检测端口和外部连接线束来获取电池状态信息。
16.作为优选，所述电池管理模块定时检测电池模组的电池状态信息并保存；
17.移动检测设备通过红外指令发射装置向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令；
18.电池管理模块再次检测电池模组并更新电池状态信息后，将电池状态信息传输到串口转红外模块。
19.本发明中为了避免串口转红外模块持续向外发射红外信号导致能耗高的问题，设置红外指令发射装置和红外指令接收装置，当需要通过移动检测设备获取电池状态信息时，由红外指令发射装置向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令，在接收到红外指令后，电池管理模块再次检测电池模组更新电池状态信息后传输到串口转红外模块中，使串口转红外模块开始工作向外发射红外信号，发射完成后停止工作。
20.作为优选，所述移动检测设备在接收包含电池状态信息的脉冲序列前，先通过标签读取模块读取标签中的电池包识别信息，将电池包识别信息与电池状态信息相对应；或移动检测设备从接收的脉冲序列中进行解调得到电池包识别信息和电池状态信息，将电池包识别信息与电池状态信息相对应。
21.本发明中移动检测设备在获取电池状态信号前可以先通过标签读取模块读取设置在电池包壳体上的标签中的电池包识别信息，然后将电池包识别信息与该电池包内的电池状态信息相对应，便于后续的分析处理；也可以在由串口转红外模块发射的红外信号中同时包含电池状态信息和电池包识别信息，最终使得在移动检测设备检测获取大量电池状态信息数据时可以正确地将每个电池包和其电池状态信息相对应。
22.作为优选，所述红外指令发射装置向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令，包括电池状态信息重复发送次数n，使移动检测设备接收并解调得到n组包含电池状态信息的数字信号；
23.将n组数字信号中同位置的数据进行比对，将同位置的所有数据中相同率超过设定比率的数据作为该位置的可信数据，组合得到最终的电池状态信息。
24.本发明中在红外指令发射装置发送红外指令时，除了包含让串口转红外模块发送电池状态信息的指令外，还可以包括重复发送次数的指令，使得移动检测设备可以获取到若干组电池状态信息的数据；可以避免只发射一组电池状态信息时，因为移动检测设备的红外接收端没有对准导光件等问题导致的信息接受不完全的问题；也可以通过多组电池状态信息的数据的对比，避免红外传输过程中的误差，得到更准确的电池状态信息。
25.本发明具有如下有益效果：在电池包内设置了串口转红外模块，将电池管理模块中检测到的电池状态信息通过红外信号传输到移动检测设备中，在铅酸电池更换成锂电池后在较低成本下无需拆开电池包便可以方便的获取电池状态信息；在串口转红外模块上设置红外指令接收装置，在移动检测设备上设置红外指令发射装置，可以先通过移动检测设备向电池包内的串口转红外模块发送读取电池状态信息的指令后，再接收从串口转红外模块发送的包含电池状态信息的红外信息，不需要持续发送红外信息节省能耗。
附图说明
26.图1是本发明中电池状态检测系统的示意图；
27.图2是本发明中电池状态检测方法的流程图；
28.图3是本发明中将包含电池状态信息的数字信号调制为脉冲序列的示意图；
29.图中：1、电池模组；2、电池管理模块；3、串口转红外模块；4、接插件；5、导光件；6、移动检测设备；7、通讯连接线束；8、电池包壳体；31、红外发射端；61、红外接收端；62、显示屏。
具体实施方式
30.下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。
31.实施例一、如图1所示，一种电动自行车电池状态检测系统，包括电池模组1，电池模组1的一端分别连接串口转红外模块3的一端和接插件4的第一接口，电池模组1的另一端连接电池管理模块2的一端，电池管理模块2的另一端分别连接串口转红外模块3的另一端和接插件4的第二接口；串口转红外模块3与电池管理模块2之间通过通讯连接线束7通讯连接；串口转红外模块3上设置有红外发射端31，红外发射端31与电池包壳体8上的导光件5相对应；检测系统还包括设置有红外接收端62和显示屏62的移动检测设备6。
32.本发明中电池模组主要由锂电池芯串并联组成，电池管理模块具有通讯功能，负责与串口转红外模块进行通讯，串口转红外模块也具有通讯功能，通过与电池管理模块通讯接收电池状态信息后转换成红外信号进行输出，接插件为国标品字头接插件；电池管理模块、串口转红外模块和电池模组安装于电池包壳体内部，通过螺丝、压板或胶进行固定，串口转红外模块的红外发射端与电池包壳体上的导光件贴合固定，接插件通过螺丝安装于电池外壳上；因此只需要通过移动检测设备读取串口转红外模块通过导光件向外发送的红外信号就可以获取想要的电池状态信息，不需要拆开电池包或者而外增加检测端口和外部转接线；本发明中的移动检测设备可以是手持式检测仪。
33.如图2所示，一种电动自行车电池状态检测方法，包括：
34.电池管理模块检测电池模组的电池状态信息，并将电池状态信息传输到串口转红外模块；串口转红外模块将包含电池状态信息的数字信号加载到红外信号中，调制为特定频率的脉冲序列进行发射；
35.移动检测设备的红外接收端接收到脉冲序列后进行解调得到电池状态信息。
36.本发明中电池管理模块在进行电池包内的电池模组的管理的同时会不断获取电池状态信息，在需要获取电池状态信息时，电池管理模块的前端采集ic(如sh367309u)监测电池状态信息并通过i2c传输给主控ic(如n32g455rel7)，然后电池管理模块将这些信息通过通讯连接线束(如485a\485b)按照指定通讯协议内容(采用tll电平标准或rs232或rs485)传输到串口转红外模块中，并将包含电池状态信息的数字信号调制为特定频率(如38khz)的脉冲信号通过红外发射端以光脉冲的形式发射，具体调制方式如图3所示，属于现有的常用技术因此不进行详细描述，脉冲信号经由导光件到达红外接收端，在移动检测设备处进行解调处理后获取电池状态信息，可以避免拆开电池包或者增加检测端口和外部连接线束来获取电池状态信息。
37.在本实施例中电池状态信息可以包括电池的电量信息、温度信息、循环次数等等，以便于掌握电池的全面状态，对于由电池管理模块传输到串口转红外模块的电池状态信息，其包括起始标志、结束标志以及在中间部分的信息数据，例如：
38.3a，为起始标识，单字节，为固定值；
39.16，为地址标识，单字节，代表电池组地址编码；
40.08，为通讯命令，单字节，代表电池组内部温度命令(其他通讯命令见通讯命令表)；
41.04,为数据长度，单字节，代表该通讯数据帧内数据缓冲区内的数据长度；
42.7e 0b 33 02，为数据区的4字节数据，其中第1、2字节组成的整数字0x0b7e，代表温度数据；
43.e0 00，为累加校验和，两字节，低字节为e0，高字节为00；
44.0d 0a，分别为结束标识1和结束标识2，两字节，为固定值；
45.通讯命令行表：
[0046][0047]
实施例二、在实施例一的基础上，串口转红外模块上还连接有红外指令接收装置，红外指令接收装置与导光件相对应；移动检测设备还设置有红外指令发射装置，向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令。
[0048]
本实施例中在串口转红外模块上设置红外指令接收装置，在移动检测设备上设置红外指令发射装置，因此可以先通过移动检测设备向电池包发送读取电池状态信息的指令后，再由电池包内的电池管理模块将电池状态信息传输给串口转红外模块，然后由串口转红外模块发送包含电池状态信息的红外信息，可以在需要读取时使串口转红外模块工作，不需要持续发送红外信息节省能耗。
[0049]
在这种情况下电动自行车电池状态检测方法为：
[0050]
电池管理模块定时检测电池模组的电池状态信息并保存；移动检测设备通过红外指令发射装置向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令；电池管理模块再次检测电池模组并更新电池状态信息后，将电池状态信息传输到串口转红外模块。
[0051]
串口转红外模块将包含电池状态信息的数字信号加载到红外信号中，调制为特定频率的脉冲序列进行发射。
[0052]
移动检测设备的红外接收端接收到脉冲序列后进行解调得到电池状态信息。
[0053]
本实施例中为了避免串口转红外模块持续向外发射红外信号导致能耗高的问题，
设置红外指令发射装置和红外指令接收装置，当需要通过移动检测设备获取电池状态信息时，由红外指令发射装置向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令，在接收到红外指令后，电池管理模块再次检测电池模组更新电池状态信息后传输到串口转红外模块中，使串口转红外模块开始工作向外发射红外信号，发射完成后停止工作。
[0054]
作为进一步的改进方法，在红外指令发射装置向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令中，还包括电池状态信息重复发送次数n，使移动检测设备接收并解调得到n组包含电池状态信息的数字信号；将n组数字信号中同位置的数据进行比对，将同位置的所有数据中相同率超过设定比率的数据作为该位置的可信数据，组合得到最终的电池状态信息。
[0055]
本实施例中在红外指令发射装置发送红外指令时，除了包含让串口转红外模块发送电池状态信息的指令外，还可以包括重复发送次数的指令，使得移动检测设备可以获取到若干组电池状态信息的数据；可以避免只发射一组电池状态信息时，因为移动检测设备的红外接收端没有对准导光件等问题导致的信息接受不完全的问题；也可以通过多组电池状态信息的数据的对比，避免红外传输过程中的误差，得到更准确的电池状态信息。
[0056]
实施例三、在实施例一的基础上，电池包壳体上设置有包含电池包识别信息的标签，移动检测设备上还设置有标签读取模块，读取标签中的电池包识别信息；或电池管理模块中保存有电池包识别信息，移动检测设备接收由串口转红外模块发送的包含电池包识别信息的红外信息。
[0057]
本实施例中一个移动检测设备在一段时间内会对大量的电池包内的电池状态信息进行检测获取，因此为了便于对电池信息的统计和分析需要将每个电池包和其电池状态信息一一对应；为了解决这个问题，可以在电池包壳体上设置标签，在标签上包含具有唯一性的电池包识别信息，以便于移动检测设备直到是哪一个电池包的电池状态信息；也可以直接将电池包识别信息组合到电池状态信息的红外信息中。
[0058]
在这种情况下电动自行车电池状态检测方法为：
[0059]
移动检测设备在接收包含电池状态信息的脉冲序列前，先通过标签读取模块读取标签中的电池包识别信息，将电池包识别信息与电池状态信息相对应；或
[0060]
移动检测设备从接收的脉冲序列中进行解调得到电池包识别信息和电池状态信息，将电池包识别信息与电池状态信息相对应。
[0061]
电池管理模块检测电池模组的电池状态信息，并将电池状态信息传输到串口转红外模块。
[0062]
串口转红外模块将包含电池状态信息的数字信号加载到红外信号中，调制为特定频率的脉冲序列进行发射。
[0063]
移动检测设备的红外接收端接收到脉冲序列后进行解调得到电池状态信息。
[0064]
实施例四、在实施例二的基础上，电池包壳体上设置有包含电池包识别信息的标签，移动检测设备上还设置有标签读取模块，读取标签中的电池包识别信息；或电池管理模块中保存有电池包识别信息，移动检测设备接收由串口转红外模块发送的包含电池包识别信息的红外信息。
[0065]
本实施例中一个移动检测设备在一段时间内会对大量的电池包内的电池状态信息进行检测获取，因此为了便于对电池信息的统计和分析需要将每个电池包和其电池状态
信息一一对应；为了解决这个问题，可以在电池包壳体上设置标签，在标签上包含具有唯一性的电池包识别信息，以便于移动检测设备直到是哪一个电池包的电池状态信息；也可以直接将电池包识别信息组合到电池状态信息的红外信息中。
[0066]
在这种情况下电动自行车电池状态检测方法为：
[0067]
移动检测设备在接收包含电池状态信息的脉冲序列前，先通过标签读取模块读取标签中的电池包识别信息，将电池包识别信息与电池状态信息相对应；或
[0068]
移动检测设备从接收的脉冲序列中进行解调得到电池包识别信息和电池状态信息，将电池包识别信息与电池状态信息相对应。
[0069]
然后电池管理模块定时检测电池模组的电池状态信息并保存；移动检测设备通过红外指令发射装置向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令；电池管理模块再次检测电池模组并更新电池状态信息后，将电池状态信息传输到串口转红外模块。
[0070]
串口转红外模块将包含电池状态信息的数字信号加载到红外信号中，调制为特定频率的脉冲序列进行发射。
[0071]
移动检测设备的红外接收端接收到脉冲序列后进行解调得到电池状态信息。
[0072]
本实施例中移动检测设备在获取电池状态信号前可以先通过标签读取模块读取设置在电池包壳体上的标签中的电池包识别信息，然后将电池包识别信息与该电池包内的电池状态信息相对应，便于后续的分析处理；也可以在由串口转红外模块发射的红外信号中同时包含电池状态信息和电池包识别信息，最终使得在移动检测设备检测获取大量电池状态信息数据时可以正确地将每个电池包和其电池状态信息相对应。
[0073]
上述实施例是对本发明的进一步阐述和说明，以便于理解，并不是对本发明的任何限制，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种电动自行车电池状态检测系统，其特征在于，包括电池模组，所述电池模组的一端分别连接串口转红外模块的一端和接插件的第一接口，电池模组的另一端连接电池管理模块的一端，电池管理模块的另一端分别连接串口转红外模块的另一端和接插件的第二接口；串口转红外模块与电池管理模块之间通讯连接；所述串口转红外模块上设置有红外发射端，所述红外发射端与电池包壳体上的导光件相对应；所述检测系统还包括设置有红外接收端的移动检测设备。2.根据权利要求1所述的一种电动自行车电池状态检测系统，其特征在于，所述串口转红外模块上还连接有红外指令接收装置，红外指令接收装置与导光件相对应；所述移动检测设备还设置有红外指令发射装置，向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令。3.根据权利要求1或2所述的一种电动自行车电池状态检测系统，其特征在于，所述电池包壳体上设置有包含电池包识别信息的标签，所述移动检测设备上还设置有标签读取模块，读取标签中的电池包识别信息；或所述电池管理模块中保存有电池包识别信息，移动检测设备接收由串口转红外模块发送的包含电池包识别信息的红外信息。4.一种电动自行车电池状态检测方法，适用于如权利要求1-3任一项所述的检测系统，其特征在于，包括：电池管理模块检测电池模组的电池状态信息，并将电池状态信息传输到串口转红外模块；串口转红外模块将包含电池状态信息的数字信号加载到红外信号中，调制为特定频率的脉冲序列进行发射；移动检测设备的红外接收端接收到脉冲序列后进行解调得到电池状态信息。5.根据权利要求4所述的一种电动自行车电池状态检测方法，其特征在于，所述电池管理模块定时检测电池模组的电池状态信息并保存；移动检测设备通过红外指令发射装置向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令；电池管理模块再次检测电池模组并更新电池状态信息后，将电池状态信息传输到串口转红外模块。6.根据权利要求4或5所述的一种电动自行车电池状态检测方法，其特征在于，所述移动检测设备在接收包含电池状态信息的脉冲序列前，先通过标签读取模块读取标签中的电池包识别信息，将电池包识别信息与电池状态信息相对应；或移动检测设备从接收的脉冲序列中进行解调得到电池包识别信息和电池状态信息，将电池包识别信息与电池状态信息相对应。7.根据权利要求5所述的一种电动自行车电池状态检测方法，其特征在于，所述红外指令发射装置向红外指令接收装置发送读取电池状态信息的红外指令，包括电池状态信息重复发送次数n，使移动检测设备接收并解调得到n组包含电池状态信息的数字信号；将n组数字信号中同位置的数据进行比对，将同位置的所有数据中相同率超过设定比率的数据作为该位置的可信数据，组合得到最终的电池状态信息。

技术总结
本发明公开了一种电动自行车电池状态检测方法，包括：电池管理模块检测电池模组的电池状态信息，并将电池状态信息传输到串口转红外模块；串口转红外模块将包含电池状态信息的数字信号加载到红外信号中，调制为特定频率的脉冲序列进行发射；移动检测设备的红外接收端接收到脉冲序列后进行解调得到电池状态信息；还公开了使用该方法的电池状态检测系统，包括电池模组、通讯连接的串口转红外模块和电池管理模块、接插件和移动检测设备。本发明在电池包内设置了串口转红外模块，将电池管理模块中检测到的电池状态信息通过红外信号传输到移动检测设备中，在铅酸电池更换成锂电池后在较低成本下无需拆开电池包便可以方便的获取电池状态信息。池状态信息。池状态信息。


技术研发人员：王倩婷 叶华 郑勇 陆鹏飞 许厚君 黄赞 彭明坚 邵园 冯伟凯
受保护的技术使用者：浙江超威创元实业有限公司
技术研发日：2023.05.31
技术公布日：2023/9/23