一种基于电动两轮车的智能电源管理系统的制作方法

1.本发明涉及电源管理领域，尤其涉及一种基于电动两轮车的智能电源管理系统。


背景技术：

2.锂电池具有重量轻、储能大、功率大、无污染等特点，在各个领域的应用也越来越广泛，它的研究和生产都取得了很大的进展，锂电池在电动车辆上作为动力能源，成为了电动车发展的一个新趋势。随着信息化建设的发展，对电动车电源的供电质量、能量管理以及电源电量等提出了更高的要求，电动车电源的管理越来越复杂，传统的电源管理方案已经无法适应新的形势。
3.电动车是一种利用电能驱动的交通工具，电能是由三至五只电瓶串联提供的，实际使用中，经常发生电动车行驶里程短，电池寿命短的现象。电动车电源管理系统的优劣能较大程度的影响行驶里程和延长电池使用寿命。但是，目前电动车辆的电源管理系统存在安全性不够、常常因用电设备问题而导致锂电池损坏，甚至危及人身安全；而且，常常因为对锂电池的管理不当而造成使用寿命低下，因此亟待提出一种提高安全性、延长使用寿命的电动车辆电源管理系统。
4.目前，已经有一些基于电动两轮车的智能电源管理系统，但普遍不能通过减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度从而延长电动两轮车的锂电池的寿命。


技术实现要素：

5.为此，本发明提供一种基于电动两轮车的智能电源管理系统，可以有效解决现有技术中不能通过减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度从而延长电动两轮车的锂电池的寿命的技术问题。
6.为实现上述目的，本发明提供一种基于电动两轮车的智能电源管理系统，包括：锂电池组，包括串联的若干个单体锂电池，用以为电动两轮车骑行时提供能量；备用电池，其分别与所述若干个单体锂电池连接，用以在电动两轮车放电过度时进行紧急充电；锂离子检测单元，其与所述锂电池组连接，用以在电动两轮车未骑行时实时检测锂电池组中各个单体锂电池的锂离子含量以确定预设时间内的锂离子增量；电压检测单元，其与所述锂电池组连接，用以对电动两轮车的电压进行检测；电机控制单元，其与所述锂电池组连接，用以控制电动两轮车骑行；控制单元，其分别与所述锂电池组、所述备用电池、所述锂离子检测单元、所述电压检测单元和所述电机控制单元连接，用以控制备用电池给锂电池组充电；所述电动两轮车放电时，所述控制单元根据所述电机控制单元的反馈结果确定电动两轮车是否处于骑行状态并在未处于骑行状态时控制所述锂离子检测单元对所述锂电池组的各个单体锂电池的锂离子含量进行检测以获取实际锂离子含量f，获取完成时，控制
单元结合实际锂离子含量、锂离子含量调节参数q和控制单元内储存的标准锂离子含量确定实际锂离子增量fz，并将实际锂离子增量fz与控制单元内储存的标准锂离子增量fz0进行比对以确定是否需要启动备用电池给单体锂电池充电；所述控制单元确定启动备用电池给单体锂电池充电时，控制单元根据电压下降值p和持续放电时间t确定需要被充电的单体锂电池位置和防止锂离子活性物质分解的充电时间；所述锂离子含量调节参数q根据两轮电动车电池型号的不同而设置有不同的数值。
7.进一步地，所述电动两轮车放电时，所述控制单元将实际锂离子含量f与标准锂离子含量进行比较以确定锂离子含量调节参数q，所述控制单元选用ei计算锂离子含量调节参数时，控制单元计算锂离子含量调节参数q，设定q=ei
×
f，设定i=1,2,3；其中，所述控制单元设置有标准锂离子含量和锂离子增量系数，所述标准锂离子含量包括第一标准锂离子含量f1，第二标准锂离子含量f2和第三标准锂离子含量f3，其中，f1＜f2＜f3；所述锂离子增量系数包括电池型号为6
‑
dzm
‑
12的锂离子增量系数e1，电池型号为6
‑
dzm
‑
17的锂离子增量系数e2和电池型号为6
‑
dzm
‑
20的锂离子增量系数e3，其中，e1+e2+e3=2；若f＜f1,所述控制单元判定无需确定锂离子含量调节参数；若f1≤f＜f2，所述控制单元选用e1计算锂离子含量调节参数；若f2≤f＜f3，所述控制单元选用e2计算锂离子含量调节参数；若f≥f3，所述控制单元选用e3计算锂离子含量调节参数。
8.进一步地，所述锂离子含量调节参数q确定完成时，所述控制单元根据选用的锂离子增量系数确定实际锂离子增量fz，当所述控制单元选用e1时，fz=q
×
|（f2
‑
f）/（f
‑
f1）|
×
（f2
‑
f1）;当所述控制单元选用e2时，fz=q
×
|（f3
‑
f）/（f
‑
f2）|
×
（f3
‑
f2）;当所述控制单元选用e3时，fz=q
×
|1/（f
‑
f3）|
×
f3。
9.进一步地，所述实际锂离子增量fz确定完成时，所述控制单元将实际锂离子增量fz与标准锂离子增量fz0进行比较以确定是否需要启动备用电池给单体锂电池充电并在控制单元判定需要启动备用电池给单体锂电池充电时控制所述电压检测单元对若干个单体锂电池的电压进行分别检测，其中，若fz≤fz0，所述控制单元判定无需启动备用电池给单体锂电池充电；若fz＞fz0，所述控制单元判定需要启动备用电池给单体锂电池充电。
10.进一步地，所述控制单元判定需要启动备用电池给单体锂电池充电时，控制单元根据所述电压检测单元检测到的若干个单体锂电池的电压获取每个单体锂电池的电压下降值，获取完成时，控制单元将若干个单体锂电池的电压下降值按照从大到小的顺序进行排序并将排序第一名的电压下降值设置为p，同时，控制单元内设置有标准电压下降值p0，设置完成时，控制单元将电压下降值p与标准电压下降值p0进行比较以确定需要被充电的单体锂电池位置：若p≤p0，所述控制单元判定该单体锂电池非需要被充电的单体锂电池；若p＞p0，所述控制单元判定该单体锂电池为需要被充电的单体锂电池。
11.进一步地，所述控制单元确定单体锂电池位置时，控制单元根据所述电压检测单
元测得的该需要被充电的单体锂电池的电压持续下降时间确定持续放电时间t，确定完成时，控制单元将持续放电时间t与预设持续放电时间t0进行比较以确定防止锂离子活性物质分解的充电时间，控制单元确定防止锂离子活性物质分解的充电时间ti时，控制单元控制所述备用电池给控制单元确定的需要被充电的单体锂电池充电，设定i=1,2,3,4；其中，若t＜t0
×
50%，所述控制单元判定最长t1时间后需要给该单体锂电池充电；若t0
×
50%≤t＜t0
×
70%，所述控制单元判定最长t2时间后需要给该单体锂电池充电；若t0
×
70%≤t＜t0
×
90%，所述控制单元判定最长t3时间后需要给该单体锂电池充电；若t≥t0
×
90%，所述控制单元判定最长t4时间后需要给该单体锂电池充电；其中，t1＜t2＜t3＜t4。
12.进一步地，所述控制单元还设置有预设锂离子增量差值，包括第一预设锂离子增量差值b1,第二预设锂离子增量差值b2和第三预设锂离子增量差值b3，其中，b1＜b2＜b3；所述控制单元确定防止锂离子活性物质分解的充电时间ti时，设定i=1,2,3,4,控制单元计算锂离子增量差值
△
fz，设定
△
fz=fz
‑
fz0，计算完成时，控制单元将锂离子增量差值
△
fz与预设锂离子增量差值进行比较以确定锂离子活性物质分解的时间：若
△
fz＜b1，所述控制单元判定锂离子将在d1时间后锂离子活性物质分解；若b1≤
△
fz＜b2，所述控制单元判定锂离子将在d2时间后锂离子活性物质分解；若b2≤
△
fz＜b3，所述控制单元判定锂离子将在d3时间后锂离子活性物质分解；若
△
fz≥b3，所述控制单元判定锂离子将在d4时间后锂离子活性物质分解；其中，d1＞d2＞d3＞d4。
13.进一步地，所述锂离子活性物质分解的时间di确定时，所述控制单元将防止锂离子活性物质分解的充电时间tj与锂离子活性物质分解的时间di进行比较以对充电时间进行调节：若di≥tj，所述控制单元确定无需对充电时间进行调节；若di＜tj，所述控制单元将给需要被充电的单体锂电池的充电时间调整为di时间后；其中，i=1,2,3,4，j=1,2,3,4。
14.进一步地，所述智能电源管理系统还包括充电桩感应单元，其与所述控制单元连接，用以根据控制单元的指示寻找可用充电桩；所述控制单元判定该单体锂电池为需要被充电的单体锂电池时，控制单元控制充电桩感应单元以获取到达可用充电桩的最短时间g并将其与所述确定的给需要被充电的单体锂电池的充电时间进行比较以确定启动备用电池还是到充电桩充电。
15.与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明通过设置锂离子检测单元，实时对未骑行状态的两轮电动车的锂电池内的锂离子含量以确定预设时间内的实际锂离子增量，进而将实际锂离子增量与标准锂离子增量进行比对以确定是否启动备用电池给单体锂电池充电，并在确定启动备用电池使结合电压下降值和持续放电时间确定需要被充电的单体锂电池的位置，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
16.进一步地，本发明通过将实际锂离子含量f与标准锂离子含量进行比较以确定合适的锂离子增量系数来计算锂离子含量调节参数q，从而能够提高锂离子含量调节参数q计算的准确性，进而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
17.进一步地，本发明根据选用的锂离子增量系数确定实际锂离子增量fz，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
18.进一步地，本发明通过将实际锂离子增量fz与标准锂离子增量fz0进行比较以确定是否需要启动备用电池给单体锂电池充电，并在控制单元判定需要启动备用电池给单体锂电池充电时控制所述电压检测单元对若干个单体锂电池的电压进行分别检测，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
19.进一步地，本发明通过将电压下降值p与标准电压下降值p0进行比较以确定需要被充电的单体锂电池位置，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
20.进一步地，本发明通过将持续放电时间t与预设持续放电时间t0进行比较以确定防止锂离子活性物质分解的充电时间，从而能够将备用电池给单体锂电池充电的时间控制在该确定的时间范围内，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
21.进一步地，本发明通过将锂离子增量差值
△
fz与预设锂离子增量差值进行比较以确定锂离子活性物质分解的时间，从而能够对启用备用电池的时间进行调节，进而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
22.进一步地，本发明通过将将防止锂离子活性物质分解的充电时间tj与锂离子活性物质分解的时间di进行比较以对充电时间进行调节，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
附图说明
23.图1为本发明实施例基于电动两轮车的智能电源管理系统的结构示意图；图中标记说明：1、锂电池组；2、备用电池；3、锂离子检测单元；4、电压检测单元；5、电机控制单元；6、控制单元；7、充电桩感应单元。
具体实施方式
24.为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
25.下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。
26.需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而
不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
27.此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
28.请参阅图1所示，其为本发明实施例基于电动两轮车的智能电源管理系统的结构示意图，本发明提供一种基于电动两轮车的智能电源管理系统，包括：锂电池组1，包括串联的若干个单体锂电池，用以为电动两轮车骑行时提供能量；备用电池2，其分别与所述若干个单体锂电池连接，用以在电动两轮车放电过度时进行紧急充电；锂离子检测单元3，其与所述锂电池组1连接，用以在电动两轮车未骑行时实时检测锂电池组1中各个单体锂电池的锂离子含量以确定预设时间内的锂离子增量；电压检测单元4，其与所述锂电池组1连接，用以对电动两轮车的电压进行检测；电机控制单元65，其与所述锂电池组1连接，用以控制电动两轮车骑行；控制单元6，其分别与所述锂电池组1、所述备用电池2、所述锂离子检测单元3、所述电压检测单元4和所述电机控制单元65连接，用以控制备用电池2给锂电池组1充电；所述电动两轮车放电时，所述控制单元6根据所述电机控制单元65的反馈结果确定电动两轮车是否处于骑行状态并在未处于骑行状态时控制所述锂离子检测单元3对所述锂电池组1的各个单体锂电池的锂离子含量进行检测以获取实际锂离子含量f，获取完成时，控制单元6结合实际锂离子含量、锂离子含量调节参数q和控制单元6内储存的标准锂离子含量确定实际锂离子增量fz，并将实际锂离子增量fz与控制单元6内储存的标准锂离子增量fz0进行比对以确定是否需要启动备用电池2给单体锂电池充电；具体而言，所述控制单元6确定启动备用电池2给单体锂电池充电时，控制单元6根据电压下降值p和持续放电时间t确定需要被充电的单体锂电池位置和防止锂离子活性物质分解的充电时间；所述锂离子含量调节参数q根据两轮电动车电池型号的不同而设置有不同的数值。
29.本实施例中，控制单元6内设置有plc控制板。若干个单体锂电池在本实施例中为6个单体锂电池。电机控制单元65根据电机转速确定是否处于骑行状态。
30.具体而言，本发明实施例通过设置锂离子检测单元3，实时对未骑行状态的两轮电动车的锂电池内的锂离子含量以确定预设时间内的实际锂离子增量，进而将实际锂离子增量与标准锂离子增量进行比对以确定是否启动备用电池2给单体锂电池充电，并在确定启动备用电池2使结合电压下降值和持续放电时间确定需要被充电的单体锂电池的位置，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
31.具体而言，所述控制单元6设置有标准锂离子含量和锂离子增量系数；所述标准锂离子含量包括第一标准锂离子含量f1，第二标准锂离子含量f2和第三标准锂离子含量f3，其中，f1＜f2＜f3；所述锂离子增量系数包括电池型号为6
‑
dzm
‑
12的锂离子增量系数e1，电池型号为6
‑
dzm
‑
17的锂离子增量系数e2和电池型号为6
‑
dzm
‑
20的锂离子增量系数e3，其中，e1+e2+e3=2；
所述电动两轮车放电时，所述控制单元6将实际锂离子含量f与标准锂离子含量进行比较以确定锂离子含量调节参数q：若f＜f1,所述控制单元6判定无需确定锂离子含量调节参数；若f1≤f＜f2，所述控制单元6选用e1计算锂离子含量调节参数；若f2≤f＜f3，所述控制单元6选用e2计算锂离子含量调节参数；若f≥f3，所述控制单元6选用e3计算锂离子含量调节参数；所述控制单元6选用ei计算锂离子含量调节参数时，控制单元6计算锂离子含量调节参数q，设定q=ei
×
f，设定i=1,2,3。
32.本实施例中，6
‑
dzm
‑
12中6是节数，每节电池都是由几个小节组成，每个节一般电压是2v，6节串联就组成了12v的电压，dzm表示电动助力免维护，6
‑
dzm
‑
17和6
‑
dzm
‑
20中的对应表示与6
‑
dzm
‑
12中一致。
33.具体而言，本发明实施例通过将实际锂离子含量f与标准锂离子含量进行比较以确定合适的锂离子增量系数来计算锂离子含量调节参数q，从而能够提高锂离子含量调节参数q计算的准确性，进而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
34.具体而言，所述锂离子含量调节参数q确定完成时，所述控制单元6根据选用的锂离子增量系数确定实际锂离子增量fz，当所述控制单元6选用e1时，fz=q
×
|（f2
‑
f）/（f
‑
f1）|
×
（f2
‑
f1）;当所述控制单元6选用e2时，fz=q
×
|（f3
‑
f）/（f
‑
f2）|
×
（f3
‑
f2）;当所述控制单元6选用e3时，fz=q
×
|1/（f
‑
f3）|
×
f3。
35.具体而言，本发明实施例根据选用的锂离子增量系数确定实际锂离子增量fz，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
36.具体而言，所述实际锂离子增量fz确定完成时，所述控制单元6将实际锂离子增量fz与标准锂离子增量fz0进行比较以确定是否需要启动备用电池2给单体锂电池充电并在控制单元6判定需要启动备用电池2给单体锂电池充电时控制所述电压检测单元4对若干个单体锂电池的电压进行分别检测，其中，若fz≤fz0，所述控制单元6判定无需启动备用电池2给单体锂电池充电；若fz＞fz0，所述控制单元6判定需要启动备用电池2给单体锂电池充电。
37.具体而言，本发明实施例通过将实际锂离子增量fz与标准锂离子增量fz0进行比较以确定是否需要启动备用电池2给单体锂电池充电，并在控制单元6判定需要启动备用电池2给单体锂电池充电时控制所述电压检测单元4对若干个单体锂电池的电压进行分别检测，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
38.具体而言，所述控制单元6判定需要启动备用电池2给单体锂电池充电时，控制单元6根据所述电压检测单元4检测到的若干个单体锂电池的电压获取每个单体锂电池的电压下降值，获取完成时，控制单元6将若干个单体锂电池的电压下降值按照从大到小的顺序进行排序并将排序第一名的电压下降值设置为p，同时，控制单元6内设置有标准电压下降值p0，设置完成时，控制单元6将电压下降值p与标准电压下降值p0进行比较以确定需要被
充电的单体锂电池位置：若p≤p0，所述控制单元6判定该单体锂电池非需要被充电的单体锂电池；若p＞p0，所述控制单元6判定该单体锂电池为需要被充电的单体锂电池。
39.具体而言，本发明实施例通过将电压下降值p与标准电压下降值p0进行比较以确定需要被充电的单体锂电池位置，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
40.具体而言，所述控制单元6确定单体锂电池位置时，控制单元6根据所述电压检测单元4测得的该需要被充电的单体锂电池的电压持续下降时间确定持续放电时间t，确定完成时，控制单元6将持续放电时间t与预设持续放电时间t0进行比较以确定防止锂离子活性物质分解的充电时间：若t＜t0
×
50%，所述控制单元6判定最长t1时间后需要给该单体锂电池充电；若t0
×
50%≤t＜t0
×
70%，所述控制单元6判定最长t2时间后需要给该单体锂电池充电；若t0
×
70%≤t＜t0
×
90%，所述控制单元6判定最长t3时间后需要给该单体锂电池充电；若t≥t0
×
90%，所述控制单元6判定最长t4时间后需要给该单体锂电池充电；其中，t1＜t2＜t3＜t4；所述控制单元6确定防止锂离子活性物质分解的充电时间ti时，控制单元6控制所述备用电池2给控制单元6确定的需要被充电的单体锂电池充电，设定i=1,2,3,4。
41.具体而言，本发明实施例通过将持续放电时间t与预设持续放电时间t0进行比较以确定防止锂离子活性物质分解的充电时间，从而能够将备用电池2给单体锂电池充电的时间控制在该确定的时间范围内，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
42.具体而言，所述控制单元6还设置有预设锂离子增量差值，包括第一预设锂离子增量差值b1,第二预设锂离子增量差值b2和第三预设锂离子增量差值b3，其中，b1＜b2＜b3；所述控制单元6确定防止锂离子活性物质分解的充电时间ti时，设定i=1,2,3,4,控制单元6计算锂离子增量差值
△
fz，设定
△
fz=fz
‑
fz0，计算完成时，控制单元6将锂离子增量差值
△
fz与预设锂离子增量差值进行比较以确定锂离子活性物质分解的时间：若
△
fz＜b1，所述控制单元6判定锂离子将在d1时间后锂离子活性物质分解；若b1≤
△
fz＜b2，所述控制单元6判定锂离子将在d2时间后锂离子活性物质分解；若b2≤
△
fz＜b3，所述控制单元6判定锂离子将在d3时间后锂离子活性物质分解；若
△
fz≥b3，所述控制单元6判定锂离子将在d4时间后锂离子活性物质分解；其中，d1＞d2＞d3＞d4。
43.具体而言，本发明实施例通过将锂离子增量差值
△
fz与预设锂离子增量差值进行比较以确定锂离子活性物质分解的时间，从而能够对启用备用电池2的时间进行调节，进而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
44.具体而言，所述锂离子活性物质分解的时间di确定时，所述控制单元6将防止锂离子活性物质分解的充电时间tj与锂离子活性物质分解的时间di进行比较以对充电时间进
行调节：若di≥tj，所述控制单元6确定无需对充电时间进行调节；若di＜tj，所述控制单元6将给需要被充电的单体锂电池的充电时间调整为di时间后；其中，i=1,2,3,4，j=1,2,3,4。
45.具体而言，本发明实施例通过将将防止锂离子活性物质分解的充电时间tj与锂离子活性物质分解的时间di进行比较以对充电时间进行调节，从而能够减缓因放电过度以致锂离子活性物质分解导致锂电池受损的速度，有效延长了电动两轮车的锂电池的寿命。
46.具体而言，所述智能电源管理系统还包括充电桩感应单元7，其与所述控制单元6连接，用以根据控制单元6的指示寻找可用充电桩；所述控制单元6判定该单体锂电池为需要被充电的单体锂电池时，控制单元6控制充电桩感应单元7以获取到达可用充电桩的最短时间g并将其与所述确定的给需要被充电的单体锂电池的充电时间进行比较以确定启动备用电池2还是到充电桩充电。
47.本实施例中，备用电池2电量有限，为保护备用电池2，一般情况下不使用，故有充电桩可使用的情况下优先使用充电桩。
48.至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。