一种基于防篡改设计的电动自行车控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于防篡改设计的电动自行车控制系统，涉及电动自行车领域，该系统中的防篡改电池管理器包括三个电压采样端，三个电压采样端分别连接动力电池中除电池正极之外的任意三个单节电芯的正极，防篡改电池管理器获取动力电池的电池正极的总电压以及三个电压采样端处的采样电压，防篡改电池管理器根据采集到的总电压和三个采样电压可以检测动力电池是否满足铅酸电池的电压特性，并在检测到动力电池不满足铅酸电池的电压特性而非法时，通过向整车控制器发送禁止工作指令来禁止电动自行车启动；该系统可以有效避免因动力电池被非法篡改而带来的安全隐患，提高电动自行车使用安全，且使用方便，通用性强。通用性强。通用性强。

【技术实现步骤摘要】
一种基于防篡改设计的电动自行车控制系统


[0001]本专利技术涉及电动自行车领域，尤其是一种基于防篡改设计的电动自行车控制系统。

技术介绍

[0002]电动自行车作为市民出行最主要的短途交通工具，具有轻便，方便，实惠等特点，在城来越拥堵的今天，电动二轮车的便捷性更加凸显，这使得电动二轮车的保有量，日益增长。
[0003]目前电动自行车的主流设计方案是采用铅酸电池作为主要动力源，但是随着动力锂电池在新能源行业的广泛应用，由于锂电池具有能量密度高、重量轻、寿命长、可以提供更多输出功率等优点，导致经常出现企业、经销商和网点私自利用锂电池组来替换电动自行车中的铅酸电池组，甚至使用存在安全隐患的梯次电池进行二次利用的现象。
[0004]但由于锂电池化学性能比较活跃，电解质为有机质，而且一般空间比较密封，如果使用不当或者因部分电池制造工艺的不成熟或者电芯老化，很有可能会导致电池组发生起火爆炸等危害人民生命财产安全的事件发生，因此这种私自篡改动力源的做法存在较大的安全隐患。

技术实现思路

[0005]本专利技术人针对上述问题及技术需求，提出了一种基于防篡改设计的电动自行车控制系统，本专利技术的技术方案如下：
[0006]一种基于防篡改设计的电动自行车控制系统，该电动自行车控制系统包括防篡改电池管理器、动力电池和整车控制器，动力电池包括至少四个串联的单节电芯，防篡改电池管理器与整车控制器之间建立通讯连接，动力电池通过电池正极和电池负极连接防篡改电池管理器与整车控制器进行供电；
[0007]防篡改电池管理器包括三个电压采样端，三个电压采样端分别连接动力电池中除电池正极之外的任意三个单节电芯的正极，防篡改电池管理器获取动力电池的电池正极的总电压V
P+
以及三个电压采样端处的采样电压V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
，V
P+
>V
cell1
>V
cell2
>V
cell3
；
[0008]防篡改电池管理器根据采集到的V
P+
、V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
确定动力电池中的单节电芯的电芯平均电压V
ave
，并根据电芯平均电压V
ave
以及采集到的V
P+
、V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
检测动力电池是否满足铅酸电池的电压特性；
[0009]当检测到动力电池满足铅酸电池的电压特性而合法时，防篡改电池管理器向整车控制器发送允许工作指令，整车控制器根据允许工作指令启动电动自行车；当检测到动力电池不满足铅酸电池的电压特性而非法时，防篡改电池管理器向整车控制器发送禁止工作指令，整车控制器根据禁止工作指令禁止电动自行车启动。
[0010]本专利技术的有益技术效果是：
[0011]本申请公开了一种基于防篡改设计的电动自行车控制系统，该电动自行车控制系
统中防篡改电池管理器采用四线采样方式连接动力电池并获取相应的电压，通过获取到的电压即可检测动力电池是否满足铅酸电池的电压特性，从而在发现动力电池被非法篡改时及时停止电动自行车启动，避免了因为动力电池被非法篡改而带来的安全隐患，提高电动自行车使用安全。
[0012]而且防篡改电池管理器的检测机制适用于不同串数的动力电池，防篡改电池管理器与动力电池的连接方式也灵活多变，使用方便，通用性强，可以满足不同额定电压的电动自行车的使用需要。
[0013]进一步的，防篡改电池管理器具有在检测到动力电池被非法篡改时及时停止电动自行车启动，在检测到电池充电器被非法篡改时禁止充电，在温度过高有自燃风险时停止启动停止充电等功能，这些功能也能辅助提高电动自行车使用安全。
附图说明
[0014]图1是一个实施例中的电动自行车控制系统的系统结构图。
[0015]图2是一个实施例中的防篡改电池管理器检测动力电池是否合法的方法流程示意图。
[0016]图3是另一个实施例中的防篡改电池管理器检测动力电池是否合法的方法流程示意图。
[0017]图4是另一个实施例中的电动自行车控制系统的系统结构图。
[0018]图5是又一个实施例中的电动自行车控制系统的系统结构图。
具体实施方式
[0019]下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做进一步说明。
[0020]本申请公开了一种基于防篡改设计的电动自行车控制系统，请参考图1，该系统包括防篡改电池管理器、动力电池和整车控制器，防篡改电池管理器与整车控制器之间建立通讯连接，通讯连接的方式包括一线通、RS485总线和CAN总线。动力电池通过电池正极P+和电池负极P
‑
连接防篡改电池管理器与整车控制器进行供电。
[0021]本申请中的电动自行车是以铅酸电池为合法的动力源所设计的电动自行车，该系统的防篡改设计的一个核心是防止非法将铅酸电池篡改为锂电池。动力电池包括至少四个串联的单节电芯。对于铅酸电池来说，目前常见的内部串联的单节电芯的数量典型的有4、5、6，而铅酸电池的单节电芯的典型电压V0为12V，因此对应的动力电池的额定电压分别为48V、60V和72V。对于锂电池来说，目前常见的内部串联的单节电芯的数量一般为13
‑
20串，典型的为13串、17串、20串，锂电池的单节电芯的典型电压为3.7V，因此对应的动力电池的额定电压为48V、60V和72V。本申请从铅酸电池和锂电池上述不同的电池特性出发实现防篡改设计。
[0022]防篡改电池管理器包括三个电压采样端，三个电压采样端分别连接动力电池中除电池正极P+之外的任意三个单节电芯的正极。无论防篡改电池管理器和动力电池如何对接，防篡改电池管理器总能获取到电池正极的总电压V
P+
以及三个电压采样端处的采样电压V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
，本申请定义V
P+
>V
cell1
>V
cell2
>V
cell3
。如图1、4、5，本申请后续以电压采样端cell1连接单节电芯2的正极、cell2连接单节电芯3的正极、cell3连接单节电芯4的正极为
例，此时cell1、cell2、cell3处采集到的电压依次减小，此时V
cell1
表示的就是cell1采集到的电压。但需要说明的是，实际应用时，由于防篡改电池管理器和动力电池可以随意对接，因此有可能出现图中的cell3连接单节电芯2的正极、cell2连接单节电芯3的正极、cell1连接单节电芯4的正极的情况，此时V
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于防篡改设计的电动自行车控制系统，其特征在于，所述电动自行车控制系统包括防篡改电池管理器、动力电池和整车控制器，所述动力电池包括至少四个串联的单节电芯，所述防篡改电池管理器与所述整车控制器之间建立通讯连接，所述动力电池通过电池正极和电池负极连接所述防篡改电池管理器与所述整车控制器进行供电；所述防篡改电池管理器包括三个电压采样端，三个电压采样端分别连接所述动力电池中除所述电池正极之外的任意三个单节电芯的正极，所述防篡改电池管理器获取所述动力电池的电池正极的总电压V
P+
以及三个电压采样端处的采样电压V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
，V
P+
>V
cell1
>V
cell2
>V
cell3
；所述防篡改电池管理器根据采集到的V
P+
、V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
确定所述动力电池中的单节电芯的电芯平均电压V
ave
，并根据电芯平均电压V
ave
以及采集到的V
P+
、V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
检测所述动力电池是否满足铅酸电池的电压特性；当检测到所述动力电池满足铅酸电池的电压特性而合法时，所述防篡改电池管理器向所述整车控制器发送允许工作指令，所述整车控制器根据所述允许工作指令启动电动自行车；当检测到所述动力电池不满足铅酸电池的电压特性而非法时，所述防篡改电池管理器向所述整车控制器发送禁止工作指令，所述整车控制器根据所述禁止工作指令禁止所述电动自行车启动。2.根据权利要求1所述的电动自行车控制系统，其特征在于，当所述动力电池是铅酸电池时，所述动力电池包括的单节电芯的数量为4、5或6，则所述防篡改电池管理器根据采集到的V
P+
、V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
确定所述动力电池中的单节电芯的电芯平均电压V
ave
的方法包括：确定ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4中的最小电压差值V
min
，其中，ΔV1＝V
P+
‑
V
cell1
，ΔV2＝V
cell1
‑
V
cell2
，ΔV3＝V
cell2
‑
V
cell3
，ΔV4＝V
cell3
；根据的取值确定所述动力电池中的单节电芯的数量S；确定所述动力电池中的单节电芯的电芯平均电压V
ave
＝V
P+
/S。3.根据权利要求2所述的电动自行车控制系统，其特征在于，所述根据电芯平均电压V
ave
以及采集到的V
P+
、V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
检测所述动力电池是否满足铅酸电池的电压特性，包括：若检测到电芯平均电压V
ave
在铅酸电池的单节电芯的典型电压V0的误差电压范围内，且检测到根据V
P+
、V
cell1
、V
cell2
、V
cell3
所确定的四个电压差值ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV4都在对应的电芯数量与所述电芯平均电压V
ave
所确定的电压范围内，则确定所述动力电池满足铅酸电池的电压特性而合法，否则确定所述动力电池不满足铅酸电池的电压特性而非法；其中，每个电压差值对应的电芯数量是该电压差值两端的电压的采集端之间串联的单节电芯的数量。4.根据权利要求3所述的电动自行车控制系统，其特征在于，检测四个电压差值ΔV1、ΔV2、ΔV3、ΔV...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘小平，谈正言，
申请(专利权)人：无锡凌博电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：