一种电动自行车双锂电池管理系统及控制方法与流程

本发明涉及电动车自行车和锂电池领域，尤其涉及一种电动自行车双锂电池管理系统及控制方法。

背景技术：

1、电动自行车以其方便、快捷和经济等优点，成为越来越多人的出行选择。但是由于车身结构和体积限制，电动自行车能够携带的电池体积普遍较小，导致续航里程偏短。对于需要频繁使用或需要长距离骑行的用户，如快递和外卖等行业从事人员，续航偏短的电动车自行车显然无法满足他们的需求。

2、一种常见的解决方法为：在电动自行车的不同位置(如脚踏板和座桶)搭载2块锂电池，以充分利用电动自行车有限的空间，提高整车续航里程。

3、目前市面上已有的一种双锂电池解决方案为：在两个并联锂电池之间增加一个并联模块，通过该模块，电量高的锂电池可以对电量低的锂电池进行充电，待两锂电池电量达到一致后，两锂电池共同充电或放电。但是该方案存在诸多缺陷，首先该方案对并联的两个锂电池的一致性要求比较高，若并联的两个锂电池一致性比较差，则两个锂电池很难达到平衡状态，两个锂电池之间频繁地互相充放电会损耗锂电池的使用寿命。另一方面即便两个锂电池在并联初期一致性比较好，但是随着锂电池使用次数的增加，两锂电池在劣化过程中一致性差异会无可避免地越来越大。

技术实现思路

1、鉴于上述问题，提出了本发明以便提供克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种电动自行车双锂电池管理系统及控制方法。

2、根据本发明的一个方面，提供了一种电动自行车双锂电池管理系统，所述管理系统包括：第一锂电池、第二锂电池和锂电池充电器。

3、可选的，所述第一锂电池和所述第二锂电池在所述双锂电管理系统中划分为3个状态：放电主机状态、充电主机状态和从机状态。

4、可选的，所述第一锂电池和所述第二锂电池支持can通信，两个锂电池之间通过can总线获取对方的soc、总电压信息，以及通过can总线发送和应答主机交接命令。

5、可选的，所述第一锂电池和所述第二锂电池支持总线通信，锂电池通过总线和外部设备进行通讯；

6、锂电池与外部设备进行总线通讯时，锂电池的状态为主机状态，锂电池会响应接收到的外部设备指令，锂电池为从机时不响应接收到的外部设备指令。

7、可选的，所述锂电池充电器支持总线通信，上电后会发送总线充电握手协议，与锂电池握手通过后，锂电池充电器输出电压开始对锂电池充电。

8、本发明还提供了一种电动自行车双锂电池管理控制方法，应用上述所述的一种电动自行车双锂电池管理系统，所述控制方法包括：锂电池状态管理、放电主机管理、充电主机管理和主机交接命令处理。

9、可选的，所述锂电池状态管理包括：

10、当所述锂电池的状态为放电主机时，包括：

11、若锂电池检测到锂电池处于静置状态，且此时充电mos处于开启状态，则关闭充电mos；

12、若锂电池检测到锂电池处于放电状态，且此时充电mos处于关闭状态，则开启充电mos；

13、若双锂电池之间can心跳未超时，且满足放电主机交接条件，则强制关闭充电mos，发送放电主机交接指令。

14、可选的，所述第一锂电池向所述第二锂电池发起放电主机交接流程的条件包括：

15、所述第一锂电池和所述第二锂电池的soc均大于低电量切换阈值，且所述第一锂电池的soc大于所述第二锂电池的soc；

16、所述第一锂电池的soc小于等于低电量切换阈值，所述第二锂电池的soc大于低电量切换阈值；

17、所述第一锂电池和所述第二锂电池的soc均小于等于低电量切换阈值且大于0％，所述第一锂电池的soc大于第二锂电池；

18、所述第一锂电池的soc等于所述第二锂电池且大于0％，所述第一锂电池的总电压大于所述第二锂电池；

19、所述第一锂电池的soc等于0％且所述第二锂电池的soc大于0％。

20、可选的，所述当的状态为充电主机时，包括：

21、若处于充电主机状态过程中，检测到充电电流为0，则开始计时，5s内若充电电流一直为0则认为充电过程结束，关闭充电mos，并将的状态改为放电主机状态；

22、若双电池can心跳未超时，且满足充电主机交接条件，则强制关闭放电mos，发送充电主机交接指令。

23、可选的，所述第一锂电池向第二锂电池发起充电主机交接流程满足的条件包括：

24、第一锂电池和第二锂电池的soc均小于高电量切换阈值，且第一锂电池的soc小于第二锂电池；

25、第一锂电池的soc大于等于高电量切换阈值，且第二锂电池的soc小于高电量切换阈值；

26、第一锂电池和第二锂电池的soc均大于等于高电量切换阈值且小于100％，第一锂电池的soc小于第二锂电池；

27、第一锂电池的soc等于100％，且第二锂电池的soc小于100％。

28、可选的，所述锂电池的状态为从机时，包括：

29、所述锂电池处于从机状态时，若检测到放电mos未关闭，则关闭放电mos；

30、若所述锂电池检测到充电mos未关闭，则关闭充电mos。

31、可选的，所述放电主机管理包括如下流程：

32、两锂电池未并联到一起时，两个锂电池都处于放电主机状态，此时放电mos处于开启状态，充电mos处于关闭状态；

33、两锂电池并联到一起后，两个锂电池互相发送心跳指令，假设第二锂电池的soc大于第一锂电池且第一锂电池的soc大于低电量切换阈值，则第二锂电池向第一锂电池发送放电主机交接指令，第一锂电池收到放电主机交接指令后应答该指令，第二锂电池接收到应答后进入从机状态并关闭放电mos；

34、第一锂电池放电至soc等于低电量切换阈值时，关闭充电mos，向第二锂电池发送放电主机交接指令，第二锂电池接收到该指令后开启放电mos并应答放电主机交接指令，第一锂电池接收到应答后进入从机状态并关闭放电mos；

35、第二锂电池放电至soc等于0％时，关闭充电mos，向第一锂电池发送放电主机交接指令，第一锂电池接收到指令后，进入放电主机状态，开启放电mos并应答放电主机交接指令，第二锂电池接收到应答后进入从机状态并关闭放电mos；

36、第一锂电池放电至soc等于0％后，放电结束。

37、可选的，所述充电主机管理包括如下流程：

38、假设当前第一锂电池和第二锂电池的soc都小于高电量切换阈值，且第一锂电池为放电主机状态，第二锂电池为从机状态；此时将充电器接入，充电器向第一锂电池和第二锂电池发送总线充电握手指令，放电主机第一锂电池对充电握手协议进行校验并向充电器应答充电握手校验结果，从机第二锂电池不需要应答充电握手指令；

39、第一锂电池应答充电握手指令后，充电器开始对第一锂电池充电，此时第一锂电池关闭放电mos，并向第二锂电池发送充电主机交接指令，第二锂电池状态切换为充电主机并开启充电mos，向第一锂电池应答充电主机交接指令，第一锂电池接收到应答后状态切换为从机状态并关闭充电mos；

40、第二锂电池充电至soc等于高电量切换阈值时，关闭放电mos并向第一锂电池发送充电主机交接指令，第一锂电池接收到充电主机交接指令后状态切换为充电主机并开启充电mos，向第二锂电池应答充电主机交接指令，第二锂电池接收到应答后状态切换为从机状态并关闭充电mos；

41、第一锂电池充电至soc等于100％时，关闭放电mos并向第二锂电池发送充电主机交接指令，第二锂电池接收到充电主机交接指令后状态切换为充电主机状态并开启充电mos，向第一锂电池应答充电主机交接指令，第一锂电池接收到应答后，状态切换为从机状态并关闭充电mos；

42、第二锂电池充电至soc到100％时，结束充电过程并将状态切换为放电主机状态。

43、可选的，所述主机交接命令处理包括：

44、若can接收的帧为命令帧，处理流程：

45、若接收的命令帧为充电主机交接命令，当处于充电保护状态时，状态改为从机状态，应答不允许充电主机交接指令；若未处于充电保护状态，状态改为充电主机状态，开启充电mos，并应答允许充电主机交接指令；

46、若接收的命令帧为放电主机交接命令，若处于放电保护状态时，状态改为从机状态，应答不允许放电主机交接指令；当未处于放电保护状态时，状态改为放电主机状态，开启放电mos，并应答允许放电主机交接指令；

47、若can接收的帧为应答帧，处理流程：

48、若开始了主机交接流程且接收到的应答指令为充电主机交接，则判断应答指令中的充电交接结果位。若应答的结果为允许交接，则的状态改为从机状态并且关闭充电mos；若应答的结果为不允许交接，则状态改为充电主机状态并且开启放电mos；

49、若应答的指令为放电主机交接，判断应答指令中的放电主机交接位；若应答的结果为允许交接，则的状态改为从机状态，并且关闭放电mos。

50、可选的，所述状态管理中放电主机管理流程1中，锂电池处于静置状态时，会保持充电mos处于关闭状态。

51、可选的，所述放电主机管理的所述第二锂电池接收到应答后进入从机状态并关闭放电mos，只有接收到主机交接成功的应答指令后，锂电池才会关闭放电mos。

52、可选的，所述充电主机管理的所述第一锂电池接收到应答后状态切换为从机状态并关闭充电mos。

53、本发明提供的一种双锂电池管理系统及控制方法，系统包括：第一锂电池、第二锂电池和锂电池充电器。基于这个系统，本发明提出了一种双锂电池系统管理方法，具体描述了双锂电池管理过程中的锂电池状态管理、放电主机管理、充电主机管理和主机交接命令处理等方法和步骤。本发明通过can总线和双锂电池系统管理方法，实现了双锂电池放电切换、双锂电池充电切换以及双锂电池充放电管理等多种功能，改善了目前市面上电动自行车续航里程短的缺点，同时提升了双锂电池系统的智能化、自动化和安全性的管理。

54、上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。