阅读说明：本技术 助力自行车电池的监控系统、助力自行车及远程控制系统 (Monitoring system of moped battery, moped and remote control system ) 是由 王林峰 文昊 金洪哲 于 2020-04-15 设计创作，主要内容包括：本发明提供一种助力自行车电池的监控系统、助力自行车及远程控制系统,该监控系统包括：检测模块,检测电池的至少一种状态参数；电池管理模块,基于至少一种状态参数生成对应的参数信息；通信模块,将至少一种参数信息传输到服务器或用户终端。根据本发明的实施例,建立实时监控电池的监控系统,建立与后方管理平台间的电池数据分享机制。(The invention provides a monitoring system of a moped battery, a moped and a remote control system, wherein the monitoring system comprises: the detection module detects at least one state parameter of the battery; the battery management module generates corresponding parameter information based on at least one state parameter; and the communication module transmits the at least one kind of parameter information to the server or the user terminal. According to the embodiment of the invention, a monitoring system for monitoring the battery in real time is established, and a battery data sharing mechanism with a rear management platform is established.)

助力自行车电池的监控系统、助力自行车及远程控制系统

技术领域

本发明涉及助力自行车领域，更具体地，涉及一种助力自行车电池的监控系统、助力自行车及远程控制系统。

背景技术

助力自行车一般包括车架、车轮、用于人工蹬踏的踏板总成、电池、机械变速器、控制面板、驱动电机等部件。助力自行车以人工蹬踏作为主要驱动动力，并可以使用电机作为辅助驱动动力。

在助力自行车的使用过程中，电池的使用安全保障是保障消费者安全、放心使用助力自行车的最重要的组成部分，一组电池包出现故障并不是突发的，而是渐进式的，现有的助力自行车尚无法对电池的健康状况进行跟踪管理，无法保障电池使用的安全性，难以避免电池类事故的发生。

发明内容

本发明的目的之一在于针对助力自行车的电池构建实时监控电池的监控系统。

本发明的另一目的在于建立与后方管理平台间的电池数据分享机制，保障电池使用的安全性。

根据本发明的一方面，提供一种助力自行车电池的监控系统，所述监控系统包括：检测模块，用于检测所述助力自行车电池的至少一种状态参数；电池管理模块，用于基于所述至少一种状态参数生成对应的至少一种参数信息；通信模块，用于将所述至少一种参数信息传输到服务器或用户终端。

根据本发明的实施例，所述电池管理模块或所述服务器可基于所述至少一种参数信息确定所述电池的健康状态。

根据本发明的实施例，所述监控系统还可包括定位模块和振动检测模块，所述电池管理模块将所述振动检测模块的振动检测信号发送到所述通信模块，所述通信模块将反映所述助力自行车振动的振动检测信息发送到所述服务器或用户终端。

根据本发明的实施例，所述监控系统还可包括认证模块，所述电池管理模块经由所述通信模块从所述服务器或所述认证模块接收反映所述助力自行车的使用是否经过授权的认证信息，并且响应于所述助力自行车的使用未经授权且所述振动检测模块检测到振动而通过所述通信模块向所述服务器或用户终端发送警示信号。

根据本发明的实施例，所述通信模块可将所述定位模块的定位信息发送给所述服务器或用户终端，并可从所述服务器或用户终端接收锁止信号，所述电池管理模块可响应于所述锁止信号而锁止所述助力自行车的驱动电机，其中，所述锁止信号可指示所述定位信息与预存储的位置信息不匹配。

根据本发明的实施例，所述至少一种参数信息可包括温度信息，所述通信模块从所述服务器或用户终端可获得反馈信息并可将所述反馈信息发送给所述电池管理模块，所述电池管理模块可响应于指示当前温度超过预定阈值的反馈信息而断开充放电回路。

根据本发明的实施例，所述监控系统还可包括连接在所述充放电回路上的开关单元，所述开关单元可响应于所述电池管理模块输出的控制信号而接通或断开。

根据本发明的实施例，所述通信模块可将所述至少一种参数信息传输到用户终端，所述用户终端可接收所述服务器的反馈信息或所述至少一种参数信息，所述电池管理模块可每预定时间间隔生成所述至少一种参数信息。

根据本发明的实施例，所述用户终端可从所述服务器或所述通信模块中的至少一个接收反映所述电池的健康状态的反馈信息，所述用户终端可将所述反馈信息上传到所述服务器，或者可将指令信息传输到所述服务器或所述通信模块。

根据本发明的另一方面，提供一种助力自行车，所述助力自行车包括电池以及上述监控系统，所述电池与所述监控系统的检测模块电连接。

根据本发明的另一方面，提供一种用于助力自行车的远程控制系统，所述远程控制系统包括：监控系统，所述监控系统安装在所述助力自行车上，并与所述助力自行车的电池电连接，并获取所述电池的至少一种状态参数，并生成相应的参数信息；服务器，从所述监控系统接收所述参数信息，并根据所述参数信息生成控制信号，将所述控制信号发送给所述监控系统，所述监控系统基于所述控制信号执行控制所述电池的操作。

根据本发明的实施例，所述远程控制系统还可包括终端应用程序，所述终端应用程序可从所述服务器或所述监控系统的通信模块中的至少一个接收反映所述电池的健康状态的反馈信息，所述终端应用程序可将所述反馈信息上传到所述服务器，或者将指令信息传输到所述服务器或通信模块。

根据本发明的实施例，可以实现如下有益技术效果中的至少一个：建立实时监控电池的健康状态的监控或管理系统；建立与后方管理平台间的电池数据分享机制；保障电池使用的安全性；建立针对电池的干预机制。

附图说明

现将详细参照附图描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中，相同的标号始终指的是相同的部件。以下将通过参照附图来说明实施例，以便解释本发明。

图1是示出本发明的实施例的助力自行车的示意图。

图2是示出本发明的第一实施例的助力自行车电池的监控系统的框图。

图3是示出本发明的第二实施例的助力自行车电池的监控系统的框图。

图4是示出本发明的第三实施例的助力自行车电池的监控系统的框图。

图5是示意性地示出本发明的实施例的电池数据分享机制的数据传输流程图。

附图标号说明：

1：车架；2：方向控制轴；3：控制面板；4：前轮；5：后轮；10：第一电机；20：第二电机；30：电池；41：踏板总成；

40：检测模块；50：电池管理模块；60：通信模块；70：服务器；80：用户终端；90：开关单元；

401：电压传感器；402：电流传感器；403：温度传感器；404：剩余电量检测单元；405：充放电次数检测单元；501：处理器；100：电源；801：认证模块

91：定位模块；92：振动检测模块。

具体实施方式

这里公开的实施例无意将本公开的范围限于所公开的实施例，应当理解，公开的实施例包括在本公开的精神和范围内的所有变化、等同物和替代物。诸如“包括”和“可包括”的表述用于指定存在所公开的功能、操作、部件等，但并不排除存在一个或更多个附加功能、操作、部件等。

根据本发明的实施例，建立电池的监控系统，建立电池数据的分享机制，保证电池使用的安全性，并且可以在必要的情况下，进行干预。下面结合附图描述本发明的优选实施例。

图1是示出本发明的实施例的助力自行车的示意图。

本发明的实施例的助力自行车可以包括用于监测电池(例如，监控电池的健康状态)的监控系统。

此外，助力自行车包括第一电机10、电池30、车架1、方向控制轴2、控制面板3、前轮4、后轮5和踏板总成41。可选地，助力自行车还可以包括第二电机20。

如图1所示，第一电机10可以安装在助力自行车的前轮4上，例如，固定安装在前轮4的轮毂上，此外，第一电机10也可以安装在后轮5上，例如，固定安装在后轮5的轮毂上，第一电机10可以与电池30(例如，包括多个电池包的电池组)电连接，第一电机10可以利用电池30的电能驱动助力自行车行进。即，第一电机10可以用作驱动电机(电动机)。

第一电机10可以是直流电动机，例如，无刷直流电机，并且可以是有齿或无齿的，虽然没有示出，但是前轮4与第一电机10之间还可电连接有减速器等其他辅助性部件。

助力自行车的各种电路、组件等可以安装在车架1上，并且可以通过控制面板3进行各种控制和显示，例如，行进速度显示、剩余电路显示、行进速度控制等。前轮4可通过方向控制轴2与车架1连接。

第二电机20可以安装在助力自行车的后轮5上，例如，固定安装在后轮5的轮毂上，可选地，第二电机20也可以安装在前轮4上，例如，固定安装在前轮4的轮毂上，第二电机20也可以与电池30电连接，并且第二电机20可以利用电池30的电能驱动助力自行车行进，也可以利用自行车的动能为电池30充电。即，第二电机20即可以用作电动机，也可以用作发电机，第二电机20可以是发电机和电动机的一体机。类似地，也可以在后轮5与第二电机20之间设置减速器等其他辅助性部件。与第一电机10相比，第二电机20可以不包括离合结构。为了获得更高的可靠性，可以对不包括离合结构的第一电机10的外围电路进行进一步改进以实现第二电机20。

电池30可以分别与第一电机10和第二电机20电连接，电池30可以安装在助力自行车的车架1上，并且可以安装在踏板总成41的斜上方，电池30可以是锂电池组，并且可以包括多个电池包，部分电池包可以与第一电机10电连接，部分电池包可以与第二电机20电连接，多个电池包也可以形成为一体，并且可以同时与第一电机10和第二电机20电连接。包括多个电池包的电池单元之间也可以彼此独立，即，电池30可以包括彼此分开的多个电池单元，这些电池单元可以安装在助力自行车上的不同位置。可选地，每个电池单元可以同时与第一电机10和第二电机20电连接。电池30可以包括对每个电池单元的充放电进行控制的控制电路以及检测每个电池单元的运行状态的检测模块，另外，该控制电路及检测模块也可以单独提供或设置，下文将对此进行详细描述。

图2是示出本发明的第一实施例的助力自行车电池的监控系统的框图。

如图2所示，根据本发明的实施例的监控系统可以包括检测模块40、电池管理模块50、通信模块60。此外，服务器70和用户终端80也可以是监控系统的一部分。

检测模块40可以检测电池30的至少一种状态参数(例如，电池30的充放电状态、充放电次数、剩余电量、电压、电流、温度等)。

电池管理模块50可以基于至少一种状态参数而生成对应的至少一种参数信息，通信模块60可以将至少一种参数信息发送到服务器70，电池管理模块50也可以通过通信模块60(例如，蜂窝通信模块，但不限于此)接收服务器70发送的反馈信息，即，服务器70可以将电池的至少一种参数信息和或与之相应的健康状态信息通过各种方式分发并分享至其他组件。

用户终端80可以通过网络接收服务器70的反馈信息，也可以从通信模块60直接接收该反馈信息。用户终端80可以是移动终端(例如，智能手机)，并且可以将该反馈信息上传到服务器70，或者将指令信息传输到服务器70或通信模块60，这里的指令信息可以是助力自行车的智能锁的开锁信息或者助力自行车的驱动电机(例如，上文提及的第一电机10和第二电机20)的锁止信息。

图3是示出本发明的第二实施例的助力自行车电池的监控系统的框图。

图3中的与图2中的监控系统所包括的部件相同的部件的描述被省略，不再赘述。

如图3所示，本发明的第二实施例的助力自行车电池的监控系统还可以包括开关单元90，该开关单元90可以连接在电池30的充放电回路上，该开关单元可以响应于电池管理模块50(例如，电池管理模块50中的处理器(例如，图4的501)))输出的控制信号而接通或断开。

具体地，电池管理模块50(例如，处理器501)可以将诸如PWM信号的控制信号输出到开关单元的受控端子，从而控制开关单元断开，以切断充放电回路，防止电池30进一步受到损坏。具体地，电池管理模块50可以在确定电池的诸如温度、电压、电流、充放电状态等中的至少一种参数异常时，控制开关单元90关闭。电池管理模块50也可以在确定上述至少一种参数正常的情况下将诸如PWM信号的控制信号输出到开关单元的受控端子，从而控制开关单元接通，以闭合充放电回路。开关单元90可以通过IGBT、MOSFET、SCR等实现。

图4是示出本发明的第三实施例的助力自行车电池的监控系统的框图。

图4中的与图2或图3中的监控系统所包括的部件相同的部件的描述被省略，不再赘述。

如上所述，检测模块40可以包括检测电池30的充放电状态、充放电次数、剩余电量、电压、电流、温度等各种检测电路。

具体地，如图4所示，检测模块40可以包括电压传感器401、电流传感器402、温度传感器403、剩余电量检测单元404、充放电次数检测单元405。检测模块40还可以包括充放电状态检测电路等。

虽然图4中示出，剩余电量检测单元404、充放电次数检测单元405等检测电路或单元与电池管理模块50(例如，处理器501)彼此独立，但电池管理模块(例如，处理器501)的一部分可以用作检测电池的各个参数的部件或电路。例如，作为处理器501的微控制器的AD模块可以作为检测模块40的一部分。

获得上述参数的检测电路可通过各种传感器实现。例如，可以通过电压传感器401、电流传感器402、温度传感器403等可以分别对电池的电压、电流和温度等进行采集并获得相应的参数(电压、电流和温度)。

电池管理模块50可以与检测模块40电连接，并且可以基于电池30的至少一种参数生成对应的参数信息，例如，充放电状态信息、充放电次数信息、剩余电量信息、电压信息、电流信息、温度信息等。

电池管理模块50(例如，电池管理模块中的处理器(例如，微控制器(例如，MSP系列、AVR系列等的单片机)))可以基于检测模块40检测的至少一种参数，生成与之对应的参数信息。

可选地，电池管理模块50可以将电压传感器采集的电压与预存储的电压进行比较，可以通过实时检测的电压所处的电压范围判断电池的电量、充电状态、充放电次数等。

例如，预先存储的电压可以分别为V1至V9，当电压小于V1时，说明电池的电量基本为量，当电压处于V1和V2之间时，说明电池的电量约为总电量的10％，当电压处于V2和V3之间时，说明电池的电量约为总电量的20％，当电压处于V3和V4之间时，说明电池的电量约为总电量的30％，依此类推，当电压处于V8和V9之间时，说明电池的电量为电池的总电量的90％，当电池的电压大于V9时，说明电池基本充满。

类似地，电池管理模块50(例如，电池管理模块50中的处理器501)还可以持续地检测电池的电压，并将其与预存储的电压进行比较，当在预定时间段内电池电压持续升高(例如，升高总电量的10％)时，可以确定电池正在充电，相反，当在预定时间段内电池电压持续降低(例如，降低总电量的10％)时，可以确定电池正在放电，并且可以对此进行计数(充电计数、放电计数)，例如，当电压升高总电量的80％时，可以计数充电计数加一。可选地，可以通过软件的方式实现充放电计数功能。

电池管理模块50可以将充放电状态信息、充放电次数信息、剩余电量信息、电压信息、电流信息、温度信息中的至少一个发送到服务器70，由服务器70对这些信息进行分析，并且根据这些信息综合判断电池的健康状态。可选地，也可以通过电池管理模块50直接基于生成的信息判断或确定电池的健康状态，并将电池的实时健康状态发送给服务器70或用户终端80进行存储和/或显示。

优选地，电池管理模块50可以每预定时间间隔(例如，1min)生成相应的参数信息，可以在保证精度的情况下，尽可能提高检测精度。

如上所述，检测模块40可以检测作为反映电池的健康信息的关键信息的温度，电池管理模块50可以基于检测电路所检测的温度生成温度信息，并通过与电池管理模块50电连接的通信模块60向服务器70发送温度信息，服务器70可以存储该温度信息并且将该温度信息与预存储的温度信息进行比较，并且提供该温度信息是否处于正常范围的反馈信息。

这里，预存储的温度信息可以与电压信息和/或电流等参数信息进行映射，映射表可以被预先存储在处理器的储存单元或预先存储在服务器中。即，电池的温度与电池的电压或电流的大小相关联，电池管理模块50可以利用温度信息以及除此之外的相关参数信息中的至少一种信息建成的映射来确定电池的温度是否处在正常范围，或者确定电池是否处于健康状态。

具体地，电池管理模块50可以首先确定电压的温度范围，并搜寻与之对应的温度范围，然后将温度信息与该温度范围进行比较，如果该温度信息处于该温度范围，则说明电池的温度正常，可以确定电池健康状态。可选地，电池管理模块50也可以分别单独确定电压信息和温度信息是否均处在与之对应的正常范围，如果处在正常范围，则电池管理模块50可以确定电池处于健康状态。

需要说明的是，上述电池管理模块50执行的“确定”、“比较”、“建立”、“存储”等操作均可由服务器70执行，换言之，相关信息均可通过模块60发送到服务器70，以便由服务器70执行相关操作。

服务器70可以进一步向电池管理模块50发送反馈信息(例如，与电池处于健康状态相对应的编码，例如，十六进制数)，即，电池管理模块可以通过通信模块60接收该反馈信息，当然，电池管理模块50也可以直接确定电池是否处于健康状态，例如，电池管理模块可以确定电池的温度(例如，实时温度或预定时间段内的平均温度)正常。

本发明的实施例的电池管理模块还可以响应于指示当前温度、当前电压、当前电流等中的至少一个参数超过预定阈值的反馈信息而断开充放电回路，从而实现干预。例如，电池管理模块50可以将相关控制信号发送到上述开关单元90实现干预。

如图4所示，用户终端80可以包括认证模块801，该认证模块801可以对助力自行车的使用进行授权认证，对应地，服务器70和助力自行车也包括与之对应的认证模块，换言之，认证模块可以是监控系统的一部分或者，监控系统可以包括与用户终端或服务器中的认证模块对应的认证模块。因此，用户可通过这三个认证模块完成认证功能。

例如，认证模块801可以扫描助力自行车的二维码等标签，并将认证信息发送到服务器70，服务器70还可以接收助力自行车发送的认证信息，当两者相互匹配时，通过认证并对助力自行车的使用进行授权。进一步地，用户可以通过诸如移动终端的用户终端打开助力自行车的智能车锁。下面结合图5对整个数据传输过程进行详细描述。

图5是示意性地示出本发明的实施例的电池数据分享机制的数据传输流程图。

如图5所示，检测模块40对电池的电压、电流、温度、剩余电量、充放电次数和充放电状态等参数进行检测，并将检测的至少一种参数发送到电池管理模块50，电池管理模块50可以通过通信模块60(例如，通信模块60中的蜂窝通信模块)将参数信息以及电池综合信息发送到基站，并通过基站上传到网络，并经由网络传输到服务器，服务器可以经过网络或基站分发到各个组件。此外，蜂窝通信模块上传到基站的各种数据，可以直接转发到用户终端80(例如，诸如智能手机的移动终端)。

如上所述，服务器70可以对各种数据进行分析和存储，另外，与服务器70直接数据交互的网络可以与除了用户终端80之外的其他各种用户终端(例如，PC或工作站)等进行交互，并由其他各种用户终端(例如，用户终端中的应用程序)对数据进行分析，并综合判断电池的健康状态并存储和/或分发相关健康数据。

如图5所示，本发明的实施例的监控系统还可包括定位模块91和振动检测模块92，定位模块91可以对助力自行车的位置进行定位，定位模块91可以包括GPS、北斗、伽利略等全球定位装置。振动检测模块92可以对助力自行车的振动进行检测。

具体地，定位模块91可以将位置信息通过通信模块60或直接发送到定位卫星，定位卫星与卫星接收天线进行数据交互，卫星接收天线将位置信息发送到服务器70，例如，卫星接收天线经由网络将位置信息上传到服务器70。

振动检测模块92可以将检测数据发送到电池管理模块50(例如，电池管理模块中的处理器)，电池管理模块50通过通信模块60将振动检测模块92的振动检测信息发送到服务器70，例如，通信模块60将反映助力自行车振动(正在振动)的振动检测信息发送到服务器70。

可选地，电池管理模块50可以经由通信模块60从服务器70或认证模块接收反映助力自行车的使用是否经过授权的认证信息，并且可以响应于助力自行车的使用未经授权且振动检测模块检测到振动而通过通信模块60向服务器70或用户终端80发送警示或提醒信号。

具体地，服务器70可以从通信模块60接收定位模块91的定位信息，服务器70可以确定该定位信息与预存储的位置信息是否匹配，并且可以响应于定位信息与预存储的信息不匹配并且接收到振动检测信息而向通信模块60发送锁止信号或信息，电池管理模块可以响应于锁止信号或信息而锁止助力自行车的驱动电机，也可以响应于锁定信号而向上述开关单元90发送切断充放电回路的控制信号。这里的锁止信号或锁止信息用于锁止驱动电机(例如，第一电机10和第二电机20)，并且可以指示定位信息与预存储的信息不匹配。

此外，用户终端80也可以通过蜂窝基站、网络和/或通信模块60接收定位信息、电池的健康状态信息、电池的至少一种参数信息以及授权认证信息。用户终端80(例如，用户终端中的应用程序)可以向通信模块60发送指令信息(例如，开锁信息)，从而控制助力自信车的智能车锁打开。

根据本发明的实施例的监控系统可以布置在助力自行车上。根据本发明的实施例还可提供一种远程控制系统，该远程控制系统可以包括上述监控系统、服务器以及用户终端中的应用程序。

根据本发明的实施例，建立了实时监控电池的状态的监控系统，建立了与后方管理平台间的电池数据分享机制，建立了针对电池的干预机制，保障了电池使用的安全性。

执行在本申请中描述的操作的图2至图4中的检测电路/处理器由被配置为执行在本申请中描述的由硬件组件执行的操作的硬件组件来实现。

根据本公开的实施例的术语“模块”指的是但不限于软件、硬件和固件或它们的任意组合的一个单位。术语“模块”可以与术语“单元”、“逻辑”、“逻辑块”、“部件”或“电路”互换使用。术语“模块”可表示部件的最小单位或其一部分。术语“模块”可以是执行部件的一部分或至少一个功能的最小单元。模块可被机械地或电子地实现。例如，模块可以包括已知或为某些操作而被开发的专用集成电路(ASIC)芯片、现场可编程门阵列(FPGA)和可编程逻辑装置中的至少一个。

根据本公开的各个实施例，装置(例如模块或它们的功能)或方法可以通过存储在计算机可读存储介质中的计算机程序指令来实现。在该指令被处理器执行的情况下，处理器可以执行对应于该指令的功能。

该计算机可读存储介质可以是存储器。模块的至少一部分可以由处理器实现(例如，执行)。编程模块的至少一部分可以包括用于执行至少一个功能的模块、程序、例程、指令集和过程。在一个示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机直接执行的机器代码(诸如，由编译器产生的机器代码)。在另一示例中，指令或软件包括由一个或更多个处理器或计算机使用解释器执行的更高级代码。可基于附图中示出的框图和流程图以及说明书中的相应描述使用任何编程语言来编写指令或软件。

计算机可读存储介质包括诸如软盘和磁带的磁介质、光介质(包括光盘(CD)ROM和DVD ROM)、诸如软式光盘的磁光介质、设计用于存储和执行程序命令的诸如ROM、RAM的硬件装置以及闪速存储器。所述程序命令包括由计算机使用解释器可执行的语言代码以及由编译器产生的机器语言代码。上述的硬件装置可以通过用于执行本公开的各个实施例的操作的一个或更多个软件模块来实现。

本公开的模块或编程模块可以包括在省略一些部件或添加其它部件的情况下前述部件中的至少一个。所述模块、编程模块或者其它部件的操作可以顺序执行、并行执行、循环执行或试探执行。此外，一些操作可以以不同的顺序执行、可被省略或用其他操作进行扩展。

虽然本公开的各个实施例已经使用特定术语进行描述，但是说明书和附图被视为是说明性而非限制性的意义以帮助理解本公开。在不脱离本公开更宽的精神和范围的前提下，显而易见地，本领域技术人员可做出各种修改和改变(例如，可以对不同实施例的特征进行组合或等同替换某些特征)。因此，本公开的范围不是由具体实施方式和实施例进行限定，而是由权利要求及其等同物进行限定。