發(fā)明解讀數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸方法

授權公告號：CN 115021776 B

授權公告日：2024.01.05

專利權人：蘇州寶時得電動工具有限公司

發(fā)明人：張慶；鄧強

隨著通信技術的發(fā)展，雙端通信以及多端通信技術廣泛應用于各行業(yè)中。以雙端通信為例，在電動工具行業(yè)中，當在電池包和外部設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸時，往往會出現(xiàn)因外界干擾信號(如電磁干擾信號等)導致傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到干擾，最終導致數(shù)據(jù)傳輸失敗的情況。基于此，有必要針對電池包與外部設備之間進行數(shù)據(jù)傳輸時因外界干擾信號導致數(shù)據(jù)傳輸失敗的問題，提供一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸方法。

發(fā)明專利“數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸方法”涉及電動工具技術領域，具體公開一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和方法。

發(fā)明內容：

發(fā)明提供了一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括電池包和外部設備，電池包具有第一處理模塊、第一收發(fā)模塊、第一電極端子和第一通訊端子，外部設備具有第二處理模塊、第二收發(fā)模塊、第二電極端子和第二通訊端子；第一處理模塊電性連接第一收發(fā)模塊；第二處理模塊電性連接第二收發(fā)模塊；當電池包和外部設備匹配連接時，第一電極端子與第二電極端子對應連接，第一通訊端子和第二通訊端子對應連接，第一收發(fā)模塊通過第一通訊端子和第二通訊端子連接第二收發(fā)模塊，以進行第一收發(fā)模塊和第二收發(fā)模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸；第一收發(fā)模塊以第一傳輸電壓從第一處理模塊接收數(shù)據(jù)或向第一處理模塊發(fā)送數(shù)據(jù)，第二收發(fā)模塊以第二傳輸電壓從第二處理模塊接收數(shù)據(jù)或向第二處理模塊發(fā)送數(shù)據(jù)；[0006]第一收發(fā)模塊和第二收發(fā)模塊之間設置有升壓單元，當?shù)谝皇瞻l(fā)模塊向第二收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)或第二收發(fā)模塊向第一收發(fā)模塊發(fā)送數(shù)據(jù)時，升壓單元將數(shù)據(jù)的傳輸電壓調整為預設電壓；預設電壓大于第一傳輸電壓和第二傳輸電壓。

第一收發(fā)模塊包括第一發(fā)送單元和第一接收單元，第二收發(fā)模塊包括第二發(fā)送單元和第二接收單元；當電池包和外部設備匹配連接時，第一處理模塊以第一傳輸電壓向第一發(fā)送單元傳輸數(shù)據(jù)，升壓單元將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從第一傳輸電壓調整至預設電壓并以預設電壓將數(shù)據(jù)發(fā)送給第二接收單元，第二接收單元將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從預設電壓調整至第二傳輸電壓，并以第二傳輸電壓將數(shù)據(jù)傳輸給第二處理模塊；或，第二處理模塊以第二傳輸電壓向第二發(fā)送單元傳輸數(shù)據(jù)，升壓單元將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從第二傳輸電壓調整至預設電壓并以預設電壓將數(shù)據(jù)發(fā)送給第一接收單元，第一接收單元將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從預設電壓調整至第一傳輸電壓，并以第一傳輸電壓將數(shù)據(jù)傳輸給第一處理模塊。

第一傳輸電壓位于第一處理模塊的耐受電壓范圍內；第二傳輸電壓位于第二處理模塊的耐受電壓范圍內。升壓單元設置于電池包內，并連接于第一收發(fā)模塊和第一通訊端子之間；或升壓單元設置于外部設備內，并連接于第二收發(fā)模塊和第二通訊端子之間。

第一收發(fā)模塊和第一通訊端子之間設置有數(shù)據(jù)傳輸線，或第二收發(fā)模塊和第二通訊端子之間設置有數(shù)據(jù)傳輸線，或第一通訊端子和第二通訊端子之間設置有數(shù)據(jù)傳輸線；升壓單元設置于數(shù)據(jù)傳輸線上。外部設備包括充電器或電動工具。第一發(fā)送單元包括第一開關子單元和第二開關子單元，第一開關子單元的控制端連接第一處理模塊，用于接收來自第一處理模塊的數(shù)據(jù)，第一開關子單元設置于第二開關子單元的控制端與地端之間，第二開關子單元設置于升壓單元與地端之間，第二開關子單元的控制端還連接第一傳輸電壓的電源端；

當?shù)谝婚_關子單元的控制端接收到第一類數(shù)據(jù)，第一開關子單元斷開第二開關子單元的控制端和地端，第二開關子單元的控制端連接第一傳輸電壓的電源端，第二開關子單元導通升壓單元與地端；當?shù)谝婚_關子單元的控制端接收到第二類數(shù)據(jù)，第一開關子單元導通第二開關子單元的控制端和地端，第二開關子單元斷開升壓單元與地端。

第二接收單元包括第三開關子單元，第三開關子單元的控制端連接第二傳輸電壓的電源端，第三開關子單元設置于升壓單元與第二接收單元的輸出端之間，第二接收單元的輸出端還連接第二傳輸電壓的電源端；當?shù)诙ㄓ嵍俗咏邮盏降谝活悢?shù)據(jù)，第三開關子單元導通升壓單元與第二接收單元的輸出端；當?shù)诙ㄓ嵍俗咏邮盏降诙悢?shù)據(jù)，第三開關子單元斷開升壓單元與第二接收單元的輸出端，第二接收單元的輸出端連接第二傳輸電壓的電源端。

升壓單元包括預設電壓的電源端，預設電壓的電源端通過第一上拉電阻連接第一收發(fā)模塊和第二收發(fā)模塊。

一種數(shù)據(jù)傳輸方法，基于數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括電池包和外部設備，電池包具有第一處理模塊、第一收發(fā)模塊、第一電極端子和第一通訊端子，外部設備具有第二處理模塊、第二收發(fā)模塊、第二電極端子和第二通訊端子，第一處理模塊電性連接第一收發(fā)模塊，第二處設置有升壓單元；

數(shù)據(jù)傳輸方法包括：第一收發(fā)模塊以第一傳輸電壓接收來自第一處理模塊的數(shù)據(jù)；升壓單元將數(shù)據(jù)的傳輸電壓調整為預設電壓，并以預設電壓將數(shù)據(jù)發(fā)送給第二收發(fā)模塊，預設電壓大于第一傳輸電壓；當?shù)诙瞻l(fā)模塊接收到數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從預設電壓調整為第二傳輸電壓，并以第二傳輸電壓將數(shù)據(jù)傳輸給第二處理模塊，第二傳輸電壓小于預設電壓；或，第二收發(fā)模塊以第二傳輸電壓接收來自第二處理模塊的數(shù)據(jù)；升壓單元將數(shù)據(jù)的傳輸電壓調整為預設電壓，并以預設電壓將數(shù)據(jù)發(fā)送給第一收發(fā)模塊，預設電壓大于第二傳輸電壓；當?shù)谝皇瞻l(fā)模塊接收到數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從預設電壓調整為第一傳輸電壓，并以第一傳輸電壓將數(shù)據(jù)傳輸給第一處理模塊，第一傳輸電壓小于預設電壓。

上述數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括電池包和外部設備，當電池包與外部設備匹配連接時，第一電極端子和第二電極端子對應連接，實現(xiàn)電池包給外部設備充電或者外部設備給電池包充電，同時第一通訊端子與第二通訊端子對應連接，第一收發(fā)模塊則通過第一通訊端子和第二通訊端子連接第二收發(fā)模塊，以進行第一收發(fā)模塊和第二收發(fā)模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸。

第一收發(fā)模塊與第一處理模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸電壓為第一傳輸電壓，第二收發(fā)模塊與第二處理模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸電壓為第二傳輸電壓，當?shù)谝皇瞻l(fā)模塊向第二收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)或第二收發(fā)模塊向第一收發(fā)模塊傳輸數(shù)據(jù)時，第一收發(fā)模塊和第二收發(fā)模塊之間的升壓單元均將數(shù)據(jù)的傳輸電壓調整為預設電壓，其中預設電壓大于第一傳輸電壓和第二傳輸電壓。由于在第一收發(fā)模塊和第二收發(fā)模塊之間設置有升壓單元，因此可以將第一收發(fā)模塊和第二收發(fā)模塊之間的數(shù)據(jù)傳輸電壓升高至較大的預設電壓，能夠避免外界干擾導致傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到干擾進而導致數(shù)據(jù)傳輸失敗的問題。

實施方式：

提供了一種數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，包括電池包100和外部設備200，參照圖1和2，電池包100具有第一電極端子110和第一通訊端子120，外部設備200具有第二電極端子210和第二通訊端子220，當電池包100和外部設備200匹配連接時，第一電極端子110與第二電極端子210對應連接，第一通訊端子120和第20，以進行第一收發(fā)模塊10和第二收發(fā)模塊20之間的數(shù)據(jù)傳輸。第一收發(fā)模塊10與第一處理模塊140之間的數(shù)據(jù)傳輸電壓為第一傳輸電壓，第二收發(fā)模塊20與第二處理模塊240之間的數(shù)據(jù)傳輸電壓為第二傳輸電壓，當?shù)谝皇瞻l(fā)模塊10向第二收發(fā)模塊20傳輸數(shù)據(jù)或第二收發(fā)模塊20向第一收發(fā)模塊10傳輸數(shù)據(jù)時，第一收發(fā)模塊10和第二收發(fā)模塊20之間的升壓單元400均將數(shù)據(jù)的傳輸電壓調整為預設電壓，其中預設電壓大于第一傳輸電壓和第二傳輸電壓。由于在第一收發(fā)模塊10和第二收發(fā)模塊20之間設置有升壓單元400，因此可以將第一收發(fā)模塊10的第一傳輸電壓或第二收發(fā)模塊20的第二傳輸電壓升高至較大的預設電壓，能夠避免外界干擾導致傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到干擾進而導致數(shù)據(jù)傳輸失敗的問題。

圖1

圖2

電池包100可以為鋰電池包100，鋰電池包100內部組裝有多節(jié)鋰電池。鋰電池的組裝方式可以根據(jù)實際需求而定，例如鋰電池包100內部設置有并聯(lián)的容量大于等于2AH，電壓標稱4V的多節(jié)鋰電池，鋰電池串聯(lián)15串，由此使電池包100具有60V標稱電壓，以及大于等于120WH的電量。

外部設備200可以包括電動工具和充電器中的任意一種。當外部設備200為電動工具時，電池包100的第一電極端子110連接電動工具的第二電極端子210，電池包100為電動工具供電，電池包100放電，圖4為打草機的示例。當外部設備200為充電器時，電池包100的第一電極端子110連接充電器的第二電極端子210，充電器為電池包100供電，電池包100充電，圖3為充電器的示例。

圖3

圖4

圖5

圖6

第一電極端子110可以包括第一正極端子和第一負極端子，第一正極端子連接電池包100的正極，第一負極端子連接電池包100的負極。第二電極端子210可以包括第二正極端子和第二負極端子，在電池包100和外部設備200匹配連接時，第一正極端子連接第二正極端子，第一負極端子連接第二負極端子，進而實現(xiàn)電池包100的充放電。同時，當電池包100和外部設備200匹配連接時，電池包100的第一通訊端子120和外部設備200的第二通訊端子220對應連接，用于實現(xiàn)各類數(shù)據(jù)的傳輸，例如歷史數(shù)據(jù)、實時狀態(tài)數(shù)據(jù)以及設置數(shù)據(jù)等。

電池包100中的第一電極端子110和第一通訊端子120位于同一母頭端子元件上，外部設備200的第二電極端子210和第二通訊端子220位于同一公頭端子元件上。當然，電極端子和通訊端子也可以分開設置，即不集成于同一端子元件上。第一傳輸電壓位于第一處理模塊140的耐受電壓范圍內，第二傳輸電壓位于第二處理模塊240的耐受電壓范圍內。由此可確保電池包100和外部設備200均可工作于正常的電壓范圍內。參照圖7，第一收發(fā)模塊10包括第一發(fā)送單元130和第一接收單元150；第二收發(fā)模塊20包括第二發(fā)送單元250和第二接收單元230。第一發(fā)送單元130的輸出端和第一接收單元150的輸入端均連接第一通訊端子120，第一發(fā)送單元130用于接收第一處理模塊140的數(shù)據(jù)并通過第一通訊端子120發(fā)送給外部設備200，第一接收單元150通過第一通訊端子120接收外部設備200的數(shù)據(jù)，并發(fā)送給第一處理模塊140。

圖7

第二接收單元230的輸入端和第二發(fā)送單元250的輸出端均連接第二通訊端子220，第二接收單元230通過第二通訊端子220接收電池包100的數(shù)據(jù)，并發(fā)送給第二處理模塊240，第二發(fā)送單元250用于接收第二處理模塊240的數(shù)據(jù)，并通過第二通訊端子220發(fā)送給電池包100。

當電池包100和外部設備200匹配連接時，第一處理模塊140以第一傳輸電壓向第一發(fā)送單元130傳輸數(shù)據(jù)，升壓單元400將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從第一傳輸電壓調整至預設電壓并以預設電壓將數(shù)據(jù)發(fā)送給第二接收單元230，第二接收單元230將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從預設電壓調整至第二傳輸電壓，并以第二傳輸電壓將數(shù)據(jù)傳輸給第二處理模塊240；或，第二處理模塊240以第二傳輸電壓向第二發(fā)送單元250傳輸數(shù)據(jù)，升壓單元400將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從第二傳輸電壓調整至預設電壓并以預設電壓將數(shù)據(jù)發(fā)送給第一接收單元150，第一接收單元150將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從預設電壓調整至第一傳輸電壓，并以第一傳輸電壓將數(shù)據(jù)傳輸給第一處理模塊140。

參照圖9，當電池包100和外部設備200之前不傳輸數(shù)據(jù)時，總線處于空閑狀態(tài)，總線上電壓等于升壓單元400的預設電壓VDD2；當電池包100發(fā)送數(shù)據(jù)至外部設備200時，電池包100中第一處理模塊140發(fā)送的數(shù)據(jù)電壓為0～VDD1，VDD1為電池包100中第一處理模塊140的耐受電壓最大值；數(shù)據(jù)經(jīng)電池包100中第一發(fā)送單元130發(fā)送至總線，總線上的升壓單元400升高傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電壓至預設電壓VDD2，VDD2大于VDD1；外部設備200中第一接收單元150接收到數(shù)據(jù)并降低數(shù)據(jù)電壓至0～VDD3，VDD3為外部設備200中第二處理模塊240的耐受電壓最大值，第一接收單元150將降壓后的數(shù)據(jù)發(fā)送至第二處理模塊240，第二處理模塊240對數(shù)據(jù)進行處理。

當外部設備200發(fā)送數(shù)據(jù)至電池包100時，外部設備200中第二處理模塊240發(fā)送的數(shù)據(jù)電壓為0～VDD3，VDD3為外部設備200中第二處理模塊240的耐受電壓最大值；數(shù)據(jù)經(jīng)外部設備200中第二發(fā)送單元250發(fā)送至總線，總線上的升壓單元400升高傳輸?shù)臄?shù)據(jù)電壓至預設電壓VDD2，VDD2大于VDD3；電池包100中第二接收單元230接收到數(shù)據(jù)并降低數(shù)據(jù)電壓至0～VDD1，VDD1為電池包100中第一處理模塊140的耐受電壓最大值，第二接收單元230將降壓后的數(shù)據(jù)發(fā)送至第一處理模塊140，第一處理模塊140對數(shù)據(jù)進行處理。

可以根據(jù)實際需求對預設電壓進行調整。參照圖5，升壓單元400可以設置于電池包100內，并連接于第一收發(fā)模塊10和第一通訊端子120之間；參照圖6，升壓單元400也可以設置于外部設備200內，并連接于第二收發(fā)模塊20和第二通訊端子220之間。具體可視實際需要設置。在實際應用中，用戶往往具有長時間續(xù)航的要求，例如用戶的花園面積較大、或需要切割的木材較多等情況，這就需要電動工具具有長時間續(xù)航能力才能順利完成工作。容量較小電池包一般無法實現(xiàn)長時間續(xù)航，因此為了實現(xiàn)長時間續(xù)航，需要盡可能的增加電池數(shù)量以增大電池包容量，容量較大的電池包重量較大，若直接將電池包組裝于電動工具上，用戶長期握持電動工具工作時體驗感較差，為了提高用戶體驗感，便于用戶握持電動工具，目前主要是采用背負式電池包。

背負式電池包會通過一根較長的數(shù)據(jù)傳輸線與電動工具或充電器等外部設備連接。因此，在另一個實施例中，參照圖8，第一收發(fā)模塊10和第一通訊端子120之間設置有數(shù)據(jù)傳輸線300，或參照圖9，第二收發(fā)模塊20和第二通訊端子220之間設置有數(shù)據(jù)傳輸線300，或參照圖10，第一通訊端子120和第二通訊端子220之間設置有數(shù)據(jù)傳輸線300。升壓單元400則設置于數(shù)據(jù)傳輸線300上。

圖10

圖11

圖12

一般情況下，由于數(shù)據(jù)傳輸線300較長，相對于不采用數(shù)據(jù)傳輸線的連接方式，更易發(fā)生電壓衰減，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)更易受到外界干擾信號的干擾。針對該情況，在數(shù)據(jù)傳輸線300上設置升壓單元400，使得第一收發(fā)模塊10和第二收發(fā)模塊20之間的數(shù)據(jù)傳輸線300上的數(shù)據(jù)傳輸電壓保持在較高的預設電壓，抗干擾效果尤為顯著。開關子單元151的控制端連接第一傳輸電壓的電源端，第六開關子單元151設置于升壓單元400與第一接收單元150的輸出端之間，第一接收單元150的輸出端還連接第一傳輸電壓的電源端。當?shù)谝煌ㄓ嵍俗?20接收到第一類數(shù)據(jù)，第六開關子單元151導通升壓單元400與第一接收單元150的輸出端；當?shù)谝煌ㄓ嵍俗?20接收到第二類數(shù)據(jù)，第六開關子單元151斷開升壓單元400與第一接收單元150的輸出端，第一接收單元150的輸出端連接第一傳輸電壓的電源端。

參照圖13，第一接收單元150的輸出端與第一傳輸電壓的電源端之間還連接有電阻R10，以使第六開關子單元151工作穩(wěn)定。第六開關子單元151可以為開關晶體管。例如，第六開關子單元151為場效應管Q5。

圖13

預設電壓小于場效應管Q1、Q2、Q5及Q6的絕對最大額定值。

一種數(shù)據(jù)傳輸方法，基于實施例一中提供的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)包括電池包100和外部設備200，電池包100具有第一處理模塊140、第一收發(fā)模塊10、第一電極端子110和第一通訊端子120，外部設備200具有第二處理模塊240、第二收發(fā)模塊20、第二電極端子210和第二通訊端子220，第一處理模塊140電性連接第一收發(fā)模塊10，第二處理模塊240電性連接第二收發(fā)模塊20。當電池包100和外部設備200匹配連接時，第一電極端子110與第二電極端子210對應連接，第一通訊端子120和第二通訊端子220對應連接，第一收發(fā)模塊10通過第一通訊端子120和第二通訊端子220連接第二收發(fā)模塊20。第一收發(fā)模塊10和第二收發(fā)模塊20之間設置有升壓單元400。

參照圖14和15，本實施例提供的數(shù)據(jù)傳輸方法包括：步驟S100、第一收發(fā)模塊10以第一傳輸電壓接收來自第一處理模塊140的數(shù)據(jù)；步驟S200、升壓單元400將數(shù)據(jù)的傳輸電壓調整為預設電壓，并以預設電壓將數(shù)據(jù)發(fā)送給第二收發(fā)模塊20，預設電壓大于第一傳輸電壓；步驟S300、當?shù)诙瞻l(fā)模塊20接收到數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從預設電壓調整為第二傳輸電壓，并以第二傳輸電壓將數(shù)據(jù)傳輸給第二處理模塊240，第二傳輸電壓小于預設電壓。或者，步驟S100’、第二收發(fā)模塊20以第一傳輸電壓接收來自第二處理模塊240的數(shù)據(jù)；步驟S200’、升壓單元400將數(shù)據(jù)的傳輸電壓調整為預設電壓，并以預設電壓將數(shù)據(jù)發(fā)送給第一收發(fā)模塊10，預設電壓大于第二傳輸電壓；步驟S300’、當?shù)谝皇瞻l(fā)模塊10接收到數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)的傳輸電壓從預設電壓調整為第一傳輸電壓，并以第一傳輸電壓將數(shù)據(jù)傳輸給第一處理模塊140，第一傳輸電壓小于預設電壓。

圖14

圖15

由于在第一收發(fā)模塊10和第二收發(fā)模塊20之間設置有升壓單元400，因此可以在第一收發(fā)模塊10和第二收發(fā)模塊20之間進行數(shù)據(jù)傳輸過程中，將第一收發(fā)模塊10的第一傳輸電壓或第二收發(fā)模塊20的第二傳輸電壓升高至較大的預設電壓，并保持較高的預設電壓，能夠避免外界干擾導致傳輸?shù)臄?shù)據(jù)受到干擾進而導致數(shù)據(jù)傳輸失敗的問題。同時，也能夠保證外部設備200和電池包100均工作于耐受電壓范圍內。

發(fā)明專利“數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)和數(shù)據(jù)傳輸方法”還可以有其它實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術方案，均落在其要求保護的范圍之內。