发明解读数据传输系统和数据传输方法

授权公告号：CN 115021776 B

授权公告日：2024.01.05

专利权人：苏州宝时得电动工具有限公司

发明人：张庆；邓强

随着通信技术的发展，双端通信以及多端通信技术广泛应用于各行业中。以双端通信为例，在电动工具行业中，当在电池包和外部设备之间进行数据传输时，往往会出现因外界干扰信号(如电磁干扰信号等)导致传输的数据受到干扰，最终导致数据传输失败的情况。基于此，有必要针对电池包与外部设备之间进行数据传输时因外界干扰信号导致数据传输失败的问题，提供一种数据传输系统和数据传输方法。

发明专利“数据传输系统和数据传输方法”涉及电动工具技术领域，具体公开一种数据传输系统和方法。

发明内容：

发明提供了一种数据传输系统，包括电池包和外部设备，电池包具有第一处理模块、第一收发模块、第一电极端子和第一通讯端子，外部设备具有第二处理模块、第二收发模块、第二电极端子和第二通讯端子；第一处理模块电性连接第一收发模块；第二处理模块电性连接第二收发模块；当电池包和外部设备匹配连接时，第一电极端子与第二电极端子对应连接，第一通讯端子和第二通讯端子对应连接，第一收发模块通过第一通讯端子和第二通讯端子连接第二收发模块，以进行第一收发模块和第二收发模块之间的数据传输；第一收发模块以第一传输电压从第一处理模块接收数据或向第一处理模块发送数据，第二收发模块以第二传输电压从第二处理模块接收数据或向第二处理模块发送数据；[0006]第一收发模块和第二收发模块之间设置有升压单元，当第一收发模块向第二收发模块发送数据或第二收发模块向第一收发模块发送数据时，升压单元将数据的传输电压调整为预设电压；预设电压大于第一传输电压和第二传输电压。

第一收发模块包括第一发送单元和第一接收单元，第二收发模块包括第二发送单元和第二接收单元；当电池包和外部设备匹配连接时，第一处理模块以第一传输电压向第一发送单元传输数据，升压单元将数据的传输电压从第一传输电压调整至预设电压并以预设电压将数据发送给第二接收单元，第二接收单元将数据的传输电压从预设电压调整至第二传输电压，并以第二传输电压将数据传输给第二处理模块；或，第二处理模块以第二传输电压向第二发送单元传输数据，升压单元将数据的传输电压从第二传输电压调整至预设电压并以预设电压将数据发送给第一接收单元，第一接收单元将数据的传输电压从预设电压调整至第一传输电压，并以第一传输电压将数据传输给第一处理模块。

第一传输电压位于第一处理模块的耐受电压范围内；第二传输电压位于第二处理模块的耐受电压范围内。升压单元设置于电池包内，并连接于第一收发模块和第一通讯端子之间；或升压单元设置于外部设备内，并连接于第二收发模块和第二通讯端子之间。

第一收发模块和第一通讯端子之间设置有数据传输线，或第二收发模块和第二通讯端子之间设置有数据传输线，或第一通讯端子和第二通讯端子之间设置有数据传输线；升压单元设置于数据传输线上。外部设备包括充电器或电动工具。第一发送单元包括第一开关子单元和第二开关子单元，第一开关子单元的控制端连接第一处理模块，用于接收来自第一处理模块的数据，第一开关子单元设置于第二开关子单元的控制端与地端之间，第二开关子单元设置于升压单元与地端之间，第二开关子单元的控制端还连接第一传输电压的电源端；

当第一开关子单元的控制端接收到第一类数据，第一开关子单元断开第二开关子单元的控制端和地端，第二开关子单元的控制端连接第一传输电压的电源端，第二开关子单元导通升压单元与地端；当第一开关子单元的控制端接收到第二类数据，第一开关子单元导通第二开关子单元的控制端和地端，第二开关子单元断开升压单元与地端。

第二接收单元包括第三开关子单元，第三开关子单元的控制端连接第二传输电压的电源端，第三开关子单元设置于升压单元与第二接收单元的输出端之间，第二接收单元的输出端还连接第二传输电压的电源端；当第二通讯端子接收到第一类数据，第三开关子单元导通升压单元与第二接收单元的输出端；当第二通讯端子接收到第二类数据，第三开关子单元断开升压单元与第二接收单元的输出端，第二接收单元的输出端连接第二传输电压的电源端。

升压单元包括预设电压的电源端，预设电压的电源端通过第一上拉电阻连接第一收发模块和第二收发模块。

一种数据传输方法，基于数据传输系统，数据传输系统包括电池包和外部设备，电池包具有第一处理模块、第一收发模块、第一电极端子和第一通讯端子，外部设备具有第二处理模块、第二收发模块、第二电极端子和第二通讯端子，第一处理模块电性连接第一收发模块，第二处设置有升压单元；

数据传输方法包括：第一收发模块以第一传输电压接收来自第一处理模块的数据；升压单元将数据的传输电压调整为预设电压，并以预设电压将数据发送给第二收发模块，预设电压大于第一传输电压；当第二收发模块接收到数据，将数据的传输电压从预设电压调整为第二传输电压，并以第二传输电压将数据传输给第二处理模块，第二传输电压小于预设电压；或，第二收发模块以第二传输电压接收来自第二处理模块的数据；升压单元将数据的传输电压调整为预设电压，并以预设电压将数据发送给第一收发模块，预设电压大于第二传输电压；当第一收发模块接收到数据，将数据的传输电压从预设电压调整为第一传输电压，并以第一传输电压将数据传输给第一处理模块，第一传输电压小于预设电压。

上述数据传输系统，包括电池包和外部设备，当电池包与外部设备匹配连接时，第一电极端子和第二电极端子对应连接，实现电池包给外部设备充电或者外部设备给电池包充电，同时第一通讯端子与第二通讯端子对应连接，第一收发模块则通过第一通讯端子和第二通讯端子连接第二收发模块，以进行第一收发模块和第二收发模块之间的数据传输。

第一收发模块与第一处理模块之间的数据传输电压为第一传输电压，第二收发模块与第二处理模块之间的数据传输电压为第二传输电压，当第一收发模块向第二收发模块传输数据或第二收发模块向第一收发模块传输数据时，第一收发模块和第二收发模块之间的升压单元均将数据的传输电压调整为预设电压，其中预设电压大于第一传输电压和第二传输电压。由于在第一收发模块和第二收发模块之间设置有升压单元，因此可以将第一收发模块和第二收发模块之间的数据传输电压升高至较大的预设电压，能够避免外界干扰导致传输的数据受到干扰进而导致数据传输失败的问题。

实施方式：

提供了一种数据传输系统，包括电池包100和外部设备200，参照图1和2，电池包100具有第一电极端子110和第一通讯端子120，外部设备200具有第二电极端子210和第二通讯端子220，当电池包100和外部设备200匹配连接时，第一电极端子110与第二电极端子210对应连接，第一通讯端子120和第20，以进行第一收发模块10和第二收发模块20之间的数据传输。第一收发模块10与第一处理模块140之间的数据传输电压为第一传输电压，第二收发模块20与第二处理模块240之间的数据传输电压为第二传输电压，当第一收发模块10向第二收发模块20传输数据或第二收发模块20向第一收发模块10传输数据时，第一收发模块10和第二收发模块20之间的升压单元400均将数据的传输电压调整为预设电压，其中预设电压大于第一传输电压和第二传输电压。由于在第一收发模块10和第二收发模块20之间设置有升压单元400，因此可以将第一收发模块10的第一传输电压或第二收发模块20的第二传输电压升高至较大的预设电压，能够避免外界干扰导致传输的数据受到干扰进而导致数据传输失败的问题。

图1

图2

电池包100可以为锂电池包100，锂电池包100内部组装有多节锂电池。锂电池的组装方式可以根据实际需求而定，例如锂电池包100内部设置有并联的容量大于等于2AH，电压标称4V的多节锂电池，锂电池串联15串，由此使电池包100具有60V标称电压，以及大于等于120WH的电量。

外部设备200可以包括电动工具和充电器中的任意一种。当外部设备200为电动工具时，电池包100的第一电极端子110连接电动工具的第二电极端子210，电池包100为电动工具供电，电池包100放电，图4为打草机的示例。当外部设备200为充电器时，电池包100的第一电极端子110连接充电器的第二电极端子210，充电器为电池包100供电，电池包100充电，图3为充电器的示例。

图3

图4

图5

图6

第一电极端子110可以包括第一正极端子和第一负极端子，第一正极端子连接电池包100的正极，第一负极端子连接电池包100的负极。第二电极端子210可以包括第二正极端子和第二负极端子，在电池包100和外部设备200匹配连接时，第一正极端子连接第二正极端子，第一负极端子连接第二负极端子，进而实现电池包100的充放电。同时，当电池包100和外部设备200匹配连接时，电池包100的第一通讯端子120和外部设备200的第二通讯端子220对应连接，用于实现各类数据的传输，例如历史数据、实时状态数据以及设置数据等。

电池包100中的第一电极端子110和第一通讯端子120位于同一母头端子元件上，外部设备200的第二电极端子210和第二通讯端子220位于同一公头端子元件上。当然，电极端子和通讯端子也可以分开设置，即不集成于同一端子元件上。第一传输电压位于第一处理模块140的耐受电压范围内，第二传输电压位于第二处理模块240的耐受电压范围内。由此可确保电池包100和外部设备200均可工作于正常的电压范围内。参照图7，第一收发模块10包括第一发送单元130和第一接收单元150；第二收发模块20包括第二发送单元250和第二接收单元230。第一发送单元130的输出端和第一接收单元150的输入端均连接第一通讯端子120，第一发送单元130用于接收第一处理模块140的数据并通过第一通讯端子120发送给外部设备200，第一接收单元150通过第一通讯端子120接收外部设备200的数据，并发送给第一处理模块140。

图7

第二接收单元230的输入端和第二发送单元250的输出端均连接第二通讯端子220，第二接收单元230通过第二通讯端子220接收电池包100的数据，并发送给第二处理模块240，第二发送单元250用于接收第二处理模块240的数据，并通过第二通讯端子220发送给电池包100。

当电池包100和外部设备200匹配连接时，第一处理模块140以第一传输电压向第一发送单元130传输数据，升压单元400将数据的传输电压从第一传输电压调整至预设电压并以预设电压将数据发送给第二接收单元230，第二接收单元230将数据的传输电压从预设电压调整至第二传输电压，并以第二传输电压将数据传输给第二处理模块240；或，第二处理模块240以第二传输电压向第二发送单元250传输数据，升压单元400将数据的传输电压从第二传输电压调整至预设电压并以预设电压将数据发送给第一接收单元150，第一接收单元150将数据的传输电压从预设电压调整至第一传输电压，并以第一传输电压将数据传输给第一处理模块140。

参照图9，当电池包100和外部设备200之前不传输数据时，总线处于空闲状态，总线上电压等于升压单元400的预设电压VDD2；当电池包100发送数据至外部设备200时，电池包100中第一处理模块140发送的数据电压为0～VDD1，VDD1为电池包100中第一处理模块140的耐受电压最大值；数据经电池包100中第一发送单元130发送至总线，总线上的升压单元400升高传输的数据电压至预设电压VDD2，VDD2大于VDD1；外部设备200中第一接收单元150接收到数据并降低数据电压至0～VDD3，VDD3为外部设备200中第二处理模块240的耐受电压最大值，第一接收单元150将降压后的数据发送至第二处理模块240，第二处理模块240对数据进行处理。

当外部设备200发送数据至电池包100时，外部设备200中第二处理模块240发送的数据电压为0～VDD3，VDD3为外部设备200中第二处理模块240的耐受电压最大值；数据经外部设备200中第二发送单元250发送至总线，总线上的升压单元400升高传输的数据电压至预设电压VDD2，VDD2大于VDD3；电池包100中第二接收单元230接收到数据并降低数据电压至0～VDD1，VDD1为电池包100中第一处理模块140的耐受电压最大值，第二接收单元230将降压后的数据发送至第一处理模块140，第一处理模块140对数据进行处理。

可以根据实际需求对预设电压进行调整。参照图5，升压单元400可以设置于电池包100内，并连接于第一收发模块10和第一通讯端子120之间；参照图6，升压单元400也可以设置于外部设备200内，并连接于第二收发模块20和第二通讯端子220之间。具体可视实际需要设置。在实际应用中，用户往往具有长时间续航的要求，例如用户的花园面积较大、或需要切割的木材较多等情况，这就需要电动工具具有长时间续航能力才能顺利完成工作。容量较小电池包一般无法实现长时间续航，因此为了实现长时间续航，需要尽可能的增加电池数量以增大电池包容量，容量较大的电池包重量较大，若直接将电池包组装于电动工具上，用户长期握持电动工具工作时体验感较差，为了提高用户体验感，便于用户握持电动工具，目前主要是采用背负式电池包。

背负式电池包会通过一根较长的数据传输线与电动工具或充电器等外部设备连接。因此，在另一个实施例中，参照图8，第一收发模块10和第一通讯端子120之间设置有数据传输线300，或参照图9，第二收发模块20和第二通讯端子220之间设置有数据传输线300，或参照图10，第一通讯端子120和第二通讯端子220之间设置有数据传输线300。升压单元400则设置于数据传输线300上。

图10

图11

图12

一般情况下，由于数据传输线300较长，相对于不采用数据传输线的连接方式，更易发生电压衰减，传输的数据更易受到外界干扰信号的干扰。针对该情况，在数据传输线300上设置升压单元400，使得第一收发模块10和第二收发模块20之间的数据传输线300上的数据传输电压保持在较高的预设电压，抗干扰效果尤为显著。开关子单元151的控制端连接第一传输电压的电源端，第六开关子单元151设置于升压单元400与第一接收单元150的输出端之间，第一接收单元150的输出端还连接第一传输电压的电源端。当第一通讯端子120接收到第一类数据，第六开关子单元151导通升压单元400与第一接收单元150的输出端；当第一通讯端子120接收到第二类数据，第六开关子单元151断开升压单元400与第一接收单元150的输出端，第一接收单元150的输出端连接第一传输电压的电源端。

参照图13，第一接收单元150的输出端与第一传输电压的电源端之间还连接有电阻R10，以使第六开关子单元151工作稳定。第六开关子单元151可以为开关晶体管。例如，第六开关子单元151为场效应管Q5。

图13

预设电压小于场效应管Q1、Q2、Q5及Q6的绝对最大额定值。

一种数据传输方法，基于实施例一中提供的数据传输系统，数据传输系统包括电池包100和外部设备200，电池包100具有第一处理模块140、第一收发模块10、第一电极端子110和第一通讯端子120，外部设备200具有第二处理模块240、第二收发模块20、第二电极端子210和第二通讯端子220，第一处理模块140电性连接第一收发模块10，第二处理模块240电性连接第二收发模块20。当电池包100和外部设备200匹配连接时，第一电极端子110与第二电极端子210对应连接，第一通讯端子120和第二通讯端子220对应连接，第一收发模块10通过第一通讯端子120和第二通讯端子220连接第二收发模块20。第一收发模块10和第二收发模块20之间设置有升压单元400。

参照图14和15，本实施例提供的数据传输方法包括：步骤S100、第一收发模块10以第一传输电压接收来自第一处理模块140的数据；步骤S200、升压单元400将数据的传输电压调整为预设电压，并以预设电压将数据发送给第二收发模块20，预设电压大于第一传输电压；步骤S300、当第二收发模块20接收到数据，将数据的传输电压从预设电压调整为第二传输电压，并以第二传输电压将数据传输给第二处理模块240，第二传输电压小于预设电压。或者，步骤S100’、第二收发模块20以第一传输电压接收来自第二处理模块240的数据；步骤S200’、升压单元400将数据的传输电压调整为预设电压，并以预设电压将数据发送给第一收发模块10，预设电压大于第二传输电压；步骤S300’、当第一收发模块10接收到数据，将数据的传输电压从预设电压调整为第一传输电压，并以第一传输电压将数据传输给第一处理模块140，第一传输电压小于预设电压。

图14

图15

由于在第一收发模块10和第二收发模块20之间设置有升压单元400，因此可以在第一收发模块10和第二收发模块20之间进行数据传输过程中，将第一收发模块10的第一传输电压或第二收发模块20的第二传输电压升高至较大的预设电压，并保持较高的预设电压，能够避免外界干扰导致传输的数据受到干扰进而导致数据传输失败的问题。同时，也能够保证外部设备200和电池包100均工作于耐受电压范围内。

发明专利“数据传输系统和数据传输方法”还可以有其它实施方式，凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在其要求保护的范围之内。