专利名称：单线通信系统和单线通信实现方法
技术领域：
本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种单线通信系统和单线通信实现方法。
背景技术：
随着电动车(Electrical Bicycle，简称为EB)技术的飞速发展，对电动车的电池管理系统(Battery Management System，简称为BMS)与充电器(Charger)之间相互配合的要求越来越高。现有技术中，BMS控制充电器对电池组进行充电，并监视电池组的状态；具体地，当电池组处于欠充状态时，BMS控制充电器对电池组进行充电；当电池组处于过充状态时，BMS控制充电器调节充电参数，并且，BMS还需要关断放电开关(Discharge M0SFET) 从而防止电池组放电过度。此外，BMS与充电器之间还需要进行数字通信以传输二者之间的通信数据，但是现有技术中的BMS与充电器之间的数字通信时的高电平信号的电压通常较低，当存在较小的电压噪声干扰时，BMS与充电器之间的误码率较高。
发明内容
本发明提供了一种单线通信系统和单线通信实现方法，降低在电动车上通信时的误码率。根据本发明一个实施例，本发明提供了一种单线通信系统，该单线通信系统包括用于将第一信号转换为第一输出信号的第一转换模块；用于将第二信号转换为第二输出信号的第二转换模块，与所述第一转换模块通过通信线相耦接，所述第二转换模块的正极与供电电源的正极相耦接；其中，在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间通过所述通信线进行所述第一输出信号或者所述第二输出信号传输时，若所述第一输出信号和所述第二输出信号为逻辑高电平时，所述逻辑高电平的电压由所述供电电源的电压确定。本发明所述的单线通信系统，所述第一转换模块包括第一端口，用于为所述第一转换模块提供所述第一信号；第一转换电路，与所述第一端口相耦接，用于将所述第一信号转换为所述第一输出信号，并通过所述通信线为所述第二转换模块提供所述第一输出信号；以及将来自所述第二转换模块的所述第二输出信号进行电平转换，以得到所述第一输入信号；第二端口，与所述第一转换电路相耦接，用于输入所述第一输入信号。本发明所述的单线通信系统，所述第一转换电路包括耦合在所述第一端口和地之间的第一晶体管，所述第一晶体管的打开和关断由来自所述第一端口的第一信号控制。本发明所述的单线通信系统，当所述第一信号为逻辑高电平时，所述第一晶体管打开；当所述第一信号为逻辑低电平时，所述第一晶体管关断。本发明所述的单线通信系统，所述第一转换电路还包括耦合在所述第二端口和第一电源电压之间的第二晶体管，所述第二晶体管的打开或者关断由来自所述第一转换电路的通信线端口的第二输出信号控制。
本发明所述的单线通信系统，当所述通信线上传输的所述第二输出信号为逻辑高电平时，所述第二晶体管关断；当所述通信线上传输的第二输出信号为逻辑低电平，所述第二晶体管打开。本发明所述的单线通信系统，所述第一晶体管为N沟道场效应晶体管，所述第二晶体管为P沟道场效应晶体管。本发明所述的单线通信系统，所述第二转换模块包括第三端口，用于为所述第二转换模块提供所述第二信号；第二转换电路，与所述第三端口相耦接，用于将所述第二信号转换为所述第二输出信号，并通过所述第二转换电路的通信线端口输出所述第二输出信号；以及将来自所述第一转换模块的所述第一输出信号进行电平转换，以得到第二输入信号；第四端口，与所述第二转换电路相耦接，用于输入所述第二输入信号。本发明所述的单线通信系统，所述第二转换电路还包括耦合在所述第四端口和第二电源电压之间的第三晶体管，所述第三晶体管的打开或者关断由来自所述第二转换电路的通信线端口的第一输出信号控制。本发明所述的单线通信系统，当所述通信线上传输的所述第一输出信号为逻辑高电平时，所述第三晶体管打开；当所述通信线上传输的第一输出信号为逻辑低电平，所述第
三晶体管关断。本发明所述的单线通信系统，所述第二转换电路还包括耦合在所述第三端口和所述供电电源之间的第四晶体管，所述第四晶体管的打开或者关断由来自所述第三端口的第二信号控制。本发明所述的单线通信系统，当所述第二信号为逻辑高电平时，所述第四晶体管打开；当所述第二信号为逻辑低电平时，所述第四晶体管关断。本发明所述的单线通信系统，所述第三晶体管为P沟道场效应晶体管，所述第四晶体管为N沟道场效应晶体管。本发明所述的单线通信系统，所述第一转换模块设置在电池管理系统中，所述第二转换模块设置在充电器中。本发明所述的单线通信系统，所述电池管理系统的负极与所述充电器的输出负极通过放电开关相耦接，所述电池管理系统的负极与所述电池组的负极相耦接，所述充电器的输出正极与所述电池组的正极相耦接。本发明所述的单线通信系统，所述充电器的输出正极、耦接在所述电池管理系统和所述充电器之间的通信线、所述放电开关的体二极管、所述充电器的输出负极形成电流回路；其中，所述充电器的输出正极与所述电池组的正极相连接。本发明所述的单线通信系统，所述供电电源的电压与电池组的电压成线性关系。本发明所述的单线通信系统，所述放电开关为MOSFET开关，所述MOSFET开关的源极与所述电池组的负极相耦接，所述MOSFET开关的漏极与所述充电器的输出负极相耦接， 所述MOSFET开关的栅极由所述电池管理系统根据预设条件控制，从而实现所述MOSFET开关的打开和关断。本发明所述的单线通信系统，所述预设条件包括所述电池管理系统检测到电池组的电压小于一预设值，或者，所述电池管理系统检测到所述充电器正在为所述电池组充 H1^ ο
本发明所述的单线通信系统，在所述MOSFET打开的情况下，所述电流回路的电流流经所述MOSFET开关的沟道，在所述MOSFET关断的情况下，所述电流回路的电流流经所述 MOSFET开关的体二极管。根据本发明另一个实施例，本发明提供了一种单线通信实现方法，该单线通信实现方法包括监视电池组和/或充电器的状态；在所述电池组和/或充电器的状态符合预设条件的情况下，关断设置在电池管理系统内部的放电开关，从而使得所述充电器的输出正极、耦接在所述电池管理系统和所述充电器之间的通信线、所述放电开关的体二极管、所述充电器的输出负极形成电流回路，所述充电器的输出正极与供电电源的正极相耦接。本发明所述的单线通信实现方法，所述单线通信实现方法还包括当所述电池管理系统中的第一端口为高电平时，所述充电器中的第四端口通过所述通信线获取到高电平信号；当所述电池管理系统中的第一端口为低电平时，所述充电器中的第四端口通过所述通信线获取到高电平信号。本发明所述的单线通信实现方法，所述单线通信实现方法还包括当所述充电器中的第三端口为高电平时，所述电池管理系统中的第二端口通过所述通信线获取到高电平信号；当所述充电器中的第三端口为低电平时，所述电池管理系统中的第二端口通过所述通信线获取到低电平信号。通过采用本发明所述的单线通信系统和单线通信实现方法，当供电电源的电压设置较高时，使得通信线上的低电平信号与高电平信号之间的电压差较大，从而可以有效地降低数字通信时的误码率。
图1为本发明一个实施例提供的单线通信系统的结构示意图；图2为本发明又一个实施例提供的单线通信系统的结构示意图；图3为本发明再一个实施例提供的单线通信系统的结构示意图；图4为图3所示实施例中的第一转换模块的电路结构图；图5为图3所示实施例中的第二转换模块的电路结构图；图6为图3所示实施例中的放电开关的电路结构图；图7为本发明一个实施例提供的单线通信实现方法的流程示意图；图8为本发明实施例所适用的单线通信系统的结构示意图。
具体实施例方式以下通过对本发明的一些实施例结合其附图的描述，可以进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。以下将对本发明的实施例给出详细的参考。尽管本发明通过这些实施方式进行阐述和说明，但需要注意的是本发明并不仅仅只局限于这些实施方式。相反，本发明涵盖所附权利要求所定义的发明精神和发明范围内的所有替代物、变体和等同物。另外，为了更好的说明本发明，在下文的具体实施方式
中给出了众多的具体细节。
7本领域技术人员将理解，没有这些具体细节，本发明同样可以实施。在另外一些实例中，对于大家熟知的方法、程序、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本发明的主旨。下面通过图1-图7所示实施例对本发明实施例的技术方案进行详细描述。图1为本发明一个实施例提供的单线通信系统的结构示意图；如图1所示，本发明实施例中的的单线通信系统包括第一转换模块11 ；与第一转换模块11通过通信线相耦接的第二转换模块12 ；第二转换模块12的正极与供电电源的正极(VCC1+)相耦接；其中，第一转换模块11将第一信号转换为第一输出信号，第二转换模块12将第二信号转换为第二输出信号，在第一转换模块11与第二转换模块12之间通过通信线进行第一输出信号或者第二输出信号传输时，若第一输出信号和第二输出信号为逻辑高电平，该逻辑高电平的电压由供电电源(VCCl)的电压确定。本发明实施例提供的单线通信系统，由于在第一转换模块11与第二转换模块12 之间通过通信线进行高电平信号传输时，高电平信号的电压由供电电源(VCCl)的电压确定，当供电电源的电压设置较高时，使得通信线上的低电平信号与高电平信号之间的电压差较大，从而可以有效地降低数字通信时的误码率。图2为本发明又一个实施例提供的单线通信系统的结构示意图，本发明实施例中的第一转换模块21、第二转换模块22分别对应图1所示实施例中的第一转换模块11、第二转换模块12，分别具有相同或者相似的功能，在此不再赘述。如图2所示，第一转换模块21包括第一端口 211、与第一端口 211相耦接的第一转换电路213、与第一转换电路213相耦接的第二端口 212 ；其中，第一端口 211为第一转换模块21提供第一信号；第一转换电路213将该第一信号转换为第一输出信号，并通过通信线为第二转换模块22提供第一输出信号；以及，第一转换电路213将来自第二转换模块22 的第二输出信号进行电平转换，以得到第一输入信号；第二端口 212输入该第一输入信号。第二转换模块22包括第三端口 221、与第三端口 221相耦接的第二转换电路 223、与第二转换电路223相耦接的第四端口 222 ；其中，第三端口 221为第二转换模块22提供第二信号；第二转换电路223将该第二信号转换为第二输出信号，并通过第二转换模块 22的通信线端口输出该第二输出信号；以及，第二转换电路223将来自第一转换模块21的第一输出信号进行电平转换，得到第二输入信号；第四端口 222输入该第二输入信号。本发明实施例提供的单线通信系统，在第一转换模块21与第二转换模块22之间通过通信线进行高电平信号传输时，由于高电平信号的电压由供电电源(VCCl)的电压确定，当供电电源的电压设置较高时，使得通信线上的低电平信号与高电平信号之间的电压差较大，从而可以有效地降低数字通信时的误码率。进一步地，在图2所示实施例中，第一转换电路213具体可以包括耦合在第一端口 211和地之间的第一晶体管、耦合在第二端口 212和第一电源电压(第一电源电压具体可以为第一转换模块的供电电压)之间的第二晶体管；其中，第一晶体管的打开或者关断由来自第一端口 211的第一信号控制；第二晶体管的打开或者关断由第一转换电路213的通信线端口的第二信号控制。进一步地，当第一信号为逻辑高电平时，第一晶体管打开，该通信线上传输的第一输出信号为逻辑低电平；当第一信号为逻辑低电平时，第一晶体管关断，该通信线上传输的第一输出信号为逻辑高电平。
进一步地，当通信线上传输的所述第一输出信号为逻辑高电平时，第二晶体管关断；当通信线上传输的第一输出信号为逻辑低电平时，第二晶体管打开。进一步地，第一晶体管具体可以为N沟道场效应晶体管(N-CHANNEL Metal-Oxide-Semiconductor Field-EffectTransistor,简称为 N-M0SFET)，第二晶体管具体可以为 P 沟道场效应晶体管(P-CHANNEL Metal-Oxide-SemiconductorField-Effect Transistor，简称为 P-M0SFET)。进一步地，在图2所示实施例中，第二转换电路223具体可以包括耦合在第四端口 222和第二电源电压之间的第三晶体管、耦合在第三端口 221和供电电源之间的第四晶体管；其中，第三晶体管的打开或者关断由来自第二转换电路223的通信线端口的第一输出信号控制；第四晶体管的打开或者关断由来自第三端口 221的第二信号控制。进一步地，当所述通信线上传输的所述第一输出信号为逻辑高电平时，所述第三晶体管打开；当所述通信线上传输的第一输出信号为逻辑低电平，所述第三晶体管关断。进一步地，当所述第二信号为逻辑高电平时，所述第四晶体管打开；当所述第二信号为逻辑低电平时，所述第四晶体管关断。进一步地，第三晶体管具体可以为P-M0SFET，第四晶体管具体可以为N-MOSFET。图3为本发明再一个实施例提供的单线通信系统的结构示意图，图4为图3所示实施例中的第一转换模块的电路结构图，图5为图3所示实施例中的第二转换模块的电路结构图，图6为图3所示实施例中的放电开关的电路结构图，本发明实施例中的第一转换模块31、第二转换模块32分别对应图1所示实施例中的第一转换模块11、第二转换模块12， 分别具有相同或者相似的功能，在此不再赘述；在图3-图6所示实施例中，以第一转换模块 31设置在电池管理系统101中，第二转换模块32设置在充电器102中，供电电源(VCCl)具体为电池组100进行示例性说明；此外，本发明实施例中的供电电源的电压也可以通过分压的方式与电池组的电压成线性关系。如图3所示，设置在电池管理系统101中的第一转换模块31与设置在充电器102 中的第二转换模块32通过通信线相耦接，充电器102的输出正极(Charger+)与电池组100 的正极(BAT+)相耦接、电池组的负极(BAT-)与充电器的输出负极(Charger-)通过放电开关103相耦接；具体地，电池管理系统101监视电池组100和/或充电器102的状态，若电池组和/或充电器的状态符合预设条件的情况下，关断设置在电池管理系统101内部的放电开关103，此时，充电器102的输出正极(Charger+)、第二转换模块32、通信线、放电开关 103的体二极管、充电器102的输出负极(Charger-)形成电流回路，因此使得当电池管理系统101与充电器102之间进行数字通信时，能够有常驻的电流回路。此外，电池组100的状态具体可以包括电池组100的电压小于一预设值，或者，电池管理系统101检测到充电器 102正在为电池组100充电；进一步地，预设值可以根据电池组的型号以及电池组的性能确定。本发明实施例提供的单线通信系统，在电池管理系统101内部的放电开关103断开的情况下，电池管理系统101和充电器102仍可以形成电流回路，从而确保了电池管理系统101与充电器102之间的正常通信；当该单线通信系统应用在电动车上时，可以提高在电动车上通信时的可靠性；由于耦接在电池管理系统101与充电器102之间的通信线上传输的高电平信号的电压由电池组的电压确定，当电池组的电压较高时，通信线上传输的高电平信号的电压与低电平信号的电压之间有较大的电压差，从而可以有效地降低电池管理系统101和充电器102之间通信时的误码率。如图4所示，第一转换电路212包括第一晶体管Q41和第二晶体管Q42 ；其中，第一晶体管Q41的源极与电池组100的负极(BAT-)相耦接，第一晶体管Q41的漏极通过电阻 R78与通信线(COM)相耦接，第一晶体管Q41的栅极通过电阻R70和电阻R79与电池管理系统101中的第一端口(0NEWIRE_0UT)相耦接；进一步地，第一晶体管Q41的源极还通过电阻 R71与第一晶体管Q41的栅极相耦接，通过电阻R71，可以将第一晶体管Q41的栅极电荷泄放，当向第一晶体管Q41的栅极充入电荷以后，第一晶体管Q41的沟道一直打开，此时需要将第一晶体管Q41的栅极上的电荷泄放，从而使得在不向第一晶体管Q41的栅极充电(第一晶体管Q41的栅极电平拉高)的情况下，第一晶体管Q41处于关断状态。第二晶体管Q42 的源极通过电阻R62与电池管理系统101的第二端口(0NEWIRE_IN)相耦接，第二晶体管 Q42的漏极与电池管理系统101的第一供电电源(如图4中所示VDD，具体可以为+5V)相耦接，第二晶体管Q42的栅极通过通过电阻R69与放电开关103和电池组100的负极(BAT-) 相耦接；此外，第二晶体管Q42的源极还通过电阻R63与放电开关103和电池组100的负极 (BAT-)相耦接，第二晶体管Q42的栅极还通过电阻R55和电阻R78与通信线相耦接；其中， 本发明实施例以通信线具体为COM通信线为例进行示例性说明，相应地，电源管理系统101 和充电器102均通过COM端口与COM通信线相耦接。此外，在通信线(COM)与放电开关103 之间还耦接有瞬态电压抑制管CTransient Voltage Suppressor，简称为TVS) 6，当电池管理系统101的COM端口裸露在空气中或者电池管理系统101的COM端口存在静电电压，可以通过TVS6防止静电；当充电器102与电动车插拔的瞬间存在瞬间的电压尖峰时，TVS6将电压箝位于一预设值，从而使得通信线上的电压不超过电池管理系统101内部晶体管的耐压极限值，以保护第一转换电路212中的第一晶体管Q41和第二晶体管Q42。如图5所示，第二转换电路222包括第三晶体管Q43和第四晶体管Q44 ；其中，第三晶体管Q43的源极通过电阻R80与充电器102的负极(Charger-)相耦接，第三晶体管 Q43的漏极与充电器102的第二供电电源(图5中所示为5V的供电电源)相耦接，第三晶体管Q43的栅极通过电阻R82和电阻R83与通信线(COM)相耦接；此外，第三晶体管Q43的源极还通过电阻R84和电阻R88与充电器102中的第四端口(C0M_R)相耦接，第三晶体管 Q43的源极还通过电阻R85与充电器102的负极(Charger-)相耦接。第四晶体管Q44的源极与充电器102的负极(Charger-)相耦接，第四晶体管Q44的漏极通过电阻R87与电池组 100的正极(BAT+)相耦接，第四晶体管Q44的栅极通过电阻R86和电阻R89与充电器102 的第三端口(C0M_T)相耦接；此外，第四晶体管Q44的漏极还通过电阻R82与通信线(COM) 相耦接，第四晶体管Q44的栅极还通过电阻R81与充电器102的负极(Charger-)相耦接。 进一步地，在通信线(COM)与充电器102的负极(Charger-)之间还耦接有TVS7，当充电器 102的COM端口露在空气中或者充电器102的COM端口存在静电电压，可以通过TVS7防止静电；当充电器102与电动车插拔的瞬间存在瞬间的电压尖峰时，TVS7将电压箝位于一预设值，从而使得通信线上的电压不超过电池管理系统102内部晶体管的耐压极限值，以保护第二转换电路222中的第三晶体管Q43和第四晶体管Q44。进一步地，第三晶体管Q43具体可以为P-M0SFET，第四晶体管Q44具体可以为 N-MOSFET。
此外，在图4和图5所示实施例中，不同的电阻根据各自的电路连接关系起到限流、分流、保护等作用，由于本领域普通技术人员根据电路的实际需求可以采用具体的阻值进行具体技术方案的设计，因此本发明实施例对图4和图5所示实施例中的电阻的阻值不做限制，只要本领域普通技术人员根据实际的电路结构能够确保在第一转换模块与第二转换模块之间进行数字通信时，能够有常驻的电流回路即可。下面结合图4和图5对本发明实施例进行电平信号传输的过程进行详细描述。以电池管理系统101向充电器102传输电平信号为例进行示例性说明；具体地， 当电池管理系统101中的第一端口(0NEWIRE_0UT)211提供的第一信号为高电平时，电池管理系统101中的第一晶体管Q41打开，电源管理系统101的COM端口被下拉到低电平，充电器102的COM端口为低电平，充电器102中的第三晶体管Q43打开，充电器102中的第四端口(C0M_R)223的第二输入信号为高电平；当电池管理系统101中的第一端口(0NEWIRE_ OUT) 211输出的第一信号为低电平时，电池管理系统101中的第一晶体管Q41关断，电源管理系统101的COM端口被上拉到高电平，充电器102的COM端口为高电平，充电器102中的第三晶体管Q43关断，充电器102中的第四端口(C0M_R)223的第二输入信号为低电平。以充电器102向电池管理系统101传输电平信号为例进行示例性说明；具体地，当充电器102中的第三端口(C0M_T) 221提供的第二信号为高电平时，充电器102中的第四晶体管Q44打开，充电器102的COM端口被下拉至低电平，电池管理系统101中的第二晶体管 Q42打开，电池管理系统101中的第二端口(0NEWIRE_IN)213的第一输入信号为高电平信号；当充电器102中的第三端口(C0M_T)221提供的第二信号为低电平时，充电器102中的第四晶体管Q44关断，充电器102的COM端口被上拉至高电平，电池管理系统101中的第二晶体管Q42关断，电池管理系统101中的第二端口(0NEWIRE_IN)213的第一输入信号为低电平信号。如图6所示，本发明实施例中所述的放电开关103具体可以为MOSFET开关103-1， 该MOSFET开关103-1具有体二极管103-2 ；具体地，MOSFET开关103-1的源极与电池组 100的负极(BAT-)相耦接，M0SFET103-1的漏极与充电器102的负极(Charger-)相耦接， M0SFET103-1的栅极由电池管理系统101根据预设条件控制，从而实现对MOSFET开关的打开和关断。进一步地，在MOSFET开关103-1打开的情况下，电流回路的电流流经MOSFET 开关103-1的沟道，在MOSFET开关103-1关断的情况下，电流回路的电流流经体二极管 103-2。可替换地，本发明实施例中的放电开关可以具体包括继电器和二极管，在放电开关打开的情况下，电流回路的电流流经继电器，在放电开关关断的情况下，电流回路的电流流经二极管。进一步地，本发明实施例中所述的预设条件具体可以为电池管理系统101检测到电池组100的电压小于一预设值后，为了防止电池组100出现过放，从而关断作为整车电源的电池组100，进一步保护电池组100 ；或者，电池管理系统101检测到充电器102正在为电池组100充电；当存在上述预设条件时，电池管理系统101关断MOSFET开关。通过上述本发明实施例所述的单线通信系统，在电池管理系统101根据预设条件关断设置在电池管理系统内部的放电开关的情况下，充电器通过通信线(COM)、体二极管 103-2与电池管理系统101形成电流回路，确保了电池管理系统101与充电器102之间的正常通信，从而提高了在电动车上通信时的可靠性。
图7为本发明一个实施例提供的单线通信实现方法的流程示意图，可以通过执行上述图3所示实施例的电路结构实现本发明实施例的方法流程；如图7所示，本发明实施例包括如下步骤步骤701、电池管理系统监视电池组和/或充电器的状态；步骤702、在电池组和/或充电器的状态符合的情况下，电池管理系统关断设置在电池管理系统内部的放电开关，从而使得充电器的输出正极、耦接在电池管理系统和充电器之间的通信线、放电开关的体二极管、充电器的输出负极形成电流回路，其中，充电器的输出正极与供电电源相连接。本发明实施例提供的单线通信实现方法，在电池管理系统根据预设条件关断设置在电池管理系统内部的放电开关的情况下，充电器的输出正极、通信线、体二极管与电池管理系统仍可以形成电流回路，从而确保了电池管理系统与充电器之间的正常通信，提高了在电动车上通信时的可靠性。进一步地，在上述图7所示的单线通信实现方法中，还包括当电池管理系统中的第一端口为高电平时，充电器中的第四端口通过通信线获取到高电平信号；当电池管理系统中的第一端口为低电平时，充电器中的第四端口通过通信线获取到高电平信号。进一步地，在上述图7所示的单线通信实现方法中，还包括当充电器中的第三端口为高电平时，电池管理系统中的第二端口通过通信线获取到高电平信号，当充电器中的第三端口为低电平时，电池管理系统中的第二端口通过通信线获取到地低电平信号。图8为本发明实施例所适用的单线通信系统800的结构示意图，图8与图1-图 6所示实施例中标号相同的元件具有相同或者相似的功能，标号相同的元件所具有的与图 1-图6所示实施例相同或者相似的功能在此不再赘述。 如图8所示，在本发明实施例所使用的单线通信系统800中，充电器102包括三个端口输出正极(Charger+)端口、输出负极(Charger-)端口、通信线(COM)端口；其中，输出正极端口与电池组100的正极(BAT+)相耦接，输出负极端口通过BMSlOl内部的放电开关103与电池组的负极(BAT-)端口相耦接，充电器102的通信线端口通过通信线(COM)与 BMSlOl进行单线通信。整车控制器106与电池组100的正极(BAT+)和充电器的输出负极(Charger-)相耦接，用于对电动车的电机进行管理以及对电动车的状态进行监视。进一步地，本发明实施例以通信线具体为COM通信线为例进行示例性说明，相应地，电池管理系统101通信端口和充电器102的通信线端口均为COM端口 ；本领域普通技术人员可以理解的是，本发明实施例虽然以COM通信线为例进行示例性说明，但COM通信线并不能形成对本发明实施例的限制，只要在电池管理系统101与充电器102之间实现单线通信，均为本发明实施例所述的技术方案。进一步地，在BMS101打开放电开关103的情况下，BMS101与充电器102之间通信时的电流流经MOSFET开关103-1的沟道；在BMS101需要关断MOSFET开关103-1的情况下，BMS101与充电器102之间通信时的电流流经放电开关103的体二极管103-2，从而确保了 BMS101与充电器102之间的正常通信，进一步提高了在电动车上通信时的可靠性。
进一步地，本发明实施例所述的电平信号的电压由电池组100的电压确定，例如 电池组100满充时的电压为64V，则当通信线(COM)传输高电平信号时，该通信线上的电压可以达到48V左右；当通信线(COM)传输低电平信号时，该通信线上的电压可以达到0V;由于高电平信号和低电平信号之间有较大的电压差，因此保障了在车上通信时的高可靠性， 并且降低了电池管理系统101和充电器102之间单线通信的误码率。此外，本领域普通技术人员可以理解的是，上述数值64V、48V、0V仅为示例性说明，该数值并不能形成对本发明实施例的限制，只要在电池管理系统101和充电器102之间传输的电平信号由电池组100 的电压确定的技术方案，均为本发明实施例所述的技术方案。可替换地，本发明实施例中的电平信号的电压也可以由充电器内部的交流/直流转换器转换后的直流电压确定。此外，本发明实施例仅以将第一转换模块设置在电池管理系统中和第二转换模块设置在充电器中为例进行示例性说明，本领域普通技术人员可以理解的是，该种技术实现方式并不能形成对本发明实施例的限制，例如也可以将第一转换模块设置在电动车中的控制器中以及将第二转换模块设置在置于电动车外部的检测器中，从而实现在控制器和检测器之间实现高压的数字信号通信。本领域普通技术人员可以理解的是，上述本发明实施例所述的第一转换电路、第二转换电路的具体电路结构仅为本发明实施例的示例性说明，本发明实施例中所述的第一转换电路和第二转换电路的具体结构方式并不限于上述的结构方式，只要能够实现电池管理系统与充电器之间的单线通信，并将单线通信之间所传输的电平信号进行转换的电路结构，均可以视为本发明实施例中所述的第一转换电路和第二转换电路。综上所述，本发明实施例提供了一种单线通信系统以及单线通信实现方法，当供电电源的电压设置较高时，使得通信线上的低电平信号与高电平信号之间的电压差较大， 从而可以有效地降低数字通信时的误码率；当将本发明实施例应用在电池管理系统与充电器中时，通过在充电器的输出正极、通信线、放电开关的体二极管、充电器的输出负极形成电流回路，从而确保了电池管理系统与充电器之间的正常通信，提高了在电动车上通信时的可靠性。以上所述仅为本发明较佳实施例，然其并非用以限定本发明的范围，任何熟悉本项技术的人员，在不脱离本发明的精神和范围内，可在此基础上做进一步的改进和变化，因此本发明的保护范围当以本申请的权利要求书所界定的范围为准。
权利要求
1.一种单线通信系统，其特征在于，所述单线通信系统包括用于将第一信号转换为第一输出信号的第一转换模块；用于将第二信号转换为第二输出信号的第二转换模块，所述第二转换模块与所述第一转换模块通过通信线相耦接，所述第二转换模块的正极与供电电源的正极相耦接；其中，在所述第一转换模块与所述第二转换模块之间通过所述通信线进行所述第一输出信号或者所述第二输出信号传输时，若所述第一输出信号和所述第二输出信号为逻辑高电平，所述逻辑高电平的电压由所述供电电源的电压确定。
2.根据权利要求1所述的单线通信系统，其特征在于，所述第一转换模块包括第一端口，用于为所述第一转换模块提供所述第一信号；第一转换电路，与所述第一端口相耦接，用于将所述第一信号转换为所述第一输出信号，并通过所述通信线为所述第二转换模块提供所述第一输出信号，以及将来自所述第二转换模块的所述第二输出信号进行电平转换，以得到所述第一输入信号；第二端口，与所述第一转换电路相耦接，用于输入所述第一输入信号。
3.根据权利要求2所述的单线通信系统，其特征在于，所述第一转换电路包括耦合在所述第一端口和地之间的第一晶体管，所述第一晶体管的打开和关断由来自所述第一端口的第一信号控制。
4.根据权利要求3所述的单线通信系统，其特征在于，当所述第一信号为逻辑高电平时，所述第一晶体管打开；当所述第一信号为逻辑低电平时，所述第一晶体管关断。
5.根据权利要求3所述的单线通信系统，其特征在于，所述第一转换电路还包括耦合在所述第二端口和第一电源电压之间的第二晶体管，所述第二晶体管的打开或者关断由来自所述第一转换电路的通信线端口的第二输出信号控制。
6.根据权利要求5所述的单线通信系统，其特征在于，当所述通信线上传输的所述第二输出信号为逻辑高电平时，所述第二晶体管关断；当所述通信线上传输的第二输出信号为逻辑低电平，所述第二晶体管打开。
7.根据权利要求5所述的单线通信系统，其特征在于，所述第一晶体管为N沟道场效应晶体管，所述第二晶体管为P沟道场效应晶体管。
8.根据权利要求1所述的单线通信系统，其特征在于，所述第二转换模块包括第三端口，用于为所述第二转换模块提供所述第二信号；第二转换电路，与所述第三端口相耦接，用于将所述第二信号转换为所述第二输出信号，并通过所述第二转换电路的通信线端口输出所述第二输出信号，以及将来自所述第一转换模块的所述第一输出信号进行电平转换，以得到第二输入信号；第四端口，与所述第二转换电路相耦接，用于输入所述第二输入信号。
9.根据权利要求8所述的单线通信系统，其特征在于，所述第二转换电路还包括耦合在所述第四端口和第二电源电压之间的第三晶体管，所述第三晶体管的打开或者关断由来自所述第二转换电路的通信线端口的第一输出信号控制。
10.根据权利要求9所述的单线通信系统，其特征在于，当所述通信线上传输的所述第一输出信号为逻辑高电平时，所述第三晶体管打开；当所述通信线上传输的第一输出信号为逻辑低电平，所述第三晶体管关断。
11.根据权利要求8所述的单线通信系统，其特征在于，所述第二转换电路还包括耦合在所述第三端口和所述供电电源之间的第四晶体管，所述第四晶体管的打开或者关断由来自所述第三端口的第二信号控制。
12.根据权利要求11所述的单线通信系统，其特征在于，当所述第二信号为逻辑高电平时，所述第四晶体管打开；当所述第二信号为逻辑低电平时，所述第四晶体管关断。
13.根据权利要求11所述的单线通信系统，其特征在于，所述第三晶体管为P沟道场效应晶体管，所述第四晶体管为N沟道场效应晶体管。
14.根据权利要求1至13任一项权利要求所述的单线通信系统，其特征在于，所述第一转换模块设置在电池管理系统中，所述第二转换模块设置在充电器中。
15.根据权利要求14所述的单线通信系统，其特征在于，所述电池管理系统的负极与所述充电器的输出负极通过放电开关相耦接，所述电池管理系统的负极与所述电池组的负极相耦接，所述充电器的输出正极与所述电池组的正极相耦接。
16.根据权利要求15所述的单线通信系统，其特征在于，所述充电器的输出正极、耦接在所述电池管理系统和所述充电器之间的通信线、所述放电开关的体二极管、所述充电器的输出负极形成电流回路；其中，所述充电器的输出正极与所述电池组的正极相连接。
17.根据权利要求16所述的单线通信系统，其特征在于，所述供电电源的电压与电池组的电压成线性关系。
18.根据权利要求15所述的单线通信系统，其特征在于，所述放电开关为MOSFET开关， 所述MOSFET开关的源极与所述电池组的负极相耦接，所述MOSFET开关的漏极与所述充电器的输出负极相耦接，所述MOSFET开关的栅极由所述电池管理系统根据预设条件控制，从而实现所述MOSFET开关的打开和关断。
19.根据权利要求18所述的单线通信系统，其特征在于，所述预设条件包括所述电池管理系统检测到电池组的电压小于一预设值，或者，所述电池管理系统检测到所述充电器正在为所述电池组充电。
20.根据权利要求18所述的单线通信系统，其特征在于，在所述MOSFET打开的情况下， 所述电流回路的电流流经所述MOSFET开关的沟道，在所述MOSFET关断的情况下，所述电流回路的电流流经所述MOSFET开关的体二极管。
21.一种单线通信实现方法，其特征在于，所述单线通信实现方法包括监视电池组和/或充电器的状态；在所述电池组和/或充电器的状态符合预设条件的情况下，关断设置在电池管理系统内部的放电开关，从而使得所述充电器的输出正极、耦接在所述电池管理系统和所述充电器之间的通信线、所述放电开关的体二极管、所述充电器的输出负极形成电流回路，其中， 所述充电器的输出正极与供电电源的正极相耦接。
22.根据权利要求21所述的单线通信实现方法，其特征在于，所述单线通信实现方法还包括当所述电池管理系统中的第一端口为高电平时，所述充电器中的第四端口通过所述通信线获取到高电平信号；当所述电池管理系统中的第一端口为低电平时，所述充电器中的第四端口通过所述通信线获取到低电平信号。
23.根据权利要求21所述的单线通信实现方法，其特征在于，所述单线通信实现方法还包括当所述充电器中的第三端口为高电平时，所述电池管理系统中的第二端口通过所述通信线获取到高电平信号；当所述充电器中的第三端口为低电平时，所述电池管理系统中的第二端口通过所述通信线获取到低电平信号。
全文摘要
本发明公开了一种单线通信系统和单线通信实现方法，该单线通信系统包括用于将第一信号转换为第一输出信号的第一转换模块；用于将第二信号转换为第二输出信号的第二转换模块，与第一转换模块通过通信线相耦接，第二转换模块的正极与供电电源的正极相耦接；其中，在第一转换模块与第二转换模块之间通过通信线进行第一输出信号或者第二输出信号传输时，若第一输出信号和第二输出信号为逻辑高电平时，逻辑高电平的电压由供电电源的电压确定。本发明提供的单线通信系统和单线通信实现方法，当供电电源的电压设置较高时，使得通信线上的低电平信号与高电平信号之间的电压差较大，从而可以有效地降低数字通信时的误码率。
文档编号H02J7/00GK102420444SQ20111028091
公开日2012年4月18日 申请日期2011年9月15日 优先权日2011年9月15日
发明者崔文华, 张卫, 戴久莲 申请人:凹凸电子(武汉)有限公司