CN113224398A - 通讯电路、电子系统、电池包及用电装置 - Google Patents

通讯电路、电子系统、电池包及用电装置 Download PDF

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Abstract

本申请实施例涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种通讯电路、电子系统、电池包及用电装置。该通讯电路包括：发送模块，用于在通讯电路处于发送状态时，通过通信连接线发送信号。通信连接线与两个通讯电路的共同的正电极连接；接收模块，接收模块用于在所述通讯电路处于接收状态时，通过通信连接线接收信号；在通讯电路处于发送状态时，发送模块被启用并且接收模块被停用；在通讯电路处于接收状态时，发送模块被停用并且接收模块被启用。其采用共正极连接的方式实现不同子系统间的通信连接，即使系统间的地线断开也不会对通信功能造成影响，有效提升了可靠性。

Description

通讯电路、电子系统、电池包及用电装置
【技术领域】
本申请涉及电子电路技术领域，尤其涉及一种通讯电路、电子系统、电池包及用电装置。
【背景技术】
随着电子信息技术的不断发展，电子设备所要兼容或者整合的功能也越来越多。对于一个完整的电子系统而言，例如BMS系统，所需要包含的各个子系统或者子模块也越来越多。
为了实现各个系统之间的数据或者指令传输，需要提供具有足够负载能力和可靠性的通讯电路，建立各个子系统或者子模块之间的通信连接。但是，在传统的通讯电路设计中，通常采用共负极的连接方式，基于5V等类似的低电压的，连接到共负极或共地的数据线实现两个子系统或者子模块之间的通信连接。
这样的通讯电路由于基于共负极进行系统间的通信，一旦两个子系统或者模块之间的地线断开将会导致通讯电路失效并丧失通信功能。因此，迫切需要提供可靠性更佳的通讯电路。
【发明内容】
本申请实施例旨在提供一种通讯电路、电子系统、电池包及用电装置，能够解决传统通讯电路所存在的缺陷。
为解决上述技术问题，本申请实施例提供以下技术方案：一种通讯电路。该通讯电路通过通信连接线与另一个通讯电路连接，通过所述通信连接线连接的两个通讯电路具有共同的正电极，所述通信连接线与所述共同的正电极连接；该通讯电路包括：
发送模块，用于在所述通讯电路处于发送状态时，通过通信连接线发送信号；
接收模块，用于在所述通讯电路处于接收状态时，通过通信连接线接收信号；
在通讯电路处于发送状态时，发送模块被启用并且接收模块被停用；在通讯电路处于接收状态时，发送模块被停用并且接收模块被启用。
可选地，发送模块包括：设置在通信连接线和共同的正电极之间的第一可控开关单元；
该第一可控开关单元用于切断或者建立通信连接线与共同的正电极的连接，以使通信连接线上形成不同的电平信号。
可选地，在上述通讯电路处于接收状态时，第一可控开关单元保持切断通信连接线与共同的正电极的连接，以使发送模块被停用；
在通讯电路处于发送状态时，第一可控开关单元用于根据所述发送的信号，切断或者建立通信连接线与所述共同的正电极的连接，以使通信连接线上形成与发送的信号一致的电平信号。
可选地，该第一可控开关单元具体包括：具有第一控制端的第一开关和具有第二控制端的第二开关；
其中，第一开关的两端分别与共同的正电极与通信连接线连接，在第一开关导通时，建立共同的正电极与通信连接线的连接，在第一开关截止时，切断共同的正电极与通信连接线的连接；第一控制端与第二开关连接，用于在第二开关导通时，控制第一开关导通，并且在第二开关截止时，控制第一开关截止；第二控制端用于根据所述发送的信号，控制第二开关导通或者截止。
可选地，接收模块包括：第二可控开关单元、跟随单元以及接收信号端口；跟随单元与所述接收信号端口连接；第二可控开关单元与通信连接线连接，用于根据通信连接线的电平信号控制跟随单元，在接收信号端口形成一致的电平信号。
可选地，跟随单元具体包括：恒定电压源、具有第三控制端的第三开关以及下拉电阻。其中，下拉电阻的一端接地，另一端与接收信号端口连接；第三开关连接在恒定电压源与接收信号端口之间；第二可控开关单元与第三控制端连接，用于控制第三开关导通或者截止，在接收信号端口形成高电平信号或者低电平信号。
可选地，在通讯电路处于发送状态时，第二可控开关单元控制第三开关保持截止，以使接收模块被停用。在通讯电路处于接收状态时，第二可控开关单元用于根据来自所述通信连接线的信号控制所述第三开关截止或者导通，以使所述接收信号端口形成与通信连接线的电平信号一致的电平信号。
可选地，第二可控开关单元包括：用于接收使能信号的使能信号接收端；使能信号包括用于启用接收模块的第一使能信号和用于停用所述接收模块的第二使能信号。
其中，第二可控开关单元连接在所述第三控制端和地之间，用于切断或者建立第三控制端与地的连接，以使第三开关导通或者截止；在接收到第二使能信号时，所述第二可控开关单元保持切断所述第三控制端与地的连接，以使第三开关保持截止；在接收到第一使能信号时，第二可控开关单元根据所述通信连接线的电平信号，切断或者建立第三控制端与地的连接，以使第三开关截止或者导通。
可选地，第二可控开关单元包括：具有第四控制端的第四开关和具有第五控制端的第五开关，所述第五开关与所述第四开关串接。
其中，第四控制端与所述通信连接线连接，用于接收来自所述通信连接线的信号，所述第五控制端与所述使能信号接收端连接。在接收到所述第一使能信号时，所述第四控制端用于根据来自所述通信连接线的信号，控制所述第四开关和第五开关导通或者截止；在接收到所述第二使能信号时，所述第五控制端用于控制所述第四开关和第五开关保持截止。
可选地，该发送模块和/或接收模块还包括：若干个单向导通器件。单向导通器件设置在所述接收模块内部、第一连接处和/或第二连接处。具体而言，第一连接处为发送模块与通信连接线的连接处，第二连接处为接收模块与通信连接线的连接处。
可选地，该发送模块和/或所述接收模块还包括：限流保护器以及静电阻抗器。其中，限流保护器和/或静电阻抗器与第二控制端、接收信号端口、使能信号接收端口和/或第四控制端连接。
可选地，上述第一至第五开关由若干控制器件组成。这些控制器件可以包括三极管、MOS管和/或光耦。
可选地，该发送模块包括：第一三极管、第四三极管、第三电阻、第五电阻、第九电阻以及第十二电阻。
其中，第一三极管和第三电阻可以组成上述第一开关，第一三极管的基极连接到第一控制端。第三电阻连接在第一三极管的基极和发射极之间，作为偏置电阻。第一三极管的发射极和集电极分别耦合到共同正电极和通信连接线。
第四三极管、第十二电阻以及第九电阻可以组成上述第二开关，第四三极管的基极连接到第二控制端。第十二电阻连接在第四三极管的基极和发射极之间，作为偏置电阻。第九电阻连接在第一三极管的基极与发送信号端口之间，作为限流电阻。第四三极管的集电极和第一三极管的基极通过第五电阻连接。
可选地，该发送模块还可以包括：第一电阻、第一电容以及第一二极管。第一电阻是连接在第一三级管的集电极与通信连接线之间的限流电阻。第一电容跨接在第一电阻的两端。单向导通的第一二极管的正极与第一电阻连接，负极与通信连接线连接。
可选地，该接收模块包括：第二三极管、，第三三极管、第五三极管、第六电阻、第七电阻、第八电阻、第十电阻、第十一电阻以及第十三电阻。
其中，第十一电阻为跟随单元的下拉电阻。第三三极管和第七电阻可以组成上述跟随单元的第三开关，第三三极管的基极连接到第三控制端。第七电阻连接在第三三极管的基极和发射极之间，作为偏置电阻。第三三极管的集电极连接到恒定电压源，第三三极管的发射极连接到第十一电阻的一端，并向外延伸形成接收信号端口。第十一电阻的另一端接地。
第二三极管和第六电阻组成上述的第四开关，第二三极管的基极连接到第四控制端。第六电阻连接在第二二极管的基极与发射极之间，作为偏置电阻。
第五三极管，第十电阻和第十三电阻组成上述的第五开关，第五三极管的基极连接到第五控制端。第十三电阻连接在第五三极管的基极与发射极之间，作为偏置电阻。第十电阻连接在第五三极管的基极和使能信号接收端口之间，作为限流电阻。
另外，第三三极管的基极通过第八电阻连接到第二三极管的集电极。第二三极管的发射极连接到第五三极管的集电极，第五三极管的发射极接地。
可选地，上述第一至第十三电阻的电阻值根据共同正电极的电压、三极管在不同电压范围下的状态以及漏电流特性中的一种或者多种而确定。
为解决上述技术问题，本申请实施例还提供以下技术方案：一种电子系统。该电子系统包括处理器以及如上所述的通讯电路。
该处理器与通讯电路连接，用于控制所述通讯电路在所述接收状态和所述发送状态之间切换；并且在通讯电路处于发送状态时，通过发送模块，向连接至同一通信连接线的另一个电子系统发送目标信号；在通讯电路处于接收状态时，通过接收模块接收来自另一个电子系统发送的目标信号。
可选地，处理器具有至少一个低功耗模式，上述目标信号包括用于使处理器退出低功耗模式的唤醒信号；在处理器进入所述低功耗模式时，处理器控制所述通讯电路处于接收状态；在通过接收模块接收到来自另一个电子系统的唤醒信号时，处理器退出低功耗模式。
可选地，该唤醒信号为高电平和低电平变换形成的中断信号。
可选地，该电子系统包括第一子系统和第二子系统。第一子系统包括第一处理器以及如上所述的第一通讯电路，第二子系统包括第二处理器以及如上所述的第二通讯电路；
在第一处理器进入低功耗模式时，第一通讯电路被配置为接收状态；第二处理器通过被配置为发送状态的第二通讯电路，发送高电平和低电平变换的中断信号，以使第一处理器在通过该第一通讯电路接收到该终端信号时，退出低功耗模式。
为解决上述技术问题，本申请实施例还提供以下技术方案：一种电池包。该电池包包括如上所述的电子系统以及电芯模组。
为解决上述技术问题，本申请实施例还提供以下技术方案：一种用电装置。该用电装置包括：如上所述的电池包以及由电池包供电的负载。
本申请实施例的通讯电路，采用共正极连接的方式实现不同子系统间的通信连接，可以通过连接到共同正电极的通信连接线传输信号，即使系统间的地线断开也不会对通信功能造成影响，有效提升了可靠性。
【附图说明】
一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。
图1为本申请实施例提供的电子系统的示意图；
图2为本申请实施例提供的通讯电路的示意图；
图3为本申请实施例提供的通讯电路的电路原理图；
图4为本申请另一实施例提供的通讯电路的电路原理图；
图5为本申请实施例提供的通讯电路的传递信号的时序图。
【具体实施方式】
为了便于理解本申请，下面结合附图和具体实施例，对本申请进行更详细的说明。需要说明的是，当元件被表述“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。当一个元件被表述“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件、或者其间可以存在一个或多个居中的元件。本说明书所使用的术语“上”、“下”、“内”、“外”、“底部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本申请。本说明书所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
此外，下面所描述的本申请不同实施例中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
图1为本申请实施例提供的电子系统的示意图。本申请对该电子系统的具体实现不作限定，其可以是任何类型的，包含电信号处理和传输部分的设备或者装置。例如，由多个电芯组成的电池包、用于为电池包充电的充电器以及由电池包供电的用电设备等。
如图1所示，在该电子系统中，包括多个不同的子系统，分别用于执行不同的功能(如采集电池包中某个电芯的电流/电压的采样系统，管理电池包内各电芯充放电状态的电源管理系统)。两个子系统之间通过通讯电路，实现相互间的通信连接。
在本实施例中，为陈述简便，以两个子系统为例进行描述，分别称为“第一子系统”和“第二子系统”。其中，第一子系统100和第二子系统200之间采用“共正极”连接方式，即两个子系统均连接到共同的正电极+。在本实施例中，也可以将连接到共同正电极的第一子系统100和第二子系统200所组成的完整电子系统称为“共正极系统”。
为充分陈述本申请，不同的子系统中的一个或者多个功能模块在附图中被省略或者被认为已经整合到被称为“处理器”的功能模块中。该处理器可以是任何类型的，以具有逻辑运算能力芯片(如微处理器MCU)为基础，包括一种或者多种外围功能模块的电子计算平台。
在一些实施例中，其中的一个或者多个子系统的处理器还可以具有区别于正常工作模式的低功耗模式。该“低功耗模式”是指子系统中的部分功能暂停使用，仅保持一部分电路运行从而使功耗低于正常工作状态的运行模式，因其具有相较于子系统正常工作模式更低的功耗而可以被称为“低功耗模式”。当然，进入低功耗模式的处理器在接收到特定或者预先设定的唤醒信号后，可以被激活或者唤醒，重新从低功耗模式切换为正常工作模式。
请继续参阅图1，第一子系统100可以包括：第一通讯电路110和第一处理器U1，而第二子系统200则包括：第二通讯电路210和第二处理器U2。
其中，第一处理器U1、第二处理器U2、第一通讯电路110以及第二通讯电路210作为独立的功能模块，可以形成或者提供若干个不同的连接端口，分别用于发送/接收不同的数据或者电平信号，实现相应的功能。
例如，同属于一个子系统的第一处理器U1和第一通讯电路110之间可以具有至少三个连接端口，分别用于发送信号、接收信号以及控制通讯电路的运行状态。第二处理器U2和第二通讯电路210之间也可以具有类似的结构设计。
分属不同子系统的第一通讯电路110和第二通讯电路210之间通过单根通信连接线L连接。该通信连接线L同样也连接到该共同正电极。其电压可高于10V或者5V，是高压通信线(相对于传统的低电压通信线而言，如5V数据线)。
由此，第一子系统100和第二子系统200之间可以利用第一通讯电路110和第二通讯电路210实现相互间的通信连接。该“通信连接”可以指其中一个子系统中的处理器(U1或U2)发送的电平信号，可以通过通讯电路(110,210)在另一个子系统的处理器(U1或U2)形成相同的电平信号。
例如，第一处理器U1下发的电平信号(如高电平信号/低电平信号)可以通过第一通讯电路110和第二通讯电路210之间的相互配合，使第二处理器U2能够接收到与下发的电平信号相同的电平信号。
本申请实施例提供的电子系统基于连接到共同正电极的通信连接线L实现两个子系统之间的通信连接，即使在子系统之间的地线发生断开或者子系统之间不共地等情况时，也可以保证正常的通讯功能，相对于传统设计的通讯电路具有更高的可靠性。
在一些实施例中，为满足上述两个子系统之间相互传递信号的需要，如图1所示，该第一通讯电路110可以包括：第一发送模块Tx1以及第一接收模块Rx1。而第二通讯电路210同样也包括：第二发送模块Tx2以及第二接收模块Rx2。
其中，第一发送模块Tx1和第二发送模块Tx2都是用于通过该通信连接线L，向另一个通讯电路发送信号的电路。而第一接收模块Rx1和第二接收模块Rx2则是用于通过通信连接线L，接收来自另一个通讯电路的信号的电路。
在一些实施例中，在仅使用单根通信连接线L的情况下，为实现第一子系统100和第二子系统200之间的双向通信，第一通讯电路110和第二通讯电路210需要限制在同一时刻仅存在一个方向的信号传递。
换言之，在第一通讯电路110和第二通讯电路210在通讯时，第一通讯电路110或者第二通讯电路210的发送模块(Tx1，Tx2)和接收模块(Rx1，Rx2)只能选择其中一个启用而不能同时被启用，而且第一通讯电路110和第二通讯电路210的发送模块(Tx1，Tx2)和接收模块(Rx1，Rx2)也不能同时被启用。
例如，在第一通讯电路110的第一发送模块Tx1启用时，第一接收模块Rx1被停用。与此同时，第二通讯电路210的第二接收模块Rx2启用，第二发送模块Tx2保持在停用状态。
在本申请的说明书中，为陈述简便，可以将发送模块启用，接收模块停用，通讯电路只用于发送信号的运行状态称为“发送状态”，并且将接收模块启用，发送模块停用，通讯电路只用于接收信号的运行状态称为“接收状态”。
具体的，第一通讯电路110和第二通讯电路210的运行状态可以由对应子系统的处理器(U1和U2)控制。以下以第一通讯电路110为例，对处理器和通讯电路的连接和控制方式进行详细描述。第二通讯电路210可以采用与第一通讯电路110相类似的方式，为陈述简便，在此不作赘述。
例如，如图1所示，第一通讯电路110的发送模块Tx1具有连接至第一处理器U1的发送信号端口Tx1_1。其接收模块Rx1则具有连接至第一处理器U1的接收信号端口Rx1_1以及使能信号接收端口Rx1_en，分别用于向第一处理器U1提供接收到的信号以及接收来自第一处理器U1的使能信号。
第一处理器U1通过信号发送线等类似的连接方式，与发送信号端口Tx1_1连接，提供高电平信号/低电平信号等来实现对发送模块Tx1的控制。第一处理器U1还与接收模块Rx1的使能信号接收端口Rx1_en连接，提供使能信号来实现对接收模块Rx1的控制。
应当说明的是，为便于描述，本申请基于通讯电路所要执行的功能而将其划分为相应的电路模块，该功能划分不用于对本申请进行限制。
图2为本申请实施例提供的通讯电路的结构示意图。该通讯电路可以是第一通讯电路，也可以是第二通讯电路，或者是其他任何实际应用中用于建立通信连接的电路模块。
图3为本申请实施例提供的通讯电路的电路原理图。图3所示的通讯电路是图2所示的通讯电路的其中一种实现方式，而不用于对本申请构成限制。
以下结合图2和图3所示的通讯电路，分别详细描述两个相对独立的功能模块(发送模块Tx和接收模块Rx)的具体结构和组成。
如图2所示，该发送模块Tx可以包括：设置在上述通信连接线L和共同的正电极+之间的第一可控开关单元S1。
其中，第一可控开关单元S1是用于切断或者建立通信连接线L与共同正电极+之间的连接的电路组件。其具体可以由任何类型或者形式的，一种或者多种电器元件组成的电路模块所实现。
具体而言，该“开关单元”是指至少具有导通(开)和截止(关)两种状态的电路结构，使得连接在开关单元两端的元件可以在连接和断开两种状态之间切换。“可控”则是指能够根据处理器等类似的其他功能模块提供的合适的控制信号，自动的在导通和截止这两种状态之间切换。换言之，该开关单元是可以通过控制信号控制的。
在另一些实施例中，除了用于控制通信连接线L上形成的电平信号以外，该第一可控开关单元S1还可以用于控制发送模块Tx1的运行状态，以确保电平信号在通信连接线L上的有序传递。
具体而言，在通讯电路处于接收状态，发送模块Tx需要被停用时，处理器可以向发送信号端口Tx_1提供持续的停用控制信号，令第一可控开关单元S1保持在截止状态，切断通信连接线L与共同正电极+之间的连接。
而在通讯电路处于发送状态时，处理器可以直接向发送信号端口Tx_1提供需要发送的目标信号。第一可控开关单元S1此时可以根据来自处理器的目标信号的变化，相应的在导通和截止状态之间切换，从而在通信连接线L上形成与需要发送的目标信号一致的电平信号。
具体的，如图3所示，该第一可控开关单元S1可以包括：具有第一控制端Ctrl1的第一开关S11和具有第二控制端Ctrl2的第二开关S12。
其中，“开关”是指布置在线路之中，能够闭合或者断开线路的电器组件。本实施例中的开关均具有至少一个控制端。其可以响应在控制端注入的控制信号而在导通与截止两种状态之间切换，以实现上述“可控”的效果。
在本实施例中，“第一”和“第二”等标识仅用于区分多个同类型的部件(如开关)，而不用于对其修饰的部件构成限制。以上这些标识可以根据描述的需要进行调整或者替换。
具体的，该“开关”可以是由若干个控制器件，按照一定的连接逻辑组成的，可以根据不同的控制信号而相应的开启或者关闭的组件。该控制器件包括三极管、MOS管和光耦等类似的，至少具备“导通”和“截止”两种不同状态，能够发挥开关作用的电器元件。
请继续参阅图3，第一开关S11的两端分别与共同正电极+和通信连接线L连接，使得第一开关S11能够在导通时建立通信连接线L与共同的正电极+之间的连接，并且在截止时断开共同正电极+和通信连接线L之间的连接。
第二开关S12的第二控制端Ctrl2可以与发送信号端口Tx_1连接，用于接收处理器提供的目标信号。第一开关S11的第一控制端Ctrl1与第二开关S12连接，以使第一开关S11可以跟随第二开关S12的状态变化而变化。例如，在第二开关S12导通时，第一控制端Ctrl1控制第一开关S11导通，并且在第二开关S12截止时，控制第一开关S11截止。
在发送模块Tx的实际运行过程中，处理器需要将目标信号提供到第二控制端Ctrl2处，控制第二开关S12导通或者截止。第一开关S11随着第二开关的状态改变而相应的变化，进而使通信连接线L与共同正电极+之间建立或者断开连接，产生与目标信号一致的电平信号。
请继续参阅图2，该接收模块Rx可以包括：第二可控开关单元S2、跟随单元F以及接收信号端口Rx_1。
其中，接收信号端口Rx_1是通讯电路的接收模块Rx形成电平信号的节点，可以将通信连接线L上的电平信号反馈至子系统的处理器中。
第二可控开关单元S2是与第一可控开关单元S1相类似的电路组件。其连接在通信连接线L和跟随单元F之间，主要作用是根据通信连接线L的电平变化而控制跟随单元F的动作。
跟随单元F是指能够将接收信号端口Rx_1上拉至形成高电平信号或者下拉至形成低电平信号的电路组件。其能够在第二可控开关单元S1控制下，使得接收信号端口Rx_1产生与通信连接线L上的电平信号一致的高电平/低电平信号。
在接收模块Rx的实际运行过程中，第二可控开关单元S2根据通信连接线L上的电平信号变化，控制跟随单元F上拉或者下拉接收信号端口Rx_1的电平，使其能够随通信连接线上L的电平信号变化而变化，进而将另一个子系统的处理器发送的目标信号提供给子系统的处理器。
具体的，请继续参阅图3，上述跟随单元F可以包括：恒定电压源VCC、具有第三控制端Ctrl3的第三开关S03以及电阻R。
其中，第二可控开关单元S2与第三控制端Ctrl3连接，用于控制第三开关S03导通或者截止。电阻R的一端接地，另一端与接收信号端口Rx_1连接。第三开关S03连接在恒定电压源VCC与所述接收信号端口Rx_1之间。
这样的，当第三开关S03导通时，接收信号端口Rx_1可以被恒定电压源VCC上拉至形成高电平信号。而当第三开关S03截止时，接收信号端口Rx_1则被电阻R下拉至形成低电平信号，实现该跟随单元F的功能。
在另一些实施例中，除了用于使接收信号端口的电平跟随通信连接线L的电平变化以外，该第二可控开关单元S2还可以根据处理器提供的控制信号，用于控制接收模块Rx的运行状态情况。
与以上实施例公开的控制发送模块Tx的控制方式相区别的是，本实施例中，接收模块Rx具有专用于控制状态的使能信号接收端口Rx_en，可以用于接收来自处理器的使能信号。处理器用于控制接收模块Rx的运行状态的使能信号可以包括：用于启用接收模块的第一使能信号和用于停用接收模块的第二使能信号。
以图3所示的跟随单元F的结构为例，由第四开关S21和第五开关S22组成的第二可控开关S2可以连接在第三控制端Ctrl3和地GND之间，可以切断或者建立第三控制端Ctrl3与地的连接，以使第三开关S03导通或者截止。
当通讯电路处于发送状态，需要停用接收模块时，处理器可以向使能信号接收端口Rx_en提供第二使能信号，令第二可控开关单元S2控制第三开关S03保持在截止的状态，接收信号端口Rx_1持续处于低电平。
而在通讯电路处于接收状态，接收模块被启用时，处理器可以向使能信号接收端口Rx_en提供第一使能信号，令第二可控开关单元S2处于可控制的状态。此时，第二可控开关单元S2可以根据所述通信连接线L上的电平信号变化，控制第三开关S03截止或者导通，进而使接收信号端口Rx_1形成一致的电平信号，提供至处理器。
在一些实施例中，请继续参阅图3，第二可控开关单元S2包括：串接的第四开关S21和第五开关S22。
其中，第四开关S21具有连接至通信连接线L的第四控制端Ctrl4，其可以响应通信连接线L的电平信号变化情况而导通或者截止。第五开关S22具有第五控制端Ctrl5，连接到上述的使能信号接收端Rx_en，用于接收来自处理器的使能信号。
“串接”是指两个开关在线路中采用串联连接或者其他类似的，只有两个开关同时导通才能实现该第二可控开关单元S2导通的连接方式。换言之，只有当第四控制端Ctrl4和第五控制端Ctrl5均接收到使开关导通的控制信号时，第二可控开关单元S2才处于导通状态。而在第四控制端Ctrl4或第五控制端Ctrl5中的任意一个控制端接收到使开关截止的控制信号的情况下，第二可控开关单元S2都属于截止的状态。
在接收模块的实际运行过程中，当第五控制端Ctrl5接收到处理器提供的第一使能信号(使第五开关导通的控制信号)时，第二可控开关单元S2的导通和截止取决于第四控制端Ctrl4所接收到的电平信号，接收模块被启用。
第四控制端Ctrl4可以根据通信连接线L的电平变化情况，控制第四开关S21导通或者截止。在第四开关S21导通的情况下，第五开关S22此时也会处于导通状态。而在第四开关S21截止的情况下第五开关S22此时也处于截止状态。
而当第五控制端Ctrl5接收到处理器提供的第二使能信号(使第五开关截止的控制信号)时，第五开关S22将持续处于截止状态。无论第四控制端Ctrl4接收到任何电平信号，第四开关S21也都处于截止状态，接收模块被禁用。
在一些实施例中，还可以在发送模块Tx和接收模块Rx内增设一个或多个用于限制电平信号的传输方向的单向导通器件D(如二极管)，以确保通讯电路中信号传输的方向正确。
具体的，这些单向导通器件D可以设置在接收模块内部、发送模块与通信连接线的连接处以及接收模块与通信连接线的连接处中的一个或者多个位置，例如图3所示的两个，利用其单向导通的特性确保信号传递的方向。
在一些实施例中，发送模块Tx和接收模块Rx中还可以增设用于限制电流大小的限流保护器(如热敏电阻或者类似的限流保护电路)以及用于避免电路受到静电损伤的静电阻抗器(如瞬态二极管)。
这些限流保护器以及静电阻抗器可以部署在第二控制端、接收信号端口、使能信号接收端口和/或第四控制端等一个或者多个形成连接端口的位置，在出现电流过大或者瞬时高电压的情况下，及时断开或者将过大的电流或电压引导到接地端，以确保模块的连接端口的泛用可靠性和静电防护能力。
本申请实施例提供的通讯电路，利用单根通信连接线实现就可以实现两个子系统之间双向通信，具有节省连接端口等的技术效果。
而且，该单根的通信连接线L是连接至系统的共同正电极，具有大于10V或者5V的电压的高压连接线，相对于传统的通讯电路设计具有更高的可靠性，即使在子系统之间的地线断开或者不共地的情况下，仍然能够保证有效的通信功能。
图4为本申请实施例提供的连接至单根通信连接线L的第一通讯电路110和第二通讯电路210电路原理图。
由于信号从第一通讯电路110传递至第二通讯电路210以及信号从第二通讯电路210传递至第一通讯电路110是两个信号传输方向相反的过程。第一通讯电路110和第二通讯电路210可以采用相同的电路结构实现。
因此，为避免重复描述，以下结合图4所示的电路原理图，以信号从第一通讯电路110(处于发送状态)传递至第二通讯电路210(处于接收状态)为例，对信号传递的过程以及通讯电路的具体实现进行详细的描述。
如图4所示，该第一通讯电路100的第一发送模块Tx1包括：第一三极管Q1_1、第四三极管Q4_1、第三电阻R3_1、第五电阻R5_1、第九电阻R9_1以及第十二电阻R12_1。
其中，第一三极管Q1_1和第三电阻R3_1可以组成上述的第一开关S11，第一三极管Q1_1的基极是第一控制端Ctrl1。第三电阻R3_1连接在第一三极管Q1的基极和发射极之间，作为偏置电阻，可以起到阻断漏电流，提升三极管在截止状态的可靠性的效果。第一三极管Q1_1的发射极和集电极分别连接到共同正电极+和通信连接线L。
第四三极管Q4_1、第十二电阻12_1以及第九电阻R9_1可以组成上述的第二开关S12，第四三极管Q4的基极为第二控制端Ctrl2。第十二电阻R12_1连接在第四三极管Q4_1的基极和发射极之间，作为偏置电阻，可以起到阻断漏电流，提升三极管在截止状态的可靠性的效果。第九电阻R9_1连接在第一三极管Q1_1的基极与发送信号端口Tx1_1之间，作为限流电阻。第四三极管Q4_1的集电极和第一三极管Q1_1的基极通过第五电阻R5_1连接。
在一些实施例中，第一通讯电路100的第一发送模块Tx1还可以包括：第一电阻R1_1、第一电容C1_1以及第一二极管D1_1，以提供更好的使用性能。
其中，第一电阻R1_1是连接在第一三级管Q1_1的集电极与通信连接线L之间的限流电阻。第一电容C1_1跨接在第一电阻R1_1的两端，可以辅助调整电压波形。单向导通的第一二极管D1_1的正极与第一电阻R1_1连接，负极与通信连接线L连接，利用其单向导通的特性确保发送模块Tx1具有正确的信号传输方向。
请继续参阅图4，通过通信连接线L与第一通讯电路110连接的第二通讯电路210的第二接收模块Rx2包括：第二三极管Q2_2、第三三极管Q3_2、第五三极管Q5_2、第六电阻R6_2、第七电阻R7_2、第八电阻R8_2、第十电阻R10_2、第十一电阻R11_2以及第十三电阻R13_2。
其中，第十一电阻R11_2为跟随单元的电阻R。第三三极管Q3_2和第七电阻R7_2可以组成上述跟随单元的第三开关S03，第三三极管Q3_2的基极为第三控制端Ctrl3。第七电阻R7_2连接在第三三极管Q3_2的基极和发射极之间，作为偏置电阻。第三三极管Q3_2的发射极连接到提供3.3V电压的恒定电压源VCC，第三三极管Q3_2的集电极连接到第十一电阻R11的一端，并向外延伸形成接收信号端口Rx2_1。第十一电阻R11的另一端接地。
第二三极管Q2_2和第六电阻R6_2组成上述的第四开关S21，第二三极管Q2_2的基极为第四控制端Ctrl4。第六电阻R6_2连接在第二二极管Q2_2的基极与发射极之间，作为偏置电阻，可以起到阻断漏电流，提升三极管在截止状态的可靠性的效果。
第五三极管Q5_2，第十电阻R10_2和第十三电阻R13_2组成上述的第五开关S22，第五三极管Q5_2的基极为第五控制端Ctrl5。第十三电阻R13_2连接在第五三极管Q5_2的基极与发射极之间，作为偏置电阻，可以起到阻断漏电流，提升三极管在截止状态的可靠性的效果。第十电阻R10_2连接在第五三极管Q5_2的基极和使能信号接收端口Rx2_en之间，作为限流电阻。
另外，第三三极管Q3_2的基极通过第八电阻R8_2连接到第二三极管Q2_2的集电极。第二三极管Q2_2的发射极连接到第五三极管Q5_2的集电极，第五三极管Q5_2的发射极接地。
在一些实施例中，与上述第一通讯电路100的第一发送模块Tx1相类似地，该第二通讯电路200的第二接收模块Rx2还可以包括：第四电阻R4_2，第二电容C2_2，第二二极管D2_2以及第三二极管D3_2以提供更好的使用性能。
其中，第四电阻R4_2是连接在第二三级管Q2_2的基极与通信连接线L之间的限流电阻。第二电容C2_2跨接在第四电阻R4_2的两端，可以辅助调整电压波形。
单向导通的第二二极管D2_2的正极与第四电阻R4_2连接，其负极与第二三级管Q2_2的基极连接，利用其单向导通的特性确保接收模块Rx2具有正确的信号传输方向。第三二极管D3_2的正极与第八电阻R8_2的一端连接，其负极与第二三极管Q2_2的集电极连接，发挥与第二二极管相类似的，限制电流传输方向的作用。
在一些实施例中，在确定和调整图4所示的电路结构中各个电阻的具体电阻值时，可以根据共同正电极的电压大小来进行优化，以期待获得较低的电路功耗；也可以根据三极管的漏电流特性，选择具有合理阻值的偏置电阻来达到防止漏电流过大，导致三极管误导通的效果，还可以根据不同电压范围下三极管的状态不同而设定适当的电阻值，以满足电平信号关于通讯波形和传输延时的要求。或者是，根据共同正电极的电压大小来选择和确定耐压值适当的三极管和二极管器件，避免通讯电路在使用过程中，三极管和二极管等半导体器件被击穿而导致电路失效。
图5为图4所示的电路原理图在信号从第一通讯电路110(处于发送状态)传递至第二通讯电路210(处于接收状态)的信号传递过程的示意图。
如图5所示，对于处于发送状态的第一通讯电路110来说：
第一接收模块Rx1被停用，使能信号接收端口Rx1_en接收到第一处理器提供的低电平的使能信号，第一接收模块Tx1的第二三极管Q2_1，第三三极管Q3_1以及第五三极管Q5_1均处于截止状态。接收信号端口Rx1_1的电平被第十一电阻R11拉低至地，形成低电平信号并提供至第一处理器。
第一发送模块Tx1根据发送信号端口Tx1_1接收到的电平信号的不同而有如下信号发送过程：
当t0时刻至t1时刻，第一发送模块Tx1的发送信号端口Tx1_1在接收到第一处理器提供的高电平信号时，第四三极管Q4_1和第一三极管Q1_1导通。
此时，共同正电极+的电极电压可以通过第一三极管Q1_1，第一电阻R1_1以及第一二极管D1_1提供到第一发送模块Tx1与通信连接线L的连接处，进而在通信连接线L上形成高电平信号，向第二通讯电路的接收模块Rx2传递。
当t1时刻至t2时刻，第一发送模块Tx1的发送信号端口Tx1_1接收到低电平信号时，第四三极管Q4_1和第一三极管Q1_1截止。此时，共同正电极+的电极电压无法通过第一三极管Q1_1，进而在通信连接线L上形成低电平信号。
此时，第二通讯电路的第二接收模块Rx2在未能接收到来自通信连接线L的高电平信号的情况下，其内部的第十一电阻R11_2会将接收信号端口Rx2_1下拉至低电平，向第二处理器提供一个低电平信号。
请继续参阅图5，对于处于接收状态的第二通讯电路210来说：
第二发送模块Tx2被停用，其发送信号端口Tx2_1接收到由第二处理器提供的持续的低电平信号，令第二发送模块Tx2的第四三极管Q4_2和第一三极管Q1_2保持截止状态，不发送信号。
其第二接收模块Rx2的使能信号接收端口Rx2_en接收到第二处理器提供的高电平的使能信号，处于启用状态，依据通信连接线L的电平信号变化而有如下的信号接收过程：
当t0时刻至t1时刻，通信连接线L会向第二接收模块Rx2的接收信号端口Rx2_1提供该共同正电极的电极电压。因此，使得第二三极管Q2_2导通。在第二三极管Q2_2导通的情况下，第五三极管Q5_2此时也随之处于导通状态。
在第二三极管Q2_2和第五三极管Q5_2均导通的情况下，使得第三三极管Q3_2也导通，从而令接收信号端口Rx2_1的电平被拉高到3.3V，第二处理器可以接收到高电平信号。
当t1时刻至t2时刻，通信连接线L与共同正电极处于断开状态，未能向第二接收模块Tx2的接收信号端口Rx2_1提供电极电压。因此，使得第二三极管Q2_2截止。在第二三极管Q2_2截止的情况下，第五三极管Q5_2此时也随之处于截止状态。
在第二三极管Q2_2和第五三极管Q5_2均处于截止状态的情况下，使得第三三极管管Q3_2也处于截止状态，接收信号端口的电平此时会被第十一电阻R11_2拉低到地，第二处理器接收到低电平信号。
基于图5所示的信号传递过程，第一子系统100在需要向第二子系统200发送信号时，可以通过第一处理器向通讯电路提供低电平使能信号，使第一接收模块Rx1被停用，并且向通讯电路提供待发送的目标信号，通讯电路的第一发送模块Tx1在通信连接线L上形成与待发送的目标信号相同的电平信号。
此时，第二子系统200处于接收状态，第二发送模块Tx2接收第二处理器提供的持续的低电平信号而停用。第二接收模块Rx2接收到第二处理器的高电平使能信号而被启用，可以在接收信号端口Rx2_1形成与通信连接线L的电平信号一致的电平信号。第二处理器与该接收信号端口Rx2_1连接，从而获取该第一处理器发送的目标信号。
在较佳的实施例中，在第一子系统100和第二子系统200中的至少一个具备低功耗模式的情况下，基于图4所示的电路原理图所能够提供的电平信号传输功能，还可以实现低功耗模式唤醒。
以第一子系统100处于低功耗模式为例，当第一子系统100的第一处理器U1进入低功耗模式时，可以向通讯电路的提供持续的低电平信号，使第一发送模块Tx1被停用，通讯电路处于接收状态。第二子系统200的第二处理器U2在需要激活唤醒第一处理器U1时，则可以通过第二通讯电路210，向第一子系统100发送触发信号，将其从低功耗模式中唤醒。
具体的，进入低功耗模式的第一处理器U1可以使用或者配置任何合适类型的触发模式，例如中断触发模式。相应地，触发信号可以采用合适的信号形式(如高低电平变换)使第一处理器U1从低功耗模式中唤醒，或者触发其从低功耗模式中退出。
本申请实施例还提供了一种电池包。该电池包包括N个电芯模组以及用于对N个电芯模组进行管理的电池管理系统。该电池管理系统中的电流采样系统、温度检测系统以及中央处理器等不同的子系统之间包括如上一个或者多个实施例中描述的通讯电路，用以实现任意两个子系统之间的通信连接。
在一些实施例中，该通讯电路还可以进一步应用于与该电池包配对使用的充电器中，用于实现充电器与电池包之间的通信连接或者充电器自身一个或者多个子系统之间的通信连接。
基于以上实施例提供的电池包，本申请实施例还进一步提供了一种用电装置。该用电装置包括以上一个或者多个实施例提供的电池包和负载，以电池包作为电源，为负载供电。
其中，该用电装置具体可以是任何类型，使用电力作为能量来源的设备或者系统，包括但不限于如应急电源等类似的储能装置，独轮、双轮、三轮、四轮或者具备更多车轮的电动车，电动冲击钻、电动播种机等类似的电动工具以及固定翼飞行器、旋翼飞行器、直升机或者四轴飞行器等类似的，依靠电力驱动的无人飞行器。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；在本申请的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本申请的不同方面的许多其它变化，为了简明，它们没有在细节中提供；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。

Claims (18)

1.一种通讯电路，所述通讯电路通过通信连接线与另一个通讯电路连接，其特征在于，通过所述通信连接线连接的两个通讯电路具有共同的正电极，所述通信连接线与所述共同的正电极连接；
所述通讯电路包括：
发送模块，所述发送模块用于在所述通讯电路处于发送状态时，通过所述通信连接线发送信号；
接收模块，所述接收模块用于在所述通讯电路处于接收状态时，通过所述通信连接线接收信号；
在所述通讯电路处于发送状态时，所述发送模块被启用并且所述接收模块被停用；在所述通讯电路处于接收状态时，所述发送模块被停用并且所述接收模块被启用。
2.根据权利要求1所述的通讯电路，其特征在于，所述发送模块包括：设置在所述通信连接线和所述共同的正电极之间的第一可控开关单元；
所述第一可控开关单元用于切断或者建立所述通信连接线与所述共同的正电极的连接，以使所述通信连接线上形成不同的电平信号。
3.根据权利要求2所述的通讯电路，其特征在于，在所述通讯电路处于接收状态时，所述第一可控开关单元保持切断所述通信连接线与所述共同的正电极的连接，以使所述发送模块被停用；
在所述通讯电路处于发送状态时，所述第一可控开关单元用于根据所述发送的信号，切断或者建立所述通信连接线与所述共同的正电极的连接，以使所述通信连接线上形成与所述发送的信号一致的电平信号。
4.根据权利要求2所述的通讯电路，其特征在于，所述第一可控开关单元包括：具有第一控制端的第一开关和具有第二控制端的第二开关；
所述第一开关的两端分别与所述共同的正电极与所述通信连接线连接，在所述第一开关导通时，建立所述共同的正电极与所述通信连接线的连接，在所述第一开关截止时，切断所述共同的正电极与所述通信连接线的连接；
所述第一控制端与所述第二开关连接，用于在所述第二开关导通时，控制所述第一开关导通，并且在所述第二开关截止时，控制所述第一开关截止；
所述第二控制端用于根据所述发送的信号，控制所述第二开关导通或者截止。
5.根据权利要求4所述的通讯电路，其特征在于，所述第一开关和第二开关由若干控制器件组成，所述控制器件包括三极管、MOS管和/或光耦。
6.根据权利要求1所述的通讯电路，其特征在于，所述接收模块包括：第二可控开关单元、跟随单元以及接收信号端口；
所述跟随单元与所述接收信号端口连接；
所述第二可控开关单元与所述通信连接线连接，用于根据所述通信连接线的电平信号控制所述跟随单元，在所述接收信号端口形成与所述通信连接线的电平信号一致的电平信号。
7.根据权利要求6所述的通讯电路，其特征在于，所述跟随单元包括：恒定电压源、具有第三控制端的第三开关以及第十一电阻；
所述第十一电阻的一端接地，另一端与所述接收信号端口连接；
所述第三开关连接在所述恒定电压源与所述接收信号端口之间；
所述第二可控开关单元与所述第三控制端连接，用于控制所述第三开关导通或者截止，在所述接收信号端口形成高电平信号或者低电平信号。
8.根据权利要求7所述的通讯电路，其特征在于，
在所述通讯电路处于发送状态时，所述第二可控开关单元控制所述第三开关保持截止，以使所述接收模块被停用；
在所述通讯电路处于接收状态时，所述第二可控开关单元用于根据所述通信连接线的电平信号控制所述第三开关截止或者导通，在所述接收信号端口形成与所述通信连接线的电平信号一致的电平信号。
9.根据权利要求7所述的通讯电路，其特征在于，所述第二可控开关单元包括：用于接收使能信号的使能信号接收端口；所述使能信号包括用于启用所述接收模块的第一使能信号和用于停用所述接收模块的第二使能信号；
所述第二可控开关单元连接在所述第三控制端和地之间，用于切断或者建立所述第三控制端与地的连接，以使所述第三开关导通或者截止；
在接收到所述第二使能信号时，所述第二可控开关单元保持切断所述第三控制端与地的连接，以使所述第三开关保持截止；
在接收到所述第一使能信号时，所述第二可控开关单元根据所述通信连接线的电平信号，切断或者建立所述第三控制端与地的连接，以使所述第三开关截止或者导通。
10.根据权利要求9所述的通讯电路，其特征在于，所述第二可控开关单元包括：具有第四控制端的第四开关和具有第五控制端的第五开关，所述第五开关与所述第四开关串接；
所述第四控制端与所述通信连接线连接，用于接收所述通信连接线的电平信号，所述第五控制端与所述使能信号接收端口连接；
其中，在接收到所述第一使能信号时，所述第四控制端用于根据所述通信连接线的电平信号，控制所述第四开关和第五开关导通或者截止；
在接收到所述第二使能信号时，所述第五控制端用于控制所述第四开关和第五开关保持截止。
11.根据权利要求10所述的通讯电路，其特征在于，所述第三开关、第四开关和第五开关由若干控制器件组成，所述控制器件包括三极管、MOS管和/或光耦。
12.根据权利要求1-11任一项所述的通讯电路，其特征在于，所述发送模块和/或所述接收模块还包括：若干个单向导通器件；
所述单向导通器件设置在所述发送模块内部、所述接收模块内部、第一连接处和/或第二连接处；
所述第一连接处为所述发送模块与所述通信连接线的连接处，所述第二连接处为所述接收模块与所述通信连接线的连接处。
13.根据权利要求1-11任一项所述的通讯电路，其特征在于，所述发送模块和/或所述接收模块还包括：限流保护器；
所述限流保护器包括：热敏电阻；
所述限流保护器设置在所述发送模块内部、所述接收模块内部、第一连接处和/或第二连接处；
所述第一连接处为所述发送模块与所述通信连接线的连接处，所述第二连接处为所述接收模块与所述通信连接线的连接处。
14.根据权利要求1-11任一项所述的通讯电路，其特征在于，所述发送模块和/或所述接收模块还包括：静电阻抗器；
所述静电阻抗器包括：瞬态二极管；
所述静电阻抗器设置在所述发送模块内部、所述接收模块内部、第一连接处和/或第二连接处；
所述第一连接处为所述发送模块与所述通信连接线的连接处，所述第二连接处为所述接收模块与所述通信连接线的连接处。
15.一种电子系统，其特征在于，所述系统包括处理器以及如权利要求1-14任一所述的通讯电路；
所述处理器与所述通讯电路连接，用于控制所述通讯电路在所述接收状态和所述发送状态之间切换；并且
在所述通讯电路处于发送状态时，通过所述发送模块，向连接至同一通信连接线的另一个电子系统发送目标信号；在所述通讯电路处于接收状态时，通过所述接收模块接收由所述另一个电子系统发送的目标信号。
16.根据权利要求15所述的电子系统，其特征在于，所述处理器具有至少一个低功耗模式，所述目标信号包括用于使处理器退出所述低功耗模式的唤醒信号；
在所述处理器进入所述低功耗模式时，所述处理器控制所述通讯电路处于接收状态；
在通过所述接收模块接收到来自所述另一个电子系统的唤醒信号时，所述处理器退出所述低功耗模式。
17.一种电池包，其特征在于，所述电池包包括如权利要求15或16所述的电子系统以及电芯模组。
18.一种用电装置，其特征在于，所述用电装置包括：如权利要求17所述的电池包以及由所述电池包供电的负载。
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