CN116914896A - 电池与充电器通讯方法及系统 - Google Patents

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CN116914896A CN202311176147.1A CN202311176147A CN116914896A CN 116914896 A CN116914896 A CN 116914896A CN 202311176147 A CN202311176147 A CN 202311176147A CN 116914896 A CN116914896 A CN 116914896A
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Abstract

本发明公开了一种电池与充电器通讯方法，包括：当充电器需要与电池通讯时，充电器将通讯数据编码成变化的充电电流，并将编码的充电电流数据发送至电池；电池接收充电器发送的编码的充电电流数据并对其进行解码；当电池需要与充电器通讯时，电池将通讯数据编码成变化的电压，并将编码的电压数据发送至充电器；充电器采集编码的电压数据并对其进行解码。本发明还提供了一种电池与充电器的通讯系统。本发明可实现电池与充电器之间通过功率线上的电流波动或电压波动进行通讯，而无需额外增加通讯线缆，不仅成本低，同时可降低设计难度。本发明还具有数据传输可靠性高的特点。

Description

电池与充电器通讯方法及系统
技术领域
本发明涉及通讯技术领域，具体涉及一种电池与充电器通讯方法及系统。
背景技术
在电池充电时，充电器和电池之间通常需要进行通讯，使双方进行充电策略的实施和充电状态的获取。现有的充电器与电池之间的通讯时需要通过额外的通讯线缆，采用如CAN、RS485、I2C等标准协议，不仅设计难度大，且成本高。另一方面，现有的电池与充电器通讯技术中的连接器需要增加通讯Pin，增加连接器设计难度。此外，现有的电池或充电器的通讯电路需要隔离，同样会增加成本及设计难度。因此，如何获得一种成本低，设计难度小的电池与充电器通讯技术就成为一种客观需求。
发明内容
本发明提供了一种电池与充电器通讯方法，用于解决现有电池与充电器通讯技术需要使用通讯线缆、成本高、设计难度大等问题。
本发明还提供了一种电池与充电器通讯系统。
为实现本发明的目的，本发明提供了一种电池与充电器通讯方法，该方法包括如下步骤：
当充电器需要与电池通讯时，充电器根据第一通讯协议将通讯数据编码成变化的充电电流，并将编码的充电电流数据发送至电池；
电池接收充电器发送的编码的充电电流数据，并根据第一通讯协议对其进行解码；
当电池需要与充电器通讯时，电池根据第二通讯协议将通讯数据编码成变化的电压，并将编码的电压数据发送至充电器；
充电器采集编码的电压数据，并根据第二通讯协议对其进行解码。
所述充电器对通讯数据编码包括：
将传输开始信号编码为：充电电流为M，持续时间为1t和充电电流为N，持续时间为nt；
通讯数据信号包括数据0和数据1的组合序列：
将数据0编码为：充电电流为M，持续时间为mt和充电电流为N，持续时间为1t，其中，m＞1，且m≠n；
将数据1编码为：充电电流为M，持续时间为1t和充电电流为N，持续时间为mt；
将传输结束信号编码为：充电电流为M，持续时间为vt和充电电流为N，持续时间为1t，其中，v＞m；
所述充电电流M和充电电流N不相等，通过充电电流的变化，实现对传输开始信号、数据0和1及传输结束信号的编码；
所述电池解码的方法为：
电池根据接收的数据获取充电电流M、充电电流N和持续时间三个数据，基于传输开始编码信号和传输结束编码信号获取通讯数据编码信号，并根据第一通讯协议，对所述通讯数据编码信号进行解析，获取充电器发出的通讯数据。
进一步地，所述电池根据第一通讯协议，对所述通讯数据编码信号进行解析的方法为：
电池对接收到的充电电流数据进行识别，获取从传输开始编码信号到传输结束编码信号的数据，提取出传输开始编码信号和传输结束编码信号之间的信号作为通讯数据编码信号，并将通讯数据编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，再根据第一通讯协议获取充电器发出的通讯数据。
所述电池对通讯数据编码包括：
将传输开始信号编码为：电压为Vc1，持续时间为t和电压为Vc2，持续时间为xt；
通讯数据信号包括数据0和数据1的组合序列：
将数据0编码为：电压为Vc1，持续时间为yt和电压为Vc2，持续时间为t，其中，y＞1，且y≠x；
将数据1编码为：电压为Vc1，持续时间为t和电压为Vc2，持续时间为yt；
将传输结束信号编码为：电压为Vc1，持续时间为zt和电压为Vc2，持续时间为t，其中，z＞x；
所述电压Vc1和电压Vc2不相等，通过电压的变化，实现对传输开始信号、数据0和1及传输结束信号的编码；
所述充电器解码的方法为：
充电器根据接收的数据获取电压Vc1、电压Vc2和持续时间三个数据，基于传输开始编码信号和传输结束编码信号获取通讯数据编码信号，并根据第二通讯协议，对所述通讯数据编码信号进行机械，获取电池发出的通讯数据。
进一步地，所述充电器根据第二通讯协议，对所述通讯数据编码信号进行解析的方法为：
充电器对接收到的电压数据进行识别，获取从传输开始编码信号到传输结束编码信号的数据，提取出传输开始编码信号和传输结束编码信号之间的信号作为通讯数据编码信号，并将通讯数据编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，再根据第二通讯协议获取电池发出的通讯数据。
本发明还提供了一种电池与充电器通讯系统，该系统包括：
充电器，其与电池连接并通过第一通讯协议进行通讯，其将通讯数据编码成变化的充电电流发送至电池，接收电池发送的数据并对接收的数据进行解码；
电池，其与充电器连接并通过第二通讯协议进行通讯，其将通讯数据编码成变化的电压数据发送至充电器，接收充电器发送的数据并对接收的数据进行解码。
所述充电器包括电流产生电路、电压采样电路及第一控制单元，所述电流产生电路与所述电压采样电路并联后，一端与电池的输出正端连接，其另一端与电池的输出负端连接，所述第一控制单元分别与电流产生电路及电压采样电路连接。
所述电池包括电芯、采样电阻、电阻阻值调节电路、电池管理芯片及第二控制单元，所述采样电阻串联于所述电池的输出负端，所述电阻阻值调节电路包括第一电阻R1及与之并联的开关管Q1，所述第一电阻R1与所述采样电阻串联，所述电池管理芯片分别与所述采样电阻及所述开关管Q1连接，且与所述第二控制单元连接并通信。
当电池向充电器传输数据时，充电器向电池输出恒定电流，所述电池管理芯片通过控制所述开关管Q1的导通或关断，以调节充电器所检测到的电池两端输出的电压大小。
进一步地，当所述电池管理芯片控制所述开关管Q1关断时，充电电流分别流经电芯、采样电阻及第一电阻R1，所述充电器检测到的电池两端的电压Vc1为（Rb+R0+R1）×I；当所述电池管理芯片控制所述开关管Q1导通时，充电电流分别流经电芯及采样电阻，所述充电器检测到的电池两端的电压Vc2为（Rb+R0）×I，其中，Rb为电芯的电阻值，R0为采样电阻的电阻值，R1为第一电阻R1的电阻值，I为充电器向电池输出的恒定电流。
本发明的有益效果为：本发明的充电器将通讯数据编码成变化的充电电流发送至电池，电池经解码后获得充电器发送的通讯数据；电池将通讯数据编码成变化的电压发送至充电器，充电器经解码后获得电池发送的通讯数据，实现电池与充电器之间通过功率线上的电流波动或电压波动进行通讯，而无需额外增加通讯线缆，且电池与充电器的通讯电路不需要隔离，不仅成本低，同时可降低设计难度。此外，连接器无需增加通讯pin，进一步降低了设计难度。
另一方面，充电器通过控制充电电流大小实现充电电流变化，电池通过控制开关管的关断实现其输出端的电压变化，从而实现充电器与电池之间数据传输，而无需增加额外的元器件，也无需增加额外的电路即可实现通讯功能，进一步降低了设计难度及成本。
此外，本发明对通讯数据编码包含充电电流M/充电电流为N，持续时间为1t的信号或电压Vc1/电压Vc2，持续时间为1t的信号，相当于起到间隔的作用，从而数据0、数据1进行很好地区分，可避免数据传输过程中因充电器和电池的时钟误差或数据丢失而导致数据错误，从而可提高数据传输的可靠性。
附图说明
图1是本发明的方法流程图。
图2是本发明的充电器向电池传输数据的流程图。
图3是本发明的电池向充电器传输数据的流程图。
图4是本发明的充电器向电池传输数据的数据帧示意图。
图5是本发明一实施例的充电器通讯数据中的数据1和数据0示意图。
图6是本发明另一实施例的充电器通讯数据中的数据1和数据0示意图。
图7是本发明的电池向充电器传输数据的数据帧示意图。
图8是本发明一实施例的电池通讯数据中数据1和数据0示意图。
图9是本发明另一实施例的电池通讯数据中数据1和数据0示意图。
图10是本发明一实施例的电池与充电器通讯系统的结构框图。
图11是本发明一实施例的电池与充电器通讯系统的示意图。
图12是本发明另一实施例的电池与充电器通讯系统的结构框图。
图13是本发明再一实施例的电池与充电器通讯系统的示意图。
具体实施方式
本发明提出的电池与充电器通讯方法及系统，下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
如图1所示，本实施例的电池与充电器通讯方法，包括如下步骤：
S10、当充电器10需要与电池20通讯时，充电器10根据第一通讯协议将通讯数据编码成变化的充电电流，并将编码的充电电流数据发送至电池20。
该步骤中，第一通讯协议为预设的私有协议，其为当设定充电器10需要向电池20发送数据、指令或要求电池20执行相应动作等命令时，所设定的数据0和数据1的组合序列。充电器10对通讯数据编码包括传输开始信号编码、通讯数据信号编码及传输结束信号编码。如图4所示，将充电电流为M，持续时间为1t和充电电流为N，持续时间为nt的信号编码为传输开始信号。其中，充电电流M和充电电流N为由充电器10向电池20输出的不同大小的电流值。传输开始信号编码完成后，开始编码通讯数据信号，通讯数据信号包括数据0和数据1的组合序列。具体地，如图5所示，将充电电流为M，持续时间为mt和充电电流为N，持续时间为1t的信号编码为数据0。将充电电流为M，持续时间为1t和充电电流为N，持续时间为mt的信号编码为数据1。其中，m＞1，且m≠n。这是因为，当m=1时，那么数据0和数据1的信号相同，无法区分数据0和数据1。而当m＞1时，可使数据0和数据1的信号不同。当m=n时，则数据1和传输开始信号相同，因而需要设定m≠n。将充电电流为M，持续时间为vt和充电电流为N，持续时间为1t的信号编码为传输结束信号；其中，v＞m，可有效区分数据0和传输结束信号，避免在出现数据丢失时，比如数据0的前半部分出现了数据丢失，将数据0错误认定为传输结束信号；如果v小于等于m，可能导致无法判断通讯数据是否传输完毕。
如图4所示，由于充电电流M和充电电流N的值不相同，因此可通过充电电流大小的变化，实现对传输开始信号、数据0和1及传输结束信号的编码。本实施例中，将传输开始信号、数据0、数据1及传输结束信号分别包含充电电流M或充电电流为N，持续时间为1t的信号，相当于起到间隔的作用，从而可将传输开始信号、数据0、数据1及传输结束信号进行很好地区分，可避免数据传输过程中因充电器10和电池20的时钟误差或数据丢失而导致数据错误，从而提高数据传输的可靠性。
在另一实施例中，充电器10对充电电流的编码还可以采用变频模式，即通过频率的变化实现通讯数据信号编码。具体地，通讯数据信号包括数据0和数据1的组合序列。其中，如图6所示，将充电电流为M，持续时间为mt和充电电流为N，持续时间为1t的信号编码为数据0；将充电电流为M，持续时间为st和充电电流为N，持续时间为1t的信号编码为数据1。其中，m≠s。通过改变充电电流为M的持续时间来实现数据0和数据1的区分。当然，也可以通过改变充电电流为N的持续时间来实现数据0和数据1的区分。此外，对传输开始信号编码和传输结束信号编码也可以采用变频模式，只需要将充电电流M的持续时间设置不同即可实现传输开始编码信号、数据0、数据1及传输结束编码信号的区分。需要说明的是，当将充电电流为M，持续时间为vt和充电电流为N，持续时间为1t的信号编码为传输结束信号时，v＞m且v＞s。即检查到v个数据0或数据1之后，就可以马上停止接收数据，如果v小于等于m或v小于等于s，可能导致无法判断通讯数据是否传输完毕。
S20、电池20接收充电器10发送的编码的充电电流数据，并根据第一通讯协议对其进行解码。
该步骤中，电池20解码的方法为：电池20根据接收的数据获取充电电流M、充电电流N和持续时间三个数据，基于传输开始编码信号和传输结束编码信号获取通讯数据编码信号，并根据第一通讯协议，对通讯数据编码信号进行解析，以获取充电器10发出的通讯数据。
具体地，电池20对接收到的充电电流数据进行识别，获取从传输开始编码信号到传输结束编码信号的数据，提取出传输开始编码信号和传输结束编码信号之间的信号作为通讯数据编码信号，并将通讯数据编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，然后根据第一通讯协议，获取充电器10发出的通讯数据。
如图2所示，充电器10向电池20传输通讯数据的流程为：充电器10先按照第一通讯协议将所需要发送的通讯数据进行编码，编码完成后。充电器10向电池20发送传输开始编码信号，电池20接收并识别传输开始编码信号后，准备接收数据，充电器10向电池20发送通讯数据信号，电池20接收通讯数据信号并根据第一通讯协议进行解码，得到通讯数据，然后记录数据。充电器10检测通讯数据信号是否发送完成，若未发送完成，则返回发送通讯数据信号，继续向电池20发送通讯数据信号；若发送完成，则向电池20发送传输结束编码信号，电池20接收并识别传输结束编码信号。充电器10检测通讯是否完成，若未完成，则返回发送传输开始编码信号；若完成，则通讯结束。
S30、当电池20需要与充电器10通讯时，电池20根据第二通讯协议将通讯数据编码成变化的电压，并将编码的电压数据发送至充电器10。
该步骤中，第二通讯协议为预设的私有协议，其为当设定电池20需要向充电器10发送数据、指令或要求充电器10执行相应动作等命令时，所设定的数据0和数据1的组合序列。电池20对通讯数据编码包括传输开始信号编码、通讯数据信号编码及传输结束信号编码。如图7所示，将电压为Vc1，持续时间为1t和电压为Vc2，持续时间为xt的信号编码为传输开始信号。其中，电压Vcl和电压Vc2为电池输出正端与电池输出负端之间不同大小的电压值。传输开始信号编码完成后，开始编码通讯数据信号，通讯数据信号包括数据0和数据1的组合序列。具体地，如图8所示，将电压为Vc1，持续时间为yt和电压为Vc2，持续时间为1t的信号编码为数据0。将电压为Vc1，持续时间为1t和电压Vc2，持续时间为yt的信号编码为数据1。其中，y＞1，且y≠x。这是因为，当y=1时，那么数据0和数据1的信号相同，无法区分数据0和数据1。而当y＞1时，可使数据0和数据1的信号不同。当y=x时，则数据1和传输开始信号相同，因而需要设定y≠x。将电压Vc1，持续时间为zt和电压Vc2，持续时间为1t的信号编码为传输结束信号；其中，z＞x，可有效区分数据0和传输结束信号，避免在出现数据丢失时，比如数据0的前半部分出现了数据丢失，将数据0错误认定为传输结束信号；如果z小于等于x，可能导致无法判断通讯数据是否传输完毕。
如图7所示，电压Vc1和Vc2不相同，因而可通过电压的变化，实现对传输开始信号、数据0和1及传输结束信号的编码。本实施例中，将传输开始信号、数据0、数据1及传输结束信号分别包含电压Vc1或电压Vc2，持续时间为1t的信号，相当于起到间隔的作用，从而可将传输开始信号、数据0、数据1及传输结束信号进行很好地区分，可避免数据传输过程中因电池20和充电器10的时钟误差而导致数据错误，从而提高数据传输的可靠性。
在另一实施例中，电池20对电压的编码还可以采用变频模式，即通过频率的变化实现通讯数据信号编码。具体地，通讯数据信号包括数据0和数据1的组合序列。其中，如图9所示，将电压为Vc1，持续时间为yt和电压为Vc2，持续时间为1t的信号编码为数据0；将电压为Vc1，持续时间为wt和电压为Vc2，持续时间为1t的信号编码为数据1。其中，y≠w。通过改变电压为Vc1的持续时间来实现数据0和数据1的区分。当然，也可以通过改变电压为Vc2的持续时间来实现数据0和数据1的区分。此外，对传输开始信号编码和传输结束信号编码也可以采用变频模式，只需要将电压为Vc1的持续时间设置不同即可实现传输开始编码信号、数据0、数据1及传输结束编码信号的区分。需要说明的是，当将电压为Vc1，持续时间为zt和电压为Vc2，持续时间为1t的信号编码为传输结束信号时，z＞x且v＞w。即检查到z个数据0或数据1之后，就可以马上停止接收数据，如果z小于等于x或v小于等于w，可能导致无法判断通讯数据是否传输完毕。
S40、充电器10采集编码的电压数据，并根据第二通讯协议对其进行解码。
该步骤中，充电器10向电池20输出恒定的电流，充电器10通过采集电池输出正端及输出负端之间的电压以获取电池编码的电压数据。充电器10再根据第二通讯协议对编码的电压数据进行解码。其中，充电器10解码的方法为：充电器10根据接收的数据获取电压Vc1、电压Vc2和持续时间三个数据，基于传输开始编码信号和传输结束编码信号获取通讯数据编码信号，并根据第二通讯协议，对通讯数据编码信号进行解析，以获取电池20发出的通讯数据。
具体地，充电器10对接收到的电压数据进行识别，获取从传输开始编码信号到传输结束编码信号的数据，提取出传输开始编码信号和传输结束编码信号之间的信号作为通讯数据编码信号，并将通讯数据编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，然后根据第二通讯协议，获取电池20发出的通讯数据。
如图3所示，电池20向充电器10传输通讯数据的流程为：电池20先按照第二通讯协议将所需要发送的通讯数据进行编码，编码完成后。电池20向充电器10发送传输开始编码信号，充电器10接收并识别传输开始编码信号后，准备接收数据，电池20向充电器10发送通讯数据信号，充电器10接收通讯数据信号并根据第二通讯协议进行解码，得到通讯数据，然后记录数据。电池20检测通讯数据信号是否发送完成，若未发送完成，则返回发送通讯数据信号，继续向充电器10发送通讯数据信号；若发送完成，则向充电器10发送传输结束编码信号，充电器10接收并识别传输结束编码信号。电池20检测通讯是否完成，若未完成，则返回发送传输开始编码信号；若完成，则通讯结束。
本实施例的电池与充电器通讯方法中，充电器10向电池20发送通讯数据时，充电器10将通讯数据编码成变化的电流，电池20向充电器10发送通讯数据时，电池20将通讯数据编码成变化的输出电压，通过电流变化和电压变化的形式编码数据，从而可直接使用功率线进行数据传输，而无需额外增加通讯线缆，不改变现有的电池和充电器方案，也无需增加额外的电路即实现电池与充电器之间的通讯功能，不仅结构简单，且成本低。同时还可减少连接器的复杂度，提高了连接器的稳定性。
另一方面，对通讯数据编码包含充电电流M/充电电流为N，持续时间为1t的信号或电压Vc1/电压Vc2，持续时间为1t的信号，相当于起到间隔的作用，从而数据0、数据1进行很好地区分，可避免数据传输过程中因充电器和电池的时钟误差或数据丢失而导致数据错误，从而可提高数据传输的可靠性。
此外，由于第一通讯协议和第二通讯协议均为预设的私有协议，其可根据用户需要进行自定义，因而可满足用户的不同场景的应用。
实施例2
如图10所示，本实施例的电池与充电器通讯系统，包括充电器10和电池20。其中，充电器10通过变化的充电电流向电池20发送通讯数据，电池20通过变化的电压向充电器10发送通讯数据。本实施例的电池与充电器之间通讯可直接使用功率线进行数据传输，而无需额外增减通讯线缆，不仅结构简单，且成本低。
如图10所示，充电器10与电池20连接，并通过第一通讯协议进行通讯。该充电器10将通讯数据编码成变化的充电电流发送至电池20，同时接收电池20发送的数据，并对接收的数据进行解码。本实施例中，第一通讯协议为预设的私有协议，其为当充电器10需要向电池20发送数据、指令或要求电池20执行相应动作等命令时，所设定的数据0和数据1的组合序列。
如图10所示，该充电器10包括电流产生电路11、电压采样电路12及第一控制单元13，其中，电流产生电路11与电压采样电路12并联，其一端与电池输出正端连接，其另一端与电池输出负端连接，且与第一控制单元13连接。电流产生电路11在第一控制单元13的控制下用于产生变化的电流，其具体结构可为现有充电器配置的电流产生电路，在此不做限制。
电压采样电路12与电流产生电路11并联，其一端与电池输出正端连接，其另一端与电池输出负端连接，且与第一控制单元13连接。该电压采样电路12在第一控制单元13的控制下用于采集电池输出端的电压数据，并将采集的电压数据发送至第一控制单元13进行解码。
第一控制单元13分别与电流产生电路11及电压采样电路12连接，其用于控制电流产生电路11输出的充电电流大小，控制电压采样电路12采集电池输出端两端的电压，并对充电电流进行编码及对获取的电压信号进行解码。
如图4所示，第一控制单元13对充电电流的编码包括对第一传输开始单元、第一通讯数据单元及第一传输结束单元的编码。其中，将第一传输开始单元编码为：充电电流为M，持续时间为1t和充电电流为N，持续时间为nt的信号。第一通讯数据单元包括数据0和数据1的组合序列，其中，如图5所示，将数据0编码为：充电电流为M，持续时间为mt和充电电流为N，持续时间为1t的信号；将数据1编码为：充电电流为M，持续时间为1t和充电电流为N，持续时间为mt的信号。其中，m＞1，且m≠n。这是因为，当m=1时，那么数据0和数据1的信号相同，无法区分数据0和数据1。而当m＞1时，可使数据0和数据1的信号不同。当m=n时，则数据1和第一传输开始单元信号相同，因而需要设定m≠n。将第一传输结束单元编码为：充电电流为M，持续时间为vt和充电电流为N，持续时间为1t的信号；其中，v＞m；可有效区分数据0和传输结束信号，避免在出现数据丢失时，比如数据0的前半部分出现了数据丢失，将数据0错误认定为传输结束信号；如果v小于等于m，可能导致无法判断通讯数据是否传输完毕。
如图4所示，由于充电电流M和充电电流N不相同，因此，可通过充电电流的变化，实现对第一传输开始单元、数据0和1及第一传输结束单元的编码。本实施例中，将第一传输开始单元、数据0和1及第一传输结束单元分别编码为包含充电电流M或充电电流为N，持续时间为1t的信号，相当于起到间隔的作用，从而可将第一传输开始单元、数据0和1及第一传输结束单元的编码信号进行很好地区分，可避免数据传输过程中因充电器10和电池20的时钟误差或数据丢失而导致数据错误，从而提高数据传输的可靠性。
在另一实施例中，充电器10对充电电流的编码还可以采用变频模式，即通过频率的变化实现通讯数据信号编码。具体地，第一通讯数据单元包括数据0和数据1的组合序列。其中，如图6所示，将充电电流为M，持续时间为mt和充电电流为N，持续时间为1t的信号编码为数据0；将充电电流为M，持续时间为st和充电电流为N，持续时间为1t的信号编码为数据1。其中，m≠s。通过改变充电电流为M的持续时间来实现数据0和数据1的区分。当然，也可以通过改变充电电流为N的持续时间来实现数据0和数据1的区分。此外，对第一传输开始单元编码和第一传输结束单元编码也可以采用变频模式，只需要将充电电流M的持续时间设置不同即可实现第一传输开始单元信号、数据0、数据1及第一传输结束单元信号的区分。需要说明的是，当将充电电流为M，持续时间为vt和充电电流为N，持续时间为1t的信号编码为第一传输结束单元时，v＞m且v＞s。即检查到v个数据0或数据1之后，就可以马上停止接收数据，如果v小于等于m或v小于等于s，可能导致无法判断通讯数据是否传输完毕。
第一控制单元13获取电压采样电路12采集的电压数据，并对电压数据进行识别，根据第二通讯协议对接收的数据进行解码，以获得电池20发送的通讯数据。本实施例中，第二通讯协议为预设的私有协议，其为当电池20需要向充电器10发送数据、指令或要求充电器10执行相应动作等命令时，所设定的数据0和数据1的组合序列。第一控制单元13根据接收的数据获取电压Vc1、电压Vc2和持续时间三个数据，基于传输开始编码信号和传输结束编码信号获取通讯数据编码信号，并根据第二通讯协议，对通讯数据编码信号进行解析，以获取电池20发出的通讯数据。
具体地，第一控制单元13对接收到的电压数据进行识别，获取从传输开始编码信号到传输结束编码信号的数据，提取出传输开始编码信号和传输结束编码信号之间的信号作为通讯数据编码信号，并将通讯数据编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，然后根据第二通讯协议，获取电池20发出的通讯数据。
如图10所示，电池20与充电器10连接并通过第二通讯协议进行通讯，其将通讯数据编码成变化的电压数据发送至充电器10，接收充电器10发送的数据并对接收的数据进行解码。
具体地，如图10和图11所示，该电池20包括电芯、采样电阻21、电池管理芯片22、电阻阻值调节电路23及第二控制单元24。其中，采样电阻21用于采集充电器10发送的充电电流数据，其串联于电池的输出负端，并与电池管理芯片22连接。电池管理芯片22分别与采样电阻21及电阻阻值调节电路23连接，并与第二控制单元24通讯。该电池管理芯片22根据采样电阻21两端的电压计算出充电器10输出的充电电流数据，并将充电电流数据发送至第二控制单元24。同时，电池管理芯片22还用于控制电阻阻值调节电路23的电阻值，以控制电池输出电压的大小。如图11所示，电阻阻值调节电路23串联于电池输出负端，其与电池管理芯片22连接，该电阻阻值调节电路23包括第一电阻R1及开关管Q1，其中，第一电阻R1与采样电阻21串联，开关管Q1与第一电阻R1并联且与电池管理芯片22连接，电池管理芯片22可控制开关管Q1的导通或关断。在一些实施例中，如图12所示，电阻阻值调节电路23还可串联于电池的输出正端，并与电池管理芯片22连接。
如图11所示，当电池20向充电器10传输数据时，充电器10向电池20输出恒定电流，电池管理芯片22通过控制开关管Q1的导通或关断，以调节充电器10所检测到的电池两端输出的电压大小。具体地，电池管理芯片22控制开关管Q1关断时，充电电流分别流经电芯、采样电阻21及第一电阻R1，充电器10检测到的电池两端输出的电压Vc1为（Rb+R0+R1）×I；当电池管理芯片22控制开关管Q1导通时，充电电流分别流经电芯及采样电阻21，充电器10检测到的电池两端输出的电压Vc2为（Rb+R0）×I，其中，Rb为电芯的电阻值，R0为采样电阻的电阻值，R1为第一电阻R1的电阻值，I为充电器向电池输出的恒定电流。由于控制开关管Q1的导通或关断可控制电池输出端的电压大小。因此，电池20可通过控制开关管Q1的导通或关断将通讯数据编码成变化的电压而实现将通讯数据传输至充电器10。
在一些实施例中，如图13所示，电池20还包括充电MOS管25和放电MOS管26，其中，充电MOS管25串联于电池的输出负端，并与电池管理芯片22连接，电池管理芯片22通过充电MOS管25调节电池在充电过程中的充电电流大小，以防止电池20在充电过程中过充。放电MOS管26串联于电池的输出负端，并与电池管理芯片22连接，电池管理芯片22通过放电MOS管26防止电池使用过程中过放。在一些实施例中，充电MOS管25和放电MOS管26还可串联于电池的输出正端。
鉴于电池管理芯片22通过控制充电MOS管25的导通或关断，可调节充电器10所检测到的电池两端输出的电压大小。因此，在一些实施例中，如图13所示，电阻阻值调节电路23可直接由充电MOS管25替代，而无需增加额外的元器件，也无需增加额外的电路即可实现通讯功能，进一步降低了设计难度及成本。具体地，电池管理芯片22控制充电MOS管25关断时，充电电流分别流经电芯、采样电阻21及充电MOS管25的体二极管，充电器10检测到的电池两端输出的电压Vc1为（Rb+R0+R2）×I；当电池管理芯片22控制充电MOS管25导通时，充电电流分别流经电芯及采样电阻21，充电器10检测到的电池两端输出的电压Vc2为（Rb+R0）×I，其中，Rb为电芯的电阻值，R0为采样电阻的电阻值，R2为体二极管的电阻值，I为充电器向电池输出的恒定电流。由于控制充电MOS管25的导通或关断可控制电池输出端的电压大小。因此，电池20可通过控制充电MOS管25的导通或关断将通讯数据编码成变化的电压而实现将通讯数据传输至充电器10。
如图10所示，第二控制单元24与电池管理芯片22连接并通讯，其用于接收电池管理芯片22发送的电流数据，根据接收的电流数据进行解码，同时对电压进行编码，然后将编码好的通讯数据发送至电池管理芯片22。
第二控制单元24对电压进行编码包括对第二传输开始单元、第二通讯数据单元及第二传输结束单元的编码，其中，如图7所示，将第二传输开始单元编码为：电压为Vc1，持续时间为1t和电压为Vc2，持续时间为xt的信号。第二通讯数据单元包括数据0和数据1的组合序列，其中，如图8所示，将数据0编码为：电压为Vc1，持续时间为yt和电压为Vc2，持续时间为1t的信号；将数据1编码为：电压为Vc1，持续时间为1t和电压Vc2，持续时间为yt的信号。y＞1，且y≠x。这是因为，当y=1时，那么数据0和数据1的信号相同，无法区分数据0和数据1。而当y＞1时，可使数据0和数据1的信号不同。当y=x时，则数据1和传输开始信号相同，因而需要设定y≠x。将第二传输结束单元编码为：电压Vc1，持续时间为zt和电压Vc2，持续时间为1t的信号编码为传输结束信号；其中，z＞x，可有效区分数据0和传输结束信号，避免在出现数据丢失时，比如数据0的前半部分出现了数据丢失，将数据0错误认定为传输结束信号；如果z小于等于x，可能导致无法判断通讯数据是否传输完毕。
如图7所示，电压Vc1和Vc2不相同，因而可通过电压的变化，实现对第二传输开始单元、数据0和1及第二传输结束单元的编码。本实施例中，将第二传输开始单元、数据0、数据1及第二传输结束单元分别编码为包含电压Vc1或电压Vc2，持续时间为1t的信号，相当于起到间隔的作用，从而可将传输开始信号、数据0、数据1及传输结束信号进行很好地区分，可避免数据传输过程中因电池20和充电器10的时钟误差而导致数据错误，从而提高数据传输的可靠性。
在另一实施例中，电池20对电压的编码还可以采用变频模式，即通过频率的变化实现通讯数据信号编码。具体地，第二通讯数据单元包括数据0和数据1的组合序列。其中，如图9所示，将电压为Vc1，持续时间为yt和电压为Vc2，持续时间为1t的信号编码为数据0；将电压为Vc1，持续时间为wt和电压为Vc2，持续时间为1t的信号编码为数据1。其中，y≠w。通过改变电压为Vc1的持续时间来实现数据0和数据1的区分。当然，也可以通过改变电压为Vc2的持续时间来实现数据0和数据1的区分。此外，对第二输开始单元编码和第二传输结束单元编码也可以采用变频模式，只需要将电压为Vc1的持续时间设置不同即可实现第二传输开始编码信号、数据0、数据1及传输结束编码信号的区分。需要说明的是，当将电压为Vc1，持续时间为zt和电压为Vc2，持续时间为1t的信号编码为传输结束信号时，z＞x且v＞w。即检查到z个数据0或数据1之后，就可以马上停止接收数据，如果z小于等于x或v小于等于w，可能导致无法判断通讯数据是否传输完毕。
如图10所示，第二控制单元24通过电池管理芯片22及采样电阻21获取采集的充电电流数据，并对充电电流数据进行识别，根据第一通讯协议对接收的数据进行解码，以获得充电器10发送的通讯数据。本实施例中，第二控制单元24根据接收的数据获取充电电流M、充电电流N和持续时间三个数据，基于传输开始编码信号和传输结束编码信号获取通讯数据编码信号，并根据第一通讯协议，对通讯数据编码信号进行解析，以获取充电器10发出的通讯数据。
具体地，第二控制单元24对接收到的充电电流数据进行识别，获取从第一传输开始编码信号到第一传输结束编码信号的数据，提取出第一传输开始编码信号和第一传输结束编码信号之间的信号作为第一通讯数据编码信号，并将第一通讯数据编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，然后根据第一通讯协议，获取充电器10发出的通讯数据。
如图2所示，当充电器10需要向电池20发送通讯数据时，第一控制单元13首先通过电流产生电路11向电池20发送传输开始单元编码信号，然后按照第一通讯协议将通讯数据编码成变化的充电电流，编码完成后，第一控制单元13按照编码的充电电流控制电流产生电路11输出相应的充电电流，以实现向电池20发送通讯数据，当通讯数据发送完成时，充电器10通过电流产生电路11向电池20发送传输结束单元编码信号，通讯数据发送结束。
与此同时，电池管理芯片22通过电池管理芯片22及采样电阻21获取充电器10发出的充电电流信号，并将获取的充电电流信号发送至第二控制单元24。第二控制单元24根据接收的充电电流M、充电电流N和持续时间三个数据，基于传输开始单元编码信号和传输结束单元编码信号获取通讯数据单元编码信号，并根据第一通讯协议，对通讯数据单元的编码信号进行解码，获取充电器10发出的通讯数据。具体地，第二控制单元24对接收到的充电电流数据进行识别，获取从开始编码单元的编码信号到传输结束单元的编码信号，提取出传输开始单元的编码信号和传输结束单元的编码信号之间的信号作为通讯数据单元的编码信号，并将通讯数据单元编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，再根据通讯协议获取充电器10发送的通讯数据。
如图3所示，当电池20需要向充电器10发送通讯数据时，第二控制单元24首先通过电池管理芯片22控制开关管的导通或关断以输出变化的电压，以向充电器10发送传输开始单元编码信号，然后按照第二通讯协议将通讯数据编码成变化的电压，编码完成后，第二控制单元24将编码后的电压信号发送至电池管理芯片22，电池管理芯片22按照编码的电压信号控制开关管的导通或关断，以输出变化的电压，从而实现向充电器10发送通讯数据。当通讯数据发送完成时，电池20通过开关管的导通或关断产生变化的电压向充电器发送传输结束单元编码信号，通讯数据发发送结束。
与此同时，第一控制单元13通过电压采样电路12获取电池20发出的电压信号，并将获取的电压信号。第一控制单元13根据接收的数据获取电压Vc1、电压Vc2和持续时间三个数据，基于传输开始单元编码信号和传输结束单元编码信号获取通讯数据单元编码信号，并根据第二通讯协议，对通讯数据单元的编码信号进行解码，获取电池20发出的通讯数据。具体地，第一控制单元13对接收到的电压数据进行识别，获取从传输开始编码单元的编码信号到传输结束的编码信号，提取出传输开始单元编码信号和传输结束单元编码信号之间的信号作为第二通讯数据单元编码信号，并将通讯数据单元编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，再根据第二通讯协议获取电池20发送的通讯数据。
如图10、图11及图13所示，由于充电器10本身具有调节充电电流大小的功能，比如，当电池电量较少时，采用大电流充电，当电池电量快充满时，采用小电流充电。本实施例将充电器10调节充电电流大小的功能应用于与电池20的通讯阶段，不仅可实现充电器10向电池20发送通讯数据，同时无需改变现有充电器10的结构，也无需额外增加通讯线缆，具有结构简单、成本低等特点。
另一方面，如图10、图11及图13所示，由于电池20向充电器10传输数据时，充电器10向电池20输出恒定电流，电池管理芯片22通过控制电阻阻值调节电路23的电阻值来改变输出电压以反馈电池的信息，从而实现电池和充电器的通讯。因此，为了实现电池20和充电器10的通讯，电池20可通过控制开关管Q1的导通或关断来控制电池输出电压的大小。同时，还可将现有用于防止过充的充电MOS管25用于调节电池输出电压的大小，实现电池20与充电器10的通讯，不仅无需改变现有电池20的结构，也无需额外增加通讯线缆，具有结构简单、成本低等特点。同时，本实施例的通讯系统还可减小连接器的复杂度，提高连接器的稳定性。
尽管通过以上实施例对本发明进行了揭示，但本发明的保护范围并不局限于此，在不偏离本发明构思的条件下，对以上各构件所做的变形、替换等均将落入本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种电池与充电器通讯方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
当充电器需要与电池通讯时，充电器根据第一通讯协议将通讯数据编码成变化的充电电流，并将编码的充电电流数据发送至电池；
电池接收充电器发送的编码的充电电流数据，并根据第一通讯协议对其进行解码；
当电池需要与充电器通讯时，电池根据第二通讯协议将通讯数据编码成变化的电压，并将编码的电压数据发送至充电器；
充电器采集编码的电压数据，并根据第二通讯协议对其进行解码。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充电器对通讯数据编码包括：
将传输开始信号编码为：充电电流为M，持续时间为1t和充电电流为N，持续时间为nt；
通讯数据信号包括数据0和数据1的组合序列：
将数据0编码为：充电电流为M，持续时间为mt和充电电流为N，持续时间为1t，其中，m＞1，且m≠n；
将数据1编码为：充电电流为M，持续时间为1t和充电电流为N，持续时间为mt；
将传输结束信号编码为：充电电流为M，持续时间为vt和充电电流为N，持续时间为1t，其中，v＞m；
所述充电电流M和充电电流N不相等，通过充电电流的变化，实现对传输开始信号、数据0和1及传输结束信号的编码；
所述电池解码的方法为：
电池根据接收的数据获取充电电流M、充电电流N和持续时间三个数据，基于传输开始编码信号和传输结束编码信号获取通讯数据编码信号，并根据第一通讯协议，对所述通讯数据编码信号进行解析，获取充电器发出的通讯数据。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池根据第一通讯协议，对所述通讯数据编码信号进行解析的方法为：
电池对接收到的充电电流数据进行识别，获取从传输开始编码信号到传输结束编码信号的数据，提取出传输开始编码信号和传输结束编码信号之间的信号作为通讯数据编码信号，并将通讯数据编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，再根据第一通讯协议获取充电器发出的通讯数据。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电池对通讯数据编码包括：
将传输开始信号编码为：电压为Vc1，持续时间为1t和电压为Vc2，持续时间为xt；
通讯数据信号包括数据0和数据1的组合序列：
将数据0编码为：电压为Vc1，持续时间为yt和电压为Vc2，持续时间为1t，其中，y＞1，且y≠x；
将数据1编码为：电压为Vc1，持续时间为1t和电压为Vc2，持续时间为yt；
将传输结束信号编码为：电压为Vc1，持续时间为zt和电压为Vc2，持续时间为1t，其中，z＞x；
所述电压Vc1和电压Vc2不相等，通过电压的变化，实现对传输开始信号、数据0和1及传输结束信号的编码；
所述充电器解码的方法为：
充电器根据接收的数据获取电压Vc1、电压Vc2和持续时间三个数据，基于传输开始编码信号和传输结束编码信号获取通讯数据编码信号，并根据第二通讯协议，对所述通讯数据编码信号进行解析，获取电池发出的通讯数据。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述充电器根据第二通讯协议，对所述通讯数据编码信号进行解析的方法为：
充电器对接收到的电压数据进行识别，获取从传输开始编码信号到传输结束编码信号的数据，提取出传输开始编码信号和传输结束编码信号之间的信号作为通讯数据编码信号，并将通讯数据编码信号解码出数据0和数据1的组合序列，再根据第二通讯协议获取电池发出的通讯数据。
6.一种电池与充电器通讯系统，其特征在于，该系统包括：
充电器，其与电池连接并通过第一通讯协议进行通讯，其将通讯数据编码成变化的充电电流发送至电池，接收电池发送的数据并对接收的数据进行解码；
电池，其与充电器连接并通过第二通讯协议进行通讯，其将通讯数据编码成变化的电压数据发送至充电器，接收充电器发送的数据并对接收的数据进行解码。
7.如权利要求6所述的电池与充电器通讯系统，其特征在于，所述充电器包括电流产生电路、电压采样电路及第一控制单元，所述电流产生电路与所述电压采样电路并联后，一端与电池的输出正端连接，其另一端与电池的输出负端连接，所述第一控制单元分别与电流产生电路及电压采样电路连接。
8.如权利要求6所述的电池与充电器通讯系统，其特征在于，所述电池包括电芯、采样电阻、电阻阻值调节电路、电池管理芯片及第二控制单元，所述采样电阻串联于所述电池的输出负端，所述电阻阻值调节电路包括第一电阻R1及与之并联的开关管Q1，所述第一电阻R1与所述采样电阻串联，所述电池管理芯片分别与所述采样电阻及所述开关管Q1连接，且与所述第二控制单元连接并通信。
9.如权利要求8所述的电池与充电器通讯系统，其特征在于，当电池向充电器传输数据时，充电器向电池输出恒定电流，所述电池管理芯片通过控制所述开关管的导通或关断，以调节充电器所检测到的电池两端输出的电压大小。
10.如权利要求9所述的电池与充电器通讯系统，其特征在于，当所述电池管理芯片控制所述开关管Q1关断时，充电电流分别流经电芯、采样电阻及第一电阻R1，所述充电器检测到的电池两端的电压Vc1为（Rb+R0+R1）×I；当所述电池管理芯片控制所述开关管Q1导通时，充电电流分别流经电芯及采样电阻，所述充电器检测到的电池两端的电压Vc2为（Rb+R0）×I，其中，Rb为电芯的电阻值，R0为采样电阻的电阻值，R1为第一电阻R1的电阻值，I为充电器向电池输出的恒定电流。
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