CN219437009U - 一种换电柜总线通信电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种换电柜总线通信电路，属于换电柜技术领域。本实用新型换电柜总线通信电路包括主控模块与若干个电池仓通信的第一通信模块、与第一通信模块相连的的第一通信接口，所述第一通信模块和第一通信接口的数量不小于所述电池仓的数量，所述第一通信模块用于接对应电池仓上的通信接口，所述第一通信模块包括若干个通信支路，所述换电柜通信电路还包括多路复用模块，所述多路复用模块的一端与主控模块相连，另一端分别与多路通信支路相连。本实用新型的有益效果为：对主控模块的通信引脚要求大大降低，有效降低对主控模块的要求及成本。
Description
技术领域
本实用新型涉及换电柜技术领域，具体涉及一种换电柜总线通信电路。
背景技术
电动自行车已经成为人们出行或运载物品的重要工具，特别是外卖行业和快递行业，电动车在给人们带来便利的同时，电动车的充电续航成为难题，因此，能够更快更方便给电动车的电池换电、为电动车续航的换电柜应运而生。
换电柜包括一定数量的电池仓，主控模块在多电池仓通信时，一般会采用能够与8仓、12仓等甚至更多电池仓直连的、与通信引脚匹配的通信芯片，实现对应数量电池的换电通信操作，该种操作方式，如果都选用多通信引脚的通信芯片，成本较高，并且，会造成因电池仓数量少而引脚悬空浪费的情况。如果不同电池仓采用不同的通信芯片，则需要给每个型号的换电柜都配备不同的通信芯片，无法做到主控板的兼容，进一步增加了整个换电柜的制板成本和加工成本。
实用新型内容
为解决现有技术中的问题，本实用新型提供一种节约成本，兼容性好的换电柜总线通信电路。
本实用新型换电柜总线通信电路，包括主控模块与若干个电池仓通信的第一通信模块、与第一通信模块相连的的第一通信接口，所述第一通信模块和第一通信接口的数量不小于所述电池仓的数量，所述第一通信模块用于接对应电池仓上的通信接口，
所述第一通信模块包括若干个通信支路，所述换电柜通信电路还包括多路复用模块，所述多路复用模块的一端与主控模块相连，另一端分别与多路通信支路相连。
本实用新型作进一步改进，还包括用于换电柜之间相互通信连接的第二通信模块，所述第二通信模块包括第二通信单元、输入接口和输出接口，所述第二通信单元的一端与主控模块或多路复用开关的另一端相连，所述第二通信单元的另一端分别与输入接口和输出接口相连。
本实用新型作进一步改进，所述第二通信单元包括第二通信芯片、设置在所述第二通信芯片与输入接口和输出接口之间的通信线上的过压过流保护模块。
本实用新型作进一步改进，所述通信线为两条，所述过压过流保护模块包括第一电阻、第一TVS管、第二TVS管、第三TVS管、第一保险丝和第二保险丝，其中，所述第一电阻和第二TVS管的两端并接在两条通信线之间，第一TVS管、第三TVS管的一端分别接一通信线，另一端接地，所述第一保险丝和第二保险丝分别串接在一通信线上，并靠近输入接口和输出接口设置。
本实用新型作进一步改进，所述第一通信模块包括第一通信芯片U10和通信接口J35，所述第一通信芯片U10设有与通信接口J35相连的第一通信线和第二通信线，所述第一通信线和第二通信线上依次设有逻辑电平保持模块、过压保护模块和过流保护模块。
本实用新型作进一步改进，所述逻辑电平保持模块包括电阻R85和电阻R84，所述电阻R85的一端接电源，另一端接第一通信线上，所述电阻R84的一端接电源地，另一端接第二通信线上，所述过压保护模块包括电阻R86、TVS管D34-D36，其中，所述TVS管D34-D36首尾相连，且所述第一通信线接TVS管D34和D36之间，所述第二通信线接TVS管D36和D35之间，所述TVS管D34和D35的另一端分别接地，所述电阻R86与TVS管D36并接，其两端分别与第一通信线和第二通信线相连，所述过流保护模块为分别串联在所述第一通信线和第二通信线上的保险丝。
本实用新型作进一步改进，所述多路复用模块包括但不限于CD4052多路复用开关、多路复用器、多路电子切换开关。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：通过设置多路复用模块，对主控模块的通信引脚要求大大降低，有效降低主控模块的成本；通过设置多路复用模块，主控模块可以兼容4仓、8仓、12仓等的通信，主控模块不受电池仓数量的约束，一致性好、提高产品兼容性；
通过设置第二通信模块，能够实现换电柜之间的通信，为换电柜之间的级联，进而基于现有换电柜结构，拓展不同数量的电池仓提供的硬件基础；
通信接口处采用TVS管并联下地过压保护，两个通讯线分别串联自恢复保险丝过流保护，使通讯电路稳定可靠，有效保护通信芯片，通过简单可靠的电路，代替市面上昂贵的隔离芯片，降低了设备成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请或现有技术中的方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一个简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型结构框图；
图2为本实用新型第一通信模块、第二通信模块电路原理图；
图3为本实用新型第一通信接口、上报接口电路原理图；
图4为本实用新型一实施例多路复用模块电路原理图。
具体实施方式
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在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，不是旨在于限制本申请；本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。本申请的说明书和权利要求书或上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本申请的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
如图1所示，本例换电柜总线通信电路，包括主控模块与电池仓通信的第一通信模块、与第一通信模块相连的的第一通信接口，所述第一通信模块和第一通信接口的数量不小于所述电池仓的数量，所述第一通信模块用于接对应电池仓上的通信接口，
所述第一通信模块包括若干个通信支路，所述换电柜通信电路还包括多路复用模块，所述多路复用模块的一端与主控模块相连，另一端分别与多路通信支路相连。
当本例的电池仓的数量N大于主控模块与电池仓的通信引脚的数量时，本例通过设置多路复用模块，可以在不改变主控模块的前提下，能够适配更多的电池仓，从而对主控模块的通信引脚要求大大降低，有效降低主控模块的成本；通过设置多路复用模块，主控模块可以兼容4仓、8仓、12仓等的通信，主控模块不受电池仓数量的约束，一致性好、提高产品兼容性。
优选地，本例还包括用于换电柜之间相互通信连接的第二通信模块，所述第二通信模块包括第二通信单元、输入接口和输出接口，所述第二通信单元的一端与主控模块或多路复用开关的另一端相连，所述第二通信单元的另一端分别与输入接口和输出接口相连。
通过设置第二通信模块，能够实现换电柜之间的通信，还可以为换电柜之间的级联，进而基于现有换电柜结构，拓展不同数量的电池仓提供的硬件基础。
本例还设有与主控模块相连的上报接口，实现整个换电柜状态的检测。
通过本实用新型的结构，能够实现换电柜与电池仓、换电柜与换电柜之间、换电柜与服务器端之间的相互通信，从而能够搭建换电柜局部智能化的管理平台，实现区域管理。
如图2-4所示，作为本实用新型的一个实施例，本例的换电柜包括8个格子，其中7个为电池仓设置，本例的第一通信模块为RS485总线通信模块，主控模块提供四组通信接口通过RS485总线与电池仓相连，能够同时与四个电池仓进行数据交互。本例的第二通信模块为CAN总线通信模块，本例RS485总线采用差分信号传输方式，对于外部电磁干扰、噪声等有很好的抗干扰能力，数据传输安全可靠，并且支持多电池仓通信，因此，能够简化布线，降低设备成本和维护成本。
由于本例主控模块只支持四组数据同时通信，因此，本例将主控模块的前三个通信接口直接通过三组RS485总线通信模块及通信接口J33-J35与三个电池仓的通信接口相连，其他4个电池仓的接口则通过四个16Pin接口与四个RS485总线通信支路RS485-4-1-RS485-4-4的一端相连，四个RS485总线通信支路RS485-4-1-RS485-4-4的另一端则与多路复用模块一端相连。而多路复用模块的另一端与主控模块相连。
本例的多路复用模块不限于本实施例的CD4052多路复用开关，还可以采用多路复用器、多路电子切换开关等。
具体的，本例的主控模块的串口UART4连接到多路复用开关U5的13、3脚，多路复用后分别输出第一路：12、1脚，第二路：14、5脚，第三路：15、2脚，第四路：11、4脚，输出4路分别接到4个电池仓16PIN接口排插，控制4路电池仓的485通讯。
本例的主控模块可以采用STM32F103VE/GD32F303VEMCU芯片，切换轮询四个RS485总线通信支路RS485-4-1-RS485-4-4采集电池仓电池参数或者设置控制4个充电器充电策略，控制4个电池仓内的电子锁、风扇、加热装置、灭火装置等设备，采集4个电池仓的温度并作出相应的保护策略等。
如图2所示，本例的第一通信模块包括第一通信芯片U10和通信接口J35，所述第一通信芯片U10设有与通信接口J35相连的第一通信线和第二通信线，所述第一通信线和第二通信线上依次设有逻辑电平保持模块、过压保护模块和过流保护模块。本例的第一通信芯片U10为RS485收发器芯片。
所述逻辑电平保持模块包括电阻R85和电阻R84，所述电阻R85的一端接电源，另一端接第一通信线上，所述电阻R84的一端接电源地，另一端接第二通信线上。通过上拉电阻和下拉电阻，限流的同时，使两条通信线分别保持其通信需要的逻辑电平。
本例过压保护模块包括电阻R86、TVS管D34-D36，其中，所述TVS管D34-D36首尾相连，且所述第一通信线接TVS管D34和D36之间，所述第二通信线接TVS管D36和D35之间，所述TVS管D34和D35的另一端分别接地，所述电阻R86与TVS管D36并接，其两端分别与第一通信线和第二通信线相连，所述过流保护模块为分别串联在所述第一通信线和第二通信线上的保险丝。
本例采用TVS管并联下地过压保护，两个通讯线分别串联自恢复保险丝过流保护，使通讯电路稳定可靠，有效保护通信芯片，通过简单可靠的电路，代替市面上昂贵的隔离芯片，降低了设备成本。本例采用TVS管，可以在正向电压下工作时起到普通二极管的作用，但在反向电压超过某个特定阈值时，它会迅速变为导通状态，将过电压引入地面，从而能够保护通信芯片，防止通信芯片由于静电放电等原因引起的过压损坏，能够有效提高通信电路的安全性和可靠性。
本例的通信支路不设置接口J35，而是将接口J35替换为直接与多路复用模块相连的引脚。
本例的第二通信单元包括CAN通信芯片U94、输入接口U11和输出接口U12，及设置在所述CAN通信芯片U94与输入接口U11和输出接口U12之间的通信线上的过压过流保护模块。
与第一通信模块电路类似，本例第二通信单元的通信线同样为两条，所述过压过流保护模块包括第一电阻、第一TVS管、第二TVS管、第三TVS管、第一保险丝和第二保险丝，其中，所述第一电阻和第二TVS管的两端并接在两条通信线之间，第一TVS管、第三TVS管的一端分别接一通信线，另一端接地，所述第一保险丝和第二保险丝分别串接在一通信线上，并靠近输入接口和输出接口设置。
如图3所示，通信接口J8为上报接口，用于整机外设与主控模块通信，将换电柜的相关运行信息上报给主控模块，使主控模块能够及时获取换电柜整机的工作状态，包括灭火检测信息、柜门检测信息、水浸检测信息、烟雾检测信息等，从而实时监测整机，提高整个换电柜的安全性。
本例换电柜通过RS485总线通信模块与CAN总线通信模块的配合，有利于换电柜线路的布设，在保证数据传输安全性的同时，简化了布线成本，降低设备成本。
以上所述之具体实施方式为本实用新型的较佳实施方式，并非以此限定本实用新型的具体实施范围，本实用新型的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本实用新型所作的等效变化均在本实用新型的保护范围内。
Claims (7)
1.一种换电柜总线通信电路，换电柜包括主控模块和若干个电池仓，其特征在于：包括主控模块与若干个电池仓通信的第一通信模块、与第一通信模块相连的第一通信接口，所述第一通信模块和第一通信接口的数量不小于所述电池仓的数量，所述第一通信模块用于接对应电池仓上的通信接口，
所述第一通信模块包括若干个通信支路，所述换电柜通信电路还包括多路复用模块，所述多路复用模块的一端与主控模块相连，另一端分别与多路通信支路相连。
2.根据权利要求1所述的换电柜总线通信电路，其特征在于：还包括用于换电柜之间相互通信连接的第二通信模块，所述第二通信模块包括第二通信单元、输入接口和输出接口，所述第二通信单元的一端与主控模块或多路复用开关的另一端相连，所述第二通信单元的另一端分别与输入接口和输出接口相连。
3.根据权利要求2所述的换电柜总线通信电路，其特征在于：所述第二通信单元包括第二通信芯片、设置在所述第二通信芯片与输入接口和输出接口之间的通信线上的过压过流保护模块。
4.根据权利要求3所述的换电柜总线通信电路，其特征在于：所述通信线为两条，所述过压过流保护模块包括第一电阻、第一TVS管、第二TVS管、第三TVS管、第一保险丝和第二保险丝，其中，所述第一电阻和第二TVS管的两端并接在两条通信线之间，第一TVS管、第三TVS管的一端分别接一通信线，另一端接地，所述第一保险丝和第二保险丝分别串接在一通信线上，并靠近输入接口和输出接口设置。
5.根据权利要求1-4任一项所述的换电柜总线通信电路，其特征在于：所述第一通信模块包括第一通信芯片U10和通信接口J35，所述第一通信芯片U10设有与通信接口J35相连的第一通信线和第二通信线，所述第一通信线和第二通信线上依次设有逻辑电平保持模块、过压保护模块和过流保护模块。
6.根据权利要求5所述的换电柜总线通信电路，其特征在于：所述逻辑电平保持模块包括电阻R85和电阻R84，所述电阻R85的一端接电源，另一端接第一通信线上，所述电阻R84的一端接电源地，另一端接第二通信线上，所述过压保护模块包括电阻R86、TVS管D34-D36，其中，所述TVS管D34-D36首尾相连，且所述第一通信线接TVS管D34和D36之间，所述第二通信线接TVS管D36和D35之间，所述TVS管D34和D35的另一端分别接地，所述电阻R86与TVS管D36并接，其两端分别与第一通信线和第二通信线相连，所述过流保护模块为分别串联在所述第一通信线和第二通信线上的保险丝。
7.根据权利要求1-4任一项所述的换电柜总线通信电路，其特征在于：所述多路复用模块包括CD4052多路复用开关、多路复用器或多路电子切换开关。
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