JP4660970B2 - Data communication method and data communication system - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、１つのマスター通信ユニットと、複数のスレーブ通信ユニットとの間でデータ通信を行うデータ通信方法及びデータ通信システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のデータ通信システムの一例として図４に示したものは、例えば、電気自動車に備えた複数の各二次電池ＢＴ１〜ＢＴｎに対応させて、スレーブ通信ユニットＣ１〜Ｃｎを設け、これらスレーブ通信ユニットＣ１〜Ｃｎと１つのマスター通信ユニットＢ１とをデータ通信ラインＤＬに接続してなる。また、各通信ユニットＣ１〜Ｃｎには、それらを区別するＩＤを設定するための例えばディップスイッチ（図示せず）が備えられており、各通信ユニットＣ１〜Ｃｎ毎に固有のＩＤが設定されている。
【０００３】
そして、マスター通信ユニットＢ１が、所定のスレーブ通信ユニットＣ１〜Ｃｎにデータ送信を要求する場合には、マスター通信ユニットＢ１は、所定のスレーブ通信ユニットのＩＤと、その通信ユニットに要求するデータの種類とを含めたコマンド信号を、シリアル信号にしてデータ通信ラインＤＬに送信する。すると、全てのスレーブ通信ユニットＣ１〜Ｃｎが、このコマンド信号を受信してＩＤを照合し、コマンド信号と同じＩＤのスレーブ通信ユニットが、コマンド信号に応答したデータ信号をマスター通信ユニットＢ１に返す。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記した従来の構成では、マスター通信ユニットＢ１が、全てのスレーブ通信ユニットＣ１〜Ｃｎに、データ送信を要求する場合には、ＩＤを変更したコマンド信号が、ユニット数だけ送信され、しかもコマンド信号には、逐一ＩＤが含められて、データ長が長くなるから、データの送受信量が膨大になってしまうという問題があった。また、各スレーブ通信ユニットＣ１〜Ｃｎは、逐一、各コマンド信号に含まれたＩＤと、自分のＩＤとを照合しなければならず、個々の通信ユニットのデータ処理能力も、高性能にしなければ、データの通信時間が長くなってしまうという問題があった。また、従来のものでは、各スレーブ通信ユニットＣには、ＩＤを設定するために、ハード（ディップスイッチ等）が必要になると共に、そのＩＤの設定作業及び管理が必要になるという問題もあった。
特に、このような通信システムを例えば多数の電池モジュールからなる電池装置における通信システムに適用すると、電池モジュール数が多いことによりデータ処理能力上の問題が生じ、ＩＤの設定及び管理作業が膨大になるという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、データ通信の高速化を図ることが可能なデータ通信方法及びデータ通信システムの提供を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るデータ通信方法は、１つのマスター通信ユニットと複数のスレーブ通信ユニットとをデータ通信ラインに並列に接続すると共に、そのデータ通信ラインとは別にリング状に接続したリングラインを設け、前記マスター及びスレーブの各通信ユニットを、前記リングラインの一方向回りの順番で、各通信ユニットがトリガ信号をタイミングをずらして受信する構成としておき、前記マスター通信ユニットは前記データ通信ラインを通じて、前記スレーブ通信ユニットを区別することなくコマンド信号を出力し、前記各スレーブ通信ユニットは、前記コマンド信号を前記データ通信ラインを通じて一斉に受信し、前記マスター通信ユニットから前記コマンド信号に次ぐ第１回目の前記トリガ信号が前記リングラインに出力されると、前記各スレーブ通信ユニットは、順次に前記トリガ信号を受信して、前記コマンド信号に応答したデータ信号を前記データ通信ラインに順次に出力し、前記マスター通信ユニットがそれらデータ信号を前記各スレーブ通信ユニットに対応付けて受信するところに特徴を有する。
請求項２の発明に係るデータ通信方法は、請求項１のデータ通信方法を電池管理装置におけるデータ通信に適用したものであり、スレーブ通信ユニットが電池装置を構成する電池モジュール毎に設けられる。
【０００８】
請求項３の発明に係るデータ通信システムは、１つのマスター通信ユニットと、複数のスレーブ通信ユニットとをデータ通信ラインに並列に接続し、前記各スレーブ通信ユニットが、前記データ通信ラインに出力したデータ信号を、前記マスター通信ユニットが、前記各スレーブ通信ユニット毎に区別して、受信するデータ通信システムにおいて、前記マスター及びスレーブの各通信ユニットに、トリガ用入力端子及びトリガ用出力端子を備えると共に、前記各通信ユニットをリング状に繋げるように、前記トリガ用入力端子と前記トリガ用出力端子とを接続したリングラインを設け、前記マスター通信ユニットは前記データ通信ラインを通じて、前記スレーブ通信ユニットを区別することなくコマンド信号を出力し、前記各スレーブ通信ユニットは、前記コマンド信号を前記データ通信ラインを通じて一斉に受信し、前記マスター通信ユニットから前記コマンド信号に次ぐ第１回目の前記トリガ信号が前記リングラインに出力されると、前記各スレーブ通信ユニットは、順次に前記トリガ信号を受信して、前記コマンド信号に応答したデータ信号を前記データ通信ラインに順次に出力し、前記マスター通信ユニットがそれらデータ信号を前記各スレーブ通信ユニットに対応付けて受信するように構成したところに特徴を有する。
【０００９】
請求項４の発明は、請求項３記載のデータ通信システムにおいて、前記マスター通信ユニットが前記データ通信ラインにコマンド信号を出力すると、全ての前記スレーブ通信ユニットが、このコマンド信号を受信して、前記データ通信ラインからの信号の受信を禁止した受信禁止状態になり、前記マスター通信ユニットが前記第１回目に次ぐ第２回目のトリガ信号を出力すると、前記各スレーブ通信ユニットは、順次に前記トリガ信号を受信して、前記受信禁止状態を解除するように構成したところに特徴を有する。
【００１０】
請求項５の発明は、請求項３又は請求項４に記載のデータ通信システムにおいて、マスター通信ユニットは、起動後に、リングラインにトリガ信号を出力してから、各スレーブ通信ユニットを識別するアドレスを設定するためのアドレス信号を、データ通信ラインに出力し、スレーブ通信ユニットは、起動時には、データ通信ラインからの信号の受信を禁止した受信禁止状態となり、トリガ信号を受けると、受信禁止状態が解除されて、データ通信ラインからアドレス信号を受信し、そのアドレス信号に基づき、自分のアドレスを設定してから、リングラインにトリガ信号を出力し、さらに、自分のアドレスと異なるアドレスを設定するためのアドレス信号をデータ通信ラインに出力するように構成したところに特徴を有する。
【００１１】
請求項６の発明は、請求項３ないし請求項５のデータ通信システムを電池管理装置におけるデータ通信に適用したものであり、スレーブ通信ユニットが電池装置を構成する電池モジュール毎に設けられる。
【００１２】
【発明の作用及び効果】
請求項１ないし請求項３の発明によれば、リングラインの一方向回りの順番で、各通信ユニットが、トリガ信号を、タイミングをずらして順次に受信し、これをトリガにして、データ通信ラインに順次にデータ信号を出力する。そして、マスター通信ユニットが、これらデータ信号を、各スレーブ通信ユニットに対応付けて受信するから、データ通信ラインにて送受信される信号には、各通信ユニットを区別するためのＩＤが不要になり、データ長が短くなり、延いては、送受信されるデータの総量も削減され、通信速度の向上が図られる。
【００１３】
また、コマンド信号を１回送信するだけで、全てのスレーブ通信ユニットが、そのコマンド信号を受信し、それに応答したデータ信号を、トリガ信号の受信に応じて、順次に返すから、従来のように、各スレーブ通信ユニット毎にコマンド信号を送信する場合に比べて、データの送受信量が削減され、通信速度の向上が図られる。また、請求項４の発明によれば、各スレーブ通信ユニットがトリガ信号を受信してデータ信号を送信している間には各スレーブ通信ユニットは受信禁止になっていることから、受信データを処理する必要がなく、これによりスレーブ通信ユニットの受信データ処理能力に高性能のものが必要なくなるという利点も得られる。
【００１４】
請求項５の発明によれば、各スレーブ通信ユニットに、順次に異なるアドレスが自動設定されるから、従来のアドレス設定用のディップスイッチ等が不要になって製造コストを抑えることができると共に、アドレスの設定作業もなくすことができる。
【００１５】
そして、請求項６の発明によれば、請求項３ないし請求項５のデータ通信システムを電池管理装置における通信システムに適用しているから、電池装置が多数の電池モジュールによって構成されているという事情のもとで、各電池モジュールを区別するためのＩＤが不要になって設定や管理作業が極めて簡単になり、かつ、通信速度が向上するという優れた効果が得られる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図１〜図３に基づいて説明する。
本実施形態のデータ通信システムは、例えば、電気自動車の電池装置を構成する複数の二次電池（電池モジュール）ＢＴ１〜ＢＴｎを管理するために用いられている。各二次電池ＢＴ１〜ＢＴｎは、複数のセルＷを直列接続してなり、これら各二次電池ＢＴ１〜ＢＴｎ毎にスレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎが設けられている。
【００１７】
これらスレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎは、１つのマスター通信ユニットＢＭと共に、動力ラインＰＬ、データ通信ラインＤＬ及びリングラインＲＬにて接続されて、本実施形態のデータ通信システムが構成されている。そして、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎは、各セルＷの端子間電圧を検出すると共に、二次電池ＢＴ１〜ＢＴｎ毎に設けた温度センサＳＴの検出信号を取り込んでおり、これら検出結果をシリアル信号にして、データ通信ラインＤＬに出力する。なお、マスター通信ユニットＢＭは、電気自動車の所定のラインの電流を電流センサＳＣで検出して取り込んでいる。
【００１８】
より詳細には、動力ラインＰＬには、マスター通信ユニットＢＭに備えた電力出力端子（図１のＰｏｗｅｒＯＵＴ）と、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎに備えた電力入力端子（図１のＰｏｗｅｒＩＮ）とが接続されており、マスター通信ユニットＢＭが図示しない外部電源から電力を受けて起動すると、この動力ラインＰＬを介して、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎにも電力が供給される。即ち、図示しない起動スイッチを操作することで、本データ通信システムに係る全ての通信ユニットＢＭ，ＣＳ１〜ＣＳｎが起動する。
【００１９】
データ通信ラインＤＬには、各通信ユニットＢＭ，ＣＳ１〜ＣＳｎのそれぞれに備えたデータ通信端子（図１のＴｘＤ／ＲｘＤ）が接続されている。また、データ通信ラインＤＬには、例えば、所定レベルの電圧が印加されており、各通信ユニットＢＭ，ＣＳ１〜ＣＳｎのデータ通信端子に連なる図示しない送受信回路には、例えば、データ通信ラインＤＬをグランドに接続することが可能なスイッチが備えられている。そして、何れかの通信ユニットＢＭ，ＣＳ１〜ＣＳｎの前記送受信回路のスイッチを駆動させることで、データ通信ラインＤＬの電圧レベルが、例えば、所定レベルとグランドレベルとに切り替わり、これら電圧レベルの相違を２値信号としたシリアル信号が、各通信ユニットＢＭ，ＣＳ１〜ＣＳｎに受信される。
【００２０】
さて、リングラインＲＬは、各通信ユニットＢＭ，ＣＳ１〜ＣＳｎを、リング状に繋げるように接続してなる。より詳細には、図１に示すように、各通信ユニットＢＭ，ＣＳ１〜ＣＳｎには、トリガ用入力端子１４とトリガ用出力端子１５とが設けられており、マスター通信ユニットＢＭのトリガ用出力端子１５に、第１のスレーブ通信ユニットＣＳ１のトリガ用入力端子１４を接続し、そのスレーブ通信ユニットＣＳ１のトリガ用出力端子１５に、第２のスレーブ通信ユニットＣＳ２のトリガ用入力端子１４を接続する。このように、順次に、２つのスレーブ通信ユニットＣＳｍ，ＣＳｍ＋１のトリガ用出力端子１５とトリガ用入力端子１４とを接続して、最後のスレーブ通信ユニットＣＳｎのトリガ用出力端子１５を、マスター通信ユニットＢＭのトリガ用入力端子１４に接続する。これにより、各通信ユニットＢＭ，ＣＳ１〜ＣＳｎが、リングラインＲＬによって、リング状に接続され、かつ、リングラインＲＬの一方向回りに信号が伝送される構成になっている。
【００２１】
マスター通信ユニットＢＭは、例えば、内蔵したＣＰＵにて所定のプログラムをランすることで、以下のように動作する。即ち、マスター通信ユニットＢＭは、トリガ用出力端子１５にてリングラインＲＬにＷＡＫＥ信号（本発明の「トリガ信号」に相当する）を出力してから、データ通信ラインＤＬに順次に送信されてくるデータ信号を、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎに対応付けて受信する。また、マスター通信ユニットＢＭは、起動後に、リングラインＲＬにＷＡＫＥ信号を出力してから、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎを識別するアドレスを設定するためのアドレス信号を、データ通信ラインＤＬに出力する。
【００２２】
各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎは、例えば、やはり内蔵したＣＰＵにて所定のプログラムをランすることで、以下のように動作する。即ち、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎは、データ通信ラインＤＬからコマンド信号を受けると、データ通信ラインＤＬからの信号の受信を禁止した受信禁止状態になる。また、この状態で、前記コマンド信号に次ぐ第１回目のＷＡＫＥ信号を受信すると、前記コマンド信号に応答したデータ信号をデータ通信ラインＤＬに出力してから、トリガ用出力端子１５にてリングラインＲＬにＷＡＫＥ信号を出力する。さらに、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎは、第１回目に次ぐ第２回目のＷＡＫＥ信号を受信すると、前記受信禁止状態が解除されて受信許可状態になり、その後、トリガ用出力端子１５にてリングラインＲＬにＷＡＫＥ信号を出力する。
【００２３】
また、スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎは、起動時には、受信禁止状態になっており、リングラインＲＬからＷＡＫＥ信号を受けて、受信許可状態に切り替わる。そして、この状態で、データ通信ラインＤＬにアドレス信号が送信されると、そのアドレス信号に基づいて自分のアドレスを設定し、リングラインＲＬにＷＡＫＥ信号を出力する。その後、自分のアドレスに、所定数（例えば、＋１）をインクリメントして新たなアドレスを生成し、その新たなアドレスを設定するためのアドレス信号を、データ通信ラインＤＬに出力する。
【００２４】
上記したように、各通信ユニットＢＭ、ＣＳ１〜ＣＳｎが動作することで、本実施形態のデータ通信システム全体が、図２及び図３のタイムチャートに示したように動作する。
【００２５】
まず、図２には、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎにＩＤを設定する動作が示されている。本実施形態のデータ通信システムは、起動される度に、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎのＩＤが設定される。データ通信システムを起動するには、例えば、マスター通信ユニットＢＭに備えた図示しない電源スイッチをオンする。すると、動力ラインＰＬを介して、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎにも電力が供給され、本データ通信システムに係る全ての通信ユニットＢＭ，ＣＳ１〜ＣＳｎが起動する（図２のＳ１）。
【００２６】
各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎは、起動後には、データ通信ラインＤＬに対して送受信を禁止された状態になる（図２のＳ２）。この状態で、マスター通信ユニットＢＭが、トリガ用出力端子１５にてリングラインＲＬにＷＡＫＥ信号を出力する。すると、第１のスレーブ通信ユニットＣＳ１が、トリガ用入力端子１４にてこのＷＡＫＥ信号を受信し（図２のＳ３）、データ通信ラインＤＬに対して送受信を許可された状態になる（図２のＳ４）。
【００２７】
この状態で、マスター通信ユニットＢＭが、データ通信ラインＤＬに、第１のＩＤを設定するためのコマンド信号を出力する（図２のＳ５）。すると、第１のスレーブ通信ユニットＣＳ１が、第１のＩＤに係るコマンド信号を受信して、その第１のＩＤを自分のアドレスとして記憶する（図２のＳ６）。
【００２８】
次いで、第１のスレーブ通信ユニットＣＳ１は、トリガ用出力端子１５からリングラインＲＬにＷＡＫＥ信号を出力する（図２のＳ７）。すると、第２のスレーブ通信ユニットＣＳ２が、トリガ用入力端子１４にて、このＷＡＫＥ信号を受信し（図２のＳ８）、データ通信ラインＤＬに対して送受信を許可された状態になる（図２のＳ９）。そして、この状態で、第１のスレーブ通信ユニットＣＳ１が、データ通信ラインＤＬに、第２のＩＤを設定するためのコマンド信号を出力する（図２のＳ５）。すると、第２のスレーブ通信ユニットＣＳ１は、第２のＩＤに係るコマンド信号を受信して、これを自分のアドレスとして記憶する（図２のＳ１１）。
【００２９】
このようにして、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎに、順次にＩＤが設定され、最後のスレーブ通信ユニットＣＳｎのＩＤｎが設定されると、そのスレーブ通信ユニットＣＳｎから、ＷＡＫＥ信号と、第ｎ＋１のＩＤを設定するためのコマンド信号が出力される（図２のＳ１２）。すると、これらＷＡＫＥ信号とコマンド信号とが、マスター通信ユニットＢＭに受信されて、ＩＤ設定の完了と、スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎの総数が認識される。
【００３０】
このように本実施形態のデータ通信システムによれば、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎに、順次に異なるアドレスが自動設定されるから、従来のアドレス設定用のディップスイッチ等が不要になって製造コストを抑えることができると共に、アドレスの設定作業もなくすことができる。
【００３１】
さて、図３には、マスター通信ユニットＢＭが、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎから各二次電池に係る検出データを収集するときの動作が示されている。まず、ＩＤの設定が完了すると、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎは、受信許可状態になっている。この状態で、マスター通信ユニットＢＭは、データ通信ラインＤＬに、コマンド信号を出力する。ここで、コマンド信号は、例えば、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎに、各二次電池ＢＴ１〜ＢＴｎの温度、各セルＷの端子間電圧等の検出結果を、データ通信ラインＤＬに出力させる内容になっている。
【００３２】
マスター通信ユニットＢＭから、コマンド信号が送信されると、全てのスレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎが、このコマンド信号を受信して、受信禁止状態になると共に、送信は許可された状態になる（図３のＳ２１）。そして、全てのスレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎが、一斉に、コマンド信号の内容を解析し、そのコマンド信号に応答したデータ信号を、送信可能な状態に準備して、待機する（図３のＳ２２）。
【００３３】
次いで、マスター通信ユニットＢＭは、トリガ用出力端子１５にてリングラインＲＬに、ＷＡＫＥ信号を出力する（図３のＳ２３）。すると、第１のスレーブ通信ユニットＣＳ１が、トリガ用入力端子１４にて、このＷＡＫＥ信号を受信し（図３のＳ２４）、そのＷＡＫＥ信号の受信をトリガにして、準備しておいたデータ信号を、データ通信ラインＤＬに出力する（図３のＳ２５）。そして、このデータ信号が、マスター通信ユニットＢＭに受信される（図３のＳ２６）。このとき、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎは、受信禁止状態になているから、第１のスレーブ通信ユニットＣＳ１が出力してデータ信号を受信せずに、従来のように、余計なデータ処理を行わなくて済む。
【００３４】
次いで、第１のスレーブ通信ユニットＣＳ１は、トリガ用出力端子１５からリングラインＲＬにＷＡＫＥ信号を出力する（図３のＳ２７）。すると、第２のスレーブ通信ユニットＣＳ２が、トリガ用入力端子１４にて、このＷＡＫＥ信号を受信し（図２のＳ２８）、そのＷＡＫＥ信号の受信をトリガにして、準備しておいたデータ信号を、データ通信ラインＤＬに出力する（図３のＳ２９）。そして、このデータ信号がマスター通信ユニットＢＭが受信される（図３のＳ３０）。
【００３５】
このようにして、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎが、順次に準備しておいたデータ信号をデータ通信ラインＤＬに出力し、これがマスター通信ユニットＢＭに順次に受信される。このとき、マスター通信ユニットＢＭは、前述の如く設定したＩＤの順に、データ信号を受信するから、どのデータ信号が、どのＩＤのスレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎに係るものかを認識することができる。そして、マスター通信ユニットＢＭは、各データ信号を、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎに対応づけて、データ処理を行う。
【００３６】
また、マスター通信ユニットＢＭは、最後のスレーブ通信ユニットＣＳｎから、ＷＡＫＥ信号を受けることで（図３のＳ３１）、全てのスレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎからのデータ信号の送信が完了したことを認識し、トリガ用出力端子１５からリングラインＲＬにＷＡＫＥ信号を出力する（図３のＳ３２）。すると、第１のスレーブ通信ユニットＣＳ１が、これを受信して（図３のＳ３３）、受信許可状態に戻り（図３のＳ３４）、次の第２のスレーブ通信ユニットＣＳ２に、ＷＡＫＥ信号を出力する（図３のＳ３５）。
【００３７】
そして、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎが、順次に、受信許可状態に戻り、リングラインＲＬを一回りしたＷＡＫＥ信号が、マスター通信ユニットＢＭに受信されると（図３のＳ３６）、全てのスレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎが、受信許可状態に戻ったことが認識される。その認識のもと、マスター通信ユニットＢＭは、所定時間後に、再び、コマンド信号を出力し、上記と同様の動作が繰り返される。
【００３８】
このように本実施形態のデータ通信システムによれば、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎが、そのリングラインＲＬからのＷＡＫＥ信号の受信をトリガにして、順次にデータ通信ラインＤＬにデータ信号を出力し、これらデータ信号を、マスター通信ユニットＢＭが、各スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎに対応付けて受信するから、データ通信ラインＤＬにて送受信される信号には、各通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎを区別するためのＩＤが不要になり、データ長が短くなる。しかも、スレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎを区別することなく、マスター通信ユニットＢＭが、データ通信ラインＤＬに、コマンド信号を送信するだけで、全てのスレーブ通信ユニットＣＳ１〜ＣＳｎが、そのコマンド信号を一斉に受信して、それに応答したデータ信号を返すから、従来のように、各スレーブ通信ユニット毎にコマンド信号を送信する場合に比べて、データの送受信量が削減される。これらにより、本実施形態のデータ通信システムによれば、従来のものよりも、データ通信の速度の向上させることができる。
【００３９】
＜他の実施形態＞
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。
（１）前記実施形態では、二次電池の管理用に、本発明に係るデータ通信システムを利用したものを例示したが、二次電池の管理用に限定されるもではなく、１つのマスター通信ユニットと、複数のスレーブ通信ユニットとの間でデータ通信を行うものであれば、例えば、工場の設備の管理や、ビルのセキュリティシステム等に適用してもよい。
（２）前記実施形態のデータ通信システムでは、各スレーブ通信ユニットのＩＤが自動設定されたが、逐一、ディップスイッチで、ＩＤを設定するものであってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るデータ通信システムのブロック図
【図２】データ通信システムのＩＤ設定動作を示すタイムチャート
【図３】データ通信システムのデータ収集動作を示すタイムチャート
【図４】従来のデータ通信システムのブロック図
【符号の説明】
１４…トリガ用入力端子
１５…トリガ用出力端子
ＢＭ…マスター通信ユニット
ＣＳ１〜ＣＳｎ…スレーブ通信ユニット
ＤＬ…データ通信ライン
ＰＬ…動力ライン
ＲＬ…リングライン[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a data communication method and a data communication system for performing data communication between one master communication unit and a plurality of slave communication units.
[0002]
[Prior art]
As an example of the conventional data communication system, what is shown in FIG. 4 is provided with slave communication units C1 to Cn corresponding to a plurality of secondary batteries BT1 to BTn provided in an electric vehicle, for example. C1-Cn and one master communication unit B1 are connected to the data communication line DL. Further, each communication unit C1 to Cn is provided with, for example, a dip switch (not shown) for setting an ID for distinguishing them, and a unique ID is set for each communication unit C1 to Cn. Yes.
[0003]
When the master communication unit B1 requests data transmission to the predetermined slave communication units C1 to Cn, the master communication unit B1 determines the ID of the predetermined slave communication unit and the type of data requested to the communication unit. Are transmitted as serial signals to the data communication line DL. Then, all the slave communication units C1 to Cn receive this command signal, collate the ID, and the slave communication unit having the same ID as the command signal returns a data signal in response to the command signal to the master communication unit B1.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the above-described conventional configuration, when the master communication unit B1 requests data transmission to all the slave communication units C1 to Cn, the command signal with the changed ID is transmitted by the number of units, and the command Since each signal includes an ID and the data length becomes long, there is a problem that the amount of data transmitted and received becomes enormous. Each of the slave communication units C1 to Cn must collate the ID included in each command signal with its own ID, and the data processing capability of each communication unit must be high-performance. There is a problem that the data communication time becomes long. Further, in the conventional device, each slave communication unit C has a problem that hardware (DIP switch or the like) is required to set an ID, and setting work and management of the ID are required. .
In particular, when such a communication system is applied to, for example, a communication system in a battery device including a large number of battery modules, a problem in data processing capability occurs due to the large number of battery modules, and ID setting and management work becomes enormous. There is a problem.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide a data communication method and a data communication system capable of increasing the speed of data communication.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a data communication method according to the invention of
A data communication method according to a second aspect of the present invention is an application of the data communication method of the first aspect to data communication in a battery management device, and a slave communication unit is provided for each battery module constituting the battery device.
[0008]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a data communication system in which one master communication unit and a plurality of slave communication units are connected in parallel to a data communication line, and each slave communication unit outputs data output to the data communication line. In the data communication system in which the master communication unit distinguishes and receives a signal for each slave communication unit, each of the master and slave communication units includes a trigger input terminal and a trigger output terminal. A ring line connecting the trigger input terminal and the trigger output terminal is provided so as to connect each communication unit in a ring shape, and the master communication unit distinguishes the slave communication unit through the data communication line. Command signal and output each slave communication unit. Tsu DOO receives the command signal simultaneously via the data communication line, the first time the trigger signal next to said command signal from said master communication unit is output to the ring line, each slave communication The unit sequentially receives the trigger signal and sequentially outputs a data signal in response to the command signal to the data communication line, and the master communication unit associates the data signal with each slave communication unit. It is characterized by being configured to receive.
[0009]
According to a fourth aspect of the present invention, in the data communication system according to the third aspect , when the master communication unit outputs a command signal to the data communication line, all the slave communication units receive the command signal, and the becomes reception disabled state is disabled for the reception of a signal from the data communication line, wherein the master communication unit outputs the second round of the trigger signal next to the first time, each slave communication unit, sequentially the trigger signal Is received and the reception prohibition state is canceled.
[0010]
According to a fifth aspect of the present invention, in the data communication system according to the third or fourth aspect , the master communication unit outputs an address for identifying each slave communication unit after outputting a trigger signal to the ring line after activation. An address signal for setting is output to the data communication line, and when the slave communication unit starts up, reception of the signal from the data communication line is prohibited. When the trigger signal is received, the reception prohibited state is canceled. To receive an address signal from the data communication line, set its own address based on the address signal, output a trigger signal to the ring line, and further set an address different from its own address It is characterized in that it is configured to output an address signal to the data communication line.
[0011]
The invention of
[0012]
[Action and effect of the invention]
According to the first to third aspects of the present invention, the communication units sequentially receive the trigger signals at different timings in the order around the one direction of the ring line, and the data communication line is triggered by this. The data signal is output sequentially. And, since the master communication unit receives these data signals in association with each slave communication unit, the signal transmitted and received on the data communication line does not need an ID for distinguishing each communication unit, As a result, the data length is shortened, and as a result, the total amount of data transmitted / received is also reduced, thereby improving the communication speed.
[0013]
In addition, since all the slave communication units receive the command signal and return the data signal in response to the trigger signal sequentially in response to the command signal transmitted once, as in the conventional case. Compared with the case where the command signal is transmitted for each slave communication unit, the amount of data transmitted and received is reduced, and the communication speed is improved. According to the invention of
[0014]
According to the invention of
[0015]
According to the invention of
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
The data communication system of this embodiment is used, for example, to manage a plurality of secondary batteries (battery modules) BT1 to BTn constituting a battery device of an electric vehicle. Each secondary battery BT1 to BTn is formed by connecting a plurality of cells W in series, and slave communication units CS1 to CSn are provided for each of the secondary batteries BT1 to BTn.
[0017]
These slave communication units CS1 to CSn are connected together with one master communication unit BM through a power line PL, a data communication line DL, and a ring line RL, so that the data communication system of this embodiment is configured. Each of the slave communication units CS1 to CSn detects the voltage between the terminals of each cell W and takes in the detection signal of the temperature sensor ST provided for each of the secondary batteries BT1 to BTn. And output to the data communication line DL. The master communication unit BM detects and captures a current of a predetermined line of the electric vehicle with the current sensor SC.
[0018]
More specifically, the power line PL has a power output terminal (PowerOUT in FIG. 1) provided in the master communication unit BM and a power input terminal (PowerIN in FIG. 1) provided in each of the slave communication units CS1 to CSn. When the master communication unit BM is connected and activated by receiving power from an external power source (not shown), power is also supplied to each of the slave communication units CS1 to CSn via the power line PL. That is, by operating a start switch (not shown), all the communication units BM, CS1 to CSn related to the data communication system are started.
[0019]
A data communication terminal (TxD / RxD in FIG. 1) provided in each of the communication units BM, CS1 to CSn is connected to the data communication line DL. In addition, for example, a predetermined level of voltage is applied to the data communication line DL. For example, the data communication line DL is grounded to a transmission / reception circuit (not shown) connected to the data communication terminals of the communication units BM, CS1 to CSn. A switch that can be connected to is provided. Then, by driving the switch of the transmission / reception circuit of any of the communication units BM, CS1 to CSn, the voltage level of the data communication line DL is switched, for example, between a predetermined level and a ground level, and the difference between these voltage levels is determined. A serial signal that is a binary signal is received by each of the communication units BM, CS1 to CSn.
[0020]
The ring line RL is formed by connecting the communication units BM and CS1 to CSn so as to be connected in a ring shape. More specifically, as shown in FIG. 1, each communication unit BM, CS1 to CSn is provided with a
[0021]
The master communication unit BM operates as follows by, for example, running a predetermined program with a built-in CPU. That is, the master communication unit BM outputs the WAKE signal (corresponding to the “trigger signal” of the present invention) to the ring line RL at the
[0022]
Each of the slave communication units CS1 to CSn operates as follows by, for example, running a predetermined program with the built-in CPU. That is, when each slave communication unit CS1 to CSn receives a command signal from the data communication line DL, the slave communication units CS1 to CSn enter a reception prohibited state in which reception of the signal from the data communication line DL is prohibited. In this state, when the first WAKE signal following the command signal is received, a data signal in response to the command signal is output to the data communication line DL, and then the
[0023]
In addition, the slave communication units CS1 to CSn are in a reception-inhibited state when activated, and switch to a reception-permitted state upon receiving a WAKE signal from the ring line RL. In this state, when an address signal is transmitted to the data communication line DL, its own address is set based on the address signal, and a WAKE signal is output to the ring line RL. Thereafter, a predetermined number (for example, +1) is incremented to its own address to generate a new address, and an address signal for setting the new address is output to the data communication line DL.
[0024]
As described above, when the communication units BM and CS1 to CSn operate, the entire data communication system according to the present embodiment operates as shown in the time charts of FIGS.
[0025]
First, FIG. 2 shows an operation for setting an ID in each of the slave communication units CS1 to CSn. Each time the data communication system of the present embodiment is activated, the IDs of the slave communication units CS1 to CSn are set. To start the data communication system, for example, a power switch (not shown) provided in the master communication unit BM is turned on. Then, power is also supplied to each of the slave communication units CS1 to CSn via the power line PL, and all the communication units BM and CS1 to CSn related to the data communication system are activated (S1 in FIG. 2).
[0026]
Each slave communication unit CS1 to CSn is in a state where transmission and reception with respect to the data communication line DL is prohibited after activation (S2 in FIG. 2). In this state, the master communication unit BM outputs a WAKE signal to the ring line RL at the
[0027]
In this state, the master communication unit BM outputs a command signal for setting the first ID to the data communication line DL (S5 in FIG. 2). Then, the first slave communication unit CS1 receives the command signal related to the first ID, and stores the first ID as its own address (S6 in FIG. 2).
[0028]
Next, the first slave communication unit CS1 outputs a WAKE signal from the
[0029]
In this way, when the ID is sequentially set in each slave communication unit CS1 to CSn and the IDn of the last slave communication unit CSn is set, the WAKE signal and the (n + 1) th ID are transmitted from the slave communication unit CSn. A command signal for setting is output (S12 in FIG. 2). Then, the WAKE signal and the command signal are received by the master communication unit BM, and the ID setting completion and the total number of slave communication units CS1 to CSn are recognized.
[0030]
As described above, according to the data communication system of the present embodiment, since different addresses are automatically set in order in each of the slave communication units CS1 to CSn, a conventional dip switch for address setting is not necessary and the manufacturing cost is reduced. As well as address setting work.
[0031]
Now, FIG. 3 shows an operation when the master communication unit BM collects detection data related to each secondary battery from each of the slave communication units CS1 to CSn. First, when the ID setting is completed, each of the slave communication units CS1 to CSn is in a reception-permitted state. In this state, the master communication unit BM outputs a command signal to the data communication line DL. Here, the command signal is, for example, a content that causes the slave communication units CS1 to CSn to output the detection results such as the temperatures of the secondary batteries BT1 to BTn and the voltages between the terminals of the cells W to the data communication line DL. It has become.
[0032]
When a command signal is transmitted from the master communication unit BM, all the slave communication units CS1 to CSn receive this command signal and enter a reception prohibited state and a transmission is permitted (FIG. 3). S21). Then, all the slave communication units CS1 to CSn simultaneously analyze the contents of the command signal, prepare a data signal in response to the command signal in a state where it can be transmitted, and wait (S22 in FIG. 3). .
[0033]
Next, the master communication unit BM outputs a WAKE signal to the ring line RL at the trigger output terminal 15 (S23 in FIG. 3). Then, the first slave communication unit CS1 receives this WAKE signal at the trigger input terminal 14 (S24 in FIG. 3), and receives the prepared Wake signal as a trigger. And output to the data communication line DL (S25 in FIG. 3). Then, this data signal is received by the master communication unit BM (S26 in FIG. 3). At this time, since each of the slave communication units CS1 to CSn is in a reception prohibited state, the first slave communication unit CS1 does not receive the data signal output from the first slave communication unit CS1, and performs extra data processing as in the prior art. You don't have to do it.
[0034]
Next, the first slave communication unit CS1 outputs a WAKE signal from the
[0035]
In this way, each of the slave communication units CS1 to CSn outputs the prepared data signal to the data communication line DL, which is sequentially received by the master communication unit BM. At this time, since the master communication unit BM receives the data signals in the order of the IDs set as described above, it is possible to recognize which data signal relates to which ID of the slave communication units CS1 to CSn. Then, the master communication unit BM performs data processing by associating each data signal with each slave communication unit CS1 to CSn.
[0036]
Also, the master communication unit BM recognizes that the transmission of data signals from all the slave communication units CS1 to CSn is completed by receiving the WAKE signal from the last slave communication unit CSn (S31 in FIG. 3). The WAKE signal is output from the
[0037]
When the slave communication units CS1 to CSn sequentially return to the reception permission state and the WAKE signal that has made a round of the ring line RL is received by the master communication unit BM (S36 in FIG. 3), all slaves It is recognized that the communication units CS1 to CSn have returned to the reception permission state. Based on this recognition, the master communication unit BM outputs a command signal again after a predetermined time, and the same operation as described above is repeated.
[0038]
As described above, according to the data communication system of this embodiment, each slave communication unit CS1 to CSn sequentially outputs a data signal to the data communication line DL, triggered by reception of the WAKE signal from the ring line RL. Since the master communication unit BM receives these data signals in association with the slave communication units CS1 to CSn, the signals transmitted and received on the data communication line DL are distinguished from each other by the communication units CS1 to CSn. ID becomes unnecessary and the data length is shortened. In addition, the master communication unit BM transmits a command signal to the data communication line DL without distinguishing the slave communication units CS1 to CSn, and all the slave communication units CS1 to CSn transmit the command signals all at once. Since it receives and returns a data signal in response thereto, the amount of data transmitted and received is reduced compared to the case where a command signal is transmitted for each slave communication unit as in the prior art. Thus, according to the data communication system of the present embodiment, the data communication speed can be improved as compared with the conventional one.
[0039]
<Other embodiments>
The present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, the embodiments described below are also included in the technical scope of the present invention, and various other than the following can be made without departing from the scope of the invention. It can be changed and implemented.
(1) In the above embodiment, the data communication system according to the present invention is used for managing the secondary battery. However, the present invention is not limited to managing the secondary battery, but one master communication. As long as data communication is performed between a unit and a plurality of slave communication units, the present invention may be applied to, for example, management of factory facilities, building security systems, and the like.
(2) In the data communication system of the embodiment, the ID of each slave communication unit is automatically set. However, the ID may be set by a dip switch one by one.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of a data communication system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a time chart showing ID setting operation of the data communication system. FIG. 3 is a time chart showing data collection operation of the data communication system. 4) Block diagram of conventional data communication system [Explanation of symbols]
14 ...
Claims (6)
前記マスター通信ユニットは前記データ通信ラインを通じて、前記スレーブ通信ユニットを区別することなくコマンド信号を出力し、
前記各スレーブ通信ユニットは、前記コマンド信号を前記データ通信ラインを通じて一斉に受信し、
前記マスター通信ユニットから前記コマンド信号に次ぐ第１回目の前記トリガ信号が前記リングラインに出力されると、前記各スレーブ通信ユニットは、順次に前記トリガ信号を受信して、前記コマンド信号に応答したデータ信号を前記データ通信ラインに順次に出力し、
前記マスター通信ユニットがそれらデータ信号を前記各スレーブ通信ユニットに対応付けて受信することを特徴とするデータ通信方法。A master communication unit and a plurality of slave communication units are connected in parallel to the data communication line, and a ring line connected in a ring shape is provided separately from the data communication line. Each communication unit is configured to receive the trigger signal at different timings in the order of one direction around the ring line,
The master communication unit outputs a command signal through the data communication line without distinguishing the slave communication unit,
Each slave communication unit receives the command signal simultaneously through the data communication line,
When the first trigger signal after the command signal is output from the master communication unit to the ring line, each slave communication unit sequentially receives the trigger signal and responds to the command signal. Sequentially output data signals to the data communication line,
The data communication method, wherein the master communication unit receives the data signals in association with the slave communication units.
前記マスター通信ユニットは前記データ通信ラインを通じて、前記スレーブ通信ユニットを区別することなくコマンド信号を出力し、
前記各スレーブ通信ユニットは、前記コマンド信号を前記データ通信ラインを通じて一斉に受信し、
前記マスター通信ユニットから前記コマンド信号に次ぐ第１回目の前記トリガ信号が前記リングラインに出力されると、前記各スレーブ通信ユニットは、順次に前記トリガ信号を受信して、前記コマンド信号に応答したデータ信号を前記データ通信ラインに順次に出力し、
前記マスター通信ユニットがそれらデータ信号を前記各スレーブ通信ユニットに対応付けて受信することを特徴とする電池管理装置におけるデータ通信方法。A data communication method in a battery management device for managing the state of each battery module in a battery device composed of a plurality of battery modules, wherein a data communication line includes a slave communication unit provided for each battery module and one master communication unit. together connected in parallel to, the data communication line is provided a ring line connected separately to the ring and, each communication unit of said master and slave in one direction around the order of the ring line, the communication unit when the trigger signal Is configured to receive at a different timing,
The master communication unit outputs a command signal through the data communication line without distinguishing the slave communication unit,
Each slave communication unit receives the command signal simultaneously through the data communication line,
When the first trigger signal after the command signal is output from the master communication unit to the ring line, each slave communication unit sequentially receives the trigger signal and responds to the command signal. Sequentially output data signals to the data communication line,
The data communication method in the battery management apparatus, wherein the master communication unit receives the data signals in association with the slave communication units.
前記マスター及びスレーブの各通信ユニットに、トリガ用入力端子及びトリガ用出力端子を備えると共に、前記各通信ユニットをリング状に繋げるように、前記トリガ用入力端子と前記トリガ用出力端子とを接続したリングラインを設け、
前記マスター通信ユニットは前記データ通信ラインを通じて、前記スレーブ通信ユニットを区別することなくコマンド信号を出力し、
前記各スレーブ通信ユニットは、前記コマンド信号を前記データ通信ラインを通じて一斉に受信し、
前記マスター通信ユニットから前記コマンド信号に次ぐ第１回目の前記トリガ信号が前記リングラインに出力されると、前記各スレーブ通信ユニットは、順次に前記トリガ信号を受信して、前記コマンド信号に応答したデータ信号を前記データ通信ラインに順次に出力し、
前記マスター通信ユニットがそれらデータ信号を前記各スレーブ通信ユニットに対応付けて受信するように構成したことを特徴とするデータ通信システム。One master communication unit and a plurality of slave communication units are connected in parallel to a data communication line, and each slave communication unit outputs a data signal output to the data communication line, and the master communication unit In a data communication system that receives and distinguishes for each communication unit,
Each of the master and slave communication units has a trigger input terminal and a trigger output terminal, and the trigger input terminal and the trigger output terminal are connected to connect the communication units in a ring shape. Provided a ring line,
The master communication unit outputs a command signal through the data communication line without distinguishing the slave communication unit,
Each slave communication unit receives the command signal simultaneously through the data communication line,
When the first time the trigger signal next to said command signal from said master communication unit is output to the ring line, each slave communication unit receives sequentially the trigger signal, in response to said command signal Sequentially output data signals to the data communication line,
A data communication system, wherein the master communication unit is configured to receive the data signals in association with the slave communication units.
前記マスター通信ユニットが前記第１回目に次ぐ第２回目のトリガ信号を出力すると、前記各スレーブ通信ユニットは、順次に前記トリガ信号を受信して、前記受信禁止状態を解除するように構成したことを特徴とする請求項３記載のデータ通信システム。When the master communication unit outputs a command signal to the data communication line, all the slave communication units receive this command signal and enter a reception prohibited state in which reception of signals from the data communication line is prohibited ,
When the master communication unit outputs a trigger signal for the second time after the first time, each slave communication unit sequentially receives the trigger signals and cancels the reception prohibition state. The data communication system according to claim 3 .
前記スレーブ通信ユニットは、起動時には、前記データ通信ラインからの信号の受信を禁止した受信禁止状態となり、前記トリガ信号を受けると、前記受信禁止状態が解除されて、前記データ通信ラインから前記アドレス信号を受信し、そのアドレス信号に基づき、自分のアドレスを設定してから、前記リングラインに前記トリガ信号を出力し、さらに、自分のアドレスと異なるアドレスを設定するためのアドレス信号を前記データ通信ラインに出力するように構成したことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のデータ通信システム。The master communication unit outputs the trigger signal to the ring line after activation, and then outputs an address signal for setting an address for identifying each slave communication unit to the data communication line,
When the slave communication unit is activated, the slave communication unit is in a reception-inhibited state in which reception of a signal from the data communication line is prohibited. Upon reception of the trigger signal, the reception-inhibited state is canceled and the address signal is transmitted from the data communication line. , And based on the address signal, sets its own address, then outputs the trigger signal to the ring line, and further sends an address signal for setting an address different from its own address to the data communication line. The data communication system according to claim 3 , wherein the data communication system is configured to output to the data communication system.
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