CN109525520A - 电池监视装置及电池监视系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种能抑制在电池监视装置间进行收发的通信信号的脉宽的变动的电池监视装置及电池监视系统。电池监视装置包括：接收部，接收从外部输入的通信信号；信号再生成部，以由接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成；发送部，将由信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；以及处理部，根据由接收部接收到的通信信号来进行测定电池单元的单元电压的处理。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池监视装置及电池监视系统。
背景技术
一般来说，作为混合动力汽车(hybrid car)或电动汽车的电动机驱动等所使用的大容量、高输出的蓄电池(battery)，使用多个电池单元(cell)串联连接而成的电池组。作为此种电池单元，例如使用锂离子二次电池。此种电池单元的能量密度高，所以有在发生内部短路等时其能量一下放出的担心。为了避免此种情况，通过电池监视装置对单元电压的状态进行监视，以免陷入过充电状态或过放电状态等异常状态。
在将电池组作为所述大容量、高输出的蓄电池来使用的情况下，通过将相当数量的电池单元串联连接而获得了必要的电压。此时，若想由一个电池监视装置对所有的电池单元的单元电压进行监视，则需要以高耐压元件来构成电池监视装置，因此芯片面积变大，成为成本增加(cost up)的原因。而且，必要的电压因使用设备(电路)而异，所以存在电池监视装置的规格变得过高(over spec)的可能性，同样成为成本增加的原因。因此，将多个电池单元按规定数量分开，构成具有规定数量的电池单元的电池单元群，并对每个电池单元群设置电池监视装置，由此来对各电池单元的单元电压进行监视。此时，已知将与电池单元的数量相对应的多个电池监视装置串联连接，并由多个电池监视装置形成了菊花链(daisy chain)的电池监视系统。根据所述方法，可抑制电池监视装置的成本。
作为此种电池监视系统，例如已知日本专利特开2013-83514号公报(专利文献1)中所记载的系统。专利文献1中记载有如下电池监视系统，其包括：电压检测电路，针对将蓄电池分割为多个而成的每个区块(block)而设，对属于各区块的电池单元的电压进行检测；管理电路，属于电压比电压检测电路的电源系统低的电源系统，对电压检测电路对各电池单元的电压检测数据进行管理；通信方式转换器，与电压检测电路属于同一电源系统，以用于通过时钟同步通信方式进行通信的第1通信线与电压检测电路连接，以用于通过时钟非同步通信方式进行通信的第2通信线与管理电路连接；以及绝缘元件，插装在第2通信线上。
另一方面，美国专利第8908779号说明书(专利文献2)中记载有包括电池组控制部及串联连接的多个单电池控制部的系统。在此系统中，从电池组控制部发送来的信号经由绝缘元件及信号通信路径而输入至第一层的单电池控制部，第一层的单电池控制部的输出经由信号通信路径而输入至下一层的单电池控制部，最后一层的单电池控制部的输出经由绝缘元件及信号通信路径而传输至电池组控制部。而且，专利文献2中记载有将4线的串行外部接口(Serial Peripheral Interface，SPI)信号调制、解调成2线的差动脉冲信号的技术。
发明内容
[发明所要解决的问题]
对如下情况进行考虑，即，在包括针对每个电池单元群而设、串联连接、并与邻接的电池监视装置之间能够进行通信的多个电池监视装置及与多个电池监视装置以能够通信的方式连接并对每个电池监视装置进行控制的控制装置的电池监视系统中，例如从控制装置对配置在通信路径的下游侧的电池监视装置传输包含指令的通信信号。此时，从控制装置输出的SPI格式的通信信号由信号转换装置转换为差动格式，并被传输至电池监视装置。差动格式的通信信号经由从作为通信对象的电池监视装置观察时配置在通信路径的上游侧的各个电池监视装置而传输至作为通信对象的电池监视装置。配置在通信路径的上游侧的各个电池监视装置不将差动格式的通信信号解调成SPI格式而是将其以差动格式直接发送至下一层的电池监视装置。
根据此种从配置在通信路径的上游侧的电池监视装置朝配置在通信路径的下游侧的电池监视装置依次传输差动格式的通信信号的传输方式，随着电池监视装置的连接数增加，通信信号的波形钝圆变大。
在使用差动格式的通信信号的通信方式中，存在若通信信号的波形钝圆变大，则在利用作为接收电路的差动比较器接收到通信信号时，通信信号的脉宽变小的问题。若脉宽变小，则恐怕难以在接收侧正确地接收数据。
此处，作为信号传输中所使用的通信线，有想使用更廉价的扁平电缆(flatcable)的需求。然而，在使用扁平电缆的情况下，与使用高品质的以太网(Ethernet)(注册商标)电缆的情况相比，通信信号的波形钝圆变大，脉宽的变动变大。预见脉宽会变小，也考虑加大通信信号的脉宽来应对，但此时，通信信号的传输速度会下降。
本发明是鉴于所述方面而成，目的在于抑制在电池监视装置间进行收发的通信信号的脉宽的变动。
[解决问题的技术手段]
本发明的电池监视装置包括：接收部，接收从外部输入的通信信号；信号再生成部，以由所述接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成；发送部，将由所述信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；以及处理部，根据由所述接收部接收到的通信信号来进行测定电池单元的单元电压的处理。
本发明的另一电池监视装置包括：第1接收部及第2接收部，分别接收从外部输入的通信信号；第1信号再生成部，以由所述第1接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成；第2信号再生成部，以由所述第2接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成；第1发送部，将由所述第1信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；第2发送部，将由所述第2信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；以及处理部，根据由所述第1接收部或所述第2接收部接收到的通信信号来进行测定电池单元的单元电压的处理。
本发明的电池监视系统包括分别具有对电池单元进行监视的功能的、串联连接的多个电池监视装置，在彼此邻接的电池监视装置间能够进行通信，其中，各所述多个电池监视装置包括：接收部，接收从外部输入的通信信号；信号再生成部，以由所述接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成；发送部，将由所述信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；以及处理部，根据由所述接收部接收到的通信信号来进行测定电池单元的单元电压的处理。
本发明的电池监视系统包括分别具有对电池单元进行监视的功能的、串联连接的多个电池监视装置，在彼此邻接的电池监视装置间能够进行通信，其中，各所述多个电池监视装置包括：第1接收部及第2接收部，分别接收从外部输入的通信信号；第1信号再生成部，以由所述第1接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成；第2信号再生成部，以由所述第2接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成；第1发送部，将由所述第1信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；第2发送部，将由所述第2信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；以及处理部，根据由所述第1接收部或所述第2接收部接收到的通信信号来进行测定电池单元的单元电压的处理。
[发明的效果]
根据本发明，能够抑制在电池监视装置间进行收发的通信信号的脉宽的变动。
附图说明
图1是表示本发明的实施例的电池监视系统的构成的图。
图2是表示本发明的实施例的电池监视装置的构成的图。
图3是表示本发明的实施例的信号再生成部的构成的一例的图。
图4是表示本发明的实施例的延迟电路的构成的一例的图。
图5是表示本发明的实施例的信号再生成部的第1电路及第2电路的输入输出信号波形的一例的图。
图6是表示本发明的实施例的信号再生成部的第1电路及第2电路的输入输出信号波形的一例的图。
图7是表示本发明的另一实施例的信号再生成部的构成的一例的图。
图8是表示本发明的实施例的信号再生成部的第1电路及第2电路的输入输出信号波形的一例的图。
图9是表示本发明的另一实施例的信号再生成部的构成的一例的图。
图10是表示本发明的实施例的信号再生成部的第1电路及第2电路的输入输出信号波形的一例的图。
图11是表示本发明的另一实施例的信号再生成部的构成的一例的图。
图12是表示本发明的另一实施例的电池监视系统的构成的图。
图13是表示本发明的另一实施例的电池监视装置的构成的图。
符号的说明
1、1A：电池监视系统
10：控制装置
20：信号转换装置
30、30A、30B、30Z：电池监视装置
31、32：收发部
33：转换部
34：处理部
40：电池组
41：电池单元
50：传输线路
100、100A、100B：信号再生成部
110：第1电路
120：第2电路
210：RS锁存电路
220：延迟电路
240：AND电路
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施例进行说明。另外，对各附图中实质上相同或等价的构成要素或部分标注有相同的参照符号。
[第1实施例]
图1是表示本发明的实施例的电池监视系统1的构成的图。电池监视系统1是对包括串联连接的多个电池单元41的电池组40的各电池单元41的状态进行监视的系统。电池监视系统1包括电池组40、控制装置10、信号转换装置20、多个电池监视装置30A、30B···30Z及传输线路50而构成。以下，在不对电池监视装置30A、电池监视装置30B···电池监视装置30Z进行相互区分的情况或对它们进行统称的情况下，表述为“电池监视装置30”。
控制装置10使用SPI通信方式对电池监视装置30给予各种指令。即，控制装置10作为SPI通信方式中的主装置而发挥功能，电池监视装置30作为SPI通信方式中的从属装置而发挥功能。控制装置10包括具有中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、只读存储器(Read Only Memory，ROM)及随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)等的计算机。控制装置10使用SPI格式的时钟(clock)信号SCK、数据信号MOSI、片选(chip select)信号CS对电池监视装置30给予各种指令。基于所述指令而从电池监视装置30发送来的数据信号MISO由控制装置10接收。
时钟信号SCK是对电池监视装置30的动作时机(timing)进行控制的信号。即，电池监视装置30与时钟信号SCK同步进行动作。数据信号MOSI包含对于电池监视装置30的指令。而且，在包括多个电池监视装置30的系统中，数据信号MOSI可包含指定多个电池监视装置30中的任一个的指定信息。片选信号CS是利用电平迁移来使电池监视装置30转变为有效(active)状态或非有效状态的信号。例如，因片选信号CS迁移为低电平(low level)，电池监视装置30转变为有效状态，因片选信号CS迁移为高电平(high level)，电池监视装置30转变为非有效状态。在本实施例中，电池监视装置30在片选信号CS呈现低电平期间维持有效状态。
从控制装置10输出的时钟信号SCK、数据信号MOSI及片选信号CS分别被供给至信号转换装置20。从信号转换装置20输出的数据信号MISO被供给至控制装置10。
信号转换装置20包括转换部21、发送部22及接收部23而构成。转换部21将从控制装置10供给的SPI格式的时钟信号SCK、数据信号MOSI及片选信号CS统括转换为包括第1脉冲列P1及第2脉冲列P2的差动格式的通信信号。发送部22将第1脉冲列P1送出至信号线L1并且将第2脉冲列P2送出至信号线L2。如此，从控制装置10输出的SPI格式的时钟信号SCK、数据信号MOSI及片选信号CS被信号转换装置20转换为包括第1脉冲列P1及第2脉冲列P2的差动格式的通信信号并送出至传输线路50。
传输线路50是用以在信号转换装置20与电池监视装置30之间进行通信的线路。传输线路50包括用以将信号转换装置20与电池监视装置30绝缘的耦合元件51，经过传输线路50的信号的直流成分被耦合元件51去除。作为耦合元件51例如可使用光耦合器(Photocoupler)、隔离器(isolator)、变压器(transformer)或电容器(capacitor)等。送出至信号线L1的第1脉冲列P1及送出至信号线L2的第2脉冲列P2分别经由传输线路50而供给至电池监视装置30。
构成电池组40的多个电池单元41以分别包括多个电池单元的方式被分群，从而形成了电池单元群42A、电池单元群42B···电池单元群42Z。电池监视装置30A对应于最高电位的电池单元群42A而设，对电池单元群42A中所含的每个电池单元41的状态进行监视。电池监视装置30B对应于电池单元群42B而设，对电池单元群42B中所含的每个电池单元41的状态进行监视。电池监视装置30Z对应于最低电位的电池单元群42Z而设，对电池单元群42Z中所含的每个电池单元41的状态进行监视。另外，各电池监视装置30的监视对象的电池单元41的数量可适当增减。
电池监视装置30分别具有收发部31、收发部32、转换部33及处理部34。收发部31及收发部32经由传输线路50而与邻接的电池监视装置30或信号转换装置20之间收发通信信号。
关于电池监视装置30中的各者，除去配置在最低电位侧的电池监视装置30Z，收发部32均连接于邻接的低电位侧的电池监视装置30的收发部31，除去配置在最高电位侧的电池监视装置30A，收发部31均连接于邻接的高电位侧的电池监视装置30的收发部32。即，多个电池监视装置30以形成菊花链的方式串联连接，从而能够与邻接的另一电池监视装置30之间进行通信。在本实施例的电池监视系统1中，彼此邻接的电池监视装置30间能够进行双向通信。即，各电池监视装置30能够与邻接的高电位侧的电池监视装置30及邻接的低电位侧的电池监视装置30之间进行通信信号的收发。
配置在最高电位侧的电池监视装置30A的收发部31经由传输线路50而连接于信号转换装置20的发送部22及接收部23。即，从控制装置10去往电池监视装置30的通信信号及从电池监视装置30去往控制装置10的通信信号经由电池监视装置30A。
转换部33将由收发部31及收发部32接收到的差动格式的通信信号转换为SPI格式的时钟信号SCK、数据信号MOSI及片选信号CS。转换部33将利用转换处理而复原的时钟信号SCK、数据信号MOSI及片选信号CS供给至处理部34。
处理部34基于从转换部33供给的时钟信号SCK、数据信号MOSI及片选信号CS来进行规定的处理。即，处理部34因片选信号CS迁移为低电平而成为有效状态，从而与时钟信号SCK同步来进行与数据信号MOSI中所含的指令相对应的处理。关于处理部34的详细构成将后述。
图2是表示电池监视装置30的详细构成的图。处理部34包括控制部60、单元选择开关61、电平转换器(level shifter)62、模数(Analog-to-Digital，A/D)转换器63及存储部64。单元选择开关61根据从控制部60供给的控制信号而选择作为监视对象的电池单元41中的一个，并输出所选择的电池单元的正极及负极各自的电位。电平转换器62将由单元选择开关61选择的电池单元41的正极电位与负极电位的差分即单元电压通过以接地(ground)电位为基准的电平而予以输出。A/D转换器63输出与从电平转换器62输出的单元电压相对应的数字值(digital value)。存储部64是存储从A/D转换器63输出的单元电压的数字值得存储介质。
控制部60根据通过转换部33的转换处理而获得的数据信号MOSI中所含的命令(command)来对单元选择开关61、电平转换器62、A/D转换器63及存储部64进行控制。
收发部31具有连接于通信端口35A的发送部311A及接收部312A。收发部32具有连接于通信端口35B的发送部321B及接收部322B。电池监视装置30包括设于收发部31与收发部32之间的信号再生成部100A及信号再生成部100B。
接收部312A接收输入至通信端口35A的差动格式的通信信号，并将接收到的通信信号供给至转换部33并且供给至信号再生成部100A。
发送部311A将从转换部33供给的差动格式的通信信号及从信号再生成部100B供给的经再生成的差动格式的通信信号经由通信端口35A而送出至传输线路50。
接收部322B接收输入至通信端口35B的差动格式的通信信号，并将接收到的通信信号供给至转换部33并且供给至信号再生成部100B。
发送部321B将从转换部33供给的差动格式的通信信号及从信号再生成部100A供给的经再生成的差动格式的通信信号经由通信端口35B而送出至传输线路50。
信号再生成部100A以从接收部312A供给的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成，并将再生成的通信信号供给至发送部321B。
信号再生成部100B以从接收部322B供给的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成，并将再生成的通信信号供给至发送部311A。
图3是表示信号再生成部100A及信号再生成部100B的构成的一例的图。信号再生成部100A与信号再生成部100B具有彼此相同的构成。
信号再生成部100A及信号再生成部100B包括分别对应于构成差动格式的通信信号的第1脉冲列P1及第2脉冲列P2的第1电路110及第2电路120而构成。即，第1电路110以通信信号的第1脉冲列P1中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号的第1脉冲列P1进行再生成，第2电路120以通信信号的第2脉冲列P2中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号的第2脉冲列P2进行再生成。第1电路110与第2电路120具有彼此相同的构成。
以下，对第1电路110的构成进行说明。第1电路110包括或非(NOR)电路201、RS(reset-set)锁存器电路210、延迟电路220、非(NOT)电路230及与(AND)电路240而构成。RS锁存器电路210包括NOR电路211、NOR电路212及NOT电路213而构成。NOR电路211的其中一个输入端作为置位(set)输入端子而发挥功能，NOR电路212的其中一个输入端作为复位(reset)输入端子而发挥功能。
NOR电路201的其中一个输入端连接于输入通信信号的第1脉冲列P1作为输入信号Sin_1的输入端子T1，另一个输入端连接于NOT电路230的输出端，输出端连接于RS锁存电路210的NOR电路212的其中一个输入端。
NOR电路211的作为RS锁存电路210的置位输入端子S而发挥功能的其中一个输入端连接于输入通信信号的第1脉冲列P1的输入端子T1，另一个输入端连接于NOR电路212的输出端，输出端连接于NOT电路213的输入端。NOR电路212的作为RS锁存电路210的复位输入端子R而发挥功能的其中一个输入端连接于NOR电路201的输出端，另一个输入端连接于NOR电路211的输出端。NOT电路213的输出端作为RS锁存电路210的输出端，连接于AND电路240的其中一个输入端，并且连接于延迟电路220的输入端。
延迟电路220从输出端输出使从NOT电路213的输出端输出的信号(即，RS锁存电路210的输出信号)延迟而得的延迟信号。NOT电路230的输入端连接于延迟电路220的输出端，输出端连接于AND电路240的另一个输入端并且连接于NOR电路201的另一个输入端。AND电路240的其中一个输入端连接于作为RS锁存电路210的输出端的NOT电路213的输出端，另一个输入端连接于NOT电路230的输出端。AND电路240将RS锁存电路210的输出信号与使延迟电路220的输出信号逻辑反转而得的信号的逻辑积作为第1电路110的输出信号Sout_1而从输出端子T2输出。输出信号Sout_1是包括对第1脉冲列P1进行再生成而得的脉冲列的信号。
第2电路120与第1电路110的不同之处在于：NOR电路201的其中一个输入端及作为RS锁存电路210的置位输入端子S而发挥功能的NOR电路211的其中一个输入端连接于输入端子T3，AND电路240的输出端连接于输出端子T4。对输入端子T3中输入通信信号的第2脉冲列P2作为输入信号Sin_2，从输出端子T4输出RS锁存电路210的输出信号与使延迟电路220的输出信号逻辑反转而得的信号的逻辑积作为第2电路120的输出信号Sout_2。
图4是表示延迟电路220的构成的一例的图。图4中示出了包括多个延迟电路220的电路区块。延迟电路220有时不仅在信号再生成部100A、信号再生成部100B中使用还在处理部或转换部等其他部分使用。所述电路区块配备必要数量的延迟电路220。多个延迟电路220分别连接于电压电流转换电路221。电压电流转换电路221生成与输入至运算放大器OP的非反相输入端子的恒定电压的大小及电阻元件R的电阻值相对应的大小的恒定电流。延迟电路220分别包括流动由电压电流转换电路221生成的定电流的晶体管Q1、晶体管Q2、晶体管Q3、晶体管Q4。栅极(gate)连接于电压电流转换电路221的晶体管Q2及晶体管Q3作为具有与流入至它们中的电流的大小相对应的电阻值的电阻元件而发挥功能。相对于输入至晶体管Q1的栅极的输入信号而仅延迟了与晶体管Q2及晶体管Q3的电阻值相对应的长度的信号被从晶体管Q4的漏极(drain)输出。延迟电路220的延迟时间能够通过输入至运算放大器OP的非反相输入端子的恒定电压的大小及电阻元件R的电阻值来进行调整。能够利用延迟电路220的延迟时间来对被信号再生成部100A及信号再生成部100B再生成后的通信信号的脉宽进行调整。
图5是表示信号再生成部100A及信号再生成部100B的第1电路110及第2电路120的输入信号Sin及输出信号Sout的波形的一例的图。另外，信号再生成部100A及信号再生成部100B的第1电路110及第2电路120的电路构成彼此相同，因此第1电路110及第2电路120的输入输出特性彼此相同。如图5所示，信号再生成部100A及信号再生成部100B以输入信号Sin中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式进行信号的再生成处理，并将再生成的信号作为输出信号Sout而输出。在本实施例中，信号再生成部100A及信号再生成部100B针对宽度小于规定的大小的脉冲，加大脉宽，针对宽度大于规定的大小的脉冲，减小脉宽。
以下，对电池监视系统1的动作的一例进行说明。在以下的说明中，作为一例，对将电池监视装置30Z作为对象来进行单元电压的数据的读取时的动作进行说明。
控制装置10将对单元电压的数据的读取进行指示的命令及对执行所述命令的对象进行指定的指定信号包含在SPI信号的数据信号MOSI中，并将其与时钟信号SCK及片选信号CS一起供给至信号转换装置20。信号转换装置20的转换部21将从控制装置10接收到的时钟信号SCK、数信号MOSI及片选信号CS转换为包括第1脉冲列P1及第2脉冲列P2的差动格式的通信信号，并将其送出至传输线路50。
包含命令的差动格式的通信信号被输入至电池监视装置30A的通信端口35A，并被电池监视装置30A的收发部31的接收部312A接收。接收部312A将接收到的包含命令的通信信号供给至转换部33并供给至信号再生成部100A。
转换部33将从接收部312A供给的包含命令的差动格式的通信信号转换为SPI格式的时钟信号SCK、数据信号MOSI及片选信号CS，并将利用转换处理而得的各信号供给至处理部34。处理部34在数据信号MOSI中所含的指定信息指定自身的情况下，执行与数据信号MOSI中所含的命令相对应的处理，在数据信号MOSI中所含的指定信息不是指定自身的情况下，不执行与数据信号MOSI中所含的命令相对应的处理。此处，指定信息所指示的命令的执行对象不是电池监视装置30A，所以电池监视装置30A的处理部34不执行与命令相对应的处理。
信号再生成部100A以从接收部312A供给的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成。信号再生成部100A将再生成的通信信号供给至收发部32的发送部321B。发送部321B将从信号再生成部100A供给的经再生成的通信信号经由通信端口35B而送出至传输线路50。
送出至输出电路50的包含命令的通信信号被输入至下一层的电池监视装置30B的通信端口35A，并被电池监视装置30B的收发部31的接收部312A接收。接收部312A将接收到的包含命令的通信信号供给至转换部33并供给至信号再生成部100A。
转换部33将从接收部312A供给的包含命令的差动格式的通信信号转换为SPI格式的时钟信号SCK、数据信号MOSI及片选信号CS，并将利用转换处理而得的各信号供给至处理部34。处理部34因数据信号MOSI中所含的指定信息所指示的命令的执行对象不是电池监视装置30B，所以不执行与命令相对应的处理。
信号再生成部100A以从接收部312A供给的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成。信号再生成部100A将再生成的通信信号供给至收发部32的发送部321B。
发送部321B将从信号再生成部100A供给的经再生成的通信信号经由通信端口35B而送出至传输线路50。送出至传输线路50的包含命令的通信信号被输入至与电池监视装置30B的低电位侧邻接的电池监视装置(未图示)的通信端口35A。
如此，包含从控制装置10发出的命令等在内的从控制装置10发往各电池监视装置30的通信信号从高电位侧的电池监视装置30朝低电位侧的电池监视装置30依次传输。通信信号在经过多个电池监视装置30时被信号再生成部100A再生成，脉宽得到修复。
包含命令的差动格式的通信信号被输入至最后一层的电池监视装置30Z的通信端口35A，并被电池监视装置30Z的收发部31的接收部312A接收。接收部312A将接收到的通信信号供给至转换部33。
转换部33将从接收部312A供给的包含命令的差动格式的通信信号转换为SPI格式的时钟信号SCK、数据信号MOSI及片选信号CS，并将利用转换处理而得的各信号供给至处理部34。处理部34当识别到数据信号MOSI中所含的指定信息是指定自身时，根据数据信号MOSI中所含的命令来读取处理部34内的存储部64中所存储的表示单元电压的测定值的数据(以下，称为单元电压数据)，并将所读取的单元电压数据供给至转换部33。转换部33将由处理部34读取的单元电压数据转换为差动格式的通信信号，并将其供给至收发部31的发送部311A。发送部311A将包含单元电压数据的通信信号经由通信端口35A而送出至传输线路50。
从发送部311A发送的包含单元电压数据的通信信号被输入至与电池监视装置30Z的高电位侧邻接的电池监视装置(未图示)的通信端口35B，并被所述电池监视装置的收发部32的接收部322B接收。接收部322B将接收到的通信信号供给至信号再生成部100B。
信号再生成部100B以从接收部322B供给的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成。信号再生成部100B将再生成的通信信号供给至收发部31的发送部311A。发送部311A将从信号再生成部100B供给的经再生成的包含单元电压数据的通信信号经由通信端口35A而送出至传输线路50。
如此，包含单元电压数据等在内的从电池监视装置30发往控制装置10的通信信号从低电位侧的电池监视装置30朝高电位侧的电池监视装置30依次传输。通信信号在经过多个电池监视装置30时被信号再生成部100B再生成，脉宽得到修正。
电池监视装置30A的收发部31的发送部311A将包含单元电压数据的通信信号经由通信端口35A而送出至传输线路50。送出至传输线路50的包含单元电压数据的通信信号被信号转换装置20的接收部23接收并供给至转换部21。转换部21将接收到的差动格式的通信信号的格式转换为SPI格式。转换部21将利用转换处理而生成的包含单元电压数据的MISO信号供给至控制装置10。
如上所述，根据本发明的实施例的电池监视系统1，从控制装置10发往电池监视装置30的通信信号从配置在高电位侧的电池监视装置30朝配置在低电位侧的电池监视装置30依次传输。此时，通信信号是利用与各电池监视装置30中经由转换部33及处理部34的路径(route)不同的路径而传输至各电池监视装置30，所以无需等待转换部33及处理部34中的处理结束便可传输至后一层的电池监视装置30。因此，可高速地进行通信信号向各电池监视装置30的传输。
在像这样利用多个电池监视装置30构成菊花链，并将通信信号在多个电池监视装置30中以中继(relay)方式进行传输的情况下，随着传输距离变长(即，随着电池监视装置的连接数的增加)，通信信号的波形钝圆变大。在使用差动格式的通信信号的通信方式中，存在若通信信号的波形钝圆变大，则在利用作为接收电路的差动比较器接收到通信信号时，通信信号的脉宽变小，从而难以在接收侧正确地接收数据的可能性。因此，在不具有脉宽的修复机构的电池监视系统中，电池监视系统中可包括的电池监视装置的数量受到限制。
根据本实施例的电池监视系统1，从由多个电池监视装置30构成的菊花链的高电位侧去往低电位侧的通信信号被各电池监视装置30的信号再生成部100A以脉宽成为规定的大小的方式再生成。而且，从菊花链的低电位侧去往高电位侧的通信信号被各电池监视装置30的信号再生成部100B以脉宽成为规定的大小的方式再生成。因此，根据本实施例的电池监视系统1，可抑制在电池监视装置30间进行收发的通信信号的脉宽的变动。由此，可不论通信信号的传输距离如何(即，不论电池监视装置的连接数如何)均将通信信号的脉宽保持为一定，并可取消电池监视系统中可包括的电池监视装置的数量的限制。
此处，图6是表示构成信号再生成部100A(或信号再生成部100B)的第1电路110及第2电路120的输入输出信号波形的一例的图。图6的上层是分别输入至第1电路110及第2电路120的输入信号Sin_1及Sin_2，图6的下层是分别从第1电路110及第2电路120输出的输出信号Sout_1及Sout_2。例如，包括时间上接近的输入信号Sin_1与输入信号Sin_2的组对(pair)PA1、组对PA2、组对PA3及组对PA4中，输入信号Sin_1相对于输入信号Sin_2在时间上靠前的组对PA1及组对PA2分别表示数据“1”，输入信号Sin_2相对于输入信号Sin_1在时间上靠前的组对PA3及组对PA4分别表示数据“0”。同样地，包括时间上接近的输出信号Sout_1与输出信号Sout_2的组对PA5、组对PA6、组对PA7及组对PA8中，输出信号Sout_1相对于输出信号Sout_2在时间上靠前的组对PA5及PA6分别表示数据“1”，输出信号Sout_2相对于输出信号Sout_1在时间上靠前的组对PA7及PA8分别表示数据“0”。在通信信号的脉宽被信号再生成部100A及信号再生成部100B扩大了的情况下，如图6的下层所示，存在第1电路110的输出信号Sout_1的脉冲与第2电路120的输出信号Sout_2的脉冲部分重叠的情况。
第1电路110的输出信号Sout_1及第2电路120的输出信号Sout_2构成一对差动信号。所述差动信号设想由比较器接收。在比较器中，差动信号的脉冲的重叠部分被识别为未输入0输入及1输入的部分。即，在输出信号Sout_1及输出信号Sout_2中，仅脉冲的重叠部分的宽度可视为脉宽已缩小。因此，当在输出信号Sout_2中产生了脉冲的重叠时，信号再生成部100A及信号再生成部100B对脉宽的修复效果减退。
以下所说明的本发明的第2实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B防止在再生成的通信信号中产生脉冲的重叠。
[第2实施例]
图7是表示本发明的第2实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B的构成的一例的图。第2实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B与图3所示的第1实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B的不同之处在于还包括附带于第1电路110的NOT电路251A及NOR电路252A以及附带于第2电路120的NOT电路251B及NOR电路252B。
附带于第1电路110的NOT电路251A的输入端连接于输入通信信号的第1脉冲列P1作为输入信号Sin_1的输入端子T1，输出端连接于NOR电路252A的其中一个输入端。NOR电路252A的另一个输入端连接于构成第2电路120的AND电路240的输出端即第2电路120的输出端子T4。
同样地，附带于第2电路120的NOT电路251B的输入端连接于输入通信信号的第2脉冲列P2作为输入信号Sin_2的输入端子T3，输出端连接于NOR电路252B的其中一个输入端。NOR电路252B的另一个输入端连接于构成第1电路110的AND电路240的输出端即第1电路110的输出端子T2。
附带于第1电路110的NOR电路252A在第2电路120的输出信号Sout_2(由第2电路120再生成的脉冲)呈现高电平期间，将输入至第1电路110的信号的电平固定为低电平，在第2电路120的输出信号Sout_2呈现低电平期间，将输入至输入端子T1的输入信号Sin_1供给至第1电路110。即，NOR电路252A作为根据第2电路120的输出信号Sout_2的信号电平来使第1电路110的功能有效化的使能(enable)电路而发挥功能。
同样地，附带于第2电路120的NOR电路252B在第1电路110的输出信号Sout_1(由第1电路110再生成的脉冲)呈现高电平期间，将输入至第2电路120的信号的电平固定为低电平，在第1电路110的输出信号Sout_1呈现低电平期间，将输入至输入端子T3的输入信号Sin_2供给至第2电路120。即，NOR电路252B作为根据第1电路110的输出信号Sout_1的信号电平来使第2电路120的功能有效化的使能电路而发挥功能。
图8是表示构成本发明的第2实施例的信号再生成部100A(或信号再生成部100B)的第1电路110及第2电路120的输入输出信号波形的一例的图。图8的上层是分别输入至第1电路110及第2电路120的输入信号Sin_1及Sin_2，图8的下层是分别从第1电路110及第2电路120输出的输出信号Sout_1及输出信号Sout_2。例如，包括时间上接近的输入信号Sin_1与输入信号Sin_2的组对PA1、组对PA2、组对PA3及组对PA4中，输入信号Sin_1相对于输入信号Sin_2在时间上靠前的组对PA1及PA2分别表示数据“1”，输入信号Sin_2相对于输入信号Sin_1在时间上靠前的组对PA3及PA4分别表示数据“0”。同样地，包括时间上接近的输出信号Sout_1与输出信号Sout_2的组对PA5、组对PA6、组对PA7及组对PA8中，输出信号Sout_1相对于输出信号Sout_2在时间上靠前的组对PA5及PA6分别表示数据“1”，输出信号Sout_2相对于输出信号Sout_1在时间上靠前的组对PA7及PA8分别表示数据“0”。
根据本发明的第2实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B，第1电路110在由第2电路120再生成的脉冲的电压电平呈现低电平期间，其功能变为有效，并且输出再生成的脉冲。同样地，第2电路120在由第1电路110再生成的脉冲的电压电平呈现低电平期间，其功能变为有效，并且输出再生成的脉冲。因此，如图8的下层所示，可防止第1电路110的输出信号Sout_1的脉冲与第2电路120的输出信号Sout_2的脉冲重叠，并可避免信号再生成部100A及信号再生成部100B对脉宽的修复效果的减退。
根据应用本实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B的电池监视系统，可在电池监视装置间进行差动格式的通信信号的收发时，抑制脉冲的重叠的产生，所以能够进行更稳定的信号传输。
[第3实施例]
图9是表示本发明的第3实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B的构成的一例的图。第3实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B与第1实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B的不同之处在于，在第1电路110及第2电路120中追加了NOT电路261及与非(NAND)电路262，并且图3所示的AND电路240被置换为NAND电路241。
图10是表示信号再生成部100A及信号再生成部100B的第1电路110及第2电路120的输入信号Sin及输出信号Sout的波形的一例的图。另外，信号再生成部100A及信号再生部110B的第1电路110及第2电路120的电路构成彼此相同，因此，第1电路110及第2电路120的输入输出特性彼此相同。
本发明的第3实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B如图10所示，针对输入信号Sin中所含的宽度小于规定的大小的脉冲，加大脉宽，针对输入信号Sin中所含的宽度大于规定的大小的脉冲，不对脉宽进行变更。在电池监视系统中，有时会利用脉宽彼此不同的多种信号。根据本发明的第3实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B，针对宽度小于规定的大小的脉冲，扩大脉宽，针对宽度大于规定的大小的脉冲，不对脉宽进行变更，所以能够将本实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B应用于利用脉宽彼此不同的多种信号的电池监视系统中。
[第4实施例]
图11是表示本发明的第4实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B的构成的一例的图。第4实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B与第2实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B的不同之处在于，在第1电路110及第2电路120中追加了NOT电路261及NAND电路262，并且图7所示的AND电路240被置换为NAND电路241。
根据本发明的第4实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B，与第2实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B同样地，可避免第1电路110的输出信号Sout_1的脉冲与第2电路120的输出信号Sout_2的脉冲部分重叠，并可避免信号再生成部100A及信号再生成部100B对脉宽的修复效果的减退。而且，根据本发明的第4实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B，与第3实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B同样地，针对宽度小于规定的大小的脉冲，扩大脉宽，针对宽度大于规定的大小的脉冲，不对脉宽进行变更，所以能够将本实施例的信号再生成部100A及信号再生成部100B应用于利用脉宽彼此不同的多种信号的电池监视系统中。
[第5实施例]
图12是表示本发明的第5实施例的电池监视系统1A的构成的图。电池监视系统1A中，电池监视装置30间及电池监视装置30与信号转换装置20之间的通信路径与第1实施例的电池监视系统1的不同。而且，本实施例的电池监视装置30中，图1所示的收发部31被置换为接收专用的接收部310，图1所示的收发部32被置换为发送专用的发送部320。
除去配置在最低电位侧的电池监视装置30Z，电池监视装置30的发送部320经由传输线路50而连接于相邻的低电位侧的电池监视装置30的接收部310。即，多个电池监视装置30以形成菊花链的方式串联连接，从而能够与邻接的另一电池监视装置30之间进行通信。在本实施例的电池监视系统1A中，彼此邻接的电池监视装置30间的通信是从菊花链的高电位侧向低电位侧的单向通信。
配置在最高电位侧的电池监视装置30A的接收部310经由传输线路50而连接于信号转换装置20的发送部22。配置在最低电位侧的电池监视装置30Z的发送部320经由传输线路50而连接于信号转换装置20的接收部23。
图13是表示本发明的电池监视系统1A所应用的电池监视装置30的构成的图
接收部310连接于通信端口35A，发送部320连接于通信端口35B。接收部310与发送部320之间设有信号再生成部100。
接收部310接收输入至通信端口35A的差动格式的通信信号，并将接收到的通信信号供给至转换部33并且供给至信号再生成部100。
发送部320将从转换部33供给的差动格式的通信信号及从信号再生成部100供给的经再生成的通信信号经由通信端口35B而送出至传输线路50。
信号再生成部100以从接收部310供给的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对通信信号进行再生成，并将再生成的通信信号供给至发送部320。作为信号再生成部100的构成可应用图3、图7、图9、图11所示的任一构成。
根据本实施例的电池监视系统1A，从控制装置10发往各电池监视装置30的通信信号从配置在高电位侧的电池监视装置30朝配置在低电位侧的电池监视装置30依次传输，并传输至最后一层的电池监视装置30Z为止。通信信号在经过多个电池监视装置30时被信号再生成部100再生成，脉宽得到修复。
而且，根据本实施例的电池监视系统1A，从各电池监视装置30发往控制装置10的通信信号从配置在高电位侧的电池监视装置30朝配置在低电位侧的电池监视装置30依次传输，并传输至最后一层的电池监视装置30Z为止，之后，从电池监视装置30Z的发送部320送出至传输线路50，并经由信号转换装置20而传输至控制装置10。通信信号在经过多个电池监视装置30时被信号再生成部100再生成，脉宽得到修复。
Claims (14)
1.一种电池监视装置，包括：
接收部，接收从外部输入的通信信号；
信号再生成部，以由所述接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对所述通信信号进行再生成；
发送部，将由所述信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；以及
处理部，根据由所述接收部接收到的通信信号来进行测定电池单元的单元电压的处理。
2.根据权利要求1所述的电池监视装置，其中
所述通信信号是包括第1脉冲列及第2脉冲列的差动信号，
所述信号再生成部包括：
第1电路，以由所述接收部接收到的所述第1脉冲列中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对所述第1脉冲列进行再生成；以及
第2电路，以由所述接收部接收到的所述第2脉冲列中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对所述第2脉冲列进行再生成。
3.根据权利要求2所述的电池监视装置，其中
所述第1电路根据由所述第2电路再生成的脉冲的电压电平而产生再生成的脉冲，
所述第2电路根据由所述第1电路再生成的脉冲的电压电平而产生再生成的脉冲。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的电池监视装置，其中
所述信号再生成部对由所述接收部接收到的通信信号中所含的宽度小于规定的大小的脉冲的宽度进行加大，并且不对由所述接收部接收到的通信信号中所含的宽度大于规定的大小的脉冲的宽度进行变更。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的电池监视装置，其中
所述信号再生成部包括：
锁存电路，对由所述接收部接收到的信号进行保持，并对所保持着的信号值进行输出；
延迟电路，输出使所述锁存电路的输出信号延迟而得的延迟信号；以及
逻辑电路，输出所述锁存电路的输出信号与使所述延迟电路的输出信号逻辑反转而得的信号的逻辑运算结果。
6.一种电池监视装置，包括：
第1接收部及第2接收部，分别接收从外部输入的通信信号；
第1信号再生成部，以由所述第1接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对所述通信信号进行再生成；
第2信号再生成部，以由所述第2接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对所述通信信号进行再生成；
第1发送部，将由所述第1信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；
第2发送部，将由所述第2信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；以及
处理部，根据由所述第1接收部或所述第2接收部接收到的通信信号来进行测定电池单元的单元电压的处理。
7.一种电池监视系统，包括分别具有对电池单元进行监视的功能的、串联连接的多个电池监视装置，在彼此邻接的电池监视装置间能够进行通信，其中
各所述多个电池监视装置包括：
接收部，接收从外部输入的通信信号；
信号再生成部，以由所述接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对所述通信信号进行再生成；
发送部，将由所述信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；以及
处理部，根据由所述接收部接收到的通信信号来进行测定所述电池单元的单元电压的处理。
8.根据权利要求7所述的电池监视系统，其中
所述多个电池监视装置中的一个电池监视装置的所述发送部连接于邻接的另一个电池监视装置的所述接收部。
9.根据权利要求7或8所述的电池监视系统，还包括：
控制装置，与所述多个电池监视装置中的每一个以能够通信的方式连接；以及
信号转换装置，对在所述电池监视装置与所述控制装置之间进行收发的通信信号的信号格式进行转换。
10.根据权利要求9所述的电池监视系统，其中
所述信号转换装置连接于所述多个电池监视装置中配置在其中一端的电池监视装置的所述接收部，并且连接于所述多个电池监视装置中配置在另一端的电池监视装置的所述发送部。
11.一种电池监视系统，包括分别具有对电池单元进行监视的功能的、串联连接的多个电池监视装置，彼此邻接的电池监视装置之间能够进行通信，所述电池监视系统包括：
各所述多个电池监视装置包括：
第1接收部及第2接收部，分别接收从外部输入的通信信号；
第1信号再生成部，以由所述第1接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对所述通信信号进行再生成；
第2信号再生成部，以由所述第2接收部接收到的通信信号中所含的脉冲的宽度成为规定的大小的方式对所述通信信号进行再生成；
第1发送部，将由所述第1信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；
第2发送部，将由所述第2信号再生成部再生成的通信信号发送至外部；以及
处理部，根据由所述第1接收部或所述第2接收部接收到的通信信号来进行测定电池单元的单元电压的处理。
12.根据权利要求11所述的电池监视系统，其中
所述多个电池监视装置中的一个电池监视装置的所述第1发送部及第2接收部连接于邻接的另一个电池监视装置的所述第1接收部及所述第2发送部。
13.根据权利要求12所述的电池监视系统，还包括：
控制装置，与所述多个电池监视装置中的每一个以能够通信的方式连接；以及
信号转换装置，对在所述电池监视装置与所述控制装置之间进行收发的通信信号的信号格式进行转换。
14.根据权利要求13所述的电池监视系统，其中
所述信号转换装置连接于所述多个电池监视装置中配置在其中一端的电池监视装置的所述第1接收部及所述第2发送部。
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