JP2006018728A - データ通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】非通信状態であるブランク区間により先頭データの判別方法を利用して、車両に搭載するデータ通信を行う装置の小型化を図ることができるデータ通信システムを提供する。
【解決手段】電池監視ユニット１にて作成されるシリアル通信データは、複数のブロックデータとそれぞれのブロックデータ間に介在させた第２ブランクデータからなる。そして、ハイブリッドＥＣＵ２は、第２ブランクデータに基づき先頭判別を行っている。なお、第２ブランクデータは、ブロックデータを構成する列データ間の第１ブランクデータよりも長い時間からなるデータである。さらに、電池監視ユニットは、第２ブランクデータの送信データ処理を行わない時間に、送信データ処理に切り替えて例えば電池監視ユニットの異常判定処理や電圧補正処理に用いる補正係数の算出処理等の送信データ外処理を行うようにしている。
【選択図】図１

Description

本発明は、データ通信システム、特に、車両に搭載されたコンピュータ間のデータ通信を行うシステムに関するものである。

従来、コンピュータ間のシリアルデータ通信に際して、受信側のコンピュータが受信データの先頭判別を行う方法として、例えば特許文献１に開示された方法がある。すなわち、ブロックデータ間に非通信状態であるブランク区間を設けておき、このブランク区間により先頭データを判別している。
特公平７−２２２８１号公報

ところで、車両に搭載される装置に対する小型化への要求は非常に高い。また、特許文献１は、単に受信データの先頭判別を行うために用いているものである。そこで、本発明は、非通信状態であるブランク区間により先頭データの判別方法を利用して、車両に搭載するデータ通信を行う装置の小型化を図ることができるデータ通信システムを提供することを目的とする。

本発明のデータ通信システムは、電池監視ユニットと、容量演算ユニットとを備えるシステムである。電池監視ユニットは、車両に搭載された組電池の検出データの入力処理を行う検出データ入力手段と、前記検出データに基づき複数列の列データと該列データ間に介在させた列データ間非送信時間データとからなるブロックデータの生成処理、及び、複数の前記ブロックデータと前記ブロックデータ間に介在させた前記列データ間非送信時間データより長い時間のブロックデータ間非送信時間データとからなる通信データの生成処理を行う通信データ生成手段と、前記通信データをシリアルデータ送信するデータ送信手段と、を有する。容量演算ユニットは、前記データ送信手段によりシリアルデータ送信された前記通信データを受信するデータ受信手段と、受信した前記通信データの中から前記ブロックデータ間非送信時間データを抽出して、抽出した前記ブロックデータ間非送信時間データの直後の前記列データを前記ブロックデータの先頭データであると判別する先頭データ判別手段と、前記先頭データ判別手段により前記先頭データが判別された複数の前記ブロックデータに基づき前記組電池の容量を演算する容量演算手段と、を有する。

そして、本発明のデータ通信システムの特徴的事項は、前記電池監視ユニットが、さらに、前記検出データの入力処理、前記ブロックデータの生成処理及び前記通信データの生成処理である送信データ処理以外の送信データ外処理を行う送信データ外処理手段と、前記ブロックデータ間非送信時間に伴う前記送信データ処理を行わない時間に前記送信データ処理に替えて前記送信データ外処理を行わせる処理時間管理手段と、を備えることである。

また、前記電池監視ユニットは、さらに、前記電池監視ユニットの異常状態を判定する異常判定処理手段を有し、前記送信データ外処理は、前記異常判定処理手段による異常判定処理としてもよい。

さらに、前記電池監視ユニットは、さらに、前記検出データ入力手段に入力された前記検出データのうちの電圧データに対して補正処理を行う補正処理手段を有し、前記送信データ外処理は、前記補正処理に用いる補正係数の算出処理としてもよい。

本発明のデータ通信システムによれば、先頭判別のための第２ブランクデータを有効利用している。具体的には、電池監視ユニットのＣＰＵにて送信データ処理に用いない時に送信データ処理に切り替えて送信データ外処理を行うようにしている。このように、第２ブランクデータを有効利用して、電池監視ユニットのＣＰＵの処理用途を送信データ作成処理と送信データ外処理とに切り替えることにより、電池監視ユニットの小型化を図ることができる。これは、電池監視ユニットに搭載するＣＰＵをより処理能力の低い安価なものとすることができるためである。結果として、データ通信システム全体として小型化を図ることができる。

また、仮にハイブリッドＥＣＵが一時的に受信できない状態が発生し、現在データの順序を判別できなくなっても、第２ブランクデータを用いての先頭データ判別が可能となるため、定期的に復旧する機会を持つことができ、即座に信頼性あるデータを受信することが可能となる。

また、補正処理に用いる補正係数の算出処理を定期的に実施することにより、車両状態に対応した精度の高い電圧データを常時提供することが出来る。

次に、本発明のデータ通信システムを車両の組電池監視ユニット１と容量演算ユニットを含むハイブリッドＥＣＵ２との間のデータ通信を行うシステムに適用した場合について説明する。図１は、データ通信システムの全体構成を示すブロック図である。図１に示すように、データ通信システムは、組電池監視ユニット１と、ハイブリッドＥＣＵ（容量演算ユニット）２と、シリアル通信ケーブル３とから構成される。

（１）組電池監視ユニット１
組電池監視ユニット１は、車両に搭載される組電池の各種検出情報を入力すると共に、入力された各種検出情報をハイブリッドＥＣＵ２へシリアル通信ケーブル３を介して送信するユニットである。この組電池監視ユニット１は、電圧検出部１１と、入力部１２と、電圧補正処理部（電圧補正処理手段）１３、通信データ作成部（通信データ生成手段）１４、処理時間管理部（処理時間管理手段）１５と、異常判定部（異常判定手段）１６と、データ送信部（データ送信手段）１７とから構成される。

（１．１）電圧検出部１１
電圧検出部１１は、組電池を構成する各電池の両端端子の電圧をそれぞれ入力している。そして、入力される各組電池の両端電圧に基づき、各電池の電圧を検出している。

（１．２）入力部１２
入力部１２は、電圧入力部１２１と、温度入力部１２２と、電流入力部１２３とから構成されており、後述する処理時間管理部１５の入力指示に従い各種検出情報（検出データ）の入力処理が行われる。ここで、各種検出情報とは、各電池の電圧情報、温度情報、及び電流情報などである。ここで、電圧入力部１２１は、上述した電圧検出部１１により検出された各電池の電圧を入力する。温度入力部１２２は、組電池の複数箇所に配置された温度センサ４から出力される温度情報を入力する。電流入力部１２３は、組電池に流れる電流を検出する電流センサ５から出力される電流情報を入力する。

（１．３）電圧補正処理部１３
電圧補正処理部１３は、電圧入力部１２１に入力された電圧情報（電圧データ）に対して補正処理を行う。ここで、電圧検出部１１を形成する回路のうちの抵抗等の影響により、電圧検出部１１が出力する電圧データは誤差等を含んでいる場合がある。そこで、電圧入力部１２１に入力された電圧情報に対して補正処理を行うことにより、上述した誤差等を補正することができる。これにより、高精度の電圧情報とすることができる。なお、補正処理を行う際には、常時変更している補正係数を用いている。この補正係数は、例えば、温度や経年変化等の状況に応じて適宜変更することにより、より高精度の電圧情報とすることができる。また、この補正係数の算出処理は、後述する処理時間管理部１５に従って、後述するブランク時間に行われる。

（１．４）通信データ作成部１４
（１．４．１）通信データ作成部１４の概略説明
通信データ作成部１４は、温度入力部１２２及び電流入力部１２３に入力された各種検出情報並びに電圧補正処理部１３により補正された電圧情報に基づき、通信可能なシリアル通信データ（通信データ）の作成処理を行う。具体的には、通信データ作成部１４は、ブロックデータの作成処理、そしてシリアル通信データの作成処理を行う。

ブロックデータの作成処理は、列データを作成すると共に、作成されたそれぞれの列データを配列して、それぞれの列データ間に第１ブランクデータ（列データ間非送信時間データ）を介在させたブロックデータを作成する処理である。

列データとは、各電池の電圧情報に基づき電圧データからなる列データ、温度情報に基づき温度データからなる列データ、及び、電流情報に基づき電流データからなる列データである。さらに、列データは、後述する異常判定部１６から出力される異常情報に基づき作成された異常フラグデータ及び後述するブロックデータのＩＤデータからなる列データを含む。さらに、列データは、ブロックデータの検査用列データを含む。

シリアル通信データの作成処理は、複数のブロックデータと、それぞれのブロックデータ間に介在させた第２ブランクデータ（ブロックデータ間非送信時間データ）とからなるシリアル通信データを作成する処理である。このシリアル通信データの詳細は後述する。なお、この通信データ作成部１４は、後述する処理時間管理部１５の作成指示に従い送信データの作成処理が行われる。

（１．４．２）シリアル通信データの詳細構成
ここで、通信データ作成部１４が作成するシリアル通信データについて、図２を参照して詳細に説明する。図２は、シリアル通信データの構成を示す図である。

図２に示すように、シリアル通信データは、複数のブロックデータを有している。このブロックデータは、上述したように、複数列の列データとそれぞれの列データ間に介在させた第１ブランクデータとからなるデータである。すなわち、１つのブロックデータは、第１列データ、第１ブランクデータ、第２列データ、第１ブランクデータ、・・・、第１ブランクデータ、第ｎ列データの順に構成されるデータである。なお、第１ブランクデータは、上述した列データを送信しないデータ、例えば「Ｈｉ（１）」データなどである。なお、それぞれの列データは後述するように８ビットからなるデータである。そして、本実施例においては、第１ブランクデータは、８ビットからなる「Ｈｉ（１）」データとしている。

そして、シリアル通信データは、上述したように構成されるブロックデータを複数個有している。具体的には、シリアル通信データは、複数のブロックデータとそれぞれのブロックデータ間に介在させた第２ブランクデータとからなるデータである。すなわち、シリアル通信データは、第１ブロックデータ、第２ブランクデータ、第２ブロックデータ、第２ブランクデータ、・・・、第２ブランクデータ、第ｎブロックデータの順に構成されるデータである。

ここで、第２ブランクデータは、第１ブランクデータと同様に上述した列データを送信しないデータ、例えば「Ｈｉ（１）」データなどである。そして、この第２ブランクデータの時間は、第１ブランクデータの時間より長く設定している。つまり、それぞれのブロックデータ間の非送信時間が、ブロックデータ中に存在する列データ間の非送信時間に比べて長くされている。例えば、第１ブランクデータが８ビットの「Ｈｉ（１）」データである場合、第２ブランクデータは１２８ビットの「Ｈｉ（１）」データ等とする。すなわち、第１ブランクデータの時間を０．５μｓｅｃとする場合には、第２ブランクデータの時間が８μｓｅｃなどとなる。

（１．４．３）列データの詳細構成
次に、ブロックデータを構成する列データについて図３を参照して詳細に説明する。図３は、ブロックデータを構成する各列データの詳細を示す図である。

ブロックデータの第１列データは、ブロックデータの先頭列データである。この第１列データの上位２ビットが、異常フラグデータであって、後述する異常判定部１６から出力された異常情報を示すデータである。そして、第１列データの下位５ビットは、このブロックデータのＩＤデータである。ＩＤデータとは、ブロックデータが例えば組電池のうちの何れの電池のデータであるのかを示すデータである。

ブロックデータの第２列データから複数列の列データには、各電池の電圧データ、温度データ、及び電流データが配列されている。そして、ブロックデータの最終列である第ｎ列データ及び第ｎ−１列データが、検査用列データとしている。この検査用列データは、ブロックデータの第１列データから第ｎ−２列データまでの合計値である。そして、第ｎ列データは検査用列データのうちの下位８ビットのデータからなり、第ｎ−１列データは検査用列データのうちの上位４ビットのデータからなる。

（１．５）処理時間管理部１５
処理時間管理部１５は、組電池監視ユニット１のＣＰＵの処理時間を適切に管理している。具体的には、処理時間管理部１５は、検出データの入力処理、ブロックデータの作成処理、及びシリアル通信データの作成処理を適切に時間管理している。つまり、処理時間管理部１５は、入力部１２、電圧補正処理部１３及び通信データ作成部１４に対して、適時処理指示を出力している。そして、この処理指示に従って、入力部１２、電圧補正処理部１３及び通信データ作成部１４に処理動作を行わせている。なお、以下、検出データの周力処理、ブロックデータの作成処理、及びシリアル通信データ作成処理を、「送信データ作成処理」という。

ここで、上述したように、シリアル通信データには、第１ブランクデータ及び第２ブランクデータを有している。この第１ブランクデータ及び第２ブランクデータに相当する時間（以下、「ブランク時間」という）は、組電池監視ユニット１のＣＰＵが何ら送信データ作成処理を行わない時間である。このブランク時間は、処理時間管理部１５により適切に認識されている。そこで、処理時間管理部１５は、送信データ作成処理が行われないブランク時間に、上述した電圧補正処理に用いる補正係数の算出処理（送信データ外処理）及び後述する異常判定部１６による異常判定処理（送信データ外処理）を行わせるようにしている。つまり、処理時間管理部１５は、送信データ作成処理と送信データ外処理とを適時切り替えている。ただし、異常判定処理は、このブランク時間のみならず、組電池監視ユニット１のＣＰＵのうち他の部分と併用して処理することもできる。

（１．６）異常判定部１６
異常判定部１６は、組電池監視ユニット１の異常状態であるか否かの異常判定処理を行っている。例えば、過電圧・過電流により組電池監視ユニット１が異常状態となったか否か、組電池監視ユニット１を構成する回路が断線・短絡等の異常状態となったか否か、等の判定を行っている。そして、異常判定部１６は、組電池監視ユニット１が異常状態である場合に通信データ作成部１４に異常情報を出力し、組電池監視ユニット１が正常状態である場合に通信データ作成部１４に正常情報を出力する。なお、この異常判定部１６による異常判定処理は、処理時間管理部１５に従って、上述したブランク時間に行われる。

（１．７）データ送信部１７
データ送信部１７は、通信データ作成部１４により作成されたシリアル通信データを、ハイブリッドＥＣＵ２にシリアルデータ送信している。このシリアルデータ送信は、組電池監視ユニット１とハイブリッドＥＣＵ２とを接続するシリアル通信ケーブル３を介して行われる。

（２）ハイブリッドＥＣＵ２
ハイブリッドＥＣＵ２は、組電池監視ユニット１から送信される送信データを受信して、受信した受信データに基づき組電池の容量演算を行っている。さらに、演算された組電池の容量に基づき、車両のハイブリッド制御を行っている。このハイブリッドＥＣＵ２は、データ受信部（データ受信手段）２１と、先頭判別部（先頭データ判別手段）２２と、ＳＵＭ検査部（異常判定検査手段）２３と、データ解凍部２４と、容量演算部（容量演算手段）２５と、ハイブリッド制御部２６とから構成される。

（２．１）データ受信部２１
データ受信部２１は、組電池監視ユニット１のデータ送信部１７からシリアル通信ケーブル３を介してシリアルデータ送信されたシリアル通信データ（受信データ）を受信する。つまり、データ受信部２１は、連続的に送信された列データ、第１ブランクデータ及び第２ブランクデータを受信している。なお、データ受信部２１においては、例えば、それぞれの列データの直前にスタートビットを配置することによりそれぞれの列データの先頭を認識することができる。つまり、データ受信部２１は、それぞれの列データを認識することができる。

（２．２）先頭判別部２２
先頭判別部２２は、データ受信部２１が受信した列データ間のブランクデータに基づき、ブロックデータの先頭データを判別する。列データ間のブランクデータは、上述したように第１ブランクデータと第２ブランクデータとが存在する。そして、第２ブランクデータのビット数は８μｓｅｃに相当するビット数であって、第１ブランクデータのビット数は０．５μｓｅｃに相当するビット数である。

先頭判別部２２は、まず、受信したブランクデータのビット数を計数することにより、第１ブランクデータと第２ブランクデータとをそれぞれ認識する。そして、先頭判別部２２は、ブランク時間の長い第２ブランクデータの直後の列データがブロックデータの第１列データであると判別する。このように先頭データが判別できると、ブロックデータとしての１つの固まりを認識することができる。

（２．３）ＳＵＭ検査部２３
ＳＵＭ検査部２３は、ブロックデータに含まれている検査用列データとブロックデータのうちの検査用列データ以外の列データに基づきＳＵＭ演算処理を行った結果とが一致するか否かを判定して、受信データが正確なデータか否かを判定している。

ここで、ブロックデータに含まれている検査用列データは、図３に示すように、ブロックデータの最終２列データである。この検査用列データは、ブロックデータの第１列データから第ｎ−２列データまでの合計値である。そして、第ｎ列データは検査用列データのうちの下位８ビットのデータからなり、第ｎ−１列データは検査用列データのうちの上位４ビットのデータからなる。

ＳＵＭ演算処理は、受信したブロックデータの第１列データから第ｎ−２列データまでの合計値を演算する。そして、ＳＵＭ演算処理を行った合計値の下位８ビットのデータと第ｎ列データとを比較すると共に、ＳＵＭ演算処理を行った合計値の上位４ビットのデータと第ｎ−１列データとを比較する。そして、両者が一致している場合に、受信データが正確であると判断している。

（２．４）データ解凍部２４
データ解凍部２４は、ＳＵＭ検査部２３により正確であると判定された受信データをデータ解凍して、各電池の電圧情報、温度情報、電流情報、異常情報、及びＩＤ情報を得る。一方、ＳＵＭ検査部２３により受信データが正確でないと判定された場合には、受信データは異常であるとして、データ解凍部２４はデータ解凍を行わない。

（２．５）容量演算部２５
容量演算部２５は、データ解凍部２４によりデータ解凍された各電池の電圧情報、温度情報、電流情報、及びＩＤ情報などに基づき、組電池の容量を演算する。さらに、異常情報に基づき組電池監視ユニット１が異常である判断された場合には、そのブロックデータは信頼性が低いため組電池の容量演算には用いない。つまり、容量演算部２５は、正常であると判断された場合にのみ、組電池の容量を演算する。

（２．６）ハイブリッド制御部２６
ハイブリッド制御部２６は、容量演算部２５により演算された組電池の容量などに基づき、組電池を適切に充放電させるようにハイブリッド制御を行う。

データ通信システムの全体構成を示すブロック図である。 シリアル通信データの構成を示す図である。 ブロックデータを構成する各列データの詳細を示す図である。

符号の説明

１：組電池監視ユニット、 ２：ハイブリッドＥＣＵ、 ３：シリアル通信ケーブル、 ４：温度センサ、 ５：電流センサ、 １１：電圧検出部、 １２：入力部、 １３：電圧補正処理部（電圧補正処理手段）（送信データ外処理手段）、 １４：通信データ作成部（通信データ生成手段）、 １５：処理時間管理部、 １６：異常判定部（異常判定手段）（送信データ外処理手段）、 １７：データ送信部（データ送信手段）、 ２１：データ受信部（データ受信手段）、 ２２：先頭判別部（先頭データ判別手段）、 ２３：ＳＵＭ検査部、 ２４：データ解凍部、 ２５：容量演算部（容量演算手段）、 ２６：ハイブリッド制御部（容量演算ユニット）、 １２１：電圧入力部、 １２２：温度入力部、 １２３：電流入力部

Claims (3)

1. 車両に搭載された組電池の検出データの入力処理を行う検出データ入力手段と、
   前記検出データに基づき複数列の列データと該列データ間に介在させた列データ間非送信時間データとからなるブロックデータの生成処理、及び、複数の前記ブロックデータと前記ブロックデータ間に介在させた前記列データ間非送信時間データより長い時間のブロックデータ間非送信時間データとからなる通信データの生成処理を行う通信データ生成手段と、
   前記通信データをシリアルデータ送信するデータ送信手段と、
   を有する電池監視ユニットと、
   前記データ送信手段によりシリアルデータ送信された前記通信データを受信するデータ受信手段と、
   受信した前記通信データの中から前記ブロックデータ間非送信時間データを抽出して、抽出した前記ブロックデータ間非送信時間データの直後の前記列データを前記ブロックデータの先頭データであると判別する先頭データ判別手段と、
   前記先頭データ判別手段により前記先頭データが判別された複数の前記ブロックデータに基づき前記組電池の容量を演算する容量演算手段と、
   を有する容量演算ユニットと、
   を備えるデータ通信システムであって、
   前記電池監視ユニットは、
   さらに、前記検出データの入力処理、前記ブロックデータの生成処理及び前記通信データの生成処理である送信データ処理以外の送信データ外処理を行う送信データ外処理手段と、
   前記ブロックデータ間非送信時間に伴う前記送信データ処理を行わない時間に前記送信データ処理に替えて前記送信データ外処理を行わせる処理時間管理手段と、
   を備えることを特徴とするデータ通信システム。
2. 前記送信データ外処理手段は、前記電池監視ユニットの異常状態を判定する異常判定処理手段であって、
   前記送信データ外処理は、前記異常判定処理手段による異常判定処理であることを特徴とする請求項１記載のデータ通信システム。
3. 前記送信データ外処理手段は、前記検出データ入力手段に入力された前記検出データのうちの電圧データに対して補正処理を行う補正処理手段であって、
   前記送信データ外処理は、前記補正処理に用いる補正係数の算出処理であることを特徴とする請求項１記載のデータ通信システム。

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