JP2007311959A - Communication system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、管理装置とその管理装置に管理される被管理装置とが通信用信号線を経て接続されてデジタル信号にて通信する通信システムに関する。 The present invention relates to a communication system in which a management device and a managed device managed by the management device are connected via a communication signal line and communicate by a digital signal.
このような通信システムとしては、例えば下記特許文献1に記載のような自動車用バッテリの管理のためのシステムにおいては、バッテリの動作状態を監視するバッテリ管理ユニット(被管理装置)と、それを管理する管理装置である車両制御ユニットとの間の通信のための通信システムがある。
このような管理装置と被管理装置との間は、例えば所定の規格のシリアル通信等によって通信用信号線を介して必要なデータ等の授受が行われ、従来、やり取りされるデジタル信号は管理装置から被管理装置へ送信されるデジタル信号と、被管理装置から管理装置へ送信されるデジタル信号とで信号レベルを共通とするのが一般的である。
Between such a management apparatus and a managed apparatus, necessary data and the like are exchanged via a communication signal line by, for example, serial communication of a predetermined standard, and conventionally, a digital signal exchanged is a management apparatus In general, the digital signal transmitted from the managed device to the managed device and the digital signal transmitted from the managed device to the managed device have a common signal level.
しかしながら、管理装置から被管理装置へ送信されるデジタル信号と、被管理装置から管理装置へ送信されるデジタル信号とで単純に信号レベルを共通としたのでは、両者の間の通信機能を十分に活用したものではなかった。
本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、管理装置と被管理装置との間の通信機能をより活用できるようにする点にある。
However, if the signal level is simply shared between the digital signal transmitted from the management apparatus to the managed apparatus and the digital signal transmitted from the managed apparatus to the management apparatus, the communication function between the two is sufficient. It was not used.
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to make it possible to further utilize the communication function between the management apparatus and the managed apparatus.
本出願の第1の発明は、管理装置とその管理装置に管理される被管理装置とが通信用信号線を経て接続されてデジタル信号にて通信する通信システムにおいて、前記管理装置から前記被管理装置へ送信するデジタル信号と、前記被管理装置から前記管理装置へ送信するデジタル信号とが同一の信号線を共用して伝送されるように構成され、前記管理装置から前記被管理装置へ送信するデジタル信号の信号レベルと、前記被管理装置から前記管理装置へ送信するデジタル信号の信号レベルとが異なるように設定されている。
すなわち、前記管理装置から前記被管理装置への送信と前記被管理装置から前記管理装置への送信とを同一の信号線で行うことで信号線の数を減らせるのであるが、このような構成とすることで、一つの信号線に前記管理装置から送信される信号と前記被管理装置から送信される信号との両方が存在し得ることになる。
このような場合において、信号の発信元に応じて信号レベルを異ならせることで、そのデジタル信号の信号レベルに応じて異なる回路動作をさせるように回路を構成したり、あるいは、デジタル信号の送信元の特定に利用することが可能となる。
尚、この信号レベルを異ならせる程度は、受信側の回路構成において信号レベルの相違を識別して動作可能な程度に信号レベル差を有していれば十分である。
In a communication system in which a management device and a managed device managed by the management device are connected via a communication signal line and communicate with each other by a digital signal, the first invention of the present application provides the managed device from the managed device. A digital signal to be transmitted to a device and a digital signal to be transmitted from the managed device to the management device are transmitted using the same signal line, and transmitted from the management device to the managed device. The signal level of the digital signal is set to be different from the signal level of the digital signal transmitted from the managed device to the management device.
That is, the number of signal lines can be reduced by performing transmission from the management apparatus to the managed apparatus and transmission from the managed apparatus to the management apparatus on the same signal line. Thus, both a signal transmitted from the management apparatus and a signal transmitted from the managed apparatus can exist on one signal line.
In such a case, by changing the signal level according to the signal source, the circuit can be configured to operate differently according to the signal level of the digital signal, or the source of the digital signal It becomes possible to use for identification.
It should be noted that it is sufficient for the signal levels to be different from each other so that the difference in signal level can be identified and operated in the circuit configuration on the receiving side.
又、本出願の第2の発明は、上記第1の発明の構成に加えて、1つの前記管理装置が複数の前記被管理装置を管理するように構成され、前記通信用信号線を、複数の前記被管理装置で共用するように接続されている。
従って、1つの管理装置が複数の被管理装置を管理する場合においても、これらの間の信号配線を可及的に簡素化できるものであり、又、1つの信号線を前記管理装置から送信された信号や複数の前記被管理装置のいずれかから送信された信号が行き交う状況下においても、前記管理装置から送信された信号であるかあるいは前記被管理装置から送信された信号であるかを区別でき、信号レベルに応じた回路制御やあるいは送信元の識別を行うことができる。
In addition to the configuration of the first invention, the second invention of the present application is configured such that one management device manages a plurality of managed devices, and a plurality of communication signal lines are provided. Are connected so as to be shared by the managed devices.
Therefore, even when one management device manages a plurality of managed devices, signal wiring between them can be simplified as much as possible, and one signal line is transmitted from the management device. And whether the signal is transmitted from the managed device or the signal transmitted from the managed device even in a situation where a signal transmitted from one of the plurality of managed devices is exchanged. The circuit control according to the signal level or the identification of the transmission source can be performed.
又、本出願の第3の発明は、上記第1又は第2の発明の構成に加えて、前記通信用信号線において、前記管理装置から前記被管理装置への送信と、前記被管理装置から前記管理装置への送信とが交互に行われるように構成され、前記被管理装置に、前記被管理装置を動作させるための電力を供給する入り状態と前記電力の供給を停止する切り状態とに切換えるスイッチ装置と、前記管理装置から送信されてくる信号レベルのデジタル信号を受信したときに前記管理装置と前記被管理装置との間で相互に送受信可能となるように前記スイッチ装置を設定期間の間前記入り状態に維持させるように制御し且つ前記被管理装置から送信する信号レベルのデジタル信号によっては前記スイッチ装置を前記入り状態には維持させないように制御するスイッチ制御回路とが備えられている。 According to a third aspect of the present application, in addition to the configuration of the first or second aspect, transmission from the management apparatus to the managed apparatus and transmission from the managed apparatus on the communication signal line The transmission to the management device is configured to be performed alternately, and the power is supplied to the managed device to supply power for operating the managed device, and the power is turned off to stop the supply of power. When the switch device to be switched and the digital signal of the signal level transmitted from the management device are received, the switch device is set in a set period so that the management device and the managed device can transmit and receive each other. The switch device is controlled so as to be maintained in the on state for a while and controlled so as not to maintain the switch device in the on state depending on a digital signal of a signal level transmitted from the managed device. And a switch control circuit is provided.
従って、管理装置から被管理装置へ信号を送信しないときは、被管理装置への動作用の電力の供給が停止されるので、被管理装置の動作用電力の供給を管理装置側から制御できることになり、管理装置による管理下で省電力化を図れる。
しかも、管理装置から被管理装置への送信と被管理装置から管理装置への送信とで同一の信号線を共用していることから、被管理装置から送信出力される信号によって前記スイッチ装置がどのような影響をうけるかが問題となるが、被管理装置から送信出力されるデジタル信号の信号レベルでは前記スイッチ装置を入り状態に維持することはないので、被管理装置が何らかの理由により暴走して送信出力を継続したままの状態となってしまったような場合でも、被管理装置へ動作用電力が供給される状態のままで保持されてしまうようなことがなく、あくまでも、管理装置からの送信出力が停止すると被管理装置への動作用電力の供給も停止する。
Accordingly, when no signal is transmitted from the management device to the managed device, the supply of operating power to the managed device is stopped, so that the operation power supply of the managed device can be controlled from the management device side. Thus, power saving can be achieved under the control of the management device.
In addition, since the same signal line is shared between the transmission from the management device to the managed device and the transmission from the managed device to the management device, which switch device is determined by the signal transmitted from the managed device. However, since the switch device is not maintained in the on state at the signal level of the digital signal transmitted and output from the managed device, the managed device runs out of control for some reason. Even if the transmission output remains in a state of being continued, the operation power is not kept in the state where the managed device is supplied to the managed device. When the output is stopped, the supply of operating power to the managed device is also stopped.
又、本出願の第4の発明は、上記第3の発明の構成に加えて、前記スイッチ制御回路に、前記管理装置から前記被管理装置へ送信するデジタル信号によって充電されるコンデンサが備えられ、前記スイッチ装置は、前記コンデンサの充電電圧が設定電圧よりも高いときに前記入り状態となり、前記コンデンサの充電電圧が設定電圧よりも低いときに前記切り状態となるように構成され、前記被管理装置から前記管理装置へ前記通信用信号線を経て送信するデジタル信号の信号レベルは、前記コンデンサの充電電圧が前記スイッチ装置を前記入り状態とする電圧とはならない信号レベルに設定され、且つ、前記管理装置から前記被管理装置へ前記通信用信号線を経て送信するデジタル信号の信号値及び信号レベル並びに前記コンデンサの放電時定数は、前記被管理装置から前記管理装置へ送信する期間における放電により低下する前記コンデンサの充電電圧が、前記スイッチ装置を前記入り状態とする電圧を維持するように設定されている。 According to a fourth invention of the present application, in addition to the configuration of the third invention, the switch control circuit includes a capacitor charged by a digital signal transmitted from the management device to the managed device, The switch device is configured to be in the on state when a charge voltage of the capacitor is higher than a set voltage, and to be in the off state when the charge voltage of the capacitor is lower than a set voltage. The signal level of the digital signal transmitted from the communication device to the management device via the communication signal line is set to a signal level at which the charging voltage of the capacitor does not become a voltage for setting the switch device in the on state, and the management A signal value and a signal level of a digital signal transmitted from the apparatus to the managed apparatus via the communication signal line, and when the capacitor is discharged Number, the charging voltage of the capacitor decreases due to discharge in a period for transmitting said from the management apparatus to the management apparatus is set to the switching device so as to maintain the voltage to the inflow conditions.
すなわち、被管理装置への動作用電力の供給を入り切りする前記スイッチ装置は、コンデンサの充電電圧によって入り切りを切換え操作される構成として、管理装置から被管理装置へ送信する信号によってそのコンデンサを充電する。
管理装置から被管理装置へ信号を送信する状態から、被管理装置から管理装置へ信号を送信する状態に切換えられると、前記コンデンサは充電から放電へと移行するが、その放電によって前記コンデンサの充電電圧が低下しても、被管理装置から管理装置へ信号を送信する期間は前記スイッチ装置が前記入り状態を維持するように、前記コンデンサの充電レベルと放電のスピード、すなわち、管理装置から被管理装置へ送信されるデジタル信号の信号値及び信号レベル並びにコンデンサの放電時定数が設定されている。
That is, the switch device that turns on and off the operation power supply to the managed device is configured to be switched on and off by the charging voltage of the capacitor, and charges the capacitor by a signal transmitted from the management device to the managed device. .
When switching from a state in which a signal is transmitted from the management device to the managed device to a state in which a signal is transmitted from the managed device to the management device, the capacitor shifts from charging to discharging. Even if the voltage drops, the charge level of the capacitor and the speed of discharge, that is, the managed device manages the managed device so that the switch device maintains the on state during the period in which a signal is transmitted from the managed device to the managed device. The signal value and signal level of the digital signal transmitted to the apparatus and the discharge time constant of the capacitor are set.
従って、管理装置から被管理装置へ周期的に信号が送信されている間は被管理装置へ動作用電力が供給されるが、管理装置から被管理装置へ信号が送信されなくなると、前記コンデンサの充電電圧が放電によって更に低下して、前記スイッチ装置を前記切り状態とし、被管理装置への動作用電力の供給が停止する。
尚、管理装置から被管理装置への送信と被管理装置から管理装置への送信とで同一の信号線を共有する関係上、回路上は、被管理装置から管理装置への送信信号もスイッチ制御回路に入力される関係となるが、その入力信号によっては、前記コンデンサの充電電圧が前記スイッチ装置を前記入り状態とする電圧となってしまうことはないので、たとえ被管理装置が暴走するような事態となっても、管理装置から被管理装置への周期的な信号の送信が停止すると、確実に、被管理装置への動作用電力の供給は停止されて、被管理装置は作動を停止する。
Therefore, the operation power is supplied to the managed device while the signal is periodically transmitted from the management device to the managed device, but when the signal is not transmitted from the management device to the managed device, the capacitor The charging voltage is further reduced by discharging, the switch device is turned off, and the supply of operating power to the managed device is stopped.
Since the transmission from the management device to the managed device and the transmission from the managed device to the management device share the same signal line, the transmission signal from the managed device to the management device is also switch-controlled on the circuit. Depending on the input signal, the charging voltage of the capacitor does not become a voltage for setting the switch device in the on state, so that the managed device may run out of control. Even if a situation occurs, if transmission of a periodic signal from the management device to the managed device stops, the supply of operating power to the managed device is surely stopped, and the managed device stops operating. .
上記第1の発明によれば、前記被管理装置と前記管理装置との信号線の数を可及的に減らしながらも、送受信されるデジタル信号の信号レベルに応じて異なる回路動作をさせるように回路を構成したり、あるいは、デジタル信号の送信元の特定に利用することが可能となり、管理装置と被管理装置との間の通信機能をより活用できるものとなった。
又、上記第2の発明によれば、1つの管理装置が複数の被管理装置を管理する場合においても信号配線を可及的に簡素化しながら、前記管理装置から送信された信号であるかあるいは前記被管理装置から送信された信号であるかを区別でき、信号の送信元に応じた的確な対応動作が可能となる。
According to the first aspect of the invention, the number of signal lines between the managed device and the management device is reduced as much as possible, but different circuit operations are performed according to the signal level of the transmitted / received digital signal. It has become possible to configure a circuit or to specify the transmission source of a digital signal, and to further utilize the communication function between the management device and the managed device.
According to the second aspect of the invention, even when one management device manages a plurality of managed devices, the signal is transmitted from the management device while simplifying signal wiring as much as possible. It is possible to distinguish whether the signal is transmitted from the managed device, and an appropriate response operation according to the signal transmission source is possible.
又、上記第3の発明によれば、管理装置が被管理装置との通信を必要としないときは被管理装置への動作用の電力の供給が停止されて、管理装置による管理下で省電力化を図れると共に、被管理装置が何らかの理由により暴走して送信出力を継続したままの状態となってしまったような場合でも、被管理装置へ動作用電力が供給される状態のままで保持されてしまうようなことがない。
又、上記第4の発明によれば、被管理装置から管理装置へ送信するデジタル信号の信号レベルと管理装置から被管理装置へ送信するデジタル信号の信号レベルとを異ならせていることを、コンデンサへの充電状態の違いとして把握して被管理装置への動作電力の供給状態を制御することで、極めて簡素な回路構成で管理装置側から被管理装置での電力消費を管理することができる。
According to the third aspect of the invention, when the management device does not require communication with the managed device, the supply of power for operation to the managed device is stopped, and power is saved under the management of the management device. Even if the managed device runs out of control for some reason and remains in the transmission output state, it is held in a state where operating power is supplied to the managed device. There is no such thing as
According to the fourth aspect of the present invention, the signal level of the digital signal transmitted from the managed device to the managed device is different from the signal level of the digital signal transmitted from the managed device to the managed device. By controlling the supply state of operating power to the managed device by grasping it as a difference in the state of charging to the managed device, the power consumption in the managed device can be managed from the management device side with a very simple circuit configuration.
以下、本発明の通信システムを、電池モジュールの動作を管理装置にて管理するシステムにおける両者の間の通信に適用した場合の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
このシステムは、図1のブロック図に示すように、例えば電池の電力で動作する走行車両等に備えられ、複数台の電池モジュールBMを1台の管理装置CUにて管理する。
Hereinafter, an embodiment in which the communication system of the present invention is applied to communication between both in a system in which the operation of a battery module is managed by a management device will be described with reference to the drawings.
As shown in the block diagram of FIG. 1, this system is provided in, for example, a traveling vehicle that operates on battery power, and manages a plurality of battery modules BM with a single management unit CU.
〔全体構成〕
電池モジュールBM内には、組電池1とその組電池1の動作状態を監視する電池監視装置2と、管理装置CUとの通信のための信号線を接続する入力側コネクタ4a及び出力側コネクタ4bとが備えられ、電池監視装置2が一対の通信用信号線3を経てデジタル信号によって管理装置CUと通信を行うように接続されている。
すわち、本実施の形態で説明する通信システムでは、電池監視装置2が管理装置CUに管理される被管理装置RCとなり、1つの管理装置CUが複数の電池監視装置2(被管理装置RC)を管理する構成となっている。
〔overall structure〕
In the battery module BM, there are an assembled battery 1, a
That is, in the communication system described in the present embodiment, the
電池監視装置2と管理装置CUとの間の通信は、一対の通信用信号線3によって行うので、管理装置CUから電池監視装置2へ送信するデジタル信号と、電池監視装置2から管理装置CUへ送信するデジタル信号とが同一の信号線を共用して伝送されるように構成されている。
電池モジュールBMの第1コネクタ4aと第2コネクタ4bとは、電池モジュールBM内で一対の信号線の夫々が直結されており、第1コネクタ4aに接続される信号線の信号を第2コネクタ4bに接続される信号線にそのまま伝達するように配線されている。
Since communication between the
The
管理装置CUに近い側を「上段側」と表現し、遠い側を「下段側」と表現して、各電池モジュールBMにおいて、第1コネクタ4aが上段側の電池モジュールBMの第2コネクタ4bに信号線(モジュール間接続線5)にて接続され、第2コネクタ4bが下段側の電池モジュールBMの第1コネクタ4aに信号線(モジュール間接続線5)にて接続される形態で、各電池モジュールBM間が直列的に接続されている。
図1において「#1」として示す最上段の電池モジュールBMの第1コネクタ4aは管理装置CUとの間の通信のための通信用信号線3に接続されている。
この接続によって、管理装置CUから送信された信号は全ての電池モジュールBMの電池監視装置2に入力され、いずれかの電池モジュールBMの電池監視装置2から送信された信号は、管理装置CU及び他の全ての電池モジュールBMの電池監視装置2に入力されることになり、通信用信号線3を全ての電池モジュールBMで(すなわち全ての電池監視装置2で)共用している。
The side closer to the management device CU is expressed as “upper side”, and the far side is expressed as “lower side”. In each battery module BM, the
The
By this connection, the signal transmitted from the management device CU is input to the
〔電池モジュールBMの構成〕
各電池モジュールBMは同一構成であり、図2の回路図に示すように、組電池1は5個の単電池1a(セル)を直列接続して構成する場合を例示しており、この組電池1を監視する電池監視装置2には、組電池1の各単電池1aの電圧及び組電池1に取り付けたサーミスタ11の検出電圧が入力される電池監視用マイクロプロセッサ12と、受信した信号を電池監視用マイクロプロセッサ12の信号入力部(「RxD」)へ送る受信回路13と、電池監視用マイクロプロセッサ12の信号出力部(「TxD」)から出力された信号を通信用信号線3等に送信出力する送信回路14と、入力と出力とを電気的に絶縁した状態で信号を伝送する通信用のトランス15と、電池監視装置2の動作用電源「Vcc」を組電池1からの供給電圧によって生成する電源回路16とが備えられる他、ダイオード17,18等が備えられている。
[Configuration of battery module BM]
Each battery module BM has the same configuration, and as shown in the circuit diagram of FIG. 2, the assembled battery 1 is exemplified by a configuration in which five unit cells 1a (cells) are connected in series. The
電池監視用マイクロプロセッサ12には、組電池1における各単電池1aの接続点から引込まれる信号線やサーミスタ11に接続する信号線の電圧をA/D変換するA/Dコンバータが内蔵されており、図2において「A/D」として示す端子がそれらの信号入力となっている。
電池監視用マイクロプロセッサ12は、「Vcc」として示す端子と「Vss」として示す端子との間の電圧によって動作し、「Vcc」端子は電源「Vcc」に接続され、「Vss」端子はグランド側に接続されている。
トランス15は、電池モジュールBMの回路系の電圧が管理装置CUの回路系の電圧よりも高電圧であることから、電池監視装置2と管理装置CUとの間の通信経路の途中箇所を電気的に絶縁するために備えられている。
このような絶縁のための手段としてはフォトカップラが用いられる場合が多いが、フォトカップラは長期に亘る使用において信頼性に若干欠ける面もあるため、トランス15を使用して電気的に絶縁させることで、通信のための回路構成の信頼性を向上させている。
又、トランス15は信号の入出力を双方向に設定できるので、被管理装置RCから管理装置CUへの送信と管理装置CUから被管理装置RCへの送信とで信号経路を共有させることとの整合性も極めて良好である。
The
The
Since the voltage of the circuit system of the battery module BM is higher than the voltage of the circuit system of the management device CU, the transformer 15 is electrically connected in the middle of the communication path between the
In many cases, a photocoupler is used as a means for such insulation. However, since the photocoupler is slightly unreliable in long-term use, it is electrically insulated using the transformer 15. Thus, the reliability of the circuit configuration for communication is improved.
Further, since the transformer 15 can set the input / output of the signal bidirectionally, the signal path is shared between the transmission from the managed device RC to the management device CU and the transmission from the management device CU to the managed device RC. The consistency is also very good.
受信回路13は、コレクタ端子が抵抗13aを介して電源「Vcc」に接続されたトランジスタ13bを主要部として構成されている。
送信回路14は、ソース端子が電源「Vcc」に接続されると共に、ゲート−ソース間が抵抗14aにて接続されたMOSFET型のトランジスタ14bと、コレクタ端子が抵抗14cを介して電源「Vcc」に接続されたトランジスタ14dとを主要部として構成されている。
The receiving
The
〔電源回路16の構成及び動作〕
電源回路16には、図3の回路図に示すように、ベース端子が「制御入力」として示す入力位置からダイオード17を介してトランス15の一端に接続されるトランジスタ21と、トランジスタ21のコレクタ端子を組電池1の正極側(「電池電源入力」として示す)に接続する直列接続の抵抗22及び抵抗23と、抵抗23と並列に接続されたコンデンサ24と、ベース端子が抵抗25を介して抵抗22と抵抗23との接続位置に接続されたトランジスタ26と、トランジスタ26のコレクタ端子と抵抗27を介して接続されたシャント・レギュレータ28と、抵抗27とシャント・レギュレータ28のカソード端子との接続位置にベース端子が接続されたトランジスタ29と、トランジスタ29のコレクタ端子を組電池1の正極側に接続する抵抗30と、トランジスタ29のエミッタ端子をグランドに接続する直列接続の抵抗31及び抵抗32とが備えられている。
[Configuration and operation of power supply circuit 16]
As shown in the circuit diagram of FIG. 3, the
電源回路16の基本的な機能は、上述のように、電池監視装置2が動作するための電源「Vcc」を組電池1の発生電圧から生成する機能であり、抵抗31と抵抗32との接続位置にリファレンス端子が接続されたシャント・レギュレータ28が、そのリファレンス端子の電圧を所定の電圧に安定化させるようにトランジスタ29のベース電流を制御して、トランジスタ29のエミッタ端子の電圧が電源「Vcc」の目標電圧となるように安定化制御する。
As described above, the basic function of the
電源回路16には、更に、組電池1から電池監視装置2への動作用電力の供給を入り切りする機能、すなわち、電源「Vcc」として目標電圧を発生するか、あるいは、「Vcc出力」の電位をグランド電位に落として上記電力の供給を停止するかを切換える機能を有している。
この機能を果たすために、電池監視装置2を動作させるための電力を供給する入り状態と前記電力の供給を停止する切り状態とに切換えるスイッチ装置SWとしてトランジスタ26が備えられ、そのスイッチ装置SWを制御するスイッチ制御回路SCとして、抵抗22,23,25、トランジスタ21及びコンデンサ24、更には、トランジスタ21のベース端子及びエミッタ端子に接続された抵抗33及び抵抗34が備えられている。
The
In order to fulfill this function, a
トランジスタ21は、トランス15の一端からダイオード17を経て入力される「制御入力」に設定レベル以上の信号が入力されると、「ON」状態となり、それに伴って抵抗22及び抵抗23に電流が流れてトランジスタ26のベース電位を低下させ、トランジスタ26も「ON」状態となる。
これによって、トランジスタ29にベース電流が供給されて電源「Vcc」として目標電圧(すなわち、電池監視装置2の動作用の電力)が供給される。
トランジスタ21の「ON/OFF」は、次ぎに説明するように、管理装置CUから電池監視装置2へ送信される信号によって、切換えられる。
The
As a result, the base current is supplied to the
“ON / OFF” of the
管理装置CUと電池監視装置2との間の通信は、図4(a)の上段側の信号波形で示すようなシリアル通信にて行われる。
尚、厳密には、図4(a)の上段の信号波形は、ダイオード17の順電圧によって電圧が降下した後のトランジスタ21のベースに現われる電圧を示しているが、ダイオード17による電圧降下分を除けば、通信用信号線3に現われる信号波形そのものと見なせる。
管理装置CUと電池監視装置2との間の通信は、管理装置CUから電池監視装置2へ送信する信号と電池監視装置2から管理装置CUへ送信する信号とを同一の信号線(通信用信号線3)を共用する関係上、図4(a)の上段の信号波形において「管理装置の送信信号」及び「電池監視装置の送信信号」として示すように、通信用信号線3において、管理装置CUから電池監視装置2への送信(「管理装置の送信信号」に対応)と、電池監視装置2から管理装置CUへの送信(「電池監視装置の送信信号」に対応)とが交互に行われるように構成されている。
Communication between the management device CU and the
Strictly speaking, the upper signal waveform of FIG. 4A shows the voltage appearing at the base of the
The communication between the management device CU and the
より具体的には、「管理装置の送信信号」として示す期間と「電池監視信号の送信信号」として示す期間とを足し合わせた期間を1周期(一定)として、その一定周期で管理装置CUから電池監視装置2への送信と電池監視装置2から管理装置CUへの送信とを交互に繰り返している。
図4(a)の上段の信号波形に示すように、管理装置CUから電池監視装置2へ送信するデジタル信号の信号レベルと、電池監視装置2から管理装置CUへ送信するデジタル信号の信号レベルとが異なるように設定されている。
これは、電源回路16が電池監視装置2の動作用の電力を供給するか否かの切換えを管理装置CUから送られてくる信号によって行わせるためであり、電池監視装置2から管理装置CUへ送信する信号によってトランジスタ21のベースに現われる電圧は、トランジスタ21を「ON」させるための電圧(図4(a)において1点鎖線Pにて示す)よりも低くなるように設定されており、仮に電池監視装置2が暴走して電池監視装置2から送信出力を継続したままの状態となっても、その送信出力される信号ではトランジスタ21は「ON」とはならない。
電池監視装置2の送信回路14は、送信出力するデジタル信号の信号レベルがそのような信号レベルとなるように、電源「Vcc」の目標電圧及び抵抗14cの抵抗値を設定しており、更に、ダイオード18の順電圧による電圧降下も寄与している。
More specifically, a period obtained by adding the period indicated as “transmission signal of management device” and the period indicated as “transmission signal of battery monitoring signal” is defined as one period (constant), and the management apparatus CU receives the constant period. Transmission to the
As shown in the upper signal waveform of FIG. 4A, the signal level of the digital signal transmitted from the management device CU to the
This is to cause the
The
従って、そのままでは、「電池監視装置の送信信号」として示す期間に、電池監視装置2への動作用電力の供給が停止してしまうことになるが、「電池監視装置の送信信号」として示す期間にも、確実に電池監視装置2へ動作用電力が供給されるように、電源回路16の前記スイッチ制御回路SCにコンデンサ24が備えられている。
管理装置CUから電池監視装置2へ、1点鎖線P(図4(a)参照)で示すトランジスタ21が「ON」となる電圧よりも高くなる信号レベルのデジタル信号が送信されると、トランジスタ21が「ON」状態となることによって抵抗23の両端に発生する電圧によってコンデンサ24が充電される。
この充電によって、コンデンサ24の充電電圧は、図4(a)の下段に示すように変化する。尚、図4(a)の上段の信号波形と下段の信号波形とは時間軸を共通としてある。
Therefore, as it is, the supply of operating power to the
When a digital signal having a signal level that is higher than the voltage at which the
By this charging, the charging voltage of the
図4(a)において「電池監視装置の送信信号」として示す期間において電池監視装置2から管理装置CUへ通信用信号線3を経て送信するデジタル信号の信号レベルではトランジスタ21は「OFF」状態となりコンデンサ24への充電動作はなく、「電池監視装置の送信信号」として示す期間の信号レベルによってはコンデンサ24の充電電圧がトランジスタ26を「ON」状態(前記入り状態)とする電圧とはならないものであるが、その前の「管理装置の送信信号」として示す期間でコンデンサ24へ充電されており、その充電電圧は、トランジスタ26を「ON」状態(前記入り状態)とするための設定電圧である図4(a)の下段において1点鎖線Qで示す電圧よりも高い電圧を維持している。
「電池監視装置の送信信号」の期間に入って更に時間が経過すると、コンデンサ24の電荷は主として抵抗23を介して放電され、図4(a)の下段の信号波形に示すように低下して行く。
もしコンデンサ24の充電電圧が1点鎖線Qの設定電圧よりも低くなると、トランジスタ26は「OFF」状態(前記切り状態)となるが、その設定電圧よりも低くなる前に「管理装置の送信信号」として示す期間に入るため、トランジスタ26は継続して「ON」状態を維持する。
In the period shown as “transmission signal of the battery monitoring device” in FIG. 4A, the
When more time elapses after entering the “battery monitoring device transmission signal” period, the electric charge of the
If the charging voltage of the
換言すると、電池監視装置2から管理装置CUへ送信する期間(「電池監視装置の送信信号」として示す期間)における放電により低下するコンデンサ24の充電電圧が、「電池監視装置の送信信号」として示す期間が完了して、次の「管理装置の送信信号」の期間に入るまでは、トランジスタ26を「ON」状態とするための充電電圧(図4(a)の下段において1点鎖線Qで示す電圧よりも高い電圧)を維持するように、管理装置CUから電池監視装置2へ送信するデジタル信号の信号値及び信号レベル、並びに、コンデンサ24の放電時定数(主に、コンデンサ24の容量及び抵抗23の抵抗値により決まる)が設定されている。
より具体的には、図4(a)の上段の信号波形の「管理装置の送信信号」で示す期間内のデジタル信号を、先行の「電源保持信号」と後続の「通信データ」との組合わせで構成している。
In other words, the charging voltage of the
More specifically, a digital signal within a period indicated by “transmission signal of management device” in the upper signal waveform of FIG. 4A is a set of a preceding “power holding signal” and subsequent “communication data”. It consists of a combination.
この「電源保持信号」は何らかのデータを含むものではなく、コンデンサ24を的確に充電するための信号部分であり、それに引き続く「通信データ」の部分で各電池監視装置2へ送信したい実質的な通信データを含める。
「電源保持信号」の期間は、「通信データ」の期間中が無信号の状態でも、「電池監視装置の送信信号」で示す期間の間、コンデンサ24の充電電圧が1点鎖線Qで示す電圧を上回るように設定されることが好ましいが、実際には「通信データ」の期間中が無信号の状態となることはないので、それよりも若干短い期間でも良い。
このように構成することで、スイッチ制御回路SCは、管理装置CUから送信されてくる信号レベルのデジタル信号を受信したときに管理装置CUと電池監視装置2との間で相互に送受信可能となるようにトランジスタ26(スイッチ装置SW)を設定期間の間前記入り状態に維持させるように制御し、且つ、電池監視装置2から送信する信号レベルのデジタル信号によってはトランジスタ26を前記入り状態には維持させないように制御している。
This “power holding signal” does not include any data, but is a signal part for accurately charging the
The “power holding signal” period is the voltage indicated by the alternate long and short dash line Q during the period indicated by “battery monitoring device transmission signal” even during the period of “communication data”. Although it is preferable to set the value to be higher than the actual value, in actuality, there is no signalless state during the period of “communication data”, so a slightly shorter period may be used.
With this configuration, the switch control circuit SC can transmit and receive data between the management device CU and the
以上のようにして、管理装置CUから電池監視装置2へ一定周期で送信されるデジタル信号によってコンデンサ24が充電されることで、電池監視装置2へ動作用の電力が供給されている状態から、管理装置CUが電池監視装置2との通信を必要としない状態となって、電池監視装置2への信号送信を停止すると、図4(b)に示すように、最後の「管理装置の送信信号」として示す期間の完了後、コンデンサ24は、再度充電されないまま放電状態を維持して、それの充電電圧が低下し続ける。
そして、破線Rで示すタイミングで1点鎖線Qで示す電圧よりも低くなって、トランジスタ26は「OFF」状態となり、電源回路16の「Vcc出力」から出力される電源「Vcc」の電圧はグランド電位に低下して、組電池1からの電池監視装置2の動作用の電力の供給が切り状態となる。
As described above, when the
At the timing indicated by the broken line R, the voltage becomes lower than the voltage indicated by the one-dot chain line Q, the
〔管理装置CUと電池監視装置2との間の通信の概要〕
管理装置CUは、各電池モジュールBMから図示を省略する負荷機器へ電力を供給している状態において、定常的に各電池モジュールBMの電池監視装置2と通信を行い、各電池モジュールBMの組電池1の動作状態を電池監視装置2を通じて管理している。
一方、各電池モジュールBMから負荷機器への電力の供給が停止したときには、各電池監視装置2との通信を停止する。
[Outline of communication between management device CU and battery monitoring device 2]
In a state where power is being supplied from each battery module BM to a load device (not shown), the management device CU regularly communicates with the
On the other hand, when the supply of power from each battery module BM to the load device is stopped, communication with each
管理装置CUと電池監視装置2との間の通信形態は、先ず管理装置CUから図4(a)の上段側の信号波形において「管理装置の送信信号」として例示する信号を送信する。
この「管理装置の送信信号」は上述のように、「電源保持信号」と「通信データ」とにより構成され、この信号が通信用信号線3を経て管理装置CUの管理下にある全ての電池モジュールBMの電池監視装置2へ一斉に送信されることになる。
上記の「通信データ」の部分には、管理装置CUがデータの送信を要求する電池監視装置2を特定する識別情報が含まれており、各電池監視装置2は、管理装置CUから送られてきた上記の「通信データ」に自己の識別情報が含まれていれば、組電池1を構成する各単電池1aの電圧値やサーミスタ11の検出情報、更には、組電池1全体の発生電圧やそれらの検出情報から組電池1の動作状態を解析したデータ等を、デジタル信号として通信用信号線3へ送出する。いずれかの電池監視装置2から送出された信号は、全ての電池監視装置2の電源回路16の「制御入力」に入力されるが、上述のように、この入力信号によって電池監視装置2の動作用電力の供給状態が影響を受けることはない。
In the communication form between the management device CU and the
As described above, this “transmission signal of the management device” is composed of the “power holding signal” and “communication data”, and all the batteries that are managed by the management device CU via the communication signal line 3. The data is transmitted all at once to the
The “communication data” portion includes identification information for identifying the
各電池監視装置2は、上記の「通信データ」の部分に自己の識別情報が含まれていなければ何もしないので、図4(a)の上段側の信号波形において「電池監視装置の送信信号」として示す期間では、通信用信号線3上に管理装置CUにて指定された電池監視装置2から送出された信号が存在することになる。
管理装置CUは、上記「通信データ」に含まれる電池監視装置2の識別信号を順次に切換えて各電池監視装置2をスキャンする形態で、各電池モジュールBMの組電池1の情報を取得する。
電池モジュールBMから負荷機器への電力供給が停止して、電池モジュールBMの動作状態の管理が不要となった管理装置CUが各電池監視装置2への送信を停止すると、上述のように、各電池モジュールBMにおいて、組電池1から電池監視装置2への動作用の電力の供給が停止され、組電池1の放電を抑制して電池モジュールBMの非使用時の消費電力の低減が図れる。
Each
The management device CU acquires information on the assembled battery 1 of each battery module BM in such a manner that each
When the power supply from the battery module BM to the load device is stopped, and the management device CU that no longer needs to manage the operation state of the battery module BM stops transmission to each
〔別実施形態〕
以下、本発明の別実施形態を列記する。
(1)上記実施の形態では、管理装置CUから被管理装置RC(電池監視装置2)へ送信するデジタル信号の信号レベルと、被管理装置RCから管理装置CUへ送信するデジタル信号の信号レベルとの違いを、被管理装置RCへ動作用の電力を供給させるかさせないかの制御に利用する場合を例示しているが、受け取った信号が管理装置CUからのものかあるいは被管理装置RCからのものかを識別するための信号として利用しても良い。
[Another embodiment]
Hereinafter, other embodiments of the present invention will be listed.
(1) In the above embodiment, the signal level of the digital signal transmitted from the management device CU to the managed device RC (battery monitoring device 2), and the signal level of the digital signal transmitted from the managed device RC to the management device CU Is used to control whether or not to supply power for operation to the managed device RC. However, the received signal is from the management device CU or from the managed device RC. You may use as a signal for identifying whether it is a thing.
(2)上記実施の形態では、被管理装置RC(電池監視装置2)から管理装置CUへ送信する期間において、被管理装置RCへ動作用の電力が供給される状態を維持するために、スイッチ制御回路SCにコンデンサ24を備える場合を例示しているが、例えば、スイッチ制御回路SCにタイマー回路を備えて、管理装置CUから被管理装置RCへ送信されたデジタル信号を受け取ってからタイマー回路が設定期間の計時を完了するまでの間、トランジスタ26(スイッチ装置SW)を「ON」状態(前記入り状態)に維持させるように構成する等、上記実施形態のスイッチ制御回路SCと同様の機能を果たすための具体的な回路構成は種々に変更可能である。
(3)上記実施の形態では、被管理装置RC(電池監視装置2)と管理装置CUとの間の全範囲で通信用信号線3及びモジュール間接続線5の有線の信号線にて接続する場合を例示しているが、これらの信号線の途中箇所を無線通信により通信を行う構成とする場合にも本発明を適用できる。
(2) In the above embodiment, the switch is used to maintain the state in which power for operation is supplied to the managed device RC during the period of transmission from the managed device RC (battery monitoring device 2) to the management device CU. The case where the
(3) In the above embodiment, the communication signal line 3 and the
CU 管理装置
RC 被管理装置
SC スイッチ制御回路
SW スイッチ装置
3 通信用信号線
15 トランス
24 コンデンサ
CU management device RC managed device SC switch control circuit SW switch device 3 signal line for communication 15
Claims (4)
前記管理装置から前記被管理装置へ送信するデジタル信号と、前記被管理装置から前記管理装置へ送信するデジタル信号とが同一の信号線を共用して伝送されるように構成され、
前記管理装置から前記被管理装置へ送信するデジタル信号の信号レベルと、前記被管理装置から前記管理装置へ送信するデジタル信号の信号レベルとが異なるように設定されている通信システム。 A communication system in which a management device and a managed device managed by the management device are connected via a communication signal line and communicate by a digital signal,
The digital signal transmitted from the management device to the managed device and the digital signal transmitted from the managed device to the management device are configured to be transmitted using the same signal line,
A communication system in which a signal level of a digital signal transmitted from the management apparatus to the managed apparatus is set to be different from a signal level of a digital signal transmitted from the managed apparatus to the management apparatus.
前記通信用信号線を、複数の前記被管理装置で共用するように接続されている請求項1記載の通信システム。 One management device is configured to manage a plurality of the managed devices;
The communication system according to claim 1, wherein the communication signal line is connected so as to be shared by a plurality of the managed devices.
前記被管理装置に、前記被管理装置を動作させるための電力を供給する入り状態と前記電力の供給を停止する切り状態とに切換えるスイッチ装置と、前記管理装置から送信されてくる信号レベルのデジタル信号を受信したときに前記管理装置と前記被管理装置との間で相互に送受信可能となるように前記スイッチ装置を設定期間の間前記入り状態に維持させるように制御し且つ前記被管理装置から送信する信号レベルのデジタル信号によっては前記スイッチ装置を前記入り状態には維持させないように制御するスイッチ制御回路とが備えられている請求項1又は2記載の通信システム。 In the communication signal line, the transmission from the management device to the managed device and the transmission from the managed device to the management device are alternately performed,
A switch device that switches between an on state for supplying power to operate the managed device to the managed device and a off state for stopping the supply of power; and a digital signal level transmitted from the management device When the signal is received, the switch device is controlled to be maintained in the on state for a set period so that the management device and the managed device can transmit and receive each other, and from the managed device The communication system according to claim 1, further comprising: a switch control circuit that controls the switch device not to be maintained in the on state depending on a digital signal having a signal level to be transmitted.
前記スイッチ装置は、前記コンデンサの充電電圧が設定電圧よりも高いときに前記入り状態となり、前記コンデンサの充電電圧が設定電圧よりも低いときに前記切り状態となるように構成され、
前記被管理装置から前記管理装置へ前記通信用信号線を経て送信するデジタル信号の信号レベルは、前記コンデンサの充電電圧が前記スイッチ装置を前記入り状態とする電圧とはならない信号レベルに設定され、且つ、前記管理装置から前記被管理装置へ前記通信用信号線を経て送信するデジタル信号の信号値及び信号レベル並びに前記コンデンサの放電時定数は、前記被管理装置から前記管理装置へ送信する期間における放電により低下する前記コンデンサの充電電圧が、前記スイッチ装置を前記入り状態とする電圧を維持するように設定されている請求項3記載の通信システム。 The switch control circuit includes a capacitor charged by a digital signal transmitted from the management device to the managed device,
The switch device is configured to be in the on state when a charge voltage of the capacitor is higher than a set voltage, and to be in the off state when the charge voltage of the capacitor is lower than a set voltage.
The signal level of the digital signal transmitted from the managed device to the management device via the communication signal line is set to a signal level at which the charging voltage of the capacitor does not become a voltage for setting the switch device in the on state. In addition, the signal value and signal level of the digital signal transmitted from the management apparatus to the managed apparatus via the communication signal line and the discharge time constant of the capacitor are in the period of transmission from the managed apparatus to the management apparatus. The communication system according to claim 3, wherein a charging voltage of the capacitor that is lowered by discharging is set so as to maintain a voltage that sets the switch device in the on state.
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JP2013541314A (en) * | 2010-10-11 | 2013-11-07 | エルジー・ケム・リミテッド | Sequential ID setting method and system for multi-slave of battery pack |
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