JP2013214898A - 通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信装置における消費電力を削減することができる。
【解決手段】実施形態の通信装置は、他の通信装置の基準電位に従って、２本の信号線により伝送される差動信号を用いた前記他の通信装置との通信を行う通信装置であって、電源部と、通信部と、を備える。前記電源部は、前記２本の信号線により伝送される前記差動信号の論理和信号を電源信号として出力する。前記通信部は、前記電源部により出力された電源信号の電力により駆動されて、前記差動信号を用いて前記他の通信装置との通信を行う。
【選択図】図４

Description

本発明の実施形態は、通信装置に関する。

従来、電気自動車等においては、駆動用の電源として組電池装置を搭載しているものが知られている。ここで、組電池装置の一態様として、直列接続された複数の二次電池セルを有する組電池モジュールを複数用い、これらの組電池モジュールの二次電池セルを全て直列接続するとともに、各組電池モジュールを管理する電池管理装置を設け、この電池管理装置により組電池モジュール全体の電池パックにより供給可能な電力の電圧であるパック電圧およびパック電流、および組電池モジュールが有する二次電池セル毎の電圧であるセル電圧等を管理している。この場合において、電池管理装置は、いわゆるコンピュータとして構成されており、組電池モジュール全体で扱う電力系統とは電圧が大きく異なっているため、互いの通信は、電気的に絶縁された通信経路を介した絶縁通信を用いるのが一般的である。

ところで、組電池モジュールが有する組電池の電池電圧の電力により駆動する負荷（例えば、モータやインバータなど）は、電池管理装置側の基準電位に対して容量結合を発生する。また、電池管理装置も、同様に、絶縁通信によりｐＦオーダーで組電池モジュール側の基準電位に対して容量結合を発生する。そして、負荷を駆動させる際に発生する容量結合は、コモンモードノイズを発生させて、電池管理装置と組電池モジュールとの通信に用いられるシングル通信の成立を妨げる。そのため、電池管理装置と組電池モジュールとの通信には、差動通信（例えば、ＣＡＮ：Controller Area Networkなど）を用いるのが一般的である。

特開２０１１−７８２４９号公報

しかしながら、ディジーチェーン接続と呼ばれる接続方式で直列接続された組電池モジュール間において差動通信を行う場合、低電位側に接続された組電池モジュールは、高電位側に接続された組電池モジュールと通信するために、チャージポンプの電源により基準電位を上げる必要があるため、低電位側の組電池モジュールの組電池が脆弱で電力効率が悪くなり、消費電力も多くなる、という課題がある。

実施形態の通信装置は、他の通信装置の基準電位に従って、２本の信号線により伝送される差動信号を用いた前記他の通信装置との通信を行う通信装置であって、電源部と、通信部と、を備える。前記電源部は、前記２本の信号線により伝送される前記差動信号の論理和信号を電源信号として出力する。前記通信部は、前記電源部により出力された前記電源信号の電力により駆動されて、前記差動信号を用いて前記他の通信装置との通信を行う。

図１は、本実施形態にかかる通信装置を有する二次電池装置を備えた車両の模式図である。 図２は、本実施形態にかかる組電池監視回路の機能ブロックを示す図である。 図３は、本実施形態にかかる電池管理装置の全体ブロックを示す図である。 図４は、第１の実施形態にかかる組電池監視回路が備える通信部の構成を示す図である。 図５は、第１の実施形態にかかる組電池監視回路が備える通信部およびインタフェース回路が備える絶縁通信部の構成を示す図である。 図６は、第２の実施形態にかかる組電池監視回路が備える通信部の構成を示す図である。 図７は、第２の実施形態にかかる組電池監視回路が備える通信部およびインタフェース回路が備える絶縁通信部の構成を示す図である。

以下、本実施形態にかかる通信装置を有する二次電池装置および当該二次電池装置を備えた車両について図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、本実施形態にかかる通信装置を有する二次電池装置を備えた車両の模式図である。なお、図１においては、車両１００、車両１００への二次電池装置の搭載箇所、および車両１００の駆動モータなどは概略的に示している。

二次電池装置は、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）が互いに直列接続されて構成されている。ここで、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）は、それぞれ独立して着脱することが可能であり、メンテナンス等において、別の組電池モジュールと交換することができる。組電池モジュール１０１（１）は、組電池１１を有する。組電池モジュール１０１（２）は、組電池１２を有する。また、組電池モジュール１０１（３）は、組電池１３を有する。また、組電池モジュール１０１（４）は、組電池１４を有する。ここで、組電池１１は、直列接続された複数の二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）［ｘ：２以上の整数］を有する（図２参照）。なお、組電池１２〜１４は、組電池１１と同様の構成を有している。本実施形態では、二次電池装置は、４つの組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）を直列接続しているが、複数の組電池モジュールを直列接続するものであれば、これに限定するものではない。

二次電池装置が備える複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）のうち低電位側に接続された組電池モジュール１０１（１）の負極端子には、接続ライン３１の一方の端子が接続されている。接続ライン３１は、インバータ４０の負極入力端子に接続されている。

また、二次電池装置が備える複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）のうち高電位側に接続された組電池モジュール１０１（４）の正極端子には、接続ライン３２の一方の端子が、スイッチ装置３３を介して接続されている。接続ライン３２の他方の端子は、インバータ４０の正極入力端子に接続されている。

スイッチ装置３３は、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）に直列接続され、複数の組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の電気的な接続をオンまたはオフする。つまり、スイッチ装置３３は、オンすることにより、組電池１１〜１４間に電流を流す。本実施形態では、スイッチ装置３３は、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の組電池１１〜１４が有する二次電池セルへの充電が行われる際にオンするプリチャージスイッチＳＷＰ（図３参照）、組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）の出力を負荷に供給する際にオンするメインスイッチＳＷＭ（図３参照）を含む。より具体的には、メインスイッチＳＷＭは、二次電池セルへの充電が行われる際に二次電池セルへ供給される電力の電流（突入電流）が車両２側の負荷（例えば、モータ４５など）に流れ込むのを防止するために、二次電池セルへの充電が行なわれた後にオンする。これにより、突入電流によるメインスイッチＳＷＭの溶着を防止する。プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭは、リレー回路として構成されている。

インバータ４０は、入力された直流電圧をモータ駆動用の３相の交流（ＡＣ）の電圧に変換する。インバータ４０は、後述する電池管理装置（ＢＭＵ：Battery Management Unit）６０または車両１００の全体動作を制御するための電気制御装置７１からの制御信号に基づいて、交流の電圧への変換が制御される。インバータ４０の３相の出力端子は、モータ４５の各３相の入力端子に接続されている。モータ４５の駆動力（回転）は、例えば差動ギアユニットを介して、駆動輪ＷＲ，ＷＬに伝達される。

電池管理装置６０には、独立した外部電源７０が接続されている。外部電源７０は、例えば、車載アクセサリに電力を供給する定格１２Ｖの鉛蓄電池である。また、電池管理装置６０には、運転者などの操作入力に応答して車両全体の管理を行う電気制御装置７１も接続されている。

図２は、本実施形態にかかる組電池監視回路（ＶＴＭ：Voltage Temperature Monitoring）の機能ブロックを示す図である。図１および図２に示すように、組電池モジュール１０１（１）は、組電池１１と、組電池監視回路（ＶＴＭ）２１と、を有する。組電池モジュール１０１（２）は、組電池１２と、組電池監視回路２２と、を有する。組電池モジュール１０１（３）は、組電池１３と、組電池監視回路２３と、を有する。組電池モジュール１０１（４）は、組電池１４と、組電池監視回路２４と、を有する。なお、以下の説明では、主として、組電池モジュール１０１（１）の機能ブロックについて説明するが、組電池モジュール１０１（２）〜１０１（４）の機能ブロックも同様の構成となっている。

組電池監視回路２１は、第１通信部２１１と、第２通信部２１２と、を有している。第１通信部２１１は、組電池１１の電力により駆動し、コネクタ５１を介して電池管理装置６０と接続されている。一方、第２通信部２１２は、組電池監視回路２２と接続され、組電池モジュール１０１（１）よりも高電位側に接続された組電池モジュール１０１（２）が備える組電池監視回路２２の第１通信部２１１から供給された電力により駆動する。なお、組電池監視回路２１，２３を備えた組電池モジュール１０１（１），１０１（３）より高電位側に接続された組電池モジュール１０１（２），１０１（４）が備える組電池監視回路２２，２４は、組電池監視回路２１，２３と異なり、第２通信部２１２を有しない。

本実施形態では、組電池監視回路２１の第２通信部２１２と組電池監視回路２２の第１通信部２１１とを接続しかつ組電池監視回路２３の第２通信部２１２と組電池監視回路２４の第１通信部２１１とを接続するとともに、組電池監視回路２１，２３の第１通信部２１１が、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続されている。この場合、組電池監視回路２１，２２は互いの第１通信部２１１および第２通信部２１２を介して接続され双方向通信が可能であり、また組電池監視回路２３，２４も互いの第１通信部２１１および第２通信部２１２を介して接続され双方向通信が可能である。

より具体的には、組電池監視回路２１，２２を接続する場合、組電池監視回路２１の第１通信部２１１の情報入力出力端子は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続される。組電池監視回路２１の第２通信部２１２の情報入力出力端子は、組電池監視回路２２の第１通信部２１１の情報入力出力端子に接続される。

また、組電池監視回路２３，２４を接続する場合、組電池監視回路２３の第１通信部２１１の情報入力出力端子は、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続される。組電池監視回路２３の第２通信部２１２の情報入力出力端子は、組電池監視回路２４の第１通信部２１１の情報入力出力端子に接続される。

なお、本実施形態では、組電池監視回路２１，２３の第１通信部２１１が、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続されているが、これに限定するものではない。例えば、組電池監視回路２１〜２４の第１通信部２１１を、第１通信部２１１毎に設けられたコネクタを介して電池管理装置６０に接続しても良い。

または、組電池監視回路２１の第２通信部２１２と組電池監視回路２２の第１通信部２１１とを接続し、組電池監視回路２２の第２通信部（図示しない）と組電池監視回路２３の第１通信部２１１とを接続し、かつ組電池監視回路２３の第２通信部２１２と組電池監視回路２４の第１通信部２１１とを接続するとともに、組電池監視回路２１の第１通信部２１１を、コネクタ５１を介して電池管理装置６０に接続しても良い。

また、組電池監視回路２１は、電圧検出部２１３、温度検出部２１４、均等化処理部２１５、および診断用回路２１６を備えている。

均等化処理部２１５は、組電池１１が有する二次電池セル１１の電圧を均等化する均等化処理を行う。二次電池装置では、二次電池セルの充放電や温度のばらつきなどにより、組み合わされた二次電池セル間の電圧が不均等となってくることが知られている。二次電池セル間の電圧が不均等になることにより、二次電池装置としての機能を最大に発揮できるような効率の良い充放電を行うことができなくなってくる。

均等化処理せずに電圧が高い二次電池セルが存在する状態で充電を行うと、電圧が低い二次電池セルが満充電状態にならないまま、電圧が高い二次電池セルが早く満充電状態となり、全体充電が完了することがある。そこで、充電を行うに際して、均等化処理部２１５により、二次電池セル間の電圧を均等化処理する必要がある。

診断用回路２１６は、組電池モジュール１０１（１）の異常を通知する信号であって、予め設定された基本周波数でハイレベルまたはロウレベルに切り換わる脈動信号（矩形波信号）を出力する。

電圧検出部２１３は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）の二次電池セル毎の電圧（以下、セル電圧とする）を検出する。言い換えると、電圧検出部２１３は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）それぞれの端子間の電圧をセル電圧として検出する。そして、電圧検出部２１３は、検出した全てのセル電圧を表す電圧信号を出力する。

温度検出部２１４は、組電池１１が有する二次電池セル１１（１）〜１１（ｘ）の二次電池セル毎または複数の二次電池セルの近傍の温度を検出する。そして、温度検出部２１４は、検出した温度を表す温度信号を出力する。

図３は、本実施形態にかかる電池管理装置６０の全体ブロックを示す図である。図３に示すように、電池管理装置６０は、電流検出回路６０２と、コネクタ５１を介して組電池監視回路２１，２３の第１通信部２１１と接続されたインタフェース回路６０４と、組電池監視回路２１，２３の診断用回路２２０から出力された脈動信号および後述する制御回路ＣＴＲから送信されたアラート信号を受信しかつ組電池モジュール１０１（１）〜１０１（４）および電池管理装置６０における異常を表すアラート信号を出力するアラートシグナルプロセッサ６０５と、外部電源７０から電源電圧の電力が供給される電源供給管理部６０６と、スイッチ駆動回路６０８と、メモリ６０７と、二次電池装置の動作を制御する制御回路（ＭＰＵ：Micro Processing Unit）ＣＴＲと、を備えている。

メモリ６０７は、例えばＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable and Programmable Read Only Memory）である。メモリ６０７は、制御回路ＣＴＲの動作を規定するプログラムが記録されている。

組電池監視回路２１，２３からインタフェース回路６０４には、電圧検出部２１３から出力された電圧信号、温度検出部２１４から出力された温度信号、診断用回路２１６から出力された脈動信号等が、コネクタ５１を介して供給される。インタフェース回路６０４から組電池監視回路２１，２３には、制御回路ＣＴＲから入力されたロジック信号等がコネクタ５１を介して送信される。

インタフェース回路６０４は、電圧検出部２１３から出力された電圧信号、温度検出部２１４から出力された温度信号等を双方向シリアル通信により制御回路ＣＴＲに供給し、診断用回路２１６から出力された脈動信号をアラートシグナルプロセッサ６０５に供給する。

アラートシグナルプロセッサ６０５は、インタフェース回路６０４から供給された脈動信号および制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号が正常か異常かを判断する。脈動信号または制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号が正常である場合には、アラートシグナルプロセッサ６０５は、予め設定された周波数でハイレベルまたはロウレベルに切り換わるアラート信号を出力する。脈動信号または制御回路ＣＴＲから供給されたアラート信号がハイレベルに切り換わったままである場合には、アラートシグナルプロセッサ６０５は、例えば、正常時のロウレベルのアラート信号をハイレベルのアラート信号として出力する。

アラートシグナルプロセッサ６０５から出力されたアラート信号は、制御回路ＣＴＲ、スイッチ駆動回路６０８、およびコネクタＣＮ２を介して接続された電気制御装置７１に供給される。

スイッチ駆動回路６０８は、制御回路ＣＴＲの制御により、スイッチ装置３３のプリチャージスイッチＳＷＰの動作を制御する信号Ｓ１と、メインスイッチＳＷＭの動作を制御する信号Ｓ２とを出力する。

信号Ｓ１，Ｓ２は、コネクタＣＮ１を介してスイッチ装置３３（図１参照）に供給される。プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭは、信号Ｓ１，Ｓ２によってオンまたはオフするリレー回路である。

例えば、脈動信号が異常である場合には、制御回路ＣＴＲは、供給されたアラート信号により対応する組電池監視回路に異常があると判断し、スイッチ駆動回路６０８を制御して、プリチャージスイッチＳＷＰおよびメインスイッチＳＷＭをオフさせる。

電源供給管理部６０６は、電流検出回路６０２、アラートシグナルプロセッサ６０５、メモリ６０７、および制御回路ＣＴＲに電力を供給する。電源供給管理部６０６は、制御回路ＣＴＲへの電力の供給をオンまたはオフする切替回路６０６Ｓと、当該切替回路６０６Ｓに対して起動を指示するウェイクアップ信号を切替回路６０６Ｓに出力するタイマＴＭと、を備えている。

タイマＴＭには、外部電源７０により印加された１２Ｖの電源電圧がタイマＴＭの前段に配置されたＤＣ／ＤＣ変換回路ＣＡにより５Ｖの直流電圧に変換されて印加される。そして、タイマＴＭは、印加された５Ｖの直流電圧の電力により駆動して、切替回路６０６Ｓにウェイクアップ信号を出力する。切替回路６０６Ｓには、スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ、および制御回路ＣＴＲからの切替制御信号、タイマＴＭからのウェイクアップ信号、および外部電源７０からの電力が供給されている。

なお、タイマＴＭからのウェイクアップ信号は、設定された時間毎にハイレベルとなる信号である。ウェイクアップ信号がハイレベルとなるタイミングは制御回路ＣＴＲによって設定される。

ところで、電池管理装置６０には、コネクタＣＮ１を介して、電源電圧、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧが、外部電源７０、モータ４５の駆動およびモータ４５の停止を指示するスタートボタン（図示しない）が押下されたことを検知するスタート検知部（図示しない）、および外部充電器（図示しない）から供給されている。また、電池管理装置６０は、コネクタＣＮ２を介して、電気制御装置７１との間で信号の送信および受信を行っている。

スタート信号ＳＴＡは、スタート検知部（図示しない）によりスタートボタン（図示しない）が押下されたことが検知されるとハイレベルとなり、再度スタートボタン（図示しない）が押下されたことが検知されるとロウレベルとなる信号である。外部充電器信号ＣＨＧは、外部充電器が二次電池装置に接続されたらハイレベルとなり、接続が解除されたらロウレベルとなる信号である。ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧは、制御回路ＣＴＲにも供給されている。

なお、二次電池装置が車両以外の機器に搭載される場合には、スタート信号ＳＴＡは、二次電池装置が搭載された機器の電源オン操作が成された場合にハイレベルとなり、電源オフ操作が成された場合にはロウレベルとなる信号となる。

スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ、およびウェイクアップ信号のうち少なくとも１つがハイレベルとなることにより、切替回路６０６Ｓは、外部電源７０から印加された１２Ｖの電源電圧を内部のＤＣ／ＤＣ変換回路によって５Ｖの直流電圧に変換して、アラートシグナルプロセッサ６０５および制御回路ＣＴＲに印加する。

また、スタート信号ＳＴＡ、外部充電器信号ＣＨＧ、およびウェイクアップ信号のうち少なくとも１つがハイレベルとなることにより、切替回路６０６Ｓは、外部電源７０から印加された１２Ｖの電源電圧を内部のＤＣ／ＤＣ変換回路によって所定の大きさの直流電圧に変換して、電流検出回路６０２に印加する。

制御回路ＣＴＲには、タイマＴＭからウェイクアップ信号が供給され、コネクタＣＮ１を介してスタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧが供給される。そのため、制御回路ＣＴＲは、切替回路６０６Ｓにより５Ｖの直流電圧が印加された場合に、供給された信号のうちいずれの信号がハイレベルになったかを検出することにより、いずれの信号がハイレベルになったことにより切替回路６０６Ｓがオンされたかを検出することができる。いずれの信号により電力が供給されたかを検出できたら、制御回路ＣＴＲは、切替制御信号をハイレベルとし、切替回路６０６Ｓから電力が供給されている状態を維持させる。

また、制御回路ＣＴＲは、ウェイクアップ信号、スタート信号ＳＴＡ、および外部充電器信号ＣＨＧを監視し、全ての信号がロウレベルになると、切替制御信号をロウレベルとし、切替回路６０６Ｓをオフさせる。したがって、制御回路ＣＴＲ、アラートシグナルプロセッサ６０５、および電流検出回路６０２への電力の供給が停止される。

制御回路ＣＴＲは、エネルギー偏差算出部６０１および放電時間換算部６０３を備える。エネルギー偏差算出部６０１は、電圧検出部２１３から出力された電圧信号を、組電池監視回路２１，２３の第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４を介して取り込むとともに、電流検出回路６０２にから出力された電流信号を取り込む。

放電時間換算部６０３は、取り込まれた電圧信号が表すセル電圧が予め定めた特定電圧に到達するまでの到達時間と、取り込まれた電流信号が表す電流値とから二次電池セル間の容量差を算出し、算出した容量差および到達時間から、二次電池セルの残り容量を同じにするため（すなわち、均等化処理部２１５により均等化処理を行うため）の各二次電池セルの放電時間を算出する。

さらに、制御回路ＣＴＲは、組電池監視回路２１〜２４に動作を制御するための信号（例えば、ロジック信号）をインタフェース回路６０４に供給する。

次に、図４を用いて、組電池監視回路２１，２３が備える第２通信部２１２、および組電池監視回路２２，２４が備える第１通信部２１１の構成について説明する。図４は、第１の実施形態にかかる組電池監視回路が備える第１通信部および第２通信部の構成を示す図である。

なお、以下の説明では、組電池監視回路２１が備える第２通信部２１２および組電池監視回路２２が備える第１通信部２１１の構成について説明するが、組電池監視回路２３の第２通信部２１２および組電池監視回路２４が備える第１通信部２１１も同様の構成を有している。

第２通信部２１２（通信装置）は、第１通信部２１１（他の通信装置）の基準電位に従って、２本の信号線により伝送される差動信号を用いた第１通信部２１１との通信（以下、差動通信とする）を行う。なお、本実施形態では、第１通信部２１１における基準電位（つまり、組電池モジュール１０１（１），１０１（２）のうち高電位側に接続された組電池モジュール１０１（２）の基準電位）に従って差動通信を行う例について説明するが、これに限定するものではない。第１通信部２１１と第２通信部２１２とは、第２通信部２１２における基準電位（組電池モジュール１０１（１），１０１（２）のうち低電位側に接続された組電池モジュール１０１（１）の基準電位）に従って差動通信を行っても良い。

また、本実施形態では、第２通信部２１２と第１通信部２１１とは、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）などにより差動通信を行うものとし、第２通信部２１２がマスタ側（下位モジュール）として機能し、第１通信部２１１がスレーブ側（上位モジュール）として機能する。

第２通信部２１２と第１通信部２１１との間は、第２通信部２１２から出力される信号であって予め設定された周波数でハイレベルまたはロウレベルに切り換わる信号（以下、クロック差動信号とする）を伝送する２本の信号線３０１ａ，３０１ｂと、第２通信部２１２から出力されハイレベルまたはロウレベルに切り換わる差動信号（以下、第１差動信号とする）を伝送する２本の信号線３０２ａ，３０２ｂと、第１通信部２１１から出力されハイレベルまたはロウレベルに切り換わる差動信号（以下、第２差動信号とする）を伝送する２本の信号線３０３ａ，３０３ｂと、第１通信部２１１から出力され予め設定された周波数でハイレベルまたはロウレベルに切り換わり異常時においてハイレベルのアラート信号（以下、アラート差動信号とする）を伝送する２本の信号線３０４ａ，３０４ｂと、により接続されている。

より具体的には、クロック差動信号は、第２通信部２１２から出力され予め設定された周期でハイレベルまたはロウレベルに切り換わるクロック信号ＣＬＫ、および当該クロック信号ＣＬＫとは逆位相の信号である。

また、第１差動信号は、第２通信部２１２から出力されるデータ信号ＤＯ、および当該データ信号ＤＯとは逆位相の信号である。ここで、第２通信部２１２から出力されるデータ信号ＤＯは、インタフェース回路６０４を介して制御回路ＣＴＲから組電池監視回路２１に供給されたロジック信号などである。

また、第２差動信号は、第１通信部２１１から出力されるデータ信号ＤＯ、および当該データ信号ＤＯとは逆位相の信号である。ここで、第１通信部２１１から出力されるデータ信号ＤＯは、組電池監視回路２２の電圧検出部２１３から出力された電圧信号、組電池監視回路２２の温度検出部２１４から出力された温度信号などである。

また、アラート差動信号は、第１通信部２１１から出力され予め設定された周期でハイレベルまたはロウレベルに切り換わり、第１通信部２１１において異常が発生した場合にハイレベルのアラート信号ＡＬＴおよび当該アラート信号ＡＬＴとは逆位相の信号である。

まず、スレーブ側の第１通信部２１１について説明する。第１通信部２１１は、通信ＩＣ２１１ａ、第１差動コンパレータ２１１ｂ、第２差動コンパレータ２１１ｃ、第１バッファ２１１ｄ、第１インバータ２１１ｅ、第２バッファ２１１ｆ、第２インバータ２１１ｇ、第１コモンモードフィルタ２１１ｈ、および第２コモンモードフィルタ２１１ｉを備えている。

第１差動コンパレータ２１１ｂは、信号線３０１ａ，３０１ｂにより伝送されるクロック差動信号が入力される。そして、第１差動コンパレータ２１１ｂは、信号線３０１ａ，３０１ｂにより伝送されるクロック差動信号の差分を演算し、演算した差分をクロック信号ＣＬＫとして出力する。

第１コモンモードフィルタ２１１ｈは、信号線３０２ａ，３０２ｂそれぞれにコイルを接続して、各コイルに発生する磁束を合成することにより、各信号線３０２ａ，３０２ｂを伝送される第１差動信号に含まれるコモンモード信号（ノイズ）を選択的に除去する。

第２差動コンパレータ２１１ｃは、信号線３０２ａ，３０２ｂにより伝送される第１差動信号が入力される。そして、第２差動コンパレータ２１１ｃは、信号線３０２ａ，３０２ｂにより伝送される第１差動信号の差分を演算し、演算した差分をデータ信号ＤＩ（例えば、制御回路ＣＴＲから出力されたロジック信号など）として出力する。２本の信号線３０２ａ，３０２ｂを用いて第１差動信号を伝送する差動通信においては、２本の信号線３０２ａ，３０２ｂにより伝送される第１差動信号に対して同じコモンモード信号（ノイズ）が発生するが、２本の信号線３０２ａ，３０２ｂにより伝送される第１差動信号の差分を取ることにより、コモンモード信号の影響を相殺することができる。

第１バッファ２１１ｄは、通信ＩＣ２１１ａから出力されたデータ信号ＤＯ（例えば、電圧検出部２１３から出力された電圧信号、温度検出部２１４から出力された温度信号など）の増幅等を行って信号線３０３ａに第２差動信号として出力する。第１インバータ２１１ｅは、通信ＩＣ２１１ａから出力されたデータ信号ＤＯを反転させた信号（つまり、データ信号とは逆位相の信号）に変換して信号線３０３ｂに第２差動信号として出力する。

第２コモンモードフィルタ２１１ｉは、信号線３０３ａ，３０３ｂそれぞれにコイルを接続して、各コイルに発生する磁束を合成することにより、各信号線３０３ａ，３０３ｂを伝送される第２差動信号に含まれるコモンモード信号（ノイズ）を選択的に除去する。

第２バッファ２１１ｆは、通信ＩＣ２１１ａから出力されたアラート信号ＡＬＴの増幅等を行って信号線３０４ａにアラート差動信号として出力する。第２インバータ２１１ｇは、通信ＩＣ２１１ａから出力されたアラート信号ＡＬＴを反転させた信号（つまり、アラート信号ＡＬＴとは逆位相の信号）に変換して信号線３０４ｂにアラート差動信号として出力する。

通信ＩＣ２１１ａは、第１通信部２１１の基準電位に従って、ハイレベルまたはロウレベルに切り換わる差動信号を用いて第２通信部２１２との通信を行う通信部である。

本実施形態では、通信ＩＣ２１１ａは、第１差動コンパレータ２１１ｂから出力されたクロック信号ＣＬＫが入力される第１入力端子Ｔ１、第２差動コンパレータ２１１ｃから出力されたデータ信号ＤＩが入力される第２入力端子Ｔ２、第１バッファ２１１ｄおよび第１インバータ２１１ｅに対してデータ信号ＤＯを出力する第１出力端子Ｔ３、および第２バッファ２１１ｆおよび第２インバータ２１１ｇに対してアラート信号ＡＬＴを出力する第２出力端子Ｔ４を有している。

本実施形態では、通信ＩＣ２１１ａは、第１入力端子Ｔ１に入力されるクロック信号ＣＬＫを基準にして、第１通信部２１１の基準電位であるハイレベルまたはロウレベルに切り換わるデータ信号ＤＯ（例えば、電圧検出部２１３から出力された電圧信号、温度検出部２１４から出力された温度信号など）を第１出力端子Ｔ３から出力する。

また、通信ＩＣ２１１ａは、第２差動コンパレータ２１１ｃから、第１入力端子Ｔ１に入力されるクロック信号ＣＬＫを基準にして、第１通信部２１１の基準電位であるハイレベルまたはロウレベルに切り換わるデータ信号ＤＩ（例えば、制御回路ＣＴＲから出力されたロジック信号など）を、第２入力端子Ｔ２を介して受信する。

また、通信ＩＣ２１１ａは、予め設定された周期で、第１通信部２１１の基準電位であるハイレベルまたはロウレベルに切り換わり、第１通信部２１１において異常が発生した場合にハイレベルのアラート信号ＡＬＴを第２出力端子Ｔ４から出力する。

次に、マスタ側の第２通信部２１２について説明する。通信部２１２は、通信ＩＣ２１２ａ、第１バッファ２１２ｂ、第１インバータ２１２ｃ、第２バッファ２１２ｄ、第２インバータ２１２ｅ、第１差動コンパレータ２１２ｆ、第２差動コンパレータ２１２ｇ、第１コモンモードフィルタ２１２ｈ、第２コモンモードフィルタ２１２ｉ、電源部２１２ｊ、および第２電源部２１２ｍを備えている。

第１バッファ２１２ｂは、通信ＩＣ２１２ａから出力されたクロック信号ＣＬＫに対して増幅等を行ったクロック差動信号を信号線３０１ａに出力する。第１インバータ２１２ｃは、通信ＩＣ２１２ａから出力されたクロック信号ＣＬＫを反転させたクロック差動信号（つまり、クロック信号ＣＬＫとは逆位相の信号）に変換して信号線３０１ｂに出力する。

第２バッファ２１２ｄは、通信ＩＣ２１２から出力されたデータ信号ＤＯに対して増幅等を行った第１差動信号を信号線３０２ａに出力する。第２インバータ２１２ｅは、通信ＩＣ２１２ａから出力されたデータ信号ＤＯを反転させた第１差動信号（つまり、データ信号ＤＯとは逆位相の信号）に変換して信号線３０２ｂに出力する。

第１コモンモードフィルタ２１２ｈは、信号線３０２ａ，３０２ｂそれぞれにコイルを接続して、各コイルに発生する磁束を合成することにより、各信号線３０２ａ，３０２ｂを伝送される第１差動信号に含まれるコモンモード信号（ノイズ）を選択的に除去する。

第２コモンモードフィルタ２１２ｉは、信号線３０３ａ，３０３ｂそれぞれにコイルを接続して、各コイルに発生する磁束を合成することにより、各信号線３０３ａ，３０３ｂを伝送される第２差動信号に含まれるコモンモード信号（ノイズ）を選択的に除去する。

第１差動コンパレータ２１２ｆは、信号線３０３ａ，３０３ｂにより伝送される第２差動信号が入力される。そして、第１差動コンパレータ２１２ｆは、信号線３０３ａ，３０３ｂにより伝送される第２差動信号の差分を演算し、演算した差分をデータ信号ＤＩとして出力する。２本の信号線３０３ａ，３０３ｂを用いて第２差動信号を伝送する差動通信においては、信号線３０３ａにより伝送される第２差動信号と信号線３０３ｂにより伝送される第２差動信号に対して同じコモンモード信号（ノイズ）が発生するが、第２差動信号の差分を取ることにより、コモンモード信号の影響を相殺することができる。

第２差動コンパレータ２１２ｇは、信号線３０４ａ，３０４ｂにより伝送されるアラート差動信号が入力される。そして、第２差動コンパレータ２１２ｇは、信号線３０４ａ，３０４ｂにより伝送されるアラート差動信号の差分を演算し、演算した差分をアラート信号ＡＬＴとして出力する。

電源部２１２ｊは、２本の信号線３０３ａ，３０３ｂにより伝送される第２差動信号の論理和をとった信号（以下、論理和信号とする）を電源信号として出力する。本実施形態では、電源部２１２ｊは、２本の信号線３０３ａ，３０３ｂのうち一方の信号線３０３ａにアノード端子が接続された第１ダイオード２１２ｌと、第１ダイオード２１２lのカソード端子にカソード端子が共通接続された他方の信号線３０３ｂにアノード端子が接続された第２ダイオード２１２ｋと、を有する。

そして、電源部２１２ｊは、第１ダイオード２１２ｌから出力される第２差動信号の電位および第２ダイオード２１２ｋから出力される第２差動信号の論理和をとってハイレベルの論理和信号を電源信号として出力する。

第２電源部２１２ｍは、２本の信号線３０４ａ，３０４ｂにより伝送されるアラート差動信号の論理和をとった信号（以下、第２論理和信号とする）を第２電源信号として出力する。本実施形態では、第２電源部２１２ｍは、２本の信号線３０４ａ，３０４ｂのうち一方の信号線３０４ａにアノード端子が接続された第３ダイオード２１２ｏと、第３ダイオード２１２ｏのカソード端子にカソード端子が共通接続され２本の信号線３０４ａ，３０４ｂのうち他方の信号線３０４ｂにアノード端子が接続された第４ダイオード２１２ｎと、を有する。

そして、第２電源部２１２ｍは、第３ダイオード２１２ｏから出力されるアラート差動信号および第４ダイオード２１２ｎから出力されるアラート差動信号の論理和をとってハイレベルの第２論理和信号を第２電源信号として出力する。

通信ＩＣ２１２ａは、電源部２１２ｊにより出力された電源信号の電力により駆動されて、第１通信部２１１の基準電位に従って、差動信号を用いた第１通信部２１１との差動通信を行う通信部である。これにより、第２通信部２１２より基準電位が高い第１通信部２１１と通信を行う際に、第２通信部２１２における基準電位を昇圧するチャージポンプ電源などを用いて、第１通信部２１１における基準電位を生成する必要がないので、第２通信部２１２における消費電力を削減することができる。

さらに、第２通信部２１２に対して第１通信部２１１の基準電位を供給する方法として、信号線３０３ａ、３０３ｂにより伝送される第２差動信号の論理和信号を電源信号として用いることにより、第１通信部２１１から第２通信部２１２に電力を供給するための配線を設ける必要がなくなる。

また、通信ＩＣ２１２ａは、電源部２１２ｊにより出力された電源信号または第２電源部２１２ｍにより出力された第２電源信号により駆動されて、第１通信部２１１の基準電位に従って、差動信号を用いた第１通信部２１１との通信を行う。これにより、信号線３０３ａ，３０３ｂにより第２差動信号の伝送が行なわれておらず、電源部２１２ｊから電源信号が出力されていなくても、第２電源部２１２ｍにより出力された第２電源信号により駆動されて、第１通信部２１１の基準電位に従って差動通信を行うことができる。

本実施形態では、通信ＩＣ２１２ａは、第１通信部２１１の基準電位に従って、予め設定された周期でハイレベルまたはロウレベルに切り換わるクロック信号ＣＬＫを出力する出力端子ｔ１と、電源信号および第２電源信号のうち高い電力の信号が入力される入力端子ｔ２と、第２バッファ２１２ｄおよび第２インバータ２１２ｅに対するデータ信号ＤＯの出力および第１差動コンパレータ２１２ｆからのデータ信号ＤＩの入力が行われる入出力端子ｔ３と、第２差動コンパレータ２１２ｇから出力されたアラート信号ＡＬＴが入力される第２入力端子ｔ４と、を備える。

本実施形態では、通信ＩＣ２１２ａは、第１通信部２１１の基準電位に従って、出力端子ｔ１から出力するクロック信号ＣＬＫを元に、データ信号ＤＯ（例えば、制御回路ＣＴＲから出力されたロジック信号など）を入出力端子ｔ３から出力する。

また、通信ＩＣ２１２ａは、第１通信部２１１の基準電位に従って、出力端子ｔ１から出力するクロック信号ＣＬＫを元に、第１差動コンパレータ２１２ｆからデータ信号ＤＩ（例えば、電圧検出部２１３から出力された電圧信号、温度検出部２１４から出力された温度信号など）を、入出力端子ｔ３を介して受信する。

また、通信ＩＣ２１２ａは、第１通信部２１１の基準電位に従って、第２差動コンパレータ２１２ｇから、予め設定された周期でハイレベルまたはロウレベルに切り換わり、第１通信部２１１で異常が発生した場合にハイレベルのアラート信号ＡＬＴを、第２入力端子ｔ４を介して受信する。

次に、図５を用いて、組電池監視回路２１，２３が備える第１通信部２１１、およびインタフェース回路６０４が備える絶縁通信部４０１の構成について説明する。図５は、第１の実施形態にかかる組電池監視回路が備える第１通信部およびインタフェース回路が備える絶縁通信部の構成を示す図である。

なお、以下の説明では、組電池監視回路２１が備える第１通信部２１１およびインタフェース回路６０４が備える絶縁通信部４０１の構成について説明するが、組電池監視回路２３が備える第１通信部２１１も同様の構成を有している。また、組電池監視回路２１が備える第１通信部２１１の構成のうち、組電池監視回路２２が備える第１通信部２１１（図４参照）と同様の構成ついては同じ符号を付してその説明を省略する。また、インタフェース回路６０４が備える絶縁通信部４０１の構成のうち、組電池監視回路２１が備える第２側の通信部２１２（図４参照）と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。

本実施形態では、絶縁通信部４０１（通信装置）と第１通信部２１１（他の通信装置）とは、Ｉ２Ｃなどにより差動通信を行うものとし、絶縁通信部４０１がマスタ側（下位モジュール）として機能し、第１通信部２１１がスレーブ側（上位モジュール）として機能する。そして、絶縁通信部４０１と第１通信部２１１との間は、コネクタ５１を介して、信号線３０１ａ，３０１ｂ、信号線３０２ａ，３０２ｂ、信号線３０３ａ，３０３ｂ、信号線３０４ａ，３０４ｂ、およびＧＮＤ３０５により接続されているものとする。ＧＮＤ３０５は、電池管理装置６０側の接地電位を供給する。

組電池監視回路２１が備える第１通信部２１１の通信ＩＣ４０２は、第１入力端子Ｔ１、第２入力端子Ｔ２、第１出力端子Ｔ３、および第４出力端子Ｔ４に加えて、ＧＮＤ３０５が接続されたグランド端子Ｔ５を有している。

また、電池管理装置６０が備える絶縁通信部４０１の通信ＩＣ４０１ａは、出力端子ｔ１、入力端子ｔ２、入出力端子ｔ３、および第２入力端子ｔ４に加えて、ＧＮＤ３０５が接続されたグランド端子ｔ５を有している。

また、通信ＩＣ４０１ａは、電気的に絶縁された通信経路を介して、電池管理装置６０の各部（例えば、制御回路ＣＴＲ、アラートシグナルプロセッサ６０５など）と通信を行う。本実施形態では、通信ＩＣ４０１は、トランス回路などにより構成され、第１通信部２１１から、入出力端子ｔ３を介してデータ信号ＤＩの入力、第２入力端子ｔ４を介してアラート信号ＡＬＴの入力が行われると、トランス回路が有するコイルに電流が流れて、制御回路ＣＴＲにデータ信号ＤＩを送信し、アラートシグナルプロセッサ６０５にアラート信号ＡＬＴを送信する。

また、通信ＩＣ４０１ａは、制御回路ＣＴＲからデータ信号ＤＯが出力されると、トランス回路が有するコイルに電流が流れて、当該データ信号ＤＯを受信し、受信したデータ信号ＤＯを入出力端子ｔ３を介して出力する。

なお、本実施形態では、通信ＩＣ４０１ａは、トランス回路により構成されているが、電気的に絶縁された通信経路を介して電池管理装置６０と通信するものであれば、これに限定するものではない。例えば、通信ＩＣ４０１ａは、フォトカプラなどにより構成し、光により信号を送信する素子を用いることにより、電気的に絶縁された通信経路を介して、電池管理装置６０と通信を行っても良い。

このように、第１の実施形態の通信装置（第２通信部２１２、絶縁通信部４０１）によれば、２本の信号線により伝送される差動信号の論理和をとった論理和信号を電源信号として出力し、出力された電源信号の電力により駆動されて、他の通信装置（第１通信部２１１）の基準電位に従って、差動信号を用いて他の通信装置との通信を行うことにより、通信装置より基準電位が高い他の通信装置と通信を行う際に、通信装置における基準電位を昇圧するチャージポンプ電源などを用いて、他の通信装置における基準電位を生成する必要がないので、通信装置における消費電力を削減することができる。

（第２の実施形態）
本実施形態は、他の通信装置から受信する差動信号を伝送する２本の信号線が差動信号を伝送している間、他の通信装置に送信する差動信号を伝送する２本の信号線３０２ａ，３０２ｂをハイインピーダンスにするバッファを備えた例である。なお、以下の説明では、第１の実施形態と同様の構成については説明を省略し、第１の実施形態と異なる構成について説明する。

図６は、第２の実施形態にかかる組電池監視回路が備える第１通信部および第２通信部の構成を示す図である。本実施形態では、組電池監視回路２１が備える第２通信部６００は、図６に示すように、図４に示す第２通信部２１２の構成に加えて、バッファ６０１を有する。また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、第１通信部２１１から受信する第２差動信号を伝送する２本の信号線３０３ａ，３０３ｂと、第１通信部２１１に送信する第１差動信号を伝送する２本の信号線３０２ａ，３０２ｂと、が異なるものとする。

バッファ６０１は、第１通信部２１１から受信する第２差動信号を伝送する２本の信号線３０３ａ，３０３ｂが第２差動信号を伝送している間、第１通信部２１１に送信する第１差動信号を伝送する２本の信号線３０２ａ，３０２ｂをハイインピーダンスにする。

本実施形態では、バッファ６０１は、入出力端子ｔ３に接続されたゲートバッファなどにより構成され、信号線３０３ａ，３０３ｂにより第２差動信号が伝送されて、電源部２１２ｊから電源信号が出力されて電力が供給された場合に（つまり、第１通信部２１１へのデータ信号ＤＯの出力をハイインピーダンスにすることを指示する信号レベルであるハイレベルがゲート端子に入力された場合）、信号線３０２ａ，３０２ｂをハイインピーダンスにする。

図７は、第２の実施形態にかかる組電池監視回路が備える第１通信部およびインタフェース回路が備える絶縁通信部の構成を示す図である。本実施形態では、インタフェース回路６０４が備える絶縁通信部７００が、図５に示す構成に加えて、バッファ６０１を備える点において異なる。なお、絶縁通信部７００が備えるバッファ６０１は、図５に示すバッファ６０１と同様である。

このように、第２の実施形態の通信装置（第２通信部２１２、絶縁通信部４０１）によれば、他の通信装置（第１通信部２１１）から受信する差動信号を伝送する２本の信号線が差動信号を伝送している間、他の通信装置に送信する差動信号を伝送する２本の信号線をハイインピーダンスにするバッファを備えることにより、通信装置（上位モジュール）に対して第１差動信号を伝送できないことを認識させることができる。

以上説明したとおり、第１，２の実施形態によれば、通信装置における消費電力を削減することができる。

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

２１２ 通信部
２１２ａ，４０１ａ 通信ＩＣ
２１２ｄ 第２バッファ
２１２ｅ 第２インバータ
２１２ｆ 第１差動コンパレータ
２１２ｊ 電源部
２１２ｋ，２１２ｎ 第２ダイオード
２１２ｌ，２１２ｏ 第１ダイオード
２１２ｍ 第２電源部
３０２ａ，３０２ｂ，３０３ａ，３０３ｂ 信号線
４０１ 絶縁通信部
６０１ バッファ

Claims (5)

1. 他の通信装置の基準電位に従って、２本の信号線により伝送される差動信号を用いた前記他の通信装置との通信を行う通信装置であって、
   前記２本の信号線により伝送される前記差動信号の論理和信号を電源信号として出力する電源部と、
   前記電源部により出力された前記電源信号の電力により駆動されて、前記差動信号を用いて前記他の通信装置との通信を行う通信部と、
   を備えた通信装置。
2. ２本の第２信号線により伝送され予め設定された周期でハイレベルまたはロウレベルに切り換わるアラート差動信号の第２論理和信号を第２電源信号として出力する第２電源部を備え、
   前記通信部は、前記電源部により出力された前記電源信号または前記第２電源部により出力された前記第２電源信号により駆動される請求項１に記載の通信装置。
3. 前記電源部は、前記２本の信号線のうち一方の信号線にアノード端子が接続された第１ダイオードと、前記第１ダイオードのカソード端子にカソード端子が共通接続され前記２本の信号線のうち他方の信号線にアノード端子が接続された第２ダイオードと、を有する請求項１または２に記載の通信装置。
4. 前記第２電源部は、前記２本の第２信号線のうち一方の第２信号線にアノード端子が接続された第３ダイオードと、前記第３ダイオードのカソード端子にカソード端子が共通接続され前記２本の第２信号線のうち他方の第２信号線にアノード端子が接続された第４ダイオードと、を有する請求項２に記載の通信装置。
5. 前記他の通信装置から受信する前記差動信号を伝送する前記２本の信号線と、前記他の通信装置に送信する前記差動信号を伝送する前記２本の信号線と、が異なる場合、前記他の通信装置から受信する前記差動信号を伝送する前記２本の信号線が前記差動信号を伝送している間、前記他の通信装置に送信する前記差動信号を伝送する前記２本の信号線をハイインピーダンスにするバッファを備え、
   前記電源部は、前記他の通信装置から受信する前記差動信号を伝送する前記２本の信号線により伝送される前記差動信号の前記論理和信号を前記電源信号として出力する請求項１から４のいずれか一に記載の通信装置。

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