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技術 信号変換装置、処理装置、通信システムおよび信号変換方法

出願人 ラピスセミコンダクタ株式会社
発明者 北幸宏
出願日 2016年7月1日 (4年6ヶ月経過) 出願番号 2016-131928
公開日 2018年1月11日 (2年11ヶ月経過) 公開番号 2018-007040
状態 特許登録済
技術分野 情報転送方式 直流方式デジタル伝送 測定値信号、等のための伝送方式
主要キーワード SPI信号 信号通信路 SPI通信 セル選択スイッチ 絶縁素子 連続パルス 立ち下りエッジ 制御対象装置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (9)

課題

伝送路における信号劣化の影響を低減する。

解決手段

信号変換装置は、第1の信号線を介して入力されるクロック信号、第2の信号線を介して入力されるデータ信号、および第3の信号線を介して入力される制御信号に基づいて第1のパルス列および第2のパルス列からなるパルス信号に変換する第1の変換部と、第1のパルス列を第4の信号線に送出するとともに第2のパルス列を第5の信号線に送出する送信部と、を含む。制御信号は、レベル遷移によって制御対象装置アクティブ状態または非アクティブ状態移行させる信号であり、第1の変換部は、制御信号のレベル遷移に応答して第1のパルス列および第2のパルス列の少なくとも一方に連続パルスを含める。

概要

背景

複数の電池セル直列接続して構成される組電池各電池セルの状態を監視する電池監視システムが知られている。電池監視システムは、例えば、各電池セルの電圧等を測定する処理装置と、処理装置に対して測定データの読み出し指令等を含む各種の指令を与える制御装置と、制御装置と処理装置とを接続する伝送路と、を含んで構成されている。このような構成の電池監視システムにおいて、処理装置と制御装置との間の通信方式に関する技術として、以下の技術が知られている。

例えば、特許文献1には、標準のSPI(Serial Peripheral Interface)信号を送信側でパルス信号に変換し、受信側でパルス信号から標準のSPI信号に変換することが記載されている。送信側では、SPI信号を構成するチップセレクト信号を、比較的パルス幅の大きいパルス信号に変換し、クロックでのラッチエッジデータ信号を、比較的パルス幅の小さいパルス信号に変換する。一方、受信側では、比較的パルス幅の大きいパルス信号をチップセレクト信号に変換し、比較的パルス幅の小さいパルス信号をデータ信号およびクロック信号に変換している。

また、特許文献2には、組電池制御部と、直列に接続された複数の単電池制御部と、を備えたシステムが記載されている。このシステムにおいて、組電池制御部から送信された信号は絶縁素子および信号通信路を介して初段の単電池制御部に入力され、初段の単電池制御部の出力は信号通信路を介して次段の単電池制御部に入力され、最終段の単電池制御部の出力は、絶縁素子および信号通信路を介して組電池制御部へと伝送される。

概要

伝送路における信号劣化の影響を低減する。信号変換装置は、第1の信号線を介して入力されるクロック信号、第2の信号線を介して入力されるデータ信号、および第3の信号線を介して入力される制御信号に基づいて第1のパルス列および第2のパルス列からなるパルス信号に変換する第1の変換部と、第1のパルス列を第4の信号線に送出するとともに第2のパルス列を第5の信号線に送出する送信部と、を含む。制御信号は、レベル遷移によって制御対象装置アクティブ状態または非アクティブ状態移行させる信号であり、第1の変換部は、制御信号のレベル遷移に応答して第1のパルス列および第2のパルス列の少なくとも一方に連続パルスを含める。

目的

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、伝送路における信号劣化の影響を低減することを目的とする

効果

実績

技術文献被引用数
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牽制数
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請求項1

第1の信号線を介して入力されるクロック信号、第2の信号線を介して入力されるデータ信号、および第3の信号線を介して入力される制御信号に基づいて第1のパルス列および第2のパルス列からなるパルス信号に変換する第1の変換部と、前記第1のパルス列を第4の信号線に送出するとともに前記第2のパルス列を第5の信号線に送出する送信部と、を含み、前記制御信号は、レベル遷移によって制御対象装置アクティブ状態または非アクティブ状態移行させる信号であり、前記第1の変換部は、前記制御信号のレベル遷移に応答して前記第1のパルス列および前記第2のパルス列の少なくとも一方に連続パルスを含める信号変換装置

請求項2

前記第1の変換部は、前記制御信号のレベル遷移としての立ち上がりに応答して前記第1のパルス列および前記第2のパルス列のいずれか一方に連続パルスを含め、前記制御信号のレベル遷移としての立ち下がりに応答して前記第1のパルス列および前記第2のパルス列のいずれか他方に連続パルスを含める請求項1に記載の信号変換装置。

請求項3

前記第1の変換部は、前記制御信号のレベル遷移に応答して前記第1のパルス列および前記第2のパルス列のいずれか一方に第1の連続パルスを含め、第1の連続パルスの終了後に前記第1のパルス列および前記第2のパルス列のいずれか他方に第2の連続パルスを含める請求項1に記載の信号変換装置。

請求項4

前記連続パルスは、前記制御対象装置のうちのいずれかを指定する指定情報を含んでいる請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の信号変換装置。

請求項5

請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の信号変換装置から送信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を前記クロック信号、前記データ信号および前記制御信号に変換する第2の変換部と、前記第2の変換部によって変換された前記クロック信号、前記データ信号および前記制御信号に基づいて所定の処理を行う処理部と、を含む処理装置

請求項6

前記受信部によって受信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を送信する送信部を更に含む請求項5に記載の処理装置。

請求項7

前記処理部は、前記所定の処理として電池セルセル電圧を測定する請求項5または請求項6に記載の処理装置。

請求項8

第1の信号線を介して入力されるクロック信号、第2の信号線を介して入力されるデータ信号、および第3の信号線を介して入力される制御信号に基づいて第1のパルス列および第2のパルス列からなるパルス信号に変換する第1の変換部と、前記第1のパルス列を第4の信号線に送出するとともに前記第2のパルス列を第5の信号線に送出する送信部と、を含む信号変換装置と、前記信号変換装置から送信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を受信する受信部と、前記受信部で受信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を前記クロック信号、前記データ信号および前記制御信号に変換する第2の変換部と、前記第2の変換部によって変換された、前記クロック信号、前記データ信号および前記制御信号に基づいて所定の処理を行う少なくとも1つ処理部と、を含む処理装置と、を備え、前記制御信号は、レベル遷移によって前記処理装置をアクティブ状態または非アクティブ状態に移行させる信号であり、前記第1の変換部は、前記制御信号のレベル遷移に応答して前記第1のパルス列および前記第2のパルス列の少なくとも一方に連続パルスを含める通信ステム

請求項9

前記処理装置は、前記受信部で受信した前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を送信する送信部を更に含む請求項8に記載の通信システム。

請求項10

前段の処理装置の送信部と後段の処理装置の受信部とが接続された複数の処理装置を含む請求項9に記載の通信システム。

請求項11

前記複数の処理装置のうち初段の処理装置は、前記信号変換装置から送信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を受信し、前記複数の処理装置のうち前記初段の処理装置以外の処理装置は、隣接する前段の処理装置から送信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を受信する請求項10に記載の通信システム。

請求項12

前記複数の処理装置の各々は、自己の処理部によって取得されたデータまたは前段の処理装置から送信されたデータを自己の送信部から送信し、前記複数の処理装置のうち、最終段の処理装置は、自己の処理部によって取得されたデータまたは前段の処理装置から送信されたデータを前記信号変換装置に送信する請求項11に記載の通信システム。

請求項13

前記複数の処理装置の各々において、前記処理部が前記所定の処理として電池セルのセル電圧を測定する請求項10から請求項12のいずれか1項に記載の通信システム。

請求項14

前記データ信号は、前記複数の処理装置のいずれかを指定する指定情報を含み、前記複数の処理装置の各々は、自己の第2の変換部によって変換された前記データ信号に含まれる指定情報が自己を指定する場合に前記所定の処理を行う請求項10から請求項13のいずれか1項に記載の通信システム。

請求項15

第1の信号線を介して入力されるクロック信号、第2の信号線を介して入力されるデータ信号、および第3の信号線を介して入力される制御信号に基づいて第1のパルス列および第2のパルス列からなるパルス信号に変換する変換ステップを含み、前記制御信号は、レベル遷移によって制御対象装置をアクティブ状態または非アクティブ状態に移行させる信号であり、前記変換ステップにおいて、前記制御信号のレベル遷移に応答して前記第1のパルス列および前記第2のパルス列の少なくとも一方に連続パルスを含める信号変換方法

技術分野

0001

開示の技術は、信号変換装置処理装置通信ステムおよび信号変換方法に関する。

背景技術

0002

複数の電池セル直列接続して構成される組電池各電池セルの状態を監視する電池監視システムが知られている。電池監視システムは、例えば、各電池セルの電圧等を測定する処理装置と、処理装置に対して測定データの読み出し指令等を含む各種の指令を与える制御装置と、制御装置と処理装置とを接続する伝送路と、を含んで構成されている。このような構成の電池監視システムにおいて、処理装置と制御装置との間の通信方式に関する技術として、以下の技術が知られている。

0003

例えば、特許文献1には、標準のSPI(Serial Peripheral Interface)信号を送信側でパルス信号に変換し、受信側でパルス信号から標準のSPI信号に変換することが記載されている。送信側では、SPI信号を構成するチップセレクト信号を、比較的パルス幅の大きいパルス信号に変換し、クロックでのラッチエッジデータ信号を、比較的パルス幅の小さいパルス信号に変換する。一方、受信側では、比較的パルス幅の大きいパルス信号をチップセレクト信号に変換し、比較的パルス幅の小さいパルス信号をデータ信号およびクロック信号に変換している。

0004

また、特許文献2には、組電池制御部と、直列に接続された複数の単電池制御部と、を備えたシステムが記載されている。このシステムにおいて、組電池制御部から送信された信号は絶縁素子および信号通信路を介して初段の単電池制御部に入力され、初段の単電池制御部の出力は信号通信路を介して次段の単電池制御部に入力され、最終段の単電池制御部の出力は、絶縁素子および信号通信路を介して組電池制御部へと伝送される。

先行技術

0005

米国特許出願公開第2012/0275527号明細書
特開2015−219980号公報

発明が解決しようとする課題

0006

特許文献1に記載のように、受信側において、パルス信号のパルス幅によって、チップセレクト信号と、クロック信号およびデータ信号とを区別する方式によれば、例えばパルス信号が伝送路を通過している間に劣化してパルス幅が変動した場合には、受信側においてパルス信号から元のSPI信号に変換することが困難となる。これを回避するためには、パルス信号において、パルス幅の長い部分とパルス幅の短い部分のパルス幅の差分を大きくとる必要があり、1データまたは1コマンドあたりの伝送時間が長くなる。また、受信側においては、ノイズフィルタ波形成形回路を、パルス幅の大きいパルス用とパルス幅の小さいパルス用の2種類用意する必要があり、高コストになる。

0007

本発明は、上記した点に鑑みてなされたものであり、伝送路における信号劣化の影響を低減することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

本発明に係る信号変換装置は、第1の信号線を介して入力されるクロック信号、第2の信号線を介して入力されるデータ信号、および第3の信号線を介して入力される制御信号に基づいて第1のパルス列および第2のパルス列からなるパルス信号に変換する第1の変換部と、前記第1のパルス列を第4の信号線に送出するとともに前記第2のパルス列を第5の信号線に送出する送信部と、を含む。前記制御信号は、レベル遷移によって制御対象装置アクティブ状態または非アクティブ状態移行させる信号であり、前記第1の変換部は、前記制御信号のレベル遷移に応答して前記第1のパルス列および前記第2のパルス列の少なくとも一方に連続パルスを含める。

0009

本発明に係る処理装置は、前記信号変換装置から送信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を前記クロック信号、前記データ信号および前記制御信号に変換する第2の変換部と、前記第2の変換部によって変換された前記クロック信号、前記データ信号および前記制御信号に基づいて所定の処理を行う処理部と、を含む。

0010

本発明に係る通信システムは、第1の信号線を介して入力されるクロック信号、第2の信号線を介して入力されるデータ信号、および第3の信号線を介して入力される制御信号に基づいて第1のパルス列および第2のパルス列からなるパルス信号に変換する第1の変換部と、前記第1のパルス列を第4の信号線に送出するとともに前記第2のパルス列を第5の信号線に送出する送信部と、を含む信号変換装置と、前記信号変換装置から送信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を受信する受信部と、前記受信部で受信された前記第1のパルス列および前記第2のパルス列を前記クロック信号、前記データ信号および前記制御信号に変換する第2の変換部と、前記第2の変換部によって変換された、前記クロック信号、前記データ信号および前記制御信号に基づいて所定の処理を行う少なくとも1つ処理部と、を含む処理装置と、を備える。前記制御信号は、レベル遷移によって前記処理装置をアクティブ状態または非アクティブ状態に移行させる信号であり、前記第1の変換部は、前記制御信号のレベル遷移に応答して前記第1のパルス列および前記第2のパルス列の少なくとも一方に連続パルスを含める。

0011

本発明に係る信号変換方法は、第1の信号線を介して入力されるクロック信号、第2の信号線を介して入力されるデータ信号、および第3の信号線を介して入力される制御信号に基づいて第1のパルス列および第2のパルス列からなるパルス信号に変換する変換ステップを含む。前記制御信号は、レベル遷移によって制御対象装置をアクティブ状態または非アクティブ状態に移行させる信号であり、前記変換ステップにおいて、前記制御信号のレベル遷移に応答して前記第1のパルス列および前記第2のパルス列の少なくとも一方に連続パルスを含める。

発明の効果

0012

本発明によれば、伝送路における信号劣化の影響を低減することが可能となる。

図面の簡単な説明

0013

本発明の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態に係る信号変換装置の変換部に入力される、SPI規格準拠した、クロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSの一例を示す図である。
本発明の実施形態に係る信号変換装置の変換部から出力される第1のパルス列および第2のパルス列の一例を示す図である。
本発明の実施形態に係る信号変換装置の変換部から出力される第1のパルス列および第2のパルス列の他の例を示す図である。
本発明の他の実施形態に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
比較例に係る通信システムの構成を示すブロック図である。
本発明の実施形態に係る電池監視システムの構成を示す図である。
本発明の実施形態に係る処理装置の構成の一例を示すブロック図である。

実施例

0014

以下、本発明の実施形態の一例を図面を参照しつつ説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。

0015

[第1の実施形態]
図1は、本発明の実施形態に係る通信システム1の構成を示すブロック図である。通信システム1は、制御装置10、信号変換装置20、処理装置30および伝送路50を含んで構成されている。

0016

制御装置10は、SPI通信方式を用いて、処理装置30に対して各種の指令を与える。すなわち、制御装置10はSPI通信方式におけるマスタ装置として機能し、処理装置30はSPI通信方式におけるスレーブ装置として機能する。制御装置10は、CPU(Central Processing Unit)、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)等を備えたコンピュータで構成されている。制御装置10は、クロック信号SCK、データ信号MOSI、チップセレクト信号CSを用いて処理装置30に対して各種の指令を与える。当該指令に基づいて処理装置30から送信されたデータ信号MISOは、制御装置10によって受信される。

0017

クロック信号SCKは、処理装置30の動作タイミングを制御する信号である。すなわち、処理装置30は、クロック信号SCKに同期して動作する。データ信号MOSIは、処理装置30に対する指令を含む。また複数の処理装置30を備えたシステムにおいては、データ信号MOSIは、複数の処理装置30のうちの1つを指定する指定情報を含み得る。チップセレクト信号CSは、レベル遷移によって処理装置30をアクティブ状態または非アクティブ状態に移行させる信号である。本実施形態において、チップセレクト信号CSがローレベル遷移することで処理装置30はアクティブ状態に移行し、チップセレクト信号CSがハイレベルに遷移することで処理装置30は非アクティブ状態に移行する。処理装置30は、チップセレクト信号CSがローレベルを呈する間、アクティブ状態を維持する。

0018

制御装置10から出力された、クロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSは、それぞれ、信号線L1、L2およびL3を介して信号変換装置20に供給される。データ信号MISOは、信号線L6を介して制御装置10に供給される。

0019

信号変換装置20は、変換部21、送信部22および受信部23を含んで構成されている。変換部21は、信号線L1〜L3を介して入力されたクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSを統合して第1のパルス列P1および第2のパルス列P2からなるパルス信号に変換する。送信部22は、第1のパルス列P1を信号線L4に送出するとともに、第2のパルス列P2を信号線L5に送出する。このように、制御装置10から出力されるクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSは、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2からなるパルス信号に変換されて伝送路50を通過する。

0020

伝送路50は、信号変換装置20と処理装置30との間で通信を行うための線路である。伝送路50は、信号変換装置20と処理装置30とを絶縁するための結合素子51を備えており、伝送路50を通過する信号の直流成分が結合素子51によって除去される。結合素子51として、例えば、フォトカプラアイソレータトランスまたはキャパシタ等を用いることができる。信号線L4に送出された第1のパルス列P1および信号線L5に送出された第2のパルス列P2は、それぞれ、結合素子51を介して信号線L7および信号線L8に伝達され、処理装置30に供給される。

0021

処理装置30は、受信部31、送信部32、変換部33および処理部34を有する。受信部31は、信号線L7およびL8を介して入力される第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を受信し、これを変換部33に供給する。

0022

変換部33は、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を、元のクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSに変換する。すなわち、変換部33は、信号変換装置20の変換部21における変換処理とは逆の変換処理を行う。変換部33は、変換処理によって復元されたクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSを処理部34に供給する。

0023

処理部34は、変換部33から供給されたクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSに基づいて所定の処理を行う。すなわち、処理部34は、チップセレクト信号CSがローレベルに遷移することでアクティブ状態となり、クロック信号SCKに同期して、データ信号MOSIに含まれる指令に応じた処理を行う。

0024

処理部34が、当該指令に応じた処理を行うことにより取得されたデータを含むデータ信号MISOは、変換部33によってパルス信号に変換され、伝送路50を介して信号変換装置20に供給される。信号変換装置20は、処理装置30から供給されたパルス信号を受信部23において受信し、変換部21において元のデータ信号MISOに変換し、これを信号線L6を介して制御装置10に供給する。

0025

図2Aは、信号変換装置20の変換部21に入力される、SPI規格に準拠した、クロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSの一例を示す図である。図2Bは、信号変換装置20の変換部21から出力される第1のパルス列P1および第2のパルス列P2の一例を示す図である。図2Aにおける信号部分A1は、図2Bにおける信号部分B1に対応し、図2Aにおける信号部分A2は、図2Bにおける信号部分B2に対応し、図2Aにおける信号部分A3は、図2Bにおける信号部分B3に対応し、図2Aにおける信号部分A4は、図2Bにおける信号部分B4に対応する。

0026

信号変換装置20の変換部21は、入力されるチップセレクト信号CSのハイレベルからローレベルへの遷移、すなわち立ち下りエッジ(信号部分A1)に応答して第2のパルス列P2に連続パルスを含める(信号部分B1)。また、信号変換装置20の変換部21は、入力されるチップセレクト信号CSのローレベルからハイレベルへの遷移、すなわち立ち上がりエッジ(信号部分A2)に応答して第1のパルス列P1に連続パルスを含める(信号部分B2)。なお、連続パルスとは、ローレベルからハイレベルへの遷移およびハイレベルからローレベルへの遷移の少なくとも一方が、所定期間内に2回以上生じることを意味する。

0027

また、信号変換装置20の変換部21は、クロック信号SCKの立ち上がりエッジが生じるタイミングにおいてデータ信号MOSIがハイレベルであること(信号部分A3)に応答して、第1のパルス列P1に1パルス含め、これに続いて第2のパルス列P2に1パルス含める(信号部分B3)。すなわち、第1のパルス列P1に含められた1パルスが第2のパルス列P2に含められた1パルスに対して時間的に先行する。

0028

また、信号変換装置20の変換部21は、クロック信号SCKの立ち上がりエッジが生じるタイミングにおいてデータ信号MOSIがローレベルであること(信号部分A4)に応答して、第2のパルス列P2に1パルス含め、これに続いて第1のパルス列P1に1パルス含める(信号部分B4)。すなわち、第2のパルス列P2に含められた1パルスが第1のパルス列P1に含められた1パルスに対して時間的に先行する。

0029

本実施形態において、チップセレクト信号CSに応答して第1のパルス列および第2のパルス列に含められる連続パルスの各パルスと、クロック信号SCKおよびデータ信号MOSIに応答して第1のパルス列P1および第2のパルス列P2に含められる各パルスのパルス幅は同じである。

0030

処理装置30の変換部33は、信号変換装置20の変換部21における変換処理とは逆の変換処理を行うことで、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2に基づいてクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSを復元する。すなわち、処理装置30の変換部33は、第2のパルス列P2に含まれる連続パルスに応答して、チップセレクト信号CSのハイレベルからローレベルへの遷移を復元し、第1のパルス列P1に含まれる連続パルスに応答して、チップセレクト信号CSのローレベルからハイレベルへの遷移を復元する。処理装置の変換部33は、第1のパルス列P1または第2のパルス列P2において、ローレベルからハイレベルへの遷移およびハイレベルからローレベルへの遷移の少なくとも一方が所定期間内に2回以上生じたことを検出した場合に、当該パルス列において連続パルスが生じたものと判定する。また、処理装置30の変換部33は、第1のパルス列P1に含まれるパルスと、第2のパルス列P2に含まれるパルスの順序に基づいてクロック信号SCKおよびデータ信号MOSIを復元する。

0031

以下に、通信システム1の動作の一例について説明する。制御装置10は、処理装置30に対してコマンドを発する。すなわち、制御装置10は、コマンドをSPI信号のデータ信号MOSIに含め、クロック信号SCKおよびチップセレクト信号CSとともに信号変換装置20に供給する。クロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSは、それぞれ、信号線L1〜L3を介して信号変換装置20に供給される。

0032

信号変換装置20の変換部21は、制御装置10から受信したクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSを、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2からなるパルス信号に変換する。送信部22は、変換部21における変換処理によって得られたパルス信号を、処理装置30に供給するべく、第1のパルス列P1を信号線L4に送出し、第2のパルス列P2を信号線L5に送出する。

0033

信号変換装置20から出力された第1のパルス列P1および第2のパルス列P2は、処理装置30の受信部31によって受信され、変換部33に供給される。変換部33は、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を、元のクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSに変換し、変換処理によって得られた各信号を処理部34に供給する。処理部34は、変換部33における変換処理によって得られたチップセレクト信号CSが、ローレベルを呈する場合にアクティブ状態となる。

0034

処理部34は、変換部33における変換処理によって得られたデータ信号MOSIに含まれるコマンドに応じた処理を実行する。処理部34は、制御装置10から発せられたコマンドが例えばデータの読み出しである場合、当該コマンドに従ってデータを読み出し、読み出したデータ(以下、読み出しデータという)を送信部32に供給する。送信部32は、読み出しデータを信号変換装置20に向けて送信する。処理装置30の送信部32から送信された読み出しデータは、第1のパルス列および第2のパルスからなるパルス信号の形式で伝送路50に送出される。

0035

処理装置30の送信部32から送信された読み出しデータは、伝送路50を介して信号変換装置20の受信部23によって受信される。信号変換装置20の変換部21は、受信した読み出しデータの形式を、パルス信号の形式からSPI信号の形式に変換する。信号変換装置20の変換部21は、変換処理によって生成された読み出しデータを含むMISO信号を制御装置10に供給する。

0036

以上のように、本発明の実施形態に係る通信システム1によれば、制御装置10から出力されるクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSは、信号変換装置20によって、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2からなるパルス信号に変換される。本発明の実施形態に係る通信システム1によれば、チップセレクト信号CSのレベル遷移が、第1のパルス列P1または第2のパルス列P2において連続パルスに変換されるので、第1のパルス列P1または第2のパルス列P2からなるパルス信号が伝送路50を通過している間に劣化してパルス幅が変動した場合でも、処理装置30は、第1のパルス列P1または第2のパルス列P2において連続パルスを認識することは、比較的容易である。すなわち、本発明の実施形態に係る通信システム1によれば、伝送路における信号劣化の影響を低減することが可能である。従って、パルス信号のパルス幅によって、チップセレクト信号と、クロック信号およびデータ信号とを区別する従来の方式と比較して、1データまたは1コマンドあたりの伝送時間を短くすることができる。

0037

また、本実施形態に係る通信システム1によれば、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を構成する各パルスのパルス幅は同じであるので、これを受信する処理装置30において、ノイズフィルタや波形整形回路を1種類にまとめることができるため、低コストで処理装置30を構成することができる。

0038

図2Cは、信号変換装置20の変換部21から出力される第1のパルス列P1および第2のパルス列P2の他の例を示す図である。図2Aにおける信号部分A1は、図2Cにおける信号部分C1に対応し、図2Aにおける信号部分A2は、図2Cにおける信号部分C2に対応し、図2Aにおける信号部分A3は、図2Cにおける信号部分C3に対応し、図2Aにおける信号部分A4は、図2Cにおける信号部分C4に対応する。

0039

信号変換装置20の変換部21は、入力されるチップセレクト信号CSのハイレベルからローレベルへの遷移、すなわち立ち下りエッジ(信号部分A1)に応答して、第2のパルス列P2に連続パルスを含め、これに続いて、第1のパルス列P1に連続パルスを含めてもよい(信号部分C1)。また、信号変換装置20の変換部21は、入力されるチップセレクト信号CSのローレベルからハイレベルへの遷移、すなわち立ち上がりエッジ(信号部分A2)に応答して、第1のパルス列P1に連続パルスを含め、これに続いて、第2のパルス列P2に連続パルスを含めてもよい(信号部分C2)。

0040

このように、チップセレクト信号CSの立ち上がりエッジ(信号部分A1)および立下りエッジ(信号部分A2)を、それぞれ、第1のパルス列P1における連続パルスと第2のパルス列P2における連続パルスとを組み合わせたパルス信号に変換することで、伝送路50に混入するノイズに対する耐性を更に高めることができる。

0041

[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態に係る通信システム1Aの構成を示すブロック図である。本実施形態に係る通信システム1Aは、複数の処理装置30A、30B、・・・30Zを含む点において、上記の第1の実施形態に係る通信システム1と異なる。複数の処理装置30A、30B、・・・30Zの各々の構成は、上記の第1の実施形態に係る処理装置30と同様であり、受信部31、送信部32、変換部33および処理部34を含んで構成されている。

0042

複数の処理装置は、前段の処理装置の送信部32と、後段の処理装置の受信部31とが接続されている。すなわち、複数の処理装置は、縦列接続されており、処理装置30Aが初段とされ、処理装置30Zが最終段とされている。初段の処理装置30Aの受信部31および最終段の処理装置30Zの送信部32は、伝送路50を介して信号変換装置20に接続されている。信号変換装置20から送信された信号は、伝送路50内の結合素子51を介して初段の処理装置30Aの受信部31によって受信され、最終段の処理装置30Zの送信部32から送信された信号は、伝送路50内の結合素子51を介して信号変換装置20の受信部23によって受信される。初段の処理装置30Aおよび最終段の処理装置30Z以外の各処理装置は、伝送路50を介して隣接する他の処理装置に接続されている。例えば、処理装置30Aの送信部32から送信された信号は、伝送路50内の結合素子51を介して処理装置30Bの受信部31によって受信される。

0043

以下に、本実施形態に係る通信システム1Aの動作の一例にについて説明する。制御装置10は、複数の処理装置30A、30B、・・・、30Zのいずれか1つを指定してコマンドを発する。すなわち、制御装置10は、コマンドおよび該コマンドを実行する対象を指定する指定情報をSPI信号のデータ信号MOSIに含め、クロック信号SCKおよびチップセレクト信号CSとともに信号変換装置20に供給する。クロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSは、それぞれ、信号変換装置20に供給される。

0044

信号変換装置20の変換部21は、制御装置10から受信したクロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSを、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2からなるパルス信号に変換する。送信部22は、変換部21における変換処理によって得られたパルス信号を、処理装置30A〜30Zに供給するべく、第1のパルス列P1を信号線L4に送出し、第2のパルス列P2を信号線L5に送出する。

0045

信号変換装置20から出力された第1のパルス列P1および第2のパルス列P2は、初段の処理装置30Aの受信部31によって受信される。初段の処理装置30Aの変換部33は、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を、クロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSに変換し、変換処理によって得られた各信号を処理装置30Aの処理部34に供給する。処理装置30Aの処理部34は、データ信号MOSIに含まれる指定情報が自己を指定するものである場合、データ信号MOSIに含まれるコマンドに応じた処理を実行し、データ信号MOSIに含まれる指定情報が自己を指定するものではない場合、データ信号MOSIに含まれるコマンドに応じた処理を実行しない。また、初段の処理装置30Aの変換部33は、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を変換することなくそのまま処理装置30Aの送信部32に供給する。処理装置30Aの送信部32は、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を、隣接する後段の処理装置30Bに向けて送信する。

0046

初段の処理装置30Aの送信部32から送信された第1のパルス列P1および第2のパルス列P2は、後段の処理装置30Bの受信部31によって受信される。処理装置30Bの変換部33は、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を、クロック信号SCK、データ信号MOSIおよびチップセレクト信号CSに変換し、変換処理によって得られた各信号を処理装置30Bの処理部34に供給する。処理装置30Bの処理部34は、データ信号MOSIに含まれる指定情報が自己を指定するものである場合、データ信号MOSIに含まれるコマンドに応じた処理を実行し、データ信号MOSIに含まれる指定情報が自己を指定するものではない場合、データ信号MOSIに含まれるコマンドに応じた処理を実行しない。また、処理装置30Bの変換部33は、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を変換することなくそのまま処理装置30Bの送信部32に供給する。処理装置30Bの送信部32は、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2を、隣接する後段の処理装置(図示せず)に向けて送信する。

0047

このように、制御装置10から発せられたコマンドおよび該コマンドの実行対象を指定する指定情報を含む第1のパルス列P1および第2のパルス列P2は、初段の処理装置30Aから最終段の処理装置30Zまで順次伝達される。処理装置30A〜30Zの各々の変換部33は、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2に基づいて、元のSPI信号を復元する。処理装置30A〜30Zの各々において、処理部34は、当該処理装置の変換部33によって変換されたデータ信号MOSIに含まれる指定情報が自己を指定するものである場合にのみコマンドを実行する。

0048

処理装置30A〜30Zのうち、コマンドの実行対象として指定された処理装置の処理部34は、制御装置10から発せられたコマンドが例えばデータの読み出しである場合、当該コマンドに従ってデータを読み出し、読み出したデータ(以下、読み出しデータという)を当該処理装置の送信部32に供給する。当該処理装置の送信部32は、読み出しデータを隣接する後段の処理装置に向けて送信する。読み出しデータは、複数の処理装置を経由して最終段の処理装置30Zにまで伝送される。

0049

最終段の処理装置30Zは、自己の処理部34によって読み出された読み出しデータまたは、前段の処理装置から送信された読み出しデータを自己の送信部32から送信する。最終段の処理装置30Zの送信部32から送信された読み出しデータは、第1のパルス列および第2のパルスからなるパルス信号の形式で伝送路50に送出される。

0050

最終段の処理装置30Zの送信部32から送信された読み出しデータは、伝送路50を介して信号変換装置20の受信部23によって受信される。信号変換装置20の変換部21は、受信した読み出しデータの形式を、パルス信号の形式からSPI信号の形式に変換する。信号変換装置20の変換部21は、変換処理によって生成された読み出しデータを含むMISO信号を制御装置10に供給する。

0051

以上のように、本実施形態に係る通信システム1Aによれば、初段の処理装置30Aおよび最終段の処理装置30Zが、伝送路50を介して信号変換装置20に接続されている。また、制御装置10から発せられたコマンドは、前段の処理装置から後段の処理装置に向かう一方向に伝送される。また、制御装置10から発せられたコマンドに従って処理装置30A〜30Zのいずれかによって取得された読み出しデータも前段の処理装置から後段の処理装置に向かう一方向に伝送され、最終段の処理装置30Zを経由して、伝送路50に送出されて信号変換装置20に供給される。すなわち、本実施形態に係る通信システム1Aによれば、制御装置10から発せられたコマンドの伝送方向と、該コマンドに応じて取得された読み出しデータの伝送方向が同じである。

0052

ここで、図4は、比較例に係る通信システム1Xの構成を示すブロック図である。通信システム1Xにおいて、処理装置300A〜300Zは、本発明の実施形態に係る処理装置30A〜30Zの受信部31および送信部32の双方の機能を兼ね備えた送受信部310、320を含む。変換部330および処理部340は、それぞれ、本発明の実施形態に係る処理装置30A〜30Zの変換部33および処理部34と同等の機能を有する。比較例に係る通信システム1Xにおいては、初段の処理装置300Aのみが、伝送路50を介して信号変換装置20に接続されている。

0053

比較例に係る通信システム1Xにおいて、制御装置10から発せられたコマンドを含むパルス信号は、本発明の実施形態に係る通信システム1Aと同様、前段の処理装置から後段の処理装置に向かう一方向に伝送される。一方、制御装置10から発せられたコマンドに従って処理装置300A〜300Zのいずれかによって取得された読み出しデータは、後段の処理装置から前段の処理装置に向かう一方向に伝送され、初段の処理装置30Aを経由して、伝送路50に送出されて信号変換装置20に供給される。すなわち、比較例に係る通信システム1Xによれば、制御装置10から発せられたコマンドの伝送方向と、該コマンドに応じて取得された読み出しデータの伝送方向が逆である。

0054

比較例に係る通信システム1Xにおいて、信号変換装置20からコマンドを含むパルス信号が発せられてから、該コマンドに応じて取得された読み出しデータが信号変換装置20に到達するまでの遅延時間の最大値Tdは、処理装置の段数をNとした場合、下記の(1)式によって表される。
Td=2×{Tdms+(Tds+Tdss)×(N−1)} ・・・(1)
ここで、Tdmsは信号変換装置20と処理装置300Aとの間での信号伝送片道)に要する時間を示し、Tdsは処理装置300A〜300Zにおける各種の処理に要する時間を示し、Tdssは隣接する処理装置間での信号伝送(片道)に要する時間である。すなわち、比較例に係る通信システム1Xによれば、最終段の処理装置300Zにコマンドが伝達されるまでにTdms+(Tds+Tdss)×(N−1)の時間を要し、最終段の処理装置300Zによって取得された読み出しデータが、信号変換装置20に伝達されるまでに更にTdms+(Tds+Tdss)×(N−1)の時間を要する。

0055

一方、本発明の実施形態に係る通信システム1Aにおいて、信号変換装置20からコマンドを含むパルス信号が発せられてから、該コマンドに応じて取得された読み出しデータが信号変換装置20に到達するまでの遅延時間の最大値Tdは、処理装置の段数をNとした場合、下記の(2)式によって表される。
Td=2×Tdms+(Tds+Tdss)×(N−1) ・・・(2)

0056

本実施形態に係る通信システム1Aによれば、制御装置10から発せられたコマンドの伝送方向と、該コマンドに応じて取得された読み出しデータの伝送方向とが同一方向であるため、信号変換装置20からコマンドを含むパルス信号が発せられてから、読み出しデータが信号変換装置20に到達するまでの遅延時間の最大値Tdを、比較例に係る通信システム1Xよりも短くすることが可能となる。

0057

また、比較例に係る通信システム1Xにおいては、最終段の処理装置30Zにおいて送信部32が不要となるため、電力消費を抑制するために、最終段の処理装置30Zの送信部32の機能を停止しておくことが望ましい。これを実現するためには、処理装置30A〜30Zの各々は、自身が最終段の処理装置であるか否かを判定するための機能を備えること要し、コストアップを招く。一方、本実施形態に係る通信システム1Aにおいては、処理装置30A〜30Zの各々は、自身が最終段の処理装置であるか否かを判定するための機能を備えることを要しない。

0058

また、本発明の実施形態に係る通信システム1Aによれば、第1の実施形態に係る通信システム1と同様、伝送路における信号劣化の影響を低減することが可能である。

0059

ここで、処理装置30A〜30Zのうち、コマンドを実行する対象を指定する指定情報はSPI信号のMOSI信号に含められる。指定情報は、信号変換装置20によって、チップセレクト信号CSに対応する連続パルスとは異なるパルスとして第1のパルス列P1および第2のパルス列P2に含められる。この場合において、チップセレクト信号CSに対応する連続パルスにも指定情報を含めてもよい。例えば、処理装置30A〜30Zのうち、コマンドを実行する対象をチップセレクト信号CSに対応する連続パルスのパルス数によって特定してもよい。例えば、処理装置30Aをコマンド実行対象として指定する場合には、チップセレクト信号CSに対応する連続パルスのパルス数を2つとし、処理装置30Bをコマンド実行対象として指定する場合には、チップセレクト信号CSに対応する連続パルスのパルス数を3つとしてもよい。このように、コマンドを実行する対象を指定する指定情報を、第1のパルス列P1および第2のパルス列P2において、チップセレクト信号CSに対応する連続パルスおよび、連続パルス以外の部分に含めることで、処理装置30A〜30Zにおいて指定情報を誤認識するリスクを低減することができる。

0060

[第3の実施形態]
図5は、上記した第2の実施形態に係る通信システム1Aを用いた本発明の実施形態に係る電池監視システム2の構成を示す図である。電池監視システムは、直列接続された複数の電池セル41を含む組電池40の各電池セル41の状態を監視するシステムである。なお、図5において、制御装置10および信号変換装置20は図示が省略されている。

0061

複数の電池セル41は、各々が互いに異なる例えば3つの電池セルを含むように群分けされ、電池セル群42A、42B、・・・、42Zを形成している。初段の処理装置30Aは、最も高電位の電池セル群42Aに対応して設けられ、電池セル群42Aに含まれる電池セル41の各々の状態を監視する。処理装置30Bは、電池セル群42Bに対応して設けられ、電池セル群42Bに含まれる電池セル41の各々の状態を監視する。処理装置30Cは、最も低電位の電池セル群42Zに対応して設けられ、電池セル群42Zに含まれる電池セル41の各々の状態を監視する。なお、処理装置30A〜30Zが監視対象とする電池セル41の数は、適宜増減することが可能である。

0062

図6は、処理装置30Aの構成の一例を示すブロック図である。なお、処理装置30B〜30Zの構成も処理装置30Aと同様である。処理装置30Aは、処理部34が、制御部60、セル選択スイッチ61、レベルシフタ62、AD変換器63および記憶部64を備える。

0063

セル選択スイッチ61は、制御部60から供給される制御信号に応じて、自己の監視対象とする電池セル41のうちの1つを選択し、選択した電池セルの正極及び負極の各々の電圧を出力する。レベルシフタ62は、セル選択スイッチ61によって選択された電池セル41の正極電位負極電位との差分であるセル電圧を、グランド電位を基準としたレベルで出力する。A/D変換器63は、レベルシフタ62から出力されたセル電圧に応じたデジタル値を出力する。記憶部64は、A/D変換器63から出力されるセル電圧のデジタル値を保存しておくための記憶媒体である。

0064

制御部60は、変換部33による変換処理によって得られたデータ信号MOSIに含まれるコマンドに応じて、セル選択スイッチ61、レベルシフタ62、AD変換器63および記憶部64を制御する。

0065

以下において、一例として処理装置30Bを対象としてセル電圧のデータの読み出しを指示するコマンドが制御装置10(図3参照)から発せられた場合の動作について説明する。制御装置10から発せられたコマンドは、信号変換装置20(図3参照)によってパルス信号に変換され、伝送路50を経由して初段の処理装置30Aに供給される。コマンドは、初段の処理装置30Aから後段の処理装置30Bに伝送され、処理装置30Bからさらに後段の処理装置に伝送される。該コマンドは、最終段の処理装置30Zまで順次伝送される。

0066

処理装置30Bは、変換部33における変換処理によって得られたMOSI信号にコマンドと共に含められる指定情報が自己を指定するものであることを認識すると、処理装置30Bの記憶部64に保存されているセル電圧のデータを読み出し、読み出したデータを、変換部33においてパルス信号に変換した後、送信部32から送信する。

0067

処理装置30Bの記憶部から読み出された読み出しデータは、後段の処理装置に順次伝送され、最終段の処理装置30Zに到達する。最終段の処理装置30Zは、処理装置30Bによって読み出されたセル電圧を示す読み出しデータを自身の送信部32から送信する。最終段の処理装置30Zの送信部32から送信された読み出しデータは、伝送路50を介して信号変換装置20の受信部23によって受信される。信号変換装置20の変換部21は、受信した読み出しデータの形式を、パルス信号の形式からSPI信号の形式に変換する。信号変換装置20の変換部21は、変換処理によって得られた読み出しデータを含むMISO信号を制御装置10に供給する。

0068

本実施形態に係る電池監視システム2によれば、第1および第2の実施形態に係る通信システムと同様、伝送路における信号劣化の影響を低減することが可能である。また、信号変換装置20からコマンドを含むパルス信号が発せられてから、読み出しデータが信号変換装置20に到達するまでの遅延時間の最大値Tdを、比較例に係る通信システム1Xよりも短くすることが可能となる。

0069

図4に示す比較例に係る通信システム1Xを電池監視システムとして利用する場合には、読み出しデータは、後段の処理装置から前段の処理装置に向かう方向に伝送される。従って、後段の処理装置は、読み出しデータを前段の処理装置に送信する前に、前段の処理装置が取り扱うことのできる信号レベルにまで、読み出しデータを含む信号のレベルを昇圧する必要がある。このため、比較例に係る通信システム1Xを電池監視システムとして利用する場合には、各処理装置300A〜300Zは、昇圧回路を備える必要あり、コストアップを招く。一方、本実施形態に係る電池監視システム2によれば、制御装置10から発せられたコマンドの伝送方向および該コマンドに応じて取得された読み出しデータの伝送方向が、前段の処理装置から後段の処理装置に向かう一方向のみであるので、処理装置30A〜30Zにおいて昇圧回路が不要となる。

0070

なお、本実施形態では、処理装置30A〜30Zが電池セル41のセル電圧を測定する場合を例示したが、処理装置30A〜30Zは、電池セル41の温度を測定してもよい。

0071

1、1A通信システム
2電池監視システム
10制御装置
20信号変換装置
21 変換部
22 送信部
30、30A、30B、30Z処理装置
31 受信部
32 送信部
33 変換部
34 処理部
40組電池
41電池セル
50伝送路
60 制御部
61セル選択スイッチ
62レベルシフタ
63 A/D変換器
64 記憶部

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