CN102468675B - 通信*** - Google Patents

Abstract

本发明提供一种通信***，包括：主单元；以及多个从单元，其特征在于，所述多个从单元将规定处理的处理结果发送到所述主单元，其它从单元监视从至少一个从单元对所述主单元的所述处理结果的发送，并且所述其它从单元将在确认了所述处理结果的发送的时刻的通过所述规定处理而获得的处理结果发送到所述主单元。

Description

通信***

技术领域

本发明涉及通信***。

背景技术

众所周知，在电动汽车和混合动力汽车等车辆中，安装有作为动力源的发动机、和对该发动机提供电力的高电压、大容量的电池。该电池通过串联连接多个锂离子电池或者镍氢电池等构成的电池组(cell)而构成。以往，为了安全利用电池，监视各个电池组的组电压，并进行用于防止过充电和过放电的控制。

一般来说，为了监视构成电池的各个组的组电压，只要准备与组的总数相应的多个能够同时测量数个组的组电压(严格来说，例如直至获得全部12组的电压测量结果(数字值)需要100μs左右)的测量单元即可，但是如果在测量单元之间，在组电压的测量定时上产生偏差，则不能正确地掌握各个组的状态(是过充电状态还是过放电状态)，难以进行合适的电池控制。

为了解决这样的问题，从过去开始，一直研究各种在测量单元之间使组电压的测量定时同步的技术。在日本专利特开2009-168720号公报(以下称为“专利文献1”)中，公开了用用于使组电压的测量定时同步化的专用通信线(同步线)连接测量单元之间的技术。而且，在日本专利特开2010-057348号公报(以下称为“专利文献2”)中，公开了将由高层单元生成的同步信号作为基本时钟提供给各个测量单元，并且各个测量单元与该基本时钟同步而进行组电压的测量，从而实现电压测量定时的同步的技术。

如上所述，以往为了在测量单元之间使组电压的测量定时同步，需要设置专用的通信线，因此导线(harness)的根数增加，或者连接器的管脚数增加，从而产生导致硬件成本的增加的问题。

本发明是鉴于上述情况而完成的。本发明的目的是提供能够减少硬件成本的通信***。

发明内容

为了达到上述目的，在本发明中采用以下结构。

(1)本发明的一个方式的通信***包括：主单元；以及多个从单元，所述多个从单元将规定处理的处理结果发送到所述主单元，其它从(slave)单元监视从至少一个从单元对所述主单元的所述处理结果的发送，并且所述其它从单元将在确认了所述处理结果的发送的时刻的通过所述规定处理而获得的处理结果发送到所述主单元。

(2)而且，在上述(1)中记载的通信***也可以如下构成：所述至少一个从单元以第1周期进行所述规定处理，并且以比所述第1周期短的第2周期分割所述规定处理的处理结果后发送到所述主单元。所述其它从单元在确认了从所述至少一个从单元对所述主单元的初次的处理结果的发送的时刻进行所述规定处理，并且以所述第2周期分割所述规定处理的处理结果后发送到所述主单元。

(3)而且，在上述(1)或者(2)中记载的通信***也可以如下构成：所述主单元和所述多个从单元经由CAN(控制器区域网络)总线连接。

(4)而且，在上述(1)至(3)的任意一项中记载的通信***也可以如下构成：所述主单元是管理电池的充放电的电池控制单元。所述从单元是，进行构成所述电池的组的电压测量作为所述规定处理，将该电压测量结果作为所述处理结果发送到所述电池控制单元的组电压传感器单元。

发明效果

按照本发明，由于使从单元间规定处理的执行定时同步，所以不需要设置现有技术那样的专用的通信线，所以能够实现硬件成本的消减。而且，在本发明中，虽然所述其它的从单元间的规定处理执行定时没有偏差(进行同步)，但是在所述至少一个从单元和所述其它从单元之间在规定处理执行定时上产生偏差。但是，该偏差在实用上是可允许的水平，所以作为***整体，可以视为从单元间的规定处理执行定时同步。

附图说明

图1是本实施方式的电池管理***(通信***)的结构概略图。

图2A是表示主传感器单元SU1的通信动作的流程图。

图2B是表示主传感器单元SU1的通信动作的流程图。

图3A是表示副传感器单元SU2～SU4的通信动作的流程图。

图3B是表示副传感器单元SU2～SU4的通信动作的流程图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的一个实施方式。而且，以下，作为本发明的通信***的一个实施方式，例示用于管理电动汽车或者混合动力汽车等车辆上安装的电池的充放电的电池管理***。该电池管理***如图1所示，大致由电池BT、电池控制单元MU和四个组电压传感器单元SU1～SU4构成。

电池BT由四个组模块M1～M4串联连接构成。

而且，各个组模块M1～M4分别串联连接12个由锂离子电池或者镍氢电池等构成的电池组(以下简称为“组”)构成。

即，电池BT串联连接合计48个组而构成。

而且，在图1中，将构成组模块M1的各个组的标号设为C1_M1～C12_M1，将构成组模块M2的各个组的标号设为C1_M2～C12_M2，将构成组模块M3的各个组的标号设为C1_M3～C12_M3，将构成组模块M4的各个组的标号设为C1_M4～C12_M4。

电池控制单元MU和各个组电压传感器单元SU1～SU4通过由两根通信线(对绞线)构成的通信总线BS(CAN总线)进行连接。CAN(Controller AreaNetwork，控制器区域网络)通信采用按照构成通信总线BS的两根通信线中是否有电压差而发送“0”或者“1”的数据的差动电压通信方式，所以抗干扰性高，适于车载单元间的通信。

组电压传感器单元SU1为了测量构成组模块M1的各个组C1_M1～C12_M1的端子间电压(组电压)，通过13根布线与各个组C1_M1～C12_M1的两个端子(正极端子、负极端子)连接。

组电压传感器单元SU2为了测量构成组模块M2的各个组C1_M2～C12_M2的组电压，通过13根布线与各个组C1_M2～C12_M2的两个端子连接。

组电压传感器单元SU3为了测量构成组模块M3的各个组C1_M3～C12_M3的组电压，通过13根布线与各个组C1_M3～C12_M3的两个端子连接。

组电压传感器单元SU4为了测量构成组模块M4的各个组C1_M4～C12_M4的组电压，通过13根布线与各个组C1_M4～C12_M4的两个端子连接。

组电压传感器单元SU1以第1周期进行构成组模块M1的各个组C1_M1～C12_M1的组电压测量，并且以比第1周期短的第2周期分割组电压测量结果后CAN发送到电池控制单元MU。这里，所谓CAN发送，是指通过将组电压测量结果(数字数据)设置(set)在CAN协议中规定的数据帧的数据字段中，从而作成发送用的数据帧(以下称为发送帧)，并通过差动电压通信方式发送该发送帧。

上述的第1周期和第2周期也可以根据每1组的组电压测量结果的比特长度来适当设定。例如，在假设每1组的组电压测量结果的比特长度为16比特时，由于CAN协议中规定的数据帧的数据字段中可设置的最大比特长度为64比特，所以在一次CAN发送中只能发送相当于4组的组电压测量结果。因此，在每1组的组电压测量结果的比特长度为16比特的情况下，需要将12组的组电压测量结果分割为三次来发送。

这时，例如将第1周期设为60ms，将第2周期设为20ms时，组电压传感器单元SU1以60ms的周期同时测量构成组模块M1的12个组C1_M1～C12_M1的组电压。而且，严格来说，组电压传感器单元SU1由于从C1_M1开始依次测量(A/D变换)组电压，所以直至获得全部12组的组电压测量结果(16比特数据×12)为止，需要大约100μs。而且，作为这全部12组的组电压测量所需要时间的100μs，在实际应用上是能够保证组电压测量定时的同时性的值。

而且，组电压传感器单元SU1将如上那样以60ms周期取得的12组量的组电压测量结果分割为包含组C1_M1～组C4_M1的组电压测量结果的第1群、包含组C5_M1～组C8_M1的组电压测量结果的第2群、包含组C9_M1～组C12_M1的组电压测量结果的第3群这三个群，以20ms周期，将属于各个群的组电压测量结果依次设置到数据帧后发送。其结果，在60ms期间，全部12组的组电压测量结果被发送到电池控制单元MU。

而且，以下为了方便说明，将具有上述那样的功能的组电压传感器单元SU1另称为主传感器单元。

另一方面，组电压传感器单元SU2监视从主传感器单元SU1向电池控制单元MU的发送帧的发送，并且在确认了初次的发送帧的发送的时刻，进行构成组模块M2的各个组C1_M2～C12_M2的组电压测量，并且以第2周期分割组电压测量结果后CAN发送到电池控制单元MU。

该组电压传感器单元SU2的第2周期被设定为与主传感器单元SU1的第2周期相同的值。即，在将第2周期设为20ms时，组电压传感器单元SU2在确认了从主传感器单元SU1对电池控制单元MU的初次的发送帧的发送的时刻(初次的发送帧的发送以60ms周期进行确认)，同时测量构成组模块M2的12个组C1_M2～C12_M2的组电压。而且，严格来说，直至获得全部12组的组电压测量结果为止需要100μs左右，但是组电压测量定时的同时性被保证。

而且，组电压传感器单元SU2将如上那样获得的12组量的组电压测量结果分割为包含组C1_M2～组C4_M2的组电压测量结果的第1群、包含组C5_M2～组C8_M2的组电压测量结果的第2群、包含组C9_M2～组C12_M2的组电压测量结果的第3群这三个群，以20ms周期，将属于各个群的组电压测量结果依次设置到数据帧后发送。其结果，接着，在直至确认了从主传感器单元SU1对电池控制单元MU的初次的发送帧的发送为止的期间，即在60ms期间，构成组模块M2的全部12组的组电压测量结果被发送到电池控制单元MU。

同样，组电压传感器单元SU3监视从主传感器单元SU1对电池控制单元MU的发送帧的发送，并在确认了初次的发送帧的发送的时刻进行构成组模块M3的各个组C1_M3～C12_M3的组电压测量，同时以第2周期分割组电压测量结果并将其CAN发送到电池控制单元MU。

即，组电压传感器单元SU3在确认了从主传感器单元SU1对电池控制单元MU的初次的发送帧的发送的时刻，同时测量构成组模块M3的12个组C1_M3～C12_M3的组电压。而且，严格来说，虽然到获得全部12组的组电压测量结果为止需要100μs左右，但是保证了组电压测量定时的同时性。

而且，组电压传感器单元SU3将如上那样获得的12组量的组电压测量结果分割为包含组C1_M3～组C4_M3的组电压测量结果的第1群、包含组C5_M3～组C8_M3的组电压测量结果的第2群、包含组C9_M3～组C12_M3的组电压测量结果的第3群这三个群，以20ms周期，将属于各个群的组电压测量结果依次设置到数据帧后发送。其结果，接着，在直至确认了从主传感器单元SU1对电池控制单元MU的初次的发送帧的发送为止的期间，即在60ms期间，构成组模块M3的全部12组的组电压测量结果被发送到电池控制单元MU。

同样，组电压传感器单元SU4监视从主传感器单元SU1对电池控制单元MU的发送帧的发送，并在确认了初次的发送帧的发送的时刻进行构成组模块M4的各个组C1_M4～C12_M4的组电压测量，同时以第2周期分割组电压测量结果并将其CAN发送到电池控制单元MU。

即，组电压传感器单元SU4在确认了从主传感器单元SU1对电池控制单元MU的初次的发送帧的发送的时刻，同时测量构成组模块M4的12组C1_M4～C12_M4的组电压。而且，严格来说，虽然到获得全部12组的组电压测量结果为止需要100μs左右，但是保证了组电压测量定时的同时性。

而且，组电压传感器单元SU4将如上那样获得的12组量的组电压测量结果分割为包含组C1_M4～组C4_M4的组电压测量结果的第1群、包含组C5_M4～组C8_M4的组电压测量结果的第2群、包含组C9_M4～组C12_M4的组电压测量结果的第3群这三个群，以20ms周期，将属于各个群的组电压测量结果依次设置到数据帧后发送。其结果，接着，在直至确认了从主传感器单元SU1对电池控制单元MU的初次的发送帧的发送为止的期间，即在60ms期间，构成组模块M4的全部12组的组电压测量结果被发送到电池控制单元MU。

而且，以下为了方便说明，将具有与上述那样相同的功能的组电压传感器单元SU2～SU4另称为副传感器单元。

在这样构成的本电池管理***中，电池控制单元MU相当于本发明的“主(master)单元”，组电压传感器单元SU1～SU4相当于“从(slave)单元”。而且，主传感器单元SU1相当于“至少一个从单元”，副传感器单元SU2～SU4相当于“其它的从单元”。

而且，从主传感器单元SU1向电池控制单元MU发送发送帧时，通信总线BS产生与该发送帧相应的差动电压，所以各个副传感器单元SU2～SU4也可以接收发送帧。因此，各个副传感器单元SU2～SU4通过检查经由通信总线BS接收到的接收数据，监视从主传感器单元SU1对电池控制单元MU的发送帧的发送。

而且，众所周知，在CAN协议中规定的数据帧中，包含决定通信协调的优先顺序的信息(“ID”)，所以即使在从各个副传感器单元SU2～SU4同时进行了至电池控制单元MU的CAN发送(发送帧的发送)的情况下，也从优先顺序高的单元的发送帧开始依次发送，所以不发生数据的冲突。

接着，对如上那样构成的本电池管理***的通信动作进行详细说明。图2是表示主传感器单元SU1的通信动作的流程图。主传感器单元SU1以60ms的周期执行图2(a)所示的60ms周期处理。如该图2(a)所示，主传感器单元SU1在开始60ms的周期处理的同时使20ms周期定时器开始启动(步骤S1)。

接着，主传感器单元SU1测量构成组模块M1的各个组C1_M1～C12_M1的组电压(A/D转换)，并且获得12组量的组电压测量结果(16比特数据×12)(步骤S2)。而且，如上所述，虽然直至获得全部12组的组电压测量结果需要100μs左右，但是组电压测量定时的同时性被保证。因此，主传感器单元SU1将处理次数计数器a复位为“0”(步骤S3)，起动图2(b)所示的20ms周期处理(步骤S4)。

20ms周期处理起动后，主传感器单元SU1如图2(b)所示，判断处理次数计数器a是否小于“3”(步骤S4a)，在“否”的情况下(a≥3的情况)，结束20ms周期处理。另一方面，主传感器单元SU1在上述步骤S4a中为“是”的情况下(a＜3的情况下)，从12组量的组电压测量结果中提取包含组C(a×4+1)_M1～组C(a×4+4)_M1的组电压测量结果的第(a+1)群(步骤S4b)。

这里，在初次的20ms周期处理的情况下，由于处理次数计数器a＝0，所以在步骤S4b中，从12组量的组电压测量结果中提取包含组C1_M1～组C4_M1的组电压测量结果的第1群(64比特数据)。

接着，主传感器单元SU1将属于第(a+1)群的组电压测量结果设置到数据帧的数据字段而作成发送帧F(a+1)(步骤S4c)，将该作成的发送帧F(a+1)CAN发送到电池控制单元MU(步骤S4d)。这里，例如处理次数计数器a＝0的情况下，为发送帧F(1)，但是这意味着第一次发送的发送帧。

然后，主传感器单元SU1增加处理次数计数器a(步骤S4e)，在20ms周期定时器结束20ms的计时的定时(开始下一个周期的20ms的计时的定时)执行上述的20ms周期处理(步骤S4f)。

即，在第二次执行20ms周期处理的情况下，由于处理次数计数器a＝1，所以在上述步骤S4b中，从12组量的组电压测量结果中提取包含组C5_M1～组C8_M1的组电压测量结果的第2群，在上述步骤S4d中，包含属于第2群的组电压测量结果的发送帧F(2)被CAN发送到电池控制单元MU。

在第三次执行20ms周期处理的情况下，由于处理次数计数器a＝2，所以在上述步骤S4b中，从12组量的组电压测量结果中提取包含组C9_M1～组C12_M1的组电压测量结果的第3群，在上述步骤S4d中，包含属于第3群的组电压测量结果的发送帧F(3)被CAN发送到电池控制单元MU。

通过以上那样的主传感器单元SU1的通信动作，以60ms周期获得构成模块M1的12组量的组电压测量结果，并且在该60ms期间，以20ms周期将全部12组的组电压测量结果分为三份而发送到电池控制单元MU。

图3A、图3B是表示副传感器单元SU2～SU4的通信动作的流程图。而且，图3A、图3B所示的通信动作在各个副传感器单元SU2～SU4间是共同的，所以以下代表性地使用副传感器单元SU2进行说明。

如上所述，在从主传感器单元SU1对电池控制单元MU发送发送帧F(a+1)时，由于在通信总线BS中产生与该发送帧相应的差动电压，所以副传感器单元SU2也可以接收发送帧F(a+1)。因此，副传感器单元SU2在经由通信总线BS接收到发送帧F(a+1)的定时，执行图3A所示的CAN接收嵌入处理作为嵌入处理。

如该图3A所示，副传感器单元SU2接收发送帧F(a+1)而开始CAN接收嵌入处理时，进行该接收到的发送帧F(a+1)的检查处理(步骤S11)，判断是否已正常接收(步骤S12)。

副传感器单元SU2在上述步骤S12中为“是”的情况下(正常接收的情况)，判断该接收到的发送帧F(a+1)是否为从主传感器单元SU1被发送到电池控制单元MU的初次(第一次)的发送帧(步骤S13)。

副传感器单元SU2在上述的步骤S13中为“是”的情况下，即确认了从主传感器单元SU1至电池控制单元MU的初次的发送帧F(1)的发送的情况下，使20ms周期定时器开始启动(步骤S14)，测量构成组模块M2的各个组C1_M2～C12_M2的组电压，并且获得12组量的组电压测量结果(步骤S15)。

然后，副传感器单元SU2将处理次数计数器b复位为“0”(步骤S16)，启动图3(b)所示的20ms周期处理(步骤S17)。而且，副传感器单元SU2在上述步骤S12中为“否”的情况下(异常接收的情况)，执行预先规定的接收数据错误处理(步骤S18)。

在20ms周期处理的启动后，副传感器单元SU2如图3B所示，判断处理次数计数器b是否小于“3”(步骤S17a)，在为“否”的情况下结束20ms周期处理。另一方面，副传感器单元SU2在上述步骤S17a中为“是”的情况下(b＜3的情况)，从12组量的组电压测量结果提取包含组C(b×4+1)_M2～组C(b×4+4)_M2的组电压测量结果的第(b+1)群(步骤S17b)。

这里，在初次的20ms周期处理的情况下，处理次数计数器b＝0，所以在步骤S17b中，从12组量的组电压测量结果中提取包含组C1_M2～组C4_M2的组电压测量结果的第1群(64比特数据)。接着，副传感器单元SU2将属于第(b+1)群的组电压测量结果设置到数据帧的数据字段而作成发送帧F(b+1)(步骤S17c)，将该作成的发送帧F(b+1)CAN发送到电池控制单元MU(步骤S17d)。

然后，副传感器单元SU2增加处理次数计数器b(步骤S17e)，在20ms周期定时器结束20ms的计时的定时(开始下一个周期的20ms的计时的定时)执行上述的20ms周期处理(步骤S17f)。

即，在第二次执行20ms周期处理的情况下，由于处理次数计数器b＝1，所以在上述步骤S17b中，从12组量的组电压测量结果中提取包含组C5_M2～组C8_M2的组电压测量结果的第2群，在上述步骤S17d中，包含属于第2群的组电压测量结果的发送帧F(2)被CAN发送到电池控制单元MU。

进而，在第三次执行20ms周期处理的情况下，由于处理次数计数器b＝2，所以在上述步骤S17b中，从12组量的组电压测量结果中提取包含组C9_M2～组C12_M2的组电压测量结果的第3群，在上述步骤S17d中，包含属于第3群的组电压测量结果的发送帧F(3)被CAN发送到电池控制单元MU。

通过以上那样的副传感器单元SU2的通信动作，在确认了从主传感器单元SU1至电池控制单元MU的初次的发送帧的发送的时刻，获得构成模块M2的12组量的组电压测量结果，同时在直至下一次确认从主传感器单元SU1至电池控制单元MU的初次的发送帧的发送的期间，以20ms周期将全部12组的组电压测量结果分为三份而发送到电池控制单元MU。

副传感器单元SU3及SU4也进行与副传感器单元SU2相同的通信动作，所以结果在确认了从主传感器单元SU1至电池控制单元MU的初次的发送帧的发送的时刻，同时获得构成模块M2～M4的36组的组电压测量结果，并且在直至下一次确认从主传感器单元SU1至电池控制单元MU的初次的发送帧的发送的期间，以20ms周期将全部36组的组电压测量结果分为三份而发送到电池控制单元MU。

如上所述，在本实施方式中，副传感器单元SU2～SU4间的组电压测量定时没有偏差(进行同步)，但是在主传感器单元SU1和副传感器单元SU2～SU4间在组电压测量定时上产生偏差。但是，该偏差在实用上是可允许的水平，所以作为***整体，可以视为组电压传感器单元SU1～SU4间的组电压测量定时同步。

因此，按照本实施方式，因为使组电压传感器单元SU1～SU4间的组电压测量定时同步，所以不需要设置现有技术那样专用的通信线，因此能够实现硬件成本的削减。

而且，本发明不限于上述实施方式，举出以下那样的变形例。

(1)在上述实施方式中，例示了各个组电压传感器单元SU1～SU4将12组量的组电压测量结果分为三份而发送到电池控制单元MU的情况，但是，在每1组模块的组数少的情况，或者在每1组的组电压测量结果的比特长度短的情况等，能够用1次CAN发送1组模块量的组电压测量结果的情况下，不需要特意进行分割发送。

在这样不进行分割发送的情况下，主传感器单元SU1以一定周期进行构成组模块M1的12组量的组电压测量，并且将包含该组电压测量结果的发送帧发送到电池控制单元MU。另一方面，各个副传感器单元SU2～SU4在确认了从主传感器单元SU1至电池控制单元MU的发送帧的发送的时刻，获得构成模块M2～M4的36组量的组电压测量结果，并且将包含这些组电压测量结果的发送帧发送到电池控制单元MU。

(2)在上述实施方式中，作为本发明的通信***，例示并说明了管理被安装了电动汽车或混合动力汽车等车辆上的电池的充放电的电池管理***，但是本发明不限于此，也可以广泛地应用于以主单元和多个从单元构成、并且多个从单元将规定的处理的处理结果发送到主单元的通信***中。

(3)在上述实施方式中，例示了具有4个组电压传感器单元SU1～SU4的电池管理***，但是组电压传感器单元(从单元)的个数不限于此，也可以是两个以上。而且，构成电池BT的组模块的数量也不限于四个，构成组模块的组的数量也不限于12个。

以上，参照附图说明了本发明的优选的实施方式，但是本发明不限于上述实施方式。在上述的实施方式中示出的结构为一例，在不脱离本发明的主旨的范围内能够根据设计要求等进行各种变更。

Claims (5)

1.一种通信***，包括：

主单元；以及

多个从单元，

其特征在于，

所述多个从单元将规定处理的处理结果发送到所述主单元，

其它全部从单元监视从至少一个从单元对所述主单元的所述处理结果的发送，并且所述其它全部从单元将在确认了所述处理结果的发送的时刻、通过所述规定处理而获得的处理结果发送到所述主单元。

2.如权利要求1所述的通信***，其特征在于，

所述至少一个从单元以第1周期进行所述规定处理，并且以比所述第1周期短的第2周期分割所述规定处理的处理结果后发送到所述主单元，

所述其它全部从单元在确认了从所述至少一个从单元对所述主单元的初次的处理结果的发送的时刻、进行所述规定处理，并且以所述第2周期分割所述规定处理的处理结果后发送到所述主单元。

3.如权利要求1或2所述的通信***，其特征在于，

所述主单元和所述多个从单元经由控制器区域网络总线连接。

4.如权利要求1或2所述的通信***，其特征在于，

所述主单元是管理电池的充放电的电池控制单元，

所述从单元是，进行电压测量作为所述规定处理，将该电压测量结果作为所述处理结果发送到所述电池控制单元的组电压传感器单元，所述电压测量是构成所述电池的组的电压测量。

5.如权利要求3所述的通信***，其特征在于，

所述主单元是管理电池的充放电的电池控制单元，

所述从单元是，进行电压测量作为所述规定处理，将该电压测量结果作为所述处理结果发送到所述电池控制单元的组电压传感器单元，所述电压测量是构成所述电池的组的电压测量。