(57)【要約】【課題】電位の大小から接続順位を特定する際に、実際の接続順位を正確に再現できる技術を提供する。【解決手段】本明細書が開示する通信システムでは、複数台の通信装置を通信経路によって接続している。各通信装置は、抵抗と、抵抗の一端の電位を特定する電位特定手段と、抵抗の両端の電圧差を特定する電圧差特定手段と、接続順位を特定する接続順位特定手段を備える。ここで、各通信装置の各抵抗の抵抗値は相互に等しい。各通信手段の各抵抗を接続順位に従って接続した直列回路が用意されており、その直列回路は直流電源に接続されている。また、接続順位に従って直列回路に通電する順順位通電手段と、反接続順位に従って直列回路に通電する反順位通電手段を備えている。接続順位特定手段は、直流電源の電圧と、電圧差と、順順位通電手段によるときの電位と反順位通電手段によるときの電位のうちの高い方の電位と、によって接続順位を決定する。【選択図】図２
2020155873.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数台の通信装置を通信経路によって接続した通信システムであり、
各通信装置は、
抵抗と、
前記抵抗の一端の電位を特定する電位特定手段と、
前記抵抗の両端の電圧差を特定する電圧差特定手段と、
接続順位を特定する接続順位特定手段と、を備えており、
前記各通信装置の前記抵抗の抵抗値が相互に等しく、
前記各通信装置の前記抵抗を前記接続順位に従って接続した直列回路が直流電源に接続されており、
前記接続順位に従って前記直列回路に通電する順順位通電手段と、反接続順位に従って前記直列回路に通電する反順位通電手段を備えており、
前記接続順位特定手段は、前記直流電源の電圧と、前記電圧差と、前記順順位通電手段によるときの前記電位と前記反順位通電手段によるときの前記電位のうちの高い方の前記電位と、によって前記接続順位を決定する通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書が開示する技術は、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、燃料電池自動車は、複数個の水素タンクを備えており、各水素タンクのバルブを個々に制御する必要がある。また、他の水素タンクの状態に応じて各バルブを制御する必要がある。
【０００３】
上記要望に応えるために、水素タンク毎に制御装置を設け（従って水素タンクの数だけ制御装置が存在する）、制御装置間でデータを通信するシステムが開発されている。この場合の制御装置は通信装置でもある。本明細書では制御装置間の通信を可能とするための技術を開示することから、各制御装置を通信装置と表現する。
【０００４】
特許文献１に、上記の通信システムが開示されている。この通信システムでは、複数台の通信装置が通信経路によって接続されている。通信装置間でデータ通信する場合、あるいは通信装置と上位通信装置の間でデータ通信する場合、各通信装置はその通信装置に固有のＩＤを必要とする。そのＩＤを利用することで、どの通信装置からどの通信装置へのデータ通信であるのか、上位通信装置がどの通信装置からデータを受信したのか、上位通信装置がどの通信装置へデータを送信するのかといったことが判別可能となる。
【０００５】
特許文献１は、上位通信装置に対して複数台の通信装置が通信経路によって接続順位に従って順々に接続されているシステムを対象とし、各通信装置にＩＤを付与する技術を開示している。各通信装置は、抵抗と、その抵抗の一端の電位を特定する電位特定手段と、その抵抗の両端の電圧差を特定する電圧差特定手段と、接続順位を特定する接続順位特定手段を備えている。
【０００６】
その通信システムでは、各通信装置の抵抗を接続順位に従って接続して直列回路を形成する。上位通信装置は直流電源を内蔵しており、上記の直列回路はその直流電源に接続される。また、各通信装置が備えている抵抗の抵抗値は相互に等しい。
【０００７】
特許文献１の技術では、直流電源の正極に接続された方から順に、１番目の抵抗、２番目の抵抗、・・・、ｎ番目の抵抗が接続されている。各抵抗の抵抗値が等しいことから、各抵抗で生じる電圧降下は等しい。各抵抗での電圧降下がΔボルトであり、電源電圧がＶボルトであるとすると、ｍ番目の抵抗の高電位側の電位はＶ−Δ×（ｍ−１）となる。各通信装置は各抵抗での電圧降下（Δボルト）を検出する装置を備えており、電源電圧（Ｖボルト）を記憶していれば、抵抗の高電位側の電位から、その通信装置の接続順位ｍを特定することができる。前記接続順位は、通信装置毎に固有(ユニーク)であり、ＩＤとすることができる。
【０００８】
上記では、抵抗の高電位側の電位を検出しているが、抵抗の低電位側の電位を検出してもよい。ｍ番目の抵抗の低電位側の電圧はＶ−Δ×ｍとなることから、その式に従って接続順位を特定することができる。各通信装置は、抵抗の一端の電位を特定する電位特定手段さえ備えていればよく、その一端は、高電位側でも低電位側でもよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１３−１９２０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１のシステムの場合、直流電源の接地端子側に近い（換言すると接続順位ｍが大きい）通信装置の電位は、接地電位に近い電位となり、抵抗の一端側の電位が接地電位に近くなる。電位が低くなると、検出電位に含まれる誤差の割合が相対的に大きくなり、電位から求めた接続順位が実際の接続順位から異なる可能性が生じる。本明細書では、検出した電位から接続順位を特定する際に、実際の接続順位を正確に再現できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書が開示する通信システムでは、複数台の通信装置を通信経路によって接続している。各通信装置は、抵抗と、抵抗の一端の電位を特定する電位特定手段と、抵抗の両端の電圧差を特定する電圧差特定手段と、接続順位を特定する接続順位特定手段を備える。ここで、各通信装置の各抵抗の抵抗値は相互に等しい。各通信手段の各抵抗を接続順位に従って接続した直列回路が用意されており、その直列回路は直流電源に接続されている。また、接続順位に従って直列回路に通電する順順位通電手段と、反接続順位に従って直列回路に通電する反順位通電手段を備えている。接続順位特定手段は、直流電源の電圧と、電圧差と、順順位通電手段によるときの電位と反順位通電手段によるときの電位のうちの高い方の電位とによって接続順位を決定する。
【００１２】
上記した通信システムでは、順順位通電手段によると接地電位に近い電位が印可される通信装置には、反順位通電手段によって電源電位に近い電位が印可される。本システムでは、高い方の電位によって接続順位を特定することから、検出電位が低くなって接続順位の特定に誤りが入る事象を排除することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の通信システム１０の通信ネットワークを示すブロック図。
【図２】通信システム１０の内部構成を示すブロック図。
【図３】変形例の通信システム３０の内部構成を示すブロック図。
【図４】実施例２の通信システム１００の内部構成を示すブロック図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）図１、２を参照して、実施例１の通信システム１０について説明する。一例ではあるが、通信システム１０は、燃料電池自動車に採用することができる。特に、複数の水素タンクを必要とする大型トラック等に搭載することができる。図１に示すように、通信システム１０は、メイン制御装置ＭＣと、複数の制御装置Ｃ１−Ｃ６と、複数の水素タンクＴ１−Ｔ６を備える。メイン制御装置ＭＣは、各制御装置Ｃ１−Ｃ６と通信可能に接続されている。制御装置Ｃ１は、それに対応する水素タンクＴ１と通信可能に接続されている。他の制御装置Ｃ２−Ｃ６も同様に、それぞれに対応する水素タンクＴ２−Ｔ６と通信可能に接続されている。
【００１５】
各制御装置Ｃ１−Ｃ６は、対応する水素タンクＴ１−Ｔ６から情報（例えば、タンク内温度又はタンク内圧力等）を取得し、メイン制御装置ＭＣに情報を出力する。メイン制御装置ＭＣは、その情報に基づいて、各制御装置Ｃ１−Ｃ６に、各水素タンクＴ１−Ｔ６のバルブの開閉の指示をする。各制御装置Ｃ１−Ｃ６は、その指示に基づいて、水素タンクのバルブを制御する。これにより、メイン制御装置ＭＣは、個々の水素タンクＴ１−Ｔ６を的確に制御することができる。本技術では、このような通信システム１０において、個々の情報（ここでは、水素タンクＴ１−Ｔ６の情報）を通信する際に必要とされる各制御装置Ｃ１−Ｃ６に固有のＩＤを特定する技術を提供する。ここで、制御装置Ｃ１−Ｃ６は本明細書が開示する技術における通信装置の一例である。
【００１６】
図２に示すように、制御装置Ｃ１は、通信装置１２、インタフェース１４、ＩＤ特定装置１６、電位特定部１８、電圧差特定部２０ａ、２０ｂ、第１抵抗２２と、第２抵抗２４を備える。第１抵抗２２と第２抵抗２４には同じ抵抗値のものが採用されている。他の複数の制御装置Ｃ２−Ｃ６についても、同様に構成されており、重複する説明は省略する。複数の制御装置Ｃ２−Ｃ６に亘って、第１抵抗２２の抵抗値は同じであり、第２抵抗２４の抵抗値も同じである。
通信装置１２は、メイン制御装置ＭＣと双方向に通信可能であり、インタフェース１４を介して水素タンクＴ１と双方向に通信可能である。電位特定部１８は、第１抵抗２２の一端の電位のうち高電位側の電位を検出する。同様に、電位特定部１８は、第２抵抗２４の一端の電位のうち高電位側の電位を検出する。但し、電位特定部１８の検出する電位は高電位側に限定されず、低電位側であってもよい。
電圧差特定部２０ａは、第１抵抗２２の両端の電圧差を検出する。同様に、電圧差特定部２０ｂは、第２抵抗２４の両端の電圧差を検出する。両者は同じであることから、いずれかの一方を検出するものであればよい。
なお特に限定されないが、電位特定部１８及び電圧差特定部２０ａ、２０ｂは、同一の装置（例えばマイクロコンピュータ）を用いて構成されていてもよい。
【００１７】
ここで、各制御装置Ｃ１−Ｃ６の第１抵抗２２は直列に接続されており、この直列回路は直流電源４０ａに接続されている。このとき、直流電源４０ａから接続順位ｍに従って、すなわちＣ１→Ｃ２→…→Ｃ６の順に通電する向きに直流電源４０ａを接続する。以降、この直列回路を順順位用直列回路２６ａと称する。即ち、通信システム１０は、順順位用直列回路２６ａを備える。ここで、順順位用直列回路２６ａは、本明細書が開示する技術における順順位通電手段の一例である。全ての第１抵抗２２は抵抗値が等しいため、各抵抗で生じる電圧降下は等しい。各第１抵抗２２での電圧降下がΔボルトであり、電源電圧がＶボルトであるとすると、ｍ番目の第１抵抗２２の高電位側の電位は次式で表すことができる。
ｍ番目の第１抵抗２２の高電位側の電位（ボルト）＝Ｖ−Δ×（ｍ−１）
例えば、直流電源４０ａの電源電圧が１２ボルトであった場合、６個の第１抵抗２２の各々における電圧降下は等しく、２ボルトとなる。そこで、第１抵抗２２の高電位側の電位は、順方向回路の直流電源４０ａの正極に接続された方から順に、１２、１０、８、６、４、２ボルトと低減する。上記のように電圧差が２ボルトであり、ｍ番目の第１抵抗２２の高電位側電位が例えば１０ボルトであることがわかれば、ｍ＝２（番目）と算出することができる。
原理的に、ＩＤ特定装置１６は、電源電圧値、順順位通電手段によるときの電位特定部１８で特定した電位、及び電圧差特定部２０ａで特定した電圧差によって、第１抵抗２２の接続順位ｍを特定することができる。ただし実際には、直流電源４０ａの接地端子に近い順位の第１抵抗２２の電位は、接地電位に近い電位となる。電位が低くなると、電位の検出値に含まれる誤差成分が相対的に大きくなり、電位によって求めた接続順位ｍが実際の接続順位からズレる可能性が生じる。ここで、ＩＤ特定装置１６は、本明細書が開示する技術における接続順位特定装置の一例である。
【００１８】
上記の誤認に対策するために、本実施例では第２抵抗２４が用意されている。各制御装置Ｃ１−Ｃ６の第２抵抗２４は直列回路を構成するように接続され、直流電源４０ｂに接続されている。このとき、第１抵抗２２の直列回路と第２抵抗２４の直列回路では、直列電源に対して反対向きに接続される。すなわち、第２抵抗２４には接続順位ｍと反対向き（Ｃ６→Ｃ５→…→Ｃ１であり、反接続順位という）に通電される。以降、第２抵抗２４の直列回路を反順位用直列回路２６ｂと称する。即ち、通信システム１０は、反順位用直列回路２６ｂを備える。ここで、反順位用直列回路２６ｂは、本明細書が開示する技術における反順位通電手段の一例である。この反順位用直列回路２６ｂによっても接続順位ｍが判明し、その関係は次式となる。ここでいう接続順位ｍは、順順位用直列回路２６ａにおける順位である。
ｍ番目の第２抵抗２４の高電位側の電位（ボルト）＝Δ×ｍ
上の式における電圧降下Δは、第２抵抗２４の両端の電圧差であり、電圧差特定部２０ｂによって検出される。上記したように、ｍが大きくなると順順位による場合の電圧が接地電圧に近くなるのに対し、反順位によると大きくなる。本実施例の通信システム１０では、順順位用直列回路２６ａによると接地電位に近い電位が印可される制御装置Ｃ５、Ｃ６等には、反順位用直列回路２６ｂによって電源電位に近い電位が印可される。通信システム１０では、ＩＤ特定装置１６が、第１抵抗２２の電位及び第２抵抗２４の電位のうちの高い方の電位によって接続順位ｍを特定することから、検出電位が低くなって接続順位ｍの特定に誤りが入る事象を排除することができる。
図１では、直流電源４０ａ、４０ｂがメイン制御装置ＭＣの外部に存在するように図示している。直流電源４０ａ、４０ｂは、メイン制御装置ＭＣの外部にあってもよいし、内部にあってもよい。また、配線５０は、各制御装置Ｃ１−Ｃ６に駆動電力を供給する電源線である。
【００１９】
（変形例）図３を参照して、変形例の通信システム３０について説明する。この変形例の通信システム３０は、実施例１の通信システム１０に加え、各直列回路２６ａ、２６ｂ内に降圧用抵抗３２ａ、３２ｂを備えている。具体的には、二つの降圧用抵抗３２ａ、３２ｂのうち一つの降圧用抵抗３２ａは、直流電源４０ａの正極とその正極に隣接する第１抵抗２２との間に接続されており、もう一つの降圧用抵抗３２ｂは、直流電源４０ｂの正極とその正極に隣接する第２抵抗２４との間に接続されている。これにより、直流電源４０ａ、４０ｂの電源電圧を所定の電圧まで低減することができる。一般に、車載用バッテリーの電圧は、電位特定部１８及び電圧差特定部２０ａ、２０ｂで用いられる電圧規格に対して大きい。そのため、各制御装置Ｃ１−Ｃ６の電位特定部１８及び電圧差特定部２０ａ、２０ｂに入る電圧を降圧する必要がある。例えば、降圧手法として、電位特定部１８及び電圧差特定部２０ａ、２０ｂの各装置内に分圧回路を配置する手法も考えられる。しかしながら、分圧回路を設けると誤差が増加する。本変形例の通信システム３０では、各直列回路２６ａ、２６ｂに一つの降圧用抵抗３２ａ、３２ｂを増やすだけで良いので、その分だけ抵抗素子に起因する誤差を低減することができる。
【００２０】
なお、本明細書において順順位通電手段と反順位通電手段という場合、実施例１のように順順位用直列回路２６ａと反順位用直列回路２６ｂを合わせ持つ場合と、以下の実施例２で説明するように、共通の直列回路に対する通電方向を経時的に切り換える場合の双方を含む。
【００２１】
（実施例２）図４を参照して、実施例２の通信システム１００について説明する。実施例２の通信システム１００は、実施例１の通信システム１０に対して、各制御装置Ｃ１−Ｃ６に内蔵する抵抗の数が一つに低減されている。さらにその変更に応じて、一つの直列回路に対する通電方向を、経時的に切り替えられるように構成されている。即ち、本実施例の通信システム１００においても、順順位通電手段と反順位通電手段とを備えている。図４に示すように、制御装置Ｃ１は、通信装置１２、インタフェース１４、ＩＤ特定装置１６、電位特定部１８、電圧差特定部２０、抵抗１２２を備える。メイン制御装置ＭＣは、直流電源４０からの通電方向を順順位と反順位の間で反転させるスイッチ１３４ａ，１３４ｂを備えている。なお、実施例１と同様の構成については、説明を省略する。
【００２２】
各制御装置Ｃ１−Ｃ６の抵抗１２２は、接続順位ｍに従って直列に接続されており、この直列回路はスイッチ１３４ａ，１３４ｂを介して直流電源４０に接続されている。スイッチ１３４ａ，１３４ｂは連動しており、スイッチ１３４ａが＋端子に接続するとスイッチ１３４ｂは−端子に接続され、この状態では、制御装置Ｃ１→Ｃ２→・・・→Ｃ６の順順位の方向に通電される。スイッチ１３４ａ，１３４ｂは経時的に切り換えられ、スイッチ１３４ａが−端子に接続するとスイッチ１３４ｂが＋端子に接続され、この状態では、制御装置Ｃ６→Ｃ５→・・・→Ｃ１の反順位の方向に通電される。
【００２３】
従って、本実施例の通信システム１００においても、順順位通電手段によると接地電位に近い電位が印可される制御装置Ｃ５、Ｃ６等には、反順位通電手段によって電源電位に近い高い電位が印可される。通信システム１００では、高い方の電位によって接続順位ｍを特定することから、検出電位が低くなって接続順位ｍの特定に誤りが入る事象を排除することができる。また本実施例のような構成にすることで、抵抗の数を低減することができ、通信システム１００の構成は比較的に簡素化される。
【００２４】
本明細書で開示する技術では、通信経路の具体的構成は限定されず、有線または無線であってよい。通信方式についても特に限定されず、シリアルまたはパラレル通信であってよい。また、実施例１及び２の通信システム１０、１００では、例えばＬＡＮが採用されていてもよい。同様に、制御装置Ｃ１（あるいは他の制御装置Ｃ２−Ｃ６）と水素タンクＴ１（あるいは他の水素タンクＴ２−Ｔ６）との接続についても、特に限定されない。
【００２５】
特許文献１の技術は、上位通信装置（本明細書ではメイン制御装置ＭＣ）の存在を前提するが、上記した接続順位特定技術は、上位通信装置の存在を必ずしも必要としない。上記に例示した場合、ｎ個の水素タンク用制御装置Ｃ１〜Ｃｎがディジーチェーン方式で接続され、メイン制御装置ＭＣが存在しない場合も、直流電源さえ存在すれば、接続順位を特定して制御装置Ｃ１−Ｃｎ（通信装置）に固有なＩＤを特定することができる。そのＩＤを利用して制御装置Ｃ１−Ｃｎ間でデータ通信することが可能となる。
【００２６】
なお、通信経路には接続順位が存在しない場合がある。データバスを利用する通信システムには、接続順位がない。本明細書でいう接続順位は、各制御装置Ｃ１−Ｃ６に固有なＩＤを取得する際に利用する直列回路における接続順位ｍをいう。通信経路にも接続順位がある場合（ディジーチェーン方式）の場合、直列回路での接続順位ｍと通信経路上での接続順位が同じであってもよいが、別であってもよい。
【００２７】
通信システム１０、３０、１００では、６台の制御装置が内蔵されているが、制御装置の数はこれに限定されない。通信システム１０、３０、１００は、７台以上の制御装置を備えていてもよい。制御装置の数は、制御装置が制御すべき装置（本実施例でいう水素タンク）の数に応じて、決定することができる。また、全ての制御装置Ｃ１−Ｃ６は同一の構成になっているため、例えば水素タンクの数に応じて制御装置の台数をフレキシブルに変更することができる。
【００２８】
通信システム１０、３０では、各抵抗が接続された直列回路を二つ備えており、冗長性を考慮した設計となっている。そのため、一方の直列回路が断線した場合でも、他方の直列回路によって接続順位ｍを特定することができる。また、各制御装置Ｃ１−Ｃ６は、直流電源４０ａ、４０ｂにそれぞれ接続されている。従って、仮に通信システム１０の順順位用直列回路２６ａにおける制御装置Ｃ２の第１抵抗２２と制御装置Ｃ３の第１抵抗２２との間で断線が生じた場合、電源電圧をＶボルトとすると、制御装置Ｃ１及び制御装置Ｃ２の第１抵抗２２の高電位側の電位はＶボルトとなる。一方、制御装置Ｃ３―Ｃ５の第１抵抗２２の高電位側の電位は０ボルトとなる。これにより、メイン制御装置ＭＣは、制御装置Ｃ２と制御装置Ｃ３との間で断線が生じていると判断することができる。従って、メイン制御装置ＭＣは、各制御装置Ｃ１−Ｃ６の電位により、断線が生じている箇所を特定することもできる。
【００２９】
以上、本明細書が開示する技術の具体例を詳細に説明したが、これらは例示に過ぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。本明細書、又は、図面に説明した技術要素は、単独で、あるいは各種の組合せによって技術的有用性を発揮するものであり、出願時の請求項に記載の組合せに限定されるものではない。本明細書又は図面に例示した技術は、複数の目的を同時に達成し得るものであり、そのうちの一つの目的を達成すること自体で技術的有用性を持つものである。
【符号の説明】
【００３０】
１０、３０、１００：通信システム
１２：通信装置
１４：インタフェース
１６：ＩＤ特定装置
１８：電位特定部
２０、２０ａ、２０ｂ：電圧差特定部
２２、２４、１２２：抵抗
３２ａ、３２ｂ：降圧用抵抗
Ｃ１−Ｃ６：制御装置
ＭＣ：メイン制御装置
Ｔ１−Ｔ６：水素タンク
ｍ：接続順位
【図１】
2020155873.tif 000003
【図２】
2020155873.tif 000004
【図３】
2020155873.tif 000005
【図４】
2020155873.tif 000006