(57)【要約】  無線通信の接続の確立に要するコストが低い無線通信システムを提供する。無線通信システムは、親機と、子機（Ａ，Ｂ）と、の間で通信を確立する通信確立処理として、親機は、複数の周波数を第１周期で切り替えながら子機（Ａ，Ｂ）にパケット信号を無線で送信し、子機（Ａ，Ｂ）は、親機からのパケット信号を受信できるまでは、自身の受信周波数として用いる複数の周波数を、第１周期よりも短い第２周期で切り替える切替処理を実行し、親機からパケット信号を受信した場合、その後の親機からの応答要求信号に応じて、親機に応答信号を無線で送信する。
2017213128.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
親機と、前記親機との間で無線通信が可能な複数の子機と、を備え、
前記親機及び複数の前記子機には、それぞれ、前記親機と前記子機との間で無線通信を行うための複数の周波数が設定され、
前記親機と、それぞれの前記子機と、の間で通信を確立する通信確立処理として、
前記親機は、複数の前記周波数を第１周期で切り替えながら、それぞれの前記子機にパケット信号を無線で送信し、
それぞれの前記子機は、前記親機からの前記パケット信号を受信できるまでは、自身の受信周波数として用いる複数の前記周波数を、前記第１周期よりも短い第２周期で切り替える切替処理を実行し、前記親機から前記パケット信号を受信した場合、その後の前記親機からの応答要求信号に応じて、前記親機に応答信号を無線で送信し、
前記親機は、それぞれの前記子機から前記応答信号を受信した場合、それぞれの前記子機との間で通信を確立したと判定すること
を特徴とする無線通信システム。
【請求項２】
前記子機は、前記親機から前記パケット信号を所定の周波数で受信した場合、少なくとも前記親機から前記応答要求信号を受信するまでは、自身の受信周波数として前記所定の周波数を継続的に用いること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項３】
前記通信確立処理において、複数の前記子機のうち、前記応答信号を送信しない子機が存在する場合、前記親機は、前記応答信号を送信した子機に対して、前記パケット信号の受信に備えて前記切替処理を再び行うことを要求するスタンバイ要求信号を送信すること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項４】
前記通信確立処理において、複数の前記子機のうち、前記応答信号を送信した子機は、前記応答信号を送信してからスリープを第１所定時間行った後、前記応答信号を送信した周波数で前記スタンバイ要求信号を受信すること
を特徴とする請求項３に記載の無線通信システム。
【請求項５】
前記応答要求信号を受信してから前記応答信号を送信するまでの時間が、それぞれの前記子機において異なる時間で設定されていること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項６】
前記通信確立処理の完了後、前記親機から所定のデータ要求信号を受信してから、前記データ要求信号に対応するデータを送信するまでの時間が、それぞれの前記子機において異なる時間で設定されていること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項７】
前記子機は、前記切替処理と、第２所定時間のスリープと、を交互に繰り返すこと
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項８】
前記子機は、前記親機から前記パケット信号を受信してから第３所定時間が経過しても前記応答要求信号を受信しない場合、前記切替処理とスリープとを交互に繰り返すこと
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項９】
複数の前記子機のうち、複数の前記周波数の全てにおいて前記応答信号を送信しない子機が存在する場合、前記親機は、前記応答信号を送信した子機の個数が最も多い周波数を特定して、当該周波数で通信を確立し、前記応答信号を送信しない前記子機は故障していると判定すること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１０】
前記親機と有線又は無線で接続される制御装置を備え、
前記親機は、前記制御装置からの指令に応じて、前記通信確立処理を実行すること
を特徴とする請求項１に記載の無線通信システム。
【請求項１１】
複数の前記子機は、電池セルに設置される計測器から所定の計測値を取得するセルコントローラであり、
前記親機は、前記セルコントローラとの間で無線通信を行うことによって、前記計測値を含むデータを取得するバッテリコントローラであること
を特徴とする請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の無線通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、親機と複数の子機との間で無線通信を行う無線通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
親機と、複数の子機と、を配線を介して一対一で接続する有線の通信システムが従来から使用されている。このような有線の通信システムでは、配線等の設備コストが高く、また、配線の接続に多くの時間・労力を要する。そこで、有線の通信システムに代えて、親機と複数の子機との間で無線通信を行う無線通信システムが提案されている。【０００３】
例えば、特許文献１には、車両と携帯機との間で行われる無線通信において、車両が携帯機から周期的に二つのチャネル１，２を受信し、例えば、チャネル１にノイズ有りと判定した場合、チャネル２を優先的に用いることが記載されている。【０００４】
また、特許文献２には、無線通信装置が無線基地局との間で通信を開始する際、タイミング同期をとりながら所定の周波数ホッピングパターンで無線基地局から信号を受信し、干渉が生じる周波数をスペアの周波数に置き換えることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−１７７７６７号公報
【特許文献２】特開２００５−３３４１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１には、車両と携帯機との間で既に通信が確立した状態において、通信品質を向上させる技術については記載されているが、無線通信の接続を確立する（つまり、初期接続を行う）ための技術については記載されていない。【０００７】
また、特許文献２では、無線基地局と無線通信装置との間でタイミング同期をとりつつ、通信における干渉の頻度等が演算される。そうすると、タイミング同期をとるための回路等を親機及び各子機に実装することになるため、コストの増加を招く。【０００８】
そこで、本発明は、無線通信の接続の確立に要するコストが低い無線通信システムを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記課題を解決するために、本発明に係る無線通信システムは、親機と、前記親機との間で無線通信が可能な複数の子機と、を備え、前記親機及び複数の前記子機には、それぞれ、前記親機と前記子機との間で無線通信を行うための複数の周波数が設定され、前記親機と、それぞれの前記子機と、の間で通信を確立する通信確立処理として、前記親機は、複数の前記周波数を第１周期で切り替えながら、それぞれの前記子機にパケット信号を無線で送信し、それぞれの前記子機は、前記親機からの前記パケット信号を受信できるまでは、自身の受信周波数として用いる複数の前記周波数を、前記第１周期よりも短い第２周期で切り替える切替処理を実行し、前記親機から前記パケット信号を受信した場合、その後の前記親機からの応答要求信号に応じて、前記親機に応答信号を無線で送信し、前記親機は、それぞれの前記子機から前記応答信号を受信した場合、それぞれの前記子機との間で通信を確立したと判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、無線通信の接続の確立に要するコストが低い無線通信システムを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の第１実施形態に係る無線通信システムの構成図である。
【図２】上位システムコントローラ、親機、及び子機が実行する処理を示す説明図である。
【図３】上位システムコントローラ、親機、及び子機が実行する処理を示す説明図である。
【図４】親機及び子機Ａ，Ｂにおける無線通信のタイムチャートであり、子機Ａはパケット信号を受信し、子機Ｂはまだパケット信号を受信できていない場合を示している。
【図５】親機及び子機Ａ，Ｂにおける無線通信のタイムチャートであり、子機Ａ及び子機Ｂの両方がパケット信号を受信した場合を示している。
【図６】本発明の第２実施形態に係る無線通信システムにおいて、親機及び子機が実行する処理を示す説明図である。
【図７】親機及び子機における無線通信のタイムチャートであり、各子機において応答信号を送信するタイミングをずらした様子を示している。
【図８】本発明の変形例に係る無線通信システムにおいて、親機及び子機の無線通信を示すタイムチャートである。
【図９】比較例に係る有線の通信システムの構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
≪第１実施形態≫
＜無線通信システムの構成＞
図１は、第１実施形態に係る無線通信システム１００の構成図である。
無線通信システム１００は、親機であるバッテリコントローラ２と、子機である複数のセルコントローラ１Ａ，…，１Ｘと、の間で無線通信を行うシステムである。図１に示すように、無線通信システム１００は、セルコントローラ１Ａ，…，１Ｘと、バッテリコントローラ２と、上位システムコントローラ３（制御装置）と、を備えている。
【００１３】
子機であるセルコントローラ１Ａ，…，１Ｘは、セルコントローラ１Ａ，…，１Ｘは、電池セルｃが直列接続されてなる電池セル群（又は、個々の電池セルｃ）の電圧・電流・温度等の計測値を含む情報をバッテリコントローラ２に送信する機能を有している。なお、電池パックＰＡ，…，ＰＸに収容される電池セル群は、例えば、風力発電や太陽光発電の出力を平準化するために用いられるが、これに限定されるものではない。
【００１４】
図１に示すように、セルコントローラ１Ａは、少なくとも一つの計測器１１と、処理回路１２と、無線回路１３と、アンテナ１４と、を備えている。
計測器１１は、電池セル群の電圧・電流・温度等を検出するセンサであり、電池パックＰＡに設置されている。処理回路１２は、計測器１１の計測結果に基づいて所定の処理を行う回路であり、電源回路１２ａと、検出部１２ｂと、処理部１２ｃと、記憶部１２ｄと、を備えている。
【００１５】
電源回路１２ａは、電池セル群を電源として、各回路の動作電圧（つまり、負側の電圧Ｖｄｄに対する電源電圧ＶＣＣ）を生成する回路である。検出部１２ｂは、計測器１１の計測値に基づいて電池セルｃの検出情報を取得するＡ／Ｄ変換器である。処理部１２ｃは、検出部１２ｂから入力される検出情報に基づいて、電池セルｃの状態（充電状態、電池セルｃの劣化状態、過電流・過電圧の有無等）を診断するＣＰＵ（Central Processing Unit）である。記憶部１２ｄには、前記した検出情報や診断結果の他、セルコントローラ１Ａの識別情報等が格納される。
【００１６】
無線回路１３は、処理部１２ｃによって記憶部１２ｄから読み出される所定の情報を無線信号としてアンテナ１４に出力する回路である。また、無線回路１３は、アンテナ１４で受信した無線信号を復調し、復調後の信号を処理部１２ｃに出力する機能も有している。アンテナ１４は、無線信号を送受信するものであり、無線回路１３に接続されている。
なお、他のセルコントローラ１Ｘ等も、セルコントローラ１Ａと同様の構成を備えている。
【００１７】
親機であるバッテリコントローラ２は、子機であるセルコントローラ１Ａ，…，１Ｘとの間で無線通信を行い、前記した情報（電池セルｃの検出情報、診断結果、セルコントローラ１Ａ，…，１Ｘの識別情報等）をセルコントローラ１Ａ，…，１Ｘから取得する機能を有している。図１に示すように、バッテリコントローラ２は、電源回路２１と、電池２２と、記憶部２３と、処理部２４と、無線回路２５と、アンテナ２６と、を備えている。
【００１８】
電源回路２１は、各回路の動作電圧を生成する回路である。電池２２は、電源回路２１の電源であり、この電源回路２１に接続されている。なお、外部電源（図示せず）から電源回路２１に電力供給してもよい。
【００１９】
記憶部２３には、処理部２４が実行する所定のプログラムや、セルコントローラ１Ａ，…，１Ｘの識別情報等が格納されている。つまり、バッテリコントローラ２（親機）側では、セルコントローラ１Ａ，…，１Ｘ（各子機）の個数や識別情報が把握されている。
【００２０】
処理部２４は、後記する上位システムコントローラ３からの指令に応じて、セルコントローラ１Ａ，…，１Ｘとの間で「通信確立処理」を行う機能を有している。前記した「通信確立処理」とは、バッテリコントローラ２と、それぞれのセルコントローラ１Ａ，…，１Ｘと、の間で無線通信を確立する（つまり、初期接続を行う）処理である。
【００２１】
また、処理部２４は、前記した「通信確立処理」を行った後、セルコントローラ１Ａ，…，１Ｘとの間で周期的に無線通信を行うことで、電池セルｃに関する情報を取得する機能も有している。
【００２２】
無線回路２５は、処理部２４によって記憶部２３から読み出される所定の情報を無線信号としてアンテナ２６に出力する回路である。また、無線回路２５は、アンテナ２６で受信した無線信号を復調し、復調後の信号を処理部２４に出力する機能も有している。アンテナ２６は、無線信号を送受信するものであり、無線回路２５に接続されている。
【００２３】
上位システムコントローラ３は、図示はしないが、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）、各種インタフェース等の電子回路（図示せず）を含んで構成される。そして、ＲＯＭに記憶されたプログラムを読み出してＲＡＭに展開し、ＣＰＵが各種処理を実行するようになっている。上位システムコントローラ３は、配線Ｋを介してバッテリコントローラ２に有線で接続され、前記した「通信確立処理」の開始指令（初期接続の開始指令）をバッテリコントローラ２に送信するようになっている。
【００２４】
以下では一例として、無線通信システム１００が、２台のセルコントローラ１Ａ，１Ｂを備えるものとして説明する。また、バッテリコントローラ２を「親機」と記載し、２台のセルコントローラ１Ａ，１Ｂを「子機Ａ，Ｂ」と記載する（図２参照）。
【００２５】
図２、図３は、上位システムコントローラ、親機、及び子機Ａ，Ｂが実行する処理を示す説明図である。なお、図２、図３では、子機Ａ，Ｂの処理を一括して記載したが、実際には、子機Ａ，Ｂにおいて個別で処理が行われる。
【００２６】
図２のステップＳ１０１において上位システムコントローラ３は、初期接続の開始指令を親機に送信する。つまり、上位システムコントローラ３は、前記した「通信確立処理」の開始指令を親機に送信する。例えば、親機であるバッテリコントローラ２の起動時や、バッテリコントローラ２をいったん停止させてリセットしたときに、ステップＳ１０１の処理が行われる。
【００２７】
そして、上位システムコントローラ３から初期接続の開始指令を受信すると、ステップＳ２０１において親機は、周波数ｆ１のパケット信号を子機Ａ，Ｂに送信（ブロードキャスト）する。
【００２８】
なお、親機及び子機Ａ，Ｂには、それぞれ、親機と子機Ａ，Ｂとの間で無線通信を行うためのＮ個の周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆＮが設定されている。親機は、これらの周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆＮを第１周期Δｔα（図４参照）で順次に切り替えながら、それぞれの子機Ａ，Ｂにパケット信号を無線で送信するようになっている。図２のステップＳ２０１において親機は、まず、周波数ｆ１のパケット信号を連続的にブロードキャストすることで、子機Ａ，Ｂとの初期接続を試みている。
【００２９】
一方、子機Ａ，Ｂは、親機からのパケット信号を受信できるまでは、自身の受信周波数として用いる複数の周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆＮを、前記した第１周期Δｔα（図４参照）よりも短い第２周期Δｔβ（図４参照）で順次切り替える「切替処理」を行う。この「切替処理」については、次のステップＳ３０１〜Ｓ３０６において説明する。
【００３０】
ステップＳ３０１において子機Ａ，Ｂは、それぞれ、パケット信号の受信周波数を周波数ｆ１に設定する。なお、図２では省略したが、子機Ａ，Ｂにおいて受信周波数が周波数ｆ１となっている状態は、前記した第２周期Δｔβの時間だけ継続される（図４参照）。
【００３１】
以下では、子機Ａ，Ｂのうち、主に子機Ａの処理について説明するが、子機Ｂについても同様である。
ステップＳ３０２において子機Ａは、親機からのパケット信号を周波数ｆ１で受信できたか否かを判定する。パケット信号を周波数ｆ１で受信できた場合（Ｓ３０２：Ｙｅｓ）、子機Ａの処理はステップＳ３０７に進む。一方、周波数ｆ１ではパケット信号を受信できなかった場合（Ｓ３０２：Ｎｏ）、子機Ａの処理はステップＳ３０３に進む。
【００３２】
ステップＳ３０３において子機Ａは、パケット信号の受信周波数を周波数ｆ２に設定する。
ステップＳ３０４において子機Ａは、親機からのパケット信号を周波数ｆ２で受信できたか否かを判定する。パケット信号を周波数ｆ２で受信できた場合（Ｓ３０４：Ｙｅｓ）、子機Ａの処理はステップＳ３０７に進む。一方、周波数ｆ２ではパケット信号を受信できなかった場合（Ｓ３０４：Ｎｏ）、図２では省略したが、子機Ａは、受信周波数を周波数ｆ３に切り替える。このようにして子機Ａは、自身の受信周波数を親機よりも高速で切り替えながらパケット信号の受信を試みる。
【００３３】
ステップＳ３０５において子機Ａは、受信周波数を周波数ｆＮに設定する。
ステップＳ３０６において子機Ａは、親機からパケット信号を周波数ｆＮで受信できたか否かを判定する。パケット信号を周波数ｆＮで受信できた場合（Ｓ３０６：Ｙｅｓ）、子機Ａの処理はステップＳ３０７に進む。一方、周波数ｆＮではパケット信号を受信できなかった場合（Ｓ３０６：Ｎｏ）、子機Ａの処理は、図３のステップＳ３１２に進む。
【００３４】
図４は、親機及び子機Ａ，Ｂにおける無線通信のタイムチャートであり、子機Ａはパケット信号を受信し、子機Ｂはまだパケット信号を受信できていない場合を示している。
図４に示すように、親機はパケット信号の周波数を第１周期Δｔαでゆっくりと切り替え、子機Ａ，Ｂはパケット信号の受信周波数を第２周期Δｔβで高速に切り替えている。このような周波数の切替えは、親機と子機Ａ，Ｂとの間においても、また、子機Ａ，Ｂ同士においても非同期で行われる。
【００３５】
なお、前記した第１周期Δｔα及び第２周期Δｔβは、親機から周波数ｆｋ（ｋは任意の自然数）のパケット信号が連続的に送信されている間に、子機Ａ，Ｂが周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆＮの全てを切り替えられるように設定されている。つまり、第１周期Δｔα＞Ｎ×第２周期Δｔβの大小関係になっている。
ちなみに、子機Ａ，Ｂ（つまり、セルコントローラ１Ａ，１Ｂ）において、工場出荷時から受信周波数の切替えを行うようにしてもよいし、また、作業員によるスイッチ操作によって受信周波数の切替えを開始するようにしてもよい。
【００３６】
図２のステップＳ３０７において子機Ａは、パケット信号を受信できたときの受信周波数を用いて、親機からの受信を継続する。つまり、子機Ａは、親機からパケット信号を所定の周波数で受信した場合、少なくとも親機から応答要求信号を受信するまでは、自身の受信周波数として、前記した所定の周波数を継続的に用いる。これによって、親機から応答要求信号が送信された場合、この応答要求信号を子機Ａ側で受信できる。
【００３７】
図４に示す例では、子機Ａは、親機からのパケット信号を周波数ｆ（Ｎ−２）で受信した後、親機から応答要求信号を受信するまでは、受信周波数として周波数ｆ（Ｎ−２）を継続的に用いている（時刻ｔ１〜ｔ２を参照）。
一方、子機Ｂにおいては、親機からのパケット信号を受信できておらず、受信周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆＮを切り替える切替処理が繰り返されている。例えば、無線信号が打ち消し合うヌル点に子機Ｂが設置されていたり、他の無線システム（図示せず）から漏れ出した無線信号の影響を子機Ｂが受けていたりすると、子機Ｂにおいてパケット信号を受信できないことがある。なお、場合によっては、その後の環境の変化によって子機Ｂもパケット信号を受信できることがある。
【００３８】
再び、図２に戻って説明を続ける。
図２のステップＳ２０１において周波数ｆ１のパケット信号を送信した後、ステップＳ２０２において親機は、それぞれの子機Ａ，Ｂに周波数ｆ１で応答要求信号を送信（ブロードキャスト）する。
【００３９】
ステップＳ３０７において受信を継続していた子機Ａは、ステップＳ３０８において、親機から応答要求信号を受信したか否かを判定する。親機から応答要求信号を受信した場合（Ｓ３０８：Ｙｅｓ）、子機Ａの処理はステップＳ３０９に進む。
ステップＳ３０９において子機Ａは、親機に応答信号を無線で送信する。
【００４０】
ステップＳ３１０において子機Ａは、スリープする。前記した「スリープ」とは、無線信号の送受信を一時的に停止する処理である。なお、図２では省略したが、ステップＳ３１０のスリープは、図４に示す第１所定時間ΔｔＧだけ継続される。この第１所定時間ΔｔＧは、親機に応答信号を送信した時点からスリープを継続する時間であり、後記するスタンバイ要求信号（又はデータ要求信号）を親機から受信できるように設定されている。このように応答信号を送信した後にいったんスリープすることで、子機Ａの省電力化を図ることができる。
【００４１】
図２のステップＳ２０２において応答要求信号を送信した後、図３のステップＳ２０３において親機は、それぞれの子機Ａ，Ｂから応答信号を受信したか否かを判定する。子機Ａ，Ｂのうち、応答信号を送信しない子機が存在する場合（Ｓ２０３：Ｎｏ）、親機の処理はステップＳ２０４に進む。
【００４２】
ステップＳ２０４において親機は、応答信号を送信した子機Ａにスタンバイ要求信号を送信（ブロードキャスト）する。前記した「スタンバイ要求信号」とは、応答信号を送信した子機Ａに対して、その後のパケット信号の受信に備えて切替処理を再び行うことを要求する信号である。このスタンバイ要求信号を送信することで、既に応答信号を送信した子機Ａに周波数の切替処理を再び実行させることができる。
【００４３】
ステップＳ２０５において親機は、周波数ｆ２のパケット信号を送信する。なお、図３では省略したが、その後、周波数ｆ２では無線通信が確立されない場合、親機側においてパケット信号の周波数が、周波数ｆ３，ｆ４，…，ｆＮ，ｆ１，ｆ２，…ｆＮ，…のように順次に切り替えられる。
【００４４】
また、図２のステップＳ３１０においてスリープしていた子機Ａは、前記したように、第１所定時間ΔｔＧだけスリープを継続した後、図３のステップＳ３１１において親機からスタンバイ要求信号を受信したか否かを判定する。なお、このときの受信周波数は、ステップＳ３０９で応答信号の送信に用いた周波数と同一である。
【００４５】
ステップＳ３１１において親機からスタンバイ要求信号を受信した場合（Ｓ３１１：Ｙｅｓ）、子機Ａの処理は、図３のステップＳ３１２に進む。ステップＳ３１２〜Ｓ３１５において子機Ａは、受信周波数を周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆＮに切り替える切替処理を再び実行する。
【００４６】
なお、図３では省略したが、子機Ａがスタンバイ要求信号を受信した後、所定時間ΔｔＨ（図４参照）だけスリープしてから周波数の切替処理を再開するようにしてもよい。ちなみに、この段階では親機1と子機Ａ，Ｂとの間で通信が、まだ確立されていない。なぜなら、子機Ｂ側では親機からのパケット信号を受信できていない（つまり、親機に向けて応答信号を送信していない）からである。
【００４７】
また、図３のステップＳ２０３において子機Ａ，Ｂから応答信号を受信した場合（Ｓ２０３：Ｙｅｓ）、ステップＳ２０６において親機は、子機Ａ，Ｂとの初期接続が完了したと判定する。言い換えると、それぞれの子機Ａ，Ｂから応答信号を受信した場合、親機は、子機Ａ，Ｂとの間で通信が確立したと判定する。
【００４８】
なお、親機と、それぞれの子機Ａ，Ｂとの間で通信を確立する「通信確立処理」には、図２、図３に示すステップＳ２０１〜２０６、及びステップＳ３０１〜３１５の処理が含まれる。
【００４９】
次に、ステップＳ２０７において親機は、上位システムコントローラ３に初期接続の完了通知を送信する。これによって無線通信システム１００の管理者は、親機と子機Ａ，Ｂとの間で初期接続が完了したことを把握できる。
【００５０】
図５は、親機及び子機Ａ，Ｂにおける無線通信のタイムチャートであり、子機Ａ及び子機Ｂの両方がパケット信号を受信した場合を示している。
図５に示す例では、親機からの応答要求信号に対して、子機Ａ，Ｂの両方が周波数ｆ（Ｎ−２）で親機に応答信号を送信している。その結果、親機側では、自身と子機Ａ，Ｂとの間で無線通信が確立したと判定される（図３のＳ２０３：Ｙｅｓ、Ｓ２０６）。
【００５１】
図３のステップＳ２０８において親機は、子機Ａ，Ｂとのデータ通信を実行する。なお、データ通信を行う際、図３では省略したが、親機は、それぞれの子機Ａ，Ｂにデータ要求信号を送信（ブロードキャスト）する。
一方、子機側では、ステップＳ３１１で親機からのスタンバイ要求を受信しない場合（Ｓ３１１：Ｎｏ）、子機Ａの処理はステップＳ３１６に進む。
【００５２】
ステップＳ３１６において子機Ａは、親機からデータ要求信号を受信したか否かを判定する。親機からデータ要求信号を受信した場合（Ｓ３１６：Ｙｅｓ）、子機Ａの処理はステップＳ３１７に進む。
ステップＳ３１７において子機Ａは、親機との間でデータ通信を実行する。
【００５３】
図５に示すように、初期接続が完了した後は、親機と子機Ａ，Ｂとの間でデータ通信が周期的に行われる。図５に示す例では、子機Ａ，Ｂは、周波数ｆ（Ｎ−２）で応答信号を送信した後（Ｓ３０９）、スリープしている（Ｓ３１０）。そして、前記した第１所定時間ΔｔＧだけスリープした後、子機Ａ，Ｂは、受信周波数を周波数ｆ（Ｎ−２）に設定し、親機からのデータ要求信号（又はスタンバイ要求信号）を待ち受ける（Ｓ３１１，Ｓ３１６）。
【００５４】
図３のステップＳ３１６において親機からデータ要求信号を受信した場合（Ｓ３１６：Ｙｅｓ）、子機Ａ，Ｂは、これに応じて電池セルｃ（図１参照）の電圧・電流・温度・充電状態・劣化状態等のデータを親機に送信する（Ｓ３１７）。なお、電池セルｃに異常がある場合、その旨を親機から上位システムコントローラ３に通知してもよい。
【００５５】
ちなみに、図５に示す例では、初期接続ができたときの周波数ｆ（Ｎ−２）を用いて、その後のデータ通信が行われているが、これに限定されない。すなわち、初期接続の完了後、通信品質を向上させるために、データ通信に用いる周波数を適宜変更してもよい。
【００５６】
＜効果＞
本実施形態では、通信確立処理において、親機は第１周期Δｔαで周波数を切り替えながら子機Ａ，Ｂにパケット信号を送信し、子機Ａ，Ｂは、前記した第１周期Δｔαよりも短い第２周期Δｔβで受信周波数を切り替える。このように本実施形態では、通信確立処理を非同期で行うため、親機及び子機Ａ，Ｂの設置環境に応じて、無線通信に用いる周波数を適切に設定できる。また、複数の電池セルｃ（図１参照）を収容した電池パックの追加や交換にも、容易かつ柔軟に対応できる。
【００５７】
また、前記したように、通信確立処理を非同期で行うため、同期をとるための回路を親機や子機Ａ，Ｂに設ける必要がない。したがって、本実施形態によれば、親機及び子機Ａ，Ｂの製造コストを従来よりも低減できる。また、上位システムコントローラ３からの指令に応じて通信確立処理が行われるため、作業員が周波数を手動で設定する場合と比較して、通信の確立に要するコストを低くでき、また、通信の確立に要する作業員の労力を大幅に低減できる。
さらに、親機と子機Ａ，Ｂとが無線通信を行う本実施形態は、有線で通信を行う従来技術と比較して、配線等に要するコストが少なくて済む。
【００５８】
図９は、比較例に係る有線の通信システム２００の構成図である。
図９に示す通信システム２００では、詳細な説明は省略するが、バッテリコントローラ（親機）とセルコントローラ（子機）とが配線を介して有線で接続されている。例えば、大規模な自然エネルギ発電システムでは、出力の平準化を図るために多数の電池セルが設置され、それに伴って多数（例えば、数千個、数万個）のセルコントローラが設置される。図９に示す有線の通信システムでは、バッテリコントローラとセルコントローラとを接続する配線に要するコストが高く、また、配線の接続に多くの時間・労力を要する。
これに対して、本実施形態は、前記したように、親機と各子機とが無線通信を行うシステムであるため、配線に要するコストが安く、また、親機と各子機との初期接続を容易に行うことができる。
【００５９】
≪第２実施形態≫
第２実施形態は、親機からの応答要求信号を受信してから応答信号を送信するまでの時間が子機Ａ，Ｂ，…，Ｘ（図６参照）ごとに異なっている点が、第１実施形態とは異なっているが、その他については第１実施形態と同様である。したがって、第１実施形態と異なる部分について説明し、重複する部分については説明を省略する。
【００６０】
図６は、第２実施形態に係る無線通信システムにおいて、親機及び子機Ａ，Ｂ，…，Ｘが実行する処理を示す説明図である。
なお、図６のステップＳ２０２は、第１実施形態で説明したステップＳ２０２（図２参照）に対応している。また、図６のステップＳ３０９ａ，Ｓ３１０ａは、第１実施形態で説明した図２のステップＳ３０９，３１０（図２参照）に対応している。なお、ステップＳ３０９ｂ，Ｓ３１０ｂ，Ｓ３０９ｘ，Ｓ３１０ｘについても同様である。
【００６１】
図６のステップＳ２０２において親機は、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘに応答要求信号を送信（ブロードキャスト）する。
ステップＳ３３１ａにおいて子機Ａは、応答要求信号を受信してから所定時間Δｔ１が経過したか否かを判定する。応答要求信号を受信してから所定時間Δｔ１が経過していない場合（Ｓ３３１ａ：Ｎｏ）、子機ＡはステップＳ３３１ａの処理を繰り返す。一方、応答要求信号を受信してから所定時間Δｔ１が経過した場合（Ｓ３３１ａ：Ｙｅｓ）、子機Ａの処理はステップＳ３０９ａに進む。
【００６２】
ステップＳ３０９ａにおいて子機Ａは、親機に応答信号を送信する。そして、ステップＳ３１０ａにおいて子機Ａはスリープする。
また、子機Ｂは、親機から応答要求信号を受信してから所定時間Δｔ２が経過した場合（Ｓ３３１ｂ：Ｙｅｓ）、親機に応答信号を送信する（Ｓ３０９ｂ）。
また、子機Ｘは、親機から応答要求信号を受信してから所定時間Δｔｘが経過した場合（Ｓ３３１ｘ：Ｙｅｓ）、親機に応答信号を送信する（Ｓ３０９ｘ）。
【００６３】
ここで、応答要求信号を受信してから応答信号を送信するまでの時間である所定時間Δｔ１，Δｔ２，…，Δｔｘは、それぞれの子機Ａ，Ｂ，…，Ｘにおいて異なっている。これによって、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘから親機に送信される応答信号の衝突（干渉）を防止できる。
【００６４】
図７は、親機及び子機Ａ，Ｂ，…，Ｘにおける無線通信のタイムチャートであり、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘにおいて応答信号を送信するタイミングをずらした様子を示している。図７に示すように、親機は、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘに向けて、所定の通信スロットごとに応答要求信号を送信する。
【００６５】
なお、図７に示す例では、親機からパケット信号を受信できていない子機（例えば、図示しない子機Ｃ）が存在しているため、初期接続がまだ完了しておらず、親機から子機Ａ，Ｂ，…，Ｘに向けて応答要求信号が繰り返し送信されている。また、図７では省略したが、今回の応答要求信号と、次回の応答要求信号と、の間において、第１実施形態で説明したスタンバイ要求信号（図３のステップＳ２０４）が親機から送信される。
【００６６】
また、図７に示す例では、前記した所定時間Δｔ１がゼロであり、所定時間Δｔ１，Δｔ２，…，Δｔｘの大小関係は、Δｔ１＜Δｔ２＜，…，＜Δｔｘとなっている。このように所定時間Δｔ１，Δｔ２，…，Δｔｘの長さが異なっているため、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘから親機に送信される応答信号の衝突を防止できる。その結果、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘから応答信号を親機側で確実に受信できる。
【００６７】
このように子機Ａ，Ｂ，…，Ｘにおいて応答信号の送信タイミングをずらすのと同様に、通信確立処理の完了後、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘにおいて親機に所定のデータを送信するときのタイミングをずらすようにしてもよい。すなわち、第１実施形態で説明した通信確立処理の完了後、親機から所定のデータ要求信号を受信してから、このデータ要求信号に対応するデータ（電池セルｃの充電状態等）を送信するまでの時間を、それぞれの子機Ａ，Ｂ，…，Ｘにおいて異なる時間で設定してもよい。これによって、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘから親機に送信されるデータの衝突（干渉）を防止できる。
【００６８】
＜効果＞
本実施形態によれば、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘから親機に向けて、異なるタイミングで応答信号や所定のデータが送信される。したがって、子機Ａ，Ｂ，…，Ｘから親機に送信される信号（応答信号やデータ）の衝突を防止できる。
【００６９】
≪変形例≫
以上、本発明に係る無線通信システム１００について各実施形態により説明したが、本発明はこれらの記載に限定されるものではなく、種々の変更を行うことができる。
【００７０】
図８は、変形例に係る無線通信システムにおいて、親機及び子機Ａ，Ｂの無線通信を示すタイムチャートである。
なお、図８では、第１実施形態で説明した通信確立処理を親機がまだ開始しておらず（つまり、親機が起動しておらず）、親機からパケット信号が送信されていない状態を示している。一方、子機Ａ，Ｂは、例えば、工場出荷時から受信周波数の切替処理を繰り返すように設定されている。
【００７１】
図８に示すように、子機Ａ，Ｂは、受信周波数を周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆＮに切り替える切替処理と、第２所定時間ΔtＲのスリープと、を交互に繰り返すようになっている。ちなみに、親機との間で通信確立処理を行っている間も、子機Ａ，Ｂ側では、切替処理とスリープとが交互に繰り返される。このような間欠受信を行うことで、子機Ａ，Ｂの消費電力を低減できる。したがって、親機がまだ起動していない時や、親機が故障してパケット信号を送信できていない時においても、子機Ａ，Ｂに電力供給している電池セルｃ（図１参照）の充電量が減少することを抑制できる。
なお、子機Ａ，Ｂにおける受信周波数の切替処理において、図８に示すように、周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆＮの切替えを複数回行ってもよい。
【００７２】
また、第１実施形態では、親機から応答要求信号を受信しない場合（図２のステップＳ３０８：Ｎｏ）、子機Ａ，Ｂ側においてすぐに切替処理（ステップＳ３１２〜Ｓ３１５）を実行する構成について説明したが、これに限らない。すなわち、親機からパケット信号を受信してから「第３所定時間」が経過しても応答要求信号を受信しない場合、子機Ａ，Ｂが、受信周波数の切替処理とスリープとを交互に繰り返すようにしてもよい。これによって、子機Ａ，Ｂの消費電力を低減できる。
【００７３】
また、第１実施形態では、全ての子機から応答信号を受信した場合、（図３のステップＳ２０３：Ｙｅｓ）、親機が、初期接続は完了したと判定する（ステップＳ２０６）処理について説明したが、これに限らない。すなわち、各子機のうち、周波数ｆ１，ｆ２，…，ｆＮの全てにおいて応答信号を送信しない子機が存在する場合、親機は、応答信号を送信した子機の個数が最も多い周波数を特定して、この周波数で通信を確立し、応答信号を送信しない子機は「故障している」と判定するようにしてもよい。これによって、故障している子機が存在する場合でも、親機と、正常な子機との間で通信を確立できる。
なお、前記した構成において、故障している子機の識別情報を親機から上位システムコントローラ３に送信するようにしてもよい。これによって、無線通信システム１００の管理者側で故障している子機を把握し、この子機の修理等を行うことができる。
【００７４】
また、各実施形態では、上位システムコントローラ３と親機とが配線Ｋ（図１参照）を介して有線で接続される構成について説明したが、これに限らない。すなわち、上位システムコントローラ３と親機とを無線で接続してもよい。
また、無線通信システムが複数のバッテリコントローラ２を備える構成において、上位システムコントローラ３を親機とし、複数のバッテリコントローラ２を子機として通信確立処理を行うようにしてもよい。つまり、無線通信システムを複数段階で階層的に構成してもよい。なお、各機器間での通信確立処理については、第１実施形態と同様である。
また、第１実施形態から上位システムコントローラ３を省略し、例えば、所定のスイッチ操作によって親機が通信確立処理を開始するようにしてもよい。
【００７５】
また、各実施形態では、親機が各子機にパケット信号を送信し、各子機が受信周波数を切り替える処理について説明したが、これに限らない。例えば、複数の子機が、第１周期Δtαで周波数を切り替えながら親機にパケット信号を無線で送信し、親機は、第２周期Δtβ（＜Δtα）で受信周波数を切り替えることで、通信を確立するようにしてもよい。この構成において、それぞれの子機はリアルタイムクロックを備え、子機から親機にパケット信号を送信する時刻が、それぞれの子機において異なるように設定する。これによって、各子機から送信されるパケット信号の衝突を防止できる。
【００７６】
また、各実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、第２実施形態と第３実施形態とを組み合わせ、各子機が、受信周波数の切替処理とスリープとを交互に行う構成において（図８参照）、応答要求信号を受信してから応答信号を送信するまでの時間を異なる長さで設定してもよい（図７参照）。
【００７７】
また、各実施形態では、複数の電池セル群の管理する無線通信システム１００（図１参照）について説明したが、これに限らない。すなわち、車載用の電池システム、鉄道又は産業用の高電圧電池システム、電池ロジスティック管理システム、物品管理システム、センサネットシステム等にも、各実施形態で説明した無線通信システム１００を適用できる。
【００７８】
また、各実施形態は本発明を分かりやすく説明するために詳細に記載したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されない。また、実施形態の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。また、前記した機構や構成は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての機構や構成を示しているとは限らない。
【符号の説明】
【００７９】
１００  無線通信システム
１Ａ，…，１Ｘ  セルコントローラ（子機）
２  バッテリコントローラ（親機）
３  上位システムコントローラ（制御装置）
１１  計測器
ｃ  電池セル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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