通信システム及びそのデバイス
【課題】１本の信号線を用いて双方向のシリアル通信を行う通信システム及びそのデバイスを提供することを目的とする。
【解決手段】第１デバイス１１と第２デバイス１２間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムであって、第１デバイスは、第１レベルと中間レベルを繰り返すことで第２デバイスにクロックを送信し、第２デバイスは、受信したクロックの中間レベルの期間に第２レベルを出力するか否かで第１デバイスに情報を送信し、第１デバイスは、第２デバイスが情報を送信していない場合に、クロックの中間レベルの期間に第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイス１２に情報を送信する。
【解決手段】第１デバイス１１と第２デバイス１２間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムであって、第１デバイスは、第１レベルと中間レベルを繰り返すことで第２デバイスにクロックを送信し、第２デバイスは、受信したクロックの中間レベルの期間に第２レベルを出力するか否かで第１デバイスに情報を送信し、第１デバイスは、第２デバイスが情報を送信していない場合に、クロックの中間レベルの期間に第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイス１２に情報を送信する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向のシリアル通信を行う通信システム及びそのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、双方向のシリアル通信を行う通信システムがある。例えば特許文献１には、データ及びクロックを時分割で多重して１本のバスラインで伝送し、送信／受信判定用のバスラインと合わせて２本のバスラインで、双方向から互いに送受信を行うことが記載されている。
【０００３】
上記特許文献１には、送信時に、ラッチ回路はクロック回路のクロック信号に同期し、データ入力部よりのデータＨにてＩＮ端子の電源電圧Ｖｃｃをスイッチの接点ａに出力し、データＬにて接点ａを抵抗Ｒ１とＲ２による分圧値にし、スイッチはクロック信号でａ、ｂに切り換えられ、ａにてデータ、ｂにてクロック信号を出力し、送受切換スイッチを介しデータ・クロック伝送ラインに送出し、受信時に、送受切換スイッチより分離回路に入力した信号をレベル判別によりデータとクロック信号に分離し、データはラッチ・整形回路でラッチし波形整形して出力し、送信時に、デコーダは送受判定ラインのレベルと送信要求入力Ｈを演算、Ｈを出力し、送受切換スイッチを送信側に切り換え、送受判定ラインをＬにすることで、データとクロック信号を時分割多重してバスラインで伝送することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９５２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術は、双方向のシリアル通信を行うためにデータ・クロック伝送ラインと送受判定ラインを必要とし、１本の信号線だけを用いて双方向のシリアル通信を行うことはできないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、１本の信号線を用いて双方向のシリアル通信を行う通信システム及びそのデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様による通信システムは、第１デバイス（１１）と第２デバイス（１２）間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムであって、
前記第１デバイス（１１）は、前記第１レベルと前記中間レベルを繰り返すことで前記第２デバイスにクロックを送信し、
前記第２デバイス（１２）は、受信した前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第１デバイス（１１）に情報を送信し、
前記第１デバイス（１１）は、前記第２デバイス（１２）が情報を送信していない場合に、前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイス（１２）に情報を送信する。
【０００８】
好ましくは、前記第１デバイス（１１）は、最初に前記中間レベルを出力したのち前記第２デバイスに情報を送信する。
【０００９】
好ましくは、前記第１デバイス（１１）は、最初に前記第２レベルを出力したのち前記第２デバイスから送信される情報を受信する。
【００１０】
好ましくは、前記第２デバイス（１２）は、最初に前記第２レベルを出力したのち前記第１デバイスに情報を送信する。
【００１１】
好ましくは、前記第１デバイス（１１）は、最初に前記中間レベル又は前記第２レベルを出力したのち所定期間内に前記第２レベルを受信したとき、前記第２デバイスから送信される情報を受信する。
【００１２】
好ましくは、前記第１デバイス（１１）は、二次電池（１０）の充放電を監視する電池監視集積回路である。
【００１３】
好ましくは、前記第２デバイス（１２）は、前記二次電池（１０）の充放電を制御する保護集積回路である。
【００１４】
また、本発明の一実施態様による第１デバイスは、第１デバイス（１１）と第２デバイス（１２）間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行うシリアル通信システムの第１デバイスであって、
前記第１レベルと前記中間レベルを繰り返すことで前記第２デバイス（１２）にクロックを送信する手段（Ｒ１１，Ｍ１２）と、
前記第２デバイス（１２）が情報を送信していない場合に、前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイスに情報を送信する手段（Ｒ１２，Ｍ１１）と、を有する。
【００１５】
また、本発明の一実施態様による第２デバイスは、第１デバイス（１１）と第２デバイス（１２）間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムの第２デバイスであって、
前記第１デバイス（１１）から供給される前記第１レベルと前記中間レベルが繰り返すクロックを受信する手段（３３）と、
受信した前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第１デバイスに情報を送信する手段（Ｍ１３）と、を有する。
【００１６】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、１本の信号線を用いて双方向のシリアル通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の通信システムの一実施形態のブロック構成図である。
【図２】電池監視ＩＣと保護ＩＣの信号入出力部の一実施形態の回路構成図である。
【図３】制御コマンド送信モードの信号タイミングチャートである。
【図４】状態問い合せコマンド受信モードの信号タイミングチャートである。
【図５】割り込み受信モードの信号タイミングチャートである。
【図６】電池監視ＩＣにおける状態遷移図である。
【図７】保護ＩＣの信号入出力部の一実施形態の回路構成図である。
【図８】図７の各部の信号波形図である。
【図９】シフトレジスタの構成図である。
【図１０】制御コマンド送信モードの図７の各部の信号波形図である。
【図１１】状態問い合せコマンド受信モードの図７の各部の信号波形図である。
【図１２】割り込み受信モードの図７の各部の信号波形図である。
【図１３】保護ＩＣが実行する信号出力処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
＜通信システムのブロック構成＞
図１は本発明の通信システムの一実施形態のブロック構成図を示す。図１において、端子Ｂ＋，Ｂ−間にはリチウムイオン電池等の二次電池１０が接続され、端子Ｂ＋は端子Ｐ＋に接続され、端子Ｂ−は抵抗Ｒ４及びＭＯＳトランジスタＭ２及びＭ１を介して端子Ｐ−に接続されており、端子Ｐ＋，Ｐ−間に負荷又は充電回路が接続される。
【００２１】
第１デバイスである電池監視ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）１１は抵抗Ｒ４の両端の電圧を端子ＶＲＳＭ，ＶＲＳＦに供給され、端子ＶＲＳＭ，ＶＲＳＦの電位差から二次電池１０の充放電電流を検出する。また、二次電池１０の電池電圧が保護ＩＣ１２を介して端子ＶＢＡＴに供給され、電池監視ＩＣ１１は端子ＶＢＡＴの電圧を二次電池１０の電圧として検出する。また、電池監視ＩＣ１１は端子ＶＤＤに保護ＩＣ１２で安定化された電源を供給されている。電池監視ＩＣ１１はマイクロコンピュータを内蔵し、二次電池１０の充放電電流を積算してバッテリ残量を算出すると共に、二次電池１０の過電圧検出及び充放電の過電流検出等を行い、その検出結果に基づいて保護ＩＣ１２の制御を行う。
【００２２】
第２デバイスである保護ＩＣ１２は二次電池１０から抵抗Ｒ３を介して端子ＶＤＤに供給される電圧を安定化して端子ＶＲＥＧＯＵＴから電池監視ＩＣ１１に供給する。また、端子ＶＳＥＮＳＥには抵抗Ｒ１を介して二次電池１０の電池電圧が供給され、この電池電圧を分圧して端子ＶＢＡＴから電池監視ＩＣ１１に供給する。また、保護ＩＣ１２は端子ＶＳＥＮＳＥの電圧を過充電閾値及び過放電閾値と比較して、端子ＶＳＥＮＳＥ電圧が過充電閾値を超えると、異常状態であるとしてＭＯＳトランジスタＭ１をオフし、過放電閾値を下回ると、異常状態であるとしてＭＯＳトランジスタＭ２をオフする。これと共に、保護ＩＣ１２は電池監視ＩＣ１１からの制御に従ってＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２のオン／オフを切り換えることで、二次電池１０の充放電制御を行う。
【００２３】
電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭと保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭは信号線１３で接続されており、電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２との間で双方向の３値シリアル通信が行われる。
【００２４】
＜通信システムの入出力回路の構成＞
図２は電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２の信号入出力部の一実施形態の回路構成図を示す。図２において、電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭには電池監視ＩＣ１１の入出力回路２１が併設されている。入出力回路２１内において、電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭは抵抗Ｒ１１を介して電源ＶＤＤに接続されると共に、抵抗Ｒ１２を介してｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１１のドレインに接続されており、ＭＯＳトランジスタＭ１１のソースは電源ＶＳＳに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１１のゲートには通信制御回路２２からミドルレベル出力信号が供給される。
【００２５】
また、電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭはｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１２のドレインに接続されており、ＭＯＳトランジスタＭ１２のソースは電源ＶＳＳに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートには電池監視ＩＣ１１内の通信制御回路２２からローレベル出力信号が供給される。更に、電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭはインバータ２３を介して通信制御回路２２に接続されている。インバータ２３はミドルレベルとローレベルの中間電位である第１閾値を有しており、端子ＩＣＯＭがローレベルのとき通信制御回路２２にハイレベルを供給し、端子ＩＣＯＭがミドルレベル又はハイレベルのとき通信制御回路２２にローレベルを供給する。
【００２６】
また、保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭには保護ＩＣ１２の入出力回路３１が併設されている。入出力回路３１内において、保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭはｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１３のドレインに接続されており、ＭＯＳトランジスタＭ１３のソースは電源ＶＳＳに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートには保護ＩＣ１２内の通信制御回路３２からローレベル出力信号が供給される。
【００２７】
更に、保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭはインバータ３３，３４を介して通信制御回路２２に接続されている。インバータ３３はミドルレベルとローレベルの中間電位である第１閾値を有しており、端子ＩＣＯＭがローレベルのとき通信制御回路２２にハイレベルを供給し、端子ＩＣＯＭがミドルレベル以上のとき通信制御回路２２にローレベルを供給する。インバータ３４はハイレベルとミドルレベルの中間電位である第２閾値を有しており、端子ＩＣＯＭがミドルレベル以下のとき通信制御回路２２にハイレベルを供給し、端子ＩＣＯＭがハイレベルのとき通信制御回路２２にローレベルを供給する。
【００２８】
ここで、電池監視ＩＣ１１は端子ＩＣＯＭからハイレベルの信号を出力する際にはＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２に値０の信号を供給し、端子ＩＣＯＭからローレベルの信号を出力する際にはＭＯＳトランジスタＭ１１に値０、ＭＯＳトランジスタＭ１２に値１の信号を供給する。また、電池監視ＩＣ１１は端子ＩＣＯＭからミドルレベルの信号を出力する際にはＭＯＳトランジスタＭ１１に値１、ＭＯＳトランジスタＭ１２に値０の信号を供給する。
【００２９】
また、保護ＩＣ１２は端子ＩＣＯＭがミドルレベルの期間に、端子ＩＣＯＭからローレベルの信号を出力する際にはＭＯＳトランジスタＭ１３に値１の信号を供給する。
【００３０】
＜制御コマンド送信モード＞
図３に電池監視ＩＣ１１から保護ＩＣ１２に制御コマンドを送信する制御コマンド送信モードの信号タイミングチャートを示す。
【００３１】
まず、電池監視ＩＣ１１は図３（Ａ）に示すように、端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２（例えば数１０μｓｅｃ）だけミドルレベルとし、次に端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけハイレベルとする。電池監視ＩＣ１１はミドルレベルで制御コマンド送信モードを保護ＩＣ１２に通知し、ミドルレベル及びハイレベルの期間τで１クロック周期を通知する。なお、図中の斜線部は、ミドルレベルとローレベルのいずれか一方であることを示す。
【００３２】
この後、ミドルレベル又はローレベルの所定期間とハイレベルの所定期間を例えば１４回繰り返すことでクロックを含み、図中（１）〜（１４）で示すミドルレベル又はローレベルで１４ビットの制御コマンドを送信する。各ビットはミドルレベルを値１とし、ローレベルを値０とする。ところで、上記１４ビットのうち奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１）は制御コマンドの各ビットの値であり、偶数ビット（２），（４），（６），（８），（１０），（１２）は先行する奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１）を反転した値である。そして、奇数ビット（１３）は奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１）の奇数パリティとしてのチェックビットであり、偶数ビット（１４）はチェックビットを反転した値である。すなわち、制御コマンドは実際にはチェックビットを含め７ビット構成である。なお、制御コマンドとしては、ＭＯＳトランジスタＭ１のオン／オフの制御、ＭＯＳトランジスタＭ２のオン／オフの制御等がある。
【００３３】
その後、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭをミドルレベルとするタイミングで、保護ＩＣ１２は図３（Ｂ）に（１５）で示すように、端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけハイレベル又はローレベルとして、パリティビット（１５）を電池監視ＩＣ１１に通知する。このパリティビット（１５）は受信した奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１），（１３）から生成した奇数パリティの値である。ここでは、制御コマンドを正常受信した場合にパリティビット（１５）をローレベルとし、正常受信できなかった場合にパリティビット（１５）をハイレベルとしている。これにより、電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭは図３（Ｃ）に示す信号状態となる。
【００３４】
＜状態問い合せコマンド受信モード＞
図４に電池監視ＩＣ１１から保護ＩＣ１２に状態を問い合せ、保護ＩＣ１２から送信される状態を電池監視ＩＣ１１で受信する状態問い合せコマンド受信モードの信号タイミングチャートを示す。
【００３５】
まず、電池監視ＩＣ１１は図４（Ａ）に示すように、端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけローレベルとし、次に端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけハイレベルとする。電池監視ＩＣ１１はローレベルとすることで保護ＩＣ１２に状態問い合せコマンド受信モードを通知し、ミドルレベル及びハイレベルの期間τで１クロック周期を通知する。この後、ミドルレベルの所定期間とハイレベルの所定期間を例えば１４回繰り返すことでクロックを送信する。
【００３６】
その後、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭをミドルレベルとするタイミングで、保護ＩＣ１２は図４（Ｂ）に（１）〜（１４）で示すハイレベル又はローレベルで１４ビットのステータスを送信する。各ビットはハイレベルを値１とし、ローレベルを値０とする。ところで、上記１４ビットのうちビット（１）〜（１３）はステータスの各ビットの値であり、ビット（１４）はビット（１）〜（１３）の奇数パリティとしてのチェックビットである。すなわち、制御コマンドは実際にはチェックビットを含め１４ビット構成である。これにより、電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭは図４（Ｃ）に示す信号状態となる。なお、ステータスとしては、ＭＯＳトランジスタＭ１のオン／オフ状態、ＭＯＳトランジスタＭ２のオン／オフの状態等がある。
【００３７】
＜割り込み受信モード＞
図５に保護ＩＣ１２から電池監視ＩＣ１１に割り込みを行い、保護ＩＣ１２から送信される状態を電池監視ＩＣ１１で受信する割り込み受信モードの信号タイミングチャートを示す。
【００３８】
まず、保護ＩＣ１２は図５（Ｂ）に示すように端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけローレベルとする。保護ＩＣ１２はローレベルとすることで電池監視ＩＣ１１に割り込み受信モードであることを通知する。
【００３９】
これを受けて電池監視ＩＣ１１は図５（Ａ）に示すように、端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけローレベルとし、次に端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけハイレベルとすること例えば１４回繰り返すことでクロックを送信する。
【００４０】
その後、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭをミドルレベルとするタイミングで、保護ＩＣ１２は図５（Ｂ）に（１）〜（１４）で示すハイレベル又はローレベルで１４ビットのステータスを送信する。各ビットはハイレベルを値１とし、ローレベルを値０とする。ところで、上記１４ビットのうちビット（１）〜（１３）はステータスの各ビットの値であり、ビット（１４）はビット（１）〜（１３）の奇数パリティとしてのチェックビットである。すなわち、制御コマンドは実際にはチェックビットを含め１４ビット構成である。これにより、電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭは図５（Ｃ）に示す信号状態となる。
【００４１】
＜電池監視ＩＣの状態遷移図＞
図６に電池監視ＩＣ１１における状態遷移図を示す。図６において、初期状態は０シーケンスである。電池監視ＩＣ１１において制御コマンド送信モードが開始されると、０シーケンスからＴ１シーケンスに遷移し、問題がなければクロック周期でＴ１シーケンス〜ＴＥＮＤシーケンスを順に経由して０シーケンスに戻る。
【００４２】
また、電池監視ＩＣ１１において状態問い合せコマンド受信モードが開始されると、０シーケンスからＲ１シーケンスに遷移し、問題がなければクロック周期でＲ１シーケンス〜ＲＥＮＤシーケンスを順に経由して０シーケンスに戻る。
【００４３】
また、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭのローレベルを検出すると、割り込み受信モードとなり、電池監視ＩＣ１１は０シーケンスからＩ１シーケンスに遷移し、Ｉ１シーケンスからＩ２シーケンス、Ｒ３シーケンス〜ＲＥＮＤシーケンスを順に経由して０シーケンスに戻る。
【００４４】
ここで、Ｔ１シーケンス、Ｔ２シーケンス、Ｒ１シーケンス、Ｒ２シーケンスのいずれかにおいて、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭのローレベルを検出するとＪ１シーケンスに遷移する。これは、制御コマンド送信モード又は状態問い合せコマンド受信モードと割り込み受信モードが競合した場合に発生する。
【００４５】
本実施形態ではこの競合を回避するため、割り込み受信モードの優先度を制御コマンド送信モード又は状態問い合せコマンド受信モードより高く設定している。これにより、競合によるＪ１シーケンスからＩ２シーケンスに遷移し、その後、Ｒ３シーケンス〜ＲＥＮＤシーケンスを順に経由して０シーケンスに戻る。
【００４６】
＜保護ＩＣの信号入出力部の構成＞
図７は保護ＩＣ１２の信号入出力部の一実施形態の回路構成図を示す。図７において、図２と同一部分には同一符号を付す。図７において、保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭからの入力信号はインバータ３３，３４を介して通信制御回路３２に供給される。
【００４７】
通信制御回路３２はインバータ３３から供給される入力信号のクロックを分離し、分離したクロックに同期して、１４ビットのステータスのうちローレベル出力とするべきタイミングで図８（Ａ）に示すようにハイレベル期間がτ／２のパルス信号を出力する。この通信制御回路３２が出力するパルス信号はインバータ４２，４３，４４，４５を通してノア回路４６に供給されると共に、ノア回路４７に供給される。
【００４８】
インバータ４３，４４の接続点はコンデンサＣ１にて接地されており、上記パルス信号によりコンデンサＣ１の電圧は図８（Ｂ）に示すように傾斜波形となる。これにより、インバータ４５の出力信号は図８（Ｃ）に示すようにパルス幅が縮小される。
【００４９】
ノア回路４６の出力はＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートに供給されると共にノア回路４７の入力端子に供給され、ノア回路４７の出力はノア回路４７の入力端子に供給されている。このため、ノア回路４６の出力は図８（Ｄ）に示すように通信制御回路３２の出力パルス信号よりパルス幅が狭くなる。このノア回路４６の出力するパルス信号のハイレベル期間にＭＯＳトランジスタＭ１３がオンすることで、端子ＩＣＯＭは図８（Ｅ）に示すようにクロックに同期してローレベルとなる。つまり、図８（Ｅ）のローレベル期間は通信制御回路３２の出力パルス信号のパルス幅（τ／２）よりパルス幅が狭くなる。もし、保護ＩＣ１２の出力する図８（Ｅ）のローレベル期間がτ／２であれば、電池監視ＩＣ１１がミドルレベルで出力するクロックの情報が全て消失してしまう。このため、上記ミドルレベルのクロック情報が全て消失しないように、図８（Ｅ）のローレベル期間をτ／２より狭くしている。
【００５０】
ここで、図７に示す通信制御回路３２には図９に示すシフトレジスタが設けられている。シフトレジスタはｎ段のＤ型フリップフロップ１００−１〜１００−ｎと各フリップフロップのＤ入力端子に接続されたスイッチ１０１−１〜１０１−ｎから構成されている。スイッチ１０１−１〜１０１−ｎは端子１０２に例えば値０の信号が供給されたときに端子１０３−１〜１０３−ｎ側に接続され、端子１０３−１〜１０３−ｎから供給されるｎビットのステータスが端子１０５からのクロックの入力によりフリップフロップ１００−１〜１００−ｎにセットされる。
【００５１】
その後、端子１０２は値１となり、スイッチ１０１−１はフリップフロップ１００−１のＤ入力端子を端子１０４に接続し、スイッチ１０１−２〜１０１−ｎはフリップフロップ１００−２〜１００−ｎのＤ入力端子を前段のフリップフロップ１００−１〜１００−ｎ−１のＱ出力端子に接続してシフトレジスタを構成する。端子１０５には通信制御回路３２が端子ＩＣＯＭの入力信号から分離したクロックが入力され、フリップフロップ１００−１〜１００−ｎのクロック入力端子に供給される。このクロックの入力により、フリップフロップ１００−１〜１００−ｎにセットされているｎビットのステータスはフリップフロップを順にシフトされて端子１０６よりシリアルに出力される。
【００５２】
図１０（Ａ）〜（Ｅ）に制御コマンド送信モードにおける図７のインバータ４２入力、コンデンサＣ１の電圧、インバータ４５出力、ノア回路４７出力、端子ＩＣＯＭそれぞれの波形図を示す。ここでは、保護ＩＣ１２が端子ＩＣＯＭからローレベル出力を行うためにインバータ４２に図１０（Ａ）に示すハイレベルのパルスＰ１を供給すると、端子ＩＣＯＭは図１０（Ｅ）に示すようにパルスＰ１の期間τ／２の前半はローレベルとなり、その後ミドルレベルとなる。
【００５３】
図１１（Ａ）〜（Ｅ）に状態問い合せコマンド受信モードにおける図７のインバータ４２入力、コンデンサＣ１の電圧、インバータ４５出力、ノア回路４７出力、端子ＩＣＯＭそれぞれの波形図を示す。ここでは、保護ＩＣ１２が端子ＩＣＯＭからローレベル出力を行うためにインバータ４２に図１１（Ａ）に示すハイレベルのパルスＰ２〜Ｐ５を供給すると、端子ＩＣＯＭは図１１（Ｅ）に示すようにパルスＰ２〜Ｐ５の各期間τ／２の前半はローレベルとなり、その後ミドルレベルとなる。
【００５４】
図１２（Ａ）〜（Ｅ）に割り込み受信モードにおける図７のインバータ４２入力、コンデンサＣ１の電圧、インバータ４５出力、ノア回路４７出力、端子ＩＣＯＭそれぞれの波形図を示す。ここでは、保護ＩＣ１２が端子ＩＣＯＭからローレベル出力を行うためにインバータ４２に図１２（Ａ）に示すハイレベルのパルスＰ６〜Ｐ９を供給すると、端子ＩＣＯＭは図１２（Ｅ）に示すようにパルスＰ６〜Ｐ９の各期間τ／２の前半はローレベルとなり、その後ミドルレベルとなる。
【００５５】
＜保護ＩＣの信号出力処理＞
図１３は保護ＩＣ１２が実行する信号出力処理のフローチャートを示す。図１３において、定常状態ではステップＳ１で保護状態が変化したか、つまり、保護状態が定常状態から異常状態等になったか否かを判別する。保護状態の変化がなければ、ステップＳ２で端子ＩＣＯＭから入力信号があるか否かを判別し、入力信号がなければステップＳ１に進む。
【００５６】
ステップＳ１で保護状態の変化があったと判別された場合にはステップＳ３で１パルス目をローレベルとして端子ＩＣＯＭから出力し、電池監視ＩＣ１１に割り込み受信モードであることを通知してステップＳ２に進む。そして、ステップＳ２で入力信号がある場合には、ステップＳ４で端子ＩＣＯＭにおける１パルス目がミドルレベルであるか否かを判別する。
【００５７】
ステップＳ４で１パルス目がミドルレベルでなければ状態問い合せコマンド受信モード又は割り込み受信モードであるので、ステップＳ５でステータスの出力を認識し、ステップＳ６でクロックに合わせてステータスの各ビットを送信する。次に、ステップＳ７で直前のパルス入力から一定期間（例えばτの数倍〜１０数倍程度）を経過しても次のパルス入力がないか否かを判別する。
【００５８】
一定期間を超えて次のパルス入力がない場合は、ステップＳ３で出力したローレベルが電池監視ＩＣ１１で認識されていないとみなして再びステップＳ３に進み、ステップＳ３の処理を繰り返す。一定期間内に次のパルス入力がある場合はステップＳ８でハイレベルのパルスを１５個カウントし、その間に１４ビットのステータス送信を完了することで定常状態に戻る。
【００５９】
一方、ステップＳ４で１パルス目がミドルレベルであれば制御コマンド送信モードであるので、ステップＳ９で電池監視ＩＣ１１から送信される制御コマンドの各ビットを受信して入力する。次に、ステップＳ１０で奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１），（１３）それぞれが偶数ビット（２），（４），（６），（８），（１０），（１２），（１４）と一致し、かつ、奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１）から演算した奇数パリティと、奇数ビット（１３）のチェックビットが一致するか否かを判別する。そして、一致の場合つまりパリティが合っている場合は、ステップＳ１１で端子ＩＣＯＭからローレベルを出力して電池監視ＩＣ１１に正常受信を通知して、定常状態に戻る。不一致の場合つまりパリティが合っていない場合は、ステップＳ１２で端子ＩＣＯＭからローレベルを出力して、電池監視ＩＣ１１に受信異常を通知して定常状態に戻る。
【００６０】
このようにして、上記実施形態では、１本の信号線を用いて双方向のシリアル通信を行うことができる。
【００６１】
なお、上記実施形態では、電池監視ＩＣ１１からハイレベルとミドルレベルでクロックを送信し保護ＩＣ１２からローレベルの信号を送信して双方向通信を行っているが、電池監視ＩＣ１１からローレベルとミドルレベルでクロックを送信し保護ＩＣ１２からハイレベルの信号を送信して双方向通信を行っても良く、上記実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 二次電池
１１ 電池監視ＩＣ
１２ 保護ＩＣ
２１，３１ 入出力回路
２２，３２ 通信制御回路
２４，３３，４２〜４５ インバータ
４１ 論理回路
４６，４７ ノア回路
Ｍ１１〜Ｍ１３ ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１１，Ｒ１２ 抵抗
【技術分野】
【０００１】
本発明は、双方向のシリアル通信を行う通信システム及びそのデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、双方向のシリアル通信を行う通信システムがある。例えば特許文献１には、データ及びクロックを時分割で多重して１本のバスラインで伝送し、送信／受信判定用のバスラインと合わせて２本のバスラインで、双方向から互いに送受信を行うことが記載されている。
【０００３】
上記特許文献１には、送信時に、ラッチ回路はクロック回路のクロック信号に同期し、データ入力部よりのデータＨにてＩＮ端子の電源電圧Ｖｃｃをスイッチの接点ａに出力し、データＬにて接点ａを抵抗Ｒ１とＲ２による分圧値にし、スイッチはクロック信号でａ、ｂに切り換えられ、ａにてデータ、ｂにてクロック信号を出力し、送受切換スイッチを介しデータ・クロック伝送ラインに送出し、受信時に、送受切換スイッチより分離回路に入力した信号をレベル判別によりデータとクロック信号に分離し、データはラッチ・整形回路でラッチし波形整形して出力し、送信時に、デコーダは送受判定ラインのレベルと送信要求入力Ｈを演算、Ｈを出力し、送受切換スイッチを送信側に切り換え、送受判定ラインをＬにすることで、データとクロック信号を時分割多重してバスラインで伝送することが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−９５２４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の技術は、双方向のシリアル通信を行うためにデータ・クロック伝送ラインと送受判定ラインを必要とし、１本の信号線だけを用いて双方向のシリアル通信を行うことはできないという問題があった。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、１本の信号線を用いて双方向のシリアル通信を行う通信システム及びそのデバイスを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一実施態様による通信システムは、第１デバイス（１１）と第２デバイス（１２）間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムであって、
前記第１デバイス（１１）は、前記第１レベルと前記中間レベルを繰り返すことで前記第２デバイスにクロックを送信し、
前記第２デバイス（１２）は、受信した前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第１デバイス（１１）に情報を送信し、
前記第１デバイス（１１）は、前記第２デバイス（１２）が情報を送信していない場合に、前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイス（１２）に情報を送信する。
【０００８】
好ましくは、前記第１デバイス（１１）は、最初に前記中間レベルを出力したのち前記第２デバイスに情報を送信する。
【０００９】
好ましくは、前記第１デバイス（１１）は、最初に前記第２レベルを出力したのち前記第２デバイスから送信される情報を受信する。
【００１０】
好ましくは、前記第２デバイス（１２）は、最初に前記第２レベルを出力したのち前記第１デバイスに情報を送信する。
【００１１】
好ましくは、前記第１デバイス（１１）は、最初に前記中間レベル又は前記第２レベルを出力したのち所定期間内に前記第２レベルを受信したとき、前記第２デバイスから送信される情報を受信する。
【００１２】
好ましくは、前記第１デバイス（１１）は、二次電池（１０）の充放電を監視する電池監視集積回路である。
【００１３】
好ましくは、前記第２デバイス（１２）は、前記二次電池（１０）の充放電を制御する保護集積回路である。
【００１４】
また、本発明の一実施態様による第１デバイスは、第１デバイス（１１）と第２デバイス（１２）間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行うシリアル通信システムの第１デバイスであって、
前記第１レベルと前記中間レベルを繰り返すことで前記第２デバイス（１２）にクロックを送信する手段（Ｒ１１，Ｍ１２）と、
前記第２デバイス（１２）が情報を送信していない場合に、前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイスに情報を送信する手段（Ｒ１２，Ｍ１１）と、を有する。
【００１５】
また、本発明の一実施態様による第２デバイスは、第１デバイス（１１）と第２デバイス（１２）間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムの第２デバイスであって、
前記第１デバイス（１１）から供給される前記第１レベルと前記中間レベルが繰り返すクロックを受信する手段（３３）と、
受信した前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第１デバイスに情報を送信する手段（Ｍ１３）と、を有する。
【００１６】
なお、上記括弧内の参照符号は、理解を容易にするために付したものであり、一例にすぎず、図示の態様に限定されるものではない。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、１本の信号線を用いて双方向のシリアル通信を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の通信システムの一実施形態のブロック構成図である。
【図２】電池監視ＩＣと保護ＩＣの信号入出力部の一実施形態の回路構成図である。
【図３】制御コマンド送信モードの信号タイミングチャートである。
【図４】状態問い合せコマンド受信モードの信号タイミングチャートである。
【図５】割り込み受信モードの信号タイミングチャートである。
【図６】電池監視ＩＣにおける状態遷移図である。
【図７】保護ＩＣの信号入出力部の一実施形態の回路構成図である。
【図８】図７の各部の信号波形図である。
【図９】シフトレジスタの構成図である。
【図１０】制御コマンド送信モードの図７の各部の信号波形図である。
【図１１】状態問い合せコマンド受信モードの図７の各部の信号波形図である。
【図１２】割り込み受信モードの図７の各部の信号波形図である。
【図１３】保護ＩＣが実行する信号出力処理のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面に基づいて本発明の実施形態について説明する。
【００２０】
＜通信システムのブロック構成＞
図１は本発明の通信システムの一実施形態のブロック構成図を示す。図１において、端子Ｂ＋，Ｂ−間にはリチウムイオン電池等の二次電池１０が接続され、端子Ｂ＋は端子Ｐ＋に接続され、端子Ｂ−は抵抗Ｒ４及びＭＯＳトランジスタＭ２及びＭ１を介して端子Ｐ−に接続されており、端子Ｐ＋，Ｐ−間に負荷又は充電回路が接続される。
【００２１】
第１デバイスである電池監視ＩＣ（Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ：集積回路）１１は抵抗Ｒ４の両端の電圧を端子ＶＲＳＭ，ＶＲＳＦに供給され、端子ＶＲＳＭ，ＶＲＳＦの電位差から二次電池１０の充放電電流を検出する。また、二次電池１０の電池電圧が保護ＩＣ１２を介して端子ＶＢＡＴに供給され、電池監視ＩＣ１１は端子ＶＢＡＴの電圧を二次電池１０の電圧として検出する。また、電池監視ＩＣ１１は端子ＶＤＤに保護ＩＣ１２で安定化された電源を供給されている。電池監視ＩＣ１１はマイクロコンピュータを内蔵し、二次電池１０の充放電電流を積算してバッテリ残量を算出すると共に、二次電池１０の過電圧検出及び充放電の過電流検出等を行い、その検出結果に基づいて保護ＩＣ１２の制御を行う。
【００２２】
第２デバイスである保護ＩＣ１２は二次電池１０から抵抗Ｒ３を介して端子ＶＤＤに供給される電圧を安定化して端子ＶＲＥＧＯＵＴから電池監視ＩＣ１１に供給する。また、端子ＶＳＥＮＳＥには抵抗Ｒ１を介して二次電池１０の電池電圧が供給され、この電池電圧を分圧して端子ＶＢＡＴから電池監視ＩＣ１１に供給する。また、保護ＩＣ１２は端子ＶＳＥＮＳＥの電圧を過充電閾値及び過放電閾値と比較して、端子ＶＳＥＮＳＥ電圧が過充電閾値を超えると、異常状態であるとしてＭＯＳトランジスタＭ１をオフし、過放電閾値を下回ると、異常状態であるとしてＭＯＳトランジスタＭ２をオフする。これと共に、保護ＩＣ１２は電池監視ＩＣ１１からの制御に従ってＭＯＳトランジスタＭ１，Ｍ２のオン／オフを切り換えることで、二次電池１０の充放電制御を行う。
【００２３】
電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭと保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭは信号線１３で接続されており、電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２との間で双方向の３値シリアル通信が行われる。
【００２４】
＜通信システムの入出力回路の構成＞
図２は電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２の信号入出力部の一実施形態の回路構成図を示す。図２において、電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭには電池監視ＩＣ１１の入出力回路２１が併設されている。入出力回路２１内において、電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭは抵抗Ｒ１１を介して電源ＶＤＤに接続されると共に、抵抗Ｒ１２を介してｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１１のドレインに接続されており、ＭＯＳトランジスタＭ１１のソースは電源ＶＳＳに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１１のゲートには通信制御回路２２からミドルレベル出力信号が供給される。
【００２５】
また、電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭはｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１２のドレインに接続されており、ＭＯＳトランジスタＭ１２のソースは電源ＶＳＳに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１２のゲートには電池監視ＩＣ１１内の通信制御回路２２からローレベル出力信号が供給される。更に、電池監視ＩＣ１１の端子ＩＣＯＭはインバータ２３を介して通信制御回路２２に接続されている。インバータ２３はミドルレベルとローレベルの中間電位である第１閾値を有しており、端子ＩＣＯＭがローレベルのとき通信制御回路２２にハイレベルを供給し、端子ＩＣＯＭがミドルレベル又はハイレベルのとき通信制御回路２２にローレベルを供給する。
【００２６】
また、保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭには保護ＩＣ１２の入出力回路３１が併設されている。入出力回路３１内において、保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭはｎチャネルＭＯＳトランジスタＭ１３のドレインに接続されており、ＭＯＳトランジスタＭ１３のソースは電源ＶＳＳに接続されている。ＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートには保護ＩＣ１２内の通信制御回路３２からローレベル出力信号が供給される。
【００２７】
更に、保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭはインバータ３３，３４を介して通信制御回路２２に接続されている。インバータ３３はミドルレベルとローレベルの中間電位である第１閾値を有しており、端子ＩＣＯＭがローレベルのとき通信制御回路２２にハイレベルを供給し、端子ＩＣＯＭがミドルレベル以上のとき通信制御回路２２にローレベルを供給する。インバータ３４はハイレベルとミドルレベルの中間電位である第２閾値を有しており、端子ＩＣＯＭがミドルレベル以下のとき通信制御回路２２にハイレベルを供給し、端子ＩＣＯＭがハイレベルのとき通信制御回路２２にローレベルを供給する。
【００２８】
ここで、電池監視ＩＣ１１は端子ＩＣＯＭからハイレベルの信号を出力する際にはＭＯＳトランジスタＭ１１，Ｍ１２に値０の信号を供給し、端子ＩＣＯＭからローレベルの信号を出力する際にはＭＯＳトランジスタＭ１１に値０、ＭＯＳトランジスタＭ１２に値１の信号を供給する。また、電池監視ＩＣ１１は端子ＩＣＯＭからミドルレベルの信号を出力する際にはＭＯＳトランジスタＭ１１に値１、ＭＯＳトランジスタＭ１２に値０の信号を供給する。
【００２９】
また、保護ＩＣ１２は端子ＩＣＯＭがミドルレベルの期間に、端子ＩＣＯＭからローレベルの信号を出力する際にはＭＯＳトランジスタＭ１３に値１の信号を供給する。
【００３０】
＜制御コマンド送信モード＞
図３に電池監視ＩＣ１１から保護ＩＣ１２に制御コマンドを送信する制御コマンド送信モードの信号タイミングチャートを示す。
【００３１】
まず、電池監視ＩＣ１１は図３（Ａ）に示すように、端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２（例えば数１０μｓｅｃ）だけミドルレベルとし、次に端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけハイレベルとする。電池監視ＩＣ１１はミドルレベルで制御コマンド送信モードを保護ＩＣ１２に通知し、ミドルレベル及びハイレベルの期間τで１クロック周期を通知する。なお、図中の斜線部は、ミドルレベルとローレベルのいずれか一方であることを示す。
【００３２】
この後、ミドルレベル又はローレベルの所定期間とハイレベルの所定期間を例えば１４回繰り返すことでクロックを含み、図中（１）〜（１４）で示すミドルレベル又はローレベルで１４ビットの制御コマンドを送信する。各ビットはミドルレベルを値１とし、ローレベルを値０とする。ところで、上記１４ビットのうち奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１）は制御コマンドの各ビットの値であり、偶数ビット（２），（４），（６），（８），（１０），（１２）は先行する奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１）を反転した値である。そして、奇数ビット（１３）は奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１）の奇数パリティとしてのチェックビットであり、偶数ビット（１４）はチェックビットを反転した値である。すなわち、制御コマンドは実際にはチェックビットを含め７ビット構成である。なお、制御コマンドとしては、ＭＯＳトランジスタＭ１のオン／オフの制御、ＭＯＳトランジスタＭ２のオン／オフの制御等がある。
【００３３】
その後、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭをミドルレベルとするタイミングで、保護ＩＣ１２は図３（Ｂ）に（１５）で示すように、端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけハイレベル又はローレベルとして、パリティビット（１５）を電池監視ＩＣ１１に通知する。このパリティビット（１５）は受信した奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１），（１３）から生成した奇数パリティの値である。ここでは、制御コマンドを正常受信した場合にパリティビット（１５）をローレベルとし、正常受信できなかった場合にパリティビット（１５）をハイレベルとしている。これにより、電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭは図３（Ｃ）に示す信号状態となる。
【００３４】
＜状態問い合せコマンド受信モード＞
図４に電池監視ＩＣ１１から保護ＩＣ１２に状態を問い合せ、保護ＩＣ１２から送信される状態を電池監視ＩＣ１１で受信する状態問い合せコマンド受信モードの信号タイミングチャートを示す。
【００３５】
まず、電池監視ＩＣ１１は図４（Ａ）に示すように、端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけローレベルとし、次に端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけハイレベルとする。電池監視ＩＣ１１はローレベルとすることで保護ＩＣ１２に状態問い合せコマンド受信モードを通知し、ミドルレベル及びハイレベルの期間τで１クロック周期を通知する。この後、ミドルレベルの所定期間とハイレベルの所定期間を例えば１４回繰り返すことでクロックを送信する。
【００３６】
その後、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭをミドルレベルとするタイミングで、保護ＩＣ１２は図４（Ｂ）に（１）〜（１４）で示すハイレベル又はローレベルで１４ビットのステータスを送信する。各ビットはハイレベルを値１とし、ローレベルを値０とする。ところで、上記１４ビットのうちビット（１）〜（１３）はステータスの各ビットの値であり、ビット（１４）はビット（１）〜（１３）の奇数パリティとしてのチェックビットである。すなわち、制御コマンドは実際にはチェックビットを含め１４ビット構成である。これにより、電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭは図４（Ｃ）に示す信号状態となる。なお、ステータスとしては、ＭＯＳトランジスタＭ１のオン／オフ状態、ＭＯＳトランジスタＭ２のオン／オフの状態等がある。
【００３７】
＜割り込み受信モード＞
図５に保護ＩＣ１２から電池監視ＩＣ１１に割り込みを行い、保護ＩＣ１２から送信される状態を電池監視ＩＣ１１で受信する割り込み受信モードの信号タイミングチャートを示す。
【００３８】
まず、保護ＩＣ１２は図５（Ｂ）に示すように端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけローレベルとする。保護ＩＣ１２はローレベルとすることで電池監視ＩＣ１１に割り込み受信モードであることを通知する。
【００３９】
これを受けて電池監視ＩＣ１１は図５（Ａ）に示すように、端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけローレベルとし、次に端子ＩＣＯＭを所定期間τ／２だけハイレベルとすること例えば１４回繰り返すことでクロックを送信する。
【００４０】
その後、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭをミドルレベルとするタイミングで、保護ＩＣ１２は図５（Ｂ）に（１）〜（１４）で示すハイレベル又はローレベルで１４ビットのステータスを送信する。各ビットはハイレベルを値１とし、ローレベルを値０とする。ところで、上記１４ビットのうちビット（１）〜（１３）はステータスの各ビットの値であり、ビット（１４）はビット（１）〜（１３）の奇数パリティとしてのチェックビットである。すなわち、制御コマンドは実際にはチェックビットを含め１４ビット構成である。これにより、電池監視ＩＣ１１と保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭは図５（Ｃ）に示す信号状態となる。
【００４１】
＜電池監視ＩＣの状態遷移図＞
図６に電池監視ＩＣ１１における状態遷移図を示す。図６において、初期状態は０シーケンスである。電池監視ＩＣ１１において制御コマンド送信モードが開始されると、０シーケンスからＴ１シーケンスに遷移し、問題がなければクロック周期でＴ１シーケンス〜ＴＥＮＤシーケンスを順に経由して０シーケンスに戻る。
【００４２】
また、電池監視ＩＣ１１において状態問い合せコマンド受信モードが開始されると、０シーケンスからＲ１シーケンスに遷移し、問題がなければクロック周期でＲ１シーケンス〜ＲＥＮＤシーケンスを順に経由して０シーケンスに戻る。
【００４３】
また、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭのローレベルを検出すると、割り込み受信モードとなり、電池監視ＩＣ１１は０シーケンスからＩ１シーケンスに遷移し、Ｉ１シーケンスからＩ２シーケンス、Ｒ３シーケンス〜ＲＥＮＤシーケンスを順に経由して０シーケンスに戻る。
【００４４】
ここで、Ｔ１シーケンス、Ｔ２シーケンス、Ｒ１シーケンス、Ｒ２シーケンスのいずれかにおいて、電池監視ＩＣ１１が端子ＩＣＯＭのローレベルを検出するとＪ１シーケンスに遷移する。これは、制御コマンド送信モード又は状態問い合せコマンド受信モードと割り込み受信モードが競合した場合に発生する。
【００４５】
本実施形態ではこの競合を回避するため、割り込み受信モードの優先度を制御コマンド送信モード又は状態問い合せコマンド受信モードより高く設定している。これにより、競合によるＪ１シーケンスからＩ２シーケンスに遷移し、その後、Ｒ３シーケンス〜ＲＥＮＤシーケンスを順に経由して０シーケンスに戻る。
【００４６】
＜保護ＩＣの信号入出力部の構成＞
図７は保護ＩＣ１２の信号入出力部の一実施形態の回路構成図を示す。図７において、図２と同一部分には同一符号を付す。図７において、保護ＩＣ１２の端子ＩＣＯＭからの入力信号はインバータ３３，３４を介して通信制御回路３２に供給される。
【００４７】
通信制御回路３２はインバータ３３から供給される入力信号のクロックを分離し、分離したクロックに同期して、１４ビットのステータスのうちローレベル出力とするべきタイミングで図８（Ａ）に示すようにハイレベル期間がτ／２のパルス信号を出力する。この通信制御回路３２が出力するパルス信号はインバータ４２，４３，４４，４５を通してノア回路４６に供給されると共に、ノア回路４７に供給される。
【００４８】
インバータ４３，４４の接続点はコンデンサＣ１にて接地されており、上記パルス信号によりコンデンサＣ１の電圧は図８（Ｂ）に示すように傾斜波形となる。これにより、インバータ４５の出力信号は図８（Ｃ）に示すようにパルス幅が縮小される。
【００４９】
ノア回路４６の出力はＭＯＳトランジスタＭ１３のゲートに供給されると共にノア回路４７の入力端子に供給され、ノア回路４７の出力はノア回路４７の入力端子に供給されている。このため、ノア回路４６の出力は図８（Ｄ）に示すように通信制御回路３２の出力パルス信号よりパルス幅が狭くなる。このノア回路４６の出力するパルス信号のハイレベル期間にＭＯＳトランジスタＭ１３がオンすることで、端子ＩＣＯＭは図８（Ｅ）に示すようにクロックに同期してローレベルとなる。つまり、図８（Ｅ）のローレベル期間は通信制御回路３２の出力パルス信号のパルス幅（τ／２）よりパルス幅が狭くなる。もし、保護ＩＣ１２の出力する図８（Ｅ）のローレベル期間がτ／２であれば、電池監視ＩＣ１１がミドルレベルで出力するクロックの情報が全て消失してしまう。このため、上記ミドルレベルのクロック情報が全て消失しないように、図８（Ｅ）のローレベル期間をτ／２より狭くしている。
【００５０】
ここで、図７に示す通信制御回路３２には図９に示すシフトレジスタが設けられている。シフトレジスタはｎ段のＤ型フリップフロップ１００−１〜１００−ｎと各フリップフロップのＤ入力端子に接続されたスイッチ１０１−１〜１０１−ｎから構成されている。スイッチ１０１−１〜１０１−ｎは端子１０２に例えば値０の信号が供給されたときに端子１０３−１〜１０３−ｎ側に接続され、端子１０３−１〜１０３−ｎから供給されるｎビットのステータスが端子１０５からのクロックの入力によりフリップフロップ１００−１〜１００−ｎにセットされる。
【００５１】
その後、端子１０２は値１となり、スイッチ１０１−１はフリップフロップ１００−１のＤ入力端子を端子１０４に接続し、スイッチ１０１−２〜１０１−ｎはフリップフロップ１００−２〜１００−ｎのＤ入力端子を前段のフリップフロップ１００−１〜１００−ｎ−１のＱ出力端子に接続してシフトレジスタを構成する。端子１０５には通信制御回路３２が端子ＩＣＯＭの入力信号から分離したクロックが入力され、フリップフロップ１００−１〜１００−ｎのクロック入力端子に供給される。このクロックの入力により、フリップフロップ１００−１〜１００−ｎにセットされているｎビットのステータスはフリップフロップを順にシフトされて端子１０６よりシリアルに出力される。
【００５２】
図１０（Ａ）〜（Ｅ）に制御コマンド送信モードにおける図７のインバータ４２入力、コンデンサＣ１の電圧、インバータ４５出力、ノア回路４７出力、端子ＩＣＯＭそれぞれの波形図を示す。ここでは、保護ＩＣ１２が端子ＩＣＯＭからローレベル出力を行うためにインバータ４２に図１０（Ａ）に示すハイレベルのパルスＰ１を供給すると、端子ＩＣＯＭは図１０（Ｅ）に示すようにパルスＰ１の期間τ／２の前半はローレベルとなり、その後ミドルレベルとなる。
【００５３】
図１１（Ａ）〜（Ｅ）に状態問い合せコマンド受信モードにおける図７のインバータ４２入力、コンデンサＣ１の電圧、インバータ４５出力、ノア回路４７出力、端子ＩＣＯＭそれぞれの波形図を示す。ここでは、保護ＩＣ１２が端子ＩＣＯＭからローレベル出力を行うためにインバータ４２に図１１（Ａ）に示すハイレベルのパルスＰ２〜Ｐ５を供給すると、端子ＩＣＯＭは図１１（Ｅ）に示すようにパルスＰ２〜Ｐ５の各期間τ／２の前半はローレベルとなり、その後ミドルレベルとなる。
【００５４】
図１２（Ａ）〜（Ｅ）に割り込み受信モードにおける図７のインバータ４２入力、コンデンサＣ１の電圧、インバータ４５出力、ノア回路４７出力、端子ＩＣＯＭそれぞれの波形図を示す。ここでは、保護ＩＣ１２が端子ＩＣＯＭからローレベル出力を行うためにインバータ４２に図１２（Ａ）に示すハイレベルのパルスＰ６〜Ｐ９を供給すると、端子ＩＣＯＭは図１２（Ｅ）に示すようにパルスＰ６〜Ｐ９の各期間τ／２の前半はローレベルとなり、その後ミドルレベルとなる。
【００５５】
＜保護ＩＣの信号出力処理＞
図１３は保護ＩＣ１２が実行する信号出力処理のフローチャートを示す。図１３において、定常状態ではステップＳ１で保護状態が変化したか、つまり、保護状態が定常状態から異常状態等になったか否かを判別する。保護状態の変化がなければ、ステップＳ２で端子ＩＣＯＭから入力信号があるか否かを判別し、入力信号がなければステップＳ１に進む。
【００５６】
ステップＳ１で保護状態の変化があったと判別された場合にはステップＳ３で１パルス目をローレベルとして端子ＩＣＯＭから出力し、電池監視ＩＣ１１に割り込み受信モードであることを通知してステップＳ２に進む。そして、ステップＳ２で入力信号がある場合には、ステップＳ４で端子ＩＣＯＭにおける１パルス目がミドルレベルであるか否かを判別する。
【００５７】
ステップＳ４で１パルス目がミドルレベルでなければ状態問い合せコマンド受信モード又は割り込み受信モードであるので、ステップＳ５でステータスの出力を認識し、ステップＳ６でクロックに合わせてステータスの各ビットを送信する。次に、ステップＳ７で直前のパルス入力から一定期間（例えばτの数倍〜１０数倍程度）を経過しても次のパルス入力がないか否かを判別する。
【００５８】
一定期間を超えて次のパルス入力がない場合は、ステップＳ３で出力したローレベルが電池監視ＩＣ１１で認識されていないとみなして再びステップＳ３に進み、ステップＳ３の処理を繰り返す。一定期間内に次のパルス入力がある場合はステップＳ８でハイレベルのパルスを１５個カウントし、その間に１４ビットのステータス送信を完了することで定常状態に戻る。
【００５９】
一方、ステップＳ４で１パルス目がミドルレベルであれば制御コマンド送信モードであるので、ステップＳ９で電池監視ＩＣ１１から送信される制御コマンドの各ビットを受信して入力する。次に、ステップＳ１０で奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１），（１３）それぞれが偶数ビット（２），（４），（６），（８），（１０），（１２），（１４）と一致し、かつ、奇数ビット（１），（３），（５），（７），（９），（１１）から演算した奇数パリティと、奇数ビット（１３）のチェックビットが一致するか否かを判別する。そして、一致の場合つまりパリティが合っている場合は、ステップＳ１１で端子ＩＣＯＭからローレベルを出力して電池監視ＩＣ１１に正常受信を通知して、定常状態に戻る。不一致の場合つまりパリティが合っていない場合は、ステップＳ１２で端子ＩＣＯＭからローレベルを出力して、電池監視ＩＣ１１に受信異常を通知して定常状態に戻る。
【００６０】
このようにして、上記実施形態では、１本の信号線を用いて双方向のシリアル通信を行うことができる。
【００６１】
なお、上記実施形態では、電池監視ＩＣ１１からハイレベルとミドルレベルでクロックを送信し保護ＩＣ１２からローレベルの信号を送信して双方向通信を行っているが、電池監視ＩＣ１１からローレベルとミドルレベルでクロックを送信し保護ＩＣ１２からハイレベルの信号を送信して双方向通信を行っても良く、上記実施形態に限定されるものではない。
【符号の説明】
【００６２】
１０ 二次電池
１１ 電池監視ＩＣ
１２ 保護ＩＣ
２１，３１ 入出力回路
２２，３２ 通信制御回路
２４，３３，４２〜４５ インバータ
４１ 論理回路
４６，４７ ノア回路
Ｍ１１〜Ｍ１３ ＭＯＳトランジスタ
Ｒ１１，Ｒ１２ 抵抗
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１デバイスと第２デバイス間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムであって、
前記第１デバイスは、前記第１レベルと前記中間レベルを繰り返すことで前記第２デバイスにクロックを送信し、
前記第２デバイスは、受信した前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第１デバイスに情報を送信し、
前記第１デバイスは、前記第２デバイスが情報を送信していない場合に、前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイスに情報を送信する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の通信システムにおいて、
前記第１デバイスは、最初に前記中間レベルを出力したのち前記第２デバイスに情報を送信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項２記載の通信システムにおいて、
前記第１デバイスは、最初に前記第２レベルを出力したのち前記第２デバイスから送信される情報を受信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項３記載の通信システムおいて、
前記第２デバイスは、最初に前記第２レベルを出力したのち前記第１デバイスに情報を送信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項４記載の通信システムにおいて、
前記第１デバイスは、最初に前記中間レベル又は前記第２レベルを出力したのち所定期間内に前記第２レベルを受信したとき、前記第２デバイスから送信される情報を受信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項５記載の通信システムにおいて、
前記第１デバイスは、二次電池の充放電を監視する電池監視集積回路である、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項７】
請求項６記載の通信システムにおいて、
前記第２デバイスは、前記二次電池の充放電を制御する保護集積回路である、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項８】
第１デバイスと第２デバイス間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行うシリアル通信システムの第１デバイスであって、
前記第１レベルと前記中間レベルを繰り返すことで前記第２デバイスにクロックを送信する手段と、
前記第２デバイスが情報を送信していない場合に、前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイスに情報を送信する手段と、
を有することを特徴とする第１デバイス。
【請求項９】
第１デバイスと第２デバイス間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムの第２デバイスであって、
前記第１デバイスから供給される前記第１レベルと前記中間レベルが繰り返すクロックを受信する手段と、
受信した前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第１デバイスに情報を送信する手段と、
を有することを特徴とする第２デバイス。
【請求項１】
第１デバイスと第２デバイス間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムであって、
前記第１デバイスは、前記第１レベルと前記中間レベルを繰り返すことで前記第２デバイスにクロックを送信し、
前記第２デバイスは、受信した前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第１デバイスに情報を送信し、
前記第１デバイスは、前記第２デバイスが情報を送信していない場合に、前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイスに情報を送信する
ことを特徴とする通信システム。
【請求項２】
請求項１記載の通信システムにおいて、
前記第１デバイスは、最初に前記中間レベルを出力したのち前記第２デバイスに情報を送信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項３】
請求項２記載の通信システムにおいて、
前記第１デバイスは、最初に前記第２レベルを出力したのち前記第２デバイスから送信される情報を受信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項４】
請求項３記載の通信システムおいて、
前記第２デバイスは、最初に前記第２レベルを出力したのち前記第１デバイスに情報を送信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項５】
請求項４記載の通信システムにおいて、
前記第１デバイスは、最初に前記中間レベル又は前記第２レベルを出力したのち所定期間内に前記第２レベルを受信したとき、前記第２デバイスから送信される情報を受信する、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項６】
請求項５記載の通信システムにおいて、
前記第１デバイスは、二次電池の充放電を監視する電池監視集積回路である、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項７】
請求項６記載の通信システムにおいて、
前記第２デバイスは、前記二次電池の充放電を制御する保護集積回路である、
ことを特徴とする通信システム。
【請求項８】
第１デバイスと第２デバイス間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行うシリアル通信システムの第１デバイスであって、
前記第１レベルと前記中間レベルを繰り返すことで前記第２デバイスにクロックを送信する手段と、
前記第２デバイスが情報を送信していない場合に、前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第２デバイスに情報を送信する手段と、
を有することを特徴とする第１デバイス。
【請求項９】
第１デバイスと第２デバイス間を１本の信号線で接続し、互いにレベルの異なる第１レベルと第２レベル、及び前記第１レベルと第２レベルの中間レベルを用いてシリアル通信を行う通信システムの第２デバイスであって、
前記第１デバイスから供給される前記第１レベルと前記中間レベルが繰り返すクロックを受信する手段と、
受信した前記クロックの前記中間レベルの期間に前記第２レベルを出力するか否かで前記第１デバイスに情報を送信する手段と、
を有することを特徴とする第２デバイス。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−１６９７４６（Ｐ２０１２−１６９７４６Ａ）
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２７２０３（Ｐ２０１１−２７２０３）
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月６日（２０１２．９．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月１０日（２０１１．２．１０）
【出願人】（０００００６２２０）ミツミ電機株式会社 (1,651)
【Ｆターム（参考）】
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