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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022167528
(43)【公開日】2022-11-04
(54)【発明の名称】通信システム
(51)【国際特許分類】
H04L 12/28 20060101AFI20221027BHJP
B60R 16/023 20060101ALI20221027BHJP
【ＦＩ】
H04L12/28 400
B60R16/023 P
【審査請求】未請求
【請求項の数】9
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021073374
(22)【出願日】2021-04-23
(71)【出願人】
【識別番号】000004260
【氏名又は名称】株式会社デンソー
(71)【出願人】
【識別番号】000003207
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
(71)【出願人】
【識別番号】520124752
【氏名又は名称】株式会社ミライズテクノロジーズ
(74)【代理人】
【識別番号】110000567
【氏名又は名称】弁理士法人サトー
(72)【発明者】
【氏名】羅 炯竣
(72)【発明者】
【氏名】古田 善一
(72)【発明者】
【氏名】大塚 茂樹
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 卓祐
(72)【発明者】
【氏名】根塚 智裕
【テーマコード（参考）】
5K033
【Ｆターム（参考）】
5K033DA11
5K033EA03
5K033EA07
5K033EC01
(57)【要約】
【課題】マスタからデイジーチェーン接続されている複数のスレーブに対して送信する信号の時間差を、極力短くできる通信システムを提供する。
【解決手段】デイジーチェーン接続される制御ユニット６及び各駆動部１１は、それぞれ絶縁通信回路１３及び１４を備える。制御ユニット６は、計測期間において各駆動部１１のそれぞれに行ったパルス信号の送信に対する応答時間から制御ユニット６－各駆動部１１間の通信遅延時間をそれぞれ計測すると、各通信遅延時間に基づいて各駆動部１１に対し、それぞれが出力する信号のタイミングを等しくするためのシフト時間を伝達する。各駆動部１１は、制御ユニット６より信号の出力を指示する指令を受信するとシフト時間が経過した時点で信号を出力する。
【選択図】図１
【解決手段】デイジーチェーン接続される制御ユニット６及び各駆動部１１は、それぞれ絶縁通信回路１３及び１４を備える。制御ユニット６は、計測期間において各駆動部１１のそれぞれに行ったパルス信号の送信に対する応答時間から制御ユニット６－各駆動部１１間の通信遅延時間をそれぞれ計測すると、各通信遅延時間に基づいて各駆動部１１に対し、それぞれが出力する信号のタイミングを等しくするためのシフト時間を伝達する。各駆動部１１は、制御ユニット６より信号の出力を指示する指令を受信するとシフト時間が経過した時点で信号を出力する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
通信デバイスであるマスタ（６）と複数のスレーブ（１１）とがデイジーチェーン接続された状態で互いに通信を行う通信システムにおいて、
前記マスタ及びスレーブは、絶縁通信回路（１３，１４）を備え、
前記マスタは、計測期間において、前記スレーブのそれぞれに行った送信に対する応答時間からマスタ－スレーブ間の通信遅延時間をそれぞれ計測し、
計測した各通信遅延時間に基づいて、各スレーブに対し、それぞれが出力する信号のタイミングを等しくするためのシフト時間を伝達し、
各スレーブは、前記マスタより信号の出力を指示する指令を受信すると、前記シフト時間が経過した時点で信号を出力する通信システム。
前記マスタ及びスレーブは、絶縁通信回路（１３，１４）を備え、
前記マスタは、計測期間において、前記スレーブのそれぞれに行った送信に対する応答時間からマスタ－スレーブ間の通信遅延時間をそれぞれ計測し、
計測した各通信遅延時間に基づいて、各スレーブに対し、それぞれが出力する信号のタイミングを等しくするためのシフト時間を伝達し、
各スレーブは、前記マスタより信号の出力を指示する指令を受信すると、前記シフト時間が経過した時点で信号を出力する通信システム。
【請求項2】
前記マスタは、起動すると、前記複数のスレーブに、それぞれを識別するための識別データを送信して設定する請求項１記載の通信システム。
【請求項3】
前記スレーブは、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路（４，３３）を構成する複数のスイッチング素子（１０，３２）に、駆動信号を出力する請求項１又は２記載の通信システム。
【請求項4】
前記マスタは、前記複数のスレーブのそれぞれに送信する駆動指令を、空間ベクトル法により生成し、
前記空間ベクトル法の制御周期の冒頭に、当該制御周期内における前記駆動信号のレベル値と各レベル値の継続時間とを送信し、
各スレーブは、受信した前記レベル値及び前記継続時間に基づいて、それぞれのスイッチング素子に駆動信号を出力する請求項３記載の通信システム。
前記空間ベクトル法の制御周期の冒頭に、当該制御周期内における前記駆動信号のレベル値と各レベル値の継続時間とを送信し、
各スレーブは、受信した前記レベル値及び前記継続時間に基づいて、それぞれのスイッチング素子に駆動信号を出力する請求項３記載の通信システム。
【請求項5】
各スレーブは、前記駆動指令を受信すると、センシングにより得られた各種の状態データを前記駆動指令に付加してから次の通信デバイスに送信する請求項４記載の通信システム。
【請求項6】
前記スレーブは、前記計測期間における前記マスタへの応答を、当該マスタからの送信を受信した方向に折り返して送信する請求項１から５の何れか一項に記載の通信システム。
【請求項7】
前記スレーブは、クロック周波数が調整可能な発振回路と、この発振回路が出力するクロック信号によりカウント動作を行うカウンタとを備え、
前記マスタは、前記複数のスレーブに対して同期信号を送信し、
各スレーブは、前記同期信号の出力時間を前記カウンタによりカウントし、そのカウント値が所定値となるように前記クロック周波数を調整する請求項１から６の何れか一項に記載の通信システム。
前記マスタは、前記複数のスレーブに対して同期信号を送信し、
各スレーブは、前記同期信号の出力時間を前記カウンタによりカウントし、そのカウント値が所定値となるように前記クロック周波数を調整する請求項１から６の何れか一項に記載の通信システム。
【請求項8】
前記マスタは、最初に位置するスレーブに対して信号を送信した時点から、前記送信に対する最後に位置するスレーブからの応答があるまでの総遅延時間を計測してモニタしており、
前記総遅延時間が計測済みの値から変化すると、その変化率に応じて、前記シフト時間を補正する請求項１から７の何れか一項に記載の通信システム。
前記総遅延時間が計測済みの値から変化すると、その変化率に応じて、前記シフト時間を補正する請求項１から７の何れか一項に記載の通信システム。
【請求項9】
前記マスタは、前記複数のスレーブの何れかの間で通信の途絶が発生したことを検出すると、最後に位置するスレーブからも通信を開始する経路を構成する請求項１から８の何れか一項に記載の通信システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、通信デバイスであるマスタと複数のスレーブとがデイジーチェーン接続された状態で互いに通信を行うシステムに関する。
【背景技術】
【0002】
例えば特許文献１では、電気自動車における車両の駆動源であるモータを、車輪を構成するホイールの内周側に配置した所謂インホイールモータが提案されている。また、特許文献２には、各車輪に配置されているモータを独立に制御するため、各モータに対応して駆動回路であるインバータを備えたものが開示されている。更に、特許文献３には、各モータに対応したインバータについても、モータと共にインホイール構造としたものが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００６－１６６５４４号公報
【特許文献2】特開２００９－２０７２３５号公報
【特許文献3】米国特許９０７３４２４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
ここで、特許文献３のような構造を想定すると、インバータを制御するユニットであるＥＣＵ（Electronic Control Unit）は、各車輪に配置されているインバータを構成する複数のスイッチング素子に、それぞれ駆動信号を送信することになる。その場合、ＥＣＵから各車輪までの配線距離が長くなるため、各駆動信号間に発生する遅延時間の差も大きくなる。
【0005】
そして一般に、各スイッチング素子に与える駆動信号には、上下アーム間の短絡を防止するため、上下アームのスイッチング素子を同時にオフするデッドタイムを設けている。インホイール構造のインバータにおいて、駆動信号間に発生する遅延時間のばらつきが増大すれば、それに応じてデッドタイムをより長く設定する必要がある。
【0006】
しかしながら、デッドタイムを長く設定すると、モータで発生する損失が増加したり、低速域でのトルク変動やコギングの発生，ベクトル制御における電流ゼロクロス点でのゲイン低下などモータ制御性の劣化に繋がる。
【0007】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、マスタからデイジーチェーン接続されている複数のスレーブに対して送信する信号の時間差を、極力短くできる通信システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0008】
請求項１記載の通信システムによれば、マスタ及び複数のスレーブは、それぞれ絶縁通信回路を備える。マスタは、計測期間において、スレーブのそれぞれに行った送信に対する応答時間からマスタ－スレーブ間の通信遅延時間をそれぞれ計測すると、各通信遅延時間に基づいて、各スレーブに対し、それぞれが出力する信号のタイミングを等しくするためのシフト時間を伝達する。そして、各スレーブは、マスタより信号の出力を指示する指令を受信すると、前記シフト時間が経過した時点で信号を出力する。
【0009】
このように構成すれば、マスタと複数のスレーブとの間の配線距離が長いため、マスタが送信した信号を複数のスレーブが受信するタイミングにばらつきが生じたとしても、各スレーブが、それぞれに伝達されたシフト時間の経過後に信号を出力することで、その出力タイミングを同期させることができる。
【0010】
請求項２記載の通信システムによれば、マスタは、起動すると、複数のスレーブに、それぞれを識別するための識別データを送信して設定する。このように構成すれば、システムによって、デイジーチェーン接続されるスレーブの数が異なる場合でも、各スレーブを容易に識別できる。
【0011】
請求項３記載の通信システムによれば、スレーブは、直流電力を交流電力に変換する電力変換回路を構成する複数のスイッチング素子に駆動信号を出力するので、例えばインバータのような電力変換回路に対して、上下アーム間の短絡を防止するために設定するデッドタイムを極力短く設定することができる。これにより、駆動効率の低下や制御性の劣化を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
【図1】第１実施形態であり、制御ユニットと各駆動部とをデイジーチェーン接続した構成を示す図
【図2】２つの絶縁通信回路間におけるより詳細な接続構成を示す図
【図4】電気自動車におけるシステム構成を概略的に示す機能ブロック図
【図5】電源投入時のシステム動作を示すフローチャート
【図6】通常のシステム動作を示すフローチャート
【図7】各ＩＣにＩＤを付与する処理を説明する図
【図8】各ＩＣが行うクロック周波数の補正を説明する図
【図9】ＩＣ間における通信遅延時間の計測処理を説明する図
【図10】各ＩＣの通信遅延時間の一例を示す図
【図11】各ＩＣが指令シフトを行うことでゲート駆動信号を出力するタイミングを同期させる処理を説明する図
【図12】第２実施形態であり、制御ユニットが各駆動部に送信する駆動指令の具体例を示す図
【図13】送信する駆動指令データの一例を示す図
【図14】第３実施形態であり、制御ユニットが各駆動部に送信する駆動指令の具体例を示す図
【図15】送信する駆動指令データの一例を示す図
【図16】第４実施形態であり、合計遅延時間の補正処理を示すフローチャート
【図17】合計遅延時間の計測処理を示すフローチャート
【図18】合計遅延時間の補正結果の一例を示す図
【図19】第５実施形態であり、空間電圧ベクトルを示す図
【図20】セクタ１の１キャリア周期における３相信号の一例を示す図
【図22】第６実施形態であり、駆動指令データパケットの空き領域に各駆動部がセンシングした情報を付加する処理を説明する図
【図23】第７実施形態であり、ＩＣ３－ＩＣ４間で通信途絶が発生した状態を示す図
【図24】制御ユニットが行う処理を示すフローチャート
【図25】第８実施形態であり、制御ユニットにおける絶縁通信回路の配置に関するバリエーションを示す図
【図26】第９実施形態であり、駆動部における絶縁通信回路の配置に関するバリエーションを示す図
【図27】第１０実施形態であり、制御ユニットと駆動部とを各相毎にデイジーチェーン接続した構成を示す図
【図28】各ＩＣが指令シフトを行うことでゲート駆動信号を出力するタイミングを同期させる処理を説明する図
【図29】第１１実施形態であり、３レベルインバータを示す図
【図30】制御ユニットと３レベルインバータの駆動部とを各相毎にデイジーチェーン接続した構成を示す図
【図31】第１２実施形態であり、組電池に接続される電池監視装置に適用した場合を示す図
【発明を実施するための形態】
【0013】
（第１実施形態）
図４に示すように、本実施形態の通信システムは、モータ及び当該モータを駆動するインバータがインホイール構造である電気自動車に適用する。図４では、図示の都合上モータ及びインバータが車輪の外部にあるように示しているが、実際には、図３に示すようにインホイール構造となっている。
図４に示すように、本実施形態の通信システムは、モータ及び当該モータを駆動するインバータがインホイール構造である電気自動車に適用する。図４では、図示の都合上モータ及びインバータが車輪の外部にあるように示しているが、実際には、図３に示すようにインホイール構造となっている。
【0014】
電気自動車１の車輪２Ｌに対応して、モータ３Ｌ及びインバータ４Ｌが配置されており、インバータ４Ｌはモータ３Ｌを駆動し、モータ３Ｌの回転軸は車輪２Ｌの車輪軸に取り付けられている。同様に、車輪２Ｒに対応して、モータ３Ｒ及びインバータ４Ｒが配置されている。インバータ４Ｌ及び４Ｒには、例えばリチウムイオン電池などの二次電池５より駆動電源が供給される。ＥＣＵである制御ユニット６は、インバータ４Ｌ及び４Ｒに対し、ケーブル７Ｌ及び７Ｒを介して駆動制御信号を出力する。尚、以下で述べる構成の説明で左右の区別をする必要が無い場合は、符号に「Ｌ，Ｒ」を付さずに示す。
【0015】
電力変換器の一例であるインバータ４は、主回路８と、ゲート駆動回路９とを備えている。主回路８は、スイッチング素子である例えばＮチャネルＭＯＳＦＥＴ１０を、３相ブリッジ接続して構成されている。ゲート駆動回路９は、６個のＦＥＴ１０に対応した駆動部１１を備え、各駆動部１１が対応するＦＥＴ１０にゲート駆動信号を出力する。各駆動部１１は、通信機能を有するＩＣ１２を備えている。
【0016】
図１に示すように、制御ユニット６は絶縁通信回路１３を備えており、各駆動部１１のＩＣ１２も絶縁通信回路１４を備えている。そして、絶縁通信回路１３と絶縁通信回路１４（１）～１４（６）とは、通信ケーブルによってデイジーチェーン接続されている。図２は、２つの絶縁通信回路として例えば回路１３，１４（１）間におけるより詳細な接続構成を示している。
【0017】
絶縁通信回路１３，１４は、それぞれ電源２１，ゲートアレイ２２，送受信回路２３，保護回路２４，フィルタ２５及び絶縁素子２６を備えている。そして、絶縁通信回路１３，１４（１）が備える絶縁素子２６，２６の間がケーブル７によって接続されている。制御ユニット６はマスタの一例であり、各駆動部１１はスレーブの一例である。また、制御ユニット６及び各駆動部１１は、通信デバイスの一例でもある。
【0018】
次に、本実施形態の作用について説明する。図５に示すように、車両のイグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＮされて電源が投入されると、制御ユニット６は、各駆動部１１の絶縁通信回路１４に識別用のＩＤを付与する（Ｓ１）。これには、例えば特開２００６－２６８２５４号公報や特開２０１１－１８１３９２号公報，ＷＯ２０１４／１６２７６５号公報等に開示されている公知技術を用いる。
【0019】
例えば図７に示すように、絶縁通信回路１３のＩＤをＩＣ０とし、絶縁通信回路１４（１）～１４（６）は、デイジーチェーンの接続順に応じてＩＣ１～ＩＣ６に設定する。ＩＤデータは識別データに相当する。以下では、制御ユニット６及び各駆動部１１を、それぞれが有する絶縁通信回路１３，１４（１）～１４（６）のＩＤであるＩＣ０～ＩＣ６で表記することがある。
【0020】
続いて、制御ユニット６は、ＩＣ０より各駆動部１１に一定時間間隔のパルス信号を同期信号として連続して送信する（Ｓ２）。図８に示すように、ＩＣ１～ＩＣ６は、受信した同期信号の立ち上がりエッジの間隔を、発振器が出力するクロック信号でカウントする（Ｓ３）。尚、発振器及びカウンタの機能は、ゲートアレイ２２によるものである。
【0021】
各ＩＣ１～ＩＣ６は、クロックのカウント値が予め定められている狙い値であるか否かを判断する（Ｓ４）。カウント値が狙い値に一致しなければ（ＮＯ）、それぞれの発振器のクロック周期を変更してから（Ｓ５）ステップＳ３に戻る。カウント値が狙い値に一致すれば（ＹＥＳ）、それぞれの発振器のクロック周期をロックする（Ｓ６）。
【0022】
次に、ＩＣのＩＤ番号を示すポインタＮを「１」にセットすると（Ｓ７）、制御ユニット６は、ＩＣ０よりＩＣ＿Ｎにモノパルス信号を送信する（Ｓ８）。そのパルス信号を受信したＩＣ＿Ｎは、制御ユニット６にモノパルス信号を折り返して返信する（Ｓ９）。すなわちこの場合は、デイジーチェーンの下流側ではなく、上流側に信号を送信する。
【0023】
制御ユニット６は、ＩＣ＿Ｎが折り返して返信したパルス信号を受信すると、自身がパルス信号を送信してから受信するまでの往復時間を計測しており、計測した時間の１／２を信号の遅延時間として記憶する（Ｓ１０，図９参照）。それから、ポインタＮが「６」であるか否かを判断し（Ｓ１１）、「６」でなければ（ＮＯ）ポインタＮをインクリメントして（Ｓ１２）ステップＳ８に戻る。以上のステップＳ８～Ｓ１２が、計測期間に対応する。
【0024】
尚、上記の遅延時間を計測するに際しては、各ＩＣ１～ＩＣ６において、ゲート駆動信号を出力する回路までのレプリカ回路を用意することで、レプリカ回路において生じる信号の遅延時間を内部遅延として加味しても良い。
【0025】
ポインタＮが「６」になると（ＹＥＳ）、制御ユニット６は、記憶したＩＣ１～ＩＣ６の遅延時間から最も長い時間を抽出する（Ｓ１３）。そして、ＩＣ１～ＩＣ６の各遅延時間と、最も長い遅延時間との差分を求めると、その差分時間を各駆動部１１に送信する（Ｓ１４）。各駆動部１１は、それぞれ自分に該当する差分時間を記憶する（Ｓ１５）。
図１０に示す一例では、最も長い遅延時間はＩＣ６の２５μｓであり、その遅延時間に対するＩＣ１～ＩＣ６それぞれの差分時間は
［１５μｓ，１２μｓ，９μｓ，６μｓ，３μｓ，０］
となっている。
図１０に示す一例では、最も長い遅延時間はＩＣ６の２５μｓであり、その遅延時間に対するＩＣ１～ＩＣ６それぞれの差分時間は
［１５μｓ，１２μｓ，９μｓ，６μｓ，３μｓ，０］
となっている。
【0026】
そして、図６に示すように、通常のモータを駆動制御する動作においては、制御ユニット６が各駆動部１１に駆動指令を送信すると（Ｓ２１）、各駆動部１１は、それぞれの差分時間だけ、ゲート駆動信号を出力するタイミングをシフトさせる（Ｓ２２）。これにより、各駆動部１１は、全相を同じタイミングで駆動することになり、全相同時駆動となる（Ｓ２３）。図１１は、全相同時駆動のイメージを示している。
【0027】
このように、インバータ４の主回路８を構成する各ＦＥＴ１０に与えるゲート駆動信号の出力タイミングが同時になることで、上下アーム間の短絡を防止するためにデッドタイムを設ける必要がなくなる。
【0028】
以上のように本実施形態によれば、デイジーチェーン接続される制御ユニット６及び各駆動部１１は、それぞれ絶縁通信回路１３及び１４を備える。制御ユニット６は、計測期間において、各駆動部１１のそれぞれに行ったパルス信号の送信に対する応答時間から制御ユニット６－各駆動部１１間の通信遅延時間をそれぞれ計測すると、各通信遅延時間に基づいて、各駆動部１１に対し、それぞれが出力する信号のタイミングを等しくするためのシフト時間を伝達する。そして、各駆動部１１は、制御ユニット６より信号の出力を指示する指令を受信すると、前記シフト時間が経過した時点で信号を出力する。
【0029】
このように構成すれば、制御ユニット６と各駆動部１１との間の配線距離が長いため、制御ユニット６が送信した信号を複数の各駆動部１１が受信するタイミングにばらつきが生じたとしても、各駆動部１１が、それぞれに伝達されたシフト時間の経過後に信号を出力することで、その出力タイミングを同期させることができる。
【0030】
この場合、制御ユニット６は起動すると、各駆動部１１に、それぞれを識別するためのＩＤデータを送信して設定する。このように構成すれば、システムによって、デイジーチェーン接続されるスレーブの数が異なる場合でも、各スレーブを容易に識別できる。
【0031】
そして、各駆動部１１は、インバータ４の主回路８を構成する複数のＦＥＴ１０に駆動信号を出力するので、上下アーム間の短絡を防止するために設定するデッドタイムを設定する必要がなくなる。これにより、駆動効率の低下や制御性の劣化を防止できる。
【0032】
また、各駆動部１１に、クロック周波数が調整可能な発振回路と、この発振回路が出力するクロック信号によりカウント動作を行うカウンタとを備え、制御ユニット６は、各駆動部１１に対して同期信号を送信し、各駆動部１１は、同期信号が出力される間隔時間をカウンタによりカウントし、そのカウント値が所定値となるようにクロック周波数を調整する。これにより、各駆動部１１は、ゲート駆動信号を出力する際に、それぞれのシフト時間を正確に計測できる。従って、各ゲート駆動信号の出力タイミングを確実に同期させることができる。
【0033】
（第２実施形態）
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第２実施形態は、制御ユニット６が各駆動部１１に送信する駆動指令の具体例を示す。図１２及び図１３に示すように、ＰＷＭ制御のキャリア周波数が例えば５ｋＨｚであり周期が２００μｓである場合に、２００μｓ毎に駆動指令のデータを送信する。この場合、次の制御周期に駆動指令の送信がなければ、駆動部１１は通信途絶の異常が発生したと判定し、シャットダウン等の保護動作を行うことができる。
以下、第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる部分について説明する。第２実施形態は、制御ユニット６が各駆動部１１に送信する駆動指令の具体例を示す。図１２及び図１３に示すように、ＰＷＭ制御のキャリア周波数が例えば５ｋＨｚであり周期が２００μｓである場合に、２００μｓ毎に駆動指令のデータを送信する。この場合、次の制御周期に駆動指令の送信がなければ、駆動部１１は通信途絶の異常が発生したと判定し、シャットダウン等の保護動作を行うことができる。
【0034】
（第３実施形態）
第３実施形態は、第２実施形態と同様に駆動指令の送信パターンの具体例を示す。第３実施形態では、図１４及び図１５に示すように、３相の駆動指令のパターンに変化が生じた段階でデータを送信する。この場合、第２実施形態に比較して、通信レートを低減することができる。
第３実施形態は、第２実施形態と同様に駆動指令の送信パターンの具体例を示す。第３実施形態では、図１４及び図１５に示すように、３相の駆動指令のパターンに変化が生じた段階でデータを送信する。この場合、第２実施形態に比較して、通信レートを低減することができる。
【0035】
（第４実施形態）
第１実施形態において、図１０に示した通信遅延時間は、例えば温度等の環境条件に影響を受けて変化する可能性がある。そこで、第３実施形態では、遅延時間の計測を周期的に実行し、最初に計測した遅延時間を基準とする変化率が閾値を超えた場合に、各駆動部に送信する差分時間を更新する処理を行なう。
第１実施形態において、図１０に示した通信遅延時間は、例えば温度等の環境条件に影響を受けて変化する可能性がある。そこで、第３実施形態では、遅延時間の計測を周期的に実行し、最初に計測した遅延時間を基準とする変化率が閾値を超えた場合に、各駆動部に送信する差分時間を更新する処理を行なう。
【0036】
図１６に示すように、ステップＳ３１～Ｓ３３のループにおいて、ステップＳ３１の合計遅延時間計測処理が周期的に実行される。図１７に示す合計遅延時間計測処理では、制御ユニット６は、ＩＣ０よりＩＣ１にパルス信号を送信すると共に、時間計測，すなわちクロックカウントを開始する（Ｓ４１,Ｓ４２）。そのパルス信号を受信したＩＣ＿Ｎは、下流側のＩＣ＿Ｎ＋１にパルス信号を転送する（Ｓ４３）。尚、ステップＳ４３～Ｓ４６については制御ユニット６は関与せず、ＩＣ１～ＩＣ６側で行われる処理を示している。ステップＳ４４で「ＹＥＳ」になると、ＩＣ６は、ＩＣ５から受信したパルス信号を制御ユニット６；ＩＣ０に送信する（Ｓ４６）。制御ユニット６は、ＩＣ６が送信したパルス信号を受信すると時間計測を終了する（Ｓ４７）。
【0037】
図１６において、合計遅延時間計測処理からリターンすると、その計測処理が１回目の実施であれば（Ｓ３２；ＹＥＳ）、制御ユニット６はその計測結果を開始時の値として，つまり合計遅延時間の初期値として記憶する（Ｓ３３）。２回目以降の実施であれば（Ｓ３２；ＮＯ）、今回の計測時間と開始時の計測時間との差を求め、その差が閾値を超えているか否かを判断する（Ｓ３４）。ここでの閾値については、例えば開始時の計測値が５０μｓであれば、その１０％未満値として３μｓに設定する等すれば良い。両計測値との差が閾値以下であれば（ＮＯ）ステップＳ３１に戻る。
【0038】
両計測値との差が閾値を超えていると（ＹＥＳ）、制御ユニット６は、開始時の計測時間に対する今回の計測時間の変化比率を求めて記憶する（Ｓ３５）。そして、ステップＳ１０で記憶していた各ＩＣ１～ＩＣ６の遅延時間に上記変化比率を乗じて、各遅延時間を更新する（Ｓ３６）。
【0039】
続いて、制御ユニット６はステップＳ１４と同様に、更新した値に基づいて、最も長い遅延時間とその他の遅延時間との差分を求めて各駆動部１１に送信する（Ｓ３７）。各駆動部１１は、それぞれ自分に該当する差分時間を記憶する（Ｓ３８）。それから、ステップＳ３１に戻る。
【0040】
例えば図１８に示すように、合計遅延時間が開始時の値に対して１０％増長した場合は、その変化比率に応じて各駆動部１１に対応するシフト時間が更新される。
【0041】
以上のように第４実施形態によれば、制御ユニット６は、パルス信号を送信した時点から、デイジーチェーン接続の最後に位置する駆動部１１（６）を介して前記パルス信号を受信するまでの合計遅延時間を計測してモニタしており、今回計測した合計遅延時間が計測済みの値から変化すると、その変化率に応じて、各駆動部１１のシフト時間を補正する。これにより、環境条件の変化等の影響で信号の遅延時間が変化した場合でも、各駆動部１１のシフト時間を適切に補正できる。
【0042】
（第５実施形態）
第５実施形態では、制御ユニット６が各駆動部１１に送信する駆動指令を、図１９及び図２０に示すように空間ベクトル法に従って生成する。図２０は、セクタ１における１キャリア周期Ｔの３相駆動信号パターンであり、半周期内の電圧ベクトルは
［Ｖ０→Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０］と変化し、各電圧ベクトルの出力時間は
［ｔ３／４→ｔ２／２→ｔ１／２→ｔ３／４］となっている。
第５実施形態では、制御ユニット６が各駆動部１１に送信する駆動指令を、図１９及び図２０に示すように空間ベクトル法に従って生成する。図２０は、セクタ１における１キャリア周期Ｔの３相駆動信号パターンであり、半周期内の電圧ベクトルは
［Ｖ０→Ｖ２→Ｖ１→Ｖ０］と変化し、各電圧ベクトルの出力時間は
［ｔ３／４→ｔ２／２→ｔ１／２→ｔ３／４］となっている。
【0043】
図２１は、図２０に対応して制御ユニット６が各駆動部１１に送信する駆動指令データの一例である。冒頭３ビットが電圧ベクトルを示し、それに続く７ビットで各電圧ベクトルの出力時間を示している。周期Ｔの後半は、前半の出力パターンの折返しとなるので、前半のデータのみを送信すれば良い。制御ユニット６は、このようなフォーマットのデータを各キャリア周期Ｔの冒頭に一括して送信する。各駆動部１１は、冒頭３ビットで示される電圧ベクトルに応じて、それぞれが出力するゲート駆動信号の二値レベルを把握する。
【0044】
以上のように第５実施形態によれば、制御ユニット６は、各駆動部１１に送信する駆動指令を空間ベクトル法により生成し、キャリア周期Ｔの冒頭にその周期Ｔ内における駆動信号のレベル値と各レベル値の継続時間とを含むデータを送信し、各駆動部１１は、受信したデータに基づいて、それぞれのＦＥＴ１０にゲート駆動信号を出力する。これにより、通信レートをより低減できる。また、各駆動部１１は、周期Ｔの冒頭にデータを受信できなかった場合は通信途絶を検知できる。
【0045】
（第６実施形態）
第６実施形態では、第５実施形態と同様に空間ベクトル法を適用する場合において、制御ユニット６が送信したデータパケットの空き領域に、各駆動部１１が備えているセンサなどによりセンシングした情報，例えばＦＥＴ１０の温度や電圧，電流，短絡見地に関する情報などを付加して制御ユニット６に転送する。
第６実施形態では、第５実施形態と同様に空間ベクトル法を適用する場合において、制御ユニット６が送信したデータパケットの空き領域に、各駆動部１１が備えているセンサなどによりセンシングした情報，例えばＦＥＴ１０の温度や電圧，電流，短絡見地に関する情報などを付加して制御ユニット６に転送する。
【0046】
図２２に示すように、ＩＣ０が送信する駆動指令のデータパケットには空き領域がある。ＩＣ１は、受信したデータパケットにＵ相下アームの情報を付加してＩＣ２に送信する。ＩＣ２は、受信したデータパケットにＵ相上アームの情報を付加してＩＣ３に送信する。以下同様に、ＩＣ３～ＩＣ６は、それぞれＶ相下アーム，Ｖ相上アーム，Ｗ相下アーム，Ｗ相上アームの情報をデータパケットに付加する。ＩＣ０は、ＩＣ６が送信したデータパケットを受信して、各駆動部１１の情報を把握する。
【0047】
以上のように第６実施形態によれば、各駆動部１１は、駆動指令のデータパケットを受信すると、センシングにより得られた各種の状態データをデータパケットに付加してから下流側に位置するＩＣに送信する。これにより、制御ユニット６は、各駆動部１１に関する情報を把握できる。
【0048】
（第７実施形態）
第７実施形態では、例えば図２３に示すように、制御ユニット６が駆動部１１（３），１１（４）の間で通信途絶が発生したことを検出すると、デイジーチェーンによる通信を停止する。デイジーチェーン通信では、絶縁通信回路１３のポートＡを送信側として使用し、ポートＢを受信側として使用している。上記のようにデイジーチェーン通信を中止すると、制御ユニット６は、ポートＡを用いてＩＣ１～ＩＣ３との間で双方向通信を行い、ポートＢを用いてＩＣ６～ＩＣ４との間で双方向通信を行うように切り替える。
第７実施形態では、例えば図２３に示すように、制御ユニット６が駆動部１１（３），１１（４）の間で通信途絶が発生したことを検出すると、デイジーチェーンによる通信を停止する。デイジーチェーン通信では、絶縁通信回路１３のポートＡを送信側として使用し、ポートＢを受信側として使用している。上記のようにデイジーチェーン通信を中止すると、制御ユニット６は、ポートＡを用いてＩＣ１～ＩＣ３との間で双方向通信を行い、ポートＢを用いてＩＣ６～ＩＣ４との間で双方向通信を行うように切り替える。
【0049】
図２４に示すように、制御ユニット６が、ＩＣ＿ＸとＩＣ＿Ｙ（Ｘ＜Ｙ）との間で通信途絶が発生したことを検出したものとする（Ｓ５１）。例えば図２３に示した例では、制御ユニット６は、ＩＣ４～ＩＣ６から通信途絶の発生を通知されることで、ＩＣ３，ＩＣ４間で発生したことを把握できる。この場合、Ｘ＝３，Ｙ＝４となる。
【0050】
次に、制御ユニット６は、ＩＣ０→ＩＣ１→…→ＩＣ＿Ｘ側で単方向通信を行うように通信チェーンを構成すると共に（Ｓ５２）、ＩＣ０→ＩＣ６→…→ＩＣ＿Ｙ側でも単方向通信を行うように通信チェーンを構成する（Ｓ５３）。そして、制御ユニット６がＩＣ＿Ｎへの駆動指令を生成した場合（Ｓ５４）、ＮがＸ以下であれば（Ｓ５５；ＹＥＳ）制御ユニット６はＩＣ０→ＩＣ１→…→ＩＣ＿Ｘ側のルートで駆動指令を送信する（Ｓ５６）。すると、ＩＣ０～ＩＣ＿Ｘは、それぞれの駆動部１１の情報を、ＩＣ＿Ｘ→ＩＣ１→…→ＩＣ０のルートで折り返して送信する（Ｓ５７）。
一方、ＮがＸよりも大であれば（Ｓ５５；ＮＯ）制御ユニット６はＩＣ０→ＩＣ６→…→ＩＣ＿Ｙ側のルートで駆動指令を送信する（Ｓ５８）。すると、ＩＣ＿Ｙ～ＩＣ６は、それぞれの駆動部１１の情報を、ＩＣ＿Ｙ→…→ＩＣ６→ＩＣ０のルートで折り返して送信する（Ｓ５９）。
一方、ＮがＸよりも大であれば（Ｓ５５；ＮＯ）制御ユニット６はＩＣ０→ＩＣ６→…→ＩＣ＿Ｙ側のルートで駆動指令を送信する（Ｓ５８）。すると、ＩＣ＿Ｙ～ＩＣ６は、それぞれの駆動部１１の情報を、ＩＣ＿Ｙ→…→ＩＣ６→ＩＣ０のルートで折り返して送信する（Ｓ５９）。
【0051】
以上のように第７実施形態によれば、制御ユニット６は、各駆動部１１の何れかの間で通信の途絶が発生したことを検出すると、チェーンの最後に位置する駆動部１１（６）側からも通信を開始する経路を構成する。これにより、異常が発生してもモータ３の駆動が可能となり、車両に退避行動をとらせることができる。
【0052】
（第８実施形態）
第８実施形態は、制御ユニット６における絶縁通信回路１３の配置に関するバリエーションであり、図２５に示すように制御ユニット６を構成するマイコン３１の内部に絶縁通信回路１３を集積しても良いし、マイコン３１の外部に絶縁通信回路１３を配置しても良い。
第８実施形態は、制御ユニット６における絶縁通信回路１３の配置に関するバリエーションであり、図２５に示すように制御ユニット６を構成するマイコン３１の内部に絶縁通信回路１３を集積しても良いし、マイコン３１の外部に絶縁通信回路１３を配置しても良い。
【0053】
（第９実施形態）
第９実施形態は、駆動部１１における絶縁通信回路１４の配置に関するバリエーションであり、図２６に示すようにＩＣ１２の外部に絶縁通信回路１４を配置しても良い。尚、絶縁通信回路１４を、樹脂モールドした両面側より放熱を行うことが可能に構成されたパワーカードに内蔵しても良い。
第９実施形態は、駆動部１１における絶縁通信回路１４の配置に関するバリエーションであり、図２６に示すようにＩＣ１２の外部に絶縁通信回路１４を配置しても良い。尚、絶縁通信回路１４を、樹脂モールドした両面側より放熱を行うことが可能に構成されたパワーカードに内蔵しても良い。
【0054】
（第１０実施形態）
図２７に示す第１０実施形態は、制御ユニット６がＵ，Ｖ，Ｗの各相に対応した絶縁通信回路１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗを備えている。そして、絶縁通信回路１３Ｕは駆動部１１（１）及び１１（２）とデイジーチェーン接続されており、絶縁通信回路１３Ｖは駆動部１１（３）及び１１（４）とデイジーチェーン接続されている。絶縁通信回路１３Ｗは駆動部１１（５）及び１１（６）とデイジーチェーン接続されている。
図２７に示す第１０実施形態は、制御ユニット６がＵ，Ｖ，Ｗの各相に対応した絶縁通信回路１３Ｕ，１３Ｖ，１３Ｗを備えている。そして、絶縁通信回路１３Ｕは駆動部１１（１）及び１１（２）とデイジーチェーン接続されており、絶縁通信回路１３Ｖは駆動部１１（３）及び１１（４）とデイジーチェーン接続されている。絶縁通信回路１３Ｗは駆動部１１（５）及び１１（６）とデイジーチェーン接続されている。
【0055】
この場合、図２８に示すように、制御ユニット６は、ＩＣ１，ＩＣ３，ＩＣ５にそれぞれ駆動指令を出力する。駆動指令のシフトは、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相の上下アーム間のゲート駆動信号の出力タイミングが等しくなるように行われる。このように構成すれば、通信信号の遅延時間を短縮できる。
【0056】
（第１１実施形態）
第１１実施形態は、マルチレベルインバータに適用した場合を示す。図２９は、各アームが４つのＩＧＢＴ３２を直列に接続して構成される３レベルインバータの主回路３３である。この場合は、図３０に示すように、駆動部１１（１）～１１（４）がＵ相アームに対応し、駆動部１１（５）～１１（８）がＶ相アームに対応し、駆動部１１（９）～１１（１２）がＷ相アームに対応する。そして、制御ユニット６と駆動部１１（１）～１１（１２）とがデイジーチェーン接続される。
第１１実施形態は、マルチレベルインバータに適用した場合を示す。図２９は、各アームが４つのＩＧＢＴ３２を直列に接続して構成される３レベルインバータの主回路３３である。この場合は、図３０に示すように、駆動部１１（１）～１１（４）がＵ相アームに対応し、駆動部１１（５）～１１（８）がＶ相アームに対応し、駆動部１１（９）～１１（１２）がＷ相アームに対応する。そして、制御ユニット６と駆動部１１（１）～１１（１２）とがデイジーチェーン接続される。
【0057】
（第１２実施形態）
図３１に示す第１２実施形態は、ｘ個の単位セル４０を直列に接続した組電池４１に接続される電池監視装置４２に適用した場合を示す。電池監視装置４２は、ＩＣ０である電池ＥＣＵ４３とＩＣ１～ＩＣｘである電池ＩＣ４４（１）～４４（ｘ）とで構成されている。電池ＩＣ４４（１）～４４（ｘ）は、それぞれ対応する単位セル４０（１）～４０（ｘ）に接続されている。そして、電池ＥＣＵ４３と電池ＩＣ４４（１）～４４（ｘ）とがデイジーチェーン接続されている。
図３１に示す第１２実施形態は、ｘ個の単位セル４０を直列に接続した組電池４１に接続される電池監視装置４２に適用した場合を示す。電池監視装置４２は、ＩＣ０である電池ＥＣＵ４３とＩＣ１～ＩＣｘである電池ＩＣ４４（１）～４４（ｘ）とで構成されている。電池ＩＣ４４（１）～４４（ｘ）は、それぞれ対応する単位セル４０（１）～４０（ｘ）に接続されている。そして、電池ＥＣＵ４３と電池ＩＣ４４（１）～４４（ｘ）とがデイジーチェーン接続されている。
【0058】
以上のように構成される電池監視装置４２において、電池ＥＣＵ４３は例えば第１実施形態と同様に各遅延時間の計測を行い、各電池ＩＣ４４（１）～４４（ｘ）にシフト時間を伝達する。そして、各電池ＩＣ４４（１）～４４（ｘ）は、それぞれのシフト時間に応じて、例えば各単位セル４０（１）～４０（ｘ）の電圧を測定するタイミングを同期させる。このように、電池監視装置４２に適用すれば、各単位セル４０（１）～４０（ｘ）について測定により得られるデータの同時性を確保できる。
【0059】
（その他の実施形態）
インバータのゲート駆動回路や電池監視装置に限ることなく、マスタと複数のスレーブとがデイジーチェーン接続されて通信を行うシステムにおいて、各スレーブにおける処理タイミングを同期させるために適用すれば良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
インバータのゲート駆動回路や電池監視装置に限ることなく、マスタと複数のスレーブとがデイジーチェーン接続されて通信を行うシステムにおいて、各スレーブにおける処理タイミングを同期させるために適用すれば良い。
本開示は、実施例に準拠して記述されたが、本開示は当該実施例や構造に限定されるものではないと理解される。本開示は、様々な変形例や均等範囲内の変形をも包含する。加えて、様々な組み合わせや形態、さらには、それらに一要素のみ、それ以上、あるいはそれ以下、を含む他の組み合わせや形態をも、本開示の範疇や思想範囲に入るものである。
【符号の説明】
【0060】
図面中、３はモータ、４はインバータ、６は制御ユニット、８は主回路、９はゲート駆動回路、１０はＮチャネルＭＯＳＦＥＴ、１１は駆動部、１２はＩＣ、１３，１４は絶縁通信回路を示す。
【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14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】
【図24】
【図25】
【図26】
【図27】
【図28】
【図29】
【図30】
【図31】