JP2014192960A - 充電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】汎用性の低下およびコスト高を招くことなく直流充電電力の高出力化が可能な充電装置を提供する。
【解決手段】充電装置１は、交流電源４とバッテリ５の間において互いに並列接続された複数の充電器２と、複数の充電器２をループ状に接続し、該ループ内で隣接する充電器２間において一方向にのみメッセージの伝送を可能にする充電器通信ライン８とを備える。複数の充電器２の各々は、上位コントローラ３から送信された充電許可信号および充電指令データを受信可能とされるとともに、それぞれ固有の機器ＩＤ値を有する以外、実質的に同一のものである。複数の充電器２は、充電許可信号を受信した時に、各機器ＩＤメッセージをループ内で充電器通信ライン８を介して循環させ、循環される各機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値の多寡に基づいて、充電器２自身がマスタ動作すべきかスレーブ動作すべきかを認識する。
【選択図】図１

Description

本発明は、充電装置、より詳細には、複数の充電器を備え、車両に搭載されたバッテリを充電する充電装置に関するものである。

近年、外部から供給される交流入力電力を用いて直流充電電力を生成して、電気自動車等の車両に搭載されたバッテリを充電する充電装置が開発されている。この充電装置では、バッテリの充電時間の短縮のために、直流充電電力の高出力化が求められている。高出力化を実現するための充電装置としては、例えば特許文献１の充電装置が知られている。

特許文献１に記載の充電装置は、交流電源とバッテリの間において互いに並列接続された複数の充電器を備えている。
この充電装置では、複数の充電器の１つ（マスタ充電器）がマスタ動作し、残り（スレーブ充電器）がスレーブ動作し、複数の充電器が協働して直流充電電力を生成し、該直流充電電力によりバッテリを充電する。

特開２０１１−１７６９５９号

特許文献１に記載の充電装置によれば、互いに並列接続されたマスタ充電器およびスレーブ充電器によって、直流充電電力の高出力化が実現される。
しかしながら、この充電装置では、２種類の充電器、すなわち、マスタとしてのみ動作可能なマスタ充電器と、スレーブとしてのみ動作可能なスレーブ充電器の異なる２つの専用の充電器を用意する必要があるため、汎用性が悪く、またコストが高いという問題があった。

そこで、本発明の課題は、汎用性の低下およびコスト高を招くことなく直流充電電力の高出力化が可能な充電装置を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明は、（１）交流電源とバッテリの間において並列接続された複数の充電器を備え、前記複数の充電器の１つがマスタ動作し、残りがスレーブ動作しながら、前記複数の充電器が協働して直流充電電力を生成し、該直流充電電力により前記バッテリを充電する充電装置であって、前記複数の充電器をループ状に接続し、該ループ内で隣接する充電器間において一方向にのみメッセージの伝送を可能にする充電器通信ラインを備え、前記複数の充電器の各々は、上位コントローラから送信された充電許可信号および充電指令データを受信可能とされるとともに、固有の機器ＩＤ値を有する以外、実質的に同一のものであり、前記複数の充電器は、前記充電許可信号を受信した時に、前記ループ内で隣接する充電器間において各充電器の機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを送受信して、各機器ＩＤメッセージを前記ループ内で前記充電器通信ラインを介して循環させ、循環される各機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値の多寡に基づいて、充電器自身がマスタ動作すべきかスレーブ動作すべきかを認識することを特徴とする充電装置としたものである。
この構成（１）によれば、それぞれ固有の機器ＩＤ値を有する以外は実質的に同一の複数の充電器を並列接続するだけで、複数の充電器が、上位コントローラの充電許可信号を受信した時に、各機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージをループ状に充電器通信ラインを介して循環させることにより、循環される各機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値の多寡に基づいて、マスタ動作すべきかスレーブ動作すべきかを認識するので、汎用性の低下およびコスト高を招くことなく直流充電電力の高出力化が可能な充電装置を実現することができる。
ここで、充電器が実質的に同一であるとは、汎用性を低下させない程度の範囲にあること（例えば、充電器２で用いられる各種データや充電器２の外形が違う程度であっても同一の範囲に含まれる）を意味する。

上記構成（１）において、（２）前記複数の充電器は、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値と充電器自身に格納された機器ＩＤ値とを比較し、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が充電器自身に格納された機器ＩＤ値未満の場合に、充電器自身に格納された機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを前記ループ内で循環させ、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が充電器自身に格納された機器ＩＤ値よりも大きい場合に、受信した機器ＩＤメッセージを、充電器自身に格納させるとともに前記ループ内で循環させ、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が充電器自身に格納された機器ＩＤ値と同じ場合に、充電器自身がマスタ動作すべきと認識することが好ましい。
この構成（２）によれば、複数の充電器が、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値と充電器自身に格納された機器ＩＤ値とを比較し、各機器ＩＤメッセージを循環させるだけで、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値と充電器自身に格納された機器ＩＤ値が同じ場合（すなわち最も大きな機器ＩＤ値を有する充電器が該機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを受信した場合）に、充電器自身がマスタ動作すべきであると認識するので、マスタ充電器の選定を簡単に行うことができる。

上記構成（２）において、（３）前記複数の充電器は、機器ＩＤメッセージを送信する前に充電器自身の故障の有無を判定し、充電器自身に故障が無い場合に、充電器自身の機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを前記ループ内で循環させる一方、充電器自身に故障が有る場合に、前記各機器ＩＤ値よりも小さな値に設定した機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを前記ループ内で循環させ、該故障の有る充電器自身をマスタ動作すべき対象から外すことが好ましい。
この構成（３）によれば、複数の充電器が、充電器自身の故障の有無を判定し、充電器自身に故障が有る場合に、各機器ＩＤ値よりも小さな値に設定した機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを循環させ、故障の有る充電器自身をマスタ動作すべき対象から外すので、故障の有る充電器がマスタ充電器として選定されることが防止される。

上記構成（１）〜（３）のいずれかにおいて、（４）マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器は、初期値に関するスレーブ数確定メッセージを前記ループ内で前記充電器通信ラインを介して一巡させ、マスタ充電器以外の充電器は、前記スレーブ数確定メッセージが前記ループ内で一巡する間、受信したスレーブ数確定メッセージに基づいて、該充電器自身がスレーブ動作すべきと認識するとともに、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を所定量変化させ、マスタ充電器は、一巡したスレーブ数確定メッセージの初期値の変化量に基づいて、スレーブ動作可能な充電器のスレーブ数を確定することが好ましい。
この構成（４）によれば、マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器が、スレーブ数確定メッセージを一巡させるだけで、マスタ充電器以外の充電器が、受信したスレーブ数確定メッセージに基づいて、スレーブ動作すべきと認識するので、スレーブ充電器の選定を簡単に行うことができる。また、マスタ充電器は、一巡したスレーブ数確定メッセージの初期値の変化量だけでスレーブ数を確定するので、スレーブ数を簡単に把握することができる。

上記構成（４）において、（５）前記複数の充電器は、機器ＩＤメッセージを送信する前に充電器自身の故障の有無を判定し、マスタ充電器以外の充電器は、前記スレーブ数確定メッセージが前記ループ内で一巡する間、充電器自身に故障が無い場合に、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を所定量変化させる一方、充電器自身に故障が有る場合に、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を変化させず、該故障の有る充電器自身を前記スレーブ数の確定の対象から外すことが好ましい。
この構成（５）によれば、複数の充電器が、充電器自身の故障の有無を判定し、マスタ充電器以外の充電器が、充電器自身に故障が有る場合に、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を変化させず、故障の有る充電器自身をスレーブ数の確定の対象から外すので、マスタ充電器は、スレーブ動作可能な充電器の数を確定することができる。

上記構成（１）〜（５）のいずれかにおいて、（６）前記充電指令データは、前記バッテリの定電流充電制御を行うための指令電流値Ｉａに関する定電流充電指令データを含み、マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器は、前記定電流充電指令データを受信した時に、前記指令電流値Ｉａをマスタ動作およびスレーブ動作可能な充電器の総数で除算して算出した目標電流値Ｉｂに関する電流指令値メッセージを前記ループ内で前記充電器通信ラインを介して一巡させ、マスタ動作およびスレーブ動作可能な充電器は、前記目標電流値Ｉｂに基づいて、定電流充電制御を行うことが好ましい。
この構成（６）によれば、マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器が、上位コントローラから定電流充電指令データを受信した時に、目標電流値Ｉｂに関する電流指令値メッセージを一巡させるだけで、マスタ動作およびスレーブ動作可能な充電器が、目標電流値Ｉｂに基づいて、定電流充電制御を行うので、定電流充電制御が複雑化しない。

上記構成（１）〜（６）のいずれかにおいて、（７）前記充電指令データは、前記バッテリの定電圧充電制御を行うための指令電圧値Ｖに関する定電圧充電指令データを含み、マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器は、前記定電圧充電指令データを受信した時に、前記指令電圧値Ｖの電圧を前記バッテリに印加した時に該バッテリに流れる推定電流値Ｉｃを算出し、前記推定電流値Ｉｃが該充電器の許容電流値Ｉｄ未満である場合に、前記指令電圧値Ｖに基づいて該マスタ充電器のみで定電圧充電制御を行い、該充電器以外のスレーブ動作可能なスレーブ充電器に充電制御を行わせない一方、前記推定電流値Ｉｃが前記許容電流値Ｉｄ以上である場合に、前記推定電流値Ｉｃと前記許容電流値Ｉｄとの差分値（Ｉｃ−Ｉｄ）をスレーブ充電器の総数で除算して算出した目標電流値Ｉｅに関する電流指令値メッセージを前記ループ内で前記充電器通信ラインを介して一巡させ、前記指令電圧値Ｖに基づいて該マスタ充電器のみで定電圧充電制御を行うとともに、前記目標電流値Ｉｅに基づいてスレーブ充電器に定電流充電制御を行わせることが好ましい。
この構成（７）によれば、マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器が、上位コントローラから定電圧充電指令データを受信した時に、推定電流値Ｉｃが許容電流値Ｉｄ未満である場合に、マスタ充電器のみが指令電圧値Ｖに基づいて定電圧充電制御を行う一方、推定電流値Ｉｃが許容電流値Ｉｄ以上である場合に、マスタ充電器が指令電圧値Ｖに基づいて定電圧充電制御を行い、かつ、目標電流値Ｉｅに関する電流指令値メッセージを一巡させるだけで、スレーブ動作可能なスレーブ充電器に目標電流値Ｉｅに基づいて定電流充電制御を行わせるので、定電圧充電制御が複雑化しない。

上記構成（１）〜（７）のいずれかにおいて、（８）前記複数の充電器は、前記各機器ＩＤ値を記憶するメモリ手段を含んでいることが好ましい。
この構成（８）によれば、メモリ手段が機器ＩＤ値を記憶するので、機器ＩＤ値の管理が容易となる。

上記構成（１）〜（７）のいずれかにおいて、（９）前記複数の充電器は、前記各機器ＩＤ値となる乱数値を発生させる乱数発生手段を含んでいることが好ましい。
この構成（９）によれば、乱数発生手段が機器ＩＤ値となる乱数値を発生させるので、機器ＩＤ値を記憶する手段が不要となる。また、機器ＩＤ値が乱数値により変化するので、マスタ充電器やスレーブ充電器を変更することができる。

本発明によれば、汎用性の低下およびコスト高を招くことなく直流充電電力の高出力化が可能な充電装置を提供することができる。

本発明に係る充電装置の構成を示すブロック図である。 本発明に係る充電装置の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る充電装置の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る充電装置の動作を示すフローチャートである。 本発明に係る充電装置の動作を示すフローチャートである。 バッテリの等価回路図である。

以下、本発明の好ましい実施例について図面を参照しながら説明する。

本発明に係る充電装置１は、図１に示すように、複数の（この実施例では３つの）充電器２（２Ａ〜２Ｃ）と、ＣＡＮ通信ライン６と、充電許可信号ライン７と、充電器通信ライン８とを備えている。複数の充電器２は、ＣＡＮ通信ライン６と充電許可信号ライン７とにより、充電装置１外部（電気自動車等の車両側）に設けられた上位コントローラ３と接続されている。

各充電器２Ａ〜２Ｃは、交流電源４とバッテリ５の間において互いに並列接続されている。各充電器２Ａ〜２Ｃは、それぞれ固有の機器ＩＤ値（例えば１０、２０、１５）を有する。各充電器２Ａ〜２Ｃは、固有の機器ＩＤ値を有する以外は、実質的に同一のものである。
ここで、充電器２が実質的に同一であるとは、汎用性を低下させない程度の範囲にあること（例えば、充電器２で用いられる各種データや充電器２の外形が違う程度であっても同一の範囲に含まれる）を意味する。

また、各充電器２Ａ〜２Ｃは、通信部１０と、制御部１１と、充電回路１２と、機器ＩＤ情報部１３と、電流検出部１４と、電圧検出部１５とを含んでいる。

各通信部１０は、上位コントローラ３や他の通信部１０との間でデータやメッセージの送受信を行うものである。各通信部１０は、送信すべきデータやメッセージを格納する送信バッファ（図示略）を有する。
制御部１１は、充電器２全体の制御を行うものである。
充電回路１２は、交流電源４の交流を直流に変換する任意のコンバータからなる。
機器ＩＤ情報部１３は、機器ＩＤ値に関する機器ＩＤ情報を有している。機器ＩＤ情報部１３は、機器ＩＤ値を記憶するＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）やディップスイッチ等のメモリ手段からなる。このメモリ手段１３により機器ＩＤ値が記憶され、機器ＩＤ値の管理が容易となる。
電流検出部１４および電圧検出部１５は、それぞれ充電回路１２の出力電流および出力電圧を検出するものである。

上位コントローラ３は、３つの充電器２Ａ〜２Ｃのそれぞれに対して、バッテリ５の充電許可に関する充電許可信号、および、バッテリ５の充電指令に関する充電指令データを送信し得る。また、上位コントローラ３は、車両のバッテリ５のＢＭＳ（Battery Management System）管理も行う。

ＣＡＮ通信ライン６は、各充電器２Ａ〜２Ｃの通信部１０と上位コントローラ３との間での充電指令データ等のデータの伝送を可能とする。

充電許可信号ライン７は、各充電器２Ａ〜２Ｃの制御部１１と上位コントローラ３とを接続し、上位コントローラ３から送信される充電許可信号の制御部１１への伝送を可能とする。充電許可信号ライン７は、ＣＡＮ通信ライン６とは独立して配置されている。

充電器通信ライン８は、３つの充電器２Ａ〜２Ｃをループ状に接続し、該充電器通信ライン８で形成されるループ内で隣接する充電器２間において一方向にのみメッセージの伝送を可能にする。充電器通信ライン８は、充電器２Ａ、２Ｂ、２Ｃからそれぞれ充電器２Ｂ、２Ｃ、２Ａに対し、メッセージの伝送を可能にする。このメッセージとしては、後述するように、機器ＩＤメッセージ、スレーブ数確定メッセージ、電流指令値メッセージ、故障メッセージ等が挙げられる。

次に、本発明に係る充電装置１の動作、すなわち、マスタ充電器の選定処理、スレーブ充電器の選定処理、故障判定処理、マスタ処理、スレーブ処理および充電制御処理について、図２〜５を参照して説明する。

［マスタ充電器およびスレーブ充電器の選定処理、ならびに故障判定処理］
各充電器２Ａ〜２Ｃは、充電許可信号ライン７を介して上位コントローラ３から充電許可信号を受信した時に、ループ内で隣接する充電器２間において各充電器２Ａ〜２Ｃの機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを送受信して、各機器ＩＤメッセージをループ内で充電器通信ライン８を介して循環させ、循環される各機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値の多寡に基づいて、充電器２自身がマスタ動作すべきかスレーブ動作すべきか（マスタ充電器となるかスレーブ充電器となるか）を認識する。

ここでは、最も大きな機器ＩＤ値を有する充電器２（２Ｂ）をマスタ充電器として選定し、他の充電器２（２Ａ、２Ｃ）をスレーブ充電器として選定する処理について説明する。

図２に示すように、各充電器２Ａ〜２Ｃの制御部１１は、まず、機器ＩＤメッセージを送信する前に（上位コントローラ３から充電許可信号を受信した直後に）該充電器２Ａ〜２Ｃ自身の故障の有無を判定する故障判定処理を行う（同図のステップＳ１）。
この故障判定処理において、各制御部１１は、電流検出部１４、電圧検出部１５、温度検出部（図示略）によって検出される充電回路１２の出力電流、出力電圧および温度等がそれぞれ予め設定された異常値（閾値）以上であるか否かに基づいて、故障の有無を判定する。

各制御部１１は、充電器２自身に故障が無い場合には、メモリ手段（機器ＩＤ情報部）１３に記憶された機器ＩＤ値（１０、２０、１５）に関する機器ＩＤメッセージを、通信部１０の送信バッファに格納する（ステップＳ２でＮＯおよびＳ３）。一方、各制御部１１は、充電器２自身に故障が有る場合には、メモリ手段１３に記憶された機器ＩＤ値ではなく、各機器ＩＤ値よりも小さな値（例えば０）に設定した機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを送信バッファに記憶する（ステップＳ２でＹＥＳおよびＳ４）。機器ＩＤ値＝０に設定された充電器２はマスタ充電器の選定候補から除外される。

次に、各制御部１１は、送信バッファに格納された機器ＩＤメッセージを、ＤＯＵＴ端子から充電器通信ライン８を介して、隣接する充電器２の制御部１１に送信（ＤＯＵＴ送信）する（ステップＳ５）。
ここで、充電器２Ａ〜２Ｃのいずれにも故障が無い場合には、充電器２Ａから充電器２Ｂに機器ＩＤメッセージ（機器ＩＤ値＝１０）が送信され、充電器２Ｂから充電器２Ｃに機器ＩＤメッセージ（機器ＩＤ値＝２０）が送信され、充電器２Ｃから充電器２Ａに機器ＩＤメッセージ（機器ＩＤ値＝１５）が送信される。
なお、充電器２Ａ〜２Ｃのどれかに故障が有る場合（例えば充電器２Ａに故障が有る場合）には、故障が有る充電器２（例えば２Ａ）から隣接する充電器２（例えば２Ｂ）に、機器ＩＤメッセージ（機器ＩＤ値＝０）が送信される。

次に、各制御部１１は、ＤＩＮ端子でメッセージを受信（ＤＩＮ受信）するまで待機する（ステップＳ６）。
各制御部１１は、ＤＩＮ端子でメッセージを受信した時、この受信メッセージが機器ＩＤメッセージか否かを判定する（ステップＳ７）。

各制御部１１は、この受信メッセージが機器ＩＤメッセージでない（後述するスレーブ数確定メッセージである）場合、充電器２自身がスレーブ動作すべきと認識して、後述するスレーブ処理を行う（ステップＳ３０）。
一方、各制御部１１は、この受信メッセージが機器ＩＤメッセージである場合、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が充電器２自身の機器ＩＤ値と同じであるか否かを判定する（ステップＳ８）。

各制御部１１は、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が自己の機器ＩＤ値と同じである場合、充電器２自身がマスタ動作すべきと認識して、後述するマスタ処理を行う（ステップＳ２０）。
一方、各制御部１１は、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が自己の機器ＩＤ値と同じでない場合、送信バッファの機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値未満であるか否かを判定する（ステップＳ９）。

各制御部１１は、送信バッファの機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値未満でない場合、送信バッファの機器ＩＤメッセージをＤＯＵＴ端子から送信する（ステップＳ９でＮＯおよびＳ５）。
一方、各制御部１１は、送信バッファの機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値未満である場合、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値に設定した機器ＩＤ値を含む機器ＩＤメッセージを送信バッファに格納し（ステップＳ９でＹＥＳおよびＳ１０）、送信バッファの機器ＩＤメッセージをＤＯＵＴ端子から送信する（ステップＳ５）。

ここで、充電器２Ａ〜２Ｃのいずれにも故障が無い場合には、充電器２Ａ（機器ＩＤ値＝１０）は、充電器２Ｃから機器ＩＤメッセージ（機器ＩＤ値＝１５）を受信し（ステップＳ６およびＳ７）、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値＝１５に設定した機器ＩＤに関する機器ＩＤメッセージを送信バッファに格納して、送信バッファの機器ＩＤメッセージをＤＯＵＴ端子から送信する（ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１０およびＳ５）。
また、充電器２Ｂ（機器ＩＤ値＝２０）は、充電器２Ａから機器ＩＤメッセージ（機器ＩＤ値＝１０）を受信し（ステップＳ６およびＳ７）、送信バッファの機器ＩＤメッセージをＤＯＵＴ端子から送信する（ステップＳ７，Ｓ８、Ｓ９およびＳ５）。
また、充電器２Ｃ（機器ＩＤ値＝１５）は、充電器２Ｂから機器ＩＤメッセージ（機器ＩＤ値＝２０）を受信し（ステップＳ６およびＳ７）、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値＝２０に設定した機器ＩＤに関する機器ＩＤメッセージを送信バッファに格納して、送信バッファの機器ＩＤメッセージをＤＯＵＴ端子から送信する（ステップＳ８、Ｓ９、Ｓ１０およびＳ５）。
これを繰り返すことで、各充電器２Ａ〜２Ｃ間で、充電器通信ライン８を介して機器ＩＤメッセージが循環されて、最終的に、機器ＩＤ値の最も大きな充電器（マスタ充電器）２Ｂが、マスタ動作すべきと認識して、マスタ処理を行い、他の充電器（スレーブ充電器）２Ａ、２Ｃが、スレーブ動作すべきと認識して、スレーブ処理を行う。

なお、充電器２Ａ〜２Ｃに故障が有る場合についても、上記と同様にして、マスタ充電器およびスレーブ充電器の選定処理が行われることは言うまでもない。

［マスタ処理］
図３に示すように、マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器２Ｂの制御部１１は、スレーブ動作可能な充電器２の数（スレーブ数）を確定するために、まず、初期値に関するスレーブ数確定メッセージを送信バッファに格納する（同図のステップＳ２１）。そして、この制御部１１は、送信バッファに格納されたスレーブ数確定メッセージをＤＯＵＴ端子から送信する（ステップＳ２２）。

次に、この制御部１１は、ＤＩＮ端子でスレーブ数確定メッセージを受信するまで待機する（ステップＳ２３）。
この制御部１１は、ＤＩＮ端子でメッセージを受信した時、この受信メッセージがスレーブ数確定メッセージか否かを判定する（ステップＳ２４）。この制御部１１は、この受信メッセージがスレーブ数確定メッセージでない場合、ＤＩＮ端子でスレーブ数確定メッセージを受信するまで待機する。

この制御部１１は、後述するように、受信メッセージが、一巡されたスレーブ数確定メッセージである場合、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値の変化量をスレーブ動作可能な充電器２の数（スレーブ数）Ｑと認識する（ステップＳ２５）。これにより、マスタ処理は終了する。その後、マスタ充電器２Ｂは、バッテリ５を充電する充電制御処理を行う（ステップＳ４０）。

［スレーブ処理］
図４に示すように、スレーブ動作すると認識した充電器２Ａ、２Ｃの各制御部１１は、ＤＩＮ端子でメッセージを受信するまで待機する（同図のステップＳ３１）。
各制御部１１は、ＤＩＮ端子でメッセージを受信した時、この受信メッセージがスレーブ数確定メッセージか否かを判定する（ステップＳ３２）。この制御部１１は、この受信メッセージがスレーブ数確定メッセージでない（機器ＩＤメッセージ等である）場合、ＤＩＮ端子でスレーブ数確定メッセージを受信するまで待機する。

各制御部１１は、この受信メッセージがスレーブ数確定メッセージである場合、充電器２Ａ、２Ｃに故障が有るか否かを判定する（ステップＳ３３）。
各制御部１１は、充電器２Ａ、２Ｃに故障が無い場合に、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を所定量変化、例えば１加算（または１減算）したスレーブ数確定メッセージを送信バッファに格納する（ステップＳ３３でＮＯおよびＳ３４）。一方、各制御部１１は、充電器２Ａ、２Ｃに故障が有る場合に、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を変化させることなく、スレーブ数確定メッセージを送信バッファに格納する（ステップＳ３３でＹＥＳおよびＳ３５）。

そして、各制御部１１は、送信バッファのスレーブ数確定メッセージをＤＯＵＴ端子から送信する（ステップＳ３６）。これにより、スレーブ処理は終了する。

ここで、充電器２Ａ〜２Ｃのいずれにも故障が無い場合には、以下のとおりにスレーブ処理が実行される。マスタ充電器２Ｂは、スレーブ数確定メッセージ（初期値＝０）を充電器２Ｃに送信し（図３のステップＳ２１およびＳ２２）、スレーブ数確定メッセージ（初期値＝０）を受信した充電器２Ｃは、初期値に１を加算してスレーブ数確定メッセージ（カウント値＝１）を充電器２Ａに送信し（図４のステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４およびＳ３６）、スレーブ数確定メッセージ（カウント値＝１）を受信した充電器２Ａは、カウント値１に１を加算してスレーブ数確定メッセージ（カウント値＝２）をマスタ充電器２Ｂに送信し（図４のステップＳ３１、Ｓ３２、Ｓ３３、Ｓ３４およびＳ３６）、一巡したスレーブ数確定メッセージ（カウント値＝２）を受信したマスタ充電器２Ｂは、スレーブ数確定メッセージの初期値の変化量＝２をスレーブの数Ｑと認識する（図３のステップＳ２３〜Ｓ２５）。
換言すれば、マスタ充電器２Ｂは、初期値に関するスレーブ数確定メッセージをループ内で充電器通信ライン８を介して一巡させ、マスタ充電器２Ｂ以外の充電器２Ａ、２Ｃは、スレーブ数確定メッセージがループ内で一巡する間、受信したスレーブ数確定メッセージに基づいて、該充電器２Ａ、２Ｃ自身がスレーブ動作すべきと認識するとともに、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を所定量変化させ、マスタ充電器２Ｂは、一巡したスレーブ数確定メッセージの初期値の変化量に基づいて、スレーブ動作可能な充電器２Ａ、２Ｃのスレーブ数Ｑを確定する。

なお、充電器２Ａ、２Ｃに故障が有る場合についても、上記と同様にして、マスタ処理およびスレーブ処理が行われることは言うまでもない。

［充電制御処理］
マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器２Ｂは、スレーブ数Ｑを確定すると、ＣＡＮ通信ライン６を介して上位コントローラ３から送信された充電指令データに従ってバッテリ５を充電する充電制御処理を行う。
なお、充電指令データには、バッテリ５の定電流充電制御を行うための指令電流値Ｉａに関する定電流充電指令データと、バッテリ５の定電圧充電制御を行うための指令電圧値Ｖに関する定電圧充電指令データとが含まれる。

図５に示すように、このマスタ充電器２Ｂの制御部１１は、まず、充電器通信ライン８を介して各充電器２から送信された故障メッセージをＤＩＮ端子で受信したか否かを判定する（同図のステップＳ４１）。
この制御部１１は、故障メッセージを受信した場合、故障が有る充電器２を上位コントローラ３に通知して（ステップＳ４２）、故障が有る充電器２の充電制御動作を禁止する（ステップＳ４３）。
一方、この制御部１１は、故障メッセージを受信しない場合、上位コントローラ３から送信された定電流充電指令データを受信するまで待機する（ステップＳ４４）。

この制御部１１は、定電流充電指令データを受信した時に、定電流充電指令データの定指令値電流値Ｉａをマスタ動作およびスレーブ動作可能な充電器２の総数Ｐ（Ｐ＝Ｑ＋１）で除算して算出した目標電流値Ｉｂ＝Ｉａ／Ｐに関する電流指令値メッセージを、充電器通信ライン８を介して送信し（ステップＳ４５およびＳ４６）、充電器通信ライン８を介してループ内で一巡させる。そして、マスタ動作可能な充電器２Ｂおよびスレーブ動作可能な充電器２Ａ、２Ｃの各制御部１１は、受信した電流指令値メッセージの目標電流値Ｉｂに基づいて、定電流充電制御を行う（ステップＳ４７）。

次に、マスタ充電器２Ｂの制御部１１は、上位コントローラ３から送信された定電圧充電指令データを受信するまで待機する（ステップＳ４８）。

この制御部１１は、定電圧充電指令データを受信した時に、定電圧充電指令データの指令電圧値Ｖと、バッテリ５に印加する参照電圧値Ｖ１、Ｖ２と、参照電圧値Ｖ１、Ｖ２の印加時にバッテリ５に流れる参照電流値Ｉ１、Ｉ２とに基づいて、指令電圧値Ｖの電圧の印加時にバッテリ５に流れる推定電流値Ｉｃを以下の式（１）により算出する（ステップＳ４９）。

ここで、式（１）は、次のように導出される。
図６に示すように、バッテリ５の電圧値および内部抵抗値をそれぞれＥ、ｒとすると、参照電圧値Ｖ１、Ｖ２をそれぞれバッテリ５に印加した時に、該バッテリ５に流れる参照電流値Ｉ１、Ｉ２はそれぞれ、以下の式（２）および（３）になる。

そして、式（２）および（３）より、Ｅおよびｒについて以下の式（４）および（５）が導出される。

さらに、Ｖ、Ｅ、ｒおよびＩｃの関係は、以下の（６）式になる。

したがって、以下の式（６）に式（４）および（５）を代入してＩｃについて解くと、上記の式（１）が導出される。

次に、マスタ充電器２Ｂの制御部１１は、推定電流値Ｉｃが該マスタ充電器２Ｂの許容電流値Ｉｄ未満であるか否かを判定する（ステップＳ５０）。

推定電流値Ｉｃが該マスタ充電器２Ｂの許容電流値Ｉｄ未満である場合、マスタ充電器２Ｂの制御部１１のみが、指令電圧値Ｖに基づいて定電圧充電制御を行う（ステップＳ５０のＹＥＳおよびＳ５１）。この時、この制御部１１は、スレーブ動作可能なスレーブ充電器２Ａ、２Ｃに充電制御を行わせない。
一方、推定電流値Ｉｃが許容電流値Ｉｄ以上である場合、マスタ充電器２Ｂの制御部１１は、推定電流値Ｉｃと許容電流値Ｉｄとの差分値（Ｉｃ−Ｉｄ）をスレーブ充電器２Ａ、２Ｃの総数（スレーブ数）Ｑ（＝Ｐ−１）で除算して算出（ステップＳ５０のＮＯおよびＳ５２）した目標電流値Ｉｅに関する電流指令値メッセージを、充電器通信ライン８を介して送信し（ステップＳ５３）、充電器通信ライン８を介してループ内で一巡させる。そして、マスタ充電器２Ｂの制御部１１のみが、指令電圧値Ｖに基づいて定電圧充電制御を行うとともに、目標電流値Ｉｅに基づいてスレーブ充電器２Ａ、２Ｃに定電流充電制御を行わせる（ステップＳ５４）。

以上の動作により、充電制御処理が終了する。

この充電装置１によれば、実質的に同一の複数の充電器２を並列接続するだけで、複数の充電器２が、上位コントローラ３の充電許可信号を受信した時に、各機器ＩＤメッセージを循環させることにより、マスタ動作すべきかスレーブ動作すべきかを認識するので、汎用性の低下およびコスト高を招くことなく直流充電電力の高出力化が可能となる。

特に、各充電器２が、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値と充電器２自身に格納された機器ＩＤ値とを比較し、各機器ＩＤメッセージを循環させるだけで、マスタ充電器の選定を簡単に行うことができる。
また、各充電器２が、充電器２自身に故障が有る場合に、各機器ＩＤ値よりも小さな値に設定した機器ＩＤメッセージを循環させ、故障の有る充電器２自身をマスタ動作すべき対象から外すので、故障の有る充電器２がマスタ充電器として選定されることが防止される。

特に、マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器２Ｂが、スレーブ数確定メッセージを一巡させるだけで、スレーブ充電器の選定を簡単に行うことができる。
また、マスタ充電器２Ｂは、一巡したスレーブ数確定メッセージの初期値の変化量だけでスレーブ数を確定するので、スレーブ数を簡単に把握することができる。
さらに、マスタ充電器２Ｂ以外の充電器２Ａ、２Ｃが、充電器２Ａ（２Ｃ）自身に故障が有る場合に、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を変化させず、故障の有る充電器２Ａ（２Ｃ）自身をスレーブ数の確定の対象から外すので、マスタ充電器２Ｂは、スレーブ動作可能な充電器の数を確定することができる。

また、この充電装置１によれば、マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器２Ｂが、上位コントローラ３から定電流充電指令データを受信した時に、目標電流値Ｉｂに関する電流指令値メッセージを一巡させるだけで、マスタ動作およびスレーブ動作可能な充電器２Ａ〜２Ｃが、目標電流値Ｉｂに基づいて、定電流充電制御を行うので、定電流充電制御が複雑化しない。

さらに、この充電装置１によれば、マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器２Ｂが、上位コントローラ３から定電圧充電指令データを受信した時に、推定電流値Ｉｃが許容電流値Ｉｄ未満である場合に、マスタ充電器２Ｂのみが指令電圧値Ｖに基づいて定電圧充電制御を行う一方、推定電流値Ｉｃが許容電流値Ｉｄ以上である場合に、マスタ充電器２Ｂが指令電圧値Ｖに基づいて定電圧充電制御を行い、かつ、目標電流値Ｉｅに関する電流指令値メッセージを一巡させるだけで、スレーブ動作可能なスレーブ充電器２Ａ、２Ｃに目標電流値Ｉｅに基づいて定電流充電制御を行わせるので、定電圧充電制御が複雑化しない。

さらに、この充電装置１によれば、充電器通信ライン８によって各種メッセージが循環されるので、各充電器２の通信用アドレスが不要になる。

以上、本発明の好ましい実施形態を説明したが、本発明の構成はこれらの実施形態に限定されるものではない。

例えば、複数の充電器２（２Ａ〜２Ｃ）の機器ＩＤ情報部１３は、メモリ手段１３に限定されるものではなく、各機器ＩＤとなる乱数値データを発生させる乱数発生手段１３からなっていてもよい。なお、この時、各乱数発生手段１３で全て同じアルゴリズムが用いられているので、各充電器２で異なる乱数値とするために、乱数値を発生させる初期データ値（Seed）あるいは計算回数が、充電器２（２Ａ〜２Ｃ）毎に異なるように設定される。この場合、例えば、初期データ値として充電器２（２Ａ〜２Ｃ）の内部温度を使用するのが好適である。

この構成によれば、乱数発生手段１３が機器ＩＤ値となる乱数値を発生させるので、機器ＩＤ値を記憶する手段が不要となる。また、機器ＩＤ値が乱数値により変化するので、マスタ充電器やスレーブ充電器を変更することができる。

また、上記実施例では、最も大きな機器ＩＤ値を有する充電器２（２Ｂ）がマスタ充電器とされ、他の充電器２（２Ａ、２Ｃ）がスレーブ充電器とされていたが、これに限定されるものではなく、最も小さな機器ＩＤ値を有する充電器２（２Ａ）がマスタ充電器とされ、他の充電器２（２Ｂ、２Ｃ）がスレーブ充電器とされてもよい。

また、上記実施例で説明した機器ＩＤデータの機器ＩＤ値およびスレーブ数確定データの初期値等は、一例にすぎない。

１ 充電装置
２、２Ａ〜２Ｃ 充電器
３ 上位コントローラ
４ 交流電源
５ バッテリ
６ ＣＡＮ通信ライン
７ 充電許可信号ライン
８ 充電器通信ライン
１０ 通信部
１１ 制御部
１２ 充電回路
１３ 機器ＩＤ情報部
１４ 電流検出部
１５ 電圧検出部

Claims (9)

1. 交流電源とバッテリの間において並列接続された複数の充電器を備え、前記複数の充電器の１つがマスタ動作し、残りがスレーブ動作しながら、前記複数の充電器が協働して直流充電電力を生成し、該直流充電電力により前記バッテリを充電する充電装置であって、
   前記複数の充電器をループ状に接続し、該ループ内で隣接する充電器間において一方向にのみメッセージの伝送を可能にする充電器通信ラインを備え、
   前記複数の充電器の各々は、上位コントローラから送信された充電許可信号および充電指令データを受信可能とされるとともに、固有の機器ＩＤ値を有する以外、実質的に同一のものであり、
   前記複数の充電器は、前記充電許可信号を受信した時に、前記ループ内で隣接する充電器間において各充電器の機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを送受信して、各機器ＩＤメッセージを前記ループ内で前記充電器通信ラインを介して循環させ、循環される各機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値の多寡に基づいて、充電器自身がマスタ動作すべきかスレーブ動作すべきかを認識することを特徴とする充電装置。
2. 前記複数の充電器は、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値と充電器自身に格納された機器ＩＤ値とを比較し、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が充電器自身に格納された機器ＩＤ値未満の場合に、充電器自身に格納された機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを前記ループ内で循環させ、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が充電器自身に格納された機器ＩＤ値よりも大きい場合に、受信した機器ＩＤメッセージを、充電器自身に格納させるとともに前記ループ内で循環させ、受信した機器ＩＤメッセージの機器ＩＤ値が充電器自身に格納された機器ＩＤ値と同じ場合に、充電器自身がマスタ動作すべきと認識することを特徴とする請求項１に記載の充電装置。
3. 前記複数の充電器は、機器ＩＤメッセージを送信する前に充電器自身の故障の有無を判定し、充電器自身に故障が無い場合に、充電器自身の機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを前記ループ内で循環させる一方、充電器自身に故障が有る場合に、前記各機器ＩＤ値よりも小さな値に設定した機器ＩＤ値に関する機器ＩＤメッセージを前記ループ内で循環させ、該故障の有る充電器自身をマスタ動作すべき対象から外すことを特徴とする請求項２に記載の充電装置。
4. マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器は、初期値に関するスレーブ数確定メッセージを前記ループ内で前記充電器通信ラインを介して一巡させ、
   マスタ充電器以外の充電器は、前記スレーブ数確定メッセージが前記ループ内で一巡する間、受信したスレーブ数確定メッセージに基づいて、該充電器自身がスレーブ動作すべきと認識するとともに、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を所定量変化させ、
   マスタ充電器は、一巡したスレーブ数確定メッセージの初期値の変化量に基づいて、スレーブ動作可能な充電器のスレーブ数を確定することを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の充電装置。
5. 前記複数の充電器は、機器ＩＤメッセージを送信する前に充電器自身の故障の有無を判定し、
   マスタ充電器以外の充電器は、前記スレーブ数確定メッセージが前記ループ内で一巡する間、充電器自身に故障が無い場合に、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を所定量変化させる一方、充電器自身に故障が有る場合に、受信したスレーブ数確定メッセージの初期値を変化させず、該故障の有る充電器自身を前記スレーブ数の確定の対象から外すことを特徴とする請求項４に記載の充電装置。
6. 前記充電指令データは、前記バッテリの定電流充電制御を行うための指令電流値Ｉａに関する定電流充電指令データを含み、
   マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器は、前記定電流充電指令データを受信した時に、前記指令電流値Ｉａをマスタ動作およびスレーブ動作可能な充電器の総数で除算して算出した目標電流値Ｉｂに関する電流指令値メッセージを前記ループ内で前記充電器通信ラインを介して一巡させ、
   マスタ動作およびスレーブ動作可能な充電器は、前記目標電流値Ｉｂに基づいて、定電流充電制御を行うことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の充電装置。
7. 前記充電指令データは、前記バッテリの定電圧充電制御を行うための指令電圧値Ｖに関する定電圧充電指令データを含み、
   マスタ動作すべきと認識したマスタ充電器は、前記定電圧充電指令データを受信した時に、前記指令電圧値Ｖの電圧を前記バッテリに印加した時に該バッテリに流れる推定電流値Ｉｃを算出し、前記推定電流値Ｉｃが該充電器の許容電流値Ｉｄ未満である場合に、前記指令電圧値Ｖに基づいて該マスタ充電器のみで定電圧充電制御を行い、該充電器以外のスレーブ動作可能なスレーブ充電器に充電制御を行わせない一方、前記推定電流値Ｉｃが前記許容電流値Ｉｄ以上である場合に、前記推定電流値Ｉｃと前記許容電流値Ｉｄとの差分値（Ｉｃ−Ｉｄ）をスレーブ充電器の総数で除算して算出した目標電流値Ｉｅに関する電流指令値メッセージを前記ループ内で前記充電器通信ラインを介して一巡させ、前記指令電圧値Ｖに基づいて該マスタ充電器のみで定電圧充電制御を行うとともに、前記目標電流値Ｉｅに基づいてスレーブ充電器に定電流充電制御を行わせることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の充電装置。
8. 前記複数の充電器は、前記各機器ＩＤ値を記憶するメモリ手段を含んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の充電装置。
9. 前記複数の充電器は、前記各機器ＩＤ値となる乱数値を発生させる乱数発生手段を含んでいることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の充電装置。

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