JP2007215258A - 直流配電システムおよびそれに用いる電気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】直流配電系統で連係して動作する電気装置及びそのような電気装置を含む直流配電システムを提供する。
【解決手段】直流配電系統１１から直流電力が供給される配線２０と、直流配電系統１１と配線との接続を制御する接続制御装置６０と、配線からの電力によって動作する電気装置３０ないし電気装置５０と、配線に対して電力を放出するとともに、配線における余剰電力を蓄電する蓄電装置７０と、を備えるものとし、さらに、電気装置３０及び電気装置５０は、情報送信回路を具備し、接続制御装置６０は、情報受信４２を具備することとした。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流配電システムおよびそれに用いる電気装置に関する。

近年、太陽光発電、風力発電、燃料電池発電などによる分散型電源が注目されている。これらの分散型電源から発電される電力は、所謂、クリーンエネルギーないしは新エネルギーと称されるものである。国家の制度支援もあって、分散型電源による発電量は、今後数年の間に、太陽光発電では現在の約１０倍の１１８万ｋＷ（キロ・ワット）、風力発電では現在の約２３倍の１３４万ｋＷに増加すると予想されている。

このような、分散型電源からの発電電力は、同期発電機を用いた従来の交流電力系統（商用電源）と連系する方式が一般的に採用されている。すなわち、分散型電源によって発電される電力の余剰分は交流電力系統へ送られている。このようにして、分散型電源からの余剰電力を有効に利用することが可能となされている。そのために、分散型電源が、例えば、太陽光発電による場合であれば、太陽光発電で得られた直流電力を、交流電力系統の正弦波の電圧波形と、振幅および位相が揃った交流電力に変換するインバータが用いられている。このような、インバータは、交流電力系統および屋内配線に並列に接続され、分散型電源からの余剰電力を交流電力系統へ送り出すとともに、屋内配線に接続される交流で働く電気機器に電力を供給している（例えば、特許文献１を参照）。

また、負荷となる電気機器、例えば、一般家庭で用いられる家庭電化製品、工場内で用いられる電動機等をはじめとする産業機器は、近年、半導体装置による電子制御が多く取り入れられ、家庭電化製品または産業機器の内部に整流回路を備え、交流電力系統からの交流電力を一旦直流電力に変換して用いることが、主流の技術傾向となっており、家庭電化製品の多くが、すでに直流配電系（直流電圧を配電する電力系統）に対応可能となっている。

このような分散型電源が広く普及した折には、従来の交流電力系統からの電力を利用するシステムに替えて、直流配電システム、すなわち、直流電力を屋内配線に供給し、この電力によって電気装置を働かせる仕組みが考えられるが、この分野に関する研究もまだ少なく、未知なる直流配電の可能性を拓く試みがなされつつある。
特開平１０―３１５２５号公報

このような直流配電の可能性の一つとして、直流配電系統で連係して動作する新規な電気装置、及び、このような電気装置を用いた直流配電系統と配線との間での電力の流れを適正化できる直流配電システムを本願の発明者は想到するに至った。本発明は、直流配電系統で連係して動作する電気装置及びそのような電気装置を含む直流配電システムを提供するものである。

かかる課題を解決するため、本発明の電気装置は、直流電力が供給される配線からの電力によって動作する電気装置において、前記電気装置の動作状態に関する情報を、前記配線を介して送信する情報送信回路を具備し、前記電気装置が電力消費を開始する前に、前記情報送信回路が前記配線に動作開始の情報信号を送出することとした。

このような構成を有する電気装置では、直流電力が供給される配線からの電力によって動作するものであり、この電気装置の動作状態に関する情報を、配線を介して送信する情報送信回路を具備し、電気装置が電力消費を開始する前に、情報送信回路が配線に動作開始の情報信号を送出するので、配線からこの情報信号を検出することができ、この配線に接続される他の機器は容易にこの電気装置の動作状態を知ることができる。

かかる課題を解決するため、本発明の別の電気装置は、直流電力が供給される配線からの電力によって動作する電気装置において、他の電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して受信する情報受信回路を具備し、前記情報受信回路は、前記電気装置が電力消費を開始する前に、前記配線に供給される電力を使用する他の電気装置が送出した情報信号を検出し、前記他の電気装置が送出した情報信号の内容に応じて、前記電気装置の電力消費を開始するか否かを決定することとした。

このような別の構成を有する電気装置では、直流電力が供給される配線からの電力によって動作し、この電気装置は、他の電気装置の動作状態に関する情報信号を、配線を介して受信する情報受信回路を具備している。そして、情報受信回路は、電気装置が電力消費を開始する前に、配線に供給される電力を使用する他の電気装置が送出した情報信号を検出し、他の電気装置が送出した情報信号の内容に応じて、電気装置の電力消費を開始するか否かを決定するので、配線に接続される複数の電気装置相互で連携した動作をして配線に過大な電流を流すことがない。

かかる課題を解決するため、本発明のまた別の電気装置は、直流電力が供給される配線からの電力によって動作する電気装置において、前記電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して送信し、前記配線に接続される他の電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して受信する情報送受信回路を具備し、前記情報送受信回路は、前記電気装置が電力消費を開始する前に、前記配線に供給される電力を使用する他の電気装置が送出した情報信号の有無を検出し、前記他の電気装置が送出した動作開始を知らせる情報信号が有る場合には、前記電気装置の電力消費の開始を中止し、前記他の電気装置が送出した動作開始を知らせる情報信号が無い場合には、自己の動作開始を知らせる情報信号を送出するとともに、前記電気装置の電力消費を開始することとした。

このような構成を有する電気装置では、直流電力が供給される配線からの電力で動作するものであり、電気装置の動作状態に関する情報を、配線を介して送信し、配線に接続される他の電気装置の動作状態に関する情報を、配線を介して受信する情報送受信回路を具備している。そして、この電気装置が電力消費を開始する前に、情報送受信回路によって、配線に供給される電力を使用する他の電気装置が送出した動作開始の情報の有無を検出する。動作開始の情報が有る場合には、電気装置の電力消費の開始を中止し、動作開始の情報が無い場合には、電気装置の電力消費を開始するので、同時に複数の電気装置が電力消費を開始することが無い。このように、電気装置の相互で連携を取って配線からの電力を使用する。

かかる課題を解決するため、本発明の直流配電システムは、直流配電系統から直流電力が供給される配線と、前記直流配電系統と前記配線との接続を制御する接続制御装置と、前記配線からの電力によって動作する電気装置と、前記配線に対して電力を放出するとともに、前記配線における余剰電力を蓄電する蓄電装置と、を備え、前記電気装置は、前記電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して送信する情報送信回路を具備し、前記接続制御装置は、前記電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して受信する情報受信回路を具備し、前記接続制御装置は、前記電気装置の動作状態に関する情報信号に応じて、前記直流配電系統と前記配線との接続を制御することとした。

このような構成を有する直流配電システムでは、直流配電系統から直流電力が供給される配線と、直流配電系統と配線との接続を制御する接続制御装置と、配線からの電力によって動作する電気装置と、配線に対して電力を放出するとともに、配線における余剰電力を蓄電する蓄電装置と、を備えるので、電気装置の相互間及び蓄電器との間で電力のやり取りが可能になるとともに、直流配電系統から直流電力を供給できる。さらに、電気装置は、電気装置の動作状態に関する情報信号を、配線を介して送信する情報送信回路を具備し、接続制御装置は、前記電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して受信する情報受信回路を具備するので、接続装置は、電気装置の動作状態を知ることができる。そして、接続制御装置は、電気装置の動作状態に関する情報信号に応じて、直流配電系統と前記配線との接続を制御するので、直流配電系統と配線とにおける電力の流れを適正化できる。

本発明によれば、直流配電系統で連係して動作する電気装置及びそのような電気装置を含む直流配電システムを提供できる。

図１に沿って直流配電システムの一例である直流配電システム１０の説明をする。図１の直流配電システムは、直流配電系統１１から直流電力が供給される＋側配線２０ａと−側配線２０ｂとからなる配線２０と、直流配電系統１１と配線２０との接続を制御する接続制御装置６０と、配線２０からの電力によって動作する電気装置３０、電気装置４０及び電気装置５０と、配線２０に対して電力を放出するとともに、配線における余剰電力を蓄電する蓄電装置７０と、を備えている。

電気装置３０は、電気装置３０の動作状態に関する情報を、配線２０を介して送信する情報送信回路３２を具備し、電気装置４０は、他の電気装置である電気装置３０又は電気装置５０の各々の動作状態に関する情報を、配線２０を介して受信する情報受信回路４２を具備し、電気装置５０は、電気装置５０の動作状態に関する情報を、配線２０を介して送信するとともに、他の電気装置である電気装置３０又は電気装置４０の各々の動作状態に関する情報を、配線２０を介して受信する情報送受信回路５２を具備している。
また、接続制御装置６０及び蓄電装置７０は、電気装置３０及び電気装置５０の動作状態に関する情報を、配線２０を介して受信する情報受信回路４２を具備している。直流配電システム１０は、上述の、情報送信回路３２、情報受信回路４２又は情報送受信回路５２が有する通信機能によって、各部が相互に連係して動作して後述する種々の作用を奏することができる。

電気装置３０について、より詳細に説明する。電気装置３０は、直流電力が供給される配線２０からの電力によって動作する電気装置である。電気装置３０は、この電気装置３０の動作状態に関する情報を、配線２０を介して送信する情報送信回路３２と、直流電力を消費する電力部３３と、情報送信回路３２に動作状態に関する情報を与え、電力部３３に直流電力を与えるフィルタ１２とを具備している。

フィルタ１２の構成例を図２に示す。フィルタ１２は、所謂、帯域分割フィルタであり、端子Ａと端子Ｂとが、＋側配線２０ａと−側配線２０ｂとの各々に接続され、端子Ｃと端子Ｄとの各々が電力部３３に接続され、端子Ｅと端子Ｆとの各々が情報送信回路３２に接続されるようになされている。フィルタ１２に設けられるインダクタＬ１、インダクタＬ２及びコンデンサＣ１とで構成されるローパスフィルタによって、端子Ａと端子Ｂとから入力される直流電圧のみが電力部３３に供給されるとともに、配線２０における情報信号のレベル低下を防止している。フィルタ１２に設けられるコンデンサＣ２及びコンデンサＣ３とで構成されるハイパスフィルタによって、配線２０からの直流電圧が情報送信回路３２に供給されることを防止するとともに、情報送信回路３２からの情報信号を、配線２０を介して他の電気装置である電気装置４０、電気装置５０、接続制御装置６０及び蓄電装置７０に供給できるようになされている。

情報送信回路３２の構成例を図３に示す。情報送信回路３２は、発振器３２１と変調器３２２とを有するものである。発振器３２１は、基準となる基準クロックを発生するものであり、例えば、クリスタル発振器で構成されている。また、変調器３２２は、発振器３２１からの基準クロックと、端子Ｉから入力される電力部からの送信情報とに基づいた変調信号を端子Ｇ及び端子Ｈに送出する。

このように構成される情報送信回路３２は、他の電気装置である電気装置５０からの情報信号を受信する機能を有しない。その理由は、電気装置３０は、通電の優先順位が高く、他の電気装置である電気装置４０又は電気装置５０の通電の如何に関わらず、必要なときは随時、通電しなければならない電気装置であるためである。例えば、電気装置３０は、電力部３３に従来のテレビジョン受像器を配した、テレビジョン受像装置であり、ユーザーが必要と感じる場合には、随時スイッチを投入することができるようにされている。

図４は、情報送信回路３２から送出される送信出力である情報信号のフォーマットであり、ＶＦＯ部、ＩＤ部、ＤＡＴＡ１部及びＤＡＴＡ２部を有している。ＶＦＯ部は、他の電気装置が、情報信号を復調して、ＩＤ部、ＤＡＴＡ１部、ＤＡＴＡ２部に含まれる各々の情報を受信するに際して必要とされるクロックを生成するために挿入される部分であって、後述する最小反転期間で繰り返す一定周期の繰り返し信号である。

ＩＤ部は、電気装置毎に付与され、電気装置３０を特定するためのＩＤ（識別情報）に対応する部分である。ＤＡＴＡ１部は、電気装置３０がどのような動作状態であるかを示す情報信号が含まれる部分であり、この情報信号は、電力部３３の端子Ｊから端子Ｉに対して送出される。この情報信号の内容は、例えば、何Ｓｅｃ（秒）後に電気装置３０の電力部３３に電力を供給するか、何Ａ（アンペア）の電流が、突入電流（インラッシュ電流）として流れ、どのような経過で定常状態に落ち着くか等の情報である。ＤＡＴＡ２部は、他の電気装置と動作が競合する場合の優先順位を記載した部分であり、例えば、１から１０までの順位がＤＡＴＡ２部には含まれており、数字のより小さい方が、優先順位が高いものとされている。ＩＤ部、ＤＡＴＡ１部及びＤＡＴＡ２部に対応する情報信号は、例えば、所謂ＲＬＬ（ラン・レングス・リミッテッド・コード）によって符号化された信号として形成され、最小反転期間と最大反転期間とに制限を有する、例えば、１−７符号、２−７符号等の符号化信号である。

電気装置４０について、より詳細に説明する。電気装置３０におけると同一の部分には、同一の符号を付して説明を省略する。電気装置４０は、直流電力が供給される配線２０からの電力によって動作する電気装置である。電気装置４０は、他の電気装置である電気装置４０又は電気装置５０の動作状態に関する情報を、配線２０を介して受信する情報受信回路４２と、直流電力を消費する電力部４３と、情報受信回路４２に電気装置４０又は電気装置５０の動作状態に関する情報を与え、電力部４３に直流電力を与えるフィルタ１２とを具備している。

フィルタ１２は、電気装置３０におけると同様に、端子Ａと端子Ｂとが、＋側配線２０ａと−側配線２０ｂとの各々に接続され、端子Ｃと端子Ｄとの各々が電力部４３に接続され、端子Ｅと端子Ｆとの各々が情報受信回路４２に接続されるようになされている。フィルタ１２に設けられるインダクタＬ１、インダクタＬ２及びコンデンサＣ１とで構成されるローパスフィルタによって、端子Ａと端子Ｂとから入力される直流電圧のみが電力部４３に供給され、フィルタ１２に設けられるコンデンサＣ２及びコンデンサＣ３とで構成されるハイパスフィルタによって、配線２０からの直流電圧が情報受信回路４２に供給されることを防止するとともに、配線２０を介して他の電気装置である電気装置３０及び電気装置５０から送信される情報が、情報受信回路４２に供給できるようになされている。

情報受信回路４２の構成例を図５に示す。情報受信回路４２は、他の電気装置である電気装置５０に情報を送信する機能を有しない。その理由は、電気装置４０は、通電の優先順位が高く、他の電気装置である電気装置３０又は電気装置５０の通電に応じて、通電が制限される電気装置であるためである。

図５に示すように、情報受信回路４２は、ＰＬＬ回路（フェーズ・ロックト・ループ）４２１と復調器４２２とを有するものである。ＰＬＬ回路４２１は、ＲＬＬ信号から基準となる基準クロックを発生するものであり、例えば、ＶＣＯ（ボルテージ・コントロールド・オッシレータ）、ＰＣ（フェーズ・コンパレータ）及び特性補償フィルタ回路によって構成されるものである。また、復調器４２２は、端子Ｋ及び端子Ｌから入力される他の電気装置からの情報信号をＰＬＬ回路４２１からの基準クロックによって復調し、復調された情報信号を端子Ｍに送出する。

端子Ｍから送出され、端子Ｎを介して電力部４３に取り込まれる情報信号には、ＩＤ部からのＩＤ信号とＤＡＴＡ１部からのＤＡＴＡ１信号及びＤＡＴＡ２部からのＤＡＴＡ２信号とが含まれ、電力部４３は、ＤＡＴＡ２信号が示す優先順位を検出して、どのように電力部４３での電力消費を処理するかを決定する。すなわち、電気装置４０が電力消費を開始する前に、配線２０に供給される電力を使用する他の電気装置が送出した情報信号を検出し、他の電気装置が送出した情報信号の内容に応じて、電気装置４０の電力消費を開始するか否かを決定する。

例えば、配線２０に情報を送出中の電気装置が自己よりも、優先度が高い場合には、ＤＡＴＡ１信号が指定する所定時間後に電気装置３０の電力部３３に電力供給を供給し、突入電流から定常状態に落ち着くまでの時間、自己（電気装置４０）の電力部４３に電力を供給するのを中止する。あるいは、他の電気装置の通電開始と重なって配線２０における突入電流の量が小さいと判断する場合には、電気装置４０の電力部４３に電力を投入する。どのように電力を投入するか、あるいは電力を投入しないで待機するかの判断は、復調器４２２の内部に配された図示しないＭＰＵ（マイクロ・プロセッシング・ユニット）が判断をする。

また、情報受信回路４２は、他の電気装置が送出した情報信号が有ることを検出した場合であっても電気装置４２が電源投入をしても全く問題がない状態に配線２０が有る場合には、電気装置４２の電力部４３に電力の供給を開始することができる。

また、他の電気装置が送出するＤＡＴＡ１信号は、突入電流から定常状態に落ち着くまでの時間を指定するに限らず、単に、他の電気装置、例えば、電気装置３０に突入電流が流れていることを表示する信号としても良いものである。この場合には、電気装置４０の情報受信回路４２がこのような情報が有ることを検出し、電力部４３への電力供給をすること無く、再び、電気装置４０が電力消費を開始する前に、他の電気装置が送出する情報の有無の検出を繰り返すようにしても良い。このようにすれば、電気装置３０の突入電流が収まるまで、電気装置４０は、電力部４３への電力の投入を待つことができる。

このように電気装置４２の突入電流と他の電気装置の過大電流とが重ならないようにして、過大の電流が配線２０に流れ、電圧の急激な低下を防止するとともに、ひいては、直流配電系統１１に過大な負担を与えることを防止できる。

電気装置５０について、より詳細に説明する。電気装置３０及び電気装置４０におけると同一の部分には、同一の符号を付して説明を省略する。電気装置５０は、直流電力が供給される配線２０からの電力によって動作する電気装置である。電気装置５０は、他の電気装置である電気装置４０の動作状態に関する情報を、配線２０を介して受信する情報送受信回路５２と、直流電力を消費する電力部５３と、情報送受信回路５２に他の電気装置の一例である電気装置３０の動作状態に関する情報を与え、電力部５３に直流電力を与えるフィルタ１２とを具備している。

フィルタ１２は、電気装置３０におけると同様に、端子Ａと端子Ｂとが、＋側配線２０ａと−側配線２０ｂとの各々に接続され、端子Ｃと端子Ｄとの各々が電力部４３に接続され、端子Ｅと端子Ｆとの各々が情報送受信回路５２に接続されるようになされている。フィルタ１２に設けられるインダクタＬ１、インダクタＬ２及びコンデンサＣ１とで構成されるローパスフィルタによって、端子Ａと端子Ｂとから入力される直流電圧のみが電力部５３に供給され、フィルタ１２に設けられるコンデンサＣ２及びコンデンサＣ３とで構成されるハイパスフィルタによって、配線２０からの直流電圧が情報送受信回路５２に供給されることを防止するとともに、配線２０を介して他の電気装置である電気装置３０から送信される情報が、情報送受信回路５２に供給でき、情報送受信回路５２からの情報を、他の電気装置である電気装置４０に送信できるようになされている。

電力部５３は、例えば、冷蔵庫、洗濯機、冷暖房機、屋内エレベータのように、電力投入時、モード切り替えの時に大きな突入電力を配線から消費し、あるいは、洗濯機、屋内エレベータのように回生電力を配線２０に供給する電気機器が該当する。このような機器においては、自己が動作を開始する前に配線２０における電力事情を知るとともに、他の電気装置に大きな影響を及ぼすので、動作開始の前に他の電気装置、接続制御装置６０及び蓄電装置７０にその旨を通知することによって、配線２０における電力供給の適正化、電圧の急激な低下、上昇を防止するとともに、ひいては、直流配電系統１１に過大な負担を与えることを防止できる。

情報送受信回路５２の構成例を図６に示す。情報送受信回路５２は、情報受信回路４２と情報送信回路３２とを有している。そして、端子Ｏ及び端子Ｐは双方向への情報伝達端子として機能し、情報受信回路４２を働かせる場合には入力端子として機能し、情報送信回路３２を働かせる場合には出力端子として機能する。また、端子Ｑは、電力部５３とのインターフェイスのための端子であり、端子Ｒを介して、情報受信回路４２で復調した情報信号によって他の電気装置の情報を伝え、自己（電力部５３）の動作に関する情報信号を他の電気装置に伝える。

図６に示すように、情報送受信回路５２を具備する電気装置５０は、情報受信回路４２と情報送信回路３２とを有しているので、他の電気装置と連係して、優先順位を判断して、電力部５３への通電のタイミングを定めることができる。

ここで、優先順位について説明する。上述したように、情報送信回路３２のみを有する電気装置が優先順位は最も高く、情報送信回路３２のみを有する複数の電気装置が競合した場合には、両方の電力部のいずれにも電力を供給し、情報送受信回路５２を有する複数の電気装置が競合した場合には、送信情報を送出する前に、配線２０に情報が有るか無いかをまず判断し、情報が有る場合には、原則として、その情報を出している電気装置の方が優先するが、ＤＡＴＡ１信号及びＤＡＴＡ２信号の内容如何によっては、その情報を出している電気装置の動作を中止させ、自己の通電を優先させることもできる。

ここで、情報送信回路３２、情報受信回路４２、情報送受信回路５２で取り扱う情報信号の性質について説明する。従来の交流配電系統においても同様に、配線に情報信号を重畳する方式は採用されていたが、配線に供給される電力は、５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの交流であったので、フィルタ１２で両者を分離するとしてもその分離は困難であり、勢い情報信号の出力を大きなものとせざるを得なかった。このために、電波法で規定する微弱電波の範囲に含まれず、特に、情報信号として１０ｋＨｚ〜４５０ｋＨｚの周波数範囲のものとしていた。

しかしながら、本実施形態においては、配線２０に供給される電力は直流であり、一方、情報信号はＲＬＬ信号として符号化された交流信号であるので、両者の分離（周波数分離）は簡単なフィルタであるフィルタ１２で分離することが可能であり、情報信号の出力レベルも小さくすることができるものである。さらに、情報信号の出力レベルを小さくすることによって、周波数帯域も４５０ｋＨｚ以上とすることもできるようになり、より高速、高密度（単位時間当たりのデータ量が大きいことを言う）の通信が可能となるものである。そして、配線２０として、周波数特性が良好なる配線を用いれば、ビデオ信号を情報信号として送受することも可能となり、より広範囲な制御、より広範囲な用途に使用が可能となるものである。

次に、接続制御装置６０について説明をする。接続制御装置６０は、直流配電系統１１と配線２０との接続又は切断を行う装置の一例である。接続制御装置は、従来から交流電源に用いられている過電流を検出することによって切断するブレーカーに倣い、過電流の検出方向を双方向とし、直流配電系統１１から配線２０に過電流が流れる場合、配線２０を介して電気装置からの回生電力による過電流が流れる場合、又は、蓄電装置７０から過電流が流れる場合に直流配電系統１１と配線２０との接続を切断する直流専用のブレーカーとしても良いが、本実施形態においては、電気装置と通信機能を有する接続制御装置として構成した。

以下の接続制御装置６０の説明において、電気装置３０、電気装置４０及び電気装置５０におけると同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。図１に示す接続制御装置６０は、フィルタ１２、情報受信回路４２、接続制御回路６１、スイッチ６５、電流検出器６４を有している。スイッチ６５の切断は、接続制御回路６１の端子Ｔからの切断信号によって制御がなされる。接続制御回路６１は、情報受信回路４２の端子Ｍからの情報信号を端子Ｖより入力し、電流検出器６４からの電流を端子Ｓより入力して、切断信号を生成するようになされている。フィルタ１２は、配線２０と直流配電系統１１との間を高周波的に分離して、配線２０に供給される情報信号が前記直流配電系統に流出することを防止するものである。これによって、同一配線内以外に情報信号が漏れだし、直流配電系統１１に接続される、別の家屋、別の工場における配線（図示せず）に情報信号が漏洩することを防止している。

上述したように、本実施形態の直流配電システム１０は、直流配電系統から直流電力が供給される配線２０と、直流配電系統１１と配線２０との接続を制御する接続制御装置６０と、配線２０からの電力によって動作する電気装置と、配線２０に対して電力を放出するとともに、配線における余剰電力を蓄電する蓄電装置７０と、を備えておいる。そして、電気装置は、電気装置の動作状態に関する情報信号を、配線２０を介して送信する情報送信回路を具備し、接続制御装置６０は、電気装置の動作状態に関する情報信号を、配線２０を介して受信する情報受信回路を具備している。そのために、接続制御装置６０は、電気装置の動作状態に関する情報信号に応じて、直流配電系統１１と配線２０との接続を制御して、直流配電システム１０における電力供給の適正化を図ることができる。

接続制御回路６１が行う電力供給の適正化のための制御の例としては、直流配電系統１１から配線２０へ流れる電流又は配線２０から直流配電系統１１へ流れる電流の値を電流検出器６４で検出して、その電流値が所定値を超過する場合には、端子Ｔからの切断信号がスイッチ６５の切断を行う。このようにすれば、仮に、直流配電系統１１に異常が生じて、直流配電系統１１に所定の電圧が得られない場合には、配線２０を直流配電系統１１から切り離して、蓄電装置７０から安定した直流電力を配線２０に供給できる。この場合において、異常の内容が直流配電系統１１の電圧低下である場合には、蓄電装置７０から直流電力が直流配電系統１１に流れ出すことを防止できる。

接続制御回路６１が行う制御の他の例としては、接続制御回路６１の情報受信回路４２が電気装置３０又は電気装置５０から所定量以上の回生電力の供給があることを情報信号によって予告された場合に、端子Ｔからの切断信号がスイッチ６５の切断を行い直流配電系統１１における電圧の上昇を防止し、直流配電系統１１に接続される他の電気装置にダメージを与えることを防止し、配線２０に接続された蓄電装置７０においてこの余剰電力を吸収することができる。

ここで、電気装置３０又は電気装置５０における電力部３３又は電力部５３が電動機のような回生機能を有する機器である場合には、電力部３３又は電力部５３の入力側に整流ダイオードを含まないようになされている。その理由は、従来の交流配電系統で動作するこれらの機器は入力側に整流回路（整流ダイオード）を含むのが通常であるが、この場合には回生電力を配線２０に戻すことができない。そのために、交流配電系統においては、この電力は抵抗で消費されるようになされていた。一方、本実施形態における直流配電システムにおいては、整流ダイオードを含まなくても機器の動作を確保できるので、このように整流ダイオードを含まないようにして、機器で発生する回生電力が整流ダイオードで阻止されることなく配線２０に供給できるようにして、回生電力を再利用できるという利益を享受できることとなる。

次に、蓄電装置７０について説明をする。以下の説明において、電気装置３０、電気装置４０及び電気装置５０と同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。蓄電装置７０は、配線２０に接続され電気装置に電力を供給するとともに、電気装置からの回生電力の余剰分を蓄電するための装置である。この目的を達成するために、蓄電装置は蓄電量にかかわらず略一定の電圧を常時維持する蓄電器７３と情報受信回路４２と蓄電制御回路７１と電流検出器７４とスイッチ７５とフィルタ１２とを具備するものとされる。

蓄電器７３は、負荷電流によらず略一定の電圧を保ち、充電及び放電が可能な蓄電器であり、例えば、鉛蓄電池、リチュームイオン電池である。電流検出器７４は、蓄電器７３からの放電電流、充電電流を検出して蓄電制御回路７１の端子Ｘに入力する。また、情報受信回路４２は、他の電気装置である電気装置３０又は電気装置５０からの情報信号を受信して復調し、この復調された情報信号は、端子Ｍを介して蓄電制御回路７１の端子Ｕに入力されるようになされている。そして、蓄電制御回路７１の端子Ｗからの信号で、配線２０と蓄電器７３との接続の切断を行うスイッチ７５を制御するようになされている。

蓄電装置７０における制御の一例としては、放電電流又は充電電流の値が所定値以上である場合には、蓄電制御回路７１の端子Ｗからの信号によってスイッチ７５を切断するようになされている。すなわち、電流検出器７４は、蓄電器７３からの放電電流、充電電流を検出して蓄電制御回路７１の端子Ｘに入力し、放電電流又は充電電流の値が所定値以上である場合には、蓄電制御回路７１の端子Ｗからの信号によってスイッチ７５を切断して、蓄電器７３の損傷を防止するようになされている。

また、蓄電装置７０における制御の他の例としては、情報受信回路４２は、電気装置３０又は電気装置５０からの回生電力を送る旨の情報信号を受信すると、例えば、充電が十分であるとしてスイッチ７５の接続が断たれている場合であっても、スイッチ７５を接続状態として、蓄電器７３が充電電流を吸収するようになされている。ここで、蓄電装置７０は、情報受信回路４２を有するものとしたが、情報受信回路４２に替えて情報送信回路３２又は情報送受信回路５２を設けて、蓄電器７３の蓄電電力に関する情報信号を電気装置４０又は電気装置５０に送信するものとしても良い。さらに、蓄電装置７０は、スイッチ７５に替えて、双方向の過電流を検出して切断するブレーカーを有するものとすることもできる。

上述した本実施形態の電気装置によれば、直流配電系統で連係して動作する電気装置を提供することができる。ここで、動作の連係の内容は、例えば、突入電流が重ならないように、各々の電気装置の動作開始をずらし直流配電系統からの電力の均一化を図るもの、回生動作による回生電力を電気装置の相互間で共通に使用し、又は蓄電器に蓄電するもの、他の電気装置の動作状態から判断して、問題が生じない場合には、他の電気装置と同時に電力供給を開始するもの等の種々の場合が挙げられる。このような動作を可能とするために、電気装置の各々に情報送信回路、情報受信回路又は情報送受信回路を設け電気装置相互の通信を図っている。ここで、配線に供給される電力が直流であるために、情報信号の信号レベル（信号の大きさ）については、配線に供給される情報信号のレベルが低くとも十分なＳ/Ｎ（信号対雑音比）が確保できる。また、配線に供給される電力が直流であるために、各々の電気装置の電力部の入力側に整流ダイオードを必要としないので、各々の電力部で発生する回生電力は配線に容易に供給できるものとなる。

また、上述した本実施形態の直流配電システムによれば、配線から電力の供給を受ける電気装置の各々が、情報送信回路、情報受信回路又は情報送受信回路を有しており、また、蓄電装置及び少なくとも情報受信回路を有する接続制御装置を備えるので、各々の電気装置からの動作情報に基づき接続制御装置は直流配電系統と配線との間の電力のやり取りを適正なものとして、直流配電系統への負担を少なくすることができる。さらに、蓄電装置が情報受信回路を有することによって、蓄電装置における充電と放電との制御をより適切なものとできる。

実施形態の直流配電システムの構成図である。 実施形態のフィルタの構成図である。 実施形態の情報送信回路の構成図である。 実施形態の情報信号のフォーマットである。 実施形態の情報受信回路の構成図である。 実施形態の情報送受信回路の構成図である。

符号の説明

１０ 直流配電システム、１１ 直流配電系統、１１ 直流配電系統、１２ フィルタ、２０ 配線、３０、４０、５０ 電気装置、３２ 情報送信回路、３３、４３、５３ 電力部、４２ 情報受信回路、５２ 情報送受信回路、６０ 接続制御装置、６１ 接続制御回路、６４、７４ 電流検出器、６５、７５ スイッチ、７０ 蓄電装置、７１ 蓄電制御回路、７３ 蓄電器、３２１ 発振器、３２２ 変調器、４２１ ＰＬＬ回路、４２２ 復調器、Ａ〜Ｘ 端子、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３ コンデンサ、Ｌ１、Ｌ２ インダクタ

Claims (9)

1. 直流電力が供給される配線からの電力によって動作する電気装置において、
   前記電気装置の動作状態に関する情報を、前記配線を介して送信する情報送信回路を具備し、
   前記電気装置が電力消費を開始する前に、前記情報送信回路が前記配線に動作開始の情報信号を送出することを特徴とする電気装置。
2. 前記情報送信回路は、前記電気装置の動作状態に関する情報とともに前記電気装置に固有の識別番号を付して情報信号を送出することを特徴とする請求項１に記載の電気装置。
3. 直流電力が供給される配線からの電力によって動作する電気装置において、
   他の電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して受信する情報受信回路を具備し、
   前記情報受信回路は、前記電気装置が電力消費を開始する前に、前記配線に供給される電力を使用する他の電気装置が送出した情報信号を検出し、前記他の電気装置が送出した情報信号の内容に応じて、前記電気装置の電力消費を開始するか否かを決定することを特徴とする電気装置。
4. 前記情報受信回路は、前記他の電気装置が送出した情報信号が有ることを検出した場合には、再び、前記電気装置が電力消費を開始する前に、前記他の電気装置が送出する情報信号の有無の検出を繰り返すことを特徴とする請求項３に記載の電気装置。
5. 直流電力が供給される配線からの電力によって動作する電気装置において、
   前記電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して送信し、前記配線に接続される他の電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して受信する情報送受信回路を具備し、
   前記情報信号に基づき前記配線に接続される他の電気装置と連係して前記配線からの電力を消費することを特徴とする電気装置。
6. 前記情報送受信回路は、前記電気装置が電力消費を開始する前に、前記配線に供給される電力を使用する他の電気装置が送出した情報信号の有無を検出し、前記他の電気装置が送出した動作開始を知らせる情報信号が有る場合には、前記電気装置の電力消費の開始を中止し、前記他の電気装置が送出した動作開始を知らせる情報信号が無い場合には、自己の動作開始を知らせる情報信号を送出するとともに、前記電気装置の電力消費を開始することを特徴とする請求項５に記載の電気装置。
7. 直流配電系統から直流電力が供給される配線と、
   前記直流配電系統と前記配線との接続を制御する接続制御装置と、
   前記配線からの電力によって動作する電気装置と、
   前記配線に対して電力を放出するとともに、前記配線における余剰電力を蓄電する蓄電装置と、
   を備え、
   前記電気装置は、前記電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して送信する情報送信回路を具備し、
   前記接続制御装置は、前記電気装置の動作状態に関する情報信号を、前記配線を介して受信する情報受信回路を具備し、
   前記接続制御装置は、前記電気装置の動作状態に関する情報信号に応じて、前記直流配電系統と前記配線との接続を制御することを特徴とする直流配電システム。
8. 前記電気装置の前記情報送信回路が、前記配線に電力を送り出す回生動作をすることを知らせる情報信号を送信する場合において、
   前記接続制御装置は、前記回生動作をすることを知らせる情報信号を受信し、前記直流配電系統と前記配線との接続を切断することを特徴とする請求項７に記載の直流配電システム。
9. 前記接続制御装置は、前記配線に供給される情報信号が前記直流配電系統に流出することを防止するフィルタを有することを特徴とする請求項７に記載の直流配電システム。
   

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