JP2009148009A - Power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、住宅、店舗、オフィスなどの建築物に配置された機器への給電に際して、商用電源のような主電源とは別に、主電源の停電時などに電源供給のバックアップを行う分散電源を設けた電力供給システムに関するものである。 The present invention provides a distributed power source that backs up the power supply in the event of a power failure of the main power supply, in addition to the main power source such as a commercial power source, when supplying power to a device arranged in a building such as a house, store, or office. The present invention relates to a provided power supply system.
一般に、この種の電力供給システムは、商用電源のような主電源の停電時に、バッテリや太陽電池などの分散電源の電力を用いて電源のバックアップを行うように構成されている(たとえば、特許文献1)。特許文献1には、電源のバックアップを行う給電制御装置から電源を供給する電力線に出力側開閉器を介して負荷を接続した構成であって、負荷ごとに設けた出力側開閉器のオンオフを信号により制御する技術が記載されている。また、交流電源が停電すると重要負荷にのみ電力が供給されるように、出力側開閉器のオンオフを制御することが記載されている。
分散電源は、主電源に比較すると供給可能な電力容量の小さいことが多く、持続して安定的に電力を供給することは困難である。たとえば、電池を電源とする分散電源では、機器への給電に伴って電池残量が低下するから、時間が経過すると機器への電力供給が停止することになる。また、太陽電池を電源とする分散電源では、十分な光量の太陽光が得られる晴天の昼間であれば、機器の駆動に必要な電力容量を確保できるとしても、雨天や夜間では機器の駆動に必要な発電量が得られない。 A distributed power supply often has a small power capacity that can be supplied compared to a main power supply, and it is difficult to supply power stably and stably. For example, in a distributed power source that uses a battery as a power source, the remaining amount of the battery decreases as power is supplied to the device, so that the power supply to the device stops when time elapses. In addition, with a distributed power source that uses solar cells as a power source, it is possible to drive the device in the rainy or at night even though the power capacity required for driving the device can be secured during sunny daytime when sufficient amount of sunlight can be obtained. Necessary amount of power generation cannot be obtained.
ところで、商用電源の電力を主電源として利用するときには、停電の平均頻度は現在の日本国内では1年間に1回にも満たず、1回の停電の継続時間は30分以内であることが知られている。したがって、この程度の停電に対応できるようにバックアップ用の分散電源を設けておけば用が足りると言える。ただし、上述のように分散電源は供給可能な電力容量に限りがあるから、建築物に付設されたすべての機器が一斉に動作するとバックアップに足りなくなるという問題が生じる。 By the way, when using commercial power as main power, the average frequency of power outages is less than once a year in Japan, and the duration of one power outage is less than 30 minutes. It has been. Therefore, it can be said that it is sufficient if a backup distributed power source is provided so as to cope with such a power failure. However, since the distributed power supply has a limited power capacity as described above, there is a problem that backup becomes insufficient when all the devices attached to the building operate simultaneously.
特許文献1に記載の技術では、分散電源(無停電電源装置)からの電力を重要負荷にのみ供給するように出力側開閉器のオンオフを制御するから、分散電源の限られた電力を利用して比較的長時間に亘って重要負荷に電力を供給することが可能になる。しかしながら、出力側開閉器ごとに接続された負荷を登録しておかなければ、停電時における各出力側開閉器のオンオフの状態を決めることができない。つまり、出力側開閉器に負荷を関係付ける作業が必須であり、どの出力側開閉器に重要負荷が接続されているかがわかりにくいという問題を有している。
In the technique described in
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、主電源とは別に設けた分散電源のみで機器に給電するにあたり、分散電源から給電する機器を制限することにより、必要な機器を確実に動作させ、しかも分散電源から給電する必要のある機器を直接指定することを可能にして機器の指定を容易にした電力供給システムを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-mentioned reasons, and the purpose of the present invention is to limit the number of devices to be powered from the distributed power source when supplying power to the device with only the distributed power source provided separately from the main power source. It is an object of the present invention to provide an electric power supply system that makes it possible to specify a device easily by allowing the device to operate reliably and directly specifying a device that needs to be supplied with power from a distributed power source.
請求項1の発明は、主電源の停止時にバックアップが可能な分散電源を備える電力供給部と、建築物に付設され電力供給部から供給される電力により駆動される機器と、主電源の停止を検出する停電検出部と、使用する機器の優先度を記憶する優先度記憶部と、機器との間で通信可能であって停電検出部が主電源の停止を検出すると優先度記憶部に設定されている機器別の優先度に従って電力供給部から給電する機器を選択し、非選択の機器に対して通信により動作の停止を指示する機器選択部とを備えることを特徴とする。
The invention of
ここに、主電源の停止は、主電源が利用できないことを意味し、停電のように電源が遮断される場合だけではなく線間電圧の異常な低下の場合も含まれる。 Here, the stop of the main power source means that the main power source cannot be used, and includes not only the case where the power source is interrupted, such as a power failure, but also the case where the line voltage is abnormally lowered.
請求項2の発明では、請求項1の発明において、前記分散電源は電池を電源とし、前記機器選択部は、電池残量を監視する残量監視手段を備えるとともに、残量監視手段により監視した電池残量の段階ごとに優先度を関係付け、電池残量の減少に伴って優先度の低い機器から順に非選択とすることを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the invention, the distributed power source uses a battery as a power source, and the device selection unit includes a remaining amount monitoring unit that monitors a remaining battery level and is monitored by the remaining amount monitoring unit. A priority is associated with each stage of the remaining battery level, and as the remaining battery level decreases, non-selection is made in order from the device with the lowest priority.
請求項3の発明では、請求項1または請求項2の発明において、前記優先度記憶部は、前記機器との通信により取得した各機器の種別に基づいて機器別の優先度を設定することを特徴とする。
In the invention of claim 3, in the invention of
請求項4の発明では、請求項1ないし請求項3のいずれかの発明において、前記機器は、前記機器選択部により停止が指示されると主機能を停止し通信機能を継続動作させる構成であって、前記機器選択部は、前記停電検出部が前記主電源の停止を検出した後に前記電力供給部から給電する機器の優先度を変更する機能を有することを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the device is configured to stop the main function and continuously operate the communication function when the stop is instructed by the device selection unit. And the said apparatus selection part has the function to change the priority of the apparatus supplied with power from the said electric power supply part, after the said power failure detection part detects the stop of the said main power supply.
請求項5の発明では、請求項4の発明において、前記優先度記憶部は、前記停電検出部により前記主電源の停止が検出された後の経過時間を機器別の優先度に関係付けて記憶する領域を備え、前記機器選択部は、前記主電源が停止してから復電するまでの期間において停止が検出された後の経過時間を計時する計時手段を備えるとともに、計時した経過時間を優先度記憶部に記憶された経過時間に照合して経過時間に関係付けられた優先度を用いて給電する機器を変更することを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in the fourth aspect of the invention, the priority storage unit stores the elapsed time after the stop of the main power supply is detected by the power failure detection unit in relation to the priority of each device. The device selection unit includes a timing unit that counts an elapsed time after the stop is detected in a period from when the main power supply is stopped until power is restored, and gives priority to the measured elapsed time. The power supply device is changed by using the priority associated with the elapsed time in comparison with the elapsed time stored in the degree storage unit.
請求項6の発明では、請求項1ないし請求項4のいずれかの発明において、前記優先度記憶部は、前記機器別の優先度に時間帯を関係付けて記憶する領域を備え、前記機器選択部は、現在時刻を計時する時計手段を備えるとともに、前記電力供給部から給電する機器を選択する際に優先度記憶部に記憶された時間帯に現在時刻を照合して時間帯に関係付けられた優先度を用いることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the present invention, in the invention according to any one of the first to fourth aspects, the priority storage unit includes an area for storing a time zone in association with the priority for each device, and the device selection The unit includes a clock unit that measures the current time, and is associated with the time zone by comparing the current time with the time zone stored in the priority storage unit when selecting a device to be fed from the power supply unit. The priority is used.
請求項7の発明では、請求項1ないし請求項6のいずれかの発明において、前記電力供給部は直流電力を供給し、前記機器は直流電力により駆動される直流機器であることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the invention, in any one of the first to sixth aspects of the invention, the power supply unit supplies direct current power, and the device is a direct current device driven by direct current power. .
請求項1の発明の構成によれば、優先度記憶部に記憶させた優先度に従って電力供給部から給電する機器を選択する機器選択部を設け、機器選択部は、選択されない機器に対しては通信することにより動作の停止を指示するから、選択された機器のみに分散電源から給電される。その結果、主電源の停止時に分散電源から給電する機器を制限することができ、分散電源の限られた電力容量でも必要な機器を確実に動作させることができる。しかも、電力供給部から給電する機器を選択し、非選択の機器には通信により動作の停止を指示し、分散電源から給電する必要のある機器を通信により直接指定しているから、機器の指定が容易である。 According to the configuration of the first aspect of the present invention, the device selection unit that selects a device to be fed from the power supply unit according to the priority stored in the priority storage unit is provided, and the device selection unit is configured for a device that is not selected. Since communication is instructed to stop the operation, only the selected device is supplied with power from the distributed power supply. As a result, it is possible to limit devices that are supplied with power from the distributed power source when the main power source is stopped, and to reliably operate necessary devices even with the limited power capacity of the distributed power source. In addition, the device that supplies power from the power supply unit is selected, the non-selected device is instructed to stop operation by communication, and the device that needs to be supplied from the distributed power supply is directly specified by communication. Is easy.
請求項2の発明の構成によれば、分散電源が電池を電源とし、電池残量の各段階に機器の優先度を関係付けてあり、電池残量が減少するに従って非選択の機器が増加し、優先度の高い機器には電池残量がなくなるまで給電されるから、安全の確保などのために必須の機器に対する給電を可能な限り継続することができる。 According to the configuration of the invention of claim 2, the distributed power source uses the battery as the power source, and the priority of the device is related to each stage of the remaining battery level, and the number of non-selected devices increases as the remaining battery level decreases. Since the high-priority device is supplied with power until the remaining battery level is exhausted, it is possible to continue supplying power to the essential device as much as possible for ensuring safety.
請求項3の発明の構成によれば、優先度記憶部は機器の種別を通信により獲得して優先度を設定するから、たとえば、各機器をセキュリティ機器、通信機器、照明機器という種別に分類しておき、各種別の機器にこの順で優先度を設定しておけば、分散電源の電力容量がもっとも小さい状態でもセキュリティ機器を最後まで動作させることができ、安全性を確保することができる。 According to the configuration of the invention of claim 3, since the priority storage unit acquires the device type by communication and sets the priority, for example, each device is classified into a security device, a communication device, and a lighting device. If priorities are set for various types of devices in this order, the security device can be operated to the end even when the power capacity of the distributed power supply is the smallest, and safety can be ensured.
請求項4の発明の構成によれば、主電源の停止後において機器の通信機能を利用することにより、分散電源から電力を供給する機器の優先度を変更することを可能にしているから、たとえば、分散電源からの給電を行わないように優先度が設定されている照明機器に対して、当該照明機器を点灯させるスイッチが操作されたときに、当該照明機器にのみ給電するという動作が可能になる。すなわち、夜間に主電源が停止したときに、室内を照明する照明機器が機器選択部により選択されない機器であったとしても、手元のスイッチを操作することにより当該照明機器を強制的に点灯させることが可能になり、安全性の確保に役立てることができる。 According to the configuration of the invention of claim 4, since the communication function of the device is used after the main power supply is stopped, the priority of the device that supplies power from the distributed power supply can be changed. When a switch that turns on the lighting device is operated for a lighting device that has a priority set so as not to supply power from the distributed power supply, it is possible to supply power only to the lighting device. Become. That is, when the main power supply stops at night, even if the lighting device that illuminates the room is a device that is not selected by the device selection unit, the lighting device is forcibly turned on by operating the switch at hand. Can be used to ensure safety.
請求項5の発明の構成によれば、主電源の停止後の経過時間に伴って分散電源から電力を供給する機器の優先度を変更することができるから、たとえば、主電源の停止時にはすべての照明機器への給電を可能にしておき、時間経過に伴って徐々に点灯灯数を減少させるという動作が可能になる。このような動作を行えば、階段灯のような照明機器において、主電源の停止に伴って急に消灯して足元の安全が確保できなくなるということがなく、しかも点灯している照明機器の灯数が時間経過に伴って減少することによって主電源が停止したことを報知することが可能になり、すべての照明機器が消灯するまでに安全な場所に立ち去らせることが可能になる。 According to the configuration of the invention of claim 5, the priority of the device that supplies power from the distributed power supply can be changed with the elapsed time after the main power supply is stopped. The power supply to the lighting device is made possible, and the operation of gradually decreasing the number of lighting lamps with the passage of time becomes possible. With such an operation, in lighting equipment such as stair lights, the lighting of the lighting equipment that is lit up will not be suddenly turned off when the main power supply stops and the safety of the feet cannot be secured. As the number decreases with the passage of time, it is possible to notify that the main power supply has stopped, and it is possible to leave a safe place before all the lighting devices are turned off.
請求項6の発明の構成によれば、同じ機器でも時間帯が異なると優先度を変えることができるから、たとえば、夜間の時間帯に必要な照明の優先度を昼間の時間帯は低くしておくことにより、不要な機器への電力供給を避けて分散電源の電力を節約することができる。 According to the configuration of the invention of claim 6, the priority can be changed if the time zone is different even in the same device. For example, the lighting priority required for the night time zone is lowered in the daytime time zone. Therefore, it is possible to avoid power supply to unnecessary equipment and save power of the distributed power source.
請求項7の発明の構成によれば、機器が直流であるから分散電源として二次電池や太陽電池を用いる場合に交流電力に変換する必要がなく、分散電源では出力電圧の制御のみを行えばよく、分散電源の構成が簡単になる。 According to the configuration of the seventh aspect of the invention, since the device is a direct current, there is no need to convert it to an alternating current power when a secondary battery or a solar battery is used as the distributed power source. Well, the configuration of the distributed power supply becomes simple.
以下に説明する実施形態は、本発明を適用する建築物として戸建て住宅の家屋を想定して説明するが、本発明の技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。図3は本実施形態を適用する電力供給システムの全体構成である。家屋Hには、図3に示すように、直流電力を出力する直流電力供給部(電力供給部)101と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器(機器)102とが設けられ、直流電力供給部101の出力端部に接続した直流供給線路Wdcを通して直流機器102に直流電力が供給される。直流電力供給部101と直流機器102との間には、直流供給線路Wdcに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流供給線路Wdc上で直流電力供給部101から直流機器102への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ114が設けられる。
Although the embodiment described below is described assuming a detached house as a building to which the present invention is applied, it does not preclude applying the technical idea of the present invention to an apartment house. FIG. 3 shows the overall configuration of a power supply system to which this embodiment is applied. As shown in FIG. 3, the house H is provided with a DC power supply unit (power supply unit) 101 that outputs DC power, and a DC device (device) 102 as a load driven by DC power. DC power is supplied to the
直流供給線路Wdcは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Wdcに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。 The DC supply line Wdc is used as both a DC power supply path and a communication path, and is connected to the DC supply line Wdc by superimposing a communication signal for transmitting data on a DC voltage using a high-frequency carrier wave. Enables communication between devices. This technique is similar to a power line carrier technique in which a communication signal is superimposed on an AC voltage in a power line that supplies AC power.
直流供給線路Wdcは、直流電力供給部101を介して宅内サーバ116に接続される。宅内サーバ116は、宅内の通信網(以下、「宅内網」という)を構築する主装置であり、宅内網において直流機器102が構築するサブシステムなどと通信を行う。
The DC supply line Wdc is connected to the
図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、IP電話機のような情報系の直流機器102からなる情報機器システムK101、照明器具のような照明系の直流機器102からなる照明システムK102,K105、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器102からなる玄関システムK103、火災感知器のような警報系の直流機器102からなる住警器システムK104などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。
In the example shown in the drawing, as an subsystem, an illumination system comprising an information equipment system K101 comprising an information-
上述した直流ブレーカ114は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムK101、照明システムK102および玄関システムK103、住警器システムK104、照明システムK105に関連付けて4個の直流ブレーカ114を設けている。1台の直流ブレーカ114に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Wdcの系統を分割する接続ボックス121が設けられる。図示例においては、照明システムK102と玄関システムK103との間に接続ボックス121が設けられている。
The above-described
情報機器システムK101としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Hに先行配置(家屋Hの建築時に施工)される直流コンセント131に接続される直流機器102からなる情報機器システムK101が設けられる。
As the information equipment system K101, there is provided an information equipment system K101 composed of a
照明システムK102、K105としては、家屋Hに先行配置される照明器具(直流機器102)からなる照明システムK102と、天井に先行配置される引掛シーリング132に接続する照明器具(直流機器102)からなる照明システムK105とが設けられる。引掛シーリング132には、家屋Hの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。
The lighting systems K102 and K105 include a lighting system K102 composed of a lighting device (DC device 102) arranged in advance in the house H and a lighting device (DC device 102) connected to a
照明システムK102を構成する直流機器102である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Wdcに接続されたスイッチ141から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ141は直流機器102とともに通信の機能を有している。また、スイッチ141の操作によらず、宅内網の別の直流機器102あるいは宅内サーバ116から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。
In addition to using an infrared remote control device, a control instruction for the lighting apparatus that is the
上述した直流コンセント131、引掛シーリング132には、任意の直流機器102を接続することができ、接続された直流機器102に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント131、引掛シーリング132を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。
Since any
これらの直流アウトレットは、直流機器102に直接設けた接触子(図示せず)または接続線を介して設けた接触子(図示せず)が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器102が通信機能を有する場合には、直流供給線路Wdcを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器102だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。
These DC outlets have a plug-in connection port into which a contact (not shown) provided directly on the
宅内サーバ116は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網NTに接続される接続口を有している。宅内サーバ116が広域網NTに接続されている場合には、広域網NTに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ200によるサービスを享受することができる。
The
センタサーバ200が提供するサービスには、広域網NTを通して宅内網に接続された機器(主として直流機器102であるが通信機能を有した他の機器も含む)の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットTV、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末(図示せず)を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。
The service provided by the
宅内サーバ116は、広域網NTに接続されたセンタサーバ200との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報(ここでは、IPアドレスを用いるものとする)の取得の機能を備える。
The in-
宅内サーバ116は、センタサーバ200との通信機能を用いることにより、広域網NTに接続された通信端末からセンタサーバ200を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ200は、宅内の機器と広域網NT上の通信端末とを仲介する。
The
通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ200に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。
When monitoring and controlling home devices from a communication terminal, monitoring and control requests are stored in the
また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ200に通知し、センタサーバ200から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。
Further, when an event that should be notified to the communication terminal, such as a fire detection, occurs in the home device, the home device notifies the
宅内サーバ116における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ116では、UPnP(Universal Plug and Play)を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ116はブラウザ機能を有する表示器117を備え、検出した機器の一覧を表示器117に表示する。この表示器117はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器117の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ116の利用者(施工業者あるいは家人)は、表示器117の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器117は宅内サーバ116とは分離して設けてもよい。
An important function among the communication functions with the home network in the
宅内サーバ116では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ116にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。
The in-
機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ116を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。
Each device holds the relationship of the interlocking operation of the devices. Therefore, the device can operate in an interlocked manner without passing through the
ところで、直流電力供給部101は、基本的には、商用電源のように宅外から供給される交流電源ACの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、交流電源ACは、分電盤110に内器として取り付けられた主幹ブレーカ111を通して、スイッチング電源を含むAC/DCコンバータ112に入力される。AC/DCコンバータ112から出力される直流電力は、協調制御部113を通して各直流ブレーカ114に接続される。
By the way, the DC
直流電力供給部101には、交流電源ACから電力が供給されない期間(たとえば、商用電源ACの停電期間)に備えて二次電池162が設けられている。また、直流電力を生成する太陽電池161や燃料電池163を併用することも可能になっている。交流電源ACから直流電力を生成するAC/DCコンバータ112を備える主電源に対して、太陽電池161や二次電池162や燃料電池163は分散電源になる。なお、図示例において、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163は出力電圧を制御する回路部を含み、二次電池162は放電だけではなく充電を制御する回路部も含んでいる。
The DC
分散電源のうち太陽電池161や燃料電池163は必ずしも設けなくてもよいが、二次電池162は設けるのが望ましい。二次電池162は主電源や他の分散電源により適時充電され、二次電池162の放電は、交流電源ACから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池162の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部113により行われる。すなわち、協調制御部113は、直流電力供給部101を構成する主電源および分散電源から直流機器102への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。なお、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163の出力を交流電力に変換し、AC/DCコンバータ112の入力電力として用いる構成を採用してもよい。
Of the distributed power sources, the
直流機器102の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部113にDC/DCコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、1系統のサブシステム(もしくは1台の直流ブレーカ114に接続された直流機器102)に対して1種類の電圧が供給されるが、1系統のサブシステムに対して3線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Wdcを2線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。DC/DCコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。
Since the driving voltage of the
上述の構成例では、AC/DCコンバータ112を1個だけ図示しているが、複数個のAC/DCコンバータ112を並設することが可能であり、複数個のAC/DCコンバータ112を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転するAC/DCコンバータ112の台数を増減させるのが望ましい。
In the above configuration example, only one AC /
上述したAC/DCコンバータ112、協調制御部113、直流ブレーカ114、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器102を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器2に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。
The AC /
上述の例では主幹ブレーカ111から出力された交流電力をAC/DCコンバータ112により直流電力に変換するために、AC/DCコンバータ112を分電盤110内に配置しているが、主幹ブレーカ111の出力側において分電盤110内に設けた分岐ブレーカ(図示せず)で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にAC/DCコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。
In the above example, the AC /
この場合、家屋Hの各階や各部屋を単位として直流電力供給部101を設けることができるから、直流電力供給部101を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器102との間の直流供給線路Wdcの距離が小さくなるから、直流供給線路Wdcでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ111および分岐ブレーカを分電盤110に収納し、AC/DCコンバータ112と協調制御部113と直流ブレーカ114と宅内サーバ116とを分電盤110とは別の盤に収納してもよい。
In this case, since the DC
以下では、図1を参照して本実施形態の要部について説明する。図1において実線は電力の供給経路を示し、破線は通信経路を示している。上述のように、通信信号は直流電圧に重畳しているが、通信信号を伝送する通信路を直流供給線路Wdcとは別に設けてもよい。直流電力供給部101は、AC/DCコンバータ112を含み交流電源ACを電源とする主電源10と、太陽電池161、二次電池162、燃料電池163のうち少なくとも二次電池162を含む分散電源20とを備える。
Below, the principal part of this embodiment is demonstrated with reference to FIG. In FIG. 1, a solid line indicates a power supply path, and a broken line indicates a communication path. As described above, the communication signal is superimposed on the DC voltage, but a communication path for transmitting the communication signal may be provided separately from the DC supply line Wdc. The direct-current
また、図示例では、直流電力供給部101が、主電源10の停止(停電や線間電圧の異常低下)を検出する停電検出部11と、主電源10と分散電源20と直流供給線路Wdcとの接続を行う給電制御部12とを備える。給電制御部12は、分散電源20に設けた二次電池162への充電電流を制御する機能も備える。停電検出部11と給電制御部12とは直流電力供給部101とは別に設けてもよい。給電制御部12は、停電検出部11が主電源10の停止を検出すると、直流供給線路Wdcから主電源10を切り離し、分散電源20のみを直流供給線路Wdcに接続する。この構成により、主電源10の停止時に分散電源20によるバックアップが可能になっている。
In the illustrated example, the DC
停電検出部11と給電制御部12とは、優先度記憶部13および機器選択部14とともに協調制御部113に設けられる。優先度記憶部13は、直流機器102の種別などにより決められる優先度を、各直流機器102の識別情報(IPアドレスなど)に関係付けて記憶する書換可能な不揮発性の半導体メモリを備える。
The power
直流機器102は、図2に示すように、直流機器102として期待される機能を奏する主機能部102aとは別に、通信を可能にするために通信機能部102bを備え、主機能部102aと通信機能部102bとは直流電力と通信信号とを分離するフィルタ回路102cを通して直流供給線路Wdcに接続される。フィルタ回路102cと主機能部102aとの間には通信機能部102bにより制御されるスイッチ要素102dが挿入されている。通信機能部102bは、常時はスイッチ要素102dをオンにしているが、機器選択部14からの指示によりスイッチ要素102dをオフにする。通信機能部102bの電源はスイッチ要素102dに対してフィルタ回路102c側から供給されており、スイッチ要素102dがオフになっても通信機能部102bには直流電力が供給される。また、通信機能部102bは主機能部102aに比較して消費電力が微小であり、スイッチ要素102dがオフであるときには直流機器102はハイインピーダンスになる。
As shown in FIG. 2, the
直流機器102に設けた通信機能部102bは、直流機器2の識別情報や種別に関する情報を保有している。直流機器102の種別は、たとえば、玄関システムK103や住警器システムK104を構成する直流機器102のようなセキュリティ機器、照明システムK102,K105を構成する照明機器、情報機器システムK101を構成する情報機器などがある。直流機器102の種別に応じて優先度を付与するには、たとえば、セキュリティ機器、情報機器、照明機器の順で優先度を設定する。この例では、セキュリティ機器の優先度がもっとも高くなる。また、同じ種別の直流機器102に対して設置場所などに応じて優先度を設定してもよい。
The
直流機器102の識別情報と種別とは宅内サーバ116が管理しているから宅内サーバ116の情報を利用すればよいが、優先度記憶部13が直流機器102と通信することにより情報を収集してもよい。直流機器102から取得した種別のみによって優先度を設定する場合には、優先度記憶部13では、種別から自動的に機器別の優先度を設定し、表1に示すように、(直流機器102の識別情報,直流機器102の種別,直流機器102の優先度)の3つ組として、各直流機器102に優先度を関係付ける。表1において、優先度を表す数値1、2、3は、数値が小さいほど優先度が高いことを意味している。
The identification information and type of the
優先度は、直流機器102の種別だけではなく、各直流機器102ごとに設置場所などの情報を用いて設定することも可能である。設置場所などの情報を用いて優先度を設定する場合には、宅内サーバ116と通信可能な情報端末や表示器117を用いて利用者が優先度記憶部13に登録する。このようにして設定される優先度の利用については後述する。
The priority can be set not only by the type of the
機器選択部14は、直流機器102と通信可能であり、停電検出部11が主電源10の停止を検出したときに、優先度記憶部13に設定されている優先度に従って直流電力供給部101(すなわち、分散電源20)から給電する直流機器102を選択する。ここで、機器選択部14では、選択されなかった直流機器102に対して通信を行い直流機器102に対して動作の停止を指示する。直流機器102は、上述したように通信機能部102bにより制御されるスイッチ要素102dを備えており、機器選択部14から停止が指示されるとスイッチ要素102dをオフにする。すなわち、直流機器102は、機器選択部14により停止が指示されると主機能を停止するが通信機能を継続動作させる。
The
上述の動作から明らかなように、本実施形態は、誘導灯や非常灯のように停電時に機器に強制的に給電するのではなく、主電源10の停止中において、給電を停止してもよい直流機器102の動作を優先度に従って停止させるものである。優先度は、分散電源20からの給電中に直流機器102を利用可能とするか否かを決めるために用いられており、優先度が低いことは主電源10の停止中において利用できる可能性が低くなるということを意味している。主電源10が停止したことによって、優先度の高い直流機器102に自動的に給電されるという意味ではない。したがって、たとえば、主電源10の停止している期間が短いときには、すべての直流機器102を使用可能として利便性を確保しながらも、主電源10の停止している期間が長くなると、電力容量に限りのある分散電源20を有効利用するために、優先度の高い直流機器102は利用可能にしておき、優先度の低い直流機器102は動作中でも停止させることが可能になる。このような動作については後述する。
As is apparent from the above-described operation, in the present embodiment, the power supply may be stopped while the
上述した動作により、優先度記憶部に記憶させた優先度に従って直流電力供給部101から給電する直流機器102が選択され、選択されなかった直流機器102は停止するから、選択された直流機器102のみに分散電源20から給電されることになる。すなわち、主電源10の停止時に分散電源20から給電する直流機器102を制限することができる。以下では、優先度を利用する技術について具体的に説明する。
With the above-described operation, the
まず、主電源10の停止後に分散電源20から電力を供給する直流機器102の個数を、二次電池162の電池残量(二次電池162からの放電により利用できる電荷量)に応じて順に減らす制御を行う場合に優先度を利用する技術について説明する。この動作では、二次電池162の電池残量が低下するに従って動作可能な直流機器102の個数が少なくなるが、必要な直流機器102に対しては、可能なかぎり電力を供給することが可能になる。
First, after the
上述の動作を行うために、機器選択部14は、分散電源20に設けた二次電池162の電池残量を監視する残量監視手段14aを備える。残量監視手段14aは、規定値の電気抵抗を通して規定時間だけ放電させたときの電圧変化により二次電池20の電池残量を検出する構成、あるいは、二次電池20の充放電電流を監視して電池残量を推定する構成を採用する。残量監視手段14aにより監視される電池残量には、優先度と同様に段階が付与されており、各段階ごとに優先度が関係付けられる。つまり、電池残量は複数の基準値により区分された区間が設定されおり、残量監視手段14aにより検出された電池残量がどの区間に属するかの段階に、直流機器102の優先度が関係付けられる。
In order to perform the above-described operation, the
機器選択部14では、主電源10が停止して分散電源20から電力供給を行っている期間において、残量監視手段14aにより検出された電池残量の各段階ごとに(電池残量が基準値を横切ると)、電池残量の減少に伴って優先度の低い直流機器102から順に停止する指示を与える。
In the
ここでは、上述した表1に従って、機器1と機器3との優先度が3、機器nの優先度が2、機器2の優先度が1である場合を例として説明する。いま、主電源10が停止した直後における二次電池162の電池残量の段階は、優先度3に関係付けられるものとする。この場合は、機器1、機器2、機器3、機器nのすべてに直流電力を供給することが可能であるから、これらの直流機器102には停止の指示は与えられない。
Here, according to Table 1 described above, a case where the priority between the
主電源10の停止状態が継続した後に機器1、機器2、機器3、機器nのいずれかの直流機器102が使用されると、二次電池162の電池残量は低下し、やがて優先度2に関係付けられた段階まで低下する。このとき、機器1と機器3とには機器選択部14から動作の停止が指示される。この時点まで機器1と機器3とのいずれかを使用していた場合には、二次電池162に対する消費電力が低減され、二次電池162の電池残量の減少率が小さくなる。
When the
同様にして、電池残量が優先度1に関係付けられた段階まで低下すると、機器2以外は停止が指示されるから、残された電池残量で機器2の動作を継続することができ、可能な限り機器2が動作可能な期間を引き延ばすことができる。したがって、安全の確保などのために必須となる直流機器102を機器2として割り当てておけば、この直流機器102に対する給電を可能な限り継続して安全性の確保に寄与することになる。
Similarly, when the remaining battery level is reduced to the level related to
なお、主電源1が復電したときには機器選択部14は、すべての直流機器102に対して動作停止の指示を解除する。すなわち、どの直流機器102もスイッチ要素102dがオンになり、通常の動作が可能になる。
Note that when the
次に、主電源10の停止した時間帯に応じて直流機器102の優先度を変更する動作について説明する。この動作は、たとえば夜間の時間帯には点灯させる必要があるが、昼間の時間帯には点灯させる必要のない照明機器などに適用される。この動作を採用すれば、時間帯によっては動作が不要になる直流機器102に電力が供給されないようにして分散電源20の電力を節約することができる。
時間帯に応じて優先度を変更する動作は、電池残量に応じて給電する直流機器102を制限する先の動作と組み合わせることができる。
Next, an operation of changing the priority of the
The operation of changing the priority according to the time zone can be combined with the operation of limiting the
この動作を行うには機器選択部14において現在時刻を計時する時計手段14bが必要である。また、優先度記憶部13に記憶される情報は、表2のように、(直流機器102の識別情報,直流機器102の種別,直流機器102の優先度,時間帯)の4つ組になる。つまり、優先度記憶部13は優先度に関係付けて時間帯を記憶する領域を備える。優先度記憶部13に上記4つ組を設定するには、宅内サーバ116が取得している情報、優先度記憶部13が独自に取得した情報、利用者が表示器117や情報端末を用いて設定した情報を組み合わせる。
In order to perform this operation, the
機器選択部14では、主電源10が停止して分散電源20からの電力供給を行う期間には、時計手段14bにより計時される現在時刻を優先度記憶部13に記憶されている時間帯に照合する。時間帯が設定されている直流機器102があり、しかも、その時間帯に現在時刻が含まれているときには、その時間帯に関係付けた優先度を採用する。したがって、同じ直流機器102でも時間帯が異なると優先度を変えることが可能になるのである。この動作では、直流機器102の使用中において優先度が低くなる時間帯に移行した場合には、当該直流機器102の動作を禁止することになる。
In the
ところで、上述の動作では、優先度はあらかじめ与えられているもののみを用いる場合を例示したが、停電検出部11が主電源10の停止を検出した後に、機器選択部14において優先度を変更可能としておけば利便性を向上させることができる。たとえば、夜間に主電源10が停止している期間において、室内を照明する照明機器の使用が禁止された状態であっても、手元のスイッチを操作したときには、当該照明機器のみは強制的に点灯させることができれば、安全性の確保に役立てることができる。そこで、直流機器102のうち照明機器のように安全性の確保に必要な直流機器102については、優先度が低く設定されている場合でも、特定のスイッチの操作に対しては、優先度を変更して使用可能な状態とする構成を採用するのが望ましい。この構成は、上述した他の構成と組み合わせることが可能である。
By the way, in the above-described operation, the case where only priority given in advance is used is exemplified, but the priority can be changed in the
主電源10が停止している期間において優先度を変更可能とする構成として、変更する基準を優先度記憶部13にあらかじめ登録した構成を採用することもできる。すなわち、優先度記憶部13において、主電源10が停止してからの経過時間と優先度とを直流機器102ごと関係付けておき、機器選択部14には、主電源10が停止してから復電するまでの期間において停止してからの経過時間を計時する計時手段14cを設けておいて、計時手段14cが計時した経過時間を優先度記憶部13に記憶された経過時間に照合し、経過時間に関係付けられた優先度を各直流機器102に適用するのである。優先度記憶部13には、表3のように、経過時間を登録する領域が設けられる。優先度記憶部13には(直流機器102の識別情報,直流機器102の種別,直流機器102の優先度,経過時間)の4つ組が格納される。
As a configuration in which the priority can be changed while the
たとえば、機器1のように経過時間に応じて優先度を設定しておけば、主電源10の停止から10秒間は優先度が1であるから、動作が禁止されることなく使用でき、主電源10の停止から10〜20秒間は優先度が2になるから、電池残量によっては使用できない場合が生じ、主電源10の停止から20秒以後は優先度が3になるから、使用が禁止されるという動作が可能になる。また、廊下灯や階段灯のように同空間に複数個の照明機器を配置している場合には、各照明機器ごとに経過時間による優先度を異ならせておけば、時間経過に伴って徐々に点灯灯数を減少させるという動作も可能になる。したがって、主電源10の停止に伴って急に消灯して足元の安全が確保できなくなるということがなく、点灯している照明機器の灯数が時間経過に伴って減少するから主電源10が停止したことを報知することもでき、すべての照明機器が消灯するまでに安全な場所に立ち去らせることが可能になる。
For example, if the priority is set according to the elapsed time as in the
上述した実施形態では、電力供給部として直流電力供給部101を例示したが、交流電力供給部を用いることも可能である。この場合、直流機器102に代えて機器として交流機器を用いることになる。
In the above-described embodiment, the DC
10 主電源
11 停電検出部
12 給電制御部
13 優先度記憶部
14 機器選択部
14a 残量監視手段
14b 時計手段
14c 計時手段
20 分散電源
101 直流電力供給部(電力供給部)
102 直流機器(機器)
162 二次電池(電池)
H 家屋(建築物)
Wdc 直流供給線路
DESCRIPTION OF
102 DC equipment (equipment)
162 Secondary battery (battery)
H House (Building)
Wdc DC supply line
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