JP2010154615A - 電源電圧供給システム - Google Patents

Abstract

【課題】 １つの電源配線を介して機器に適した直流電源電圧を配電することを可能にする。
【解決手段】 直流電源電圧を出力する直流電圧供給部と；電源配線を介して前記直流電圧供給部からの前記直流電源電圧が与えられて、機器の受電部に前記直流電源電圧を供給する電源供給接続部と；前記電源供給接続部に設けられ、前記機器の受電部が保持する電源情報を読み取る電源情報取得部と；前記直流電圧供給部に設けられ、前記電源情報取得部が読み取った前記電源情報が伝送されて、前記直流電圧供給部が出力する前記直流電源電圧の電圧値を前記電源情報に基づいて設定する電圧変換部と；を具備したことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、直流電圧の配電を行う電源電圧供給システムに関する。

従来、電力会社から各家庭への電力供給は交流電圧による伝送が行われている。一般家庭においては、電線を介して伝送された交流（ＡＣ）電圧は分電盤内のブレーカーに供給され、ブレーカーを経由してＡＣ１００Ｖを伝送する複数の屋内電源配線に分配される。屋内の各電源配線は屋内に設置された複数のコンセントに接続される。

一方、家庭内において用いる電気・電子機器（以下、単に機器という）は、入力されたＡＣ１００Ｖの交流電圧を直流電圧に変換した後、内部回路で使用することが一般的である。

また、従来、一般家庭においても太陽電池を設置して、直流電圧を発電することもある。この場合には、ブレーカーとしては直流用又は交流直流兼用のブレーカー（以下、直流ブレーカーという）を用いる。直流ブレーカーは、入力された直流（ＤＣ）電圧をＡＣ１００Ｖの電圧に変換した後、宅内の各電源配線に分配することができる。

近年、これらの場合を考慮して、宅内に直流電圧によるＤＣ配電を行うことが考えられている。この場合には、直流電圧が入力される直流ブレーカーにおいてＤＣ電圧をＡＣ電圧に変換することによる変換ロスをなくすことができる。このような直流配電システムについては、特許文献１，２に詳述されている。
特開２００８−４３０００号公報 特開２００８−４３００１号公報

しかしながら、機器毎に使用する直流電源電圧は異なる。このため、ＤＣ配電を行うためには、機器毎に異なるコンセントを設けて、各コンセントに、個別の電源配線を介して機器専用の直流電圧を配電する必要がある。即ち、使用する直流電源電圧が異なる複数の機器を考慮すると、１つのコンセントに共通の配線では電力供給を行うことはできず、施工上電源配線の敷設が困難となる。また、コンセント毎に供給するＤＣ電圧を異ならせることも考えられるが、この場合には、機器を接続可能なコンセントが特定されてしまい、不便である。

本発明は、１つの配線で機器に適した直流電圧を配電することができる電源電圧供給システムを提供することを目的とする。

請求項１記載の電源電圧供給システムは、直流電源電圧を出力する直流電圧供給部と；電源配線を介して前記直流電圧供給部からの前記直流電源電圧が与えられて、機器の受電部に前記直流電源電圧を供給する電源供給接続部と；前記電源供給接続部に設けられ、前記機器の受電部が保持する電源情報を読み取る電源情報取得部と；前記直流電圧供給部に設けられ、前記電源情報取得部が読み取った前記電源情報が伝送されて、前記直流電圧供給部が出力する前記直流電源電圧の電圧値を前記電源情報に基づいて設定する電圧変換部と；を具備したことを特徴とする。

請求項２記載の電源電圧供給システムは、前記電源情報取得部が、前記機器の受電部を前記電源供給接続部に電気的に接続することにより、前記受電部を介して前記電源情報を読み取ることを特徴とする。

本発明の請求項１によれば、１つの電源配線で機器に適した直流電圧を配電することができるという効果を有する。

本発明の請求項２によれば、機器の受電部を電源供給接続部に電気的に接続することで、機器に適した直流電源電圧を機器に供給することができるという効果を有する。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。

図１は第１の実施の形態に係る電源電圧供給システムを示すブロック図である。なお、図１においては、電源供給接続部２１については表面形状を模式的に示している。

本実施の形態における電源電圧供給システムは、直流電圧供給部１１と電源供給接続部２１とによって構成される。直流電圧供給部１１には、ＡＣ電圧やＤＣ電圧が入力される。

直流電圧供給部１１は、直流電源電圧を出力するものであり、例えば、分電盤を構成し交流電圧を直流電圧に変換可能な交流直流兼用ブレーカーと同様の機能を有するものであってもよく、また、交流直流兼用ブレーカーからの直流電圧が入力されて直流電圧の分配を行う分配器と同様の機能を有するものであってもよい。

電源供給接続部２１は、例えば宅内に設置されるコンセントに相当し、図１では１つのみ示しているが、必要な数だけ設置可能である。直流電圧供給部１１と１つ以上の電源供給接続部２１とは、夫々単一の電源配線１５によって、直流電圧が配電されるようになっている。

直流電圧供給部１１は、商用交流電源電圧等のＡＣ電圧が供給される場合には、供給されたＡＣ電圧を直流電圧に変換する機能を有する。なお、直流電圧供給部１１は、直流電源電圧のみが供給される場合には、ＡＣ電圧を直流電圧に変換する機能は省略可能である。

本実施の形態においては、直流電圧供給部１１は、電圧変換部１２を有している。電圧変換部１２は、ＡＣ−ＤＣ変換によって得た直流電圧や外部から供給された直流電圧を、後述する電圧制御信号に基づく電圧レベルの直流電圧に変換することができるようになっている。

直流電圧供給部１１は、電圧変換部１２によって直流電圧値が規定された直流電圧を電源配線１５を介して、電源供給接続部２１に供給することができるようになっている。

本実施の形態においては、直流電圧供給部１１と電源供給接続部２１との間は制御信号線１６によっても接続されている。直流電圧供給部１１の電圧変換部１２には制御信号線１６を介して電圧制御信号が供給されるようになっている。

なお、電源配線１５を介して電圧制御信号の伝送が可能な場合には、制御信号線１６は省略可能な場合がある。

電源供給接続部２１は、図示しない機器の受電部である電源プラグやアダプタ（以下、単に電源プラグという）に接続可能なコンタクト部２２を有する。コンタクト部２２は電源配線１５を介して伝送された直流電圧を、機器に供給するための正極性端子部２２ａと負極性端子部２２ｂとを備える。コンタクト部２２の端子形状は、既存のＡＣ電圧を受電する電源プラグのコネクト形状とは異なる形状にした方が望ましい。コンタクト部２２に機器の電源プラグを電気的に接続することで、電源供給接続部２１は、機器に直流電圧を供給することができるようになっている。

本実施の形態においては、電源供給接続部２１は、機器に必要な直流電源電圧の情報（以下、電源情報という）を取得するための、電源情報取得部を有する。図１の例では、電源情報取得部として、パターン回路２３が設けられた例を示している。

パターン回路２３は、絶縁部２３ｂによって相互に絶縁された４箇所の抵抗部２３ａによって構成されている。各抵抗部２３ａの抵抗値は夫々所定値に設定されている。パターン回路２３は、制御信号線１６相互間に接続されており、４つの抵抗部２３ａ同士の電気的な接続状態に応じて、制御信号線１６相互間のパターン回路２３の合成抵抗値が決まるようになっている。

図２は電源供給接続部２１に接続可能な機器の電源プラグ３１の平面形状の一例を模式的に示す説明図である。

電源供給接続部２１に接続可能な機器の電源プラグ３１は、図２に示すように、正極性端子部３２ａ及び負極性端子部３２ｂからなる端子部３２を有すると共に、導通パターン３３が形成されている。導通パターン３３は、電源供給接続部２１のパターン回路２３の所定の抵抗部２３ａを導通させるパターン形状に形成される。電源プラグ３１を電源供給接続部２１に電気的に接続することで、電源プラグ３１に設けた導通パターン３３に応じてパターン回路２３の特定の抵抗部２３ａ同士が電気的に接続されて、パターン回路２３の合成抵抗値が決定する。

直流電圧供給部１１は、例えば、制御信号線１６を介してパターン回路２３に通電する。これにより、直流電圧供給部１１は、制御信号線１６を介してパターン回路２３の合成抵抗値を求めることができる。パターン回路２３の合成抵抗値は、電源プラグ３１の導通パターン３３の形状に応じたものとなる。従って、電源プラグ３１の導通パターン３３を機器で使用する直流電圧に応じたパターンに設定することにより、直流電圧供給部１１は、パターン回路２３の合成抵抗値から、機器に必要な電源情報を取得することができる。

電圧変換部１２は、制御信号線１６を介して取得した電源情報に基づいて、電圧変換後の電圧値を決定する。こうして、直流電圧供給部１１は、機器が使用する直流電源電圧を発生して、電源配線１５を介して電源供給接続部２１に供給する。

次に、このように構成された実施の形態の動作について説明する。

直流電圧供給部１１は、ＡＣ電圧が入力された場合には、このＡＣ電圧をＤＣ電圧に変換する。ここで、機器の電源プラグ３１の端子部３２を電源供給接続部２１のコンタクト部２２に電気的に接続するものとする。この接続によって、電源プラグ３１に設けた導通パターン３３が電源供給接続部２１のパターン回路２３の複数の抵抗部２３ａに接触して、接触した抵抗部２３ａ同士が導通する。これにより、パターン回路２３の合成抵抗値が定まる。

直流電圧供給部１１は、制御信号線１６を介して、パターン回路２３の合成抵抗値を読み取り、電圧制御信号として電圧変換部１２に供給する。電圧変換部１２は、直流電圧供給部１１によって得た直流電圧を、電圧制御信号に基づく電圧値に変化する。この電圧が直流電圧供給部１１から電源配線１５を介して電源供給接続部２１のコンタクト部２２に印加される。これにより、機器には、電源プラグ３１を介して、機器で使用する電圧値の直流電圧が電源電圧として供給される。

このように本実施の形態においては、機器側は使用する直流電源電圧に関する電源情報を保持する。電源供給接続部は、電源情報取得部であるパターン回路によって、機器の電源プラグから電源情報を読み取る。この電源情報は制御信号線を介して直流電圧供給部に供給され、直流電圧供給部は電源情報に基づく直流電圧を得る。直流電圧供給部は、この直流電圧を電源供給接続部に供給して、機器に所望の電圧値の直流電源電圧を供給する。これにより、各機器で使用する直流電源電圧を１つの電源配線を介して機器に供給することができる。

しかも、ユーザは、各機器に使用する直流電源電圧を把握する必要はなく、電源プラグを電源供給接続部に接続するだけで、確実に必要な直流電源電圧を機器に供給することができる。また、供給する直流電源電圧に拘わらずコンタクト部の形状を共通化することができ、利便性に優れている。

ところで、上記実施の形態においては、電源情報取得部としてパターン回路を用い、機器の電源プラグに設けた導通パターンによってパターン回路の合成抵抗値を変化させることで、機器の電源情報の読出しを行った。これに対し、機器側に電源情報に応じた抵抗値の抵抗を設け、この抵抗の抵抗値を読出すことで、電源情報を取得するように構成することもできる。

図３及び図４は本発明の変形例に係り、機器側に電源情報に応じた抵抗値の抵抗を設けた例を示す説明図である。図３は電源供給接続部を示し、図４は電源プラグを示している。図３及び図４において夫々図１及び図２と同一の構成要素には同一符号を付して説明を省略する。

図３に示すように、電源供給接続部４１は、電源情報取得部としてパターン回路２３に代えて端子４２を設けた点が、図１の電源供給接続部２１と異なるのみである。また、図４に示すように、電源プラグ４５は、電源情報を記憶する素子として、導通パターン３３に代えて抵抗４６を用い、抵抗４６を情報用の端子４７に接続した点が、図２の電源プラグ３１と異なるのみである。

電源プラグ４５の端子部３２を電源供給接続部４１のコンタクト部２２に接続することにより、端子４２，４７同士が電気的に接続されて、制御信号線１６間に抵抗４６が接続されるようになっている。

このような変形例によれば、抵抗４６の抵抗値を機器に使用する直流電源電圧に対応した値に設定する。電源プラグ４５と電源供給接続部４１とを電気的に接続することで、抵抗４６の抵抗値が直流電圧供給部１１に読み取られる。これにより、直流電圧供給部１１は機器に使用する直流電源電圧を発生して、電源供給接続部４１に供給することができる。

他の構成及び作用効果は、図１及び図２の実施の形態と同様である。

なお、機器側においては電源情報をどのような形態で保持してもよい。例えば、上記実施の形態及び変形例では、電源情報を抵抗値として保持する例を説明したが、種々の受動素子の素子値によって保持してもよい。また、電源情報を保持する素子を機器のいずれの位置に配置してもよい。

なお、電源情報を保持した素子を電源プラグ以外の位置に配置する場合には、電源情報を保持した素子と電源プラグの情報用の端子との間を接続するための信号線が別途必要である。

更に、機器側においてメモリ及び送信部を備え、電源情報をメモリに記憶させ、メモリから読出した電源情報を送信部によって直流電圧供給部１１に送信するように構成してもよい。この場合には、送信部を電池駆動可能に構成した方がよい。また、送信部に必要な電力だけを、制御信号線を介して伝送することも可能である。

また、上記実施の形態においては、機器からの電源情報に基づく直流電圧を供給する例について説明したが、機器からの電源情報に基づいて機器に応じた交流電圧を供給するものにも同様に適用可能であることは明らかである。

第１の実施の形態に係る電源電圧供給システムを示すブロック図。 電源供給接続部２１に接続可能な機器の電源プラグ３１の平面形状の一例を模式的に示す説明図。 変形例を説明するための説明図。 変形例を説明するための説明図。

符号の説明

１１…電源電圧供給部
１２…電圧変換部
１５…電源配線
１６…制御信号線
２１…電源供給接続部
２２…コンタクト部
２３…パターン回路

Claims (2)

1. 直流電源電圧を出力する直流電圧供給部と；
   電源配線を介して前記直流電圧供給部からの前記直流電源電圧が与えられて、機器の受電部に前記直流電源電圧を供給する電源供給接続部と；
   前記電源供給接続部に設けられ、前記機器の受電部が保持する電源情報を読み取る電源情報取得部と；
   前記直流電圧供給部に設けられ、前記電源情報取得部が読み取った前記電源情報が伝送されて、前記直流電圧供給部が出力する前記直流電源電圧の電圧値を前記電源情報に基づいて設定する電圧変換部と；
   を具備したことを特徴とする電源電圧供給システム。
2. 前記電源情報取得部は、前記機器の受電部を前記電源供給接続部に電気的に接続することにより、前記受電部を介して前記電源情報を読み取ることを特徴とする請求項１に記載の電源電圧供給システム。

Images