JP2015053819A - Dc power supply system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、直流回路で動作する電子機器など、直流電力を必要とする複数の電気機器に効率良く電力を供給可能な直流電源システムに関する。 The present invention relates to a DC power supply system that can efficiently supply power to a plurality of electrical devices that require DC power, such as electronic devices that operate in a DC circuit.
現在各家庭や、工場などの事業所で利用される電力は、昇圧・降圧が容易な交流で供給されている。しかしながら、身の回りには直流回路によって動作する電気機器の方が多くなり、それら直流回路で動作する電気機器を使用する場合、電気機器毎に専用のACアダプタにより、家庭用交流電力を直流に変換して電力を供給している。さらに、直流で作動する電子機器が二次電池を備えている場合も、二次電池の充電には、電子機器毎に専用のACアダプタを必要としている。例えば、利用者が旅行等に出かける際には、各電子機器に応じた専用のACアダプタを複数携帯しなければならず、重量が増える上に、嵩高くなってしまう等の問題がある。 Currently, the electric power used at homes and offices such as factories is supplied with alternating current that can be easily stepped up and down. However, there are more electrical devices that operate with DC circuits around us, and when using electrical devices that operate with these DC circuits, AC power for home use is converted into DC by a dedicated AC adapter for each electrical device. Power. Furthermore, even when an electronic device that operates with direct current includes a secondary battery, a dedicated AC adapter is required for each electronic device to charge the secondary battery. For example, when a user goes on a trip or the like, a plurality of dedicated AC adapters corresponding to each electronic device must be carried, which causes problems such as an increase in weight and a bulkiness.
この問題を解決するために、例えば特開2002−374675号公報に開示された電源アダプタは、複数の電子機器にそれぞれ一つずつ必要であった電源アダプタを一つにまとめるためになされた発明である。すなわち、電源アダプタの電源ユニット本体と出力コードを分離して、出力コードを交換できるように構成され、各出力コードは、使用する電子機器毎のプラグに適合した形状を数種類用意されており、使用する電子機器に適合した電源電圧を出力するための電圧設定回路もしくは電圧設定情報を所有させている。そのことで、使用する電子機器との接続時にその都度適合した出力コードを電源ユニット本体と接続すれば、自動的に電子機器に適合した電源電圧が出力されるので、一台の電源ユニットで様々な電子機器に対応することができる、としている。 In order to solve this problem, for example, the power adapter disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-374675 is an invention made to gather together one power adapter that is necessary for each of a plurality of electronic devices. is there. In other words, the power cord main unit of the power adapter is separated from the output cord, and the output cord can be exchanged. Each output cord is available in several shapes suitable for the plug for each electronic device used. Owns a voltage setting circuit or voltage setting information for outputting a power supply voltage suitable for the electronic equipment. As a result, if an appropriate output cord is connected to the power supply unit each time it is connected to the electronic device to be used, the power supply voltage suitable for the electronic device is automatically output. It can be applied to various electronic devices.
このほか、特開2010−258549号公報には、電源装置とサーバ、PCなどが複数接続されているフロアやサーバルームにおいて、電源装置トポロジの自動制御、管理、監視を行う技術に関しており、当該発明は、電力ケーブルを介して、PDU(以降、単に分配器という)、スイッチングハブ、サーバ等の電子機器がツリー状(木構造)に接続する電源接続構成において、それぞれ電子機器が接続する電力線を介した電力線通信を利用し、共通のプロトコルで通信することにより電源の構成トポロジを作成し、電源を自動的に管理する電源管理プログラム、電源管理システム、及び電源管理方法が提案されている。
しかし、前述した特開2002−374675号公報に開示された電源アダプタでは、電源アダプタを一つにまとめる手段として、まず電源アダプタの電源ユニットと電源ユニットからの出力電力を外部に供給するための出力コードを分離し、出力コードを交換可能な構造にする。出力コードは、使用する各電子機器用に一本ずつ専用品を用意する必要がある。さらに、この電源アダプタは1台の電子機器の駆動にしか対応していないため、複数の電子機器を同時に使いたい場合には、やはり複数の電源アダプタを持ち歩かなければならない。 However, in the power adapter disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2002-374675 described above, as a means for bringing together the power adapters, first, the power supply unit of the power adapter and the output for supplying the output power from the power supply unit to the outside Separate the code and make the output code interchangeable. It is necessary to prepare a dedicated output cord for each electronic device to be used. Furthermore, since this power adapter only supports driving of one electronic device, if it is desired to use a plurality of electronic devices at the same time, it is necessary to carry a plurality of power adapters.
また、前述した特開2010−258549号公報に開示された電源管理システムは、電力線通信網で接続する複数の機器と、該機器の少なくとも一つ以上とネットワークで接続する電源管理装置とからなるシステムであって、電力線によって接続する複数の機器(機器A,B・・・)が電力線通信網を形成し、その電力線通信網内の少なくとも一つの機器(本例では、機器A)とLANを介して一台の電源管理装置が接続する構成となっている。 Also, the power management system disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-258549 is a system comprising a plurality of devices connected by a power line communication network and a power management device connected by at least one of the devices via a network. A plurality of devices (devices A, B...) Connected by a power line form a power line communication network, and at least one device (device A in this example) in the power line communication network via the LAN. One power management device is connected.
各機器は、電力線の電力線通信により、ある周期でパケットを他の機器と送受信し、該パケットのデータをメモリに格納するなどの制御を行う制御部と、他機器とのパケットの送受信を行う送受信部とから構成されている。 Each device transmits / receives a packet to / from another device at a certain cycle by power line communication of the power line, and transmits / receives a packet to / from the other device by a control unit that performs control such as storing data of the packet in a memory. It consists of a part.
また、電源管理装置は、LANを介して接続する機器に対し、電力線通信網内の情報を取得するためのコマンドを発行し、機器へのコマンドの送受信を制御する制御部、発行コマンドを送受信する送受信部、取得した機器の接続情報を格納しておくメモリを備えている。 In addition, the power management apparatus issues a command for acquiring information in the power line communication network to a device connected via the LAN, and transmits / receives an issue command, a control unit that controls transmission / reception of the command to / from the device. A transmission / reception unit and a memory for storing the acquired device connection information are provided.
このように、当該の電源管理システムでは、電力線通信を利用しているものの、機器へのコマンドの送受信にはLANを必要としている。さらに、サーバやスイッチングハブなどの多様な動作モードに対しても、当該電源管理システムが供給できる電力は常に固定であるため、必ずしも省エネルギーにはなってはいない。 As described above, the power management system uses a power line communication, but requires a LAN to transmit / receive commands to / from devices. Furthermore, even in various operation modes such as a server and a switching hub, the power that can be supplied by the power management system is always fixed, and thus energy is not necessarily saved.
このように、複数の電気機器に電力を供給する電源システムでは、電気機器に応じた専用の接続ケーブルを必要とし、また、電力線以外にLAN回線を必要としていた。 As described above, in a power supply system that supplies power to a plurality of electrical devices, a dedicated connection cable corresponding to the electrical device is required, and a LAN line is required in addition to the power line.
そこで本発明の目的は、複数の電気機器に対してそれぞれ専用の接続ケーブルを必要とせず、また接続ケーブル以外の通信回線を必要としない、直流電源システムを提供することである。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a DC power supply system that does not require dedicated connection cables for a plurality of electrical devices and does not require a communication line other than the connection cables.
本発明による直流電源システムは、電気機器に、その動作に必要な電力情報を記憶し当該情報の通信を制御する電力情報制御回路を備え、
電源装置には、電力生成回路と、前記電力情報の読み取り回路とを備え、
前記電力生成回路は、前記電力情報に適合する直流電力を出力可能なように制御することを特徴とする。
A DC power supply system according to the present invention includes a power information control circuit that stores power information necessary for its operation in an electrical device and controls communication of the information,
The power supply device includes a power generation circuit and a circuit for reading the power information,
The power generation circuit is controlled to output a DC power suitable for the power information.
すなわち、本発明による直流電源システムは、
直流電力で動作する電気機器と、
電源装置と、
前記電気機器及び前記電源装置を接続する接続ケーブルと、
を備える直流電源システムにおいて、
前記電気機器は、当該電気機器の動作に必要な電力情報を記憶し当該情報の通信を制御する電力情報制御回路を備え、
前記電源装置は、供給する直流電力の電圧及び電流を制御する電力生成回路と、前記電力情報制御回路と通信可能で、前記電力情報を読み取る読み取り回路とを備え、
前記電力情報制御回路と前記読み取り回路とは、前記接続ケーブルによって通信接続できるようになっており、
前記電力生成回路は、前記読み取り回路によって、前記電力情報制御回路に記憶された前記電力情報を読み取らせて、当該情報に適合する直流電力を出力可能なように制御し、前記電源装置から前記接続ケーブルを介して前記電気機器に電力を供給することを特徴とする。
That is, the DC power supply system according to the present invention is
Electrical equipment that operates on DC power;
A power supply;
A connection cable for connecting the electrical device and the power supply device;
In a DC power supply system comprising:
The electrical device includes a power information control circuit that stores power information necessary for operation of the electrical device and controls communication of the information,
The power supply device includes a power generation circuit that controls a voltage and a current of DC power to be supplied, and a reading circuit that can communicate with the power information control circuit and reads the power information.
The power information control circuit and the reading circuit can be connected for communication by the connection cable,
The power generation circuit controls the power information stored in the power information control circuit to be read by the reading circuit so that DC power suitable for the information can be output, and connected from the power supply device. Electric power is supplied to the electric device through a cable.
このような構成により、本発明の直流電源システムでは、電源装置に接続されうる電気機器がそれぞれ必要とする電力が異なっていても、電力情報を記憶した電力情報制御回路を電気機器が備えており、その電力情報に読み取りそれに適合する直流電力を出力可能なように制御するので、電源装置に異なった電気機器を接続しても、その電気機器が必要とする電力を供給することができる。 With such a configuration, in the DC power supply system of the present invention, even if the electric equipment that can be connected to the power supply device requires different electric power, the electric equipment includes a power information control circuit that stores power information. Since the power information is read and controlled so as to be able to output DC power suitable for it, the power required by the electric device can be supplied even if different electric devices are connected to the power supply device.
さらに、前述の電源装置に、複数の電気機器が接続された場合には、それぞれの電気機器が必要とする電力情報を読み出し、各々の電力情報に基づいて効率良く電力を供給できるように電源装置を制御するように構成されているとよい。 Furthermore, when a plurality of electrical devices are connected to the above-described power supply device, the power supply device reads out power information required by each electrical device and can efficiently supply power based on each power information. It is good to be comprised so that it may control.
すなわち、直流電源システムは、複数の電力生成回路と出力ポートとを備えており、
複数の電気機器が接続される状態において、前記複数の電気機器が必要とする、それぞれの電圧及び電流の情報から、前記複数の電力生成回路の最高効率点を基準にして、前記電力生成路の組み合わせを決定する演算処理回路を有しているとよい。
That is, the DC power supply system includes a plurality of power generation circuits and output ports,
In a state where a plurality of electrical devices are connected, from the information on the respective voltages and currents required by the plurality of electrical devices, the power generation path of the power generation path is based on the highest efficiency point of the plurality of power generation circuits. It is preferable to have an arithmetic processing circuit that determines a combination.
このような構成によれば、直流電源システムに接続された全ての電気機器に、必要な電力を効率良く供給することも可能である。
例えば、前述の電源装置に複数の電気機器が接続され、それら電気機器の動作可能な電圧範囲が重なっている場合は、1台の電源装置によって複数の電気機器の動作が可能となる共通の電圧を供給できるので、複数の電気機器毎に複数の電源装置を作動させる場合に比べて、電力効率を改善できる。
According to such a configuration, it is possible to efficiently supply necessary electric power to all electric devices connected to the DC power supply system.
For example, when a plurality of electrical devices are connected to the power supply device described above and the voltage ranges in which the electrical devices can operate overlap, a common voltage that enables the operation of the plurality of electrical devices by one power supply device Therefore, the power efficiency can be improved as compared with the case where a plurality of power supply devices are operated for each of a plurality of electric devices.
さらに、本電源システムの供給する電力は常に一定であるとは限られず、電気機器の多様な動作モードに応じた適切な電力を供給できるように、構成されているとよい。 Furthermore, the power supplied from the power supply system is not always constant, and may be configured to supply appropriate power according to various operation modes of the electrical equipment.
すなわち、前記電気機器が、必要とする電力の異なる複数の動作モードで動作可能であり、
前記電力情報制御回路は、前記複数の動作モードにおいて必要なモード別電力情報を内部メモリに設定可能に構成されており、
前記電気機器の動作モードが変化したとき、当該動作モードで必要なモード別電力情報を前記電源装置と通信し、前記読み取り回路に読み取らせるように制御する機能を有しているとよい。
That is, the electrical device can operate in a plurality of operation modes with different power requirements,
The power information control circuit is configured to be able to set power information for each mode required in the plurality of operation modes in an internal memory,
When the operation mode of the electrical device changes, it may have a function of controlling the power information for each mode necessary for the operation mode to communicate with the power supply device and read by the reading circuit.
必要とする電力の異なる複数の動作モードとしては、例えば、電源オフ,サスペンド,スタンバイ,省エネルギー稼働又はブート稼働などが例示できる。なお、これらのモードは、電気機器によっても呼び名が異なる場合がある。 Examples of the plurality of operation modes having different power requirements include power off, suspend, standby, energy saving operation, boot operation, and the like. Note that these modes may have different names depending on the electrical equipment.
つまり、電気機器が電源オフ,サスペンドやスタンバイの状態では、待機電力を低く抑えるために低電圧での動作が望ましく、電源装置はそれに応じた電力を供給する。一方、電気機器が始動時やブート動作時には、逆に大きな電力を必要とするので、電源装置はそれに応じた電力を供給する。したがって、電源装置も、電気機器のそのような多様な動作モードに応じた電力を臨機応変に供給できるように構成されているとよい。 That is, when the electrical device is in a power-off, suspend, or standby state, it is desirable to operate at a low voltage in order to keep standby power low, and the power supply device supplies power corresponding thereto. On the other hand, when the electric device is started or booted, a large amount of electric power is required, and the power supply device supplies electric power accordingly. Therefore, the power supply device may be configured to be able to supply electric power according to such various operation modes of the electric device in a flexible manner.
つまり、直流電源システムにおいて、電源装置と各電気機器の電力情報制御回路とは、各電気機器の動作モードが変化したときに、その動作モードで必要なモード別電力情報を通信できるように制御されており、電源装置はその電力情報に基づいて、その動作モードで必要としている電圧値と電流値を有する電力を、その電気機器に供給できるように構成されているとよい。 That is, in the DC power supply system, the power supply device and the power information control circuit of each electrical device are controlled so that when the operation mode of each electrical device changes, the power information for each mode required in the operation mode can be communicated. The power supply device may be configured to be able to supply power having the voltage value and current value required in the operation mode to the electric device based on the power information.
加えて、前述の直流電源システムにおいて、電源装置はさらに故障診断回路を備えているとよい。
すなわち、故障診断回路は、前記接続ケーブルを介して、接続されている前記電気機器の状態を診断する機能を有しているとよい。
In addition, in the above-described DC power supply system, the power supply device may further include a failure diagnosis circuit.
In other words, the failure diagnosis circuit may have a function of diagnosing the state of the electrical device connected via the connection cable.
故障診断回路は、接続ケーブルを介して接続される電気機器の電源回路の動作前診断による情報を、電気的に接続する前に入手して故障診断を行ったり、また接続後に電気機器における通電状態を、リアルタイムに診断する機能を有しているとよい。診断の結果、電気機器に何らかの異常があると判断された場合には、速やかに電力供給を停止し、被害の拡大を防ぐことができる。 The fault diagnosis circuit obtains information from the pre-operation diagnosis of the power supply circuit of the electrical equipment connected through the connection cable before conducting the electrical connection and performs fault diagnosis. It is preferable to have a function of diagnosing the above in real time. As a result of the diagnosis, if it is determined that there is some abnormality in the electrical equipment, the power supply can be stopped immediately and the spread of damage can be prevented.
前述のような構成により、本発明の直流電源システムでは、電気機器が必要とする電力情報を記憶した電力情報制御回路を当該電気機器が備えており、その電力情報に適合する直流電力を出力可能なように制御することができる。 With the configuration as described above, in the DC power supply system of the present invention, the electrical device has a power information control circuit that stores the power information required by the electrical device, and can output DC power suitable for the power information. Can be controlled.
それに加えてさらに、電源装置に、接続ケーブルを介して接続されている前記電気機器における状態を診断する機能を有している故障診断回路を備えていると、電気機器における状態を診断することも可能となる。 In addition, if the power supply device is provided with a failure diagnosis circuit having a function of diagnosing the state of the electrical device connected via the connection cable, the state of the electrical device may be diagnosed. It becomes possible.
また、本発明の直流電源システムでは、複数の電気機器を電源装置に接続するに際して、接続ケーブルを共用化することもできる。
さらに、接続ケーブルにて電力情報の通信が可能な構成を備えていれば、接続ケーブル以外の通信回線を必要としない。
In the DC power supply system of the present invention, a connection cable can be shared when a plurality of electrical devices are connected to the power supply device.
Furthermore, if a configuration that enables communication of power information with a connection cable is provided, a communication line other than the connection cable is not required.
以下に、図面を用いながら、本発明の実施の形態について説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明による直流電源装置の全体構成を示す図である。直流電源装置は、電源装置本体30と、接続ケーブル20と、電気機器10とを含んで構成される。電源装置本体30は、外部から供給される電力を電気機器10が必要とする直流電力に変換し、接続ケーブル20を介して電気機器10に電力を供給するものである。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a DC power supply device according to the present invention. The direct current power supply device includes a power supply device
[電力制御の流れ]
本発明による直流電源装置の特徴の一つは、電源装置に接続される電気機器が必要とする電力情報を、電気機器側から電源装置本体側へ通信・伝達し、電源装置本体は、その電力情報に基づいて電気機器が必要とする電力を生成し、電気機器側に正しくかつ効率良く供給できることにある。
[Flow of power control]
One of the features of the DC power supply device according to the present invention is to communicate and transmit power information required by the electrical equipment connected to the power supply device from the electrical equipment side to the power supply device body side. It is to generate electric power required by an electric device based on information and to supply the electric device side correctly and efficiently.
電気機器10が動作するために必要となる電力情報(動作電圧範囲や最大動作電流など)は、電気機器に内蔵されている電力情報制御回路12に記憶されており、接続ケーブル20の先端のプラグが、電気機器の接続端子に電気的に接続されるか接近すると、電源装置30からの電力情報の読み出し要求により、電力情報制御回路12は、その内部に記憶された電力情報を、接続ケーブル20を通じて電源装置30へと伝達するように制御する。
The power information (operating voltage range, maximum operating current, etc.) necessary for the operation of the
つぎに、伝達された電力情報は、電源装置30内に設けられた読み取り回路35にて読み取られた後、コントローラ36に伝達される。
Next, the transmitted power information is read by the
そして、コントローラ36は、電気機器の電力情報を、DC−DCコンバ−タ等の電力生成回路に適用できるような制御データに変換し、当該制御データによって電力生成回路32を制御し、電気機器10に供給すべき直流電力を供給できるように構成されている。
Then, the
このように、本発明による直流電源装置30の特徴は、電気機器10に供給すべき電力情報を、電気機器10から接続ケーブル20を介して電源装置30に伝達し、その電力情報によって供給すべき直流電力を制御している点にある。つまり、電源装置から電気機器に直流電力を供給するための電力ケーブルと、電気機器が必要とする電源情報を読み出して、電源装置側に伝える信号線は別々ではなく、同一の電源ケーブルを兼用している。
As described above, the DC
例えば、電力伝送は直流であるが、電気機器10の電力情報の読み出しは直流ではなく高周波(例えば、13.56MHzのRF)で行い、周波数帯域を異ならせることによって、電力伝送と信号伝送を分離することができる。もちろん、電力線とは別に、電気機器10の電力情報を送信する信号線を設けてもよい。その場合は、電源回路11の発生する雑音の影響を信号線を伝わる信号が受けないので好ましいが、ケーブル芯線が多くなるのが欠点でもある。
For example, the power transmission is DC, but the power information of the
また、電力情報の読み出しを高周波で行う場合のメリットとしては、非接触で情報を読み出すことも可能となることである。つまり、接続ケーブル20を電気機器に完全に接続しなくても、接続ケーブル20の電気機器10側のプラグを電気機器10の受け側コネクタに近付けただけで、高周波による結合を利用した近接通信(Near-Field Communication:NFC)によって情報を読み出すことも可能となる。これは、RF−IDなどでも用いられている手法と同じである。したがって、接続ケーブル20を電気機器10に電気的に接続する前に、電気機器10の電源情報を読み出すことも可能となり、電気機器への電力供給可否の判断や、電気機器の故障診断をケーブルを接続する直前に行えるようになる。
An advantage of reading power information at a high frequency is that information can be read without contact. That is, even if the
例えば、電源装置30の電力供給能力を超える電気機器10をまさに今、接続しようとしている場合、その接続しようとしている電気機器の電力コネクタに、接続ケーブル20のプラグを近付けただけでそのことが分かるので、ケーブルを接続する前に例えば電源装置30が警報音を発したり、接続ケーブル20のプラグが例えば赤色の点滅光を発するようにして、警告を発するようにすることも可能となる。
For example, when an
また、電気機器が供給すべき電力情報を記憶した電力情報制御回路12を、内蔵しない場合は、電力情報を記憶した電力情報制御回路12を電気機器本体に後から付加することも可能である。このため、電力情報制御回路12に記憶した電力情報は、書き込み可能なROM(EP−ROMなど)やフラッシュメモリなどに格納すると共に、接続ケーブル20のプラグと電気機器10を駆動するための電源回路11とを、電気的に接続可能な例えば図3に示すような変換プラグ50の形態とすることで、電気機器の電力情報を有する電力情報制御回路を後から付加することができる。
Further, when the power
このように構成された直流電源装置30は、家庭用電力線などの商用電源や二次電池など、外部電力源40から供給された電力を、電気機器10の電力情報制御回路12に記憶された電力情報に基づいて変換し、電気機器10に適合した電圧と電流を有する電力を供給する。
The DC
なお、図1に示した直流電源装置30では、外部電力源40として、商用電源による交流電源と二次電池を用いた直流電源を用いた場合を示している。商用電源は、例えば単相や二相のAC100Vでもよいし、単相や三相のAC200Vでもよい。二次電池は、太陽光発電装置など、再生可能エネルギーを使って発電された電力によって充電されてもよい。
In the DC
さらに、電力情報の詳細について説明する。
電気機器に設けられた電力情報制御回路12には、当該電気機器にかかる電力情報として、電力情報の異なる機種毎に固有なIDや、動作可能電圧範囲、定格電流、電気機器の待機電流、突入電流などの最大電流値、タイムスタンプのほか、電気機器のステータスやバッテリーを搭載している電気機器であれば、そのバッテリー情報などをシリアルデータ(2進数)で記憶されていることが好ましい。
Further, details of the power information will be described.
In the power
このような電力情報制御回路は、電気機器の製造者によって予め装置に内蔵されていることが望ましい。なお、電力情報制御回路を内蔵しない既存の電気機器については、図3に示すような電力情報制御回路を内蔵した変換プラグやジョイントプラグなどの形態にて、接続ケーブルと電気機器の電源コネクタを電気的に接続した形態で、電気機器本体に使用者が後付けするとよい。 Such a power information control circuit is desirably built in the apparatus in advance by the manufacturer of the electrical equipment. For existing electrical equipment that does not have a built-in power information control circuit, connect the connection cable and the power connector of the electrical equipment in the form of a conversion plug or joint plug with a built-in power information control circuit as shown in FIG. It is good that a user attaches to an electric equipment main body with the form connected in an automatic manner.
これに限られず、電気機器に固有な電力情報を記録したRF−IDチップを内蔵した電力情報制御回路を電気機器の電源コネクタ近くに貼り付けて、接続ケーブルとの高周波結合によって非接触で電力情報を読み取り、電源装置側に伝えるようになっていてもよい。 Not limited to this, a power information control circuit incorporating an RF-ID chip that records power information unique to an electrical device is attached near the power connector of the electrical device, and power information is contactlessly provided by high-frequency coupling with a connection cable. May be read and communicated to the power supply device side.
その場合、電力情報制御回路に記憶させる電力情報などの書き込みは、市販のRF−IDリーダ/ライタを使用するとよい。ここで、例えばインターネット上に、あらゆる電気機器の電源情報を集めたデータベース(例えば、ホームページとして)を構築しておき、そこにアクセスして、電気機器のメーカーや型番などから機種固有のIDを検索して取得し、その電力情報を設定できるようになっていると、手間もかからず正確な電力情報を得ることができるので、好ましい。 In that case, a commercially available RF-ID reader / writer may be used for writing power information to be stored in the power information control circuit. Here, for example, a database (for example, as a homepage) that collects power supply information of all electrical devices is constructed on the Internet, and the model-specific ID is searched from the manufacturer and model number of the electrical device by accessing the database. Therefore, it is preferable that the power information can be set and the power information can be set, because accurate power information can be obtained without much trouble.
[直流電源装置の構成要素]
つぎに、図1に示した直流電源装置本体30の構成要素について詳細を説明する。
電力変換器31は、外部電力源40から供給された電力を、一次変換するコンバータである。
電力生成回路32は、一次変換された電力を、電気機器10に供給すべき電圧範囲と最大電流の電力に二次変換するコンバータである。
監視回路33は、電力生成回路32が出力する電力を計測すると共に、計測した電力の情報をコントローラ36に伝達する。
直流電源装置30に設けられた読み取り回路35は、接続ケーブル20を介して伝達される電気機器10に内蔵された電力情報制御回路12に記憶された、直流電力の電圧、電流などの電気機器10に供給すべき直流電力に関する情報を読み取るための電子回路である。
出力SW34は、直流電源装置30から接続ケーブル20への直流電力の出力を制御するスイッチである。
[Components of DC power supply]
Next, the components of the DC power supply
The
The
The
The
The
図1に示した直流電源装置30は、複数の電気機器10が接続された場合にも対応できるように、複数系統の電力生成回路32,監視回路33,出力SW34,読み取り回路35を備えていてもよい。
The DC
このように、直流電源装置30において、コントローラ36は、まず電気機器10に設けられた電力情報制御回路12に記憶され、電気機器10に供給すべき電力情報を、接続ケーブル20の電力線を介して、電源装置本体30の読み取り回路35に伝達する。
As described above, in the DC
このようにして、直流電源装置30は、電気機器10に供給すべき電力情報を取得する。さらに、コントローラ36は、読み取った電力情報、すなわち電圧範囲や電流値などから、出力電力を制御するための電圧情報を演算処理し、その電圧情報はコントローラ36に記憶されたデータテーブルから導き出される。
In this way, the DC
また、コントローラ36は、直流電源装置30が出力する電力を常に監視する機能、すなわち監視回路33を備えていることが好ましく、出力電圧と出力電流を常に電気機器の必要とする電力情報と比較演算できるような制御プログラムを有することが好ましい。このように制御することで、電気機器10に対して常に適正な電力供給が図れると共に、以下のようなトラブルに対処することができる。すなわち、電気機器における回路の短絡や開放、あるいは通信異常により電力情報が消失したときにも出力を制御することで、事故を未然に防ぐことができる。
さらに、電気機器の多様な動作モードに対しても、例えば電源オフ,サスペンド,スタンバイ,ブートアップ,通常稼働,省エネルギー稼働又はブート稼働などの動作モードの変化に対しても、それぞれの動作モードに最適な電力制御を行うことで、不要なエネルギーを省きながら電力供給が行える。
The
In addition, for various operation modes of electrical equipment, for example, power-off, suspend, standby, boot-up, normal operation, energy saving operation or boot operation change, it is optimal for each operation mode Power control can be performed while saving unnecessary energy.
続いて、図1に示した直流電源装置の構成について、より具体的に説明する。なお図1では、一例として出力ポートが1ポート設けられている場合について記載しているが、出力ポートの数はこれに限られることはなく、利用する形態によって必要とする数のポートを設けることができる。 Next, the configuration of the DC power supply device shown in FIG. 1 will be described more specifically. In FIG. 1, the case where one output port is provided is described as an example, but the number of output ports is not limited to this, and the required number of ports is provided depending on the form of use. Can do.
直流電源装置本体30に設けられた電力変換器31は、外部から供給される外部電源40が太陽光発電装置や二次電池による直流電源である場合に、後述する次段の可変出力レギュレータである電力生成回路32に入力される電圧を、一例として24VDC〜100VDCの範囲の電圧になるように調整しうる一次レギュレータである。
The
また、電力変換器31は、外部から供給される外部電源40が商用電源100VAC〜240VAC(50/60Hz)の場合に、交流を直流に変換すると共に、変換された直流の電圧を、一例として24VDC〜100VDCの範囲の電圧になるように調整しうる一次レギュレータでもある。
Further, the
直流電源装置本体30では、外部から供給される外部電源40が直流電源又は交流電源のいずれであっても機能するように電力変換器31を備えており、この変換器を介して、前述の一次レギュレータによって所定の電圧に調整された直流電力が、次段の電力生成回路32に接続されている。なお、一次レギュレータが生成する直流電圧の範囲は、電気機器に規定された電圧の範囲よりも高くてもよい。
The DC power supply
電力生成回路32は、一次レギュレータで生成された直流電力を、電気機器10の電力情報に基づき、必要とされる電圧に変換して出力する可変出力レギュレータである。この電力生成回路32は、コントローラ36に接続されており、スイッチング制御や出力制御を受けて動作する。
The
また、電力生成回路32の出力は、監視回路33と、出力SW34を経由して、各出力ポートに接続されている。この出力ポートには、接続ケーブル20のコネクタ部が接続される。
The output of the
監視回路33は、電力生成回路32が生成した電圧値と電流値を計測すると共に、コントローラ36に接続されており、計測した電圧値と電流値の情報を伝達する。コントローラ36は、伝達された電圧値と電流値を演算処理する機能を有している。
The
出力SW34は、接続ケーブル20を介して電気機器10に直流電力を供給するか否かの制御を行う回路である。この出力SW34は、コントローラ36に接続されており、コントローラ36の判断した、直流電力を供給するか否かのオン/オフ制御信号が、デジタル信号又はアナログ信号にて伝達される。
The
読み取り回路35は、接続ケーブル20を介して電気機器10に内蔵された電力情報制御回路12に記憶された電力情報を読み取り取得する機能を有する。取得した電力情報は、接続されたコントローラ36にシリアルデータとして出力される。この読み取り回路35は、電気的な接続端子を介した直接的な電気結合回路による通信にて接続される。電力情報制御回路12から読み取る電力情報とは、電気機器10の有する機種固有IDや、定格電圧範囲,最大電流,待機電流,タイムスタンプなどである。
The
コントローラ36は、読み取り回路35より伝達された電気機器10の有する機種固有IDと、取得した読み取り回路の設定ポート番号を紐付けする機能を有するとよい。
The
また、コントローラ36は、読み取り回路35より伝達された電気機器10の有する定格電圧を、内蔵のフラッシュメモリに記憶された、電圧とDC−DCコンバータ制御データの相関データに照らし合わせて、電力生成回路32に負荷機器10が必要とする電圧と一致するようなデジタル信号又はアナログ信号を生成して伝達する。
The
さらに、コントローラ36は、読み取り回路35より伝達された電気機器10の有する定格電流と待機電流とをレジスタに記憶しておき、電流・電圧計より伝達された電流情報と比較する演算を行う。また、コントローラ36は、読み取り回路35より伝達された電気機器10の有するタイムスタンプを基に、内部レジスタ上で取得開始からクロックカウントを積算し記録していく。これは、負荷機器の接続経過時間を表すと共に、接続ケーブル20の接続が一時的に切断されるような事態が起こった場合を検知する機能となる。
Further, the
加えて、コントローラ36は、電力情報制御回路12に記憶された電力情報を取得した後、接続された電力情報制御回路12に対し、スイッチング制御と出力制御信号を伝達すると共に、これらコンバータ回路が生成した電圧や電流を検定し、所定の条件を満たしていれば、出力SW35へ、出力のオン/オフ制御信号を伝達する。
In addition, after acquiring the power information stored in the power
コントローラ36には、電気機器10の必要とする電力情報と電力生成回路32の制御データの相関を表すデータテーブルが記憶されているとよい。
The
図1に示した直流給電装置では、電気機器を1台接続された場合を例に記載しているが、電源装置の給電ポートを複数設けることで、電気機器を複数制御できてもよい。 In the DC power supply device shown in FIG. 1, the case where one electrical device is connected is described as an example, but a plurality of power supply ports of the power supply device may be provided to control a plurality of electrical devices.
さらに、接続された複数の電気機器それぞれが必要とする電力が異なる場合であっても対応できるように、電源装置30の給電ポート毎に直流給電回路を設けるなど、電源装置30内に複数の直流給電回路を設ければよい。
Further, a plurality of direct currents are provided in the
さらに、複数設定された直流給電回路は完全に独立した回路構成ではなく、各回路が電流を融通しあえるように構成することで、トータルの消費電力を低減したり電力効率向上に寄与できる。 Furthermore, a plurality of set DC power supply circuits do not have completely independent circuit configurations, but can be configured so that each circuit can exchange current, thereby reducing the total power consumption and contributing to improving the power efficiency.
具体的には、接続ケーブルによって接続された複数の電気機器の所要電力範囲が重なっている場合、例えば、所要電力が12〜15Vの電圧範囲で動作し、最大動作電流3Aの電気機器(A)に対して、12V,5Aの電力供給能力のある直流給電回路によって電力が供給されている状態で、新たに接続される電気機器(B)が例えば、9〜12Vの電圧で動作し、最大1Aの電流が流れる電気機器であった場合、そのために2台目の直流給電回路を動作させる必要はなく、先に電力を供給している1台目の直流給電回路の一部の電力を新たに接続された電気機器に充てることができる。こうすることにより、接続されて2台の電気機器に対して、2台の直流給電回路を個別に動作させる場合に比べて、電力効率を改善でき、省エネルギーに寄与できる。 Specifically, when the required power ranges of a plurality of electric devices connected by the connection cable overlap, for example, the electric device (A) having a maximum operating current of 3 A that operates in a voltage range of 12 to 15 V. On the other hand, the electric device (B) to be newly connected operates at a voltage of 9 to 12 V, for example, at a maximum of 1 A while power is supplied by a DC power supply circuit having a power supply capability of 12 V and 5 A. Therefore, it is not necessary to operate the second DC power supply circuit for this purpose, and a part of the power of the first DC power supply circuit that supplies power is newly added. Can be used for connected electrical equipment. By doing so, it is possible to improve power efficiency and contribute to energy saving as compared to the case where two DC power supply circuits are individually operated with respect to two connected electric devices.
[電気機器に内蔵された電力情報制御回路の構成要素]
図2は、電力情報制御回路における通信を行う手段について、その構成を示す図である。
電気機器10が要求する電力を、電源装置30に内蔵された出力SW34から電気機器10を駆動されるための電源回路11に電力を供給するにあたり、それらを接続した+電力線上に電力など低周波数な(直流)信号を通過させるためのチョークコイル38及びチョークコイル14が直列に配置されている。
[Components of power information control circuit built in electrical equipment]
FIG. 2 is a diagram showing the configuration of means for performing communication in the power information control circuit.
When power required by the
また、接続ケーブル20を介したプラス電力線には、電気機器10の必要とする電力情報を高周波信号にて通信するための結合コンデンサ37を介して接続された読み取り回路35と、結合コンデンサ13を介して接続された電力情報制御回路12とが接続される。
Further, a positive power line via the
すなわち、電力供給と通信を同一のプラス電力線を介して行うには、電源装置30から供給する直流電力に高周波である信号、例えば13.56MHzなどの周波数を重畳することとなる。
That is, in order to perform power supply and communication through the same positive power line, a high-frequency signal, for example, a frequency such as 13.56 MHz is superimposed on the DC power supplied from the
重畳された高周波信号は、チョークコイル38,14を通過できないが、結合コンデンサ37,13は通過できるため、それぞれに接続された読み取り回路35と電力情報制御回路12間で通信は可能となる。
さらに高周波信号は、ごく近距離であれば非接触でも通信が可能であるため、接続ケーブル20の電気機器側プラグを、電気機器の電源コネクタに近付けただけで通信が可能となる。いわゆる近接通信により、電源プラグを差し込む前に電気機器の電源情報を読み取ったり、故障診断を行うことも可能となる。
The superimposed high-frequency signal cannot pass through the choke coils 38 and 14, but can pass through the
Furthermore, since the high-frequency signal can be communicated even in a non-contact manner at a very short distance, the communication can be performed only by bringing the electric device side plug of the
読み取り回路35及び電力情報制御回路12とは、それぞれ双方向にて通信が可能な様に送信回路Tx(Transmitter)、受信回路Rx(Receiver)が内蔵されており、電気機器10が必要とする電力情報や、電源装置30の故障や動作異常を接続ケーブル20を介してお互いに通信することができる。
The
電源装置30及び電気機器10から供給される通信信号及び直流電力については、結合コンデンサ34及び結合コンデンサ13が直流電圧のような低周波数の信号を通さない性質であることを利用し、低周波数のみ通過させて高周波数の信号を通さないチョークコイル38及びチョークコイル14を介して電気機器10を駆動するための電源回路11へと供給されることにより、重畳した通信信号及び供給電力が互いに干渉しないように、チョークコイルとコンデンサが最適に設定されている。
For communication signals and DC power supplied from the
なお、通信に使用するシリアルデータは、外来ノイズなどの影響によりデータ欠損が生じたり、電源装置30側と電気機器10側のお互いが発した信号かどうかを区別するために、誤り訂正符号や受け取ったデータのエコーバック機能を付加することで、通信の確定性や安定性を向上させることが好ましい。
Note that serial data used for communication has an error correction code or reception in order to distinguish whether data is lost due to the influence of external noise or the like, or whether the signals are generated by the
通信を司る電力情報制御回路12は、電源装置30側からの電力供給が行われる以前、すなわち接続ケーブル20を繋いだ直後において、電源装置30の読み取り回路35から定期的にエコー信号を発するようにすれば、一般的なIDタグのようにエコー信号を用いて電力情報制御回路12が立ち上がり、電気機器10に必要な電力情報などをエコーバックして通信を確立させることで、電源装置との接続が正常になされたか否かを判断することができる。
The power
さらに電力情報制御回路12は、電気機器10より電気機器の稼働状態を表すステータス情報を常に取得できるようにしておけば、例えば、通常の稼働状態のほかに、サスペンド状態、スタンバイ状態、ブートアップ状態、省エネルギー稼働状態やブート稼働状態、さらには電気機器の故障などの電気機器が各稼働状態において必要とするその時々の電力を、電源装置30に送信し、供給される直流電力を電気機器の状態に合わせ、その時々に最適制御を指示することも可能となる。
Further, if the power
[変換プラグを用いた場合の構成要素]
図3は、電気機器が電力情報制御回路を有しない場合に変換プラグを用いた構成を示す図である。
電気機器10が要求する電力情報を通信するための電力情報制御回路12を電気機器が有しない場合において、通信機能を内蔵した変換プラグ50を接続ケーブル20と電気機器10の間に接続することで、電気機器10が必要とする電力情報を接続ケーブル20を介して電装値30へと伝達することができる。
[Constituent elements when using a conversion plug]
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration using a conversion plug when the electrical device does not have a power information control circuit.
By connecting the
構成としては、結合プラグ又はジョイントの形状をした変換プラグ50に、電力情報を記憶し、その情報を電源装置30と双方向にて通信するための電力情報制御回路12と、高周波信号を通すための結合コンデンサ13と、直流電力のみを通すチョークコイル14と、電力線とその接続端子及び接地(GND)線とその接続端子を内蔵している。
As a configuration, the power information is stored in the
この変換プラグ50は、接続ケーブル20及び電気機器10を電気的に接続できるプラグを両端子に有しており、適時着脱が可能である。
This conversion plug 50 has plugs that can electrically connect the
また、変換プラグ50の端子は、それぞれ接続する対象である接続ケーブル20と電気機器10が決められているので、接続ケーブル20側コネクタをメス(ソケット)形状とし、電気機器10側をオス(プラグ)形状とすることで、誤挿入防止とする工夫がなされている。
In addition, since the
また、使用者が挿入する向きを見誤らないように、変換プラグ50外装部に電力が流れる方向を示す矢印の刻印又はマークを入れることで、電気機器接続時の運用性が向上する。 Moreover, the operability at the time of an electric equipment connection improves by putting the mark or mark of the arrow which shows the direction through which electric power flows into the conversion plug 50 exterior part so that the direction which a user inserts may not be mistaken.
[複数の電気機器を接続した場合の最大効率点動作を構成する要素]
図4は、複数電気機器を接続し直流給電した際に、各出力回路が高効率で稼働する制御動作を示す構成図である。
電源装置30の構成としては、図1で示した構成に加え一例として2系統の電気機器が接続できる構成として説明する。
[Elements constituting maximum efficiency point operation when multiple electrical devices are connected]
FIG. 4 is a configuration diagram illustrating a control operation in which each output circuit operates with high efficiency when a plurality of electrical devices are connected and DC power is supplied.
The configuration of the
各出力回路の電力生成回路32a,32bは、それぞれRLY(リレー)39にて出力が短絡できる構成となっている。
このRLY39は、開閉スイッチの役割をしており、コントローラ36からの制御信号により、任意の電力生成回路の出力を短絡させることができる。
The
The
例として、3系統の出力回路にそれぞれ電気機器10a,電気機器10bが接続され、電気機器10aの要求する電力は5VDC/1A、電気機器10bの要求する電力は5VDC/7Aとした場合、電力生成回路32a,32bの各電流給電能力が、最大7Aで最高効率電流が4Aとした場合について説明する。
As an example, when the
コントローラ36は、各出力回路の読み取り回路35a,35bから伝達された電力情報に基づき電力生成回路32a,32bに制御信号を伝達し、各電気機器10a,10bに適正な電力を供給すると同時に、同一電圧を要求する電気機器10aと10bを検出し、その消費電流量を監視回路33a,33bにて取得する。
The
電気機器10aの消費電流が1Aに対し、電気機器10bが7Aとなることから、コントローラ36は出力回路の電力効率を高めるため、RLY39を制御する信号を出力し、電力生成回路32aと32bの出力を短絡する。
Since the electric current consumption of the
つぎに、コントローラ36は、電力生成回路32a,32bそれぞれに対して最高効率電流となる制御情報を出力することで、制御電力生成回路32aの負荷電流は1Aから4Aと増加し、電力生成回路32bの負荷電流は7Aから4Aに低減し、それぞれの負荷電流は最高効率が得られる4A負荷で稼働することとなり、電源装置30のトータル電力効率が向上する。
Next, the
その状態において、電気機器10a又は10bの動作状態が変化し、その需要電力が減少又は増加した場合、コントローラ36は、各電気機器からのステータス情報及び監視回路33a,33bの情報を演算し、各電力生成回路が最高効率を得られる電流量又はそれに近い電流量となる組み合わせを判断し、電力生成回路32a,32bの制御信号を調整すると共に、場合によってはRLY39を開放させ、電力生成回路32a,32bを単一負荷動作とすることで、電源装置30のトータル電力効率が高いレベルに維持させる制御を行う。
In that state, when the operating state of the
[直流給電動作のフローチャート]
つぎに、図1に示した直流電源装置において、その直流給電動作のフローチャートについて説明する。
図5Aから図5Dは、接続手順及び動作手順を示したフローチャートである。ここでは、電気機器が1台接続された場合を例として説明する。
[Flow chart of DC power supply operation]
Next, a flowchart of the DC power supply operation in the DC power supply device shown in FIG. 1 will be described.
5A to 5D are flowcharts showing a connection procedure and an operation procedure. Here, a case where one electrical device is connected will be described as an example.
まず、図5Aに示した第1フローチャートにしたがって、操作を開始する。
電源装置30に外部電力源40が接続されると(ステップS101)、電源装置30に内蔵された読み取り回路35から、通信を確立するための応答を求めるハンドシェイク信号が、一定間隔で出力ポートから送出される。
この状態は、負荷となる電気機器10の接続がなされるまでの間繰り返され、電源装置30の動作モードとして待機状態を意味する。
First, the operation is started according to the first flowchart shown in FIG. 5A.
When the
This state is repeated until the
ついで、接続ケーブル20が電源装置30の出力ポートと負荷となる電気機器10の入力ポートに接続されると(ステップS102 肯定)、電源装置30の出力ポートから発せられるハンドシェイク信号が、接続ケーブル20を経由して電気機器10へと送出される。
Next, when the
この時点で、接続ケーブル20が電源装置30又は電気機器10のいずれにも接続されていない(ステップS102 否定)状態であった場合、電源装置30とその内蔵回路は待機状態を継続する。図中の[END]は、電源装置30の待機状態又は待機状態への移行を意味している(以下、同様)。
At this time, if the
ハンドシェイク信号が電力情報制御回路12にて受信され、その応答が同じ経路を介して読み取り回路35へと送出され(ステップS103 肯定)、電源装置30に内蔵されたコンントローラー36が通信確立と判断する(図示せず)。
The handshake signal is received by the power
この時点で、読み取り回路35がハンドシェイク信号に対する応答信号が確認できない、又は電力情報制御回路12がハンドシェイク信号を受信できなければ(ステップS103 否定)、電源装置30は待機状態を継続する。
At this time, if the
つぎに、読み取り回路35から電力情報制御回路12に対して[電力情報]を送出するように、リクエスト信号を送出する(ステップS104)。
[電力情報]とは、電気機器10の通常動作モードを表す[定格電圧情報]と[定格電流情報]、機器のスタンバイ状態や休止状態を表す[スタンバイ電流情報]などの電気機器10の動作状態を示す情報である。
スタンバイとは、コンピュータ機器などにおいて作業を一次的に中断する際に、作業状態をRAMなどに保存して電力の消費を抑える動作であり、電力としてはデータ保持のためにRAMへの電力供給などに使われる。
休止とは、作業状態を電力供給無しに保持できるハードディスクなどに記憶する方式であり、最小限度の電力供給となる動作である。
Next, a request signal is sent so that [power information] is sent from the
[Power information] refers to the operating state of the
Standby is an operation that saves the work state in a RAM or the like when the work is temporarily interrupted in a computer device or the like, and suppresses power consumption, such as power supply to the RAM to hold data. Used for.
The pause is a method of storing a work state in a hard disk or the like that can be held without power supply, and is an operation that provides a minimum power supply.
電力情報制御回路12は、読み取り回路35から送出されたリクエスト信号に対して応答信号を返送する(ステップS105 肯定)と共に、電気機器10が必要とする[電力情報]を読み取り回路に送出する(ステップS106)。ついで、読み取り回路35は受信した[電力情報]をコントローラ36へと伝達する(ステップS107)。
The power
この時点で、読み取り回路35がリクエスト信号に対する応答信号が確認できない、又は電力情報制御回路12がリクエスト信号を受信できなければ(ステップS105 否定)、電源装置30は待機状態に移行する。
At this time, if the
図5Bに示したフローチャートに移り、コントローラ36は受信した[電力情報]のシリアルデータ・フォーマットを検定し、正常であれば(ステップS108 肯定)取得した[電力情報]に含まれる[定格電圧情報]を内部レジスタに格納する(ステップS109)。
Moving to the flowchart shown in FIG. 5B, the
このとき、取得した[電力情報]のシリアルデータ・フォーマットに異常があれば(ステップS108 否定)、図5Dに示したフローチャートの出力SW34にオープン信号すなわち出力オフ信号を送り(ステップS140)、[エラー処理1](ステップS141)を実行し、待機状態へと移行する。
[エラー処理1]は、電源装置30の表示器に[電気機器接続解除]、[通信異常]、[接続ケーブル異常]等を示したり、ビープ音やメロディでその異常を使用者に伝えてもよい。
At this time, if there is an abnormality in the serial data format of the acquired [power information] (No at Step S108), an open signal, that is, an output off signal is sent to the
[Error handling 1] may indicate [Electrical device disconnection], [Communication error], [Connection cable error], etc. on the display of the
つぎに、レジスタに格納した[定格電圧情報]を検定し、電源装置30に予め想定し記憶させていた電圧範囲以内であることを確認する(ステップS110 肯定)。 Next, the [rated voltage information] stored in the register is verified, and it is confirmed that it is within the voltage range assumed and stored in the power supply device 30 (Yes in step S110).
このとき、取得した[定格電圧情報]が規定の範囲以内でなかった場合(ステップS110 否定)、図5Dに示したフローチャートの[エラー処理1](ステップS140)を実行し、出力SW34にオープン信号すなわち出力オフ信号を送り、待機状態へと移行する。 At this time, if the obtained [rated voltage information] is not within the specified range (No in step S110), [error processing 1] (step S140) in the flowchart shown in FIG. 5D is executed, and an open signal is output to the output SW34. That is, an output off signal is sent, and a transition is made to a standby state.
ついで、受信した[電力情報]に含まれる[定格電流情報]及び[スタンバイ電流情報]を内部レジスタに格納する(ステップS111)。レジスタに格納した[定格電流情報]を検定し、電源装置30に予め想定し記憶させていた電流範囲以内であることを確認し(ステップS112 肯定)、通信を確立した読み取り回路35とセットになっている電力生成回路チャンネルのNO.を記憶しておく(ステップS113)。
Next, [rated current information] and [standby current information] included in the received [power information] are stored in the internal register (step S111). [Rated current information] stored in the register is verified to confirm that it is within the current range assumed and stored in the power supply device 30 (Yes in step S112), and is set with the
取得した[定格電流情報]が規定の範囲以内でなかった場合(ステップS112 否定)、図5Dに示した出力SW34にオープン信号すなわち出力オフ信号を送り(ステップS140)、フローチャートの[エラー処理1](ステップS141)を実行し、待機状態へと移行する。
If the acquired [rated current information] is not within the specified range (No in step S112), an open signal, that is, an output off signal is sent to the
図5Cに示したフローチャートに移り、通信によりレジスタに取得した[定格電圧情報]に基づき、電力生成回路32を制御して電圧を発生させる(ステップS114)。発生した電圧を監視回路33で計測し、コントローラ36へと伝達する(ステップS115)。
Moving to the flowchart shown in FIG. 5C, the
ついで、伝達された電圧とレジスタに格納された[定格電圧情報]を比較し(ステップS116)、その誤差が所定の範囲内であることが確認できれば(ステップS117 肯定)、出力SW34に信号を送り内部接点をオープンからショートに切り替えて、電圧を接続ケーブルへと出力する(ステップS118)。 Next, the transmitted voltage is compared with the [rated voltage information] stored in the register (step S116), and if it is confirmed that the error is within a predetermined range (Yes in step S117), a signal is sent to the output SW34. The internal contact is switched from open to short, and the voltage is output to the connection cable (step S118).
このとき、電力生成回路32が出力した電圧がレジスタに格納した[定格電圧情報]に対して、所定の誤差以内でなかった場合(ステップS117 否定)は[エラー処理2](ステップS126)を実行し、待機状態へと移行する。
[エラー処理2]は、電源装置30の表示器に[電気機器接続解除]、[電源異常]、[電気機器異常]等を示したり、ビープ音やメロディでその異常を使用者に伝えてもよい。
At this time, if the voltage output from the
[Error processing 2] may indicate [Electrical device disconnection], [Power supply failure], [Electrical device failure], etc. on the display of the
つぎに、電流を監視回路33で計測し、コントローラ36へと伝達する(ステップS119)。
Next, the current is measured by the
ついで、伝達された電流とレジスタに格納された[定格電流情報]を比較し(ステップS120)、その誤差が所定の範囲内であることを確認する(ステップS121 肯定)。 Next, the transmitted current is compared with the [rated current information] stored in the register (step S120), and it is confirmed that the error is within a predetermined range (Yes in step S121).
このとき、出力した電流がレジスタに格納した[定格電流情報]に対して、所定の誤差以内でなかった場合(ステップS121 否定)は[エラー処理2](ステップS126)を実行し、図5Dに示したフローチャートの出力SW34にオープン信号すなわち出力オフ信号を送り(ステップS140)、[エラー処理1](ステップS141)を実行し、待機状態へと移行する。
At this time, if the output current is not within a predetermined error with respect to [rated current information] stored in the register (No in step S121), [error processing 2] (step S126) is executed, and FIG. An open signal, that is, an output off signal is sent to the
つぎに、出力電圧を監視回路33にて計測し、コントローラ36に伝達する(ステップS122)。
Next, the output voltage is measured by the
伝達された電圧とレジスタに格納された[定格電圧情報]を比較し(ステップS123)、その誤差が所定の範囲内であることを確認する(ステップS124 肯定)。 The transmitted voltage is compared with the [rated voltage information] stored in the register (step S123), and it is confirmed that the error is within a predetermined range (Yes in step S124).
このとき、電力生成回路32が出力した電圧がレジスタに格納した[定格電圧情報]に対して、所定の誤差以内でなかった場合は(ステップS124 否定)、コントローラ36が電力生成回路32に電圧補正を実施し(ステップS125)、図5Cに示すフローチャートのステップ119に戻る。
At this time, when the voltage output from the
図5Dに示したフローチャートに移り、出力電流を監視回路33にて計測し、コントローラ36へ伝達する(ステップS133)。
Moving to the flowchart shown in FIG. 5D, the output current is measured by the
ついで、伝達された電流とレジスタに格納された[スタンバイ電流情報]を比較し、その誤差が所定の範囲内であることを確認する(ステップS134 肯定)。ついで、図5Cに示したフローチャートへ移り、読み取り回路35から電力情報制御回路12に対して、[電力情報]の送信をリクエストする(ステップS128)。
Next, the transmitted current is compared with [standby current information] stored in the register, and it is confirmed that the error is within a predetermined range (Yes in step S134). Next, the process proceeds to the flowchart shown in FIG. 5C, and the
電気機器10の電力情報制御回路12から通信応答があれば(ステップS129 肯定)、送信された[電力情報]を読み取り回路35が受信する(ステップS130)。
If there is a communication response from the power
このとき、電力情報制御回路12から通信応答がなければ(ステップS129 否定)、図5Dに示すフローチャートの出力SW34に、オープン信号すなわち出力オフ信号を送り(ステップS140)、[エラー処理1](ステップS141)を実行し、待機状態へと移行する。
At this time, if there is no communication response from the power information control circuit 12 (No in step S129), an open signal, that is, an output off signal is sent to the
つぎに、読み取り回路35からコントローラ36へ[電力情報]が伝達される(ステップS131)。
Next, [power information] is transmitted from the
ついで、コントローラ36は取得した[電力情報]に含まれる[定格電流情報]及び[スタンバイ電流情報]を内部レジスタに格納し(ステップS132)、図5Cに示すフローチャートのステップS119に戻る。
Next, the
ステップS134に戻り、監視回路33が計測し、コントローラ36に伝達された電流とレジスタに格納された[スタンバイ(SB)電流情報]を比較し、その誤差が所定の範囲内でなかった場合(ステップS134 否定)、読み取り回路35から電力情報制御回路12に対して、電気機器10の[ステータス情報]をリクエスト送信する(ステップS135)
Returning to step S134, the
電力情報制御回路12が読み取り回路35から送出されたリクエスト信号に対して応答信号を返送すると(ステップS136 肯定)、[ステータス情報]を読み取り回路35が読み取り(ステップS137)、コントローラ36へ伝達する(ステップS138)。
When the power
ついで、コントローラ36は、電気機器10の状態を表す[ステータス情報]から電気機器10の状態がスタンバイ状態又は休止状態であるのか確認し、そうであるなら(ステップS139 肯定)ステップS133に戻る。
Next, the
[ステータス情報]から、電気機器10がスタンバイ状態又は休止状態でないことが確認されれば(ステップS139 否定)、出力SW34にオープン信号すなわち出力オフ信号を送り(ステップS140)、[エラー処理1](ステップS141)を実行し、待機状態へと移行する。
If it is confirmed from [Status Information] that the
ここで、電源装置と電気機器とを接続する接続ケーブルは、電源装置と電力情報制御回路との通信は、当該接続ケーブルの電力線を使用して行われるように構成されていることが好ましい。
具体的には、接続ケーブルが以下のような構成を備えているとよい。すなわち、空中の様々なノイズ源より飛来する静電誘導ノイズ(静電ノイズ)に対して、ケーブル全体を網状のシールド線で防護し、流れる電流の変化により生ずる電磁誘導ノイズ(誘導ノイズ)に対しては、電力線を2本撚り合わせたツイストペア線とすることで通信信号の品質を高めるとよい。
さらに、電力線に流れる直流電圧と重畳した通信用交流信号を、それぞれ直流電力と通信信号に分離するためのコイル(L)及びコンデンサ(C)が組み込まれた構造とすれば、電源装置と電気機器側のインターフェイス回路を小型化することができる。
Here, it is preferable that the connection cable that connects the power supply device and the electric device is configured such that communication between the power supply device and the power information control circuit is performed using a power line of the connection cable.
Specifically, the connection cable may have the following configuration. In other words, against the electrostatic induction noise (electrostatic noise) flying from various noise sources in the air, the entire cable is protected by a net-like shielded wire, and against the electromagnetic induction noise (inductive noise) caused by changes in the flowing current. Then, it is good to improve the quality of a communication signal by making it the twisted pair wire which twisted two power lines.
Furthermore, if a structure is incorporated in which a coil (L) and a capacitor (C) for separating a communication AC signal superimposed on a DC voltage flowing in a power line into DC power and a communication signal are incorporated, a power supply device and an electric device The side interface circuit can be miniaturized.
また、本発明に用いる接続ケーブルは、接続される電気機器に対して専用のものを準備する必要はなく、共通化を図ることができる。しかし、所望される電圧及び電流の範囲と電気機器の分類から、複数の共通化された接続ケーブルとして標準化するとよい。例えば、電力の大小により、小電力用、中電力用、大電力用など3種類程度の、標準化された接続ケーブルとするとよい。具体的には、供給電力(電流)に合わせた導体の線心径及び絶縁体材料、厚みをJCS(日本電線工業会)などの規格に準拠したケーブルとして、小電力用、中電力用、大電力用などに区分し、標準化する。 Moreover, it is not necessary to prepare a dedicated cable for the electric device to be connected, and the connection cable used in the present invention can be shared. However, it may be standardized as a plurality of common connection cables from the range of desired voltage and current and the classification of electrical equipment. For example, it is good to use the standardized connection cable of about three types, such as for low power, medium power, and high power, depending on the power level. Specifically, the conductor core diameter and insulator material matched to the supplied power (current), and the thickness of the cable conforming to standards such as JCS (Japan Electric Wire Manufacturers Association), for small power, medium power, large Divide into electric power and standardize.
電源装置と電力情報制御回路との通信は、接続ケーブルの電力線及び/又はシールド線を用いて行われるとよい。 Communication between the power supply device and the power information control circuit may be performed using the power line and / or shield line of the connection cable.
電力情報制御回路には、内部に格納される電力情報を、前記電気機器に組み込む際に予め記憶させていてもよいし、インターネットやネットワーク上に設置されたサーバのデータベースから、電力情報を各種通信手段にて取得し、書き換え可能としてもよい。このときの通信手段としては、例えば、Ethernet(登録商標),Bluetooth(登録商標),Wi−Fi、RF−IDなどが挙げられる。 The power information control circuit may store the power information stored therein in advance when it is incorporated into the electrical device, or communicate various power information from a database of a server installed on the Internet or a network. It may be acquired by means and rewritable. Examples of communication means at this time include Ethernet (registered trademark), Bluetooth (registered trademark), Wi-Fi, and RF-ID.
前述したように、本発明による通信・制御回路を内蔵した電気機器と電源装置及び接続ケーブルは、その駆動に必要な直流電力の異なる複数の電気機器を接続しても、電気機器に適した電圧と電流を持つ直流電力を間違えることなく供給でき、電気機器のステータス情報に基づく電力制御が可能であり、産業上、その利用が可能である。さらに、接続ケーブルと電源装置は共通化できるので有用である。 As described above, the electric device, the power supply device, and the connection cable incorporating the communication / control circuit according to the present invention can be connected to a plurality of electric devices having different direct-current power necessary for driving the voltage. DC power having a current and current can be supplied without mistake, and power control based on status information of electrical equipment is possible, which can be used industrially. Furthermore, the connection cable and the power supply device can be shared, which is useful.
10,10a,10b:電気機器
11,11a,11b:電源回路
12,12a,12b:電力情報制御回路
13:結合コンデンサ
14:チョークコイル
20,20a,20b:接続ケーブル
30:電源装置本体
31:電力変換器
32,32a,32b:電力生成回路
33,33a,33b:監視回路
34,34a,34b:出力SW
35,35a,35b:読み取り回路
36:コントローラ
37:結合コンデンサ
38:チョークコイル
39:リレー(RLY)
40:外部電源
DESCRIPTION OF
35, 35a, 35b: reading circuit 36: controller 37: coupling capacitor 38: choke coil 39: relay (RLY)
40: External power supply
Claims (5)
電源装置と、
前記電気機器及び前記電源装置を接続する接続ケーブルと、
を備える直流電源システムにおいて、
前記電気機器は、当該電気機器の動作に必要な電力情報を記憶し当該情報の通信を制御する電力情報制御回路を備え、
前記電源装置は、供給する直流電力の電圧及び電流を制御する電力生成回路と、前記電力情報制御回路と通信可能で、前記電力情報を読み取る読み取り回路とを備え、
前記電力情報制御回路と前記読み取り回路とは、前記接続ケーブルによって通信接続できるようになっており、
前記電力生成回路は、前記読み取り回路によって、前記電力情報制御回路に記憶された前記電力情報を読み取らせて、当該情報に適合する直流電力を出力可能なように制御し、前記電源装置から前記接続ケーブルを介して前記電気機器に電力を供給することを特徴とする直流電源システム。 Electrical equipment that operates on DC power;
A power supply;
A connection cable for connecting the electrical device and the power supply device;
In a DC power supply system comprising:
The electrical device includes a power information control circuit that stores power information necessary for operation of the electrical device and controls communication of the information,
The power supply device includes a power generation circuit that controls a voltage and a current of DC power to be supplied, and a reading circuit that can communicate with the power information control circuit and reads the power information.
The power information control circuit and the reading circuit can be connected for communication by the connection cable,
The power generation circuit controls the power information stored in the power information control circuit to be read by the reading circuit so that DC power suitable for the information can be output, and connected from the power supply device. A DC power supply system that supplies power to the electric device via a cable.
前記直流電源システムは、複数の電力生成回路と出力ポートとを備えており、
複数の前記電気機器が接続される状態において、前記複数の電気機器が必要とする、それぞれの電圧及び電流の情報から、前記複数の電力生成回路の最高効率点を基準にして、前記電力生成路の組み合わせを決定する演算処理回路を有する直流電源回路。 The DC power supply system according to claim 1,
The DC power supply system includes a plurality of power generation circuits and an output port,
In a state where the plurality of electric devices are connected, the power generation path is based on the highest efficiency point of the plurality of power generation circuits based on the information on the voltage and current required by the plurality of electric devices. DC power supply circuit having an arithmetic processing circuit for determining the combination of
前記電気機器が、必要とする電力の異なる複数の動作モードで動作可能であり、
前記電力情報制御回路は、前記複数の動作モードにおいて必要なモード別電力情報を内部メモリに設定可能に構成されており、
前記電気機器の動作モードが変化したとき、当該動作モードで必要なモード別電力情報を前記電源装置と通信し、前記読み取り回路に読み取らせるように制御する機能を有している直流電源システム。 The DC power supply system according to claim 1,
The electrical equipment is operable in a plurality of operation modes with different power requirements;
The power information control circuit is configured to be able to set power information for each mode required in the plurality of operation modes in an internal memory,
A DC power supply system having a function of controlling, when the operation mode of the electrical device is changed, communication of power information for each mode required in the operation mode with the power supply apparatus and reading the read circuit.
前記電源装置は、さらに故障診断回路を備えており、
当該故障診断回路は、前記接続ケーブルを介して、接続されている前記電気機器の状態を診断する機能を有している直流電源システム。 The DC power supply system according to claim 1,
The power supply device further includes a failure diagnosis circuit,
The fault diagnosis circuit is a direct current power supply system having a function of diagnosing the state of the electrical device connected via the connection cable.
前記電気機器の前記電力情報には、前記電気機器固有の個別情報が付加されている直流電源システム。 The DC power supply system according to claim 1,
A DC power supply system in which individual information unique to the electrical device is added to the power information of the electrical device.
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