JP4586587B2 - 給電制御装置、給電装置、及び給電システム - Google Patents

Description

本発明は、電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する複数の給電装置の動作を制御する給電制御装置、及びこの給電装置に関する。そして、このような給電制御装置、及び給電装置を用いた給電システムに関する。

近年、電源供給及び通信に共用される導体線に、この導体線を介して電源電圧に通信信号を重畳させることにより互いに通信可能に構成された複数台の電力線搬送通信装置と、その導体線を介して電力線搬送通信装置に電源供給を行う給電装置とを接続した給電システムが用いられている。このような給電システムでは、１台の給電装置で給電を行うと、給電装置に必要とされる電流容量、すなわち給電装置が出力できる出力電力量を増大させる必要があるためコストが増大したり、給電装置が何らかの異常により給電を停止すると導体線に接続されたすべての電力線搬送通信装置が動作を停止したりするため信頼性を損なう、という不都合がある。そこで、電流容量が小さい安価なＤＣ−ＤＣコンバータを複数並列に接続して給電装置を構成するようにした給電装置が知られている（例えば、特許文献１。）。

しかし、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続した場合、各ＤＣ−ＤＣコンバータの特性ばらつきにより各ＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が等しくならず、一部のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が増大して回路寿命が短縮されたり、給電装置に入力される電力に対する給電装置が出力する電力の比である効率が低下したりするという問題があった。

図１７は、背景技術に係る給電システムの構成を示すブロック図である。図１７に示す給電システム１０１は、導体線１０２と、電力線搬送通信装置である複数の端末装置１０３と、導体線１０２を介して複数の端末装置１０３へ動作用電源電圧を供給する給電装置１０４とを備えている。

給電装置１０４は、外部に接続された商用交流から直流化された電圧や外部接続された例えばバッテリ等の直流電源から出力された直流電圧Ｅを受電し、端末装置１０３の動作用の電源電圧Ｖｏに変換して導体線１０２へ供給する直流電源回路である。給電装置１０４は、上述のような問題を解決するべく、直流電圧Ｅを電源電圧Ｖｏに変換するＤＣ−ＤＣコンバータ１０５，１０６と、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０５，１０６から出力された電流をそれぞれ検出する電流検出部１０７，１０８と、電流検出部１０７，１０８で検出された電流値に基づいて出力電流を等しくするべくＤＣ−ＤＣコンバータ１０５，１０６の動作を制御する制御部１０９とを備えている。

これにより、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを並列に接続して電流容量を確保しつつ、一部のＤＣ−ＤＣコンバータの出力電流が増大して回路寿命が短縮されたり効率が低下したりすることを抑制するようにされている。
特開２００１−９５２３２号公報

ところで、図１７に示す給電システム１０１では、例えば端末装置１０３を増設する場合、消費電流が増大して給電装置１０４の電流容量が不足すると、ＤＣ−ＤＣコンバータを後から増設して給電装置１０４の電流容量を増大させようとしても、制御部１０９が増設されたＤＣ−ＤＣコンバータの動作を制御できないためにＤＣ−ＤＣコンバータを増設して電流容量を増大させることが困難であるという不都合があった。

また、給電システム１０１の信頼性を向上させるためには、給電システム１０１の一部で発生した異常を給電システム１０１全体に波及させないために複数のＤＣ−ＤＣコンバータを分散して配置することが望ましいが、給電装置１０４においては、制御部１０９とＤＣ−ＤＣコンバータ１０５，１０６との間は、導体線１０２とは別の信号線によって制御信号がやり取りされるため、複数のＤＣ−ＤＣコンバータを分散して配置するためには導体線１０２とは別の制御信号用の信号配線を配線するための作業工数や配線コストの増大を招くという不都合があった。

本発明は、このような問題に鑑みて為された発明であり、複数の給電装置における動作状態を均衡させつつ給電装置を分散配置することが容易な給電制御装置、及び給電装置を提供することを目的とする。そして、このような給電制御装置、及び給電装置を用いた給電システムを提供することを目的とする。

上述の目的を達成するために、本発明の第１の手段に係る給電制御装置は、電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する複数の給電装置の動作を制御する給電制御装置であって、前記導体線に接続された各給電装置から、各給電装置が前記導体線へ出力している電流を示す動作情報を、前記導体線を介した通信により受信する受信部と、前記受信部により受信された前記動作情報に基づいて、前記複数の給電装置から前記導体線へ出力されている電流の総和を算出する供給電流量算出部と、前記供給電流量算出部により算出された電流の総和を、前記複数の給電装置に分配するべく各給電装置に割当てる第１の割当部と、前記第１の割当部により各給電装置に割当てられた電流を、当該各給電装置からそれぞれ前記導体線へ出力させる出力電流指示を、前記導体線を介した通信により前記各給電装置へ送信する送信部とを備えることを特徴としている。

また、上述の給電制御装置において、前記第１の割当部は、前記供給電流量算出部により算出された電流の総和を前記各給電装置の供給電流が等しくなるように前記各給電装置に割当てることを特徴としている。

また、上述の給電制御装置において、前記各給電装置における出力電流と効率との関係を示した効率特性情報を記憶する特性情報記憶部をさらに備え、前記第１の割当部は、前記特性情報記憶部に記憶されている前記効率特性情報に基づいて、前記供給電流量算出部により算出された電流の総和を前記各給電装置の効率が等しくなるように前記各給電装置に割当てることを特徴としている。

また、上述の給電制御装置において、前記複数の給電装置における電流容量に関する情報を予め記憶する電源情報記憶部と、前記電源情報記憶部に記憶される電流容量に関する情報に基づき前記複数の給電装置における電流容量の総和を取得すると共に、当該取得した電流容量の総和と前記総和算出部により算出された電流の総和との差分に基づき、前記複数の給電装置の電流容量の範囲内でさらに増加させることができる出力電流量を電流余裕量として算出する電流余裕算出部と、前記電流余裕算出部により算出された電流余裕量を報知する報知部とをさらに備えることを特徴としている。

また、上述の給電制御装置において、前記導体線に接続された各給電装置が前記導体線から取り外される旨の取外し情報を前記導体線を介した通信により取得する取外し処理部をさらに備え、前記第１の割当部は、前記取外し処理部により前記取外し情報が取得された場合に、当該取外し情報を送信した給電装置から前記受信部により受信された前記動作情報で示される電流を、当該取外し情報を送信した給電装置を除く他の給電装置に割当てることを特徴としている。

そして、本発明の第２の手段に係る給電装置は、電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する給電装置であって、前記導体線に接続された前記給電装置の動作を制御する給電制御装置へ、前記給電装置が前記導体線へ出力している電流を示す動作情報を、前記導体線を介した通信により送信する動作情報送信部と、前記給電制御装置から、前記導体線へ供給する電流を指示する出力電流指示を、前記導体線を介した通信により受信する指示受信部と、前記指示受信部により受信された出力電流指示に応じて、前記導体線へ電流を出力する電源部とを備え、前記給電制御装置は、上述のいずれかに記載の給電制御装置であることを特徴としている。

また、本発明の第３の手段に係る給電装置は、電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する給電装置であって、前記導体線に接続された他の給電装置へ、前記導体線へ出力している電流を示す動作情報を、前記導体線を介した通信により送信する動作情報送信部と、前記導体線に接続された他の給電装置から、前記動作情報を前記導体線を介した通信により受信する動作情報受信部と、前記動作情報受信部により受信された前記動作情報に基づいて、前記複数の給電装置から前記導体線へ供給されている電流の総和を算出する供給電流量算出部と、前記供給電流量算出部により算出された電流の総和を、前記複数の給電装置に分配するべく自機の出力電流を決定する第２の割当部と、前記第２の割当部により決定された出力電流を、前記導体線へ出力する電源部とを備えることを特徴としている。

そして、本発明の第４の手段に係る給電システムは、電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する複数の給電装置と、前記給電装置の動作を制御する給電制御装置とを備え、前記給電装置は上述の給電装置であり、前記給電制御装置は上述のいずれかに記載の給電制御装置であることを特徴としている。

さらに、本発明の第５の手段に係る給電システムは、電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する複数の給電装置を備え、前記給電装置は上述の給電装置であることを特徴としている。

このような構成の給電制御装置、給電装置、及びこれを用いた給電システムは、給電装置における動作情報送信部によって導体線へ出力している電流を示す動作情報が、導体線を介した通信により給電制御装置へ送信される。そして、給電制御装置における受信部によって、導体線に接続された各給電装置から各給電装置が導体線へ出力している電流を示す動作情報が導体線を介した通信により受信され、供給電流量算出部によって、動作情報に基づいて複数の給電装置から導体線へ出力されている電流の総和が算出され、第１の割当部によって、この電流の総和が複数の給電装置に分配するべく各給電装置に割当てられる。さらに、第１の割当部により各給電装置に割当てられた電流を各給電装置からそれぞれ導体線へ出力させる出力電流指示が、導体線を介した通信により各給電装置へ送信される。そして、給電装置における指示受信部によって、この出力電流指示が受信され、この出力電流指示に応じて、電源部から導体線へ電流が出力されるので、給電制御装置によって、遠隔に配置された給電装置の出力電流を導体線を介した通信によって制御することができ、複数の給電装置における動作状態を均衡させつつ給電装置を分散配置することが容易となる。

そして、このような構成の給電装置、及びこれを用いた給電システムは、動作情報送信部によって、導体線に接続された他の給電装置へ導体線へ出力している電流を示す動作情報が導体線を介した通信により送信され、動作情報受信部によって、導体線に接続された他の給電装置から動作情報が導体線を介した通信により受信され、供給電流量算出部によって、動作情報受信部により受信された動作情報に基づいて、複数の給電装置から導体線へ供給されている電流の総和が算出され、第２の割当部によって、供給電流量算出部により算出された電流の総和を複数の給電装置に分配するべく自機の出力電流が決定され、電源部によって、第２の割当部により決定された出力電流が導体線へ出力されるので、遠隔に配置された複数の給電装置が導体線を介して互いに自機の動作情報を送受信することにより、給電制御装置を用いることなく複数の給電装置における動作状態を均衡させつつ給電装置を分散配置することが容易となる。

以下、本発明に係る実施形態を図面に基づいて説明する。なお、各図において同一の符号を付した構成は、同一の構成であることを示し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る給電制御装置及び給電装置を用いた給電システムの構成の一例を示すブロック図である。図１に示す給電システム１は、電源供給及び通信に共用される二線で一対の導体線ＬＮに、給電制御装置２と、複数の給電装置３−１，３−２，・・・，３−ｎと、複数の端末装置４（負荷）とが接続されて構成されている。なお、本明細書において、複数の給電装置３−１，３−２，・・・，３−ｎについて総称する場合には添え字を省略した参照符号で示し、個別の構成を指す場合には添え字を付した参照符号で示す。

端末装置４は、例えば、複数の給電装置３によって導体線ＬＮに印加される直流の電源電圧Ｖｏに通信信号を重畳させることにより、他の端末装置４との間で互いに通信可能に構成された電力線搬送通信を行う機器であり、例えば、照明機器、空調装置等の家電機器やセンサ等の電力線搬送通信装置である。そして、端末装置４は、複数の給電装置３から導体線ＬＮを介して供給された直流電源電流により、動作するようになっている。なお、端末装置４は、複数の給電装置３から導体線ＬＮを介して供給された電力により動作する負荷機器であればよく、必ずしも電力線搬送通信装置でなくてもよい。

図２は、図１に示す給電装置３の構成の一例を示すブロック図である。図２に示す給電装置３は、外部に接続された商用交流から直流化された電圧や外部接続された例えばバッテリ等の直流電源から出力された直流電圧Ｅを受電し、端末装置４の動作用の一定の電圧である電源電圧Ｖｏに変換して導体線ＬＮへ出力する直流定電圧電源装置である。給電装置３は、出力電圧を電源電圧Ｖｏで一定に保ちつつ、導体線ＬＮを介して端末装置４へ出力する出力電流を調整することにより、端末装置４へ供給する電力量を調整するようになっている。

給電装置３は、例えば、受信部３１（指示受信部）と、制御部３２（電流制御部）と、電源部３３と、出力電流検出部３４と、記憶部３５と、送信部３６（動作情報送信部）とを備えて構成されている。なお、給電装置３は、直流電圧Ｅを受電して電源電圧Ｖｏに変換するものに限定されず、交流電圧を受電して電源電圧Ｖｏに変換するものであってもよい。

受信部３１は、給電制御装置２により導体線ＬＮの電源電圧に重畳された出力電流指示を示す通信信号を受信して、制御部３２で処理可能な信号形式に変換して出力する受信回路である。制御部３２は、例えばマイクロコンピュータを備えて構成された制御回路部で、受信部３１で受信された通信信号に基づいて、電源部３３の出力電流を調整したり、出力電流検出部３４で検出された電源部３３の出力電流を示す動作情報を送信部３６によって導体線ＬＮを介して給電制御装置２へ送信させたりする。

電源部３３は、外部から供給された直流電圧Ｅを電源電圧Ｖｏに変換して導体線ＬＮへ出力するＤＣ−ＤＣコンバータで、例えば降圧形チョッパ回路等のスイッチング電源回路を用いて構成されており、制御部３２からの制御信号に応じて出力電流を調整する。出力電流検出部３４は、制御部３２からの制御信号に応じて電源部３３から出力された電流を検出すると共に、その電流値を示す動作情報を送信部３６へ出力する。

記憶部３５は、自機に付与された通信アドレス及び自機のＩＤ（identification）情報や、給電制御装置２の通信アドレス等を記憶する記憶部で、例えば不揮発性メモリの一例であるＲＯＭ（Read Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory）や、揮発性メモリの一例であるＲＡＭ（Random Access Memory）等を用いて構成されている。

送信部３６は、出力電流検出部３４から出力された動作情報と記憶部３５に記憶されている自機の通信アドレス及びＩＤ情報とを、電力線搬送通信による通信信号として導体線ＬＮの電源電圧に重畳させて、記憶部３５に記憶されている給電制御装置２の通信アドレス宛に導体線ＬＮを介して送信する。

図３は、図１に示す給電制御装置２の構成の一例を示すブロック図である。図３に示す給電制御装置２は、受信部２１と、電源情報記憶部２２と、特性情報記憶部２３と、送信部２４と、表示部２５（報知部）と、制御情報生成部２６とを備えている。

受信部２１は、給電装置３により導体線ＬＮの電源電圧に重畳された動作情報を示す通信信号を受信し、制御情報生成部２６で処理可能な信号形式に変換して出力する受信回路である。電源情報記憶部２２は、各給電装置３のＩＤ情報と、各給電装置３が正常に出力することができる電流の上限値である電流容量とを対応付けた電源情報を予め記憶する記憶部である。

特性情報記憶部２３は、各給電装置３の出力電流と効率との関係を示した効率特性情報を記憶する記憶部である。効率は、給電装置３に外部から入力される電力に対する給電装置３から導体線ＬＮへ出力される電力の比率であり、例えば、（給電装置３から導体線ＬＮへ出力される電力）／（給電装置３に外部から入力される電力）×１００として、パーセントで表されている。電源情報記憶部２２及び特性情報記憶部２３は、例えば不揮発性メモリの一例であるＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭや、揮発性メモリの一例であるＲＡＭ等を用いて構成されている。

また、電源情報記憶部２２における電源情報や、特性情報記憶部２３における効率特性情報は、例えばユーザがパーソナルコンピュータや専用の設定端末等を、図略のインターフェイス回路を用いて給電制御装置２に接続し、これら設定端末等を用いて予め電源情報記憶部２２及び特性情報記憶部２３に記憶させる構成としてもよい。

送信部２４は、制御情報生成部２６から出力された出力電流指示を、電力線搬送通信による通信信号として導体線ＬＮの電源電圧に重畳させて、各給電装置３へ導体線ＬＮを介して送信する。表示部２５は、例えば液晶表示器を用いた表示装置である。

制御情報生成部２６は、例えば所定の演算処理を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）と、所定の制御プログラムが記録されたＲＯＭと、データを一時的に記録するＲＡＭとを備えて構成され、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、供給電流量算出部２６１、割当部２６２（第１の割当部）、電流余裕算出部２６３、及び取外し処理部２６４として機能する。

次に、上述のように構成された給電システム１の動作について説明する。図４は、給電システム１の動作を説明するための説明図である。図５は、給電制御装置２の動作を説明するためのフローチャートである。図６は、給電装置３の動作を説明するためのフローチャートである。まず、図５を参照して給電制御装置２における制御情報生成部２６からの動作情報要求信号が、送信部２４によって、導体線ＬＮを介して各給電装置３へ送信される（ステップＳ１１）。そうすると、図４に示すように、給電制御装置２から送信された動作情報要求が各給電装置３へ送信され、図６に示すように給電制御装置２からの動作情報要求信号が各給電装置３における受信部３１で受信され、制御部３２へ出力される（ステップＳ２１）。

次に、制御部３２からの制御信号に応じて給電装置３の供給電流が出力電流検出部３４により検出され、その供給電流が動作情報として送信部３６へ出力される。そして、送信部３６によって、出力電流検出部３４からの動作情報が導体線ＬＮを介して給電制御装置２へ送信される（ステップＳ２２）。そうすると、図４に示すように、各給電装置３から送信された動作情報が給電制御装置２へ送信され、図５に示すように各給電装置３からの動作情報が給電制御装置２における受信部２１で受信され、制御情報生成部２６へ出力される（ステップＳ１２）。

次に、供給電流量算出部２６１によって、各給電装置３から導体線ＬＮへ供給されている電流の総和Ｉｓｕｍ１が算出され（ステップＳ１３）、供給電流量算出部２６１により算出された電流の総和Ｉｓｕｍ１を各給電装置３に分配するべく割当部２６２によって、供給電流の平均値Ｉａｖｅが動作目標値として算出される（ステップＳ１４）。

次に、割当部２６２によって、各給電装置３から得られた動作情報で示される供給電流と、平均値Ｉａｖｅとが比較され（ステップＳ１５）、全給電装置３について供給電流が平均値Ｉａｖｅと一致していれば（ステップＳ１５でＹＥＳ）、全給電装置３について効率が等しくなったものとして、処理を終了する。すなわち、各給電装置３における出力電流と効率との関係を示す効率特性情報が、図７に示す効率特性情報２３１のように、すべての給電装置３について同一であれば、全給電装置３について供給電流が平均値Ｉａｖｅと一致、すなわち全給電装置３について供給電流が一致すれば、全給電装置３について効率が等しくなる。

一方、ステップＳ１５において、全給電装置３について供給電流が平均値Ｉａｖｅと一致していなければ（ステップＳ１５でＮＯ）、全給電装置３について効率が等しくなっていないので、割当部２６２によって、供給電流が平均値Ｉａｖｅと一致していない給電装置３について、供給電流をＩａｖｅに近づけるべく出力電流を指示する出力電流指示が、割当部２６２から送信部２４へ出力され、送信部２４によって導体線ＬＮを介して供給電流が平均値Ｉａｖｅと一致していない給電装置３へ送信される（ステップＳ１６）。

そうすると、図４に示すように、給電制御装置２から送信された出力電流指示が各給電装置３へ送信され、図６に示すように給電制御装置２からの出力電流指示が各給電装置３における受信部３１で受信され、制御部３２へ出力される（ステップＳ２３）。そして、制御部３２によって、出力電流指示に応じて電源部３３の出力電流が調整される（ステップＳ２４）。

具体的には、例えば、図７に示すように、給電システム１において符号Ａ，Ｂ，Ｃで示される３台の給電装置３が存在し、初期状態では給電装置Ａは１０００ｍＡ、給電装置Ｂは１００ｍＡ、給電装置Ｃは４００ｍＡの電流を出力している。この場合の各給電装置の出力電流値の平均値Ｉａｖｅは、５００ｍＡとなり、この値が目標値となる（ステップＳ１４）。このとき目標値から出力電流値が離れているほど出力電流の変化量が大きく変化するように、給電装置Ａ，Ｂ，Ｃの出力電流を変化させる。

ここでは、給電装置Ａの電流変化量を最も大きく設定し、例えば１５０ｍＡ減らすようにする。また、給電装置Ｂは１００ｍＡ増やし、給電装置Ｃは５０ｍＡ増やすように出力電流指示を生成する。そして、この出力電流指示が給電装置Ａ，Ｂ，Ｃへ送信され（ステップＳ１６）、給電装置Ａの出力電流は８５０ｍＡ、給電装置Ｂの出力電流は２００ｍＡ、給電装置Ｃの出力電流は４５０ｍＡにされる（ステップＳ２４）。

次に、給電装置Ａ，Ｂ，Ｃは、現在の出力電流を動作情報として給電制御装置２へ送信する（ステップＳ２２）。そして、給電制御装置２における割当部２６２によって、各給電装置３から得られた動作情報で示される供給電流と、平均値Ｉａｖｅとが比較され（ステップＳ１５）、まだ給電装置Ａ，Ｂ，Ｃについて出力電流が平均値Ｉａｖｅと一致していないので（ステップＳ１５でＮＯ）、再び、割当部２６２によって、目標値に対して、給電装置Ａ，Ｂ，Ｃの出力電流を増大又は減少させる制御方向と、電流の変化量とが設定される。

例えば、今、給電装置Ａの出力電流は８５０ｍＡ、給電装置Ｂの出力電流は２００ｍＡ、給電装置Ｃの出力電流は４５０ｍＡにされているから、目標値に対する差分は、給電装置Ａ、給電装置Ｂ、給電装置Ｃの順に大きいため、割当部２６２によって、給電装置Ａの出力電流を１５０ｍＡ減らし、給電装置Ｂの出力電流を１００ｍＡ増やし、給電装置Ｃの出力電流を５０ｍＡ増やすべく、出力電流指示が生成される。

そして、この出力電流指示が給電装置Ａ，Ｂ，Ｃへ送信され（ステップＳ１６）、給電装置Ａの出力電流は７００ｍＡ、給電装置Ｂの出力電流は３００ｍＡ、給電装置Ｃの出力電流は５００ｍＡにされる（ステップＳ２４）。

次に、給電装置Ａ，Ｂ，Ｃは、現在の出力電流を動作情報として給電制御装置２へ送信する（ステップＳ２２）。そして、給電制御装置２における割当部２６２によって、各給電装置３から得られた動作情報で示される供給電流と、平均値Ｉａｖｅとが比較され（ステップＳ１５）、給電装置Ｃについて出力電流が平均値Ｉａｖｅと一致し、他の給電装置Ａ，Ｂについては出力電流が平均値Ｉａｖｅと一致していないので（ステップＳ１５でＮＯ）、再び、割当部２６２によって、目標値に対して、給電装置Ａ，Ｂの出力電流を増大又は減少させる制御方向と、電流の変化量とが設定される。

そうすると、今、給電装置Ａの出力電流は７００ｍＡ、給電装置Ｂの出力電流は３００ｍＡであるから、目標値に対する差分はいずれも２００ｍＡで等しいので、割当部２６２によって、給電装置Ａの出力電流を１００ｍＡ減少させ、給電装置Ｂの出力電流を１００ｍＡ増大させるべく、出力電流指示が生成される。そして、この出力電流指示が給電装置Ａ，Ｂへ送信され（ステップＳ１６）、給電装置Ａ，Ｂ，Ｃの出力電流はすべて５００ｍＡにされる結果、すべての給電装置Ａ，Ｂ，Ｃの効率が等しくされる。

これにより、給電制御装置２によって、遠隔に配置された給電装置３の出力電流を導体線ＬＮを介した電力線搬送通信によって制御することができるので、複数の給電装置３における動作状態、すなわち出力電流及び効率を均衡させつつ給電装置３を給電システム１において容易に分散配置することができる。

なお、ステップＳ１６において、割当部２６２は、出力電流が平均値Ｉａｖｅと一致していない給電装置３に出力電流を割り当てる際に、当該給電装置３の電流容量を電源情報記憶部２２から読み出して、各給電装置３の電流容量を超えない範囲で出力電流を割り当てることが望ましい。これにより、給電装置３が電流容量を超えて、過電流出力状態で動作することが抑制される。

また、給電制御装置２は、図８に示すように、ステップＳ１７において、電流余裕算出部２６３によって、電源情報記憶部２２に記憶されている各給電装置３の電流容量の総和Ｉｓｕｍ２が算出され（ステップＳ１７）、電流容量の総和Ｉｓｕｍ２から供給電流の総和Ｉｓｕｍ１を減算した値が電源余裕量Ｉｘとして算出され、電源余裕量Ｉｘを示すデータが表示部２５へ出力され（ステップＳ１８）、表示部２５によって、電源余裕量Ｉｘが表示される（ステップＳ１９）ようにしてもよい。

これにより、ユーザは、例えば給電システム１に端末装置４を追加する際に、給電システム１における電流容量の総和の範囲内で現状よりも増加させることができる電流供給量を表示部２５により電源余裕量Ｉｘとして知ることができるので、ユーザは、追加する端末装置４の消費電流が電源余裕量Ｉｘを超えないことを確認してから端末装置４を給電システム１に追加することができる。なお、電源情報記憶部２２には、予め電流容量の総和Ｉｓｕｍ２を記憶させておく構成としてもよい。

また、給電システム１において、給電装置３及び端末装置４の数が増減された場合には、導体線ＬＮに供給される電源電圧Ｖｏを一定に保つべく各給電装置３の導体線ＬＮへの出力電流が変化する。そこで、各給電装置３における制御部３２は、出力電流検出部３４により検出される電流値が変化した場合、その電流値を動作情報として送信部３６により導体線ＬＮを介して給電制御装置２へ送信させるようにしてもよい。そして、再び給電制御装置２及び給電装置３によって、ステップＳ１２〜Ｓ１６、及びステップＳ２２〜Ｓ２４の処理が繰り返されることにより、給電装置３及び端末装置４の数が増減された場合であっても、複数の給電装置３による出力電流及び効率を均衡させることができる。

また、給電装置３は、例えばユーザが当該給電装置３の取外しを指示する図略の操作スイッチを備え、当該操作スイッチによってユーザによる操作入力が受け付けられた場合に、当該給電装置３が導体線ＬＮから取り外される旨の取外し情報と、出力電流検出部３４で検出された出力電流を示す動作情報とを、送信部３６によって導体線ＬＮを介して給電制御装置２へ送信させるようにしてもよい。

そして、給電制御装置２において、受信部２１によって取外し情報と動作情報とが受信されると、取外し処理部２６４によって、当該受信された動作情報により示される出力電流を他の給電装置３に振り分けるべく割当部２６２が起動され、割当部２６２によって、当該取外し情報を送信した給電装置３を除外した他の給電装置３についてステップＳ１４における平均値Ｉａｖｅが再計算され、ステップＳ１５以降の処理が繰り返されることにより、当該取外し情報を送信した給電装置３を除外した他の給電装置３による導体線ＬＮを介した端末装置４への電流供給が、効率を均衡させつつ行われる。そして、当該取外し情報を送信した給電装置３を除外した他の給電装置３への出力電流の割当てが完了すると、取外し処理部２６４によって、当該取外し情報を送信した給電装置３を取外し可能である旨の表示が、表示部２５により表示される。

これにより、ユーザは、表示部２５に表示される給電装置３を取外し可能である旨の表示を確認し、給電システム１から給電装置３を取り外しても端末装置４への電流供給を維持できる状態になってから、給電装置３を取り外すことができるので、給電システム１から給電装置３を取り外す際の電流供給状態を安定化させることができる。

なお、各給電装置３における出力電流と効率との関係を示す効率特性情報が、すべての給電装置３について同一であって、全給電装置３について供給電流を一致させることにより全給電装置３について効率を均衡させる例を示したが、各給電装置３の効率特性情報が異なっていてもよい。

例えば、各給電装置３の効率特性情報が異なっている場合は、例えば各給電装置３の効率特性情報を予め特性情報記憶部２３に記憶しておき、割当部２６２は、ステップＳ１２において各給電装置３から受信した動作情報と、特性情報記憶部２３に記憶されている効率特性情報とに基づいて各給電装置３の効率を求め、各給電装置３のうち相対的に効率が低いものを効率を向上させるように出力電流を変化させ、各給電装置３のうち相対的に効率が高いものを効率を低下させるように出力電流を変化させ、これをすべての給電装置３の効率が一致するまで繰り返すことにより、全給電装置３について効率を均衡させるようにしてもよい。

また、ステップＳ１１において、給電制御装置２が動作情報要求を送信してから給電装置３の動作情報が給電制御装置２へ送信される例を示したが、例えば、給電装置３は、給電制御装置２の動作情報要求を待つことなく、所定の時間間隔で定期的に動作情報を給電制御装置２へ送信するようにしてもよい。

（第２実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態に係る給電制御装置及び給電装置を用いた給電システムについて説明する。図９は、本発明の第２の実施形態に係る給電装置を用いた給電システムの構成の一例を示すブロック図である。図９に示す給電システム１ａは、図１に示す給電システム１とは、給電制御装置２を備えず、給電装置３の代わりに給電装置３ａを備える点で異なる。図１０は、給電装置３ａの構成の一例を示すブロック図である。図１０に示す給電装置３ａは、図２に示す給電装置３とは、電源情報記憶部２２、特性情報記憶部２３、表示部２５、及び制御情報生成部２６ａをさらに備える点で異なる。また、電源情報記憶部２２には、各給電装置３ａのＩＤ情報と電流容量とに加えて、各給電装置３ａの優先順位が対応付けられて記憶されている。また、制御情報生成部２６ａは、制御情報生成部２６と同様、供給電流量算出部２６１、図略の割当部２６２ａ（第２の割当部）、電流余裕算出部２６３、及び取外し処理部２６４を備えている。

その他の構成は図２に示す給電装置３と同様であるのでその説明を省略し、以下本実施形態の特徴的な動作について説明する。図１１は、給電システム１ａの動作を説明するための説明図である。図１１において、給電装置３ａ−１の優先順位が最も高く、以降、参照符号の添え字が大きくなるほど、優先順位が低く設定されている。なお、以降の説明において、説明の簡単のため、優先順位が最も高い給電装置３ａを給電装置３ａ−Ｃと称し、これを基準電源と称する。また、優先順位が最も低い給電装置３ａを給電装置３ａ−Ｂと称し、残りの他の給電装置３ａを給電装置３ａ−Ａと称する。

図１２は、給電装置３ａ−Ｃの動作を説明するためのフローチャートである。図１３は、給電装置３ａ−Ａの動作を説明するためのフローチャートである。図１４は、給電装置３ａ−Ｂの動作を説明するためのフローチャートである。なお、同様の動作には同じステップ番号を付し、その説明を省略する。

まず、図１２、図１３、図１４を参照して給電装置３ａ−Ｃ，３ａ−Ａ，３ａ−Ｂにおいて、それぞれ供給電流量算出部２６１からの制御信号に応じて電源部３３の出力電流が出力電流検出部３４により検出され、その出力電流が動作情報として送信部３６へ出力される。そして、送信部３６によって、出力電流検出部３４からの動作情報が導体線ＬＮを介して他の全ての給電装置３ａへ送信される（ステップＳ１０１）。

次に、給電装置３ａ−Ｃ，３ａ−Ａ，３ａ−Ｂにおいて受信部３１（動作情報受信部）によって、他の全ての給電装置３ａから送信された動作情報が受信され、供給電流量算出部２６１へ出力される（ステップＳ１０２）。そして、供給電流量算出部２６１によって、取得された動作情報に基づき自機を含む全ての給電装置３ａの供給電流の総和Ｉｓｕｍ１が算出される（ステップＳ１０３）。

次に、給電装置３ａ−Ｃにおいて、割当部２６２ａによって、総和Ｉｓｕｍ１に基づき自機の出力電流が決定される。具体的には、例えば、割当部２６２ａによって、総和Ｉｓｕｍ１を給電装置３ａの台数で除した平均電流Ｉａｖｅが算出されて制御部３２へ出力され、制御部３２によって、電源部３３の出力電流が平均電流Ｉａｖｅに設定される（ステップＳ１０４）。

次に、割当部２６２ａからの制御信号に応じて電源部３３の出力電流が出力電流検出部３４により検出され、その出力電流が変更動作情報として送信部３６へ出力される。そして、送信部３６によって、変更動作情報が導体線ＬＮを介して他の全ての給電装置３ａへ送信される（ステップＳ１０５）。

以下、ステップＳ１０６〜Ｓ１０８の動作は、図８におけるステップＳ１７〜Ｓ１９と同様であるので、その説明を省略する。

次に、図１３を参照して、給電装置３ａ−Ａにおいて、受信部３１によって、他の給電装置３ａから送信された変更動作情報が受信され、割当部２６２ａへ出力される（ステップＳ２０１）。そして、割当部２６２ａによって、電源情報記憶部２２に記憶されている優先順位が参照され、自機よりも優先順位が高い給電装置３ａの変更動作情報が全て受信されたか否かが確認され（ステップＳ２０２）、自機よりも優先順位が高い給電装置３ａの変更動作情報が全て受信された場合（ステップＳ２０２でＹＥＳ）、自機の出力電流を変更する順番になったと判断されて自機の出力電流を調整するべくステップＳ２０３へ移行する一方、自機よりも優先順位が高い給電装置３ａの変更動作情報がまだ全て受信されていない場合（ステップＳ２０２でＮＯ）、自機よりも優先順位が高い給電装置３ａにおいて出力電流の変更動作が終了し、変更動作情報が受信されるのを確認するべく再びステップＳ２０１へ移行する。

次に、ステップＳ２０３において、割当部２６２ａによって、基準電源と効率が等しくなるように出力電流が調整され、その電流値が固定される（ステップＳ２０３）。具体的には、例えば、割当部２６２ａによって、特性情報記憶部２３に記憶されている効率特性情報、例えば図１５に示す効率特性情報２３１が参照され、基準電源である給電装置３ａ−Ｃから受信した変更動作情報で示される電流値に対応する効率が取得される。図１５において、給電装置３ａ−Ｃ，３ａ−Ａ，３ａ−Ｂを、それぞれ符号Ａ，Ｂ，Ｃで表している。

例えば、図１５に示すように、基準電源である給電装置３ａ−Ｃから受信した変更動作情報で示される電流値が５００ｍＡ、給電装置３ａ−Ａの出力電流が現状９００ｍＡであれば、割当部２６２ａによって、効率特性情報２３１から基準電源の出力電流５００ｍＡに対応する効率が目標効率として読み取られ、その目標効率に対応する出力電流が５００ｍＡとして取得される。そして、割当部２６２ａによって、出力電流を目標効率に対応する出力電流５００ｍＡにさせる制御信号が制御部３２へ出力され、制御部３２によって電源部３３の出力電流が５００ｍＡにされると共に電流値が固定される（ステップＳ２０３）。

以上、ステップＳ２０１〜Ｓ２０３の処理により、給電装置３ａ−Ｃと給電装置３ａ−Ａとの効率を一致させることができる。以下、ステップＳ１０５〜Ｓ１０８の動作は、図１２における給電装置３ａ−Ｃの動作と同様であるので、その説明を省略する。

次に、図１４を参照して、最も優先順位の低い給電装置３ａ−Ｂにおいて、受信部３１によって、他の給電装置３ａから送信された変更動作情報が受信され、割当部２６２ａへ出力される（ステップＳ３０１）。そして、割当部２６２ａによって、電源情報記憶部２２に記憶されている他の給電装置３ａのＩＤ情報が参照され、給電システム１ａにおける他の全ての給電装置３ａの変更動作情報が受信されたか否かが確認され（ステップＳ３０２）、他の給電装置３ａの変更動作情報が全て受信された場合（ステップＳ３０２でＹＥＳ）、自機の出力電流を変更する順番になったと判断されて自機の出力電流を調整するべくステップＳ３０３へ移行する一方、他の全ての給電装置３ａの変更動作情報が受信されていなければ（ステップ３０２でＮＯ）、他の全ての給電装置３ａにおいて出力電流の変更動作が終了し、変更動作情報が受信されるのを確認するべく再びステップＳ３０１へ移行する。

次に、ステップＳ３０３において、割当部２６２ａによって、他の全ての給電装置３ａから受信した変更動作情報に基づいて、出力電流調整後における他の給電装置３ａの供給電流の総和Ｉｓｕｍ３が算出され（ステップＳ３０３）、自機の出力電流ＩｏｕｔがＩｓｕｍ１−Ｉｓｕｍ３として決定され、出力電流Ｉｏｕｔを出力させる出力電流指示が制御部３２へ出力され、制御部３２によって、電源部３３の出力電流がＩｏｕｔにされる（ステップＳ３０４）。

具体的には、例えば、図１５に示すように、初期状態における給電装置３ａ−Ｃ，３ａ−Ａ，３ａ−Ｂの出力電流の総和Ｉｓｕｍ１が１５００ｍＡであって、他の給電装置３ａ−Ｃ，３ａ−Ａから受信した変更動作情報で示される出力電流の総和Ｉｓｕｍ３が１０００ｍＡであれば、給電装置３ａ−Ｂの出力電流Ｉｏｕｔは５００ｍＡとされ、給電装置３ａ−Ｃ，３ａ−Ａ，３ａ−Ｂの出力電流及び効率が一致する。

なお、優先順位の高い給電装置３ａから順に出力電流を決定すると、図１６に示すように、最後に出力電流が決定される給電装置３ａ−Ｂは、他の給電装置３ａとは異なる効率で動作する場合もあるが、給電装置３ａ−Ｂを除く他の給電装置３ａは、同一の効率で動作させることができるので、給電システム１ａ全体として、ほぼ給電装置３ａの効率を均衡させることができる。

また、最も優先順位が低い給電装置３ａ−Ｂは、ステップＳ３０１〜Ｓ３０４において、他の給電装置３ａにおける出力調整後の供給電流の総和を算出してから自機の出力電流Ｉｏｕｔを算出し、出力する代わりに、例えば常時導体線ＬＮに供給される電源電圧Ｖｏを一定に保つ定電圧電源として動作し、他の給電装置３ａの出力電流が変化することによる電源電圧Ｖｏの変化を吸収するように自機の出力電流Ｉｏｕｔを変化させるようにしてもよい。

これにより、遠隔に配置された複数の給電装置３ａが導体線ＬＮを介して互いに自機の動作情報を送受信することにより、給電制御装置２を用いることなく複数の給電装置３における動作状態、すなわち出力電流及び効率を均衡させつつ給電装置３ａを給電システム１において容易に分散配置することができる。

本発明の第１の実施形態に係る給電制御装置及び給電装置を用いた給電システムの構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す給電装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す給電制御装置の構成の一例を示すブロック図である。 図１に示す給電システムの動作を説明するための説明図である。 図１に示す給電制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図１に示す給電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 効率特性情報の一例を示すグラフである。 図１に示す給電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 本発明の第２の実施形態に係る給電装置を用いた給電システムの構成の一例を示すブロック図である。 図９に示す給電装置の構成の一例を示すブロック図である。 図９に示す給電システムの動作を説明するための説明図である。 図９に示す給電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図９に示す給電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図９に示す給電装置の動作を説明するためのフローチャートである。 図９に示す給電装置の動作を説明するための説明図である。 図９に示す給電装置の動作を説明するための説明図である。 背景技術に係る給電システムの構成を示すブロック図である。

符号の説明

１，１ａ 給電システム
２ 給電制御装置
３，３ａ 給電装置
４ 端末装置
２１ 受信部
２２ 電源情報記憶部
２３ 特性情報記憶部
２４ 送信部
２５ 表示部
２６，２６ａ 制御情報生成部
３１ 受信部
３２ 制御部
３３ 電源部
３４ 出力電流検出部
３５ 記憶部
３６ 送信部
２６１ 供給電流量算出部
２６２ 割当部
２６３ 電流余裕算出部
２６４ 取外し処理部

Claims (6)

1. 電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する複数の給電装置の動作を制御する給電制御装置であって、
   前記導体線に接続された各給電装置から、各給電装置が前記導体線へ出力している電流を示す動作情報を、前記導体線を介した通信により受信する受信部と、
   前記受信部により受信された前記動作情報に基づいて、前記複数の給電装置から前記導体線へ出力されている電流の総和を算出する供給電流量算出部と、
   前記供給電流量算出部により算出された電流の総和を、前記複数の給電装置に分配するべく各給電装置に割当てる第１の割当部と、
   前記第１の割当部により各給電装置に割当てられた電流を、当該各給電装置からそれぞれ前記導体線へ出力させる出力電流指示を、前記導体線を介した通信により前記各給電装置へ送信する送信部と、
   前記各給電装置における出力電流と効率との関係を示した効率特性情報を記憶する特性情報記憶部とを備え、
   前記第１の割当部は、前記特性情報記憶部に記憶されている前記効率特性情報に基づいて、前記供給電流量算出部により算出された電流の総和を前記各給電装置の効率が等しくなるように前記各給電装置に割当てること
   を特徴とする給電制御装置。
2. 電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する複数の給電装置の動作を制御する給電制御装置であって、
   前記導体線に接続された各給電装置から、各給電装置が前記導体線へ出力している電流を示す動作情報を、前記導体線を介した通信により受信する受信部と、
   前記受信部により受信された前記動作情報に基づいて、前記複数の給電装置から前記導体線へ出力されている電流の総和を算出する供給電流量算出部と、
   前記供給電流量算出部により算出された電流の総和を、前記複数の給電装置に分配するべく各給電装置に割当てる第１の割当部と、
   前記第１の割当部により各給電装置に割当てられた電流を、当該各給電装置からそれぞれ前記導体線へ出力させる出力電流指示を、前記導体線を介した通信により前記各給電装置へ送信する送信部と、
   前記複数の給電装置における電流容量に関する情報を予め記憶する電源情報記憶部と、
   前記電源情報記憶部に記憶される電流容量に関する情報に基づき前記複数の給電装置における電流容量の総和を取得すると共に、当該取得した電流容量の総和と前記総和算出部により算出された電流の総和との差分に基づき、前記複数の給電装置の電流容量の範囲内でさらに増加させることができる出力電流量を電流余裕量として算出する電流余裕算出部と、
   前記電流余裕算出部により算出された電流余裕量を報知する報知部と
   を備えることを特徴とする給電制御装置。
3. 前記第１の割当部は、前記供給電流量算出部により算出された電流の総和を前記各給電装置の供給電流が等しくなるように前記各給電装置に割当てること
   を特徴とする請求項１又は２記載の給電制御装置。
4. 前記導体線に接続された各給電装置が前記導体線から取り外される旨の取外し情報を前記導体線を介した通信により取得する取外し処理部をさらに備え、
   前記第１の割当部は、前記取外し処理部により前記取外し情報が取得された場合に、当該取外し情報を送信した給電装置から前記受信部により受信された前記動作情報で示される電流を、当該取外し情報を送信した給電装置を除く他の給電装置に割当てること
   を特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の給電制御装置。
5. 電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する給電装置であって、
   前記導体線に接続された前記給電装置の動作を制御する給電制御装置へ、前記給電装置が前記導体線へ出力している電流を示す動作情報を、前記導体線を介した通信により送信する動作情報送信部と、
   前記給電制御装置から、前記導体線へ供給する電流を指示する出力電流指示を、前記導体線を介した通信により受信する指示受信部と、
   前記指示受信部により受信された出力電流指示に応じて、前記導体線へ電流を出力する
   電源部と
   を備え、
   前記給電制御装置は、請求項１〜４のいずれかに記載の給電制御装置であること
   を特徴とする給電装置。
6. 電源供給及び通信に共用される導体線を介して負荷へ電源電流を供給する複数の給電装置と、
   前記給電装置の動作を制御する給電制御装置と
   を備え、
   前記給電装置は請求項５記載の給電装置であり、
   前記給電制御装置は請求項５記載の給電制御装置であること
   を特徴とする給電システム。

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