JP5735828B2 - 通信モジュールを含む配電変圧器を備えたシステム - Google Patents
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Description
本発明の各実施形態は一般的には、配電変圧器に関し、さらに具体的には、１又は複数の電気的装置に情報を中継することが可能な配電変圧器に関する。
人口が増大するにつれて、一般にエネルギ消費も増大する。一般的には、電力供給網が、それぞれの消費者又は顧客に電気的エネルギを与える容量を有する。しかしながら、電力供給網が推奨容量を超えて動作し始める場合が間々ある。この状況は典型的には、電気的供給が負荷需要を満たし得ないときに生ずる。例えば、温暖な地域での夏期月間には、エアコン等によって生み出される負荷需要のため、供給網が推奨負荷容量を上回って動作し得る。
この過大な負荷需要は、供給網に対して不利な影響を有し得る。例えば、供給網全体についての「大域的」規模では、供給網の障害が生じて、この供給網に頼っている多数の人口が一定期間にわたり電力を利用することができなくなる場合がある。
より小規模でも、不利な影響は起こり得る。例えば、エネルギを１又は複数の消費者へ供給する変圧器が、当該変圧器が属する供給網が健全なままであっても過負荷になる場合がある。かかる状況では、過負荷になった変圧器が故障して、それぞれの消費者が一定期間にわたり電力を利用することができなくなる場合がある。
従って、所望に応じて変圧器及び／又は電力供給網に加わる負荷を低減する装置及び方法を提供することができると望ましい。
本発明の一観点によれば、システムが、通信モジュールを有する配電変圧器を含んでいる。この配電変圧器は、高電圧配電線からの第一の高電圧電気を第一の低電圧電気へ変換して、第一の低電圧電気を低電圧線に沿って電気的装置に伝えるように構成されている。通信モジュールは、負荷低減要求を低電圧線に沿って電気的装置へ送信するように構成されている。
本発明のもう一つの観点によれば、電気的システムを製造する方法を提供する。この方法は、高電圧配電線からの高電圧電気を降圧させて、電気的装置に給電するように降圧後の電気を低電圧線に沿って伝えることが可能な配電変圧器を組み立てるステップを含んでおり、高電圧配電線は、低電圧線よりも高い電圧の電気を伝達するように構成されている。この方法はまた、電気的装置によって配電変圧器から引き出される負荷を低下させる要求を低電圧線に沿って電気的装置に伝えるように構成されている通信モジュールを、配電変圧器及び低電圧線に結合するステップを含んでいる。
本発明のもう一つの観点によれば、配電変圧器と、該配電変圧器に結合された通信システムとを含む装置を提供する。配電変圧器は、高電圧配電線から受けた電気を降圧させて、降圧後の電気を低電圧電力線を介して電気的装置に与えるように構成されている。通信システムは、配電変圧器に加わる負荷を低下させる要求を低電圧線に沿って電気的装置に伝達するように構成されている。
他の様々な特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
図面は、本発明を実施するために現状で思量される各実施形態を示す。
本発明の一実施形態による拡張型変圧器のブロック図である。
本発明のもう一つの実施形態による拡張型変圧器のブロック図である。
本発明の一実施形態による図２の通信モジュールのブロック図である。
本発明の一実施形態による仲介電気的装置のブロック図である。
本発明の一実施形態による拡張型変圧器と電気装置との間でエネルギ伝達を行なう手法の流れ図である。
発電施設又は発電システムは一般的には、高電圧電気を配電線に沿って住宅顧客及び／又は事業顧客に届ける。この高電圧電気はしばしば、数キロボルト程度である。一般的には、消費の点において又は消費の点の近くでは、エネルギが１又は複数の低電圧線を介して消費者に運ばれる前に、配電線の高電圧エネルギが降圧配電変圧器によって相対的に低い実用電圧エネルギに降圧される。しばしば、これらの配電変圧器は、地上から何フィートもの高さで電柱に配置されたり、屋外で地上の構造支持板に載せた安全遮蔽容器に配置されたり、地下に配置されたり、屋内で安全遮蔽容器に収納して配置されたりする。
一般的には、配電変圧器の低電圧側と、配電変圧器から電力を受ける電気的装置との間のあらゆる電圧降下を最小化すると有利である。このようなものとして、一般的には、低電圧線に沿って線距離単位当たりの電圧降下が存在するので、配電変圧器は典型的には、調節及び経済的制約のため可能な限りエネルギ消費の点の近くに配置される。
調節及び経済的制約を考慮して、配電変圧器はしばしば可能な限りエネルギ消費の点の近くに配置されるため、配電変圧器の位置はまた、電気的装置の位置の良好な近似を与える。すなわち、配電変圧器から電力を受けるように接続される電気的装置は一般的には、配電変圧器の近くに配置されている。
従って、配電変圧器の位置は、消費者又は電気装置の近似的な位置を与えることができる。さらに、配電変圧器はまた、消費者負荷を管理し得る節点ともなり得る。部分的には配電変圧器の位置のため、配電変圧器は電力供給網への入口点とも考えられ得る。すなわち、配電変圧器を介して、消費者は一般的には、高電圧配電線のエネルギを入手することを許される。このようなものとして、多くの消費者が一つの配電変圧器を介して供給網に入るので、配電変圧器は消費者負荷を管理し得る節点となる。
図１は、本発明の一実施形態による制御型又は拡張型の配電変圧器１００のブロック図である。拡張型配電変圧器１００は、第一の導体１０４を介して高電圧配電線１０２に結合され、また第二の導体１０８を介して中性線１０６にも結合される。拡張型配電変圧器１００は、高電圧配電線１０２からの高電圧電気を、より低電圧の電気に降圧させるように構成されており、より低電圧の電気は低電圧線１１０に沿って電気的装置１１２、及び／又はプラグ・イン電気ハイブリッド車輛ＰＨＥＶ１１４のような他の電気的装置に渡される。加えて、拡張型配電変圧器１００は、低電圧線１１０を介して電気的装置１１２又はＰＨＥＶ１１４から受けた電気を昇圧させて、昇圧後の電気を高電圧配電線１０２に与えるように構成されている。
図１には１本の低電圧線１１０を図示しているが、拡張型配電変圧器１００は、例えば三相設定での３本の低電圧線（図示されていない）のように１よりも多い低電圧線に沿って低電圧電気を渡すように構成されることが思量される。同様に、１本のみの高電圧配電線１０２が図示されているが、拡張型変圧器１００は、１よりも多い高電圧配電線（図示されていない）から高電圧電気を受けるように構成され得ることが思量される。例えば、拡張型配電変圧器１００は、三相設定の３本の高電圧配電線から高電圧電気を受けるように構成され得る。
拡張型配電変圧器１００は、負荷低減要求を低電圧線１１０に沿って電気的装置１１２及び／又はＰＨＥＶ１１４へ送信するように構成されている通信モジュール１１６を含んでいる。負荷低減要求は、拡張型配電変圧器１００に加わる負荷を低減する要求である。この要求に応答して、電気的装置１１２及び／又はＰＨＥＶ１１４は負荷を低減することができる。従って、供給網（図示されていない）に加わる負荷ばかりでなく拡張型配電変圧器１００に加わる消耗も低減され又は最小化され得る。
拡張型配電変圧器１００はまた、時間的情報（例えば地方時）及び／又は地理的情報を低電圧線１１０に沿って電気的装置１１２及び／又はＰＨＥＶ１１４に与えるように構成され得ることが思量される。地理的情報は、拡張型配電変圧器１００の地理的位置を含むものと思量される。拡張型配電変圧器１００が電気的装置１１２及びＰＨＥＶ１１４の近傍の範囲内に位置している可能性が高いので、地理的情報も電気的装置１１２及びＰＨＥＶ１１４の位置の近似となる可能性が高い。
尚、電気的装置１１２及びＰＨＥＶ１１４は例示的な電気的装置であるに過ぎず、拡張型配電変圧器１００は時間的情報及び地理的情報を多様な電気的装置（図示されていない）に与えることが可能であることを特記しておく。
電気的装置１１２及び／又はＰＨＥＶ１１４は、多様な目的のためにこの時間的位置及び地理的位置を利用することができる。一例によれば、電気的装置１１２は時計であってもよいし時計を含んでいてもよい。このようなものとして、一旦、時計が低電圧線１１０を介してエネルギを与えられると、時間的情報を用いて時計を地方時に合わせることができる。代替的には、電気的装置１１２は単に、時間情報を表示する能力を有する表示器であってもよい。かかる装置は、時間計測能力を有する必要はない。このようなものとして、時間情報は、通信モジュール１１６によって低電圧線１１０に沿って電気的装置１１２に与えられ、電気的装置１１２は単にこの時間情報の視覚的描写を提示するのみとなる。時間計測能力及び関連する回路を必要とする多くの一般的な時計とは対照的に、電気的装置１１２は、受け取った時間情報を表示する能力のみを必要とする。
上述の時計表示と同様に、時計をしばしば含むＤＶＤプレーヤ、オーブン、電子レンジ、冷蔵庫、又は他の装置も、時間計測能力を有する「時計」ではなく代わりに単に表示器を含んでいてよい。このようなものとして、これらの装置の製造費用を縮小することができる。
時間的情報又は時間情報の場合と同様に、地理的情報も多様な目的で用いられ得ることが思量される。例えば、ＰＨＥＶ１１４が、地理的情報を用いる能力を有し得る。ＰＨＥＶ１１４がエネルギ供給者から充電を受ける各回毎に又はＰＨＥＶ１１４がエネルギ供給者にエネルギを与える各回毎に、ＰＨＥＶ１１４は位置情報を記憶することができる。次いで、記憶された地理的情報を後に用いて、例えばエネルギ供給者の貸勘定又は借勘定を確認することができる。
一つの状況例によってかかる確認手法を例示的に説明する。例えば、ニューヨーク州に居住するＰＨＥＶ（例えばＰＨＥＶ１１４）の所有者が、余暇又は業務でテキサス州まで移動したとする。テキサス州にいる間には、この所有者は低電圧線（例えば低電圧線１１０）及び拡張型配電変圧器（例えば拡張型配電変圧器１００）を介してエネルギ供給者の供給網に接続して、充電を受けることができる。次いで、ＰＨＥＶは充電を受けて、受け取った時間的情報及び地理的情報を記憶する。
後に、この所有者はテキサス州にいる間にＰＨＥＶに与えられたエネルギの費用の明細を記載した請求書又は伝票レシートを受け取ることができる。次いで、この所有者は記憶されている地理的情報にアクセスして、請求期間に自分が実際にテキサス州にいたこと、及びテキサス州にいた間に自分のＰＨＥＶが充電を受けたことを確認することができる。さらに、この所有者は時間的情報にアクセスして、どのくらいの長さにわたってＰＨＥＶが充電状態にあったかを決定することができる。時間的情報及び地理的情報にアクセスすることにより、消費者又は所有者は請求が正確であるか否かを決定することができる。かかる請求書又は伝票レシートは、幾つかの理由で不正確になる場合がある。例えば、エネルギ供給者が請求誤りを起こす場合がある。代替的には、ＰＨＥＶの識別情報が「なりすまし」されている場合がある。すなわち、ＰＨＥＶの識別情報が犯罪者に乗っ取られて不正利用され、犯罪者が自分の車輛に充電したときにエネルギ供給者が「なりすまし」に欺かれてＰＨＥＶが他人のものであると看做す場合がある。
さらにもう一つの例では、エネルギ供給者は地理的情報を用いて負荷均衡化を支援することができる。例えば、同じ地理的領域にある数台のＰＨＥＶを、１又は複数の拡張型変圧器を介して公益網に結合することができる。かかる状況では、充電を受ける前に、各々のＰＨＥＶはエネルギ供給者に対して自分の認証を行なう。加えて、各々のＰＨＥＶは、拡張型変圧器から受け取った地理的位置情報をエネルギ供給者へ送ることができる。特定の領域において充電を受けるＰＨＥＶの台数を知ることにより、エネルギ供給者は特定の拡張型変圧器に加わる負荷又は公益供給網の各領域に加わる負荷を評価することができる。特定の拡張型変圧器が容量に達した又は「供給網」の一部が容量に達したと決定されたら、エネルギ供給者は負荷が減少するまで１又は複数のＰＨＥＶへのエネルギの伝達を延期することができる。
本発明の各実施形態は、上述の時計、時計表示器、又はＰＨＥＶに限定されない。すなわち、本発明の各実施形態によれば、拡張型変圧器（例えば拡張型配電変圧器１００）は、負荷低減要求、地理的情報、及び／又は時間情報を受け取ることが可能な任意の装置に、かかる情報を伝えることが可能である。また、拡張型変圧器は、エネルギを多数の消費者に伝えることが可能であることを特記しておく。
図２に、本発明のもう一つの実施形態による拡張型配電変圧器１１８のブロック図を示す。図１の拡張型配電変圧器１００の場合と同様に、図２の拡張型配電変圧器１１８は、高電圧配電線１２０からの高電圧電気を降圧させて、より低電圧の電気を低電圧線１２２に沿って電気的装置１２４に与えるように構成されている。高電圧配電線１２０及び低電圧線１２２は各々、単一の線としてそれぞれ描かれているが、高電圧配電線１２０が多数の線（例えば三相の場合には３本の高電圧線）を表わし得ること、及び低電圧線１２２が多数の線を表わし得ることが思量される。
また、拡張型配電変圧器１１８は、低電圧線１２２からの低電圧電気を昇圧させ、より高電圧の電気を高電圧配電線１２０に与えるように構成され得ることが思量される。
拡張型配電変圧器１１８は、負荷低減要求を低電圧線１２２に沿って電気的装置１２４に伝達する又は伝えるように構成されている通信モジュール又は通信システム１２６を含んでいる。負荷低減要求は、例えば供給網負荷又は拡張型配電変圧器１１８に加わる負荷が予め決められた閾値に達した又はこの閾値を上回ったと決定されたときに送られ得る。この要求に応答して、電気的装置１２４は、該電気的装置１２４によって引き出される拡張型配電変圧器１１８に加わる負荷を低減し、このようにして拡張型配電変圧器１１８に加わる消耗を最小化することができる。さらに、かかる負荷低減は、拡張型配電変圧器１１８が高電圧配電線１２０を介して結合されている電気的供給網（図示されていない）に加わる過負荷の機会を少なくすることができる。
拡張型配電変圧器１１８はまた、時間的情報及び地理的情報を低電圧線１２２を介して電気的装置１２４に中継するように構成され得ることが思量される。図２は１台の電気的装置１２４が低電圧線１２２を介して拡張型配電変圧器１１８に結合されていることを示すのみであるが、拡張型配電変圧器１１８は、１又は複数の低電圧線（例えば低電圧線１２０）を介して当該変圧器１１８に結合されている１よりも多い電気的装置に負荷低減要求並びに時間的情報及び地理的情報を渡すように構成され得ることが思量される。さらに、電気的装置１２４は単に、拡張型変圧器１１８と電気的装置１２４に結合されているもう１台の電気的装置（図示されていない）との間の仲介装置であってもよい。かかる仲介装置の一例については、図４に関して後にあらためて詳述する。
続けて図２を参照して述べると、通信モジュール１２６が、当該通信モジュール１２６に様々な形式の作用形態を与える１又は複数の構成要素、システム、又はモジュールを含み得ることが思量される。例えば、図３を併せて参照して述べると、本発明の各実施形態によれば、通信モジュール１２６は、負荷低減要求を電気的装置１２４に中継するように構成されている電力線通信（ＰＬＣ）モジュール１２８を含んでいる。もう一つの実施形態によれば、通信モジュール１２６はまた、地方時情報及び地理的情報を低電圧線１２２に沿って電気的装置１２４に中継するように構成され得る。
通信モジュール１２６はまた、他の構成要素、システム、又はモジュールを含み得ることが思量される。例えば、通信モジュール１２６は、負荷感知システム１３０、アンテナ１３２、インターネット・サーバ１３４、ＧＰＳモジュール１３６、認証モジュール１３８、暗号化モジュール１４０、メモリ・モジュール１４２、放射線検出器１４４、診断モジュール１４６、プロセッサ１４８、センサ・システム１４９、及び／又はバッテリ１５０を含むことができ、これらのモジュール１３０〜１５０が二点鎖線で図示されている。これら様々な構成要素（すなわちモジュール又は構成要素１２８〜１５０）に関するさらなる詳細について以下に記載する。
ＰＬＣモジュール１２８は、低電圧線１２２に沿って電気的装置１２４に時間的情報及び地理的情報ばかりでなく負荷低減要求を与えるように構成され得ることが思量される。加えて、ＰＬＣ１２８は、高電圧配電線１２０と低電圧線１２２との間の誘導結合を最小化しつつ負荷低減要求並びに時間的情報及び地理的情報を低電圧線１２２に沿って送る効率を最大化するように構成され得ることが思量される。このようなものとして、ＰＬＣモジュール１２８は、時間的情報、地理的情報、及び／又は負荷低減要求の伝達時に高電圧配電線１２０への雑音の混入を低減し又は解消するように構成され得る。
もう一つの実施形態によれば、ＰＬＣモジュール１２８はまた、高電圧配電線１２０に沿って送られた情報を受け取るように構成され得ることが思量される。例えば、ＰＬＣモジュール１２８は、高電圧配電線１２０を介して、電気的装置１２４への負荷低減要求の送信を開始する負荷低減送信命令を受けるように構成され得る。かかる実施形態によれば、送信命令は、拡張型配電変圧器１１８の負荷レベルが予め決められた閾値レベルに達した又はこの閾値レベルを超えたと遠隔から決定されたときに、拡張型配電変圧器１１８から遠隔に位置する位置から送信され得るものと思量される。換言すると、供給網の制御機構（図示されていない）が、拡張型配電変圧器１１８及び／又は供給網自体の作用形態を保護するために拡張型配電変圧器１１８の負荷レベルを低減すべきものと決定することができる。かかる状況において、制御機構は、拡張型配電変圧器１１８に負荷低減送信命令を中継することができる。この命令に応答して、拡張型配電変圧器１１８は、ＰＬＣモジュール１２８を介して低電圧線１２２に沿って電気的装置１２４に負荷低減要求を送信する又は中継するように構成され得る。
代替的な実施形態では、負荷レベルを遠隔から決定するのではなく、拡張型配電変圧器１１８が負荷レベルをローカルで決定することが思量される。例えば、負荷感知システム１３０は、拡張型配電変圧器１１８に加わる引き出される負荷の負荷レベルを決定する１又は複数のセンサ（図示されていない）を含み得る。次いで、負荷感知システム１３０のプロセッサ（図示されていない）が、負荷レベル又は負荷値が１又は複数の予め決められた閾値を満たした又は超過したか否かを決定することができる。代替的には、プロセッサ１４８がかかる決定を行なってもよい。何れの場合でも、予め決められた閾値が満たされた又は超過されたら、プロセッサは、低電圧線１２２に沿って電気的装置１２４に負荷低減要求を送信することを通信モジュール１２６に行なわせることができる。
ＰＬＣモジュール１２８に戻り、ＰＬＣモジュール１２８はまた、地方時及び地理的情報のような他の情報をエネルギ供給者又は他の第三者から高電圧配電線１２０を介して受け取るように構成され得ることが思量される。さらに、ＰＬＣモジュール１２８は、高電圧配電線１２０に沿ってエネルギ供給者又は他の第三者（図示されていない）に情報又はデータを与えるように構成され得る。
代替的に又は加えて、通信モジュール又はシステム１２６は、遠隔から発生される負荷低減送信命令を無線式で受け取るように構成されているアンテナ１３２を含み得ることが思量される。さらに、アンテナ１３２は、低電圧線１２２を介して電気的装置１２４に与えられ得る時間的情報及び／又は地理的位置情報を無線式で受け取るように構成され得る。
アンテナ１３２を介して負荷低減送信命令、時間的情報、及び／又は地理的情報を受け取ると、通信モジュール１２６は、低電圧線１２２を介して電気的装置１２４にかかる情報を与えることができる。
上で説明したように、通信モジュール１２６はインターネット・サーバ１３４を含み得ることが思量される。インターネット・サーバ１３４は、拡張型配電変圧器１１８にインターネットを用いたデータ転送アクセスを与えるように構成され得ることが思量される。従って、拡張型配電変圧器１１８はインターネットを横断してメッセージ伝達を行なうためにインターネット・サーバ１３４を用いることができる。かかるメッセージ伝達は、エネルギ供給者又は他の第三者（例えば消費者）への電力線データ転送を含み得る。
地理的情報を決定するために、通信モジュール１２６は、拡張型配電変圧器１１８の地理的位置を決定するように構成されている全地球測位システム（ＧＰＳ）モジュール１３６を含むことが思量される。かかる実施形態によれば、ＧＰＳモジュール１３６が地理的情報を算出すると、通信モジュール１２６が地理的位置情報を低電圧線１２２に沿って電気的装置１２４へ送る。ＧＰＳモジュール１３６は、衛星信号から全地球的位置又は関連情報を算出する能力を有し得る。
地理的情報に位置誤差が存在する場合には、ＧＰＳモジュール１３６はまた、かかる誤差を補正するように構成され得ることが思量される。例えば、ＧＰＳモジュール１３６は、差分型全地球測位システム（ＤＧＰＳ）能力を有し得る。かかる実施形態では、ＧＰＳモジュール１３６は、拡張型配電変圧器１１８の位置に関わる事前情報を用いて位置補正を決定することができる。すなわち、ＧＰＳモジュール１３６は、内部に予めプログラムされている自身の位置を有し得る。次いで、この予めプログラムされている情報（すなわち確認済み位置）を衛星信号から算出された全地球的位置と比較して、間の差を決定することができる。次いで、この比較から位置補正を決定することができる。拡張型配電変圧器１１８は、アンテナ１３２を介して他の装置（図示されていない）に位置補正情報を無線式で同報送信するように構成され得ることが思量される。従って、ＧＰＳ能力を有しており拡張型配電変圧器１１８の近傍の範囲内に位置する他の装置（図示されていない）は、この位置補正情報を用いて衛星信号誤差を補正することができる。
ＧＰＳモジュール１３６を用いて拡張型配電変圧器１１８の地理的位置を決定するのではなく、通信モジュール１２６は、ＬＯＲＡＮ又は他の形式の装置（図示されていない）を用いて拡張型配電変圧器１１８の地理的位置を決定し得ることが思量される。
前述のように、拡張型配電変圧器１１８の通信モジュール１２６はまた、認証モジュール１３８を含み得る。本発明の一実施形態によれば、認証モジュール１３８は、通信モジュール１２６と電気的装置１２４との間で送られる通信を認証するように構成される。例えば、認証モジュール１３８は、エネルギの何らかの交換の前に電気的装置１２４が識別されることを必要とするように構成され得る。かかる状況では、電気的装置１２４は認証モジュール１３８に対して自身を認証することができ、認証モジュール１３８はこの認証を介して、電気的装置１２４が拡張型配電変圧器１１８からエネルギを受ける許可を有するか否か、及び／又は電気的装置１２４が拡張型配電変圧器１１８を介して高電圧配電線１２０にエネルギを与える許可を有するか否かを決定することができる。拡張型配電変圧器１１８はまた、低電圧線１２２に沿って送られる認証を介して電気的装置１２４が如何なる形式の装置であるかを決定する能力を認証モジュール１３８を介して有し得る。例えば、認証モジュール１３８は、電気的装置１２４が食器洗浄機であるか、ＰＨＥＶであるか、暖冷システムであるかを決定することができる。
暗号化モジュール１４０について述べると、拡張型変圧器１１８と電気的装置１２４との間又は拡張型配電変圧器１１８と高電圧配電線１２０との間で送られる情報又はデータを保護するために、暗号化モジュール１４０は、かかる情報又はデータを暗号化して個人情報の問題に確実に対処するように構成され得る。暗号化モジュール１４０はまた、低電圧線１２２又は高電圧配電線１２０を介して受け取ったデータを解読するように構成され得ることが思量される。
低電圧線１１０を介して電気的装置１２４に負荷低減要求、時間的情報、及び／又は地理的情報を中継するように構成されていることに加えて、通信モジュール１２６はまた、他の形式の情報を中継するように構成され得ることが思量される。
例えば、通信モジュール１２６は、エネルギの売買に関わる契約情報を中継するように構成され得る。例えば、電気的装置１２４はＰＨＥＶであってよく、通信モジュール１２６は、ＰＨＥＶがエネルギ供給者からエネルギを購入する（すなわち充電を受ける）又はエネルギ供給者にエネルギを売却する契約関係をエネルギ供給者と結ぶか否かを決定し得るように、低電圧線１２２に沿ってＰＨＥＶに契約情報を中継するように構成され得る。かかる契約情報の中継を例示する手法については図５に関して後にあらためて詳述する。
続けて図２及び図３を参照して述べると、通信モジュール１２６はまた、情報を記憶するように構成されているメモリ・モジュール１４２を含むことが思量される。メモリ・モジュール１４２は、磁気式ドライブ、光学式ドライブ、集積回路、又は他の形式の有形のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体のような１又は複数の有形のデータ記憶装置を含み得る。メモリ・モジュール１４２に記憶される情報としては、例えば電気的装置１２４が電気を消費した時刻、電気装置１２４によって消費されたエネルギの量、電気的装置１２４から消費されたエネルギの費用、電気的装置１２４によって受け取られたエネルギの量、拡張型配電変圧器１１８の健全性に関する情報、負荷低減要求が送信された回数、及び／又は電気装置１２４の識別を表わす情報等が挙げられる。
本発明の各実施形態によれば、拡張型配電変圧器１１８はまた、放射線検出器１４４を含んでいる。かかる実施形態では、放射線検出器１４４は放射線を検出し、放射線が検出された場合には、検出された放射線の通知を国家安全保障局のような第三者に中継するように構成される。放射線検出器１４４がかかる情報を中継する能力を有するか、又は通信モジュール１２６がかかる情報を中継するかの何れかが思量される。一実施形態によれば、放射線検出器１４４は、少なくとも部分的に拡張型配電変圧器１１８の内部に配置されていてもよいし、もう一つの実施形態によれば、拡張型配電変圧器１１８の外部に位置していてもよい。何れの実施形態でも、拡張型配電変圧器１１８は放射線を放射線検出器１４４まで通過させることを許すような態様で構成される。例えば、放射線検出器１４４が拡張型変圧器１１８の内部に位置している場合には、拡張型変圧器１１８は、放射線を放射線検出器１４４まで通過させることを実効的に許す「窓」（図示されていない）を含み得る。
前述のように、拡張型配電変圧器１１８は、多様な構成要素（例えば通信モジュール１２６、ＰＬＣモジュール１２８、負荷感知システム１３０、アンテナ１３２、インターネット・サーバ１３４、ＧＰＳモジュール１３６、認証モジュール１３８、暗号化モジュール１４０、メモリ・モジュール１４２、及び放射線検出器１４４）の１又は複数を含み得ることが思量される。これらの構成要素又はモジュールの１又は複数の健全性を監視するために、拡張型配電変圧器１１８は診断モジュール１４６を含み得ることが思量される。かかる実施形態によれば、診断モジュール１４６は、構成要素の１又は複数を監視して、監視されているこれらの構成要素の健全状態を決定するように構成される。次いで、健全状態を、例えばＰＬＣモジュール１２８を介して高電圧配電線１２０に沿って又は他の手段によって（例えばアンテナ１３２を介して無線式で）関係者に中継することができる。代替的に又は加えて、診断モジュール１４６が、後の検索及び／又はバックアップに備えてメモリ・モジュール１４２のようなメモリ・モジュールに健全状態情報を記憶しておくこともできる。
構成要素１２６〜１４４の１又は複数を監視する能力を有することに加えて、診断モニタ１４６はまた、拡張型変圧器１１８の他の構成要素又は部材（図示されていない）の健全状態を評価する能力を有し得るものと思量される。例えば、診断モジュール１４６は、拡張型変圧器１１８の消耗又は負荷を評価するために拡張型変圧器１１８の巻線（図示されていない）を監視する能力を有し得る。加えて又は代替的には、健全性診断モジュール１４６は、拡張型配電変圧器１１８の電圧レベル、電流レベル、及び／又は電力レベルを決定し得ることが思量される。すると、診断モジュール１４６は、この電圧レベル、電流レベル、及び／又は電力レベルが閾値レベルを上回っているか否かを決定することができる。上回っている場合には、通信モジュール１２６は、拡張型配電変圧器１１８が閾値レベルよりも高いレベルにおいて動作していることを示す制御情報を電力配電システム又はエネルギ供給者へ送ることができる。かかる制御情報を用いて、例えば拡張型配電変圧器１１８をさらに大きい動作容量を有する他の拡張型配電変圧器（図示されていない）に置き換えるべきか否かを決定することができる。さらに、かかる情報によって、遠隔の装置が拡張型配電変圧器１１８に負荷低減送信命令を伝えることができ、すると通信モジュール１２６が負荷低減要求を電気的装置１２４に送信する。従って、診断モジュール１４６は、負荷感知システム１３０の代替となり得る。
診断モジュール１４６はまた、センサ・システム１４９から受け取ったデータの解析を介して拡張型配電変圧器１１８の健全状態を決定する能力を有し得るものと思量される。センサ・システム１４９は、変圧器温度データ、気圧データ、変圧器圧力データ、及び／又は他の診断データを診断モジュール１４６に与えて健全性診断解析に供するように構成され得ることが思量される。
例えば、拡張型配電変圧器１１８の温度を決定するためには、センサ・システム１４９が温度センサ（図示されていない）を含むことが思量される。すると、拡張型配電変圧器１１８は温度情報又は温度データを診断モジュール１４６へ送ることができ、診断モジュール１４６はこの温度を閾値と比較して、拡張型配電変圧器１１８の動作特性を決定することができる。
代替的には、かかる温度情報を、例えば高電圧配電線１２０に沿ってＰＬＣモジュール１２８を介してエネルギ供給者又は他の関係者に送ることもできる。かかる情報によって、エネルギ供給者は、拡張型配電変圧器１１８の健全状態を決定することができる。
加えて、エネルギ供給者は温度情報を用いて、さらに多くの電気的装置（例えば図１の電気的装置１２４及び／又はＰＨＥＶ１１４）を充電し得るか否かを決定することができる。例えば、温度が低ければさらに多くのＰＨＥＶの充電を許すことができる。
構成要素１２６〜１４９の１又は複数に給電するために、拡張型配電変圧器１１８は、バッテリ１５０、再充電可能型バッテリ、及び／又は他の容量装置を含み得ることが思量される。代替的には又は加えて、拡張型配電変圧器１１８の１又は複数の構成要素１２６〜１４６は、拡張型配電変圧器１１８によって高電圧配電線１２０からの電気を介して給電されてもよい。この電気は、高電圧形態（降圧の前）にあってもよいし、低電圧形態（降圧の後）にあってもよい。診断モジュール１４６はまた、バッテリ１５０等の健全性又は電荷を評価するように構成され得るものと思量されることを特記しておく。かかる実施形態では、拡張型配電変圧器１１８は、メモリ・モジュール１４２にバッテリ１５０の健全状態を記憶させてもよいし、且つ／又は関係者にかかる健全状態情報を与えてもよい。
前述のように、通信モジュール１２６は、コンピュータ又はプロセッサ１４８を含み得ることが思量される。本発明の一実施形態によれば、プロセッサ１４８は構成要素１２８〜１４６、１４９〜１５０の制御を支援する。但し、加えて又は代替的には、１又は複数の構成要素１２８〜１４６、１４９〜１５０が制御用プロセッサ（図示されていない）を含み得るものと思量される。
図４は、本発明の一実施形態による例示的な仲介装置１５２のブロック図である。図２に関して上で説明したように、低電圧線（例えば低電圧線１２２）に結合される電気的装置（例えば電気的装置１２４）は仲介装置であってよいことが思量される。図４の仲介装置１５２はかかる装置の一例を示す。
本発明の一実施形態によれば、仲介装置１５２は低電圧線１５４に結合され、低電圧線１５４は拡張型配電変圧器１５６に結合される。拡張型配電変圧器１５６は、当該拡張型配電変圧器１５６から低電圧線１５４を介して仲介装置１５２に少なくとも負荷低減要求を与えるように構成される。さらに、拡張型配電変圧器１５６は、低電圧線１５４及び仲介装置１５２を介して複数の電気的装置１５８〜１６４に電力を与えるように構成される。
本発明の一実施形態によれば、仲介装置１５２は複数の回路１６６〜１７２を含んでおり、各々の回路１６６〜１７２が、少なくとも１台の電気的装置１５８〜１６４にそれぞれ電力を伝えるように構成される。仲介装置１５２は、図示のもの（１５８〜１６４）よりも多い又は少ない電気的装置に電力を伝えるために図示のもの（１６６〜１７２）よりも多い又は少ない回路を含み得るものと思量される。
仲介装置１５２は、各々の回路１６６〜１７２を通じた電力伝達を制御するように構成されているプロセッサ１７４を含んでいる。例えば、拡張型配電変圧器１５６は、低電圧線１５４を介して仲介装置１５２に負荷低減要求を送信することができる。次いで、プロセッサ１７４は、存在しているならば何れの電気的装置１５８〜１６４の負荷を低減するかを決定することができる。
換言すると、仲介装置１５２は負荷均衡化システムとなる。以下の例示的な状況は、一実施形態による仲介装置１５２の負荷均衡化の作用形態を説明するものである。一つの状況によれば、電気的装置１５８は衣類乾燥器であってよく、電気的装置１６０は温水器であってよく、電気的装置１６２は暖房機モータであってよく、電気的装置１６４はＰＨＥＶであってよい。拡張型配電変圧器１５６から負荷低減要求を受け取ると、プロセッサ１７４は、暖房機モータ１６２の負荷を低減することができない、又は低減してはならないと決定し得る。さらに、プロセッサ１７４は、衣類乾燥器１５８、温水器１６０、及びＰＨＥＶ１６４の少なくとも一つの負荷を低減してよいと決定し得る。このようなものとして、プロセッサ１７４は、回路１６６、１６８、１７２の少なくとも一つがそれぞれの電気的装置１５８、１６０、１６４に与えられる電力を低減するようにすることができる。このようなものとして、拡張型配電変圧器１５６に加わる引き出される負荷が低減される。
図５は、本発明の一実施形態によるエネルギ伝達に関わる契約記録を得る手法１７６の流れ図である。ブロック１７８では、拡張型変圧器が、低電圧線を介してＰＨＥＶへエネルギ伝達契約条項を中継する。エネルギ伝達契約条項としては、例えばキロワット時の値当たりの貸勘定、キロワット時の値当たりの借勘定、及び／又は時刻若しくは日付に依存する料金等が挙げられるものと思量される。また、エネルギ伝達契約条項には、ＰＨＥＶに一意の識別が含まれるものと思量される。ブロック１８０では、ＰＨＥＶが、拡張型変圧器から低電圧線を介してエネルギ伝達契約条項を受け取る。
ブロック１８２では、ＰＨＥＶは、エネルギ伝達契約条項を受諾するか辞退するかを決定する。ＰＨＥＶがエネルギ伝達契約条項を辞退すると決定した場合１８４には、工程制御はブロック１７８へ戻る。
一方、ＰＨＥＶがエネルギ伝達契約条項を受諾する場合１８６には、ＰＨＥＶはブロック１８８においてエネルギ伝達要求を拡張型変圧器へ送る。ブロック１９０では、拡張型変圧器は、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体（例えば図３のメモリ・モジュール１４２）に契約条項を保存し、且つ／又は契約条項を第三者に伝える。図５のブロック１９２では、拡張型変圧器はエネルギ伝達を開始して監視する。尚、エネルギ伝達は、拡張型変圧器を介してエネルギを受け取る（すなわち充電を受ける）ＰＨＥＶ又は拡張型変圧器を介して高電圧線にエネルギを与えるＰＨＥＶの何れにも関わり得ることを特記しておく。何れの状況でも、拡張型変圧器がエネルギ伝達を監視しているので、拡張型変圧器がエネルギ伝達を監視しているときに拡張型変圧器はエネルギ伝達の記録をコンピュータ読み取り可能な記憶媒体に保存し、且つ／又は該情報を第三者に転送することが思量される。
契約条項はＰＨＥＶに一意の識別を含み得るので、契約条項をエネルギ伝達の記録と共に用いて、所有者又は利用者に対し、消費したエネルギについて請求することができる。代替的には、ＰＨＥＶが電気を受けるのではなく電気を与えている場合には、契約条項をエネルギ伝達の記録と共に第三者によって用いて、ＰＨＥＶの所有者又は利用者に貸勘定を与えることができる。
手法１７６をＰＨＥＶ及び拡張型変圧器について記載したが、手法１７６は、ＰＨＥＶ以外の他形式の電気装置を用いるような状況にも同等に応用可能であり得ることが思量される。例えば、ＰＨＥＶではなく、エネルギ伝達条項を拡張型変圧器と交渉する電気的装置を家庭又は住宅に取り付け又は後付けすることができる。かかる実施形態では、契約条項及びエネルギ伝達の記録を用いて、世帯主若しくは居住者に「請求」し、又は世帯主若しくは居住者に貸勘定を与えることができる。
従って、本発明の一実施形態によれば、システムが、通信モジュールを有する配電変圧器を含んでいる。この配電変圧器は、高電圧配電線からの第一の高電圧電気を第一の低電圧電気へ変換して、第一の低電圧電気を低電圧線に沿って電気的装置に伝えるように構成されている。通信モジュールは、負荷低減要求を低電圧線に沿って電気的装置へ送信するように構成されている。
本発明のもう一つの実施形態によれば、電気的システムを製造する方法を提供する。この方法は、高電圧配電線からの高電圧電気を降圧させて、電気的装置に給電するように降圧後の電気を低電圧線に沿って伝えることが可能な配電変圧器を組み立てるステップを含んでおり、高電圧配電線は、低電圧線よりも高い電圧の電気を伝達するように構成されている。この方法はまた、電気的装置によって配電変圧器から引き出される負荷を低下させる要求を低電圧線に沿って電気的装置に伝えるように構成されている通信モジュールを、配電変圧器及び低電圧線に結合するステップを含んでいる。
本発明のもう一つの実施形態によれば、配電変圧器と、該配電変圧器に結合された通信システムとを含む装置を提供する。配電変圧器は、高電圧配電線から受けた電気を降圧させて、降圧後の電気を低電圧電力線を介して電気的装置に与えるように構成されている。通信システムは、配電変圧器に加わる負荷を低下させる要求を低電圧線に沿って電気的装置に伝達するように構成されている。
この書面の記載は、最適な態様を含めて発明を開示し、また任意の装置又はシステムを製造して利用すること及び任意の組み込まれた方法を実行することを含めてあらゆる当業者が本発明を実施することを可能にするように実例を用いている。特許付与可能な発明の範囲は特許請求の範囲によって画定されており、当業者に想到される他の実例を含み得る。かかる他の実例は、特許請求の範囲の書字言語に相違しない構造要素を有する場合、又は特許請求の範囲の書字言語と非実質的な相違を有する等価な構造要素を含む場合には、特許請求の範囲内にあるものとする。
１００ 制御用又は拡張型配電変圧器
１０２ 高電圧配電線
１０４、１０８ 導体
１０６ 中性線
１１０ 低電圧線
１１２ 電気的装置
１１４ プラグ・イン電気ハイブリッド車輛
１１６ 通信モジュール
１１８ 拡張型配電変圧器
１２０ 高電圧配電線
１２２ 低電圧線
１２４ 電気的装置
１２６ 通信モジュール又はシステム
１２８ 電力線通信（ＰＬＣ）モジュール
１３０ 負荷感知システム
１３２ アンテナ
１３４ インターネット・サーバ
１３６ ＧＰＳモジュール
１３８ 認証モジュール
１４０ 暗号化モジュール
１４２ メモリ・モジュール
１４４ 放射線検出器
１４６ 診断モジュール
１４８ プロセッサ
１４９ センサ・システム
１５０ バッテリ
１５２ 仲介装置
１５４ 低電圧線
１５６ 拡張型配電変圧器
１５８、１６０、１６２、１６４ 電気的装置
１６６、１６８、１７０、１７２ 回路
１７４ プロセッサ
１７６ エネルギ伝達に関わる契約記録を得る手法
１０２ 高電圧配電線
１０４、１０８ 導体
１０６ 中性線
１１０ 低電圧線
１１２ 電気的装置
１１４ プラグ・イン電気ハイブリッド車輛
１１６ 通信モジュール
１１８ 拡張型配電変圧器
１２０ 高電圧配電線
１２２ 低電圧線
１２４ 電気的装置
１２６ 通信モジュール又はシステム
１２８ 電力線通信（ＰＬＣ）モジュール
１３０ 負荷感知システム
１３２ アンテナ
１３４ インターネット・サーバ
１３６ ＧＰＳモジュール
１３８ 認証モジュール
１４０ 暗号化モジュール
１４２ メモリ・モジュール
１４４ 放射線検出器
１４６ 診断モジュール
１４８ プロセッサ
１４９ センサ・システム
１５０ バッテリ
１５２ 仲介装置
１５４ 低電圧線
１５６ 拡張型配電変圧器
１５８、１６０、１６２、１６４ 電気的装置
１６６、１６８、１７０、１７２ 回路
１７４ プロセッサ
１７６ エネルギ伝達に関わる契約記録を得る手法
Claims (6)
- 通信モジュール（１１６、１２６）を含む配電変圧器（１００、１１８、１５６）を備えたシステムであって、前記配電変圧器（１００、１１８、１５６）は、
高電圧配電線（１０２、１２０）からの第一の高電圧電気を第一の低電圧電気へ変換し、
該第一の低電圧電気を低電圧線（１１０、１２２、１５４）に沿って電気的装置（１１２、１１４、１２４、１５８〜１６４）に伝え、
前記電気的装置（１１２、１１４、１２４、１５８〜１６４）により与えられる第二の低電圧電気を前記低電圧線（１１０、１２２、１５４）から受け取り、
前記第二の低電圧電気を第二の高電圧電気へ変換して、
該第二の高電圧電気を前記高電圧配電線（１０２、１２０）に伝えるように構成されており、
前記通信モジュール（１１６、１２６）は、負荷低減要求を前記低電圧線に沿って前記電気的装置へ送信するように構成され、
前記通信モジュール（１１６、１２６）は、時刻情報及び地理的情報を前記低電圧線に沿って前記電気的装置（１１２、１１４、１２４、１５８〜１６４）へ送信するようにさらに構成されており、前記地理的情報は前記配電変圧器（１００、１１８、１５６）の地理的位置を含んでおり、
前記配電変圧器（１００、１１８、１５６）は、当該配電変圧器（１００、１１８、１５６）の前記地理的位置を算出するように構成されている全地球測位モジュール（１３６）をさらに含み、
前記全地球測位モジュール（１３６）は、前記配電変圧器の前記算出された地理的位置と確認された地理的位置との間の差を決定するようにさらに構成されており、前記配電変圧器（１００、１１８、１５６）は、前記差に基づいて地理的補正を無線式で同報送信するようにさらに構成されている、システム。 - 前記配電変圧器から前記低電圧線（１１０、１２２、１５４）を介して複数の前記電気的装置（１１２、１１４、１２４、１５８〜１６４）に電力を伝える負荷均衡化モジュール（１５２）を含んでおり、
該負荷均衡化モジュール（１５２）は、
前記複数の電気的装置（１１２、１１４、１２４、１５８〜１６４）の各々に伝えられる電力を独立に制御し、
前記低電圧線（１１０、１２２、１５４）に沿って送信された前記負荷低減要求を受け取って、
前記負荷低減要求の受領に応答して前記複数の電気的装置（１１２、１１４、１２４、１５８〜１６４）の少なくとも一つへの電力を低減する
ように構成されている、請求項１に記載のシステム。 - 前記配電変圧器（１００、１１８、１５６）は、核放射線を検出するように構成されている放射線センサ（１４４）をさらに含んでいる、請求項１または２に記載のシステム。
- 前記高電圧配電線（１０２、１２０）に沿って送信される送信命令を受け取るように構成されている電力線通信（ＰＬＣ）モジュール（１２８）をさらに含んでおり、前記低電圧線（１１０、１２２、１５４）に沿った前記負荷低減要求の前記送信は、前記送信命令の受領に応答して前記ＰＬＣモジュール（１２８）により実行される、請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
- 前記配電変圧器（１００、１１８、１５６）に加わる負荷を決定して、
該負荷の値を閾値と比較する
ように構成されている負荷感知モジュール（１３０、１４９）をさらに含んでいる請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。 - 前記負荷低減要求の前記送信は、前記負荷の前記値の前記閾値との前記比較に基づいている、請求項５に記載のシステム。
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