JP6986715B2 - 電力伝送システム - Google Patents

Description

本開示は、複数の電力送信装置から複数の電力受信装置に共通の伝送路を介して電力をそれぞれ伝送する電力伝送システムに関する。

近年、電力会社が提供する火力発電、水力発電、及び原子力発電等の従来からの電力供給に加え、太陽光発電、風力発電、及びバイオ燃料発電などに代表される再生可能エネルギー電源の導入が加速している。また、現在敷設されている大規模な商用電力網とは別に、遠距離送電による損失を軽減させることを目的として、電力の地産地消を実現する局所的な小規模電力網の導入が世界的に広がりつつある。

小規模電力網では、自然エネルギーを利用した発電機を使用し、負荷となる電気設備において高効率な電力回収をおこなうことで電力自給が可能になる。これは、砂漠のオアシス又は離島等の無電化地域を解消するための電力伝送システムとして期待が高い。

例えば特許文献１〜３は、電力線を介して電源から負荷に電力を伝送する電力伝送システムを開示している。

特許第５６１２７１８号公報 特許第５６１２９２０号公報 特開２０１１−９１９５４号公報

電力伝送システムでは、複数の電源から複数の負荷に共通の伝送路を介して電力を伝送することがある。この場合、特定の電源から特定の負荷に電力を伝送するために、伝送路において伝送されている電力のうち、異なる電源から送電された部分を異なる電力成分として識別し、各負荷において所望の電力成分を分離して受電することが求められる。

また、共通の伝送路を介して複数の電源から複数の負荷に同時に電力を伝送する場合、伝送路に流れる合計の電流量が非常に大きくなることがある。十分な許容電流を有する伝送路を実現するためには、電線及びケーブルの断面積を増大させることなどが必要であり、これにより、伝送路のコストが増大する。従って、伝送路のコストを低減するために、伝送路に流れる合計の電流量を低減することが求められる。

本開示の目的は以上の問題点を解決し、複数の電源から複数の負荷に電力を伝送する電力伝送システムであって、伝送される電力を識別して分離するとともに、伝送路に流れる合計の電流量を低減することができる電力伝送システムを提供することにある。

本開示の一態様に係る電力伝送システムは、
複数の電力送信装置、複数の電力受信装置、及びコントローラを備え、前記複数の電力送信装置から前記複数の電力受信装置に伝送路を介して電力を伝送する電力伝送システムにおいて、
前記複数の電力送信装置のうちの各１つの電力送信装置は、第１の電力を、所定の符号系列に基づく変調符号を用いて符号変調して符号変調波を生成し、前記符号変調波を、前記伝送路を介して前記複数の電力受信装置のうちの１つの電力受信装置に送信する符号変調器を備え、
前記複数の電力受信装置のうちの各１つの電力受信装置は、前記複数の電力送信装置のうちの１つの電力送信装置から前記伝送路を介して前記符号変調波を受信し、受信した前記符号変調波を、前記符号変調したときに用いた変調符号の符号系列と同じ符号系列に基づく復調符号を用いて符号復調して第２の電力を生成する符号復調器を備え、
前記コントローラは、前記複数の電力送信装置のうちの１つの電力送信装置及び前記複数の電力受信装置のうちの１つの電力受信装置をそれぞれ含む複数の送受信装置ペアが電力を伝送しているとき、前記伝送路における前記複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流の絶対値を所定時間にわたって平均した値を予め決められた基準値よりも低減するように、複数の符号系列を選択して前記複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる。

これらの包括的かつ特定の態様は、システムにより、方法により、又はシステム及び方法の任意の組み合わせにより実現してもよい。

本開示に係る電力伝送システムによれば、伝送される電力を識別して分離するとともに、伝送路に流れる合計の電流量を低減することができる。

実施形態１に係る電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 図１の電力伝送システムの変調電流Ｉ２の信号波形例を示す波形図である。 比較例に係る通信システムの変調電流Ｉ２の信号波形例を示す波形図である。 図１の電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図であり、（ａ）は発電電流Ｉ１の信号波形を示し、（ｂ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、（ｃ）は復調電流Ｉ３の信号波形を示す。 図１の符号変調器２の構成を示すブロック図である。 図１の符号復調器４の構成を示すブロック図である。 図１の符号変調回路２３及び符号復調回路３３の構成を示すブロック図である。 図１の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施例１に係る符号変調器２の変調符号及び符号復調器４の復調符号の一例を示す図である。 図１の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施例２に係る符号変調器２の変調符号及び符号復調器４の復調符号の一例を示す図である。 実施形態２に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図であり、（ａ）は発電電流Ｉ１の信号波形を示し、（ｂ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、（ｃ）は復調電流Ｉ３の信号波形を示す。 実施形態２に係る電力伝送システムの符号変調器２Ａの一部の構成を示すブロック図である。 実施形態２に係る電力伝送システムの符号復調器４Ａの一部の構成を示すブロック図である。 実施形態２に係る電力伝送システムにおいて交流電力を送電して交流電力を受電する実施例３に係る符号変調器２Ａの変調符号及び符号復調器４Ａの復調符号の一例を示す図である。 実施形態２に係る電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施例４に係る符号変調器２Ａの変調符号及び符号復調器４Ａの復調符号の一例を示す図である。 実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号変調回路２３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ２１Ａの構成を示す回路図である。 実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号変調回路２３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ２２Ａの構成を示す回路図である。 実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号変調回路２３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ２３Ａの構成を示す回路図である。 実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号変調回路２３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ２４Ａの構成を示す回路図である。 実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号復調回路３３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ３１Ａの構成を示す回路図である。 実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号復調回路３３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ３２Ａの構成を示す回路図である。 実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号復調回路３３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ３３Ａの構成を示す回路図である。 実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号復調回路３３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ３４Ａの構成を示す回路図である。 実施形態３に係る電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 図１５の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施形態３に係る符号変調器２Ａ−１の変調符号及び符号復調器４Ａ−１の復調符号の一例を示す図である。 図１５の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して交流電力を受電する実施形態３に係る符号変調器２Ａ−２の変調符号及び符号復調器４Ａ−２の復調符号の一例を示す図である。 実施形態３に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図であり、（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。 実施形態４に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図であり、（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。 実施形態４の第１の比較例に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図であり、（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。 実施形態４の第２の比較例に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図であり、（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。 実施形態５の第１の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な変調電流Ｉ２の周波数スペクトルを示す図である。 実施形態５の第２の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図であり、（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。 実施形態５の第２の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な変調電流Ｉ２の周波数スペクトルを示す図である。 実施形態５の第３の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図であり、（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。 実施形態５の第３の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な変調電流Ｉ２の周波数スペクトルを示す図である。 実施形態６に係る電力伝送システムの構成を示すブロック図である。 実施形態６の変形例に係る電力伝送システムの構成を示すブロック図である。

以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。

前述のように、本開示の目的は、複数の電源から複数の負荷に電力を伝送する電力伝送システムであって、伝送される電力を識別して分離するとともに、伝送路に流れる合計の電流量を低減することができる電力伝送システムを提供することにある。実施形態１〜３では、その前提となる電力伝送システムの概要について説明する。その後、実施形態４〜６において、課題を解決する電力伝送システムについて説明する。

実施形態１．
図１は実施形態１に係る電力伝送システムの構成を示すブロック図である。図１において、実施形態１に係る電力伝送システムは、発電機１と、符号変調器２と、伝送路３と、符号復調器４と、負荷５と、コントローラ１０とを備える。伝送路３は、例えば、有線伝送路である。

コントローラ１０は、制御回路１１及び通信回路１２を備える。制御回路１１は、通信回路１２を介して符号変調器２及び符号復調器４と通信し、それらの動作を制御する。

図１の電力伝送システムにおいて、符号変調器２は電力送信装置として動作し、符号復調器４は電力受信装置として動作する。符号変調器２は、第１の電力を、所定の符号系列に基づく変調符号を用いて符号変調して符号変調波を生成し、符号変調波を、伝送路３を介して符号復調器４に送信する。符号復調器４は、符号変調器２から伝送路３を介して符号変調波を受信し、受信した符号変調波を、符号変調したときに用いた変調符号の符号系列と同じ符号系列に基づく復調符号を用いて符号復調して第２の電力を生成する。第１の電力は、例えば、発電機１で発電された直流電力であり、図１では発電電流Ｉ１として示す。符号変調波は、符号変調された交流電力であり、図１では変調電流Ｉ２として示す。第２の電力は、例えば、負荷５に供給される直流電力であり、図１では復調電流Ｉ３として示す。

図１の電力伝送システムは、さらに、電力測定器１ｍ，５ｍを備える。電力測定器１ｍは、第１の電力の電力量を測定する第１の電力測定手段である。すなわち、電力測定器１ｍは、発電機１の発電量であり、発電機１から符号変調器２へ送られる直流電力の電力量を測定する。電力測定器１ｍは、発電機１に設けられてもよく、発電機１と符号変調器２との間に設けられてもよい。電力測定器５ｍは、第２の電力の電力量を測定する第２の電力測定手段である。すなわち、電力測定器５ｍは、負荷５における電力使用量である、符号復調器４から負荷５へ送られる直流電力の電力量を測定する。電力測定器５ｍは、負荷５に設けられてもよく、符号復調器４と負荷５との間に設けられてもよい。電力測定器１ｍ，５ｍによって測定された電力量はコントローラ１０に送信される。

図１の電力伝送システムは、さらに、電流測定器３ｍを備えてもよい。電流測定器３ｍは、伝送路３において伝送される符号変調波（例えば変調電流Ｉ２）の電流量を測定する電流測定手段である。電流測定器３ｍによって測定された符号変調波の電流量は、コントローラ１０に送信される。

コントローラ１０は、電力測定器１ｍ，５ｍから受信した各電力量に基づいて、符号変調器２と符号復調器４の動作を制御する。例えば、コントローラ１０は、符号変調器２及び符号復調器４を互いに同期させるための同期信号を含む制御信号を符号変調器２及び符号復調器４に送信し、これにより、正確に同期した電力の符号変調及び符号復調を実現する。

コントローラ１０は、１つの符号系列に基づいて、変調符号を符号変調器２に設定し、復調符号を符号復調器４に設定する。符号変調器２において変調に用いるための変調符号の符号系列、並びに、符号復調器４において復調に用いるための復調符号の符号系列は、符号変調器２及び符号復調器４において予め設定されていてもよい。また、例えば、コントローラ１０は、上記制御信号において、符号変調器２において変調に用いるための変調符号の符号系列、並びに、符号復調器４において復調に用いるための復調符号の符号系列を送信してもよい。さらに、コントローラ１０は、上記制御信号において、符号系列を送信せずに、符号系列の指定情報のみを送信して符号変調器２及び符号復調器４において符号系列を生成してもよい。この場合、対向する符号変調器２と符号復調器４との間で正確に同期して符号変調及び符号復調することができる。

図２は図１の電力伝送システムの変調電流Ｉ２の信号波形例を示す波形図である。また、図３は比較例に係る通信システムの変調電流Ｉ２の信号波形例を示す波形図である。

図１の符号変調器２は、予め決められた符号系列に基づく変調符号を用いて、発電機１において発電された電力の電流を符号変調する。このとき、図２に示すように、符号変調器２は、「１」と「−１」の符号値に対応する向きに流れる電流からなる、交流の符号変調波を生成する。この符号変調波は、正の電流が流れる期間であっても、負の電流が流れる期間（例えば、図２の期間Ｔ０１）であっても、電力を伝送可能である。なお、実施形態１では、一例として直流電力を符号変調する例を示すが、後述する実施形態２に示すように交流電力を符号変調してもよい。

例えば通信で使用される比較例に係るデータ伝送システムでは、通常、図３に示すように、「１」と「０」の符号値を用いて符号変調がなされる。しかしながら、図３に示す符号変調波では、変調符号の符号値が「０」のとき（例えば、図３の期間Ｔ０２）に変調された電流もしくは電圧が０となり、電力が伝送されない時間が生じてしまう。このため、この電力が伝送されない時間の区間により、全体的に電力の伝送効率の低下を招いてしまう恐れがあった。すなわち、通信の場合には、データ等の情報を正確に同期して伝送することが望まれるので、符号復調器で「０」もしくは「１」と正確に判別できればよかったが、電力の伝送では、エネルギーの高効率利用の観点で、この電力が伝送されない時間の区間による電力の損失は許容することができなかった。以上により、図２に示すように、「１」と「−１」の符号値に対応する向きに流れる交流の符号変調波を用いることで、比較例よりも高い伝送効率で電力を伝送できる。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は図１の電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図である。図４（ａ）は発電電流Ｉ１の信号波形を示し、図４（ｂ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、図４（ｃ）は復調電流Ｉ３の信号波形を示す。発電機１は直流の発電電流Ｉ１を生成する。符号変調器２は、変調符号ｍ０を発電電流Ｉ１に乗算することで、交流の変調電流Ｉ２を生成する。符号復調器４は、変調符号ｍ０と同一の復調符号ｄ０を変調電流Ｉ２に乗算し、これにより、発電機１で発電された直流の電力を復元して負荷５に供給することができる。

なお、図４において、Ｔ１０は変調符号ｍ０及び復調符号ｄ０の１周期分の期間を示し、以下の図面においても同様である。

図４の信号波形例では、直流の発電電流Ｉ１（図４（ａ））に対して、周波数３５ｋＨｚを有する変調符号ｍ０を乗算して、符号変調波の変調電流Ｉ２（図４（ｂ））を生成した。この場合、変調符号ｍ０の各ビットの時間長は、１／（３５ｋＨｚ）／２＝１４．２マイクロ秒であった。

変調符号ｍ０及び復調符号ｄ０の各ビットは符号値「１」又は「−１」を有する。ここで、変調符号ｍ０について、符号値「１」は、符号変調器２が入力された電流の向きと同じ向きの電流を出力することを示し、符号値「−１」は、符号変調器２が入力された電流の向きと逆向きの電流を出力することを示す。同様に、復調符号ｄ０について、符号値「１」は、符号復調器４が入力された電流の向きと同じ向きの電流を出力することを示し、符号値「−１」は、符号復調器４が入力された電流の向きと逆向きの電流を出力することを示す。

変調符号ｍ０及び復調符号ｄ０はそれぞれ一例として次式で表される。

ｍ０＝［１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １］
（１）
ｄ０＝ｍ０
＝［１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １］
（２）

次いで、変調符号ｍ０によって生成された符号変調波の変調電流Ｉ２に対して復調符号ｄ０を乗算する。この乗算は次式により表される。

ｍ０×ｄ０
＝［１ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １］
（３）

式（３）から明らかなように、元の発電電流Ｉ１と同じ直流の復調電流Ｉ３（図４（ｃ））が得られることがわかる。

以上説明したように、本実施形態に係る符号変調器２及び符号復調器４を用いることで、正確に同期しかつ電力損失のない直流の電力伝送を実現できる。また、例えば上述の変調符号ｍ０及び復調符号ｄ０を繰り返して使用することにより、より長い時間での電力の伝送を効率よく行うことが可能になる。

さらに、変調符号ｍ０は、その前半の符号部分ｍ０ａと、その後半の符号部分ｍ０ｂとに次式のように分割することができる。

ｍ０ａ＝［１ −１ １ １ １ −１ −１］ （４）
ｍ０ｂ＝［−１ １ −１ −１ −１ １ １］ （５）

ここで、符号部分ｍ０ｂは、符号部分ｍ０ａの各ビットの符号値をそれぞれ符号反転して生成される。すなわち、符号部分ｍ０ａのあるビットの符号値が「１」であれば、符号部分ｍ０ｂの対応するビットの符号値は「−１」である。同様に、符号部分ｍ０ａのあるビットの符号値が「−１」であれば、符号部分ｍ０ｂの対応するビットの符号値は「１」である。

図５は図１の符号変調器２の構成を示すブロック図である。図５において、符号変調器２は、制御回路２０と、通信回路２１と、符号生成回路２２と、符号変調回路２３とを備える。通信回路２１は、コントローラ１０から、同期信号と、符号系列又はその指定情報を含む制御信号とを受信して、制御回路２０に出力する。ここで、同期信号は、例えば、変調開始及び変調終了のトリガー信号であってもよく、変調開始時刻及び変調終了時刻の時間情報であってもよい。制御回路２０は、上記制御信号に基づいて、符号生成回路２２により所定の符号系列に基づく変調符号を生成させて符号変調回路２３に出力させるとともに、符号変調回路２３の動作開始及び動作終了を制御する。なお、符号変調回路２３は、発電機１に接続された入力端子Ｔ１，Ｔ２と、伝送路３に接続された出力端子Ｔ３，Ｔ４とを有する。

図６は図１の符号復調器４の構成を示すブロック図である。図６において、符号復調器４は、制御回路３０と、通信回路３１と、符号生成回路３２と、符号復調回路３３とを備える。通信回路３１は、コントローラ１０から、同期信号と、符号系列又はその指定情報を含む制御信号とを受信して、制御回路３０に出力する。ここで、同期信号は、例えば、復調開始及び復調終了のトリガー信号であってもよく、復調開始時刻及び復調終了時刻の時間情報であってもよい。制御回路３０は、上記制御信号に基づいて、符号生成回路３２により所定の符号系列に基づく復調符号を生成させて符号復調回路３３に出力させるとともに、符号復調回路３３の動作開始及び動作終了を制御する。なお、符号復調回路３３は、伝送路３に接続された入力端子Ｔ１１，Ｔ１２と、負荷５に接続された出力端子Ｔ１３，Ｔ１４とを有する。

なお、図１の電力伝送システムにおいて、コントローラ１０から符号変調器２及び符号復調器４への制御信号は、伝送路３とは異なる制御信号回線で伝送されてもよく、伝送路３を用いて符号変調波と所定の多重化方式で多重化して伝送されてもよい。後者の場合において、コントローラ１０から符号変調器２及び符号復調器４への通信に使用するケーブルを削減し、コストを低減することができる。

図７は図１の符号変調回路２３及び符号復調回路３３の構成を示すブロック図である。図７において、符号変調回路２３は、ブリッジ形状で接続された４個のスイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４を備える。スイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４はそれぞれ、例えばＭＯＳトランジスタで構成された方向性スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を備える。また、符号復調回路３３は、ブリッジ形状で接続された４個のスイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４を備える。スイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４はそれぞれ、例えばＭＯＳトランジスタで構成された方向性スイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４を備える。

符号生成回路２２は、前述のように符号変調器２を変調符号ｍ０に従って動作させるために、制御回路２０の制御下で所定の変調符号ｍ１，ｍ２を生成して、符号変調回路２３に出力する。符号変調回路２３のスイッチ素子Ｓ１，Ｓ４は変調符号ｍ１に従って制御され、符号変調回路２３のスイッチ素子Ｓ２，Ｓ３は変調符号ｍ２に従って制御される。各変調符号ｍ１，ｍ２は符号値「１」及び「０」を有する。例えば、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に符号値「１」の信号が入力されるときに各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４はオンされ、符号値「０」の信号が入力されるときに各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４はオフされる。なお、本明細書において説明するスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４以外のスイッチ素子についても以下同様に動作する。ここで、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は以下のように方向性を有する。スイッチ素子Ｓ１はオンのときに端子Ｔ１から入力される発電電流を端子Ｔ３に出力し、スイッチ素子Ｓ３はオンのときに端子Ｔ１から入力される発電電流を端子Ｔ４に出力し、スイッチ素子Ｓ２はオンのときに端子Ｔ３から入力される変調電流を端子Ｔ２に出力し、スイッチ素子Ｓ４はオンのときに端子Ｔ４から入力される変調電流を端子Ｔ２に出力する。

符号生成回路３２は、前述のように符号復調器４を復調符号ｄ０に従って動作させるために、制御回路３０の制御下で所定の復調符号ｄ１，ｄ２を生成して、符号復調回路３３に出力する。符号復調回路３３のスイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１４は復調符号ｄ２に従って制御され、符号復調回路３３のスイッチ素子Ｓ１２，Ｓ１３は復調符号ｄ１に従って制御される。各復調符号ｄ１，ｄ２は符号値「１」及び「０」を有する。ここで、各スイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４は以下のように方向性を有する。スイッチ素子Ｓ１１はオンされるときに端子Ｔ１２から入力される変調電流を端子Ｔ１３に出力し、スイッチ素子Ｓ１３はオンされるときに端子Ｔ１１から入力される変調電流を端子Ｔ１３に出力し、スイッチ素子Ｓ１２はオンされるときに端子Ｔ１４から入力される復調電流を端子Ｔ１２に出力し、スイッチ素子Ｓ１４はオンされるときに端子Ｔ１４から入力される復調電流を端子Ｔ１１に出力する。

なお、図７の表記においては、符号復調器４のスイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４において電流が流れる方向は、符号変調器２のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４において電流が流れる方向と逆向きとなるように記載した。

図８Ａは図１の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施例１に係る符号変調器２の変調符号及び符号復調器４の復調符号の一例を示す図である。すなわち、図８Ａは、符号変調器２のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に入力される変調符号ｍ１とｍ２、及び符号復調器４のスイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４に入力される復調符号ｄ１とｄ２の一例を示す。

図８Ａに示すように、変調符号ｍ１と復調符号ｄ１は互いに同一であり、それぞれ符号系列ｃ１ａからなる。また、変調符号ｍ２と復調符号ｄ２は互いに同一であり、それぞれ符号系列ｃ１ｂからなる。また、符号系列ｃ１ａのあるビットの符号値が「１」のとき、符号系列ｃ１ｂの対応するビットの符号値を「０」とし、符号系列ｃ１ａのあるビットの符号値が「０」のとき、符号系列ｃ１ｂの対応するビットの符号値を「１」とするように、符号系列ｃ１ａ及びｃ１ｂを設定する。

従って、図７のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４、Ｓ１１〜Ｓ１４のうち、符号系列ｃ１ａのあるビットの符号値が入力されるスイッチ素子がオンされるときに、符号系列ｃ１ｂの対応するビットの符号値が入力されるスイッチ素子がオフされる。また、符号系列ｃ１ａのあるビットの符号値が入力されるスイッチ素子がオフされるとき、符号系列ｃ１ｂの対応するビットの符号値が入力されるスイッチ素子がオンされる。

図７の符号変調回路２３においては、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ４がオンされるとき、スイッチ素子Ｓ２，Ｓ３がオフされ、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ４がオフされるとき、スイッチ素子Ｓ２，Ｓ３がオンされる。これにより、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ４がオンされかつスイッチ素子Ｓ２，Ｓ３がオフされるとき、伝送路３には正の向きに、すなわち実線矢印の向きに変調電流Ｉ２が流れる。一方、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ４がオフされかつスイッチ素子Ｓ２，Ｓ３がオンされるとき、伝送路３には負の向きに、すなわち点線矢印の向きに変調電流Ｉ２が流れる。これにより、図４に示すように、符号変調器２に直流の発電電流Ｉ１が入力されたとき、交流に変調した変調電流Ｉ２を伝送路３に伝送することができる。

図７の符号復調回路３３においては、符号変調回路２３と同期して復調符号ｄ１，ｄ２に応答してスイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４がオン又はオフされる。ここで、変調符号ｍ１と同じ復調符号ｄ１によりスイッチ素子Ｓ１２，Ｓ１３がオン又はオフされ、変調符号ｍ２と同じ復調符号ｄ２によりスイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１４がオン又はオフされる。これにより、変調符号ｍ１の符号値が「１」であり、かつ変調符号ｍ２の符号値が「０」であるとき、すなわち伝送路３に正の向きの変調電流Ｉ２が流れるときは、復調符号ｄ１の符号値が「１」となり、かつ復調符号ｄ２の符号値が「０」となる。従って、スイッチ素子Ｓ１３，Ｓ１２がオンされかつスイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１４がオフされることにより、符号復調回路３３の出力端子Ｔ１３，Ｔ１４に正の向きに、すなわち実線矢印の向きに復調電流Ｉ３が流れる。また、変調符号ｍ１の符号値が「０」であり、かつ変調符号ｍ２の符号値が「１」であるとき、すなわち伝送路３に負の向きの変調電流Ｉ２が流れるときは、復調符号ｄ１の符号値が「０」となり、かつ復調符号ｄ２の符号値が「１」となる。従って、スイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１４がオンされかつスイッチ素子Ｓ１２，Ｓ１３がオフされることにより、この場合も、符号復調回路３３の出力端子Ｔ１３，Ｔ１４に正の向きに、すなわち実線矢印の向きに復調電流Ｉ３が流れる。

以上説明したように、図８Ａの変調符号ｍ１，ｍ２及び復調符号ｄ１，ｄ２を用いることにより、等価的に、符号変調器２は式（１）の変調符号ｍ０に従って動作し、符号復調器４は式（２）の復調符号ｄ０に従って動作する。

以上説明したように、図７及び図８Ａによれば、符号変調器２に直流の発電電流Ｉ１が入力されたとき、符号復調器４から、符号変調器２に入力される発電電流Ｉ１と同じ直流の復調電流Ｉ３を引き出すことが可能になる。従って、本実施形態１によれば、直流の発電電流Ｉ１を交流の変調電流Ｉ２に符号変調した後、変調電流Ｉ２を伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を直流の復調電流Ｉ３に復調することができる。

図８Ｂは図１の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施例２に係る符号変調器２の変調符号及び符号復調器４の復調符号の一例を示す図である。符号系列ｃ１ａとｃ１ｂに関して、符号値「１」を有するビットの個数と符号値「０」を有するビットの個数が同じ場合には、伝送路３に流れる符号変調された変調電流Ｉ２は平均的に直流成分がなく、交流成分のみとなる。しかしながら、符号系列によっては、符号値「１」を有するビットの個数と符号値「０」を有するビットの個数とが互いに異なり、直流成分が生じる場合もある。このような符号系列を用いる場合、当該符号系列と、その各ビットの符号値を反転した符号系列とを連結することにより、符号値「１」を有するビットの個数と符号値「０」を有するビットの個数が同じである変調符号及び復調符号を生成することができる。図８Ｂの例では、変調符号ｍ１と復調符号ｄ１を、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂを連結した符号系列［ｃ１ａ ｃ１ｂ］とし、変調符号ｍ２と復調符号ｄ２を、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ１ａを連結した符号系列［ｃ１ｂ ｃ１ａ］にする。これにより、伝送路３に流れる符号変調された変調電流Ｉ２の平均値は０になり、変調電流Ｉ２は交流成分のみを含む。

なお、発電機１もしくは負荷５は、電池、コンデンサ等の蓄電装置であってもよい。本実施形態の電力伝送システムに蓄電装置を組み込むことにより、電力消費の少ない、あるいは電力消費のない時間帯に発電された電力を有効に活用することができるようになり、全体での電力効率を向上できる。

実施形態２．
実施形態１では、直流の発電電流を符号変調して伝送する電力伝送システムについて説明した。一方、実施形態２では、交流の発電電流を符号変調して伝送する電力伝送システムについて説明する。

実施形態２に係る電力伝送システムは、図１の符号変調器２及び符号復調器４に代えて、図１０及び図１１を参照して後述する符号変調器２Ａ及び符号復調器４Ａを備える。他の部分については、実施形態２に係る電力伝送システムは、実施形態１に係る電力伝送システムと同様に構成される。

図９（ａ）〜図９（ｃ）は実施形態２に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図であり、図９（ａ）は発電電流Ｉ１の信号波形を示し、図９（ｂ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、図９（ｃ）は復調電流Ｉ３の信号波形を示す。すなわち、図９は、交流の発電電流Ｉ１を符号変調器２Ａにより符号変調した後、変調電流Ｉ２を伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を符号復調器４Ａにより符号復調したときの信号波形例である。

発電機１は交流の発電電流Ｉ１を生成する。ここで、交流の発電電流Ｉ１は、一例として、２００マイクロ秒で正と負を周期的に繰り返す、周波数５ｋＨｚの矩形波形を有する。このときも、図４に示した直流の発電電流Ｉ１を符号変調したときと同様に、符号変調器２Ａは、変調符号ｍ０を発電電流Ｉ１に乗算することで、交流の変調電流Ｉ２を生成する。符号復調器４Ａは、変調符号ｍ０と同一の復調符号ｄ０を変調電流Ｉ２に乗算し、これにより、発電機１で発電された交流電力を復元して負荷５に供給することができる。

変調符号ｍ０及び復調符号ｄ０の周波数は、発電電流Ｉ１の周波数及び復調電流Ｉ３の周波数よりも高く設定される。図９の信号波形例では、交流の発電電流Ｉ１（図９（ａ））に対して、周波数３５ｋＨｚを有する変調符号ｍ０を乗算して、符号変調波の変調電流Ｉ２（図９（ｂ））を生成した。この場合、変調符号ｍ０の各ビットの時間長は、１／（３５ｋＨｚ）／２＝１４．２マイクロ秒であった。

変調符号ｍ０及び復調符号ｄ０の各ビットは符号値「１」又は「−１」を有する。
交流の発電電流Ｉ１を伝送する場合、発電電流Ｉ１が正の期間（図９（ａ）の０〜１００μ秒の期間）と、発電電流Ｉ１が負の期間（図９（ａ）の１００〜２００μ秒の期間）とで、符号値「１」又は「−１」は異なる意味を有する。発電電流Ｉ１が正の期間において、変調符号ｍ０について、符号値「１」は、符号変調器２Ａが入力された電流の向きと同じ向きの電流を出力することを示し、符号値「−１」は、符号変調器２Ａが入力された電流の向きと逆向きの電流を出力することを示す。同様に、発電電流Ｉ１が正の期間において、復調符号ｄ０について、符号値「１」は、符号復調器４Ａが入力された電流の向きと同じ向きの電流を出力することを示し、符号値「−１」は、符号復調器４Ａが入力された電流の向きと逆向きの電流を出力することを示す。発電電流Ｉ１が負の期間において、変調符号ｍ０について、符号値「１」は、符号変調器２Ａが入力された電流の向きと逆向きの電流を出力することを示し、符号値「−１」は、符号変調器２Ａが入力された電流の向きと同じ向きの電流を出力することを示す。同様に、発電電流Ｉ１が負の期間において、復調符号ｄ０について、符号値「１」は、符号復調器４Ａが入力された電流の向きと逆向きの電流を出力することを示し、符号値「−１」は、符号復調器４Ａが入力された電流の向きと同じ向きの電流を出力することを示す。

変調符号ｍ０及び復調符号ｄ０はそれぞれ一例として次式で表される。

ｍ０＝［１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １］
（６）
ｄ０＝ｍ０
＝［１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １］
（７）

実施形態１に係る符号復調と同様に、変調符号ｍ０によって生成された符号変調波の変調電流Ｉ２に対して復調符号ｄ０を乗算する。この乗算は次式により表される。

ｍ０×ｄ０
＝［１ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １ １］
（８）

式（８）から明らかなように、元の発電電流Ｉ１と同じ交流の復調電流Ｉ３（図８（ｃ））が得られることがわかる。

以上説明したように、本実施形態に係る符号変調及び符号復調の方法を用いることで、正確に同期しかつ電力損失のない電力伝送を実現できる。また、前記の変調符号ｍ０及び復調符号ｄ０を繰り返して使用することにより、より長い時間での電力の伝送を効率よく行うことが可能になる。

図１０は実施形態２に係る電力伝送システムの符号変調器２Ａの一部の構成を示すブロック図である。図１０の符号変調器２Ａは、図５の符号生成回路２２及び符号変調回路２３に代えて、符号生成回路２２Ａ及び符号変調回路２３Ａを備える。図１０の符号変調器２Ａは、図５の符号変調器２と同様に制御回路２０及び通信回路２１をさらに備えるが、図１０では図示の簡単化のためにこれらを省略する。

図１０の符号生成回路２２Ａ及び符号変調回路２３Ａは、図７の符号生成回路２２及び符号変調回路２３と比較して以下の点が異なる。
（１）符号生成回路２２Ａは、２つの変調符号ｍ１，ｍ２に代えて、４個の変調符号ｍ１〜ｍ４を生成して符号変調回路２３Ａに出力する。
（２）符号変調回路２３Ａは、一方向性スイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４に代えてそれぞれ、ブリッジ形式で接続された４個の双方向性スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４を備える。

符号生成回路２２Ａは、前述のように符号変調器２Ａを変調符号ｍ０に従って動作させるために、制御回路２０の制御下で所定の変調符号ｍ１〜ｍ４を生成して、符号変調回路２３Ａに出力する。各変調符号ｍ１〜ｍ４は符号値「１」及び「０」を有する。

符号変調回路２３Ａにおいて、スイッチ回路ＳＳ２１は、変調符号ｍ１に応答してオンオフされる図７のスイッチ素子Ｓ１に加えて、スイッチ素子Ｓ１とは逆方向性を有しかつ並列に接続され、変調符号ｍ３に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ２１を備える。スイッチ回路ＳＳ２２は、変調符号ｍ２に応答してオンオフされる図７のスイッチ素子Ｓ２に加えて、スイッチ素子Ｓ２とは逆方向性を有しかつ並列に接続され、変調符号ｍ４に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ２２を備える。スイッチ回路ＳＳ２３は、変調符号ｍ２に応答してオンオフされる図７のスイッチ素子Ｓ３に加えて、スイッチ素子Ｓ３とは逆方向性を有しかつ並列に接続され、変調符号ｍ４に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ２３を備える。スイッチ回路ＳＳ２４は、変調符号ｍ１に応答してオンオフされる図７のスイッチ素子Ｓ４に加えて、スイッチ素子Ｓ４とは逆方向性を有しかつ並列に接続され、変調符号ｍ３に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ２４を備える。なお、スイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４はそれぞれ、例えばＭＯＳトランジスタで構成される。符号変調回路２３Ａは、発電機１に接続された端子Ｔ１，Ｔ２と、伝送路３に接続された端子Ｔ３，Ｔ４を有する。符号変調回路２３Ａには発電機１からの交流電力が入力され、符号変調回路２３Ａは交流電力を符号変調した後、符号変調された変調波を伝送路３に出力する。

図１１は実施形態２に係る電力伝送システムの符号復調器４Ａの一部の構成を示すブロック図である。図１１の符号復調器４Ａは、図６の符号生成回路３２及び符号復調回路３３に代えて、符号生成回路３２Ａ及び符号復調回路３３Ａを備える。図１１の符号復調器４Ａは、図５の符号復調器４と同様に制御回路３０及び通信回路３１をさらに備えるが、図１１では図示の簡単化のためにこれらを省略する。

図１１の符号生成回路３２Ａ及び符号復調回路３３Ａは、図７の符号生成回路３２及び符号復調回路３３と比較して以下の点が異なる。
（１）符号生成回路３２Ａは、２つの復調符号ｄ１，ｄ２に代えて、４個の復調符号ｄ１〜ｄ４を生成して符号復調回路３３Ａに出力する。
（２）符号復調回路３３Ａは、一方向性スイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４に代えてそれぞれ、ブリッジ形式で接続された４個の双方向性スイッチ回路ＳＳ３１〜ＳＳ３４を備える。

符号生成回路３２Ａは、前述のように符号復調器４Ａを復調符号ｄ０に従って動作させるために、制御回路３０の制御下で所定の復調符号ｄ１〜ｄ４を生成して、符号復調回路３３Ａに出力する。各復調符号ｄ１〜ｄ４は符号値「１」及び「０」を有する。

符号復調回路３３Ａにおいて、スイッチ回路ＳＳ３１は、復調符号ｄ２に応答してオンオフされる図７のスイッチ素子Ｓ１１に加えて、スイッチ素子Ｓ１１とは逆方向性を有しかつ並列に接続され、復調符号ｄ４に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ３１を備える。スイッチ回路ＳＳ３２は、復調符号ｄ１に応答してオンオフされる図７のスイッチ素子Ｓ１２に加えて、スイッチ素子Ｓ１２とは逆方向性を有しかつ並列に接続され、復調符号ｄ３に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ３２を備える。スイッチ回路ＳＳ３３は、復調符号ｄ１に応答してオンオフされる図７のスイッチ素子Ｓ１３に加えて、スイッチ素子Ｓ１３とは逆方向性を有しかつ並列に接続され、復調符号ｄ３に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ３３を備える。スイッチ回路ＳＳ３４は、復調符号ｄ２に応答してオンオフされる図７のスイッチ素子Ｓ１４に加えて、スイッチ素子Ｓ１４とは逆方向性を有しかつ並列に接続され、復調符号ｄ４に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ３４を備える。なお、スイッチ素子Ｓ３１〜Ｓ３４はそれぞれ、例えばＭＯＳトランジスタで構成される。符号復調回路３３Ａは、伝送路３に接続された端子Ｔ１１，Ｔ１２と、負荷５に接続された端子Ｔ１３，Ｔ１４を有する。符号復調回路３３Ａには伝送路３からの交流の符号変調波が入力され、符号復調回路３３Ａは符号変調波を交流の復調電力に符号復調した後、負荷５に出力する。

図１２Ａは実施形態２に係る電力伝送システムにおいて交流電力を送電して交流電力を受電する実施例３に係る符号変調器２Ａの変調符号及び符号復調器４Ａの復調符号の一例を示す図である。すなわち、図１２Ａは、符号変調回路２３Ａの双方向性スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４に入力される変調符号ｍ１〜ｍ４、及び符号復調回路３３Ａの双方向性スイッチ回路ＳＳ３１〜ＳＳ３４に入力される復調符号ｄ１〜ｄ４の一例を示す。

図１２Ａに示すように、変調符号ｍ１と復調符号ｄ１は互いに同一であり、変調符号ｍ２と復調符号ｄ２は互いに同一である。同様に、変調符号ｍ３と復調符号ｄ３は互いに同一であり、変調符号ｍ４と復調符号ｄ４は互いに同一である。また、直流電力の伝送のときと同様に、符号系列ｃ１ａのあるビットの符号値が「１」のとき、符号系列ｃ１ｂの対応するビットの符号値を「０」とし、符号系列ｃ１ａのあるビットの符号値が「０」のとき、符号系列ｃ１ｂの対応するビットの符号値を「１」とするように、符号系列ｃ１ａ及びｃ１ｂを設定する。

図１２Ａでは、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂの時間長を交流の発電電流Ｉ１の半周期と一致させる場合を示した。交流の発電電流Ｉ１が正の期間（図１２Ａの例では、各周期の前半の期間）において、変調符号ｍ１，ｍ２はそれぞれ符号系列ｃ１ａ，ｃ１ｂからなり、一方、変調符号ｍ３，ｍ４の符号値は常に「０」である。交流の発電電流Ｉ１が負の期間（図１２Ａの例では、各周期の後半の期間）において、変調符号ｍ１，ｍ２の符号値は常に「０」であり、一方、変調符号ｍ３，ｍ４はそれぞれ符号系列ｃ１ａ，ｃ１ｂからなる。各周期の前半の期間のビットと各周期の後半の期間のビットとを連結することにより、１周期分の変調符号ｍ１〜ｍ４がそれぞれ生成される。これにより、各周期の前半の期間では、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は変調符号ｍ１，ｍ２に従ってオンオフされ、一方、スイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４は切断されて電流が流れない。また、各周期の後半の期間では、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は切断されて電流が流れず、一方、スイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４は変調符号ｍ３，ｍ４に従ってオンオフされる。変調符号ｍ１〜ｍ４と同様に、１周期分の復調符号ｄ１〜ｄ４もまた、各周期の前半の期間のビットと各周期の後半の期間のビットとを連結することにより生成される。

ここで、符号変調回路２３Ａの動作について以下説明する。

まず、入力端子Ｔ１，Ｔ２において正の向きに、すなわち実線矢印Ａ１の向きに発電電流Ｉ１が流れる場合の動作について説明する。この場合、変調符号ｍ１の符号値「１」が入力されるスイッチ素子Ｓ１，Ｓ４がオンされるときに、変調符号ｍ２の符号値「０」が入力されるスイッチ素子Ｓ２，Ｓ３がオフされる。また、変調符号ｍ１の符号値「０」が入力されるスイッチ素子Ｓ１，Ｓ４がオフされるとき、変調符号ｍ２の符号値「１」が入力されるスイッチ素子Ｓ２，Ｓ３がオンされる。これにより、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ４がオンでかつスイッチ素子Ｓ２，Ｓ３がオフのとき、伝送路３には正の向きに、すなわち実線矢印Ａ１の向きに変調電流Ｉ２が流れる。一方、スイッチ素子Ｓ１，Ｓ４がオフでかつスイッチ素子Ｓ２，Ｓ３がオンのとき、伝送路３には負の向きに、すなわち点線矢印Ａ２の向きに変調電流Ｉ２が流れる。これにより、交流の発電電流Ｉ１のうちの正の期間の電流が符号変調回路２３Ａに入力されているとき、図９（ｂ）に示すように、交流の変調電流Ｉ２を伝送路３に伝送することができる。

次に、入力端子Ｔ１，Ｔ２において負の向きに、すなわち一点鎖線矢印Ｂ１の向きに発電電流Ｉ１が流れる場合の動作について以下説明する。この場合、変調符号ｍ３の符号値「１」が入力されるスイッチ素子Ｓ２１，Ｓ２４がオンされるときに、変調符号ｍ４の符号値「０」が入力されるスイッチ素子Ｓ２２，Ｓ２３がオフされる。また、変調符号ｍ３の符号値「０」が入力されるスイッチ素子Ｓ２１，Ｓ２４がオフされるとき、変調符号ｍ４の符号値「１」が入力されるスイッチ素子Ｓ２２，Ｓ２３がオンされる。これにより、スイッチ素子Ｓ２１，Ｓ２４がオンでかつスイッチ素子Ｓ２２，Ｓ２３がオフのとき、伝送路３には負の向きに、すなわち一点鎖線矢印Ｂ１の向きに変調電流Ｉ２が流れる。一方、スイッチ素子Ｓ２１，Ｓ２４がオフでかつスイッチ素子Ｓ２２，Ｓ２３がオンのとき、伝送路３には正の向きに、すなわち二点鎖線矢印Ｂ２の向きに変調電流Ｉ２が流れる。これにより、交流の発電電流Ｉ１のうちの負の期間の電流が符号変調回路２３Ａに入力されているとき、図９（ｂ）に示すように、交流の変調電流Ｉ２を伝送路３に伝送することができる。

図１０を参照して説明したように、符号変調回路２３Ａは、交流の発電電流Ｉ１のうちの正の期間及び負の期間のそれぞれにおいて、図９（ｂ）に示すように、交流の変調電流Ｉ２を生成することができる。

次に、図１１の符号復調回路３３Ａの動作について以下説明する。

まず、符号変調回路２３Ａの入力端子Ｔ１，Ｔ２において正の向きに、すなわち実線矢印Ａ１の向きに発電電流Ｉ１が流れる場合を考える。このとき、符号復調回路３３Ａの入力端子Ｔ１１，Ｔ１２には、伝送路３を介して、正の向き及び負の向きに流れる交流の変調電流Ｉ２が入力される。符号復調回路３３Ａが正しく復調動作を行った場合には、符号復調回路３３Ａの出力端子Ｔ１３，Ｔ１４において正の向きに、すなわち実線矢印Ｃ１の向きに復調電流Ｉ３が流れることになる。以下、これらの動作について説明する。この場合には、復調符号ｄ３と復調符号ｄ４の符号値はすべて「０」であり、スイッチ素子Ｓ３１〜Ｓ３４はすべてオフされる。

まず、符号変調回路２３Ａの入力端子Ｔ１，Ｔ２において正の向きに発電電流Ｉ１が流れ、かつ、符号復調回路３３Ａの入力端子Ｔ１１，Ｔ１２において正の向きに、すなわち実線矢印Ｃ１の向きに流れる変調電流Ｉ２が入力された場合の符号復調回路３３Ａの動作について説明する。この場合、符号系列ｃ１ａの符号値は「１」であり、符号系列ｃ１ｂの符号値は「０」である。従って、復調符号ｄ１の符号値「１」が入力されるスイッチ素子Ｓ１２，Ｓ１３はオンされ、復調符号ｄ２の符号値「０」が入力されるスイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１４はオフされる。従って、出力端子Ｔ１３，Ｔ１４には正の向きに、すなわち実線矢印Ｃ１の向きに復調電流Ｉ３が流れる。

次に、符号変調回路２３Ａの入力端子Ｔ１，Ｔ２において正の向きに発電電流Ｉ１が流れ、かつ、符号復調回路３３Ａの入力端子Ｔ１１，Ｔ１２において負の向きに、すなわち点線矢印Ｃ２の向きに流れる変調電流Ｉ２が入力された場合の符号復調回路３３Ａの動作について説明する。この場合、符号系列ｃ１ａの符号値は「０」であり、符号系列ｃ１ｂの符号値は「１」である。従って、復調符号ｄ１の符号値「０」が入力されるスイッチ素子Ｓ１２，Ｓ１３はオフされ、復調符号ｄ２の符号値「１」が入力されるスイッチ素子Ｓ１１，Ｓ１４はオンされる。従って、出力端子Ｔ１３，Ｔ１４には正の向きに、すなわち実線矢印Ｃ１の向きに復調電流Ｉ３が流れることになる。これにより、交流の発電電流Ｉ１のうちの正の期間の電流が符号変調回路２３Ａに入力されているとき、符号復調回路３３Ａにより、図９（ｃ）に示すように、正しく正の極性を有するように復調された復調電流Ｉ３を負荷５に出力することができる。

次に、符号変調回路２３Ａの入力端子Ｔ１，Ｔ２において負の向きに、すなわち一点鎖線矢印Ｂ１の向きに発電電流Ｉ１が流れる場合を考える。この場合も、符号復調回路３３Ａの入力端子Ｔ１１，Ｔ１２には、伝送路３を介して、正の向き及び負の向きに流れる交流の変調電流Ｉ２が入力される。符号復調回路３３Ａが正しく復調動作を行った場合には、符号復調回路３３Ａの出力端子Ｔ１３，Ｔ１４において負の向きに、すなわち点線矢印Ｃ２の向きに復調電流Ｉ３が流れることになる。以下、これらの動作について説明する。この場合には、復調符号ｄ１とｄ２の符号値はすべて「０」であり、スイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４はすべてオフされる。

まず、符号変調回路２３Ａの入力端子Ｔ１，Ｔ２において負の向きに発電電流Ｉ１が流れ、かつ、符号復調回路３３Ａの入力端子Ｔ１１，Ｔ１２において負の向きに、すなわち点線矢印Ｃ２の向きに流れる変調電流Ｉ２が入力された場合の符号復調回路３３Ａの動作について説明する。この場合、符号系列ｃ１ａの符号値は「１」であり、符号系列ｃ１ｂの符号値は「０」である。従って、復調符号ｄ３の符号値「１」が入力されるスイッチ素子Ｓ３２，Ｓ３３がオンされ、復調符号ｄ４の符号値「０」が入力されるスイッチ素子Ｓ３１，Ｓ３４はオフされる。従って、出力端子Ｔ１３，Ｔ１４には負の向きに、すなわち点線矢印Ｃ２の向きに復調電流Ｉ３が流れる。

次に、符号変調回路２３Ａの入力端子Ｔ１，Ｔ２において負の向きに発電電流Ｉ１が流れ、かつ、符号復調回路３３Ａの入力端子Ｔ１１，Ｔ１２において正の向きに、すなわち実線矢印Ｃ１の向きに流れる変調電流Ｉ２が入力された場合の符号復調回路３３Ａの動作について説明する。この場合、符号系列ｃ１ａの符号値は「０」であり、符号系列ｃ１ｂの符号値は「１」である。従って、復調符号ｄ３の符号値「０」が入力されるスイッチ素子Ｓ３２，Ｓ３３はオフされ、復調符号ｄ４の符号値「１」が入力されるスイッチ素子Ｓ３１，Ｓ３４はオンされる。従って、出力端子Ｔ１３，Ｔ１４には負の向きに、すなわち点線矢印Ｃ２の向きに復調電流Ｉ３が流れることになる。これにより、交流の発電電流Ｉ１のうちの負の期間の電流が符号変調回路２３Ａに入力されているとき、符号復調回路３３Ａにより、図９（ｃ）に示すように、正しく負の極性を有するように復調された復調電流Ｉ３を負荷５に出力することができる。

以上説明したように、図１２Ａの変調符号ｍ１〜ｍ４及び復調符号ｄ１〜ｄ４を用いることにより、等価的に、符号変調器２Ａは式（６）の変調符号ｍ０に従って動作し、符号復調器４Ａは式（７）の復調符号ｄ０に従って動作する。

以上説明したように、図１０、図１１、及び図１２Ａによれば、符号変調器２Ａに交流の発電電流Ｉ１が入力されたとき、符号復調器４Ａから、符号変調器２Ａに入力される発電電流Ｉ１と同じ交流の復調電流Ｉ３を引き出すことが可能になる。従って、本実施形態２によれば、交流の発電電流Ｉ１を交流の変調電流Ｉ２に符号変調した後、変調電流Ｉ２を伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を交流の復調電流Ｉ３に復調することができる。

図１２Ｂは実施形態２に係る電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施例４に係る符号変調器２Ａの変調符号及び符号復調器４Ａの復調符号の一例を示す図である。ここで、図１０の符号変調回路２３Ａと図１１の符号復調回路３３Ａにおいて、図１２Ｂに示すように、変調符号ｍ３、ｍ４及び復調符号ｄ３、ｄ４の符号値を常に「０」に設定することによりスイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ３１〜Ｓ３４をオフにする。これにより、図１０の符号変調回路２３Ａと図１１の符号復調回路３３Ａを、図７の符号変調回路２３と符号復調回路３３としてそれぞれ動作させることができる。従って、図１２Ｂに示すように、変調符号ｍ１，ｍ２及び復調符号ｄ１，ｄ２を符号系列ｃ１ａ，ｃ１ｂから生成することで、図４に示した直流電力伝送を実現することができる。このように、変調符号ｍ１〜ｍ４及び復調符号ｄ１〜ｄ４を変更することで、図１０の符号変調回路２３Ａと図１１の符号復調回路３３Ａを用いて、直流の電力伝送及び交流の電力伝送の両方をサポートすることが可能な優れた電力伝送システムを実現できる。

直流の発電機１は、例えば、太陽光発電装置を含む。交流の発電機１は、例えば、火力、水力、風力、原子力、潮力等のタービン等の回転による発電機を含む。

上述のように、実施形態２に係る電力伝送システムは、互いに同一の変調符号及び復調符号を用いることにより、直流の発電電流Ｉ１を変調して伝送し、直流の復調電流Ｉ３に復調することができ、さらに、交流の発電電流Ｉ１を変調して伝送し、交流の復調電流Ｉ３に復調することができる。また、実施形態２に係る電力伝送システムは、変調符号とは異なる復調符号を用いることにより、直流の発電電流Ｉ１を変調して伝送し、交流の復調電流Ｉ３に復調することができ、さらに、交流の発電電流Ｉ１を変調して伝送し、直流の復調電流Ｉ３に復調することができる。

図１０の符号変調回路２３Ａ及び図１１の符号復調回路３３Ａは、双方向性スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４，ＳＳ３１〜ＳＳ３４を備えているので、可逆である。すなわち、符号変調回路２３Ａは、符号復調回路としても動作可能であり、端子Ｔ３，Ｔ４から入力された変調電流を復調して端子Ｔ１，Ｔ２から出力する。符号復調回路３３Ａは、符号変調回路としても動作可能であり、端子Ｔ１３，Ｔ１４から入力された発電電流を変調して端子Ｔ１１，Ｔ１２から出力する。これにより、実施形態６で説明するように、符号復調回路３３Ａを備えた符号復調器から、符号変調回路２３Ａを備えた符号変調器へ、電力を伝送することができる。

図１０〜図１１では、双方向性スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ３４はそれぞれ、互いに逆の向きの電流を流すように並列に接続された各１対のスイッチ素子（Ｓ１，Ｓ２１；Ｓ２，Ｓ２２；Ｓ３，Ｓ２３；Ｓ４，Ｓ２４；Ｓ１１，Ｓ３１；Ｓ１２，Ｓ３２；Ｓ１３，Ｓ３３；Ｓ１４，Ｓ３４）により構成された例を示した。代替として、双方向性スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ３４は、以下の図１３Ａ〜図１４Ｄに示すように直列に接続された各１対のスイッチ素子（Ｓ４１，Ｓ５１；Ｓ４２，Ｓ５２；Ｓ４３，Ｓ５３；Ｓ４４，Ｓ５４）によっても構成することができる。図１３Ａ〜図１４Ｄにおいて、各図において上から下に向かう方向を「正方向」といい、下から上に向かう方向を「負方向」という。

図１３Ａは実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号変調回路２３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ２１Ａの構成を示す回路図である。図１３Ａにおいて、スイッチ回路ＳＳ２１Ａは、図１０のスイッチ回路ＳＳ２１に対応し、
（１）負方向に電流を流すダイオードＤ１が並列に接続され、変調符号ｍ１に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ４１と、
（２）正方向に電流を流すダイオードＤ１１が並列に接続され、変調符号ｍ３に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ５１と
が直列に接続されて構成される。

図１３Ｂは実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号変調回路２３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ２２Ａの構成を示す回路図である。図１３Ｂにおいて、スイッチ回路ＳＳ２２Ａは、図１０のスイッチ回路ＳＳ２２に対応し、
（１）負方向に電流を流すダイオードＤ２が並列に接続され、変調符号ｍ２に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ４２と、
（２）正方向に電流を流すダイオードＤ１２が並列に接続され、変調符号ｍ４に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ５２と
が直列に接続されて構成される。

図１３Ｃは実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号変調回路２３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ２３Ａの構成を示す回路図である。図１３Ｃにおいて、スイッチ回路ＳＳ２３Ａは、図１０のスイッチ回路ＳＳ２３に対応し、
（１）負方向に電流を流すダイオードＤ３が並列に接続され、変調符号ｍ２に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ４３と、
（２）正方向に電流を流すダイオードＤ１３が並列に接続され、変調符号ｍ４に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ５３と
が直列に接続されて構成される。

図１３Ｄは実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号変調回路２３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ２４Ａの構成を示す回路図である。図１３Ｄにおいて、スイッチ回路ＳＳ２４Ａは、図１０のスイッチ回路ＳＳ２４に対応し、
（１）負方向に電流を流すダイオードＤ４が並列に接続され、変調符号ｍ１に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ４４と、
（２）正方向に電流を流すダイオードＤ１４が並列に接続され、変調符号ｍ３に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ５４と
が直列に接続されて構成される。

図１４Ａは実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号復調回路３３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ３１Ａの構成を示す回路図である。図１４Ａにおいて、スイッチ回路ＳＳ３１Ａは、図１１のスイッチ回路ＳＳ３１に対応し、
（１）正方向に電流を流すダイオードＤ３１が並列に接続され、復調符号ｄ２に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ６１と、
（２）負方向に電流を流すダイオードＤ２１が並列に接続され、復調符号ｄ４に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ７１と
が直列に接続されて構成される。

図１４Ｂは実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号復調回路３３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ３２Ａの構成を示す回路図である。図１４Ｂにおいて、スイッチ回路ＳＳ３２Ａは、図１１のスイッチ回路ＳＳ３２に対応し、
（１）正方向に電流を流すＤ３２が並列に接続され、復調符号ｄ１に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ６２と、
（２）負方向に電流を流すダイオードＤ２２が並列に接続され、復調符号ｄ３に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ７２と
が直列に接続されて構成される。

図１４Ｃは実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号復調回路３３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ３３Ａの構成を示す回路図である。図１４Ｃにおいて、スイッチ回路ＳＳ３３Ａは、図１１のスイッチ回路ＳＳ３３に対応し、
（１）正方向に電流を流すダイオードＤ３３が並列に接続され、復調符号ｄ１に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ６３と、
（２）負方向に電流を流すダイオードＤ２３が並列に接続され、復調符号ｄ３に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ７３と
が直列に接続されて構成される。

図１４Ｄは実施形態２の変形例に係る電力伝送システムにおいて用いる符号復調回路３３Ａのための双方向性スイッチ回路ＳＳ３４Ａの構成を示す回路図である。図１４Ｄにおいて、スイッチ回路ＳＳ３４Ａは、図１１のスイッチ回路ＳＳ３４に対応し、
（１）正方向に電流を流すダイオードＤ３４が並列に接続され、復調符号ｄ２に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ６４と、
（２）負方向に電流を流すダイオードＤ２４が並列に接続され、復調符号ｄ４に基づいてオンオフするスイッチ素子Ｓ７４と
が直列に接続されて構成される。

図１３Ａ〜図１４Ｄにおいて、スイッチ素子Ｓ４１〜Ｓ７４は例えばＭＯＳトランジスタで構成され、それぞれ並列にＭＯＳトランジスタの寄生（ボディ）ダイオードＤ１〜Ｄ３４を使用することも可能である。図１３Ａ〜図１４Ｄの各スイッチ回路ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ３４Ａを、例えばＭＯＳトランジスタのスイッチ素子と１つのダイオードで実現すると、１つの双方向性スイッチ回路ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ３４Ａで２つのＭＯＳトランジスタと２つのダイオードが必要になる。一方、ＭＯＳトランジスタには特性の良い逆特性ダイオードが内蔵されたパッケージが普及しており、これを用いれば２つのスイッチ素子で１つの双方向性スイッチ回路ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ３４Ａを構成でき小型化が可能となる。

実施形態３．
実施形態１及び２では、１つの発電機１から１つの負荷５に電力を伝送する電力伝送システムについて説明した。一方、実施形態３では、複数の発電機から複数の負荷に電力を伝送する電力伝送システムについて説明する。

図１５は実施形態３に係る電力伝送システムの構成を示すブロック図である。図１５において、実施形態３に係る電力伝送システムは、複数の発電機１−１，１−２と、複数の符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２と、伝送路３と、複数の符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２と、複数の負荷５−１，５−２と、コントローラ１０Ａとを備える。

コントローラ１０Ａは、制御回路１１及び通信回路１２Ａを備える。制御回路１１は、通信回路１２Ａを介して符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２と通信し、それらの動作を制御する。

図１５の電力伝送システムにおいて、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２は電力送信装置としてそれぞれ動作し、符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２は電力受信装置としてそれぞれ動作する。符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２のうちの各１つの複数の電力送信装置は、第１の電力を、所定の符号系列に基づく変調符号を用いて符号変調して符号変調波を生成し、符号変調波を、伝送路３を介して符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２のうちの１つの符号復調器に送信する。符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２のうちの各１つの符号復調器は、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２のうちの１つの符号変調器から伝送路３を介して符号変調波を受信し、受信した符号変調波を、符号変調したときに用いた変調符号の符号系列と同じ符号系列に基づく復調符号を用いて符号復調して第２の電力を生成する。第１の電力は、例えば、発電機１−１，１−２で発電された電力であり、図１５では発電電流Ｉ１１，Ｉ１２として示す。符号変調波は、符号変調された交流電力であり、図１５では変調電流Ｉ２として示す。第２の電力は、例えば、負荷５−１，５−２に供給される電力であり、図１５では復調電流Ｉ３１，Ｉ３２として示す。

ここで、図１５の符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２は、実施形態２に係る符号変調器２Ａ及び符号復調器４Ａと同様に構成され、同様に動作する。

図１５の電力伝送システムは、さらに、電力測定器１ｍ−１，１ｍ−２，５ｍ−１，５ｍ−２を備える。電力測定器１ｍ−１，１ｍ−２は、第１の電力の電力量を測定する第１の電力測定手段である。すなわち、電力測定器１ｍ−１，１ｍ−２は、発電機１−１，１−２の発電量であり、発電機１−１，１−２から符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２へ送られる電力の電力量を測定する。電力測定器５ｍ−１，５ｍ−２は、第２の電力の電力量を測定する第２の電力測定手段である。すなわち、電力測定器５ｍ−１，５ｍ−２は、負荷５−１，５−２における電力使用量である、符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２から負荷５−１，５−２へ送られる電力の電力量を測定する。電力測定器１ｍ−１，１ｍ−２，５ｍ−１，５ｍ−２によって測定された電力量はコントローラ１０Ａに送信される。

図１５の電力伝送システムは、さらに、電流測定器３ｍを備えてもよい。電流測定器３ｍは、伝送路３において伝送される符号変調波（例えば変調電流Ｉ２）の電流量を測定する電流測定手段である。電流測定器３ｍによって測定された符号変調波の電流量は、コントローラ１０Ａに送信される。

コントローラ１０Ａは、電力測定器１ｍ−１，１ｍ−２，５ｍ−１，５ｍ−２から受信した各電力量に基づいて、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２の動作を制御する。例えば、コントローラ１０Ａは、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２を互いに同期させるための同期信号を含む制御信号を符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２に送信し、これにより、正確に同期した電力の符号変調及び符号復調を実現する。

コントローラ１０Ａは、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２のうち、電力を送信すべき符号変調器に対して変調符号の符号系列又はその指定情報を送信する一方、符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２のうち、電力を受信すべき符号復調器に対して復調符号の符号系列又はその指定情報を送信する。例えば、符号変調器２Ａ−１から符号復調器４Ａ−１に電力を伝送する場合、コントローラ１０Ａは、１つの符号系列に基づいて、変調符号を符号変調器２Ａ−１に設定し、復調符号を符号復調器４Ａ−１に設定する。それと同時に符号変調器２Ａ−２から符号復調器４Ａ−２に電力を伝送する場合、コントローラ１０Ａは、異なるもう１つの符号系列に基づいて、変調符号を符号変調器２Ａ−２に設定し、復調符号を符号復調器４Ａ−２に設定する。複数の符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２から複数の符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２に同時に電力を伝送する場合、互いに直交する複数の符号系列を用いてもよい。

これにより、複数の発電機１−１，１−２から複数の負荷５−１，５−２へ電力を伝送することができる。

発電機１−１，１−２で発電された電力を負荷５−１，５−２へ伝送するための符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２の例示的な動作について、以下に説明する。

実施形態３において、発電機１−１及び１−２の出力電力が直流であり、負荷５−１の入力電力が直流であり、負荷５−２への入力電力が交流である場合を示す。すなわち、発電機１−２から負荷５−２への電力伝送が、直流から交流への変換動作となる。

図１６Ａは図１５の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施形態３に係る符号変調器２Ａ−１の変調符号及び符号復調器４Ａ−１の復調符号の一例を示す図である。また、図１６Ｂは図１５の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して交流電力を受電する実施形態３に係る符号変調器２Ａ−２の変調符号及び符号復調器４Ａ−２の復調符号の一例を示す図である。

図１６Ａは、符号変調器２Ａ−１及び符号復調器４Ａ−１のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４４に入力される変調符号及び復調符号を示す。ここで、変調符号ｍ１ａ〜ｍ４ａは、それぞれ図１０に示した符号変調回路２３Ａの変調符号ｍ１〜ｍ４に対応し、復調符号ｄ１ａ〜ｄ４ａは、それぞれ図１１に示した符号復調回路３３Ａの復調符号ｄ１〜ｄ４に対応する。この場合、図１２Ｂを用いて説明した通り、変調符号ｍ３ａ、ｍ４ａ及び復調符号ｄ３ａ、ｄ４ａの符号値を常に「０」に設定することによりスイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ３１〜Ｓ３４はオフされる。また、変調符号ｍ１ａ、ｍ２ａ及び復調符号ｄ１ａ、ｄ２ａは、図１２Ｂを用いて説明した通り、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂから生成される。

さらに、図１６Ｂに、符号変調器２Ａ−２と符号復調器４Ａ−２のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４４に入力される変調符号及び復調符号を示す。ここで、変調符号ｍ１ｂ〜ｍ４ｂは、それぞれ図１０に示した符号変調回路２３Ａの変調符号ｍ１〜ｍ４に対応し、復調符号ｄ１ｂ〜ｄ４ｂは、それぞれ図１１に示した符号復調回路３３Ａの復調符号ｄ１〜ｄ４に対応する。この場合、変調符号ｍ３ｂ、ｍ４ｂの符号値を常に「０」に設定することによりスイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４はオフされる。また、変調符号ｍ１ｂ、ｍ２ｂ及び復調符号ｄ１ｂ〜ｄ４ｂは、符号系列ｃ２ａと符号系列ｃ２ｂから生成される。電流の符号変調及び符号復調の原理は、実施形態１〜２と同様であるので、ここでは説明は省略する。

以下では、図１７を参照して、複数の発電機１−１，１−２から複数の負荷５−１，５−２に電力を伝送する動作について説明する。

図１７（ａ）〜図１７（ｅ）は、実施形態３に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図である。図１７（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、図１７（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、図１７（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、図１７（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、図１７（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。

直流の発電電流Ｉ１１は、符号変調器２Ａ−１により符号変調されて交流の符号変調波になる。同様に、直流の発電電流Ｉ１２は、符号変調器２Ａ−２により符号変調されて交流の符号変調波になる。符号変調器２Ａ−１により生成された符号変調波と、符号変調器２Ａ−２により生成された符号変調波とは、図１７（ｃ）に示すように、互いに合成された変調電流Ｉ２として伝送路３を介して伝送される。

上述の通り、符号変調器２Ａ−１及び２Ａ−２は互いに同一の構成を有し、それぞれ図１０の符号変調器２Ａと同様に構成される。また、符号復調器４Ａ−１と４Ａ−２もまた互いに同一の構成を有し、それぞれ図１１の符号復調器４Ａと同様に構成される。符号変調器２Ａ−１と２Ａ−２の間の相違点、及び、符号復調器４Ａ−１と４Ａ−２の間の相違点は、互いに異なる符号系列ｃ１ａ，ｃ１ｂと符号系列ｃ２ａ，ｃ２ｂとを用いていることにある。符号変調器２Ａ−１及び符号復調器４Ａ−１は符号系列ｃ１ａ，ｃ１ｂを使用し、符号変調器２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−２は符号系列ｃ２ａ，ｃ２ｂを使用する。ここで、符号系列ｃ１ａとｃ２ａは互いに直交し、従って、符号系列ｃ１ｂとｃ２ｂもまた互いに直交する。ここでは、７段のＧｏｌｄ系列を用い、互いに異なるＧｏｌｄ系列を符号系列ｃ１ａ，ｃ２ａとして設定した。

符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２は、互いに直交した符号系列ｃ１ａ，ｃ２ａを用いることにより、変調電流Ｉ２から、対応する符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２で生成された電力をそれぞれ復調して取り出すことができる。これにより、図１７（ｄ）と図１７（ｅ）に示したように、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２に入力された発電電流Ｉ１１，Ｉ１２は、符号変調波として伝送された後、対応する符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２において復調電流Ｉ３１，Ｉ３２として正確に復調されて出力される。これにより、所望の波形（直流又は交流）及び所望の大きさを持った復調電流Ｉ３１，Ｉ３２が負荷５−１と５−２にそれぞれ供給される。

以上説明したように、本実施形態によれば、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２と符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２を用いることで、１つの伝送路３において多重化された２つの電力伝送を同時に行い、そして、伝送された電力を分離することが可能になる。従って、２つの発電機１−１，１−２から２つの負荷５−１，５−２に所望の大きさの電流を同時に伝送可能な優れた電力伝送システムを実現できる。

なお、符号変調器２Ａ−１と２Ａ−２あるいは符号復調器４Ａ−１と４Ａ−２で瞬時電力を測定し、符号系列と照らし合わせることにより、どの発電機１−１，１−２からどの負荷にどれだけの電力が伝送されたのかを把握することが可能となる。これにより、異なる発電コストを有する複数の異なる発電機１−１，１−２が接続された場合に、送電元の発電機１−１，１−２に応じた電気料金を課すような電力ビジネスの運営を実現できる。あるいは、どの発電機１−１，１−２からどの負荷５−１，５−２に電力を送るかによって送電効率が変わるようなシステムでは、電力伝送の情報を管理して分析することにより、最適な電力供給を実現できる。

以上説明したように、本実施形態によれば、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２を用いることで、１つ以上の発電機１−１，１−２から１つ以上の負荷５−１，５−２に対して電力を効率よく供給可能な電力伝送システムを提供することが可能になる。

以上の実施形態では、２つの発電機１−１，１−２と２つの負荷５−１，５−２を備えた電力伝送システムを例に挙げて説明したが、本開示はこれに限られるものではない。１つの発電機１−１と２つ以上の負荷５−１，５−２を備えた構成、更には、２つ以上の発電機１−１，１−２と２つ以上の負荷５−１，５−２で構成される電力伝送システムを構成することも可能である。この場合には、多数の電力伝送を１つの伝送路３にまとめて行うことが可能となり、伝送路３の敷設コストの減少、伝送路３の本数削減によるコスト減少等の効果がある。

上述の実施形態の説明では、図１５における符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２は一例として図１０に示した符号変調回路２３Ａで構成した場合を示したが、これに限られるものではない。例えば、発電機１−１，１−２の出力電力が直流の場合には、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２は図７に示した符号変調回路２３を用いて構成してもよい。また、負荷５−１，５−２への入力電力が直流の場合には、符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２は図７に示した符号復調回路３３を用いて構成してもよい。これらの場合は、符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２の回路構成を簡略化することができるので、部品点数が削減され、コストの削減及び装置の小型化を実現できるという効果がある。

なお、実施形態３では、一例として、直流の出力電力を有する２つの発電機から、直流の入力電力を有する１つの負荷と、交流の入力電力を有する１つの負荷とに電力を伝送する電力伝送システムについて説明したが、これに限られるものではない。電力伝送システムは、直流の出力電力を有する任意個数の発電機と、交流の出力電力を有する任意個数の発電機とから電力供給を受けてもよい。また、電力伝送システムは、直流の入力電力を有する任意個数の負荷と、交流の入力電力を有する任意個数の負荷とに電力を供給してもよい。

自然エネルギーの大半を占める太陽光発電では直流の電力が生成される。その一方で、風力及び地熱発電では交流の電力が生成される。この場合、電力網内に直流と交流の電源が混ざり合うことは望ましくないので、従来の電力伝送システムでは、発電機（電源）及び負荷を直流あるいは交流に揃える必要がある。

これに対して、本実施形態に係る電力伝送システムでは、符号変調及び符号復調を用いることにより、直流の電源から直流の負荷への電力伝送と、直流の電源から交流の負荷への電力伝送と、交流の電源から直流の負荷への電力伝送と、交流の電源から交流の負荷への電力伝送とを、１つの伝送路上で同時に行うことができる。

これにより、実施形態１から３における電力伝送システムにおいて、電力の符号変調及び符号復調を正確に実現する電力伝送に加え、複数の電力伝送を１つの伝送路で多重化して同時に行うことを可能にする優れた電力伝送システムを提供することができる。

実施形態４．
本実施形態では、複数の電源から複数の負荷に電力を伝送する電力伝送システムであって、伝送される電力を識別して分離するとともに、伝送路３に流れる合計の電流量を低減することができる電力伝送システムを提供する。

実施形態４に係る電力伝送システムは、図１５の電力伝送システムと同様に構成される。本実施形態では、符号変調器２Ａ−１から符号復調器４Ａ−１に電力を伝送し、それと同時に、符号変調器２Ａ−２から符号復調器４Ａ−２に電力を伝送する場合について説明する。以下、電力を伝送する符号変調器及び符号復調器のペアを「送受信装置ペア」という。伝送路３では、複数の送受信装置ペアの各符号変調波が重畳され、その合計が変調電流Ｉ２として流れている。

図１８（ａ）〜図１８（ｅ）は、実施形態４に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図である。図１８（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、図１８（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、図１８（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、図１８（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、図１８（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。すなわち、図１８は、交流の発電電流Ｉ１１およびＩ１２を符号変調器２Ａ−１と２Ａ−２により符号変調した後、変調電流Ｉ２を伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を符号復調器４Ａ−１と４Ａ−２により符号復調したときの信号波形例である。ここで、交流の発電電流Ｉ１１およびＩ１２は、一例として、２００マイクロ秒で正と負を周期的に繰り返す、周波数５ｋＨｚの矩形波形を用いた。

符号変調器２Ａ−１の変調符号ｍ１１と符号変調器２Ａ−２の変調符号ｍ１２は、図１８では一例として次式で表される。

ｍ１１＝［１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １］
（９）
ｍ１２＝［１ １ −１ １ −１ −１ １ −１ −１ １ −１ １ １ −１］
（１０）

図１２Ａの変調符号ｍ１〜ｍ４を用いることにより、等価的に、符号変調器２Ａ−１は式（９）の変調符号ｍ１１に従って動作し、符号変調器２Ａ−２は式（１０）の変調符号ｍ１２に従って動作する。以下の説明でも同様である。

一方で、図１９（ａ）〜図１９（ｅ）は、実施形態４の第１の比較例に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図である。図１９（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、図１９（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、図１９（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、図１９（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、図１９（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。

図１９の場合、符号変調器２Ａ−１の変調符号ｍ１１と符号変調器２Ａ−２の変調符号ｍ１２は下式のように設定される。

ｍ１１＝［１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １］
（１１）
ｍ１２＝［１ −１ −１ １ １ １ −１ −１ １ １ −１ −１ −１ １］
（１２）

図１８（ｄ）、図１８（ｅ）および、図１９（ｄ）、図１９（ｅ）によれば、いずれの変調符号の組み合わせを用いても、交流の発電電流Ｉ１１およびＩ１２を符号変調された変調電流Ｉ２に変調した後、変調電流Ｉ２を伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を交流の復調電流Ｉ３１およびＩ３２に復調することができることがわかる。

ただし、図１８の場合と、図１９の場合とにおいて、伝送路３における変調電流Ｉ２の大きさは以下のように異なる。本実施形態では、変調電流Ｉ２の大きさを表す電流指標値を、以下のように定義する。コントローラ１０Ａは、発電電流Ｉ１１，Ｉ１２の大きさと、変調符号の各ビットの値とに基づいて、変調符号の１周期分の期間にわたって、変調符号の各ビットに対応する変調電流Ｉ２の絶対値の総和を計算し、この値を電流指標値として用いる。図１８（ｃ）の場合、電流指標値は１３００ｍＡとなり、図１９（ｃ）の場合、電流指標値は１７００ｍＡとなる。このように、同じ電力を伝送しているにも関わらず、伝送路３に流れる電流量が異なることがわかる。

このため、コントローラ１０Ａは、電流指標値を予め決められた基準値よりも低減するように、複数の符号系列を選択して複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる。予め決められた基準値は、例えば、伝送路３に流れてもよい電流値の上限であってもよく、他の任意の値であってもよい。どの符号系列の組み合わせを選択しても電流指標値が基準値を超える場合には、コントローラ１０Ａは、例えば、いずれかの送受信装置ペアの電力伝送をキャンセルしてもよい。

それに代わって、コントローラ１０Ａは、電流指標値を最小化するように、複数の符号系列を選択して複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当ててもよい。

符号系列の割り当てを受けた符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２及び符号復調器４Ａ−１，４Ａ−２は、符号系列に基づいて変調符号及び復調符号をそれぞれ生成する。

なお、電流指標値は、実質的には、伝送路３における複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流の絶対値を所定時間にわたって平均した値に対応する。

電流指標値は、具体的には以下のように計算される。

説明のため、Ｎ個の発電機、Ｎ個の符号変調器、Ｎ個の符号復調器、及びＮ個の負荷が存在し、Ｎ個の発電機がＮ個の発電電流をそれぞれ生成し、各発電電流をＭビットの周期を有する変調符号を用いて符号変調する場合を考える。このとき、変調符号の各周期において、ｎ番目の発電電流（１≦ｎ≦Ｎ）のｍ番目のビット（１≦ｍ≦Ｍ）をＡ（ｎ，ｍ）と表し、ｎ番目の発電電流を符号変調するために用いるｎ番目の変調符号のｍ番目のビットをＣ（ｎ，ｍ）と表す。このとき、電流指標値を次式により計算する。

（１３）

複数の符号変調器から複数の符号復調器に新たな電力伝送を開始する前に、この電流指標値を低減又は最小化するように、複数の符号系列を選択して前記複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる。

このように、符号系列の組み合わせを適宜選択することにより、電流指標値を低減又は最小化することができる。伝送路３に流れる合計の電流量が低減すると、電力伝送の損失を低減することができる。また、伝送路３に流れる合計の電流量が低減すると、より小さな断面積を有する電線及びケーブルを使用可能になり、電力伝送システムのコストを低減することができる。

また、少なくとも１つの既存の送受信装置ペアが電力を伝送している場合に新たな送受信装置ペアが電力の伝送を開始するとき、以下のように１つの符号系列を選択して新たな送受信装置ペアに割り当てる。

コントローラ１０Ａは、少なくとも１つの既存の送受信装置ペアが電力を伝送している場合に新たな送受信装置ペアが電力の伝送を開始するとき、伝送路３における既存の送受信装置ペアの符号変調波及び新たな送受信装置ペアの符号変調波による合計電流の電流指標値を計算する。

コントローラ１０Ａは、この電流指標値を基準値（例えば、伝送路３に流れてもよい電流値の上限）よりも低減するように、１つの符号系列を選択して新たな送受信装置ペアに割り当てる。どの符号系列を選択しても電流指標値が基準値を超える場合には、コントローラ１０Ａは、例えば、新たな送受信装置ペアの電力伝送をキャンセルしてもよい。

それに代わって、コントローラ１０Ａは、この電流指標値を最小化するように、１つの符号系列を選択して新たな送受信装置ペアに割り当ててもよい。

電流指標値は、具体的には以下のように計算される。

Ｎ’個（Ｎ’＜Ｎ）の既存の送受信装置ペアが電力を伝送しているとき、新たにＮ’＋１番目の送受信装置ペアが電力伝送を開始する場合を考える。既存の送受信装置ペアに係る電流値であって、変調符号のｍ番目のビットに対応する電流値は、次式により表される。

（１４）

既存の送受信装置ペアに係る電流値Ｂ（ｍ）は計算済みであり、コントローラ１０Ａが保存していれば、再度の計算は不要である。このとき、伝送路３における既存の送受信装置ペアの符号変調波及び新たな送受信装置ペアの符号変調波による合計電流の電流指標値は、次式により計算される。

（１５）

Ｎ’個の既存の送受信装置ペアが電力を伝送している場合に新たなＮ’＋１番目の送受信装置ペアが電力の伝送を開始するとき、この電流指標値を低減又は最小化するように、１つの符号系列を選択して新たなＮ’＋１番目の送受信装置ペアに割り当てる。

コントローラ１０Ａは、既存の送受信装置ペアに係る計算済みの電流値Ｂ（ｍ）を保存することに代えて、新たな送受信装置ペアが電力の伝送を開始するとき、電流測定器３ｍを用いて既存の送受信装置ペアに係る実際の電流値を測定してもよい。これにより、伝送路３に流れる実際の変調電流Ｉ２の大きさをより正確に認識し、より適切な符号系列を選択して新たな送受信装置ペアに割り当てることができる。

以上により、本実施形態によれば、少なくとも１つの既存の送受信装置ペアが電力を伝送している場合に新たな送受信装置ペアが電力の伝送を開始するとき、すべての送受信装置ペアに係る電流指標値を計算する場合よりも少ない計算量で、１つの符号系列を選択して新たな送受信装置ペアに割り当てることができる。

次に、符号系列を選択するための追加の条件について説明する。

本発明者が行ったシミュレーションによれば、複数の送受信装置ペアの各符号変調器によって使用される各変調符号が、互いに同じ長さを有し、互いに同期し、かつ、同一の値の先頭ビットを有するとき、所望の正確な波形を有する復調電流を生成できることがわかった。

図２０（ａ）〜図２０（ｅ）は、実施形態４の第２の比較例に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図である。図２０（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、図２０（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、図２０（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、図２０（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、図２０（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。

図２０の場合、符号変調器２Ａ−１の変調符号ｍ１１と符号変調器２Ａ−２の変調符号ｍ１２は下式のように設定される。

ｍ１１＝［１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １］
（１６）
ｍ１２＝［−１ １ −１ −１ １ １ １ １ −１ １ １ −１ −１ −１］
（１７）

図１８及び図１９のように変調符号ｍ１１，ｍ１２が同一の値の先頭ビットを有するとき、復調電流Ｉ３１，Ｉ３２の波形は発電電流Ｉ１１，Ｉ１２の波形に実質的に一致している。一方、図２０のように変調符号ｍ１１，ｍ１２が異なる値の先頭ビットを有するとき、復調電流Ｉ３１，Ｉ３２の波形と発電電流Ｉ１１，Ｉ１２の波形とのずれが大きくなっている。

このように、同一の値の先頭ビットを有する変調符号を符号変調器２Ａ−１，２Ａ−２に設定することにより、複数の送受信装置ペアが電力を伝送する際に及ぼしあう影響を抑制し、各負荷５−１，５−２が必要な電力のみを分離して取り出すことができるという効果がある。

本実施形態に係る電力伝送システムによれば、複数の送受信装置ペアと、各送受信装置ペアで伝送する電力量とを能動的に指定した上で、各送受信装置ペアの電力伝送を１つの伝送路３上で同時かつ独立に行うとともに、伝送路３に流れる電流量を低減することができる。

従って、本実施形態に係る電力伝送システムによれば、電力送信装置及び電力受信装置を小型化及び薄型化しつつ、電力伝送ケーブルの省線化を実現し、且つ、複数の電力送信装置から複数の電力受信装置への電力伝送を同時に、より確実に行うことができる。

実施形態５．
実施形態５に係る電力伝送システムは、実施形態４に係る電力伝送システムと同様に構成される。

伝送路に流れる電流によって非常に大きな電磁ノイズが発生することがある。従来、ノイズを低減するためには、ノイズフィルタ等の対策部品が必要であり、これにより、伝送路のコストが増大する。従って、伝送路のコストを低減するために、伝送路に流れる電流により発生するノイズ量を低減することが求められる。

本実施形態では、複数の電源から複数の負荷に電力を伝送する電力伝送システムであって、伝送される電力を識別して分離し、伝送路３に流れる合計の電流量を低減し、さらに、伝送路３に流れる符号変調波から発生する電磁ノイズを低減することができる電力伝送システムを提供する。

図２１は、実施形態５の第１の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な変調電流Ｉ２の周波数スペクトルを示す図である。図２１は、図１８の場合と同じ条件で電力を伝送するとき、図１８（ｃ）の変調電流Ｉ２をＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）変換して得た周波数スペクトルを示す。図２１によれば、２６ｋＨｚにおいて最大の−１５．２ｄＢのピークが発生し、さらに、発電電流Ｉ１１，Ｉ１２の周波数である５ｋＨｚにおいて−１６．６ｄＢのピークが発生している。

図２２（ａ）〜図２２（ｅ）は、実施形態５の第２の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図である。図２２（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、図２２（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、図２２（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、図２２（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、図２２（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。すなわち、図２２は、交流の発電電流Ｉ１１およびＩ１２を符号変調器２Ａ−１と２Ａ−２により符号変調した後、変調電流Ｉ２を伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を符号復調器４Ａ−１と４Ａ−２により符号復調したときの信号波形例である。ここで、交流の発電電流Ｉ１１およびＩ１２は、一例として、２００マイクロ秒で正と負を周期的に繰り返す、周波数５ｋＨｚの矩形波形を用いた。

図２２の場合、符号変調器２Ａ−１の変調符号ｍ１１と符号変調器２Ａ−２の変調符号ｍ１２は、一例として次式で表される。

ｍ１１＝［１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １］
（１８）
ｍ１２＝［１ １ −１ −１ １ −１ １ −１ −１ １ １ −１ １ −１］
（１９）

図２３は、実施形態５の第２の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な変調電流Ｉ２の周波数スペクトルを示す図である。図２３は、図２２の場合の条件で電力を伝送するとき、図２２（ｃ）の変調電流Ｉ２をＦＦＴ変換して得た周波数スペクトルを示す。図２３によれば、３６ｋＨｚにおいて最大の−１６．４ｄＢのピークが発生し、さらに、５ｋＨｚにおいて−２０ｄＢのピークが発生している。

図２４（ａ）〜図２４（ｅ）は、実施形態５の第３の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な信号波形を示す波形図である。図２４（ａ）は発電電流Ｉ１１の信号波形を示し、図２４（ｂ）は発電電流Ｉ１２の信号波形を示し、図２４（ｃ）は変調電流Ｉ２の信号波形を示し、図２４（ｄ）は復調電流Ｉ３１の信号波形を示し、図２４（ｅ）は復調電流Ｉ３２の信号波形を示す。すなわち、図２４は、交流の発電電流Ｉ１１およびＩ１２を符号変調器２Ａ−１と２Ａ−２により符号変調した後、変調電流Ｉ２を伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を符号復調器４Ａ−１と４Ａ−２により符号復調したときの信号波形例である。ここで、交流の発電電流Ｉ１１およびＩ１２は、一例として、２００マイクロ秒で正と負を周期的に繰り返す、周波数５ｋＨｚの矩形波形を用いた。

ここで、図２４の場合、符号変調器２Ａ−１の変調符号ｍ１１と符号変調器２Ａ−２の変調符号ｍ１２は、一例として次式で表される。

ｍ１１＝［１ −１ １ １ １ −１ −１ −１ １ −１ −１ −１ １ １］
（２０）
ｍ１２＝［１ −１ １ −１ −１ １ １ −１ １ −１ １ １ −１ −１］
（２１）

図２５は、実施形態５の第３の実施例に係る電力伝送システムにおける例示的な変調電流Ｉ２の周波数スペクトルを示す図である。図２５は、図２４の場合の条件で電力を伝送するとき、図２４（ｃ）の変調電流Ｉ２をＦＦＴ変換して得た周波数スペクトルを示す。図２５によれば、２６ｋＨｚにおいて最大の−１３ｄＢのピークが発生し、さらに、５ｋＨｚにおいてピークが発生せず、−３０ｄＢよりも低くなっている。

図２２（ｄ）、図２２（ｅ）および、図２４（ｄ）、図２４（ｅ）によれば、いずれの変調符号の組み合わせを用いても、交流の発電電流Ｉ１１およびＩ１２を符号変調された変調電流Ｉ２に変調した後、変調電流Ｉ２を伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を直流の復調電流Ｉ３１およびＩ３２に復調することができることがわかる。

一方で、図２１、図２３、及び図２５によれば、同じ電力を伝送しているにも関わらず、伝送路３に流れる電流の周波数領域でのピーク値の大きさ及び周波数が異なることがわかる。

このため、コントローラ１０Ａは、伝送路３における複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流の周波数スペクトルの最大ピーク値を最小化するように、複数の符号系列を選択して複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる。

これにより、本実施形態の構成によれば、伝送路３における合計電流の周波数スペクトルの最大ピーク値を低減することにより、電力伝送によって発生する電磁ノイズを低減できるとともに、ノイズ対策のための部品及び回路を削減できるので、電力伝送システムのコストを削減することができるという効果がある。

それに代わって、コントローラ１０Ａは、伝送路３における複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流の周波数スペクトルの１つ又は複数のピーク値のうち、最低周波数を有するピーク値を最小化するように、複数の符号系列を選択して複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当ててもよい。

これにより、電磁ノイズ低減に必要となるフィルタ部品を小型化することができるので、更なる電力伝送システムの小型化が可能となるという効果がある。

それに代わって、コントローラ１０Ａは、伝送路３における複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流が電磁干渉に係る予め決められた基準を満たすように、複数の符号系列を選択して複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当ててもよい。

符号系列は、具体的には以下のように選択される。

説明のため、実施形態４で用いた発電電流Ａ（ｎ，ｍ）及び変調符号Ｃ（ｎ，ｍ）の表記を再び用いる（１≦ｎ≦Ｎ，１≦ｍ≦Ｍ）。各発電電流の大きさと、各変調符号の各ビットの値とに基づいて、変調符号の１周期分の各ビットの瞬間における各符号変調波による合計電流の値（すなわち、離散時間でサンプリングされた変調電流Ｉ２の値）を成分とするベクトルに対してＦＦＴを行う。

（２２）

複数の符号変調器から複数の符号復調器に新たな電力伝送を開始する前に、伝送路３に流れる符号変調波から発生する電磁ノイズを低減するように（すなわち、周波数スペクトルの最大ピーク値を最小化するように、又は、最低周波数を有するピーク値を最小化するように、又は、電磁干渉に係る予め決められた基準を満たすように）、複数の符号系列を選択して前記複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる。

また、コントローラ１０Ａは、伝送路３に流れる符号変調波から発生する電磁ノイズを低減するとともに、伝送路３に流れる合計の電流量を低減又は最小化するように、複数の符号系列を選択して複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当ててもよい。このとき、コントローラ１０Ａは、電磁ノイズの低減及び電流量の低減の一方を優先し、まず、優先された量を低減するように符号系列の組を選択する。優先された量を低減するように複数組の符号系列が選択可能であれば、コントローラ１０Ａは、さらに、優先されていない量を低減するように符号系列の組を選択する。また、コントローラ１０Ａは、可能であれば、電磁ノイズ及び電流量の両方を最小化するように符号系列の組を選択してもよい。

本実施形態に係る電力伝送システムによれば、複数の電源から複数の負荷に電力を伝送するとき、伝送される電力を識別して分離し、伝送路３に流れる合計の電流量を低減し、さらに、伝送路３に流れる符号変調波から発生する電磁ノイズを低減することができる。

実施形態６．
図２６は、実施形態６に係る電力伝送システムの構成を示すブロック図である。図２６において、実施形態６に係る電力伝送システムは、複数の発電機１−１〜１−４と、複数の符号変調及び復調器２Ｂ−１，２Ｂ−２，４Ｂ−１，４Ｂ−２と、伝送路３と、複数の負荷５−１〜５−４と、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４と、コントローラ１０Ｂとを備える。

発電機１−１〜１−４は、図１の発電機１と同様にそれぞれ構成され、電力測定器１ｍ−１〜１ｍ−４をそれぞれ備える。また、負荷５−１〜５−４は、図１の負荷５と同様にそれぞれ構成され、電力測定器５ｍ−１〜５ｍ−４をそれぞれ備える。

符号変調及び復調器２Ｂ−１，２Ｂ−２は、実施形態２の符号変調器２Ａ（図１０）と同様に構成される。符号変調及び復調器４Ｂ−１，４Ｂ−２は、実施形態２の符号復調器４Ａ（図１１）と同様に構成される。実施形態２において前述したように、図１０の符号変調回路２３Ａ及び図１１の符号復調回路３３Ａは、双方向性スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４，ＳＳ３１〜ＳＳ３４を備えているので、可逆である。

スイッチＳＷ１〜ＳＷ４はコントローラ１０Ｂにより制御される。スイッチＳＷ１は、発電機１−１及び負荷５−１の一方を符号変調及び復調器２Ｂ−１に接続する。スイッチＳＷ２は、発電機１−２及び負荷５−２の一方を符号変調及び復調器２Ｂ−２に接続する。スイッチＳＷ３は、発電機１−３及び負荷５−３の一方を符号変調及び復調器４Ｂ−１に接続する。スイッチＳＷ４は、発電機１−４及び負荷５−４の一方を符号変調及び復調器４Ｂ−２に接続する。

図２６の電力伝送システムによれば、スイッチＳＷ１〜ＳＷ４を制御することにより、符号変調及び復調器２Ｂ−１，２Ｂ−２，４Ｂ−１，４Ｂ−２のうちのいずれか１つから他の１つへ、任意に、電力を伝送することができる。

図２６の電力伝送システムは、さらに、伝送路３において伝送される符号変調波の電流量を測定する電流測定器３ｍを備えてもよい。

符号変調及び復調器２Ｂ−１，２Ｂ−２，４Ｂ−１，４Ｂ−２のそれぞれは、実施形態３〜５の符号変調器及び符号復調器と同様に動作可能である。

図２６の電力伝送システムによれば、符号変調及び復調器２Ｂ−１，２Ｂ−２，４Ｂ−１，４Ｂ−２を用いることにより、余ったエネルギーを必要なところで消費することができるようになり、電力伝送システムとしての全体エネルギー効率を向上することができる。また、直流電力及び交流電力を効率よく伝送することが可能になり、優れた符号変調器及び符号復調器を備えた電力伝送システムを提供することができる。

図２７は、実施形態６の変形例に係る電力伝送システムの構成を示すブロック図である。図２７の電力伝送システムは、図２６の電力伝送システムに比較して以下の点が異なる。
（１）発電機１−１、負荷５−１、及びスイッチＳＷ１に代えて、発電機モードと電動機（負荷）モードの動作モードを有する回転機６−１を備える。電力測定器１ｍ−１，５ｍ−１に代えて、電力測定器６ｍ−１を備える。
（２）発電機１−２、負荷５−２、及びスイッチＳＷ２に代えて、発電機モードと電動機（負荷）モードの動作モードを有する回転機６−２を備える。電力測定器１ｍ−２，５ｍ−２に代えて、電力測定器６ｍ−２を備える。
（３）発電機１−３、負荷５−３、及びスイッチＳＷ３に代えて、発電機モードと電動機（負荷）モードの動作モードを有する回転機６−３を備える。電力測定器１ｍ−３，５ｍ−３に代えて、電力測定器６ｍ−３を備える。
（４）発電機１−４、負荷５−４、及びスイッチＳＷ４に代えて、発電機モードと電動機（負荷）モードの動作モードを有する回転機６−４を備える。電力測定器１ｍ−４，５ｍ−４に代えて、電力測定器６ｍ−４を備える。
（５）コントローラ１０Ｃは、電力測定器６ｍ−１〜６ｍ−４からの各電力量を受信し、これに応答して、符号変調及び復調器２Ｂ−１，２Ｂ−２，４Ｂ−１，４Ｂ−２の動作を、図２６のコントローラ１０Ｂと同様に制御する。

図２７において、回転機６−１〜６−４のうちのいずれか１つが発電機モードで動作するとき、回転機６−１〜６−４のうちの他の１つは電動機モードで動作する。このとき、発電機モードで動作する回転機に接続された符号変調及び復調器は符号変調器として動作し、電動機モードで動作する回転機に接続された符号変調及び復調器は符号復調器として動作させる。

図２７の電力伝送システムによれば、図２６の電力伝送システムと同様に、符号変調及び復調器２Ｂ−１，２Ｂ−２，４Ｂ−１，４Ｂ−２を用いることにより、余ったエネルギーを必要なところで消費することができるようになり、電力伝送システムとしての全体エネルギー効率を向上することができる。また、直流電力及び交流電力を効率よく伝送することが可能になり、優れた符号変調器及び符号復調器を備えた電力伝送システムを提供することができる。

他の実施形態．
実施形態２〜６において、発電機が交流電力を生成する場合には、発電された電力の周波数を測定してコントローラに通知してもよい

実施形態４〜６において、少なくとも１つの既存の送受信装置ペアが電力を伝送している場合に新たな送受信装置ペアが電力の伝送を開始するとき、コントローラに代えて、この新たな送受信装置ペアの符号変調器が符号系列を選択してもよい。この場合、符号変調器は、伝送路３における既存の送受信装置ペアの符号変調波による合計電流を測定し、既存の送受信装置ペアの符号変調波と、当該符号変調器を含む新たな送受信装置ペアの符号変調波とによる合計電流の電流指標値を計算する。符号変調器は、この電流指標値を低減または最小化するように、１つの符号系列を選択し、選択された符号系列を、予め決められた通信手段により、電力を伝送しようとしている符号復調器に通知する。

実施形態３〜６において、複数の符号変調器が同じ符号系列を用いてもよく、複数の符号復調器が同じ符号系列を用いてもよい。これにより、１つの符号変調器から複数の符号復調器へ電力を伝送してもよく、複数の符号変調器から１つの符号復調器へ電力を伝送してもよく、複数の符号変調器から複数の符号復調器へ電力を伝送してもよい。

実施形態１〜６において、一例として電流を符号変調及び符号復調して電力を伝送する例を示したが、これに限られるものではない。直流又は交流の電圧を符号変調及び符号復調して電力を伝送することも可能であり、同様の効果が得られる。この場合、複数の送受信装置ペアが電力を伝送するとき、伝送路における複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電圧の絶対値を所定時間にわたって平均した値を低減又は最小化するように、複数の符号系列を選択して複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当ててもよい。

１，１−１〜１−４…発電機、
１ｍ，１ｍ−１〜１ｍ−４…電力測定器、
２，２−１，２−２，２Ａ，２Ａ−１，２Ａ−２…符号変調器、
２Ｂ−１，２Ｂ−２…符号変調及び復調器、
３…伝送路、
３ｍ…電流測定器、
４，４−１，４−２，４Ａ，４Ａ−１，４Ａ−２…符号復調器、
４Ｂ−１，４Ｂ−２…符号変調及び復調器、
５，５−１〜５−４…負荷、
５ｍ，５ｍ−１〜５ｍ−４…電力測定器、
６−１〜６−４…回転機、
６ｍ−１〜６ｍ−４…電力測定器、
１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ…コントローラ、
１１…制御回路、
１２，１２Ａ…通信回路、
２０…制御回路、
２１…通信回路、
２２，２２Ａ…符号生成回路、
２３，２３Ａ…符号変調回路、
３０…制御回路、
３１…通信回路、
３２，３２Ａ…符号生成回路、
３３，３３Ａ…符号復調回路、
Ｄ１〜Ｄ３４…ダイオード、
Ｓ１〜Ｓ７４…スイッチ素子、
ＳＳ１〜ＳＳ３４，ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ３４Ａ…スイッチ回路、
ＳＷ１〜ＳＷ４…スイッチ、
Ｔ１〜Ｔ１４…端子。

Claims (17)

1. 複数の電力送信装置、複数の電力受信装置、及びコントローラを備え、前記複数の電力送信装置から前記複数の電力受信装置に伝送路を介して電力を伝送する電力伝送システムにおいて、
   前記複数の電力送信装置のうちの各１つの電力送信装置は、第１の電力を、所定の符号系列に基づく変調符号を用いて符号変調して符号変調波を生成し、前記符号変調波を、前記伝送路を介して前記複数の電力受信装置のうちの１つの電力受信装置に送信する符号変調器を備え、
   前記複数の電力受信装置のうちの各１つの電力受信装置は、前記複数の電力送信装置のうちの１つの電力送信装置から前記伝送路を介して前記符号変調波を受信し、受信した前記符号変調波を、前記符号変調したときに用いた変調符号の符号系列と同じ符号系列に基づく復調符号を用いて符号復調して第２の電力を生成する符号復調器を備え、
   前記コントローラは、前記複数の電力送信装置のうちの１つの電力送信装置及び前記複数の電力受信装置のうちの１つの電力受信装置をそれぞれ含む複数の送受信装置ペアが電力を伝送しているとき、前記伝送路における前記複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流の絶対値を所定時間にわたって平均した値を予め決められた基準値よりも低減するように、複数の符号系列を選択して前記複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる、
   電力伝送システム。
2. 前記コントローラは、少なくとも１つの既存の送受信装置ペアが電力を伝送している場合に新たな送受信装置ペアが電力の伝送を開始するとき、前記伝送路における前記既存の送受信装置ペアの符号変調波及び前記新たな送受信装置ペアの符号変調波による合計電流の絶対値を所定時間にわたって平均した値を前記基準値よりも低減するように、１つの符号系列を選択して前記新たな送受信装置ペアに割り当てる、
   請求項１記載の電力伝送システム。
3. 複数の電力送信装置、複数の電力受信装置、及びコントローラを備え、前記複数の電力送信装置から前記複数の電力受信装置に伝送路を介して電力を伝送する電力伝送システムにおいて、
   前記複数の電力送信装置のうちの各１つの電力送信装置は、第１の電力を、所定の符号系列に基づく変調符号を用いて符号変調して符号変調波を生成し、前記符号変調波を、前記伝送路を介して前記複数の電力受信装置のうちの１つの電力受信装置に送信する符号変調器を備え、
   前記複数の電力受信装置のうちの各１つの電力受信装置は、前記複数の電力送信装置のうちの１つの電力送信装置から前記伝送路を介して前記符号変調波を受信し、受信した前記符号変調波を、前記符号変調したときに用いた変調符号の符号系列と同じ符号系列に基づく復調符号を用いて符号復調して第２の電力を生成する符号復調器を備え、
   前記コントローラは、前記複数の電力送信装置のうちの１つの電力送信装置及び前記複数の電力受信装置のうちの１つの電力受信装置をそれぞれ含む複数の送受信装置ペアが電力を伝送しているとき、前記伝送路における前記複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流の絶対値を所定時間にわたって平均した値を最小化するように、複数の符号系列を選択して前記複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる、
   電力伝送システム。
4. 前記コントローラは、少なくとも１つの既存の送受信装置ペアが電力を伝送している場合に新たな送受信装置ペアが電力の伝送を開始するとき、前記伝送路における前記既存の送受信装置ペアの符号変調波及び前記新たな送受信装置ペアの符号変調波による合計電流の絶対値を所定時間にわたって平均した値を最小化するように、１つの符号系列を選択して前記新たな送受信装置ペアに割り当てる、
   請求項３記載の電力伝送システム。
5. 前記コントローラは、前記伝送路における前記複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流の周波数スペクトルの最大ピーク値を最小化するように、複数の符号系列を選択して前記複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる、
   請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の電力伝送システム。
6. 前記コントローラは、前記伝送路における前記複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流の周波数スペクトルの１つ又は複数のピーク値のうち、最低周波数を有するピーク値を最小化するように、複数の符号系列を選択して前記複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる、
   請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の電力伝送システム。
7. 前記コントローラは、前記伝送路における前記複数の送受信装置ペアの各符号変調波による合計電流が電磁干渉に係る予め決められた基準を満たすように、複数の符号系列を選択して前記複数の送受信装置ペアにそれぞれ割り当てる、
   請求項１〜４のうちのいずれか１つに記載の電力伝送システム。
8. 前記複数の送受信装置ペアの各電力送信装置によって使用される各変調符号は、互いに同じ長さを有し、互いに同期し、かつ、同一の値の先頭ビットを有する、
   請求項１〜７のうちのいずれか１つに記載の電力伝送システム。
9. 前記複数の符号系列は互いに直交する、
   請求項１〜８のうちのいずれか１つに記載の電力伝送システム。
10. 前記複数の電力送信装置のうちの各１つの電力送信装置において、前記第１の電力は直流電力又は交流電力であり、
    前記複数の電力受信装置のうちの各１つの電力受信装置において、前記第２の電力は直流電力又は交流電力である、
    請求項１〜９のうちのいずれか１つに記載の電力伝送システム。
11. 前記複数の電力送信装置のうちの少なくとも１つの電力送信装置の前記符号変調器はさらに符号復調器として動作可能であり、
    前記複数の電力受信装置のうちの少なくとも１つの電力受信装置の前記符号復調器はさらに符号変調器として動作可能であり、
    前記符号変調器として動作可能である符号復調器を備えた電力受信装置から、前記符号復調器として動作可能である符号変調器を備えた電力送信装置へ、電力を伝送する、
    請求項１〜１０のうちのいずれか１つに記載の電力伝送システム。
12. 前記符号変調器は、前記変調符号を生成する第１の生成回路を備え、
    前記符号復調器は、前記復調符号を生成する第２の生成回路を備える、
    請求項１〜１１のうちのいずれか１つに記載の電力伝送システム。
13. 前記コントローラは、前記変調符号を生成するための制御信号、変調開始時刻、及び変調終了時刻を、前記複数の電力送信装置に送信し、
    前記コントローラは、前記復調符号を生成するための制御信号、復調開始時刻、及び復調終了時刻を、前記複数の電力受信装置に送信し、
    前記複数の電力送信装置のうちの各１つの電力送信装置において、前記符号変調器は、前記変調符号を生成するための制御信号、変調開始時刻、及び変調終了時刻に基づいて前記第１の電力を符号変調して前記符号変調波を生成し、
    前記複数の電力受信装置のうちの各１つの電力受信装置において、前記符号復調器は、前記復調符号を生成するための制御信号、復調開始時刻、及び復調終了時刻に基づいて前記符号変調波を前記第２の電力に符号復調する、
    請求項１２記載の電力伝送システム。
14. 前記複数の電力送信装置における前記第１の電力の電力量を測定する第１の電力測定手段と、
    前記複数の電力受信装置における前記第２の電力の電力量を測定する第２の電力測定手段とをさらに備える、
    請求項１３記載の電力伝送システム。
15. 前記コントローラは、前記第１の電力測定手段により測定された前記第１の電力の電力量及び前記第２の電力測定手段により測定された前記第２の電力の電力量に基づいて、前記複数の電力送信装置及び前記複数の電力受信装置の動作を制御することで、前記複数の電力送信装置から前記複数の電力受信装置に電力を伝送する、
    請求項１４記載の電力伝送システム。
16. 前記伝送路における電流量を測定する電流測定手段をさらに備える、
    請求項１５記載の電力伝送システム。
17. 前記コントローラは、前記電流測定手段により測定された電流量に基づいて、前記複数の電力送信装置及び前記複数の電力受信装置の動作を制御することで、前記複数の電力送信装置から前記複数の電力受信装置に電力を伝送する、
    請求項１６記載の電力伝送システム。

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