JP6990886B2 - 電力伝送システム - Google Patents

Description

本開示は、伝送路を介して電力を受信する電力受信装置と、伝送路を介して電力を送信する電力送信装置と、伝送路を介して電力を送受信する電力送受信装置とに関する。本開示はまた、そのような電力受信装置、電力送信装置、及び電力送受信装置のうちの少なくとも１つを含む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電力を伝送することがある。この場合、電源及び負荷のペアごとに別個の伝送路を用いるのではなく、伝送路を共通化することなどにより、電力伝送システムの構成を簡単化することが求められる。また、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場合には、電力伝送の多重化に起因する伝送効率の低下を生じにくくすることが求められる。

また、電力伝送システムでは、ユーザの要求などに応じて、電源の個数及び負荷の個数が増減することがある。この場合、電力伝送システムへ電力送信装置及び電力受信装置などを簡単に着脱可能であ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、簡単な構成でありながら、従来技術に比較して高い伝送効率で動作し、電力伝送システムへ簡単に着脱可能である電力受信装置を提供することにある。

本開示の一態様に係る電力受信装置は、
所定の符号系列に基づく変調符号を用いて符号変調された第１の電力を含む符号変調波を電力送信装置から伝送路を介して受信する電力受信装置であって、
前記伝送路との電気的な接触なしに前記伝送路と結合し、前記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する無接点コネクタと、
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とを備える。

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。

本開示によれば、簡単な構成でありながら、従来技術に比較して高い伝送効率で動作し、電力伝送システムへ簡単に着脱可能である電力受信装置を提供することができる。

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の構成を示すブロック図である。 図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第１の実施例を示す図である。 図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第２の実施例を示す図である。 図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第３の実施例を示す図である。 図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第４の実施例を示す図である。 図２２のコイル７ｄ１，７ｄ２の第１の変形例を示す図である。 図２２のコイル７ｄ１，７ｄ２の第２の変形例を示す図である。 図２２のコイル７ｄ１，７ｄ２の第３の変形例を示す図である。 図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第５の実施例を示す図である。 実施形態４の第１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。 実施形態４の第２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。 実施形態４の第３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。 実施形態４の第４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。 実施形態５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３１の符号変調器２Ｂの構成を示すブロック図である。 図３１の符号復調器４Ｂの構成を示すブロック図である。 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。

本開示の基礎となった知見．
特許文献１では、電力伝送装置において複数の電力系統間において電力の融通を実現可能な連携装置が開示されている。特許文献１では、前記連携装置はコンバータとインバータを備え、送電するときには前記コンバータにより送電電力を交流から直流に変換し、電力を受け取る電力系統に接続された連携装置に電力を送電する。前記電力を受け取る電力系統の連携装置では、インバータにより所望の周波数に変換することで、前記連携装置が接続される電力系統に最適な周波数の電力を提供できる。また、特許文献２では、特許文献１に対して、電力貯蔵装置を備えた構成が開示されている。

一方、特許文献３では、電力伝送装置において複数の送電装置から複数の受電装置への電力を伝送する方法が開示されている。特許文献３では、前記複数の送電装置から、前記複数の受電装置への電力の伝送は時分割で行う。なお、特許文献３では、電力融通を実現するに当たって、前記送電装置及び受電装置間の制御通信は、無線通信で行うことで実現している。

しかしながら、特許文献１及び特許文献２において、前記連携装置は、インバータとコンバータを備え、且つ、基本的には電力融通を行う系統間の全ての組み合わせに対して個別の電力伝送ケーブルが必要になる。連携装置の構成により、電力伝送ケーブルを減らす方法も記載されているが、いずれにしても多数の電力伝送ケーブルが必要になる。これにより、敷設コストの増加、ケーブルの材料費の増加、さらには、連携装置には、接続される系統の数と同じ数のインバータとコンバータの組を備える必要がある。これらより、ケーブルのコストの増加に加え、連携装置の規模の増大によるコストの増加の恐れがある。

また、特許文献３は、複数の送電装置と受電装置間において時分割で電力を融通することが可能であり、電力伝送ケーブルの本数が少なくてすむという利点がある。しかしながら、時分割で送電することにより、複数系統間での電力の融通を同時に行うことができない。すなわち、受電側に接続された負荷の電力の要求に即座に対応できない恐れがあった。さらには、多数の電力融通を実施する場合には、１つあたりの電力融通に割り振られる時間が短くなるため、パルス的に大きな電力が電力伝送ケーブルに送電される。したがって、送ケーブルの耐電力性が求められ、コストの増加に繋がる恐れがあった。また、電力を受電できない時間帯が生じるため、受電装置に大きな電力のバッファ機能が必要となる恐れがあった。さらには、時分割での電力融通を実現するためには、複数の送電装置及び受電送置間で時間的な同期が必要であり、これを実現するためには非常に精度の高い機器間制御が求められ、システム全体としてコストの増加に繋がる恐れがあった。

前記のように、特許文献１、２はいずれも、多数の電力伝送ケーブルを用いており電力伝送の多重化による電力伝送ケーブルの省線化が実現できない。さらに、連携装置においては、電力伝送ケーブルごとにインバータとコンバータの組が必要になり、連携装置の規模を小さくすることは不可能である。このため、多くの電力系統間での電力融通は困難であった。一方、特許文献３では、電力伝送ケーブルに、複数の電力融通を時分割で行うことにより、電力伝送ケーブルの省線化が図れるが、複数の電力融通を同時に行う伝送システムを提供できない。従って、送電装置及び受電装置の小型・薄型化を図りつつ、電力伝送ケーブルの省線化を実現し、且つ、複数の送電装置から複数の受電装置への電力融通を同時に、より確実に行うことができる電力伝送システムが望まれている。

さらに、前述のように、電力伝送システムでは、ユーザの要求などに応じて、電源の個数及び負荷の個数が増減することがある。この場合、電力伝送システムへ電力送信装置及び電力受信装置などを簡単に着脱可能であることが求められる。

以上の考察により、本発明者らは、以下の発明の各態様を想到するに至った。

本開示の一態様に係る電力受信装置によれば、
所定の符号系列に基づく変調符号を用いて符号変調された第１の電力を含む符号変調波を電力送信装置から伝送路を介して受信する電力受信装置であって、
前記伝送路との電気的な接触なしに前記伝送路と結合し、前記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する無接点コネクタと、
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とを備える。

本開示の一態様に係る電力送信装置によれば、
電力を伝送路を介して電力受信装置に送信する電力送信装置であって、
所定の符号系列に基づく変調符号を用いて第１の電力を符号変調して符号変調波を生成する符号変調器と、
前記伝送路との電気的な接触なしに前記伝送路と結合し、前記符号変調波を前記伝送路を介して前記電力受信装置に送信する無接点コネクタとを備える。

本開示の一態様に係る電力送受信装置によれば、
電力を伝送路を介して電力受信装置に送信し、かつ、電力を電力送信装置から前記伝送路を介して受信する電力送受信装置であって、
第１の符号系列に基づく第１の変調符号を用いて第１の電力を符号変調して第１の符号変調波を生成する符号変復調器と、
前記伝送路との電気的な接触なしに前記伝送路と結合し、前記第１の符号変調波を前記伝送路を介して前記電力受信装置に送信する無接点コネクタとを備え、
前記無接点コネクタはさらに、第２の符号系列に基づく第２の変調符号を用いて符号変調された電力を含む第２の符号変調波を前記電力送信装置から前記伝送路を介して受信し、
前記符号変復調器はさらに、受信した前記第２の符号変調波を、前記第２の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。

本開示によれば、電力伝送システムにおいて、電源と負荷との組み合わせと、伝送する電力量とを能動的に指定した上で、複数の組み合わせの間での電力伝送を１つの伝送路上で同時かつ独立に行うとともに、電力伝送を行う機器を容易に着脱及び増減することを可能にする。

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。

本開示の目的は、簡単な構成でありながら、従来技術に比較して高い伝送効率で動作し、電力伝送システムへ簡単に着脱可能である、電力受信装置電力送信装置、及び電力送受信装置を提供することにある。また、本開示の目的は、そのような電力受信装置、電力送信装置、及び電力送受信装置のうちの少なくとも１つを含む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、その前提として、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。

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、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。

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、互いに低相関である（例えば、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．
図１８は、実施形態４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１８において、実施形態４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３Ａと、符号復調器４と、負荷５と、無接点コネクタ７とを備える。

図１８の発電機１、符号変調器２、符号復調器４、及び負荷５は、図１の対応する構成要素と同様に構成される。図示の簡単化のために、図１８では、図１の電力測定器１ｍ，５ｍ及びコントローラ１０を省略している。

無接点コネクタ７は符号復調器４に接続され、さらに、無接点コネクタ７は、電気的な接触なしに伝送路３Ａに電磁的に結合する。伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の間には、電気的絶縁材料又は間隙が設けられる。また、伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７は、はんだ又はねじ止めなどにより機械的に接合されない。無接点コネクタ７は、伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の間の電界又は磁界を介して、伝送路３Ａから無接点で電力を受信する。

図１８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、無接点コネクタ７及び符号復調器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３Ａに送信する。無接点コネクタ７は、符号変調器２から伝送路３Ａを介して符号変調波を受信して符号復調器４に送る。符号復調器４は、無接点コネクタ７を介して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、発電機１で発電された直流又は交流電力であり、符号変調波は、符号変調された交流電力であり、第２の電力は、負荷５に供給される直流又は交流電力である。

図１９は、図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第１の実施例を示す図である。無接点コネクタ７は伝送路３Ａと電界を介して結合してもよい。図１９の伝送路３Ａは、電力線３Ａ１，３Ａ２と、電力線３Ａ１に接続された導体板３Ａａ１と、電力線３Ａ２に接続された導体板３Ａａ２とを備える。図１９の無接点コネクタ７は、導体板３Ａａ１，３Ａａ２にそれぞれ対向する導体板７ａ１，７ａ２を備える。導体板３Ａａ１及び導体板７ａ１は互いに容量的に結合し、導体板３Ａａ２及び導体板７ａ２は互いに容量的に結合し、導体板３Ａａ１，３Ａａ２及び導体板７ａ１，７ａ２の間に生じる電界により電力を伝送する。

さまざまな場所において電力を伝送できるようにするために、図１９に示すように、伝送路３Ａの長手方向に沿って複数ペアの導体板３Ａａ１，３Ａａ２を設けてもよく、それに代えて、導体板３Ａａ１，３Ａａ２の長手方向の長さを導体板７ａ１，７ａ２よりも長くしてもよい。これにより、伝送路３Ａのいずれの場所においても等しく電力を伝送することができる。ただし、後者の場合、望ましくない電磁放射の発生を防ぐために、導体板３Ａａ１，３Ａａ２の長手方向の長さは、伝送路３Ａにおいて伝送される符号変調波の波長よりも短く設定される。

図１９の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７によれば、電界により電力を伝送するので、磁界により電力を伝送する場合に比べて、伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の間に金属が挟まっても金属の発熱を抑えられるという効果がある。

なお、伝送路３Ａの終端は、無接点コネクタ７が伝送路３Ａと電界を介して結合する場合、閉端（終端抵抗６）であっても、開放端であってもよい。

図２０は、図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第２の実施例を示す図である。無接点コネクタ７は伝送路３Ａと磁気的に結合してもよい。図２０の伝送路３Ａは、電力線３Ａ１，３Ａ２と、電力線３Ａ１，３Ａ２にわたって接続されたコイル３Ａｂとを備える。図２０の無接点コネクタ７は、コイル３Ａｂに対向するコイル７ｂを備える。コイル３Ａｂ，７ｂは、例えば、平面上で円形に巻回された巻線をそれぞれ含み、互いに平行に配置される。コイル３Ａｂ，７ｂは互いに磁気的に結合し、コイル３Ａｂ，７ｂの間に生じる磁界により電力を伝送する。

さまざまな場所において電力を伝送できるようにするために、図２０に示すように、伝送路３Ａの長手方向に沿って複数のコイル３Ａｂを設けてもよく、それに代えて、コイル３Ａｂの寸法をコイル７ｂよりも大きくしてもよい。これにより、伝送路３Ａのいずれの場所においても等しく電力を伝送することができる。

図２１は、図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第３の実施例を示す図である。図２１の実施例においても、無接点コネクタ７は伝送路３Ａと磁界を介して結合する。図２１の伝送路３Ａは、電力線３Ａ１，３Ａ２と、ソレノイド状に巻回され、電力線３Ａ１，３Ａ２にわたって接続されたコイル３Ａｃとを備える。図２１の無接点コネクタ７は、ソレノイド状に巻回されたコイル７ｃを備える。コイル３Ａｃ，７ｃは互いに磁気的に結合し、コイル３Ａｃ，７ｃの間に生じる磁界により電力を伝送する。

さまざまな場所において電力を伝送できるようにするために、図２１に示すように、伝送路３Ａの長手方向に沿って複数のコイル３Ａｃを設けてもよい。これにより、伝送路３Ａのいずれの場所においても等しく電力を伝送することができる。

図２２は、図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第４の実施例を示す図である。図２２の実施例においても、無接点コネクタ７は伝送路３Ａと磁界を介して結合する。図２２の伝送路３Ａは、電力線３Ａ１，３Ａ２を備える。図２２の無接点コネクタ７は、電力線３Ａ１の周囲に発生する磁界と結合するコイル７ｄ１と、電力線３Ａ２の周囲に発生する磁界と結合するコイル７ｄ２とを備える。コイル７ｄ１は、例えば、電力線３Ａ１を含む平面上で円形に巻回された巻線を含み、電力線３Ａ１から所定距離を有して設けられる。コイル７ｄ２は、例えば、電力線３Ａ２を含む平面上で円形に巻回された巻線を含み、電力線３Ａ２から所定距離を有して設けられる。図２２に示すように、コイル７ｄ１，７ｄ２が互いに平行に配置される場合、コイル７ｄ１，７ｄ２は互いに逆方向に巻回される。このように、電力線３Ａ１，３Ａ２とコイル７ｄ１，７ｄ２とは互いに磁気的に結合し、これらの間に生じる磁界により電力を伝送する。図２２の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７によれば、伝送路３Ａのいずれの場所においても等しく電力を伝送することができる。

また、図２２の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７によれば、伝送路３Ａにコイルを設けていないので、図２０及び図２１の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７に比べて、コイル間の異物及びコイルの近傍の異物が発熱しにくく、より安全である。

図２３は、図２２のコイル７ｄ１，７ｄ２の第１の変形例を示す図である。図２４は、図２２のコイル７ｄ１，７ｄ２の第２の変形例を示す図である。図２５は、図２２のコイル７ｄ１，７ｄ２の第３の変形例を示す図である。図２２の無接点コネクタ７のコイルは、円形に限らず、横長型、長方形、楕円などの形状に巻回された巻線を含んでもよい。このような形状のコイルを用いることにより、図２２の場合よりも、無接点コネクタ７及び伝送路３Ａを磁界を介してより強く結合させ、電力伝送の効率を向上することができる。

図２６は、図１８の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の第５の実施例を示す図である。
無接点コネクタ７のコイル７ｄ１，７ｄ２は、図２２の場合には互いに逆方向に巻回されていたが、図２６のように同じ方向に巻回されていてもよい。図２６の無接点コネクタ７は、１種類のみのコイルを用いるので、コストを削減することができる。

図１９～図２６の伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７によれば、電界結合又は磁界結合を利用して無接点で電力を伝送することができる。また、無接点コネクタ７を伝送路３Ａの任意の位置に電磁的に配置し、高効率で電力を伝送することができる。

以上説明したように、図１８の電力伝送システムは、実施形態１～３に係る電力伝送システムと同様に、発電機１によって発生された電力を符号変調し、符号変調された電力を伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７を介して伝送し、伝送された電力を符号復調して負荷５に供給する。伝送路３Ａ及び無接点コネクタ７の間では、無接点で電力を伝送することができる。これにより、符号復調器４及び負荷５を伝送路３Ａに対して容易に着脱し、電力伝送システムにおいて電力供給を受ける負荷５の個数を容易に増減できるという効果がある。さらに、符号復調器４及び負荷５を伝送路３Ａの任意の位置に配置することができ、負荷５が時間的に移動する場合においても電力を伝送できるという効果がある。

図２７は、実施形態４の第１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、発電機１と、符号変調器２と、伝送路３Ａと、符号復調器４と、負荷５と、無接点コネクタ７とを備える。

図２７の発電機１、符号変調器２、符号復調器４、及び負荷５は、図１の対応する構成要素と同様に構成される。図示の簡単化のために、図２７では、図１の電力測定器１ｍ，５ｍ及びコントローラ１０を省略している。

無接点コネクタ７は符号変調器２に接続され、さらに、無接点コネクタ７は、電気的な接触なしに伝送路３Ａに電磁的に結合する。図２７の無接点コネクタ７は、図１８の無接点コネクタ７と同様に構成される（図１９～図２６を参照）。

図２７の電力伝送システムにおいて、符号変調器２及び無接点コネクタ７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３Ａに送信する。無接点コネクタ７は、符号変調波を伝送路３Ａを介して電力受信装置に送信する。符号復調器４は、符号変調波を伝送路３Ａから受信し、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、発電機１で発電された直流又は交流電力であり、符号変調波は、符号変調された交流電力であり、第２の電力は、負荷５に供給される直流又は交流電力である。

図２７の電力伝送システムは、実施形態１～３に係る電力伝送システムと同様に、発電機１によって発生された電力を符号変調し、符号変調された電力を無接点コネクタ７及び伝送路３Ａを介して伝送し、伝送された電力を符号復調して負荷５に供給する。無接点コネクタ７及び伝送路３Ａの間では、無接点で電力を伝送することができる。これにより、発電機１及び符号変調器２を伝送路３Ａに対して容易に着脱し、電力伝送システムにおいて電源となる発電機１の個数を容易に増減することができる。さらに、発電機１及び符号変調器２を伝送路３Ａの任意の位置に配置することができ、発電機１が時間的に移動する場合においても電力を伝送することができる。

図２８は、実施形態４の第２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２８の電力伝送システムは、発電機１と、符号変調器２と、伝送路３Ａと、符号復調器４と、負荷５と、無接点コネクタ７と、符号変復調器８、蓄電池９とを備える。

図２８の発電機１、符号変調器２、伝送路３Ａ、符号復調器４、負荷５、及び無接点コネクタ７は、図１８の対応する構成要素と同様に構成される。図示の簡単化のために、図２８では、図１の電力測定器１ｍ，５ｍ及びコントローラ１０を省略している。

図２８の伝送路３Ａには、符号変復調器８を介して蓄電池９が接続されている。前述のように、図１０の符号変調回路２３Ａ及び図１１の符号復調回路３３Ａは可逆である。符号変復調器８は、図１０の符号変調回路２３Ａ及び図１１の符号復調回路３３Ａと同様の回路を含み、これにより、符号変調器として動作可能であり、かつ、符号復調器としても動作可能である。

負荷５の消費電力が発電機１の発電電力よりも小さい場合、発電電力の一部を負荷５に送るように、１つの符号系列に基づく変調符号及び復調符号を符号変調器２及び符号復調器４にそれぞれ設定し、それと同時に、発電電力の残りを蓄電池９に送るように、異なるもう１つの符号系列に基づく変調符号及び復調符号を符号変調器２及び符号変復調器８にそれぞれ設定する。この場合、符号変調器２は、電力を複数の宛先に同時に送るために複数の符号変調回路を備える。また、この場合、符号変復調器８は符号復調器として動作する。符号変調器２から符号復調器４及び符号変復調器８に同時に電力を伝送する場合、互いに低相関である（例えば、互いに直交する）２つの符号系列を用いてもよい。これにより、伝送路３Ａにおいて、負荷５に送られる符号変調波と蓄電池９に送られる符号変調波とを識別することができ、発電機１からの電力を所望の配分比で負荷５及び蓄電池９に供給することができる。

一方、負荷５の消費電力が発電機１の発電電力よりも大きい場合、発電電力を負荷５に送ると同時に、蓄電池９の放電電力を負荷５に供給する。このとき、符号変復調器８は符号変調器として動作する。符号変復調器８は、符号変調器２と同期し、符号変調器２によって用いられるものと同じ変調符号を用いて放電電力を符号変調する。これにより、符号復調器４は、符号変調器２から送られた符号変調波と符号変復調器８から送られた符号変調波とを同時に符号復調し、負荷５に送ることができる。

図２８の電力伝送システムは、図１８の電力伝送システムの効果に加えて、符号変復調器８及び蓄電池９を備え、蓄電池９に充電および放電させることにより、より柔軟に、負荷５に電力を伝送できるという効果がある。これにより、発電機１は、負荷５の動作状況による消費電力の変動に応じて俊敏に発電電力を調整する必要がなくなる。すなわち、より安定した発電が可能になり、高効率な動作点における発電が可能となるという効果がある。

図２９は、実施形態４の第３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２９の電力伝送システムは、発電機１と、符号変調器２と、伝送路３Ａと、負荷５と、無接点コネクタ７と、符号変復調器８－１，８－２と、蓄電池９とを備える。

図２９の発電機１、符号変調器２、伝送路３Ａ、負荷５、無接点コネクタ７、及び蓄電池９は、図２８の対応する構成要素と同様に構成される。図２９の符号変復調器８－１，８－２は、図２８の符号変復調器８と同様に構成される。図示の簡単化のために、図２９では、図１の電力測定器１ｍ，５ｍ及びコントローラ１０を省略している。

図２９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、符号変復調器８－１は電力送受信装置として動作し、無接点コネクタ７及び符号変復調器８－２は電力送受信装置として動作する。図２９の電力伝送システムでは、図２８の負荷５に接続された符号復調器４の代わりに、符号変復調器８－２が設けられている。ここでは、負荷５が例えばモータ等のような電力を消費および発電（回生）する電気設備である場合に、無接点コネクタ７を介して電力を双方向に伝送する場合について説明する。負荷５で電力を消費する場合には、符号変復調器８－２は符号復調器として動作する。この場合、発電機１の発電電力の一部又はすべてを負荷５に送るように、１つの符号系列に基づく変調符号及び復調符号を符号変調器２及び符号変復調器８－２にそれぞれ設定する。一方、負荷５で電力を発電する場合には、符号変復調器８－２は符号変調器として動作する。この場合、符号変復調器８－２は、符号変調器２と同期し、符号変調器２によって用いられるものと同じ変調符号を用いて発電電力（回生電力）を符号変調する。これにより、符号変復調器８－１は、符号変調器２から送られた符号変調波と符号変復調器８－２から送られた符号変調波とを同時に符号復調し、蓄電池９に送ることができる。

図２９の電力伝送システムによれば、図１８の電力伝送システムの効果に加えて、電力を消費および発電する負荷５に符号変復調器８－２を接続することにより、より柔軟に、負荷５の電力伝送を実現できるという効果がある。これにより、負荷５の発電電力を蓄電池９に充電することも可能になり、より高効率な電力利用が可能となるという効果がある。

図３０は、実施形態４の第４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３０の電力伝送システムは、発電機１と、符号変調器２と、伝送路３Ａと、符号復調器４と、負荷５と、終端抵抗６－１，６－２と、無接点コネクタ７－１～７－３と、符号変復調器８と、蓄電池９とを備える。

図３０の発電機１、符号変調器２、伝送路３Ａ、符号復調器４、負荷５、符号変復調器８、及び蓄電池９は、図２７及び図２８の対応する構成要素と同様に構成される。図３０の無接点コネクタ７－１～７－３は、図１８の無接点コネクタ７と同様に構成される。図３０の終端抵抗６－１、６－２は、図１８の終端抵抗６と同様に構成される。図示の簡単化のために、図３０では、図１の電力測定器１ｍ，５ｍ及びコントローラ１０を省略している。

図３０に示すように、図１８と同様の電力受信装置（無接点コネクタ７及び符号復調器４）、図２７と同様の電力送信装置（符号変調器２及び無接点コネクタ７）、及び図２９と同様の電力送受信装置（無接点コネクタ７及び符号変復調器８）のうちの複数の装置を組み合わせてもよい。これにより、発電機１、負荷５、及び蓄電池９を伝送路３Ａに対して容易に着脱し、電力伝送システムにおいて発電機１、負荷５、及び蓄電池９の各個数を容易に増減できるという効果がある。さらに、発電機１、負荷５、及び蓄電池９を伝送路３Ａの任意の位置に配置することができ、これらが時間的に移動する場合においても電力を伝送できるという効果がある。このように、無接点コネクタで接続される電気設備の移動および移設が容易になり、より柔軟な電力伝送システムの構築が可能となるという効果がある。

なお、図３０では、電力伝送システムが１つの発電機１、１つの負荷５、１つの蓄電池９を含む例を示したが、これに限られるものではない。電力伝送システムが複数の発電機、複数の負荷、複数の蓄電池を含んでもよく、この場合には、上記の効果に加えてさらに、１つの伝送路３Ａを用いて電力送信装置及び電力受信装置の多数のペア間で電力を伝送できるという効果がある。

さらに、図３０では、負荷５に符号復調器４が接続された例を示したが、これに限られるものでなく、符号復調器４に代えて符号変復調器８を備えてもよい。これにより、上記の効果に加え、電力を消費および発電する負荷５に対して、より柔軟に電力の送受電を実現できるという効果がある。

実施形態５．
図３１は、実施形態５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３１において、実施形態５に係る電力伝送システムは、発電機１と、符号変調器２Ｂと、伝送路３Ａと、符号復調器４Ｂと、負荷５と、無接点コネクタ７とを備える。

図３１の発電機１、伝送路３Ａ、負荷５、終端抵抗６、及び無接点コネクタ７は、図１８の対応する構成要素と同様に構成される。図示の簡単化のために、図３１では、図１の電力測定器１ｍ，５ｍ及びコントローラ１０を省略している。

図３１の電力伝送システムは、図１８の符号変調器２に代えて符号変調器２Ｂを備え、図１８の符号復調器４に代えて符号復調器４Ｂを備え、伝送路３Ａを介して電力を伝送することに加え、情報信号を重畳して伝送する。

図３２は、図３１の符号変調器２Ｂの構成を示すブロック図である。図３２の符号変調器２Ｂは、図５の符号変調器２の構成要素に加えて、電力線通信回路２４、信号分離回路２５、及び結合回路２６を備える。

制御回路２０は、電力線通信回路２４、信号分離回路２５、及び結合回路２６を用いて、符号復調器４Ｂとの間で、電力伝送の準備のための情報信号を送受信する。電力線通信回路２４は、信号分離回路２５及び結合回路２６を介して伝送路３Ａに接続される。信号分離回路２５は、例えば、情報信号を電力伝送の電力から分離するための高周波フィルタであり、電力伝送の電力が電力線通信回路２４に入らないようにするために設けられる。また、結合回路２６は、例えば結合トランスのような高周波電力の一部を分配および結合するための回路であり、この場合は、情報信号の電力を電力伝送の電力に結合するために用いられる。例えば、符号変調器２Ｂが符号復調器４Ｂに情報信号を送信する場合、制御回路２０から発信された情報信号が電力線通信回路２４により通信信号に変換され、この通信信号が信号分離回路２５及び結合回路２６を介して伝送路３Ａに送られる。一方、符号変調器２Ｂが符号復調器４Ｂから情報信号を受信する場合には、結合回路２６及び信号分離回路２５は、通信信号の電力を電力伝送の電力から所定の割合で分離し、通信信号が電力線通信回路２４により情報信号に変換され、制御回路２０に送られる。制御回路２０は、この情報信号に応じて所定の制御および動作を実行する。

以上により、図３２の符号変調器２Ｂによれば、情報信号を電力伝送の伝送路に重畳して送信及び受信することができ、情報伝送の線路と電力伝送の線路を共有化することができる。これにより、伝送路の材料のコストを低減し、伝送路を敷設するコストを削減できるという効果がある。

図３３は、図３１の符号復調器４Ｂの構成を示すブロック図である。図３３の符号復調器４Ｂは、図６の符号復調器４Ｂの構成要素に加えて、電力線通信回路３４、信号分離回路３５、及び結合回路３６を備える。

制御回路３０は、電力線通信回路３４、信号分離回路３５、及び結合回路３６を用いて、符号変調器２Ｂとの間で、電力伝送の準備のための制御信号を送受信する。電力線通信回路３４は、信号分離回路３５及び結合回路３６を介して伝送路３Ａに接続される。結合回路３６は、例えば結合トランスのような高周波電力の一部を分配および結合するための回路であり、この場合は、通信信号の電力を電力伝送の電力から所定の割合で分離するために用いられる。また、信号分離回路３５は、例えば、電力伝送の電力と情報伝送の信号を分離するための高周波フィルタであり、電力伝送の電力が電力線通信回路３４に入らないようにするために設けられる。例えば、符号復調器４Ｂが符号変調器２Ｂから情報信号を受信する場合、結合回路３６及び信号分離回路３５は、通信信号の電力を電力伝送の電力から所定の割合で分離し、通信信号が電力線通信回路３４により情報信号に変換され、制御回路３０に送られる。制御回路３０は、この情報信号に応じて所定の制御および動作を実行する。一方、符号復調器４Ｂが符号変調器２Ｂに情報信号を送信する場合には、制御回路３０から発信された情報信号が電力線通信回路３４により通信信号に変換され、この通信信号が信号分離回路３５及び結合回路３６を介して伝送路３Ａに送られる。

図３３の符号復調器４Ｂによれば、情報信号を電力伝送の伝送路に重畳して送信及び受信することができ、情報伝送の線路と電力伝送の線路を共有化することができる。これにより、伝送路の材料のコストを低減し、伝送路を敷設するコストを削減できるという効果がある。

ここで、情報信号が、例えば、符号変調器２Ｂ及び符号復調器４Ｂの制御信号である場合について説明する。図３２の符号変調器２Ｂは、電力線通信回路２４により、コントローラ１０あるいは他の符号変調器あるいは符号復調器との間で、電力伝送の制御に必要な通信を行う。制御回路２０は、コントローラ１０から受信した制御情報に基づいて、符号変調に用いる符号系列を生成すると共に、符号変調回路２３を制御し、指定された変調開始時間から変調終了時間まで電力を符号変調し、伝送路３Ａに出力する。図３３の符号復調器４Ｂもまた、電力線通信回路３４により、図３２の符号変調器２Ｂと同様に電力伝送の制御に必要な通信を行う。制御回路３０は、コントローラ１０から受信した制御情報に基づいて、符号復調に用いる符号系列を生成すると共に、符号復調回路３３を制御し、指定された復調開始時間から復調終了時間まで電力を符号復調する。

この制御信号は、同期信号を含んでもよい。これにより、符号変調器２Ｂと符号復調器４Ｂとの間の同期を確立することができ、電力の符号変調および符号復調を正確に実現し、高効率な電力伝送が実現できるという効果がある。

また、制御信号は、緊急停止信号を含んでもよい。これにより、伝送路の断線あるいは異常を検出した際に電力伝送を瞬時に停止させることが可能となり、符号変調器、符号復調器、およびそれらに接続された電気設備及び機器等の故障を防ぐことが可能になるという効果がある。

また、符号変調器２Ｂは、コントローラ１０との間で送受信するべき情報信号を、伝送路３Ａを介して送受信してもよい。同様に、符号復調器４Ｂもまた、コントローラ１０との間で送受信するべき情報信号を、伝送路３Ａを介して送受信してもよい。

以上のように、実施形態５に係る電力伝送システムによれば、コントローラ１０と制御回路２０との間の通信、および、コントローラ１０と制御回路３０との間の通信、さらには、制御回路２０と制御回路３０との間の通信を、伝送路３Ａを介して実現できる。これにより、情報信号を電力伝送の伝送路３Ａに重畳して送信及び受信することが可能になり、情報伝送の線路と電力伝送の線路を共有化することができ、これにより、伝送路の材料のコストを低減し、伝送路を敷設するコストを削減できるという効果がある。なお、符号変調器２Ｂおよび符号復調器４Ｂを用いて説明を行ったが、これに限られず、符号変復調器においても同様の電力線通信回路、信号分離回路、及び結合回路を設けることにより、同様の効果が得られる。

実施形態６．
図３４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６の電力伝送システムは、発電機１０１、伝送路１０３、及び負荷１０５－１，１０５－２を備える。

図３４は、一例として、伝送路１０３が格子状に構成された場合のシステム構成例を示したものである。発電機１０１は、例えば、太陽電池などの再生可能エネルギー発電機である。負荷１０５－１は、例えばロボットであり、負荷１０５－２は、例えばＡＧＶ（自動搬送車）である。発電機１０１、及び負荷１０５－１，１０５－２のそれぞれは無接点コネクタを備え、無接点コネクタを介して無接点で電力を送信及び受信する。

図３４の電力伝送システムによれば、実施形態４～５で説明した効果に加えて、伝送路１０３の二次元的（又は三次元的）な範囲内における任意の場所で、電力を送信及び受信できるという効果がある。

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。

１，１－１，１－２…発電機、
１ｍ，１ｍ－１，１ｍ－２…電力測定器、
２，２－１，２－２，２Ａ，２Ａ－１，２Ａ－２，２Ｂ…符号変調器、
３，３Ａ…伝送路、
３Ａ１，３Ａ２…電力線、
３Ａａ１，３Ａａ２…導体板、
３Ａｂ，３Ａｃ，…コイル、
４，４－１，４－２，４Ａ，４Ａ－１，４Ａ－２，４Ｂ…符号復調器、
５，５－１，５－２…負荷、
５ｍ，５ｍ－１～５ｍ－２…電力測定器、
６，６－１，６－２…終端抵抗、
７，７－１～７－３…無接点コネクタ、
７ａ１，７ａ２…導体板、
７ｂ，７ｃ，７ｄ１，７ｄ２…コイル、
８，８－１，８－２…符号変復調器、
９…蓄電池、
１０，１０Ａ…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、
２４…電力線通信回路、
２５…信号分離回路、
２６…結合回路、
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、
３４…電力線通信回路、
３５…信号分離回路、
３６…結合回路、
１０１…発電機、
１０３…伝送路、
１０５－１，１０５－２…負荷、
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、
Ｔ１～Ｔ１４…端子。

Claims (16)

1. 所定の符号系列に基づく変調符号を用いて符号変調された第１の電力を含む符号変調波を電力送信装置から伝送路を介して受信する電力受信装置であって、
   前記伝送路との電気的な接触なしに前記伝送路と結合し、前記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する無接点コネクタと、
   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とを備え、
   前記伝送路と前記無接点コネクタとの間において電気的な接触を介さずに伝送される電力は、前記変調符号を用いて符号変調され、
   前記電力受信装置は、前記無接点コネクタ及び前記伝送路を介して情報信号を送信又は受信する電力線通信回路をさらに備え、
   前記符号復調器は、前記電力線通信回路を用いてコントローラから前記伝送路及び前記無接点コネクタを介して受信された情報信号に基づいて、前記符号系列を生成する、
   電力受信装置。
2. 前記無接点コネクタは前記伝送路と電界を介して結合する、
   請求項１記載の電力受信装置。
3. 前記無接点コネクタは前記伝送路と磁界を介して結合する、
   請求項１記載の電力受信装置。
4. 前記変調符号は直交符号である、
   請求項１～３のうちの１つに記載の電力受信装置。
5. 電力を伝送路を介して電力受信装置に送信する電力送信装置であって、
   所定の符号系列に基づく変調符号を用いて第１の電力を符号変調して符号変調波を生成する符号変調器と、
   前記伝送路との電気的な接触なしに前記伝送路と結合し、前記符号変調波を前記伝送路を介して前記電力受信装置に送信する無接点コネクタとを備え、
   前記無接点コネクタと前記伝送路との間において電気的な接触を介さずに伝送される電力は、前記変調符号を用いて符号変調され、
   前記電力送信装置は、前記無接点コネクタ及び前記伝送路を介して情報信号を送信又は受信する電力線通信回路をさらに備え、
   前記符号変調器は、前記電力線通信回路を用いてコントローラから前記伝送路及び前記無接点コネクタを介して受信された情報信号に基づいて、前記符号系列を生成する、
   電力送信装置。
6. 前記無接点コネクタは前記伝送路と電界を介して結合する、
   請求項５記載の電力送信装置。
7. 前記無接点コネクタは前記伝送路と磁界を介して結合する、
   請求項５記載の電力送信装置。
8. 前記変調符号は直交符号である、
   請求項５～７のうちの１つに記載の電力送信装置。
9. 電力を伝送路を介して電力受信装置に送信し、かつ、電力を電力送信装置から前記伝送路を介して受信する電力送受信装置であって、
   第１の符号系列に基づく第１の変調符号を用いて第１の電力を符号変調して第１の符号変調波を生成する符号変復調器と、
   前記伝送路との電気的な接触なしに前記伝送路と結合し、前記第１の符号変調波を前記伝送路を介して前記電力受信装置に送信する無接点コネクタとを備え、
   前記無接点コネクタはさらに、第２の符号系列に基づく第２の変調符号を用いて符号変調された電力を含む第２の符号変調波を前記電力送信装置から前記伝送路を介して受信し、
   前記符号変復調器はさらに、受信した前記第２の符号変調波を、前記第２の符号系列に基づく復調符号を用いて符号復調して第２の電力を生成し、
   前記無接点コネクタと前記伝送路との間において電気的な接触を介さずに伝送される電力は、前記第１又は第２の変調符号を用いて符号変調され、
   前記電力送受信装置は、前記無接点コネクタ及び前記伝送路を介して情報信号を送信又は受信する電力線通信回路をさらに備え、
   前記符号変復調器は、前記電力線通信回路を用いてコントローラから前記伝送路及び前記無接点コネクタを介して受信された情報信号に基づいて、前記第１及び第２の符号系列を生成する、
   電力送受信装置。
10. 前記無接点コネクタは前記伝送路と電界を介して結合する、
    請求項９記載の電力送受信装置。
11. 前記無接点コネクタは前記伝送路と磁界を介して結合する、
    請求項９記載の電力送受信装置。
12. 前記第１及び第２の変調符号及び前記復調符号はそれぞれ直交符号である、
    請求項９～１１のうちの１つに記載の電力送受信装置。
13. 伝送路と、
    所定の符号系列に基づく変調符号を用いて第１の電力を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送信する符号変調器を備える電力送信装置と、
    請求項１～４のうちの１つに記載の電力受信装置とを含む、
    電力伝送システム。
14. 伝送路と、
    請求項５～８のうちの１つに記載の電力送信装置と、
    所定の符号系列に基づく変調符号を用いて符号変調された第１の電力を含む符号変調波を前記電力送信装置から前記伝送路を介して受信し、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る電力受信装置とを含む、
    電力伝送システム。
15. 伝送路と、
    請求項９～１２のうちの１つに記載の電力送受信装置と、
    第１の符号系列に基づく第１の変調符号を用いて符号変調された第１の電力を含む第１の符号変調波を前記伝送路を介して受信し、受信した前記第１の符号変調波を、前記第１の符号系列に基づく復調符号を用いて符号復調して第３の電力を生成する符号復調器を備える電力受信装置と、
    第２の符号系列に基づく第２の変調符号を用いて第４の電力を符号変調して第２の符号変調波を生成し、前記第２の符号変調波を前記伝送路を介して送信する符号変調器を備える電力送信装置とを含む、
    電力伝送システム。
16. 伝送路と、
    請求項１～４のうちの１つに記載の電力受信装置、請求項５～８のうちの１つに記載の電力送信装置、及び請求項９～１２のうちの１つに記載の電力送受信装置のうちの複数の装置とを含む、
    電力伝送システム。

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