直流配電システム
【課題】軽負荷や重負荷の場合においても分散電源が有する交流／直流変換装置の変換効率の低下を抑えることができる直流配電システムを提供する。
【解決手段】交流／直流変換装置１の変換効率が定格出力電力Ｗｓよりも低い所定値Ｗａにおいて最大となる特性を持つ。故に、軽負荷の場合でも変換効率が最大値Ｗａに近いところで交流／直流変換装置１を動作させることができる。しかも、重負荷の場合でも他の分散電源２，３と分担して給電することで変換効率が最大値に近いところで交流／直流変換装置１を動作させることができる。その結果、軽負荷及び重負荷の何れの場合においても交流／直流変換装置１の変換効率の低下を抑えることができる。
【解決手段】交流／直流変換装置１の変換効率が定格出力電力Ｗｓよりも低い所定値Ｗａにおいて最大となる特性を持つ。故に、軽負荷の場合でも変換効率が最大値Ｗａに近いところで交流／直流変換装置１を動作させることができる。しかも、重負荷の場合でも他の分散電源２，３と分担して給電することで変換効率が最大値に近いところで交流／直流変換装置１を動作させることができる。その結果、軽負荷及び重負荷の何れの場合においても交流／直流変換装置１の変換効率の低下を抑えることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流配電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、それぞれに直流電力の給電が可能である複数の分散電源と、各分散電源と複数の負荷を接続する配電路とを備えた直流配電システムが提供されている。このような直流配電システムでは、特許文献１に記載されている直流電源装置と同様に、負荷で消費する電力を各分散電源が分担して給電している。尚、このような直流配電システムに用いられる分散電源としては、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換する交流／直流変換装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）を有するもの、太陽電池や燃料電池などの発電機能を有するもの、あるいは二次電池を有するもの等がある。
【特許文献１】特開２００２−１７１６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般的な交流／直流変換装置は交流電力を直流電力に変換する際の変換効率が定格出力電力のときに最大となるように構成されている。従って、システム全体で使用する電力量が少ない場合（軽負荷の場合）には交流／直流変換装置を最大効率で動作させることができなかった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、軽負荷や重負荷の場合においても分散電源が有する交流／直流変換装置の変換効率の低下を抑えることができる直流配電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、直流電力を給電する複数の分散電源と、各分散電源から１乃至複数の負荷へ直流電力を配電するための配電路とを備え、少なくとも一つの分散電源は、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換し且つ交流電力を直流電力に変換する際の変換効率が定格出力電力よりも低い所定値において最大となる特性を持つ交流／直流変換装置からなり、交流／直流変換装置が出力する直流電力を監視し当該直流電力が前記所定値よりも高い所定の上限値以上であるときに他の分散電源から直流電力を給電させる監視装置を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、交流／直流変換装置の変換効率が定格出力電力よりも低い所定値において最大となる特性を持つので、軽負荷の場合でも変換効率が最大値に近いところで交流／直流変換装置を動作させることができ、しかも、重負荷の場合でも他の分散電源と分担して給電することで変換効率が最大値に近いところで交流／直流変換装置を動作させることができ、その結果、軽負荷及び重負荷の何れの場合においても分散電源が有する交流／直流変換装置の変換効率の低下を抑えることができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて他の分散電源から給電させる直流電力量を増減することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明によれば、分散電源から給電させる直流電力量を交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて増減することにより、交流／直流変換装置の変換効率をより確実に最大値に近付けることができる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、少なくとも他の一つの分散電源は、二次電池と、配電路を介して配電される直流電力によって二次電池を充電する充電装置と、二次電池から放電される直流電力を配電路へ送出させる放電装置と、充電装置による二次電池の充電動作を制御する制御装置とを有し、監視装置は、交流／直流変換装置から出力される直流電力が前記所定値よりも低い所定の下限値以下であるときに制御装置に対して充電装置による二次電池の充電動作を行わせることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明によれば、軽負荷時における交流／直流変換装置の変換効率をさらに最大値に近付けることができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は下限値との差に応じて充電装置による二次電池への充電量を増減することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明によれば、充電装置による二次電池への充電量を交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は下限値との差に応じて増減することにより、交流／直流変換装置の変換効率をより確実に最大値に近付けることができる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、各負荷と配電路との間に挿入された複数の開閉器を備え、監視装置は、交流／直流変換装置から出力される直流電力が前記上限値以上であり且つ他の分散電源から出力される直流電力が所定の閾値未満であるときに少なくとも一つの開閉器を制御して当該開閉器に接続されている負荷を配電路から切り離すことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明によれば、重負荷時において負荷を配電路から切り離すことで交流／直流変換装置の変換効率の低下を抑制することができる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて配電路から切り離す負荷の数を増減することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明によれば、配電路から切り離す負荷の数を交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて増減することにより、交流／直流変換装置の変換効率をより確実に最大値に近付けることができる。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、監視装置は、予め決められた優先順位の低い負荷より順番に配電路から切り離すことを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明によれば、優先順位の負荷より順番に給電を停止することで優先順位の高い負荷が停止することを防ぐことができる。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項５〜７の何れかの発明において、監視装置は、配電路を介して伝送する伝送信号によって各開閉器を遠隔制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項８の発明によれば、伝送信号を伝送するための伝送路を別途設けることなく開閉器を遠隔制御することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、軽負荷及び重負荷の場合に分散電源が有する交流／直流変換装置の変換効率の低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２３】
本実施形態の直流配電システムは、図１に示すように直流電力を給電する複数の分散電源１，２，３と、各分散電源１〜３から複数の負荷Ｌへ直流電力を配電するための配電路Ｌｐとを備えている。分散電源１は電力系統（商用電力系統）ＡＣから供給される交流電力を直流電力に変換する交流／直流変換装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）からなる。この交流／直流変換装置１は、いわゆるスイッチング電源装置であって、図２（ａ）に示すように交流電力を直流電力に変換する際の変換効率が定格出力電力Ｗｓよりも低い所定値Ｗａにおいて最大となる特性を持つように構成されている。尚、一般的なＡＣ／ＤＣコンバータでは、同図（ｂ）に示すように定格出力電力Ｗｓで変換効率が最大となるように構成されている。但し、図２（ａ）に示す特性は一例であって、例えば、変換効率が最大値に達した後は電流値が増加しても変換効率がほぼ一定に保たれるような特性を持つ場合もある。
【００２４】
分散電源２は、二次電池２０と、他の分散電源１，３から配電路Ｌｐを介して配電される直流電力によって二次電池２０を充電する充電装置２２と、二次電池２０から放電される直流電力を配電路Ｌｐへ送出させる放電装置２３と、充電装置２２による二次電池２０の充電動作並びに放電装置２３による二次電池２０から配電路Ｌｐへの放電動作を制御する制御装置２１とを有している。二次電池２０はニッケル水素電池又はリチウムイオン電池からなる。また放電装置２３には二次電池２０の放電電圧を昇圧若しくは降圧するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられている。
【００２５】
分散電源３は、太陽電池や燃料電池などの発電機能を有するものであり、太陽電池や燃料電池の出力電圧を昇圧若しくは降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を備えている。
【００２６】
また、配電路Ｌｐには監視装置４が接続されている。この監視装置４は、交流／直流変換装置１が出力する直流電力を監視し当該直流電力が前記所定値Ｗａよりも高い所定の上限値Ｗｕ以上であるときに他の分散電源２，３から直流電力を給電させるとともに、交流／直流変換装置１から出力される直流電力が前記所定値Ｗａよりも低い所定の下限値Ｗｄ以下であるときに分散電源２の制御装置２１に対して充電装置２２による二次電池２０の充電動作を行わせるものである。このために監視装置４と分散電源２（制御装置２０），３には配電路Ｌｐを介してデータを伝送する通信機能が搭載されている。但し、交流／直流変換装置１に通信機能を搭載して自らの直流出力電力の情報を配電路Ｌｐを介して監視装置４に送信するようにしても構わない。尚、この種の通信機能については従来周知であるから詳細な説明は省略する。
【００２７】
さらに、負荷Ｌと配電路Ｌｐとの間にはそれぞれ開閉器５が接続されている。開閉器５は、配電路Ｌｐと負荷Ｌとの接続を入切するスイッチ５０と、配電路Ｌｐを介して監視装置４との間で通信する通信機能を有し、監視装置４から配電路Ｌｐを介して伝送される制御信号に応じてスイッチ５０をオン・オフする駆動部５１とを具備している。故に、監視装置４から受け取った制御信号に応じて駆動部５１がスイッチ５０をオフすれば、当該開閉器５に接続されている負荷Ｌが配電路Ｌｐから切り離されることになる。
【００２８】
次に、監視装置４の動作について説明する。監視装置４は、上記上限値Ｗｕ並びに下限値Ｗｄをメモリに格納して記憶しており、交流／直流変換装置１から出力される直流電力が上限値Ｗｕ以上であれば、分散電源２の制御装置２１に対して放電装置２３を動作させるように指示する制御信号を生成し、配電路Ｌｐを介して当該制御信号を制御装置２１宛てに送信する。そして、当該制御信号を受信した制御装置２１が放電装置２３を動作させて二次電池２０から配電路Ｌｐに直流電力を給電させることにより、交流／直流変換装置１が出力する直流電力が減少するため、最大値Ｗａに近い変換効率で交流／直流変換装置１を動作させることができる。従って、交流／直流変換装置１の変換効率が定格出力電力Ｗｓよりも低い所定値Ｗａにおいて最大となる特性を持つので、軽負荷の場合でも変換効率が最大値に近いところで交流／直流変換装置１を動作させることができ、しかも、重負荷の場合でも他の分散電源２，３と分担して給電することで変換効率が最大値Ｗａに近いところで交流／直流変換装置１を動作させることができる。その結果、軽負荷及び重負荷の何れの場合においても交流／直流変換装置１の変換効率の低下を抑えることができる。
【００２９】
また、交流／直流変換装置１から出力される直流電力が下限値Ｗｄ以下であるとき、監視装置４は制御装置２１に対して充電装置２２による二次電池２０の充電動作を行わせるための制御信号を生成し、配電路Ｌｐを介して当該制御信号を制御装置２１宛てに送信する。そして、当該制御信号を受信した制御装置２１が充電装置２２を動作させて配電路Ｌｐを介して配電される直流電力で二次電池２０を充電させることにより、交流／直流変換装置１が出力する直流電力が増大するため、最大値Ｗａに近い変換効率で交流／直流変換装置１を動作させることができる。
【００３０】
ここで、監視装置４は、制御装置２１に送られる制御信号において二次電池２０から配電路Ｌｐに給電する直流電力量や二次電池２０を充電する際の充電量を指示している。このときの直流電力量並びに充電量は、上限値Ｗｕ又は下限値Ｗｄと最大値Ｗａとの差（固定値）であってもよいし、あるいは、交流／直流変換装置１から出力されている実際の直流電力と最大値Ｗａ若しくは上限値Ｗｕ又は下限値Ｗｄとの差であってもよい。後者の場合、二次電池２０から給電させる直流電力量を交流／直流変換装置１が出力する直流電力と最大値Ｗａ若しくは上限値Ｗｕ又は下限値Ｗｄとの差に応じて増減することにより、交流／直流変換装置１の変換効率をより確実に最大値Ｗａに近付けることができる。尚、上限値Ｗｕや下限値Ｗｄの値と変換効率の最大値Ｗａとの差を少なく設定して、交流／直流変換装置１の変換効率を常に最大値Ｗａに近付けるような制御を行うこともできる。
【００３１】
ところで、天候が良くないときや夜間には太陽電池で発電する分散電源３からは充分な直流電力を供給することができない。また、二次電池２０の残容量が少ないときには分散電源２からも充分な直流電力を供給することができない。このような状況下で交流／直流変換装置１から出力される直流電力が上限値Ｗｕを超えてしまった場合、監視装置４ではシステム全体の電力消費を減らすべく何れかの開閉器５にスイッチ５０をオフするように指示する制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した開閉器５では、駆動部５１が制御信号に従ってスイッチ５０をオフすることで負荷Ｌを配電路Ｌｐから切り離すので、システム全体の電力消費が減少することで最大値Ｗａに近い変換効率で交流／直流変換装置１を動作させることができる。但し、負荷Ｌの種類によっては安易に停止させることが望ましくないものがあるので、予め決められた負荷Ｌの優先順位を監視装置４のメモリに格納して記憶しておき、上述のような状況になったときにはメモリに記憶している優先順位の低い負荷Ｌから順番に切り離すようにしている。このようにすれば、優先順位の高い負荷Ｌが停止することを防ぐことができる。
【００３２】
ここで、配電路Ｌｐから切り離す負荷Ｌの数を、交流／直流変換装置１から出力されている実際の直流電力と最大値Ｗａ若しくは上限値Ｗｕとの差に応じて増減すれば、交流／直流変換装置１の変換効率をより確実に最大値Ｗａに近付けることができる。尚、交流／直流変換装置１から出力されている実際の直流電力と最大値Ｗａ若しくは上限値Ｗｕとの差に対して配電路Ｌｐから切り離す負荷Ｌの優先順位並びに数については監視装置４が具備する不揮発性のメモリにデータテーブルの形式で格納しておけばよい。
【００３３】
ここで、本発明の別の実施形態について、図３を参照して説明する。以下に説明する実施形態は、本発明を適用する建物として戸建て住宅を想定しているが、本発明の技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。住宅Ｈには、図３に示すように二次電池２０、制御装置２１、充電装置２２、放電装置２３を有する分散電源２の他に太陽電池を有する分散電源３と、燃料電池を有する分散電源３とが交流／直流変換装置１の出力側に協調制御部１１３を介して接続されている。そして、協調制御部１１３の出力端部から分岐された配電路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。協調制御部１１３と直流機器１０２との間には、配電路Ｗｄｃに流れる電流を監視し、異常を検知したときに配電路Ｗｄｃ上で協調制御部１１３から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ１１４が設けられる。
【００３４】
配電路Ｗｄｃは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより配電路Ｗｄｃに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。
【００３５】
配電路Ｗｄｃは、交流／直流変換装置１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６は、宅内の通信網（以下、「宅内網」という）を構築する主装置であり、宅内網において直流機器１０２が構築するサブシステムなどと通信を行う。
【００３６】
図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなる玄関システムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。
【００３７】
上述した直流ブレーカ１１４は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムＫ１０１、照明システムＫ１０２および玄関システムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４つの直流ブレーカ１１４を設けている。１つの直流ブレーカ１１４に複数のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２と玄関システムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。
【００３８】
情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で住宅Ｈに先行配置（住宅Ｈの建築時に施工）される直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。
【００３９】
照明システムＫ１０２、Ｋ１０５としては、住宅Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３２に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３２には、住宅Ｈの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。
【００４０】
照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、配電路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。
【００４１】
上述した直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。
【００４２】
これらの直流アウトレットは、直流機器１０２に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、配電路Ｗｄｃを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。
【００４３】
宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。
【００４４】
センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。
【００４５】
宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、ＩＰアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。
【００４６】
宅内サーバ１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ上の通信端末とを仲介する。
【００４７】
通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ２００に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。
【００４８】
また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。
【００４９】
宅内サーバ１１６における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器１１７の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。
【００５０】
宅内サーバ１１６では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ１１６にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。
【００５１】
機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ１１６を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。
【００５２】
ところで、交流／直流変換装置１は分電盤１１０の内部に収納されており、同じく分電盤１１０の内部に収納されている主幹ブレーカ１１１を通して電力系統ＡＣに接続されている。交流／直流変換装置１の出力側に接続されている協調制御部１１３は、交流／直流変換装置１を含む直流電力系統および分散電源２，３，３から直流機器１０２への電力の配分を制御する機能を有している。
【００５３】
直流機器１０２の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部１１３にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、直流電力系統および分散電源２，３，３から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、１系統のサブシステム（もしくは１つの直流ブレーカ１１４に接続された直流機器１０２）に対して１種類の電圧が供給されるが、１系統のサブシステムに対して３線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Ｗｄｃを２線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。
【００５４】
上述の構成例では、交流／直流変換装置１を１つだけ図示しているが、複数の交流／直流変換装置１を並設することが可能であり、複数の交流／直流変換装置１を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転する交流／直流変換装置１の個数を増減させるのが望ましい。
【００５５】
上述した交流／直流変換装置１、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、分散電源２，３，３には通信機能が設けられており、交流／直流変換装置１および分散電源２，３，３や直流機器１０２を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器１０２に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。
【００５６】
上述の例では主幹ブレーカ１１１から出力された交流電力を交流／直流変換装置１により直流電力に変換するために、交流／直流変換装置１を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路に交流／直流変換装置１を設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。
【００５７】
この場合、住宅Ｈの各階や各部屋を単位として直流の電力系統を設けることができるから、直流電力系統を上記単位毎に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器１０２との間の配電路Ｗｄｃの距離が短くなるから、配電路Ｗｄｃでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、交流／直流変換装置１と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】（ａ）は同上における交流／直流変換装置の変換効率特性を示す図、（ｂ）は従来の交流／直流変換装置の変換効率特性を示す図である。
【図３】他の実施形態を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
ＡＣ 電力系統
１ 交流／直流変換装置（分散電源）
２ 分散電源
３ 分散電源
４ 監視装置
５ 開閉器
Ｌ 負荷
Ｌｐ 配電路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流配電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、それぞれに直流電力の給電が可能である複数の分散電源と、各分散電源と複数の負荷を接続する配電路とを備えた直流配電システムが提供されている。このような直流配電システムでは、特許文献１に記載されている直流電源装置と同様に、負荷で消費する電力を各分散電源が分担して給電している。尚、このような直流配電システムに用いられる分散電源としては、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換する交流／直流変換装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）を有するもの、太陽電池や燃料電池などの発電機能を有するもの、あるいは二次電池を有するもの等がある。
【特許文献１】特開２００２−１７１６９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般的な交流／直流変換装置は交流電力を直流電力に変換する際の変換効率が定格出力電力のときに最大となるように構成されている。従って、システム全体で使用する電力量が少ない場合（軽負荷の場合）には交流／直流変換装置を最大効率で動作させることができなかった。
【０００４】
本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、その目的は、軽負荷や重負荷の場合においても分散電源が有する交流／直流変換装置の変換効率の低下を抑えることができる直流配電システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
請求項１の発明は、上記目的を達成するために、直流電力を給電する複数の分散電源と、各分散電源から１乃至複数の負荷へ直流電力を配電するための配電路とを備え、少なくとも一つの分散電源は、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換し且つ交流電力を直流電力に変換する際の変換効率が定格出力電力よりも低い所定値において最大となる特性を持つ交流／直流変換装置からなり、交流／直流変換装置が出力する直流電力を監視し当該直流電力が前記所定値よりも高い所定の上限値以上であるときに他の分散電源から直流電力を給電させる監視装置を備えたことを特徴とする。
【０００６】
請求項１の発明によれば、交流／直流変換装置の変換効率が定格出力電力よりも低い所定値において最大となる特性を持つので、軽負荷の場合でも変換効率が最大値に近いところで交流／直流変換装置を動作させることができ、しかも、重負荷の場合でも他の分散電源と分担して給電することで変換効率が最大値に近いところで交流／直流変換装置を動作させることができ、その結果、軽負荷及び重負荷の何れの場合においても分散電源が有する交流／直流変換装置の変換効率の低下を抑えることができる。
【０００７】
請求項２の発明は、請求項１の発明において、監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて他の分散電源から給電させる直流電力量を増減することを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明によれば、分散電源から給電させる直流電力量を交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて増減することにより、交流／直流変換装置の変換効率をより確実に最大値に近付けることができる。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項１又は２の発明において、少なくとも他の一つの分散電源は、二次電池と、配電路を介して配電される直流電力によって二次電池を充電する充電装置と、二次電池から放電される直流電力を配電路へ送出させる放電装置と、充電装置による二次電池の充電動作を制御する制御装置とを有し、監視装置は、交流／直流変換装置から出力される直流電力が前記所定値よりも低い所定の下限値以下であるときに制御装置に対して充電装置による二次電池の充電動作を行わせることを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明によれば、軽負荷時における交流／直流変換装置の変換効率をさらに最大値に近付けることができる。
【００１１】
請求項４の発明は、請求項２の発明において、監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は下限値との差に応じて充電装置による二次電池への充電量を増減することを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明によれば、充電装置による二次電池への充電量を交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は下限値との差に応じて増減することにより、交流／直流変換装置の変換効率をより確実に最大値に近付けることができる。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１〜４の何れか１項の発明において、各負荷と配電路との間に挿入された複数の開閉器を備え、監視装置は、交流／直流変換装置から出力される直流電力が前記上限値以上であり且つ他の分散電源から出力される直流電力が所定の閾値未満であるときに少なくとも一つの開閉器を制御して当該開閉器に接続されている負荷を配電路から切り離すことを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明によれば、重負荷時において負荷を配電路から切り離すことで交流／直流変換装置の変換効率の低下を抑制することができる。
【００１５】
請求項６の発明は、請求項５の発明において、監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて配電路から切り離す負荷の数を増減することを特徴とする。
【００１６】
請求項６の発明によれば、配電路から切り離す負荷の数を交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて増減することにより、交流／直流変換装置の変換効率をより確実に最大値に近付けることができる。
【００１７】
請求項７の発明は、請求項６の発明において、監視装置は、予め決められた優先順位の低い負荷より順番に配電路から切り離すことを特徴とする。
【００１８】
請求項７の発明によれば、優先順位の負荷より順番に給電を停止することで優先順位の高い負荷が停止することを防ぐことができる。
【００１９】
請求項８の発明は、請求項５〜７の何れかの発明において、監視装置は、配電路を介して伝送する伝送信号によって各開閉器を遠隔制御することを特徴とする。
【００２０】
請求項８の発明によれば、伝送信号を伝送するための伝送路を別途設けることなく開閉器を遠隔制御することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、軽負荷及び重負荷の場合に分散電源が有する交流／直流変換装置の変換効率の低下を抑えることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２３】
本実施形態の直流配電システムは、図１に示すように直流電力を給電する複数の分散電源１，２，３と、各分散電源１〜３から複数の負荷Ｌへ直流電力を配電するための配電路Ｌｐとを備えている。分散電源１は電力系統（商用電力系統）ＡＣから供給される交流電力を直流電力に変換する交流／直流変換装置（ＡＣ／ＤＣコンバータ）からなる。この交流／直流変換装置１は、いわゆるスイッチング電源装置であって、図２（ａ）に示すように交流電力を直流電力に変換する際の変換効率が定格出力電力Ｗｓよりも低い所定値Ｗａにおいて最大となる特性を持つように構成されている。尚、一般的なＡＣ／ＤＣコンバータでは、同図（ｂ）に示すように定格出力電力Ｗｓで変換効率が最大となるように構成されている。但し、図２（ａ）に示す特性は一例であって、例えば、変換効率が最大値に達した後は電流値が増加しても変換効率がほぼ一定に保たれるような特性を持つ場合もある。
【００２４】
分散電源２は、二次電池２０と、他の分散電源１，３から配電路Ｌｐを介して配電される直流電力によって二次電池２０を充電する充電装置２２と、二次電池２０から放電される直流電力を配電路Ｌｐへ送出させる放電装置２３と、充電装置２２による二次電池２０の充電動作並びに放電装置２３による二次電池２０から配電路Ｌｐへの放電動作を制御する制御装置２１とを有している。二次電池２０はニッケル水素電池又はリチウムイオン電池からなる。また放電装置２３には二次電池２０の放電電圧を昇圧若しくは降圧するＤＣ／ＤＣコンバータが設けられている。
【００２５】
分散電源３は、太陽電池や燃料電池などの発電機能を有するものであり、太陽電池や燃料電池の出力電圧を昇圧若しくは降圧するＤＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）を備えている。
【００２６】
また、配電路Ｌｐには監視装置４が接続されている。この監視装置４は、交流／直流変換装置１が出力する直流電力を監視し当該直流電力が前記所定値Ｗａよりも高い所定の上限値Ｗｕ以上であるときに他の分散電源２，３から直流電力を給電させるとともに、交流／直流変換装置１から出力される直流電力が前記所定値Ｗａよりも低い所定の下限値Ｗｄ以下であるときに分散電源２の制御装置２１に対して充電装置２２による二次電池２０の充電動作を行わせるものである。このために監視装置４と分散電源２（制御装置２０），３には配電路Ｌｐを介してデータを伝送する通信機能が搭載されている。但し、交流／直流変換装置１に通信機能を搭載して自らの直流出力電力の情報を配電路Ｌｐを介して監視装置４に送信するようにしても構わない。尚、この種の通信機能については従来周知であるから詳細な説明は省略する。
【００２７】
さらに、負荷Ｌと配電路Ｌｐとの間にはそれぞれ開閉器５が接続されている。開閉器５は、配電路Ｌｐと負荷Ｌとの接続を入切するスイッチ５０と、配電路Ｌｐを介して監視装置４との間で通信する通信機能を有し、監視装置４から配電路Ｌｐを介して伝送される制御信号に応じてスイッチ５０をオン・オフする駆動部５１とを具備している。故に、監視装置４から受け取った制御信号に応じて駆動部５１がスイッチ５０をオフすれば、当該開閉器５に接続されている負荷Ｌが配電路Ｌｐから切り離されることになる。
【００２８】
次に、監視装置４の動作について説明する。監視装置４は、上記上限値Ｗｕ並びに下限値Ｗｄをメモリに格納して記憶しており、交流／直流変換装置１から出力される直流電力が上限値Ｗｕ以上であれば、分散電源２の制御装置２１に対して放電装置２３を動作させるように指示する制御信号を生成し、配電路Ｌｐを介して当該制御信号を制御装置２１宛てに送信する。そして、当該制御信号を受信した制御装置２１が放電装置２３を動作させて二次電池２０から配電路Ｌｐに直流電力を給電させることにより、交流／直流変換装置１が出力する直流電力が減少するため、最大値Ｗａに近い変換効率で交流／直流変換装置１を動作させることができる。従って、交流／直流変換装置１の変換効率が定格出力電力Ｗｓよりも低い所定値Ｗａにおいて最大となる特性を持つので、軽負荷の場合でも変換効率が最大値に近いところで交流／直流変換装置１を動作させることができ、しかも、重負荷の場合でも他の分散電源２，３と分担して給電することで変換効率が最大値Ｗａに近いところで交流／直流変換装置１を動作させることができる。その結果、軽負荷及び重負荷の何れの場合においても交流／直流変換装置１の変換効率の低下を抑えることができる。
【００２９】
また、交流／直流変換装置１から出力される直流電力が下限値Ｗｄ以下であるとき、監視装置４は制御装置２１に対して充電装置２２による二次電池２０の充電動作を行わせるための制御信号を生成し、配電路Ｌｐを介して当該制御信号を制御装置２１宛てに送信する。そして、当該制御信号を受信した制御装置２１が充電装置２２を動作させて配電路Ｌｐを介して配電される直流電力で二次電池２０を充電させることにより、交流／直流変換装置１が出力する直流電力が増大するため、最大値Ｗａに近い変換効率で交流／直流変換装置１を動作させることができる。
【００３０】
ここで、監視装置４は、制御装置２１に送られる制御信号において二次電池２０から配電路Ｌｐに給電する直流電力量や二次電池２０を充電する際の充電量を指示している。このときの直流電力量並びに充電量は、上限値Ｗｕ又は下限値Ｗｄと最大値Ｗａとの差（固定値）であってもよいし、あるいは、交流／直流変換装置１から出力されている実際の直流電力と最大値Ｗａ若しくは上限値Ｗｕ又は下限値Ｗｄとの差であってもよい。後者の場合、二次電池２０から給電させる直流電力量を交流／直流変換装置１が出力する直流電力と最大値Ｗａ若しくは上限値Ｗｕ又は下限値Ｗｄとの差に応じて増減することにより、交流／直流変換装置１の変換効率をより確実に最大値Ｗａに近付けることができる。尚、上限値Ｗｕや下限値Ｗｄの値と変換効率の最大値Ｗａとの差を少なく設定して、交流／直流変換装置１の変換効率を常に最大値Ｗａに近付けるような制御を行うこともできる。
【００３１】
ところで、天候が良くないときや夜間には太陽電池で発電する分散電源３からは充分な直流電力を供給することができない。また、二次電池２０の残容量が少ないときには分散電源２からも充分な直流電力を供給することができない。このような状況下で交流／直流変換装置１から出力される直流電力が上限値Ｗｕを超えてしまった場合、監視装置４ではシステム全体の電力消費を減らすべく何れかの開閉器５にスイッチ５０をオフするように指示する制御信号を送信する。そして、当該制御信号を受信した開閉器５では、駆動部５１が制御信号に従ってスイッチ５０をオフすることで負荷Ｌを配電路Ｌｐから切り離すので、システム全体の電力消費が減少することで最大値Ｗａに近い変換効率で交流／直流変換装置１を動作させることができる。但し、負荷Ｌの種類によっては安易に停止させることが望ましくないものがあるので、予め決められた負荷Ｌの優先順位を監視装置４のメモリに格納して記憶しておき、上述のような状況になったときにはメモリに記憶している優先順位の低い負荷Ｌから順番に切り離すようにしている。このようにすれば、優先順位の高い負荷Ｌが停止することを防ぐことができる。
【００３２】
ここで、配電路Ｌｐから切り離す負荷Ｌの数を、交流／直流変換装置１から出力されている実際の直流電力と最大値Ｗａ若しくは上限値Ｗｕとの差に応じて増減すれば、交流／直流変換装置１の変換効率をより確実に最大値Ｗａに近付けることができる。尚、交流／直流変換装置１から出力されている実際の直流電力と最大値Ｗａ若しくは上限値Ｗｕとの差に対して配電路Ｌｐから切り離す負荷Ｌの優先順位並びに数については監視装置４が具備する不揮発性のメモリにデータテーブルの形式で格納しておけばよい。
【００３３】
ここで、本発明の別の実施形態について、図３を参照して説明する。以下に説明する実施形態は、本発明を適用する建物として戸建て住宅を想定しているが、本発明の技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。住宅Ｈには、図３に示すように二次電池２０、制御装置２１、充電装置２２、放電装置２３を有する分散電源２の他に太陽電池を有する分散電源３と、燃料電池を有する分散電源３とが交流／直流変換装置１の出力側に協調制御部１１３を介して接続されている。そして、協調制御部１１３の出力端部から分岐された配電路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。協調制御部１１３と直流機器１０２との間には、配電路Ｗｄｃに流れる電流を監視し、異常を検知したときに配電路Ｗｄｃ上で協調制御部１１３から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ１１４が設けられる。
【００３４】
配電路Ｗｄｃは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより配電路Ｗｄｃに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。
【００３５】
配電路Ｗｄｃは、交流／直流変換装置１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６は、宅内の通信網（以下、「宅内網」という）を構築する主装置であり、宅内網において直流機器１０２が構築するサブシステムなどと通信を行う。
【００３６】
図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなる玄関システムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。
【００３７】
上述した直流ブレーカ１１４は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムＫ１０１、照明システムＫ１０２および玄関システムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４つの直流ブレーカ１１４を設けている。１つの直流ブレーカ１１４に複数のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２と玄関システムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。
【００３８】
情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で住宅Ｈに先行配置（住宅Ｈの建築時に施工）される直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。
【００３９】
照明システムＫ１０２、Ｋ１０５としては、住宅Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３２に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３２には、住宅Ｈの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。
【００４０】
照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、配電路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。
【００４１】
上述した直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。
【００４２】
これらの直流アウトレットは、直流機器１０２に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、配電路Ｗｄｃを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。
【００４３】
宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。
【００４４】
センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。
【００４５】
宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、ＩＰアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。
【００４６】
宅内サーバ１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ上の通信端末とを仲介する。
【００４７】
通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ２００に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。
【００４８】
また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。
【００４９】
宅内サーバ１１６における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器１１７の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。
【００５０】
宅内サーバ１１６では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ１１６にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。
【００５１】
機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ１１６を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。
【００５２】
ところで、交流／直流変換装置１は分電盤１１０の内部に収納されており、同じく分電盤１１０の内部に収納されている主幹ブレーカ１１１を通して電力系統ＡＣに接続されている。交流／直流変換装置１の出力側に接続されている協調制御部１１３は、交流／直流変換装置１を含む直流電力系統および分散電源２，３，３から直流機器１０２への電力の配分を制御する機能を有している。
【００５３】
直流機器１０２の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部１１３にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、直流電力系統および分散電源２，３，３から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、１系統のサブシステム（もしくは１つの直流ブレーカ１１４に接続された直流機器１０２）に対して１種類の電圧が供給されるが、１系統のサブシステムに対して３線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Ｗｄｃを２線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。
【００５４】
上述の構成例では、交流／直流変換装置１を１つだけ図示しているが、複数の交流／直流変換装置１を並設することが可能であり、複数の交流／直流変換装置１を設けるときには、負荷の大きさに応じて運転する交流／直流変換装置１の個数を増減させるのが望ましい。
【００５５】
上述した交流／直流変換装置１、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、分散電源２，３，３には通信機能が設けられており、交流／直流変換装置１および分散電源２，３，３や直流機器１０２を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器１０２に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。
【００５６】
上述の例では主幹ブレーカ１１１から出力された交流電力を交流／直流変換装置１により直流電力に変換するために、交流／直流変換装置１を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路に交流／直流変換装置１を設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。
【００５７】
この場合、住宅Ｈの各階や各部屋を単位として直流の電力系統を設けることができるから、直流電力系統を上記単位毎に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器１０２との間の配電路Ｗｄｃの距離が短くなるから、配電路Ｗｄｃでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、交流／直流変換装置１と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施形態を示すシステム構成図である。
【図２】（ａ）は同上における交流／直流変換装置の変換効率特性を示す図、（ｂ）は従来の交流／直流変換装置の変換効率特性を示す図である。
【図３】他の実施形態を示すシステム構成図である。
【符号の説明】
【００５９】
ＡＣ 電力系統
１ 交流／直流変換装置（分散電源）
２ 分散電源
３ 分散電源
４ 監視装置
５ 開閉器
Ｌ 負荷
Ｌｐ 配電路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を給電する複数の分散電源と、各分散電源から１乃至複数の負荷へ直流電力を配電するための配電路とを備え、
少なくとも一つの分散電源は、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換し且つ交流電力を直流電力に変換する際の変換効率が定格出力電力よりも低い所定値において最大となる特性を持つ交流／直流変換装置からなり、
交流／直流変換装置が出力する直流電力を監視し当該直流電力が前記所定値よりも高い所定の上限値以上であるときに他の分散電源から直流電力を給電させる監視装置を備えたことを特徴とする直流配電システム。
【請求項２】
監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて他の分散電源から給電させる直流電力量を増減することを特徴とする請求項１記載の直流配電システム。
【請求項３】
少なくとも他の一つの分散電源は、二次電池と、配電路を介して配電される直流電力によって二次電池を充電する充電装置と、二次電池から放電される直流電力を配電路へ送出させる放電装置と、充電装置による二次電池の充電動作を制御する制御装置とを有し、
監視装置は、交流／直流変換装置から出力される直流電力が前記所定値よりも低い所定の下限値以下であるときに制御装置に対して充電装置による二次電池の充電動作を行わせることを特徴とする請求項１又は２記載の直流配電システム。
【請求項４】
監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は下限値との差に応じて充電装置による二次電池への充電量を増減することを特徴とする請求項３記載の直流配電システム。
【請求項５】
各負荷と配電路との間に挿入された複数の開閉器を備え、
監視装置は、交流／直流変換装置から出力される直流電力が前記上限値以上であり且つ他の分散電源から出力される直流電力が所定の閾値未満であるときに少なくとも一つの開閉器を制御して当該開閉器に接続されている負荷を配電路から切り離すことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の直流配電システム。
【請求項６】
監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて配電路から切り離す負荷の数を増減することを特徴とする請求項５記載の直流配電システム。
【請求項７】
監視装置は、予め決められた優先順位の低い負荷より順番に配電路から切り離すことを特徴とする請求項６記載の直流配電システム。
【請求項８】
監視装置は、配電路を介して伝送する伝送信号によって各開閉器を遠隔制御することを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の直流配電システム。
【請求項１】
直流電力を給電する複数の分散電源と、各分散電源から１乃至複数の負荷へ直流電力を配電するための配電路とを備え、
少なくとも一つの分散電源は、電力系統から供給される交流電力を直流電力に変換し且つ交流電力を直流電力に変換する際の変換効率が定格出力電力よりも低い所定値において最大となる特性を持つ交流／直流変換装置からなり、
交流／直流変換装置が出力する直流電力を監視し当該直流電力が前記所定値よりも高い所定の上限値以上であるときに他の分散電源から直流電力を給電させる監視装置を備えたことを特徴とする直流配電システム。
【請求項２】
監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて他の分散電源から給電させる直流電力量を増減することを特徴とする請求項１記載の直流配電システム。
【請求項３】
少なくとも他の一つの分散電源は、二次電池と、配電路を介して配電される直流電力によって二次電池を充電する充電装置と、二次電池から放電される直流電力を配電路へ送出させる放電装置と、充電装置による二次電池の充電動作を制御する制御装置とを有し、
監視装置は、交流／直流変換装置から出力される直流電力が前記所定値よりも低い所定の下限値以下であるときに制御装置に対して充電装置による二次電池の充電動作を行わせることを特徴とする請求項１又は２記載の直流配電システム。
【請求項４】
監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は下限値との差に応じて充電装置による二次電池への充電量を増減することを特徴とする請求項３記載の直流配電システム。
【請求項５】
各負荷と配電路との間に挿入された複数の開閉器を備え、
監視装置は、交流／直流変換装置から出力される直流電力が前記上限値以上であり且つ他の分散電源から出力される直流電力が所定の閾値未満であるときに少なくとも一つの開閉器を制御して当該開閉器に接続されている負荷を配電路から切り離すことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の直流配電システム。
【請求項６】
監視装置は、交流／直流変換装置が出力する直流電力と前記所定値又は上限値との差に応じて配電路から切り離す負荷の数を増減することを特徴とする請求項５記載の直流配電システム。
【請求項７】
監視装置は、予め決められた優先順位の低い負荷より順番に配電路から切り離すことを特徴とする請求項６記載の直流配電システム。
【請求項８】
監視装置は、配電路を介して伝送する伝送信号によって各開閉器を遠隔制御することを特徴とする請求項５〜７の何れか１項に記載の直流配電システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２００９−１５３３０１（Ｐ２００９−１５３３０１Ａ）
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２９２２５（Ｐ２００７−３２９２２５）
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、環境省、地球温暖化対策技術開発事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月９日（２００９．７．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月２０日（２００７．１２．２０）
【国等の委託研究の成果に係る記載事項】（出願人による申告）平成１９年度、環境省、地球温暖化対策技術開発事業、産業技術力強化法第１９条の適用を受ける特許出願
【出願人】（０００００５８３２）パナソニック電工株式会社 (17,916)
【Ｆターム（参考）】
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