負荷制御システム、直流負荷、端末装置
【課題】複数台の直流負荷に対する制御要求が生じた場合でも、直流供給線路を伝送される通信信号について所要のＳＮ比を確保できるようにする。
【解決手段】端末装置４は、直流供給線路２を伝送路として通信信号を授受する端末側通信部４１と、通信信号を用いて直流負荷３に制御要求を与える処理部４２とを有している。各直流負荷３は、直流供給線路２を伝送路として通信信号を授受する負荷側通信部３１と、端末装置４からの制御要求に応じて動作状態を制御する制御部３２とを有している。さらに、各直流負荷３には、端末装置４からの制御要求に応じて制御部３２が動作状態を制御する制御タイミングを直流負荷３ごとにずらす調整部７が設けられている。調整部７は、負荷側通信部３１が制御要求を含む通信信号を受信した時点から、各直流負荷３に固有の待ち時間が経過した時点で、制御部３２に対して制御要求に応じた動作状態の制御を実行させる指示を出す。
【解決手段】端末装置４は、直流供給線路２を伝送路として通信信号を授受する端末側通信部４１と、通信信号を用いて直流負荷３に制御要求を与える処理部４２とを有している。各直流負荷３は、直流供給線路２を伝送路として通信信号を授受する負荷側通信部３１と、端末装置４からの制御要求に応じて動作状態を制御する制御部３２とを有している。さらに、各直流負荷３には、端末装置４からの制御要求に応じて制御部３２が動作状態を制御する制御タイミングを直流負荷３ごとにずらす調整部７が設けられている。調整部７は、負荷側通信部３１が制御要求を含む通信信号を受信した時点から、各直流負荷３に固有の待ち時間が経過した時点で、制御部３２に対して制御要求に応じた動作状態の制御を実行させる指示を出す。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流供給線路を介して端末装置が複数台の直流負荷を制御する負荷制御システム、直流負荷、端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、住宅などの分電盤に配設したＡＣ／ＤＣコンバータによって商用電源等の交流電源を直流電源に変換し、各部屋に配置された直流アウトレットに対して分電盤から直流電力を配電するＤＣ配電システムが提案されている。このＤＣ配電システムに関しては、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の技術として、直流電力の給電路である直流供給線路を通信路に兼用する技術が考えられている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のシステムは、複数台の直流負荷（照明器具）が接続された直流供給線路を通信路として、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、端末装置（管理装置）と直流負荷との通信を可能にする。この負荷制御システム（照明制御システム）によれば、直流供給線路に接続された複数台の直流負荷の動作状態（点灯状態）を、１台の端末装置で通信信号により制御することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５８１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記負荷制御システムでは、複数台の直流負荷に対する制御要求（制御の指示）が生じた場合に、これら複数台の直流負荷の動作状態が同時に変化し、直流供給線路上の直流電圧が過渡応答によって比較的大きく変動する可能性がある。その結果、直流電圧の変動により、同じ直流供給線路を伝送される通信信号のＳＮ比が低下し、通信信号の符号誤り率を規定値以下に保つために必要な所要のＳＮ比を確保できなくなることがある。
【０００６】
すなわち、図６（ａ） のように個々の直流負荷の動作状態の変化に起因した電圧変動の振幅は小さくても、複数台で動作状態が同時に変化すると、これらの電圧変動が合算され、図６（ｂ）のように直流供給線路上の電圧変動の振幅が大きくなる。そのため、図６（ａ）のように振幅の小さな電圧変動では通信信号のＳＮ比に大きな影響がなくても、図６（ｂ）のように振幅の大きな電圧変動によって通信信号のＳＮ比が大幅に低下して、所要のＳＮ比を確保できなくなる。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、複数台の直流負荷に対する制御要求が生じた場合でも、直流供給線路を伝送される通信信号について所要のＳＮ比を確保することができる負荷制御システム、直流負荷、端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の負荷制御システムは、直流供給線路を介して直流電源から電力供給を受けて動作する複数台の直流負荷と、前記直流供給線路を介して前記複数台の前記直流負荷に接続された端末装置とを備え、前記端末装置は、前記直流供給線路を伝送路として前記直流負荷に通信信号を伝送する端末側通信部と、前記通信信号を用いて前記直流負荷に制御要求を与える処理部とを有し、前記直流負荷は、前記端末装置からの前記通信信号を受信する負荷側通信部と、前記通信信号を用いて前記端末装置から与えられた制御要求に応じて動作状態を制御する制御部とを有し、前記端末装置において前記複数台の前記直流負荷に対する前記制御要求が生じた場合に、前記直流供給線路を伝送される前記通信信号に関して符号誤り率を規定値以下に保つために必要なＳＮ比が確保されるように、前記直流負荷の前記動作状態の変化に起因して前記直流供給線路上の直流電圧に生じる電圧変動を抑制する調整部をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
この負荷制御システムにおいて、前記調整部は、前記制御要求に応じて前記制御部が前記動作状態を制御する制御タイミングが前記複数台の前記直流負荷で重複しないように、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことにより前記電圧変動を抑制することが望ましい。
【００１０】
この負荷制御システムにおいて、前記調整部は、前記複数台の前記直流負荷の各々に設けられており、前記負荷側通信部が前記制御要求を含む前記通信信号を受信してから、前記直流負荷ごとに長さが異なる固有の待ち時間を経て前記制御部に前記動作状態を制御させることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことがより望ましい。
【００１１】
この負荷制御システムにおいて、前記調整部は、前記複数台の前記直流負荷の各々に設けられており、前記負荷側通信部が前記制御要求を含む前記通信信号を受信してから、前記直流負荷の各々においてランダムに設定される待ち時間を経て前記制御部に前記動作状態を制御させることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことがより望ましい。
【００１２】
この負荷制御システムにおいて、前記調整部は、前記端末装置に設けられており、前記端末側通信部から前記制御要求を含む前記通信信号を送信するタイミングを前記直流負荷ごとに異ならせることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことがより望ましい。
【００１３】
本発明の直流負荷は、上記の負荷制御システムに用いられることを特徴とする。
【００１４】
本発明の端末装置は、上記の負荷制御システムに用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、複数台の直流負荷に対する制御要求が生じた場合でも、直流供給線路を伝送される通信信号について所要のＳＮ比を確保することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係る負荷制御システムの構成を示し、（ａ）は全体のシステム構成図、（ｂ）は要部のブロック図である。
【図２】実施形態１に係る負荷制御システムの動作を示す説明図である。
【図３】実施形態１に係る負荷制御システムの動作を示す説明図である。
【図４】ＳＮ比と符号誤り率との関係を表すグラフである。
【図５】実施形態１に係る負荷制御システムの他の動作を示す説明図である。
【図６】従来例の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の各実施形態に係る負荷制御システムは、住宅等において、直流電力を配電するＤＣ配電システムに用いられる。このＤＣ配電システムにおいては、電気機器からなる複数台の直流負荷が、直流供給線路を介して直流電源から直流電力の供給を受けて動作する。
【００１８】
（実施形態１）
本実施形態の負荷制御システム１は、図１（ａ）に示すように、直流供給線路２に接続された複数台（ここでは４台）の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４（以下、各々を区別しないときには単に「直流負荷３」という）と、端末装置４とを備えている。なお、直流供給線路２に対して接続される直流負荷３、端末装置４の台数は図１（ａ）の例に限らず、適宜変更可能である。
【００１９】
直流供給線路２は、直流電源としてのＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力に接続されている。なお、直流供給線路２は、たとえば２線式の線路からなる。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、分電盤６内に収納されており、同分電盤６内に収納され交流電源（商用電源）を直流電源に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）の出力に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５には、太陽光発電装置や燃料電池や蓄電池等の出力する直流電力が入力されていてもよい。
【００２０】
直流供給線路２には直流負荷３と端末装置４とが接続されており、これら直流負荷３および端末装置４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力する直流電力の供給を受けて動作する。本実施形態では、一例として、住宅内の各所に配置されたＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とするダウンライトを直流負荷３とし、これらの直流負荷３をオンオフ制御するための装置を端末装置４として説明する。
【００２１】
ここにおいて、直流供給線路２は、直流電力の給電路としてだけでなく、通信信号の伝送路としても兼用される。すなわち、直流供給線路２に接続されている直流負荷３および端末装置４は、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供給線路２上の直流電圧に重畳することによって、互いに通信する。
【００２２】
ここでは、端末装置４は、図１（ｂ）に示すように、直流供給線路２を伝送路として通信信号を授受する端末側通信部４１と、通信信号を用いて直流負荷３に制御要求を与える処理部４２と、固有のアドレスを記憶した記憶部４３とを有している。直流負荷３は、直流供給線路２を伝送路として通信信号を授受する負荷側通信部３１と、端末装置４からの制御要求に応じて動作状態（たとえば点灯、消灯の別）を制御する制御部３２と、固有のアドレスを記憶した記憶部３３と、タイマ３４とを有している。これにより、端末装置４と直流負荷３とは、各々、他方のアドレスを送信先とする通信信号を端末側通信部４１−負荷側通信部３１間で送受信することによって、双方向に通信を行う。
【００２３】
具体的に説明すると、端末装置４は、壁スイッチ（図示せず）に接続されており、壁スイッチが操作された際に壁スイッチから受ける操作入力と、直流負荷３のアドレスとを対応付けた対応テーブルを記憶部４３に格納している。端末装置４は、壁スイッチから操作入力を受けると、この操作入力に対応テーブル上で対応付けられた直流負荷３に対し制御要求を与える。これにより、直流負荷３は、その動作状態が壁スイッチの操作に応じて制御されることになる。直流負荷３は、制御部３２による動作状態の制御が完了すると、制御要求の送信元の端末装置４に対して通信信号を用いて制御応答を返信する。
【００２４】
たとえば、壁スイッチから、直流負荷３０１に対応する操作入力があると、端末装置４は、直流負荷３０１に対して制御要求を与え、直流負荷３０１の動作状態を変化させる。直流負荷３０１は、制御要求を受けた時点で消灯していれば点灯するように制御され、制御要求を受けた時点で点灯していれば消灯するように制御される。直流負荷３０１は、制御後の動作状態を制御応答として端末装置４に返信する。
【００２５】
ところで、端末装置４の記憶部４３内の対応テーブルにおいては、１つの操作入力に対して複数台の直流負荷３が対応付けられていることがあり、このような操作入力を受けた端末装置４では、複数台の直流負荷３に対する制御要求が同時に発生する。
【００２６】
つまり、端末装置４は、たとえば４台の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４に対応付けられた操作入力があった場合に、これら４台の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４に対してマルチキャストで一斉に制御要求を与えることになる。ただし、複数台の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４の動作状態が同時に変化すると、直流供給線路２上の直流電圧が過渡応答によって比較的大きく変動する。
【００２７】
このとき、同じ直流供給線路２を伝送される通信信号のＳＮ比が低下して、通信信号に関する符号誤り率を規定値以下に保つために必要な所要のＳＮ比を確保できないことがある。なお、ここでいう同じ直流供給線路２を伝送される通信信号には、直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４に制御要求を与えた端末装置４から他の直流負荷に向けて送信される通信信号や、他の端末装置４から送信される通信信号を含む。
【００２８】
そこで、本実施形態の負荷制御システム１では、通信信号に関して所要のＳＮ比が確保されるように、直流負荷３の動作状態の変化に起因して直流供給線路２上の直流電圧に生じる電圧変動を抑制する調整部７（図１（ｂ）参照）を備えている。この調整部７は、端末装置４において複数台の直流負荷３に対する制御要求が生じた場合に、直流電圧に生じる電圧変動を抑制する。
【００２９】
ここでは、調整部７は、制御要求に応じて制御部３２が動作状態を制御する制御タイミングを直流負荷３ごとにずらすことにより、直流電圧に生じる電圧変動を抑制する。すなわち、端末装置４で複数台の直流負荷３に対する制御要求が生じた場合でも、調整部７は、この制御要求に応じて制御部３２が動作状態を制御する制御タイミングが複数台の直流負荷３で重複しないように、制御タイミングを直流負荷３ごとにずらす。これにより、負荷制御システム１は、複数台の直流負荷３の動作状態が同時に変化することを回避でき、通信信号のＳＮ比の低下が抑制される。
【００３０】
本実施形態においては、調整部７は、複数台の直流負荷３の各々に設けられている。さらに、直流負荷３の記憶部３３には、直流負荷３ごとに長さが異なる各直流負荷３に固有の待ち時間が予め記憶されている。待ち時間の長さは、１つの負荷制御システム１に属する複数台の直流負荷３全てで異なるように予め設定される。調整部７は、負荷側通信部３１が制御要求を含む通信信号を受信した時点から、タイマ３４にて各直流負荷３に固有の待ち時間のカウントを開始し、待ち時間が経過した時点で、制御部３２に対して制御要求に応じた動作状態の制御を実行させる指示を出す。その結果、端末装置４が、制御要求を含む通信信号を複数台の直流負荷３に対してマルチキャストで一斉送信した場合でも、複数台の直流負荷３においては、実際に動作状態の制御が行われる制御タイミングが直流負荷３ごとにばらつくことになる。
【００３１】
次に、本実施形態の負荷制御システム１の動作について図２を例に説明する。図２では、各直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４の個々の動作状態の変化に起因した過渡応答による電圧変動を（ａ）に示し、個々の電圧変動が合算されて最終的に直流供給線路２上に生じる電圧変動を（ｂ）に示す。
【００３２】
この負荷制御システム１では、端末装置４が制御要求を含む通信信号を一斉送信すると、図２（ａ）に示すように、各直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４は、通信信号の受信時点から固有の待ち時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４の経過後に動作状態が変化する。ここでは、待ち時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４は直流負荷３ごとに数十ｍｓ程度、異なる長さに設定されている（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４）。
【００３３】
すなわち、直流負荷３０１では、通信信号の受信時点から待ち時間ｔ１の経過後に、動作状態が変化することにより、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ１に過渡応答による電圧変動を生じる。直流負荷３０２では、通信信号の受信時点から待ち時間ｔ２の経過後に、動作状態が変化することにより、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ２に過渡応答による電圧変動を生じる。直流負荷３０３では、通信信号の受信時点から待ち時間ｔ３の経過後に、動作状態が変化することにより、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ３に過渡応答による電圧変動を生じる。直流負荷３０４では、通信信号の受信時点から待ち時間ｔ４の経過後に、動作状態が変化することにより、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ４に過渡応答による電圧変動を生じる。なお、図２の例では、各直流負荷３の動作状態の変化に起因して生じる電圧変動の振幅（peak to peak）は、いずれも「Ａ１」で同一とする。
【００３４】
このように、過渡応答による電圧変動を生じるタイミングは、直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４ごとに異なるので、最終的に直流供給線路２上の直流電圧Ｖ０に生じる電圧変動は、図２（ｂ）に示すように時間軸方向にばらつくこととなる。結果的に、複数台の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４の動作状態が同時に変化する場合のように、個々の過渡応答が合算されて電圧変動の振幅が大きくなることはなく、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ０に生じる電圧変動の振幅は「Ａ１」に抑えられる。
【００３５】
以上説明した本実施形態の負荷制御システム１によれば、端末装置４で複数台の直流負荷３に対する制御要求が生じた場合でも、調整部７が制御タイミングを直流負荷３ごとにずらすことにより、複数台の直流負荷３の動作状態が同時に変化することを回避できる。そのため、複数台の直流負荷３の動作状態が同時に変化する場合に比べて、直流供給線路２における直流電圧の電圧変動の振幅を小さく抑えることができ、直流電圧の電圧変動に起因した通信信号のＳＮ比の低下は抑制され、所要のＳＮ比が確保される。ここでいう所要のＳＮ比は、端末装置４−直流負荷３間の通信を確立できるように、通信信号に関する符号誤り率を規定値以下に保つために必要なＳＮ比である。
【００３６】
また、負荷の動作状態が変化した際の過渡応答による電圧変動は、直流電圧に限らず交流電圧でも生じ得るが、商用電源等から交流電力を配電するＡＣ配電システムに比べて、ＤＣ配電システムでは電源容量が小さいため、過渡応答による電圧変動が生じやすい。したがって、本実施形態の負荷制御システム１は、ＡＣ配電システムではなくＤＣ配電システムに適用されることによって、電圧変動に起因した通信信号のＳＮ比の低下が抑制されるという効果が顕著になる。
【００３７】
さらに、本実施形態の負荷制御システム１では、調整部７は、複数台の直流負荷３の各々に設けられており、通信信号の受信時点から、各直流負荷３に固有の待ち時間が経過した時点で、制御部３２に対して制御要求に応じた動作状態の制御を実行させる。そのため、各直流負荷３は、通信信号を受信する度に毎回同じように固有の待ち時間を経て制御部３２を制御すればよく、調整部７での複雑な演算処理が不要であるから、構成の簡略化を図ることができる。
【００３８】
また、調整部７は、端末装置４から複数台の直流負荷３に対する制御要求が生じた場合にのみ、待ち時間の経過後に制御タイミングをずらすように構成されていてもよい。この構成では、制御要求が１台の直流負荷３のみに与えられた場合には、この制御要求を受けた直流負荷３は、調整部７の機能を無効にし、待ち時間をカウントすることなくすぐに制御要求に応じた動作状態の制御を実行する。これにより、制御要求が１台の直流負荷３のみに与えられた場合には、制御要求に対する直流負荷３の応答速度が低下することもない。なお、制御要求が１台の直流負荷３に対して与えられたか否かは、通信信号に含まれるアドレスから判別することができる。
【００３９】
本実施形態の構成により所要のＳＮ比が確保される点については、図３および図４を参照して以下に詳しく説明する。
【００４０】
すなわち、通信信号は直流供給線路２上の直流電圧に重畳されているので、図３（ａ）のように、通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０１の電圧変動の振幅Ａ１０１が小さい場合には、これらが重畳されてもＳＮ比に大きな影響はない。一方、図３（ｂ）に示すように、通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０２の電圧変動の振幅Ａ１０２が大きい場合には、これらが重畳されると通信信号１００の一部のデータのＳＮ比がノイズとしての直流電圧１０２の電圧変動で大幅に低下する。つまり、通信信号１００の一部のデータがノイズとしての直流電圧１０２の電圧変動によりつぶれる。
【００４１】
図４は、多値度の異なる複数種類の変調方式について、ＳＮ比（ＳＮＲ）と符号誤り率（ＢＥＲ）との関係（誤り訂正がない場合の理論値）を表している。図４では、ＢＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ（Quadrature AmplitudeModulation）、６４ＱＡＭの５種類の変調方式について示している。多値であるほどデータ量が多い分ノイズに弱いため、同程度の符号誤り率を実現しようとした場合、図４のように所要のＳＮ比は多値の変調方式ほど高くなる。ここでは、図４によれば、ＳＮ比が少し低下するだけでも符号誤り率は大幅に大きくなって通信エラーが生じやすくなることを表している。
【００４２】
たとえば直流負荷３が照明器具からなる負荷制御システム１においては、伝送データ量が少ないためＢＰＳＫでも十分であるが、直流負荷３の高い応答速度が要求されるため、システム全体として要求される符号誤り率の条件は厳しくなる。仮に、ＢＥＲ≦１０−７の条件を満たす、つまり規定値である１０−７以下の符号誤り率が要求されているとすれば、ＢＰＳＫでは、図４よりＳＮＲ≧１１ｄＢの条件を満たすＳＮ比が必要になる。したがって、ノイズレベルは受信端での通信信号の信号レベルの約３．５分の１以下でなければ、符号誤り率を規定値（１０−７）以下に保つための所要のＳＮ比を実現できない。また、同じ条件の下、誤り訂正を用いた場合に、符号誤り率が一例として約６ｄＢ改善されるとしても、ノイズレベルが前述の２倍（つまり、信号レベルの約１．７５分の１）を超えると、符号誤り率を規定値以下に保つための所要のＳＮ比を実現できない。
【００４３】
そのため、図３（ｂ）のように通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０２の電圧変動の振幅Ａ１０２が大きい場合には、たとえ電圧変動の発生頻度が低くても、上述したように符号誤り率の規定値から要求される所要のＳＮ比を実現することは難しい。これに対し、図３（ａ）のように通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０１の電圧変動の振幅Ａ１０１が小さい場合には、たとえ電圧変動の発生頻度が高くても、符号誤り率の規定値から要求される所要のＳＮ比を実現することが可能である。要するに、本実施形態の負荷制御システム１では、直流電圧の過渡応答による電圧変動の振幅を小さく抑えたことにより、通信信号のＳＮ比の低下が抑制され、所要のＳＮ比を確保することができる。
【００４４】
さらに、別の例として、温度センサの計測結果を用いて直流負荷３としての空調機器を制御するような負荷制御システム１においては、上述した照明器具の場合ほど直流負荷３に高い応答速度は要求されない。この場合、通信エラーにより直流負荷３が制御されなくても、端末装置４は制御要求を再送すればよいため、システム全体として要求される符号誤り率の条件は緩くなる。仮に、ＢＥＲ≦１０−２の条件を満たす、つまり規定値である１０−２以下の符号誤り率が要求されているとすれば、ＢＰＳＫでは、誤り訂正がない場合でも図４よりＳＮ比は５ｄＢ程度でよい。
【００４５】
この場合も、上述した照明器具の場合と同様に、図３（ｂ）のように通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０２の電圧変動の振幅Ａ１０２が大きい場合には、符号誤り率を規定値（１０−２）以下に保つための所要のＳＮ比を実現することは難しい。これに対し、図３（ａ）のように通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０１の電圧変動の振幅Ａ１０１が小さい場合には、符号誤り率の規定値から要求される所要のＳＮ比を容易に実現可能である。
【００４６】
ところで、本実施形態では、調整部７は、直流負荷３ごとに予め設定された固有の待ち時間を用いて、制御タイミングを直流負荷３ごとにずらしているが、この例に限らず、各直流負荷３においてランダムに設定される待ち時間を用いてもよい。この場合、直流負荷３は、固有の待ち時間が設定されておらず、負荷側通信部３１が制御要求を含む通信信号を受信する度に、調整部７にてランダムな待ち時間が決定される。調整部７は、負荷側通信部３１が制御要求を含む通信信号を受信した時点から、ランダムに決定した待ち時間のカウントを開始し、待ち時間が経過した時点で、制御部３２に対して制御要求に応じた動作状態の制御を実行させる指示を出す。
【００４７】
この構成の負荷制御システム１では、端末装置４が制御要求を含む通信信号を一斉送信すると、図５に示すように、各直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４は、通信信号の受信時点から固有の待ち時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４の経過後に動作状態が変化する。図５では、図２と同様に、各直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４の個々の動作状態の変化に起因した過渡応答による電圧変動を（ａ）に示し、個々の電圧変動が合算されて最終的に直流供給線路２上に生じる電圧変動を（ｂ）に示す。
【００４８】
つまり、待ち時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４は各直流負荷３においてランダムに決定されるので（ｔ１≠ｔ２≠ｔ３≠ｔ４）、過渡応答による電圧変動を生じるタイミングは、図５（ａ）のように直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４ごとに異なる。そのため、最終的に直流供給線路２上の直流電圧Ｖ０に生じる電圧変動は、図５（ｂ）に示すように時間軸方向にばらつくこととなり、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ０に生じる電圧変動の振幅は「Ａ１」に抑えられる。
【００４９】
この構成によれば、同一の負荷制御システム１に属する直流負荷３の台数が多くなっても、各直流負荷３の待ち時間はランダムに決定されるため、異なる直流負荷３間で制御タイミングが重複する確率は低くなる。したがって、端末装置４が、制御要求を含む通信信号を複数台の直流負荷３に対してマルチキャストで一斉送信した場合でも、複数台の直流負荷３において同時に動作状態が変化する確率を低くできる。また、負荷制御システム１の構築時などに、施工業者が直流負荷３ごとに固有の待ち時間を設定する必要がないので、施工業者の手間を省くことができる。
【００５０】
（実施形態２）
本実施形態の負荷制御システム１は、調整部が各直流負荷３ではなく端末装置４に設けられている点が、実施形態１の負荷制御システム１と相違する。以下では、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００５１】
本実施形態では、調整部は、端末側通信部４１から制御要求を含む通信信号を送信する送信タイミングを直流負荷３ごとに異ならせることにより、制御タイミングを直流負荷ごとにずらす。すなわち、端末装置４は、複数台の直流負荷３に対応付けられた操作入力を受けると、これら複数台の直流負荷３に対して同時に制御要求を与えるのではなく、送信タイミングを調整部で調整することにより直流負荷３ごとに異なるタイミングで制御要求を与える。調整部は、送信タイミングが直流負荷３ごとに異なるように、操作入力を受けた時点から、ランダムに決定される待ち時間が経過する度に、各直流負荷３宛ての通信信号を順次送信する。
【００５２】
以上説明した本実施形態の負荷制御システム１によれば、端末装置４が調整部を有するので、各直流負荷３に調整部の機能は不要であり、既存の直流負荷３をそのまま用いることができる。また、端末装置４は、送信タイミングの待ち時間をランダムに決定するので、同一の負荷制御システム１に属する直流負荷３の台数が多くなっても、異なる直流負荷３間で制御タイミングが重複する確率は低くなる。
【００５３】
なお、上記構成に限らず、端末装置４は、直流負荷３ごとに予め決められた待ち時間を記憶部４３に記憶し、決まった順番で通信信号を送信するように構成されていてもよい。
【００５４】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００５５】
ところで、調整部は、制御要求の対象となる全ての直流負荷３について制御タイミングをずらす構成に限らず、制御要求の対象となる複数台の直流負荷３のうち一部の直流負荷についてのみ制御タイミングをずらす構成であってもよい。この場合でも、全ての直流負荷３の動作状態が同時に変化する場合に比べて、直流電圧の電圧変動を小さく抑えることができるので、通信信号のＳＮ比の低下を抑制することができる。
【００５６】
また、調整部は、制御タイミングをずらす以外の方法で、所要のＳＮ比が確保されるように、直流負荷３の動作状態の変化に起因して直流供給線路２上の直流電圧に生じる電圧変動を抑制してもよい。詳しい説明は省略するが、調整部は、たとえば制御要求の対象となる複数台の直流負荷３のうち少なくとも１台の直流負荷３の突入電流を小さくする制御を行うといった方法でも、直流電圧に生じる電圧変動を抑制可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 負荷制御システム
２ 直流供給線路
３，３０１，３０２，３０３，３０４ 直流負荷
４ 端末装置
７ 調整部
３１ 負荷側通信部
３２ 制御部
４１ 端末側通信部
４２ 処理部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流供給線路を介して端末装置が複数台の直流負荷を制御する負荷制御システム、直流負荷、端末装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、住宅などの分電盤に配設したＡＣ／ＤＣコンバータによって商用電源等の交流電源を直流電源に変換し、各部屋に配置された直流アウトレットに対して分電盤から直流電力を配電するＤＣ配電システムが提案されている。このＤＣ配電システムに関しては、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の技術として、直流電力の給電路である直流供給線路を通信路に兼用する技術が考えられている（たとえば特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載のシステムは、複数台の直流負荷（照明器具）が接続された直流供給線路を通信路として、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、端末装置（管理装置）と直流負荷との通信を可能にする。この負荷制御システム（照明制御システム）によれば、直流供給線路に接続された複数台の直流負荷の動作状態（点灯状態）を、１台の端末装置で通信信号により制御することが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００９−１５８１１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上記負荷制御システムでは、複数台の直流負荷に対する制御要求（制御の指示）が生じた場合に、これら複数台の直流負荷の動作状態が同時に変化し、直流供給線路上の直流電圧が過渡応答によって比較的大きく変動する可能性がある。その結果、直流電圧の変動により、同じ直流供給線路を伝送される通信信号のＳＮ比が低下し、通信信号の符号誤り率を規定値以下に保つために必要な所要のＳＮ比を確保できなくなることがある。
【０００６】
すなわち、図６（ａ） のように個々の直流負荷の動作状態の変化に起因した電圧変動の振幅は小さくても、複数台で動作状態が同時に変化すると、これらの電圧変動が合算され、図６（ｂ）のように直流供給線路上の電圧変動の振幅が大きくなる。そのため、図６（ａ）のように振幅の小さな電圧変動では通信信号のＳＮ比に大きな影響がなくても、図６（ｂ）のように振幅の大きな電圧変動によって通信信号のＳＮ比が大幅に低下して、所要のＳＮ比を確保できなくなる。
【０００７】
本発明は上記事由に鑑みて為されており、複数台の直流負荷に対する制御要求が生じた場合でも、直流供給線路を伝送される通信信号について所要のＳＮ比を確保することができる負荷制御システム、直流負荷、端末装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の負荷制御システムは、直流供給線路を介して直流電源から電力供給を受けて動作する複数台の直流負荷と、前記直流供給線路を介して前記複数台の前記直流負荷に接続された端末装置とを備え、前記端末装置は、前記直流供給線路を伝送路として前記直流負荷に通信信号を伝送する端末側通信部と、前記通信信号を用いて前記直流負荷に制御要求を与える処理部とを有し、前記直流負荷は、前記端末装置からの前記通信信号を受信する負荷側通信部と、前記通信信号を用いて前記端末装置から与えられた制御要求に応じて動作状態を制御する制御部とを有し、前記端末装置において前記複数台の前記直流負荷に対する前記制御要求が生じた場合に、前記直流供給線路を伝送される前記通信信号に関して符号誤り率を規定値以下に保つために必要なＳＮ比が確保されるように、前記直流負荷の前記動作状態の変化に起因して前記直流供給線路上の直流電圧に生じる電圧変動を抑制する調整部をさらに備えることを特徴とする。
【０００９】
この負荷制御システムにおいて、前記調整部は、前記制御要求に応じて前記制御部が前記動作状態を制御する制御タイミングが前記複数台の前記直流負荷で重複しないように、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことにより前記電圧変動を抑制することが望ましい。
【００１０】
この負荷制御システムにおいて、前記調整部は、前記複数台の前記直流負荷の各々に設けられており、前記負荷側通信部が前記制御要求を含む前記通信信号を受信してから、前記直流負荷ごとに長さが異なる固有の待ち時間を経て前記制御部に前記動作状態を制御させることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことがより望ましい。
【００１１】
この負荷制御システムにおいて、前記調整部は、前記複数台の前記直流負荷の各々に設けられており、前記負荷側通信部が前記制御要求を含む前記通信信号を受信してから、前記直流負荷の各々においてランダムに設定される待ち時間を経て前記制御部に前記動作状態を制御させることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことがより望ましい。
【００１２】
この負荷制御システムにおいて、前記調整部は、前記端末装置に設けられており、前記端末側通信部から前記制御要求を含む前記通信信号を送信するタイミングを前記直流負荷ごとに異ならせることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことがより望ましい。
【００１３】
本発明の直流負荷は、上記の負荷制御システムに用いられることを特徴とする。
【００１４】
本発明の端末装置は、上記の負荷制御システムに用いられることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、複数台の直流負荷に対する制御要求が生じた場合でも、直流供給線路を伝送される通信信号について所要のＳＮ比を確保することができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】実施形態１に係る負荷制御システムの構成を示し、（ａ）は全体のシステム構成図、（ｂ）は要部のブロック図である。
【図２】実施形態１に係る負荷制御システムの動作を示す説明図である。
【図３】実施形態１に係る負荷制御システムの動作を示す説明図である。
【図４】ＳＮ比と符号誤り率との関係を表すグラフである。
【図５】実施形態１に係る負荷制御システムの他の動作を示す説明図である。
【図６】従来例の動作を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の各実施形態に係る負荷制御システムは、住宅等において、直流電力を配電するＤＣ配電システムに用いられる。このＤＣ配電システムにおいては、電気機器からなる複数台の直流負荷が、直流供給線路を介して直流電源から直流電力の供給を受けて動作する。
【００１８】
（実施形態１）
本実施形態の負荷制御システム１は、図１（ａ）に示すように、直流供給線路２に接続された複数台（ここでは４台）の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４（以下、各々を区別しないときには単に「直流負荷３」という）と、端末装置４とを備えている。なお、直流供給線路２に対して接続される直流負荷３、端末装置４の台数は図１（ａ）の例に限らず、適宜変更可能である。
【００１９】
直流供給線路２は、直流電源としてのＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力に接続されている。なお、直流供給線路２は、たとえば２線式の線路からなる。ＤＣ／ＤＣコンバータ５は、分電盤６内に収納されており、同分電盤６内に収納され交流電源（商用電源）を直流電源に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ（図示せず）の出力に接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ５には、太陽光発電装置や燃料電池や蓄電池等の出力する直流電力が入力されていてもよい。
【００２０】
直流供給線路２には直流負荷３と端末装置４とが接続されており、これら直流負荷３および端末装置４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ５の出力する直流電力の供給を受けて動作する。本実施形態では、一例として、住宅内の各所に配置されたＬＥＤ（発光ダイオード）を光源とするダウンライトを直流負荷３とし、これらの直流負荷３をオンオフ制御するための装置を端末装置４として説明する。
【００２１】
ここにおいて、直流供給線路２は、直流電力の給電路としてだけでなく、通信信号の伝送路としても兼用される。すなわち、直流供給線路２に接続されている直流負荷３および端末装置４は、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供給線路２上の直流電圧に重畳することによって、互いに通信する。
【００２２】
ここでは、端末装置４は、図１（ｂ）に示すように、直流供給線路２を伝送路として通信信号を授受する端末側通信部４１と、通信信号を用いて直流負荷３に制御要求を与える処理部４２と、固有のアドレスを記憶した記憶部４３とを有している。直流負荷３は、直流供給線路２を伝送路として通信信号を授受する負荷側通信部３１と、端末装置４からの制御要求に応じて動作状態（たとえば点灯、消灯の別）を制御する制御部３２と、固有のアドレスを記憶した記憶部３３と、タイマ３４とを有している。これにより、端末装置４と直流負荷３とは、各々、他方のアドレスを送信先とする通信信号を端末側通信部４１−負荷側通信部３１間で送受信することによって、双方向に通信を行う。
【００２３】
具体的に説明すると、端末装置４は、壁スイッチ（図示せず）に接続されており、壁スイッチが操作された際に壁スイッチから受ける操作入力と、直流負荷３のアドレスとを対応付けた対応テーブルを記憶部４３に格納している。端末装置４は、壁スイッチから操作入力を受けると、この操作入力に対応テーブル上で対応付けられた直流負荷３に対し制御要求を与える。これにより、直流負荷３は、その動作状態が壁スイッチの操作に応じて制御されることになる。直流負荷３は、制御部３２による動作状態の制御が完了すると、制御要求の送信元の端末装置４に対して通信信号を用いて制御応答を返信する。
【００２４】
たとえば、壁スイッチから、直流負荷３０１に対応する操作入力があると、端末装置４は、直流負荷３０１に対して制御要求を与え、直流負荷３０１の動作状態を変化させる。直流負荷３０１は、制御要求を受けた時点で消灯していれば点灯するように制御され、制御要求を受けた時点で点灯していれば消灯するように制御される。直流負荷３０１は、制御後の動作状態を制御応答として端末装置４に返信する。
【００２５】
ところで、端末装置４の記憶部４３内の対応テーブルにおいては、１つの操作入力に対して複数台の直流負荷３が対応付けられていることがあり、このような操作入力を受けた端末装置４では、複数台の直流負荷３に対する制御要求が同時に発生する。
【００２６】
つまり、端末装置４は、たとえば４台の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４に対応付けられた操作入力があった場合に、これら４台の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４に対してマルチキャストで一斉に制御要求を与えることになる。ただし、複数台の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４の動作状態が同時に変化すると、直流供給線路２上の直流電圧が過渡応答によって比較的大きく変動する。
【００２７】
このとき、同じ直流供給線路２を伝送される通信信号のＳＮ比が低下して、通信信号に関する符号誤り率を規定値以下に保つために必要な所要のＳＮ比を確保できないことがある。なお、ここでいう同じ直流供給線路２を伝送される通信信号には、直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４に制御要求を与えた端末装置４から他の直流負荷に向けて送信される通信信号や、他の端末装置４から送信される通信信号を含む。
【００２８】
そこで、本実施形態の負荷制御システム１では、通信信号に関して所要のＳＮ比が確保されるように、直流負荷３の動作状態の変化に起因して直流供給線路２上の直流電圧に生じる電圧変動を抑制する調整部７（図１（ｂ）参照）を備えている。この調整部７は、端末装置４において複数台の直流負荷３に対する制御要求が生じた場合に、直流電圧に生じる電圧変動を抑制する。
【００２９】
ここでは、調整部７は、制御要求に応じて制御部３２が動作状態を制御する制御タイミングを直流負荷３ごとにずらすことにより、直流電圧に生じる電圧変動を抑制する。すなわち、端末装置４で複数台の直流負荷３に対する制御要求が生じた場合でも、調整部７は、この制御要求に応じて制御部３２が動作状態を制御する制御タイミングが複数台の直流負荷３で重複しないように、制御タイミングを直流負荷３ごとにずらす。これにより、負荷制御システム１は、複数台の直流負荷３の動作状態が同時に変化することを回避でき、通信信号のＳＮ比の低下が抑制される。
【００３０】
本実施形態においては、調整部７は、複数台の直流負荷３の各々に設けられている。さらに、直流負荷３の記憶部３３には、直流負荷３ごとに長さが異なる各直流負荷３に固有の待ち時間が予め記憶されている。待ち時間の長さは、１つの負荷制御システム１に属する複数台の直流負荷３全てで異なるように予め設定される。調整部７は、負荷側通信部３１が制御要求を含む通信信号を受信した時点から、タイマ３４にて各直流負荷３に固有の待ち時間のカウントを開始し、待ち時間が経過した時点で、制御部３２に対して制御要求に応じた動作状態の制御を実行させる指示を出す。その結果、端末装置４が、制御要求を含む通信信号を複数台の直流負荷３に対してマルチキャストで一斉送信した場合でも、複数台の直流負荷３においては、実際に動作状態の制御が行われる制御タイミングが直流負荷３ごとにばらつくことになる。
【００３１】
次に、本実施形態の負荷制御システム１の動作について図２を例に説明する。図２では、各直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４の個々の動作状態の変化に起因した過渡応答による電圧変動を（ａ）に示し、個々の電圧変動が合算されて最終的に直流供給線路２上に生じる電圧変動を（ｂ）に示す。
【００３２】
この負荷制御システム１では、端末装置４が制御要求を含む通信信号を一斉送信すると、図２（ａ）に示すように、各直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４は、通信信号の受信時点から固有の待ち時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４の経過後に動作状態が変化する。ここでは、待ち時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４は直流負荷３ごとに数十ｍｓ程度、異なる長さに設定されている（ｔ１＜ｔ２＜ｔ３＜ｔ４）。
【００３３】
すなわち、直流負荷３０１では、通信信号の受信時点から待ち時間ｔ１の経過後に、動作状態が変化することにより、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ１に過渡応答による電圧変動を生じる。直流負荷３０２では、通信信号の受信時点から待ち時間ｔ２の経過後に、動作状態が変化することにより、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ２に過渡応答による電圧変動を生じる。直流負荷３０３では、通信信号の受信時点から待ち時間ｔ３の経過後に、動作状態が変化することにより、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ３に過渡応答による電圧変動を生じる。直流負荷３０４では、通信信号の受信時点から待ち時間ｔ４の経過後に、動作状態が変化することにより、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ４に過渡応答による電圧変動を生じる。なお、図２の例では、各直流負荷３の動作状態の変化に起因して生じる電圧変動の振幅（peak to peak）は、いずれも「Ａ１」で同一とする。
【００３４】
このように、過渡応答による電圧変動を生じるタイミングは、直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４ごとに異なるので、最終的に直流供給線路２上の直流電圧Ｖ０に生じる電圧変動は、図２（ｂ）に示すように時間軸方向にばらつくこととなる。結果的に、複数台の直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４の動作状態が同時に変化する場合のように、個々の過渡応答が合算されて電圧変動の振幅が大きくなることはなく、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ０に生じる電圧変動の振幅は「Ａ１」に抑えられる。
【００３５】
以上説明した本実施形態の負荷制御システム１によれば、端末装置４で複数台の直流負荷３に対する制御要求が生じた場合でも、調整部７が制御タイミングを直流負荷３ごとにずらすことにより、複数台の直流負荷３の動作状態が同時に変化することを回避できる。そのため、複数台の直流負荷３の動作状態が同時に変化する場合に比べて、直流供給線路２における直流電圧の電圧変動の振幅を小さく抑えることができ、直流電圧の電圧変動に起因した通信信号のＳＮ比の低下は抑制され、所要のＳＮ比が確保される。ここでいう所要のＳＮ比は、端末装置４−直流負荷３間の通信を確立できるように、通信信号に関する符号誤り率を規定値以下に保つために必要なＳＮ比である。
【００３６】
また、負荷の動作状態が変化した際の過渡応答による電圧変動は、直流電圧に限らず交流電圧でも生じ得るが、商用電源等から交流電力を配電するＡＣ配電システムに比べて、ＤＣ配電システムでは電源容量が小さいため、過渡応答による電圧変動が生じやすい。したがって、本実施形態の負荷制御システム１は、ＡＣ配電システムではなくＤＣ配電システムに適用されることによって、電圧変動に起因した通信信号のＳＮ比の低下が抑制されるという効果が顕著になる。
【００３７】
さらに、本実施形態の負荷制御システム１では、調整部７は、複数台の直流負荷３の各々に設けられており、通信信号の受信時点から、各直流負荷３に固有の待ち時間が経過した時点で、制御部３２に対して制御要求に応じた動作状態の制御を実行させる。そのため、各直流負荷３は、通信信号を受信する度に毎回同じように固有の待ち時間を経て制御部３２を制御すればよく、調整部７での複雑な演算処理が不要であるから、構成の簡略化を図ることができる。
【００３８】
また、調整部７は、端末装置４から複数台の直流負荷３に対する制御要求が生じた場合にのみ、待ち時間の経過後に制御タイミングをずらすように構成されていてもよい。この構成では、制御要求が１台の直流負荷３のみに与えられた場合には、この制御要求を受けた直流負荷３は、調整部７の機能を無効にし、待ち時間をカウントすることなくすぐに制御要求に応じた動作状態の制御を実行する。これにより、制御要求が１台の直流負荷３のみに与えられた場合には、制御要求に対する直流負荷３の応答速度が低下することもない。なお、制御要求が１台の直流負荷３に対して与えられたか否かは、通信信号に含まれるアドレスから判別することができる。
【００３９】
本実施形態の構成により所要のＳＮ比が確保される点については、図３および図４を参照して以下に詳しく説明する。
【００４０】
すなわち、通信信号は直流供給線路２上の直流電圧に重畳されているので、図３（ａ）のように、通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０１の電圧変動の振幅Ａ１０１が小さい場合には、これらが重畳されてもＳＮ比に大きな影響はない。一方、図３（ｂ）に示すように、通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０２の電圧変動の振幅Ａ１０２が大きい場合には、これらが重畳されると通信信号１００の一部のデータのＳＮ比がノイズとしての直流電圧１０２の電圧変動で大幅に低下する。つまり、通信信号１００の一部のデータがノイズとしての直流電圧１０２の電圧変動によりつぶれる。
【００４１】
図４は、多値度の異なる複数種類の変調方式について、ＳＮ比（ＳＮＲ）と符号誤り率（ＢＥＲ）との関係（誤り訂正がない場合の理論値）を表している。図４では、ＢＰＳＫ（Phase Shift Keying）、ＱＰＳＫ、８ＰＳＫ、１６ＱＡＭ（Quadrature AmplitudeModulation）、６４ＱＡＭの５種類の変調方式について示している。多値であるほどデータ量が多い分ノイズに弱いため、同程度の符号誤り率を実現しようとした場合、図４のように所要のＳＮ比は多値の変調方式ほど高くなる。ここでは、図４によれば、ＳＮ比が少し低下するだけでも符号誤り率は大幅に大きくなって通信エラーが生じやすくなることを表している。
【００４２】
たとえば直流負荷３が照明器具からなる負荷制御システム１においては、伝送データ量が少ないためＢＰＳＫでも十分であるが、直流負荷３の高い応答速度が要求されるため、システム全体として要求される符号誤り率の条件は厳しくなる。仮に、ＢＥＲ≦１０−７の条件を満たす、つまり規定値である１０−７以下の符号誤り率が要求されているとすれば、ＢＰＳＫでは、図４よりＳＮＲ≧１１ｄＢの条件を満たすＳＮ比が必要になる。したがって、ノイズレベルは受信端での通信信号の信号レベルの約３．５分の１以下でなければ、符号誤り率を規定値（１０−７）以下に保つための所要のＳＮ比を実現できない。また、同じ条件の下、誤り訂正を用いた場合に、符号誤り率が一例として約６ｄＢ改善されるとしても、ノイズレベルが前述の２倍（つまり、信号レベルの約１．７５分の１）を超えると、符号誤り率を規定値以下に保つための所要のＳＮ比を実現できない。
【００４３】
そのため、図３（ｂ）のように通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０２の電圧変動の振幅Ａ１０２が大きい場合には、たとえ電圧変動の発生頻度が低くても、上述したように符号誤り率の規定値から要求される所要のＳＮ比を実現することは難しい。これに対し、図３（ａ）のように通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０１の電圧変動の振幅Ａ１０１が小さい場合には、たとえ電圧変動の発生頻度が高くても、符号誤り率の規定値から要求される所要のＳＮ比を実現することが可能である。要するに、本実施形態の負荷制御システム１では、直流電圧の過渡応答による電圧変動の振幅を小さく抑えたことにより、通信信号のＳＮ比の低下が抑制され、所要のＳＮ比を確保することができる。
【００４４】
さらに、別の例として、温度センサの計測結果を用いて直流負荷３としての空調機器を制御するような負荷制御システム１においては、上述した照明器具の場合ほど直流負荷３に高い応答速度は要求されない。この場合、通信エラーにより直流負荷３が制御されなくても、端末装置４は制御要求を再送すればよいため、システム全体として要求される符号誤り率の条件は緩くなる。仮に、ＢＥＲ≦１０−２の条件を満たす、つまり規定値である１０−２以下の符号誤り率が要求されているとすれば、ＢＰＳＫでは、誤り訂正がない場合でも図４よりＳＮ比は５ｄＢ程度でよい。
【００４５】
この場合も、上述した照明器具の場合と同様に、図３（ｂ）のように通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０２の電圧変動の振幅Ａ１０２が大きい場合には、符号誤り率を規定値（１０−２）以下に保つための所要のＳＮ比を実現することは難しい。これに対し、図３（ａ）のように通信信号１００の振幅Ａ１００に比べ直流電圧１０１の電圧変動の振幅Ａ１０１が小さい場合には、符号誤り率の規定値から要求される所要のＳＮ比を容易に実現可能である。
【００４６】
ところで、本実施形態では、調整部７は、直流負荷３ごとに予め設定された固有の待ち時間を用いて、制御タイミングを直流負荷３ごとにずらしているが、この例に限らず、各直流負荷３においてランダムに設定される待ち時間を用いてもよい。この場合、直流負荷３は、固有の待ち時間が設定されておらず、負荷側通信部３１が制御要求を含む通信信号を受信する度に、調整部７にてランダムな待ち時間が決定される。調整部７は、負荷側通信部３１が制御要求を含む通信信号を受信した時点から、ランダムに決定した待ち時間のカウントを開始し、待ち時間が経過した時点で、制御部３２に対して制御要求に応じた動作状態の制御を実行させる指示を出す。
【００４７】
この構成の負荷制御システム１では、端末装置４が制御要求を含む通信信号を一斉送信すると、図５に示すように、各直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４は、通信信号の受信時点から固有の待ち時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４の経過後に動作状態が変化する。図５では、図２と同様に、各直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４の個々の動作状態の変化に起因した過渡応答による電圧変動を（ａ）に示し、個々の電圧変動が合算されて最終的に直流供給線路２上に生じる電圧変動を（ｂ）に示す。
【００４８】
つまり、待ち時間ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ４は各直流負荷３においてランダムに決定されるので（ｔ１≠ｔ２≠ｔ３≠ｔ４）、過渡応答による電圧変動を生じるタイミングは、図５（ａ）のように直流負荷３０１，３０２，３０３，３０４ごとに異なる。そのため、最終的に直流供給線路２上の直流電圧Ｖ０に生じる電圧変動は、図５（ｂ）に示すように時間軸方向にばらつくこととなり、直流供給線路２上の直流電圧Ｖ０に生じる電圧変動の振幅は「Ａ１」に抑えられる。
【００４９】
この構成によれば、同一の負荷制御システム１に属する直流負荷３の台数が多くなっても、各直流負荷３の待ち時間はランダムに決定されるため、異なる直流負荷３間で制御タイミングが重複する確率は低くなる。したがって、端末装置４が、制御要求を含む通信信号を複数台の直流負荷３に対してマルチキャストで一斉送信した場合でも、複数台の直流負荷３において同時に動作状態が変化する確率を低くできる。また、負荷制御システム１の構築時などに、施工業者が直流負荷３ごとに固有の待ち時間を設定する必要がないので、施工業者の手間を省くことができる。
【００５０】
（実施形態２）
本実施形態の負荷制御システム１は、調整部が各直流負荷３ではなく端末装置４に設けられている点が、実施形態１の負荷制御システム１と相違する。以下では、実施形態１と同様の構成については共通の符号を付して適宜説明を省略する。
【００５１】
本実施形態では、調整部は、端末側通信部４１から制御要求を含む通信信号を送信する送信タイミングを直流負荷３ごとに異ならせることにより、制御タイミングを直流負荷ごとにずらす。すなわち、端末装置４は、複数台の直流負荷３に対応付けられた操作入力を受けると、これら複数台の直流負荷３に対して同時に制御要求を与えるのではなく、送信タイミングを調整部で調整することにより直流負荷３ごとに異なるタイミングで制御要求を与える。調整部は、送信タイミングが直流負荷３ごとに異なるように、操作入力を受けた時点から、ランダムに決定される待ち時間が経過する度に、各直流負荷３宛ての通信信号を順次送信する。
【００５２】
以上説明した本実施形態の負荷制御システム１によれば、端末装置４が調整部を有するので、各直流負荷３に調整部の機能は不要であり、既存の直流負荷３をそのまま用いることができる。また、端末装置４は、送信タイミングの待ち時間をランダムに決定するので、同一の負荷制御システム１に属する直流負荷３の台数が多くなっても、異なる直流負荷３間で制御タイミングが重複する確率は低くなる。
【００５３】
なお、上記構成に限らず、端末装置４は、直流負荷３ごとに予め決められた待ち時間を記憶部４３に記憶し、決まった順番で通信信号を送信するように構成されていてもよい。
【００５４】
その他の構成および機能は実施形態１と同様である。
【００５５】
ところで、調整部は、制御要求の対象となる全ての直流負荷３について制御タイミングをずらす構成に限らず、制御要求の対象となる複数台の直流負荷３のうち一部の直流負荷についてのみ制御タイミングをずらす構成であってもよい。この場合でも、全ての直流負荷３の動作状態が同時に変化する場合に比べて、直流電圧の電圧変動を小さく抑えることができるので、通信信号のＳＮ比の低下を抑制することができる。
【００５６】
また、調整部は、制御タイミングをずらす以外の方法で、所要のＳＮ比が確保されるように、直流負荷３の動作状態の変化に起因して直流供給線路２上の直流電圧に生じる電圧変動を抑制してもよい。詳しい説明は省略するが、調整部は、たとえば制御要求の対象となる複数台の直流負荷３のうち少なくとも１台の直流負荷３の突入電流を小さくする制御を行うといった方法でも、直流電圧に生じる電圧変動を抑制可能である。
【符号の説明】
【００５７】
１ 負荷制御システム
２ 直流供給線路
３，３０１，３０２，３０３，３０４ 直流負荷
４ 端末装置
７ 調整部
３１ 負荷側通信部
３２ 制御部
４１ 端末側通信部
４２ 処理部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流供給線路を介して直流電源から電力供給を受けて動作する複数台の直流負荷と、前記直流供給線路を介して前記複数台の前記直流負荷に接続された端末装置とを備え、
前記端末装置は、前記直流供給線路を伝送路として前記直流負荷に通信信号を伝送する端末側通信部と、前記通信信号を用いて前記直流負荷に制御要求を与える処理部とを有し、
前記直流負荷は、前記端末装置からの前記通信信号を受信する負荷側通信部と、前記通信信号を用いて前記端末装置から与えられた制御要求に応じて動作状態を制御する制御部とを有し、
前記端末装置において前記複数台の前記直流負荷に対する前記制御要求が生じた場合に、前記直流供給線路を伝送される前記通信信号に関して符号誤り率を規定値以下に保つために必要なＳＮ比が確保されるように、前記直流負荷の前記動作状態の変化に起因して前記直流供給線路上の直流電圧に生じる電圧変動を抑制する調整部をさらに備えることを特徴とする負荷制御システム。
【請求項２】
前記調整部は、前記制御要求に応じて前記制御部が前記動作状態を制御する制御タイミングが前記複数台の前記直流負荷で重複しないように、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことにより前記電圧変動を抑制することを特徴とする負荷制御システム。
【請求項３】
前記調整部は、前記複数台の前記直流負荷の各々に設けられており、前記負荷側通信部が前記制御要求を含む前記通信信号を受信してから、前記直流負荷ごとに長さが異なる固有の待ち時間を経て前記制御部に前記動作状態を制御させることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことを特徴とする請求項２に記載の負荷制御システム。
【請求項４】
前記調整部は、前記複数台の前記直流負荷の各々に設けられており、前記負荷側通信部が前記制御要求を含む前記通信信号を受信してから、前記直流負荷の各々においてランダムに設定される待ち時間を経て前記制御部に前記動作状態を制御させることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことを特徴とする請求項２に記載の負荷制御システム。
【請求項５】
前記調整部は、前記端末装置に設けられており、前記端末側通信部から前記制御要求を含む前記通信信号を送信するタイミングを前記直流負荷ごとに異ならせることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことを特徴とする請求項２に記載の負荷制御システム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の負荷制御システムに用いられることを特徴とする直流負荷。
【請求項７】
請求項５に記載の負荷制御システムに用いられることを特徴とする端末装置。
【請求項１】
直流供給線路を介して直流電源から電力供給を受けて動作する複数台の直流負荷と、前記直流供給線路を介して前記複数台の前記直流負荷に接続された端末装置とを備え、
前記端末装置は、前記直流供給線路を伝送路として前記直流負荷に通信信号を伝送する端末側通信部と、前記通信信号を用いて前記直流負荷に制御要求を与える処理部とを有し、
前記直流負荷は、前記端末装置からの前記通信信号を受信する負荷側通信部と、前記通信信号を用いて前記端末装置から与えられた制御要求に応じて動作状態を制御する制御部とを有し、
前記端末装置において前記複数台の前記直流負荷に対する前記制御要求が生じた場合に、前記直流供給線路を伝送される前記通信信号に関して符号誤り率を規定値以下に保つために必要なＳＮ比が確保されるように、前記直流負荷の前記動作状態の変化に起因して前記直流供給線路上の直流電圧に生じる電圧変動を抑制する調整部をさらに備えることを特徴とする負荷制御システム。
【請求項２】
前記調整部は、前記制御要求に応じて前記制御部が前記動作状態を制御する制御タイミングが前記複数台の前記直流負荷で重複しないように、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことにより前記電圧変動を抑制することを特徴とする負荷制御システム。
【請求項３】
前記調整部は、前記複数台の前記直流負荷の各々に設けられており、前記負荷側通信部が前記制御要求を含む前記通信信号を受信してから、前記直流負荷ごとに長さが異なる固有の待ち時間を経て前記制御部に前記動作状態を制御させることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことを特徴とする請求項２に記載の負荷制御システム。
【請求項４】
前記調整部は、前記複数台の前記直流負荷の各々に設けられており、前記負荷側通信部が前記制御要求を含む前記通信信号を受信してから、前記直流負荷の各々においてランダムに設定される待ち時間を経て前記制御部に前記動作状態を制御させることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことを特徴とする請求項２に記載の負荷制御システム。
【請求項５】
前記調整部は、前記端末装置に設けられており、前記端末側通信部から前記制御要求を含む前記通信信号を送信するタイミングを前記直流負荷ごとに異ならせることにより、前記制御タイミングを前記直流負荷ごとにずらすことを特徴とする請求項２に記載の負荷制御システム。
【請求項６】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の負荷制御システムに用いられることを特徴とする直流負荷。
【請求項７】
請求項５に記載の負荷制御システムに用いられることを特徴とする端末装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１２−２２８０８８（Ｐ２０１２−２２８０８８Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９４２７５（Ｐ２０１１−９４２７５）
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２０日（２０１１．４．２０）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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