(57)【要約】      （修正有）【課題】伝送特性の劣化を抑制し、より安定した通信を実現することが可能な電力線通信装置を提供する。【解決手段】電力線通信装置１０１は、通信信号を生成する通信部１１と、制御部１３と、通信部によって生成された通信信号を電力線へ出力し、かつ、出力インピーダンスを切り替え可能な出力回路１２とを備える。制御部は、電力線通信装置の消費電流を測定可能であり、電力線通信装置の消費電流を監視し、監視結果に応じて出力回路の出力インピーダンスを切り替える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信信号を生成する通信部と、
前記通信部によって生成された前記通信信号を電力線へ出力し、かつ出力インピーダンスを切り替え可能な出力回路とを備える、電力線通信装置。
【請求項２】
前記電力線通信装置は、さらに、
前記電力線へ出力される前記通信信号の電圧レベルを監視し、監視結果に応じて前記出力インピーダンスを切り替える制御部を備える、請求項１に記載の電力線通信装置。
【請求項３】
前記電力線通信装置は、さらに、
前記電力線通信装置の消費電流を監視し、監視結果に応じて前記出力インピーダンスを切り替える制御部を備える、請求項１または請求項２に記載の電力線通信装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力線通信装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電力線通信（ＰＬＣ：Ｐｏｗｅｒ  Ｌｉｎｅ  Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）は、５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ等の商用周波数の電流が流れる電力線を通して、数ｋＨｚから数十ＭＨｚ以上の範囲の高周波信号を通信信号（以下、ＰＬＣ信号とも称する。）として伝送する通信方式である。ＰＬＣシステムは、家屋等に引き込まれている既設の電力線を利用した大容量のデータ送受信が可能なシステムとして注目されている。
【０００３】
電力線通信に用いられる機器の一例として、たとえば、特開２００８−２８９０４号公報（特許文献１）には、以下のような電力線通信用の信号測定器が開示されている。すなわち、信号測定器は、電力線通信のためのＰＬＣ信号が重畳される電力線に対する接続部と、この接続部から供給された電力線通信の周波数帯域内の被測定信号を抽出するフィルタ部と、このフィルタ部で抽出された前記被測定信号の信号強度を測定するパワー測定部と、この測定部で得られた測定結果を外部に表示する表示部と、前記パワー測定部で測定可能なパワーレンジに適合する信号強度となるように前記被測定信号を増幅又は低減させて当該パワー測定部に供給する強度増減手段とを備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２８９０４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＰＬＣシステムにおいて、良好な通信環境を確保するためには、ＰＬＣ信号の十分な強度および伝送路である電力線における通信環境の低雑音性が求められる。
【０００６】
電力線に接続される家電機器は、ユーザによって接続状態および稼働状態が著しく変動するため、線路インピーダンスは時々刻々と変動する。このため、電力線通信は、同軸ケーブル等の他のデータ伝送用ケーブルを用いる通信と比べて伝送特性が悪化しやすいという欠点がある。
【０００７】
ＰＬＣシステムを構築する際には、どのような線路インピーダンスのときでも、ＰＬＣ信号の安定かつ十分な強度を確保する必要がある。
【０００８】
この発明は、上述の課題を解決するためになされたもので、その目的は、伝送特性の劣化を抑制し、より安定した通信を実現することが可能な電力線通信装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
（１）上記課題を解決するために、この発明のある局面に係わる電力線通信装置は、通信信号を生成する通信部と、前記通信部によって生成された前記通信信号を電力線へ出力し、かつ出力インピーダンスを切り替え可能な出力回路とを備える。
【００１０】
本発明は、このような特徴的な処理部を備える電力線通信装置として実現できるだけでなく、かかる特徴的な処理をステップとする方法として実現したり、かかるステップをコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現したりすることができる。また、本発明は、電力線通信装置の一部または全部を実現する半導体集積回路として実現したり、電力線通信装置を含むシステムとして実現したりすることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、伝送特性の劣化を抑制し、より安定した通信を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置の構成を示す図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置における出力回路の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
最初に、本発明の実施形態の内容を列記して説明する。
【００１４】
（１）本発明の実施の形態に係る電力線通信装置は、通信信号を生成する通信部と、前記通信部によって生成された前記通信信号を電力線へ出力し、かつ出力インピーダンスを切り替え可能な出力回路とを備える。
【００１５】
このような構成により、電力線通信の伝送路のインピーダンスに応じて、電力線通信装置において適切な出力インピーダンスを選択することができるため、たとえば、通信の高い成功率が望まれるようなシステムにおいて、出力インピーダンスを最適化し、より確度の高い通信を実現することができる。また、出力インピーダンスを自動的に切り替える構成に限らず、使用される出力インピーダンスが固定される用途でも、たとえば、異なる出力インピーダンスが選択された電力線通信装置を準備し、それぞれ設置して試験を行うことにより、設置環境において最適な出力インピーダンスを容易に把握することができる。したがって、伝送特性の劣化を抑制し、より安定した通信を実現することができる。
【００１６】
（２）好ましくは、前記電力線通信装置は、さらに、前記電力線へ出力される前記通信信号の電圧レベルを監視し、監視結果に応じて前記出力インピーダンスを切り替える制御部を備える。
【００１７】
このような構成により、電力線通信の伝送路のインピーダンスの変化に応じて、電力線通信装置の出力インピーダンスを動的に設定することができるため、電力線通信において最適なインピーダンス条件を維持し、安定した通信を実現することができる。また、通信信号の電圧レベルを測定する構成により、伝送線路のインピーダンスの変化をより正確かつ迅速に把握することができる。
【００１８】
（３）好ましくは、前記電力線通信装置は、さらに、前記電力線通信装置の消費電流を監視し、監視結果に応じて前記出力インピーダンスを切り替える制御部を備える。
【００１９】
このような構成により、電力線通信の伝送路のインピーダンスの変化に応じて、電力線通信装置の出力インピーダンスを動的に設定することができるため、電力線通信において最適なインピーダンス条件を維持し、安定した通信を実現することができる。また、電力線通信装置が消費電流を測定する機能を有する場合に、当該機能を利用する簡易な構成で出力インピーダンス回路の切り替えを判断することができる。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰り返さない。また、以下に記載する実施の形態の少なくとも一部を任意に組み合わせてもよい。
【００２１】
図１は、本発明の実施の形態に係る電力情報収集システムの構成を示す図である。
【００２２】
図１を参照して、電力情報収集システム２０１は、需要家装置１５１と、電力計測装置１５２とを備える。
【００２３】
電力情報収集システム２０１は、たとえば、節電等の目的から家庭および職場等における消費電力量を測定し、測定した消費電力量を示す電力情報を収集して電力会社等のサーバへ送信する。
【００２４】
電力計測装置１５２は、たとえば、電力線９１を介してコンセントレータ１５３と接続され、また、電力線９１を介して需要家装置１５１と接続されている。
【００２５】
たとえば、電力情報収集システム２０１が集合住宅に使用される場合、電力計測装置１５２は、集合住宅の各階に設けられる。また、コンセントレータ１５３は、たとえば集合住宅の１階に設けられる。
【００２６】
電力情報収集システム２０１では、たとえば電力線通信を利用して、子機である各電力計測装置１５２からの電力情報が、親機であるコンセントレータ１５３において集約され、電力会社等のサーバである図示しないヘッドエンドへ送信される。
【００２７】
電力計測装置１５２およびコンセントレータ１５３は、電力線９１を用いた電力線通信により、各種情報を含む信号の送受信を行う。
【００２８】
具体的には、電力計測装置１５２は、スマートメータ等の通信機能付きの電力計測器であり、たとえば宅内における消費電力量を計測し、計測結果である電力情報をコンセントレータ１５３へ送信する（図１に示す「Ａルート」）。
【００２９】
コンセントレータ１５３は、複数の電力計測装置１５２に電力線９１を介して接続された集約装置であり、各電力計測装置１５２から受信した電力情報をヘッドエンドへ送信する。
【００３０】
需要家装置１５１は、たとえばＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ  Ｅｎｅｒｇｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ  Ｓｙｓｔｅｍ）機器であり、電力線９１を介して１または複数の電気機器１６１と接続されている。需要家装置１５１は、電力線９１を用いた電力線通信により、宅内の１または複数の電気機器１６１と通信を行う。電気機器１６１は、たとえば、エアコン、テレビ、または冷蔵庫である。
【００３１】
また、需要家装置１５１は、宅内の１または複数の電気機器１６２とイーサネット（登録商標）規格に従う有線通信または無線通信を行う。電気機器１６２は、たとえば、スマートホン、タブレット、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）、太陽光発電装置のパワーコンディショナ（ＰＣＳ）、または電気自動車の充電スタンドである。
【００３２】
また、たとえば、電力計測装置１５２およびコンセントレータ１５３は、電力線９１を介して１または複数の電気機器１６１と接続されている。
【００３３】
電力計測装置１５２は、計測結果である電力情報を電力線９１経由で需要家装置１５１へ送信する（図１に示す「Ｂルート」）。そして、需要家装置１５１は、電力計測装置１５２から受信した電力情報をたとえば宅内におけるスマートホン、タブレットまたはＰＣのディスプレイに表示させる等、受信した電力情報を用いた宅内電力管理を行う。
【００３４】
また、需要家装置１５１は、たとえば、インターネット等の外部ネットワーク３０１を介してサーバ等の他の装置と通信可能であり、宅内電力管理に関する情報を他の装置へ送信する。
【００３５】
需要家装置１５１、電力計測装置１５２およびコンセントレータ１５３は、電力線９１を介した電力線通信を行うための電力線通信装置１０１を備える。なお、電力線通信装置１０１は、他の種類の装置に搭載されることも可能であり、また、単独の装置として使用されることも可能である。
【００３６】
図２は、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置の構成を示す図である。
【００３７】
図２を参照して、電力線通信装置１０１は、通信部１１と、出力回路１２と、制御部１３と、ＡＣ結合回路１４と、電源回路１５と、プラグ１６とを備える。通信部１１および制御部１３は、たとえばＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）によって実現される。
【００３８】
プラグ１６がコンセントに差し込まれることにより、電力線通信装置１０１が電力線９１と電気的に接続される。
【００３９】
電源回路１５は、プラグ１６経由で電力線９１に接続され、たとえば、電力線９１から受けた交流電圧を直流電圧に変換して電力線通信装置１０１における各回路および各ユニットに供給する。
【００４０】
電力線通信装置１０１は、たとえば電源スイッチを備えておらず、プラグ１６経由で電力線９１から電力が供給されると、電源オン状態となり、動作を開始する。なお、電力線通信装置１０１は、電源スイッチを備える構成であってもよい。
【００４１】
ＡＣ結合回路１４は、プラグ１６経由で電力線９１に接続され、電力線９１と出力回路１２とを交流結合する。
【００４２】
通信部１１は、電力線通信方式に従って通信を行うことが可能である。より詳細には、通信部１１は、たとえば電力計測装置１５２および電気機器１６１等の他の装置と電力線通信を行ない、通信信号であるＰＬＣ信号を送受信する。以下では、通信部１１が電力計測装置１５２と通信する場合を一例として主に説明する。
【００４３】
より詳細には、通信部１１は、各種情報を含むデジタル信号を生成し、生成したデジタル信号に対して電力線通信の規格に従う信号処理を行ない、この信号処理後のデジタル信号を含むＰＬＣ信号を電力線通信の規格に従って生成する。そして、通信部１１は、生成したＰＬＣ信号を出力回路１２、ＡＣ結合回路１４、プラグ１６および電力線９１経由で電力計測装置１５２へ送信する。
【００４４】
図３は、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置における出力回路の構成を示す図である。
【００４５】
出力回路１２は、通信部１１によって生成されたＰＬＣ信号を電力線９１へ出力し、かつ出力インピーダンスを切り替え可能である。
【００４６】
制御部１３は、ＰＬＣ信号の伝送線路である電力線９１から切り替え元の出力インピーダンス回路を切断し、切り替え先の出力インピーダンス回路をＰＬＣ信号の伝送線路である電力線９１に接続する。
【００４７】
具体的には、図３を参照して、出力回路１２は、スイッチ回路２１，２２と、出力インピーダンス回路２３〜２５とを含む。
【００４８】
出力インピーダンス回路２３〜２５は、インピーダンスが互いに異なる回路である。出力インピーダンス回路２３〜２５は、たとえば信号線と接地ノードとの間に接続された抵抗を含み、この抵抗の抵抗値が互いに異なる。
【００４９】
スイッチ回路２１は、通信部１１と出力インピーダンス回路２３〜２５との間に接続され、制御部１３から受けた制御信号に基づいて、通信部１１と電気的に接続される出力インピーダンス回路を切り替える。スイッチ回路２１により、出力インピーダンス回路２３〜２５のうちのいずれか１つと通信部１１とが電気的に接続される。
【００５０】
スイッチ回路２２は、出力インピーダンス回路２３〜２５とＡＣ結合回路１４との間に接続され、制御部１３から受けた制御信号に基づいて、ＡＣ結合回路１４と電気的に接続される出力インピーダンス回路を切り替える。スイッチ回路２２により、出力インピーダンス回路２３〜２５のうちのいずれか１つとＡＣ結合回路１４とが電気的に接続される。
【００５１】
このように、出力インピーダンス回路２３〜２５の両側にスイッチ回路２１，２２を設ける構成により、未使用の出力インピーダンス回路によるＰＬＣ信号の伝送特性への影響を防ぐことができる。
【００５２】
たとえば、出力インピーダンス回路２３〜２５のうち、出力インピーダンス回路２３〜２５が標準的な値の出力インピーダンスを有し、出力インピーダンス回路２４が標準値より大きい出力インピーダンスを有し、出力インピーダンス回路２５が標準値より小さい出力インピーダンスを有する。
【００５３】
制御部１３は、たとえば電力線通信装置１０１の消費電流を測定可能である。制御部１３は、電力線通信装置１０１の消費電流を監視し、監視結果に応じて出力回路１２の出力インピーダンスを切り替える。
【００５４】
具体的には、まず、出力インピーダンス回路２３を使用し、制御部１３は、電力線通信装置１０１からＰＬＣ信号が電力線９１へ出力される際の電力線通信装置１０１の消費電流を測定する。たとえば、通信部１１がプリアンブルおよびペイロードからなるフレームをＰＬＣ信号に含めて伝送する場合、制御部１３は、消費電流が最大となるペイロードの送信時における消費電流を測定する。
【００５５】
ここで、通信相手となる他の装置の出力インピーダンスが大きい場合、電力線通信装置１０１の消費電流は小さくなり、通信相手となる他の装置の出力インピーダンスが小さい場合、電力線通信装置１０１の消費電流は大きくなる。
【００５６】
このため、制御部１３は、測定した電力線通信装置１０１の消費電流が所定の閾値より小さい場合、スイッチ回路２１，２２を制御して、使用する出力インピーダンス回路を出力インピーダンス回路２３から出力インピーダンス回路２４に切り替える。すなわち、出力インピーダンス回路２４と通信部１１およびＡＣ結合回路１４とを電気的に接続する。
【００５７】
一方、制御部１３は、測定した電力線通信装置１０１の消費電流が所定の閾値より大きい場合、スイッチ回路２１，２２を制御して、使用する出力インピーダンス回路を出力インピーダンス回路２３から出力インピーダンス回路２５に切り替える。すなわち、出力インピーダンス回路２５と通信部１１およびＡＣ結合回路１４とを電気的に接続する。
【００５８】
このようなインピーダンス調整により、電力線９１におけるＰＬＣ信号の反射を低減し、ＰＬＣ信号の歪みおよび周波数特性の劣化等を低減することができる。
【００５９】
あるいは、制御部１３は、たとえば電力線通信装置１０１から電力線９１へ出力されるＰＬＣ信号の電圧レベルを測定可能である。制御部１３は、電力線９１へ出力されるＰＬＣ信号の電圧レベルを監視し、監視結果に応じて出力回路１２の出力インピーダンスを切り替える。すなわち、制御部１３は、測定した電圧レベルと所定の閾値との大小関係に応じて出力インピーダンス回路を切り替える。
【００６０】
なお、通信部１１は、たとえば他の装置から受信するＰＬＣ信号の品質を示すＬＱＩ（Ｌｉｎｋ  Ｑｕａｌｉｔｙ  Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ）を測定可能であってもよい。この場合、制御部１３は、通信部１１によって測定されたＬＱＩの大小に応じて出力回路１２の出力インピーダンスを切り替えてもよい。
【００６１】
また、制御部１３は、電力線通信装置１０１の消費電流、電力線通信装置１０１から電力線９１へ出力されるＰＬＣ信号の電圧レベル、および他の装置から受信するＰＬＣ信号のＬＱＩのうちの一部または全部の監視結果を組み合わせた内容に応じて出力回路１２の出力インピーダンスを切り替える構成であってもよい。
【００６２】
また、たとえば、制御部１３は、出力インピーダンス回路の切り替え有無および切り替え先の判断を行っても、すぐには出力インピーダンス回路の切り替えの実行を行わず、適切なタイミングまで待機する。具体的には、制御部１３は、電力線通信装置１０１からＰＬＣ信号が送信されていないインターバル期間において出力インピーダンス回路を切り替える。
【００６３】
また、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置において、出力回路１２は、３つの出力インピーダンス回路２３〜２５を含む構成であるとしたが、これに限定するものではない。出力回路１２は、２つ以上の出力インピーダンス回路を含む構成であればよい。
【００６４】
出力インピーダンス回路のインピーダンス値は特に限定されるものではないが、好ましくは、出力回路１２は、出力インピーダンスとして３Ω以下と３Ωを超える値とを切り替え可能である。
【００６５】
より好ましくは、出力回路１２は、３Ω以下の出力インピーダンスとして２Ωと３Ωとを切り替え可能である。
【００６６】
また、出力回路１２は、数Ωと１０数Ωとを切り替え可能であってもよい。好ましくは、出力回路１２は、３Ωと１０Ωとを切り替え可能である。
【００６７】
たとえば、電力線９１に接続される機器が多い場合は数Ωが選択され、少ない場合は１０Ωが選択される。
【００６８】
ところで、電力線に接続される家電機器は、ユーザによって接続状態および稼働状態が著しく変動するため、線路インピーダンスは時々刻々と変動する。このため、電力線通信は、同軸ケーブル等の他のデータ伝送用ケーブルを用いる通信と比べて伝送特性が悪化しやすいという欠点がある。ＰＬＣシステムを構築する際には、どのような線路インピーダンスのときでも、ＰＬＣ信号の安定かつ十分な強度を確保する必要がある。
【００６９】
具体的には、一般に、家電機器等の電気機器の接続状態および稼働状況によって変動する線路インピーダンスに柔軟に対応できないことから、ＰＬＣ信号の十分な強度を安定して保つことが困難である。
【００７０】
すなわち、線路インピーダンスは著しく変動する一方で、電力線通信装置の出力インピーダンスは固定されて追従しないため、インピーダンス不整合による著しい電力損失が発生する場合がある。
【００７１】
これに対して、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、通信部１１は、ＰＬＣ信号を生成する。そして、出力回路１２は、通信部１１によって生成されたＰＬＣ信号を電力線９１へ出力し、かつ出力インピーダンスを切り替え可能である。
【００７２】
このような構成により、電力線通信の伝送路のインピーダンスに応じて、電力線通信装置１０１において適切な出力インピーダンスを選択することができるため、たとえば、通信の高い成功率が望まれるようなシステムにおいて、出力インピーダンスを最適化し、より確度の高い通信を実現することができる。
【００７３】
また、制御部１３が出力インピーダンス回路を自動的に切り替える構成に限らず、使用される出力インピーダンス回路が固定される用途でも、たとえば、異なる出力インピーダンス回路が選択された電力線通信装置１０１を準備し、それぞれ設置して試験を行うことにより、設置環境において最適な出力インピーダンスを容易に把握することができる。
【００７４】
したがって、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、伝送特性の劣化を抑制し、より安定した通信を実現することができる。
【００７５】
また、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、制御部１３は、電力線９１へ出力されるＰＬＣ信号の電圧レベルを監視し、監視結果に応じて出力回路１２の出力インピーダンスを切り替える。
【００７６】
このような構成により、電力線通信の伝送路のインピーダンスの変化に応じて、電力線通信装置１０１の出力インピーダンスを動的に設定することができるため、電力線通信において最適なインピーダンス条件を維持し、安定した通信を実現することができる。また、ＰＬＣ信号の電圧レベルを測定する構成により、伝送線路のインピーダンスの変化をより正確かつ迅速に把握することができる。
【００７７】
また、本発明の実施の形態に係る電力線通信装置では、制御部１３は、電力線通信装置１０１の消費電流を監視し、監視結果に応じて出力回路１２の出力インピーダンスを切り替える。
【００７８】
このような構成により、電力線通信の伝送路のインピーダンスの変化に応じて、電力線通信装置１０１の出力インピーダンスを動的に設定することができるため、電力線通信において最適なインピーダンス条件を維持し、安定した通信を実現することができる。また、電力線通信装置１０１が消費電流を測定する機能を有する場合に、当該機能を利用する簡易な構成で出力インピーダンス回路の切り替えを判断することができる。
【００７９】
上記実施の形態は、すべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００８０】
以上の説明は、以下に付記する特徴を含む。
【００８１】
［付記１］
通信信号を生成する通信部と、
前記通信部によって生成された前記通信信号を電力線へ出力し、かつ出力インピーダンスを切り替え可能な出力回路とを備え、
前記出力回路は、前記出力インピーダンスとして３Ω以下と３Ωを超える値とを切り替え可能である、電力線通信装置。
【符号の説明】
【００８２】
１１  通信部
１２  出力回路
１３  制御部
１４  ＡＣ結合回路
１５  電源回路
１６  プラグ
２１，２２  スイッチ回路
２３〜２５  出力インピーダンス回路
９１  電力線
１０１  電力線通信装置
１５１  需要家装置
１５２  電力計測装置
２０１  電力情報収集システム
【図１】
2018067771.tif 000003
【図２】
2018067771.tif 000004
【図３】
2018067771.tif 000005