(57)【要約】【課題】電源のバックアップを行っている時間内で復電した場合に、負荷とは通信せずに負荷の状態を停電前の状態に復旧させる直流配電システムを提供する。【解決手段】配電ユニット１０は、商用電源ＡＣと太陽光発電装置ＰＶと二次電池ＳＣ１，ＳＣ２とを備え、給電路Ｋｐを介して負荷Ｌｄに直流電力を供給する。リレーユニット２０は、配電ユニット１０と負荷Ｌｄとの間の給電路Ｋｐを複数系統に分岐させ、系統ごとにスイッチ要素２１で給電を入切する。配電ユニット１０は、商用電源ＡＣの停電を検出するとリレーユニット２０に通知し、リレーユニット２０は、停電が通知された時点でスイッチ要素２１のオンオフの状態を状態記憶部２２ｂに書き込む。リレーユニット２０への給電が再開されると、復電処理部２２ｃは、状態記憶部２２ａの記憶内容によりスイッチ要素２１のオンオフの状態を復旧させる。【選択図】図１
2011091978.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源と自家用発電設備とから給電され負荷への給電路に所要電圧の直流電力を供給する配電ユニットと、配電ユニットと負荷との間の給電路に挿入され給電路を複数系統に分岐させるとともに各系統ごとに給電の可否を選択するスイッチ要素を挿入したリレーユニットとを有し、配電ユニットとリレーユニットとは通信可能であって、配電ユニットは、商用電源の停電と復電とを検出する電源状態監視部と、電源状態監視部により停電が検出されると電池から給電路に直流電力を供給する給電制御部とを備え、リレーユニットは、電源状態監視部が商用電源の停電を検出したことが配電ユニットから通信により通知されると各スイッチ要素のオンオフの状態を記憶する状態記憶部と、スイッチ要素のオンオフを制御する系統選択部と、電源状態監視部が商用電源の復電を検出したことが配電ユニットから通信により通知されると各スイッチ要素のオンオフの状態を状態記憶部に格納されたオンオフの状態に設定する指示を系統選択部に与える復電処理部とを備えることを特徴とする直流配電システム。
【請求項２】
前記系統選択部は、前記状態記憶部に前記スイッチ要素のオンオフの状態が記憶された後にスイッチ要素の一部であって特定のスイッチ要素のみをオンに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】
前記リレーユニットは、前記配電ユニットからの電力で蓄電される蓄電要素を備え、前記状態記憶部は配電ユニットからの給電が停止すると、蓄電要素の電力を用いて給電が停止した時点の各スイッチ要素のオンオフの状態を記憶する待避機能を有してい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】
前記状態記憶部は、前記配電ユニットからの給電が停止した時点が商用電源の停電から復電までの期間であるときは、前記待避機能を用いない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】
前記復電処理部は、配電ユニットからの給電が再開されたときに、状態記憶部に格納されたオンオフの状態においてオンにするスイッチ要素が複数個存在する場合には、各スイッチ要素をオンにするタイミングに時間差を設けることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の直流配電システム。
【請求項６】
前記自家用発電設備は太陽光発電装置であり、前記電池は太陽光発電装置により充電される二次電池であって、前記給電制御部は、二次電池の残容量が減少することによって前記プロテクタが遮断された後に、商用電源の停電が継続している状態で太陽光発電装置の発電が再開された場合には、太陽光発電装置により二次電池が充電され二次電池の残容量が前記下限容量よりも大きい規定の通電容量に達した後に、プロテクタに負荷への通電を再開させることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の直流配電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、負荷に直流電力を供給する直流配電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、建物内に配線された給電路を介して負荷に直流電力を供給する電力供給システムが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、商用電源である主電源と、主電源の停止時にバックアップが可能な分散電源とを備える電力供給部を用いた電力供給システムにおいて、主電源の停止後に分散電源から給電する負荷を制限する技術が記載されている。給電する負荷の制限には、負荷別の優先度に従って電力供給部から給電する負荷を選択し、各負荷のうち選択されていない負荷に対して通信によって動作の停止を指示する構成を採用している。また、主電源の復電時には、停電前の状態に復旧させる必要があるから、停電前の負荷の状態を通信によって取得し個別に記憶しておくことが必要である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４８００９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、特許文献１に記載の技術では、負荷ごとに個別に通信を行っているから、分散電源から給電される負荷ごとに通信機能を設ける必要があり、通信機能を有した専用の負荷が必要になるという問題を有している。言い換えると、通信機能を備えていない通常の負荷では特許文献１に記載の技術を用いることができないという問題がある。
【０００５】
本発明は上記事由に鑑みて為されたものであり、その目的は、電源のバックアップを行っている時間内で復電した場合に、負荷との通信を行うことなく、負荷の状態を停電前の状態に復旧させることを可能にした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】
【０００６】
本発明は、上記目的を達成するために、商用電源と自家用発電設備とから給電され負荷への給電路に所要電圧の直流電力を供給する配電ユニットと、配電ユニットと負荷との間の給電路に挿入され給電路を複数系統に分岐させるとともに各系統ごとに給電の可否を選択するスイッチ要素を挿入したリレーユニットとを有し、配電ユニットとリレーユニットとは通信可能であって、配電ユニットは、商用電源の停電と復電とを検出する電源状態監視部と、電源状態監視部により停電が検出されると電池から給電路に直流電力を供給する給電制御部とを備え、リレーユニットは、電源状態監視部が商用電源の停電を検出したことが配電ユニットから通信により通知されると各スイッチ要素のオンオフの状態を記憶する状態記憶部と、スイッチ要素のオンオフを制御する系統選択部と、電源状態監視部が商用電源の復電を検出したことが配電ユニットから通信により通知されると各スイッチ要素のオンオフの状態を状態記憶部に格納されたオンオフの状態に設定する指示を系統選択部に与える復電処理部とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、系統選択部は、状態記憶部にスイッチ要素のオンオフの状態が記憶された後にスイッチ要素の一部であって特定のスイッチ要素のみをオンにすることが望ましい。
【０００８】
さらに、リレーユニットは、配電ユニットからの電力で蓄電される蓄電要素を備え、状態記憶部は配電ユニットからの給電が停止すると、蓄電要素の電力を用いて給電が停止した時点の各スイッチ要素のオンオフの状態を記憶する待避機能を有していることが望ましい。
【０００９】
加えて、状態記憶部は、配電ユニットからの給電が停止した時点が商用電源の停電から復電までの期間であるときは、前記待避機能を用いないことが望ましい。
【００１０】
また、復電処理部は、配電ユニットからの給電が再開されたときに、状態記憶部に格納されたオンオフの状態においてオンにするスイッチ要素が複数個存在する場合には、各スイッチ要素をオンにするタイミングに時間差を設けることが望ましい。
【００１１】
さらに、自家用発電設備として太陽光発電装置を用い、電池として太陽光発電装置により充電される二次電池を用いる場合、給電制御部では、二次電池の残容量が減少することによってプロテクタが遮断された後に、商用電源の停電が継続している状態で太陽光発電装置の発電が再開された場合には、太陽光発電装置により二次電池が充電され二次電池の残容量が前記下限容量よりも大きい規定の通電容量に達した後に、プロテクタに負荷への通電を再開させることが望ましい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の構成によれば、商用電源と自家用発電設備とから給電され電源のバックアップを行う電池を備えた配電ユニットから負荷に直流電力を供給するにあたり、配電ユニットから負荷に給電する給電路を分岐させるとともに、分岐した各系統にそれぞれ挿入されるスイッチ要素を備えたリレーユニットを設け、配電ユニットとリレーユニットとの間で通信を行うことにより、スイッチ要素のオンオフの状態を制御するので、各負荷に通信機能を持たせることなくスイッチ要素のオンオフによって、商用電源が復電したときの負荷の状態を復旧させることが可能になる。
【００１３】
すなわち、配電ユニットからリレーユニットに停電が通知された時点でスイッチ要素のオンオフの状態を状態記憶部に記憶し、給電が再開されると状態記憶部に記憶されているスイッチ要素のオンオフの状態を停電時点の状態に復旧させるから、負荷のオンオフの常置を停電前の状態に復旧させることが可能である。また、電池によるバックアップ中に商用電源が復電した場合に、電源状態監視部から復電が通知されることにより、状態記憶部に記憶された各スイッチのオンオフ状態が読み出され、各スイッチのオンオフの状態を停電前の状態に復旧させることができる。
【００１４】
商用電源の停電後に電池により給電されている間に、系統選択部が特定のスイッチ要素のみをオンにする構成では、電源のバックアップを行う電池から給電する負荷の系統を選択することが可能になる。ここで、状態記憶部にオンオフの状態を記憶させる間には、特定の負荷に供給するための電力が確保されているから、この電力を用いて状態記憶部への書込を行うことができる。
【００１５】
リレーユニットが蓄電要素を備え、配電ユニットからの給電が停止したときに、蓄電要素の電力を用いて各スイッチ要素のオンオフの状態を記憶する待機機能を有している場合には、商用電源の停電が通知されずに、リレーユニットへの給電が突然遮断された場合でも、その時点のスイッチ要素のオンオフの状態を保持することができ、給電が再開されたときにスイッチ要素のオンオフの状態を復旧させることが可能になる。
【００１６】
また、配電ユニットからの給電が停止した時点が商用電源の停電から復電までの期間であるときに退避機能を用いないようにしておくことにより、商用電源が停電した時点ですでに記憶されている各スイッチ要素のオンオフの状態が書き替えられないから、復電時には停電前の状態に復旧させることが可能になる。
【００１７】
給電の再開に伴って複数個のスイッチ要素をオンにするときに、各スイッチ要素をオンにするタイミングに時間差を持たせる構成を採用すれば、負荷への通電開始に伴う起動電流を分散させて起動電流のピークを抑制することができる。すなわち、起動電流のピークが高くなることによる給電路の電圧の低下や配電ユニットの内部回路へのストレスを抑制することができる。
【００１８】
また、太陽光発電装置と二次電池とを用いている構成において、二次電池の残容量の低下に伴ってプロテクタが遮断された後に、太陽光発電装置の発電が再開されると、二次電池の残容量が規定の通電容量に達した後にプロテクタをオンにする構成を採用した場合には、二次電池の残容量が不十分なままで負荷に給電することによって二次電池の残容量がすぐに低下してしまうのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上の概略構成図である。
【図３】同上に用いる配電ユニットの制御部を示すブロック図である。
【図４】同上に用いるリレーユニットの制御部を示すブロック図である。
【図５】同上に用いる配電ユニットの動作説明図である。
【図６】同上に用いるリレーユニットの動作説明図である。
【図７】同上の動作例を示す動作説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本実施形態は、図２に示すように、交流電源である商用電源ＡＣと自家用発電設備としての太陽光発電装置ＰＶとから給電されるとともに負荷Ｌｄへの給電路Ｋｐに所要電圧の直流電力を供給する配電ユニット１０と、配電ユニット１０と負荷Ｌｄとの間の給電路Ｋｐに挿入され給電路Ｋｐを複数系統に分岐させるリレーユニット２０とにより構成してある。なお、自家用発電設備としては、自然エネルギを利用する発電設備であれば、太陽光発電装置ＰＶではなく、風力発電装置などを用いることも可能である。
【００２１】
配電ユニット１０は、図１に示すように、入力された電力を給電路Ｋｐに供給する直流電力に変換する電力変換器と、電力変換器から出力された直流電力を給電路Ｋｐに供給するか否かを選択するプロテクタ１２とを備える。配電ユニット１０に入力される電力は、商用電源ＡＣからの交流電力と太陽光発電装置ＰＶからの直流電力とを少なくとも含んでいる。また、太陽光発電装置ＰＶは、発電用の太陽電池と、太陽電池の出力変動を抑制するための電気二重層コンデンサとを含んでいる。
【００２２】
配電ユニット１０には、二次電池ＳＣが内蔵されており、この二次電池ＳＣの電力も給電路Ｋｐに直流電力を供給する電源として用いられる。さらに、配電ユニット１０には、別に設けた二次電池ＳＣ１を接続する場合もある。二次電池ＳＣ，ＳＣ１は、太陽光発電装置ＰＶの余剰電力を蓄積し、太陽光発電装置ＰＶの出力低下時には蓄積した電力を用いて給電路Ｋｐに直流電力を供給する。
【００２３】
電力変換器としては、商用電源ＡＣを所要電圧の直流電力に変換するＡＣ−ＤＣ変換器１１が設けられ、また、太陽光発電装置ＰＶの出力を所要電圧の直流電力に変換するＤＣ−ＤＣ変換器１３が設けられる。さらに、太陽光発電装置ＰＶの出力に余剰があるときに余剰電力を用いて二次電池ＳＣ，ＳＣ１を充電し、太陽光発電装置ＰＶの出力が不足すると二次電池ＳＣ，ＳＣ１に充電された電荷を用いて直流電力を出力する双方向変換器１４も電力変換器として設けられる。ＡＣ−ＤＣ変換器１１の入力側には、商用電源ＡＣとＡＣ−ＤＣ変換器１１との接続を入切する電源スイッチ１５を設けている。
【００２４】
ＡＣ−ＤＣ変換器１１とＤＣ−ＤＣ変換器１３との出力側は、配電ユニット１０に内蔵した主幹導電路１６に共通に接続される。また、双方向変換器１４は、二次電池ＳＣ，ＳＣ１と主幹導電路１６との間に接続される。すなわち、ＡＣ−ＤＣ変換器１１とＤＣ−ＤＣ変換器１３と双方向変換器１４との３個の電力変換器が主幹導電路１６に対して並列に接続されるから、各電力変換器は主幹導電路１６に同電圧を印加するように出力が調節される。
【００２５】
図示例の配電ユニット１０では、太陽光発電装置ＰＶから出力される電力を負荷Ｌｄで消費し、太陽光発電装置ＰＶから出力され負荷Ｌｄで消費されない余剰電力は二次電池ＳＣ，ＳＣ１に蓄積し、余剰電力による商用電源ＡＣの系統への逆潮流を行わない構成を採用している。この構成では、逆潮流を行わないことにより、商用電源ＡＣの停電中においても太陽光発電装置ＰＶの出力電力を利用することが可能である。
【００２６】
主幹導電路１６にはプロテクタ１２が接続され、主幹導電路１６からプロテクタ１２を介して給電路Ｋｐに直流電力が供給される。プロテクタ１２は、機械接点である接点装置を備え、接点装置の閉極時に異常電流が通過すると、接点装置を強制的に開極させる機能を有している。この機能は、配線用遮断機と同様の機能であり、異常電流の種類としては、負荷短絡時の短絡電流、過負荷時の過電流などがある。
【００２７】
プロテクタ１２の台数は、給電路Ｋｐの系統数や電力変換器の出力容量によって適宜に決められる。図示例では、３台のプロテクタ１２を用いており、商用電源ＡＣの停電時に太陽光発電装置ＰＶや二次電池ＳＣ，ＳＣ１からの給電が停止するバックアップなしの１系統の給電路Ｋｐと、商用電源ＡＣの停電時に太陽光発電装置ＰＶや二次電池ＳＣ，ＳＣ１からの給電を行うバックアップありの２系統の給電路Ｋｐと、主幹導電路１６との間にそれぞれプロテクタ１２を接続している。また、本実施形態では、バックアップありのうちの１系統は、後述するように、バックアップを行う負荷Ｌｄを選択することが可能になっている。
【００２８】
ここに、バックアップなしの給電路Ｋｐについては、商用電源ＡＣの停電時にプロテクタ１２を遮断して負荷Ｌｄへの給電を停止する。また、バックアップありの給電路Ｋｐについては、商用電源Ｋｐの停電時に太陽光発電装置ＰＶや二次電池ＳＣ，ＳＣ１から可能なかぎり負荷Ｌｄに給電する。このように商用電源ＡＣの停電時には、太陽光発電装置ＰＶや二次電池ＳＣ，ＳＣ１による負荷Ｌｄへの給電のバックアップを行うことにより、通信用や防災・防犯用の負荷Ｌｄのように、商用電源ＡＣの停電時にも動作させる必要がある負荷Ｌｄへの電力を確保することが可能になる。しかも、バックアップを行わない負荷Ｌｄへの給電は停止しているから、太陽光発電装置ＰＶや二次電池ＳＣ，ＳＣ１の電力をできるだけ活用して、負荷Ｌｄを長時間に亘って動作させることが可能になる。
【００２９】
配電ユニット１０には、マイクロコンピュータ（以下、「マイコン」と略称する）を主構成とする制御部１７が設けられ、制御部１７により、ＡＣ−ＤＣ変換器１１とＤＣ−ＤＣ変換器１３と双方向変換器１４との動作が制御され、またプロテクタ１２の開閉が制御される。さらに、制御部１７には、他装置との間で通信線Ｋｃを介して通信を行うための通信部１８が付設されている。通信部１８による通信の方式には特段の制約はないが、本実施形態では有線の通信線Ｋｃを用い、ベースバンド信号を用いて情報を伝送する構成を採用している。また、通信線Ｋｃを給電路Ｋｐとは別に設けた例を示しているが、給電路Ｋｐを用いて通信を行う構成を採用してもよい。
【００３０】
制御部１７は、配電ユニット１０の内部機器を制御する機能のほか、内部機器の動作状態を監視する機能を有し、また、通信によって他装置に対する指示を与える機能と、他装置の動作を監視する機能とを備える。このようにして制御部１７が取得する情報は、液晶表示器のようなモニタを備える表示装置１９に必要に応じて表示される。
【００３１】
制御部１７には、図２に示すように、商用電源ＡＣの停電と復電とを検出する電源状態監視部１７ａと、二次電池ＳＣ，ＳＣ１の残容量を監視する容量監視部１７ｂとが設けられている。さらに、制御部１７には、電源状態監視部１７ａにより商用電源ＡＣの停電が検出されると二次電池ＳＣ，ＳＣ１から給電路Ｋｐに直流電力を供給し容量監視部１７ｂにより監視されている残容量が減少して下限容量に達するとプロテクタ１２を遮断する給電制御部１７ｃと、太陽光発電装置ＰＶの出力および余剰電力の有無を監視する発電監視部１７ｄとが設けられる。
【００３２】
容量監視部１７ｂは、二次電池ＳＣ，ＳＣ１を充電する際の充電電流の電流量を計測するとともに二次電池ＳＣ，ＳＣ１の端子電圧を監視し、さらに充電回数を計数する。二次電池ＳＣ，ＳＣ１において、充電電流の電流量に対する端子電圧の変化特性は、充電回数に応じて変化することが知られているから、充電回数に応じた電流量と端子電圧との変化特性を記憶しておくことにより、充電電流の電流量と端子電圧と充電回数とから、二次電池ＳＣ，ＳＣ１への充電量を推定することが可能になる。
【００３３】
また、二次電池ＳＣ，ＳＣ１の自然放電を無視すれば、二次電池ＳＣ，ＳＣ１の充電量に対する端子電圧の変化によって、放電量を推定することが可能になる。つまり、充電量と放電量との差分により残容量を推定することが可能になる。
【００３４】
容量監視部１７ｂで推定された残容量は、給電制御部１７ｃに与えられ、残容量が減少して下限容量に達したときには、プロテクタ１２が遮断される。下限容量は、配電ユニット１０の制御部１７が低消費電力モードで、半日〜１日程度は動作可能となる容量に設定される。容量監視部１７ｂには、下限容量よりも大きい通電容量が設定されており、プロテクタ１２の遮断は下限容量により規定されるが、二次電池ＳＣ，ＳＣ１から負荷Ｌｄに通電を開始する際には通電容量以上であることが条件になる。
【００３５】
通電容量を設定しているのは、負荷Ｌｄへの通電を開始する際に、二次電池ＳＣ，ＳＣ１の容量が下限容量付近であると、すぐに下限容量まで残容量が減少してプロテクタ１２が遮断するからである。したがって、太陽光発電装置ＰＶの余剰電力により二次電池ＳＣ，ＳＣ１の残容量が通電容量に達するまでは、プロテクタ１２を遮断した状態に維持している。このような状態は、夜間に停電が生じた後の夜明けにおいて生じる可能性があるが、利用者の起床によって負荷Ｌｄへの給電が必要になる時刻になるまでに、太陽光発電装置ＰＶの発電が開始され、二次電池ＳＣ，ＳＣ１に蓄電されるから、とくに問題は生じない。
【００３６】
ところで、図示例では、表示装置１９は配電ユニット１０に内蔵されているが、配電ユニット１０とは別に表示装置１９を設けてもよい。その場合、通信部１７を介して制御部１７と表示装置１９との間で通信を行うようにしてもよい。また、表示装置１９にタッチパネルあるいは機械スイッチのような操作部を設けて制御部１７に指示を与えるようにしてもよい。
【００３７】
上述のように、配電ユニット１０には、商用電源ＡＣ、太陽光発電装置ＰＶ、二次電池ＳＣ１、給電路Ｋｐ、通信線Ｋｃなどが接続されるから、これらを接続するための接続端子Ｔｍ１も設けられる。ここに、配電ユニット１０は、負荷Ｌｄの電流容量に応じて宅内に適数台を配置することが可能である。
【００３８】
たとえば、１台の配電ユニット１０が４８Ｖ、２００Ｗの直流電力を供給するとすれば、負荷Ｌｄの合計電力が２００Ｗを超える場合は、２台以上の配電ユニット１０を設けることになる。なお、図示例では、配電ユニット１０から供給可能な電力をプロテクタ１２によって３系統に振り分けてあり、リレーユニット２０を接続していない２系統には１：１に振り分け、リレーユニット２０を接続している１系統には残りの２系統の２倍の電力を振り分けることを想定している。
【００３９】
使用可能な配電ユニット１０の台数は制限されており、たとえば、最大で８台を使用することが可能である。また、システム内で使用可能なリレーユニット２０も制限されており、たとえば、システム内に最大で１８台を用いることが可能である。
【００４０】
上述したように、リレーユニット２０は、配電ユニット１０と負荷Ｌｄとの間の給電路Ｋｐに挿入されている。以下の説明では、必要に応じて、給電路Ｋｐのうち配電ユニット１０からリレーユニット２０までの部位を１次給電路Ｋｐ１とし、リレーユニット２０から負荷Ｌｄまでの部分を２次給電路Ｋｐ２として区別する。
【００４１】
リレーユニット２０は、１次給電路Ｋｐ１を複数系統（図示例では４系統）の２次給電路Ｋｐ２に分岐させ、さらに、各２次給電路Ｋｐ２ごとに１次給電路Ｋｐ１との間にそれぞれ挿入されたスイッチ要素２１を備える。スイッチ要素２１は、機械接点を備える電磁継電器の接点を用いることを想定しているが、ＭＯＳＦＥＴ、半導体リレー、ＧＴＯのような半導体スイッチを用いることも可能である。あるいはまた、両者を組み合わせてアークの発生防止とオン時の損失抑制とを両立するように構成したスイッチ要素２１を用いることも可能である。
【００４２】
リレーユニット２０には、スイッチ要素２１のオンオフを個別に制御するためにマイコンを主構成とする制御部２２が設けられる。制御部２２は、図４に示すように、各系統のスイッチ要素２１のオンオフの状態を制御する系統選択部２２ａを備えている。
【００４３】
また、リレーユニット２０にはスイッチ線Ｋｓが接続され、スイッチ線Ｋｓにはスイッチ端末ＳＷが接続される。スイッチ線Ｋｓは、スイッチ端末ＳＷに直流電力を供給するとともに、リレーユニット２０とスイッチ端末ＳＷとの間で通信を行うために用いられる。各スイッチ端末ＳＷには、操作用のスイッチが設けられ、通信に用いる個別のアドレスが設定されている。スイッチを操作すると、スイッチ線Ｋｓを伝送される通信信号を用いて、アドレスとともにスイッチの操作内容がリレーユニット２０に通知される。
【００４４】
配電ユニット１０の制御部１７では、スイッチ端末ＳＷのアドレスにスイッチ要素２１が対応付けられており、スイッチ端末ＳＷのスイッチを操作することにより、制御部１７においてスイッチ端末ＳＷに対応付けられているスイッチ要素２１のオンオフが制御される。すなわち、スイッチ端末ＳＷに設けたスイッチの操作情報は、制御部２２および通信線Ｋｃを介して配電ユニット１０の制御部１７に通知され、制御部１７では、スイッチ端末ＳＷのアドレスに対応付けた系統のスイッチ要素２１を備えたリレーユニット２０に、系統ごとの制御内容が通知されるのである。
【００４５】
ここに、スイッチ線Ｋｓには直流電力と通信信号とが重畳されるから、１次給電路Ｋｐ１に信号が送出されないように、リレーユニット２０の内部において１次給電路Ｋｐ１に接続された電路とスイッチ線Ｋｓに接続された電路との間にフィルタ回路２３が挿入される。
【００４６】
フィルタ回路２０３は、スイッチ線Ｋｓを通して供給される直流電力とスイッチ線Ｋｓを通して伝送される通信信号とを分離・合成する機能を有している。つまり、フィルタ回路２３には、スイッチ線Ｋｓのほか、１次給電路Ｋｐ１に接続された電路と、制御部２２に接続された通信路とが接続される。また、制御部２０２に接続された通信路には、他装置との間で通信線Ｋｃを介して通信を行うための通信部２０４が付設される。したがって、スイッチ端末ＳＷの操作により生じた通信信号は、制御部２２に伝送されるだけではなく、通信部２４を通して他装置にも伝送することができる。
【００４７】
ところで、制御部２２には、系統選択部２２ａのほかに、電源状態監視部１７ａによる商用電源ＡＣの停電の検出が通信部２４を通して通知されると通知時点でのスイッチ要素２０１のオンオフの状態を記憶する状態記憶部２２ｂと、配電ユニット１０からの給電が再開されたときに各スイッチ要素２１のオンオフの状態を状態記憶部２２ｂに格納されたオンオフの状態に設定するように系統選択部２２ａに指示を与える復電処理部２２ｃとが設けられる。状態記憶部２２ｂには、無給電で記憶内容を保持するＥＥＰＲＯＭのような不揮発性メモリが用いられる。
【００４８】
系統選択部２２ａでは、商用電源ＡＣの停電時であっても給電する必要のある負荷Ｌｄが接続されている２次給電路Ｋｐ２にはできるかぎり給電を継続することができるように、停電時にオン状態になる特定のスイッチ要素２１が予約されている。たとえば、負荷Ｌｄとして誘導灯に用いる発光ダイオードが接続された２次給電路Ｋｐ２については、商用電源ＡＣの停電時に給電されるように、当該２次給電路Ｋｐ２に接続されたスイッチ要素２１はオン状態になる。特定のスイッチ要素２１の予約のために、リレーユニット２０にはＤＩＰスイッチを設けてある。あらかじめ定められた特定のスイッチ要素２１のみを予約しておくのであれば、ＤＩＰスイッチは不要である。
【００４９】
したがって、系統選択部２２は、常時はスイッチ端末ＳＷに設けたスイッチの操作に応じてスイッチ要素２１のオンオフを制御するが、商用電源ＡＣの停電が配電ユニット１０から通知されることにより、通知時点におけるスイッチ要素２１のオンオフの状態が状態記憶部２２ｂに記憶された後、特定のスイッチ要素２１をオンにして他のスイッチ要素２１をオフにする。
【００５０】
この動作により、配電ユニット１０で商用電源ＡＣの停電が検出された時点で、当該時点のスイッチ要素２１のオンオフの状態を状態記憶部２２ｂに保存する動作が開始され、商用電源ＡＣが停電してから太陽光発電装置ＰＶや二次電池ＳＣ，ＳＣ１による給電が継続している間に、スイッチ要素２１のオンオフの状態を保存する処理を行うことが可能になる。
【００５１】
しかも、停電が検出された後には、スイッチ要素２１のうち通電が必要な負荷Ｌｄが接続されている２次給電路Ｋｐ２にのみ給電を行うから、１次給電路Ｋｐ１からリレーユニット２０に給電する電力を低減させることができる。すなわち、不要な負荷Ｌｄに給電しないことによって、二次電池ＳＣ，ＳＣ１から必要な負荷Ｌｄに給電する時間を延長することができる。
【００５２】
ここに、リレーユニット２０の内部回路を動作させる電源は、配電ユニット１０から１次給電路Ｋｐ１を通して給電されており、リレーユニット２０には、１次給電路Ｋｐ１から電源を確保するための電源回路２５が設けられる。電源回路２５には、容量の比較的大きいコンデンサが設けられている。このコンデンサが蓄電要素として機能することにより、１次給電路Ｋｐ１からの給電が停止した場合でも、スイッチ要素２１のオンオフの状態を状態記憶部２２ｂに記憶させる程度の動作を行うのに必要な電力が確保される。
【００５３】
商用電源ＡＣの停電に伴って状態記憶部２２ｂがスイッチ要素２１のオンオフの状態を記憶する際には、配電ユニット１０からリレーユニット２０に対して通信により停電が通知され、かつ二次電池ＳＣ１，ＳＣ２の電力を用いて配電ユニット１０からリレーユニット２０に対して給電が継続されているから、状態記憶部２２ｂには停電発生時のスイッチ要素２１のオンオフの状態が記憶される。
【００５４】
これに対して、１次給電路Ｋｐ１からの給電が停止するのは、多くの場合、プロテクタ１２に異常電流が通過することにより開極した場合と、プロテクタ１２が制御されることにって開極した場合とのいずれかである。前者の場合には商用電源ＡＣの停電が検出されていないから、状態記憶部２２ｂにはスイッチ要素２１のオンオフの状態が記憶されていない。そこで、状態記憶部２２ｂには、蓄電要素の電力を用いて一次給電路Ｋｐ１からの給電が停止した時点のスイッチ要素２１のオンオフの状態を記憶する退避機能を設けている。この退避機能により、配電ユニット１０からリレーユニット２０への給電が停止した時点での各スイッチ要素２１のオンオフの状態が、状態記憶部２２ｂに記憶されることになる。
【００５５】
ただし、商用電源ＡＣの停電から復電までの期間において１次給電路Ｋｐ１からの給電が停止した場合（つまり、二次電池ＳＣ１，ＳＣ２によりバックアップされている場合）は、状態記憶部２２ｂには停電発生時点でスイッチ要素２１のオンオフの状態がすでに記憶されているから、退避機能を用いず、状態記憶部２２ｂに記憶されているスイッチ要素２１のオンオフの状態を書き換えないようにする。言い換えると、商用電源ＡＣの停電に伴って二次電池ＳＣ１，ＳＣ２によるバックアップが行われている場合には、状態記憶部２２ｂには、商用電源ＡＣの停電時のスイッチ要素２１のオンオフの状態が記憶されていることになる。
【００５６】
制御部２２に設けた復電処理部２２ｃでは、配電ユニット１０からリレーユニット２０への給電が停止した後に給電が再開されたときに、状態記憶部２２ｂに記憶された停電前の各スイッチ要素２１のオンオフの状態を読み出し、各スイッチ要素２１のオンオフの状態が、状態記憶部２２ｂから読み出したオンオフの状態になるように、系統記憶部２２ａへの指示を行う。つまり、配電ユニット１０からリレーユニット２０への給電の再開時にスイッチ要素２１のオンオフの状態を停電前の状態に戻す処理を行う。
【００５７】
この動作により、リレーユニット２０では、配電ユニット１０からの給電が再開されたときに、負荷Ｌｄのオンオフの状態を商用電源ＡＣの停電前の状態に復旧させることができる。また、二次電池ＳＣ１，ＳＣ２によるバックアップを行っている期間内に商用電源ＡＣが復電した場合にも停電前の状態に復旧させることができる。
【００５８】
復電処理部２２ｃは、配電ユニット１０からの給電が再開されたときに、状態記憶部２２ｂに格納されたオンオフの状態においてオンにするスイッチ要素２１が複数個存在する場合には、それぞれのスイッチ要素２１をオンにするタイミングに時間差を付与する。たとえば、各スイッチ要素２１ごとに一定の時間間隔でオンオフを制御する。この動作により、負荷Ｌｄの起動に要する起動電流を系統ごとに流すことができるから、負荷Ｌｄの起動時に流れる電流のピークを抑制することが可能になる。
【００５９】
すなわち、複数個のスイッチ要素２１が同時にオンになる場合には、１次給電路Ｋｐ１を流れる電流が複数系統の負荷Ｌｄの起動電流を加算した電流になり、配電ユニット１０の出力電流のピークが大きくなるから、配電ユニット１０の電流容量を超えて出力電圧が低下する可能性もある。これに対して、上述したように、各スイッチ要素２１のオンに時間差を設ける構成を採用することにより、起動時の出力電流のピークを抑制することができ、配電ユニット１０の出力電圧が低下するのを防止することができる。また、配電ユニット１０の内部回路であるＡＣ−ＤＣ変換器１１、ＤＣ−ＤＣ変換器１３、双方向変換器１４などへのストレスが抑制される。
【００６０】
たとえば、負荷Ｌｄに発光ダイオードを用いているときに、各スイッチ要素２１が一斉にオンになると、点灯開始直後には設計された光出力を得られない可能性があるが、点灯させる時間をスイッチ要素２１ごとにずらすことによって、点灯開始直後から設計された光出力を得ることが可能になる。
【００６１】
上述のように、リレーユニット２０には、１次給電路Ｋｐ１、２次給電路Ｋｐ２、通信線Ｋｃ、スイッチ線Ｋｓが接続されるから、これらを接続するための接続端子Ｔｍ２も設けられる。１次給電路Ｋｐ１と通信線Ｋｃとに対応する接続端子Ｔｍ２は２個ずつ設けられ、１次給電路Ｋｐ１と通信線Ｋｃとは送り配線が可能になっている。
【００６２】
上述のように、リレーユニット２０の最大台数を１８台とすると、１８×４系統＝７２系統の２次給電路Ｋｐ２を用いることができる。この場合、スイッチ端末ＳＷは最大で７３台（系統数＋１）まで接続可能にしておく。また、スイッチ端末ＳＷに設けるスイッチの個数は全体で１００個までとし、うち２個は複数系統を一括してオンオフさせる一斉制御用とする。
【００６３】
一斉制御には、１個のスイッチに対応付けた複数の系統のすべてに給電する状態とすべてに給電しない状態とをスイッチで選択するグループ制御と、１個のスイッチに対応付けた複数の系統について給電する系統と給電しない系統とのパターンをあらかじめ決めておき当該パターンをスイッチで選択するパターン制御とがある。グループ制御に含めることができる系統数は、たとえば最大で２系統とする。また、パターン制御で可能なパターン数は、たとえば最大で１２状態とする。
【００６４】
なお、スイッチ端末ＳＷでは、各系統について給電するか否かを選択する構成を記載しているが、負荷Ｌｄが発光ダイオードのような発光装置であるときには、調光を指示するようにしてもよい。調光レベルはスイッチ端末ＳＷから制御部２２に通知し、制御部２２がスイッチ端末ＳＷに対応する系統の負荷Ｌｄに給電する電力を調節することにより当該系統の負荷Ｌｄの調光を行う。したがって、パターン制御においてオンオフだけではなく、オンになっている負荷Ｌｄの調光レベルも含める場合には、制御部２２に対して系統別のオンオフの情報と調光レベルの情報とを与えることが必要である。
【００６５】
上述した配電ユニット１０の動作を図５に示し、リレーユニット２０の動作を図６に示す。図５に示すように、配電ユニット１０の電源状態監視部１７ａは、商用電源ＡＣの通電・停電を監視しており（Ｓ１）、停電を検出すると（Ｓ１：ｙｅｓ）、他装置（リレーユニット２０、他の配電ユニット１０）に対し通信線Ｋｃを介して停電通知を行う（Ｓ２）。図示していないが、停電が検出されると、バックアップなしの給電路Ｋｐを接続しているプロテクタ１２を遮断し、負荷Ｌｄでの消費電力を抑制する。
【００６６】
商用電源ＡＣが通電しているか（Ｓ１：ｎｏ）停電したか（Ｓ１：ｙｅｓ）にかかわらず、発電監視部１７ｄにおいて、太陽光発電装置ＰＶの発電中か否かを判定し（Ｓ３）、さらに発電中であれば（Ｓ３：ｙｅｓ）太陽光発電装置ＰＶで発電している電力（太陽光発電装置ＰＶの出力電圧により監視する）と負荷Ｌｄで消費している電力（プロテクタ１２を通過する電流により監視する）との差を求めて、余剰電力の有無を判断する（Ｓ４）。
【００６７】
余剰電力があれば（Ｓ４：ｙｅｓ）、余剰電力による二次電池ＳＣ，ＳＣ１の充電を行う（Ｓ５）。図示例では、ステップＳ５の次にプロテクタ１２の通電を指示しているが（Ｓ６）、ステップＳ６は商用電源ＡＣが停電しプロテクタ１２が遮断された後に、商用電源ＡＣが復電したときに必要になる処理である。
【００６８】
太陽光発電装置ＰＶが発電していないか（Ｓ３：ｎｏ）、余剰電力がなければ（Ｓ４：ｎｏ）、容量監視部１７ｂにおいて、二次電池ＳＣ，ＳＣ１の残容量が通電容量以上か否かを判断する（Ｓ７）。残容量が通電容量以上であれば（Ｓ７：ｙｅｓ）、残容量が下限容量を超えている間には（Ｓ９：ｙｅｓ）、二次電池ＳＣ，ＳＣ１の放電により負荷Ｌｄに給電する（Ｓ８）。
【００６９】
ステップＳ７において二次電池ＳＣ，ＳＣ１の残容量が通電容量未満であるか（Ｓ７：ｎｏ）、ステップＳ９において二次電池ＳＣ，ＳＣ１の放電に伴って残容量が下限容量に達すると（Ｓ９：ｎｏ）、商用電源ＡＣが通電中か否かを判定し（Ｓ１０）、通電中であれば（Ｓ１０：ｙｅｓ）、商用電源ＡＣの電力を用いて負荷Ｌｄに給電する。ここで、商用電源ＡＣが通電中でなければ（Ｓ１０：ｎｏ）、給電制御部１７ｃは、プロテクタ１２を遮断して負荷Ｌｄへの通電を停止し（Ｓ１１）、制御部１７を低消費電力モードで動作させる（Ｓ１２）。低消費電力モードは、クロック周波数を低下させるとともに復電時に必要になる最小限の機能を動作させることを意味する。
【００７０】
その後、商用電源ＡＣが復電すれば（Ｓ１３：ｙｅｓ）、プロテクタ１２をオンにして負荷Ｌｄへの通電を再開する（Ｓ１４）。
【００７１】
一方、リレーユニット２０は、図６に示すように、配電ユニット１０から受電している間には（Ｓ２１：ｙｅｓ）、停電が通知されなければ（Ｓ２２：ｎｏ）、系統選択部２２ａは、スイッチ端末ＳＷに設けたスイッチの操作に応じて各系統のスイッチ要素２１をオンオフさせる（Ｓ２３）。
【００７２】
一方、配電ユニット１０から商用電源ＡＣの停電が通知されたときには（Ｓ２２：ｙｅｓ）、状態記憶部２２ｂでは、通知時点でのオンオフの状態を記憶し（Ｓ２４）、スイッチ端末ＳＷによる負荷Ｌｄの制御を禁止し、予約された特定の系統のスイッチ要素２１のみをオンにする（Ｓ２５）。その後、配電ユニット１０からの受電が復帰すれば（Ｓ２６：ｙｅｓ）、ステップＳ２１に戻って上述の動作を行う。
【００７３】
ステップＳ２５において特定の系統のスイッチ要素２１のみをオンにした状態で、配電ユニット１０からの受電が停止した場合には（Ｓ２５：ｎｏ）、全系統のスイッチ要素２１をオフにする（Ｓ２８）。その後、配電ユニット１０からの給電が再開されると（Ｓ２９：ｙｅｓ）、復電処理部２２ｃが状態記憶部２２ｂからオンオフの状態を読み出し（Ｓ３０）、系統選択部２２ａでは各系統のスイッチ要素２１のオンオフの状態を復旧させる（Ｓ３１）。
【００７４】
ところで、ステップＳ２１において停電が通知されずに配電ユニット２０からの給電が停止した場合には、リレーユニット２０の電源回路２５が備える蓄電要素により内部回路での電力が使用可能である間に、スイッチ要素２１のオンオフの状態を状態記憶部２２ｂに記憶し（Ｓ２７）、その後、系統選択部２２ａにより全スイッチ要素２１を遮断させる（Ｓ２８）。
【００７５】
図７に配電ユニット１０とリレーユニット２０との連動動作の一例を示す。図示例では、夜間において太陽光発電装置ＰＶによる発電が停止し、二次電池ＳＣ，ＳＣ１からの給電を行っている間に商用電源ＡＣが停電した場合の動作を示している。
【００７６】
この条件では、商用電源ＡＣが停電しても二次電池ＳＣ，ＳＣ１の残容量が通電容量以上であれば、リレーユニット２０には継続して通電されるが、二次電池ＳＣ，ＳＣ１のみで供給可能な電力には限界がある。そこで、負荷Ｌｄでの消費電力を抑制するために、図７（ａ）のように時刻ｔ１において停電が検出されると、図７（ｂ）のようにバックアップなしの給電路Ｋｐを接続している１系統のプロテクタ１２を遮断する。ただし、図７（ｃ）（ｄ）のように、バックアップありの２系統のプロテクタ１２は遮断せずに二次電池ＳＣ，ＳＣ１の残容量が下限容量に達するまでは給電を継続する。
【００７７】
一方、停電を検出したことは、リレーユニット２０に通知されるから、リレーユニット２０では、この時点でのオンオフの状態を状態記憶部２２ｂに記憶し、図７（ｅ）〜（ｈ）のように記憶後の時刻ｔ２において、予約された特定の系統（図示例では、図７（ａ）に対応する系統）のスイッチ要素２１のみをオンにする。このスイッチ要素２１は、時刻ｔ２の前のオンオフの状態にかかわらず、時刻ｔ２になるとオンにする。
その後、商用電源ＡＣの停電が継続し、時刻ｔ３において二次電池ＳＣ，ＳＣ１の残容量が下限容量に達すると、配電ユニット１０は、図７（ａ）〜（ｃ）のようにすべてのプロテクタ１２を遮断する。
【００７８】
また、リレーユニット２０では、時刻ｔ３において二次電池ＳＣ，ＳＣ１を電源とした給電が停止すると、図７（ｅ）〜（ｈ）のように全系統のスイッチ要素２１をオフにして停止する。
【００７９】
ところで、図７（ａ）のように時刻ｔ４において商用電源ＡＣが復電し、図７（ｂ）のように配電ユニット１０からリレーユニット２０への給電が再開されると、リレーユニット２０では状態記憶部２２ｂに記憶された停電前における各スイッチ要素２１のオンオフの状態を読み出して、図７（ｅ）〜（ｈ）のように各スイッチ要素２１のオンオフの状態を停電検出時の状態に復旧させる。
【００８０】
上述の動作により、商用電源ＡＣが停電したとしても、通信用や防災・防犯用の負荷Ｌｄに二次電池ＳＣ，ＳＣ１からの電力を優先的に供給し、しかも、復電時にはスイッチ要素２１のオンオフを停電直前の状態に復旧させることが可能になるのである。
【符号の説明】
【００８１】
１０  配電ユニット
１２  プロテクタ
１７ａ  電源状態監視部
１７ｂ  容量監視部
１７ｃ  給電制御部
２０  リレーユニット
２１  スイッチ要素
２２ａ  系統選択部
２２ｂ  状態記憶部
２２ｃ  復電処理部
ＡＣ  商用電源
Ｋｐ  給電路
Ｌｄ  負荷
ＰＶ  太陽光発電装置
ＳＣ，ＳＣ１  二次電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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