(57)【要約】【課題】負荷装置の停止に到る前に、電力消費を低減させるとともに使用者に電力不足を知らせる。【解決手段】直流給電システム１は、直流バス１００Ａと、直流電力源（風力発電装置１０、太陽光発電装置２０、蓄電装置３０、系統連係装置４０）と、負荷装置（ＬＥＤ照明５０Ａ、冷房および／または暖房５１Ａ、ラジオ５２Ａ、テレビ５３Ａ、パソコン５４）とを備える。直流バス１００Ａは、所定の範囲内で電圧が変動する。各直流電力源は、直流バスに直流電圧を出力する。各負荷装置は、直流バス１００Ａに接続されており、直流バス１００Ａの電圧の変化に応じて電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせる制御部を有する。例えば、ＬＥＤ照明５０Ａは、直流バス１００Ａの電圧が上昇すると明るくなり、電圧が低下すると暗くなる。例えば、冷房は、直流バス１００Ａの電圧が上昇すると設定温度が低くなり、電圧が低下すると設定温度が高くなる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の範囲内で電圧が変動する直流バスと、当該直流バスに直流電圧を出力する１つ以上の直流電力源とを有する直流給電システムにおいて前記直流バスに接続される負荷装置であって、
前記直流バスの電圧の変化に応じて、電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせる制御部を備えることを特徴とする負荷装置。
【請求項２】
下限電圧が定められており、前記直流バスの電圧が当該下限電圧以下になったとき、前記制御部が電源を遮断することを特徴とする請求項１に記載の負荷装置。
【請求項３】
所定の範囲内で電圧が変動する直流バスと、当該直流バスに直流電圧を出力する１つ以上の直流電力源とを有する直流給電システムにおいて前記直流バスに接続される負荷装置の制御方法であって、
前記負荷装置に、前記直流バスの電圧の変化に応じて、電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせるステップを備えることを特徴とする負荷装置の制御方法。
【請求項４】
下限電圧が定められており、前記直流バスの電圧が当該下限電圧以下になったとき、前記負荷装置に電源を遮断させるステップを備えることを特徴とする請求項３に記載の負荷装置の制御方法。
【請求項５】
所定の範囲内で電圧が変動する直流バスと、当該直流バスに直流電圧を出力する１つ以上の直流電力源とを有する直流給電システムにおいて前記直流バスに接続される負荷装置を制御するコンピュータの制御プログラムであって、
前記負荷装置に、前記直流バスの電圧の変化に応じて、電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせるステップを実行させるための負荷装置の制御プログラム。
【請求項６】
前記負荷装置について下限電圧が定められており、前記直流バスの電圧が当該下限電圧以下になったとき、前記負荷装置に電源を遮断させるステップを実行させるための請求項５に記載の負荷装置の制御プログラム。
【請求項７】
所定の範囲内で電圧が変動する直流バスと、
前記直流バスに直流電圧を出力する１つ以上の直流電力源と、
前記直流バスに接続されており、前記直流バスの電圧の変化に応じて電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせる制御部を有する１つ以上の負荷装置と、
を備えることを特徴とする直流給電システム。
【請求項８】
前記負荷装置毎に優先順位に応じて下限電圧が定められており、前記直流バスの電圧が前記各負荷装置について定められた下限電圧以下になったとき、前記各負荷装置の制御部が電源を遮断することを特徴とする請求項７に記載の直流給電システム。
【請求項９】
前記負荷装置が、前記直流バスの電圧の変化に応じて明るさが変化するＬＥＤ照明を含むことを特徴とする請求項７または８に記載の直流給電システム。
【請求項１０】
前記負荷装置が、前記直流バスの電圧の変化に応じて設定温度が変化する冷房および／または暖房を含むことを特徴とする請求項７ないし９のいずれか１項に記載の直流給電システム。
【請求項１１】
前記負荷装置が、前記直流バスの電圧の変化に応じて音声の大きさが変化する音声出力装置を含むことを特徴とする請求項７ないし１０のいずれか１項に記載の直流給電システム。
【請求項１２】
前記負荷装置が、前記直流バスの電圧の変化に応じて画面の明るさが変化する映像表示装置を含むことを特徴とする請求項７ないし１１のいずれか１項に記載の直流給電システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直流バスに接続される負荷装置、負荷装置の制御方法、負荷装置の制御プログラムおよびその負荷装置を有する直流給電システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、各発電設備から送信される供給電力量情報、蓄電池に関する情報、消費電力量情報に基づいて、各発電設備の蓄電池の充放電と需要家の電力消費を制御する監視制御装置を備える電力供給システムを開示する。各発電設備は、太陽光発電設備と風力発電設備を含む。監視制御装置から電力制限指令を受信すると、需要家のコントローラはその需要家にて使用中の特定の電気機器の電源をオフする等により、消費電力を制限する制御を行う。また、監視制御装置からデマンド復旧指令を受信すると、需要家のコントローラはその需要家にてオフしていた電気機器の電源をオンする等により、復旧を行う。
【０００３】
特許文献２は、屋内空間の温度等の環境物理量に関する情報やエアコン等のエネルギー消費機器が消費するエネルギー量の情報を、無線ネットワークを介してセンサタグ等から収集（センサタグ等からタグ信号を受信）するとともに、これらの情報と所定の目標値とに基づいて制御信号を生成し、無線ネットワークを介してこの制御信号をリモコン付きタグに送信する屋内制御装置と、エアコンやテレビ等の複数種類の家電機器に対して遠隔操作可能なワイヤレスリモコン（多機能リモコン）の機能を有しており、屋内制御装置から制御信号を受けて外部から家電機器（エアコン、シーリングライトやテレビ等）を制御するリモコン付きタグとを有するエネルギーマネージメントシステムを開示する。エアコン、テレビ、シーリングライト等の家電機器は、リモコン付きタグからリモコン信号による制御コマンドを受信すると、制御コマンドに従った動作、例えば、主電源のオンオフや、エアコンであれば設定温度の上げ下げ等を行う。また、シーリングライトであれば、照明光の明るさの制御（調光制御）を行う。
【０００４】
特許文献３は、所定の範囲内での電圧変動が許容された直流バスと、それぞれの発電状態が直流バスの電圧に基づいて制御される複数の分散電源ユニットと、直流バスから供給される電力によって駆動される負荷ユニットとを備え、直流バスの電圧が低下したときには電圧レベルに応じて重要度の低い負荷ユニットから段階的に選択遮断する分散電源システムを開示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１６−１８９６９１号公報
【特許文献２】特開２０１４−１１３００２号公報
【特許文献３】特開２００３−３３９１１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１に記載の電力供給システムでは、監視制御装置が必要であり、また監視制御装置と各需要家間の通信が必要である。特許文献２に記載のエネルギーマネージメントシステムでは、屋内制御装置が必要であり、また屋内制御装置と各家電機器間の通信が必要である。これらの各システムは複雑であり、監視制御装置や屋内制御装置の稼働およびそれらの通信は電力消費を増加させる。
一方、特許文献３に記載の分散電源システムでは、各負荷ユニットは直流バスの電圧低下により電力不足を知ることができる。このため、この分散電源システムではシステム全体を制御する制御装置は不要であり、各負荷ユニットは自ら自律的に停止することができる。しかし、この分散電源システムでは負荷ユニットの停止に到る前にその電力消費を低減させて電力不足を解消することができない。また、この分散電源システムの使用者は、重要度の低い負荷ユニットが停止するまで電力が不足していることを知ることができない。
【０００７】
本発明の目的は、停止に到る前に、電力消費を低減するとともに使用者に電力不足を知らせることができる負荷装置、負荷装置の制御方法、負荷装置の制御プログラムおよびその負荷装置を有する直流給電システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の負荷装置は、
所定の範囲内で電圧が変動する直流バスと、当該直流バスに直流電圧を出力する１つ以上の直流電力源とを有する直流給電システムにおいて前記直流バスに接続される負荷装置であって、
前記直流バスの電圧の変化に応じて、電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせる制御部を備えることを特徴とする。
【０００９】
好ましくは、本発明の負荷装置は、
下限電圧が定められており、前記直流バスの電圧が当該下限電圧以下になったとき、前記制御部が電源を遮断することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の負荷装置の制御方法は、
所定の範囲内で電圧が変動する直流バスと、当該直流バスに直流電圧を出力する１つ以上の直流電力源とを有する直流給電システムにおいて前記直流バスに接続される負荷装置の制御方法であって、
前記負荷装置に、前記直流バスの電圧の変化に応じて、電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせるステップを備えることを特徴とする。
【００１１】
好ましくは、本発明の負荷装置の制御方法は、
下限電圧が定められており、前記直流バスの電圧が当該下限電圧以下になったとき、前記負荷装置に電源を遮断させるステップを備えることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の負荷装置の制御プログラムは、
所定の範囲内で電圧が変動する直流バスと、当該直流バスに直流電圧を出力する１つ以上の直流電力源とを有する直流給電システムにおいて前記直流バスに接続される負荷装置を制御するコンピュータの制御プログラムであって、
前記負荷装置に、前記直流バスの電圧の変化に応じて、電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせるステップを実行させる。
【００１３】
好ましくは、本発明の負荷装置の制御プログラムは、
前記負荷装置について下限電圧が定められており、前記直流バスの電圧が当該下限電圧以下になったとき、前記負荷装置に電源を遮断させるステップを実行させる。
【００１４】
また、本発明の直流給電システムは、
所定の範囲内で電圧が変動する直流バスと、
前記直流バスに直流電圧を出力する１つ以上の直流電力源と、
前記直流バスに接続されており、前記直流バスの電圧の変化に応じて電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせる制御部を有する１つ以上の負荷装置と、
を備えることを特徴とする。
【００１５】
好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記負荷装置毎に優先順位に応じて下限電圧が定められており、前記直流バスの電圧が前記各負荷装置について定められた下限電圧以下になったとき、前記各負荷装置の制御部が電源を遮断することを特徴とする。
【００１６】
好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記負荷装置が、前記直流バスの電圧の変化に応じて明るさが変化するＬＥＤ照明を含むことを特徴とする。
【００１７】
好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記負荷装置が、前記直流バスの電圧の変化に応じて温度が変化する冷房および／または暖房を含むことを特徴とする。
【００１８】
好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記負荷装置が、前記直流バスの電圧の変化に応じて音声の大きさが変化する音声出力装置を含むことを特徴とする。
【００１９】
好ましくは、本発明の直流給電システムは、
前記負荷装置が、前記直流バスの電圧の変化に応じて画面の明るさが変化する映像表示装置を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、負荷装置の停止に到る前に、電力消費を低減させるとともに使用者に電力不足を知らせることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る直流給電システムの構成の一例を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る負荷装置における制御部の処理の流れの一例を示す図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る直流給電システムの構成の一例を示す図である。
【図４】負荷装置の優先順位の一例を示す図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る負荷装置における制御部の処理の流れの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施形態に係る負荷装置、負荷装置の制御方法、負荷装置の制御プログラムおよび直流給電システムについて図面を参照しながら詳細に説明する。なお、実施形態を説明する全図において、共通の構成要素には同一の符号を付し、繰り返しの説明を省略する。
【００２３】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る直流給電システム１の構成の一例を示す。
直流給電システム１は、風力発電装置１０と、太陽光発電装置２０と、蓄電装置３０と、系統連係装置４０と、ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）照明５０Ａ、冷房および／または暖房５１Ａ、ラジオ５２Ａと、テレビ５３Ａと、パソコン５４と、直流バス１００Ａとを有する。
風力発電装置１０と、太陽光発電装置２０と、蓄電装置３０と、系統連係装置４０と、照明５０Ａと、冷房および／または暖房５１Ａと、ラジオ５２Ａと、テレビ５３Ａと、パソコン５４は、直流バス１００Ａに接続される。系統連係装置４０は、更に電力系統２００に接続される。
【００２４】
風力発電装置１０と太陽光発電装置２０と蓄電装置３０と系統連係装置４０とは、本発明における直流電力源の例である。直流電力源は、直流電圧を直流バス１００Ａに出力する。
風力発電装置１０は、風力発電機の出力する交流電圧を直流電圧に変換し、直流バス１００Ａに出力する。太陽光発電装置２０は太陽電池を含み、直流電圧を直流バス１００Ａに出力する。
蓄電装置３０は、直流バス１００Ａの電圧が充電終止電圧と放電終止電圧の間であるときに放電または充電される。充電終止電圧は、蓄電装置３０を充電可能な最大の電圧である。充電終止電圧は、蓄電装置３０の過充電を防止するための過充電保護電圧以下に定められる。また、放電終止電圧は、蓄電装置３０が放電可能な最小の電圧である。放電終止電圧は、蓄電装置３０の過放電を防止するための過放電保護電圧以上である所定の電圧に定められる。
系統連係装置４０は、交流の電力系統２００から供給される交流電圧を直流電圧に変換して直流バス１００Ａに出力する。
【００２５】
ＬＥＤ照明５０Ａと冷房および／または暖房５１Ａとラジオ５２Ａとテレビ５３Ａとパソコン５４とは、第１の実施形態における負荷装置の例である。
直流バス１００Ａは、負荷装置が正常に動作可能な所定の範囲内で電圧が変動する。例えば、風力発電装置１０と太陽光発電装置２０は、それぞれ負荷装置が正常に動作する最大の電圧以下の電圧を直流バス１００Ａに出力する。また、直流バス１００Ａの電圧が所定の下限電圧より低くなるとき、系統連係装置４０は無制限に電力を直流バス１００Ａに供給し、直流バス１００Ａの電圧の低下を防ぐ。所定の下限電圧は、負荷装置が正常に動作する最小の電圧以上の電圧である。
【００２６】
各負荷装置は、制御部を備える。制御部は、直流バス１００の電圧の変化に応じて、電源が入った状態を保ちながら所定の変化を生じさせる。図２は、第１の実施形態に係る負荷装置の制御部の処理の流れの一例を示す。
制御部は、直流バス１００Ａの電圧が変化するとき（ステップ１０：Ｙｅｓ）、負荷装置に所定の変化を生じさせる（ステップ１１）。制御部は、直流バス１００Ａの電圧が変化しないとき（ステップ１０：Ｎｏ）、直流バス１００Ａの電圧が変化するのを待つ。
【００２７】
各負荷装置は、具体的には以下のように動作する。
ＬＥＤ照明５０Ａに含まれるＬＥＤは、例えば定電流回路または定電圧回路等の駆動回路で駆動される。直流バス１００の電圧が変化しても、明るさを変えるように駆動回路を制御しない限り、ＬＥＤの明るさは変化しない。ＬＥＤ照明５０Ａの制御部は、直流バス１００の電圧の変化に応じて駆動回路を制御して明るさを変化させる。例えば、ＬＥＤ照明５０Ａは、直流バス１００Ａの電圧が上昇すると明るくなり、電圧が低下すると暗くなる。
冷房および／または暖房５１Ａの制御部は、直流バス１００Ａの電圧の変化に応じて設定温度を変化させる。冷房の制御部は、例えば、直流バス１００Ａの電圧が上昇すると設定温度を低くし、電圧が低下すると設定温度を高くする。暖房の制御部は、例えば、直流バス１００Ａの電圧が上昇すると設定温度を高くし、電圧が低下すると設定温度を低くする。
【００２８】
ラジオ５２Ａの制御部は、直流バス１００Ａの電圧の変化に応じて音声の大きさを変化させる。ラジオ５２Ａは、例えば、直流バス１００Ａの電圧が上昇すると音声が大きくなり、電圧が低下すると音声が小さくなる。
テレビ５３Ａの制御部は、直流バス１００Ａの電圧の変化に応じて音声の大きさおよび画面の明るさを変化させる。テレビ５３Ａは、例えば、直流バス１００Ａの電圧が上昇すると音声が大きくなるとともに画面が明るくなり、電圧が低下すると音声が小さくなるとともに画面が暗くなる。
パソコン５４の制御部（すなわち、ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｕｎｉｔ）は、直流バス１００Ａの電圧の変化に応じて画面の明るさを変化させる。また、パソコン５４がスピーカやマイクロフォンを備える場合には、パソコン５４の制御部は直流バス１００Ａの電圧の変化に応じて音声の大きさを変化させる。
なお、ラジオ５２Ａとテレビ５３Ａは本発明における音声出力装置の例である。また、パソコン５４がスピーカやマイクロフォンを備える場合にはパソコン５４も本発明における音声出力装置の例である。テレビ５３Ａとパソコン５４は本発明における映像出力装置の例である。
【００２９】
図３は、本発明の第２の実施形態に係る直流給電システム２の構成の一例を示す。
直流給電システム２は、風力発電装置１０と、太陽光発電装置２０と、蓄電装置３０と、ＬＥＤ照明５０Ｂ、冷房および／または暖房５１Ｂ、ラジオ５２Ｂと、テレビ５３Ｂと、パソコン５４と、直流バス１００Ｂとを有する。
風力発電装置１０と、太陽光発電装置２０と、蓄電装置３０と、ＬＥＤ照明５０Ｂと、冷房および／または暖房５１Ｂと、ラジオ５２Ｂと、テレビ５３Ｂと、パソコン５４は、直流バス１００Ｂに接続される。
直流給電システム２は、系統連係装置４０を有していない点が第１の実施形態に係る直流給電システム１と異なる。このため、直流バス１００Ｂの電圧は、負荷装置が正常に動作できない電圧まで低下する場合がある。ＬＥＤ照明５０Ｂと冷房および／または暖房５１Ｂとラジオ５２Ｂとテレビ５３Ｂは、第２の実施形態に係る負荷装置の例である。第２の実施形態に係る各負荷装置には、それぞれ下限電圧が定められており、これらは直流バス１００Ｂの電圧がそれぞれの下限電圧以下になったとき、自律的に電源を遮断する。これらの点以外では、直流給電システム２は、第１の実施形態に係る直流給電システム１と同様である。
【００３０】
図４に示すように、各負荷装置には、優先順位が付けられており、優先順位に応じて下限電圧が定められている。
パソコン５４は優先順位が最も高い。パソコン５４には下限電圧は定められていない。パソコン５４は第１の実施形態に係るものと同一である。
ＬＥＤ照明５０Ｂは、優先順位が２番目であり、下限電圧は３５５Ｖに設定されている。ＬＥＤ照明５０Ｂの制御部は、直流バス１００Ｂの電圧が３５５Ｖ以下になったとき、電源を遮断する。
ラジオ５２Ｂは、優先順位が３番目であり、下限電圧は３６０Ｖに設定されている。ラジオ５２Ｂの制御部は、直流バス１００Ｂの電圧が３６０Ｖ以下になったとき、自律的に電源を遮断する。
テレビ５３Ｂは、優先順位が４番目であり、下限電圧は３６５Ｖに設定されている。テレビ５３Ｂは、直流バス１００Ｂの電圧が３６５Ｖ以下になったとき、電源を遮断する。
冷房および／または暖房５１Ｂは、優先順位が最も低く、下限電圧は３７０Ｖに設定されている。冷房および／または暖房５１Ｂの制御部は、直流バス１００Ｂの電圧が３７０Ｖ以下になったとき、電源を遮断する。
【００３１】
図５は、第２の実施形態に係る負荷装置における制御部の処理の流れの一例を示す。
ステップ１０とステップ１１は、図２に示した第１の実施形態に係る負荷装置における制御部の処理と同一である。
制御部は、直流バス１００Ｂの電圧が各負荷装置について定められた下限電圧以下になったとき（ステップ１２：Ｙｅｓ）、その負荷装置に電源を遮断させ（ステップ１３）、制御を終了する。制御部は、直流バス１００Ｂの電圧が各負荷装置について定められた下限電圧より高いとき、ステップ１０に戻る。
【００３２】
なお、制御部は、ハードウェアで実現することもソフトウェアで実現することもできる。制御部がソフトウェアで実現される場合には、負荷装置は、コンピュータを備える。そのコンピュータは、ＣＰＵと、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）等で構成される主メモリと、フラッシュメモリ等の不揮発性メモリで構成される記憶部とを有する。記憶部は所定の制御プログラムを記憶している。ＣＰＵが記憶部から制御プログラムを主メモリに読みだして実行することにより、制御部の処理が実行される。
【００３３】
また、第１の実施形態に係る直流給電システム１において電力系統２００が停電した場合には、第１の実施形態に係る各負荷装置も第２の実施形態に係る各負荷装置と同様に動作するとしてもよい。
【００３４】
また、上述した実施形態では、直流電力源の例として、風力発電装置１０と太陽光発電装置２０と蓄電装置３０と系統連係装置４０とを示したが、直流給電システムはこれら以外の直流電力源を有していてもよい。例えば、水力発電装置等を有していてもよい。
上述した実施形態では、負荷装置の例として、ＬＥＤ照明５０Ａ，５０Ｂと冷房および／または暖房５１Ａ，５１Ｂとラジオ５２Ａ，５２Ｂとテレビ５３Ａ，５３Ｂとパソコン５４とを示したが、直流給電システムはこれら以外の負荷装置を有していてもよい。
【００３５】
以上説明したように、本発明によれば、各負荷装置の停止に到る前に、電力消費を低減させるとともに使用者に電力不足を知らせることができる。
例えば、照明が暗くなったり、ラジオの音が小さくなったり、テレビやパソコンの画面が暗くなったりすることにより、使用者は電力不足を知ることができる。これにより、使用者は必ずしも使用する必要がない電気機器のスイッチを切ることができる。
【００３６】
以上、本発明の実施形態について説明したが、設計または製造上の都合やその他の要因によって必要となる様々な修正や組み合わせは、請求項に記載されている発明や発明の実施形態に記載されている具体例に対応する発明の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３７】
１，２…直流給電システム、１０…風力発電装置、２０……太陽光発電装置、３０…蓄電装置、４０…系統連係装置、５０Ａ，５０Ｂ…ＬＥＤ照明、５１Ａ，５１Ｂ…冷房および／または暖房，５２Ａ，５２Ｂ…ラジオ，５３Ａ，５３Ｂ…テレビ，５４…パソコン、１００Ａ，１００Ｂ…直流バス、２００…交流の電力系統
【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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