(57)【要約】  符号変調器（２）は、入力電力を変調符号で符号変調して符号変調電力を生成する回路（２３）と、伝送路に接続され、前記符号変調電力が送信される端子（Ｔ３、Ｔ４）と、を備える。前記符号変調電力は交流電力である。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電力を変調符号で符号変調して符号変調電力を生成する回路と、
伝送路に接続され、前記符号変調電力が送信される端子と、を備え、
前記符号変調電力は交流電力である、
符号変調器。
【請求項２】
前記変調符号は直交符号を含む、
請求項１に記載の符号変調器。
【請求項３】
前記回路は、複数のスイッチを含む、
請求項１に記載の符号変調器。
【請求項４】
前記回路は、４つの双方向スイッチ回路がフルブリッジ接続されたＨブリッジ回路である、
請求項３に記載の符号変調器。
【請求項５】
前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路をさらに含み、
前記回路は、前記複数の制御信号に基づいて前記入力電力を符号変調する、
請求項３に記載の符号変調器。
【請求項６】
コントローラから指示信号を受信する通信回路をさらに含み、
前記指示信号は、前記入力電力を符号変調するタイミングを示すタイミング情報と、前記変調符号に関する符号情報とを含み、
前記制御回路は、前記指示信号に基づいて前記複数の制御信号を生成する、
請求項５に記載の符号変調器。
【請求項７】
前記入力電力が、直流電力、又は、交流電力である、
請求項１に記載の符号変調器。
【請求項８】
伝送路に接続され、符号変調電力を受信する端子と、
前記符号変調電力を復調符号で符号復調して出力電力を生成する回路と、を備え、
前記符号変調電力は交流電力である、
符号復調器。
【請求項９】
前記復調符号は直交符号を含む、
請求項８に記載の符号復調器。
【請求項１０】
前記回路は、複数のスイッチを含む、
請求項８に記載の符号復調器。
【請求項１１】
前記回路は、４つの双方向スイッチ回路がフルブリッジ接続されたＨブリッジ回路である、
請求項１０に記載の符号復調器。
【請求項１２】
前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路をさらに含み、
前記回路は、前記複数の制御信号に基づいて前記符号変調電力を符号復調する、
請求項１０に記載の符号復調器。
【請求項１３】
コントローラから指示信号を受信する通信回路をさらに含み、
前記指示信号は、前記符号変調電力を符号復調するタイミングを示すタイミング情報と、前記復調符号に関する符号情報とを含み、
前記制御回路は、前記指示信号に基づいて前記複数の制御信号を生成する、
請求項１２に記載の符号復調器。
【請求項１４】
前記出力電力が、直流電力、又は、交流電力である、
請求項８に記載の符号復調器。
【請求項１５】
プロセッサと、通信回路とを備え、
前記プロセッサは、
第１の電力を第１の変調符号で符号変調させて第１の符号変調電力を生成させるための第１の指示信号を生成し、
前記第１の指示信号を、前記通信回路を介して第１の符号変調器に送信し、
前記第１の符号変調電力を第１の復調符号で符号復調させて第２の電力を生成させるための第２の指示信号を生成し、
前記第２の指示信号を、前記通信回路を介して第１の符号復調器に送信し、
前記第１の符号変調器と前記第１の符号復調器は伝送路を介して接続されており、
前記第１の符号変調電力は交流電力である、
コントローラ。
【請求項１６】
前記第１の変調符号と前記第１の復調符号は同一である、
請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１７】
前記第１の指示信号は、前記第１の符号変調器に前記第１の電力を符号変調させるタイミングを示す第１のタイミング情報と、前記変調符号に関する第１の符号情報とを含み、
前記第２の指示信号は、前記第１の符号復調器に前記第２の電力を符号復調させるタイミングを示す第２のタイミング情報と、前記復調符号に関する第２の符号情報とを含む、
請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１８】
前記第１の電力および前記第２の電力は、ともに直流電力である、または、ともに交流電力である、
請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１９】
前記プロセッサは、さらに、
第３の電力を第２の変調符号で符号変調させて第２の符号変調電力を生成させるための第３の指示信号を生成し、
前記第３の指示信号を、前記通信回路を介して第２の符号変調器に送信し、
前記第２の符号変調電力を第２の復調符号で符号復調させて第４の電力を生成させるための第４の指示信号を生成し、
前記第４の指示信号を、前記通信回路を介して第２の符号復調器に送信し、
前記第２の符号変調電力は交流電力であり、
前記第１の変調符号と前記第２の変調符号は、互いに直交し、
前記第１の復調符号と前記第２の復調符号は、互いに直交し、
前記第１の符号変調電力と前記第２の符号変調電力とは多重化されて、前記伝送路を介して伝送される、
請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項２０】
前記通信回路は、第１の回路を有する第１の装置と通信可能であり、かつ、第２の回路を有する第２の装置と通信可能であり、
前記プロセッサは、さらに、
前記第１の装置の電力量を示す第１の電力情報を、前記通信回路を介して取得し、
前記第２の装置の電力量を示す第２の電力情報を、前記通信回路を介して取得し、
前記第１の電力情報と前記第２の電力情報に基づいて、前記第１の回路と前記第２の回路との一方を前記第１の符号変調器として機能させ、他方を前記第１の符号復調器として機能させる、
請求項１５に記載のコントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、符号変調器、符号復調器、コントローラ、並びに、それらを備える電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、遠距離送電による損失を軽減するために、局所的な小規模電力網の導入が提案されている。このような電力網に接続される電源（例えば、再生可能エネルギー電源）は、大規模な商用電力網の基幹電源よりも発電能力が乏しく、発電能力の変動が大きい傾向がある。このため、小規模電力網でエネルギーを安定的に、かつ効率的に利用するために、電力を高い伝送効率で送受電できる電力伝送システムが求められる。【０００３】
特許文献１は、電力を非同期で融通するための多端子電力変換装置を開示している。【０００４】
特許文献２は、他の装置と情報信号を送受信する通信部と、当該他の装置に電力を供給する電力供給部とを備える電力供給装置を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第５６１２７１８号公報
【特許文献２】特開２０１１−９１９５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本開示は、新たな電力伝送方式を実現しうる符号変調器、符号復調器、コントローラ、及び、それらを有する電力伝送システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る符号変調器は、入力電力を変調符号で符号変調して符号変調電力を生成する回路と、伝送路に接続され、前記符号変調電力が送信される端子と、を備える。前記符号変調電力は交流電力である。【０００８】
本開示の一態様に係る符号復調器は、伝送路に接続され、符号変調電力を受信する端子と、前記符号変調電力を復調符号で符号復調して出力電力を生成する回路と、を備える。前記符号変調電力は交流電力である。【０００９】
これらの包括的かつ特定の態様は、コントローラ、電力伝送システム、及び、電力伝送方法として実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本開示によれば、新たな電力伝送方式を実現しうる符号変調、符号復調器、コントローラ、及び、それらを有する電力伝送システムが提供されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、第１の実施形態に係る電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図２】図２は、第１の実施形態に係る変調電流の波形の一例を示す図である。
【図３】図３は、変調電流の波形の比較例を示す図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１の実施形態に係る発電電流の波形の一例を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第１の実施形態に係る変調電流の波形の一例を示す図である。
【図４Ｃ】図４Ｃは、第１の実施形態に係る復調電流の波形の一例を示す図である。
【図５】図５は、第１の実施形態に係る符号変調器の構成の一例を示すブロック図である。
【図６】図６は、第１の実施形態に係る符号復調器の構成の一例を示すブロック図である。
【図７】図７は、第１の実施形態に係る符号変調器、伝送路、及び符号復調器の構成の一例を示す模式的な回路図である。
【図８Ａ】図８Ａは、第２の実施形態に係る発電電流の波形の一例を示す図である。
【図８Ｂ】図８Ｂは、第２の実施形態に係る変調電流の波形の一例を示す図である。
【図８Ｃ】図８Ｃは、第２の実施形態に係る復調電流の波形の一例を示す図である。
【図９】図９は、第２の実施形態に係る符号変調器の構成の一例を示す模式的な回路図である。
【図１０】図１０は、第２の実施形態に係る符号復調器の構成の一例を示す模式的な回路図である。
【図１１】図１１は、第２の実施形態の変形例に係る符号変調器の構成を示す模式的な回路図である。
【図１２】図１２は、第２の実施形態の変形例に係る符号復調器の構成を示す模式的な回路図である。
【図１３】図１３は、第３の実施形態に係る電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図１４】図１４は、第３の実施形態の変形例に係る電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図１５】図１５は、第４の実施形態に係る電力伝送システムの構成例を示すブロック図である。
【図１６Ａ】図１６Ａは、第４の実施形態に係る第１の発電電流の波形の一例を示す図である。
【図１６Ｂ】図１６Ｂは、第４の実施形態に係る第２の発電電流の波形の一例を示す図である。
【図１６Ｃ】図１６Ｃは、第４の実施形態に係る変調電流の波形の一例を示す図である
【図１６Ｄ】図１６Ｄは、第４の実施形態に係る第１の復調電流の波形の一例を示す図である。
【図１６Ｅ】図１６Ｅは、第４の実施形態に係る第２の復調電流の波形の一例を示す図である。
【図１７Ａ】図１７Ａは、第４の実施形態の第１変形例に係る第１の発電電流の波形を示す図である。
【図１７Ｂ】図１７Ｂは、第４の実施形態の第１変形例に係る第２の発電電流の波形を示す図である。
【図１７Ｃ】図１７Ｃは、第４の実施形態の第１変形例に係る変調電流の波形を示す図である。
【図１７Ｄ】図１７Ｄは、第４の実施形態の第１変形例に係る第１の復調電流の波形を示す図である。
【図１７Ｅ】図１７Ｅは、第４の実施形態の第１変形例に係る第２の復調電流の波形を示す波形図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、第４の実施形態の第２変形例に係る第１の発電電流の波形を示す図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、第４の実施形態の第２変形例に係る第２の発電電流の波形を示す図である。
【図１８Ｃ】図１８Ｃは、第４の実施形態の第２変形例に係る変調電流の波形を示す図である。
【図１８Ｄ】図１８Ｄは、第４の実施形態の第２変形例に係る第１の復調電流の波形を示す図である。
【図１８Ｅ】図１８Ｅは、第４の実施形態の第２変形例に係る第２の復調電流の波形を示す図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、第４の実施形態の第３変形例に係る復調電流の波形を示す図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂは、第４の実施形態の第３変形例に係る変換電流の波形を示す図である。
【図２０Ａ】図２０Ａは、第４の実施形態の第４変形例に係る変換電流の波形を示す図である。
【図２０Ｂ】図２０Ｂは、第４の実施形態の第４変形例に係る復調電流の波形を示す図である。
【図２１Ａ】図２１Ａは、第４の実施形態の第６変形例に係る復調電流の波形を示す図である。
【図２１Ｂ】図２１Ｂは、第４の実施形態の第６変形例に係る変換電流の波形を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本開示に係る実施形態について図面を参照して説明する。なお、以下の各実施形態において、同様の構成要素については同一の符号を付している。
【００１３】
以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下に示される数値、符号、波形、素子の種類、素子の配置及び接続、信号の流れ、回路ブロックなどは、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。加えて、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素は、任意の構成要素である。
【００１４】
（第１の実施形態）
［１．電力伝送システム］
図１は、第１の実施形態に係る電力伝送システム１００の構成を示す。電力伝送システム１００は、発電機１と、符号変調器２と、伝送路３と、符号復調器４と、負荷５と、コントローラ１０とを備える。
【００１５】
発電機１は、電力（例えば直流電力）を発電する。符号変調器２は、発電電力を変調符号で符号変調し、これによって符号変調電力（すなわち符号変調波）を生成する。符号変調電力は、伝送路３を介して符号変調器２から符号復調器４に送電される。伝送路３は、例えば、有線伝送路である。符号復調器４は、符号変調電力を復調符号で符号復調し、これによって電力（例えば直流電力）を得る。得られた電力は、例えば、負荷５に供給される。
【００１６】
変調符号及び復調符号は、それぞれ、所定の符号系列からなる信号である。
【００１７】
符号変調電力は交流電力である。本開示において、「交流電力」とは、周期的又は非周期的に流れの方向が反転する電力であって、かつ、充分に長い時間において、電流の平均値及び／又は電圧の平均値が概ね０となるような電力を意味する。「電流（又は電圧）の平均値が概ね０である」とは、符号変調された後の電流（又は電圧）の平均値の絶対値が、所定の値よりも小さことを意味する。この所定の値は、例えば、符号変調される前の電流（又は電圧）の最大値を、変調符号の符号長で割ることによって得られる値である。交流電力は、例えば、その極性が所定の期間（例えば、ある単位期間の整数倍となる期間）毎に変化するような波形を有する。
【００１８】
発電機１は、例えば、電力測定器１ｍを有する。電力測定器１ｍは、発電機１の発電量を測定し、これをコントローラ１０に送信する。この発電量は、例えば、発電機１から符号変調器２に送電される電力量に相当する。なお、電力測定器１ｍは、符号変調器２の前段に設けられてもよい。
【００１９】
負荷５は、例えば、電力測定器５ｍを有する。電力測定器５ｍは、負荷５の電力使用量を測定し、これをコントローラ１０に送信する。この電力使用量は、例えば、符号復調器４から負荷５に送電される電力量に相当する。なお、電力測定器５ｍは、符号復調器４の後段に設けられてもよい。
【００２０】
発電機１及び負荷５は、例えば、電池やキャパシタ等の蓄電装置であってもよい。この場合、例えば、消費電力が少ない時間帯に発電された電力が蓄電され、この蓄電された電力が有効に活用されうる。これにより、システム全体の電力効率を向上させることができる。
【００２１】
コントローラ１０は受信した各電力量に基づいて、符号変調器２と符号復調器４の動作を制御する。例えば、コントローラ１０は、符号変調器２及び符号復調器４に、指示信号を送信する。
【００２２】
指示信号は、符号変調器２の動作と符号復調器４の動作とを同期させるための同期信号を含む。符号変調器２に送信される指示信号は、例えば、発電電力を符号変調するタイミングを示すタイミング情報を含む、符号復調器４に送信される指示信号は、例えば、符号変調電力を符号復調するタイミングを示すタイミング情報を含む。これにより、電力の符号変調及び符号復調を正確に同期させることができる。
【００２３】
符号変調器２に送信される指示信号は、例えば、変調符号に関する符号情報を含み、符号復調器４に送信される指示信号は、例えば、復調符号に関する符号情報を含む。本開示において、「符号情報」とは、符号系列そのものであってもよいし、複数の符号系列から特定の１つを指定するための指定情報であってもよいし、符号系列を生成するためのパラメータ情報であってもよい。
【００２４】
例えば、コントローラ１０は、符号変調器２に、変調符号の符号系列を送信し、符号復調器４に復調符号の符号系列を送信してもよい。
【００２５】
例えば、コントローラ１０は、変調符号の符号系列を指定する指定情報を符号変調器２に送信し、符号変調器２はこの指定情報に基づいて変調符号を生成してもよい。コントローラ１０は、復調符号の符号系列を指定する指定情報を符号復調器４に送信し、符号復調器４はこの指定情報に基づいて復調符号を生成してもよい。
【００２６】
あるいは、変調符号は符号変調器２において予め設定されていてもよく、復調符号は符号復調器４において予め設定されていてもよい。
【００２７】
例えば、電力伝送システム１００が、複数の発電機１と、複数の符号変調器２と、複数の符号復調器４と、複数の負荷５とを備える場合を想定する。この場合、例えば、コントローラ１０が、複数の符号変調器２から選択された１つに対して変調符号の符号情報を送信し、かつ、複数の符号復調器４から選択された１つに対して復調符号の符号情報を送信する。これにより、選択された符号変調器２に接続されている発電機１から、選択された符号復調器４に接続されている負荷５へ、電力が伝送されうる。
【００２８】
なお、図１には、発電電力、符号変調電力、及び符号復調電力の代わりに、発電電流Ｉ１、符号変調電流Ｉ２、及び符号変調電流Ｉ３が示されている。以下では、電流が変調／復調される例が説明されるが、本開示はこれに限定されず、例えば電圧が変調／復調されてもよい。以下の説明における「電流」は、適宜「電圧」又は「電力」に読み替えることができる。
【００２９】
［２．符号変調電力の伝送効率］
図２は、変調電流Ｉ２の波形の例を示す。また、図３は、比較例に係る変調電流Ｉ２ａの波形の例を示す。図２中の“１”と“−１”は、変調電流Ｉ２の各期間の電流値に対応する符号を示している。図３中の“１”と“０”は、変調電流Ｉ２ａの各期間の電流値に対応する符号を示している。“１”と“０”からなる符号系列は、典型的な通信システムにおいて用いられる変調符号に相当する。
【００３０】
図２に示される例では、符号変調器２は、発電電流Ｉ１を、“１”と“−１”の符号を有する変調波（すなわち変調電流Ｉ２）に変換している。そのため、変調電流Ｉ２は交流である。この場合、変調電流Ｉ２が符号“１”を示す期間には、符号変調器２から符号復調器４へ正の電流が伝送され、変調電流Ｉ２が符号“−１”を示す期間（例えば図２中の期間Ｔａ）には、符号変調器２から符号復調器４へ負の電流が伝送される。したがって、いずれの期間においても電力が伝送され、これにより、高い伝送効率が得られる。
【００３１】
図３に示される例では、変調電流Ｉ２ａは、“１”と“０”の符号を有する変調波であり、交流ではない。この場合、変調電流Ｉ２ａが符号“０”を示す期間（例えば図３中の期間Ｔｂ）には、変調電流Ｉ２ａが０となり、電力が伝送されない。したがって、符号変調電力が交流電力でない場合、電力の伝送効率が低下する。
【００３２】
図２及び３の比較から、符号変調電力が交流電力である場合、特に、変調符号の符号系列が“０”を含まない場合には、高い伝送効率で電力が伝送されうることが分かる。
【００３３】
［３．直流電力の符号変復調］
図４Ａ〜４Ｃは、それぞれ、発電電流Ｉ１、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３の波形の例を示す。
【００３４】
図４Ａに示される発電電流Ｉ１は、直流であった。
【００３５】
図４Ｂに示される変調電流Ｉ２は、発電電流Ｉ１に変調符号Ｍ１を乗算することで得られた。この例において、変調符号Ｍ１は、次に示される符号系列を有していた。
【００３６】
【数１】
2017056359.tif 000003
【００３７】
変調符号の周波数は３５ｋＨｚであり、各符号の時間幅は、{１／（３５ｋＨｚ）}／２＝１４．３マイクロ秒であった。図４Ｂに示される期間Ｔは、変調符号Ｍ１の符号系列の１周期を示している。
【００３８】
図４Ｃに示される復調電流Ｉ３は、変調電流Ｉ２に復調符号Ｄ１を乗算することで得られた。この例において、変調符号Ｍ１と復調符号Ｄ１とは同一の符号系列を有していた。すなわち、復調符号Ｄ１は、次に示される符号系列を有していた。
【００３９】
【数２】
2017056359.tif 000004
【００４０】
復調符号の周波数は３５ｋＨｚであり、各符号の時間幅は１４．３マイクロ秒であった。
【００４１】
変調電流Ｉ２に復調符号Ｄ１を乗算した結果は、発電電流Ｉ１にＭ１×Ｄ１を乗算した結果に相当する。ここで、Ｍ１×Ｄ１は、次に示される符号系列を有する。
【００４２】
【数３】
2017056359.tif 000005
【００４３】
したがって、図４Ｃに示されるように、符号変調と符号復調によって、発電電流Ｉ１と同等の直流電流が、復調電流Ｉ３として復元された。
【００４４】
以上説明したように、本実施形態に係る変復調方法によれば、正確に同期し、かつ、電力損失の少ない電力伝送が実現されうる。
【００４５】
例えば、図４Ｂに示されるように、変調符号Ｍ１が繰り返し使用されることにより、長時間、かつ、高効率で電力を伝送できる。
【００４６】
上記の例において、変調符号Ｍ１の８番目から１４番目までの数字（ｄｉｇｉｔ）は、それぞれ、変調符号Ｍ１の１番目から７番目までの数字の正負を反転させたものに相当する。このような変調符号を用いることにより、変調電流Ｉ２の平均は０となり、直流成分のない交流のみでの伝送が実現されうる。そのため、高い伝送効率で電力が伝送されうる。
【００４７】
［４．符号変調器と符号復調器］
図５は、符号変調器２の構成例を示す。
【００４８】
図５において、符号変調器２は、通信回路２１と、制御回路２５と、Ｈブリッジ回路２３とを備える。制御回路２５は、例えば、制御ＩＣ２０とゲートドライバ２２とを含む。
【００４９】
通信回路２１は、コントローラ１０からの指示信号を受信して制御ＩＣ２０に出力する。通信回路２１は、例えば、アンテナと、同調回路と、検波器とを含む。
【００５０】
指示信号は、例えば、同期信号と、変調符号の符号情報とを含む。同期信号は、例えば、変調を開始させるトリガー信号であってもよいし、変調を終了させるトリガー信号であってもよい。あるいは、同期信号は、例えば、変調を開始すべき時刻を示す時刻情報であってもよいし、変調を終了すべき時刻を示す時刻情報であってもよい。これらのトリガー信号及び時刻情報は、本開示における「タイミング情報」の例である。
【００５１】
制御ＩＣ２０は、指示信号に基づいて変調符号を生成し、この変調符号に応じた制御信号をゲートドライバ２２に生成させる。制御ＩＣ２０は、プロセッサを含む。制御ＩＣ２０は、例えばマイコンである。
【００５２】
ゲートドライバ２２は、制御信号をＨブリッジ回路２３に出力し、これにより、Ｈブリッジ回路２３に符号変調動作を実行させる。
【００５３】
符号変調器２は、発電機１に接続される入力端子Ｔ１、Ｔ２と、伝送路３に接続される出力端子Ｔ３、Ｔ４とを有する。
【００５４】
図６は、符号復調器４の構成例を示す。
【００５５】
図６において、符号復調器４は、通信回路３１と、制御回路３５と、Ｈブリッジ回路３３とを備える。制御回路３５は、例えば、制御ＩＣ３０とゲートドライバ３２とを含む。
【００５６】
通信回路３１は、コントローラ１０から指示信号を受信して制御ＩＣ３０に出力する。通信回路３１は、例えば、アンテナと、同調回路と、検波器とを含む。
【００５７】
指示信号は、例えば、同期信号と、復調符号の符号情報とを含む。同期信号は、例えば、復調を開始させるトリガー信号であってもよいし、復調を終了させるトリガー信号であってもよい。あるいは、同期信号は、例えば、復調を開始すべき時刻を示す時刻情報であってもよいし、復調を終了すべき時刻を示す時刻情報であってもよい。これらのトリガー信号及び時刻情報は、本開示における「タイミング情報」の例である。
【００５８】
制御ＩＣ３０は、指示信号に基づいて復調符号を生成し、この復調符号に応じた制御信号をゲートドライバ３２に生成させる。制御ＩＣ３０は、プロセッサを含み、例えばマイコンである。
【００５９】
ゲートドライバ３２は、制御信号をＨブリッジ回路３３に出力し、これにより、Ｈブリッジ回路３３に符号復調動作を実行させる。
【００６０】
符号復調器４は、伝送路３に接続される入力端子Ｔ１１、Ｔ１２と、負荷５に接続される出力端子Ｔ１３、Ｔ１４とを有する。
【００６１】
図１において、コントローラ１０は、伝送路３とは異なる経路で、符号変調器２及び符号復調器４に制御信号を送信している。しかし、コントローラ１０は、伝送路３を介して、符号変調器２及び符号復調器４に制御信号を送信してもよい。この場合、制御信号は、例えば、符号変調電力と多重化されて伝送されうる。これにより、例えば、コントローラ１０から符号変調器２及び符号復調器４への通信経路が削減され、コストが低減されうる。
【００６２】
図７は、符号変調器２における制御回路２５及びＨブリッジ回路２３、並びに、符号復調器４における制御回路３５及びＨブリッジ回路３３の構成例を示す。
【００６３】
図７において、Ｈブリッジ回路２３は、フルブリッジ接続された４個のスイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４を備える。例えば、スイッチ回路ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３、及びＳＳ４は、それぞれ、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳ４を含む。
【００６４】
図７において、Ｈブリッジ回路３３は、フルブリッジ接続された４個のスイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４を備える。例えば、スイッチ回路ＳＳ１１、ＳＳ１２、ＳＳ１３、及びＳＳ１４は、それぞれ、スイッチＳ１１、Ｓ１２、Ｓ１３、及びＳ１４を含む。
【００６５】
スイッチＳ１〜Ｓ４及びＳ１１〜Ｓ１４のそれぞれは、例えば、双方向スイッチであってもよく、ＭＯＳトランジスタであってもよい。
【００６６】
制御回路２５は、所定の符号系列ｍ１、ｍ２を生成する。制御回路２５は、符号系列ｍ１をスイッチＳ１、Ｓ４に制御信号として出力し、符号系列ｍ２をスイッチＳ２、Ｓ３に制御信号として出力する。
【００６７】
例えば、スイッチＳ１〜Ｓ４は、“１”を示す信号が入力されている間、オン状態となり、“０”を示す信号が入力されている間、オフ状態となる。スイッチＳ１がオン状態のとき、端子Ｔ１から端子Ｔ３に電流が流れる。スイッチＳ３がオン状態のとき、端子Ｔ１から端子Ｔ４に電流が流れる。スイッチＳ２がオン状態のとき、端子Ｔ３から端子Ｔ２に電流が流れる。スイッチ素子Ｓ４がオン状態のとき、端子Ｔ４から端子Ｔ２に電流が流れる。
【００６８】
制御回路３５は、所定の符号系列ｄ１、ｄ２を生成する。制御回路３５は、符号系列ｄ１をスイッチＳ１２、Ｓ１３に制御信号として出力し、符号系列ｄ２をスイッチＳ１１、Ｓ１４に制御信号として出力する。
【００６９】
例えば、スイッチＳ１１〜Ｓ１４は、“１”を示す信号が入力されている間、オン状態となり、“０”を示す信号が入力されている間、オフ状態となる。スイッチＳ１１がオン状態のとき、端子Ｔ１２から端子Ｔ１３に電流が流れる。スイッチＳ１３がオン状態のとき、端子Ｔ１１から端子Ｔ１３に電流が流れる。スイッチＳ１２がオン状態のとき、端子Ｔ１４から端子Ｔ１２に電流が流れる。スイッチＳ１４がオン状態のとき、端子Ｔ１４から端子Ｔ１１に電流が流れる。
【００７０】
図７において、実線矢印で示される方向に流れる電流は、正の電流と見なされる。図７において、符号変調器２と符号復調器４は、電流の流れる向きが互いに反対である点を除き、対称な構造を有する。
【００７１】
［５．動作］
［５−１．制御信号］
表１は、符号変調器２のスイッチＳ１〜Ｓ４に入力される制御信号ｍ１、ｍ２の符号系列の例と、符号復調器４のスイッチＳ１１〜Ｓ１４に入力される制御信号ｄ１、ｄ２の符号系列の例を示す。
【００７２】
【表１】
2017056359.tif 000006
【００７３】
この例において、制御信号ｍ１の符号系列と、制御信号ｄ１の符号系列は、同じ符号系列ｃ１ａであり、制御信号ｍ２の符号系列と、制御信号ｄ２の符号系列は、同じ符号系列ｃ１ｂである。符号系列ｃ１ｂは、符号系列ｃ１ａの全ビットをビット反転したものである。
【００７４】
［５−２．符号変調器の動作］
符号変調器２の動作について説明する。
【００７５】
制御信号ｍ１が“１”であって、かつ、制御信号ｍ２が“０”のとき、スイッチＳ１、Ｓ４はオン状態であり、かつ、スイッチＳ２、Ｓ３はオフ状態である。このとき、符号変調器２に入力された正の発電電流Ｉ１は、図７の実線矢印の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に正の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“１”で符号変調される。
【００７６】
一方、制御信号ｍ１が“０”であって、かつ、制御信号ｍ２が“１”のとき、スイッチＳ１、Ｓ４はオフ状態であり、かつ、スイッチＳ２、Ｓ３はオン状態である。このとき、符号変調器２に入力された正の発電電流Ｉ１は、図７の点線矢印の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に負の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“−１”で符号変調される。
【００７７】
なお、表１の制御信号ｍ１、ｍ２に基づく一連のスイッチ動作は、発電電流Ｉ１を下記の変調符号Ｍａで符号変調する操作に相当する。
【００７８】
【数４】
2017056359.tif 000007
【００７９】
したがって、符号変調器２は、発電電流Ｉ１を変調符号Ｍａで符号変調し、交流の変調電流Ｉ２を、端子Ｔ３、Ｔ４を介して伝送路３に出力する。
【００８０】
［５−３．符号変調器の動作］
符号復調器４の動作について説明する。
【００８１】
制御信号ｄ１、ｄ２は、制御信号ｍ１、ｍ２と同期している。したがって、正の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ１は“１”であって、かつ、制御信号ｄ２は“０”である。このとき、スイッチＳ１３、Ｓ１２はオン状態であって、かつ、スイッチＳ１１、Ｓ１４はオフ状態である。そのため、正の変調電流Ｉ２は、図７実線矢印の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に正の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“１”で符号復調される。
【００８２】
一方、負の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ１は“０”であって、かつ、制御信号ｄ２は“１”である。このとき、スイッチＳ１１、Ｓ１４はオン状態であって、かつ、スイッチＳ１２、Ｓ１３はオフ状態である。そのため、負の変調電流Ｉ２は、図７の実線矢印の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に正の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“−１”で符号復調される。
【００８３】
なお、表１の制御信号ｄ１、ｄ２に基づく一連のスイッチ動作は、変調電流Ｉ２を下記の復調符号Ｄａで符号復調する操作に相当する。
【００８４】
【数５】
2017056359.tif 000008
【００８５】
したがって、符号復調器４は、変調電流Ｉ２を復調符号Ｄａで符号復調し、正の復調電流Ｉ３を端子Ｔ１３、Ｔ１４を介して出力する。
【００８６】
［５−４．制御信号の他の例］
表２は、制御信号ｍ１、ｍ２、ｄ１、ｄ２の符号系列の他の例を示す。
【００８７】
【表２】
2017056359.tif 000009
【００８８】
表１に示される制御信号ｍ１、ｍ２の符号系列は、“１”の数と“０”の数が等しくない。そのため、変調符号Ｍａの符号系列は、“１”の数と“−１”の数が等しくない。このような場合、変調電流Ｉ２の平均は０とならず、変調電流Ｉ２はわずかに直流成分を含んだ交流となる。
【００８９】
一方、表２において、制御信号ｍ１、ｄ１は、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂが縦続に連結された符号系列［ｃ１ａ  ｃ１ｂ］を有し、制御信号ｍ２、ｄ２は、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ１ａが縦続に連結された符号系列［ｃ１ｂ  ｃ１ａ］を有する。上述の通り、符号系列ｃ１ｂは、符号系列ｃ１ａの全ビットをビット反転させたものであるため、これらが連結された符号系列では、“１”の数と“０”の数とが等しくなる。これにより、変調電流Ｉ２は、直流成分を含まない交流となり、伝送効率がより高まる。なお、表２に示される制御信号ｍ１、ｍ２は、上記の変調符号Ｍ１に対応しており、制御信号ｄ１、ｄ２は、上記の復調符号Ｄ１に対応している。
【００９０】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る電力伝送システムは、発電電力が交流であることを除き、第１の実施の形態で説明された電力伝送システム１００と同じである。以下では、第２の実施形態のうち、第１の実施形態と異なる点について説明される。
【００９１】
［１．交流電力の符号変復調］
図８Ａ−８Ｃは、それぞれ、発電電流Ｉ１、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３の波形の例を示す。
【００９２】
図８Ａに示される発電電流Ｉ１は、周波数５ｋＨｚの矩形波形を有する交流であった。図８Ｂに示される変調電流Ｉ２は、発電電流Ｉ１に変調符号Ｍ１を乗算することによって得られた。図８Ｂに示される変調電流Ｉ２は、交流であった。図８Ｃに示される復調電流Ｉ３は、変調電流Ｉ２に復調符号Ｄ１を乗算することによって得られた。変調符号Ｍ１及び復調符号Ｄ１は、第１の実施形態で説明されたものと同じであった。図８Ｃに示されるように、符号変調と符号復調によって、発電電流Ｉ１と同等の交流電流が、復調電流Ｉ３として復元された。
【００９３】
したがって、発電電力が交流電力の場合にも、発電電力が直流電力である場合と同様に、高い伝送効率で電力が伝送されうる。
【００９４】
［２．符号変調器と符号復調器］
図９は、第２実施形態に係る符号変調器２における制御回路２５Ａ及びＨブリッジ回路２３Ａの構成例を示す。図９に示される回路は、図７に示される回路に対して、以下の点が異なる。
（１）図７に示されるスイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４の代わりに、双方向スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４が設けられている。
（２）図７に示される制御回路２５の代わりに、制御回路２５Ａが設けられている。制御回路２５Ａは、符号系列ｍ１〜ｍ４をＨブリッジ回路２３Ａに制御信号として出力する。
【００９５】
スイッチ回路ＳＳ２１は、図７に示されるようなスイッチＳ１に加えて、スイッチＳ１と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ２１を含む。スイッチＳ２１は、制御信号ｍ３に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ２２は、図７に示されるようなスイッチＳ２に加えて、スイッチＳ２と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ２２を含む。スイッチＳ２２は、制御信号ｍ４に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ２３は、図７に示されるようなスイッチＳ３に加えて、スイッチＳ３と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ２３を含む。スイッチＳ２３は、制御信号ｍ４に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ２４は、図７に示されるようなスイッチＳ４に加えて、スイッチＳ４と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ２４を含む。スイッチＳ２４は、制御信号ｍ３に応答してオンオフされる。
【００９６】
スイッチＳ２１〜Ｓ２４は、例えば、ＭＯＳトランジスタである。
【００９７】
図１０は、第２実施形態に係る符号復調器４における制御回路３５Ａ及びＨブリッジ回路３３Ａの構成例を示す。図１０に示される回路は、図７に示される回路に対して、以下の点が異なる。
（１）図７に示されるスイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４の代わりに、双方向スイッチ回路ＳＳ３１〜ＳＳ３４が設けられている。
（２）図７に示される制御回路３５の代わりに、制御回路３５Ａが設けられている。制御回路３５Ａは、符号系列ｄ１〜ｄ４をＨブリッジ回路３３Ａに制御信号として出力する。
【００９８】
スイッチ回路ＳＳ３１は、図７に示されるようなスイッチＳ１１に加えて、スイッチＳ１１と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ３１を含む。スイッチＳ３１は、制御信号ｍ４に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ３２は、図７に示されるようなスイッチＳ１２に加えて、スイッチＳ１２と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ３２を含む。スイッチＳ３２は、制御信号ｄ３に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ３３は、図７に示されるようなスイッチＳ１３に加えて、スイッチＳ１３と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ３３を含む。スイッチＳ３３は、制御信号ｄ３に応答してオンオフされる。スイッチ回路ＳＳ３４は、図７に示されるようなスイッチＳ１４に加えて、スイッチＳ１４と逆方向かつ並列に接続されたスイッチＳ３４を含む。スイッチＳ３４は、制御信号ｄ４に応答してオンオフされる。
【００９９】
スイッチＳ３１〜Ｓ３４は、例えば、ＭＯＳトランジスタである。
【０１００】
［３．動作］
［３−１．制御信号］
表３は、符号変調器２のスイッチＳ１〜Ｓ４、Ｓ２１〜Ｓ２４に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列の例と、符号復調器４のスイッチＳ１１〜Ｓ１４、Ｓ３１〜Ｓ３４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列の例を示す。
【０１０１】
【表３】
2017056359.tif 000010
【０１０２】
この例において、制御信号ｍ１、ｍ２、ｍ３、及びｍ４の符号系列は、それぞれ、制御信号ｄ１、ｄ２、ｄ３、及びｄ４の符号系列と同一である。表３において、符号系列ｃ１ｂは、符号系列ｃ１ａの全ビットをビット反転させたものであり、符号系列ｃ０は、全ビットが“０”の符号系列である。符号系列ｃ１ａ、ｃ１ｂ、ｃ０の時間幅は、交流の発電電流Ｉ１の半周期と一致している。
【０１０３】
［３−２．符号変調器の動作］
符号変調器２の動作について説明する。ここでは、発電電流Ｉ１が、第１半周期（すなわち、１周期の前半部分）において正となり、第２半周期（すなわち、１周期の後半部分）において負となる場合を想定する。
【０１０４】
［３−２−１．第１半周期における符号変調器の動作］
第１半周期において、スイッチＳ１〜Ｓ４は制御信号ｍ１、ｍ２によってオンオフされ、スイッチＳ２１〜Ｓ２４はオフ状態に維持される。
【０１０５】
制御信号ｍ１が“１”であって、かつ、制御信号ｍ２が“０”のとき、スイッチＳ１、Ｓ４はオン状態であり、スイッチＳ２、Ｓ３がオフ状態である。このとき、正の発電電流Ｉ１は、図９の矢印Ａ１の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に正の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“１”で符号変調される。
【０１０６】
一方、制御信号ｍ１が“０”であって、かつ、制御信号ｍ２が“１”のとき、スイッチＳ１、Ｓ４はオフ状態であり、かつ、スイッチＳ２、Ｓ３はオン状態である。このとき、正の発電電流Ｉ１は、図９の矢印Ａ２の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に負の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“−１”で符号変調される。
【０１０７】
したがって、符号変調器２は、第１半周期において、端子Ｔ３、Ｔ４を介して伝送路３に交流の変調電流Ｉ２を出力する。
【０１０８】
［３−２−２．第２半周期における符号変調器の動作］
第２半周期において、スイッチＳ１〜Ｓ４はオフ状態に維持され、スイッチＳ２１〜Ｓ２４が制御信号ｍ３、ｍ４によってオンオフされる。
【０１０９】
制御信号ｍ３が“１”であって、かつ、制御信号ｍ４が“０”のとき、スイッチＳ２１、Ｓ２４はオン状態であり、かつ、スイッチＳ２２、Ｓ２４はオフ状態である。このとき、符号変調器２に入力された負の発電電流Ｉ１は、図９の矢印Ｂ１の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に負の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“１”で符号変調される。
【０１１０】
一方、制御信号ｍ３が“０”であって、かつ、制御信号ｍ４が“１”のとき、スイッチＳ２１、Ｓ２４はオフ状態であり、かつ、スイッチＳ２２、Ｓ２３はオン状態である。このとき、符号変調器２に入力された負の発電電流Ｉ１は、図９の矢印Ｂ２の方向に流れ、これにより、端子Ｔ３、Ｔ４に正の変調電流Ｉ２が流れる。すなわち、発電電流Ｉ１は“−１”で符号変調される。
【０１１１】
したがって、符号変調器２は、第２半周期においても、端子Ｔ３、Ｔ４を介して伝送路３に交流の変調電流Ｉ２を出力する。
【０１１２】
［３−２−３．補足］
表２の制御信号ｍ１〜ｍ４に基づく一連のスイッチ動作は、発電電流Ｉ１を下記の変調符号Ｍｂで符号変調する操作に相当する。
【０１１３】
【数６】
2017056359.tif 000011
【０１１４】
変調符号Ｍｂにおいて、“１”の数は“−１”の数よりも多い。しかし、変調電流Ｉ２の平均は０となりうる。なぜなら、発電電流Ｉ１は第１半周期で正、第２半周期で負となり、かつ、変調符号Ｍｂの第１半周期の部分系列と第２半周期の部分系列は同一であるためである。
【０１１５】
［３−３．符号復調器の動作］
符号復調器４の動作について説明する。
【０１１６】
［３−３−１．第１半周期における符号復調器の動作］
第１半周期において、スイッチＳ１１〜Ｓ１４は制御信号ｄ１、ｄ２によってオンオフされ、スイッチＳ３１〜Ｓ３４はオフ状態に維持される。
【０１１７】
第１半周期において正の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ１は“１”であって、かつ、制御信号ｄ２は“０”である。このとき、スイッチＳ１２、Ｓ１３はオン状態であって、かつ、スイッチＳ１１、Ｓ１４はオフ状態である。そのため、正の変調電流Ｉ２は、図１０の矢印Ｃ１の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に正の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“１”で符号復調される。
【０１１８】
第１半周期において負の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ１は“０”であって、かつ、制御信号ｄ２は“１”である。このとき、スイッチ素子Ｓ１２、Ｓ１３はオフ状態であって、かつ、スイッチＳ１１、Ｓ１４はオン状態である。そのため、負の変調電流Ｉ２は、図１０の矢印Ｃ１の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に正の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“−１”で符号復調される。
【０１１９】
したがって、符号復調器４は、第１半周期の間、端子Ｔ１３、Ｔ１４を介して正の復調電流Ｉ３を出力する。
【０１２０】
［３−３−２．第１半周期における符号復調器の動作］
第２半周期において、スイッチＳ１１〜Ｓ１４はオフ状態に維持され、スイッチＳ３１〜Ｓ３４が制御信号ｄ３、ｄ４によってオンオフされる。
【０１２１】
第２半周期において正の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ３は“１”であって、かつ、制御信号ｄ４は“０”である。このとき、スイッチＳ３２、Ｓ３３はオン状態であり、かつ、スイッチＳ３１、Ｓ３４はオフ状態である。そのため、正の変調電流Ｉ２は、図１０の矢印Ｃ２の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に負の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“−１”で符号復調される。
【０１２２】
第２半周期において負の変調電流Ｉ２が符号復調器４に入力されるとき、制御信号ｄ３は“０”であって、かつ、制御信号ｄ４は“１”である。このとき、スイッチＳ３２、Ｓ３３はオフ状態であって、かつ、スイッチＳ３１、Ｓ３４はオン状態である。そのため、負の変調電流Ｉ２は、図１０の矢印Ｃ２の方向に流れ、これにより、端子Ｔ１３、Ｔ１４に負の復調電流Ｉ３が流れる。すなわち、変調電流Ｉ２は“１”で符号復調される。
【０１２３】
したがって、符号復調器４は、第２半周期の間、端子Ｔ１３、Ｔ１４を介して負の復調電流Ｉ３を出力する。言い換えると、符号復調器４は、復調電流Ｉ３は、第１半周期において正となり、第２半周期において負となるような交流を生成し、その波形は発電電流Ｉ１の波形と概ね一致する。
【０１２４】
［３−３−３．補足］
表２の制御信号ｄ１〜ｄ４に基づく一連のスイッチ動作は、変調電流Ｉ２を下記の復調符号Ｄｂで符号復調する操作に相当する。
【０１２５】
【数７】
2017056359.tif 000012
【０１２６】
［４．動作の変形例］
表４は、符号変調器２のスイッチＳ１〜Ｓ４、Ｓ２１〜Ｓ２４に入力される制御信号ｍ１〜ｍ４の符号系列の変形例と、符号復調器４のスイッチＳ１１〜Ｓ１４、Ｓ３１〜Ｓ３４に入力される制御信号ｄ１〜ｄ４の符号系列の変形例を示す。
【０１２７】
【表４】
2017056359.tif 000013
【０１２８】
表４に示される制御信号ｍ３、ｍ４、ｄ３、ｄ４は、スイッチＳ２１〜Ｓ２４、Ｓ３１〜Ｓ３４をオフ状態に維持する。これにより、図９に示されるＨブリッジ回路２３Ａ及び図１０に示されるＨブリッジ回路３３Ａは、それぞれ、図７に示されるＨブリッジ回路２３及び３３と同一の回路となる。
【０１２９】
加えて、表４に示される制御信号ｍ１、ｍ２、ｄ１、ｄ２は、表２に示される制御信号ｍ１、ｍ２、ｄ１、ｄ２と同一である。そのため、本実施形態に係る符号変調器２及び符号復調器４は、第１の実施形態で説明されたような直流電力の変復調を実現することができる。
【０１３０】
したがって、本実施形態に係る符号変調器及び符号復調器は、制御信号を変更することで、直流電力の変復調と、交流電力の変復調の両方に対応しうる。
【０１３１】
直流電力を生成する発電機１は、例えば、太陽光発電機であってもよい。交流電力を生成する発電機１は、例えば、タービンの回転を利用する発電機であってもよい。そのような発電機の例としては、火力発電機、水力発電機、風力発電機、原子力発電機、及び潮力発電機が挙げられる。
【０１３２】
［５．符号変調器と符号復調器の変形例］
図１１は、第２実施形態に係る符号変調器２におけるＨブリッジ回路２３Ｂの変形例を示す。図１１に示されるＨブリッジ回路２３Ｂは、図９に示される双方向スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４の代わりに、双方向スイッチ回路ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ２４Ａを備える。
【０１３３】
双方向スイッチ回路ＳＳ２１Ａは、スイッチＳ４１、スイッチＳ５１、ダイオードＤｉ１、及びダイオードＤｉ１１を含む。スイッチＳ４１及びスイッチＳ５１は直列に接続されている。ダイオードＤｉ１は、スイッチＳ４１に並列に接続されている。ダイオードＤｉ１１は、スイッチＳ５１に並列に接続されている。ダイオードＤｉ１は、端子Ｔ３から端子Ｔ１に電流を流す。ダイオードＤｉ１１は、端子Ｔ１から端子Ｔ３に電流を流す。双方向スイッチ回路ＳＳ２２Ａ〜ＳＳ２４Ａは、双方向スイッチ回路ＳＳ２１Ａと類似の構造を有するため、その説明が省略される。
【０１３４】
制御回路２５Ａは、制御信号ｍ１をスイッチＳ４１、Ｓ４４に出力し、制御信号ｍ２をスイッチＳ４２、４３に出力し、制御信号ｍ３をスイッチＳ５１、Ｓ５４に出力し、制御信号ｍ４をスイッチＳ５２、５３に出力する。制御信号ｍ１〜ｍ４は、例えば、表３に示されるものであってもよい。
【０１３５】
図１２は、第２実施形態に係る符号復調器４におけるＨブリッジ回路３３Ｂの変形例を示す。図１２に示されるＨブリッジ回路３３Ｂは、図１０に示される双方向スイッチ回路ＳＳ３１〜ＳＳ３４の代わりに、双方向スイッチ回路ＳＳ３１Ａ〜ＳＳ３４Ａを備える。
【０１３６】
双方向スイッチ回路ＳＳ３１Ａは、スイッチＳ６１、スイッチＳ７１、ダイオードＤｉ２１、及びダイオードＤｉ３１を含む。スイッチＳ６１及びスイッチＳ７１は直列に接続されている。ダイオードＤｉ２１は、スイッチＳ６１に並列に接続されている。ダイオードＤｉ３１は、スイッチＳ７１に並列に接続されている。ダイオードＤｉ２１は、端子Ｔ１３から端子Ｔ１２に電流を流す。ダイオードＤｉ３１は、端子Ｔ１２から端子Ｔ１３に電流を流す。双方向スイッチ回路ＳＳ３２Ａ〜ＳＳ３４Ａは、双方向スイッチ回路ＳＳ３１Ａと類似の構造を有するため、その説明が省略される。
【０１３７】
制御回路３５Ａは、制御信号ｄ１をスイッチＳ６２、Ｓ６３に出力し、制御信号ｄ２をスイッチＳ６１、６４に出力し、制御信号ｄ３をスイッチＳ７２、Ｓ７３に出力し、制御信号ｄ４をスイッチＳ７１、７４に出力する。制御信号ｄ１〜ｄ４は、例えば、表３に示されるものであってもよい。
【０１３８】
スイッチＳ４１〜Ｓ４４、Ｓ５１〜Ｓ５４、Ｓ６１〜Ｓ６４、Ｓ７１〜Ｓ７４は、例えばＭＯＳトランジスタであってもよい。その場合、ダイオードＤｉ１〜Ｄｉ４、Ｄｉ１１〜Ｄｉ１４、Ｄｉ２１〜Ｄｉ２４、Ｄｉ３１〜Ｄｉ３４は、例えば、ＭＯＳトランジスタのボディダイオードであってもよい。これにより、双方向スイッチ回路ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ２４Ａ、ＳＳ３１Ａ〜ＳＳ３４Ａが小型化されうる。
【０１３９】
（第３の実施形態）
［１．電力伝送システム］
図１３は、第３の実施形態に係る電力伝送システム２００の構成例を示す。
【０１４０】
図１３に示される電力伝送システム２００は、発電機１ａ、負荷５ｂ、スイッチＳＷ１、符号変復調器２Ａ、伝送路３、発電機１ｂ、負荷５ａ、スイッチＳＷ２、符号変復調器４Ａ、及び、コントローラ１０Ａを備える。
【０１４１】
発電機１ａは電力測定器１ｍａを備え、発電機１ｂは電力測定器１ｍｂを備える。負荷５ａは電力測定器５ｍａを備え、負荷５ｂは電力測定器５ｍｂを備える。
【０１４２】
発電機１ａ、１ｂは、例えば、第１の実施形態で説明された発電機１と同じである。負荷５ａ、５ｂは、例えば、第１の実施形態で説明された負荷５と同じである。
【０１４３】
スイッチＳＷ１は、符号変復調器２Ａを、発電機１ａ及び負荷５ｂのいずれか一方に接続させる。スイッチＳＷ２は、符号変復調器４Ａを、発電機１ｂ及び負荷５ａのいずれか一方に接続させる。
【０１４４】
符号変復調器２Ａ、４Ａは、双方向スイッチ回路を含む。符号変復調器２Ａは、例えば、図９に示されるＨブリッジ回路２３Ａを備えてもよい。符号変復調器４Ａは、例えば、図１０に示されるＨブリッジ回路３３Ａを備えてもよい。図９に示される回路の構造と図１０に示される回路の構造とが対称であることから分かるように、図９に示されるＨブリッジ回路２３Ａは、端子Ｔ３、Ｔ４から入力された変調電力を符号復調することができ、図１０に示されるＨブリッジ回路３３Ａは、端子Ｔ１３、Ｔ１４から入力された発電電力を符号変調することができる。
【０１４５】
コントローラ１０Ａは、電力測定器１ｍａ、１ｍｂ、５ｍａ、５ｍｂから電力量の情報を取得する。コントローラ１０Ａは、この情報に基づいて、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を制御する。コントローラ１０Ａは、符号変復調器２Ａ、４Ａの一方を符号変調器として動作させ、他方を符号復調器として動作させる。
【０１４６】
［２．動作］
電力伝送システム２００の動作について説明する。
【０１４７】
第１のモードにおいて、コントローラ１０Ａは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を接点ａに接続させ、符号変復調器２Ａを符号変調器として動作させ、符号変復調器４Ａを符号復調器として動作させる。これにより、発電機１ａは、符号変復調器２Ａに電力を送電する。符号変復調器２Ａは、この電力を符号変調して、変調電力を伝送路３を介して符号変復調器４Ａに伝送する。符号変復調器４Ａは、変調電力を符号復調し、復調電力を負荷５ａに供給する。
【０１４８】
第２のモードにおいて、コントローラ１０Ａは、スイッチＳＷ１、ＳＷ２を接点ｂに接続させ、符号変復調器２Ａを符号復調器として動作させ、符号変復調器４Ａを符号変調器として動作させる。これにより、発電機１ｂは、符号変復調器４Ａに電力を送電する。符号変復調器４Ａは、この電力を符号変調して、変調電力を伝送路３を介して符号変復調器２Ａに伝送する。符号変復調器２Ａは、変調電力を符号復調し、復調電力を負荷５ｂに供給する。
【０１４９】
このように、電力伝送システム２００は、双方向の電力伝送を実現できる。そのため、状況に応じて、余剰電力を有する機器から、電力を必要とする機器へ、電力を効率よく伝送することができる。したがって、電力伝送システム全体のエネルギー効率が向上しうる。電力を伝送する方向は、例えば、時分割で任意に選択されうる。
【０１５０】
［３．電力伝送システムの変形例］
図１４は、第３の実施形態の変形例に係る電力伝送システム３００の構成を示す。図１４に示される電力伝送システム３００は、図１３に示される電力伝送システム２００に対して、以下の点が異なる。
（１）発電機１ａ、負荷５ｂ、及びスイッチＳＷ１の代わりに、回転機６が設けられており、発電機１ｂ、負荷５ａ、及びスイッチＳＷ２の代わりに、回転機７が設けられている。
（２）回転機６及び７は、それぞれ、電力測定器６ｍ及び７ｍを備える。コントローラ１０Ａは、電力測定器６ｍ、７ｍから電力量の情報を取得し、これに基づいて、符号変復調器２Ａ、４Ａの動作を制御する。
【０１５１】
回転機６が発電機として動作し、かつ、回転機７が電動機として動作するとき、符号変復調器２Ａは符号変調器として動作し、かつ、符号変復調器４Ａは符号復調器として動作する。一方、回転機７が発電機として動作し、かつ、回転機６が電動機として動作するとき、符号変復調器４Ａは符号変調器として動作し、符号変復調器２Ａは符号復調器として動作する。
【０１５２】
なお、回転機６又は７の代わりに、例えば、負荷回路が設けられてもよい。
【０１５３】
（第４の実施形態）
［１．電力伝送システム］
図１５は、第４の実施形態に係る電力伝送システム４００の構成例を示す。
【０１５４】
電力伝送システム４００は、発電機１ａ、１ｂ、符号変調器２ａ、２ｂ、伝送路３、符号復調器４ａ、４ｂ、負荷５ａ、５ｂ、及び、コントローラ１０Ｂを備える。
【０１５５】
電力伝送システム４００は、発電機１ａ、１ｂ、符号変調器２ａ、２ｂ、伝送路３、符号復調器４ａ、４ｂ、負荷５ａ、５ｂ、コントローラ１０Ｂを備える。
【０１５６】
図１５に示される例において、電力伝送システム４００は、２つの発電機１ａ、１ｂと２つの負荷５ａ、５ｂを有するが、発電機の数および負荷の数は、これに限られるものではない。電力伝送システムは、３つ以上の複数の発電機と３つ以上の複数の負荷を備えてもよい。
【０１５７】
コントローラ１０Ｂは、発電機１ａ、１ｂの発電量の情報を電力測定器１ｍａ、１ｍｂから取得し、負荷５ａ、５ｂの電力使用量の情報を電力測定器５ｍａ、５ｍｂから取得する。コントローラ１０Ｂはこれらの情報に基づいて、符号変調器２ａ、２ｂと、符号復調器４ａ、４ｂを制御する。例えば、コントローラ１０Ｂは、符号変調器２ａ、２ｂ、符号復調器４ａ、４ｂに、指示信号を送る。これらの指示信号は、符号変調器２ａ、２ｂ、および符号復調器４ａ、４ｂが同期動作するための同期信号を含む。これにより、電力の変調及び復調を正確に同期させることができる。符号変調器２ａ、２ｂへの指示信号は、変調符号に関する符号情報を含み、符号復調器４ａ、４ｂへの指示信号は、復調符号に関する符号情報を含む。
【０１５８】
例えば、コントローラ１０Ｂは、符号変調器２ａ、２ｂ及び／又は符号復調器４ａ、４ｂにおける瞬時電力の情報を取得してもよい。コントローラ１０Ｂは、これらの瞬時電力の情報と、変調符号及び／又は復調符号とを照らし合わせてもよい。これにより、どれだけの電力がどのルートで伝送されたのかが把握されうる。例えば、発電機毎に発電コストが異なる場合や、電力伝送ルートによって送電効率が異なる場合に、発電機や電力伝送ルートに応じた電力供給が実現されうる。また、取得された情報に応じて、発電機や電力伝送ルートに応じた電気料金が算出されてもよい。
【０１５９】
符号変調器２ａは、指示信号に基づいて、発電機１ａで発電された電力を符号変調し、変調電力を伝送路３に出力する。符号変調器２ｂは、指示信号に基づいて、発電機１ｂで発電された電力を符号変調し、変調電力を伝送路３に出力する。符号変調器２ａおよび２ｂから出力された複数の変調電力は、合成された後、伝送路３を介して、符号復調器４ａおよび４ｂに伝送される。符号復調器４ａは、指示信号に基づいて、符号変調器２ａによって符号変調された電力を符号復調し、復調電力を負荷５ａに出力する。符号復調器４ｂは、指示信号に基づいて、符号変調器２ｂによって符号変調された電力を符号復調し、復調電力を負荷５ｂに出力する。
【０１６０】
これにより、発電機１ａから負荷５ａへの電力伝送と、発電機１ｂから負荷５ｂへの電力伝送とが、共通の伝送路３を介して、同時かつ独立して実行される。
【０１６１】
複数の異なる電力が共通の伝送路３を介して伝送されるため、伝送路３を簡素化することができる。例えば、伝送路３がケーブルである場合、ケーブルの本数を減らすことができる。
【０１６２】
複数の変調電力が合成されて同時に伝送されるため、例えば、複数系統の電力を時分割で伝送する方式に較べて、伝送時間を短縮できる。また、符号変復調方式によれば、各電力は独立して伝送されるため、他の電力伝送に影響を与えることなく、電力伝送を行うことができる。
【０１６３】
符号変調器２ａ、２ｂのそれぞれは、任意の変調符号を用いて符号変調を実行することができる。同様に、符号復調器４ａ、４ｂのそれぞれは、任意の復調符号を用いて符号復調を実行することができる。そのため、変調符号および復調符号の任意の組み合わせに応じて、符号変調器と符号復調器の間のペアリングを柔軟に変更することができる。例えば、図１５において、発電機１ａから負荷５ｂへの電力伝送と、発電機１ｂから負荷５ａへの電力伝送とが同時に実行されてもよい。また、ペアリングのパターン数が増大しても、回路規模の大型化は抑制される。そのため、小型化の装置で電力電送が実現されうる。
【０１６４】
［２．複数の電力の符号変復調］
［２−１．波形］
図１６Ａ−１６Ｄは、それぞれ、図１５に示される発電電流Ｉ１１、発電電流Ｉ１２、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３１、復調電流Ｉ３２の波形の例を示す。ここで、変調電流Ｉ２は、符号変調器２ａから出力された変調電流と、符号変調器２ａから出力された変調電流との合成電流に相当する。
【０１６５】
この測定において、符号変調器２ａ、２ｂのそれぞれは、図９に示される構成を有しており、符号復調器４ａ、４ｂのそれぞれは、図１０に示される構成を有していた。符号変調器２ａ、２ｂ、および符号復調器４ａ、４ｂにおける制御信号については後述する。
【０１６６】
図１６Ａに示される発電電流Ｉ１１は１００ｍＡの直流であり、図１６Ｂに示される発電電流Ｉ１２は５０ｍＡの直流であった。図１６Ｃに示される変調電流Ｉ２は、−１５０ｍＡから１５０ｍＡまでの範囲内で変動する交流であった。図１６Ｄに示される復調電流Ｉ３１は１００ｍＡの直流であり、図１６Ｅに示される復調電流Ｉ３２は５０ｍＡの直流であった。
【０１６７】
図１６Ａと図１６Ｄの比較から、発電機１ａで発電された発電電流Ｉ１１が、負荷５ａに伝送されたことが分かる。図１６Ｂと図１６Ｅの比較から、発電機１ｂで発電された発電電流Ｉ１２が負荷５ｂに伝送されたことが分かる。
【０１６８】
［２−２．制御信号］
符号変調器２ａのスイッチＳ１〜Ｓ４、Ｓ２１〜Ｓ２２に入力された制御信号ｍ１〜ｍ４、並びに、符号復調器４ａのスイッチＳ１１〜Ｓ１４、Ｓ３１〜Ｓ３４に入力された制御信号ｄ１〜ｄ４は、上記の表４に示される符号系列を有していた。
【０１６９】
符号変調器２ｂのスイッチＳ１〜Ｓ４、Ｓ２１〜Ｓ２２に入力された制御信号ｍ１〜ｍ４、並びに、符号復調器４ｂのスイッチＳ１１〜Ｓ１４、Ｓ３１〜Ｓ３４に入力された制御信号ｄ１〜ｄ４は、下記の表５に示される符号系列を有していた。
【０１７０】
【表５】
2017056359.tif 000014
【０１７１】
符号変調器２ａ及び符号復調器４ａの動作は、上記で説明されているため、省略される。また、符号変調器２ｂ及び符号復調器４ｂの動作は、制御信号が異なることを除いて、上記の説明と同様であるため、省略される。
【０１７２】
表４及び表５に示されるように、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ２ａは互いに異なり、かつ、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ２ｂは互いに異なっていた。符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ２ａは互いに直交し、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ２ｂは互いに直交していた。具体的には、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ２ａは、互いに異なる７ビットの直交Ｇｏｌｄ系列であり、かつ、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ２ｂは互いに異なる７ビットの直交Ｇｏｌｄ系列であった。これらの直交符号系列を制御信号に用いることにより、図１６Ａ〜１６Ｅに示されるように、符号変調器２ａで生成された変調電流成分が符号復調器４ａで符号復調され、符号変調器２ｂで生成された変調電流成分が符号復調器４ｂで符号復調された。これにより、発電電流Ｉ１１及びＩ１２が、それぞれ、負荷５ａと５ｂに対して独立して伝送された。
【０１７３】
符号変調器２ａが表４の制御信号ｍ１〜ｍ４に基づいて行った一連のスイッチ動作は、発電電流Ｉ１１を上記の変調符号Ｍ１で符号変調する操作に相当する。符号復調器４ａが表４の制御信号ｄ１〜ｄ４に基づいて行った一連のスイッチ動作は、変調電流Ｉ２を上記の復調符号Ｄ１で符号変調する操作に相当する。符号変調器２ｂが表５の制御信号ｍ１〜ｍ４に基づいて行った一連のスイッチ動作は、発電電流Ｉ１２を下記の変調符号Ｍ２で符号変調する操作に相当する。符号復調器４ｂが表５の制御信号ｄ１〜ｄ４に基づいて行った一連のスイッチ動作は、変調電流Ｉ２を下記の復調符号Ｄ２で符号変調する操作に相当する。
【０１７４】
【数８】
2017056359.tif 000015
【０１７５】
【数９】
2017056359.tif 000016
【０１７６】
ここで、変調符号Ｍ１の符号系列の前半部分と、変調符号Ｍ２の符号系列の前半部分は、互いに直交する直交Ｇｏｌｄ系列となっている。変調符号Ｍ１の符号系列の後半部分と、変調符号Ｍ２の符号系列の後半部分は、互いに直交する直交Ｇｏｌｄ系列となっている。復調符号Ｄ１の符号系列の前半部分と、復調符号Ｄ２の符号系列の前半部分は、互いに直交する直交Ｇｏｌｄ系列となっている。復調符号Ｄ１の符号系列の後半部分と、復調符号Ｄ２の符号系列の後半部分は、互いに直交する直交Ｇｏｌｄ系列となっている。
【０１７７】
したがって、図１６Ａ〜１６Ｅの結果は、次の効果を示している。
（Ａ）変調符号が直交符号を含むことによって、複数の変調電力を共通の伝送路で同時に伝送することができる。
（Ｂ）復調符号が直交符号を含むことにより、共通の伝送路で同時に伝送された複数の変調電力を、適切に分離することができる。
【０１７８】
以上により、電力伝送システム４００は、複数の符号変調器にそれぞれ接続された複数の機器と、複数の符号復調器にそれぞれ接続された複数の機器との間で電力を融通することができる。
【０１７９】
［２−４．種々の変形例］
［２−４−１．複数の交流電力の符号変復調］
第１変形例では、電力伝送システム４００は、複数の交流電力を符号変復調して伝送することができた。
【０１８０】
第１変形例において、符号変調器２ａ及び符号復調器４ａの制御信号は、上記の表３に示される符号系列を有しており、かつ、符号変調器２ｂ及び符号復調器４ｂの制御信号は、下記の表６に示される符号系列を有していた。
【０１８１】
【表６】
2017056359.tif 000017
【０１８２】
図１７Ａ〜１７Ｄは、それぞれ、第１変形例に係る発電電流Ｉ１１、発電電流Ｉ１２、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３１、復調電流Ｉ３２の波形の例を示す。
【０１８３】
図１７Ａ〜１７Ｄから明らかなように、電力伝送システム４００は、複数の交流電力を、同時に、かつ、独立して、伝送することができる。
【０１８４】
［２−４−２．直流電力と交流電力の符号変復調］
第２変形例では、電力伝送システム４００は、直流電力と交流電力とを符号変復調して伝送することができた。
【０１８５】
第２変形例において、符号変調器２ａ及び符号復調器４ａの制御信号は、上記の表４に示される符号系列を有しており、かつ、符号変調器２ｂ及び符号復調器４ｂの制御信号は、上記の表６に示される符号系列を有していた。
【０１８６】
図１８Ａ〜１８Ｄは、それぞれ、第２変形例に係る発電電流Ｉ１１、発電電流Ｉ１２、変調電流Ｉ２、復調電流Ｉ３１、復調電流Ｉ３２の波形の例を示す。
【０１８７】
図１８Ａ〜１８Ｄから明らかなように、電力伝送システム４００は、直流電力と交流電力を、同時に、かつ、独立して伝送することができる。
【０１８８】
［２−４−３．ＤＣ−ＡＣ変換を含む符号変復調］
第３変形例では、２つの直流が２つの符号変調電流に符号変調され、その後、一方の符号変調電流が直流に符号復調され、他方の符号変調電流が所定の交流に変換された。
【０１８９】
第３変形例において、符号変調器２ａに入力される制御信号ｍ１〜ｍ４、並びに、符号復調器４ａに入力される制御信号ｄ１〜ｄ４は、上記の表４に示される符号系列を有していた。符号変調器２ｂに入力される制御信号ｍ１〜ｍ４は、上記の表５に示される符号系列を有していた。符号復調器４ｂに入力される制御信号ｄ１〜ｄ４は、上記の表６に示される符号系列を有していた。
【０１９０】
発電電流Ｉ１１、発電電流Ｉ１２及び変調電流Ｉ２の波形は、それぞれ、図１６Ａ−１６Ｃに示される波形と同様であった。図１９Ａ及び１９Ｂは、それぞれ、復調電流Ｉ３１及び変換電流Ｉ３２の波形を示す。
【０１９１】
図１６Ａと図１９Ａの比較から、発電機１ａで発電された直流Ｉ１１が、符号変復調を経て、負荷５ａに伝送されたことが分かる。図１６Ｂと図１６Ｂの比較から、発電機１ｂで発電された直流Ｉ１２が、符号変調と所定の変換を経て、交流Ｉ３２として負荷５ｂに伝送されたことが分かる。
【０１９２】
なお、本変形例において、符号復調器４ｂにおける一連のスイッチ動作は、変調符号Ｍ２で変調された変調電流を、その変調符号Ｍ２に基づいて生成された下記の変換符号Ｄｃで変換する操作に相当する。
【０１９３】
【数１０】
2017056359.tif 000018
【０１９４】
変換符号Ｄｃの第１半周期の符号系列は、上記の復調符号Ｄ２の第１半周期の符号系列と同じであり、変換符号Ｄｃの第２半周期の符号系列は、上記の復調符号Ｄ２の第２半周期の符号系列の各ビットを正負反転させたものに相当する。そのため、この変換符号Ｄｃは、変調電流Ｉ２を符号復調して、さらに、その正負を反転させる操作を、一度の変換動作で実現させうる。これにより、符号復調器４ｂは、変調電流Ｉ２から交流電流Ｉ３２を生成することができる。
【０１９５】
以上により、電力伝送システム４００は、複数の直流電力を、同時に、かつ、独立して伝送することができる。加えて、伝送された変調電力を、所望の交流電力に変換することができる。
【０１９６】
［２−４−４．ＡＣ−ＤＣ変換を含む符号変復調］
第４変形例では、２つの交流が２つの符号変調電流に符号変調され、その後、一方の符号変調電流が所定の直流に変換され、他方の符号変調電流が符号復調された。
【０１９７】
第４変形例において、符号変調器２ａに入力される制御信号ｍ１〜ｍ４は、上記の表３に示される符号系列を有していた。符号復調器４ａに入力される制御信号ｄ１〜ｄ４は、上記の表４に示される符号系列を有していた。符号変調器２ｂに入力される制御信号ｍ１〜ｍ４、並びに、符号復調器４ｂに入力される制御信号ｄ１〜ｄ４は、上記の表６に示される符号系列を有していた。
【０１９８】
第４変形例における、発電電流Ｉ１１、発電電流Ｉ１２及び変調電流Ｉ２の波形は、それぞれ、図１７Ａ−１７Ｃに示される波形と同様である。図２０Ａ及び２０Ｂは、それぞれ、変換電流Ｉ３１及び復調電流Ｉ３２の波形を示す。
【０１９９】
図１７Ａと図２０Ａの比較から、発電機１ａで発電された交流Ｉ１１が、符号変調と所定の変換を経て、直流Ｉ３１として負荷５ａに伝送されたことが分かる。図１７Ｂと図２０Ｂの比較から、発電機１ｂで発電された交流Ｉ１２が、符号変復調を経て、負荷５ｂに伝送されたことが分かる。
【０２００】
以上により、電力伝送システム４００は、複数の交流電力を、同時に、かつ、独立して伝送することができる。加えて、伝送された変調電力を、所望の直流電力に変換することができる。
【０２０１】
［２−４−５．ＡＣ−ＤＣ変換を含む、直流電力と交流電力の符号変復調］
第５変形例では、直流と交流が２つの符号変調電流に符号変調され、その後、一方の符号変調電流が直流に符号復調され、他方の符号変調電流が所定の直流に変換された。
【０２０２】
第５変形例において、符号変調器２ａに入力される制御信号ｍ１〜ｍ４、並びに、符号復調器４ａに入力される制御信号ｄ１〜ｄ４は、上記の表４に示される符号系列を有していた。符号変調器２ｂに入力される制御信号ｍ１〜ｍ４は、上記の表６に示される符号系列を有していた。符号復調器４ｂに入力される制御信号ｄ１〜ｄ４は、上記の表５に示される符号系列を有していた。
【０２０３】
発電電流Ｉ１１、発電電流Ｉ１２及び変調電流Ｉ２の波形は、それぞれ、図１８Ａ−１８Ｃに示される波形と同様であった。図２１Ａ及び２１Ｂは、それぞれ、復調電流Ｉ３１と変換電流Ｉ３２の波形を示す。
【０２０４】
図１８Ａと図２１Ａの比較から、発電機１ａで発電された直流Ｉ１１が、符号変復調を経て、負荷５ａに伝送されたことが分かる。図１８Ｂと図２１Ｂの比較から、発電機１ａで発電された交流Ｉ１１が、符号変調と所定の変換を経て、直流Ｉ３２として、負荷５ｂに伝送されたことが分かる。
【０２０５】
以上により、電力伝送システム４００は、直流電力と交流電力を、同時に、かつ、独立して伝送することができる。加えて、伝送された変調電力を、所望の直流電力に変換することができる。
【０２０６】
［２−４−６．補足］
なお、上記の種々の変形例において、変調電流Ｉ２の時間平均は０であった。すなわち、変調電流Ｉ２は、直流成分を含まない交流であった。そのため、高い伝送効率で電力伝送が実現されうる。
【０２０７】
複数の異なる電力が共通の伝送路３を介して伝送されるため、伝送路３を簡素化することができる。例えば、伝送路３Ｂがケーブルである場合、ケーブルの本数を減らすことができる。
【０２０８】
複数の変調電力が合成されて同時に伝送されるため、例えば、複数系統の電力を時分割で伝送する方式に較べて、伝送時間を短縮できる。また、符号変復調方式によれば、各電力は独立して伝送されるため、他の電力伝送に影響を与えることなく、電力伝送を行うことができる。
【０２０９】
符号変調器２ａ、２ｂのそれぞれは、任意の変調符号を用いて符号変調を実行することができる。同様に、符号復調器４ａ、４ｂのそれぞれは、任意の復調符号を用いて符号復調を実行することができる。あるいは、符号復調器４ａ、４ｂのそれぞれは、変調符号に基づく任意の変換符号を用いて所定の変換を実行することができる。そのため、変調符号および復調符号の任意の組み合わせに応じて、符号変調器と符号復調器の間のペアリングを柔軟に変更することができる。例えば、図１５において、発電機１ａから負荷５ｂへの電力伝送と、発電機１ｂから負荷５ａへの電力伝送とが同時に実行されてもよい。また、ペアリングのパターン数が増大しても、回路規模の大型化は抑制される。そのため、小型化の装置で電力電送が実現されうる。
【０２１０】
（その他の実施形態）
本開示は、上記の実施形態で説明された具体例に限定されない。本開示技術は、種々の実施形態で説明された特定の例に限定されず、それらの実施形態に対して、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った形態をも含む。また、本開示は、複数の実施形態が組み合わされた形態をも含む。
【０２１１】
第１〜第４の実施形態において、制御信号、変調符号、復調符号、及び変換符号のそれぞれの符号系列は、１以上の直交Ｇｏｌｄ系列から構成されているが、これに限定されない。例えば、変調符号、復調符号、及び変換符号のそれぞれは、他の直交符号であってもよい。他の直交符号の例としては、ｍ系列が挙げられる。
【０２１２】
第１〜第４の実施形態において、制御信号、変調符号、復調符号、及び変換符号のそれぞれの符号長は、７ビットまたは１４ビットであったが、これに限定されない。符号長が長いほど、より多くの直交符号が生成されうる。また、符号長を長くすることで、相互相関がより小さくなり、電力の分離がより正確に行える。
【０２１３】
第３及び第４の実施形態において、符号変調器および符号復調器は、それぞれ、図９及び１０に示される回路であるものとして説明されたが、これらは、例えば、図７に示される回路であってもよい。この場合、符号変調器及び符号復調器の回路構成が簡略化され、低コスト化及び装置の小型化が実現されうる。
【０２１４】
第１〜第４の実施形態において、電流が符号変復調される例が示されたが、電圧が符号変復調されてもよく、電流及び電圧が変復調されてもよい。
【０２１５】
第１〜第４の実施形態において、符号変調器に発電電流が入力される例が示されたが、発電電流は「入力電力」の一例である。
【０２１６】
第１、第２、及び第４の実施形態における符号変調器及び符号復調器は、いずれも、符号変復調器として機能させることができる。したがって、本開示において、「符号変調器」は、符号変調器としてのみ機能する回路に限定されず、符号変復調器をも含意する。同様に、本開示において、「符号復調器」は、符号復調器としてのみ機能する回路に限定されず、符号変復調器をも含意する。また、第４の実施形態の第３〜第５の変形例における符号復調器は、本開示における「変換器」の一例である。
【０２１７】
第２の実施形態において、双方向スイッチ回路が２つのスイッチを含む例が示されたが、双方向スイッチ回路は、例えば、単一の双方向スイッチで構成されていてもよい。
【０２１８】
（実施形態の概要）
一態様に係る符号変調器は、入力電力を変調符号で符号変調して符号変調電力を生成する回路と、伝送路に接続され、前記符号変調電力が送信される端子と、を備える。前記符号変調電力は交流電力である。例えば、変調符号は直交符号を含んでもよい。
【０２１９】
例えば、前記回路は、４つの双方向スイッチ回路がフルブリッジ接続されたＨブリッジ回路であってもよい。
【０２２０】
例えば、前記符号変調器は、前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路をさらに含んでもよく、前記回路は、前記複数の制御信号に基づいて前記入力電力を符号変調してもよい。
【０２２１】
一態様に係る符号復調器は、伝送路に接続され、符号変調電力を受信する端子と、前記符号変調電力を復調符号で符号復調して出力電力を生成する回路と、を備える。前記符号変調電力は交流電力である。例えば、前記復調符号は直交符号を含んでもよい。
【０２２２】
例えば、前記回路は、４つの双方向スイッチ回路がフルブリッジ接続されたＨブリッジ回路であってもよい。
【０２２３】
例えば、前記符号復調器は、前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路をさらに含んでもよく、前記回路は、前記複数の制御信号に基づいて前記符号変調電力を符号復調してもよい。
【０２２４】
一態様に係る電力伝送システムは、前記符号変調器と、符号復調器を備える。例えば、前記変調符号と前記復調符号は同一である。
【０２２５】
一態様に係るコントローラは、プロセッサと、通信回路とを備える。前記プロセッサは、第１の電力を第１の変調符号で符号変調させて第１の符号変調電力を生成させるための第１の指示信号を生成するステップと、前記第１の指示信号を、前記通信回路を介して第１の符号変調器に送信するステップと、前記第１の符号変調電力を第１の復調符号で符号復調させて第２の電力を生成させるための第２の指示信号を生成するステップと、前記第２の指示信号を、前記通信回路を介して第１の符号復調器に送信するステップとを含む複数のステップを実行する。前記第１の符号変調器と前記第１の符号復調器は伝送路を介して接続されている。前記第１の符号変調電力は交流電力である。
【０２２６】
例えば、前記プロセッサは、さらに、第３の電力を第２の変調符号で符号変調させて第２の符号変調電力を生成させるための第３の指示信号を生成するステップと、前記第３の指示信号を、前記通信回路を介して第２の符号変調器に送信するステップと、前記第２の符号変調電力を第２の復調符号で符号復調させて第４の電力を生成させるための第４の指示信号を生成するステップと、前記第４の指示信号を、前記通信回路を介して第２の符号復調器に送信するステップとを含む複数のステップを実行してもよい。前記第２の符号変調電力は交流電力であってもよい。前記第１の変調符号と前記第２の変調符号は、互いに直交していてもよく、前記第１の復調符号と前記第２の復調符号は、互いに直交していてもよい。この場合、前記第１の符号変調電力と前記第２の符号変調電力とは多重化されて、前記伝送路を介して伝送される。
【０２２７】
例えば、前記通信回路は、第１の回路を有する第１の装置と通信可能であり、かつ、第２の回路を有する第２の装置と通信可能であってもよい。例えば、前記プロセッサは、前記第１の装置の電力量を示す第１の電力情報を、前記通信回路を介して取得するステップと、前記第２の装置の電力量を示す第２の電力情報を、前記通信回路を介して取得するステップと、前記第１の電力情報と前記第２の電力情報に基づいて、前記第１の回路と前記第２の回路との一方を前記第１の符号変調器として機能させ、他方を前記第１の符号復調器として機能させるステップとをさらに実行してもよい。
【０２２８】
一態様に係る方法は、第１の電力を第１の変調符号で符号変調して第１の符号変調電力を生成するステップと、前記第１の符号変調電力を伝送路を介して伝送するステップと、伝送された前記第１の符号変調電力を第１の復調符号で符号復調して第２の電力を生成するステップとを含む。前記第１の符号変調電力は交流電力である。
【０２２９】
例えば、前記方法は、さらに、第３の電力を第２の変調符号で符号変調して第２の符号変調電力を生成するステップと、前記第２の符号変調電力を伝送路を介して伝送するステップと、伝送された前記第２の符号変調電力を第２の復調符号で符号復調して第４の電力を生成するステップとを含んでもよい。前記第２の符号変調電力は交流電力である。
【０２３０】
例えば、前記方法は、さらに、第１の装置の電力量を示す第１の電力情報を取得するステップと、第２の装置の電力量を示す第２の電力情報を取得するステップと、前記第１の電力情報と前記第２の電力情報に基づいて、前記第１の回路と前記第２の回路との一方を前記第１の符号変調器として機能させ、他方を前記第１の符号復調器として機能させるステップとを含んでもよい。
【０２３１】
一態様に係る変換器は、符号変調電力を受信する端子と、前記符号変調電力を変換符号で変換して出力電力を生成する回路と、を備える。前記符号変調電力は、所定の電力を変調符号で符号変調することによって生成されている。前記変換符号は、前記変調符号に基づいて生成されている。前記符号変調電力は交流電力である。
【０２３２】
例えば、前記所定の電力が交流電力であり、かつ、前記出力電力が直流電力であってもよい。
【０２３３】
例えば、前記所定の電力が直流電力であり、かつ、前記出力電力が交流電力であってもよい。
【０２３４】
例えば、前記変換符号は、前記変調符号に対応する復調符号を用いて生成されていてもよい。
【０２３５】
例えば、前記変換符号は、前記復調符号と、前記所定の電力を前記出力電力に変換するための変換信号とを用いて生成されていてもよい。
【０２３６】
例えば、前記変換符号は、直交符号を含んでもよい。
【０２３７】
例えば、前記回路は、４つの双方向スイッチ回路がフルブリッジ接続されたＨブリッジ回路であってもよい。
【０２３８】
例えば、前記変換器は、前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路をさらに含んでもよく、前記回路は、前記複数の制御信号に基づいて前記符号変調電力を変換してもよい。
【産業上の利用可能性】
【０２３９】
本開示に係る電力伝送システムは、太陽光発電、風力発電、水力発電等の発電機から鉄道、ＥＶ車両等へ電力を伝送することに有用である。
【符号の説明】
【０２４０】
１，１ａ，１ｂ    発電機
２，２ａ，２ｂ    符号変調器
２Ａ，４Ａ    符号変復調器
３    伝送路
４，４ａ，４ｂ    符号復調器
５，５ａ，５ｂ    負荷
１ｍ，１ｍａ，１ｍｂ，５ｍ，５ｍａ，５ｍｂ，６ｍ，７ｍ    電力測定器
６，７    回転機
１０，１０Ａ，１０Ｂ    コントローラ
２０，３０    制御ＩＣ
２１，３１    通信回路
２２，３２    ゲートドライバ
２３，２３Ａ，２３Ｂ，３３，３３Ａ，３３Ｂ    Ｈブリッジ回路
２５，３５，２５Ａ，３５Ａ    制御回路
１００，２００，３００，４００    電力伝送システム
ｄ１〜ｄ４    制御信号
Ｄ１，Ｄａ，Ｄｂ，Ｄ２    復調符号
Ｄｉ１〜Ｄｉ４，Ｄｉ１１〜Ｄｉ１４，Ｄｉ２１〜Ｄｉ２４，Ｄｉ３１〜Ｄｉ３４    ダイオード
Ｉ１，Ｉ１１，Ｉ１２    発電電流
Ｉ２    変調電流
Ｉ３，Ｉ３１，Ｉ３２    復調電流
ｍ１〜ｍ４    制御信号
Ｍ１，Ｍａ，Ｍｂ，Ｍ２    変調符号
Ｓ１〜Ｓ４，Ｓ１１〜Ｓ１４，Ｓ２１〜Ｓ２４，Ｓ３１〜Ｓ３４，Ｓ４１〜Ｓ４４，Ｓ５１〜Ｓ５４，Ｓ６１〜Ｓ６４，Ｓ７１〜Ｓ７４    スイッチ
ＳＳ１〜ＳＳ４，ＳＳ１１〜ＳＳ１４，ＳＳ２１〜ＳＳ２４，ＳＳ３１〜ＳＳ３４，ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ２４Ａ，ＳＳ３１Ａ〜ＳＳ３４Ａ    スイッチ回路
ＳＷ１，ＳＷ２    スイッチ
Ｔ１〜Ｔ４，Ｔ１１〜Ｔ１４    端子
【図１】
2017056359.tif 000019
【図２】
2017056359.tif 000020
【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2017056359.tif 000024
【図５】
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【図６】
2017056359.tif 000026
【図７】
2017056359.tif 000027
【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
2017056359.tif 000029
【図８Ｃ】
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【図９】
2017056359.tif 000031
【図１０】
2017056359.tif 000032
【図１１】
2017056359.tif 000033
【図１２】
2017056359.tif 000034
【図１３】
2017056359.tif 000035
【図１４】
2017056359.tif 000036
【図１５】
2017056359.tif 000037
【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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【図１６Ｃ】
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【図１６Ｄ】
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【図１６Ｅ】
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【図１７Ａ】
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【図１７Ｂ】
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【図１７Ｃ】
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【図１７Ｄ】
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【図１７Ｅ】
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【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【図１８Ｃ】
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【図１８Ｄ】
2017056359.tif 000051
【図１８Ｅ】
2017056359.tif 000052
【図１９Ａ】
2017056359.tif 000053
【図１９Ｂ】
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【図２０Ａ】
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【図２０Ｂ】
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【図２１Ａ】
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【図２１Ｂ】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年8月14日(2017.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
符号変調器にて電力を変調して伝送し、当該伝送された電力を符号復調器にて復調する電力伝送システムの符号変調器であって、
入力電力を変調符号で符号変調して符号変調電力を生成する回路と、
伝送路に接続され、前記符号変調電力が送信される端子と、を備え、
前記符号変調電力は交流電力である、
符号変調器。
【請求項２】
前記変調符号は直交符号を含む、
請求項１に記載の符号変調器。
【請求項３】
前記回路は、複数のスイッチを含む、
請求項１に記載の符号変調器。
【請求項４】
前記回路は、４つの双方向スイッチ回路がフルブリッジ接続されたＨブリッジ回路である、
請求項３に記載の符号変調器。
【請求項５】
前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路をさらに含み、
前記回路は、前記複数の制御信号に基づいて前記入力電力を符号変調する、
請求項３に記載の符号変調器。
【請求項６】
コントローラから指示信号を受信する通信回路をさらに含み、
前記指示信号は、前記入力電力を符号変調するタイミングを示すタイミング情報と、前記変調符号に関する符号情報とを含み、
前記制御回路は、前記指示信号に基づいて前記複数の制御信号を生成する、
請求項５に記載の符号変調器。
【請求項７】
前記入力電力が、直流電力、又は、交流電力である、
請求項１に記載の符号変調器。
【請求項８】
符号変調器にて電力を変調して伝送し、当該伝送された電力を符号復調器にて復調する電力伝送システムの符号復調器であって、
伝送路に接続され、符号変調電力を受信する端子と、
前記符号変調電力を復調符号で符号復調して出力電力を生成する回路と、を備え、
前記符号変調電力は交流電力である、
符号復調器。
【請求項９】
前記復調符号は直交符号を含む、
請求項８に記載の符号復調器。
【請求項１０】
前記回路は、複数のスイッチを含む、
請求項８に記載の符号復調器。
【請求項１１】
前記回路は、４つの双方向スイッチ回路がフルブリッジ接続されたＨブリッジ回路である、
請求項１０に記載の符号復調器。
【請求項１２】
前記複数のスイッチをオンオフさせる複数の制御信号を生成する制御回路をさらに含み、
前記回路は、前記複数の制御信号に基づいて前記符号変調電力を符号復調する、
請求項１０に記載の符号復調器。
【請求項１３】
コントローラから指示信号を受信する通信回路をさらに含み、
前記指示信号は、前記符号変調電力を符号復調するタイミングを示すタイミング情報と、前記復調符号に関する符号情報とを含み、
前記制御回路は、前記指示信号に基づいて前記複数の制御信号を生成する、
請求項１２に記載の符号復調器。
【請求項１４】
前記出力電力が、直流電力、又は、交流電力である、
請求項８に記載の符号復調器。
【請求項１５】
プロセッサと、通信回路とを備え、
前記プロセッサは、
第１の電力を第１の変調符号で符号変調させて第１の符号変調電力を生成させるための第１の指示信号を生成し、
前記第１の指示信号を、前記通信回路を介して第１の符号変調器に送信し、
前記第１の符号変調電力を第１の復調符号で符号復調させて第２の電力を生成させるための第２の指示信号を生成し、
前記第２の指示信号を、前記通信回路を介して第１の符号復調器に送信し、
前記第１の符号変調器と前記第１の符号復調器は伝送路を介して接続されており、
前記第１の符号変調電力は交流電力である、
コントローラ。
【請求項１６】
前記第１の変調符号と前記第１の復調符号は同一である、
請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１７】
前記第１の指示信号は、前記第１の符号変調器に前記第１の電力を符号変調させるタイミングを示す第１のタイミング情報と、前記変調符号に関する第１の符号情報とを含み、
前記第２の指示信号は、前記第１の符号復調器に前記第２の電力を符号復調させるタイミングを示す第２のタイミング情報と、前記復調符号に関する第２の符号情報とを含む、
請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１８】
前記第１の電力および前記第２の電力は、ともに直流電力である、または、ともに交流電力である、
請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項１９】
前記プロセッサは、さらに、
第３の電力を第２の変調符号で符号変調させて第２の符号変調電力を生成させるための第３の指示信号を生成し、
前記第３の指示信号を、前記通信回路を介して第２の符号変調器に送信し、
前記第２の符号変調電力を第２の復調符号で符号復調させて第４の電力を生成させるための第４の指示信号を生成し、
前記第４の指示信号を、前記通信回路を介して第２の符号復調器に送信し、
前記第２の符号変調電力は交流電力であり、
前記第１の変調符号と前記第２の変調符号は、互いに直交し、
前記第１の復調符号と前記第２の復調符号は、互いに直交し、
前記第１の符号変調電力と前記第２の符号変調電力とは多重化されて、前記伝送路を介して伝送される、
請求項１５に記載のコントローラ。
【請求項２０】
前記通信回路は、第１の回路を有する第１の装置と通信可能であり、かつ、第２の回路を有する第２の装置と通信可能であり、
前記プロセッサは、さらに、
前記第１の装置の電力量を示す第１の電力情報を、前記通信回路を介して取得し、
前記第２の装置の電力量を示す第２の電力情報を、前記通信回路を介して取得し、
前記第１の電力情報と前記第２の電力情報に基づいて、前記第１の回路と前記第２の回路との一方を前記第１の符号変調器として機能させ、他方を前記第１の符号復調器として機能させる、
請求項１５に記載のコントローラ。
【国際調査報告】
2017056359.tif 000059
2017056359.tif 000060
2017056359.tif 000061
2017056359.tif 000062