(57)【要約】【課題】直流電力を融通し合うシステムを簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築が可能な電力制御装置を提案する。【解決手段】直流の電力を伝送する第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第２のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信する送信部と、前記第２のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を、前記第１のバスライン及び前記第２のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御する電力制御部と、を備える、電力制御装置が提供される。【選択図】図３
2015105006.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流の電力を伝送する第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第２のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信する送信部と、
前記第２のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を、前記第１のバスライン及び前記第２のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御する電力制御部と、
を備える、電力制御装置。
【請求項２】
前記電力制御部は、前記第１のバスラインに接続されるセルの数の情報に基づいて、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を制御する、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項３】
前記電力制御部は、前記第２のバスラインに接続されるセルの情報に基づいて、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を制御する、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項４】
前記電力制御部は、前記受信部が受信した前記第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を、自らの電力供給要求として前記第２のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を前記送信部に送信させる、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項５】
前記電力制御部は、前記第２のバスラインに接続されるセルへ送信した電力供給要求に対する応答を該セルから受信すると、前記第１のバスラインに接続される電力供給要求を送信したセルに対して該応答を前記送信部に送信させる、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項６】
前記第１のバスラインの定格電圧は、前記第２のバスラインの定格電圧より低い、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項７】
前記第１のバスラインの定格電圧は、前記第２のバスラインの定格電圧より高い、請求項１に記載の電力制御装置。
【請求項８】
直流の電力を伝送する第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信することと、
前記受信した前記第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第２のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信することと、
前記第２のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を、前記第１のバスライン及び前記第２のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御することと、
を備える、電力制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、電力制御装置及び電力制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に発電所で生成される交流の電力を融通し合うためには、位相同期や高調波抑制の仕組みが必要となる。また、交流の電力を直流の電力に一旦変換してから再び交流の電力に変換しなければ、位相的に独立した電力グリッドに接続することは困難である。従って、これらの制約はシステムのコストが増加する要因となる。また再生可能エネルギは直流の電力を発生させ、またバッテリは直流の電力を蓄えるので、交流の電力は再生可能エネルギやバッテリを備える電力システムには適さない。そこで、電力を効率良く使用するために、地域内、企業間、家庭間等、拠点間で電力を供給し合うことで電力を融通するシステムに関する技術が提案されている（特許文献１や非特許文献１等参照）。【０００３】
例えば特許文献１や非特許文献１には、風力発電、太陽光発電等の再生可能エネルギ等に基づいた直流の電力を変換したり、拠点間で直流の電力を融通し合ったりするシステムに関する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】米国特許第２０１２／０１１９５８６号明細書
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】R. Abe, H. Taoka ”Digital Grid: Communicative Electrical Grids ofthe Future” IEEE TRANSACTIONS ON SMART GRID, VOL. 2, NO. 2, pp. 399-410, JUNE2011.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
グリッド間で直流電力を供給する既存の技術では、大容量、高電圧の電力を供給するために、１対１の接続が要求されることが多く、拠点の数が増えれば増えるほど、配線が複雑になる。またグリッド間で直流電力を供給する既存の技術では、電圧値は予め定められ、一度定められた電圧値の変更は困難である。さらに、システムを一度構築するとその後の構成の変更も困難であり、スケーラブルなシステムの構築が出来ない。【０００７】
そこで本開示では、直流電力を融通し合うシステムを簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築が可能な、新規かつ改良された電力制御装置及び電力制御方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本開示によれば、直流の電力を伝送する第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信する受信部と、前記受信部が受信した前記第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第２のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信する送信部と、前記第２のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を、前記第１のバスライン及び前記第２のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御する電力制御部と、を備える、電力制御装置が提供される。【０００９】
また本開示によれば、直流の電力を伝送する第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信することと、前記受信した前記第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第２のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信することと、前記第２のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を、前記第１のバスライン及び前記第２のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御することと、を備える、電力制御方法が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
以上説明したように本開示によれば、直流電力を融通し合うシステムを簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築が可能な、新規かつ改良された電力制御装置及び電力制御方法を提供することが出来る。【００１１】
なお、上記の効果は必ずしも限定的なものではなく、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書に示されたいずれかの効果、または本明細書から把握され得る他の効果が奏されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本開示の一実施形態に係る電力供給システムの概要を示す説明図である。
【図２】本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の構成例を示す説明図である。
【図３】本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例を示す説明図である。
【図４】本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例を示す説明図である。
【図５】本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例を示す説明図である。
【図６】制御部の構成例を示す説明図である。
【図７】本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の動作例を示すシーケンス図である。
【図８】本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の動作例を示すシーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に添付図面を参照しながら、本開示の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１４】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．本開示の一実施形態＞
［１．１．システムの概要］
［１．２．システムの構成例］
［１．３．システムの動作例］
＜２．まとめ＞
【００１５】
＜１．本開示の一実施形態＞
［１．１．システムの概要］
まず、本開示の一実施形態に係る、交流電力を供給し合う電力供給システムの概要について説明する。図１は、本開示の一実施形態に係る電力供給システムの概要を示す説明図である。以下、図１を用いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システムの概要について説明する。
【００１６】
図１に示した電力供給システム１は、地域、企業、家庭等の各拠点が、直流の電力を他の拠点に供給したり、直流の電力を他の拠点から供給されたりすることで、電力を融通し合う電力供給システムである。
【００１７】
本実施形態では、直流の電力を発電し、蓄えて、消費する閉じられたグループを「セル」と称する。図１には、セル１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅが示されている。図１には、セル１００ａ、１００ｂ、１００ｄ、１００ｅは一般家庭として、またセル１００ｃはビルディングとして、それぞれ示されている。
【００１８】
セル１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、それぞれバスライン２０２ａで接続されており、またセル１００ｄ、１００ｅは、それぞれバスライン２０２ｂで接続されている。バスライン２０２ａ、２０２ｂには、いずれも直流の電流が流れる。それぞれのセル１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅには、直流の電圧を別の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃ、１０１ｄ、１０１ｅが設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａ、１０１ｂ、１０１ｃは、それぞれ、セル１００ａ、１００ｂ、１００ｃの内部のバスラインの電圧と、バスライン２０２ａの電圧とを変換する。同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｄ、１０１ｅは、それぞれ、セル１００ｄ、１００ｅの内部のバスラインの電圧と、バスライン２０２ｂの電圧とを変換する。
【００１９】
各セルの内部の構成例については後に詳述するが、セル１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅは、例えば、既存の電力グリッド（商用電源）や、風力、太陽光等の再生可能エネルギによる電力の供給を受けて、各セルの内部に備えられるバッテリや電子機器へ電力を供給することが可能なように構成されている。
【００２０】
図１では、セル１００ａ、１００ｂ、１００ｃで構成されるグループが、その各セルの上位レイヤのセル２００ａとして構成されることが示されている。同様に、図１では、セル１００ｄ、１００ｅで構成されるグループが、その各セルの上位レイヤのセル２００ｂとして構成されることが示されている。さらに図１には、別のセル２００ｃが示されている。本実施形態では、セル２００ｃは、電力を蓄えるバッテリ２１０ａ、２１０ｂが設けられる。
【００２１】
セル１００ａ、１００ｂ、１００ｃは、例えば、数百メートル〜数キロの範囲内に存在するセルである。本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、その範囲内のセルを、図１に示したようにセル２００ａとして纏めてもよい。同様に、セル１００ｄ、１００ｅも、例えば数百メートル〜数キロの範囲内に存在するセルであり、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、その範囲内のセルを、図１に示したようにセル２００ｂとして纏めてもよい。セル２００ａと、セル２００ｂとの間は、セル２００ａに含まれる各セル間の距離よりも長い距離であってもよく、例えば数ｋｍ程度以上離れていても良い。
【００２２】
そして、各セル２００ａ、２００ｂ、２００ｃは、それぞれバスライン３０２で接続されている。バスライン３０２には、直流の電流が流れる。またそれぞれのセル２００ａ、２００ｂ、２００ｃには、直流の電圧を別の電圧に変換するＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃが設けられる。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａ、２０１ｂ、２０１ｃは、それぞれ、セル２００ａ、２００ｂ、２００ｃの内部のバスライン２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃの電圧と、バスライン３０２の電圧とを変換する。
【００２３】
本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、各セル１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅが、それぞれ独立して内部のバスラインへの電力供給を制御する。そして、各セルの内部で電力不足に陥りそうな場合は、各セルは、同じバスラインに接続されている他のセルに電力の供給を依頼する。セルの内部で電力不足に陥りそうな場合としては、例えば、商用電源からの電力供給が途絶した場合、天気が急変して太陽光発電による電力供給が予定通り行われなくなった場合などの様々な要因が考えられ得る。
【００２４】
例えば図１に示す構成において、セル１００ａの内部で電力不足に陥りそうな場合は、セル１００ａは、バスライン２０２ａに接続されている他のセル１００ｂ、１００ｃに電力の供給を依頼する。電力の供給を依頼する際には、セル１００ａは、図１には図示していない通信回線を通じて他のセル１００ｂ、１００ｃに電力の供給を依頼する。またセル１００ａは、セル１００ｂ、１００ｃに加えて、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａに対しても電力の供給を依頼する。
【００２５】
セル１００ｂ、１００ｃは、セル１００ａから電力の供給の依頼を受信すると、電力の供給が可能かどうか判断し、電力の供給の可否をセル１００ａに返答する。電力の供給が可能なセルが存在すれば、セル１００ａは、電力の供給を受けるセルを選択し、そのセルからの電力供給の提案を受け入れる旨を、他のセルも含めて回答する。
【００２６】
また、セル１００ａから電力の供給の依頼を受信したＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａは、同一のレイヤに属する、すなわち同じバスライン３０２に接続されているＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ｂ、２０１ｃへ、セル１００ａからの電力の供給の依頼を転送する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ｂ、２０１ｃは、自らのセル２００ｂ、２００ｃに含まれているセル、例えばセル２００ｂであればセル１００ｄ、１００ｅに、セル１００ａからの電力の供給の依頼を転送する。セル１００ａからの電力の供給の依頼を受信したセル１００ｄ、１００ｅは、電力の供給が可能かどうか判断し、電力の供給の可否をＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ｂに返答する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ｂは、セル１００ｄ、１００ｅからの返答をＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａに転送し、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａは、セル１００ｄ、１００ｅからの返答をセル１００ａに転送する。
【００２７】
例えば、セル１００ｂは電力の供給が不可能であるが、セル１００ｃは電力の供給が可能である場合、セル１００ｂは電力の供給が不可能である旨を、セル１００ｃは電力の供給が可能である旨を、それぞれセル１００ａに返答する。電力の供給が可能かどうかの判断基準は特定の基準に限定されるものではなく、例えば各セルの内部の電力使用状況、バッテリの残容量状況、再生可能エネルギの発電状況等、様々な要因を考慮して判断され得る。
【００２８】
セル１００ｂ、１００ｃから返答を受けたセル１００ａは、セル１００ｃから電力の供給が可能であることを把握できる。セル１００ａは、セル１００ｃからの電力供給の提案を受け入れる場合、セル１００ｃからの電力供給の提案を受け入れる旨を、セル１００ｂ、１００ｃ、及びＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａに回答する。セル１００ｃは、セル１００ａからの返答に基づいて、バスライン２０２ａを通じてセル１００ａに電力を供給する。
【００２９】
本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、セル１００ａ、１００ｂ、１００ｃが含まれるセル２００ａを、複数のセル１００ｄ、１００ｅが含まれる別のセル２００ｂと、バスライン３０２ａで繋ぐことで、長距離（例えば、数ｋｍ程度以上）のセル間の直流電力の伝送の実現を可能にする。
【００３０】
本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、図１に示したような階層構造を有することで、同一レイヤ内での電力供給や、レイヤを跨いだ電力供給を可能とする。そして本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築を可能とする。
【００３１】
以上、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の概要について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の具体的な構成例について説明する。
【００３２】
［１．２．システムの構成例］
まず簡単な構成例によって本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の具体的な構成例を説明する。図２は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の構成例を示す説明図である。以下、図２を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の基本的な構成例について説明する。
【００３３】
図２に示した電力供給システム１は、２つのセル１００ａ、１００ｂが、バスライン２０２及び通信回線２０３に接続されている構成を有する。セル１００ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａと、制御部１０４ａと、を含んで構成され、セル１００ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｂと、制御部１０４ｂと、を含んで構成される。
【００３４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａは、セル１００ａの内部のバスラインの電圧と、バスライン２０２の電圧とを変換する。同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｂは、セル１００ｂの内部のバスラインの電圧と、バスライン２０２の電圧とを変換する。
【００３５】
制御部１０４ａは、セル１００ａにおける種々の制御を行なう。例えば、制御部１０４ａは、セル１００ａの内部で電力が不足しそうな場合に、バスライン２０２に接続されている別のセル１００ｂに対して、通信回線２０３を通じて、電力の供給を依頼するための電力供給要求を送信する。また制御部１０４ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａによる電圧の変換を制御する。すなわち制御部１０４ａは、セル１００ａの内側のバスライン（図２には図示せず）の電圧値と、セル１００ａの外側のバスライン２０２の電圧値と、の情報を保持しておき、適切な変換が行われるようＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａを制御する。制御部１０４ｂも、制御部１０４ａと同様の制御を行なう。
【００３６】
本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、図２に示した構成を基本として、同一のレイヤ内でセルの数を増やしたり、また多階層化したりすることで、システムのスケーラブルな構築を可能とするものである。
【００３７】
以上、図２を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の基本的な構成例について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例について説明する。
【００３８】
図３は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例を示す説明図である。図３には、図２に示した本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の基本的な構成例に加え、上位レイヤへ接続するための構成が示されている。以下、図３を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例について説明する。
【００３９】
図３に示した電力供給システム１は、Ｎ個のセル１００ａ、１００ｂ、・・・、１００ｎが、バスライン２０２ａ及び通信回線２０３ａに接続されている構成を有する。そして図３に示した電力供給システム１は、Ｎ個のセル１００ａ、１００ｂ、・・・、１００ｎで構成されるグループが、その各セルの上位レイヤのセル２００ａとして構成されることが示されている。
【００４０】
セル１００ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａと、制御部１０４ａと、バッテリ１１０ａと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａと、風力発電機１１２ａと、機器１１３ａと、を含んで構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａと、バッテリ１１０ａと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａと、風力発電機１１２ａと、機器１１３ａと、は、いずれもバスライン１０２ａに接続されている。
【００４１】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａ及び制御部１０４ａの機能は、図２の説明で述べた通りである。バッテリ１１０ａは、充放電が可能な蓄電池であり、例えばリチウムイオン二次電池その他の二次電池で構成され得る。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａと、商用電源（図示せず）から供給される交流の電力を直流の電力に変換し、直流の電力をバスライン１０２ａに供給する。風力発電機１１２ａは、風力を電力に変換する発電機であり、例えば風車やモータを含んで構成される。風力発電機１１２ａは、発電した電力（直流の電力）をバスライン１０２ａに供給する。機器１１３ａは、バスライン１０２ａから直流の電力の供給を受けて動作する種々の電子機器である。
【００４２】
なお図３には明示的に図示していないが、制御部１０４ａは、バスライン１０２ａから電力の供給を受けて動作するように構成されていても良い。
【００４３】
セル１００ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｂと、制御部１０４ｂと、バッテリ１１０ｂと、機器１１３ｂと、ＤＣ負荷１１４ｂと、ＰＶ充電器１１５ｂと、を含んで構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｂと、バッテリ１１０ｂと、機器１１３ｂと、ＤＣ負荷１１４ｂと、ＰＶ充電器１１５ｂと、は、いずれもバスライン１０２ｂに接続されている。
【００４４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｂ及び制御部１０４ｂの機能は、図２の説明で述べた通りである。またバッテリ１１０ｂ及び機器１１３ｂの機能は、上述のバッテリ１１０ａ及び機器１１３ａの機能の説明で述べた通りである。ＤＣ負荷１１４ｂは、バスライン１０２ｂから直流の電力の供給を受けて、その電力を消費する種々の負荷である。ＰＶ充電器１１５ｂは、太陽光発電（ＰＶ；ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ）で発電された電力（直流の電力）で、バッテリ１１０ｂなどを充電する充電器である。
【００４５】
なお図３には明示的に図示していないが、制御部１０４ｂは、バスライン１０２ｂから電力の供給を受けて動作するように構成されていても良い。
【００４６】
セル１００ｎは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｎと、制御部１０４ｎと、バッテリ１１０ｎと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ｎと、機器１１３ｎと、ＰＶ充電器１１５ｎと、を含んで構成される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｎと、バッテリ１１０ｎと、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ｎと、機器１１３ｎと、ＰＶ充電器１１５ｎと、は、いずれもバスライン１０２ｎに接続されている。
【００４７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｎ及び制御部１０４ｎの機能は、図２の説明で述べた通りである。またバッテリ１１０ｎ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ｎ及び機器１１３ｎの機能は、上述のバッテリ１１０ａ、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１１ａ及び機器１１３ａの機能の説明で述べた通りである。また、ＰＶ充電器１１５ｎの機能は、上述のＰＶ充電器１１５ｂの機能の説明で述べた通りである。
【００４８】
なお図３には明示的に図示していないが、制御部１０４ｎは、バスライン１０２ｎから電力の供給を受けて動作するように構成されていても良い。
【００４９】
図３に示した電力供給システム１は、各セル１００ａ、１００ｂ、・・・、１００ｎにおいて、内部で電力が不足しそうな場合に、バスライン２０２ａに接続されている別のセルに対して、通信回線２０３ａを通じて電力供給要求を送信するものである。また、図３のようにＮ個のセル１００ａ、１００ｂ、・・・、１００ｎで構成されるグループが、その各セルの上位レイヤのセル２００ａとして構成される場合に、セル２００ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａ及び制御部２０４ａを有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａは、バスライン２０２ａに接続されており、また制御部２０４ａは、通信回線２０３ａに接続されている。
【００５０】
制御部２０４ａは、各セル１００ａ、１００ｂ、・・・、１００ｎに含まれている制御部１０４ａ、１０４ｂ、・・・１０４ｎから、電力供給要求を受信すると、制御部２０４ａは、セル２００ａの同一のレイヤ、すなわちバスライン３０２ａに接続されている他のセルに向けて、その受信した電力供給要求を転送する。
【００５１】
また、制御部２０４ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａによる電圧の変換を制御する。すなわち制御部２０４ａは、セル２００ａの内側のバスラインであるバスライン２０２ａの電圧値と、セル２００ａの外側のバスラインであるバスライン３０２ａの電圧値と、の情報を保持しておき、電力の適切な変換が行われるようＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａを制御する。
【００５２】
電力供給システム１は、図３の様に構成されることで、各セル１００ａ、１００ｂ、・・・、１００ｎの内部で電力が不足しそうになり、他のセルへ電力供給要求が出力された場合に、その電力供給要求を、上位レイヤへも転送することが出来る。電力供給要求を上位レイヤへも転送することで、図３のセル２００ａに含まれている全てのセル１００ａ、１００ｂ、・・・、１００ｎが、同じくセル２００ａに含まれているあるセル１００ａ、１００ｂ、・・・、１００ｎからの電力供給要求に応えることができない場合であっても、セル２００ａに含まれていない別のセルから、バスライン３０２ａを通じて電力の供給が受けられる可能性がある。
【００５３】
制御部１０４ａは、電力供給要求として、例えば、要求する電力量や、電力の供給を要求する時間帯、希望するコストの情報、過去の電力の受電実績等を含んだ情報を送信し得る。そして電力供給要求に対する応答には、例えば、供給可能な電力量、電力を送電できる時間、電力のコストの情報、電力供給を要求した装置への過去の供給実績などが含まれ得る。
【００５４】
本実施形態では、バスラインの定格電圧は、下位レイヤから上位レイヤの順に大きくなるものとする。例えば、バスライン１０２ａの定格電圧が８０Ｖ、バスライン１０２ｂの定格電圧が１２０Ｖ、バスライン１０２ｎの定格電圧が１４０Ｖであるとする。この場合、バスライン２０２ａの定格電圧は、例えば２００Ｖに、バスライン３０２ａの定格電圧は、例えば３００Ｖに、それぞれ設定され得る。もちろん上述した定格電圧の値は一例に過ぎないことは言うまでもない。
【００５５】
もちろん、各セルの内部の構成は係る例に限定されるものではない。また図３に示した各セルは、それぞれ既存の電力グリッドからの電力の供給が受けられる構成を有していても良い。
【００５６】
以上、図３を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の基本的な構成例について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例について説明する。
【００５７】
図４は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例を示す説明図である。図４には、図３に示した本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の構成例に加え、バスライン３０２ａに接続されている別のセルを含んだ構成が示されている。以下、図４を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例について説明する。
【００５８】
図４に示した電力供給システム１は、バスライン３０２ａ及び通信回線３０３ａに、セル２００ａ、２００ｂ及び２００ｃが接続されている。図４に示したように、セル２００ａには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａと、制御部２０４ａと、が含まれる。そしてセル２００ａの内部には、バスライン２０２ａ及び通信回線２０３ａを介して、最下位レイヤのセル１００ａ、１００ｂ、１００ｃが接続されている。
【００５９】
同様に、セル２００ｂには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ｂと、制御部２０４ｂと、が含まれる。そしてセル２００ｂの内部には、バスライン２０２ｂ及び通信回線２０３ｂを介して、最下位レイヤのセル１００ｄ、１００ｅが接続されている。
【００６０】
そして、セル２００ｃには、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ｃと、制御部２０４ｃと、が含まれる。セル２００ｃの内部には、バスライン２０３ｃを介してバッテリ２１０ｃが接続されている。
【００６１】
図４の最下位レイヤのセル１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅには、それぞれＤＣ／ＤＣコンバータと制御部のみを図示しているが、最下位レイヤのセル１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ、１００ｅの内部には、例えば図３に示したように種々の装置や要素がバスラインに接続されている形態を有し得る。
【００６２】
繰り返しになるが、図４を用いてセル間の電力供給について説明する。例えばセル１００ａの内部で電力が不足しそうになると、セル１００ａに含まれている制御部１０４ａは、通信回線２０３ａを通じて他のセル１００ｂ、１００ｃ、及び制御部２０４ａに、電力供給要求を送信する。他のセル１００ｂの制御部１０４ｂ及びセル１００ｃの制御部１０４ｃは、内部の電力状況を勘案し、セル１００ａへの電力供給の可否を判断し、制御部１０４ａへ電力供給の可否を返答する。
【００６３】
また、制御部１０４ａからの電力供給要求を受信した制御部２０４ａは、通信回線３０３ａを通じ、その要求を他の同一レイヤのセル２００ｂ、２００ｃの制御部２０４ｂ、２０４ｃへ転送する。なお制御部２０４ａは制御部２０４ｂ、２０４ｃへ電力供給要求を転送する際には、その電力供給要求が制御部１０４ａから送信されたものであるということを隠した状態で転送してもよい。つまり、あくまでセル２００ａの内部で電力が不足しているので、電力を要求しているという情報だけが、制御部２０４ａから制御部２０４ｂ、２０４ｃへ送信されるようにしても良い。
【００６４】
制御部２０４ａから転送された要求を受信した制御部２０４ｂは、セル２００ｂの内部に含まれるセル１００ｄ、１００ｅの制御部１０４ｄ、１０４ｅに、制御部２０４ａから転送された電力供給要求を送信する。制御部１０４ｄ、１０４ｅは、内部の電力状況を勘案してセル２００ａ（またはセル１００ａ）への電力供給の可否を判断し、制御部２０４ｂへ電力供給の可否を返答する。制御部２０４ｂは、１つでも電力供給が可能な下位レイヤのセルがあれば、制御部２０４ａへ電力供給が可能である旨を返答し、全ての下位レイヤのセルで電力供給が不可能であれば、制御部２０４ａへ電力供給が不可能である旨を返答する。
【００６５】
また、制御部２０４ａから転送された要求を受信した制御部２０４ｃは、セル２００ｃの内部に含まれるバッテリ２１０ｃの蓄電状態を勘案してセル２００ａ（またはセル１００ａ）への電力供給の可否を判断し、制御部２０４ａへ電力供給の可否を返答する。
【００６６】
制御部２０４ａは、制御部２０４ｂ、２０４ｃから返答を受信すると、１つでも電力供給が可能である旨の返答があれば、電力供給が可能である旨を制御部１０４ａへ送信する。一方制御部２０４ａは、電力供給が可能である旨の返答が全く無かった場合は、電力供給が不可能である旨を制御部１０４ａへ送信する。
【００６７】
制御部１０４ａは、制御部１０４ｂ、１０４ｃ、２０４ａからの返答を受信し、電力供給が可能なセルがあれば、電力を供給してもらうセルを選択し、そのセルの制御部に対して電力供給を依頼する。例えば、制御部１０４ｂから電力供給が可能である旨の返答があった場合は、制御部１０４ａは、制御部１０４ｂに対して電力供給を依頼する。また制御部１０４ａは、制御部１０４ｂに対して電力供給を依頼する際に、他の制御部１０４ｃ、２０４ａに対しても、制御部１０４ｂからの電力供給の提案を受け入れる旨を送信する。制御部１０４ａからの依頼を受信した制御部１０４ｂは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｂを制御して、バスライン２０２ａに電力を出力する。そして制御部１０４ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａを制御してバスライン２０２ａに出力されている電力を受電する。
【００６８】
本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、図示してきたような構成を有し、上述してきたような動作を実行することで、簡素な構成でありながら、セル間の効率のよい電力供給を実現することができる。なお、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１における、上位レイヤを跨いだ電力供給の際の動作については、後に詳述する。
【００６９】
最下位レイヤのセルの内部では、それぞれ独自に直流電圧の値を設定することが出来る。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａが降圧できる電圧の数には制限がある場合もあり、また制御が複雑になるので、無制限に最下位レイヤのセルの数を増やすのではなく、１つのセル２００ａに含まれる最下位レイヤのセルの数に制限が設けられることが望ましい。
【００７０】
そして、制御部２０４ａは、セル２００ａに含まれる最下位レイヤの接続数の情報を保持しうる。セル２００ａに含まれる最下位レイヤの接続数の情報を保持しておくことで、制御部２０４ａは、バスライン２０２ａに接続される最下位レイヤのセルの接続数がＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａの性能面から限界に達していれば、新たな最下位レイヤのセルの接続を拒否したり、電力供給要求を受信しても上位レイヤに転送しないようにしたりすることが出来る。
【００７１】
図４に示したように複数のセル１００ａ、１００ｂ、１００ｃが含まれるセル２００ａを、複数のセル１００ｄ、１００ｅが含まれる別のセル２００ｂと、バスライン３０２ａで繋ぐことで、長距離（例えば、数ｋｍ程度以上）のセル間の直流電力の伝送の実現を可能にする。例えば、バスライン３０２ａの定格電圧を高くし、バスライン３０２ａに流す電流量を少なくすることで、バスライン３０２ａを通じたセル２００ａ、２００ｂ間の電力伝送時のロスを低減させることができる。つまり、比較的近い距離（例えば数百メートル程度以内）に存在するセル１００ａ、１００ｂ、１００ｃを纏めたセル２００ａの内部では、バスライン３０２ａのように高い定格電圧を必要としなくても、例えば、セル２００ａに含まれているセル１００ａと、セル２００ｂに含まれているセル１００ｄとの間で、ロスの発生を抑えた直流電力の授受が可能になる。
【００７２】
以上、図４を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の構成例について説明した。ここまでは、セルが複数のレイヤに存在する場合の例を示したが、単純な構成として、例えば図５に示したように、２つの直流グリッドを１つのセル２００ａで連結するような構成も本開示の技術的範囲に属する。図５は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の別の構成例を示す説明図であり、２つのセル１００ａ、１００ｂが、セル２００ａを介して連結されている場合の例を示す説明図である。
【００７３】
図５に示したように、２つのセル１００ａ、１００ｂが、セル２００ａを介して連結されることで、例えばセル１００ａ、１００ｂとの間が非常に長い距離であっても、セル２００ａを介して安定した電力供給を実現することができる。
【００７４】
以上、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の構成例について説明した。続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の各セルに含まれる制御部の機能構成例について説明する。
【００７５】
図６は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の各セルに含まれる制御部の構成例を示す説明図である。ここでは、セル１００ａに含まれる制御部１０４ａの構成例について説明する。以下、図６を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１における、セル１００ａに含まれる制御部１０４ａの構成例について説明する。
【００７６】
図６に示したように、制御部１０４ａは、判断部１５１と、情報送信部１５２と、情報受信部１５３と、電力制御部１５４と、を含んで構成される。
【００７７】
判断部１５１は、セル１００ａの内部の電力の状態を監視し、セル１００ａの内部で電力が不足しそうになるか否かを判断する。例えば判断部１５１は、商用電源からの電力供給が途絶し、バッテリ１１０ａの蓄電量が所定量以下に低下したかどうかで、セル１００ａの内部で電力が不足しそうになるか否かを判断する。
【００７８】
判断部１５１は、セル１００ａの内部の電力の状態を監視し、セル１００ａの内部で電力が不足しそうになると判断すると、通信回線２０３ａを通じて電力供給要求を情報送信部１５２から送信させるよう動作する。
【００７９】
また判断部１５１は、他のセルから電力供給要求が送信されてきた場合に、その電力供給要求を送信した装置へ電力供給が可能か否かを判断する。電力供給要求を送信した装置へ電力供給が可能である場合は、通信回線２０３ａを通じて電力供給候補者としてその装置へ情報送信部１５２から返信させるよう動作する。
【００８０】
情報送信部１５２は、通信回線２０３ａを通じて電力の送電及び受電に関する様々な情報を送信する。情報受信部１５３は、通信回線２０３ａを通じて電力の送電及び受電に関する様々な情報を受信する。
【００８１】
情報送信部１５２は、セル１００ａの内部で電力が不足しそうであると判断部１５１が判断すると、通信回線２０３ａを通じ、他のセル（図３の例では、セル１００ｂ、・・・、１００ｎ）へ電力要求を送信する。また情報送信部１５２は、他のセル（図３の例では、セル１００ｂ、・・・、１００ｎ）からの電力供給の許諾に応じ、電力の供給を受けるセルを選択し、選択したセルの制御部に向けて、通信回線２０３ａを通じ、電力供給者として選択した旨を送信する。
【００８２】
情報受信部１５３は、他のセルにおいて内部で電力が不足しそうであると判断された場合に送信される電力要求を受信する。
【００８３】
情報送信部１５２は、他のセルから電力供給要求が送信されて、そのセルへ電力供給が可能であると判断部１５１が判断すると、電力供給候補者としてその装置に返答するための情報を送信する。情報送信部１５２は、返答の際に、例えば電力供給の際の料金、供給開始までの時間、供給可能な時間、電力供給を要求した装置への過去の供給実績等の情報を含んでいても良い。情報送信部１５２から電力供給候補者としてその装置に返答するための情報を送信することで、受信した他のセルは、その情報に基づいて電力供給候補者を決定することが出来る。
【００８４】
内部で電力が不足しそうであると判断される際に送信される電力要求には、例えば、要求する電力量や、電力の供給を要求する時間帯、希望するコストの情報、過去の電力の受電実績等が含まれ得る。そして電力供給に対する応答には、例えば、供給可能な電力量、電力を送電できる時間、電力のコストの情報、電力供給を要求した装置への過去の供給実績などが含まれ得る。各セルは、バスラインを通じて電力を融通し合う際に、通信回線を通じてこれらの情報をやり取りすることで、電力の供給元や供給先、供給時間等を決定する事が出来る。
【００８５】
なお、情報送信部１５２が送信する情報および情報受信部１５３が受信する情報は、暗号化されていてもよい。情報の暗号化は情報送信部１５２が実行しても良く、暗号化された情報の復号は情報受信部１５３が実行しても良い。情報の暗号化には、例えば共通鍵暗号方式、公開鍵暗号方式等の暗号方式が用いられ得る。
【００８６】
情報送信部１５２が送信する情報および情報受信部１５３が受信する情報が暗号化されることで、悪意のある第三者による情報の盗聴による不都合が回避できる。また情報送信部１５２からの情報の送信や、情報受信部１５３の情報の受信に先立って、相手との間で予め認証処理が行われても良い。相手との間で予め認証処理が行われることで、なりすまし等による不都合が回避できる。なお、暗号化方式や認証方式は、特定の方法に限られないことは言うまでもない。
【００８７】
電力制御部１５４は、バスラインを通じたＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａからの電力の送電及びＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａでの電力の受電を制御する。電力制御部１５４による電力の送受電の制御は、情報送信部１５２が送信する情報や、情報受信部１５３が受信する情報に基づいて行われる。また電力制御部１５４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａの制御に際し、セル１００ａの内側のバスライン１０２ａの定格電圧の情報と、セル１００ａの外側のバスライン２０２ａの定格電圧の情報とを用いる。
【００８８】
また電力制御部１５４は、他の電力供給装置から電力供給が送信されてきた場合に、電力の供給が可能かどうかを、バッテリに蓄えてある電力量や、近い将来のセル１００ａの内部の電力消費予測等の情報を用いて判断しても良い。
【００８９】
各セルに含まれる制御部は、図６に示したような構成を有することで、セルの内部での電力状態を把握し、他のセルとの間で電力供給に関する情報を送受信することが可能になる。また各セルに含まれる制御部は、上位レイヤが存在する場合に、その上位レイヤに属する制御部との間で、電力供給に関する情報を送受信して、レイヤ間で電力の授受を実行させることが可能になる。
【００９０】
以上、図６を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１における、セル１００ａに含まれる制御部１０４ａの構成例について説明した。図６には、最下位レイヤに属するセル１００ａに含まれる制御部１０４ａの構成例を示したが、最下位レイヤより上のレイヤに属するセルに含まれる制御部についても、図６に示した構成と同様の構成を有し得る。ただ、最下位レイヤより上のレイヤに属するセルについては、セルによっては、そのセルの内部で電力が不足しそうになるかどうかの判断が不要なものもあり得る。例えば、図３や図４に示したセル２００ａは、セル２００ａ自体の電力不足の発生可能性の判断は必ずしも必要ではない。その場合は、セル２００ａの制御部２０４ａには、図６に示した判断部１５１が含まれていなくても良い。
【００９１】
［１．３．システムの動作例］
続いて、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の動作例について説明する。図７は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の動作例を示すシーケンス図である。以下、図７を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の動作例について説明する。
【００９２】
図７に示したのは、例えば、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１が図４のような構成を有する場合に、セル１００ａの制御部１０４ａが、他のセルに対して電力供給要求を送信し、セル１００ａが他のセルから電力供給を受ける際の動作例である。
【００９３】
セル１００ａの内部で電力が不足しそうになると、セル１００ａに含まれている制御部１０４ａは、通信回線２０３ａを通じて、他のセル１００ｂ、１００ｃ、及び制御部２０４ａに、電力供給要求を送信する（ステップＳ１０１）。つまり、制御部１０４ａは、通信回線２０３ａに接続されている他の制御部に対して、電力供給要求をブロードキャスト送信する。セル１００ａの内部で電力が不足しそうになるかどうかの判断は、例えば図６に示した判断部１５１が実行し、電力供給要求の送信は、例えば情報送信部１５２が実行する。
【００９４】
セル１００ｂの制御部１０４ｂ、セル１００ｃの制御部１０４ｃは、それぞれ、制御部１０４ａから送信された電力供給要求を、例えば図６に示した情報受信部１５３で受信する。そして、制御部１０４ｂ、１０４ｃは、それぞれのセル１００ｂ、１００ｃの内部の電力状況を勘案し、セル１００ａへの電力供給の可否を判断し、制御部１０４ａへ電力供給の可否を返答する（ステップＳ１０２、Ｓ１０３）。
【００９５】
図７には、制御部１０４ｂは、セル１００ａへの電力供給が可能であると制御部１０４ａへ返答し、制御部１０４ｃは、セル１００ａへの電力供給が不可能であると制御部１０４ａへ返答した例が示されている。
【００９６】
また、セル１００ａの上位レイヤに属する、セル２００ａの制御部２０４ａは、制御部１０４ａから送信された電力供給要求を受信すると、他の同一レイヤのセル２００ｂ、２００ｃの制御部２０４ｂ、２０４ｃへ電力供給要求を送信する（ステップＳ１０４）。上述したように、制御部２０４ａは、制御部２０４ｂ、２０４ｃへ電力供給要求を送信する際に、その電力供給要求が制御部１０４ａから送信されたものであるということを隠した状態で転送してもよい。つまり、あくまでセル２００ａの内部で電力が不足しているので、電力を要求しているという旨の情報だけが、制御部２０４ａから制御部２０４ｂ、２０４ｃへ送信されるようにしても良い。
【００９７】
制御部２０４ａから転送された要求を受信した制御部２０４ｂ、２００ｃは、それぞれ、セル２００ｂ、２００ｃの内部に含まれるセル（例えばセル１００ｄ、１００ｅ）の制御部（例えば、制御部１０４ｄ、１０４ｅ）に、制御部２０４ａから転送された電力供給要求を送信する。制御部１０４ｄ、１０４ｅは、内部の電力状況を勘案してセル２００ａ（またはセル１００ａ）への電力供給の可否を判断し、制御部２０４ｂへ電力供給の可否を返答する。
【００９８】
制御部２０４ｂ、２０４ｃは、下位レイヤのセルからの返答を受けて、制御部２０４ａへ回答を送信する（ステップＳ１０５、Ｓ１０６）。例えば、制御部２０４ｂは、１つでも電力供給が可能な下位レイヤのセルがあれば、制御部２０４ａへ電力供給が可能である旨を返答し、全ての下位レイヤのセルで電力供給が不可能であれば、制御部２０４ａへ電力供給が不可能である旨を返答する。
【００９９】
図７には、制御部２０４ｂは、セル２００ａへの電力供給が可能であると制御部２０４ａへ返答し、制御部２０４ｃは、セル２００ａへの電力供給が不可能であると制御部２０４ａへ返答した例が示されている。
【０１００】
制御部２０４ａは、制御部２０４ｂ、２０４ｃから返答を受信すると、制御部２０４ｂ、２０４ｃからの返答に基づいて、制御部１０４ａに対して電力供給要求に対する回答を送信する（ステップＳ１０７）。制御部２０４ａは、１つでも電力供給が可能である旨の返答があれば、電力供給が可能である旨を制御部１０４ａへ送信する。一方制御部２０４ａは、電力供給が可能である旨の返答が全く無かった場合は、電力供給が不可能である旨を制御部１０４ａへ送信する。図７に示した例では、制御部２０４ｂが、セル２００ａへの電力供給が可能であると制御部２０４ａへ返答しているので、制御部２０４ａは、電力供給が可能である旨を制御部１０４ａへ送信する。
【０１０１】
制御部１０４ｂ、１０４ｃ、２０４ａからの返答を受信した制御部１０４ａは、返答に基づいて、電力供給を依頼するセルを選択し、選択結果を他のセル１００ｂ、１００ｃ、及び制御部２０４ａに送信する（ステップＳ１０８）。つまり、制御部１０４ａは、通信回線２０３ａに接続されている他の制御部に対して、選択結果をブロードキャスト送信する。図７に示した例では、制御部１０４ａは、セル１００ｃからの電力供給の提案を受け入れる旨を送信する。
【０１０２】
制御部１０４ｃは、制御部１０４ａから送信された選択結果の受信により、セル１００ｃが電力供給元として選択されたことを知るので、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｃを制御して、バスライン２０２ａを通じたセル１００ｃからセル１００ａへの電力供給を開始する（ステップＳ１０９）。
【０１０３】
セル１００ｃは、セル１００ａへ向けた電力供給を開始する際に、バスライン２０２ａに接続されている他のセルがバスライン２０２ａを通じた電力供給を行っていないかどうか判断する。そして他のセルがバスライン２０２ａを通じた電力供給を行っていなければ、セル１００ｃは、バスライン２０２ａの制御権を獲得したことを、バスライン２０２ａに接続されている他のセルへ通知してもよい。バスラインの制御権の有無を判断することで、各セルは、定格を超えた電圧がバスラインに印加されないように制御することが可能になる。
【０１０４】
図７には、バスライン２０２ａの電圧値の変化を右端に示している。ステップＳ１０９で、制御部１０４ｃがＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ｃを制御して、バスライン２０２ａを通じたセル１００ｃからセル１００ａへの電力供給を開始すると、バスライン２０２ａの電圧が、例えばバスライン２０２ａの定格電圧まで上昇する。
【０１０５】
このセル１００ｃからセル１００ａへの電力供給の時間は、例えば上記ステップＳ１０１で制御部１０４ａが送信した電力供給要求に含まれる供給時間に基づいて設定され得る。所定の時間が経過すると、制御部１０４ｃは制御部１０４ａに向けて、セル１００ｃからの電力供給を停止する旨を送信する（ステップＳ１１０）。
【０１０６】
ステップＳ１１０で、制御部１０４ｃが制御部１０４ａに向けて、セル１００ｃからの電力供給を停止する旨を送信すると、図７に示したようにバスライン２０２ａの電圧が徐々に低下する。
【０１０７】
本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、上述したような動作を各セルに含まれる制御部が実行することで、同一レイヤ内のセル間での直流電力の授受が可能となる。
【０１０８】
図７に示した動作例は、制御部１０４ａが電力供給要求を送信した際に、同一のレイヤである、セル２００ａに含まれているセル１００ｃから電力を供給する場合である。しかし、制御部１０４ａが電力供給要求を送信した際に、同一のレイヤである、セル２００ａに含まれている全てのセルが電力を供給出来ない場合も当然考えられる。その場合は、セル２００ａが、セル２００ａと同一のレイヤに属する他のセルへ電力供給要求を送信し、その同一のレイヤに属する他のセルから電力を受電することで、制御部１０４ａからの電力供給要求に応じてセル１００ａに電力を供給する。
【０１０９】
図８は、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の動作例を示すシーケンス図である。以下、図８を用いて本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の動作例について説明する。
【０１１０】
図８に示したのは、図７に示した動作例と同様、例えば、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１が図４のような構成を有する場合に、セル１００ａの制御部１０４ａが、他のセルに対して電力供給要求を送信し、セル１００ａが他のセルから電力供給を受ける際の動作例である。
【０１１１】
セル１００ａの内部で電力が不足しそうになると、セル１００ａに含まれている制御部１０４ａは、通信回線２０３ａを通じて、他のセル１００ｂ、１００ｃ、及び制御部２０４ａに、電力供給要求を送信する（ステップＳ１１１）。つまり、制御部１０４ａは、通信回線２０３ａに接続されている他の制御部に対して、電力供給要求をブロードキャスト送信する。
【０１１２】
セル１００ｂの制御部１０４ｂ、セル１００ｃの制御部１０４ｃは、それぞれ、制御部１０４ａから送信された電力供給要求を、例えば図６に示した情報受信部１５３で受信する。そして、制御部１０４ｂ、１０４ｃは、それぞれのセル１００ｂ、１００ｃの内部の電力状況を勘案し、セル１００ａへの電力供給の可否を判断し、制御部１０４ａへ電力供給の可否を返答する（ステップＳ１１２、Ｓ１１３）。図８には、制御部１０４ｂ、１０４ｃともに、セル１００ａへの電力供給が不可能であると制御部１０４ａへ返答した例が示されている。
【０１１３】
また、セル１００ａの上位レイヤに属する、セル２００ａの制御部２０４ａは、制御部１０４ａから送信された電力供給要求を受信すると、他の同一レイヤのセル２００ｂ、２００ｃの制御部２０４ｂ、２０４ｃへ電力供給要求を送信する（ステップＳ１１４）。上述したように、制御部２０４ａは、制御部２０４ｂ、２０４ｃへ電力供給要求を送信する際に、その電力供給要求が制御部１０４ａから送信されたものであるということを隠した状態で転送してもよい。つまり、あくまでセル２００ａの内部で電力が不足しているので、電力を要求しているという旨の情報だけが、制御部２０４ａから制御部２０４ｂ、２０４ｃへ送信されるようにしても良い。
【０１１４】
制御部２０４ａから転送された要求を受信した制御部２０４ｂ、２００ｃは、それぞれ、セル２００ｂ、２００ｃの内部に含まれるセル（例えばセル１００ｄ、１００ｅ）の制御部（例えば、制御部１０４ｄ、１０４ｅ）に、制御部２０４ａから転送された電力供給要求を送信する。制御部１０４ｄ、１０４ｅは、内部の電力状況を勘案してセル２００ａ（またはセル１００ａ）への電力供給の可否を判断し、制御部２０４ｂへ電力供給の可否を返答する。図７には、制御部２０４ｂは、セル２００ａへの電力供給が可能であると制御部２０４ａへ返答し、制御部２０４ｃは、セル２００ａへの電力供給が不可能であると制御部２０４ａへ返答した例が示されている。
【０１１５】
制御部２０４ａは、制御部２０４ｂ、２０４ｃから返答を受信すると、制御部２０４ｂ、２０４ｃからの返答に基づいて、制御部１０４ａに対して電力供給要求に対する回答を送信する（ステップＳ１１７）。制御部２０４ａは、１つでも電力供給が可能である旨の返答があれば、電力供給が可能である旨を制御部１０４ａへ送信する。一方制御部２０４ａは、電力供給が可能である旨の返答が全く無かった場合は、電力供給が不可能である旨を制御部１０４ａへ送信する。図８に示した例では、制御部２０４ｂが、セル２００ａへの電力供給が可能であると制御部２０４ａへ返答しているので、制御部２０４ａは、電力供給が可能である旨を制御部１０４ａへ送信する。
【０１１６】
制御部１０４ｂ、１０４ｃ、２０４ａからの返答を受信した制御部１０４ａは、返答に基づいて、電力供給を依頼するセルを選択し、選択結果を他のセル１００ｂ、１００ｃ、及び制御部２０４ａに送信する（ステップＳ１１８）。つまり、制御部１０４ａは、通信回線２０３ａに接続されている他の制御部に対して、選択結果をブロードキャスト送信する。図８に示した例では、制御部１０４ａは、制御部２０４ａからの電力供給の提案を受け入れる旨を送信する。
【０１１７】
制御部２０４ａは、制御部１０４ａから送信された選択結果の受信により、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａが電力供給元として選択されたことを知る。しかし、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａが電力をセル１００ａに供給するには、上記ステップＳ１１５で、電力供給が可能と回答した制御部２０４ｂが含まれるセル２００ｂから、電力をバスライン３０２ａに出力してもらう必要がある。従って、制御部２０４ａは、制御部１０４ａから送信された選択結果を受信すると、制御部２０４ｂ、２００ｃに対して、選択結果をブロードキャスト送信する（ステップＳ１１９）。図８に示した例では、制御部２０４ａは、制御部２０４ｂからの電力供給の提案を受け入れる旨を送信する。
【０１１８】
制御部２０４ｂは、制御部２０４ａから送信された選択結果の受信により、セル２００ｂが電力供給元として選択されたことを知るので、ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ｂを制御して、バスライン３０２ａを通じたセル２００ｂからセル２００ａへの電力供給を開始する（ステップＳ２１０）。
【０１１９】
図８には、バスライン２０２ａ及びバスライン３０２ａの電圧値の変化を右端に示している。ステップＳ２１０で、制御部２０４ｂがＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ｂを制御して、バスライン３０２ａを通じたセル２００ｂからセル２００ａへの電力供給を開始すると、バスライン３０２ａの電圧が、例えばバスライン３０２ａの定格電圧まで上昇する。ＤＣ／ＤＣコンバータ２０１ａは、バスライン３０２ａに供給される電力の電圧を、バスライン２０２ａの定格電圧に降下させることで、セル２００ｂから供給される電力を、セル２００ａのバスライン２０２ａに供給する。そして、セル１００ａのＤＣ／ＤＣコンバータ１０１ａは、バスライン２０２ａに供給される電力を受電して、電圧をセル１００ａのバスライン１０２ａの定格電圧まで降下させる。
【０１２０】
このセル２００ｂからセル２００ａへの電力供給の時間は、例えば上記ステップＳ１１１で制御部１０４ａが送信した電力供給要求に含まれる供給時間に基づいて設定され得る。所定の時間が経過すると、制御部２０４ｂは制御部２０４ａに向けて、セル２００ｂからの電力供給を停止する旨を送信する（ステップＳ１２１）。そして制御部２０４ａは、セル２００ｂからの電力供給を停止する旨を制御部２０４ｂから受信すると、電力を受電しているセル１００ａの制御部１０４ａに向けて、セル２００ｂからの電力供給を停止する旨を送信する（ステップＳ１２２）。
【０１２１】
本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、上述したような動作を各セルに含まれる制御部が実行することで、レイヤを跨いでのセル間での直流電力の授受が可能となる。
【０１２２】
＜２．まとめ＞
本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、例えば、セルの内部で電力不足が想定される場合等の、セルの内部で電力が必要になる場合に、そのセルから電力供給要求が送信される。セルからの電力供給要求は、同一レイヤ内のセルや、上位レイヤのセルに伝送される。そして電力供給が可能なセルは、その電力供給要求を送信したセルに対して電力供給が可能である旨を回答し、要求された電力を、その電力供給要求を送信したセルに供給する。
【０１２３】
以上説明したように、本開示の一実施形態によれば、階層構造を有することで、同一レイヤ内での電力供給や、レイヤを跨いだ電力供給を可能とする電力供給システム、及びこの電力供給システム１での電力供給を制御する制御部が提供される。本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、簡素な構成で実現でき、かつシステムのスケーラブルな構築を可能とする。
【０１２４】
また本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、交流電力を供給する既存の電力グリッドとの併存も、もちろん可能である。直流電力を供給するバスラインは、既存の電力グリッドと独立して設けられるものであり、また本開示の一実施形態に係る電力供給システム１の使用により、既存の電力グリッドへの依存を低下させることが可能になる。さらに、本開示の一実施形態に係る電力供給システム１は、既存の電力グリッドと独立して設けられるものであるから、既存の電力グリッドが存在しない地域での使用も、もちろん可能である。
【０１２５】
本明細書の各装置が実行する処理における各ステップは、必ずしもシーケンス図またはフローチャートとして記載された順序に沿って時系列に処理する必要はない。例えば、各装置が実行する処理における各ステップは、フローチャートとして記載した順序と異なる順序で処理されても、並列的に処理されてもよい。
【０１２６】
また、各装置に内蔵されるＣＰＵ、ＲＯＭおよびＲＡＭなどのハードウェアを、上述した各装置の構成と同等の機能を発揮させるためのコンピュータプログラムも作成可能である。また、該コンピュータプログラムを記憶させた記憶媒体も提供されることが可能である。また、機能ブロック図で示したそれぞれの機能ブロックをハードウェアで構成することで、一連の処理をハードウェアで実現することもできる。
【０１２７】
以上、添付図面を参照しながら本開示の好適な実施形態について詳細に説明したが、本開示の技術的範囲はかかる例に限定されない。本開示の技術分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本開示の技術的範囲に属するものと了解される。
【０１２８】
例えば、通信回線は、有線であっても無線であっても良い。例えば、通信回線は、いわゆるメッシュネットワークで構成されていても良い。また本実施形態では、通信回線と、バスラインとが別である場合を示したが、本開示は係る例に限定されるものではない。例えばバスラインに直流電力の送電及び受電に関する情報を重畳させてもよい。バスラインに電力の送電及び受電に関する情報を重畳させることで、電力供給システムから通信回線を省略させることが出来る。
【０１２９】
また、本明細書に記載された効果は、あくまで説明的または例示的なものであって限定的ではない。つまり、本開示に係る技術は、上記の効果とともに、または上記の効果に代えて、本明細書の記載から当業者には明らかな他の効果を奏しうる。
【０１３０】
なお、以下のような構成も本開示の技術的範囲に属する。
（１）
直流の電力を伝送する第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信する受信部と、
前記受信部が受信した前記第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第２のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信する送信部と、
前記第２のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を、前記第１のバスライン及び前記第２のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御する電力制御部と、
を備える、電力制御装置。
（２）
前記電力制御部は、前記第１のバスラインに接続されるセルの数の情報に基づいて、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を制御する、前記（１）に記載の電力制御装置。
（３）
前記電力制御部は、前記第２のバスラインに接続されるセルの情報に基づいて、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を制御する、前記（１）または（２）に記載の電力制御装置。
（４）
前記電力制御部は、前記受信部が受信した前記第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を、自らの電力供給要求として前記第２のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を前記送信部に送信させる、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の電力制御装置。
（５）
前記電力制御部は、前記第２のバスラインに接続されるセルへ送信した電力供給要求に対する応答を該セルから受信すると、前記第１のバスラインに接続される電力供給要求を送信したセルに対して該応答を前記送信部に送信させる、前記（１）〜（４）のいずれかに記載の電力制御装置。
（６）
前記第１のバスラインの定格電圧は、前記第２のバスラインの定格電圧より低い、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の電力制御装置。
（７）
前記第１のバスラインの定格電圧は、前記第２のバスラインの定格電圧より高い、前記（１）〜（５）のいずれかに記載の電力制御装置。
（８）
直流の電力を伝送する第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求を受信することと、
前記受信した前記第１のバスラインに接続されるセルからの電力供給要求に応じて、直流の電力を伝送する第２のバスラインに接続されるセルへ電力供給要求を送信することと、
前記第２のバスラインに接続されるセルに送信した電力供給要求の応答によって、前記第１のバスラインと前記第２のバスラインとの間の電力の変換を、前記第１のバスライン及び前記第２のバスラインそれぞれの電圧に関する情報に基づいて制御することと、
を備える、電力制御方法。
【符号の説明】
【０１３１】
１    電力供給システム
１００ａ    セル
１０１ａ    ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０２ａ    バスライン
１０３ａ    通信回線
１０４ａ    制御部
【図１】
2015105006.tif 000003
【図２】
2015105006.tif 000004
【図３】
2015105006.tif 000005
【図４】
2015105006.tif 000006
【図５】
2015105006.tif 000007
【図６】
2015105006.tif 000008
【図７】
2015105006.tif 000009
【図８】
2015105006.tif 000010
【国際調査報告】
2015105006.tif 000011
2015105006.tif 000012