(57)【要約】【課題】電力供給線路から要求される電力に対する直流電源からの供給が制限範囲内に収まるように制御し、過負荷に対する保護を行う直流配電システムを提供する。【解決手段】直流電源１は電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃを介して直流機器２に直流電力を供給する。各系統の電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃにはそれぞれ電流と電圧との少なくとも一方を制限する制限手段４が挿入される。また、電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの系統別に線路情報検出手段としての電流センサＣＴを設け、制御手段５は電流センサＣＴで得た系統別の負荷情報により、各系統の制限手段４を制御して系統別に供給する直流電力を制限する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流電力を出力する直流電源と、直流電源から電力供給線路を介して供給される直流電力により駆動される直流機器と、直流電源と直流機器との間に設けられ電力供給線路に供給する電流と電圧との少なくとも一方を制限する制限手段と、電力供給線路の電流と電圧との少なくとも一方を負荷情報の一つとして検出する線路状態検出手段と、電力供給線路に供給する電流と電圧との少なくとも一方について負荷情報に応じて制限手段を制御する制御手段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】
前記直流電源は、前記電力供給線路との接続部位に前記制限手段と前記線路状態検出手段とを備え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】
前記電力供給線路は複数系統に分岐し、前記制限手段および前記線路状態検出手段は各系統ごとに分岐点と前記直流電源の各出力端部との間に設けられていることを特徴とする請求項２記載の直流配電システム。
【請求項４】
前記制御手段と前記直流機器とは通信可能であって、前記負荷情報は電流と電圧との少なくとも一方に関して前記直流機器から通信により通知される要求であ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５】
前記直流電源について少なくとも電流と電圧との一方に関して供給能力を電源情報として検出する電源状態検出手段が付加され、前記制御手段は、前記負荷情報に加えて前記電源情報も用いることにより、前記直流電源から供給可能な範囲内において、電力供給線路に供給する電流と電圧との少なくとも一方が規定範囲に制限されるように前記制限手段を制御することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の直流配電システム。
【請求項６】
前記制限手段は、前記電力供給線路に供給する電流を制限する電流制限手段からなり、前記制御手段は、電力供給線路への供給電流を示す負荷情報に基づいて、供給電流が規定の制限電流値に達すると電流制限手段により電力供給線路に流れる電流を制限電流値よりも小さい維持電流値に維持する制限動作を行う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７】
前記制限手段は、前記電力供給線路に印加する電圧を制限する電圧制限手段からなり、前記制御手段は、電力供給線路への供給電流を示す負荷情報に基づいて、供給電流が規定の制限電流値に達すると電圧制限手段により電力供給線路に印加する電圧を規定の維持電圧値に引き下げる制限動作を行う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８】
前記制御手段と前記直流機器とは通信可能であって、直流機器は、内部回路に供給する電圧と電流との少なくとも一方を制限する機器側制限手段を備え、制御手段は、前記制限手段が制限動作を行っている間に直流機器に印加される電圧が規定電圧まで低下すると機器側制限手段により直流機器での電力使用量を低減させることを特徴とする請求項６または請求項７記載の直流配電システム。
【請求項９】
前記制御手段と前記直流機器との間の通信は、前記電力供給線路を通信路に用い高周波の搬送波を用いて情報を伝送することを特徴とする請求項４または請求項８記載の直流配電システム。
【請求項１０】
前記電力供給線路は複数系統に分岐しており、前記制御手段と前記直流機器との間の通信は前記直流電源の内部において電力供給線路と同じ系統に分岐した有線の通信路を用いて行い、情報を伝送する搬送波の通過と阻止とを選択する情報フィルタを、通信路の分岐点と前記直流機器との間で通信路の各系統ごとに備えることを特徴とする請求項４または請求項８または請求項９記載の直流配電システム。
【請求項１１】
前記直流機器は、供給された電流と電圧との少なくとも一方を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記情報フィルタごとに搬送波の通過と阻止とを選択することにより直流機器が検出手段により検出した負荷情報を前記電力供給線路の系統ごとに認識することを特徴とする請求項１０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、宅内やビル内において直流電源から負荷機器である直流機器に電力供給線路を通して直流の配電を行う直流配電システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、電気機器に電力を供給する際には、建物内に先行配線された電力供給線路を介して交流電力を供給している。一方、電気機器において動力や熱を利用する場合を除けば、内部回路に直流電力を供給する場合が多く、音響、映像、通信などの情報を扱う機能を主とした電気機器では、交流電力を直流電力に変換する電力変換アダプタを備えるものも多くなってきている。その結果、この種の電気機器を扱うために多くの電力変換アダプタをコンセントに接続することになり、電気機器の周辺が乱雑になりやすいという問題を有している。このような問題を解決するために、先行配線によって直流電力を供給することが考えられている（たとえば、特許文献１参照）。先行配線した電力供給線路を用いて直流電力を供給すれば、電力変換アダプタが不要になり、電気機器の周辺が乱雑になるのを防止することができる。
【特許文献１】特開２００３−２７４５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、先行配線により交流電力を供給する場合には、分電盤内に配置したブレーカなどを用いて電力供給線路に供給する電流を定格値として制限しており、ブレーカに接続された電力供給線路に流れる電流が定格値より大きくなると、ブレーカを電流値に応じたタイミングで遮断することによって、電力供給線路や電気機器を保護するとともに、過負荷が電源に影響するのを防止している。
【０００４】
一方、直流電力を用いる電気機器（以下では、「直流機器」と呼ぶ）は、上述したように情報を扱う機能が多く、たとえば、防犯や防災の目的で用いる直流機器も存在しており、この種の直流機器が動作を停止すると防犯や防災の目的を達成できなくなる。また、宅内網や広域網のような通信網を通して連携動作させる直流機器（たとえば、スイッチと負荷との連携動作）では、直流電力を確保することができなければ動作不能になる。
【０００５】
したがって、電力供給線路の短絡のように電力供給線路の過熱などの危険がある場合を除けば、ブレーカのように過負荷で電力供給を遮断する構成を採用することによってすべての直流機器の動作を停止させてしまう保護動作は機能させないほうが望ましい。さらに、電力供給線路に常時接続している直流機器であれば、電力供給線路に供給する最大電流は既知であるから、電力供給線路で過負荷が生じないように配線設計を行うことができるが、電力供給線路に対して着脱可能な直流機器を使用する場合には、電力供給線路の過負荷をあらかじめ予測することはできないから、配線設計によっては対応することができない。すなわち、過負荷に対するなんらかの保護が必要になる。
【０００６】
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、電流と電圧との少なくとも一方に関して電力供給線路からの要求に対する直流電源からの供給が制限範囲内に収まるように制御することによって、過負荷に対する保護を行うよう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】
【０００７】
請求項１の発明は、直流電力を出力する直流電源と、直流電源から電力供給線路を介して供給される直流電力により駆動される直流機器と、直流電源と直流機器との間に設けられ電力供給線路に供給する電流と電圧との少なくとも一方を制限する制限手段と、電力供給線路の電流と電圧との少なくとも一方を負荷情報の一つとして検出する線路状態検出手段と、電力供給線路に供給する電流と電圧との少なくとも一方について負荷情報に応じて制限手段を制御する制御手段とを備える。
【０００８】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記直流電源は、前記電力供給線路との接続部位に前記制限手段と前記線路状態検出手段とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明では、請求項２の発明において、前記電力供給線路は複数系統に分岐し、前記制限手段および前記線路状態検出手段は各系統ごとに分岐点と前記直流電源の各出力端部との間に設けられていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明では、請求項１の発明において、前記制御手段と前記直流機器とは通信可能であって、前記負荷情報は電流と電圧との少なくとも一方に関して前記直流機器から通信により通知される要求であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明では、請求項１ないし請求項４のいずれかの発明において、前記直流電源について少なくとも電流と電圧との一方に関して供給能力を電源情報として検出する電源状態検出手段が付加され、前記制御手段は、前記負荷情報に加えて前記電源情報も用いることにより、前記直流電源から供給可能な範囲内において、電力供給線路に供給する電流と電圧との少なくとも一方が規定範囲に制限されるように前記制限手段を制御することを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明では、請求項１の発明において、前記制限手段は、前記電力供給線路に供給する電流を制限する電流制限手段からなり、前記制御手段は、電力供給線路への供給電流を示す負荷情報に基づいて、供給電流が規定の制限電流値に達すると電流制限手段により電力供給線路に流れる電流を制限電流値よりも小さい維持電流値に維持する制限動作を行うことを特徴とする。なお、制限電流値と維持電流値とは、電力供給線路に許容電流値（電流の上限値）よりも小さい値に設定され、たとえば制限電流値は許容電流値の９５％、維持電流値は許容電流値の９０％などに設定される。
【００１３】
請求項７の発明では、請求項１の発明において、前記制限手段は、前記電力供給線路に印加する電圧を制限する電圧制限手段からなり、前記制御手段は、電力供給線路への供給電流を示す負荷情報に基づいて、供給電流が規定の制限電流値に達すると電圧制限手段により電力供給線路に印加する電圧を規定の維持電圧値に引き下げる制限動作を行うことを特徴とする。なお、制限電流値は、電力供給線路に許容電流値（電流の上限値）よりも小さい値（たとえば、許容電流値の９５％）に設定され、維持電圧値は電力供給線路に常時に印加されている電圧値より低い値（たとえば、常時の電圧値の８０％）に設定される。
【００１４】
請求項８の発明では、請求項６または請求項７の発明において、前記制御手段と前記直流機器とは通信可能であって、直流機器は、内部回路に供給する電圧と電流との少なくとも一方を制限する機器側制限手段を備え、制御手段は、前記制限手段が制限動作を行っている間に直流機器に印加される電圧が規定電圧まで低下すると機器側制限手段により直流機器での電力使用量を低減させることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明では、請求項４または請求項８の発明において、前記制御手段と前記直流機器との間の通信は、前記電力供給線路を通信路に用い高周波の搬送波を用いて情報を伝送することを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明では、請求項４または請求項８または請求項９の発明において、前記電力供給線路は複数系統に分岐しており、前記制御手段と前記直流機器との間の通信は前記直流電源の内部において電力供給線路と同じ系統に分岐した有線の通信路を用いて行い、情報を伝送する搬送波の通過と阻止とを選択する情報フィルタを、通信路の分岐点と前記直流機器との間で通信路の各系統ごとに備えることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１の発明では、請求項１０の発明において、前記直流機器は、供給された電流と電圧との少なくとも一方を検出する検出手段を備え、前記制御手段は、前記情報フィルタごとに搬送波の通過と阻止とを選択することにより直流機器が検出手段により検出した負荷情報を前記電力供給線路の系統ごとに認識することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１の発明の構成によれば、電力供給線路の電流と電圧との少なくとも一方を負荷情報の一つとして検出し、負荷情報に応じて直流電源から電力供給線路に供給する電圧と電流との少なくとも一方を制限するから、負荷情報により過負荷が検出されるときに、直流電源からの電力供給を制限することにより、直流電源を保護することができる。しかも、電力供給線路の電流あるいは電圧あるいはその両方に応じて、直流電源から供給する電流あるいは電圧あるいはその両方を制限することにより、直流機器に対して電力を供給しながらも直流電源を保護することが可能になる。
【００１９】
たとえば、直流機器の一部について動作が停止すると不都合を生じるものについては、常時供給している電圧よりも低電圧で動作するようにしておき、過負荷時には直流電源から電力供給線路に印加する電圧を引き下げるように制限手段を制御すれば、他の直流機器の動作が停止しても必要なものには電力の供給を継続することが可能になる。また、過負荷時には電流の上限を制限するとともに電圧を引き下げることにより、直流電源を保護することができる。つまり、過負荷時に一部の直流機器には継続して電力供給を行うことで、システムダウンを防止することが可能になる。
【００２０】
請求項２の発明の構成によれば、直流電源において電力供給線路の接続部位に制限手段および線路状態検出手段を設けているから、電力供給線路に接続されているすべての直流機器について負荷情報を一括して検出することができる。
【００２１】
請求項３の発明の構成によれば、電力供給線路の系統ごとに電力供給線路からの要求を監視し、かつ系統ごとに電流と電圧との少なくとも一方を制限することができるから、いずれかの系統において過負荷になったときに制限手段の動作により供給電力を制限した場合でも、他の系統については供給電力の制限を行わずに直流機器に通常の動作を維持させることが可能になる。
【００２２】
請求項４の発明の構成によれば、直流機器からの要求によって制限手段を制御するから、直流機器の動作状態に応じて直流電源から供給する電力を調節することが可能になる。たとえば、直流機器の動作に応じた電力を直流電源から供給するデマンド制御が可能になる。
【００２３】
請求項５の発明の構成によれば、直流電源の供給能力を電源情報として用いるから、供給能力が時間変化する直流電源（太陽光や風力などの自然エネルギから電力を得るような直流電源、電池など）を用いる場合であっても、電力の供給能力の範囲内で電力供給が行われるように制限することで、直流電源を保護することができる。
【００２４】
請求項６の発明の構成によれば、電力供給線路に流れる電流が規定の制限電流値に達すると制限電流値よりも小さい維持電流値に維持することで、電力供給線路に供給する電流を電流を制限し、かつ直流電源を保護することができる。
【００２５】
請求項７の発明の構成によれば、電力供給線路に流れる電流が規定の制限電流値に達すると維持電圧値に引き下げることで、電力供給線路に供給する電力を制限することができる。
【００２６】
請求項８の発明の構成によれば、制限動作を行っている間に直流機器に印加される電圧が規定電圧まで低下すると、直流機器での電力使用量を低減させることにより、電力供給線路に供給する電力を低減させることができる。制限動作を行っている間に直流機器に印加される電圧が低下するのは、通常は直流機器での消費電力の増加によるから、電力供給線路に複数台の直流機器が接続されているときには、いずれかの直流機器での電力使用量を低減させることで、他の直流機器の動作を維持することが可能になる。
【００２７】
たとえば、直流機器において機器側制限手段を設けていることによって、過負荷時などに優先度の低い直流機器（たとえば、防犯や防災を目的とする直流機器に比べて映像や音楽に関する直流機器の優先度を低くする）については、受け取る電力を制限することが可能になり、重要な直流機器の動作を維持しながらも過負荷を防止することができる。
【００２８】
請求項９の発明の構成によれば、電力供給線路に情報伝送の信号（搬送波）を重畳しているから、通信用の線路を別に配線する必要がなく、また無線通信のように環境により通信範囲が変化することもない。
【００２９】
請求項１０の発明の構成によれば、複数系統の電力供給線路を設けている場合に、有線の通信路を電力供給線路と同じ系統に分岐させ、かつ通信路の各系統にそれぞれ情報フィルタを設けているから、電力供給経路の系統ごとの直流機器と通信することが可能になる。
【００３０】
請求項１１の発明の構成によれば、複数系統の電力供給線路を設けている場合に情報フィルタを用いて系統ごとに直流機器と通信し、直流機器に設けた検出手段により検出した負荷情報を系統ごとに認識することが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
（実施形態１）
本発明は、基本的には、図１に示すように、分電盤などに配置した直流電源１と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器２とを有し、直流電源１の出力端部に接続した電力供給線路Ｌｐを通して直流機器２に直流電力を供給する構成を有している。図示例では、直流電源１から直流機器２への電力供給線路Ｌｐを複数系統（図示例は３系統）に分岐しているが１系統のみでもよい。以下では、各系統別に区別する必要があるときには、ａ，ｂ，ｃの符号を付加して電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃを区別する。
【００３２】
直流電力を供給する電力供給線路Ｌｐとともに通信用の情報線路Ｌｓ（区別する必要があるときには、ａ，ｂ，ｃの符号を付加して情報線路Ｌｓａ，Ｌｓｂ，Ｌｓｃを区別する）が設けられ、各直流機器２を情報線路Ｌｓに接続することも可能になっている。情報線路Ｌｓは、電力供給線路Ｌｐと独立して設けるほか、電力供給線路Ｌｐと兼用してもよい。電力供給線路Ｌｐと情報線路Ｌｓとを兼用する場合には、情報伝送に用いる高周波の搬送波を直流電圧に重畳することにより通信を行う。また、情報線路Ｌｓに代えて無線による通信路を形成することも可能である。以下では、電力供給線路Ｌｐと情報線路Ｌｓとが有線であってそれぞれ別に設けられている場合を想定する。
【００３３】
直流電源１において電力供給を行う構成は、商用電源のような交流電源ＡＣを直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータを含む電力変換器１ａを基本構成とし、必要に応じて太陽光発電装置、風力発電装置、燃料電池、エンジン駆動の発電機などを用いた分散電源１ｂを併用することも可能である。分散電源１ｂを併用する場合には、電力変換器１ａと分散電源１ｂとの出力を直流機器２からの要求に応じて調節する。ただし、以下では、分散電源１ｂの動作についてはとくに言及せず、直流電源１における電力供給は電力変換器１ａで行うものとして説明する。
【００３４】
直流電源１と直流機器２との間の情報線路Ｌｓには、情報フィルタ３が挿入される。図示例においては、情報フィルタ３は、各情報線路Ｌｓａ，Ｌｓｂ，Ｌｓｃにおける分岐点と直流機器２との間に配置される。情報線路Ｌｓａ，Ｌｓｂ，Ｌｓｃの分岐点は、直流電源１の内部に設けられ、情報線路Ｌｓａ，Ｌｓｂ，Ｌｓｃは、電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃと同じ系統に分岐する。つまり、各系統の電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃごとに情報フィルタ３を設けていることに相当する。
【００３５】
情報フィルタ３は、情報伝送に用いる高周波の搬送波の通過と阻止とを選択する機能を有し、直流電源１と直流機器２との間で情報を伝送するか否かの選択を電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの系統別に行うことを可能にしている。情報フィルタ３において搬送波を通過させるか阻止するかは、直流電源１に設けた後述する制御手段５が指示する。
【００３６】
さらに、直流電源１と直流機器２との間の電力供給線路Ｌｐには制限手段４が挿入される。制限手段４は、直流電源１において各電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの系統を分岐させる分岐点と各電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃを接続する出力接続口（出力端部）Ｔ１との間に配置される。したがって、制限手段４は、電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの各系統ごとに設けられる。さらに、図示例では、電力変換器１ａの出力端にも制限手段４を設けている。
【００３７】
電力変換器１ａと分散電源１ｂとの合流点と電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの分岐点との間には、電流センサＣＴが配置されるとともに電流センサＣＴの出力が電流検出回路６ａに入力され、この部位を通過する電流が検出される。また、この部位の電圧を検出する電圧検出回路６ｂも設けられている。電流センサＣＴには、ホール素子と磁性体コアとを組み合わせたいわゆる直流ＣＴあるいは電路に直列に接続される電流検出用抵抗を用いている。電流センサＣＴと電流検出回路６ａと電圧検出回路６ｂとは、電流と電圧とに関して直流電源１に対する電力供給線路Ｌｐからの要求を負荷情報として検出する線路状態検出手段を構成する。負荷情報としては、電流と電圧との一方の情報であってもよく、一方だけでよい場合には、電流センサＣＴと電流検出回路６ａとの組か電圧検出回路６ｂが省略される。
【００３８】
各電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃにそれぞれ挿入された制限手段４は、電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの分岐点との間に情報フィルタ３を備えており、これらの３個の情報フィルタ３と３個の制限手段４との間には、それぞれ通過電流を検出する電流センサ（図示せず）が配置される。この部位の制限手段４は各系統の電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃに流す電流をそれぞれ制限する機能を有している。この部位の各電流センサの出力は上述した電流検出回路６ａとは別に電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの系統別に設けた電流検出回路（図示せず）にそれぞれ入力され、各系統別の負荷情報が得られる。すなわち、図示しない電流センサと電流検出回路とにより電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの系統別の線路状態検出手段が構成される。
【００３９】
線路状態検出手段で得られた負荷情報は制御手段５に入力され、各部位に配置した制限手段４の制御に用いられる。制限手段４は、電力供給線路Ｌｐに供給する電流と電圧との少なくとも一方を制限する機能を有している。本実施形態では、制限手段４として電流制限手段と電圧制限手段とを備えるものを用いており、後述する条件に応じて電流制限手段と電圧制限手段との一方を選択し、電力供給線路Ｌｐに供給する電流を規定範囲に制限するか、電力供給線路Ｌｐに供給する電圧を規定範囲に制限する。
【００４０】
制御手段５はマイクロコンピュータを備え、情報線路Ｌｓを通して直流機器２と通信する通信手段５ａを備える。制御手段５は、制限手段４の制御にあたって直流機器２から取得する負荷情報も必要に応じて用いるが、ここでは、電流検出回路６ａと電圧検出回路６ｂとの少なくとも一方で得られた負荷情報を用いて制限手段４を制御する場合について説明し、直流機器２から得られる負荷情報を用いる動作については後述する。
【００４１】
制限手段４として電流を制限するもっとも簡単な構成としては、図２に示すように、電流制限抵抗Ｒを電力供給線路Ｌｐに挿入するか否かをスイッチ要素ＳＷによって選択する構成を採用することができる。この構成では、常時は電流制限抵抗Ｒを挿入しない状態が選択されており、電流を制限する必要があるときには、スイッチ要素ＳＷを切り換えて電流制限抵抗Ｒを挿入する。なお、電流制限抵抗Ｒの挿入により電力供給線路Ｌｐに供給される電流が低下した後は、線路状態検出手段により検出される電流値が規定値以下まで低下してからスイッチ要素ＳＷを復帰させる。この動作により、スイッチ要素ＳＷのチャタリングを防止することができる。
【００４２】
図２に示す構成と同様の機能を有する電流制限手段としては、たとえば、電流制限抵抗Ｒとスイッチ要素ＳＷとにに代えてトランジスタやＭＯＳＦＥＴのような３端子の能動素子を用いて電流制限回路を構成することも可能である。トランジスタを用いるとすれば、コレクタ−エミッタに低抵抗を直列接続して電力供給線路Ｌｐに挿入しておき、常時は飽和領域でオンにし、過負荷になると制御手段５によりコレクタ−エミッタを通過する電流を制限する構成を採用すればよい。  なお、定電流化には定電流ダイオードを用いる構成、正特性サーミスタと抵抗とを並列接続した構成などを用いることも可能であるが、これらの構成では制御手段５による制御を必要としないので、補助的に用いる。
【００４３】
一方、電圧を制限する電圧制限手段を構成する場合には、トランジスタのコレクタ−エミッタを電力供給線路Ｌｐに挿入するとともに、電力供給線路Ｌｐの線間に平滑コンデンサを接続しておき、線路状態検出手段および制御手段５と併せて構成した直列制御型の定電圧回路を用いることができる。あるいはまた、インダクタおよび平滑コンデンサとスイッチング素子とからなるチョッパ回路やスイッチング素子をトランスの一次巻線に直列接続し二次出力を整流平滑して直流を取り出すＤＣ−ＤＣコンバータを構成し、線路状態検出手段および制御手段５と併せて構成したスイッチング電源を用いることができる。
【００４４】
ここに、電流を規定範囲に制限する場合としては、直流電源１による供給可能な電流を超える電流が電力供給線路Ｌｐに流れるのを防止する場合（電力供給線路Ｌｐの短絡や直流機器２の内部のインピーダンス低下による）、電力供給線路Ｌｐに規定された許容電流より大きい電流が流れないように制限する場合などがある。前者の場合には直流電源１を保護するために電流制限が必要であり、後者の場合には配線に関する規則による制限を守るために電流制限が必要になる。また、電圧を規定範囲に制限する場合は、基本的には、直流機器２の駆動に必要な最低電圧を確保することを意味する。なお、制限する電流値や電圧値は、規則による制限の範囲内であれば適宜に設定することができる。
【００４５】
上述したように、通常は、電流については電力供給線路Ｌｐに供給する電流の上限を制限し、電圧については電力変換器１ａにおいて定電圧に保っているが、電流について下限を制限する場合（たとえば、直流機器２の駆動に必要な最小電流よりも小さいながらも電流が流れていて、漏電があると判断する場合など）や、電圧について上限を制限する場合（たとえば、直流電源１の故障による出力電圧の異常上昇がある場合など）もある。
【００４６】
このように、制御手段５では、線路状態検出手段（電流センサＣＴ、電流検出回路６ａ、電圧検出回路６ｂ）により電力供給線路Ｌｐからの要求を監視し、直流電源１から直流機器２に直流電力を正常に供給することができない要求である場合にのみ制限手段４を動作させ、電力供給線路Ｌｐに供給する電流と電圧との少なくとも一方を制限する。逆に言えば、直流電源１から直流機器２に直流電力を正常に供給することができる場合には制限手段４は動作させなくてもよい。
【００４７】
以下では、典型的な動作例について説明する。ここでは、線路状態検出手段が電流検出回路６ａと電圧検出回路６ｂとの両方を備え、電力供給線路Ｌｐの電流と電圧との両方を検出し、制限手段４は電力供給線路Ｌｐの電流を制限する電流制限手段と電圧を制限する電圧制限手段との一方を備えるものとする。
【００４８】
直流機器２には、電力供給線路Ｌｐの線間から直流電力が供給されているから、通常は電力供給線路Ｌｐの線間の電圧を電力変換器１ａが定電圧に保っている。
【００４９】
一方、電力供給線路Ｌｐに流れる電流が電力供給線路Ｌｐの許容電流値（上限の電流値）に対して設定される制限電流値（たとえば、許容電流値の９５％）に達すると電力供給線路Ｌｐに流れる電流が制限電流値よりも小さい維持電流値（たとえば、許容電流値の９０％）に維持するように制限手段４に設けた電流制限手段で定電流制御（制限動作）を行う。この制限動作は定電流制御であるから直流機器２での電力使用量（つまり、電力供給線路Ｌｐのインピーダンス）によっては、線間の電圧が変動するが、電圧が上昇する場合には電流が減少して定電圧制御の状態に戻るから線間の電圧が上昇することはない。
【００５０】
定電流制御が行われている期間おいて（電力供給線路Ｌｐに維持電流値に維持されている状態において）新たに直流機器２を動作させると電力供給線路Ｌｐからの電流の要求が過大になる。このとき、電力供給線路Ｌｐの線間のインピーダンスが低下するから、電力供給線路Ｌｐの線間電圧が低下することになる。
【００５１】
そこで、直流機器２のうち防犯や防災に関する機器のように、動作が停止すると不都合を生じるものについては、常時供給している電圧よりも低電圧で動作するようにしておき、電力供給線路Ｌｐの線間電圧が低下しても動作するようにしておく。このような構成を採用すれば、過負荷時には、供給する電流を制限して直流電源１を保護しながらも、動作を停止させることが不都合な直流機器２には直流電力を供給しつづけることが可能になる。つまり、過負荷時に直流電源１を保護しながらも、一部の直流機器２には継続して電力を供給することでシステムダウンを防止することができる。
【００５２】
電力供給線路Ｌｐに流れる電流が電力供給線路Ｌｐの許容電流値に対して設定される制限電流値に達したときの制限動作としては、制限手段４に設けた電圧制限手段により電力供給線路Ｌｐに印加する電圧を常時よりも引き下げるようにしてもよい。
【００５３】
この制限動作では、停止させてもよい直流機器２では入力電圧が不足することによって動作が停止し、動作の必要な直流機器２は入力電圧が確保されているから動作を継続させることが可能になる。上述の動作を可能にする直流機器２としては、電力供給線路Ｌｐからの受電部に定電圧回路（ツェナーダイオードでもよい）を設けたものを用い、定電圧回路に要求される入力電圧を異ならせておけばよい。
【００５４】
なお、図１に示す構成例では、直流電源１の器体に電力変換器１ａと情報フィルタ３と制限手段４と制御手段５と線路状態検出手段とを収納し、分散電源１ｂの直流出力を受電するための１組の入力接続口Ｔ１と、３系統の電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃを接続するための３組の出力接続口Ｔ２とを設けている。
【００５５】
上述の構成に対して、入力接続口Ｔ１を備える第１の器体に電力変換器１ａを収納して出力を１系統とし、この出力を受けて電力供給線路Ｌｐの系統を分岐させる電路を収納した第２の器体に出力接続口Ｔ２を設ける構成を採用してもよい。この構成では、直流電力を供給する電力変換器１ａを収納した第１の器体と、電力供給線路Ｌｐを複数に分岐させる構成を収納した第２の器体とを別に設けているから、分岐数に応じた電路を設けた第２の器体を交換するだけで、電力供給線路Ｌｐの系統数を変更することができる。
【００５６】
また、この構成では、系統数が同じである場合には、電力変換器１ａの仕様を変更することで、直流電源１の出力電流や出力電圧を変更することができる。なお、電力変換器１ａの出力を制限する制限手段４と、各系統の電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃに供給する電力を制限する制限手段４とを設けているから、各制限手段４を制御するための制御手段５は第１の器体と第２の器体とに分けて収納するのが望ましい。
【００５７】
直流電源１を分電盤に収納する場合に、分電盤の内器となる直流機器２に給電する電力供給線路の系統と、分電盤の外部に設置される直流機器２に給電する電力供給線路の系統とは分岐しておくのが望ましい。
【００５８】
ところで、図１に示す直流機器２は、操作、監視、表示、報知など直流機器２に応じた各種動作を行う機能部としての主回路２０と、情報線路Ｌｐを介して直流電源１と通信する通信手段２１とを備える。主回路２０は、マイクロコンピュータを備え、マイクロコンピュータが直流機器２の動作を制御する。
【００５９】
通信手段２１は、個別通信用の識別情報（個別アドレス）と同報通信用の識別情報（共通アドレス）とのいずれかを用いて他装置と通信する。また、直流機器２は、主回路２０に供給する（つまり、主回路２０の要求する）電流と電圧との少なくとも一方を検出する検出手段２２を備え、検出手段２２により検出された情報は通信手段２１を通して情報線路Ｌｓに送出され、直流機器２の要求に関する負荷情報として直流電源１の制御手段５に通知される。
【００６０】
検出手段２２は、図３に示すように、主回路２０に供給する電流を検出する電流検出回路２２ａと主回路２０に印加する電圧を検出する電圧検出回路２２ｂとのほかに、直流機器２の特定部位の温度を検出する温度検出回路２２ｃや主回路２０の短絡などの異常を検出する異常検出回路２２ｄを備える。さらに、直流機器２には内部回路としての主回路２０への電源供給経路に挿入された機器側制限手段２３が設けられ、機器側制限手段２３は通信手段２１を通して制御手段５からの指示を受け取り、直流機器２の内部回路で使用する電流と電圧との少なくとも一方を制限する機能を有している。
【００６１】
上述した動作例のように、直流機器２における電力使用量の増加に伴って制限動作に移行させた状態で、新たに直流機器２を動作させると、電力供給線路Ｌｐの線間の電圧が低下する。この場合に、検出手段２２により直流機器２に印加されている電圧を監視し、電圧が低下したときに通信によって直流電源１に電圧低下を負荷情報として通知するのが望ましい。直流電源１では、直流機器２から電圧の低下が通知されると、動作中の直流機器２のうちあらかじめ定めた優先度の低い直流機器２に対して、機器側制限手段２３を制御して電力使用量を制限するように指示する。この動作により電力供給線路Ｌｐの線間のインピーダンス低下を抑制し、優先度の高い直流機器２の動作を維持することが可能になる。
【００６２】
この動作について、図４を用いて説明する。図示例は制限動作として、電流制限手段による電流の制限を行う場合を例示している。図４（ａ）のように電力供給線路Ｌｐの線間には常時は定電圧Ｖｃが印加されている。図４（ｂ）のように、電力供給線路Ｌｐに流れる電流が増加し、制限電流値Ｉｔに達すると（時刻ｔ１）、電流制限手段（制限手段４）が動作して、制限電流値Ｉｔよりも低い維持電流値になるように定電流制御が行われる。この状態において直流機器２での使用電流が増加すると、電力供給線路Ｌｐの線間電圧が低下する（時刻ｔ１−ｔ２、ｔ２−ｔ３）。このようにして電力供給線路Ｌｐの線間電圧が、動作維持することが必要な優先度の高い直流機器２の下限電圧値Ｖｉまで低下したことが直流電源１に負荷情報として通知されると（時刻ｔ３）、優先度の低い直流機器２に対して機器側制限手段２３を制御するように指示し、優先度の高い直流機器２を動作させ続けることが可能な電圧に回復する（ｔ４）。このような動作により、停止させることのできない優先度の高い直流機器２への電力供給を維持することができる。
【００６３】
検出手段２と同様の構成は、電力変換器１ａにも電源状態検出手段１０として設けることができる。すなわち、図５に示すように、電力変換器１ａから出力する電流を検出する電流検出回路１０ａと、電力変換器１ａから出力する電圧を検出する電圧検出回路１０ｂと、電力変換器１ａの特定部位の温度を検出する温度検出回路１０ｃと、電力変換器１ａの短絡などの異常を検出する異常検出回路１０ｄとを備える。電力変換器１ａの電源状態検出手段１０で取得した電源情報は、制御手段５に直接与えることが可能であるが、通信線路Ｌｓを通して制御手段５に通知してもよい。電源状態検出手段１０が制御手段５と通信する場合には、個別通信用の識別情報（個別アドレス）を用いる。電源状態検出手段１０は、電力変換器１ａと同じ回路基板に一体に設けるほか、電力変換器１ａとは別の回路基板に設けてもよい。
【００６４】
電流センサＣＴなどの線路状態検出手段と直流機器２に設けた検出手段２２とから得られる負荷情報は直流機器２の消費電力の指標になり、電力変換器１ａの電源状態検出手段１０で検出される電源情報は直流電源１による供給能力の指標になるから、制御手段５において負荷情報と電源情報とを用いて制限手段４を制御することにより、直流電力の需要量が供給量を超えることのないように制限することができる。
【００６５】
なお、電力変換器１ａの出力電力と直流機器２の消費電力との情報があれば、直流電力の需要量と供給量との関係を判断する目安になるから、これらの情報を制御手段５が取得できるように、電力変換器１ａには定格出力電力の情報を持たせ、直流機器２には定格消費電力の情報を持たせておくことが望ましい。
【００６６】
上述したように、制御手段５では電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの系統ごとに負荷情報を認識することができ、制御手段４では系統ごとに電流と電圧との少なくとも一方を制限することができるから、いずれかの系統において過負荷になって制限手段４の動作により供給電力を制限した場合でも、他の系統では供給電力を制限せずに直流機器２を動作させることができる。
【００６７】
また、制御手段５は機器側制限手段２３に指示を与えることができるから、過負荷時には、優先度の低い直流機器２の機器側制限手段２３に制御手段５から電流と電圧との少なくとも一方の使用量を制限するように指示することによって、直流電源１から供給する電流や電圧を変化させずに、電力供給線路Ｌｐに要求される電流を低減させることによって、優先度の高い直流機器２の動作を維持することが可能になる。たとえば、防犯や防災を目的とするもののように電力供給を停止するのが不都合である直流機器２については優先度を高くしておき、映像や音楽に関するもののように電力供給を停止しても安全の確保などに関係しない直流機器２については優先度を低くしている場合に、優先度の高い直流機器２に優先的に直流電力を使用させることにより重要な直流機器の動作を維持しながらも過負荷を防止することができる。
【００６８】
情報フィルタ３の制御については、電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの系統別に直流機器２から電気情報を取得する場合には、各電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃに挿入した情報フィルタ３を１個ずつ択一的に通過状態として残りの情報フィルタ３を阻止状態とすればよい。また、各系統のすべての情報フィルタ３を通過または阻止にした状態から出発し、通過または阻止の状態である情報フィルタ３を１個ずつ減らすようにしてもよい。情報フィルタ３を上述のように動作させることにより、電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃの系統ごとに直流機器２からの負荷情報を認識することが可能になる。つまり、複数系統の電力供給線路Ｌｐａ，Ｌｐｂ，Ｌｐｃを設けている場合に系統ごとの通信を可能としていることにより、直流機器２から要求を受け取ったり直流機器２に指示を与えたりする際に、トラフィックの増加が抑制され衝突による伝送遅れを抑制することができる。また、直流機器２が保有する個別アドレスを制御手段５において取得する場合にも、系統ごとに個別アドレスを分離して取得することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施形態を示すブロック図である。
【図２】同上に用いる制限手段の一例を示す回路図である。
【図３】同上に用いる直流機器の要部ブロック図である。
【図４】同上の動作説明図である。
【図５】同上に用いる直流電源の要部ブロック図である。
【符号の説明】
【００７０】
１  直流電源
２  直流機器
３  情報フィルタ
４    制限手段
５  制御手段
５ａ  通信手段
６ａ  電流検出手段
６ｂ  電圧検出手段
１０  電源状態検出手段
２０  主回路
２１  通信手段
２２  検出手段
２３  機器側制限手段
ＣＴ  電流センサ
Ｌｐ  電力供給線路
Ｌｐａ  電力供給線路
Ｌｐｂ  電力供給線路
Ｌｐｃ  電力供給線路
Ｌｓ  情報線路
Ｌｓａ  情報線路
Ｌｓｂ  情報線路
Ｌｓｃ  情報線路
【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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