(57)【要約】【課題】高い伝送効率で電力を電源から負荷に伝送できる電力伝送システムを提供する。【解決手段】電力伝送システムは、電源に接続された電力送信装置と、複数の負荷にそれぞれ接続された複数の電力受信装置と、電力送信装置及び複数の電力受信装置の間をつなぐ電力伝送路と、コントローラとを備える。コントローラは、電力伝送路における伝送効率を最大化する最適電力の情報と、負荷が要求する要求電力の情報とを取得し、最適電力以下の伝送電力を電力送信装置から複数の電力受信装置に選択的にルーティングする。コントローラは、総要求電力が最適電力よりも大きいとき、他のコントローラに対して補充電力の供給を要求し、総要求電力が最適電力よりも小さいとき、他のコントローラに対して余剰電力が利用可能であることを通知する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が変調器を含み、かつ、電源に接続された少なくとも１つの電力送信装置と、
各々が復調器を含み、かつ、複数の負荷のうちの対応する１つに接続された複数の電力受信装置と、
前記少なくとも１つの電力送信装置及び前記複数の電力受信装置の間をつなぐ少なくとも１つの電力伝送路と、
前記少なくとも１つの電力送信装置及び前記複数の電力受信装置を制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
（Ａ）前記少なくとも１つの電力伝送路における伝送効率を最大化する電力である最適電力の情報と、前記複数の負荷がそれぞれ要求する複数の要求電力の情報とを取得し、
（Ｂ）前記最適電力の情報に基づいて、前記最適電力以下の伝送電力を、前記少なくとも１つの電力送信装置から、前記複数の電力受信装置より選択される少なくとも１つへルーティングし、
（Ｃ）前記複数の要求電力の合計が前記最適電力よりも大きいとき、他の電源の電力の分配を制御する他のコントローラに対して、前記少なくとも１つの電力伝送路への補充電力の供給を要求し、
（Ｄ）前記複数の要求電力の合計が前記最適電力よりも小さいとき、前記他のコントローラに対して、前記少なくとも１つの電力送信装置の余剰電力が利用可能であることを通知する、
電力伝送システム。
【請求項２】
前記少なくとも１つの電力送信装置は、前記変調器を含む複数の変調器とを備え、
前記コントローラは、前記（Ｂ）において、
少なくとも１つの変調信号と、前記少なくとも１つの変調信号にそれぞれ対応する少なくとも１つの復調信号とを決定し、
前記少なくとも１つの変調信号を、前記複数の変調器の少なくとも１つにそれぞれ入力し、
前記少なくとも１つの復調信号を、前記複数の電力受信装置の少なくとも１つにそれぞれ入力する、
請求項１に記載の電力伝送システム。
【請求項３】
前記少なくとも１つの変調信号のそれぞれは、変調符号系列を含み、
前記少なくとも１つの復調信号のそれぞれは、前記少なくとも１つの変調信号のうちの対応する１つの前記変調符号系列に関連した復調符号系列を含む、
請求項２に記載の電力伝送システム。
【請求項４】
前記変調符号系列及び前記復調符号系列のそれぞれは、少なくとも１つの直交符号系列で構成される、
請求項３に記載の電力伝送システム。
【請求項５】
前記コントローラは、前記（Ａ）において、
前記少なくとも１つの電力伝送路上の複数の経路から選択される少なくとも１つの経路と、選択された前記少なくとも１つの経路を介して前記伝送電力が伝送される場合の前記伝送効率との間の複数の対応関係の情報を取得し、
前記複数の対応関係の中から、前記伝送効率が最大となる１つを選択することによって、前記最適電力を決定する、
請求項１から４のいずれか一項に記載の電力伝送システム。
【請求項６】
前記コントローラは、さらに、
（Ｄ）前記少なくとも１つの電力伝送路を介して伝送可能な電力の最大値の情報を取得し、前記少なくとも１つの電力伝送路に入力される電力が前記最大値以下になるように制御する、
請求項１から５のいずれか一項に記載の電力伝送システム。
【請求項７】
前記少なくとも１つの電力送信装置は、第１の電力送信装置と第２の電力送信装置とを含み、
前記少なくとも１つの電力伝送路は、前記第１の電力送信装置及び前記複数の電力受信装置の間をつなぐ少なくとも１つの第１の電力伝送路と、前記第２の電力送信装置及び前記複数の電力受信装置の間をつなぐ少なくとも１つの第２の電力伝送路とを含み、
前記コントローラは、前記（Ａ）において、
前記少なくとも１つの第１の電力伝送路における第１の伝送効率を最大化する電力である第１の最適電力の情報を取得し、
前記少なくとも１つの第２の電力伝送路における第２の伝送効率を最大化する電力である第２の最適電力の情報を取得し、
前記第１の最適電力及び前記第２の最適電力の情報に基づいて、前記最適電力を決定する、
請求項１から６のいずれか一項に記載の電力伝送システム。
【請求項８】
前記電源は直流電源又は交流電源である、
請求項１から７のいずれか一項に記載の電力伝送システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、有線又は無線の電力伝送路を介して電力を送受信する電力送信装置及び電力受信装置を備える電力伝送システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電力会社が提供する火力発電、水力発電、あるいは原子力発電等の商用の電力供給に加え、太陽光発電、風力発電、地熱発電といった自然エネルギーを活用した発電による電力供給が急激に増加しつつある。また、現在敷設されている大規模な商用電力網とは別に、スマートグリッドが導入され、更には、遠距離送電による損失を軽減させるために、電力の地産地消を実現する局所的な小規模電力網が世界的に広がりつつある。
【０００３】
例えば特許文献１は、ほぼ一定の負荷を発電機に提供することによって、ＤＣバスに接続される時のＡＣ発電機の効率を改善する発電プラントを開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２０１３−５２９０５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、電源から負荷に高い伝送効率で電力を伝送することができる電力電送システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る電力伝送システムは、各々が変調器を含み、かつ、電源に接続された少なくとも１つの電力送信装置と、各々が復調器を含み、かつ、複数の負荷のうちの対応する１つに接続された複数の電力受信装置と、前記少なくとも１つの電力送信装置及び前記複数の電力受信装置の間をつなぐ少なくとも１つの電力伝送路と、前記少なくとも１つの電力送信装置及び前記複数の電力受信装置を制御するコントローラとを備える。前記コントローラは、（Ａ）前記少なくとも１つの電力伝送路における伝送効率を最大化する電力である最適電力の情報と、前記複数の負荷がそれぞれ要求する複数の要求電力の情報とを取得し、（Ｂ）前記最適電力の情報に基づいて、前記最適電力以下の伝送電力を、前記少なくとも１つの電力送信装置から、前記複数の電力受信装置より選択される少なくとも１つへルーティングし、（Ｃ）前記複数の要求電力の合計が前記最適電力よりも大きいとき、他の電源の電力の分配を制御する他のコントローラに対して、前記少なくとも１つの電力伝送路への補充電力の供給を要求し、（Ｄ）前記複数の要求電力の合計が前記最適電力よりも小さいとき、前記他のコントローラに対して、前記少なくとも１つの電力送信装置の余剰電力が利用可能であることを通知する。
【発明の効果】
【０００７】
本開示の一態様に係る電力伝送システムによれば、高い伝送効率で、電力を電源から負荷に伝送することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、実施形態１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、例示的な電力伝送システムの構成を示すブロック図である。
【図３】図３は、実施形態1に係る符号変調器の構成例を示すブロック図である。
【図４】図４は、実施形態１に係る符号復調器の構成例を示すブロック図である。
【図５】図５は、実施形態１に係る符号変調回路及び符号復調回路の構成例を示す回路図である。
【図６Ａ】図６Ａは、実施形態1に係る発電電流の波形例を示す波形図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、実施形態1に係る変調電流の波形例を示す波形図である。
【図６Ｃ】図６Ｃは、実施形態1に係る復調電流の波形例を示す波形図である。
【図７】図７は、実施形態１の変形例に係る符号変調回路の構成を示す回路図である。
【図８】図８は、実施形態１の変形例に係る符号復調回路の構成を示す回路図である。
【図９Ａ】図９Ａは、実施形態１の変形例に係る発電電流の波形例を示す波形図である。
【図９Ｂ】図９Ｂは、実施形態１の変形例に係る変調電流の波形例を示す波形図である。
【図９Ｃ】図９Ｃは、実施形態１の変形例に係る復調電流の波形例を示す波形図である。
【図１０】図１０は、実施形態１に係る電力伝送システムにおける、伝送される電力と伝送効率との関係の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、実施形態1に係る電力伝送システムにおける、電力伝送の経路の一例を示す模式図である。
【図１２】図１２は、実施形態1に係る電力伝送システムにおける、電力伝送の経路の一例を示す模式図である。
【図１３】図１３は、実施形態１に係る電力伝送システムにおける、電力ルーティング処理の一例を示すフローチャートである。
【図１４】図１４は、実施形態２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１５】図１５は、実施形態２に係る電力伝送システムにおける、伝送される電力と伝送効率との関係の一例を示す図である。
【図１６】図１６は、実施形態２に係る電力伝送システムにおける、電力伝送の経路の一例を示す模式図である。
【図１７】図１７は、実施形態２に係る電力伝送システムにおける、電力伝送の経路の一例を示す模式図である。
【図１８】図１８は、実施形態２に係る電力伝送システムにおける、電力ルーティング処理の第１の部分を例示するフローチャートである。
【図１９】図１９は、実施形態２に係る電力伝送システムにおける、電力ルーティング処理の第２の部分を例示するフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜本開示の基礎となった知見＞
小規模電力網では、自然エネルギーを利用した発電機を使用し、負荷となる電気設備において高効率な電力回収をおこなうことで電力自給が可能になる。これは、砂漠のオアシス又は離島等の無電化地域の解消するための電力伝送システムとして期待が高い。
【００１０】
自然エネルギーの大半を占める太陽光発電では直流の電力が生成される。その一方で、風力及び地熱発電では交流の電力が生成される。これらの電力を負荷となる電気設備の動力として利用するために、電力の伝送手段が必要となる。現在は、発電機と負荷を有線伝送路（導体）により接続し、複数の有線伝送路が相互に接続された電力網を形成し、その中で電力を伝送している。１つの電力網内で直流の電力と交流の電力とを同時に伝送しようとすると、ぞれぞれの電力を伝送する配電設備が異なるので、電力網が非常に複雑になる。従って、電力の送電時には直流あるいは交流に揃える必要がある。
【００１１】
また、複数の負荷がある場合には、負荷毎に必要となる電力が異なるので、負荷毎に必要な電力量を分配するような送電制御が必要になる。
【００１２】
一般に、ある負荷が必要とする電力は、ある発電機（又は他の電源）が最も高効率で動作しているときに発電される電力とは異なる。従って、負荷が必要とする電力にあわせて特定の送電設備からの送電量を変化させると、送電効率が低下することがある。そこで、高効率な電力伝送を行うべく、送電設備からの送電量を調整する必要がある。
【００１３】
特許文献１は、発電機及び充放電装置を併用し、充放電装置により負荷の要求電力の変動を抑制し、発電機を高効率点により近づけて動作させることを開示している。具体的には、特許文献１では、発電機の高効率点の出力電力が負荷の要求電力よりも小さい場合は、キャパシタ等から負荷へ不足電力を供給する。また、発電機の高効率点の出力電力が負荷の要求電力よりも大きい場合は、レジスタ等で余分な電力を消費する。これにより、負荷の要求電力が変動しても、発電機の出力変動を抑制する。
【００１４】
しかしながら、特許文献１では、キャパシタ、バッテリ、レジスタなどの追加の充放電装置が必要であり、システム全体のコストが増加してしまう。また、レジスタを使用する場合、レジスタで消費されるエネルギーは無駄になり、電力伝送の効率が低下する。
【００１５】
このように、特許文献１の発電プラントは充放電装置を使用しているので、システム全体のコストが増大し、電力伝送の効率が低下する。よって、電力伝送システムの最大の伝送効率で、又は最大の伝送効率に近い効率で電力を電源から負荷に伝送することを、追加の充放電装置を用いることなく実現できる電力伝送システム電力伝送システムが望まれる。
【００１６】
本開示は、追加の充放電装置を用いることなく、電力伝送システムの最大の伝送効率で、又は最大の伝送効率に近い効率で電力を電源から負荷に伝送できる電力伝送システムを提供する。
【００１７】
以上の考察により、本発明者らは、以下の発明の各態様を想到するに至った。
【００１８】
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。
【００１９】
＜実施形態１＞
図１は、実施形態１に係る電力伝送システム１００−１、１００−２の構成を示すブロック図である。
【００２０】
図１の電力伝送システム１００−１は、発電機１−１、電力送信装置２０−１、電力伝送路３、符号復調器４−１−１、４−１−２、負荷５−１−１、５−１−２、及びコントローラ１０−１を備える。電力伝送システム１００−１は、少なくとも１つの電源である発電機１−１から複数の負荷５−１−１、５−１−２に電力を伝送する。
【００２１】
発電機１−１は、コントローラ１０−１の制御下で、電力伝送システム１００−１の伝送効率を最大化する電力、又は、負荷５−１−１、５−１−２によって要求される電力値に応じた大きさの電力を発生する。発電機１−１によって発生される電力は、直流であっても、交流であってもよい。
【００２２】
電力送信装置２０−１は、電力分配器２１−１及び符号変調器２−１−１、２−１−２、２−１−３を備える。電力分配器２１−１は、発電機１−１から入力された電力を、符号変調器２−１−１、２−１−２、２−１−３の個数に合わせて、かつ、コントローラ１０−１によって指示された割合で分配する。符号変調器２−１−１、２−１−２、２−１−３のそれぞれは、コントローラ１０−１の制御下で、分配された電力を所定の変調方式で変調して電力伝送路３に出力する。
【００２３】
電力伝送路３は有線伝送路であっても無線伝送路であってもよい。本実施形態においては、一例として有線伝送路である場合について説明する。
【００２４】
符号復調器４−１−１、４−１−２は、コントローラ１０−１の制御下で、電力伝送路３から入力された電力を変調方式に対応する復調方式で復調して負荷５−１−１、５−１−２にそれぞれ出力する。
【００２５】
変調方式及び復調方式はそれぞれ、例えば、後述するように、所定の符号系列による符号変調方式及び符号復調方式である。
【００２６】
負荷５−１−１、５−１−２は、例えばモータなどの電気設備である。負荷５−１−１、５−１−２は、要求する電力値をコントローラ１０−１に送る。
【００２７】
発電機１は電力測定器１ｍ−１を備える。電力測定器１ｍ−１は、発電機１−１の発電量であり、発電機１−１から電力送信装置２０−１に入力される電力の電力量を測定してコントローラ１０に送る。負荷５−１−１は電力測定器５ｍ−１−１を備え、負荷５−１−２は電力測定器５ｍ−１−２を備える。電力測定器５ｍ−１−１は、負荷５−１−１における電力使用量である、符号復調器４−１−１から負荷５−１−１に入力される電力の電力量を測定してコントローラ１０に送る。電力測定器５ｍ−１−２は、負荷５−１−２における電力使用量である、符号復調器４−１−２から負荷５−１−２に入力される電力の電力量を測定してコントローラ１０に送る。
【００２８】
コントローラ１０−１は、受信した各電力量に基づいて電力送信装置２０−１及び符号復調器４−１−１、４−１−２の動作を制御する。
【００２９】
また、電力測定器１ｍ−１は、発電機１−１に代えて、電力送信装置２０−１の前段に設けられてもよい。また、電力測定器５ｍ−１−１、５ｍ−１−２は、負荷５−１−１、５−１−２に代えて、符号復調器４−１−１、４−１−２の後段に設けられてもよい。
【００３０】
なお、発電機１−１及び／又は負荷５−１−１、５−１−２は、電池、コンデンサ等の蓄電装置であってもよい。電力伝送システム１００−１に蓄電装置を組み込むことにより、電力消費の少ない、あるいは電力消費のない時間帯に発電された電力を有効に活用することができるようになり、全体での電力効率を向上できる。
【００３１】
図１の電力伝送システム１００−２は、例えば、電力伝送システム１００−１と同様に構成されてもよい。この場合、電力伝送システム１００−２は、発電機１−２、電力送信装置２０−２、電力伝送路３、符号復調器４−２−１、４−２−２、負荷５−２−１、５−２−２、及びコントローラ１０−２を備える。電力送信装置２０−２は、電力分配器２１−２及び符号変調器２−２−１、２−２−２、２−１−３を備える。発電機１は電力測定器１ｍ−１を備える。負荷５−２−１は電力測定器５ｍ−２−１を備え、負荷５−２−２は電力測定器５ｍ−２−２を備える。
【００３２】
電力伝送システム１００−１は、電力伝送路３を介して、外部の電力伝送システム１００−２に接続される。詳しくは、電力伝送システム１００−１の電力送信装置２０−１及び符号復調器４−１−１、４−１−２は、電力伝送路３を介して、電力伝送システム１００−２の電力送信装置２０−２及び符号復調器４−２−１、４−２−２に接続される。これにより、電力伝送システム１００−１において電力が不足した場合、電力伝送システム１００−１のコントローラ１０−１は、不足する電力を電力伝送システム１００−２から取得する。同様に、電力伝送システム１００−１において余剰の電力が発生した場合、電力伝送システム１００−１のコントローラ１０−１は、余剰の電力を電力伝送システム１００−２に送電する。このため、電力伝送システム１００−１のコントローラ１０−１は、電力伝送システム１００−２のコントローラ１０−２と通信する。
【００３３】
次に、図１の電力伝送システム１００−１、１００−２における符号変調及び符号復調の動作原理を説明する。
【００３４】
図２は、図１の電力伝送システム１００−１、１００−２の動作原理を説明するための例示的な電力伝送システムの構成を示すブロック図である。図２の電力伝送システムは、発電機１、符号変調器２、電力伝送路３、符号復調器４、負荷５、及びコントローラ１０を備える。
【００３５】
図２の電力伝送システムにおいて、発電機１で発電された直流電力（例えば発電電流Ｉ１）を符号変調器２により交流の変調符号の符号系列を用いて符号変調し、符号変調された符号変調波（例えば変調電流Ｉ２）を電力伝送路３に送電する。電力伝送路３を介して送電された、符号変調された符号変調波は、符号復調器４により交流の復調符号の符号系列を用いて直流電力（例えば復調電流Ｉ３）に符号復調されて負荷５に供給される。なお、実施形態１等では、発電電流Ｉ１及び復調電流Ｉ３を用いて説明しているが、本開示はこれに限らず、それぞれ発電電圧及び復調電圧であってもよい。
【００３６】
コントローラ１０は、システム同期信号、変調符号又は復調符号の符号系列、電力伝送（すなわち変調及び復調）の開始時刻及び終了時刻などを含む制御信号を、符号変調器２及び符号復調器４に送信する。システム同期信号は、符号変調器２及び符号復調器４を互いに時間的に同期させるために使用される。
【００３７】
変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列は、コントローラ１０から符号変調器２及び符号復調器４にそれぞれ送信されてもよい。また、符号系列自体を送信するのではなく、符号系列を生成するための元データをコントローラ１０から符号変調器２及び符号復調器４に送信し、この元データに基づいて符号変調器２及び符号復調器４により変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列をそれぞれ生成してもよい。また、変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列は、符号変調器２及び符号復調器４にそれぞれ予め設定されていてもよい。
【００３８】
電力伝送システムが複数の発電機１及び複数の符号変調器２と複数の負荷５及び複数の符号復調器４とを備える場合、コントローラ１０から符号変調器２及び符号復調器４に送信される符号系列（又はその元データ）により、電力伝送する符号変調器２及び符号復調器４の組み合わせを指定することができる。コントローラ１０は、電力を送信すべき符号変調器２に変調符号の符号系列を送信する一方、電力を受信すべき符号復調器４に復調符号の符号系列を送信することで、当該指定した符号変調器２に接続された発電機１から当該指定した符号復調器４に接続された負荷５への電力の伝送を可能にする。
【００３９】
発電機１は電力測定器１ｍを備え、電力測定器１ｍは、発電機１の発電量であり、発電機１から符号変調器２への直流電力の電力量を測定してコントローラ１０に送る。負荷５は電力測定器５ｍを備え、電力測定器５ｍは、負荷５における電力使用量である、符号復調器４から負荷５への直流電力の電力量を測定してコントローラ１０に送る。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。
【００４０】
図３は、図２の符号変調器２の構成を示すブロック図である。図３の符号変調器２は、制御回路６０、通信回路６１、符号生成回路６２、及び符号変調回路６３を備える。図３の符号変調器２は、発電機１に接続された入力端子Ｔ１、Ｔ２と、電力伝送路３に接続された出力端子Ｔ３、Ｔ４とを有する。
【００４１】
通信回路６１は、コントローラ１０からシステム同期信号、変調符号の符号系列（又はその元データ）、電力伝送の開始時刻及び終了時刻などを含む制御信号を受信して制御回路６０に送る。制御回路６０は、コントローラ１０から受信された制御信号に基づいて、符号生成回路６２により変調符号の符号系列を生成させて符号変調回路６３に出力させるとともに、符号変調回路６３の動作開始及び動作終了を制御する。符号変調回路６３は、入力端子Ｔ１、Ｔ２を介して発電機１から入力された電力を変調し、変調された電力を、出力端子Ｔ３、Ｔ４を介して電力伝送路３に出力する。
【００４２】
図４は、図２の符号復調器４の構成を示すブロック図である。図４の符号復調器４は、制御回路７０、通信回路７１、符号生成回路７２、符号復調回路７３、及び電力測定器７４を備える。図４の符号復調器４は、電力伝送路３に接続された入力端子Ｔ１１、Ｔ１２と、負荷５に接続された出力端子Ｔ１３、Ｔ１４とを有する。
【００４３】
通信回路７１は、コントローラ１０からシステム同期信号、復調符号の符号系列（又はその元データ）、電力伝送の開始時刻及び終了時刻などを含む制御信号を受信して制御回路７０に送る。制御回路７０は、コントローラ１０から受信された制御信号に基づいて、符号生成回路７２により復調符号の符号系列を生成させて符号復調回路７３に出力させるとともに、符号復調回路７３の動作開始及び動作終了を制御する。符号復調回路７３は、入力端子Ｔ１１、Ｔ１２を介して電力伝送路３から入力された電力を復調し、復調された電力を、出力端子Ｔ１３、Ｔ１４を介して負荷５に出力する。電力測定器７４は、復調された電力の電力量を測定し、制御回路７０及び通信回路７１を介してコントローラ１０に通知する。
【００４４】
なお、図２の電力伝送システムにおいて、コントローラ１０から符号変調器２及び符号復調器４への制御信号は、無線で、又は電力伝送路３とは異なる制御信号回線で伝送してもよく、電力伝送路３を用いて符号変調波と所定の多重化方式で多重化して伝送してもよい。後者の場合において、コントローラ１０から符号変調器２及び符号復調器４への通信に使用する通信回路６１、３１を削減し、コストを低減することができる。
【００４５】
次に、符号変調を用いた電力の変調及び復調方法について説明する。
【００４６】
図５は、図３の符号変調回路６３及び図４の符号復調回路７３の構成を示す回路図である。図５では、図示の簡単化のために、図４の電力測定器７４を省略している。図５において、符号変調回路６３はブリッジ形状で接続された４個のスイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４を備える。スイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４はそれぞれ例えばＭＯＳトランジスタで構成された方向性スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４を備える。また、符号復調回路７３はブリッジ形状で接続された４個のスイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４を備える。スイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４はそれぞれ例えばＭＯＳトランジスタで構成された方向性スイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４を備える。
【００４７】
符号生成回路６２は、所定の符号系列ｍ１、ｍ２を生成して、符号系列ｍ１をスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４に制御信号として印加し、符号系列ｍ２をスイッチ素子Ｓ２、Ｓ３に制御信号として印加する。例えば、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に制御信号「１」が印加されるときに各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４はオンされ、制御信号「０」が印加されるときに各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４はオフされる。なお、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４以外のスイッチ素子についても以下同様に動作する。ここで、各スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は以下のように方向性を有する。スイッチ素子Ｓ１はオンのときに端子Ｔ１から入力される発電電流を端子Ｔ３に出力し、スイッチ素子Ｓ３はオンのときに端子Ｔ１から入力される発電電流を端子Ｔ４に出力し、スイッチ素子Ｓ２はオンのときに端子Ｔ３から入力される変調電流を端子Ｔ２に出力し、スイッチ素子Ｓ４はオンのときに端子Ｔ４から入力される変調電流を端子Ｔ２に出力する。
【００４８】
符号生成回路７２は、所定の符号系列ｄ１、ｄ２を生成して、符号系列ｄ１をスイッチ素子Ｓ１２、Ｓ１３に制御信号として印加し、符号系列ｄ２をスイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１４に制御信号として印加する。ここで、各スイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４は以下のように方向性を有する。スイッチ素子Ｓ１１はオンされるときに端子Ｔ１２から入力される変調電流を端子Ｔ１３に出力し、スイッチ素子Ｓ１３はオンされるときに端子Ｔ１１から入力される変調電流を端子Ｔ１３に出力し、スイッチ素子Ｓ１２はオンされるときに端子Ｔ１４から入力される復調電流を端子Ｔ１２に出力し、スイッチ素子Ｓ１４はオンされるときに端子Ｔ１４から入力される復調電流を端子Ｔ１１に出力する。
【００４９】
なお、図５の表記においては、符号復調器４のスイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４において電流が流れる方向は、符号変調器２のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４において電流が流れる方向と逆向きとなるように記載した。
【００５０】
表１は、図２の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施例１に係る符号変調回路６３の変調符号及び符号復調回路７３の復調符号の一例を示す図である。すなわち、符号変調器２のスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４に印加される符号系列ｍ１とｍ２、及び符号復調器４のスイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４に印加される符号系列ｄ１とｄ２の一例を示す。
【００５１】
【表１】
2017216867.tif 000003
【００５２】
表１に示すように、符号系列ｍ１と符号系列ｄ１は符号系列ｃ１ａであって互いに同一であり、符号系列ｍ２と符号系列ｄ２は符号系列ｃ１ｂであって互いに同一である。また、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂとの関係に関しては、符号系列ｃ１ａの符号が１のとき符号系列ｃ１ｂの符号を０とし、符号系列ｃ１ａの符号が０のとき符号系列ｃ１ｂの符号を１とするように設定する。すなわち、符号系列ｃ１ａ（符号系列ｍ１、ｄ１）の符号が印加されるスイッチがオンされるとき、符号系列ｃ１ｂ（符号系列ｍ２、ｄ２）の符号が印加されるスイッチがオフされる。また、符号系列ｃ１ａの符号が印加されるスイッチがオフされるとき、符号系列ｃ１ｂの符号が印加されるスイッチがオンされる。
【００５３】
図５の符号変調回路６３において、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ４には符号系列ｃ１ａが印加され、スイッチ素子Ｓ２、Ｓ３には符号系列ｃ１ｂが印加される。従って、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ４がオンされるとき、スイッチ素子Ｓ２、Ｓ３がオフされ、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ４がオフされるとき、スイッチ素子Ｓ２、Ｓ３がオンされる。これにより、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ４がオンされかつスイッチ素子Ｓ２、Ｓ３がオフされるとき、電力伝送路３には符号１に対応する正の変調電流Ｉ２（図５の実線矢印）が流れる。一方、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ４がオフされかつスイッチＳ２、Ｓ３がオンされるとき、電力伝送路３には符号−１に対応する逆向きの負の変調電流Ｉ２（図５の点線矢印）が流れる。これにより、直流電力の入力に対して、符号＋１と符号−１の交流に変調した変調電流Ｉ２を電力伝送路３に伝送することができる。
【００５４】
図５の符号復調回路７３において、符号変調回路６３と同期して符号系列ｄ１、ｄ２の制御信号に応答してスイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４がオン又はオフされる。ここで、符号系列ｍ１と同じ符号系列ｄ１によりスイッチ素子Ｓ１２、Ｓ１３がオン又はオフされ、符号系列ｍ２と同じ符号系列ｄ２によりスイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１４がオン又はオフされる。これにより、符号変調回路６３において符号系列ｍ１の符号が１のとき、すなわち電力伝送路３に符号＋１に対応する変調電流Ｉ２が流れたときは、符号系列ｄ１の符号が１となり、スイッチ素子Ｓ１３、Ｓ１２がオンされかつスイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１４がオフされることにより、符号復調回路７３の出力端子Ｔ１３、Ｔ１４に符号＋１に対応する復調電流Ｉ３（図５の実線矢印）が流れる。また、符号変調回路６３において符号系列ｍ１の符号が０のとき、すなわち電力伝送路３に符号−１の変調電流Ｉ２が流れたときは、符号系列ｄ１の符号が０となり、スイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１４がオンされかつスイッチ素子Ｓ１２、Ｓ１３がオフされることにより、この場合も符号復調回路７３の出力端子Ｔ１３、Ｔ１４に符号＋１に対応する復調電流Ｉ３（図５の実線矢印）が流れる。
【００５５】
表２は、図２の電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施例２に係る符号変調回路６３の変調符号及び符号復調回路７３の復調符号の一例を示す図である。
【００５６】
【表２】
2017216867.tif 000004
【００５７】
符号系列ｃ１ａとｃ１ｂに関して、符号１の数と符号０の数が同じ場合には、電力伝送路３に流れる符号変調された変調電流Ｉ２は平均的に直流成分がなく、交流成分のみとなる。しかしながら、符号系列によっては、符号１の数と符号０の数を同じにすることができない場合もある。この場合には、表２に示すように、符号系列ｍ１と符号系列ｄ１を、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂを縦続に連結した符号系列［ｃ１ａ  ｃ１ｂ］とし、符号系列ｍ２と符号系列ｄ２を、符号系列ｃ１ｂと符号系列ｃ１ａを縦続に連結した符号系列［ｃ１ｂ  ｃ１ａ］にすることで、電力伝送路３に流れる符号変調された変調電流Ｉ２の平均値は０になり、交流成分のみの伝送ができる。これにより、変調電流Ｉ２の変調波の平均は０となり、直流成分のない交流のみでの伝送となり、伝送効率の良い電力伝送が可能となる。
【００５８】
図６Ａは、図２の電力伝送システムの発電電流Ｉ１の信号波形例を示す波形図である。図６Ｂは、図２の電力伝送システムの変調電流Ｉ２の信号波形例を示す波形図である。図６Ｃは、図２の電力伝送システムの復調電流Ｉ３の信号波形例を示す波形図である。なお、図６Ｂにおいて、Ｔは変調符号の符号系列ｍ１の１周期分の期間を示し、以下の図面においても同様である。図２における符号復調器４では、符号変調のために用いた変調符号ｍ１を同一の復調符号ｄ１に乗算することで、発電機１で発電された直流の電力を復元することができる。変調符号の符号系列ｍ１及び復調符号の符号系列ｄ１はそれぞれ一例として次式で表される。
【００５９】
ｍ１＝［1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1］  ・・・（１）
ｄ１＝ｍ１＝［1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1］  ・・・（２）
【００６０】
図６Ａ〜６Ｃの信号波形例では、直流の発電電流Ｉ１（図６Ａ）に対して、周波数７０ｋＨｚを有し、符号１と符号−１を含む変調符号の符号系列ｍ１を乗算して符号変調波の変調電流Ｉ２（図６Ｂ）を生成した。この場合、一つの符号の時間幅は、１／（７０ｋＨｚ）＝１４．２マイクロ秒であった。次いで、符号変調波の変調電流Ｉ２（符号系列ｍ１）に対して復調符号の符号系列ｄ１を乗算することで次式を得る。
【００６１】
ｍ１、ｄ１＝［1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1］  ・・・（３）
【００６２】
式（３）から明らかなように、元の直流の復調電流Ｉ３（図６Ｃ）が得られることが分かる。
【００６３】
以上説明したように、本実施形態に係る符号変調器２及び符号復調器４を用いることで、正確に同期しかつ電力損失のない直流の電力伝送を実現できる。また、例えば上述の変調符号の符号系列ｍ１を繰り返して使用することにより、より長い時間での電力の伝送を効率よく行うことが可能になる。
【００６４】
さらに、変調符号の符号系列ｍ１は、その前半分となる符号系列ｍ１ａと、その後半部となる符号系列ｍ１ｂとに次式のように分割することができる。
【００６５】
ｍ１ａ＝［1 -1 1 1 1 -1 -1］  ・・・（４）
ｍ１ｂ＝［-1 1 -1 -1 -1 1 1］  ・・・（５）
【００６６】
ここで、符号系列ｍ１ｂは符号系列ｍ１ａの各符号をそれぞれ符号反転した符号系列（例えば、ｍ１ａで１であればｍ１ｂで−１、ｍ１ａで−１であればｍ１ｂで１）である。このように符号系列ｍ１ａとｍ１ｂの和として符号系列ｍ１を定めることにより、変調波の平均は０となり、直流成分のない交流のみでの伝送となり、伝送効率の良い電力伝送が可能となる利点がある。
【００６７】
以上説明したように、図５に示すように、符号変調器２の入力が直流電力である場合に、符号復調器４の符号復調回路７３の出力端子Ｔ１３、Ｔ１４において、符号変調器２に入力される発電電流Ｉ１と同じ直流の復調電流Ｉ３を引き出すことが可能になる。従って、本実施形態１によれば、直流の発電電流Ｉ１を符号変調された交流の変調電流Ｉ２に変調した後、変調電流Ｉ２を電力伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を直流の復調電流Ｉ３に復調することができる。
【００６８】
次に、実施形態１の変形例に係る電力伝送システムによる電力の変調及び復調方法について説明する。実施形態１の変形例に係る電力伝送システムは、符号変調器２の符号変調回路及び符号復調器４の符号復調回路を除いて、図２の電力伝送システムと同様に構成される。
【００６９】
図７は、実施形態１の変形例に係る電力伝送システムの符号変調回路６３Ａの構成を示す回路図である。図７において、符号変調回路６３Ａは図５の符号変調回路６３と比較して以下の点が異なる。
（１）一方向性スイッチ回路ＳＳ１〜ＳＳ４に代えてそれぞれ、ブリッジ形式で接続された４個の双方向性スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４を備える。
（２）符号生成回路６２に代えて、４個の符号系列ｍ１〜ｍ４を発生して制御信号として符号変調回路６３Ａに出力する符号生成回路６２Ａを備える。
【００７０】
図７の符号変調回路６３Ａにおいて、スイッチ回路ＳＳ２１は、制御信号ｍ１に応答してオンオフされる図５のスイッチ素子Ｓ１に加えて、スイッチ素子Ｓ１とは逆方向を有しかつ並列に接続され、制御信号ｍ３に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ２１を備える。スイッチ回路ＳＳ２２は、制御信号ｍ２に応答してオンオフされる図５のスイッチ素子Ｓ２に加えて、スイッチ素子Ｓ２とは逆方向を有しかつ並列に接続され、制御信号ｍ４に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ２２を備える。スイッチ回路ＳＳ２３は、制御信号ｍ２に応答してオンオフされる図５のスイッチ素子Ｓ３に加えて、スイッチ素子Ｓ３とは逆方向を有しかつ並列に接続され、制御信号ｍ４に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ２３を備える。スイッチ回路ＳＳ２４は、制御信号ｍ１に応答してオンオフされる図５のスイッチ素子Ｓ４に加えて、スイッチ素子Ｓ４とは逆方向を有しかつ並列に接続され、制御信号ｍ３に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ２４を備える。なお、スイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４は例えばＭＯＳトランジスタで構成される。符号変調回路６３Ａは発電機１に接続された端子Ｔ１、Ｔ２と、電力伝送路３に接続された端子Ｔ３、Ｔ４を有する。符号変調回路６３Ａには発電機１からの交流電力が入力され、符号変調回路６３Ａは交流電力を符号変調した後、符号変調された変調波を電力伝送路３に出力する。
【００７１】
図８は、実施形態１の変形例に係る電力伝送システムの符号復調回路７３Ａの構成を示す回路図である。図８では、図示の簡単化のために、図４の電力測定器７４を省略している。図８において、符号復調回路７３Ａは図５の符号復調回路７３と比較して以下の点が異なる。
（１）一方向性スイッチ回路ＳＳ１１〜ＳＳ１４に代えてそれぞれ、ブリッジ形式で接続された４個の双方向性スイッチ回路ＳＳ３１〜ＳＳ３４を備える。
（２）符号生成回路７２に代えて、４個の符号系列ｄ１〜ｄ４を発生して制御信号として符号復調回路７３Ａに出力する符号生成回路７２Ａを備える。
【００７２】
図８の符号復調回路７３Ａにおいて、スイッチ回路ＳＳ３１は、制御信号ｄ２に応答してオンオフされる図５のスイッチ素子Ｓ１１に加えて、スイッチ素子Ｓ１１とは逆方向を有しかつ並列に接続され、制御信号ｄ４に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ３１を備える。スイッチ回路ＳＳ３２は、制御信号ｄ１に応答してオンオフされる図５のスイッチ素子Ｓ１２に加えて、スイッチ素子Ｓ１２とは逆方向を有しかつ並列に接続され、制御信号ｄ３に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ３２を備える。スイッチ回路ＳＳ３３は、制御信号ｄ１に応答してオンオフされる図５のスイッチ素子Ｓ１３に加えて、スイッチ素子Ｓ１３とは逆方向を有しかつ並列に接続され、制御信号ｄ３に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ３３を備える。スイッチ回路ＳＳ３４は、制御信号ｄ２に応答してオンオフされる図５のスイッチ素子Ｓ１４に加えて、スイッチ素子Ｓ１４とは逆方向を有しかつ並列に接続され、制御信号ｄ４に応答してオンオフされるスイッチ素子Ｓ３４を備える。なお、スイッチ素子Ｓ３１〜Ｓ３４は例えばＭＯＳトランジスタで構成される。符号復調回路７３Ａは電力伝送路３に接続された端子Ｔ１１、Ｔ１２と、負荷５に接続された端子Ｔ１３、Ｔ１４を有する。符号復調回路７３Ａには電力伝送路３からの交流の符号変調波が入力され、符号復調回路７３Ａは符号変調波を交流の復調電力に符号復調した後、負荷５に出力する。
【００７３】
表３は、実施形態１の変形例に係る電力伝送システムにおいて交流電力を送電して交流電力を受電する実施例３に係る符号変調回路６３Ａの変調符号及び符号復調回路７３Ａの復調符号の一例を示す図である。すなわち、表３は、符号変調回路６３Ａの双方向スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ２４に入力される符号系列ｍ１〜ｍ４、及び符号復調回路７３Ａの双方向スイッチ回路ＳＳ３１〜ＳＳ３４に入力される符号系列ｄ１〜ｄ４の一例を示したものである。
【００７４】
【表３】
2017216867.tif 000005
【００７５】
表３に示すように、符号系列ｍ１と符号系列ｄ１は互いに同一であり、符号系列ｍ２と符号系列ｄ２は互いに同一であることが分かる。同様に、符号系列ｍ３と符号系列ｄ３は互いに同一であり、符号系列ｍ４と符号系列ｄ４は互いに同一である。また、直流電力の伝送のときと同様に、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂとの関係に関しては、符号系列ｃ１ａの符号が１のとき符号系列ｃ１ｂの符号が０とし、符号系列ｃ１ａの符号が０のとき符号系列ｃ１ｂの符号が１となるように設定する。ここで、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂの時間幅は交流の半周期と一致させる場合を示した。すなわち、交流の電流波形の前半部分の電流が正となる時間幅において、符号系列ｍ１と符号系列ｍ２にそれぞれ、符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂが与えられ、スイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４が制御される。このとき、符号系列ｍ３と符号系列ｍ４は常に０であり、スイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４は切断されて電流が流れない。一方、交流の電流波形の後半部分の電流が負となる時間幅においては、符号系列ｍ１と符号系列ｍ２は常に０でありスイッチ素子Ｓ１〜Ｓ４は切断されて電流が流れないが、符号系列ｍ３と符号系列ｍ４に符号系列ｃ１ａと符号系列ｃ１ｂが与えられ、スイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４が制御される。
【００７６】
まず、符号変調回路６３Ａの動作について以下説明する。ここでは、入力端子Ｔ１、Ｔ２に正の電流（図７の入力端子Ｔ１、Ｔ２における実線矢印Ａ１、点線矢印Ａ２）が流れる場合の動作について説明する。この場合、符号系列ｃ１ａ（図７において符号系列ｍ１）の符号１が入力されるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４がオンされるときに、符号系列ｃ１ｂ（図７において符号系列ｍ２）の符号０が入力されるスイッチ素子Ｓ２、Ｓ３がオフされる。また、符号系列ｃ１ａ（図７において符号系列ｍ１）の符号０が入力されるスイッチ素子Ｓ１、Ｓ４がオフされるとき、符号系列ｃ１ｂ（図７において符号系列ｍ２）の符号１が入力されるスイッチ素子Ｓ２、Ｓ３がオンされる。これにより、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ４がオンでかつスイッチ素子Ｓ２、Ｓ３がオフのとき、電力伝送路３には１の正となる電流（図７の出力端子Ｔ３、Ｔ４における実線矢印Ａ１）が流れる一方、スイッチ素子Ｓ１、Ｓ４がオフでかつスイッチ素子Ｓ２、Ｓ３がオンのとき、電力伝送路３には逆向きの−１の負となる電流（図７の出力端子Ｔ３、Ｔ４における点線矢印Ａ２）が流れる。これにより、図９Ｂに示すように、交流における正の電流の入力に対して、＋１と−１の交流に変調した電流を電力伝送路３に伝送することができる。
【００７７】
次に、入力端子Ｔ１、Ｔ２に負の電流（図７の入力端子Ｔ１、Ｔ２における一点鎖線矢印Ｂ１）が流れる場合の動作について以下説明する。この場合、符号系列ｃ１ａ（図７において符号系列ｍ３）の符号１が入力されるスイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２４がオンされるときに、符号系列ｃ１ｂ（図７において符号系列ｍ４）の符号０が入力されるスイッチ素子Ｓ２２、Ｓ２３がオフされる。また、符号系列ｃ１ａ（図７において符号系列ｍ３）の符号０が入力されるスイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２４がオフされるとき、符号系列ｃ１ｂ（図７において符号系列ｍ４）の符号１が入力されるスイッチ素子Ｓ２２、Ｓ２３がオンされる。これにより、スイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２４がオンでかつスイッチ素子Ｓ２２、Ｓ２３がオフのとき、電力伝送路３には−１の負となる電流（図７の出力端子Ｔ３、Ｔ４における一点鎖線矢印Ｂ１）が流れる一方、スイッチ素子Ｓ２１、Ｓ２４がオフでかつスイッチ素子Ｓ２２、Ｓ２３がオンのとき、電力伝送路には逆向きの＋１の正となる電流（図７の出力端子Ｔ３、Ｔ４における二点鎖線矢印Ｂ２）が流れる。これにより、図９Ｂに示すように、交流における負の電流の入力に対して、−１と＋１の交流に変調した電流を電力伝送路３に伝送することができる。
【００７８】
図７を参照して説明したように、符号変調回路６３Ａに正の電流が流れた場合、及び負の電流が流れた場合において、図９Ｂの交流の変調波に変調することができる。
【００７９】
次に、図８の符号復調回路７３Ａの動作について以下説明する。まず、符号変調回路６３Ａの入力端子Ｔ１、Ｔ２に正の電流（図７の入力端子Ｔ１、Ｔ２における実線矢印Ａ１）が流れる場合を考える。このとき、符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２には、電力伝送路３を介して変調された交流の変調電流が入力されるため、正の電流（図８の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２における実線矢印Ｃ１）及び、負の電流（図８の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２における点線矢印Ｃ２）が入力される。符号復調回路７３Ａで正しく復調動作が行われた場合には、符号復調回路７３Ａで復調された電流は、出力端子Ｔ１３、Ｔ１４において正の電流（図８の出力端子Ｔ１３、Ｔ１４における実線矢印Ｃ１）が流れることになる。以下、これらの動作について説明する。この場合には、符号系列ｄ３と符号系列ｄ４はすべて０が入力され、スイッチ素子Ｓ３１〜Ｓ３４はすべてオフされる。
【００８０】
まず、符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に、正の電流（図８の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２における実線矢印Ｃ１）が入力された場合の符号復調回路７３Ａの動作について説明する。ここで、符号変調回路６３Ａの入力端子Ｔ１、Ｔ２に正の電流が流れ、かつ変調波（符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に流れる変調電流）も正の電流であるため、符号系列ｃ１ａの符号は１である。従って、符号系列ｃ１ａ（図８において符号系列ｄ１）の符号１が入力されるスイッチ素子Ｓ１２、Ｓ１３はオンされ、符号系列ｃ１ｂ（図８において符号系列ｄ２）の符号０が入力されるスイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１４はオフされる。従って、出力端子Ｔ１３、Ｔ１４には正の電流（図８の出力端子Ｔ１３、Ｔ１４における実線矢印Ｃ１）が流れる。
【００８１】
次に、符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に、負の電流（図８の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２における点線矢印Ｃ２）が入力された場合の符号復調回路７３Ａの動作について説明する。この場合、符号変調回路６３Ａの入力端子Ｔ１、Ｔ２に正の電流が流れ、かつ変調波（符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に流れる電流）が負の電流であるため、符号系列ｃ１ａの符号は０である。従って、符号系列ｃ１ａ（図８において符号系列ｄ１）の符号０が入力されるスイッチ素子Ｓ１２、Ｓ１３はオフされ、符号系列ｃ１ｂ（図８において符号系列ｄ２）の符号１が入力されるスイッチ素子Ｓ１１、Ｓ１４はオンされる。従って、出力端子Ｔ１３、Ｔ１４には正の電流（図８の出力端子Ｔ１３、Ｔ１４における実線矢印Ｃ１）が流れることになる。これにより、図９Ｃに示すように、符号変調回路６３Ａに、交流における正の電流（図７の入力端子Ｔ１、Ｔ２における実線矢印Ａ１）の入力に対して、符号復調回路７３Ａにより、正確に正の電流に復調された電流を負荷５に出力することができる。
【００８２】
次に、符号変調回路６３Ａの入力端子Ｔ１、Ｔ２に負の電流（図７の入力端子Ｔ１、Ｔ２における一点鎖線矢印Ｂ１）が流れる場合を考える。この場合も、符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２には、電力伝送路３を介して変調された交流の電流が入力されるため、正の電流（図８の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２における実線矢印Ｃ１）及び、負の電流（図８の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２における点線矢印Ｃ２）が入力される。符号復調回路７３Ａで正しく復調動作が行われた場合には、符号復調回路７３Ａで復調された電流は、出力端子Ｔ１３、Ｔ１４において負の電流（図８の出力端子Ｔ１３、Ｔ１４における点線矢印Ｃ２）が流れることになる。以下にこれらの動作について説明する。この場合には、符号系列ｄ１とｄ２はすべて０が入力され、スイッチ素子Ｓ１１〜Ｓ１４はすべてオフされる。
【００８３】
まず、符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に、負の電流（図８の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２における点線矢印Ｃ２、符号変調回路６３Ａの入力端子Ｔ１、Ｔ２に流れる電流と同じ負の電流）が入力された場合の符号復調回路７３Ａの動作について説明する。この場合、符号変調回路６３Ａの入力端子Ｔ１、Ｔ２に負の電流が流れ、かつ変調波（符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に流れる電流）も負の電流であるため、符号系列ｃ１ａの符号は１である。従って、符号系列ｃ１ａ（図８において符号系列ｄ３）の符号１が入力されるスイッチ素子Ｓ３２、Ｓ３３がオンされ、符号系列ｃ１ｂ（図８において符号系列ｄ４）の符号０が入力されるスイッチ素子Ｓ３１、Ｓ３４はオフされる。従って、出力端子Ｔ１３、Ｔ１４には負の電流（図８の出力端子Ｔ１３、Ｔ１４における点線矢印Ｃ２）が流れる。
【００８４】
次に、符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に、正の電流（図８の入力端子Ｔ１１、Ｔ１２における実線矢印Ｃ１）が入力された場合の符号復調回路７３Ａの動作について説明する。この場合、符号変調回路６３Ａの入力端子Ｔ１、Ｔ２に負の電流が流れ、かつ変調波（符号復調回路７３Ａの入力端子Ｔ１１、Ｔ１２に流れる電流）は正の電流であるため、符号系列ｃ１ａの符号は０である。従って、符号系列ｃ１ａ（図８において符号系列ｄ３）の符号０が入力されるスイッチ素子Ｓ３２、Ｓ３３はオフされ、符号系列ｃ１ｂ（図８において符号系列ｄ４）の符号１が入力されるスイッチ素子Ｓ３１、Ｓ３４はオンされる。従って、出力端子Ｔ１３、Ｔ１４には負の電流（図８の出力端子Ｔ１３、Ｔ１４における点線矢印Ｃ２）が流れることになる。これにより、図９Ｃに示すように、符号変調回路６３Ａに、交流における負の電流（図７の入力端子Ｔ１、Ｔ２における一点鎖線矢印Ｂ１）の入力に対して、符号復調回路７３Ａにより、正確に負の電流に復調された電流を負荷５に出力することができる。
【００８５】
以上説明したように、本構成により、交流の電流を交流に変調し、電力伝送路３を介して交流を復調することができる。
【００８６】
表４は、実施形態１の変形例に係る電力伝送システムにおいて直流電力を送電して直流電力を受電する実施例４に係る符号変調回路６３Ａの変調符号及び符号復調回路７３Ａの復調符号の一例を示す図である。
【００８７】
【表４】
2017216867.tif 000006
【００８８】
ここで、図７の符号変調回路６３Ａと図８の符号復調回路７３Ａに対して、表４に示すように、符号系列ｍ３、ｍ４、ｄ３、ｄ４に０の符号を与え、符号系列ｍ３、ｍ４、ｄ３、ｄ４が入力されるスイッチ素子Ｓ２１〜Ｓ２４、Ｓ３１〜Ｓ３４をオフにすると、図５の符号変調回路６３と符号復調回路７３と同一の回路構成を実現できる。すなわち、表４に示すように、符号系列ｍ１とｍ２、符号系列ｄ１とｄ２にそれぞれ、符号系列ｃ１ａとｃ１ｂからなる符号系列を与えることで、図６Ａ〜６Ｃに示した直流電力伝送を実現することができる。これにより、図７の符号変調回路６３Ａと図８の符号復調回路７３Ａを用いて、符号系列ｍ１〜ｍ４、ｄ１〜ｄ４を変更することで、直流の電力伝送及び交流の電力伝送の両方に対応することが可能な優れた電力伝送システムを実現できる。直流の発電機１の例として、太陽光発電が挙げられ、交流の発電機の例としては、火力、水力、風力、原子力、潮力等のタービン等の回転による発電機が挙げられる。
【００８９】
図９Ａは、実施形態１の変形例に係る電力伝送システムの発電電流Ｉ１の信号波形例を示す波形図である。図９Ｂは、実施形態１の変形例に係る電力伝送システムの変調電流Ｉ２の信号波形例を示す波形図である。図９Ｃは、実施形態１の変形例に係る電力伝送システムの復調電流Ｉ３の信号波形例を示す波形図である。すなわち、図９Ａ〜９Ｃは、交流の発電電流Ｉ１を符号変調器２により符号変調した後、変調電流Ｉ２を電力伝送路３を介して伝送し、変調電流Ｉ２を符号復調器４により符号復調したときの信号波形例である。
【００９０】
ここで、交流の発電電流Ｉ１は、一例として、２００マイクロ秒で正と負を周期的に繰り返す、周波数５ｋＨｚの矩形波形を用いた。このときも、図６Ａ〜６Ｃに示した直流の発電電流Ｉ１を符号変調したときと同様に、符号復調器４は、受信した変調電流Ｉ２に対して、符号変調に用いた変調符号と同一の復調符号を乗算することで、図９Ａ〜９Ｃに示すように、発電機１で発電された交流電力を復元することができる。ここで、符号変調器２の変調符号ｍ１は、一例として次式で表される。
【００９１】
ｍ１＝［1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1］  ・・・（６）
【００９２】
交流の発電電流Ｉ１（図９Ａ）に対して、周波数７０ｋＨｚを有し、符号１と符号−１を含む変調符号ｍ１を乗算して符号変調波の変調電流Ｉ２（図９Ｂ）を生成した。この場合、一つの符号の時間幅は、１／（７０ｋＨｚ）＝１４．２マイクロ秒であった。符号復調器４の復調符号ｄ１は次式で表される。
【００９３】
ｄ１＝ｍ１＝［1 -1 1 1 1 -1 -1 -1 1 -1 -1 -1 1 1］  ・・・（７）
【００９４】
直流電力に対する符号復調と同様に、変調符号ｍ１に対して復号符号ｄ１を乗算することにより、次式の復調結果の符号を得る。
【００９５】
ｍ１、ｄ１＝［1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1］  ・・・（８）
【００９６】
式（８）から明らかなように、元の交流電力が得られることが分かる。
【００９７】
以上説明したように、本実施形態に係る符号変調及び符号復調の方法を用いることで、正確に同期してかつ電力損失のない電力伝送を実現できる。また、図９Ａ〜９Ｃに示すように、前記の符号系列ｍ１を繰り返すことにより、より長い時間での電力の伝送を効率よく行うことが可能になる。
【００９８】
図７及び図８では、双方向性スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ３４のそれぞれが、互いに並列に接続された１対のスイッチ素子により構成されていたが、双方向性スイッチ回路ＳＳ２１〜ＳＳ３４のそれぞれは、直列に接続された１対のスイッチ素子によって構成されてもよい。この場合、各スイッチ素子にはダイオードが並列に接続され、各双方向性スイッチ回路において１対のダイオードは互いに逆向きに接続される。各スイッチ素子は例えば、スイッチ素子に並列に接続された寄生ダイオード（またはボディダイオード）を含むＭＯＳトランジスタで構成されてもよい。各スイッチ回路を例えばＭＯＳトランジスタのスイッチ素子と１つのダイオードで実現すると、１つの双方向性スイッチ回路において４つの半導体素子（２つのＭＯＳトランジスタと２つのダイオード）が必要になる。一方、ＭＯＳトランジスタには特性の良い逆特性ダイオードが内蔵されたパッケージが普及しており、２つの半導体素子で１つの双方向スイッチ回路を構成することで小型化できる。
【００９９】
図１の電力伝送システム１００−１、１００−２のそれぞれは、図２の電力伝送システムと同様に動作する。複数の符号変調器から複数の符号復調器に同時に電力を伝送する場合、電力を送受信する符号変調器及び符号復調器のペアは、互いに対応する変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列をそれぞれ使用する。異なるペアは異なる符号系列を使用する。異なるペアの符号系列は互いに直交してもよい。直交符号系列として、例えば、Ｇｏｌｄ系列、ｍ系列等を使用可能である。例えば、符号変調器２−１−１及び符号復調器４−１−１は、互いに対応する変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列をそれぞれ使用する。また、符号変調器２−１−２及び符号復調器４−１−２は、互いに対応する変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列であって、符号変調器２−１−１及び符号復調器４−１−１のものとは異なる符号系列をそれぞれ使用する。これにより、符号変調器２−１−１から符号復調器４−１−１に電力を伝送し、符号変調器２−１−２から符号復調器４−１−２に電力を伝送することができる。符号変調器２−１−１によって変調された電力及び符号変調器２−１−２によって変調された電力は、電力伝送路３上でいったん合成されても、符号復調器４−１−１及び符号復調器４−１−２により分離して復調することができる。このように、図１の電力伝送システム１００−１、１００−２は、複数の発電機１−１、１−２及び複数の負荷５−１−１〜５−２−２のうち、所望の発電機及び所望の負荷の組み合わせで電力を伝送することができる。
【０１００】
次に、図１の電力伝送システム１００−１において電力を発電機１−１から負荷５−１−１、５−１−２に高効率で伝送する動作について説明する。
【０１０１】
図１０は、図１の電力伝送システム１００−１により伝送される電力と伝送効率との関係を示すグラフである。図１０に示すように、電力送信装置２０−１から電力伝送路３を介して符号復調器４−１−１、４−１−２に至る経路の伝送効率は、この経路を介して伝送される電力の関数であり、ある電力値（例えば２ｋＷ）のときに最大化される。すなわち、この電力値のときに損失電力は最小化される。伝送効率を最大化するためには、コントローラ１０−１は、負荷５−１−１、５−１−２から要求される電力値にかかわらず、伝送効率が最大になるときの電力を電力送信装置２０−１から出力させる。負荷５−１−１、５−１−２から要求される電力値が、伝送効率が最大になるときの電力値よりも大きい場合、電力伝送システム１００−１は、不足する電力を電力伝送システム１００−２から取得する。負荷５−１−１、５−１−２から要求される電力値が、伝送効率が最大になるときの電力値よりも小さい場合、電力伝送システム１００−１は、余剰の電力を電力伝送システム１００−２に送電する。
【０１０２】
図１１は、図１の電力伝送システム１００−１において発電機１−１から負荷５−１−１、５−１−２に伝送される電力が不足する場合の動作を示す概略図である。負荷５−１−１が２ｋＷの電力を要求し、負荷５−１−２が１ｋＷの電力を要求している場合を考える。電力伝送システム１００−１の伝送効率が図１０の特性を有する場合、電力送信装置２０−１から電力伝送路３を介して負荷５−１−１に２ｋＷの電力を伝送するとき、この経路の伝送効率が最大になる。このとき、電力伝送システム１００−１において負荷５−１−２に伝送すべき電力が不足するので、コントローラ１０−１は、不足する電力の送電を電力伝送システム１００−２のコントローラ１０−２に要求する。コントローラ１０−１、１０−２は、互いに対応する変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列を決定し、電力伝送システム１００−２の符号変調器２−２−１及び電力伝送システム１００−１の符号復調器４−１−２にそれぞれ設定する。これにより、発電機１−２によって発生された１ｋＷの電力が、符号変調器２−２−１、電力伝送路３、及び符号復調器４−１−２を介して、負荷５−１−２に伝送される。このように、電力伝送システム１００−１は、最大の伝送効率で動作しながら、不足する電力を電力伝送システム１００−２から取得することができる。
【０１０３】
図１２は、図１の電力伝送システム１００−１において発電機１−１から負荷５−１−１、５−１−２に伝送される電力に余剰分が生じる場合の動作を示す概略図である。負荷５−１−１が０．５ｋＷの電力を要求し、負荷５−１−２が０．５ｋＷの電力を要求している場合を考える。電力伝送システム１００−１の伝送効率が図１０の特性を有する場合、電力伝送システム１００−１を最大の伝送効率で動作させるためには、電力送信装置２０−１から電力伝送路３に２ｋＷの電力を出力させる必要がある。しかしながら、電力送信装置２０−１から電力伝送路３を介して負荷５−１−１に０．５ｋＷの電力を伝送し、電力送信装置２０−１から電力伝送路３を介して負荷５−１−２に０．５ｋＷの電力を伝送する場合、１ｋＷの余剰の電力が生じる。このとき、コントローラ１０−１は、余剰の電力の送電を電力伝送システム１００−２のコントローラ１０−２に通知する。コントローラ１０−１、１０−２は、互いに対応する変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列を決定し、電力伝送システム１００−１の符号変調器２−１−３及び電力伝送システム１００−２の符号復調器４−２−１にそれぞれ設定する。これにより、発電機１−１によって発生された１ｋＷの電力が、符号変調器２−１−３、電力伝送路３、及び符号復調器４−２−１を介して、負荷５−２−１に伝送される。このように、電力伝送システム１００−１は、最大の伝送効率で動作しながら、余剰の電力を電力伝送システム１００−２に送電することができる。
【０１０４】
図１３は、図１の電力伝送システム１００−１のコントローラ１０−１によって実行される電力ルーティング処理を示すフローチャートである。
【０１０５】
ステップＳ１において、コントローラ１０−１は、電力伝送路３を含む経路を介して伝送可能な最大の電力Ｐｐａｔｈの値を取得する。電力を伝送するために使用される電力伝送路３は無限に大きな電力を伝送できるわけではなく、許容される上限値が存在する。例えば、コントローラ１０−１は、電力送信装置２０−１から電力伝送路３を介して符号復調器４−１−１、４−１−２にテスト信号を送信して電力Ｐｐａｔｈの値を測定してもよい。この場合、コントローラ１０−１は、既知の電力を有するテスト信号を送信し、符号復調器４−１−１、４−１−２の電力測定器７４によりテスト信号の電力を測定することにより、電力Ｐｐａｔｈの値を測定する。また、コントローラ１０−１は、電力伝送システム１００−１の製造時などに予め測定された電力Ｐｐａｔｈの値を、内部の記憶装置に格納しておいてもよい。
【０１０６】
ステップＳ２において、コントローラ１０−１は、電力伝送路３を含む経路の伝送効率が最大になるときに伝送される電力Ｐｅｆｆｍａｘの値を取得する（図１０を参照）。例えば、コントローラ１０−１は、電力送信装置２０−１から電力伝送路３を介して符号復調器４−１−１、４−１−２にテスト信号を送信して電力Ｐｅｆｆｍａｘの値を測定してもよい。この場合、コントローラ１０−１は、既知の電力を有するテスト信号を送信し、符号復調器４−１−１、４−１−２の電力測定器７４によりテスト信号の電力を測定することにより、電力Ｐｅｆｆｍａｘの値を測定する。また、コントローラ１０−１は、電力伝送システム１００−１の製造時などに予め測定された電力Ｐｅｆｆｍａｘの値を、内部の記憶装置に格納しておいてもよい。
【０１０７】
ステップＳ３において、コントローラ１０−１は、各負荷５−１−１、５−１−２の需要電力の値を各負荷５−１−１、５−１−２から取得し、合計の需要電力Ｐｔｏｔａｌの値を計算する。
【０１０８】
コントローラ１０−１は、各負荷５−１−１、５−１−２の需要電力の値を、各負荷５−１−１、５−１−２から取得することに代えて、過去のデータなどを用いて予測してもよい。
【０１０９】
ステップＳ４において、コントローラ１０−１は、伝送される電力の合計が電力Ｐｅｆｆｍａｘ以下になるように、発電機１−１から負荷５−１−１、５−１−２へ伝送される電力の値及び経路を決定する。
【０１１０】
ステップＳ５において、コントローラ１０−１は、ステップＳ３の電力ＰｔｏｔａｌがステップＳ２の電力Ｐｅｆｆｍａｘよりも大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ６に進み、ＮＯのときはステップＳ１０に進む。
【０１１１】
ステップＳ６〜Ｓ９では、コントローラ１０−１は、不足する電力の送電を電力伝送システム１００−２に要求する（図１１を参照）。ステップＳ６において、コントローラ１０−１は、不足する電力Ｐｉｎ＝Ｐｔｏｔａｌ−Ｐｅｆｆｍａｘの値を計算する。ステップＳ７において、コントローラ１０−１は、電力Ｐｔｏｔａｌが電力Ｐｐａｔｈよりも大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ８に進み、ＮＯのときはステップＳ９に進む。ステップＳ８において、コントローラ１０−１は、電力伝送システム１００−２に電力Ｐｉｎ’＝Ｐｐａｔｈ−Ｐｅｆｆｍａｘの送電を要求する。すなわち、コントローラ１０−１は、電力伝送路３を介して伝送される電力の合計が電力Ｐｐａｔｈを超えない範囲内で、不足した電力の送電を要求する。ステップＳ９において、コントローラ１０−１は、電力伝送システム１００−２に電力Ｐｉｎの送電を要求する。
【０１１２】
ステップＳ１０〜Ｓ１３では、コントローラ１０−１は、余剰の電力の送電を外部の電力伝送システム１００−２に通知する（図１２を参照）。ステップＳ１０において、コントローラ１０−１は、余剰の電力Ｐｏｕｔ＝Ｐｅｆｆｍａｘ−Ｐｔｏｔａｌの値を計算する。ステップＳ１１において、コントローラ１０−１は、電力Ｐｅｆｆｍａｘが電力Ｐｐａｔｈよりも大きいか否かを判断し、ＹＥＳのときはステップＳ１２に進み、ＮＯのときはステップＳ１３に進む。ステップＳ１２において、コントローラ１０−１は、電力伝送システム１００−２に電力Ｐｏｕｔ’＝Ｐｐａｔｈ−Ｐｔｏｔａｌの送電を要求する。すなわち、コントローラ１０−１は、電力伝送路３を介して伝送される電力の合計が電力Ｐｐａｔｈを超えない範囲内で、余剰の電力の送電を通知する。ステップＳ１３において、コントローラ１０−１は、電力伝送システム１００−２に電力Ｐｏｕｔの送電を通知する。
【０１１３】
ステップＳ８、Ｓ９の後、電力伝送システム１００−１は、不足する電力を電力伝送システム１００−２から取得する。ステップＳ１２、Ｓ１３の後、電力伝送システム１００−１は、余剰の電力を電力伝送システム１００−２に送電する。電力伝送システム１００−１において、コントローラ１０−１は、電力Ｐｅｆｆｍａｘを電力送信装置２０−１から電力伝送路３に出力して電力伝送路３を介して伝送するように、電力送信装置２０−１及び符号復調器４−１−１、４−１−２を制御する。電力Ｐｅｆｆｍａｘを電力送信装置２０−１から電力伝送路３に出力して電力伝送路３を介して伝送するので、電力伝送システム１００−１において、電力伝送路３を含む経路の伝送効率が最大になる。
【０１１４】
コントローラ１０−１は、電力Ｐｅｆｆｍａｘに対して予め決められた範囲内の電力を電力送信装置２０−１から電力伝送路３に出力して電力伝送路３を介して伝送するように、電力送信装置２０−１及び符号復調器４−１−１、４−１−２を制御してもよい。これにより、電力伝送路３を含む経路の伝送効率が実質的に最大になる。
【０１１５】
以上説明したように、図１の電力伝送システム１００−１は、電力伝送システム１００−１の最大の伝送効率で、又は最大の伝送効率に近い効率で電力を発電機１−１から負荷５−１−１、５−１−２に伝送することを、追加の充放電装置を用いることなく実現できる。
【０１１６】
不足する電力を電力伝送システム１００−２から取得できないとき、及び、余剰の電力を電力伝送システム１００−２に送電できないとき、コントローラ１０−１は、電力伝送路３を含む経路の伝送効率を最大化しなくてもよい。このとき、コントローラ１０−１は、負荷５−１−１、５−１−２から要求される電力を、電力送信装置２０−１から電力伝送路３を介して負荷５−１−１、５−１−２に伝送させる。
【０１１７】
＜実施形態２＞
次に、電力伝送システムが複数の電力伝送路に接続され、複数の電力伝送路のいずれかを用いて電力を伝送する場合について説明する。
【０１１８】
図１４は、実施形態２に係る電力伝送システム１００Ａ−１、１００Ａ−２の構成を示すブロック図である。
【０１１９】
図１４の電力伝送システム１００Ａ−１は、発電機１−１、電力分配器２２−１、電力送信装置２０−１−１、２０−１−２、電力伝送路３ａ〜３ｄ、電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３、負荷５−１−１〜５−１−３、及びコントローラ１０Ａ−１を備える。
【０１２０】
図１４の発電機１−１は、図１の発電機１−１と同様に構成される。
【０１２１】
電力送信装置２０−１−１、２０−１−２のそれぞれは、図１の電力送信装置２０−１と同様に構成され、電力分配器と、複数（例えば３つ）の符号変調器とを備える。電力送信装置２０−１−１の各符号変調器は、コントローラ１０Ａ−１の制御下で、分配された電力を所定の変調方式で変調して、電力伝送路３ａに出力する。電力送信装置２０−１−２の各符号変調器は、コントローラ１０Ａ−１の制御下で、分配された電力を所定の変調方式で変調して、電力伝送路３ｂに出力する。
【０１２２】
電力伝送路３ａ〜３ｄは、互いに異なる伝送損失を有する可能性がある互いに異なる電力線である。電力伝送路３ａ、３ｂは、電力送信装置２０−１−１、２０−１−２によって変調された電力をそれぞれ伝送する。電力伝送路３ｃ、３ｄは、後述するように、電力伝送システム１００Ａ−２の電力送信装置２０−２−１、２０−２−２によって変調された電力をそれぞれ伝送する。
【０１２３】
電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３のそれぞれは、電力伝送路３ａ〜３ｄにそれぞれ接続された複数（例えば４つ）の符号復調器、又は、電力伝送路３ａ〜３ｄのうちの１つに選択的に接続される１つの符号復調器を備える。電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３の符号復調器は、図１の符号復調器４−１−１と同様に構成され、コントローラ１０Ａ−１の制御下で、電力伝送路３ａ〜３ｄから入力された電力を変調方式に対応する復調方式で復調する。電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３は、復調された電力を負荷５−１−１〜５−１−３にそれぞれ出力する。
【０１２４】
図１４の負荷５−１−１〜５−２−３は、図１の負荷５−１−１、５−１−２と同様に構成される。
【０１２５】
コントローラ１０Ａ−１は、電力測定器１ｍ−１及び負荷５−１−１〜５−２−３から受信した各電力量に基づいて、電力送信装置２０−１−１、２０−１−２及び電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３の動作を制御する。
【０１２６】
図１４の電力伝送システム１００Ａ−２は、例えば、電力伝送システム１００Ａ−１と同様に構成されてもよい。この場合、電力伝送システム１００Ａ−２は、発電機１−２、電力分配器２２−２、電力送信装置２０−２−１、２０−２−２、電力伝送路３ａ〜３ｄ、電力受信装置４０−２−１〜４０−２−３、負荷５−２−１〜５−２−３、及びコントローラ１０Ａ−２を備える。ただし、電力送信装置２０−２−１、２０−２−２の各符号変調器は、変調された電力を、電力伝送路３ａ、３ｂにではなく、電力伝送路３ｃ、３ｄにそれぞれ出力する。
【０１２７】
図１５は、図１４の電力伝送システム１００Ａ−１により伝送される電力と伝送効率との関係を示すグラフである。図１５に示すように、電力送信装置２０−１−１から電力伝送路３ａを介して電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３に至る経路の伝送効率は、この経路を介して伝送される電力の関数であり、ある電力値（例えば１ｋＷ）のときに最大化される。同様に、電力送信装置２０−１−２から電力伝送路３ｂを介して電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３に至る経路の伝送効率は、この経路を介して伝送される電力の関数であり、ある電力値（例えば２ｋＷ）のときに最大化される。すなわち、これらの電力値のときに、各電力伝送路３ａ、３ｂを通る経路の損失電力はそれぞれ最小化される。図１５の例では、電力伝送路３ａ、３ｂごとに損失電力が異なっている。伝送効率を最大化するためには、コントローラ１０Ａ−１は、負荷５−１−１〜５−２−３から要求される電力値にかかわらず、複数の電力伝送路３ａ、３ｂのそれぞれについて当該電力伝送路３ａ、３ｂを含む経路の伝送効率が最大になるときの電力を電力送信装置２０−１−１、２０−１−２から出力させる。負荷５−１−１〜５−２−３から要求される電力値が、電力伝送路３ａ、３ｂを含む複数の経路の伝送効率が最大になるときの合計の電力値よりも大きい場合、電力伝送システム１００Ａ−１は、不足する電力を電力伝送システム１００Ａ−２から取得する。負荷５−１−１〜５−２−３から要求される電力値が、電力伝送路３ａ、３ｂを含む複数の経路の伝送効率が最大になるときの合計の電力値よりも小さい場合、電力伝送システム１００Ａ−１は、余剰の電力を電力伝送システム１００Ａ−２に送電する。
【０１２８】
図１６は、図１４の電力伝送システム１００Ａ−１において発電機１−１から負荷５−１−１〜５−２−３に伝送される電力が不足する場合の動作を示す概略図である。負荷５−１−１が１ｋＷの電力を要求し、負荷５−１−２が２ｋＷの電力を要求し、負荷５−１−３が１ｋＷの電力を要求している場合を考える。電力伝送システム１００Ａ−１の伝送効率が図１５の特性を有する場合、電力送信装置２０−１−１から電力伝送路３ａを介して負荷５−１−１に１ｋＷの電力を伝送するとき、この経路の伝送効率が最大になり、電力送信装置２０−１−２から電力伝送路３ｂを介して負荷５−１−２に２ｋＷの電力を伝送するとき、この経路の伝送効率が最大になる。このとき、電力伝送システム１００Ａ−１において負荷５−１−３に伝送すべき電力が不足するので、コントローラ１０Ａ−１は、不足する電力の送電を電力伝送システム１００Ａ−２のコントローラ１０Ａ−２に要求する。コントローラ１０Ａ−１、１０Ａ−２は、互いに対応する変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列を決定する。コントローラ１０Ａ−２は、決定された変調符号の符号系列を電力送信装置２０−２−１の符号変調器に設定し、コントローラ１０Ａ−１は、決定された復調符号の符号系列を電力受信装置４０−１−３の符号復調器に設定する。これにより、発電機１−２によって発生された１ｋＷの電力が、電力送信装置２０−２−１、電力伝送路３ｃ、及び電力受信装置４０−１−３を介して、負荷５−１−３に伝送される。コントローラ１０Ａ−２は、決定された変調符号の符号系列を電力送信装置２０−２−２の符号変調器に設定してもよい。この場合、発電機１−２によって発生された１ｋＷの電力が、電力送信装置２０−２−２、電力伝送路３ｄ、及び電力受信装置４０−１−３を介して、負荷５−１−３に伝送される。このように、電力伝送システム１００Ａ−１は、最大の伝送効率で動作しながら、不足する電力を電力伝送システム１００Ａ−２から取得することができる。
【０１２９】
図１７は、図１４の電力伝送システム１００Ａ−１において発電機１−１から負荷５−１−１〜５−２−３に伝送される電力に余剰分が生じる場合の動作を示す概略図である。負荷５−１−１が０．５ｋＷの電力を要求し、負荷５−１−２が０．５ｋＷの電力を要求し、負荷５−１−３が１ｋＷの電力を要求している場合を考える。電力伝送システム１００Ａ−１の伝送効率が図１５の特性を有する場合、電力伝送システム１００Ａ−１を最大の伝送効率で動作させるためには、電力送信装置２０−１−１から電力伝送路３ａに１ｋＷの電力を出力させ、電力送信装置２０−１−２から電力伝送路３ｂに２ｋＷの電力を出力させる必要がある。しかしながら、電力送信装置２０−１−１から電力伝送路３ａを介して負荷５−１−１に０．５ｋＷの電力を伝送し、電力送信装置２０−１−１から電力伝送路３ａを介して負荷５−１−２に０．５ｋＷの電力を伝送し、電力送信装置２０−１−２から電力伝送路３ｂを介して負荷５−１−３に１ｋＷの電力を伝送する場合、１ｋＷの余剰の電力が生じる。このとき、コントローラ１０Ａ−１は、余剰の電力の送電を電力伝送システム１００Ａ−２のコントローラ１０Ａ−２に通知する。コントローラ１０Ａ−１、１０Ａ−２は、互いに対応する変調符号の符号系列及び復調符号の符号系列を決定する。コントローラ１０Ａ−１は、決定された変調符号の符号系列を電力送信装置２０−１−２の符号変調器に設定し、コントローラ１０Ａ−２は、決定された復調符号の符号系列を電力受信装置４０−２−１の符号復調器に設定する。これにより、発電機１−１によって発生された１ｋＷの電力が、電力送信装置２０−１−２、電力伝送路３ｂ、及び電力受信装置４０−２−１を介して、負荷５−２−１に伝送される。コントローラ１０Ａ−２は、決定された復調符号の符号系列を電力受信装置４０−２−２又は４０−２−３の符号復調器に設定してもよい。この場合、発電機１−１によって発生された１ｋＷの電力が、電力送信装置２０−１−２、電力伝送路３ｂ、及び電力受信装置４０−２−２又は４０−２−３を介して、負荷５−２−２又は５−２−３に伝送される。このように、電力伝送システム１００Ａ−１は、最大の伝送効率で動作しながら、余剰の電力を電力伝送システム１００Ａ−２に送電することができる。
【０１３０】
図１８は、図１４の電力伝送システム１００Ａ−１のコントローラ１０Ａ−１によって実行される電力ルーティング処理の第１の部分を示すフローチャートである。図１９は、図１４の電力伝送システム１００Ａ−１のコントローラ１０Ａ−１によって実行される電力ルーティング処理の第２の部分を示すフローチャートである。
【０１３１】
図１８のステップＳ２１において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送路３ａを含む経路を介して伝送可能な最大の電力Ｐｐａｔｈ＿ａの値を取得する。ステップＳ２１は、図１３のステップＳ１と同様である。ステップＳ２２において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送路３ａを含む経路の伝送効率が最大になるときに伝送される電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａの値を取得する。ステップＳ２２は、図１３のステップＳ２と同様である。
【０１３２】
ステップＳ２３において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送路３ｂを含む経路を介して伝送可能な最大の電力Ｐｐａｔｈ＿ｂの値を取得する。ステップＳ２３は、図１３のステップＳ１と同様である。ステップＳ２４において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送路３ｂを含む経路の伝送効率が最大になるときに伝送される電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂの値を取得する。ステップＳ２４は、図１３のステップＳ２と同様である。
【０１３３】
ステップＳ２５において、コントローラ１０Ａ−１は、各負荷５−１−１〜５−２−３の需要電力の値を各負荷５−１−１〜５−２−３から取得し、合計の需要電力Ｐｔｏｔａｌの値を計算する。
【０１３４】
ステップＳ２６において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送路３ａを含む経路を介して伝送される電力の合計が電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａ以下になるように、かつ、電力伝送路３ｂを含む経路を介して伝送される電力の合計が電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂ以下になるように、発電機１−１から負荷５−１−１〜５−２−３へ伝送される電力の値及び経路を決定する。
【０１３５】
図１９のステップＳ２７において、コントローラ１０Ａ−１は、ステップＳ２５の電力Ｐｔｏｔａｌが、ステップＳ２２の電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａとステップＳ２４の電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂとの合計よりも大きいか否かを判断する。ステップＳ２７において、ＹＥＳのときはステップＳ２８に進み、ＮＯのときはステップＳ３３に進む。
【０１３６】
ステップＳ２８〜Ｓ３２では、コントローラ１０Ａ−１は、不足する電力の送電を電力伝送システム１００Ａ−２に要求する（図１６を参照）。ステップＳ２８において、コントローラ１０Ａ−１は、不足する電力Ｐｉｎ＝Ｐｔｏｔａｌ−（Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａ＋Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂ）の値を計算する。ステップＳ２９において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送路３ｃ、３ｄを介して電力伝送システム１００Ａ−２から電力伝送システム１００Ａ−１に伝送可能である電力伝送システム１００Ａ−２の余剰の電力Ｐｒｅｓの値を、コントローラ１０Ａ−２から取得する。ステップＳ３０において、コントローラ１０Ａ−１は、電力Ｐｉｎが電力Ｐｒｅｓよりも大きいか否かを判断する。ステップＳ３０において、ＹＥＳのときはステップＳ３１に進み、ＮＯのときはステップＳ３２に進む。ステップＳ３１において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送システム１００Ａ−２に電力Ｐｉｎ’＝Ｐｒｅｓの送電を要求する。すなわち、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送路３ｃ、３ｄを介して伝送される電力の合計が、電力伝送路３ｃ、３ｄを含む経路を介して伝送可能な最大の電力を超えない範囲内で、不足した電力の送電を要求する。ステップＳ３２において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送システム１００Ａ−２に電力Ｐｉｎの送電を要求する。
【０１３７】
ステップＳ３３〜Ｓ３６では、コントローラ１０Ａ−１は、余剰の電力の送電を電力伝送システム１００Ａ−２に通知する（図１７を参照）。ステップＳ３３において、コントローラ１０Ａ−１は、余剰の電力Ｐｏｕｔ＝（Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａ＋Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂ）−Ｐｔｏｔａｌの値を計算する。ステップＳ３４において、コントローラ１０Ａ−１は、電力（Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａ＋Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂ）が電力（Ｐｐａｔｈ＿ａ＋Ｐｐａｔｈ＿ｂ）よりも大きいか否かを判断する。ステップＳ３４において、ＹＥＳのときはステップＳ３５に進み、ＮＯのときはステップＳ３６に進む。ステップＳ３５において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送システム１００Ａ−２に電力Ｐｏｕｔ’＝（Ｐｐａｔｈ＿ａ＋Ｐｐａｔｈ＿ｂ）−Ｐｔｏｔａｌの送電を通知する。すなわち、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送路３ａ、３ｂを介して伝送される電力の合計が電力（Ｐｐａｔｈ＿ａ＋Ｐｐａｔｈ＿ｂ）を超えない範囲内で、余剰の電力の送電を通知する。ステップＳ３６において、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送システム１００Ａ−２に電力Ｐｏｕｔの送電を通知する。
【０１３８】
ステップＳ３１、Ｓ３２の後、電力伝送システム１００Ａ−１は、電力伝送路３ｃ、３ｄを介して、不足する電力を電力伝送システム１００Ａ−２から取得する。ステップＳ３５、Ｓ３６の後、電力伝送システム１００Ａ−１は、電力伝送路３ａ、３ｂを介して、余剰の電力を電力伝送システム１００Ａ−２に送電する。電力伝送システム１００Ａ−１において、コントローラ１０Ａ−１は、電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａを電力送信装置２０−１−１から電力伝送路３ａに出力して電力伝送路３ａを介して伝送するように、かつ、電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂを電力送信装置２０−１−２から電力伝送路３ｂに出力して電力伝送路３ｂを介して伝送するように、電力送信装置２０−１−１、２０−１−２及び電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３を制御する。電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａを電力送信装置２０−１−１から電力伝送路３ａに出力して電力伝送路３ａを介して伝送するので、電力伝送システム１００Ａ−１において、電力伝送路３ａを含む経路の伝送効率が最大になる。また、電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂを電力送信装置２０−１−２から電力伝送路３ｂに出力して電力伝送路３ｂを介して伝送するので、電力伝送システム１００Ａ−１において、電力伝送路３ｂを含む経路の伝送効率が最大になる。
【０１３９】
コントローラ１０Ａ−１は、電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａに対して予め決められた範囲内の電力を電力送信装置２０−１−１から電力伝送路３ａに出力して電力伝送路３ａを介して伝送するように、電力送信装置２０−１−１及び電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３を制御してもよい。これにより、電力伝送路３ａを含む経路の伝送効率が実質的に最大になる。同様に、コントローラ１０Ａ−１は、電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂに対して予め決められた範囲内の電力を電力送信装置２０−１−２から電力伝送路３ｂに出力して電力伝送路３ｂを介して伝送するように、電力送信装置２０−１−２及び電力受信装置４０−１−１〜４０−１−３を制御してもよい。これにより、電力伝送路３ｂを含む経路の伝送効率が実質的に最大になる。
【０１４０】
以上説明したように、図１の電力伝送システム１００Ａ−１は、電力伝送システム１００Ａ−１の最大の伝送効率で、又は最大の伝送効率に近い効率で電力を発電機１−１から負荷５−１−１〜５−２−３に伝送することを、追加の充放電装置を用いることなく実現できる。
【０１４１】
不足する電力を電力伝送システム１００Ａ−２から取得できないとき、及び、余剰の電力を電力伝送システム１００Ａ−２に送電できないとき、コントローラ１０Ａ−１は、電力伝送路３ａ、３ｂを含む経路の伝送効率を最大化しなくてもよい。このとき、コントローラ１０Ａ−１は、負荷５−１−１〜５−２−３から要求される電力を、電力送信装置２０−１−１、２０−１−２から電力伝送路３ａ、３ｂを介して負荷５−１−１〜５−２−３に伝送させる。
【０１４２】
＜変形例＞
実施形態１〜２では、電力伝送システム１００−１、１００Ａ−１の外部の電力伝送システム１００−２、１００Ａ−２が、電力伝送システム１００−１、１００Ａ−１と同じ構成をそれぞれ有していたが、同じ構成を有していなくてもよい。電力伝送システム１００−１、１００Ａ−１で不足した電力を電力伝送システム１００−１、１００Ａ−１に送電し、電力伝送システム１００−１、１００Ａ−１の余剰の電力を電力伝送システム１００−１、１００Ａ−１から受電するのであれば、電力伝送システム１００−１、１００Ａ−１の外部の電力伝送システムは任意の構成を有してもよい。
【０１４３】
実施形態１〜２では、電力伝送システム１００−１、１００Ａ−１が１つの発電機及び２つ又は３つの負荷を備える場合を例に挙げて説明したが、これに限られるものではない。１つの発電機と４つ以上の負荷を備えた構成、更には、２つ以上の発電機と２つ以上の負荷で構成される電力伝送システムを構成することも可能である。この場合には、多数の電力伝送を１つの伝送路にまとめて送電することが可能となり、伝送路の敷設コストの減少、伝送路の本数削減によるコスト減少等の効果がある。
【０１４４】
電力伝送システムは、発電機１−１、１−２に代えて、蓄電装置などの任意の電源を備えてもよい。少なくとも１つの電源のうちの少なくとも１つは、直流電源であってもよく、交流電源であってもよい。
【０１４５】
なお、実施形態１〜２に係る電力伝送システムにおいては、一例として直流の電流及び／又は交流の電流を変調した例を示したが、これに限られるものではない。直流の電圧あるいは、交流の電圧を変調することも可能であり、同様の効果が得られる。
【０１４６】
なお、上述した包括的又は具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラム、又は記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【０１４７】
＜実施の形態の概要＞
第１の態様に係る電力伝送システムによれば、
少なくとも１つの電源から複数の負荷に電力を伝送する電力伝送システムにおいて、
少なくとも１つの電力伝送路と、
前記少なくとも１つの電源から入力された電力を所定の変調方式で変調して前記電力伝送路に出力する少なくとも１つの電力送信装置と、
前記電力伝送路から入力された電力を前記変調方式に対応する復調方式で復調して前記複数の負荷にそれぞれ出力する複数の電力受信装置と、
前記電力送信装置及び前記電力受信装置を制御するコントローラとを備え、
前記電力伝送システムは、前記電力伝送路を介して、外部の電力伝送システムに接続され、
前記コントローラは、
前記電力伝送路を含む経路の伝送効率が最大になるときの電力が前記電力伝送路を介して伝送されるように、前記電力送信装置及び前記電力受信装置を制御し、
前記複数の負荷によって要求される合計の電力が、前記電力伝送路を含む経路の伝送効率が最大になるときの電力よりも大きいとき、不足する電力の送電を前記外部の電力伝送システムに要求し、
前記複数の負荷によって要求される合計の電力が、前記電力伝送路を含む経路の伝送効率が最大になるときの電力よりも小さいとき、余剰の電力の送電を前記外部の電力伝送システムに通知する。
【０１４８】
第２の態様に係る電力伝送システムによれば、第１の態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記コントローラは、前記電力伝送路を含む経路を介して伝送可能な電力の最大値以下の電力が前記電力伝送路を介して伝送されるように、前記電力送信装置及び前記電力受信装置を制御する。
【０１４９】
第３の態様に係る電力伝送システムによれば、第１又は第２の態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記電力伝送システムは複数の電力伝送路を備え、
前記コントローラは、
前記複数の電力伝送路のうちの少なくとも２つの電力伝送路のそれぞれについて当該電力伝送路を含む経路の伝送効率が最大になるときの電力が当該電力伝送路を介して伝送されるように、前記電力送信装置及び前記電力受信装置を制御し、
前記複数の負荷によって要求される合計の電力が、前記少なくとも２つの電力伝送路を含む複数の経路の伝送効率が最大になるときの合計の電力よりも大きいとき、不足する電力の送電を前記外部の電力伝送システムに要求し、
前記複数の負荷によって要求される合計の電力が、前記少なくとも２つの電力伝送路を含む複数の経路の伝送効率が最大になるときの合計の電力よりも小さいとき、余剰の電力の送電を前記外部の電力伝送システムに通知する。
【０１５０】
第４の態様に係る電力伝送システムによれば、第１〜第３のうちの１つの態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記変調方式及び前記復調方式はそれぞれ、所定の符号系列による符号変調方式及び符号復調方式である。
【０１５１】
第５の態様に係る電力伝送システムによれば、第１〜第４のうちの１つの態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記少なくとも１つの電源のうちの少なくとも１つは直流電源である。
【０１５２】
第６の態様に係る電力伝送システムによれば、第１〜第５のうちの１つの態様に係る電力伝送システムにおいて、
前記少なくとも１つの電源のうちの少なくとも１つは交流電源である。
【０１５３】
＜補足＞
図１に示される電力伝送システム１００−１は、符号変調器２−１−１を含む電力送信装置２０−１と、符号復調器４−１−１を含む電力受信装置と、符号復調器４−１−２を含む電力受信装置と、電力伝送路３と、コントローラ１０−１を備える。
【０１５４】
電力送信装置２０−１は、発電機１−１に接続されている。符号復調器４−１−１、４−１−２は、それぞれ、負荷５−１−１、５−１−２に接続されている。
【０１５５】
符号変調器２−１−１は、本開示における「変調器」の一例であり、符号復調器４−１−１は、本開示における「復調器」の一例である。図１において、電力受信装置は符号復調器のみからなっているが、これに限定されない。
【０１５６】
電力伝送路３は、電力送信装置２０−１と、符号復調器４−１−１、４−１−２との間をつないでいる。
【０１５７】
図１において、電力伝送路３は、１つの電力送信装置２０−１から延び、２本に分岐する。分岐した一方は符号復調器４−１−１へ至り、分岐した他方は符号復調器４−１−２へ至る。上記では、便宜上、複数の分岐路を含む電力伝送路を、１つの電力伝送路として説明しているが、電力伝送路の本数及び接続は、特定の形態に限定されるものではない。電力伝送路３は、本開示における「少なくとも１つの電力伝送路」の一例である。
【０１５８】
コントローラ１０−１は、電力送信装置２０−１、符号復調器４−１−１、４−１−２を制御する。
【０１５９】
コントローラ１０−１は、図１３のステップＳ２及びＳ３に示されるように、電力伝送路３における伝送効率を最大化する電力（すなわち最適電力Ｐｅｆｆｍａｘ）の情報と、負荷５−１−１、５−１−２がそれぞれ要求する複数の電力（すなわち複数の要求電力）の情報とを取得する。なお、本開示における「最適電力」とは、少なくとも１つの電力伝送路における伝送効率が最大化されることが予測された電力であればよく、それ以外の限定を意図するものではない。
【０１６０】
このとき、コントローラ１０−１は、例えば、電力伝送路３上の複数の経路から選択される少なくとも１つの経路と、この経路（又はこれらの経路）を介して伝送電力が伝送されるとき伝送効率との間の対応関係を示すテーブル又は関数を取得してもよい。そして、このテーブル又は関数を用いて、伝送効率が最大化されるような経路及び／又は最適電力Ｐｅｆｆｍａｘが決定されてもよい。
【０１６１】
コントローラ１０−１は、図１３のステップＳ４に示されるように、最適電力Ｐｅｆｆｍａｘの情報に基づいて、所定の伝送電力を、電力送信装置２０−１から符号復調器４−１−１、４−１−２の少なくとも１つにルーティングする。このとき、所定の伝送電力は、最適電力Ｐｅｆｆ以下の値に設定される。
【０１６２】
本開示において、用語「Ｘの情報に基づいて」は、Ｘの情報のみを利用することのみに限定されず、Ｘの情報と他の情報とを利用するものをも包含する。例えば、ステップＳ４において、最適電力Ｐｅｆｆｍａｘの情報以外に、複数の要求電力）の情報が用いられてもよい。
【０１６３】
コントローラ１０−１は、図１３のステップＳ５〜Ｓ９に示されるように、複数の要求電力の合計Ｐｔｏｔａｌが最適電力Ｐｅｆｆｍａｘよりも大きいとき（ステップＳ５でＹＥＳ）、電力伝送システム１００−２に対して、電力Ｐｉｎ’又はＰｉｎを電力伝送路３に供給するように要求する。ここで、電力伝送システム１００−２は、コントローラ１０−１とは異なるコントローラ１０−２によって発電機１−２からの電力の分配を制御している。発電機１−２は、本開示における「他の電源」の一例である。コントローラ１０−２は、本開示における「他のコントローラ」の一例である。電力Ｐｉｎ’、Ｐｉｎは、本開示における「補充電力」の一例である。図１に示されるように、電力伝送路３は、電力伝送システム１００−１、１００−２で共有されていてもよい。
【０１６４】
コントローラ１０−１は、図１３のステップＳ５、Ｓ１０〜Ｓ１３に示されるように、複数の要求電力の合計Ｐｔｏｔａｌが最適電力Ｐｅｆｆｍａｘよりも小さいとき（ステップＳ５でＮＯ）、電力伝送システム１００−２に対して、電力Ｐｏｕｔ’又はＰｏｕｔが利用可能であることを通知する。電力Ｐｏｕｔ’、Ｐｏｕｔは、本開示における「余剰電力」の一例である。
【０１６５】
なお、本開示におけるコントローラの動作は、図１３に示される特定の例に限定されない。例えば、伝送電力のルーティングは、補充電力の要求及び余剰電力の通知の後に実行されてもよい。例えば、図１３に示されるステップのうち、少なくとも、ステップＳ１、Ｓ７〜９、Ｓ１１〜１３は、任意のステップである。
【０１６６】
コントローラ１０−１は、選択された符号変調器及び符号復調器に対して、互いに対応付けられた変調信号及び復調信号をそれぞれ入力することで、選択された符号変調器及び符号復調器の間のルーティングを確立してもよい。このとき、変調信号は変調符号系列を含み、復調信号は復調符号系列を含む。上記の説明では、変調符号系列と復調符号系列とは、同一の符号系列を有していたが、これに限定されない。
【０１６７】
図１６に示される電力伝送システム１００Ａ−１は、電力送信装置２０−１−１、２０−１−２と、電力受信装置４０−１−１、４０−１−２、４０−１−３と、電力伝送路３ａ、３ｂと、コントローラ１０Ａ−１を備える。
【０１６８】
電力送信装置２０−１−１、２０−１−２は、発電機１ｍ−１に接続されている。電力受信装置４０−１−１、４０−１−２、４０−１−３は、それぞれ、負荷５−１−１、５−１−２、５−１−３に接続されている。電力送信装置２０−１−１、２０−１−２のそれぞれは、図１に示されるような符号変調器を含む。電力受信装置４０−１−１、４０−１−２、４０−１−３のそれぞれは、図１に示されるような符号復調器を含む。
【０１６９】
電力送信装置２０−１−１は、本開示における「第１の電力送信装置」の一例である。電力送信装置２０−１−２は、本開示における「第２の電力送信装置」の一例である。
【０１７０】
電力伝送路３ａは、電力送信装置２０−１−１と、電力受信装置４０−１−１、４０−１−２、４０−１−３との間をつないでいる。電力伝送路３ｂは、電力送信装置２０−１−２と、電力受信装置４０−１−１、４０−１−２、４０−１−３との間をつないでいる。
【０１７１】
電力伝送路３ａは、本開示における「少なくとも１つの第１の電力伝送路」の一例である。電力伝送路３ｂは、本開示における「少なくとも１つの第２の電力伝送路」の一例である。
【０１７２】
コントローラ１０Ａ−１は、電力送信装置２０−１−１、２０−１−２、及び、電力受信装置４０−１−１、４０−１−２、４０−１−３を制御する。
【０１７３】
コントローラ１０Ａ−１は、図１８に示されるように、電力伝送路３ａにおける伝送効率を最大化する電力（すなわち最適電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａ）の情報を取得し、電力伝送路３ｂにおける伝送効率を最大化する電力（すなわち最適電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂ）の情報を取得する。そして、コントローラ１０Ａ−１は、最適電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａ、Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂの情報に基づいて、電力伝送路３ａ、３ｂにおける最適電力Ｐｅｆｆｍａｘを決定する。このとき、例えば、電力伝送路３ａにおける伝送電力が最適電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ａの値に設定され、電力伝送路３ｂにおける伝送電力が最適電力Ｐｅｆｆｍａｘ＿ｂの値に設定される。
【産業上の利用可能性】
【０１７４】
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】
【０１７５】
１、１−１、１−２  発電機
１ｍ、１ｍ−１、１ｍ−２、５ｍ、５ｍ−１−１〜５ｍ−２−３  電力測定器
２、２−１−１〜２−２−３  符号変調器
３、３ａ〜３ｄ  電力伝送路
４、４−１−１〜４−２−２  符号復調器
５、５−１−１〜５−２−３  負荷
１０、１０−１、１０−２、１０Ａ−１、１０Ａ−２  コントローラ
２０−１、２０−２、２０−１−１〜２０−２−２  電力送信装置
２１−１、２１−２、２２−１、２２−２  電力分配器
４０−１−１〜４０−２−３  電力受信装置
６０  制御回路
６１  通信回路
６２  符号生成回路
６３  符号変調回路
７０  制御回路
７１  通信回路
７２  符号生成回路
７３  符号復調回路
７４  電力測定器
１００−１、１００−２、１００Ａ−１、１００Ａ−２  電力伝送システム
Ｓ１〜Ｓ３４  スイッチ素子
ＳＳ１〜ＳＳ３４、ＳＳ２１Ａ〜ＳＳ３４Ａ  スイッチ回路
Ｔ１〜Ｔ３４  端子
【図１】
2017216867.tif 000007
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2017216867.tif 000011
【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2017216867.tif 000013
【図６Ｃ】
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【図７】
2017216867.tif 000015
【図８】
2017216867.tif 000016
【図９Ａ】
2017216867.tif 000017
【図９Ｂ】
2017216867.tif 000018
【図９Ｃ】
2017216867.tif 000019
【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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