(57)【要約】【課題】複数台の電源装置が電力供給線路を介して離れて配置されている場合であっても各電源装置の出力電流を均衡させる。【解決手段】直流機器１０２への給電を、は直流供給線路Ｗｄｃの離れた位置で並列に接続された複数台の電源装置１０ａ〜１０ｃにより行う。各電源装置１０ａ〜１０ｃは、出力電圧を調節可能な電源回路部１１と、電源回路部１１の出力電流を検出する電流検出部１２と、他の電源装置１０ａ〜１０ｃと相互に通信する通信機能部１４とを備える。さらに、通信機能部１４を通して各電源装置１０ａ〜１０ｃの出力電流を取得し全電源装置１０ａ〜１０ｃの出力電流の平均値を算出する電流演算部１５と、電流検出部１２により検出される電流が電流演算部１５で算出した平均値になるように電源回路部１１の出力電圧を指示する出力制御部１６とを備える。【選択図】図１
2009165247.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直流供給線路を介して相互に接続された複数台の電源装置を並列に接続して運転することにより直流電力により駆動される直流機器に供給する電源システムであって、各電源装置は、直流電力を出力し出力電圧が調節可能な電源回路部と、電源回路部の出力電流を検出する電流検出部と、他装置との間で通信する通信機能部とを備え、さらに、通信機能部を通して各電源装置の出力電流を取得し全電源装置の出力電流の平均値を算出する電流演算部と、電流検出部により検出される電流が電流演算部で算出した平均値になるように電源回路部の出力電圧を指示する出力制御部とを備えることを特徴とする電源システム。
【請求項２】
前記出力制御部は、前記電源装置における出力電流を前記電流演算部で算出した平均値と比較する電流比較部と、出力電流と平均値とが異る電源装置の中で出力電流が最小である電源装置について出力電流を平均値まで引き上げるように前記電源回路部の出力電圧を制御する電圧指令部とを有することを特徴とする請求項１記載の電源システム。
【請求項３】
前記電流演算部は各電源装置にそれぞれ設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電源システム。
【請求項４】
前記電源装置と通信可能な管理装置を備え、前記電流演算部は管理装置に設けられていることを特徴とする請求項１または請求項２記載の電源システム。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電源システムに用いる電源装置であって、直流電力を出力し出力電圧が調節可能な電源回路部と、電源回路部の出力電流を検出する電流検出部と、他装置との間で通信する通信機能部と、通信機能部を通して他の電源装置の出力電流を取得し全電源装置の出力電流の平均値を算出する電流演算部と、電流検出部により検出される電流が電流演算部で算出した平均値になるように電源回路部の出力電圧を指示する出力制御部とを備え、出力制御部は、電源装置における出力電流を電流演算部で算出した平均値と比較する電流比較部と、出力電流と平均値とが異る電源装置の中で出力電流が最小であるときに出力電流を平均値まで引き上げるように電源回路部の出力電圧を制御する電圧指令部とを有することを特徴とする電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、主として住宅、店舗、オフィスビルなどの建築物に配置された機器への給電に際して、建築物に付設した複数台の電源装置を並列に接続して運転する電源システムおよびその電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、電源の容量不足を補償する目的や電源の信頼性を向上させる目的で、複数台の電源装置を並列に接続して運転する技術が知られている。後者の技術は並列冗長運転と呼ばれているが、以下では両者を含めて並列運転という。
【０００３】
並列運転では、複数台の電源装置を並列に接続して運転するから、各電源装置の出力電圧にばらつきがあると、出力電圧の高いほうの電源装置ほど多くの負荷電流を供給することになり、その一方で、出力電圧の出力電流の低いほうの電源装置では電流が逆流するという問題が生じる。すなわち、複数台の電源装置を並列に接続して運転すると、出力電圧のばらつきにより、各電源装置が供給する負荷電流を均衡させることができず、一部の電源装置では出力電流が許容された最大値を超えて電源装置のストレスが大きくなる可能性があり、他の電源装置では電流の逆流による故障を招く可能性が生じる。
【０００４】
複数台の電源装置が一箇所に集中して配置されている場合には、この種の問題を解決する技術として、主として２種類の技術が採用されている。
【０００５】
一方の技術は、各電源装置において、負荷への電源供給経路に抵抗をそれぞれ挿入し、電源装置の出力電圧の電圧差を抵抗で吸収するものである。この構成の電源装置では、電圧−電流特性に傾斜を持たせたことになり（この傾斜に相当する抵抗は「傾斜抵抗」と呼ばれている）、傾斜抵抗により電源装置の出力電圧を均衡させることができる（たとえば、特許文献１参照）。
【０００６】
他方の技術は、各電源装置において、負荷への電源供給経路に逆流防止用のダイオードを挿入するというものである（たとえば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００７−１５９２２７号公報
【特許文献２】特開平４−３１６１１０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、複数台の電源装置の配置場所が一箇所に集中せずに分散して配置されている場合には、電源装置間に電力供給線路が介在するから、電力供給線路に接続された機器に給電するにあたっては、各電源装置の出力電圧が等しい場合でも、電源装置の出力電流にはばらつきが生じることがある。つまり、複数台の電源装置の出力電流に不均衡が生じて一部の電源装置の寿命が他の電源装置よりも極端に短くなるなどの不都合が生じることがある。
【０００８】
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、複数台の電源装置が電力供給線路を介して離れて配置されている場合であっても各電源装置の出力電流を均衡させることができる電源システムおよびその電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
請求項１の発明は、直流供給線路を介して相互に接続された複数台の電源装置を並列に接続して運転することにより直流電力により駆動される直流機器に供給する電源システムであって、各電源装置は、直流電力を出力し出力電圧が調節可能な電源回路部と、電源回路部の出力電流を検出する電流検出部と、他装置との間で通信する通信機能部とを備え、さらに、通信機能部を通して各電源装置の出力電流を取得し全電源装置の出力電流の平均値を算出する電流演算部と、電流検出部により検出される電流が電流演算部で算出した平均値になるように電源回路部の出力電圧を指示する出力制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明では、請求項１の発明において、前記出力制御部は、前記電源装置における出力電流を前記電流演算部で算出した平均値と比較する電流比較部と、出力電流と平均値とが異る電源装置の中で出力電流が最小である電源装置について出力電流を平均値まで引き上げるように前記電源回路部の出力電圧を制御する電圧指令部とを有することを特徴とする。
【００１１】
請求項３の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記電流演算部は各電源装置にそれぞれ設けられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項４の発明では、請求項１または請求項２の発明において、前記電源装置と通信可能な管理装置を備え、前記電流演算部は管理装置に設けられていることを特徴とする。
【００１３】
請求項５の発明は、請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の電源システムに用いる電源装置であって、直流電力を出力し出力電圧が調節可能な電源回路部と、電源回路部の出力電流を検出する電流検出部と、他装置との間で通信する通信機能部と、通信機能部を通して他の電源装置の出力電流を取得し全電源装置の出力電流の平均値を算出する電流演算部と、電流検出部により検出される電流が電流演算部で算出した平均値になるように電源回路部の出力電圧を指示する出力制御部とを備え、出力制御部は、電源装置における出力電流を電流演算部で算出した平均値と比較する電流比較部と、出力電流と平均値とが異る電源装置の中で出力電流が最小であるときに出力電流を平均値まで引き上げるように電源回路部の出力電圧を制御する電圧指令部とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の発明の構成によれば、複数台の電源装置が直流供給線路（電力供給線路）を介して接続されるとともに並列運転されるときに、全電源装置の出力電流の平均値を求めて、各電源装置の出力電流が平均値になるように各電源装置に設けた電源回路部の出力電圧を調節するから、結果的に各電源装置の出力電流を均衡させることができ、各電源装置の負担を平均化することができる。その結果、電源装置の寿命に極端な差が生じるのを防止することができる。
【００１５】
請求項２の発明の構成によれば、電源回路部の出力電流が平均値ではない電源装置のうち、出力電流が最小である電源装置において出力電圧を引き上げることで出力電流を平均値に近付けるから、直流機器に供給するのに必要な電流を確保しながらも、出力電流が最大である電源装置の出力電流を減少させることが可能になる。つまり、最大の負担が生じていた電源装置において負担が軽減されることになる。１台の電源装置で出力電圧を引き上げても電源回路部の出力電流が平均値にならない電源装置が存在している場合には、同じ処理を繰り返すことによって、最終的にすべての電源装置の出力電流が等しくなる。なお、出力電流の平均値を一度求めた後にすべての電源装置の出力電圧を調節し、あらためて出力電流を求めるようにするか、１台の電源装置の出力電圧を調節するとあらためて出力電流の平均値を求めるようにするかは選択することができるが、後者のほうが負荷変動に対応しやすくなる。
【００１６】
請求項３の発明の構成によれば、各電源装置に電流演算部を設けていることにより、他に管理装置を設けることなく電源装置のみのシステム構成とすることができる。
【００１７】
請求項４の発明の構成によれば、電流演算部を管理装置に設けていることにより、複数台の電源装置を一括して集中的に管理することができる。
【００１８】
請求項５の発明の構成によれば、請求項１、２と同様の効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（基本構成）
以下に説明する実施形態は、本発明を適用する建築物として戸建て住宅の家屋を想定して説明するが、本発明の技術思想を集合住宅に適用することを妨げるものではない。図３は本実施形態を適用する電源システムの全体構成である。家屋Ｈには、図３に示すように、直流電力を出力する直流電力供給部（電力供給部）１０１と、直流電力により駆動される負荷としての直流機器１０２とが設けられ、直流電力供給部１０１の出力端部に接続した直流供給線路Ｗｄｃを通して直流機器１０２に直流電力が供給される。直流電力供給部１０１と直流機器１０２との間には、直流供給線路Ｗｄｃに流れる電流を監視し、異常を検知したときに直流供給線路Ｗｄｃ上で直流電力供給部１０１から直流機器１０２への給電を制限ないし遮断する直流ブレーカ１１４が設けられる。
【００２０】
直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力の給電路であるとともに通信路としても兼用されており、高周波の搬送波を用いてデータを伝送する通信信号を直流電圧に重畳することにより直流供給線路Ｗｄｃに接続された機器間での通信を可能にしている。この技術は、交流電力を供給する電力線において交流電圧に通信信号を重畳させる電力線搬送技術と類似した技術である。
【００２１】
直流供給線路Ｗｄｃは、直流電力供給部１０１を介して宅内サーバ１１６に接続される。宅内サーバ１１６は、宅内の通信網（以下、「宅内網」という）を構築する主装置であり、宅内網において直流機器１０２が構築するサブシステムなどと通信を行う。
【００２２】
図示例では、サブシステムとして、パーソナルコンピュータ、無線アクセスポイント、ルータ、ＩＰ電話機のような情報系の直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１、照明器具のような照明系の直流機器１０２からなる照明システムＫ１０２，Ｋ１０５、来客対応や侵入者の監視などを行う直流機器１０２からなるインターホンシステムＫ１０３、火災感知器のような警報系の直流機器１０２からなる住警器システムＫ１０４などがある。各サブシステムは、自立分散システムを構成しており、サブシステム単独でも動作が可能になっている。
【００２３】
上述した直流ブレーカ１１４は、サブシステムに関連付けて設けられており、図示例では、情報機器システムＫ１０１、照明システムＫ１０２およびインターホンシステムＫ１０３、住警器システムＫ１０４、照明システムＫ１０５に関連付けて４個の直流ブレーカ１１４を設けている。１台の直流ブレーカ１１４に複数個のサブシステムを関連付ける場合には、サブシステムごとに直流供給線路Ｗｄｃの系統を分割する接続ボックス１２１が設けられる。図示例においては、照明システムＫ１０２とインターホンシステムＫ１０３との間に接続ボックス１２１が設けられている。
【００２４】
情報機器システムＫ１０１としては、壁コンセントあるいは床コンセントの形態で家屋Ｈに先行配置（家屋Ｈの建築時に施工）される直流コンセント１３１に接続される直流機器１０２からなる情報機器システムＫ１０１が設けられる。
【００２５】
照明システムＫ１０２、Ｋ１０５としては、家屋Ｈに先行配置される照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０２と、天井に先行配置される引掛シーリング１３２に接続する照明器具（直流機器１０２）からなる照明システムＫ１０５とが設けられる。引掛シーリング１３２には、家屋Ｈの内装施工時に施工業者が照明器具を取り付けるか、または家人自身が照明器具を取り付ける。
【００２６】
照明システムＫ１０２を構成する直流機器１０２である照明器具に対する制御の指示は、赤外線リモコン装置を用いて与えるほか、直流供給線路Ｗｄｃに接続されたスイッチ１４１から通信信号を用いて与えることができる。すなわち、スイッチ１４１は直流機器１０２とともに通信の機能を有している。また、スイッチ１４１の操作によらず、宅内網の別の直流機器１０２あるいは宅内サーバ１１６から通信信号により制御の指示がなされることもある。照明器具への指示には、点灯、消灯、調光、点滅点灯などがある。
【００２７】
上述した直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２には、任意の直流機器１０２を接続することができ、接続された直流機器１０２に直流電力を出力するから、以下では直流コンセント１３１、引掛シーリング１３２を区別する必要がない場合には「直流アウトレット」と呼ぶ。
【００２８】
これらの直流アウトレットは、直流機器１０２に直接設けた接触子（図示せず）または接続線を介して設けた接触子（図示せず）が差し込まれる差込式の接続口が器体に開口し、接続口に差し込まれた接触子に直接接触する接触子受けが器体に保持された構造を有している。すなわち、直流アウトレットは接触式で給電を行う。直流アウトレットに接続された直流機器１０２が通信機能を有する場合には、直流供給線路Ｗｄｃを通して通信信号を伝送することが可能になる。直流機器１０２だけではなく直流アウトレットにも通信機能が設けられている。
【００２９】
宅内サーバ１１６は、宅内網に接続されるだけではなく、インターネットを構築する広域網ＮＴに接続される接続口を有している。宅内サーバ１１６が広域網ＮＴに接続されている場合には、広域網ＮＴに接続されたコンピュータサーバであるセンタサーバ２００によるサービスを享受することができる。
【００３０】
センタサーバ２００が提供するサービスには、広域網ＮＴを通して宅内網に接続された機器（主として直流機器１０２であるが通信機能を有した他の機器も含む）の監視や制御を可能にするサービスがある。このサービスにより、パーソナルコンピュータ、インターネットＴＶ、移動体電話機などのブラウザ機能を備える通信端末（図示せず）を用いて宅内網に接続された機器の監視や制御が可能になる。
【００３１】
宅内サーバ１１６は、広域網ＮＴに接続されたセンタサーバ２００との間の通信と、宅内網に接続された機器との間の通信との両方の機能を備え、宅内網の機器に関する識別情報（ここでは、ＩＰアドレスを用いるものとする）の取得の機能を備える。
【００３２】
宅内サーバ１１６は、センタサーバ２００との通信機能を用いることにより、広域網ＮＴに接続された通信端末からセンタサーバ２００を通して宅内の機器の監視や制御を可能にする。センタサーバ２００は、宅内の機器と広域網ＮＴ上の通信端末とを仲介する。
【００３３】
通信端末から宅内の機器の監視や制御を行う場合は、監視や制御の要求をセンタサーバ２００に記憶させ、宅内の機器は定期的に片方向のポーリング通信を行うことにより、通信端末からの監視や制御の要求を受信する。この動作により、通信端末から宅内の機器の監視や制御が可能になる。
【００３４】
また、宅内の機器において火災検知など通信端末に通知すべきイベントが生じたときには、宅内の機器からセンタサーバ２００に通知し、センタサーバ２００から通信端末に対して電子メールによる通知を行う。
【００３５】
宅内サーバ１１６における宅内網との通信機能のうち重要な機能は、宅内網を構成する機器の検出と管理である。宅内サーバ１１６では、ＵＰｎＰ（Universal Plug and Play）を応用して宅内網に接続された機器を自動的に検出する。宅内サーバ１１６はブラウザ機能を有する表示器１１７を備え、検出した機器の一覧を表示器１１７に表示する。この表示器１１７はタッチパネル式もしくは操作部が付設された構成を有し、表示器１１７の画面に表示された選択肢から所望の内容を選択する操作が可能になっている。したがって、宅内サーバ１１６の利用者（施工業者あるいは家人）は、表示器１１７の画面上で機器の監視ないし制御が可能になる。表示器１１７は宅内サーバ１１６とは分離して設けてもよい。
【００３６】
宅内サーバ１１６では、機器の接続に関する情報を管理しており、宅内網に接続された機器の種類や機能とアドレスとを把握する。したがって、宅内網の機器を連動動作させることができる。機器の接続に関する情報は上述のように自動的に検出されるが、機器を連動動作させるには、機器自身が保有する属性により自動的に関係付けを行うほか、宅内サーバ１１６にパーソナルコンピュータのような情報端末を接続し、情報端末のブラウザ機能を利用して機器の関係付けを行うこともできる。
【００３７】
機器の連動動作の関係は各機器がそれぞれ保持する。したがって、機器は宅内サーバ１１６を通すことなく連動動作することができる。各機器について、連動動作の関係付けを行うことにより、たとえば、機器であるスイッチの操作により、機器である照明器具の点灯あるいは消灯の動作を行うことが可能になる。また、連動動作の関係付けはサブシステム内で行うことが多いが、サブシステムを超える関係付けも可能である。
【００３８】
ところで、直流電力供給部１０１は、基本的には、商用電源のように宅外から供給される交流電源ＡＣの電力変換により直流電力を生成する。図示する構成では、交流電源ＡＣは、分電盤１１０に内器として取り付けられた主幹ブレーカ１１１を通して、電力変換装置１１２に入力される。電力変換装置１１２は、後述する電源装置１０を複数台（実施形態では３台とする）備える。各電源装置１０（図１参照）は、スイッチング電源を含むＡＣ／ＤＣコンバータをそれぞれ備える。電力変換装置１１２は複数台の電源装置１０を備えるから、負荷の大きさに応じて電源装置１０から供給する電流を変化させたり、運転する電源装置１０の台数を増減させるのが望ましい。電力変換装置１１２から出力される直流電力は、協調制御部１１３を通して各直流ブレーカ１１４に接続される。
【００３９】
直流電力供給部１０１には、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間（たとえば、商用電源ＡＣの停電期間）に備えて二次電池１６２が設けられている。また、直流電力を生成する太陽電池１６１や燃料電池１６３を併用することも可能になっている。交流電源ＡＣから直流電力を生成する電力変換装置１１２を備える主電源に対して、太陽電池１６１や二次電池１６２や燃料電池１６３は分散電源になる。なお、図示例において、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３は出力電圧を制御する回路部を含み、二次電池１６２は放電だけではなく充電を制御する回路部も含んでいる。
【００４０】
分散電源のうち太陽電池１６１や燃料電池１６３は必ずしも設けなくてもよいが、二次電池１６２は設けるのが望ましい。二次電池１６２は主電源や他の分散電源により適時充電され、二次電池１６２の放電は、交流電源ＡＣから電力が供給されない期間だけではなく必要に応じて適時に行われる。二次電池１６２の充放電や主電源と分散電源との協調は、協調制御部１１３により行われる。すなわち、協調制御部１１３は、直流電力供給部１０１を構成する主電源および分散電源から直流機器１０２への電力の配分を制御する直流電力制御部として機能する。なお、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３の出力を交流電力に変換し、電力変換装置１１２の入力電力として用いる構成を採用してもよい。
【００４１】
直流機器１０２の駆動電圧は機器に応じた複数種類の電圧から選択されるから、協調制御部１１３にＤＣ／ＤＣコンバータを設け、主電源および分散電源から得られる直流電圧を必要な電圧に変換するのが望ましい。通常は、１系統のサブシステム（もしくは１台の直流ブレーカ１１４に接続された直流機器１０２）に対して１種類の電圧が供給されるが、１系統のサブシステムに対して３線以上を用いて複数種類の電圧を供給するように構成してもよい。あるいはまた、直流供給線路Ｗｄｃを２線式とし、線間に印加する電圧を時間経過に伴って変化させる構成を採用することも可能である。ＤＣ／ＤＣコンバータは、直流ブレーカと同様に複数に分散して設けてもよい。
【００４２】
上述した電力変換装置１１２、協調制御部１１３、直流ブレーカ１１４、太陽電池１６１、二次電池１６２、燃料電池１６３には通信機能が設けられており、主電源および分散電源や直流機器１０２を含む負荷の状態に対処する連携動作を行うことを可能にしている。この通信に用いる通信信号は、直流機器２に用いる通信信号と同様に直流電圧に重畳する形式で伝送する。
【００４３】
上述の例では主幹ブレーカ１１１から出力された交流電力を電力変換装置１１２により直流電力に変換するために、電力変換装置１１２を分電盤１１０内に配置しているが、主幹ブレーカ１１１の出力側において分電盤１１０内に設けた分岐ブレーカ（図示せず）で交流供給線路を複数系統に分岐し、各系統の交流供給線路にＡＣ／ＤＣコンバータを設けて系統ごとに直流電力に変換する構成を採用してもよい。
【００４４】
この場合、家屋Ｈの各階や各部屋を単位として直流電力供給部１０１を設けることができるから、直流電力供給部１０１を系統別に管理することができ、しかも、直流電力を利用する直流機器１０２との間の直流供給線路Ｗｄｃの距離が小さくなるから、直流供給線路Ｗｄｃでの電圧降下による電力損失を低減させることができる。また、主幹ブレーカ１１１および分岐ブレーカを分電盤１１０に収納し、電力変換装置１１２と協調制御部１１３と直流ブレーカ１１４と宅内サーバ１１６とを分電盤１１０とは別の盤に収納してもよい。
【００４５】
（実施形態１）
以下では、図１を参照して本実施形態の要部について説明する。図１において実線は電力の供給経路を示し、破線は通信経路を示している。上述のように、通信信号は直流電圧に重畳しているが、通信信号を伝送する通信路を直流供給線路Ｗｄｃとは別に設けてもよい。直流電力供給部１０１は、並列運転される複数台（図示例は３台）の電源装置１０ａ〜１０ｃを有し、各電源装置１０ａ〜１０ｃにそれぞれＡＣ／ＤＣコンバータが設けられる。また、図３に示す構成例では、１個の直流電力供給部１０１から複数系統の直流供給線路Ｗｄｃに直流電力を供給しているが、以下に説明する実施形態において、電源装置１０ａ〜１０ｃは、各系統の直流供給線路Ｗｄｃの適宜の箇所に適宜の台数配置されているものとする。
【００４６】
図１に示すように、電源装置１０ａ〜１０ｃ（各電源装置１０ａ〜１０ｃは同構成であるから、以下では区別の必要がなければ電源装置１０と表記する）は、ＡＣ／ＤＣコンバータあるいはＤＣ／ＤＣコンバータからなり直流の出力電圧が調節可能な電源回路部１１を備え、電源回路部１１の出力電圧が直流供給線路Ｗｄｃの線間に印加されることにより、負荷である直流機器１０２に給電される。なお、本実施形態では、通信信号を直流電圧に重畳し直流供給線路Ｗｄｃを通信信号の伝送に用いるから、電源回路部１１は通信信号に対する入力インピーダンスを高く設定してある。具体的には電源回路部１１と直流供給線路Ｗｄｃとの接続部位にインダクタを挿入するか、ローパスフィルタを挿入する。
【００４７】
直流供給線路Ｗｄｃには複数台の電源装置１０が並列に接続され、電源装置１０は同時に運転される。つまり、３台の電源装置１０は並列運転を行う。複数台の電源装置１０が並列運転を行うと、各電源装置１０の動作のばらつきや直流機器１０２までの直流供給線路Ｗｄｃによる電圧降下などに起因して各電源装置１０の出力電流が不平衡になることがある。
【００４８】
本実施形態では、電源装置１０に、電源回路部１１の出力電流を検出する電流検出部１２と、電源回路部１１の出力電圧を検出する電圧検出部１３と、他の電源装置１０や直流機器１０２など他装置との間で通信する通信機能部１４とを設けている。電流検出部１２は、トロイダルコアとホール素子とを用いたいわゆる直流変流器からなる電流センサＳＩを用いて電源回路部１１の出力電流を検出する。
【００４９】
電源装置１０には、さらに、通信機能部１４を通して適宜のタイミングで取得した他の電源装置１０の電源回路部１１の出力電流と自己の電源回路部１１の出力電流とから、同じ直流供給線路Ｗｄｃに接続されている全電源装置１０の出力電流の平均値を求める電流演算部１５と、電流検出部１１で検出されている電流が電流演算部１５で求めた平均値に等しくなるように電源回路部１１の出力電圧を調節する出力制御部１６とが設けられる。なお、直流機器１０２の動作状態によっては全電源装置１０が給電を行っているとは限らず、少数の電源装置１０で直流機器１０２に給電する電流を充足できるときには、一部の電源装置１０を停止するようにしてもよく、この場合、電流演算部１５では、給電を行っている電源装置１０のみを対象とし、それらの電源装置１０の出力電流の平均値を求める。
【００５０】
ところで、出力制御部１６は、電源回路部１１の出力電流が電流演算部１５で求めた平均値と異なっている場合には、出力電流が平均値に等しくなるように電源回路部１１の出力電圧を調節する。ここに、出力制御部１６は、通信機能部１４を通して通信することによって他の電源装置１０と連携し、１台ずつの電源装置１０において電源回路部１１の出力電圧を調節する。つまり、同時に複数台の電源装置１０において出力電圧が調節されると、直流供給線路Ｗｄｃの線間電圧の変動が大きくなるから、１台ずつの電源回路１０の出力電圧を調節することにより、線間電圧の変動を抑制する。
【００５１】
出力電圧を変化させる電源回路１０は、以下のようにして出力制御部１６が決定する。すなわち、出力制御部１６は、電源装置１０における出力電流を電流演算部１５で算出した平均値と比較する電流比較部１７を有し、電流比較部１７での比較結果により出力電流と平均値とが異るという判定結果が得られたときには、電源回路部１１の出力電流と平均値とが異なる他の電源装置１０の出力電流と比較し、出力電流が最小であるか否かを判定する。電流比較部１７において出力電流が最小であることが検出された電源装置１０では、出力制御部１６に設けた電圧指令部１８により電源回路部１１の出力電圧を調節する。電圧指令部１８は電源回路部１１の出力電圧を時間経過とともに上昇させる。
【００５２】
電源回路部１１の出力電圧を上昇させる間には電流検出部１２において出力電流を監視し、出力電流が平均値に達すると出力電圧の上昇を停止させる。ただし、電源回路部１１が出力電圧としてとりうる電圧には限界があるから、電圧検出部１３において電源回路部１１の出力電圧を監視し、出力電圧の限界付近で規定した電圧に達した場合には出力電流の条件が満たされていなくとも、当該電源装置１０では出力電圧を変化させないようにする。
【００５３】
電源回路１０の出力電圧の調節は、出力電流が平均値とは異なっている電源装置１０で順に行われる。つまり、出力電流が最小である電源装置１０の出力電流が平均値に達すると、他の電源装置１０の出力電流が最小になるから、当該電源装置１０の出力電圧を調節するのである。
【００５４】
この動作を繰り返すことにより、各電源装置１０の出力電流を平均値に等しくすることができる。その結果、複数台の電源装置１０の出力電流を均衡させることができ、各電源装置１０の負担を平均化することができ、電源装置１０の寿命に極端な差が生じるのを防止することができる。また、出力電流が最小の電源装置１０について出力電流を引き上げると、出力電流が最大の電源装置１０では出力電流が相対的に減少するから、最大の負担が生じていた電源装置１０の負担を軽減することができる。
【００５５】
なお、出力電流の平均値を一度求めると調節が必要な全電源装置１０の出力電圧を調節し、その後、あらためて出力電流を求める動作と、１台の電源装置１０の出力電圧を調節すると、その後、あらためて出力電流の平均値を求める動作とが可能であるが、後者のほうが各電源装置１０の出力電流を監視する頻度が高くなるから負荷変動に対応しやすくなり、前者のほうが通信の頻度が少なくなり、通信におけるトラフィックの増加を抑制することができる。したがって、どちらの動作を選択するかは目的に応じて選択される。また、上述の構成では、各電源装置１０に電流演算部１５を設けているから、管理装置のような他装置を設けることなく電源装置１０のみでシステムを構築することができる。
【００５６】
上述した各電源装置１０における電源回路部１１の出力電圧の調節手順を図２にまとめて示す。図２において電源装置Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ電源装置１０ａ〜１０ｃに相当する。電源装置１０において電源回路部１１の出力電圧の調節を行うタイミングは、電源投入直後、電流検出部１２によりサンプリングされる電源回路部１１の出力電流の変化率が規定値以上になったとき、電圧検出部１３によりサンプリングされる電源回路部１１の出力電圧の変化率が規定値以上になったときなどである。各電源装置１０の電流演算部１５は、これらのうちの少なくとも１種類のタイミングで他の電源装置１０の出力電流を取得し、出力電圧の調節を開始する。
【００５７】
図２に示す平均化指示（Ｐ１）は、電源回路部１１の出力電圧を調節するタイミングになったことを意味し、各電源装置１０では他の電源装置１０または管理装置から通信によって平均化指示を受け取る。ここで、各電源装置（図２では、電源装置Ａ，Ｂ，Ｃとして区別している）１０には優先順位があらかじめ設定されており、優先順位の高い順に電圧検出部１１で検出した電源回路部１１の出力電流を他の電源装置１０に通知する（Ｐ２〜Ｐ４）。この動作により、すべての電源装置１０が互いに他の電源装置１０で検出している電源回路部１１の出力電流に関する情報を取得する。
【００５８】
次に、取得した出力電流を用いて平均値を算出する（Ｐ５）。上述のように、本例では各電源装置１０で検出している出力電流の平均値を用いる。平均値が求められると、まず電源回路部１１の出力電流が最小である電源装置１０において出力電流が平均値に等しくなるように電圧を調節する（Ｓ６）。電圧の調節が終了した電源装置１０は、他の電源装置に完了通知を送信する（Ｓ７）。１台の電源装置１０で電圧の調節が終了し、他に電源回路部１１の出力電流が平均値と不一致である電源装置１０が存在している場合には、完了通知を受信した他の電源装置１０のうち電源回路部１１の出力電圧が最大である電源装置１０において電圧を調節し（Ｓ８）、この電源装置１０からも完了通知を送信する。図示例では３台の電源装置１０を設けているが、２台の電源装置について出力電流を平均値にすれば、残りの電源装置１０は平均値に収束するから、この電源装置１０では出力電圧の制御を行っていない。
【００５９】
上述の例では、各電源装置１０が同構成を有している場合を想定したが、各電源装置１０の容量（出力電流の許容された最大値）が異なる場合であっても同様の動作で、各電源回路部１１の出力電圧を一致させることができる。
【００６０】
（実施形態２）
実施形態１の構成では、各電源装置１０の出力電流を取得するために、電源装置１０が相互に通信を行う構成を採用していたが、本実施形態は、図４に示すように、各電源装置１０と通信可能な管理装置３０を設けており、管理装置３０により出力電流の平均値を求め、求めた平均値に基づいて適宜の電源装置１０に出力電圧の調節を指示する構成を採用している。したがって、管理装置３０には電流演算部３１と電流比較部３２とを設けている。電流演算部３１と電流比較部３２とは、実施形態１の電源装置１０に設けた電流演算部１５と電流比較部１７と同様の機能を有している。
【００６１】
本例では、管理装置３０において各電源装置１０の電流検出部１２が検出している電源回路部１１の出力電流の電流値を取得し、電流演算部３１において平均値を演算する。また、電流比較部２３では、電流演算部３１において求めた平均値と各電源装置１０における出力電流の電流値とを比較し、出力電流が平均値とは異なる電源装置１０のうち出力電流が最小である電源装置１０を検出する。こうして検出された電源装置１０に対して、出力電流の平均値を通知し電源回路部１１の出力電圧の調節を指示する。
【００６２】
通知を受けた電源装置１０では、通知された出力電流の平均値を電源回路部１１の出力電流の目標値とし、電流検出部１２で検出される出力電流が目標値に等しくなるように、電圧指令部１８からの指示で電源回路部１１の出力電圧を調節する。このように管理装置３０は電源装置１０と通信する必要があるから、通信機能部３３を備える。管理装置３０は、宅内サーバ１１６の機能として設けることが可能であるが、宅内サーバ１１６とは別に設けてもよい。
【００６３】
以下に本例の動作を図５を用いて説明する。図５において電源装置Ａ，Ｂ，Ｃは、それぞれ電源装置１０ａ〜１０ｃに相当する。管理装置３０は、まず基準電圧を決めるために各電源装置１０ａ〜１０ｃに対して電流情報要求を送信する（Ｐ１）。この要求に対して、各電源装置１０ａ〜１０ｃは、電圧検出部１３で検出した電源回路部１１の出力電圧を電流情報として返信する（Ｐ２〜Ｐ４）。
【００６４】
各電源装置１０ａ〜１０ｃから電流情報が返信されると、管理装置３０の電流演算部３１では出力電流平均値を求める（Ｐ５）。求めた平均値は、電源回路部１１の出力電流が最小である電源装置１０（図示例では、電源装置１０Ｃ）に対してまず通知し、電源回路部１１の出力電圧を変更するように指示する（Ｐ６）。この指示を受けた電源装置１０は電圧の変更後に（Ｐ７）、電圧変更の完了を管理装置３０に通知する（Ｐ８）。
【００６５】
完了通知を受けた管理装置３０は、電源回路部１１の出力電圧が基準電圧ではない電源装置１０があると、そのうち出力電流が最小である電源装置１０（図示例では、電源装置１０Ａ）に電圧変更を指示し（Ｐ９）、電源装置１０で電圧が変更され（Ｐ１０）、完了通知が返送されるのを待つ（Ｐ１１）。電源回路部１１の出力電流が平均値に一致しない電源回路１０が他に存在するときには、同様の動作を繰り返して、すべての電源装置１０について電源回路部１１の出力電圧を基準電圧に一致させる。
【００６６】
本実施形態では、電流演算部３１を管理装置３０に設けていることにより、複数台の電源装置１０を一括して集中的に管理することができる。他の構成および動作は実施形態１と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】実施形態１を示すブロック図である。
【図２】同上の動作説明図である。
【図３】同上の全体構成を示す構成図である。
【図４】実施形態２を示すブロック図である。
【図５】同上の動作説明図である。
【符号の説明】
【００６８】
１０（１０ａ〜１０ｃ）  電源装置
１１  電源回路部
１２  電流検出部
１３  電圧検出部
１４  通信機能部
１５  電流演算部
１６  出力制御部
１７  電流比較部
１８  電圧指令部
３０  管理装置
３１  電流比較部
３２  電圧指令部
３３  通信機能部
１０２  直流機器
Ｗｄｃ  直流供給線路
【図１】
2009165247.tif 000003
【図２】
2009165247.tif 000004
【図３】
2009165247.tif 000005
【図４】
2009165247.tif 000006
【図５】
2009165247.tif 000007