特許 6127493 直流電力システム、直流電力供給機器、直流機器、電力供給方法、およびプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6127493

(24)【登録日】2017年4月21日

(45)【発行日】2017年5月17日

(54)【発明の名称】直流電力システム、直流電力供給機器、直流機器、電力供給方法、およびプログラム

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20170508BHJP

【ＦＩ】

   H02J1/00 306B

【請求項の数】14

【全頁数】18

(21)【出願番号】特願2012-273839(P2012-273839)

(22)【出願日】2012年12月14日

(65)【公開番号】特開2014-121149(P2014-121149A)

(43)【公開日】2014年6月30日

【審査請求日】2015年10月5日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002945

【氏名又は名称】オムロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100082131

【弁理士】

【氏名又は名称】稲本 義雄

(74)【代理人】

【識別番号】100121131

【弁理士】

【氏名又は名称】西川 孝

(72)【発明者】

【氏名】砂畑 美宣

(72)【発明者】

【氏名】大橋 誠

(72)【発明者】

【氏名】西川 武男

(72)【発明者】

【氏名】山田 潤一郎

(72)【発明者】

【氏名】岡田 亘

【審査官】 早川 卓哉

(56)【参考文献】

【文献】 特開平１０−０８００５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１６９４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２１９９８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−０３３９４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−２４５４７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１３４８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−０９３９２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ１／００−１／１６

Ｈ０２Ｍ３／００−３／４４

Ｇ０５Ｆ１／００−７／００

Ｇ０６Ｆ１／２６−１／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

直流電力を必要とする直流機器、および、前記直流機器に直流電力を供給する直流電力供給機器を備える直流電力システムであって、
前記直流電力供給機器は、
出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら前記直流機器に直流電力を供給するように指示して、前記直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧を検索する導出電圧検索部と、
前記導出電圧検索部により特定された前記導出電圧から前記必要電圧を導出する必要電圧導出部と、
前記電力変換部に対し、前記必要電圧導出部により導出された前記必要電圧の直流電力を前記直流機器に供給するように指示する必要電圧指定部と
を有し、
前記直流機器は、
前記直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、前記導出電圧以下まで許容し、前記導出電圧を超えたときに直流電力の入力を切断する導出電圧切断部と、
前記必要電圧を範囲に含み、前記直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、前記直流機器の主回路部への直流電力の透過を許容する許容電圧透過部と
を有する
直流電力システム。

【請求項2】

前記必要電圧を導出するための導出関数が予め定義されており、
前記必要電圧導出部は、前記導出電圧検索部により特定された前記導出電圧を前記導出関数に代入することにより前記必要電圧を導出する
請求項１に記載の直流電力システム。

【請求項3】

前記導出電圧検索部は、前記電力変換部が出力する電圧を一定段階で徐々に増加させる一定段階方式に従って前記電力変換部が出力する電圧を変更させて前記導出電圧を検索する
請求項１に記載の直流電力システム。

【請求項4】

前記導出電圧検索部は、前記導出電圧が含まれる電圧範囲を二分割する電圧を前記電力変換部から順次出力させる二分検索方式に従って前記電力変換部が出力する電圧を変更させて、前記導出電圧が含まれる電圧範囲を狭めることにより前記導出電圧を検索する
請求項１に記載の直流電力システム。

【請求項5】

前記導出電圧検索部は、過去に直流電力を供給したことのある前記直流機器の前記必要電圧を保持しておき、それらの前記必要電圧から特定される所定の電圧から前記導出電圧の検索を開始する
請求項１に記載の直流電力システム。

【請求項6】

前記直流電力供給機器は、前記直流機器に供給する前記必要電圧を表示する表示部をさらに有する
請求項１に記載の直流電力システム。

【請求項7】

前記直流電力供給機器は、外部機器と導通可能な電力出力部をさらに有し、
前記直流機器は、外部機器と導通可能な電力入力部をさらに有する
請求項１に記載の直流電力システム。

【請求項8】

前記直流電力供給機器の前記電力出力部は、前記直流機器の接続の有無を検知する検知部を有する
請求項７に記載の直流電力システム。

【請求項9】

前記検知部により前記直流機器が接続されていることが検知されたとき、前記導出電圧検索部を動作させる
請求項８に記載の直流電力システム。

【請求項10】

前記検知部により前記直流機器が接続されていないことが検知されているとき、前記電力変換部からの直流電力の出力が停止される
請求項８に記載の直流電力システム。

【請求項11】

直流電力を必要とする直流機器に直流電力を供給する直流電力供給機器であって、
出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら前記直流機器に直流電力を供給するように指示して、前記直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧を検索する導出電圧検索部と、
前記導出電圧検索部により特定された前記導出電圧から前記必要電圧を導出する必要電圧導出部と、
前記電力変換部に対し、前記必要電圧導出部により導出された前記必要電圧の直流電力を前記直流機器に供給するように指示する必要電圧指定部と
を備え、
前記直流機器では、
前記直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、前記導出電圧以下まで許容され、前記導出電圧を超えたときに直流電力の入力が切断され、
前記必要電圧を範囲に含み、前記直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、前記直流機器の主回路部への直流電力の透過が許容される
直流電力供給機器。

【請求項12】

直流電力を必要とする直流機器であって、
前記直流機器に直流電力を供給する直流電力供給機器は、出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら前記直流機器に直流電力を供給するように指示して、前記直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧を検索する導出電圧検索部と、前記導出電圧検索部により特定された前記導出電圧から前記必要電圧を導出する必要電圧導出部と、前記電力変換部に対し、前記必要電圧導出部により導出された前記必要電圧の直流電力を前記直流機器に供給するように指示する必要電圧指定部とを有しており、
前記直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、前記導出電圧以下まで許容し、前記導出電圧を超えたときに直流電力の入力を切断する導出電圧切断部と、前記必要電圧を範囲に含み、前記直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、前記直流機器の主回路部への直流電力の透過を許容する許容電圧透過部とを備える
直流機器。

【請求項13】

直流電力を必要とする直流機器、および、前記直流機器に直流電力を供給する直流電力供給機器を備える直流電力システムによる電力供給方法であって、
前記直流電力供給機器において、
出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら前記直流機器に直流電力を供給するように指示して、前記直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧を検索し、
特定された前記導出電圧から前記必要電圧を導出し、
前記電力変換部に対し、導出された前記必要電圧の直流電力を前記直流機器に供給するように指示する
ステップを含み、
前記直流機器において、
前記直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、前記導出電圧以下まで許容し、前記導出電圧を超えたときに直流電力の入力を切断し、
前記必要電圧を範囲に含み、前記直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、前記直流機器の主回路部への直流電力の透過を許容する
ステップを含む
電力供給方法。

【請求項14】

直流電力を必要とする直流機器、および、前記直流機器に直流電力を供給する直流電力供給機器を備える直流電力システムにおける処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、
前記直流電力供給機器において、
出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら前記直流機器に直流電力を供給するように指示して、前記直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧を検索し、
特定された前記導出電圧から前記必要電圧を導出し、
前記電力変換部に対し、導出された前記必要電圧の直流電力を前記直流機器に供給するように指示する
ステップを含み、
前記直流機器において、
前記直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、前記導出電圧以下まで許容し、前記導出電圧を超えたときに直流電力の入力を切断し、
前記必要電圧を範囲に含み、前記直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、前記直流機器の主回路部への直流電力の透過を許容する
ステップを含む
処理をコンピュータに実行させるプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、直流電力システム、直流電力供給機器、直流機器、電力供給方法、およびプログラムに関し、特に、直流機器の必要電圧を簡易な仕組みで認識して供給することができるようにした直流電力システム、直流電力供給機器、直流機器、電力供給方法、およびプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、電力系統を介して供給される交流電力をAC/DC（Alternating current / Direct current）変換した直流電力や、太陽電池などで発電された直流電力、バッテリから出力される直流電力などを、ＤＣバスを介して、直流電力を必要とする機器（以下、直流機器と称する）に供給する直流電力システムが提案されている。このような直流電力システムにおいて、ＤＣバスに接続されている電力供給部から出力される直流電力の電圧が、直流機器の駆動に必要な電圧（以下、必要電圧と称する）と異なるとき、直流機器の必要電圧となるように電圧を変換して供給する直流電力供給機器が使用される。

【0003】

例えば、図１Ａに示すように、直流電力システム１１は、直流電力供給機器１２および直流機器１３から構成され、電力供給部１４から直流電力供給機器１２に直流電力が供給される。直流電力供給機器１２では、電力変換部２２が、電力供給部１４から電力入力部２１を介して供給される直流電力を直流機器１３の必要電圧に変換し、その直流電力が電力出力部２３を介して直流機器１３に供給される。直流機器１３では、直流電力供給機器１２から供給される直流電力が電力入力部３１を介して主回路部３２に供給され、直流機器１３が駆動する。

【0004】

なお、電力供給部１４が交流電力を供給する場合には、電力変換部２２は、その交流電力をAC/DC変換するとともに、直流機器１３の必要電圧に変換することができる。

【0005】

また、直流電力システム１１において、直流機器１３によって必要とする直流電力の電圧が異なることがあるため、直流機器１３ごとに異なる電圧を供給することが必要となることがある。また、直流機器１３ごとに接続するための装置（プラグ）の形状や極性が異なることがある。

【0006】

例えば、図１Ｂに示すように、直流電力システム１１Ａは、それぞれ必要電圧の異なる直流機器１３−１および１３−２を有しており、直流電力供給機器１２Ａは、直流機器１３−１および１３−２それぞれの必要電圧で直流電力を供給することができる。即ち、直流電力供給機器１２Ａは、可変式の電力変換部２２Ａと、ロータリースイッチなどから構成される必要電圧指定部２５とを設けている。そして、利用者は、必要電圧指定部２５に対して必要電圧を指定し、直流機器１３のプラグの形状や極性に応じて電力出力部２３−１または２３−２のいずれか一方を選択する。この選択に従って、直流電力供給機器１２Ａは、電力出力部２３−１を介して直流機器１３−１の必要電圧の直流電力を直流機器１３−１に供給したり、電力出力部２３−２を介して直流機器１３−２の必要電圧の直流電力を直流機器１３−２に供給したりする。

【0007】

なお、電力供給部１４が交流電力を供給する場合には、電力変換部２２は、その交流電力をAC/DC変換するとともに、直流機器１３の必要電圧に変換することができ、このような直流電力供給機器１２Ａとして、ユニバーサルＡＣアダプタが存在する。

【0008】

ところで、直流電力供給機器１２Ａのように、利用者が必要電圧を指定したり電力出力部２３を選択したりする方法では、利用者が必要電圧の指定を間違えたり、プラグの極性の違いに気づかずに電力出力部２３の選択を間違えてしまうことが想定される。このような利用者の間違いを回避するために、直流電力供給機器１２Ａが直流機器１３−１および１３−２の必要電圧を認識する仕組みが必要となる。

【0009】

例えば、直流電力供給機器１２および直流機器１３を、電力用の配線とは別の通信用の配線により接続し、その通信用の配線を用いて、直流機器１３から直流電力供給機器１２に必要電圧を送信する仕組みが考えられる。しかしながら、このように物理的に配線を増やすことは好ましくないことがある。

【0010】

そこで、例えば、特許文献１には、電力用の配線を利用して、直流電力に重畳して直流機器１３から直流電力供給機器１２に必要電圧を送信する仕組みが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0011】

【特許文献1】特開２００９−１５１９４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0012】

しかしながら、特許文献１に開示されている仕組みでは、直流機器が直流電力に信号を重畳させて信号を送信する手段を備え、直流電力供給機器が直流電力に重畳された信号を受信する手段を備える必要があり、仕組みが複雑化することになる。

【0013】

本開示は、このような状況に鑑みてなされたものであり、直流機器の必要電圧を簡易な仕組みで認識して供給することができるようにするものである。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本開示の一側面の直流電力システムは、直流電力を必要とする直流機器、および、前記直流機器に直流電力を供給する直流電力供給機器を備える直流電力システムであって、前記直流電力供給機器は、出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら前記直流機器に直流電力を供給するように指示して、前記直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧を検索する導出電圧検索部と、前記導出電圧検索部により特定された前記導出電圧から前記必要電圧を導出する必要電圧導出部と、前記電力変換部に対し、前記必要電圧導出部により導出された前記必要電圧の直流電力を前記直流機器に供給するように指示する必要電圧指定部とを有し、前記直流機器は、前記直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、前記導出電圧以下まで許容し、前記導出電圧を超えたときに直流電力の入力を切断する導出電圧切断部と、前記必要電圧を範囲に含み、前記直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、前記直流機器の主回路部への直流電力の透過を許容する許容電圧透過部とを有する。

【0015】

本開示の一側面の直流電力供給機器は、直流電力を必要とする直流機器に直流電力を供給する直流電力供給機器であって、出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら前記直流機器に直流電力を供給するように指示して、前記直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧を検索する導出電圧検索部と、前記導出電圧検索部により特定された前記導出電圧から前記必要電圧を導出する必要電圧導出部と、前記電力変換部に対し、前記必要電圧導出部により導出された前記必要電圧の直流電力を前記直流機器に供給するように指示する必要電圧指定部とを備え、前記直流機器では、前記直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、前記導出電圧以下まで許容され、前記導出電圧を超えたときに直流電力の入力が切断され、前記必要電圧を範囲に含み、前記直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、前記直流機器の主回路部への直流電力の透過が許容される。

【0016】

本開示の一側面の直流機器は、直流電力を必要とする直流機器であって、前記直流機器に直流電力を供給する直流電力供給機器は、出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら前記直流機器に直流電力を供給するように指示して、前記直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧を検索する導出電圧検索部と、前記導出電圧検索部により特定された前記導出電圧から前記必要電圧を導出する必要電圧導出部と、前記電力変換部に対し、前記必要電圧導出部により導出された前記必要電圧の直流電力を前記直流機器に供給するように指示する必要電圧指定部とを有しており、前記直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、前記導出電圧以下まで許容し、前記導出電圧を超えたときに直流電力の入力を切断する導出電圧切断部と、前記必要電圧を範囲に含み、前記直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、前記直流機器の主回路部への直流電力の透過を許容する許容電圧透過部とを備える。

【0017】

本開示の一側面の電力供給方法またはプログラムは、直流電力を必要とする直流機器、および、前記直流機器に直流電力を供給する直流電力供給機器を備える直流電力システムによる電力供給方法、または、その直流電力システムにおける処理をコンピュータに実行させるプログラムであって、前記直流電力供給機器において、出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら前記直流機器に直流電力を供給するように指示して、前記直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧を検索し、特定された前記導出電圧から前記必要電圧を導出し、前記電力変換部に対し、導出された前記必要電圧の直流電力を前記直流機器に供給するように指示するステップを含み、前記直流機器において、前記直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、前記導出電圧以下まで許容し、前記導出電圧を超えたときに直流電力の入力を切断し、前記必要電圧を範囲に含み、前記直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、前記直流機器の主回路部への直流電力の透過を許容するステップを有する。

【0018】

本開示の一側面においては、直流電力供給機器において、出力する電圧を変更して直流電力を出力することができる電力変換部に対し、所定の方式に従って電圧を変更させながら直流機器に直流電力を供給するように指示して、直流機器の駆動に必要な必要電圧を導出するために定義された導出電圧が検索され、特定された導出電圧から必要電圧が導出され、電力変換部に対し、導出された必要電圧の直流電力を直流機器に供給するように指示される。そして、直流機器において、直流電力供給機器から供給される直流電力の電圧が、導出電圧以下まで許容され、導出電圧を超えたときに直流電力の入力が切断され、必要電圧を範囲に含み、直流機器が動作するために許容される範囲の許容電圧であるときのみ、直流機器の主回路部への直流電力の透過が許容される。

【発明の効果】

【0019】

本開示の一側面によれば、直流機器の必要電圧を簡易な仕組みで認識して供給することができる。

【図面の簡単な説明】

【0020】

【図1】従来の直流電力システムについて説明する図である。

【図2】本技術を適用した直流電力システムの第１の実施の形態の構成例を示す機能ブロック図である。

【図3】図２の直流電力システムの構成例を示す構造ブロック図である。

【図4】本技術を適用した直流電力システムの第２の実施の形態の構成例を示す機能ブロック図である。

【図5】図４の直流電力システムの構成例を示す構造ブロック図である。

【図6】直流電力システムの変形例を示す構造ブロック図である。

【図7】電力入力部の動作について説明する図である。

【図8】直流電力供給機器が直流機器の必要電圧を求めて供給する処理を説明するフローチャートである。

【図9】電力出力部から出力される必要電圧を表示する表示部を示す図である。

【図10】直流機器の接続を検出する接続検出手段を備える電力出力部を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

以下、本技術を適用した具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

【0022】

図２は、本技術を適用した直流電力システムの第１の実施の形態の構成例を示す機能ブロック図である。なお、本明細書において、システムとは、複数の装置により構成される装置全体を表すものとする。

【0023】

図２において、直流電力システム４１は、直流電力供給機器４２および直流機器４３から構成され、電力供給部４４から直流電力供給機器４２に電力が供給される。なお、以下の説明では、電力供給部４４が直流電力を供給する構成例について説明するが、電力供給部４４から交流電力が供給される構成では、直流電力供給機器４２において交流電力がAC/DC変換されて直流機器４３に直流電力が供給されるものとする。

【0024】

直流電力供給機器４２は、直流機器４３の駆動に必要な必要電圧を特定し、必要電圧の直流電力を直流機器４３に供給する。例えば、直流電力供給機器４２は、電力入力部５１、電力変換部５２、電力出力部５３、導出電圧検索機能５４、必要電圧導出機能５５、および必要電圧指定機能５６を備えて構成される。

【0025】

電力入力部５１は、電力供給部４４から供給される直流電力を直流電力供給機器４２に入力する配線が接続されるコネクタなどを有して構成され、電力供給部４４からの直流電力を電力変換部５２に供給する。

【0026】

電力変換部５２は、出力する電圧を変更することができる可変式の変換部であり、電力入力部５１を介して入力される所定電圧の直流電力を、導出電圧検索機能５４または必要電圧指定機能５６により指定された電圧に変換して出力する。

【0027】

電力出力部５３は、直流電力供給機器４２から出力される直流電力を直流機器４３に供給するための配線が接続されるコネクタなどを有して構成され、外部機器と導通可能であり、電力変換部５２から出力された直流電力は、電力出力部５３を介して直流機器４３に供給される。また、電力出力部５３は、直流機器４３に供給される直流電力の電流を計測することができ、後述するように直流機器４３において直流電力の入力が切断されると、そのことを電流が停止することにより検出する。そして、電力出力部５３は、直流機器４３において直流電力の入力が切断されたタイミングで、そのことを導出電圧検索機能５４に通知する。

【0028】

導出電圧検索機能５４は、電力変換部５２の出力電圧を変化させ、直流機器４３において直流電力の入力が切断されたことが電力出力部５３から通知されたタイミングに基づいて、直流機器４３の必要電圧を導出するために定義された導出電圧Ｖｘを検索する機能を有する。

【0029】

必要電圧導出機能５５には、直流機器４３の必要電圧を算出するための導出関数ｆ（Ｖｘ）が設定されており、必要電圧導出機能５５は、導出電圧検索機能５４により検索された導出電圧Ｖｘを導出関数ｆ（Ｖｘ）に代入し、直流機器４３の必要電圧を導出する機能を有する。

【0030】

必要電圧指定機能５６は、必要電圧導出機能５５により導出された直流機器４３の必要電圧を電力変換部５２に対して指定する機能を有する。必要電圧指定機能５６が直流機器４３の必要電圧を電力変換部５２に対して指定することにより、電力変換部５２から必要電圧の直流電力が出力される。

【0031】

直流機器４３は、電力入力部６１、主回路部６２、および導出電圧切断機能６３を備えて構成され、仕様で一意に決定されている必要電圧の直流電力により動作する。

【0032】

電力入力部６１には、外部機器と導通可能とされ、直流電力供給機器４２から供給される直流電力が入力されると、電力入力部６１は、その直流電力を主回路部６２に供給する。また、電力入力部６１は、導出電圧切断機能６３からの指示に従って、直流電力の入力を切断する。

【0033】

主回路部６２は、電力入力部６１を介して必要電圧の直流電力が供給されることにより駆動し、直流機器４３が動作するための各種の処理を実行する。

【0034】

導出電圧切断機能６３は、電力入力部６１に入力される電圧を導出電圧Ｖｘ以下まで許容し、電力入力部６１に入力される電圧が導出電圧Ｖｘを超過したときには、電力入力部６１に対して直流電力の入力を切断するように指示する機能を有する。

【0035】

このように直流電力供給機器４２および直流機器４３は構成されており、直流機器４３が直流電力供給機器４２に接続されると、直流電力供給機器４２は、直流機器４３の必要電圧を求めて供給する処理を実行し、直流機器４３は、必要電圧の直流電力で駆動することができる。

【0036】

例えば、直流機器４３が直流電力供給機器４２に接続されたとき、直流電力供給機器４２では、導出電圧検索機能５４は、０Ｖから段階的に出力電圧を上昇させて直流機器４３に直流電力を供給するように、電力変換部５２に対する指示を行う。これにより、直流電力供給機器４２から直流機器４３に供給される直流電力の電圧が０Ｖから段階的に上昇する。そして、直流機器４３に入力される直流電力の電圧が導出電圧Ｖｘを超過すると、直流機器４３では、導出電圧切断機能６３が電力入力部６１に対して直流電力の入力を切断させる。

【0037】

これに応じて、直流電力供給機器４２では、電力出力部５３が、直流機器４３での直流電力の入力の切断を検出して導出電圧検索機能５４に通知する。そして、導出電圧検索機能５４は、直流電力の入力が切断される直前の電圧を導出電圧Ｖｘとして特定して、導出電圧Ｖｘを必要電圧導出機能５５に通知する。これに従って、必要電圧導出機能５５は、通知された導出電圧Ｖｘを導出関数ｆ（Ｖｘ）に代入して直流機器４３の必要電圧を導出し、必要電圧指定機能５６に通知する。そして、必要電圧指定機能５６は、通知された直流機器４３の必要電圧を電力変換部５２に対して指定する。

【0038】

このように直流電力供給機器４２は構成されており、直流機器４３の必要電圧を、より簡易な仕組みで認識して直流機器４３に必要電圧の直流電力を供給することができる。また、利用者が必要電圧を指定するような構成では間違って異なる電圧の直流電流が直流機器４３に供給されることが想定されるが、直流電力供給機器４２は、そのような間違いが発生することを防止し、直流機器４３に必要電圧の直流電流を確実に供給することができる。

【0039】

また、直流電力供給機器４２および直流機器４３は、上述したような特許文献１に開示されている構成と異なり、直流電力に重畳させて通信を行う手段を備える必要がないため、装置が複雑化することを回避することができる。これにより、開発および製造に要するコストを抑制することができ、直流電力システム４１の普及を推進させることができる。

【0040】

また、特許文献１には、０Ｖから必要電圧になるまで電圧を段階的に上昇させる方法が開示されているが、この方法では、中間域の電圧の直流電力が供給されることによって直流機器に誤作動や故障が発生することが懸念される。これに対し、直流電力システム４１では、必要電圧の範囲および導出関数ｆ（Ｖｘ）を適切に設定することによって、必要電圧と導出電圧Ｖｘとが重ならない電圧範囲を定義することができる。これにより、必要電圧よりも十分に低い導出電圧Ｖｘまで電圧を上昇させた後、必要電圧の直流電力を出力するように構成することで、中間域の電圧の直流電力が直流機器４３に供給されることが回避される。従って、直流機器４３の誤作動や故障が発生することを未然に防止することができる。また、必要電圧の範囲および導出関数ｆ（Ｖｘ）を重ならない範囲に規定することで、高電圧範囲を導出電圧Ｖｘであると誤認することを回避することができる。

【0041】

このように、直流電力システム４１では、直流電力供給機器４２および直流機器４３の構成を従来より大きく変更することなく、非常に簡便な仕組みで、また、汎用性および発展性に優れた仕組みで、直流機器４３の必要電圧を認識して、必要電圧の直流電力を供給することができる。さらに、例えば、精度および性能を向上させることや、コストを下げること、許容電圧を狭くすることなどのカスタマイズを製品特性に合わせて柔軟に選択することができる。

【0042】

ここで、図３には、図２に示した機能ブロックにおける直流電力システム４１を実現するための構造ブロック図が示されている。なお、図３に示す直流電力システム４１では、図２に示した構成と共通するブロックに対して同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。

【0043】

図３に示すように、直流電力供給機器４２は、CPU（Central Processing Unit）やメモリなどを備えて構成される制御部７１を有している。そして、制御部７１において、CPUがメモリに記憶されているプログラムを実行することにより、導出電圧検索機能５４、必要電圧導出機能５５、および必要電圧指定機能５６の各機能が実現される。

【0044】

また、電力入力部６１は、直流機器４３の外部に追加される電力入力装置４５に内蔵することができ、電力入力部６１は、導出電圧切断機能６３を実現する電力制限回路７２を備えて構成される。このように、直流機器４３は、電力入力装置４５に接続され、電力入力装置４５を介して直流電力供給機器４２から直流電力が供給される。

【0045】

このように、直流電力システム４１では、電力制限回路７２を追加する簡易な構成と、制御部７１で実行される単純なアルゴリズムで、直流機器４３の必要電圧を認識して、必要電圧の直流電力を直流機器４３に供給することができる。

【0046】

次に、図４は、本技術を適用した直流電力システムの第２の実施の形態の構成例を示す機能ブロック図である。

【0047】

図４に示す直流電力システム４１Ａにおいて、図２の直流電力システム４１と共通するブロックについては同一の符号を付し、その詳細な説明を省略する。即ち、直流電力システム４１Ａは、直流電力供給機器４２および直流機器４３Ａから構成される。そして、直流電力供給機器４２は、図２の直流電力供給機器４２と同様に、電力入力部５１、電力変換部５２、電力出力部５３、導出電圧検索機能５４、必要電圧導出機能５５、および必要電圧指定機能５６を備えて構成される。

【0048】

また、直流機器４３Ａは、図２の直流機器４３と同様に、電力入力部６１、主回路部６２、および導出電圧切断機能６３を備えて構成される。但し、直流機器４３Ａは、許容電圧透過機能６４を備える点で、図２の直流機器４３と異なる構成とされる。

【0049】

許容電圧透過機能６４は、電力入力部６１に入力される直流電力の電圧が、主回路部６２が動作するために許容される許容電圧であるときのみ、電力入力部６１を透過させて直流電力を主回路部６２に供給させる機能を有する。ここで、許容電圧とは、直流機器４３の必要電圧を含み、直流機器４３が最低限許容できる範囲の電圧であり、図７を参照して後述するように、直流機器４３の必要電圧を中心とした所定範囲の電圧である。例えば、許容電圧は、直流機器４３の仕様上は決定されていないが、設計誤差として許容できる範囲を指定し、許容電圧として０Ｖとしてもよいが、その場合には、直流電力供給機器４２（もしくは、電力変換部５２、電力出力部５３、導出電圧検索機能５４）の精度が高いものが必要となる。

【0050】

ここで、図５には、図４に示した機能ブロックにおける直流電力システム４１Ａを実現するための構造ブロック図が示されている。なお、図５に示す直流電力システム４１Ａでは、図３および図４に示した構成と共通するブロックに対して同一の符号が付されており、その詳細な説明は省略する。

【0051】

図５に示すように、直流電力供給機器４２は、制御部７１において、導出電圧検索機能５４、必要電圧導出機能５５、および必要電圧指定機能５６の各機能が実現される。また、電力入力部６１Ａは、直流機器４３の外部に追加される電力入力装置４５Ａに内蔵することができ、電力入力部６１Ａは、導出電圧切断機能６３を実現する電力制限回路７２と、許容電圧透過機能６４を実現する電力制限回路７３とを備えて構成される。このように、直流機器４３は、電力入力装置４５に接続され、電力入力装置４５を介して直流電力供給機器４２から直流電力が供給される。

【0052】

このように、直流電力システム４１Ａでは、電力制限回路７２および電力制限回路７３を追加する簡易な構成と、制御部７１で実行される単純なアルゴリズムで、直流機器４３の必要電圧を認識して、必要電圧の直流電力を直流機器４３に供給することができる。

【0053】

なお、電力入力部６１Ａが直流機器４３に内蔵される構成としてもよい。即ち、図６に示す直流電力システム４１Ａの変形例のように、直流電力システム４１Ａ’の直流機器４３’が、電力入力部６１Ａおよび主回路部６２を備えて構成することができる。

【0054】

また、直流機器４３の許容電圧が厳密に設定されている場合には、できるだけ確実に必要電圧を導出する必要があり、このような場合には、電力制限回路７２に替えて、ソフトウエア的に導出電圧切断機能６３を実現することで、正確な導出電圧での切断を、長期間に亘って期待することができる。

【0055】

次に、図７を参照して、電力入力部６１Ａの動作について説明する。

【0056】

図７に示すように、電力入力部６１Ａにおいて、電力制限回路７２を実現する電力制限回路７３は、直流電力供給機器４２および主回路部６２に直列に接続され、電力制限回路７３を実現する電力制限回路７２の一端は、直流電力供給機器４２と電力制限回路７３との間の配線に接続され、直流電力供給機器４２の他端は、接地されている。

【0057】

電力制限回路７２は、導出電圧切断機能６３を実現し、図７の例では、導出電圧Ｖｘとして2.0Ｖが設定されている。即ち、電力制限回路７２は、０Ｖから2.0Ｖまでの電圧の直流電力を透過させし、電力入力部６１に入力される電圧が2.0Ｖを超過したときには、直流電力の透過を切断する。

【0058】

電力制限回路７３は、許容電圧透過機能６４を実現し、図７の例では、直流機器４３の必要電圧が10.0Ｖとされ、直流機器４３Ａが動作するために許容される電圧とされる9.5Ｖから10.5Ｖまでの電圧の直流電力を透過させ、この範囲以外の電圧の透過を制限する。

【0059】

このとき、直流電力供給機器４２の必要電圧導出機能５５には、導出関数ｆ（Ｖｘ）としてｆ（Ｖｘ）＝Ｖｘ×５が設定されており、電力制限回路７２により直流電力の電圧が導出電圧Ｖｘである2.0Ｖを超過したことにより切断されたとき、導出関数ｆ（Ｖｘ）に従って必要電圧が10.0Ｖであると導出する。これにより、直流電力供給機器４２から10.0Ｖの直流電力が出力されると、電力制限回路７３を透過して主回路部６２に直流電力が供給される。

【0060】

なお、このとき、不具合が発生して、必要電圧から大きく異なった電圧の直流電力が直流電力供給機器４２から出力されたとしても、直流電力が主回路部６２に供給されることが電力制限回路７３により防止される。このように、電力入力部６１Ａが電力制限回路７３を備えることにより、必要電圧から大きく異なった電圧の直流電力が主回路部６２に供給されることを回避して、そのような電圧の直流電力が主回路部６２に供給されることによる誤作動や故障の発生を回避することができる。

【0061】

次に、図８のフローチャートを参照し、直流電力供給機器４２が直流機器４３の必要電圧を求めて供給する処理について説明する。

【0062】

ここでは、導出電圧検索機能５４は、電力変換部５２が出力する電圧を一定段階で徐々に増加させることにより導出電圧Ｖｘを検索する方式（以下、一定段階方式と称する）を用いる例について説明する。また、直流機器４３の必要電圧は10.0Ｖとし、導出電圧切断機能６３が電力の入力を切断する導出電圧Ｖｘは2.0Ｖとし、必要電圧導出機能５５には導出関数ｆ（Ｖｘ）としてｆ（Ｖｘ）＝Ｖｘ×５が設定されている。なお、直流機器４３の必要電圧の範囲は5.0Ｖから24.0Ｖの範囲内とされ、この範囲内の電圧で直流機器４３が動作するようにしてもよい。

【0063】

例えば、直流機器４３の接続が検出されると、ステップＳ１１において、導出電圧検索機能５４は、電力変換部５２に対して初期電圧として、例えば1.0Ｖの電圧の直流電力を出力するように指定する。

【0064】

ステップＳ１２において、導出電圧検索機能５４は、直流機器４３に入力される直流電力が切断されたか否かを判定する。例えば、導出電圧検索機能５４は、直流機器４３に出力する電流が停止したことが電力出力部５３から通知されると、直流機器４３に入力される電力が切断されたと判定し、その通知がない場合には、直流機器４３に入力される電力は切断されていないと判定する。

【0065】

ステップＳ１２において、導出電圧検索機能５４が、直流機器４３に入力される電力が切断されていないと判定した場合、処理はステップＳ１３に進む。ステップＳ１３において、導出電圧検索機能５４は、電力変換部５２に対して出力する直流電力の電圧を0.2Ｖ上昇させるように指定し、処理はステップＳ１２に戻り、以下、同様の処理が繰り返される。

【0066】

このように、電力変換部５２が出力する直流電力の電圧を0.2Ｖずつ上昇させ、電力出力部５３が出力する直流電力の電圧が2.0Ｖを超過して2.2Ｖとなると、直流機器４３では、導出電圧切断機能６３が電力入力部６１に対して直流電力の入力を切断させる。つまり、導出電圧切断機能６３を実現する電力制限回路７２によって直流電力の入力が切断される。そして、電力出力部５３が、直流機器４３に出力する電流が停止したことを検出して導出電圧検索機能５４に通知すると、ステップＳ１２において、導出電圧検索機能５４は、直流機器４３に入力される直流電力が切断されたと判定し、処理はステップＳ１４に進む。

【0067】

ステップＳ１４において、導出電圧検索機能５４は、電力供給が切断される直前の電圧、即ち、2.0Ｖを導出電圧Ｖｘとして特定し、必要電圧導出機能５５に通知する。

【0068】

ステップＳ１５において、必要電圧導出機能５５は、ステップＳ１４で必要電圧導出機能５５から通知された導出電圧Ｖｘ（＝2.0Ｖ）を導出関数ｆ（Ｖｘ）＝Ｖｘ×５に代入し、必要電圧として10.0Ｖを導出し、必要電圧指定機能５６に通知する。

【0069】

ステップＳ１６において、必要電圧指定機能５６は、ステップＳ１５で必要電圧導出機能５５から通知された必要電圧（＝10.0Ｖ）を電力変換部５２に対して指定し、処理は終了される。

【0070】

これにより、電力変換部５２は、10.0Ｖの電圧の直流電力を出力し、直流機器４３では、許容電圧透過機能６４により10.0Ｖの電圧の直流電圧が電力入力部６１を透過され、必要電圧の直流電流が主回路部６２に供給されて、主回路部６２が正常に動作することができる。

【0071】

なお、導出電圧検索機能５４は、上述したような一定段階方式を用いて導出電圧Ｖｘを検索する他、二分検索方式を用いて導出電圧Ｖｘを検索してもよい。二分検索方式では、導出電圧Ｖｘが含まれる電圧範囲を二分割する電圧を電力変換部５２から順次出力させ、導出電圧Ｖｘが含まれる電圧範囲を狭めることにより導出電圧Ｖｘが検索される。

【0072】

例えば、二分検索方式では、導出電圧検索機能５４は、まず、必要電圧の範囲である５Ｖから２４Ｖの中間となる14.5Ｖを導出するための導出電圧（2.9Ｖ）で直流電力を出力するように電力変換部５２に対して指定する。以降、導出電圧検索機能５４は、二分検索方式に従って、出力する電圧を定めて電力変換部５２に対して指定し、直流機器４３において直流電力の入力が切断されない上限の電圧を導出電圧Ｖｘとして決定することができる。このように、二分検索方式を用いることにより、導出電圧Ｖｘを特定するまでに電力変換部５２に電圧を変更させて出力させる回数の低減を図ることができ、より高速に導出電圧Ｖｘを特定することができる。

【0073】

さらに、導出電圧検索機能５４は、一定段階方式および二分検索方式以外にも、様々な検索アルゴリズムを採用することができる。そして、複数の検索アルゴリズムを併用したり、同一の検索アルゴリズムを複数回実行することにより、導出電圧Ｖｘを特定する精度を向上させることができる。

【0074】

また、導出電圧検索機能５４は、過去に直流電力を供給したことのある直流機器４３の必要電圧を保持しておき、それらの必要電圧から、直流電力を供給する対象として現在接続されている直流機器４３に対する導出電圧の検索を開始する際の所定の電圧を特定する学習機能を備えていてもよい。そして、導出電圧検索機能５４は、学習により特定される所定の電圧から直流機器４３の導出電圧の検索を開始することができる。例えば、導出電圧検索機能５４は、前回までに接続されたことのある直流機器４３の必要電圧を保持しておき、それらの必要電圧の平均値を所定の電圧として検索アルゴリズムをスタートさせてもよい。または、導出電圧検索機能５４は、直近で接続された所定数の直流機器４３のうちの、接続回数が最多である直流機器４３の必要電圧を所定の電圧として第１目標に設定して検索アルゴリズムをスタートさせてもよい。

【0075】

ところで、直流電力システム４１を導入した施設では、例えば、直流電力供給機器４２は施設の壁内に埋め込まれるように設置されることが想定される。この場合、直流機器４３に直流電力を供給するためのケーブルの端子が、壁面に配置される電力出力部５３のコネクタに差し込まれるようにして使用される。

【0076】

例えば、図９Ａに示すように、一般的な家庭用のコンセントのように、壁面に設置されるパネル８１に電力出力部５３が設けられる。図９では、２つの電力出力部５３−１および５３−２が設けられる例が示されている。

【0077】

また、図９Ｂに示すように、壁面に設置されるパネル８１Ａに、電力出力部５３−１から出力される必要電圧を表示する表示部８２−１、および、電力出力部５３−２から出力される必要電圧を表示する表示部８２−２を設けてもよい。表示部８２−１および８２−２としては、表示内容を保持する際に電力を消費する必要がないデバイスが使用され、例えば、電子ペーパーや表示内容保持液晶などを使用することが好ましい。

【0078】

このように表示部８２−１および８２−２を設けることにより、電力出力部５３−１および５３−２から出力される必要電圧をユーザに認識させることができる。

【0079】

なお、表示部８２−１および８２−２と同様に、直流機器４３の筐体に配置される電力入力部６１のコネクタの近傍に、直流機器４３の必要電圧または導出電圧を表示する表示部を設けてもよい。これにより、直流機器４３の必要電圧または導出電圧をユーザに認識させることができる。

【0080】

また、例えば、直流電力供給機器４２の電力出力部５３は、直流機器４３の接続を検出する接続検出手段を備えることができる。

【0081】

例えば、図１０に示すように、電力出力部５３は、コネクタ９３、スイッチ９４、および連動機構９５を有して構成される。

【0082】

コネクタ９３は、直流機器４３に直流電力を供給するためのケーブル９１の端子９２が挿入可能な凹型の接続部である。スイッチ９４は、直流機器４３の接続を検知し、直流機器４３が接続されたときにオンとなる。そして、スイッチ９４がオフの状態であるときには電力変換部５２による直流電力の出力が停止され、スイッチ９４がオフからオンの状態に遷移したときに、直流電力供給機器４２が直流機器４３の必要電圧を求めて供給する処理（図８）が開始される。連動機構９５は、ケーブル９１の端子９２がコネクタ９３に挿入されるのに連動して、スイッチ９４をオンにする機構である。

【0083】

このように構成される電力出力部５３では、図１０Ａに示すように、ケーブル９１の端子９２がコネクタ９３から外された状態では、連動機構９５はコネクタ９３の内側に収納されてスイッチ９４はオフとなる。これにより、電力出力部５３は、直流機器４３が接続されていないと判定して、電力変換部５２による直流電力の出力が停止される。

【0084】

一方、図１０Ｂに示すように、ケーブル９１の端子９２がコネクタ９３に挿入された状態では、連動機構９５はコネクタ９３の外側に押し出されてスイッチ９４はオンとなる。これにより、電力出力部５３は、直流機器４３が接続されていると判定して、直流電力供給機器４２が直流機器４３の必要電圧を求めて供給する処理が行われ、電力変換部５２から直流電力が出力される。

【0085】

このように、電力出力部５３が、直流機器４３の接続を検出する接続検出手段を備えることにより、直流機器４３が接続されたときだけに確実に、直流機器４３に必要電圧の直流電力を供給することができる。

【0086】

ここで、本実施の形態では、導出関数ｆ（Ｖｘ）として一次関数を用いたが、導出関数ｆ（Ｖｘ）は関数として定義できれば、一次関数以外のものを用いてもよい。但し、規定で導出関数ｆ（Ｖｘ）を決めた後は、原則的に変更することは禁止される。また、導出関数ｆ（Ｖｘ）は、高電圧域では、１Ｖごとのピッチは広くするのに対し、低電圧域では、１Ｖごとのピッチを狭くすることができる。これにより、低電圧域では、3.3Ｖや7.2Ｖなどが必要電圧となるのに対し、高電圧域では、16Ｖや19Ｖなど１Ｖピッチになるような製品が多数を占める場合において有効となる。また、電気特性（技術的制約）によって導出関数ｆ（Ｖｘ）を決定してもよい。なお、導出関数ｆ（Ｖｘ）に一次関数を用いて単純変換する場合は、電圧降下の影響を排除することができる。

【0087】

なお、上述のフローチャートを参照して説明した各処理は、必ずしも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く、並列的あるいは個別に実行される処理（例えば、並列処理あるいはオブジェクトによる処理）も含むものである。また、プログラムは、１のCPUにより処理されるものであっても良いし、複数のCPUによって分散処理されるものであっても良い。

【0088】

また、上述した一連の処理（情報処理方法）は、ハードウエアにより実行することもできるし、ソフトウエアにより実行することもできる。一連の処理をソフトウエアにより実行する場合には、そのソフトウエアを構成するプログラムが、専用のハードウエアに組み込まれているコンピュータ、または、各種のプログラムをインストールすることで、各種の機能を実行することが可能な汎用のコンピュータなどに、プログラムが記録されたプログラム記録媒体からインストールされる。

【0089】

なお、本実施の形態は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能である。

【符号の説明】

【0090】

４１ 直流電力システム， ４２ 直流電力供給機器， ４３ 直流機器， ４４ 電力供給部， ４５ 電力入力装置， ５１ 電力入力部， ５２ 電力変換部， ５３ 電力出力部， ５４ 導出電圧検索機能， ５５ 必要電圧導出機能， ５６ 必要電圧指定機能， ６１ 電力入力部， ６２ 主回路部， ６３ 導出電圧切断機能， ６４ 許容電圧透過機能， ７１ 制御部， ７２ 電力制限回路， ７３ 電力制限回路， ８１ パネル， ８２ 表示部， ９１ ケーブル， ９２ 端子， ９３ コネクタ， ９４ スイッチ， ９５ 連動機構

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】