特開 2023-180020 エネルギーマネージメントシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023180020

(43)【公開日】2023-12-20

(54)【発明の名称】エネルギーマネージメントシステム

(51)【国際特許分類】

   H04B 3/54 20060101AFI20231213BHJP

   H02M 7/48 20070101ALI20231213BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20231213BHJP

【ＦＩ】

H04B3/54

H02M7/48 Z

H02J13/00 B

H02J13/00 301A

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022093062

(22)【出願日】2022-06-08

(71)【出願人】

【識別番号】000124591

【氏名又は名称】河村電器産業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100162640

【弁理士】

【氏名又は名称】柳 康樹

(72)【発明者】

【氏名】石原 孝一

(72)【発明者】

【氏名】山中 佑太

(72)【発明者】

【氏名】平下 英里

【テーマコード（参考）】

5G064

5H770

5K046

【Ｆターム（参考）】

5G064AA08

5G064AA09

5G064AC09

5G064CB08

5H770AA27

5H770CA05

5H770DA10

5H770DA22

5H770HA04W

5K046AA03

5K046BB05

5K046PS25

(57)【要約】

【課題】電力線通信器の数を低減できるエネルギーマネージメントシステムを提供する。
【解決手段】エネルギーマネージメントシステム１００は、交流電路Ｗ１０と直流電路Ｗ２０との間に設けられる電力変換器１と、電力変換器１と並列となるように交流電路Ｗ１０と直流電路Ｗ２０とを接続するブリッジ回路１０と、を備える。また、第１の電力線通信器２と第２の電力線通信器７とが、ブリッジ回路１０を介して電力線通信を行う。このように、交流電路Ｗ１０側の第１の電力線通信器２と、直流電路Ｗ２０側の第２の電力線通信器７との間の電力線通信が可能となることにより、交流電路Ｗ１０側と直流電路Ｗ２０側とを包括的に管理する電力線通信器（親機４）を設けることができる。そのため、交流電路Ｗ１０側と直流電路Ｗ２０側のそれぞれに管理用の電力線通信器を設ける必要がなくなる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

交流電力が流れる交流電路と、
直流電力が流れる直流電路と、
前記交流電路と前記直流電路との間に設けられる電力変換器と、
前記交流電路に設けられた第１の電力線通信器と、
前記直流電路に設けられた第２の電力線通信器と、
前記電力変換器と並列となるように前記交流電路と前記直流電路とを接続するブリッジ回路と、を備え、
前記第１の電力線通信器と前記第２の電力線通信器とが、前記ブリッジ回路を介して電力線通信を行う、エネルギーマネージメントシステム。

【請求項2】

前記第１の電力線通信器として、親機、及び前記交流電路に設けられた交流機器の監視及び制御の少なくとも一方を行う第１の子機を有し、
前記第２の電力線通信器として、前記直流電路に設けられた直流機器の監視及び制御の少なくとも一方を行う第２の子機を有し、
前記親機は、前記第１の子機及び前記第２の子機と電力線通信を行う、請求項１に記載のエネルギーマネージメントシステム。

【請求項3】

前記直流電路には、複数の太陽光パネル、及びそれぞれの前記太陽光パネルの発電量を測定する複数の計測器が設けられ、
前記第１の電力線通信器として、親機を有し、
前記第２の電力線通信器として、複数の前記計測器の計測結果を取得する子機を有し、
前記親機は、電力線通信によって、前記子機からの各計測器の計測結果を集約する、請求項１又は２に記載のエネルギーマネージメントシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エネルギーマネージメントシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、太陽光パネルの発電量を計測する計測器と、当該計測器を監視する下位電力線通信器と、下位電力線通信器から電力線通信によって監視結果を受信する上位電力線通信器と、を備えるエネルギーマネージメントシステムが知られていた（例えば、特許文献１参照）。これらの計測器、下位電力線通信器、及び上位電力線通信器は、直流電力が流れる直流電路に設けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２－２０５０７８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、エネルギーマネージメントシステムは、直流電力が流れる直流電路も有する。当該直流電路にも直流機器を監視又は制御する下位電力線通信器が設けられる。交流電路側の上位電力線通信器は、直流電路側の下位電力線通信器と電力線通信を行うことができないため、交流電路と直流電路の両方に上位電力線通信器を設ける必要があった。そのため、電力線通信器が増加してしまうという問題があった。

【0005】

本発明は、電力線通信器の数を低減できるエネルギーマネージメントシステムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係るエネルギーマネージメントシステムは、交流電力が流れる交流電路と、直流電力が流れる直流電路と、交流電路と直流電路との間に設けられる電力変換器と、交流電路に設けられた第１の電力線通信器と、直流電路に設けられた第２の電力線通信器と、電力変換器と並列となるように交流電路と直流電路とを接続するブリッジ回路と、を備え、第１の電力線通信器と第２の電力線通信器とが、ブリッジ回路を介して電力線通信を行う。

【0007】

本発明に係るエネルギーマネージメントシステムは、交流電路と直流電路との間に設けられる電力変換器と、電力変換器と並列となるように交流電路と直流電路とを接続するブリッジ回路と、を備える。また、第１の電力線通信器と第２の電力線通信器とが、ブリッジ回路を介して電力線通信を行う。このように、交流電路側の第１の電力線通信器と、直流電路側の第２の電力線通信器との間の電力線通信が可能となることにより、交流電路側と直流電路側とを包括的に管理する電力線通信器を設けることができる。そのため、交流電路側と直流電路側のそれぞれに管理用の電力線通信器を設ける必要がなくなる。以上より、電力線通信器の数を低減できる。

【0008】

第１の電力線通信器として、親機、及び交流電路に設けられた交流機器を監視及び制御の少なくとも一方を行う第１の子機を有し、第２の電力線通信器として、直流電路に設けられた直流機器を監視及び制御の少なくとも一方を行う第２の子機を有し、親機は、第１の子機及び第２の子機と電力線通信を行ってよい。この場合、親機は、交流電路側の第１の子機及び直流電路側の第２の子機とを包括的に管理することが可能となる。

【0009】

直流電路には、複数の太陽光パネル、及びそれぞれの太陽光パネルの発電量を測定する複数の計測器が設けられ、第１の電力線通信器として、親機を有し、第２の電力線通信器として、複数の計測器の計測結果を取得する子機を有し、親機は、電力線通信によって、子機から各計測器の計測結果を集約してよい。この場合、交流電路側の親機が、直流電路側の多数の太陽光パネルの発電量を管理することが可能となる。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、電力線通信器の数を低減できるエネルギーマネージメントシステムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】本発明の実施形態に係るエネルギーマネージメントシステムを示すブロック構成図である。

【図2】図２（ａ）は子機のブロック構成図、図２（ｂ）は親機のブロック構成図である。

【図3】ブリッジ回路のブロック構成図である。

【図4】エネルギーマネージメントシステムの一例を示すブロック構成図である。

【図5】エネルギーマネージメントシステムの一例を示すブロック構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明は省略する。

【0013】

図１は、本発明の実施形態に係るエネルギーマネージメントシステム１００を示すブロック構成図である。図１に示されるように、エネルギーマネージメントシステム１００は、所定の機器を備える管理対象エリア内におけるエネルギーを管理するシステムである。エネルギーマネージメントシステム１００は、交流電路Ｗ１０と、直流電路Ｗ２０と、電力変換器１と、を備える。交流電路Ｗ１０は、交流電力が流れる電路である。直流電路Ｗ２０は、直流電力が流れる電路である。また、電力変換器１は、交流電路Ｗ１０と直流電路Ｗ２０との間に設けられ、電力変換を行う機器である。電力変換器１は、直流電力を交流電力に変換し、交流電力を直流電力に変換する。

【0014】

エネルギーマネージメントシステム１００は、交流電路Ｗ１０に設けられた第１の電力線通信器２と、交流機器３と、を備える。交流機器３は、交流電力によって動作する機器である。交流機器３は、例えば照明や空調などである。電力変換器１と交流機器３とは、電路Ｗ１１を介して接続される。エネルギーマネージメントシステム１００は、第１の電力線通信器２として、親機４と、子機６（第１の子機）と、を備える。親機４は、エネルギーマネージメントシステム１００内の子機を管理する機器である。親機４は、電路Ｗ１１から分岐した電路Ｗ１２に接続される。子機６は、交流機器３を監視及び制御の少なくとも一方を行う機器である。子機６は、電路Ｗ１１から分岐した電路Ｗ１３に接続される。

【0015】

エネルギーマネージメントシステム１００は、直流電路Ｗ２０に設けられた第２の電力線通信器７と、直流機器８と、を備える。直流機器８は、直流電力を供給する機器、または直流電力によって動作する機器である。電力変換器１と直流機器８とは、電路Ｗ２１を介して接続される。エネルギーマネージメントシステム１００は、第２の電力線通信器７として、子機９（第２の子機）と、を備える。子機９は、直流機器８を監視及び制御の少なくとも一方を行う機器である。子機９は、電路Ｗ２１から分岐した電路Ｗ２２に接続される。

【0016】

ここで、エネルギーマネージメントシステム１００内では、電力線通信（ＰＬＣ通信：Ｐｏｗｅｒ Ｌｉｎｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）によって機器間の情報伝達が行われる。電力線通信は、例えば、商用周波数の電力波形に商用周波数と異なる周波数の通信信号を重畳して送信すると共にこの電力波形から異なる周波数の通信信号を分離して受信することによって、電力線を用いて通信信号を送受信する通信方式である。なお、電力線通信は、その周波数帯域により、電波法の適用を受ける場合がある。ただし、本実施形態に係るエネルギーマネージメントシステム１００では、屋内及び屋外でも使用でき、なおかつ、ある程度のまとまったデータ転送を実現するために、例えば１００ＫＨｚ～４５０ＫＨｚの周波数帯域の電力線通信を用いてよい。ただし、それ以上、または、それ以下の周波数帯域の電力線通信も利用可能である。例えば、周波数帯域は、１０ＫＨｚ以下としてよいし、２ＭＨｚ以上としてもよい。また、１００ＫＨｚ～４５０ＫＨｚの周波数帯域の電力線通信を用いるとして、その変調方式も特に限定されず、ＯＦＤＭ方式が採用されてもよいし、ＤＣＳＫ方式が採用されてもよい。交流電路Ｗ１０における電力線は、主目的として、商用周波数の交流電力を供給するための配線であり、電力線通信を行うに当たってはその伝送路となる。具体的に、子機６と親機４との間では電力線通信が行われる。電力線通信では、ＡＣ１００ＶやＡＣ２００Ｖなどの交流電路Ｗ１０に対して通信信号を重畳することができる。子機６からの通信信号は、電路Ｗ１３、電路Ｗ１１、電路Ｗ１２を介して親機４へ送られる。親機４からの通信信号は、電路Ｗ１２、電路Ｗ１１、電路Ｗ１３を介して子機６へ送られる。

【0017】

更に、電力線通信では、直流電路Ｗ２０においても、交流同様に通信信号を重畳できる。具体的に、ブリッジ回路１０を用いることで、子機９と親機４との間では電力線通信が行われる。エネルギーマネージメントシステム１００は、電力変換器１と並列となるように交流電路Ｗ１０と直流電路Ｗ２０とを接続するブリッジ回路１０を備える。ブリッジ回路１０は、電力変換器１付近で電路Ｗ１１から分岐する電路Ｗ３１に接続される。また、ブリッジ回路１０は、電力変換器１付近で電路Ｗ２１から分岐する電路Ｗ３２に接続される。これにより、ブリッジ回路１０は、電力変換器１を跨いだ状態にて、電路Ｗ３１，Ｗ３２を介して交流電路Ｗ１０と直流電路Ｗ２０とを接続する。第１の電力線通信器２と第２の電力線通信器７とが、ブリッジ回路１０を介して電力線通信を行う。具体的に、子機９からの通信信号は、電路Ｗ２２、電路Ｗ２１、電路Ｗ３２、ブリッジ回路１０、電路Ｗ３１、電路Ｗ１１、電路Ｗ１２を介して親機４へ送られる。親機４からの通信信号は、電路Ｗ１２、電路Ｗ１１、電路Ｗ３１、ブリッジ回路１０、電路Ｗ３２、電路Ｗ２１、電路Ｗ２２を介して子機９へ送られる。

【0018】

図２（ａ）を参照して、子機６，９の詳細なブロック構成について説明する。子機６，９は、通信部１１と、処理部１２と、記憶部１３と、を備える。通信部１１は、親機４及び電気機器（交流機器３または直流機器８）と通信を行うユニットである。通信部１１は、電気機器からの信号を受信する回路を有する。また、通信部１１は、電気機器からの信号を親機４に対する電力線通信の信号に変換するための回路を有する。処理部１２は、電気機器の監視及び制御の少なくとも一方の処理を行うユニットである。処理部１２は、マイクロプロセッサ、及びその周辺回路などを備えて構成される。

【0019】

記憶部１３は、電気機器の監視及び制御の少なくとも一方の処理に必要なプログラム、動作に必要な情報などを記憶するユニットである。記憶部１３は、例えばＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記憶素子、ＥＥＰＲＯＭ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙ Ｅｒａｓａｂｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの書換え可能な不揮発性の記憶素子、及び、ワーキングメモリとなる例えばＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）などの揮発性の記憶素子を備えて構成される。例えば、記憶部１３は、エネルギーマネージメントシステム１００内における電気機器の位置を示すアドレスを記憶している。

【0020】

図２（ｂ）を参照して、親機４の詳細なブロック構成について説明する。親機４は、通信部２１と、処理部２２と、記憶部２３と、を備える。通信部２１は、子機６，９と通信を行うユニットである。通信部２１は、子機６，９と電力線通信を行う回路を有する。また、通信部２１は、外部の通信機器とクラウドを用いた遠隔通信を行う回路を有する。すなわち、親機４の通信部２１は、子機６，９との電力線通信をつかさどるＰＬＣ通信部と、クラウド側とのネットワーク通信をつかさどる、ＬＴＥなどの無線通信部を含む。処理部２２は、親機４全体の動作を制御するユニットである。処理部２２は、マイクロプロセッサ、及びその周辺回路などを備えて構成される。処理部２２は、各照明及び空調のＯＮ／ＯＦＦの切替、及び出力の強弱の調整などを制御するための制御情報を演算する。

【0021】

記憶部２３は、親機４の動作に必要なプログラム、動作に必要な情報などを記憶するユニットである。記憶部２３は、記憶部１３で例示したものと同様な記憶素子を備えてよい。例えば、記憶部２３は、エネルギーマネージメントシステム１００内における親機４、各子機６，９の位置を示すアドレスを互いに紐付けた状態で記憶している。

【0022】

図３を参照して、ブリッジ回路１０の詳細なブロック構成について説明する。ブリッジ回路１０は、ハイパスフィルタ３１Ａと、ハイパスフィルタ３１Ｂと、を備える。ハイパスフィルタ３１Ａは、交流電路Ｗ１０から電路Ｗ３１を介して流れてきた電力線通信の信号が畳重された交流電力から、電力線通信の信号だけを取り出して、電路Ｗ３２を介して直流電路Ｗ２０へ流す。ハイパスフィルタ３１Ａは、トランス及び回路によって構成される機器３２Ａによって構成される。ハイパスフィルタ３１Ｂは、直流電路Ｗ２０から電路Ｗ３２を介して流れてきた電力線通信の信号が畳重された直流電力から、電力線通信の信号だけを取り出して、電路Ｗ３１を介して交流電路Ｗ１０へ流す。ハイパスフィルタ３１Ｂは、トランス及び回路によって構成される機器３２Ｂによって構成される。機器３２Ａは電路Ｗ３１に接続される。機器３２Ｂは電路Ｗ３２に接続される。機器３２Ａと機器３２Ｂとは、電路Ｗ３３を介して接続される。なお、ハイパスフィルタ３１Ａとハイパスフィルタ３１Ｂとでは構造上の違いはなく、交流側と直流側を逆にしてもブリッジ回路１０は機能する。ブリッジ回路１０のカットオフ周波数は、商用周波数の５０Ｈｚ、６０Ｈｚ以上であり、且つ、ＰＬＣ使用周波数以下（例えば、低速ＰＬＣの場合は１０ＫＨｚ以下）に設定される。

【0023】

図４を参照して、エネルギーマネージメントシステム１００の具体的な使用例について説明する。エネルギーマネージメントシステム１００の直流電路Ｗ２０には、直流機器８として複数の太陽光パネル４０と、それぞれの太陽光パネル４０の発電量を測定する複数の計測器４１と、が設けられる。各太陽光パネル４０は、電路Ｗ２１から分岐した電路Ｗ２３に接続される。それぞれの計測器４１は、それぞれの太陽光パネル４０に対応する電路Ｗ２３に設けられる。計測器４１は、ストリング単位で太陽光パネル４０の発電量を測定することができる。

【0024】

子機９は、複数の計測器４１の計測結果を取得する。子機９は、全ての計測器４１と電線Ｗ３０を介して接続される。子機９と複数の計測器４１は、接続箱４２内にまとめられた状態で収容される。子機９は、取得した計測結果を親機４へ電力線通信によって送信する。これにより、親機４は、電力線通信によって、子機９からの各計測器４１の計測結果を集約する。更に、親機４は、集計結果をクラウドＣＤへ送信する。これにより、ユーザーは、ＷＥＢ画面上で太陽光パネル４０の発電量を確認することができる。

【0025】

図５に示すように、エネルギーマネージメントシステム１００が複数の電力変換器１を備える場合がある。例えば、直流電路Ｗ２０側に複数の接続箱４２が並列に設けられている場合、各接続箱４２に対して電力変換器１が設けられる。この場合、交流電路Ｗ１０側に設けられた一台の親機４が、複数組の子機９及び電力変換器１に対して設けられてよい。この場合は、全ての子機９からの測定結果を親機４が一台で集約することができる。この場合、一台の電力変換器１に対して一台のブリッジ回路１０が設けられる。

【0026】

次に、本実施形態に係るエネルギーマネージメントシステム１００の作用・効果について説明する。

【0027】

本実施形態に係るエネルギーマネージメントシステム１００は、交流電路Ｗ１０と直流電路Ｗ２０との間に設けられる電力変換器１と、電力変換器１と並列となるように交流電路Ｗ１０と直流電路Ｗ２０とを接続するブリッジ回路１０と、を備える。また、第１の電力線通信器２と第２の電力線通信器７とが、ブリッジ回路１０を介して電力線通信を行う。このように、交流電路Ｗ１０側の第１の電力線通信器２と、直流電路Ｗ２０側の第２の電力線通信器７との間の電力線通信が可能となることにより、交流電路Ｗ１０側と直流電路Ｗ２０側とを包括的に管理する電力線通信器（親機４）を設けることができる。そのため、交流電路Ｗ１０側と直流電路Ｗ２０側のそれぞれに管理用の電力線通信器を設ける必要がなくなる。以上より、電力線通信器の数を低減できる。

【0028】

比較例として、図５のように複数の電力変換器１が設けられる場合であって、ブリッジ回路１０が設けられないエネルギーマネージメントシステムについて説明する。この場合、交流電路Ｗ１０側の親機４とは別に、直流電路Ｗ２０側に、一台の電力変換器１に対して一台の親機が別途必要となる。あるいは、別系統の直流電路とブリッジするための電路工事が必要となる。これに対し、本実施形態では、直流電路Ｗ２０側の複数の子機９からの測定結果も、交流電路Ｗ１０側の一台の親機４で集約することができる。このように、電路工事を不要とし、複数台の電力変換器１に対して一台の親機４が対応可能となる。

【0029】

第１の電力線通信器２として、親機４、及び交流電路Ｗ１０に設けられた交流機器３を監視及び制御の少なくとも一方を行う子機６（第１の子機）を有し、第２の電力線通信器７として、直流電路Ｗ２０に設けられた直流機器８を監視及び制御の少なくとも一方を行う子機９（第２の子機）を有し、親機４は、子機６及び子機９と電力線通信を行ってよい。この場合、親機４は、交流電路Ｗ１０側の子機６及び直流電路Ｗ２０側の子機９とを包括的に管理することが可能となる。

【0030】

直流電路Ｗ２０には、複数の太陽光パネル４０、及びそれぞれの太陽光パネル４０の発電量を測定する複数の計測器４１が設けられ、第１の電力線通信器２として、親機４を有し、第２の電力線通信器７として、複数の計測器４１の計測結果を取得する子機９を有し、親機４は、電力線通信によって、子機９から各計測器４１の計測結果を集約してよい。この場合、交流電路Ｗ１０側の親機４が、直流電路Ｗ２０側の多数の太陽光パネル４０の発電量を管理することが可能となる。

【0031】

本発明は、上述の実施形態に限定されるものではない。例えば、エネルギーマネージメントシステム１００は、一台の親機を有していたが、必要に応じて複数の親機を有していてもよい。また、交流電路Ｗ１０及び直流電路Ｗ２０の両方において子機の数も特に限定されない。

【符号の説明】

【0032】

１…電力変換器、２…第１の電力線通信器、３…交流機器、４…親機、６…子機、７…第２の電力線通信器、８…直流機器、９…子機、１０…ブリッジ回路、４０…太陽光パネル、４１…計測器、１００…エネルギーマネージメントシステム。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】