JP6238120B2

JP6238120B2 - 分電盤及び通信システム

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Publication number: JP6238120B2
Application number: JP2013202029A
Authority: JP
Inventors: 厳茂住
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-09-27
Filing date: 2013-09-27
Publication date: 2017-11-29
Anticipated expiration: 2033-09-27
Also published as: JP2015070411A

Description

本発明は、通信機能を備えた検針装置と通信する、通信機能を備えた分電盤に関する。本発明はまた、当該検針装置及び分電盤を含む通信システムに関する。

近年、通信機能を備えた電力量の検針装置（いわゆる「スマートメーター」）が導入されつつある。検針装置と電力会社との通信経路は「Ａルート」と呼ばれる。検針装置と宅内機器との直接の通信経路は「Ｂルート」と呼ばれる。検針装置と宅内機器との通信経路であって、インターネットなどの外部のネットワークを介した通信経路は「Ｃルート」と呼ばれる。宅内機器は、例えば、特許文献１に記載のような、電力線通信（ＰＬＣ）の機能を備えた分電盤である。

特開２００７−１０４２１５号公報

従来、検針装置と分電盤との間のＢルート通信に電力線通信を使用する場合、電源ラインに接続された他の家電機器又はその他の電気機器により発生するノイズの影響で通信できなくなる可能性があった。このノイズを低減するために、他の家電機器を電源ラインに接続する際に、フィルタ又はインピーダンスアッパーなどを挿入する必要があった。しかしながら、フィルタ又はインピーダンスアッパーの回路を構成する部品に起因して、宅内設備のコストが増大するという問題があった。

本発明の目的は、宅内の電気機器により発生するノイズの影響を受けることなく検針装置との電力線通信を行うことができる分電盤を提供することにある。本発明の目的はまた、当該分電盤と検針装置とを含む通信システムを提供することにある。

本発明の第１の態様に係る分電盤によれば、通信機能を備えた電力量の検針装置と通信する分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。分電盤は、電源ライン、少なくとも１つの分岐ブレーカ、スイッチ、第１の通信装置、及びコントローラを備える。電源ラインは、検針装置を介して電力会社の電力供給源に接続され、さらに、蓄電池を含む宅内電源に接続される。分岐ブレーカは、電源ライン及び少なくとも１つの宅内電気機器に接続され、電力会社の電力供給源及び宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。スイッチは、電源ラインにおいて検針装置と分岐ブレーカとの間に設けられ、電力会社の電力供給源及び検針装置を分岐ブレーカ及び宅内電気機器に対して接続又は遮断する。第１の通信装置は、電源ラインにおいて検針装置とスイッチとの間に接続され、電源ラインを介して電力線通信により検針装置と通信する。コントローラはスイッチを制御する。コントローラは、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給し、スイッチを閉じることにより電力会社の電力供給源から宅内電気機器に電力供給する。コントローラは、第１の通信装置が検針装置と通信する期間の少なくとも一部において、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第２の態様に係る分電盤によれば、第１の態様に係る分電盤において、宅内電源は太陽電池をさらに含むことを特徴とする。

本発明の第３の態様に係る分電盤によれば、第１又は第２の態様に係る分電盤において、コントローラは、分電盤を検針装置に登録するとき、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給することを特徴とする。

本発明の第４の態様に係る分電盤によれば、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。コントローラは、分岐ブレーカに接続された宅内電気機器が変化したとき、スイッチを閉じることにより電力会社の電力供給源から宅内電気機器に電力供給し、検針装置とのテスト通信を第１の通信装置に実行させる。コントローラは、テスト通信に失敗した場合、第１の通信装置が検針装置と通信するとき、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第５の態様に係る分電盤によれば、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。第１の通信装置は周期的な通信期間において検針装置と通信する。コントローラは、各通信期間においてスイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第６の態様に係る分電盤によれば、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。第１の通信装置は周期的な通信期間において検針装置と通信する。コントローラは、初期状態で、各通信期間においてスイッチを閉じることにより電力会社の電力供給源から宅内電気機器に電力供給する。コントローラは、１つの通信期間において通信に失敗したとき、次回の通信期間においてスイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第７の態様に係る分電盤によれば、第６の態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。コントローラは、１つの通信期間において通信に失敗したとき、次回から予め決められた回数の通信期間においてスイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第８の態様に係る分電盤によれば、第６の態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。コントローラは、１つの通信期間で通信に失敗したとき、次回の通信期間でスイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給し、さらに次回の通信期間でスイッチを閉じることにより電力会社の電力供給源から宅内電気機器に電力供給する。コントローラは、１つおきに予め決められた回数にわたって繰り返す複数の通信期間において通信に失敗したとき、次回から予め決められた回数の通信期間においてスイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第９の態様に係る分電盤によれば、第６〜第８のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。検針装置は、各通信期間において第１の通信装置に信号を送信する。コントローラは、１つの通信期間において第１の通信装置が検針装置から信号を受信しなかったとき、通信に失敗したと判断する。

本発明の第１０の態様に係る分電盤によれば、第６〜第８のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。第１の通信装置は、各通信期間において検針装置に信号を送信する。コントローラは、１つの通信期間において第１の通信装置が検針装置から肯定応答信号を受信しなかったとき、通信に失敗したと判断する。

本発明の第１１の態様に係る分電盤によれば、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る分電盤において、コントローラは、第１の通信装置が検針装置と通信するとき、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給することを特徴とする。

本発明の第１２の態様に係る分電盤によれば、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。検針装置は、第１の通信装置にビーコン信号を送信し、続いて、第１の通信装置にデータ信号を送信する。コントローラは、第１の通信装置が検針装置からビーコン信号を受信したとき、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第１３の態様に係る分電盤によれば、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。コントローラは、第１の通信装置及び検針装置の通信中に通信エラーが発生したとき、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第１４の態様に係る分電盤によれば、第１〜第３のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。コントローラは、第１の通信装置が検針装置に信号を送信して検針装置から肯定応答信号を受信しなかったとき、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第１５の態様に係る分電盤によれば、第１〜第１４のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。スイッチは、電力会社の電力供給源及び検針装置を分岐ブレーカ、宅内電気機器、及び宅内電源に対して接続又は遮断する。コントローラは、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する前に、蓄電池の残り充電量の情報を取得する。コントローラは、残り充電量が予め決められたしきい値未満であるとき、スイッチを閉じることにより電力会社の電力供給源から蓄電池へ充電する。

本発明の第１６の態様に係る分電盤によれば、第１５の態様に係る分電盤において、コントローラは、現在の使用電力量と、第１の通信装置が検針装置と通信するときの通信時間とに基づいて、しきい値を予め計算することを特徴とする。

本発明の第１７の態様に係る分電盤によれば、第１〜第１６のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。スイッチは、電力会社の電力供給源及び検針装置を分岐ブレーカ、宅内電気機器、及び宅内電源に対して接続又は遮断する。コントローラは、第１の通信装置及び検針装置の通信中に蓄電池の残り充電量が予め決められたしきい値未満になったとき、スイッチを閉じることにより電力会社の電力供給源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第１８の態様に係る分電盤によれば、第１〜第１７のいずれか１つの態様に係る分電盤において、以下の構成を備えたことを特徴とする。スイッチは、電力会社の電力供給源及び検針装置を分岐ブレーカ、宅内電気機器、及び宅内電源に対して接続又は遮断する。コントローラは、第１の通信装置及び検針装置の通信が終了したとき、スイッチを閉じることにより電力会社の電力供給源から蓄電池へ充電する。

本発明の第１９の態様に係る通信システムによれば、通信機能を備えた電力量の検針装置と、第１〜第１８のいずれか１つの態様に係る分電盤とを含むことを特徴とする。

本発明の第２０の態様に係る通信システムによれば、第１９の態様に係る通信システムにおいて、以下の構成を備えたことを特徴とする。分電盤は、外部ネットワークに接続された第２の通信装置をさらに備える。検針装置は、第１の通信装置との通信に失敗したとき、外部ネットワークを介して第２の通信装置に通信失敗を通知する。コントローラは、第２の通信装置が検針装置から通信失敗の通知を受けたとき、スイッチを開くことにより宅内電源から宅内電気機器に電力供給する。

本発明の第２１の態様に係る通信システムによれば、第２０の態様に係る通信システムにおいて、以下の構成を備えたことを特徴とする。第２の通信装置は、宅内電源から宅内電気機器に電力供給しているとき、第１の通信装置が通信可能であることを外部ネットワークを介して検針装置に通知する。

本発明の第２２の態様に係る通信システムによれば、第２０の態様に係る通信システムにおいて、以下の構成を備えたことを特徴とする。第１の通信装置は、宅内電源から宅内電気機器に電力供給しているとき、第１の通信装置が通信可能であることを検針装置に通知する。

本発明によれば、宅内の電気機器により発生するノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置との電力線通信を行うことができる分電盤を提供することができる。また、本発明によれば、当該分電盤と検針装置とを含む通信システムを提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電力システムの構成を示すブロック図であって、電力会社１から家電機器に電力を供給する場合を示す図である。図１の電力システムにおいて、蓄電池５から家電機器に電力を供給する場合を示す図である。図１の分電盤３のコントローラ１２によって実行される第１のＢルート通信処理を示すフローチャートである。本発明の第１の実施形態の変形例に係る電力システムの構成を示すブロック図であって、太陽電池６から家電機器に電力を供給する場合を示す図である。図１の分電盤３のコントローラ１２によって実行される分電盤登録処理を示すフローチャートである。図１の分電盤３のコントローラ１２によって実行されるノイズ検出処理を示すフローチャートである。図１の分電盤３のコントローラ１２によって実行される第２のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第３のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第４のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第５のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第６のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第７のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第８のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第９のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第１０のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第１１のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１の分電盤３によって実行される第１２のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。本発明の第２の実施形態に係る電力システムの構成を示すブロック図であって、検針装置２Ａから分電盤３ＡにＣルート通信を行う場合を示す図である。図１８の電力システムにおいて、分電盤３Ａから検針装置２ＡにＣルート通信を行う場合を示す図である。図１８の電力システムにおいて、分電盤３Ａから検針装置２ＡにＢルート通信を行う場合を示す図である。

第１の実施形態．
図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力システムの構成を示すブロック図である。図１の電力システムは、電力会社１の電力供給源、検針装置２、分電盤３、パワーコンディショナ４、及び蓄電池５を含む。電力会社１の電力供給源及び検針装置２は電力会社１の設備であり、分電盤３、パワーコンディショナ４、及び蓄電池５はユーザの設備である。検針装置２は、ユーザの宅内（又は屋外）の家電機器又はその他の電気機器（宅内電気機器）の消費電力量を測定する。検針装置２は、通信機能をさらに備え、電力会社１及び分電盤３と通信する。例えば、検針装置２は、測定した消費電力量の情報を電力会社１及び分電盤３に通知する。検針装置２及び分電盤３は、Ｂルートの通信システムを構成する。パワーコンディショナ４及び蓄電池５は、宅内の家電機器に電力供給可能な宅内電源を構成する。

分電盤３は、ＰＬＣ通信装置１１、コントローラ１２、スイッチ１３、分岐ブレーカ１４、入力装置１５、及び表示装置１６を備える。分電盤３は、２線又は３線の電源ラインを備える。ただし、図示の簡単化のために、検針装置２、スイッチ１３、分岐ブレーカ１４、及びパワーコンディショナ４を通る１本の線により電源ラインを示す。電源ラインは、検針装置２を介して電力会社１の電力供給源に接続され、さらに、パワーコンディショナ４に接続される。分岐ブレーカ１４は、電源ライン及び少なくとも１つの家電機器に接続され、電力会社１の電力供給源及び蓄電池５から家電機器に電力供給する。スイッチ１３は、電源ラインにおいて検針装置２と分岐ブレーカ１４との間に設けられ、電力会社１の電力供給源及び検針装置２を分岐ブレーカ１４及び家電機器に対して接続又は遮断する。スイッチ１３は、それと同時に、電力会社の電力供給源及び検針装置をパワーコンディショナ４及び蓄電池５に対して接続又は遮断する。ＰＬＣ通信装置１１は、電源ラインにおいて検針装置２とスイッチ１３との間に接続され、電源ラインを介して電力線通信により検針装置２と通信する（Ｂルート通信）。コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２の通信の状態に応じてスイッチ１３を制御する。コントローラ１２は、さらに、ＰＬＣ通信装置１１を制御する。コントローラ１２は、さらに、パワーコンディショナ４から、蓄電池５の状態についての情報を取得してもよい。コントローラ１２は、さらに、入力装置１５に接続され、分電盤３を制御するためのユーザ入力を入力装置１５から取得する。コントローラ１２は、さらに、表示装置１６に接続され、分電盤３の状態及び検針装置２から取得した消費電力量の情報などを表示装置１６に表示する。

分電盤３は、スイッチ１３及び検針装置２の間に主幹ブレーカをさらに備えるが、図示の簡単化のために省略する。分電盤３は、通常、電源ラインに接続された複数の分岐ブレーカを備えるが、図示の簡単化のために、１つ又は複数の分岐ブレーカをまとめて「分岐ブレーカ１４」として示す。

分電盤３、パワーコンディショナ４、蓄電池５、及び宅内の家電機器又はその他の電気機器は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）を構成してもよい。この場合、コントローラ１２は、家電機器又はその他の電気機器の消費電力量及び蓄電池５の残り充電量などの情報を取得し、家電機器又はその他の電気機器の動作を制御する。

図１は、電力会社１から家電機器に電力を供給する場合を示す図である。コントローラ１２は、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給する。図２は、図１の電力システムにおいて、蓄電池５から家電機器に電力を供給する場合を示す図である。コントローラ１２は、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。このとき、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２は家電機器から遮断されているので、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２は、家電機器により発生するノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で電力線通信を行うことができる。コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１が検針装置２と通信する期間の少なくとも一部において、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。

図３は、図１の分電盤３のコントローラ１２によって実行される第１のＢルート通信処理を示すフローチャートである。ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２のＢルート通信を行うときは、常に、コントローラ１２は、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給してもよい。ステップＳ１において、コントローラ１２は、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給する。ステップＳ２において、コントローラ１２は、Ｂルート通信を開始するか否かを決定し、ＹＥＳのときはステップＳ３に進み、ＮＯのときはステップＳ２を繰り返す。ステップＳ３において、コントローラ１２は、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。ステップＳ４において、コントローラ１２はＰＬＣ通信装置１１に指示し、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２のＢルート通信を開始する。ステップＳ５において、Ｂルート通信を終了するか否かを決定し、ＹＥＳのときはステップＳ１に戻り、ＮＯのときはステップＳ５を繰り返す。

図１の分電盤３によれば、ＰＬＣ通信装置１１は、家電機器により発生するノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置２との電力線通信を行うことができる。

図４は、本発明の第１の実施形態の変形例に係る電力システムの構成を示すブロック図であって、太陽電池６から家電機器に電力を供給する場合を示す図である。宅内電源は、複数の電力供給源を含んでもよい。図４の電力システムは、図１のパワーコンディショナ４に代えて、パワーコンディショナ４Ａ及び太陽電池６を備える。家電機器を動作させるために十分な電力量が太陽電池６により得られる場合は、コントローラ１２は、蓄電池５からではなく太陽電池６から家電機器に電力供給するようにパワーコンディショナ４Ａに指示してもよい。コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１が検針装置２と通信する期間の少なくとも一部において、スイッチ１３を開くことにより太陽電池６及びパワーコンディショナ４Ａから家電機器に電力供給する。図４の電力システムによれば、図１の電力システムと同様に、ＰＬＣ通信装置１１は、家電機器により発生するノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置２との電力線通信を行うことができる。図４の電力システムによれば、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２が通信するときに、蓄電池５に充電された電力量のみに依存せずに、他のさまざまな電力供給源を利用することができる。

図５は、図１の分電盤３のコントローラ１２によって実行される分電盤登録処理を示すフローチャートである。図５の分電盤登録処理は、分電盤３を最初にユーザの宅内に設置するときに実行される。ステップＳ１１において、コントローラ１２は、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給する。ステップＳ１２において、コントローラ１２は、検針装置２に分電盤３を登録するか否かを決定し、ＹＥＳのときはステップＳ１３に進み、ＮＯのときはステップＳ１２を繰り返す。コントローラ１２は、例えば、ユーザが入力装置１５の「登録」ボタン（図示せず）を押したときに、検針装置２に分電盤３を登録すると決定する。ステップＳ１３において、コントローラ１２は、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。ステップＳ１４において、コントローラ１２はＰＬＣ通信装置１１に指示し、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２のＢルート通信を開始し、検針装置２に分電盤３の情報を登録する。それと同時に、コントローラ１２は、内部の記憶装置（図示せず）に検針装置２の情報を登録する。ステップＳ１５において、コントローラ１２は、分電盤３の登録を終了するか否かを決定し、ＹＥＳのときはステップＳ１６に進み、ＮＯのときはステップＳ１５を繰り返す。登録には、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２の間で数回の信号の送受信が必要なので、基本的に数秒程度かかる。登録において、ユーザが識別情報などを入力する場合には、さらに時間がかかる。ステップＳ１６において、コントローラ１２は、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給する。図５の分電盤登録処理によれば、ＰＬＣ通信装置１１は、家電機器により発生するノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置２との電力線通信を行うことができる。従って、検針装置２に分電盤３の情報を誤りなく確実に登録することができる。

図６は、図１の分電盤３のコントローラ１２によって実行されるノイズ検出処理を示すフローチャートである。図６のノイズ検出処理は、家電機器により発生するノイズがＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２のＢルート通信に影響を与えるか否かを判断するために実行される。図６のノイズ検出処理は、分電盤３を最初にユーザの宅内に設置するとき、及び、分岐ブレーカ１４に接続された家電機器が変化（増加又は減少）したときに実行される。ステップＳ２１において、分電盤３が設置される。ステップＳ２２において、コントローラ１２は、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給する。ステップＳ２３において、コントローラ１２はＰＬＣ通信装置１１に指示し、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２のＢルートのテスト通信を実施する。ステップＳ２４において、コントローラ１２は、テスト通信の結果に基づいて、Ｂルート通信が可能か否かを決定し、ＹＥＳのときはステップＳ２５に進み、ＮＯのときはステップＳ２６に進む。ステップＳ２５において、コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２のＢルート通信時には、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給すると決定する。ステップＳ２６において、コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２のＢルート通信時には、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給すると決定する。ステップＳ２７において、コントローラ１２は、分電盤３に接続された家電機器が変化したか否かを決定し、ＹＥＳのときはステップＳ２２に戻り、ＮＯのときはステップＳ２７を繰り返す。コントローラ１２は、例えば、検針装置２から消費電力量の情報を取得し、家電機器の合計の消費電力量が変化したとき、分岐ブレーカ１４に接続された家電機器が変化（増加又は減少）したと判断してもよい。その後、分岐ブレーカ１４に接続された家電機器が変化する毎に、コントローラ１２は、ステップＳ２２〜Ｓ２６を実行する。図６のノイズ検出処理によれば、ノイズを発生する家電機器が分岐ブレーカ１４に接続されているとき、ＰＬＣ通信装置１１は、ノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置２との電力線通信を行うことができる。図６のＢルート通信処理によれば、電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給しているときにＢルート通信できない場合のみにおいて蓄電池５から家電機器に電力供給するので、蓄電池５からの放電を削減することができる。従って、蓄電池５の残り充電量が不足する状況を防止することができ、また、充放電により蓄電池５にかかる負荷を軽減することができる。

図７は、図１の分電盤３のコントローラ１２によって実行される第２のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。ＰＬＣ通信装置１１は、予め決められた周期的な通信期間（例えば、３０分毎に１秒間）において検針装置２と通信する。例えば、検針装置２は、３０分毎の時刻ｔ１〜ｔ５に開始する各通信期間において、測定した消費電力量の情報をＢルート通信により分電盤３に通知する。コントローラ１２は、各通信期間において、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。コントローラ１２は、各通信期間以外においては、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給してもよい。Ｂルート通信の開始時刻又は終了時刻がずれる場合を考慮し、コントローラ１２は、通信期間の前後に数秒〜数十秒のマージンを設けた期間において、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給してもよい。図７のＢルート通信処理によれば、周期的な通信期間のみにおいて蓄電池５から家電機器に電力供給するので、蓄電池５からの長時間にわたる放電を必要とすることはない。従って、蓄電池５の残り充電量が不足する状況を防止することができ、また、充放電により蓄電池５にかかる負荷を軽減することができる。また、蓄電池５に充電された電力量を、Ｂルート通信のためではなく、他の用途（電気料金が高い時間帯での使用など）に活用することができる。

図８は、図１の分電盤３によって実行される第３のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。ＰＬＣ通信装置１１は、予め決められた周期的な通信期間において検針装置２と通信する。検針装置２は、各通信期間においてＰＬＣ通信装置１１に信号（例えば、検針装置２が測定した消費電力量の情報を含む信号）を送信する。コントローラ１２は、初期状態で、各通信期間においてスイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給する。コントローラ１２は、１つの通信期間（時刻ｔ２から開始する通信期間）において通信に失敗したとき、次回の通信期間（時刻ｔ３から開始する通信期間）において、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。コントローラ１２は、１つの通信期間においてＰＬＣ通信装置１１が検針装置２から信号を受信しなかったとき、通信に失敗したと判断する。図８のＢルート通信処理によれば、ある通信期間において通信に失敗したときのみ、次回の通信期間において蓄電池５から家電機器に電力供給するので、図７のＢルート通信処理の場合よりも蓄電池５からの放電を削減することができる。従って、蓄電池５の残り充電量が不足する状況を防止することができ、また、充放電により蓄電池５にかかる負荷を軽減することができる。

図９は、図１の分電盤３によって実行される第４のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図９のＢルート通信処理は、図８のＢルート通信処理の変形例である。コントローラ１２は、１つの通信期間において通信に失敗したとき、次回から予め決められた回数の通信期間において、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。図９のＢルート通信処理によれば、家電機器から定常的なノイズが発生しているときであっても、ＰＬＣ通信装置１１は、ノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置２との電力線通信を行うことができる。

図１０は、図１の分電盤３によって実行される第５のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図１０のＢルート通信処理は、図８のＢルート通信処理の変形例である。コントローラ１２は、ある通信期間に通信失敗したとき、次回の通信期間にスイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給し、さらに次回の通信期間にスイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給する。コントローラ１２は、１つおきに予め決められた回数（例えば２回）にわたって繰り返す複数の通信期間において通信に失敗したとき、次回から予め決められた回数の通信期間においてスイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。図１０のＢルート通信処理によれば、家電機器から発生する定常的なノイズ及び瞬間的なノイズを区別し、最適な電力供給方法を選択することができる。家電機器から定常的なノイズが発生しているときは蓄電池５から家電機器に電力供給し、家電機器から瞬間的なノイズが発生したときは電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給する。ＰＬＣ通信装置１１は、ノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置２との電力線通信を行うことができる。

図１１は、図１の分電盤３によって実行される第６のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。図８〜図１０のＢルート通信処理において、コントローラ１２は、以下の基準により、通信に失敗したと判断してもよい。ＰＬＣ通信装置１１は、各通信期間において検針装置２に信号を送信する。コントローラ１２は、１つの通信期間においてＰＬＣ通信装置１１が検針装置２から肯定応答信号を受信しなかったとき、通信に失敗したと判断する。図１１のＢルート通信処理によれば、ある通信期間において通信に失敗したときのみ、次回の通信期間において蓄電池５から家電機器に電力供給するので、図７のＢルート通信処理の場合よりも蓄電池５からの放電を削減することができる。従って、蓄電池５の残り充電量が不足する状況を防止することができ、また、充放電により蓄電池５にかかる負荷を軽減することができる。

図１２は、図１の分電盤３によって実行される第７のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。ＰＬＣ通信装置１１は、不定期に検針装置２と通信する可能性がある。例えば、電力会社１が検針装置２にデマンドレスポンス（ＤＲ）信号を送信したとき、検針装置２は、ＤＲ信号を受信したことをＰＬＣ通信装置１１に通知する。この場合、検針装置２は、ビーコン信号をＰＬＣ通信装置１１に送信し、続いて、ＤＲ信号を受信したことを示すデータ信号をＰＬＣ通信装置１１に送信する。ビーコン信号は比較的ノイズに強いが、データ信号は家電機器により発生するノイズの影響を受ける可能性がある。コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１が検針装置２からビーコン信号を受信したとき、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。その後、ＰＬＣ通信装置１１は、検針装置２からデータ信号を受信する。図１２のＢルート通信処理によれば、ＰＬＣ通信装置１１は、家電機器により発生するノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置２との電力線通信を行うことができる。図１２のＢルート通信処理によれば、ビーコン信号を受信したときのみ、蓄電池５から家電機器に電力供給するので、蓄電池５からの放電を削減することができる。従って、蓄電池５の残り充電量が不足する状況を防止することができ、また、充放電により蓄電池５にかかる負荷を軽減することができる。

図１３は、図１の分電盤３によって実行される第８のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。前述のように、ＰＬＣ通信装置１１は、不定期に検針装置２と通信する可能性がある。コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２の通信中に通信エラーが発生したとき、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。コントローラ１２は、例えば、ＰＬＣ通信装置１１が検針装置２から受信した信号のＣＲＣ（Cyclic Redundancy Check）に基づいて、エラーの有無を判断する。その後、ＰＬＣ通信装置１１は、検針装置２から再送された信号を受信する。それに代わって、コントローラ１２は、ＰＬＣ通信機器１１が検針装置２に信号を送信して検針装置２から肯定応答信号を受信しなかったとき、通信に失敗したと判断し、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給してもよい。その後、ＰＬＣ通信装置１１は、検針装置２に信号を再送する。図１３のＢルート通信処理によれば、ＰＬＣ通信装置１１は、家電機器により発生するノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置２との電力線通信を行うことができる。図１３のＢルート通信処理によれば、通信エラーが発生したときのみ、蓄電池５から家電機器に電力供給するので、蓄電池５からの放電を削減することができる。従って、蓄電池５の残り充電量が不足する状況を防止することができ、また、充放電により蓄電池５にかかる負荷を軽減することができる。

図１４は、図１の分電盤３によって実行される第９のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。コントローラ１２は、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する前に、蓄電池５の残り充電量の情報をパワーコンディショナ４から取得する。例えば、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２が予め決められた周期的な通信期間に通信する場合には、コントローラ１２は、各通信期間の開始時刻よりも前に、蓄電池５の残り充電量の情報を取得する。コントローラ１２は、残り充電量が予め決められたしきい値未満であるとき、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から蓄電池５へ充電する。蓄電池５へ充電した後、コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１が検針装置２と通信する期間の少なくとも一部において、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。図１４のＢルート通信処理によれば、蓄電池５の残り充電量が不足する状況を防止することができる。

図１５は、図１の分電盤３によって実行される第１０のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。コントローラ１２は、現在の使用電力量と、ＰＬＣ通信装置１１が検針装置２と通信するときの通信時間（例えば１秒間）とに基づいて、図１４のＢルート通信処理における蓄電池５の残り充電量のしきい値を予め計算してもよい。現在の使用電力量は、例えば、検針装置２が測定してＰＬＣ通信装置１１に周期的に送信する消費電力量の情報から取得される。図１５のＢルート通信処理によれば、蓄電池５の残り充電量が不足する状況を高精度で防止することができる。

図１６は、図１の分電盤３によって実行される第１１のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２の通信中に蓄電池５の残り充電量が予め決められたしきい値未満になったとき、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給する。図１６のＢルート通信処理によれば、蓄電池５の残り充電量が不足しても、家電機器の動作に影響を与えることはない。

図１７は、図１の分電盤３によって実行される第１２のＢルート通信処理を示すタイミングチャートである。コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１及び検針装置２の通信が終了したとき、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から蓄電池５へ充電する。図１７のＢルート通信処理によれば、次回にＢルート通信を行うときまでに、蓄電池５に十分な残り充電量を与えることができる。

第２の実施形態．
図１８は、本発明の第２の実施形態に係る電力システムの構成を示すブロック図である。図１８の電力システムは、図１の検針装置２及び分電盤３に代えて、検針装置２Ａ及び分電盤３Ａを備え、さらに、中継サーバ２１を備える。検針装置２Ａは、インターネットなどの外部ネットワークを介して中継サーバ２１に接続される。分電盤３Ａは、図１のコントローラ１２に代えてコントローラ１２Ａを備え、さらに、イーサネット（登録商標）通信装置１７を備える。イーサネット通信装置１７は、インターネットなどの外部ネットワークを介して中継サーバ２１に接続される。検針装置２Ａ及びイーサネット通信装置１７は、中継サーバ２１を介して互いに通信可能に接続される（Ｃルート通信）。分電盤３Ａは、Ｂルート通信を行う第１の通信装置としてＰＬＣ通信装置１１を備え、Ｃルート通信を行う第２の通信装置としてイーサネット通信装置１７を備える。さらに、イーサネット通信装置１７及び中継サーバ２１の間に、ユーザの宅内のゲートウェイ装置が設けられてもよい。コントローラ１２は、ＰＬＣ通信装置１１、スイッチ１３、及びパワーコンディショナ４に加えて、ＰＬＣ通信装置１１も制御する。

図１８は、検針装置２Ａから分電盤３ＡにＣルート通信を行う場合を示す図である。コントローラ１２Ａは、初期状態で、スイッチ１３を閉じることにより電力会社１の電力供給源から家電機器に電力供給している。検針装置２Ａは、不定期に信号をＰＬＣ通信装置１１に送信する。検針装置２Ａから送信された信号をＰＬＣ通信装置１１が受信できなかったとき、コントローラ１２Ａは、信号が送信されたことを知らないので、通信の失敗を検出することができない。従って、検針装置２Ａは、ＰＬＣ通信装置１１との通信に失敗したとき（例えば、ＰＬＣ通信装置１１からＡＣＫ信号を受信しなかったとき）、中継サーバ２１を介してイーサネット通信装置１７に通信失敗を通知する。コントローラ１２Ａは、イーサネット通信装置１７が検針装置２Ａから通信失敗の通知を受けたとき、スイッチ１３を開くことにより蓄電池５から家電機器に電力供給する。その後、検針装置２Ａは、ＰＬＣ通信装置１１に信号を再送する。図１８のＣルート通信を行うことにより、検針装置２は、家電機器により発生するノイズの影響を受けることなく、高い信頼性でＰＬＣ通信装置１１との電力線通信を行うことができる。図１８のＣルート通信によれば、検針装置２Ａから送信された信号をＰＬＣ通信装置１１が受信できない状況下で、余分な通信を繰り返すことを防止することができる。従って、蓄電池５の残り充電量が不足する状況を防止することができ、また、充放電により蓄電池５にかかる負荷を軽減することができる。

図１９は、図１８の電力システムにおいて、分電盤３Ａから検針装置２ＡにＣルート通信を行う場合を示す図である。コントローラ１２Ａは、通信失敗の通知を受けて蓄電池５から家電機器に電力供給しているとき、検針装置２Ａからの自発的な再送を待機するのではなく、再送を要求してもよい。この場合、イーサネット通信装置１７は、蓄電池５から家電機器に電力供給しているとき、ＰＬＣ通信装置１１が通信可能であることを中継サーバ２１を介して検針装置２Ａに通知する（Ｃルート通信）。図１９のＣルート通信によれば、ＰＬＣ通信装置１１が通信可能であることを検針装置２Ａに通知することにより、無駄な通信の発生を防止することができる。

図２０は、図１８の電力システムにおいて、分電盤３Ａから検針装置２ＡにＢルート通信を行う場合を示す図である。図１９では、ＰＬＣ通信装置１１が通信可能であることをＣルート通信により検針装置２Ａに通知したが、Ｃルート通信に代えてＢルート通信を用いてもよい。この場合、ＰＬＣ通信装置１１は、蓄電池５から家電機器に電力供給しているとき、ＰＬＣ通信装置１１が通信可能であることを検針装置２Ａに通知する（Ｂルート通信）。図２０のＢルート通信によれば、ＰＬＣ通信装置１１が通信可能であることを検針装置２Ａに通知することにより、無駄な通信の発生を防止することができる。

図１８のＣルート通信において、検針装置２Ａがイーサネット通信装置１７のアドレスを予め知っているのであれば、中継サーバ２１を介さずに、ピア・ツー・ピアでイーサネット通信装置１７に接続してもよい。同様に、図１９のＣルート通信において、イーサネット通信装置１７が検針装置２Ａのアドレスを予め知っているのであれば、中継サーバ２１を介さずに、ピア・ツー・ピアで検針装置２Ａに接続してもよい。

本発明の各実施形態に係る分電盤によれば、宅内の電気機器により発生するノイズの影響を受けることなく、高い信頼性で検針装置との電力線通信を行うことができる。このとき、フィルタ又はインピーダンスアッパーの回路を構成する部品に起因して宅内設備のコストを増大させることなく、ノイズの影響を除去することができる。

本発明の各実施形態に係る分電盤によれば、分電盤及び検針装置の定期的な通信及び不定期的な通信の両方において、高い信頼性の電力線通信を実現することができる。

１…電力会社、
２，２Ａ…検針装置、
３，３Ａ…分電盤、
４，４Ａ…パワーコンディショナ、
５…蓄電池、
６…太陽電池、
１１…ＰＬＣ通信装置、
１２，１２Ａ…コントローラ、
１３…スイッチ、
１４…分岐ブレーカ、
１５…入力装置、
１６…表示装置、
１７…イーサネット通信装置、
２１…中継サーバ。

Claims

通信機能を備えた電力量の検針装置と通信する分電盤において、前記分電盤は、
前記検針装置を介して電力会社の電力供給源に接続された電源ラインであって、さらに、蓄電池を含む宅内電源に接続された電源ラインと、
前記電源ライン及び少なくとも１つの宅内電気機器に接続され、前記電力会社の電力供給源及び前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給する少なくとも１つの分岐ブレーカと、
前記電源ラインにおいて前記検針装置と前記分岐ブレーカとの間に設けられ、前記電力会社の電力供給源及び前記検針装置を前記分岐ブレーカ及び前記宅内電気機器に対して接続又は遮断するスイッチと、
前記電源ラインにおいて前記検針装置と前記スイッチとの間に接続され、前記電源ラインを介して電力線通信により前記検針装置と通信する第１の通信装置と、
前記スイッチを制御するコントローラとを備え、
前記コントローラは、前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給し、前記スイッチを閉じることにより前記電力会社の電力供給源から前記宅内電気機器に電力供給し、
前記コントローラは、前記第１の通信装置が前記検針装置と通信する期間の少なくとも一部において、前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする分電盤。
前記宅内電源は太陽電池をさらに含むことを特徴とする請求項１記載の分電盤。
前記コントローラは、前記分電盤を前記検針装置に登録するとき、前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１又は２記載の分電盤。
前記コントローラは、
前記分岐ブレーカに接続された前記宅内電気機器が変化したとき、前記スイッチを閉じることにより前記電力会社の電力供給源から前記宅内電気機器に電力供給し、前記検針装置とのテスト通信を前記第１の通信装置に実行させ、
前記テスト通信に失敗した場合、前記第１の通信装置が前記検針装置と通信するとき、前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の分電盤。
前記第１の通信装置は周期的な通信期間において前記検針装置と通信し、
前記コントローラは、前記各通信期間において前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の分電盤。
前記第１の通信装置は周期的な通信期間において前記検針装置と通信し、
前記コントローラは、初期状態で、前記各通信期間において前記スイッチを閉じることにより前記電力会社の電力供給源から前記宅内電気機器に電力供給し、１つの通信期間において通信に失敗したとき、次回の通信期間において前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の分電盤。
前記コントローラは、１つの通信期間において通信に失敗したとき、次回から予め決められた回数の通信期間において前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項６記載の分電盤。
前記コントローラは、
１つの通信期間において通信に失敗したとき、次回の通信期間において前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給し、さらに次回の通信期間において前記スイッチを閉じることにより前記電力会社の電力供給源から前記宅内電気機器に電力供給し、
１つおきに予め決められた回数にわたって繰り返す複数の通信期間において通信に失敗したとき、次回から予め決められた回数の通信期間において前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項６記載の分電盤。
前記検針装置は、前記各通信期間において前記第１の通信装置に信号を送信し、
前記コントローラは、１つの通信期間において前記第１の通信装置が前記検針装置から信号を受信しなかったとき、通信に失敗したと判断することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の分電盤。
前記第１の通信装置は、前記各通信期間において前記検針装置に信号を送信し、
前記コントローラは、１つの通信期間において前記第１の通信装置が前記検針装置から肯定応答信号を受信しなかったとき、通信に失敗したと判断することを特徴とする請求項６〜８のいずれか１つに記載の分電盤。
前記コントローラは、前記第１の通信装置が前記検針装置と通信するとき、前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の分電盤。
前記検針装置は、前記第１の通信装置にビーコン信号を送信し、続いて、前記第１の通信装置にデータ信号を送信し、
前記コントローラは、前記第１の通信装置が前記検針装置からビーコン信号を受信したとき、前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の分電盤。
前記コントローラは、前記第１の通信装置及び前記検針装置の通信中に通信エラーが発生したとき、前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の分電盤。
前記コントローラは、前記第１の通信装置が前記検針装置に信号を送信して前記検針装置から肯定応答信号を受信しなかったとき、前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載の分電盤。
前記スイッチは、前記電力会社の電力供給源及び前記検針装置を前記分岐ブレーカ、前記宅内電気機器、及び前記宅内電源に対して接続又は遮断し、
前記コントローラは、
前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給する前に、前記蓄電池の残り充電量の情報を取得し、
前記残り充電量が予め決められたしきい値未満であるとき、前記スイッチを閉じることにより前記電力会社の電力供給源から前記蓄電池へ充電することを特徴とする請求項１〜１４のいずれか１つに記載の分電盤。
前記コントローラは、現在の使用電力量と、前記第１の通信装置が前記検針装置と通信するときの通信時間とに基づいて、前記しきい値を予め計算することを特徴とする請求項１５記載の分電盤。
前記スイッチは、前記電力会社の電力供給源及び前記検針装置を前記分岐ブレーカ、前記宅内電気機器、及び前記宅内電源に対して接続又は遮断し、
前記コントローラは、前記第１の通信装置及び前記検針装置の通信中に前記蓄電池の残り充電量が予め決められたしきい値未満になったとき、前記スイッチを閉じることにより前記電力会社の電力供給源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１〜１６のいずれか１つに記載の分電盤。
前記スイッチは、前記電力会社の電力供給源及び前記検針装置を前記分岐ブレーカ、前記宅内電気機器、及び前記宅内電源に対して接続又は遮断し、
前記コントローラは、前記第１の通信装置及び前記検針装置の通信が終了したとき、前記スイッチを閉じることにより前記電力会社の電力供給源から前記蓄電池へ充電することを特徴とする請求項１〜１７のいずれか１つに記載の分電盤。
通信機能を備えた電力量の検針装置と、
請求項１〜１８のいずれか１つに記載の分電盤とを含むことを特徴とする通信システム。
前記分電盤は、外部ネットワークに接続された第２の通信装置をさらに備え、
前記検針装置は、前記第１の通信装置との通信に失敗したとき、前記外部ネットワークを介して前記第２の通信装置に通信失敗を通知し、
前記コントローラは、前記第２の通信装置が前記検針装置から通信失敗の通知を受けたとき、前記スイッチを開くことにより前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給することを特徴とする請求項１９記載の通信システム。
前記第２の通信装置は、前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給しているとき、前記第１の通信装置が通信可能であることを前記外部ネットワークを介して前記検針装置に通知することを特徴とする請求項２０記載の通信システム。
前記第１の通信装置は、前記宅内電源から前記宅内電気機器に電力供給しているとき、前記第１の通信装置が通信可能であることを前記検針装置に通知することを特徴とする請求項２０記載の通信システム。