专利名称：直流配电系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及ー种对建筑物内配给直流电カ的直流配电系统。
背景技术：
近年来，家庭用的太阳能电池、燃料电池正逐渐普及，提出了各种将这种发电装置所发电产生的直流电カ配给至建筑物(住宅)内的直流配电系统(例如參照专利文献I)。专利文献I所记载的现有系统通过供电线对配置于建筑物内的各处的直流输出端(直流插座)供给从燃料电池供给的直流电カ或将从交流电カ系统供给的交流电カ进行交流-直流转换后得到的直流电カ，从而向连接在直流插座上的负载设备(直流负载设备)供给直流电力。
专利文献I :日本特开2003-204682号公报另外，在建筑物内使用的直流负载设备增加而供给直流电カ的供电装置的供电能力不足的情况下，需要添加新的供电装置来从多个供电装置并行地进行供电，或者需要更换为大容量的供电装置。然而，在将供电装置收纳在配电盘的盒中的情况下，由于盒的收纳空间有限而无法将添加的或更换用的供电装置收纳在盒中，连配电盘也必须更换。在像这样添加或更换供电装置的同时更换配电盘的情况下，导致花费相当大的费用。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种能够抑制添加或更换供电装置所需的费用的直流配电系统。根据本发明的一个实施方式，提供ー种直流配电系统，该直流配电系统具备供电装置，其供给直流电カ；多个插座，其通过供电线连接在上述供电装置上；以及便携式供电装置，其经由装卸自如地连接在上述插座上的插头向上述供电线供给电力。另外，上述供电装置通过上述供电线向建筑物内的各处配给直流电カ，上述多个插座被设置于建筑物内的各处并与上述供电线相连接，上述便携式供电装置经由在插座上自由插拔的插头向上述供电线供给发电产生的直流电カ或蓄积的直流电力。根据这种结构，在供电装置的供电能力不足的情况下，只要将便携式供电装置的插头连接到插座上，就能够从该便携式供电装置经由插座向供电线供给直流电力。因而，与添加或更换供电装置的同时更换配电盘的情况相比，能够抑制添加或更换供电装置所需的费用。另外，上述插座也可以具备插销接收部，其与上述供电线相连接，并且接收上述插头的插销；电压测量部，其測量通过上述供电线施加到插销接收部的直流电压；以及显示部，其显示由上述电压测量部測量出的直流电压的测量值。根据这种结构，在多个插座中的与连接有耗电量相对多的负载设备的插座之间的配线长度短的插座中，显示部所显示的直流电压的测量值相对较低，因此如果将便携式供电装置连接到该插座来进行供电，则能够高效地供给直流电力。
也可以使上述便携式供电装置具有蓄电池，上述插座还具备充放电部，该充放电部利用通过上述供电线供给的直流电カ对上述蓄电池进行充电，并且使上述蓄电池放电来向上述供电线供给直流电力。根据这种结构，如果事先将作为便携式供电装置的蓄电池连接在插座上，则在供电装置的供电能力不足时能够使蓄电池放电来向供电线供给直流电力，在供电装置的供电能力充足时能够对蓄电池进行充电。上述插座也可以具备插销接收部，其与上述供电线相连接，并且接收上述插头的插销；电压测量部，其測量通过上述供电线施加到插销接收部的直流电压；通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；以及控制部，其通过上述通信部发送由上述电压测量部測量出的直流电压的测量值，其中，该直流配电系统还具备显示装置，该显示装置以上述供电线为通信介质来与上述多个插座之间进行通信，接收从各个插座发送的直 流电压的测量值并显示该测量值。由此，在多个插座中的与连接有耗电量相对多的负载设备的插座之间的配线长度短的直流插座中，显示装置所显示的直流电压的测量值相对较低，因此如果将便携式供电装置连接到该插座来进行供电，则能够高效地供给直流电力。上述供电装置也能够具备通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；以及控制部，其通过上述通信部将供电电流最大值定期地发送给各插座，上述插座具备通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；以及控制部，其计算通过上述通信部接收的供电装置的上述供电电流最大值的合计值，求出该合计值与该供电线所允许的最大允许电流值之差，将该差设定为上限值，并且将设定的上限值通过该插座的通信部发送到其它插座，其中，上述插座的控制部在从其它插座接收到上述上限值的情况下将自己的限制部的上限值设定为零。当在某ー个插座中设定了上限值(大于O的值)时，将其它插座的上限值设定为零，能够仅在前者的插座上连接便携式供电装置来向供电线供给直流电力。也可以使上述供电装置具备通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；以及控制部，其通过上述通信部将供电电流最大值定期地发送给各插座，上述插座具备通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；存储部，其存储连接在上述供电线上的插座的总数；以及控制部，其计算通过上述通信部接收的上述供电装置的上述供电电流最大值的合计值，求出该合计值与上述供电线所允许的最大允许电流值之差，将该差除以所连接的插座的总数而得到的值设定为上限值。由此，能够对所有的插座设定共同的上限值，从而能够抑制各插座之间的电流偏差。上述插座也可以具备限制部，该限制部进行限制使得从上述插头经由插销接收部向上述供电线供给的直流电流不超过规定的上限值。由此，在供电线中能够流通的电流有上限值，通过限制部进行限制使得从供电装置或便携式供电装置经由插座向供电线供给的直流电流不超过上限值，因此能够安全地使用插座。
根据与如下的附图一起提供的后述的优选实施方式的说明，能够清楚本发明的目的和特征。图I表示本发明的实施方式1，(a)是系统结构图，(b)是直流插座的框图。图2是本发明的实施方式2中的直流插座的框图。图3是本发明的实施方式3中的直流插座以及显示装置的框图。图4是本发明的实施方式4中的直流插座的框图。图5表示本发明的实施方式5，(a)是直流插座的框图，(b)是系统结构图。
具体实施例方式下面，參照形成本说明书的一部分的附图来对本发明的实施方式进行更为详细的 说明。在所有附图中，对同一或者相似的部分附加相同的部件标记，并省略对它们的重复说明。在下面的说明中，详细地说明将本发明的技术思想应用于设置在独立住宅中的直流配电系统的实施方式。但是，能够应用本发明的技术思想的直流配电系统并不限定于独立住宅用直流配电系统，也能够应用于设置在集合住宅、办公室等中的直流配电系统。另夕卜，在下面的实施方式中列举出直流插座作为插座的例子来进行说明，但插座不限于直流插座，当然也可以是直流交流兼用插座等。(实施方式I)如图I的(a)所示，本实施方式的直流配电系统具备供电装置2A、2B，其供给直流电カ；供电线Lp，其用于将从供电装置2A、2B供给的直流电カ配给至住宅内的各处；多个(图示例中为3个)直流插座I，其设置在住宅内的各处，与供电线Lp相连接；以及便携式供电装置3，其将发电产生的直流电カ或蓄积的直流电カ经由插拔自如地连接在直流插座I上的插头6 (參照图I的(b))供给到供电线Lp。供电装置2A由AC/DC转换器构成，其将从交流电カ系统AC供给的交流电カ转换为直流电カ后供给到供电线Lp。另外，供电装置2B由DC/DC转换器构成，其将由太阳能电池SB发电产生的直流电カ转换为所希望的电压水平的直流电カ后供给到供电线Lp。此外，这两种供电装置2A、2B收纳在设置于住宅内的配电盘5的盒内。另外，直流电カ源并不限定于太阳能电池，例如也包括如燃料电池或锂离子电池那样的二次电池。便携式供电装置3例如是便携式太阳光发电装置、使用盒式储气瓶的便携式燃气发电机、蓄电池或者电动汽车(包括插电式混合动カ汽车。)等，该便携式供电装置3的附设在电源线缆前端的插头6插拔自如地连接在直流插座I上，从插头6经由直流插座I向供电线Lp供给直流电力。其中，上述太阳光发电装置、便携式燃气发电机、电动汽车等是以往公知的，因此省略详细的说明。如图I的(b)所示，直流插座I具备插销接收部10，其与供电线Lp相连接，并且接收插头6的插销60 ;电压测量部11，其測量通过供电线Lp施加在插销接收部10上的直流电压；显示部13，其由至少能够显示电压测量部11的测量值(数值)的显示设备构成；控制部12，其将由电压测量部11測量出的直流电压的測量值显示在显示部13上；以及壳体，其在前表面具有用于插入连接插头的插入口(未图示)，将各部1(Γ13收纳在内部，并且埋入配置在设置于墙面的埋入孔中。
如图I的(a)所示，负载设备4的插头(未图示)或者便携式供电装置3的插头6被插入连接在直流插座I的插入口上，在连接了负载设备4的插头时将通过供电线Lp供给的直流电カ经由插销接收部10供给到该负载设备4，在插入连接了便携式供电装置3的插头6时经由插销接收部10将从该便携式供电装置3供给的直流电カ供给到供电线Lp。于是，在供电装置2A、2B的供电能力不足的情况下，只要将便携式供电装置3的插头6连接到直流插座I，就能够从该便携式供电装置3经由直流插座I向供电线Lp供给直流电力。因而，与添加或更换供电装置2的同时更换配电盘5的情况相比，能够抑制添加或更换供电装置(便携式供电装置3)所需的费用。在此，在多个直流插座I中的与连接有耗电量相对多的负载设备4的直流插座I之间的配线长度短的直流插座I、或距供电装置2A、2B的配线长度长的直流插座I中，通过供电线Lp施加在插销接收部10上的直流电压相对较低。因此在本实施方式中，由电压测量部11測量通过供电线Lp施加在插销接收部10上的直流电压，通过控制部12使显示部13 显示该测量值，将便携式供电装置3连接到多个直流插座I之中显示部13所显示的测量值相对低的直流插座I上，由此能够高效地供给直流电力。此外，在控制部12中，也可以在测量值为规定的阈值以下时，将促使连接便携式供电装置3的消息、符号等显示在显示部13上。(实施方式2)本实施方式的特征在于，具备由蓄电池构成的便携式供电装置3，如图2所示那样在直流插座I中具备充放电部14，该充放电部14利用通过供电线Lp供给的直流电カ对蓄电池(便携式供电装置3)进行充电，并且使该蓄电池放电来向供电线Lp供给直流电カ。此夕卜，除了直流插座I以外的其它结构与实施方式I相同，因此对与实施方式I相同的结构要素附加同一标记并省略图示及说明。由控制部12对充放电部14的充电动作和放电动作进行切換。在蓄电池(便携式供电装置3)经由插头6连接在插销接收部10上的情况下，控制部12通过充放电部14监视该蓄电池的电池电压，在电压测量部11的测量值低于蓄电池的电池电压时使充放电部14进行放电动作，在电压测量部11的测量值高于蓄电池的电池电压时使充放电部14进行充电动作。例如在将动作时和待机时的消耗电カ(消耗电流)大不相同的负载设备4连接在直流插座I上的情况下，只要在该负载设备4待机时对蓄电池(便携式供电装置3)进行充电而在该负载设备4动作时使蓄电池(便携式供电装置3)放电即可。如上所述，在本实施方式中，只要事先将作为便携式供电装置3的蓄电池连接到直流插座I上，就能够在供电装置2A、2B的供电能力不足时使蓄电池放电来向供电线Lp供给直流电力，在供电装置2A、2B的供电能力充足时能够对蓄电池进行充电。(实施方式3)本实施方式的特征在于如图3所示，在直流插座I中具备通信部15，该通信部15将供电线Lp作为通信介质来进行通信；具备显示装置7，该显示装置7以供电线Lp为通信介质与多个直流插座I之间进行通信，接收从各个直流插座I发送的直流电压的測量值并显示该測量值。直流插座I的通信部15通过将使用高频载波传输数据的通信信号叠加到对供电线Lp施加的直流电压来进行通信。该技术是与在供给交流电カ的电カ线上将通信信号叠加到交流电压的电カ线载波技术类似的技术。显示装置7具备通信部70，其与直流插座I的通信部15同样地通过将使用高频载波传输数据的通信信号叠加到对供电线Lp施加的直流电压来进行通信；显示部72，其具有液晶显示器等显示设备和该显示设备的驱动电路等；以及控制部71，其以微型计算机为主结构要素。此外，事先对多个直流插座I以及显示装置7分别分配固有的地址，通过指定该地址来使多个直流插座I以及显示装置7相互确定对方，从而能够ー对一地进行通信(单播)，或者通过指定共同分配给多个直流插座I的特殊地址(组播地址)来能够从显示装置7向多个直流插座I进行同时广播(组播)。于是，显示装置7的控制部71使通信部70定期地对所有直流插座I组播包含用于指示报告直流电压的测量值的命令的通信信号。另ー方面，在各直流插座I中，通过通信部15接收从显示装置7发送的通信信号，当控制部12接收到该通信信号所包含的上述命令时，从通信部15向显示装置7单播包含电压测量部11所測量出的直流电压的测量值的通信信号。此时，若多个直流插座I同时发送通信信号则会产生冲突，因此在各直流插座I的通信部15中进行以下的处理在发送通信信号之前执行载波侦听，在检测出载波时经过 规定的待机时间后再次执行载波侦听，并且如果没有检测出载波则发送通信信号(C SM/CA Carrier Sense Multiple Access/Collision Avoidance (载波侦听多路访问 / 避免冲突))。但是，也可以通过轮询/选择(polling/selecting)方式来进行通信以代替CSMA/CA。在显示装置7中，通过通信部70接收从直流插座I发送的通信信号，当控制部71接收到该通信信号所包含的測量值时，控制部71将直流插座I的识别码和从该直流插座I报告的測量值相对应地显示在显示部72上。因而，通过在多个直流插座I之中显示装置7的显示部72所显示的測量值相对低的直流插座I上连接便携式供电装置3，能够高效地供给直流电力。此外，在控制部71中，也可以使显示部72显示促使将便携式供电装置3连接到多个直流插座I的测量值中数值最低的直流插座I上的消息、符号等。(实施方式4)本实施方式的特征在于，在直流插座I中具备限制部16，其进行限制使得从便携式供电装置3经由插销接收部10供给到供电线Lp的直流电流不超过规定的上限值；以及设定部17，其用于设定上述上限值。但是，除了直流插座I以外的其它结构与实施方式I相同，因此对与实施方式I相同的结构要素附加同一标记并省略图示及说明。在此，在所谓的屋内配线规定中，根据导体的粗细(直径)、材质、绝缘物的种类等规定了在供电线Lp中能够流通的允许电流值。因而，在从连接在直流插座I上的便携式供电装置3向供电线Lp供给直流电カ的情况下，必须使从所有供电装置(供电装置2A、2B、便携式供电装置3)通过供电线Lp供给的直流电流的合计值不超过上述允许电流值。因此在本实施方式中，在各直流插座I中具备限制部16和设定部17，通过限制部16进行限制使得从便携式供电装置3经由插销接收部10向供电线Lp供给的直流电流不超过由设定部17设定的上限值。设定部17由能够通过手动来变更电阻值的可变电阻器、能够通过手动来操作的DIP开关等构成，由控制部12读取可变电阻器的电阻值、DIP开关的设定值等来作为直流电流的上限值。控制部12将从设定部17读取出的上限值提供给限制部16。限制部16由以往公知的电流限制电路以及将电流限制电路的限制电流值调整为从控制部12提供的上限值的调整电路构成。但是，这种电流限制电路和调整电路是以往公知的电路，因此省略针对详细的电路结构的图示及说明。例如，在供电线Lp的允许电流值是3安培而供电装置2A、2B所能够供给的最大电流分别是I安培时，在连接便携式供电装置3的直流插座I中，即使便携式供电装置3所能够供给的最大电流是2安培，也通过设定部17将直流电流的上限值设定为I安培。因而，从便携式供电装置3经由直流插座I向供电线Lp供给的直流电流通过限制部16被限制为I安培，因此能够防止在供电线Lp中流通超过允许电流值(3安培)的电流。(实施方式5)本实施方式的特征在于，如图5所示，在各供电装置2A、2B中具备通信部，其将供电线Lp作为通信介质来进行通信；以及控制部22A、22B，其将供电电流的最大值经由通信部21A、21B定期地发送到各直流插座1，并且在直流插座I中具备在实施方式3中说明的通信部15以及在实施方式4中说明的限制部16。但是，除了直流插座I以外的其它结构与实施方式3、4相同，因此对与实施方式3、4相同的结构要素附加同一标记并省略图示及说明。供电装置2A、2B所具备的通信部(未图示)与直流插座I的通信部15同样地通过将使用高频载波传输数据的通信信号叠加到对供电线Lp施加的直流电压来进行通信。另夕卜，供电装置2A、2B所具备的控制部(未图示)以微型计算机为主结构要素，将包含能够供给到供电线Lp的供电电流的最大值(额定电流值)的数据的通信信号定期地从通信部15向所有直流插座I进行组播。在直流插座I中，通过通信部15接收从供电装置2A、2B定期发送的通信信号，通过控制部12获取该通信信号所包含的供电装置2A、2B的供给电流最大值的数据。并且，没有连接负载设备4的直流插座I的控制部12计算出供电装置2A、2B的供电电流最大值的合计值，求出该合计值与供电线Lp所允许的最大允许电流值之差，将该差设定为限制部16中的上限值，并且将包含所设定的上限值的通信信号通过通信部15发送(单播)到其它直流插座I (连接有负载设备4的直流插座I)。另ー方面，在连接有负载设备4的直流插座I中，通过通信部15接收从没有连接负载设备4的直流插座I发送的通信信号，当控制部12获取到该通信信号所包含的上限值吋，该控制部12将限制部16的上限值设定为O安培，由此使得即使代替负载设备4而连接便携式供电装置3，也无法从便携式供电装置3向供电线Lp进行供电。例如，在供电线Lp的允许电流值是3安培而供电装置2A、2B的供电电流最大值(额定电流值)分别是I安培的情况下，在没有连接负载设备4的直流插座I的控制部12中，计算出自己的上限值(I安培=3安培-(I安培+1安培))并在限制部16中进行设定，并且将该上限值通知给连接负载设备4的其它直流插座I。另ー方面，在连接有负载设备4的其它直流插座I的控制部12中，由于没有连接负载设备4的直流插座I中的上限值被设定为I安培，其结果，供电装置2A、2B和便携式供电装置3的供电电流最大值的合计值(=3安培)与供电线Lp的允许电流值相等，因此将自己的上限值设定为O安培。然后，即使代替负载设备4而连接便携式供电装置3，由于限制 部16的上限值被设定为O安培，该直流插座I的控制部I也不会对供电线Lp进行供电。此夕卜，如果取下连接在直流插座I上的便携式供电装置3来停止从便携式供电装置3进行的供电，则按照上述过程执行以下处理由没有连接负载设备4的直流插座I的控制部12计算自己的上限值并在限制部16中进行设定。(实施方式6)本实施方式中的直流插座I除了具备用于存储连接在供电线Lp上的直流插座I的个数(总数)的存储部20这一点以外，与实施方式5具有相同的结构。因而，对与实施方式5相同的结构要素附加同一标记并省略图示及说明。 直流插座I的控制部12通过利用通信部15与其它直流插座I进行通信，来获取连接在供电线Lp上的直流插座I的个数(总数)并存储到存储部(未图示)。然后，在各直流插座I中，通过通信部15接收从供电装置2A、2B定期发送的通信信号，通过控制部12获取该通信信号所包含的供电装置2A、2B的供给电流最大值的数据，并且计算供电装置2A、2B的供电电流最大值的合计值，求出该合计值与供电线Lp所允许的最大允许电流值之差，将该差除以直流插座I的总数后得到的值设定为限制部16中的上限值。
例如，在供电线Lp的允许电流值是3安培、供电装置2A、2B的供电电流最大值(额定电流值)分别是I安培、直流插座I的总数是3个的情况下，在直流插座I的控制部12中，计算出自己的上限值(O. 3安培 {3安培-(I安培+1安培)}+3)并在限制部16中进行设定。这样在本实施方式中，能够对所有的直流插座I设定共同的上限值，从而具有能够抑制各直流插座I之间的直流电流的偏差的优点。以上，对本发明的优选的实施方式进行了说明，但本发明并不限于这些特定的实施方式，在不脱离权利要求书的范围的情况下能够进行各种变更和变形，这些也属于本发明的范畴内。
权利要求
1.一种直流配电系统，具备 供电装置，其供给直流电力； 多个插座，其通过供电线连接在上述供电装置上；以及 便携式供电装置，其经由装卸自如地连接在上述插座上的插头向上述供电线供给电力。
2.根据权利要求I所述的直流配电系统，其特征在于， 上述供电装置通过上述供电线向建筑物内的各处配给直流电力， 上述多个插座被设置于建筑物内的各处并与上述供电线相连接， 上述便携式供电装置经由在插座上自由插拔的插头向上述供电线供给发电产生的直流电力或蓄积的直流电力。
3.根据权利要求2所述的直流配电系统，其特征在于， 上述插座具备插销接收部，其与上述供电线相连接，并且接收上述插头的插销；电压测量部，其测量通过上述供电线施加到插销接收部的直流电压；以及显示部，其显示由上述电压测量部测量出的直流电压的测量值。
4.根据权利要求3所述的直流配电系统，其特征在于， 上述便携式供电装置具有蓄电池， 上述插座还具备充放电部，该充放电部利用通过上述供电线供给的直流电力对上述蓄电池进行充电，并且使上述蓄电池放电来向上述供电线供给直流电力。
5.根据权利要求2所述的直流配电系统，其特征在于， 上述插座具备插销接收部，其与上述供电线相连接，并且接收上述插头的插销；电压测量部，其测量通过上述供电线施加到插销接收部的直流电压；通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；以及控制部，其通过上述通信部发送由上述电压测量部测量出的直流电压的测量值， 其中，该直流配电系统还具备显示装置，该显示装置以上述供电线为通信介质来与上述多个插座之间进行通信，接收从各个插座发送的直流电压的测量值并显示该测量值。
6.根据权利要求2所述的直流配电系统，其特征在于， 上述供电装置具备通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；以及控制部，其通过上述通信部将供电电流最大值定期地发送给各插座， 上述插座具备通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；以及控制部，其计算通过上述通信部接收的供电装置的上述供电电流最大值的合计值，求出该合计值与该供电线所允许的最大允许电流值之差，将该差设定为上限值，并且将设定的上限值通过该插座的通信部发送到其它插座， 其中，上述插座的控制部在从其它插座接收到上述上限值的情况下将自己的限制部的上限值设定为零。
7.根据权利要求2所述的直流配电系统，其特征在于， 上述供电装置具备通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；以及控制部，其通过上述通信部将供电电流最大值定期地发送给各插座， 上述插座具备通信部，其将上述供电线作为通信介质来进行通信；存储部，其存储连接在上述供电线上的插座的总数；以及控制部，其计算通过上述通信部接收的上述供电装置的上述供电电流最大值的合计值，求出该合计值与上述供电线所允许的最大允许电流值之差，将该差除以所连接的插座的总数而得到的值设定为上限值。
8.根据权利要求2 7中的任一项所述的直流配电系统，其特征在于， 上述插座具备限制部，该限制部进行限制使得从上述插头经由插销接收部向上述供电线供给的直流电流不超过规定的上限值。
全文摘要
提供一种向建筑物内配给直流电力的直流配电系统，该直流配电系统具备供电装置，其供给直流电力；供电线，其用于将从供电装置供给的直流电力配给至建筑物内的各处；多个直流插座，其被设置于建筑物内的各处并与供电线相连接；以及便携式供电装置，其经由插拔自如地连接在直流插座上的插头向供电线供给发电产生的直流电力或蓄积的直流电力。
文档编号H02J13/00GK102687371SQ201080060630
公开日2012年9月19日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年11月4日
发明者中北贤二, 松本正, 竹原清隆 申请人:松下电器产业株式会社