JP2018023268A - スマートスイッチシステム及びスイッチボックスの制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スイッチボックスと電子装置との間に信号線が不要なスマートスイッチシステム及びスイッチボックスの制御方法を提供する。【解決手段】直流電圧発生装置５０に電気的に接続されるスマートスイッチシステムは、スマートスイッチボックス１０を含む。スマートスイッチボックスは、スイッチボックス出力端１０２と、出力端電圧検出部１０４と、スイッチ制御部１０６と、スイッチ部１０８と、スイッチボックス入力端１１０とを含む。出力端電圧検出部は、スイッチボックス出力端の電圧を検出してスイッチ制御部に知らせ、スイッチボックス出力端の電圧に応じて、スイッチ制御部がスイッチ部をオンまたはオフ状態にし、スイッチ制御部がスイッチ部をオンにした場合、直流電圧発生装置から送られた入力電圧は、スイッチボックス入力端及びスイッチ部を通じてスイッチボックス出力端に送られる。【選択図】図２

Description

本発明は、スイッチシステム及びその制御方法に関し、特にスマートスイッチシステム及びスイッチボックスの制御方法に関する。

従来の太陽光発電システムでは、太陽電池パネル（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｐａｎｅｌ）がスイッチボックスを介してインバータに接続され、このインバータが電力網に接続される。従来のスイッチボックスは、配電ボックス（ＤＣ Ｂｏｘ）ともいい、作業員が配線する際に使用するものである。

通常時には、従来のスイッチボックスが導通状態になるため、太陽電池パネルがスイッチボックスを介してインバータに直流電圧を送っている。しかしながら、異常時（例えば、アークが発生したり、直流電圧または電力網の電圧に異常があったりした場合）、または電力の供給を停止する必要がある場合（例えば、他の装置の取付が必要な場合）には、スイッチボックスを遮断状態にしなければならないため、太陽電池パネルがインバータに直流電圧を送ることができなくなる。

従来、太陽電池パネルからインバータへの直流電圧の供給を遮断するために、操作者はスイッチボックスのスイッチを手動でオフにしなければならず、非常に使い勝手が悪いという問題があった。また、一部のスイッチボックスのスイッチが自動的に切り替えられるが、通信信号を伝送するようにスイッチボックスとインバータとの間に信号線（例えば、ＲＳ−４８５、ＲＳ−２３２、ＣＡＮｂｕｓ等）を設置する必要がある。これにより、スイッチボックスがインバータで電力網の電圧状況を知ったり、インバータの状況に応じてスイッチボックスを導通状態にするか否かを決定したりすることができる。その結果、非常に使い勝手が悪いほか、線材が無駄になるという問題があった。

本発明の第１の目的は、スマートスイッチシステムを提供することである。

本発明の第２の目的は、スイッチボックスの制御方法を提供することである。

上記の目的を達成するために、本発明に係るスマートスイッチシステムは、スマートスイッチボックスを含む。前記スマートスイッチボックスは、スイッチボックス出力端と、前記スイッチボックス出力端に電気的に接続される出力端電圧検出部と、前記出力端電圧検出部に電気的に接続されるスイッチ制御部と、前記スイッチボックス出力端、前記出力端電圧検出部及び前記スイッチ制御部に電気的に接続されるスイッチ部と、前記スイッチ部に電気的に接続されるスイッチボックス入力端と、を含む。前記出力端電圧検出部は、前記スイッチボックス出力端の電圧を検出して前記スイッチ制御部に知らせる。前記スイッチ制御部は、前記スイッチボックス出力端の前記電圧に応じて、前記スイッチ部をオンまたはオフにする。前記スイッチ制御部が前記スイッチ部をオンにした場合、前記直流電圧発生装置から送られた入力電圧は、前記スイッチボックス入力端及び前記スイッチ部を通じて前記スイッチボックス出力端に送られる。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記スマートスイッチボックスは、前記スイッチ制御部、前記スイッチボックス入力端及び前記スイッチ部に電気的に接続される入力電圧検出部をさらに含む。前記入力電圧検出部は、前記入力電圧を検出して前記スイッチ制御部に知らせる。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記スイッチ制御部は、前記スイッチ部及び前記入力電圧検出部に電気的に接続されるＡＮＤゲート部をさらに含む。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記スイッチ制御部は、前記ＡＮＤゲート部及び前記出力端電圧検出部に電気的に接続されるＯＲゲート部をさらに含む。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムは、電力網に電気的に接続され、前記スマートスイッチボックス及び前記電力網に電気的に接続される電子装置をさらに含む。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記電子装置は、前記電力網に電気的に接続される電力網電圧検出部を含む。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記電子装置は、前記電力網電圧検出部に電気的に接続されるコンバータ制御部をさらに含む。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記電子装置は、前記コンバータ制御部及び前記スマートスイッチボックスに電気的に接続されるＤＣ−ＤＣ変換部をさらに含む。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記ＤＣ−ＤＣ変換部は、前記コンバータ制御部に電気的に接続されるパルス幅変調信号コントローラを含む。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記ＤＣ−ＤＣ変換部は、前記パルス幅変調信号コントローラに電気的に接続されるトランジスタスイッチをさらに含む。前記電力網電圧検出部が前記電力網の電圧を検出していない場合にその旨を前記コンバータ制御部に知らせることで、前記コンバータ制御部は、前記トランジスタスイッチをオンに維持するように前記パルス幅変調信号コントローラを制御して、前記スイッチボックス出力端の前記電圧をゼロに近づけ、前記スイッチ制御部が前記スイッチ部をオフにする。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記電子装置は、前記電力網に電気的に接続される補助電源部と、前記補助電源部及び前記スマートスイッチボックスに電気的に接続されるダイオードと、を含む。前記補助電源部は、前記電力網の電圧を受けて直流補助電圧を生成するとともに、前記ダイオードを介して前記直流補助電圧を出力する。前記出力端電圧検出部が前記直流補助電圧を検出した場合で且つ前記入力電圧検出部が前記入力電圧を検出した場合、前記スイッチ制御部は、前記スイッチ部をオンにする。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記電子装置は、前記電力網に電気的に接続される補助電源部と、前記補助電源部及び前記スマートスイッチボックスに電気的に接続される第一遮断制御部と、前記補助電源部及び前記スマートスイッチボックスに電気的に接続される第二遮断制御部と、を含む。前記補助電源部は、前記電力網の電圧を受けて前記第一遮断制御部及び前記第二遮断制御部をオンにすることで直流補助電圧を出力する。前記出力端電圧検出部が前記直流補助電圧を検出した場合で且つ前記入力電圧検出部が前記入力電圧を検出した場合、前記スイッチ制御部は前記スイッチ部をオンにする。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記電子装置は、前記スマートスイッチボックス及び前記電力網に電気的に接続されるＡＣ−ＤＣ変換部を含む。前記ＡＣ−ＤＣ変換部は、前記電力網の電圧を受けて直流電圧を生成する。前記出力端電圧検出部が前記直流電圧を検出した場合で且つ前記入力電圧検出部が前記入力電圧を検出した場合、前記スイッチ制御部は、前記スイッチ部をオンにする。

一実施形態に係るスマートスイッチシステムでは、前記スイッチ制御部がスタンドアロンモード信号を受信した場合で且つ前記入力電圧検出部が前記入力電圧を検出した場合、前記スイッチ制御部は、前記スイッチ部をオンにする。

また、本発明に係るスイッチボックスの制御方法は、スイッチボックス出力端と、出力端電圧検出部と、スイッチ制御部と、スイッチ部と、スイッチボックス入力端とを含むスイッチボックスに適用される。そのスイッチボックスの制御方法は、前記出力端電圧検出部が前記スイッチボックス出力端の電圧を検出して前記スイッチ制御部に知らせるステップと、前記スイッチボックス出力端の前記電圧に応じて、前記スイッチ制御部が前記スイッチ部をオンまたはオフにするステップと、前記スイッチ制御部が前記スイッチ部をオフにした場合、直流電圧発生装置から送られた入力電圧を、前記スイッチボックス入力端及び前記スイッチ部を通じて前記スイッチボックス出力端に送るステップと、を含む。

一実施形態に係るスイッチボックスの制御方法では、前記スイッチボックスは、前記入力電圧を検出して前記スイッチ制御部に知らせるための入力電圧検出部をさらに含む。

一実施形態に係るスイッチボックスの制御方法では、前記入力電圧検出部が前記入力電圧を検出していない場合、前記スイッチ制御部は、前記スイッチ部をオフにする。

一実施形態に係るスイッチボックスの制御方法は、電子装置及び電力網に適用される。前記電子装置は、電力網の電圧を検出した場合に電圧を生成する。前記出力端電圧検出部は、前記電子装置によって生成された電圧を検出する。

一実施形態に係るスイッチボックスの制御方法では、前記出力端電圧検出部が前記電子装置によって生成された前記電圧を検出した場合で且つ前記入力電圧検出部が前記入力電圧を検出した場合、前記スイッチ制御部は、前記スイッチ部をオンにする。

一実施形態に係るスイッチボックスの制御方法では、前記スイッチ制御部がスタンドアロンモード信号を受信した場合で且つ前記入力電圧検出部が前記入力電圧を検出した場合、前記スイッチ制御部は、前記スイッチ部をオンにする。

本発明によれば、スイッチボックスと電子装置との間に信号線が不要になる。

本発明の一実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。 本発明の一実施形態のスマートスイッチボックスの一部を示すブロック図である。 本発明の一実施形態のスイッチ制御部の内部の論理判断回路の一部を示すブロック図である。 本発明の電子装置の第一実施形態の構成の一部を示すブロック図である。 本発明の電子装置の第二実施形態の構成の一部を示すブロック図である。 本発明の電子装置の第三実施形態の構成の一部を示すブロック図である。 本発明の電子装置の第四実施形態の構成の一部を示すブロック図である。 本発明の別の実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。 本発明の他の実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。 本発明のもう一つの実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。 本発明の他のもう一つの実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。 本発明に係るスイッチボックスの制御方法を示すフローチャートである。

以下、本発明の技術内容及び詳細な説明について、図面を参照しつつ説明する。ただし、図面は、参照用および説明用に過ぎず、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。スマートスイッチシステム２０は、直流電圧発生装置５０及び電力網４０に電気的に接続される。スマートスイッチシステム２０は、スマートスイッチボックス１０及び電子装置３０を含む。電子装置３０は、スマートスイッチボックス１０及び電力網４０に電気的に接続される。直流電圧発生装置５０は、スマートスイッチボックス１０に電気的に接続される。

直流電圧発生装置５０は、例えば、太陽電池パネル（ｐｈｏｔｏｖｏｌｔａｉｃ ｐａｎｅｌ）であってもよいが、これに限定されない。また、電子装置３０は、例えば、ソーラーインバータであってもよいが、これに限定されない。また、電力網４０は、例えば、単相、三相、絶縁方式または非絶縁方式の電力網であってもよいが、これらに限定されない。なお、本発明は、太陽光発電システムに適用できる以外、風力発電システムに適用してもよい。

通常時には、スマートスイッチボックス１０が導通状態になり、直流電圧発生装置５０は、スマートスイッチボックス１０を介して入力電圧１１２（例えば、直流電圧）を電子装置３０に送る。異常時には（例えば、アークが発生したり、入力電圧１１２または電力網４０の電圧に異常が発生したりした場合）、スマートスイッチボックス１０を遮断状態にする必要がある。こうすると、直流電圧発生装置５０は入力電圧１１２を電子装置３０に送ることができなくなる。なお、電力網４０の電圧は、交流電圧である。

従来、直流電圧発生装置５０から電子装置３０への入力電圧１１２の供給を遮断するために、操作者はスイッチボックスのスイッチを手動でオフにしなければならない。また、一部のスイッチボックスのスイッチが自動的に切り替えられるが、通信信号を伝送するようにスイッチボックスとインバータとの間に信号線（例えば、ＲＳ−４８５、ＲＳ−２３２、ＣＡＮｂｕｓ等）を設置する必要がある。本発明は、信号線を別途設置することなく、スマートスイッチボックス１０と電子装置３０との間の電源線の電圧を変えることでスイッチボックスのスイッチを制御することを特徴とする。

図２は、本発明の一実施形態のスマートスイッチボックスの一部を示すブロック図である。本実施形態に係るスマートスイッチボックス１０は、スイッチボックス出力端１０２、出力端電圧検出部１０４、スイッチ制御部１０６、スイッチ部１０８、スイッチボックス入力端１１０、入力電圧検出部１１４、電源線１２４及び駆動電圧供給部１２６を含む。スイッチ制御部１０６は、例えば、マイクロプロセッサであってもよいが、これに限定されない。また、出力端電圧検出部１０４及び入力電圧検出部１１４は、例えば、分圧抵抗回路、または本技術領域によく知られる任意の電圧検出回路であってもよいが、これらに限定されない。

スイッチボックス出力端１０２は、電子装置３０に電気的に接続される。出力端電圧検出部１０４は、スイッチボックス出力端１０２に電気的に接続される。スイッチ制御部１０６は、出力端電圧検出部１０４に電気的に接続される。スイッチ部１０８は、スイッチボックス出力端１０２、出力端電圧検出部１０４及びスイッチ制御部１０６に電気的に接続される。スイッチボックス入力端１１０は、スイッチ部１０８に電気的に接続される。入力電圧検出部１１４は、スイッチ制御部１０６、スイッチボックス入力端１１０及びスイッチ部１０８に電気的に接続される。電源線１２４は、スイッチボックス出力端１０２、出力端電圧検出部１０４、スイッチ部１０８及び電子装置３０に電気的に接続される。駆動電圧供給部１２６は、出力端電圧検出部１０４、スイッチ制御部１０６、スイッチ部１０８、スイッチボックス入力端１１０、入力電圧検出部１１４及び直流電圧発生装置５０に電気的に接続される。駆動電圧供給部１２６は、入力電圧１１２を用いてスマートスイッチボックス１０内の全ての素子、例えば、出力端電圧検出部１０４、スイッチ制御部１０６及び入力電圧検出部１１４に給電する。

出力端電圧検出部１０４は、スイッチボックス出力端１０２の電圧を検出してスイッチ制御部１０６に知らせる。スイッチ制御部１０６は、スイッチボックス出力端１０２の電圧（及び後述する入力電圧１１２の状態や他の状態）に応じて、スイッチ部１０８をオンオフに切り替える（後述）。スイッチ制御部１０６がスイッチ部１０８をオンにした場合、直流電圧発生装置５０から送られた入力電圧１１２は、スイッチボックス入力端１１０、スイッチ部１０８及び電源線１２４を経てスイッチボックス出力端１０２に送られた後に電子装置３０に送られる。入力電圧検出部１１４は、入力電圧１１２を検出してスイッチ制御部１０６に知らせる。

図３は、本発明の一実施形態のスイッチ制御部の内部の論理判断回路の一部を示すブロック図である。スイッチ制御部１０６は、ＡＮＤゲート部１２０及びＯＲゲート部１２２を含む。ＡＮＤゲート部１２０は、スイッチ部１０８及び入力電圧検出部１１４に電気的に接続される。ＯＲゲート部１２２は、ＡＮＤゲート部１２０及び出力端電圧検出部１０４に電気的に接続される。電子装置３０は、電力網４０の電圧を検出した場合に電圧（後述）を生成する。出力端電圧検出部１０４は、電子装置３０により生成された電圧を検出する。当業者であれば、上記論理判断回路は、任意の回路、例えば、マイクロコントローラ（Ｍｉｃｒｏｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｕｎｉｔ，ＭＣＵ）や、複雑なプログラマブルロジックデバイス（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ，ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ−ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ ｇａｔｅ ａｒｒａｙ，ＦＰＧＡ）等の形態で実現されてもよい。

図３に示すように、入力電圧検出部１１４が入力電圧１１２を検出していない場合、スイッチ制御部１０６は（ＡＮＤゲート部１２０で）スイッチ部１０８をオフにする。出力端電圧検出部１０４が電子装置３０により生成された電圧を検出した場合で且つ入力電圧検出部１１４が入力電圧１１２を検出した場合、スイッチ制御部１０６はスイッチ部１０８をオンにする。また、スイッチ制御部１０６のＯＲゲート部１２２がスタンドアロンモード信号１１６（システムがスタンドアロンモード、すなわち、ｓｔａｎｄａｌｏｎｅ ｍｏｄｅにあることを表し、すなわち、独立動作モード信号）を受信した場合で且つ入力電圧検出部１１４が入力電圧１１２を検出した場合、スイッチ制御部１０６はスイッチ部１０８をオンにする。

図４は、本発明の電子装置の第一実施形態の構成の一部を示すブロック図である。電子装置３０は、電力網電圧検出部３０２、コンバータ制御部３０４、ＤＣ−ＤＣ変換部３０６及びＤＣ−ＡＣ変換部３２８を含む。ＤＣ−ＤＣ変換部３０６は、パルス幅変調信号コントローラ３０８、トランジスタスイッチ３１０、インダクタ３２４、第一ダイオード３１４及びコンデンサ３２６を含む。ＤＣ−ＤＣ変換部３０６は、例えば、昇圧コンバータ（Ｂｏｏｓｔ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）であってもよいが、これに限定されない。

電力網電圧検出部３０２は、電力網４０に電気的に接続される。コンバータ制御部３０４は、電力網電圧検出部３０２に電気的に接続される。ＤＣ−ＤＣ変換部３０６は、コンバータ制御部３０４及びスマートスイッチボックス１０に電気的に接続される。ＤＣ−ＡＣ変換部３２８は、ＤＣ−ＤＣ変換部３０６、電力網電圧検出部３０２及び電力網４０に電気的に接続される。パルス幅変調信号コントローラ３０８は、コンバータ制御部３０４に電気的に接続される。トランジスタスイッチ３１０は、パルス幅変調信号コントローラ３０８に電気的に接続される。インダクタ３２４は、トランジスタスイッチ３１０及びスマートスイッチボックス１０に電気的に接続される。第一ダイオード３１４は、トランジスタスイッチ３１０及びインダクタ３２４に電気的に接続される。コンデンサ３２６は、第一ダイオード３１４に電気的に接続される。

電力網電圧検出部３０２は、電力網４０の電圧を検出していない場合、その旨をコンバータ制御部３０４に知らせる。これにより、コンバータ制御部３０４は、前記トランジスタスイッチ３１０をオンに維持するように前記パルス幅変調信号コントローラ３０８を制御する。こうすることで、スイッチボックス出力端１０２の電圧をゼロ（すなわち、スイッチボックス出力端１０２の電圧が所定の電圧よりも小さい。なお、この所定の電圧が０．１ボルトまたは０．０１ボルトに等しいが、これに限定されない。）に近づけて、スイッチ制御部１０６がスイッチ部１０８をオフにする。

直流電圧発生装置５０が太陽電池パネルの場合、トランジスタスイッチ３１０のデューティサイクル（ｄｕｔｙ ｃｙｃｌｅ）を増やすことでスイッチボックス出力端１０２の電圧をゼロに近づける。こうすることで、スイッチ制御部１０６はスイッチ部１０８をオフにする。太陽電池パネルの電流―電圧特性により、電流の傾きが平坦となり、電流の増加によって太陽電池パネルの出力電圧をゼロに近づける。

図５は、本発明の電子装置の第二実施形態の構成の一部を示すブロック図である。電子装置３０は、補助電源部３１２、第三ダイオード３１４０２、第二ダイオード３１６、ＤＣ−ＤＣ変換部３０６及びＤＣ−ＡＣ変換部３２８を含む。

補助電源部３１２は、電力網４０に電気的に接続される。第三ダイオード３１４０２は、補助電源部３１２及びスマートスイッチボックス１０に電気的に接続される。第二ダイオード３１６は、補助電源部３１２及びスマートスイッチボックス１０に電気的に接続される。ＤＣ−ＤＣ変換部３０６は、第三ダイオード３１４０２、第二ダイオード３１６及びスマートスイッチボックス１０に電気的に接続される。ＤＣ−ＡＣ変換部３２８は、ＤＣ−ＤＣ変換部３０６、補助電源部３１２及び電力網４０に電気的に接続される。補助電源部３１２は、電子装置３０の内部の素子の給電回路として機能し、例えば、ブリッジ整流回路またはフライバックコンバータ（Ｆｌｙｂａｃｋ ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）であってもよいが、これらに限定されない。

補助電源部３１２は、電力網４０の電圧を受けて直流補助電圧を生成する。この直流補助電圧は、電子装置３０の内部の素子の一部（例えば、ＤＣ−ＤＣ変換部３０６及びＤＣ−ＡＣ変換部３２８）に使用される。補助電源部３１２は、第三ダイオード３１４０２及び第二ダイオード３１６を介して直流補助電圧を出力する。出力された直流補助電圧は、出力端電圧検出部１０４によって検出される。この場合、入力電圧検出部１１４が入力電圧１１２を検出すると、スイッチ制御部１０６はスイッチ部１０８をオンにする。

ダイオードのバイアス特性により、スイッチ部１０８がオンになった場合、直流電圧発生装置５０から送られた入力電圧１１２は補助電源部３１２の直流補助電圧に影響を与えることがない。そのため、補助電源部３１２は、電子装置３０の内部の素子に直流補助電圧を継続的に送ることができる。当業者であれば、１つのダイオードのみで入力電圧１１２及び直流補助電圧を分離することができるのを理解されたい。

図６は、本発明の電子装置の第三実施形態の構成の一部を示すブロック図である。本実施形態に係る電子装置３０は、補助電源部３１２、第一遮断制御部３１８、第二遮断制御部３２０、ＤＣ−ＤＣ変換部３０６及びＤＣ−ＡＣ変換部３２８を含む。

補助電源部３１２は、電力網４０に電気的に接続される。第一遮断制御部３１８は、補助電源部３１２及びスマートスイッチボックス１０に電気的に接続される。第二遮断制御部３２０は、補助電源部３１２及びスマートスイッチボックス１０に電気的に接続される。ＤＣ−ＤＣ変換部３０６は、第一遮断制御部３１８、第二遮断制御部３２０及びスマートスイッチボックス１０に電気的に接続される。ＤＣ−ＡＣ変換部３２８は、ＤＣ―ＤＣ変換部３０６、補助電源部３１２及び電力網４０に電気的に接続される。第一遮断制御部３１８は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ，ＩＧＢＴ）またはリレーであってもよいが、これらに限定されない。第二遮断制御部３２０は、例えば、絶縁ゲートバイポーラトランジスタまたはリレーであってもよいが、これらに限定されない。補助電源部３１２は、電子装置３０の内部の素子の給電回路として、例えば、ブリッジ整流回路やフライバックコンバータであってもよいが、これらに限定されない。

補助電源部３１２は、電力網４０の電圧を受けて第一遮断制御部３１８及び第二遮断制御部３２０をオンにすることで、直流補助電圧を出力する。この直流補助電圧は、出力端電圧検出部１０４によって検出される。こうすることで、スマートスイッチボックス１０は、電力網４０からの電圧の存在を知ることができる。この場合、入力電圧検出部１１４が入力電圧１１２を検出すると、スイッチ制御部１０６はスイッチ部１０８をオンにする。本実施形態において、スイッチ制御部１０６がスイッチ部１０８をオンにする前に、補助電源部３１２が内部の素子に給電するために、補助電源部３１２の出力電圧に影響を与えないよう第一遮断制御部３１８及び第二遮断制御部３２０を遮断することになる。

図７は、本発明の電子装置の第四実施形態の構成の一部を示すブロック図である。電子装置３０は、ＡＣ−ＤＣ変換部３２２、ＤＣ−ＤＣ変換部３０６及びＤＣ−ＡＣ変換部３２８を含む。

ＡＣ−ＤＣ変換部３２２は、スマートスイッチボックス１０及び電力網４０に電気的に接続される。ＤＣ―ＤＣ変換部３０６は、スマートスイッチボックス１０及びＡＣ−ＤＣ変換部３２２に電気的に接続される。ＤＣ−ＡＣ変換部３２８は、ＤＣ−ＤＣ変換部３０６、ＡＣ−ＤＣ変換部３２２及び電力網４０に電気的に接続される。本実施形態において、ＡＣ―ＤＣ変換部３２２は、独立した電源コンバータであって、電力網４０の交流電圧を直流電圧に変換する。

ＡＣ−ＤＣ変換部３２２は、電力網４０の電圧を受けて直流電圧を生成する。この直流電圧は、出力端電圧検出部１０４によって検出される。その際、電源線１２４には、直流電圧が存在する。こうすることで、スマートスイッチボックス１０は、電力網４０からの電圧の存在を知ることができる。この場合、入力電圧検出部１１４が入力電圧１１２を検出すると、スイッチ制御部１０６はスイッチ部１０８をオンにする。

以上のことにより、本発明はスタンドアロンモードにあるか否かを考慮しない場合、以下の２つの状態に分けられる。
（１）スイッチ部１０８がオフである場合：出力端電圧検出部１０４がスイッチボックス出力端１０２の電圧を検出する。その際、スイッチ部１０８がオフであるため、スイッチボックス出力端１０２の電圧は、図５乃至図７に示す電子装置３０よって生成される。図５乃至図７に示される形態では、電力網４０の電圧が正常であることをスマートスイッチボックス１０に知らせるために１つの電圧を生成する。
（２）スイッチ部１０８がオンである場合：電力網４０に異常があると、スイッチ部１０８を遮断しなければならず、すなわち、スイッチ部１０８をオフにする。その際、スイッチボックス出力端１０２には、入力電圧１１２を有する。トランジスタスイッチ３１０をオンにしてスイッチボックス出力端１０２を短絡させることで、出力端電圧検出部１０４はスイッチボックス出力端１０２の短絡を検出して、スイッチ部１０８をオフにするようにスイッチ制御部１０６にスイッチボックス出力端１０２が短絡した旨を知らせることができる。

また、図５に示す電子装置３０の場合には、第三ダイオード３１４０２及び第二ダイオード３１６を電子装置３０から取り外すと、電子装置３０の残りの素子によりインバータが構成される。換言すれば、スマートスイッチボックス１０と電子装置３０との間に通信回路を別途設置しなくても、スマートスイッチボックス１０は、（補助電源部３１２、第三ダイオード３１４０２及び第二ダイオード３１６によって）電力網４０の電圧を間接的に検出することができる。

また、図６に示す電子装置３０の場合には、第一遮断制御部３１８及び第二遮断制御部３２０を電子装置３０から取り外すと、電子装置３０の残りの素子によりインバータが構成される。換言すれば、スマートスイッチボックス１０と電子装置３０との間に通信回路を別途設置しなくても、スマートスイッチボックス１０は、（補助電源部３１２、第一遮断制御部３１８及び第二遮断制御部３２０によって）電力網４０の電圧を間接的に検出することができる。

また、図７に示す電子装置３０の場合には、ＡＣ−ＤＣ変換部３２２を電子装置３０から取り外すと、電子装置３０の残りの素子によりインバータが構成される。換言すれば、スマートスイッチボックス１０と電子装置３０との間に通信回路を別途設置しなくても、スマートスイッチボックス１０は、（ＡＣ−ＤＣ変換部３２２によって）電力網４０の電圧を間接的に検出することができる。

図８は、本発明の別の実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。図８に示される構成要素は図１乃至図７に示される構成要素と類似するため、詳細な説明を省略する。また、システムはスタンドアロンモードにある場合（すなわち、上記のスタンドアロンモード信号１１６を受信した場合）、電力網４０からの交流電圧を受けなくても、直流電圧発生装置５０からの直流電圧があれば、負荷装置６０に正常に給電することができる。

図９は、本発明の他の実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。図９に示される構成要素は図１乃至図８に示される構成要素と類似するため、詳細な説明を省略する。図９に示すように、スマートスイッチボックス１０と電子装置３０との位置を逆にすることも可能である。すなわち、スマートスイッチボックス１０は、交流端子をスマートに制御するように交流端子に適用されてもよい。その技術内容の詳細は、上記の内容と類似するため、説明を省略する。なお、本発明は、直流端子及び交流端子に同時に適用されてもよい。その技術内容の詳細は、上記の内容と類似するため、説明を省略する。

図１０は、本発明のもう一つの実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。図１０に示される構成要素は図１乃至図９に示される構成要素と類似するため、詳細な説明を省略する。図１０に示すように、スマートスイッチシステム２０は、スマートスイッチボックス１０に電気的に接続される強制遮断部７０をさらに含む。強制遮断部７０は、スマートスイッチボックス１０を強制的に遮断するものであり、例えば、押しボタンであってもよいが、これに限定されない。強制遮断部７０により、直流電圧発生装置５０は電子装置３０に入力電圧１１２を送ることができなくなる。

図１１は、本発明の他のもう一つの実施形態に係るスマートスイッチシステムを示すブロック図である。図１１に示される構成要素は図１乃至図１０に示される構成要素と類似するため、詳細な説明を省略する。図１１に示すように、スマートスイッチボックス１０は、高周波信号受信部８０４をさらに含む。電子装置３０は、高周波信号生成部８０６をさらに含む。高周波信号受信部８０４は、周波数領域解析部８１０を含む。高周波信号生成部８０６は、セルフテスト回路８１２（ｓｅｌｆ−ｔｅｓｔ ｃｉｒｃｕｉｔ）を含む。

高周波信号受信部８０４は、図２に示される出力端電圧検出部１０４及びスイッチ部１０８に電気的に接続される。高周波信号生成部８０６は、高周波信号受信部８０４に電気的に接続される。セルフテスト回路８１２は、例えば、アーク検出回路であってもよいが、これに限定されない。アークが発生した場合、セルフテスト回路８１２は高周波信号を送信してスイッチ部１０８をオフにさせる。

電子装置３０は、電力網４０に電圧があるか否かを判断する。電子装置３０は、電力網４０に電圧があると判断すると、高周波信号生成部８０６によって高周波信号を生成して高周波信号受信部８０４に送信する。高周波信号受信部８０４は高周波信号を受信した後、スマートスイッチボックス１０の論理判断回路（図３に示す）にコマンドを送信する。すなわち、図２に示す出力端電圧検出部１０４は、スイッチボックス出力端１０２の電圧を検出してスイッチ制御部１０６に知らせる。

図１２は、本発明に係るスイッチボックスの制御方法を示すフローチャートである。このスイッチボックスの制御方法は、スイッチボックス、電子装置及び電力網に適用される。スイッチボックスは、スイッチボックス出力端、出力端電圧検出部、スイッチ制御部、スイッチ部、スイッチボックス入力端及び入力電圧検出部を含む。スイッチボックスの制御方法は、以下のステップを含む。

ステップＳ０２では、出力端電圧検出部がスイッチボックス出力端の電圧を検出してスイッチ制御部に知らせる。

ステップＳ０４では、スイッチボックス出力端の電圧に応じて、スイッチ制御部は、スイッチ部をオンまたはオフにする。

ステップＳ０６では、スイッチ制御部がスイッチ部をオンにした場合、直流電圧発生装置から送られた入力電圧を、スイッチボックス入力端及びスイッチ部を通じてスイッチボックス出力端に送る。

入力電圧検出部は、入力電圧を検出してスイッチ制御部に知らせる。入力電圧検出部が入力電圧を検出していない場合、スイッチ制御部はスイッチ部をオフにする。電子装置は、電力網の電圧を検出した場合に電圧を生成する。出力端電圧検出部は、電子装置によって生成された電圧を検出する。出力端電圧検出部が電子装置によって生成された電圧を検出した場合で且つ入力電圧検出部が入力電圧を検出した場合、スイッチ制御部はスイッチ部をオンにする。スイッチ制御部がスタンドアロンモード信号を受信するとともに入力電圧検出部が入力電圧を検出した場合、スイッチ制御部はスイッチ部をオンにする。

本発明によれば、スイッチボックスと電子装置との間に信号線が不要になる。

本発明の好適な実施形態を前述の通り開示したが、これらは決して本発明を限定するものではない。本発明の明細書および図面による各種の変動および修正は、本発明の保護を求める範囲内に属するものである。およそ本発明の特許請求の範囲における技術的思想およびその類似の変化の実施例に合うものは、いずれも本発明の範疇に含まれるものであって、当業者が本発明の範囲内で容易に想到し得る変化または付加はいずれも本願の特許請求の範囲に含まれるものである。上記をまとめるに、本発明が産業上の利用可能性、新規性および進歩性を備えており、しかも本発明の構造は同類の製品に見られず、公開使用もされていないことから、特許発明の要件を完全に満たすため、ここに特許法に基づき特許出願をするものである。

１０ スマートスイッチボックス
２０ スマートスイッチシステム
３０ 電子装置
４０ 電力網
５０ 直流電圧発生装置
６０ 負荷装置
７０ 強制遮断部
１０２ スイッチボックス出力端
１０４ 出力端電圧検出部
１０６ スイッチ制御部
１０８ スイッチ部
１１０ スイッチボックス入力端
１１２ 入力電圧
１１４ 入力電圧検出部
１１６ スタンドアロンモード信号
１２０ ＡＮＤゲート部
１２２ ＯＲゲート部
１２４ 電源線
１２６ 駆動電圧供給部
３０２ 電力網電圧検出部
３０４ コンバータ制御部
３０６ ＤＣ−ＤＣ変換部
３０８ パルス幅変調信号コントローラ
３１０ トランジスタスイッチ
３１２ 補助電源部
３１４ 第一ダイオード
３１４０２ 第三ダイオード
３１６ 第二ダイオード
３１８ 第一遮断制御部
３２０ 第二遮断制御部
３２２ ＡＣ−ＤＣ変換部
３２４ インダクタ
３２６ コンデンサ
３２８ ＤＣ−ＡＣ変換部
８０４ 高周波信号受信部
８０６ 高周波信号生成部
８１０ 周波数領域解析部
８１２ セルフテスト回路

Claims (20)

1. 直流電圧発生装置（５０）に電気的に接続されるスマートスイッチシステム（２０）であって、
   スマートスイッチボックス（１０）を含み、
   前記スマートスイッチボックス（１０）は、
   スイッチボックス出力端（１０２）と、
   前記スイッチボックス出力端（１０２）に電気的に接続される出力端電圧検出部（１０４）と、
   前記出力端電圧検出部（１０４）に電気的に接続されるスイッチ制御部（１０６）と、
   前記スイッチボックス出力端（１０２）、前記出力端電圧検出部（１０４）及び前記スイッチ制御部（１０６）に電気的に接続されるスイッチ部（１０８）と、
   前記スイッチ部（１０８）に電気的に接続されるスイッチボックス入力端（１１０）と、を含み、
   前記出力端電圧検出部（１０４）は、前記スイッチボックス出力端（１０２）の電圧を検出して前記スイッチ制御部（１０６）に知らせ、
   前記スイッチ制御部（１０６）は、前記スイッチボックス出力端（１０２）の前記電圧に応じて、前記スイッチ部（１０８）をオンまたはオフにし、
   前記スイッチ制御部（１０６）が前記スイッチ部（１０８）をオンにした場合、前記直流電圧発生装置（５０）から送られた入力電圧（１１２）は、前記スイッチボックス入力端（１１０）及び前記スイッチ部（１０８）を通じて前記スイッチボックス出力端（１０２）に送られることを特徴とするスマートスイッチシステム（２０）。
2. 前記スマートスイッチボックス（１０）は、
   前記スイッチ制御部（１０６）、前記スイッチボックス入力端（１１０）及び前記スイッチ部（１０８）に電気的に接続される入力電圧検出部（１１４）をさらに含み、
   前記入力電圧検出部（１１４）は、前記入力電圧（１１２）を検出して前記スイッチ制御部（１０６）に知らせることを特徴とする請求項１に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
3. 前記スイッチ制御部（１０６）は、
   前記スイッチ部（１０８）及び前記入力電圧検出部（１１４）に電気的に接続されるＡＮＤゲート部（１２０）をさらに含むことを特徴とする請求項２に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
4. 前記スイッチ制御部（１０６）は、
   前記ＡＮＤゲート部（１２０）及び前記出力端電圧検出部（１０４）に電気的に接続されるＯＲゲート部（１２２）をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
5. 電力網（４０）に電気的に接続され、
   前記スマートスイッチボックス（１０）及び前記電力網（４０）に電気的に接続される電子装置（３０）をさらに含むことを特徴とする請求項４に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
6. 前記電子装置（３０）は、
   前記電力網（４０）に電気的に接続される電力網電圧検出部（３０２）を含むことを特徴とする請求項５に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
7. 前記電子装置（３０）は、
   前記電力網電圧検出部（３０２）に電気的に接続されるコンバータ制御部（３０４）をさらに含むことを特徴とする請求項６に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
8. 前記電子装置（３０）は、
   前記コンバータ制御部（３０４）及び前記スマートスイッチボックス（１０）に電気的に接続されるＤＣ−ＤＣ変換部（３０６）をさらに含むことを特徴とする請求項７に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
9. 前記ＤＣ−ＤＣ変換部（３０６）は、
   前記コンバータ制御部（３０４）に電気的に接続されるパルス幅変調信号コントローラ（３０８）を含むことを特徴とする請求項８に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
10. 前記ＤＣ−ＤＣ変換部（３０６）は、前記パルス幅変調信号コントローラ（３０８）に電気的に接続されるトランジスタスイッチ（３１０）をさらに含み、
    前記電力網電圧検出部（３０２）が前記電力網(４０)の電圧を検出していない場合にその旨を前記コンバータ制御部（３０４）に知らせることで、前記コンバータ制御部（３０４）は、前記トランジスタスイッチ（３１０）がオンに維持されるように前記パルス幅変調信号コントローラ（３０８）を制御して、前記スイッチボックス出力端（１０２）の前記電圧をゼロに近づけ、前記スイッチ制御部（１０６）は、前記スイッチ部（１０８）をオフにすることを特徴とする請求項９に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
11. 前記電子装置（３０）は、
    前記電力網（４０）に電気的に接続される補助電源部（３１２）と、
    前記補助電源部（３１２）及び前記スマートスイッチボックス（１０）に電気的に接続されるダイオードと、を含み、
    前記補助電源部（３１２）は、前記電力網（４０）の電圧を受けて直流補助電圧を生成するとともに、前記ダイオードを介して前記直流補助電圧を出力し、
    前記出力端電圧検出部（１０４）が前記直流補助電圧を検出した場合で且つ前記入力電圧検出部（１１４）が前記入力電圧（１１２）を検出した場合、前記スイッチ制御部（１０６）は、前記スイッチ部（１０８）をオンにすることを特徴とする請求項５に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
12. 前記電子装置（３０）は、
    前記電力網（４０）に電気的に接続される補助電源部（３１２）と、
    前記補助電源部（３１２）及び前記スマートスイッチボックス（１０）に電気的に接続される第一遮断制御部（３１８）と、
    前記補助電源部（３１２）及び前記スマートスイッチボックス（１０）に電気的に接続される第二遮断制御部（３２０）と、を含み、
    前記補助電源部（３１２）は、前記電力網（４０）の電圧を受けて前記第一遮断制御部（３１８）及び前記第二遮断制御部（３２０）をオンにすることで直流補助電圧を出力し、
    前記出力端電圧検出部（１０４）が前記直流補助電圧を検出した場合で且つ前記入力電圧検出部（１１４）が前記入力電圧（１１２）を検出した場合、前記スイッチ制御部（１０６）は、前記スイッチ部（１０８）をオンにすることを特徴とする請求項５に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
13. 前記電子装置（３０）は、前記スマートスイッチボックス（１０）及び前記電力網（４０）に電気的に接続されるＡＣ−ＤＣ変換部（３２２）を含み、
    前記ＡＣ−ＤＣ変換部（３２２）は、前記電力網（４０）の電圧を受けて直流電圧を生成し、
    前記出力端電圧検出部（１０４）が前記直流電圧を検出した場合で且つ前記入力電圧検出部（１１４）が前記入力電圧（１１２）を検出した場合、前記スイッチ制御部（１０６）は、前記スイッチ部（１０８）をオンにすることを特徴とする請求項５に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
14. 前記スイッチ制御部（１０６）がスタンドアロンモード信号（１１６）を受信した場合で且つ前記入力電圧検出部（１１４）が前記入力電圧（１１２）を検出した場合、前記スイッチ制御部（１０６）は、前記スイッチ部（１０８）をオンにすることを特徴とする請求項４に記載のスマートスイッチシステム（２０）。
15. スイッチボックス出力端（１０２）と、出力端電圧検出部（１０４）と、スイッチ制御部（１０６）と、スイッチ部（１０８）と、スイッチボックス入力端（１１０）とを含むスイッチボックスに適用するスイッチボックスの制御方法であって、
    前記出力端電圧検出部（１０４）が前記スイッチボックス出力端（１０２）の電圧を検出して前記スイッチ制御部（１０６）に知らせるステップと、
    前記スイッチボックス出力端（１０２）の前記電圧に応じて、前記スイッチ制御部（１０６）が前記スイッチ部（１０８）をオンまたはオフにするステップと、
    前記スイッチ制御部（１０６）が前記スイッチ部（１０８）をオフにした場合、直流電圧発生装置（５０）から送られた入力電圧（１１２）を、前記スイッチボックス入力端（１１０）及び前記スイッチ部（１０８）を通じて前記スイッチボックス出力端（１０２）に送るステップと、を含むことを特徴とするスイッチボックスの制御方法。
16. 前記スイッチボックスは、前記入力電圧（１１２）を検出して前記スイッチ制御部（１０６）に知らせるための入力電圧検出部（１１４）をさらに含むことを特徴とする請求項１５に記載のスイッチボックスの制御方法。
17. 前記入力電圧検出部（１１４）が前記入力電圧（１１２）を検出していない場合、前記スイッチ制御部（１０６）は、前記スイッチ部（１０８）をオフにすることを特徴とする請求項１６に記載のスイッチボックスの制御方法。
18. 電子装置（３０）及び電力網（４０）に適用され、
    前記電子装置（３０）は、電力網（４０）の電圧を検出した場合に電圧を生成し、
    前記出力端電圧検出部（１０４）は、前記電子装置（３０）によって生成された電圧を検出することを特徴とする請求項１６に記載のスイッチボックスの制御方法。
19. 前記出力端電圧検出部（１０４）が前記電子装置（３０）によって生成された前記電圧を検出した場合で且つ前記入力電圧検出部（１１４）が前記入力電圧（１１２）を検出した場合、前記スイッチ制御部（１０６）は、前記スイッチ部（１０８）をオンにすることを特徴とする請求項１８に記載のスイッチボックスの制御方法。
20. 前記スイッチ制御部（１０６）がスタンドアロンモード信号（１１６）を受信した場合で且つ前記入力電圧検出部（１１４）が前記入力電圧（１１２）を検出した場合、前記スイッチ制御部（１０６）は、前記スイッチ部（１０８）をオンにすることを特徴とする請求項１８に記載のスイッチボックスの制御方法。