JP2011150663A - 電力管理装置、及び表示方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】管理対象となる個々の電子機器に対して認証処理を行う認証処理部と、前記電子機器から電力消費量の情報を取得する消費量取得部と、前記認証処理部による認証状態又は認証結果を前記消費量取得部により取得された電力消費量の情報と共に表示する情報表示部と、を備える、電力管理装置が提供される。
【選択図】図13
Description
ここで、以下に記載する本発明の実施形態に関する説明の流れについて簡単に述べる。まず、図1〜図6を参照しながら、電力管理システムの全体像について説明する。次いで、図6〜図9を参照しながら、電力管理装置11の構成について説明する。図10〜図17を参照しながら、表示部116の表示内容・表示方法について説明する。次いで、図18〜図22を参照しながら、消費電力パターンの秘匿方法について説明する。
1:電力管理システムの全体像
1−1:全体構成(図1)
1−2:管理対象ブロック12の構成(図2〜図4)
1−3:外部サーバ3の構成(図5、図6)
2:電力管理装置11の構成(図6〜図9)
2−1:機能の概要
2−2:機能の詳細
3:表示部116の表示内容・表示方法(図10〜図17)
3−1:システム構成等の表示
3−2:消費電力量等の表示
4:消費電力パターンの秘匿方法(図18〜図22)
4−1:平均化
4−2:複雑化
4−3:パターン化
5:端子拡張装置127の構成(図23〜図38)
5−1:機能
5−2:動作
5−2−1:待機モードの動作
5−2−2:通常モードの動作
5−2−3:遮断モードの動作
5−2−4:異常時モードの動作
5−2−5:認証時の動作
6:機器の認証・登録1(図39〜図45)
6−1:情報管理部112の機能構成
6−2:制御化機器125等の機能構成
6−3:認証・登録時の動作
7:機器の認証・登録2(図46〜図51)
7−1:制御化機器125等の機能構成
7−2:製造者サーバ36の機能構成
7−3:認証・登録時の動作
7−4:課金方法
8:電力管理装置11のハードウェア構成例(図52)
9:まとめ
まず、本実施形態に係る電力管理システムの全体像について説明する。
図1は、本実施形態に係る電力管理システムの全体像を示している。
ここで、図2〜図4を参照しながら、管理対象ブロック12の構成について、より詳細に説明する。図2は、管理対象ブロック12の構成を示している。また、図3は、管理対象ブロック12の内部における通信網の構成を示している。そして、図4は、電力管理装置11と情報をやり取りする主な構成要素の具体的な構成を示している。
分電装置121には、電力供給者システム5、電力取引システム7、或いは、他の局所電力管理システム1から供給された電力(以下、外部電力)が入力される。図2の例では、分電装置121にACの外部電力を入力することが想定されているが、DCの外部電力が入力されるような構成にしてもよい。但し、説明の都合上、以下ではACの外部電力が分電装置121に入力されるものとする。分電装置121に入力された外部電力は、AC/DC変換器122によりACからDCへと変換され、制御化端子123、又は蓄電装置128に入力される。なお、分電装置121からACが直接入力される制御化端子123が設けられていてよい。この場合、ACで駆動する制御化機器125等を利用することが可能になる。
管理対象ブロック12において、分電装置121を介して制御化端子123や蓄電装置128に流れる電力は、電力管理装置11により管理される。例えば、電力管理装置11は、分電装置121を制御して制御化端子123へと電力を供給したり、制御化端子123に対する電力の供給を停止したりする。
ここで、制御化端子123、電動移動体124、制御化機器125、非制御化機器126、端子拡張装置127の機能について簡単に整理する。
まず、制御化端子123の機能について整理する。制御化端子123は、電動移動体124、制御化機器125、非制御化機器126、端子拡張装置127の電源プラグを接続するための端子を有する。そして、制御化端子123は、分電装置121を介して供給された電力を端子に接続された電動移動体124、制御化機器125、非制御化機器126、端子拡張装置127に供給する機能を有する。つまり、制御化端子123は、給電端子としての機能を有する。
次に、電動移動体124の機能について整理する。電動移動体124は、電力を蓄えるバッテリを有する。また、電動移動体124は、バッテリから放電される電力を利用して駆動する駆動機構を有する。電動移動体124が電気自動車又はプラグインハイブリッド車両の場合、この駆動機構には、例えば、モータ、ギア、シャフト、ホイール、タイヤ等が含まれる。その他の電動移動体124の駆動機構には、少なくともモータが含まれる。また、電動移動体124は、バッテリを充電する際に利用する電源プラグを有する。この電源プラグを制御化端子123に接続することにより電力の供給を受けることができる。但し、制御化端子123が電磁誘導を利用して電力を供給する方式の場合、電動移動体124には、磁場を受けて誘導起電力を発生させるためのコイルが搭載される。
次に、制御化機器125の機能について整理する。制御化機器125は、電力管理装置11による認証を受けるために必要な各種の機能を有する。例えば、制御化機器125は、電力管理装置11と情報をやり取りするための通信機能を有する。この通信機能は、電力線や信号線による有線通信、或いは、無線通信の通信モジュールを制御化機器125に設けることにより実現される。また、制御化機器125は、認証の際に必要な演算を実行するための演算機能を有する。さらに、制御化機器125は、認証に必要な鍵情報や機器ID等の識別情報を保持している。これらの機能及び情報を利用し、制御化機器125は、電力管理装置11による認証を受けることができる。なお、認証の種類は、共通鍵を利用した相互認証でもよいし、秘密鍵と公開鍵のペアを利用した公開鍵認証でもよい。
次に、非制御化機器126及び端子拡張装置127の機能について整理する。非制御化機器126は、上記の制御化端子123、電動移動体124、制御化機器125とは異なり、電力管理装置11による認証を受けるために必要な機能を有していない。つまり、非制御化機器126は、現行の家電製品や映像機器等である。このように認証を通らない非制御化機器126は、電力管理装置11による電力管理を受けることができず、場合によっては電力の供給を受けることができない。そのため、局所電力管理システム1において非制御化機器126を利用できるようにするには、認証を代行する手段が必要になる。
ここで、図3を参照しながら、局所電力管理システム1の内部における電力管理装置11、制御化端子123、電動移動体124、制御化機器125、端子拡張装置127等の通信機能について説明する。図3に示すように、局所電力管理システム1においては、例えば、近距離無線通信、無線LAN、電力線通信等が利用される。例えば、ZigBeeは、近距離無線通信の一例である。また、PLCは、電力線通信の一例である。
ここで、図4を参照しながら、局所電力管理システム1の一部構成要素について、その具体例を紹介する。図4に示すように、電力管理装置11と情報をやり取りする可能性のある構成要素としては、例えば、電動移動体124、制御化機器125(スマート機器)、非制御化機器126(レガシー機器)、蓄電装置128、第1発電装置129、第2発電装置130等がある。
次に、図5を参照しながら、外部サーバ3の構成について説明する。図5に示すように、外部サーバ3としては、例えば、サービス提供サーバ31、課金サーバ32、システム管理サーバ33、解析サーバ34、認証局サーバ35、製造者サーバ36、地図DBサーバ37等が利用される。
ここまで、本実施形態に係る電力管理システムの全体像について説明してきた。以下では、図7〜図9を参照しながら、この電力管理システムにおける電力管理を主に担う電力管理装置11の構成について説明する。
まず、図7を参照しながら、電力管理装置11の全体的な機能構成について説明する。図7に示すように、電力管理装置11は、局所通信部111、情報管理部112、記憶部113、広域通信部114、制御部115、表示部116、及び入力部117を有する。
以下、図8、図9を参照しながら、情報管理部112の機能構成について、より詳細に説明する。図8は、情報管理部112の詳細な機能構成を示している。図9は、情報管理部112の各構成要素が持つ主な機能を示している。
図9に示すように、機器管理部1121は、局所電力管理システム1内にある機器や装置等を管理する手段である。例えば、機器管理部1121は、制御化端子123、電動移動体124、制御化機器125、端子拡張装置127等について、登録、認証、機器IDの管理、動作設定やサービス設定の管理、動作状況や使用状況の把握、環境情報の収集等を行う。なお、環境情報の収集は、管理対象ブロック12内に設置された環境センサ131を利用して実施する。但し、環境情報とは、温度、湿度、天候、風向き、風速、地形、地域、天気予報等に関する情報及びその解析により得られる情報である。
図9に示すように、電力取引部1122は、電力市場における市場取引データや個別取引データの取得、取引を実行するタイミングの制御、取引の実行、売買ログの管理等を行う。なお、市場取引データとは、電力取引市場における取引価格や取引条件に関する情報である。また、個別取引データとは、電力供給者や近隣の電力需要者等との間で個別に電力取引を行う際に決められた取引価格や取引条件に関する情報である。そして、取引を実行するタイミングの制御とは、例えば、買電価格が所定値より低くなったタイミングで所定数量の買い注文を出したり、売電価格が所定値より高くなったタイミングで所定数量売り注文を出したりする自動制御のことである。
図9に示すように、情報分析部1123は、発電データの分析、蓄電データの分析、生活パターンの学習、電力消費データの分析を行う。さらに、情報分析部1123は、これらの分析に基づいて電力消費パターンの予測、蓄電パターンの予測、放電パターンの予測、発電パターンの予測を行う。なお、情報分析部1123による分析や学習は、例えば、局所電力管理システム1内にある第1発電装置129、第2発電装置130における発電量の時系列データ、蓄電装置128における充放電量又は蓄電量の時系列データ、電力供給者システム5から供給される電力量の時系列データを利用して行われる。
図9に示すように、表示情報生成部1124は、局所電力管理システム1内にある機器や装置等に関する情報、電力に関する情報、環境に関する情報、電力取引に関する情報、情報分析部1123による分析結果や予測結果に関する情報等について、形式を整えて表示部116に表示するための表示情報を生成する。例えば、表示情報生成部1124は、電力量を示す情報をグラフ形式で表示するための表示情報を生成したり、市場データを表形式で表示するための表示情報を生成したりする。また、表示情報生成部1124は、各種情報の表示や情報の入力に用いるグラフィカルユーザインターフェース(GUI)を生成する。これら表示情報生成部1124により生成された表示情報は、表示部116に表示される。
図9に示すように、システム管理部1125は、電力管理装置11の基本的な動作を制御するためのプログラムであるファームウェアのバージョン管理、アップデート、アクセス制限、ウィルス対策等を行う。また、局所電力管理システム1内に電力管理装置11が複数設置される場合、システム管理部1125は、他の電力管理装置11と情報のやり取りを行い、複数の電力管理装置11が協調動作するための制御を行う。例えば、システム管理部1125は、各電力管理装置11の属性(機器や装置等に対する制御処理の優先度等)を管理する。また、システム管理部1125は、協調動作への参加や協調動作からの脱退に関する各電力管理装置11の状態制御を行う。
ここで、図10〜図17を参照しながら、表示部116に表示される表示内容及び表示方法について説明する。上記の通り、電力管理装置11は、局所電力管理システム1の内外にあるシステム、サーバ、機器等に関する様々な情報を管理する。そのため、電力管理装置11に設けられた表示部116に情報を表示する際、ユーザが必要な情報を素早く確実に把握できるようにする表示方法が求められる。そこで、ここでは局所電力管理システム1の内部に設けられた機器等の構成や状態をユーザが容易に把握できるようにする表示方法、及び電力消費量をユーザが容易に把握できるようにする表示方法を提案する。
まず、図10〜図13を参照しながら、局所電力管理システム1の内部に設けられた機器等の構成や状態をユーザが容易に把握できるようにする表示方法について説明する。
次に、図14〜図17を参照しながら、局所電力管理システム1の内部に設けられた機器等における電力消費量をユーザが容易に把握できるようにする表示方法について説明する。なお、ここでは消費電力量と共に認証状態を表示する表示構成についても説明する。
ここで、図18〜図22を参照しながら、消費電力パターンの秘匿方法について説明する。
例えば、図20に示すように、消費電力量が一定値となるように、蓄電装置128の充放電制御を行う方法が考えられる。消費電力量を一定値にする場合、消費電力量が一定値よりも少ない場合に蓄電装置128の蓄電量を増やし、消費電力量が一定値よりも多い場合に蓄電装置128の放電量を増やせばよい。このような制御は、電力管理装置11により行われる。また、蓄電装置128の充放電制御だけでなく、電力需要者間における電力のやり取りや電動移動体124等のバッテリを利用した充放電制御を利用してもよい。このように、消費電力量が一定値になることで、生活パターンに起因して消費電力パターンに現れる特徴を無くすことができる。その結果、消費電力パターンを悪用した不法行為にユーザが巻き込まれる危険性を無くすことができる。
なお、消費電力パターンと生活パターンを乖離させるだけであれば、必ずしも消費電力量を一定値にせずともよい。消費電力量を一定値にするには、電力の消費ピークを吸収できるだけの十分な容量を持った蓄電装置128が必要になる。しかしながら、このような大容量の蓄電装置128は高価であり、消費電力パターンを秘匿化する目的で一般家庭に配置するのは現実的ではない。そのため、より少ない容量の蓄電装置128を利用して消費電力パターンと生活パターンを乖離させる方法が望ましい。そうした方法の一例として、図21に示すように、消費電力パターンを複雑化する方法が考えられる。
また、図22に示すように、近隣地域の平均パターンにほぼ一致するように、消費電力パターンを制御する方法も考えられる。近隣地域の平均パターンは、人間の生活パターンを基準に得られるものである。そのため、特定ユーザの消費電力パターンを近隣地域の平均パターンに一致させるために行うべき電力の制御量はそれほど大きくならずに済む。そのため、消費電力量を一定値に制御する場合に比べ、少ない容量の蓄電装置128を利用して特定ユーザの生活パターンを秘匿することが可能になる。このような消費電力量の制御を行う場合、近隣地域の電力管理装置11間で互いに電力情報のやり取りが行われる。また、情報分析部1123の機能又は解析サーバ34の機能を利用して近隣地位の平均パターンが算出される。その上で、充電装置128の充放電制御が実施される。
ここで、図23〜図38を参照しながら、端子拡張装置127の構成について説明する。図23は、端子拡張装置127の機能構成を示している。また、図24〜図38は、端子拡張装置127の動作フローを示している。
まず、図23を参照しながら、端子拡張装置127の機能構成について説明する。先に述べた通り、端子拡張装置127は、非制御化機器126の認証を代行する役割を担う。また、端子拡張装置127は、制御化端子123に接続可能な機器や装置等の台数を増やす役割を担う。そのため、端子拡張装置127は、次のような機能構成を有する。図23に示すように、端子拡張装置127は、給電端子1271、挿抜センサ1272、給電制御部1273、接続検知部1274、局所通信部1275、電流上限値設定部1276、登録・認証部1277、モード管理部1278、及び環境センサ1279を有する。
次に、図24〜図38を参照しながら、端子拡張装置127の動作フローについて説明する。ここでは、端子拡張装置127による機器等の登録・認証や、各動作モードにおける端子拡張装置127の動作について、より詳細に説明する。
まず、図24を参照しながら、待機モードにおける端子拡張装置127の動作フローについて説明する。図24は、待機モードにおける端子拡張装置127の動作フローを示している。
次に、図25を参照しながら、通常モードにおける端子拡張装置127の動作フローについて説明する。図25は、通常モードにおける端子拡張装置127の動作フローを示している。
なお、通常モードの動作フローは、図26、図27に示すような動作フローに変形することができる。以下、この変形例について説明する。
次に、図28を参照しながら、遮断モードにおける端子拡張装置127の動作フローについて説明する。図28は、遮断モードにおける端子拡張装置127の動作フローを示している。
次に、図29を参照しながら、異常時モードにおける端子拡張装置127の動作フローについて説明する。図29は、異常時モードにおける端子拡張装置127の動作フローを示している。
次に、図30〜図38を参照しながら、次の3つのケースに関する登録・認証に係る機器接続プロトコルについて説明する。
まず、図30〜図32を参照しながら、上記のケース1に係る機器接続プロトコルについて説明する。
次に、図33〜図35を参照しながら、上記のケース2に係る機器接続プロトコルについて説明する。
次に、図36〜図38を参照しながら、上記のケース3に係る機器接続プロトコルについて説明する。
次に、図39〜図45を参照しながら、電力管理装置11による制御化機器125等の認証・登録の処理について説明する。以下で説明する認証・登録の処理は、機器等の不正改造や不正な機器等の接続をより確実に検出できるようにするものである。この認証・登録の処理は、主に、図39に示した電力管理装置11の構成要素、及び図40に示した制御化機器125の構成要素を利用して実施される。
まず、図39を参照しながら、ここで説明する登録・認証に係る情報管理部112の機能構成について簡単に説明する。既に述べた通り、情報管理部112には、機器管理部1121が含まれる。機器管理部1121は、制御化端子123、電動移動体124、制御化機器125、端子拡張装置127等(以下、機器等)の動作を制御する手段である。そのため、機器管理部1211は、局所通信部111を介して機器等と情報をやり取りすることができる。また、機器管理部1121は、広域通信部114を介して広域ネットワーク2に接続されたシステムやサーバ等と情報をやり取りすることができる。さらに、機器管理部1121は、記憶部113に情報を記録したり、記憶部113に記録された情報を読み出したりすることができる。ここで説明する認証・登録の処理は、主に、この機器管理部1121の機能を利用して実施される。
次に、図40を参照しながら、ここで説明する登録・認証に係る制御化機器125の機能構成について簡単に説明する。但し、ここでは説明の都合上、制御化機器125のみを例示するが、制御化端子123、電動移動体124、端子拡張装置127も同様の構成を適用することで、同様の登録・認証処理を実現することが可能である。
情報管理部112及び制御化機器125の構成に関する上記説明を踏まえ、図42〜図45を参照しながら、認証・登録時における情報管理部112及び制御化機器125の動作について説明する。なお、機器等の一例として制御化機器125を挙げるが、制御化端子123、電動移動体124、端子拡張装置127の認証・登録動作も同様である。
まず、図42を参照しながら、制御化機器125が未登録な場合における情報管理部112及び制御化機器125の動作について説明する。
次に、図43を参照しながら、制御化機器125を登録する際の機器管理部1121による登録処理について説明する。
次に、図45を参照しながら、制御化機器125のフィンガープリントが登録済みの場合に行われる認証時の情報管理部112及び制御化機器125の動作について説明する。
次に、図46〜図51を参照しながら、電力管理装置11による制御化機器125等の認証処理について説明する。以下で説明する認証処理は、機器等の不正改造や不正な機器等の接続をより確実に検出できるようにするものである。この認証処理は、主に、図26に示した電力管理装置11の構成要素、図46に示した制御化機器125の構成要素、及び図48に示した製造者サーバ36の構成要素を利用して実施される。
まず、図46を参照しながら、ここで説明する認証に係る制御化機器125の機能構成について簡単に説明する。但し、ここでは説明の都合上、制御化機器125のみを例示するが、制御化端子123、電動移動体124、端子拡張装置127も同様の構成を適用することで、同様の認証処理を実現することが可能である。
次に、図48を参照しながら、製造者サーバ36の機能構成について説明する。以下で説明する認証処理においては、制御化機器125の設計図を保持する機器製造者(製造者サーバ36)の役割も大事である。そのため、製造者サーバ36の機能構成について、ここで詳細に説明する。
次に、図49、図50を参照しながら、認証時の制御化機器125、電力管理装置11、製造者サーバ36、制御化端子123の動作について説明する。
ここで、図51を参照しながら、他ユーザが所有する機器等を自身の管理する局所電力管理システム1内で利用した場合の課金方法について説明する。既に図6を参照しながら簡単に説明した通り、他ユーザの局所電力管理システム1において自身の機器等を利用した場合でも、システム管理サーバ33により機器情報やユーザ情報が収集され、これらの情報を利用して適切な課金処理が実施される。但し、製造者サーバ36も機器ID等を管理しているため、システム管理サーバ33の機能を製造者サーバ36が担当してもよい。
上記の電力管理装置11が有する各構成要素の機能は、例えば、図52に示す情報処理装置のハードウェア構成を用いて実現することが可能である。つまり、当該各構成要素の機能は、コンピュータプログラムを用いて図52に示すハードウェアを制御することにより実現される。なお、このハードウェアの形態は任意であり、例えば、パーソナルコンピュータ、携帯電話、PHS、PDA等の携帯情報端末、ゲーム機、又は種々の情報家電がこれに含まれる。但し、上記のPHSは、Personal Handy−phone Systemの略である。また、上記のPDAは、Personal Digital Assistantの略である。
最後に、本発明の実施形態に係る技術内容について簡単に纏める。
11 電力管理装置
111 局所通信部
112 情報管理部
1121 機器管理部
1122 電力取引部
1123 情報分析部
1124 表示情報生成部
1125 システム管理部
113 記憶部
114 広域通信部
115 制御部
116 表示部
117 入力部
12 管理対象ブロック
121 分電装置
122 AC/DC変換器
123 制御化端子
124 電動移動体
125 制御化機器
1251 局所通信部
1252 制御部
1253 インピーダンス測定回路
1254 切替スイッチ
1255 機器電流計
126 非制御化機器
127 端子拡張装置
1271 給電端子
1272 挿抜センサ
1273 給電制御部
1274 接続検知部
1275 局所通信部
1276 電流上限値設定部
1277 登録・認証部
1278 モード管理部
1279 環境センサ
128 蓄電装置
129 第1発電装置
130 第2発電装置
131 環境センサ
2 広域ネットワーク
3 外部サーバ
31 サービス提供サーバ
32 課金サーバ
33 システム管理サーバ
34 解析サーバ
35 認証局サーバ
36 製造者サーバ
361 広域通信部
362 機器管理部
363 記憶部
364 復号部
365 動作命令生成部
366 電流値シミュレータ
367 電流値比較部
368 課金処理部
37 地図DBサーバ
4 電力情報収集装置
5 電力供給者システム
6 端末装置
7 電力取引システム
Claims (6)
- 管理対象となる個々の電子機器に対して認証処理を行う認証処理部と、
前記電子機器から電力消費量の情報を取得する消費量取得部と、
前記認証処理部による認証状態又は認証結果を前記消費量取得部により取得された電力消費量の情報と共に表示する情報表示部と、
を備える、
電力管理装置。 - 前記電力管理装置が管理する給電端子又は前記個々の電子機器から設置場所の情報を取得する設置場所取得部をさらに備え、
前記情報表示部は、
前記設置場所取得部により取得された設置場所に基づき、同じ設置場所に設置された電子機器の認証状態又は認証結果と電力消費量とをグループ化して表示する、
請求項1に記載の電力管理装置。 - 前記電力管理装置が管理する給電端子に対し、当該給電端子を拡張するための端子拡張装置が接続されている場合、
前記認証処理部は、前記端子拡張装置に対して認証処理を行い、
前記消費量取得部は、前記端子拡張装置から当該端子拡張装置に接続された全ての電子機器又は個々の電子機器の電力消費量の情報を取得し、
前記情報表示部は、前記端子拡張装置の認証状態又は認証結果を上位階層に表示し、前記端子拡張装置に接続された全ての電子機器又は個々の電子機器の電力消費量の情報を下位階層に表示する、
請求項2に記載の電力管理装置。 - 他ユーザの電力管理装置が管理する給電端子に自ユーザの電子機器を接続して利用した場合に、当該自ユーザの電子機器による電力消費量の情報を前記他ユーザの電力管理装置、或いは、前記自ユーザ及び前記他ユーザの電力管理装置を管理する管理サーバから取得する外部消費量取得部をさらに備え、
前記情報表示部は、
前記消費量取得部により取得された電力消費量の情報と共に、前記外部消費量取得部により取得された電力消費量の情報を区別できる形式で表示する、
請求項3に記載の電力管理装置。 - 前記情報表示部が表示する情報を前記電子機器に送信して当該電子機器又は給電端子に表示させる機器表示制御部をさらに備える、
請求項3に記載の電力管理装置。 - 管理対象となる個々の電子機器に対して認証処理を行う認証処理ステップと、
前記電子機器から電力消費量の情報を取得する消費量取得ステップと、
前記認証処理ステップにおける認証状態又は認証結果を前記消費量取得ステップにて取得された電力消費量の情報と共に表示する情報表示ステップと、
を含む、
電力管理情報の表示方法。
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