JP2012023797A - 電力分配装置、電力分配プログラム、電力分配システム、及び電力分配方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電動装置に搭載された蓄電池からの給電後であっても本来必要な充電量を確保できる充電を行うことができ、かつ、商用電源の負荷の増大を抑えて家電機器への電力供給を維持することができる電力分配装置、電力分配プログラム、電力分配システム及び電力分配方法を提供すること。
【解決手段】商用電源Ｐ１から電力供給される家電機器ＨＥ及び電気自動車（電動装置）Ｓが有するバッテリー（蓄電部）Ｐ２の電力消費外部要因情報及び家電機器ＨＥの電力消費量に基づき算出された家電機器ＨＥの予測電力消費量と、電力消費外部要因情報、電気自動車Ｓの行動情報、及びバッテリーＰ２の電池容量情報に基づき算出されたバッテリーＰ２の予測放電量と、に基づき、バッテリーＰ２の充放電量及び充放電時期を含む充放電情報を算出する充放電演算部２１と、充放電情報に基づき、バッテリーＰ２を充放電させる充放電制御部２２と、を備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、商用電源と蓄電池とによる、電力分配装置、電力分配プログラム、電力分配システム及び電力分配方法に関する。

蓄電池を搭載したプラグインハイブリッド車や電気自動車が普及するにつれて、これを所有する企業や家庭にて蓄電池を充電する機会が今後増加する。これに伴い、多数の電気自動車を使用する企業等では、たとえば、夕方の業務終了時刻に一斉に充電を開始しても給電設備の容量を超えないように、使用ピークに合わせて給電設備を増加する必要が生じてしまう。一方、蓄電池を商用電源とは別系統で給電可能な外部電源装置として用いて、蓄電池からの電力を非常時に建物に供給するシステムも提案されている（例えば、特許文献１参照）。

そこで、蓄電池の充電残量の情報と充電推奨時間帯の情報とから蓄電池を充電するのに最適な時間帯を求めることにより、電力系統や給電設備などの電力供給側への負荷の集中を避けることができ、電力設備の利用率の向上を図るものが提案されている（例えば、特許文献２参照。）。

特開平１１−１７８２３４号公報 特開２００８−０６７４１８号公報

しかしながら、上記従来の方法では、商用電源の電力消費量を抑えるために蓄電池から給電させた後の蓄電池の残存容量が、本来、電気自動車として使用するために必要な容量以下となってしまう場合もある。また、このような蓄電池は、将来的には、家庭内用ロボットにも搭載され得る。この際、電気自動車や家庭内ロボットといった電動装置とともに生活をするためには、これらに使用される蓄電池を充電するために、現在の使用可能上限の電流を４０Ａ、又は６０Ａというように変更したり、２００Ｖ用電源を新たに家庭内に設置したりしなければならなくなる。そして、家庭での最大消費電力が上昇し、電力会社との契約容量を増加させる必要が生じてしまう。しかし、老人家庭等、家庭用ロボットが必須になるであろう家庭では、低収入のために増加する費用を負担することができず、せっかく生活を支援してくれるであろう家庭用ロボットを使用することができない状況になりかねない。

本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、電動装置に搭載された蓄電池からの給電後であっても本来必要な充電量を確保できる充電を行うことができ、かつ、商用電源の負荷の増大を抑えて家電機器への電力供給を維持することができる電力分配装置、電力分配プログラム、電力分配システム及び電力分配方法を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る電力分配装置は、商用電源から電力供給される家電機器及び電動装置が有する蓄電部の電力消費外部要因情報及び前記家電機器の電力消費量に基づき算出された前記家電機器の予測電力消費量と、前記電力消費外部要因情報、前記電動装置の行動情報、及び前記蓄電部の電池容量情報に基づき算出された前記蓄電部の予測放電量と、に基づき、前記蓄電部の予測放電量及び前記家電機器の一部の予測電力消費量の合計よりも前記蓄電部の残存容量が上回るように、前記蓄電部の充放電量及び充放電時期を含む充放電情報を算出する充放電演算部と、前記充放電情報に基づき、前記蓄電部を充放電させる充放電制御部と、を備えていることを特徴とする。

この発明は、商用電源から電力供給される家電機器の消費電力量が不足する際に、電動装置の蓄電部と通電することによって、一部の家電機器に電動装置の蓄電部から電力を供給して、家電機器の使用状態を維持させる。

また、本発明に係る電力分配装置は、前記電力分配装置であって、前記充放電演算部が、前記家電機器の電力消費量を監視する家電電力監視部と、前記電力消費外部要因情報及び前記電力消費量に基づき、前記家電機器の予測電力消費量を算出する消費電力予測部と、前記電動装置の行動情報を検出する行動検出部と、前記電力消費外部要因情報、前記行動情報、及び前記電池容量情報に基づき、前記蓄電部の予測放電量を算出する放電量予測部と、前記予測電力消費量及び前記予測放電量から前記蓄電部の充放電情報を算出する充放電情報算出部と、を備えていることを特徴とする。

この発明は、電力消費外部要因情報や実際の家電機器の電力消費量に基づく予測消費電力量と、電力消費外部要因情報、電動装置の行動情報、及び蓄電部の電池容量情報に基づき蓄電部の予測放電量と、を算出して、蓄電部の充放電情報を算出するので、より好適な電力分配を行うことができる。

また、本発明に係る電力分配プログラムは、コンピュータを、本発明に係る電力分配装置として機能させることを特徴とする。

また、本発明に係る電力分配システムは、本発明に係る電力分配装置と、前記商用電源と前記蓄電部とが接続されたときに、前記商用電源と前記蓄電部とを通電又は遮断する充電用端子部と、前記家電機器のうち、重要度が相対的に低い第一家電機器が接続される第一端子部と、該第一端子部及び前記商用電源と接続され、前記蓄電部と接続されたときに前記商用電源又は前記蓄電部の何れか一方との通電を許可する供給源切替部と、前記商用電源と接続され、前記家電機器のうち、重要度が相対的に高い第二家電機器が接続される第二端子部と、前記供給源切替部と接続され、前記蓄電部と接続されたときに前記蓄電部と前記供給源切替部とを通電又は遮断する給電用端子部と、前記蓄電部の電池容量情報を検出する蓄電容量測定部と、を備え、前記電力分配装置が、前記予測電力消費量及び前記予測放電量に基づき、前記充電用端子部、前記供給源切替部、及び前記給電用端子部の各切替時期を算出するとともに切替指示する切替制御部を備えていることを特徴とする。

この発明は、電動装置の蓄電部と、充電用端子及び給電用端子とが接続していない状態では、供給源切替部にて商用電源を選択することにより、商用電源から第一家電機器及び第二家電機器に電力供給する。商用電源からの電力供給に余裕のあるときには、電動装置の蓄電部と、充電用端子及び給電用端子と、が接続された状態のときに、充電用端子部では商用電源と蓄電部とを通電し、給電用端子部では蓄電部と供給源切替部とを電気的に遮断することによって、商用電源を用いて蓄電部を充電する。一方、充電用端子部では商用電源と蓄電部とを電気的に遮断し、給電用端子部では蓄電部と供給源切替部とを通電するとともに、供給源切替部にて第一端子部と蓄電部とを通電することによって、蓄電部から第一家電機器に電力供給する。そして、何れの場合も第二家電機器には、商用電源から電力供給する。この際、第一家電機器及び第二家電機器の電力消費が大きい時期には、充電用端子部と蓄電部とを電気的に遮断することによって、商用電源からの電力を第一家電機器及び第二家電機器に供給する。そして、家電機器の供給電力が不足するような事態のときには、さらに蓄電部から第一家電機器の電力消費量分を供給する。

また、本発明に係る電力分配システムは、前記電力分配システムであって、前記蓄電部が複数のセルを備え、前記蓄電部の容量に応じて、複数の前記電動装置間で前記セルを交換する蓄電部交換装置を備えていることを特徴とする。
この発明は、複数の電動装置間で容量に余裕のあるセルを交換することができ、蓄電部の長寿命化やエネルギーの効率利用を図ることができる。

また、本発明に係る電力分配方法は、電力消費外部要因情報と、重要度が相対的に低い第一家電機器及び重要度が相対的に高い第二家電機器の電力消費量と、電動装置の行動情報と、電動装置に電力を供給する蓄電部の電池容量情報と、を取得する情報取得工程と、前記電力消費量と前記電力消費外部要因情報とから、前記第一家電機器及び前記第二家電機器の電力消費量を予測する家電機器電力需要予測工程と、前記電力消費外部要因情報と前記電池容量情報とから、前記蓄電部の放電量を予測する蓄電部需要予測工程と、前記蓄電部の予測放電量及び前記第一家電機器の電力消費量よりも前記蓄電部の残存容量が上回るように、前記蓄電部を充電する充電工程と、前記第一家電機器及び前記第二家電機器の電力需要が商用電源からの供給可能電力量よりも大きいときに、前記第一家電機器向けの電力供給を前記商用電源から前記蓄電部に切り替える供給工程と、を備えていることを特徴とする。

本発明によれば、電動装置に搭載された蓄電池からの給電後であっても本来必要な充電量を確保できる充電を行うことができ、かつ、商用電源の負荷の増大を抑えて家電機器への電力供給を維持することができる。

本発明の一実施形態に係る電力分配システムを示す概要図である。 本発明の一実施形態に係る電力分配装置を示す機能ブロック図である。 本発明の一実施形態に係る電力分配方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る電力分配システムによる電力分配状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る電力分配システムによる電力分配状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る電力分配システムによる電力分配状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態に係る電力分配システムによる電力分配状態を示す説明図である。

本発明に係る一実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態に係る電力分配システム１は、図１に示すように、商用電源Ｐ１から電力供給を受けるとともに、電気自動車（電動装置）Ｓが有するバッテリー（蓄電部）Ｐ２への充放電を可能とするものであって、利用者Ｕの家庭用住居Ｈ等に配される。

そして、電力分配システム１は、電力分配装置１０と、充電用端子部１１と、第一端子部１２と、供給源切替部１３と、第二端子部１５と、給電用端子部１６と、蓄電容量測定部１７と、を備えている。

電力分配装置１０は、各種情報を格納する記憶部１８と、各種情報の関連付けを行う不図示のサーバ側演算処理部、各種処理に必要なプログラムを格納する不図示のプログラムメモリ部、外部との送受信を行う不図示の入出力インタフェース部、を有する制御サーバ２０と、備えている。これらは相互に通信可能に接続されている。

また、電力分配装置１０は、電力分配プログラムの機能手段（プログラムモジュール）として、図２に示すように、充放電演算部２１と、充放電制御部２２と、切替制御部２３と、を備えている。これらの機能手段は、サーバ側演算処理部やプログラムメモリ部によって実現される制御部２５によってそれぞれ制御される。

記憶部１８には、商用電源Ｐ１から電力供給される家電機器ＨＥ及び電気自動車Ｓに配されたバッテリーＰ２の電力消費外部要因情報、及び家電機器ＨＥの電力消費量に基づき算出された家電機器ＨＥの予測電力消費量と、電力消費外部要因情報、電気自動車Ｓの行程記録、及びバッテリーＰ２の電池容量情報に基づき算出されたバッテリーＰ２の予測放電量と、が格納されており、これらの情報がデータベース化されている。ここで、電力消費外部要因情報とは、気象情報のように商用電源Ｐ１やバッテリーＰ２の電力需要に影響を与える情報をいい、不図示のインターネット等を経由して記憶部１８に格納される。

充放電演算部２１は、記憶部１８に格納された予測電力消費量と予測放電量とに基づき、バッテリーＰ２の充放電量及び充放電時期を含む充放電情報を算出する。そして、家電機器ＨＥの電力消費量を監視する家電電力監視部２６と、電力消費外部要因情報及び電力消費量に基づき、家電機器ＨＥの予測電力消費量を算出する消費電力予測部２７と、電気自動車Ｓの行程記録（行動情報）を検出する行動検出部２８と、電力消費外部要因情報、電気自動車Ｓの行程記録、及び電池容量情報に基づき、バッテリーＰ２の予測放電量を算出する放電量予測部３０と、予測電力消費量及び予測放電量から充放電情報を算出する充放電情報算出部３１と、を備えている。

充放電制御部２２は、充放電情報に基づき、バッテリーＰ２の充放電を制御する。
なお、予測電力消費量及び予測放電量は、予め算出されたものが記憶部１８に格納されていても構わない。この場合、充放電演算部２１は、充放電情報算出部３１のみを有するものとしても構わない。

切替制御部２３は、予測電力消費量及び予測放電量に基づき、充電用端子部１１、供給源切替部１３、及び給電用端子部１６の各切替時期を算出するとともに切替指示を行う。

充電用端子部１１は、充放電ケーブル３２を介して商用電源Ｐ１とバッテリーＰ２とが接続されたときに、商用電源Ｐ１とバッテリーＰ２とを通電又は遮断する構成となっている。

ここで、家電機器ＨＥが、重要度が相対的に低い第一家電機器ＨＥ１と、重要度が相対的に高い第二家電機器ＨＥ２とを備えているとしたとき、第一端子部１２には、第一家電機器ＨＥ１が接続され、第二端子部１５には、第二家電機器ＨＥ２が接続される。

供給源切替部１３は、一端にて第一端子部１２、及び他端にて商用電源Ｐ１及び給電用端子部１６と接続され、給電用端子部１６とバッテリーＰ２とが接続された状態で、商用電源Ｐ１又はバッテリーＰ２の何れか一方との通電を許可する構成となっている。

給電用端子部１６は、充放電ケーブル３２を介してバッテリーＰ２と接続されたときに、バッテリーＰ２と供給源切替部１３とを通電又は遮断する構成となっている。ここで、給電用端子部１６と供給源切替部１３とは、インバータ３３を介して接続されている。

次に、本実施形態に係る電力分配方法について、電力分配装置１０及び電力分配システム１の作用とともに、図３から図６も参照しながら説明する。

本実施形態に係る電力分配方法は、図３に示すように、情報取得工程（Ｓ０１）と、家電機器電力需要予測工程（Ｓ０２）と、蓄電部需要予測工程（Ｓ０３）と、充電工程（Ｓ０４）と、供給工程（Ｓ０５）と、を備えている。

まず、図４に示すように、電気自動車Ｓにて外出している間、切替制御部２３は、供給源切替部１３を切り替え、第一端子部１２と商用電源Ｐ１とを導通させる。一方、図１に示すように、電気自動車Ｓと電力分配システム１とを充放電ケーブル３２を介して接続したときには、本実施形態に係る電力分配方法を開始する。

情報取得工程（Ｓ０1）では、電力消費外部要因情報と、第一家電機器ＨＥ１及び第二家電機器ＨＥ２の電力消費量と、電気自動車Ｓの行程記録と、バッテリーＰ２の電池容量情報と、を取得して記憶部１８に格納する。

家電機器電力需要予測工程（Ｓ０２）では、記憶部１８に格納された電力消費量と電力消費外部要因情報とから、充放電演算部２１にて第一家電機器ＨＥ１及び第二家電機器ＨＥ２の電力消費量を予測する。なお、上述のように、予測電力消費量は、予め算出されたものが記憶部１８に格納されていてもよい。

蓄電部需要予測工程（Ｓ０３）では、電力消費外部要因情報、電気自動車Ｓの行程記録、及びバッテリーＰ２の電池容量情報から、充放電演算部２１にてバッテリーＰ２の放電量を予測するとともに、バッテリーＰ２の充放電量及び充放電時期を含む充放電情報を算出する。ここで、バッテリーＰ２に充電する際には、バッテリーＰ２の残存容量が、バッテリーＰ２の予測放電量と第一家電機器ＨＥ１の予測電力消費量との合計よりも上回るような充放電情報を作成する。なお、上述のように、予測放電量は、予め算出されたものが記憶部１８に格納されていてもよい。

充電工程（Ｓ０４）では、充放電情報に基づき、バッテリーＰ２の予測放電量及び第一家電機器ＨＥ１の予測電力消費量の合計よりもバッテリーＰ２の残存容量が上回るように、バッテリーＰ２を充電する。このとき、切替制御部２３は、図５に示すように、充電用端子部１１にて商用電源Ｐ１とバッテリーＰ２とを導通させるとともに、給電用端子部１６では供給源切替部１３とバッテリーＰ２とを遮断し、供給源切替部１３では第一端子部１２と商用電源Ｐ１とを導通させる。これにより、バッテリーＰ２は商用電源Ｐ１から電力供給されて蓄電される。第一家電機器ＨＥ１及び第二家電機器ＨＥ２はどちらも商用電源Ｐ１からの電力供給により稼働する。

供給工程（Ｓ０５）には、家電機器ＨＥの予測電力消費量が、契約に基づく商用電源Ｐ１の供給可能電力量を超えることが予測される状態のときに移行する。このとき、切替制御部２３は、図６に示すように、充電用端子部１１では商用電源Ｐ１とバッテリーＰ２とを遮断するとともに、給電用端子部１６では供給源切替部１３とバッテリーＰ２とを導通させ、供給源切替部１３では第一端子部１２とバッテリーＰ２とを導通させる。この際、第一家電機器ＨＥ１の予測電力消費量が、バッテリーＰ２の予測放電量を差し引いた残存容量よりも下回るように、バッテリーＰ２が充電されている。これにより、第一家電機器ＨＥ１は、バッテリーＰ２からの電力供給により稼働する。一方、第二家電機器ＨＥ２は、商用電源Ｐ１からの電力供給により稼働する。

この電力分配システム１、電力分配装置１０、及び電力分配方法によれば、電気自動車Ｓや家電機器ＨＥの利用者のエネルギー使用量の傾向を獲得することにより、バッテリーＰ２の充電量を制御して、過充電を防ぐとともに長寿命化を図ることができる。

また、家庭内の電力消費が急激に増加した場合であっても、利用されていない電気自動車ＳのバッテリーＰ２から電力供給するように切り替えることができ、重要度の低い第一家電機器ＨＥ１であっても、稼働を停止させずに最大消費電力量を抑えることができる。
さらに、利用者Ｕのこれまでの電力消費の傾向やその日の状況などから、その日の消費電力量を予め予測することにより、電気自動車ＳのバッテリーＰ２を本来必要な充電量より多く充電しておくことができ、バッテリーＰ２から電力供給しても、その後の電気自動車Ｓの利用に影響を与えないようにすることができる。すなわち、家電機器ＨＥや電気自動車Ｓの使用に伴なう電力消費量の多い曜日や時間帯を推定することができ、バッテリーＰ２の充電量をそれに合わせて変化させることができ、エネルギーをより効率的に利用することができる。

また、予測電力消費量や予測放電量を利用者Ｕの生活パターンとともに獲得するので、より省エネルギーとなる家電機器ＨＥや電気自動車Ｓの使用方法を利用者Ｕに提案して、利用者Ｕに異常操作や無駄な操作を減らすような案内をすることができる。

なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、電動装置として電気自動車Ｓとしているが、これに限らず、図７に示すように、バッテリーＰ２を有して稼働する各種の家庭内用ロボットＲでも構わない。

また、バッテリーＰ２の容量に応じて、互いに搭載されたバッテリーＰ２のセルＣを電気自動車Ｓと家庭内用ロボットＲとの間で交換する蓄電部交換装置３５を備えているとしてもよい。これにより、エネルギーの効率利用や、セルＣの長寿命化を図ることができる。

１ 電力分配システム
１０ 電力分配装置
１１ 充電用端子部
１２ 第一端子部
１３ 供給源切替部
１５ 第二端子部
１６ 給電用端子部
１７ 蓄電容量測定部
１８ 記憶部
２１ 充放電演算部
２２ 充放電制御部
２３ 切替制御部
２６ 家電電力監視部
２７ 消費電力予測部
２８ 行動検出部
３０ 放電量予測部
３１ 充放電情報算出部
３５ 蓄電部交換装置
Ｃ セル
ＨＥ 家電機器
ＨＥ１ 第一家電機器
ＨＥ２ 第二家電機器
Ｐ１ 商用電源
Ｐ２ バッテリー（蓄電部）
Ｓ 電気自動車（電動装置）
Ｒ 家庭内ロボット（電動装置）

Claims (6)

1. 商用電源から電力供給される家電機器及び電動装置が有する蓄電部の電力消費外部要因情報及び前記家電機器の電力消費量に基づき算出された前記家電機器の予測電力消費量と、前記電力消費外部要因情報、前記電動装置の行動情報、及び前記蓄電部の電池容量情報に基づき算出された前記蓄電部の予測放電量と、に基づき、前記蓄電部の予測放電量及び前記家電機器の一部の予測電力消費量の合計よりも前記蓄電部の残存容量が上回るように、前記蓄電部の充放電量及び充放電時期を含む充放電情報を算出する充放電演算部と、
   前記充放電情報に基づき、前記蓄電部を充放電させる充放電制御部と、
   を備えていることを特徴とする電力分配装置。
2. 前記充放電演算部が、
   前記家電機器の電力消費量を監視する家電電力監視部と、
   前記電力消費外部要因情報及び前記電力消費量に基づき、前記家電機器の予測電力消費量を算出する消費電力予測部と、
   前記電動装置の行動情報を検出する行動検出部と、
   前記電力消費外部要因情報、前記行動情報、及び前記電池容量情報に基づき、前記蓄電部の予測放電量を算出する放電量予測部と、
   前記予測電力消費量及び前記予測放電量から前記蓄電部の充放電情報を算出する充放電情報算出部と、
   を備えていることを特徴とする請求項１に記載の電力分配装置。
3. コンピュータを、
   請求項１又は２に記載の電力分配装置として機能させることを特徴とする電力分配プログラム。
4. 請求項１又は２に記載の電力分配装置と、
   前記商用電源と前記蓄電部とが接続されたときに、前記商用電源と前記蓄電部とを通電又は遮断する充電用端子部と、
   前記家電機器のうち、重要度が相対的に低い第一家電機器が接続される第一端子部と、
   該第一端子部及び前記商用電源と接続され、前記蓄電部と接続されたときに前記商用電源又は前記蓄電部の何れか一方との通電を許可する供給源切替部と、
   前記商用電源と接続され、前記家電機器のうち、重要度が相対的に高い第二家電機器が接続される第二端子部と、
   前記供給源切替部と接続され、前記蓄電部と接続されたときに前記蓄電部と前記供給源切替部とを通電又は遮断する給電用端子部と、
   前記蓄電部の電池容量情報を検出する蓄電容量測定部と、
   を備え、
   前記電力分配装置が、前記予測電力消費量及び前記予測放電量に基づき、前記充電用端子部、前記供給源切替部、及び前記給電用端子部の各切替時期を算出するとともに切替指示する切替制御部を備えていることを特徴とする電力分配システム。
5. 前記蓄電部が複数のセルを備え、
   前記蓄電部の容量に応じて、複数の前記電動装置間で前記セルを交換する蓄電部交換装置を備えていることを特徴とする請求項４に記載の電力分配システム。
6. 電力消費外部要因情報と、重要度が相対的に低い第一家電機器及び重要度が相対的に高い第二家電機器の電力消費量と、電動装置の行動情報と、電動装置に電力を供給する蓄電部の電池容量情報と、を取得する情報取得工程と、
   前記電力消費量と前記電力消費外部要因情報とから、前記第一家電機器及び前記第二家電機器の電力消費量を予測する家電機器電力需要予測工程と、
   前記電力消費外部要因情報と前記電池容量情報とから、前記蓄電部の放電量を予測する蓄電部需要予測工程と、
   前記蓄電部の予測放電量及び前記第一家電機器の電力消費量よりも前記蓄電部の残存容量が上回るように、前記蓄電部を充電する充電工程と、
   前記第一家電機器及び前記第二家電機器の電力需要が商用電源からの供給可能電力量よりも大きいときに、前記第一家電機器向けの電力供給を前記商用電源から前記蓄電部に切り替える供給工程と、
   を備えていることを特徴とする電力分配方法。
   
   

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