JP2014117101A - コントローラ - Google Patents

Abstract

【課題】複数台の機器について運転期間をシフトさせながらも、電気料金を極力抑えることができるコントローラを提供する。
【解決手段】コントローラ１は、機器の運転期間をシフトさせてシフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する設定部１５１、運転スケジュールに従って機器を運転させる制御部１５２としての機能を処理部１５に有している。設定部１５１は、電力単価に関する単価情報と、機器の運転に必要な電力および時間に関する機器情報とに基づいて、複数台の機器の運転期間をシフトさせ、これら複数台の機器についてシフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する。ここで、設定部１５１は、タイムシフトを行う複数台の機器のうち運転期間が重複する機器の消費電力の和が所定のピーク値を超えない範囲で、所定期間における電気料金を最小化するように運転スケジュールを設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、所定期間内で変化する商用電力の電力単価が比較的安いときに機器を運転させることにより電気料金を低く抑えるコントローラに関する。

従来から、この種のコントローラ（家電機器制御装置）として、電気料金表に基づいて、機器（家電機器）の動作を制御する装置が提案されている（たとえば特許文献１参照）。

特許文献１に記載のコントローラは、電力単価（電気料金）が高い時間帯である削減時間帯を決定し、対象とする機器について、削減時間帯における消費電力を削減するための制御を行う。このとき、機器によっては、コントローラは、運転期間（開始時刻）を削減時間帯外へシフトさせることで、削減時間帯における機器の消費電力を削減する。したがって、コントローラは、電力単価が高い時間帯での消費電力量を少なく抑え、経済的に機器を制御することができる。

特開２０１１−１４２７５３号公報

しかし、特許文献１に記載のコントローラは、複数台の機器について運転期間を電力単価の比較的安い時間帯へシフトさせた場合、電気料金を十分に抑制できないことがある。

すなわち、複数台の機器が一斉に運転すると総消費電力が過大になることがあるので、コントローラは、これら複数台の機器の運転期間を時間軸方向に展開する必要がある。ただし、複数台の機器の運転期間を時間軸方向に展開した場合、一部の機器の運転期間が、電力単価の比較的安い時間帯（削減時間帯以外の時間帯）に収まらず電力単価の高い時間帯（削減時間帯）にはみ出す可能性がある。このとき、複数台の機器のうち消費電力の比較的大きな機器の運転期間が電力単価の高い時間帯にはみ出すと、結果的に、電気料金を十分に抑制できないことになる。

本発明は上記事由に鑑みて為されており、複数台の機器について運転期間をシフトさせながらも、電気料金を極力抑えることができるコントローラを提供することを目的とする。

本発明のコントローラは、運転期間がシフト可能であり且つ運転中の消費電力の情報が既知である機器を制御するコントローラであって、所定期間内で変化する商用電力の電力単価に関する単価情報と、前記機器の運転に必要な電力および時間に関する機器情報とに基づいて、複数台の前記機器の運転期間をシフトさせ、当該複数台の前記機器についてシフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する設定部と、前記設定部で設定された運転スケジュールに従って前記複数台の前記機器を運転させる制御部とを備え、前記設定部は、前記複数台の前記機器のうち運転期間が重複する機器の消費電力の和が所定のピーク値を超えない範囲で、前記所定期間における電気料金を最小化するように前記運転スケジュールを設定することを特徴とする。

このコントローラにおいて、前記設定部は、前記複数台の前記機器のうち消費電力が大きい機器から順に運転するように前記運転スケジュールを設定することが望ましい。

このコントローラにおいて、前記設定部は、前記運転スケジュールに含まれている前記機器と、前記運転スケジュールに含まれていない前記機器とで運転期間が重複する場合、前記運転スケジュールに含まれていない前記機器も含めて前記運転スケジュールを再設定するように構成されていることがより望ましい。

このコントローラにおいて、前記運転スケジュールに含まれていない前記機器の運転期間を予測する予測部をさらに備えることがより望ましい。

このコントローラにおいて、前記予測部は、操作入力部に対するユーザの操作に従って入力される情報に基づいて前記機器の運転期間を予測するように構成されていることがより望ましい。

あるいは、このコントローラにおいて、前記予測部は、過去の前記機器の運転履歴に基づいて当該機器の運転期間を予測するように構成されていることがより望ましい。

このコントローラにおいて、前記設定部は、前記機器の種別に従って、前記運転スケジュールを設定するように構成されていることがより望ましい。

このコントローラにおいて、前記設定部は、前記機器ごとに予め設定されている優先度に従って、前記運転スケジュールを設定するように構成されていることがより望ましい。

このコントローラにおいて、前記設定部は、予め設定されている前記機器の組み合わせに従って、前記運転スケジュールを設定するように構成されていることがより望ましい。

このコントローラにおいて、前記単価情報は、規定時間ごとの前記電力単価の平均値であることがより望ましい。

あるいは、このコントローラにおいて、前記設定部は、前記電力単価が一定の期間における当該電力単価と前記機器での消費電力量との積の前記所定期間分の累積値を最小化するように前記運転スケジュールを設定することがより望ましい。

本発明は、設定部が、運転期間をシフトさせた複数台の機器のうち運転期間が重複する機器の消費電力の和が所定のピーク値を超えない範囲で、所定期間における電気料金を最小化するように運転スケジュールを設定する。したがって、複数台の機器について運転期間をシフトさせながらも、電気料金を極力抑えることができるという利点がある。

実施形態１に係るコントローラの構成を示すブロック図である。 実施形態１に係る機器制御システムの構成を示すシステム構成図である。 実施形態１に係るコントローラの動作説明図である。 実施形態１に係るコントローラの動作説明図である。 実施形態１に係るコントローラの動作説明図である。 実施形態１に係るコントローラの動作説明図である。 実施形態１に係るコントローラの動作説明図である。 実施形態２に係るコントローラの動作説明図である。 実施形態２に係るコントローラの動作説明図である。 実施形態２に係るコントローラの動作説明図である。

以下の実施形態では、需要家が電力会社から商用電力を購入（買電）する際の電気料金の単価である電力単価（買電単価）は、所定期間内で変化すると仮定する。つまり、電力単価は所定期間内において一定ではなく段階的に変化し、たとえば一日の中で時間帯によって異なったり、一週間の中で曜日によって異なったり、一年の中で季節によって異なったりする。本実施形態に係るコントローラは、このように電力単価が時間軸方向において変化する場合において、機器の運転（稼働）期間を電力単価の安い時間帯に極力集めることにより、需要家の電気料金を安く抑える機能を持つ。

（実施形態１）
本実施形態の機器制御システム１０は、図２に示すように、需要家１００に設置されたコントローラ１と、需要家１００で使用される複数台の機器２０１，２０２，・・・（以下、各々を区別しないときには「機器２」という）とを備えている。また、本実施形態の機器制御システム１０は、需要家１００で使用された電力を計測する電力メータ３と、ユーザインタフェースとしてのコントロールパネル４とを備えている。コントローラ１は、インターネットなどのネットワーク５に接続されており、このネットワーク５上に設けられている電力会社あるいはサービス提供事業者のサーバ６や、機器メーカのサーバ７との間で通信可能に構成されている。

以下では、需要家１００が戸建て住宅である場合について例示するが、この例に限らず、需要家１００はたとえば集合住宅の各住戸、事務所、工場などであってもよい。

コントローラ１は、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System）機器であって、通信端末が付設あるいは一体化された各種の機器２との間で双方向に通信を行う。ここで、コントローラ１と通信可能な機器２としては、ＥＶ（電気自動車）のバッテリの充電器２０１、給湯器２０２、洗濯乾燥機２０３、エアコン（空調装置）２０４などがある。ここでいう給湯器２０２は、湯水を貯める貯湯タンク（図示せず）と、貯湯タンクに貯められる湯水を加熱する加熱装置（図示せず）とを有し、貯湯タンク内の湯水によって給湯を行う貯湯式の給湯器である。加熱装置は、ヒートポンプ方式であって、貯湯タンクと共に宅外に設置されている。

具体的には、コントローラ１は、図１に示すように、機器２との通信を行う第１通信部１１と、コントロールパネル４との通信を行う第２通信部１２と、サーバ６，７との通信を行う第３通信部１３とを有している。さらに、コントローラ１は、種々のデータを記憶するメモリ１４と、各処理を実行する処理部１５と、時計部１６とを有している。このコントローラ１は、需要家１００の分電盤（図示せず）内に収納されていてもよいし、分電盤とは別に筐体を有していてもよい。処理部１５は、マイコン（マイクロコンピュータ）を主構成とし、所定のプログラムを実行することにより種々の機能を実現する。

第１通信部１１は、機器２との間で電波を伝送媒体に用いた通信路を通して双方向に無線通信を行うように構成されている。第２通信部１２は、ＬＡＮ（Local area network）等の宅内ネットワークを介してコントロールパネル４との間で双方向に通信を行うように構成されている。第３通信部１３は、電力メータ３経由あるいはネットワーク５経由で電力会社のサーバ６や、機器メーカのサーバ７との間で通信を行うように構成されている。なお、ここで挙げる各通信部１１，１２，１３の通信方法は一例に過ぎず、たとえば第１通信部１１は、機器２との間で有線通信あるいは赤外線を伝送媒体に用いた通信路を通して通信する構成であってもよい。

電力メータ３は、電力会社（電気事業者）からの商用電力が供給される配電線（図示せず）に接続されており、需要家１００で使用された電力量を計測する。この電力メータ３は、通信機能を持ついわゆるスマートメータを構成し、配電線に接続されている上位装置（図示せず）と通信を行うことにより、検針データを電力会社のサーバ６に送信して遠隔検針等を可能にする。ここで、検針データは、少なくとも電力メータ３で所定の期間内に測定された電力量（需要家１００での使用電力量）を含んでいる。

電力メータ３と上位装置との間の通信は、端末同士が配電線を伝送媒体に用いて通信を行う電力線搬送通信（ＰＬＣ：Power Line Communications）の技術により実現される。つまり、電力メータ３と上位装置との間には、電力メータ３の上流側の配電線を伝送媒体に用いた通信路が形成され、電力メータ３は、この通信路を通して上位装置との間で電力線搬送通信を行うことにより、検針データを上位装置に送信する。

一方、電力メータ３は、コントローラ１との間では、無線あるいは有線により双方向に通信を行うように構成されている。これにより、コントローラ１は、検針データをコントロールパネル４やテレビ等の機器２に表示させて使用電力量を可視化したり、エネルギー需要のピークを抑制（ピークカット）するために電力会社側からの信号に基づいて機器２の動作を制御したりできる。

なお、商用電力は、変電所から、柱上などに設置された降圧トランス（図示せず）に配電され、降圧トランスにて降圧され、配電線を通して需要家１００に供給される。上位装置は、降圧トランスの近傍に設置され、光ファイバ等を用いた専用回線（図示せず）を経由して、電力会社のサーバ６あるいは電力量の集計サービスを行う事業者が運営するサーバ（図示せず）に検針データを送信する。

また、需要家１００に設置された分電盤内には分岐回路ごとに使用電力量を測定する計測ユニット（図示せず）が設けられていてもよく、この場合、コントローラ１は計測ユニットでの測定結果を取得可能となるように計測ユニットにも接続される。この構成では、コントローラ１は、通信装置３２からピークカットのための信号を受信すると、計測ユニットで計測されている現在の各分岐回路の使用電力に基づいて、電気機器を制御するための信号を機器２に送信する。これにより、コントローラ１は、エネルギー需要のピークを抑制（ピークカット）するために電力会社側からの信号に基づいて、需要家１００で使用されている電気機器の動作を制御することができる。

さらに、コントローラ１は、電力メータ３ごとに予め割り当てられている識別情報（たとえばメータ番号）を用いて電力メータ３を識別している。つまり、需要家１００へのコントローラ１の設置時に、施工業者が、この需要家１００の電力メータ３の識別番号をコントローラ１に登録することにより、以後、コントローラ１にて電力メータ３を識別可能になる。そのため、コントローラ１は、需要家１００の電力メータ３と通信する際、たとえば隣家の電力メータ３と誤って通信するようなことはない。

コントロールパネル４は、ここではタッチパネルディスプレイ（図示せず）を有し、ユーザからの操作入力を受け付ける操作入力部、並びに各種の情報を表示出力する表示部として機能する。つまり、コントローラ１自身にはユーザインタフェースがなくても、ユーザは、コントロールパネル４をユーザインタフェースとして使用することにより、コントローラ１から情報の提示を受けたり、コントローラ１を操作したりすることができる。

ところで、本実施形態のコントローラ１は、制御対象の機器２のうち、運転期間がシフト可能であり且つ運転中の消費電力の情報が既知である機器２を対象として、タイムシフトを行う機能を有している。ここでいうタイムシフトは、機器２の運転期間を時間軸方向にシフト（移行）させることにより、電力需要が高まる時間帯の電力消費を他の時間帯にシフトさせたり（ピークシフト）、節電が要求される時間帯の電力消費を他の時間帯にシフトさせたりする制御である。

以下では、機器２のうち、充電器２０１、給湯器２０２、洗濯乾燥機２０３がタイムシフトに対応していると仮定して説明するが、その他の機器２がタイムシフトに対応していてもよい。また、以下では、特に断りがない限り、「機器２」はタイムシフトに対応した機器２を意味する。

コントローラ１は、図１に示すように、機器２の運転期間をシフトさせてシフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する設定部１５１、運転スケジュールに従って機器２を運転させる制御部１５２としての機能を処理部１５に有している。さらに、コントローラ１は、第１通信部１１にて機器２と通信することにより、機器２の動作状態（運転中か否か等）を含む運転情報を取得する機能を有している。

設定部１５１は、電力単価に関する単価情報と、機器２の運転に必要な電力および時間に関する機器情報とに基づいて、複数台の機器２の運転期間をシフトさせ、これら複数台の機器２についてシフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する。

ここで、コントローラ１は、所定期間内で変化する商用電力の電力単価に関する情報（単価情報）については、第３通信部１３にてサーバ６から取得する。単価情報は、所定期間を複数に分割した期間（時間帯等）と電力単価（円／ｋＷｈ）との対応関係を示す情報であって、サーバ６から配信されている。なお、単価情報が機器メーカのサーバ７から配信されている場合には、コントローラ１は単価情報をサーバ７から取得してもよい。

一方、機器２の運転に必要な電力および時間に関する情報（機器情報）については、コントローラ１は、第１通信部１１にて機器２から、あるいは第３通信部１３にてサーバ７から、各機器２に固有の特性情報を取得することによって取得する。機器情報は、各機器２固有の特性情報に含まれている情報であって、この特性情報は機器２自身あるいはサーバ７に保持されている。そのため、たとえばコントロールパネル４にてユーザにより機器２の型番が入力されると、コントローラ１は、この機器２に対応する特性情報を機器２あるいはサーバ７から取得する。また、コントローラ１のメモリ１４にデフォルトで特性情報が記憶されていてもよく、この場合には、コントロールパネル４にてユーザにより機器２の型番が入力されると、コントローラ１は、この機器２に対応する特性情報を読み出して機器情報を取得する。さらにまた、コントローラ１は、機器２を試運転させ、そのときの機器２での消費電力および掛かった時間を計測して、これらの計測値から機器情報を取得してもよい。なお、機器情報が電力会社等のサーバ６から配信されている場合には、コントローラ１は機器情報をサーバ６から取得してもよい。

設定部１５１は、単価情報と機器情報とに基づいて、複数台の機器２の運転期間をシフトさせ、これら複数台の機器２についてシフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する。運転スケジュールは、機器２および制御内容（運転開始、運転終了等）を時刻に対応付けたデータであって、設定部１５１は、設定した運転スケジュールをメモリ１４に記憶する。つまり、設定部１５１は、複数台の機器２についてタイムシフトを行い、これら複数台の機器２の運転期間をそれぞれどのようにシフトさせるかを、運転スケジュールによって規定する。

ここで、設定部１５１は、タイムシフトを行う複数台の機器２のうち運転期間が重複する機器２の消費電力の和が所定のピーク値を超えない範囲で、所定期間における電気料金を最小化するように運転スケジュールを設定する。ここでいうピーク値は、需要家１００で使用することが許容される最大許容電力（契約電力など）に基づいて設定され、たとえば最大許容電力の８割程度に設定される。このように最大許容電力に対してピーク値が小さく設定されることにより、ユーザの操作により何らかの機器２が運転を開始したときに、需要家１００の消費電力が最大許容電力を超えることを回避できる。

要するに、たとえば電力単価が２段階に設定されており、電力単価の高い期間に複数台の機器２が運転しようとした場合、設定部１５１は、これら複数台の機器２の運転期間を電力単価の安い期間にシフトさせるように電力スケジュールを設定する。このとき、設定部１５１は、運転期間が重複する機器２の消費電力の和が所定のピーク値を超えないという制約条件の下、運転スケジュールを設定する。

具体的には、設定部１５１は、電力単価が一定の期間における電力単価と機器２での消費電力量との積の、所定期間分の累積値を最小化するように運転スケジュールを設定する。たとえば、一日を所定期間として電力単価が二時間ごとに変化するような場合、設定部１５１は、２時間ごとに、その間の電力単価と機器２での消費電力量との積の一日分の累積値を最小化するように、運転スケジュールを設定する。これにより、設定部１５１は、所定期間における電気料金を最小化するような運転スケジュールを設定することができる。

本実施形態ではさらに、設定部１５１は、複数台の機器２のうち消費電力が大きい機器から順に運転するように運転スケジュールを設定する。なお、運転スケジュールは、設定部１５１により自動的に設定されるだけでなく、コントロールパネル４を用いてユーザが任意に設定することも可能である。

制御部１５２は、時計部１６で計時されている現在時刻が、運転スケジュールに登録されている時刻になると、この時刻に対応する機器２を制御内容に従って制御する。具体的には、制御部１５２は、機器２に対して第１通信部１１から制御信号を送信することにより、制御信号の内容に従って機器２を制御する。制御部１５２は、機器２の制御として、オン、オフの制御だけでなく、たとえば充電器２０１であれば充電電流を小さくするなど、その出力を調節することも可能である。

コントローラ１は、上述したように運転スケジュールを設定する設定部１５１と、運転スケジュールに従って機器２を運転させる制御部１５２とを有しているので、複数台の機器２について運転期間をシフトさせながらも、電気料金を極力抑えることができる。

また、設定部１５１は、運転スケジュールに含まれている機器２と、運転スケジュールに含まれていない（運転スケジュール外の）機器２とで運転期間が重複する場合、運転スケジュール外の機器２も含めて運転スケジュールを再設定するように構成されている。つまり、設定部１５１は、複数台の機器２について運転期間をシフトさせて運転スケジュールを設定した場合に、これら複数台の機器２の少なくとも一部の運転期間が別の機器２の運転期間と重複すると、この別の機器２も含め運転スケジュールを再設定する。

ここにおいて、コントローラ１は、運転スケジュールに含まれていない機器２の運転期間を予測する予測部１５３としての機能を処理部１５にさらに備えている。つまり、コントローラ１は、運転スケジュール外の機器２の将来の運転期間を予測部１５３にて予測し、設定部１５１では予測部１５３の予測結果に基づいて運転期間が重複すると判断された場合、運転スケジュールを再設定する。

予測部１５３は、コントロールパネル４（操作入力部）に対するユーザの操作に従って入力される情報に基づいて、機器２の運転期間を予測するように構成されている。たとえば、ユーザが設定した機器２の運転開始時刻、運転終了時刻、運転時間などの情報に基づいて、予測部１５３は、運転スケジュール外の機器２の運転期間を予測する。

あるいは、予測部１５３は、過去の機器２の運転履歴に基づいて、この機器２の運転期間を予測するように構成されていてもよい。たとえば、予測部１５３は、過去の機器２の運転時における運転開始時刻、運転終了時刻、運転時間などの情報を保持しておくことにより、これらの情報に基づいて運転スケジュール外の機器２の運転期間を予測できる。なお、機器２が給湯器であれば外気温により、充電器であれば電池残量により、洗濯乾燥機であれば衣類の量により、消費電力や運転時間が大きく変わる。そこで、予測部１５３は、これらの外気温、電池残量、衣類の量などの情報を付加情報として加味し、運転期間を予測してもよい。

以下に、本実施形態のコントローラ１の動作例を示す。ここでは、時間帯によって電力単価が異なり、７：００〜２３：００の時間帯（以下「第１時間帯」という）の電力単価が２８．１７円／ｋＷｈで、２３：００〜７：００の時間帯（以下「第２時間帯」という）の電力単価が９．１７円／ｋＷｈである場合を例とする。また、需要家１００での消費電力のピーク値は３ｋＷに設定されていると仮定する。なお、以下では機器２として、複数台の機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・を想定する。図３〜７においては、横軸を時間軸、縦軸を消費電力として、機器２Ａの消費電力量を「Ａ」、機器２Ｂの消費電力量を「Ｂ」、機器２Ｃの消費電力量を「Ｃ」、機器２Ｄの消費電力量を「Ｄ」で表す。

まず、基本的なタイムシフトの仕方について図３を参照して説明する。

図３（ａ）に示すように、機器２Ａが、２２：００〜２３：００の１時間において消費電力１ｋＷで運転する場合、コントローラ１は、機器２Ａが運転を開始する直前に機器２Ａからの許可要求を受けて運転を許可するか否かを判断する。この場合、２２：００〜２３：００は、第２時間帯に比較して電力単価の高い第１時間帯に該当するので、コントローラ１は、機器２Ａの運転をすぐに許可するのではなく、機器２Ａの運転期間を第２時間帯にシフトさせる。これにより、機器２Ａは、図３（ｂ）に示すように、第１時間帯に比較して電力単価の安い第２時間帯に該当する２３：００〜２４：００の１時間に運転を行うことになり、結果的に、所定期間（一日）における需要家１００の電気料金が１９円安くなる。

次に、タイムシフト先の時間帯に別の機器２Ｂが運転する予定である場合について図４、図５を参照して説明する。

図４（ａ）に示すように、機器２Ａが、２２：００〜２３：００の１時間において消費電力１ｋＷで運転する場合、コントローラ１は、機器２Ａが運転を開始する直前に機器２Ａからの許可要求を受けて運転を許可するか否かを判断する。この場合、２２：００〜２３：００は第１時間帯に該当するので、コントローラ１は、機器２Ａの運転をすぐに許可するのではなく、機器２Ａの運転期間を第２時間帯にシフトさせる。

ただし、図４（ａ）に示すように、第２時間帯に該当する２３：００〜２４：００には、別の機器２Ｂが消費電力１．５ｋＷで運転する予定である。そこで、コントローラ１は、機器２Ａの運転時の消費電力（１ｋＷ）と、機器２Ｂの運転時の消費電力（１．５ｋＷ）との和を総消費電力として算出し、総消費電力がピーク値以下か否かを判断する。図４の例では、総消費電力（２．５ｋＷ）はピーク値（３ｋＷ）以下であるから、コントローラ１は、これら機器２Ａと機器２Ｂとを同時に運転できると判断する。

したがって、コントローラ１は、機器２Ａの運転期間を２３：００〜２４：００にシフトさせ、機器２Ａおよび機器２Ｂを、２３：００〜２４：００の１時間に運転させることになり、結果的に、所定期間における需要家１００の電気料金が１９円安くなる。

一方、図５の例では、タイムシフトの対象である機器２Ａの運転時の消費電力（１ｋＷ）と、機器２Ｂの運転時の消費電力（２．５ｋＷ）との和である総消費電力（３．５ｋＷ）はピーク値（３ｋＷ）より大きい。そのため、コントローラ１は、これら機器２Ａと機器２Ｂとを同時に運転できないと判断して、機器２Ａの運転期間を０：００〜１：００にシフトさせることになり、結果的に、所定期間における需要家１００の電気料金が１９円安くなる。

次に、複数台の機器２（ここでは機器２Ａ，機器２Ｂ，機器２Ｃ）のタイムシフトの仕方について図６、図７を参照して説明する。

図６（ａ）に示すように、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃが、７：００〜２３：００の間に運転する場合、コントローラ１は、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各々が運転を開始する直前に各機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃからの許可要求を受けて運転を許可するか否かを判断する。この場合、７：００〜２３：００は第１時間帯に該当するので、コントローラ１は、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの運転をすぐに許可するのではなく、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの運転期間を第２時間帯にシフトさせる。

具体的には、設定部１５１は、これら複数台の機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの運転期間をシフトさせ、シフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する。このとき、設定部１５１は、これら複数台の機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃのうち消費電力が大きい機器から順に運転するように運転スケジュールを設定する。図６の例では、機器２Ｃの消費電力が最も大きく、機器２Ａ、機器２Ｂの順に消費電力が小さくなるので、設定部１５１は、２３：００から機器２Ｃ、２Ａ、２Ｂの順に運転するように運転スケジュールを設定する。

ただし、図６（ａ）に示すように、第２時間帯には、運転スケジュールに含まれていない機器２Ｄが運転する予定である。そこで、コントローラ１は、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃに運転スケジュール外の機器２Ｄを含めて、運転スケジュールを再設定する。図６の例では、機器２Ａ〜２Ｄのうち機器２Ｄの消費電力が最も大きく、機器２Ｃ、機器２Ａ、機器２Ｂの順に消費電力が小さくなるので、設定部１５１は、２３：００から機器２Ｄ、２Ｃ、２Ａ、２Ｂの順に運転するように運転スケジュールを設定する。

したがって、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、図６（ｂ）に示すように、第１時間帯に比較して電力単価の安い第２時間帯に機器２Ｄと共に運転を行うことになり、結果的に、所定期間（一日）における需要家１００の電気料金が安くなる。また、図６（ｂ）の例では、機器２Ｂの運転期間の一部が第１時間帯にはみ出しているが、機器２Ｂの消費電力は、機器２Ａ〜２Ｄの中で最小であるから、第１時間帯にはみ出す分の電気料金は最小限に抑えられる。

一方、図７の例では、タイムシフトの対象である機器２Ａ〜２Ｃの運転時の消費電力の和である総消費電力はピーク値より小さい。そのため、コントローラ１は、これらの機器２Ａ〜２Ｃを同時に運転できると判断して、２３：００から機器２Ｄを運転させ、その後、機器２Ａ〜２Ｃを同時に運転させるように運転スケジュールを設定する。

以上説明した本実施形態のコントローラ１によれば、運転スケジュールを設定する設定部１５１と、運転スケジュールに従って機器２を運転させる制御部１５２とを有するので、複数台の機器２について運転期間をシフトさせながらも、電気料金を極力抑えられる。すなわち、設定部１５１は、タイムシフトを行う複数台の機器２のうち運転期間が重複する機器２の消費電力の和が所定のピーク値を超えない範囲で、所定期間における電気料金を最小化するように運転スケジュールを設定する。したがって、タイムシフトの対象となった複数台の機器２が一斉に運転して総消費電力がピーク値を超えることはなく、しかも、コントローラ１は電気料金を極力抑えることができる。

本実施形態では、設定部１５１は、電力単価が一定の期間における電力単価と機器２での消費電力量との積の、所定期間分の累積値を最小化するように運転スケジュールを設定する。したがって、コントローラ１は、このように設定される運転スケジュールに従って機器２を運転させることにより、所定期間における電気料金を最小化できる。

また、設定部１５１は、複数台の機器２のうち消費電力が大きい機器から順に運転するように運転スケジュールを設定する。これにより、複数台の機器２の運転期間が電力単価の安い期間に収まらず、電力単価の高い期間にはみ出すことがあっても、はみ出すのは消費電力の比較的小さい機器２の運転期間であるから、コントローラ１は、はみ出した分の電気料金を最小限で抑えられる。

また、設定部１５１は、運転スケジュールに含まれている機器２と、運転スケジュールに含まれていない機器２とで運転期間が重複する場合、運転スケジュール外の機器２も含めて運転スケジュールを再設定する。これにより、コントローラ１は、運転スケジュール通りに機器２を運転させた場合に、たとえば運転スケジュール外の機器２がユーザ操作により運転を開始したとしても、総消費電力がピーク値を超えることを回避できる。

さらに、コントローラ１は、運転スケジュールに含まれていない機器２の運転期間を予測する予測部１５３をさらに備えているので、運転スケジュール外の機器２の将来の運転期間を予測でき、予め運転スケジュールに反映させることができる。つまり、コントローラ１は、運転スケジュール外の機器２が実際の運転を開始するのを待つことなく、この機器２の運転期間を含めて運転スケジュールを事前に再設定できるので、一旦開始した運転を途中で止めることなく効率的に機器２を運転させることができる。

ここで、予測部１５３は、コントロールパネル４（操作入力部）に対するユーザの操作に従って入力される情報に基づいて、機器２の運転期間を予測することにより、ユーザが設定した機器２の運転期間を正確に予測できる。あるいは、予測部１５３は、過去の機器２の運転履歴に基づいて、この機器２の運転期間を予測する構成であれば、スケジュール外の機器２の運転期間を自動的に予測できるという利点がある。

ところで、本実施形態で用いる単価情報は、規定時間ごとの電力単価の平均値であってもよい。すなわち、比較的短時間で電力単価が頻繁に変化するような場合、電力単価の安い時間帯は長く続かないから、設定部１５１は、電力単価の安い時間帯に機器２の運転期間を集中させた運転スケジュールを設定することが困難になる。このような場合に、ある程度まとまった規定時間（たとえば２時間）ごとの電力単価の平均値（代表値）を単価情報として用いることにより、設定部１５１は、電力単価の安い時間帯に機器２の運転期間を集中させた運転スケジュールを設定しやすくなる。

（実施形態２）
本実施形態のコントローラ１は、設定部１５１が、機器２の種別と、機器２ごとに予め設定されている優先度と、予め設定されている機器２の組み合わせとの少なくとも１つに従って、運転スケジュールを設定する点で実施形態１のコントローラ１と相違する。以下、実施形態１と同様の構成については、共通の符号を付して適宜説明を省略する。

すなわち、本実施形態では、設定部１５１は、機器２の種別、優先度、機器２の組み合わせの１つ以上に従って、運転スケジュールを設定するように構成されている。

機器２の種別に従って運転スケジュールを設定する場合、コントローラ１は、機器２の種別（充電器、給湯器、洗濯乾燥機の別）ごとに、運転の途中停止の可否や出力調整の可否等の情報を、種別情報としてメモリ１４に予め記憶している。たとえば、機器２が充電器であれば、出力（充電電流）が可変であるから運転時間を調節可能であること、並びに必要最低限の電池残量が確保されていれば運転の途中停止が可能であることが、種別情報として記憶される。機器２が給湯器であれば、必要最低限の湯量が確保されていれば運転の途中停止が可能であることが、種別情報として記憶される。設定部１５１は、この種別情報を読み出して運転スケジュールを設定することにより、機器２の種別ごとに定められた制約条件の下、運転スケジュールを設定することができる。

他にも機器２の種別に従って運転スケジュールを設定する場合、コントローラ１は、機器２が炊飯器であれば、使用する直前に炊き上がるように運転期間をシフトさせることにより、保温時間を短くして機器２での消費電力量を低減できる。また、機器２が洗濯乾燥機や食洗機のように動作音の比較的大きな機器であれば、コントローラ１は、ユーザの設定した起床時刻に合わせて機器２の運転期間をシフトさせることにより、機器２の動作音を目覚まし代わりに使用することができる。さらに、機器２が洗濯乾燥機であれば、コントローラ１は、サーバ６，７等から取得した天気情報に基づいて乾燥の要否を判断し、乾燥が不要の場合に起床時刻の直前に洗い終わるように運転期間をシフトさせることにより、機器２での消費電力量を低減できる。

なお、機器２の種別によっては、消費電力の変動が比較的大きく、他の機器２と同時に運転させた場合に、総消費電力がピーク値を超える可能性が高くなるので、このような機器２については、コントローラ１は、単独で運転させるように運転期間をシフトする。

優先度に従って運転スケジュールを設定する場合、コントローラ１は、機器２ごとに、優先順位を表す数字を優先度としてメモリ１４に予め記憶している。ここでは、「１」〜「５」までの５段階の優先度が機器２ごとに設定され、優先順位が高い、つまり優先的に運転させる機器２ほど優先度の値は大きく設定される。たとえば、コントローラ１は、運転スケジュールに従って機器２を運転させているときに、より優先度の高い機器２からの許可要求を受けると、可能ならば運転中の機器２について運転を途中停止させ、許可要求のあった機器２の運転期間を割り込ませる。一方、運転中の機器２が運転を途中停止できなければ、コントローラ１は、許可要求のあった機器２を含めて運転スケジュールを再設定する。

機器２の組み合わせに従って運転スケジュールを設定する場合、コントローラ１は、同時運転によりメリットのある機器２の組み合わせ、または同時運転を禁止する機器２の組み合わせを、メモリ１４に予め記憶している。たとえば、充電器と給湯器との組み合わせは、同時に運転すると総消費電力がピーク値を超えやすくなるため、同時運転を禁止する組み合わせとして登録される。また、洗濯乾燥機と食洗機との組み合わせは、同時に運転すると騒音が大きくなるため、同時運転を禁止する組み合わせとして登録される。

上述したような機器２の種別、優先度、機器２の組み合わせは、コントロールパネル４を用いてユーザにより予め設定される。ここで、ユーザは、たとえば機器２の種別に関し、洗濯乾燥機について洗濯・脱水と乾燥との間で運転の途中停止を許可するか否かを設定したり、充電器や給湯器について必要最低限の電池残量や湯量を設定したりすることができる。また、機器２が電気自動車のバッテリの充電器であれば、ユーザは、たとえば電気自動車の使用パターンに応じて、必要最低限の電池残量を曜日別に設定することも可能であり、たとえば金曜日、土曜日の電池残量を他の曜日よりも多めに設定することができる。

以下に、本実施形態のコントローラ１の動作例を示す。ここでは、時間帯によって電力単価が異なり、７：００〜２３：００の時間帯（以下「第１時間帯」という）の電力単価が２８．１７円／ｋＷｈで、２３：００〜７：００の時間帯（以下「第２時間帯」という）の電力単価が９．１７円／ｋＷｈである場合を例とする。また、需要家１００での消費電力のピーク値は３ｋＷに設定されていると仮定する。なお、以下では機器２として、複数台の機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃ・・・を想定する。図８〜１０においては、横軸を時間軸、縦軸を消費電力として、機器２Ａの消費電力量を「Ａ」、機器２Ｂの消費電力量を「Ｂ」、機器２Ｃの消費電力量を「Ｃ」、機器２Ｄの消費電力量を「Ｄ」で表す。

図８（ａ）に示すように、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃが、７：００〜２３：００の間に運転する場合、コントローラ１は、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの各々が運転を開始する直前に各機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃからの許可要求を受けて運転を許可するか否かを判断する。この場合、７：００〜２３：００は第１時間帯に該当するので、コントローラ１は、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの運転をすぐに許可するのではなく、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの運転期間を第２時間帯にシフトさせる。

具体的には、設定部１５１は、これら複数台の機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの運転期間をシフトさせ、シフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する。図８の例では、設定部１５１は、２３：００から機器２Ａ、２Ｃ、２Ｂの順に運転するように運転スケジュールを設定する。ここで、機器２Ａと機器２Ｃとは総消費電力がピーク値以下であるので、設定部１５１は、機器２Ａの運転期間と機器２Ｃの運転期間とが一部重複するように運転スケジュールを設定する。

ただし、図８（ａ）に示すように、第２時間帯には、運転スケジュールに含まれていない機器２Ｄが運転する予定である。そこで、コントローラ１は、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃに運転スケジュール外の機器２Ｄを含めて、運転スケジュールを再設定する。ここで、機器２Ｂと機器２Ｄとの総消費電力はピーク値を超えるものの、設定部１５１は、機器２Ｄの種別情報から機器２Ｄの運転時の出力調整が可能であると判断し、機器２Ｄの出力を下げて機器２Ｂと同時に運転させるよう運転スケジュールを設定する。具体的には、設定部１５１は、図８（ｂ）に示すように、機器２Ｄの消費電力を「Ｄ１」と「Ｄ２」とに分割し、「Ｄ１」の一部を機器２Ｂの消費電力に重ねるように運転スケジュールを設定する。

したがって、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、図８（ｂ）に示すように、第１時間帯に比較して電力単価の安い第２時間帯に機器２Ｄと共に運転を行うことになり、結果的に、所定期間（一日）における需要家１００の電気料金が安くなる。さらに、図８の例では、設定部１５１は、機器２Ｂの種別情報から機器２Ｂは運転開始時に突入電流が流れるインバータ機器であると判断し、機器２Ｂの運転期間の開始から一定時間遅らせて機器２Ｄの運転期間が開始するように運転スケジュールを設定している。

また、図９の例では、設定部１５１は、複数台の機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃの運転期間をシフトさせ、シフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する。このとき、設定部１５１は、これら複数台の機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃのうち優先度が高い（大きい）機器から順に運転するように運転スケジュールを設定する。図９の例では、機器２Ａの優先度が最も高く、機器２Ｃ、機器２Ｂの順に優先度が低くなるので、設定部１５１は、２３：００から機器２Ａ、２Ｃ、２Ｂの順に運転するように運転スケジュールを設定している。

ただし、図９（ａ）に示すように、第２時間帯には、運転スケジュールに含まれていない機器２Ｄが運転する予定である。そこで、コントローラ１は、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃに運転スケジュール外の機器２Ｄを含めて、運転スケジュールを再設定する。図９の例では、機器２Ａ〜２Ｄのうち機器２Ａの消費電力が最も大きく、機器２Ｃ、機器２Ｂ、機器２Ｄの順に消費電力が小さくなるので、設定部１５１は、２３：００から機器２Ａ、２Ｃ、２Ｂ、２Ｄの順に運転するように運転スケジュールを設定している。

したがって、機器２Ａ，２Ｂ，２Ｃは、図９（ｂ）に示すように、第１時間帯に比較して電力単価の安い第２時間帯に機器２Ｄと共に運転を行うことになり、結果的に、所定期間（一日）における需要家１００の電気料金が安くなる。さらに、図９（ｂ）の例では、機器２Ｄの運転期間の一部が第１時間帯にはみ出すので、設定部１５１は、機器２Ｄの種別情報から機器２Ｄの運転の途中停止が可能であると判断し、７：００に機器２Ｄを停止させるよう運転スケジュールを設定している。

また、図１０の例は、図９の例と略同じであるが、機器２Ａが運転を途中で停止している点で図９の例と相違する。つまり、図１０の例では、設定部１５１は、機器２Ａの種別情報から機器２Ａは必要最低限の電池残量が確保されていれば運転の途中停止が可能な充電器であると判断し、機器２Ａを途中停止させて機器２Ｃの運転開始を早めている。

以上説明した本実施形態のコントローラ１によれば、設定部１５１は、機器２の種別に従って運転スケジュールを設定することにより、運転の途中停止の可否や出力調整の可否等、機器２の種別に固有の情報に基づいて効率的に運転スケジュールを設定できる。

また、設定部１５１は、機器１５１ごとに予め設定されている優先度に従って運転スケジュールを設定することで、優先順位の高い機器２を優先的に運転させるように運転スケジュールを設定できる。つまり、コントローラ１は、ユーザの設定する優先順位に従って、比較的柔軟に設定された運転スケジュールにより機器２を運転させることができる。

さらにまた、設定部１５１は、機器２の組み合わせに従って運転スケジュールを設定することで、同時運転によるメリットがある組み合わせの機器２を積極的に同時運転させたり、同時運転が好ましくない組み合わせの機器２の同時運転を回避したりできる。

なお、設定部１５１は、機器２の種別、優先度、機器２の組み合わせの１つ以上に従って、運転スケジュールを設定すればよいので、機器２の種別、優先度、機器２の組み合わせのいずれか１つに従って運転スケジュールを設定してもよい。また、設定部１５１は、機器２の種別と優先度とに従って、あるいは優先度と機器２の組み合わせとに従って、または機器２の種別と優先度と機器２の組み合わせとの全てに従って、運転スケジュールを設定してもよい。

その他の構成および機能は実施形態１と同様である。

１ コントローラ
２ 機器
２０１ 充電器（機器）
２０２ 給湯器（機器）
２０３ 洗濯乾燥機（機器）
１５ 処理部
１５１ 設定部
１５２ 制御部
１５３ 予測部

Claims (11)

1. 運転期間がシフト可能であり且つ運転中の消費電力の情報が既知である機器を制御するコントローラであって、
   所定期間内で変化する商用電力の電力単価に関する単価情報と、前記機器の運転に必要な電力および時間に関する機器情報とに基づいて、複数台の前記機器の運転期間をシフトさせ、当該複数台の前記機器についてシフト後の運転期間を規定した運転スケジュールを設定する設定部と、
   前記設定部で設定された運転スケジュールに従って前記複数台の前記機器を運転させる制御部とを備え、
   前記設定部は、前記複数台の前記機器のうち運転期間が重複する機器の消費電力の和が所定のピーク値を超えない範囲で、前記所定期間における電気料金を最小化するように前記運転スケジュールを設定する
   ことを特徴とするコントローラ。
2. 前記設定部は、前記複数台の前記機器のうち消費電力が大きい機器から順に運転するように前記運転スケジュールを設定する
   ことを特徴とする請求項１に記載のコントローラ。
3. 前記設定部は、前記運転スケジュールに含まれている前記機器と、前記運転スケジュールに含まれていない前記機器とで運転期間が重複する場合、前記運転スケジュールに含まれていない前記機器も含めて前記運転スケジュールを再設定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のコントローラ。
4. 前記運転スケジュールに含まれていない前記機器の運転期間を予測する予測部をさらに備える
   ことを特徴とする請求項３に記載のコントローラ。
5. 前記予測部は、操作入力部に対するユーザの操作に従って入力される情報に基づいて前記機器の運転期間を予測するように構成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のコントローラ。
6. 前記予測部は、過去の前記機器の運転履歴に基づいて当該機器の運転期間を予測するように構成されている
   ことを特徴とする請求項４に記載のコントローラ。
7. 前記設定部は、前記機器の種別に従って、前記運転スケジュールを設定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のコントローラ。
8. 前記設定部は、前記機器ごとに予め設定されている優先度に従って、前記運転スケジュールを設定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のコントローラ。
9. 前記設定部は、予め設定されている前記機器の組み合わせに従って、前記運転スケジュールを設定するように構成されている
   ことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のコントローラ。
10. 前記単価情報は、規定時間ごとの前記電力単価の平均値である
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のコントローラ。
11. 前記設定部は、前記電力単価が一定の期間における当該電力単価と前記機器での消費電力量との積の前記所定期間分の累積値を最小化するように前記運転スケジュールを設定する
    ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のコントローラ。

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