JP2016140184A - 制御装置、制御システム、制御方法及びプログラム - Google Patents

Abstract

【課題】電力損失を抑えつつ蓄電池を活用する。
【解決手段】制御装置１０は、放電により蓄電池から出力される放電電力の計測値を取得する通信部１０５と、直流電力を交流電力に変換する電力変換部４１を介して蓄電池から供給される放電電力を消費する電気機器３１〜３３を、通信部１０５によって取得される放電電力の計測値が予め定められた条件を満たすように制御する制御部１０４と、を備える。これにより、電気機器の消費電力を調整して、電力変換の効率を向上させることが可能になる。したがって、電力損失を抑えつつ蓄電池を活用することができる。
【選択図】図３

Description

本発明は、制御装置、制御システム、制御方法及びプログラムに関する。

電力系統から買電した電力又は太陽光発電等により発電された電力を蓄電池に蓄えておいて、必要なときに住宅内の電気機器に給電する蓄電池が知られている。このような蓄電池を用いると、例えば、太陽光発電により過剰に発電された電力を蓄電しておいて、蓄電された電力を夜間に使用することができる。また、蓄電された電力が、電力需要が大きくなる日中の時間帯に使用されれば、電力需要の緩和に貢献することができる。

通常、電力系統からは交流電力が供給され、住宅内の負荷機器には交流電力が供給される。一方、蓄電池の充放電には直流電力が用いられる。このため、直流から交流への電力変換及び交流から直流への電力変換を行うパワーコンディショナが必要になる。ただし、パワーコンディショナによって電力変換が行われる際には、電力の一部が熱として失われる。すなわち、パワーコンディショナから出力される電力は、入力された電力より小さくなる。

一般的に、パワーコンディショナは、その定格電力で電力変換の効率が最大となるように設計される。そのため、パワーコンディショナの入出力が小さいときには、電力変換の効率が悪くなり、損失電力が大きくなってしまう。そこで、パワーコンディショナの入出力が大きいときに限って蓄電池の充放電を行うことにより、電力変換の損失を抑える技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

特許文献１に記載の装置は、ヒートポンプ給湯機の熱需要を予測し、蓄電池の蓄電量が熱需要に必要なヒートポンプ給湯機の消費電力量より多い場合に蓄電池を放電させる。また、この装置は、ヒートポンプ給湯機以外の負荷による負荷電力が、ヒートポンプ給湯機の稼働時の消費電力より大きい場合にも、蓄電池を放電させる。これにより、放電量が大きい時間帯に蓄電池を放電させることができる。ひいては、直流交流変換器等の電力損失を小さくすることができる。

特開２０１２−２４４７８０号公報

しかしながら、特許文献１に記載の装置は、ヒートポンプ給湯機が使用されず、消費電力が小さい状態が持続した場合に、蓄電池を放電させることがない。この場合には、大きな損失電力をともなう電力変換が実行されることはないが、蓄電池が活用されているとはいえず、好ましくない。

本発明は、上述の事情の下になされたもので、電力損失を抑えつつ蓄電池を活用することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の制御装置は、放電により蓄電池から出力される放電電力の計測値を取得する取得手段と、直流電力を交流電力に変換する変換手段を介して蓄電池から供給される放電電力を消費する電気機器を、取得手段によって取得される放電電力の計測値が予め定められた条件を満たすように制御する制御手段と、を備える。

本発明によれば、放電電力の計測値が予め定められた条件を満たすように、電気機器が制御される。これにより、電気機器の消費電力を調整して、電力変換の効率を向上させることが可能になる。したがって、電力損失を抑えつつ蓄電池を活用することができる。

実施の形態１に係る制御システムの構成を示す図である。 電力変換部の出力電力と変換効率との関係を示す図である。 制御装置の機能的な構成を示す図である。 閾値を規定する手法の第１の例を示す図である。 閾値を規定する手法の第２の例を示す図である。 閾値を規定する手法の第３の例を示す図である。 制御装置によって実行される一連の処理を示すフロー図である。 実施の形態２に係る制御装置の機能的な構成を示す図である。 閾値を規定する手法の第４の例を示す図である。 閾値を規定する手法の第５の例を示す図である。 閾値を規定する手法の第６の例を示す図である。 スケジュール変更部によって実行される一連の処理を示すフロー図である。

実施の形態１．
以下、本発明の実施の形態１について、図面を参照しつつ説明する。図１には、本実施の形態に係る制御システム１００の構成が示されている。制御システム１００は、住宅内の電力の収支を監視して機器を制御することにより、電力を効率よく利用するためのＨＥＭＳ（Home Energy Management System）である。制御システム１００は、図１に示されるように、電気機器３１，３２，３３を制御する制御装置１０と、電力線を介して供給される電力を計測する計測装置２０と、複数の電気機器３１〜３３と、電力を蓄える蓄電装置４０と、電力を生成して住宅内に供給する発電装置５０とを有している。なお、図１中の太い実線は電力線を表し、計測装置２０につながる実線は信号線を表し、破線は通信線を表す。

制御装置１０は、計測装置２０、電気機器３１〜３３、電力変換部４１、及びインターネット等のネットワークＮＷと通信線を介して接続されたコンピュータ端末であって、住宅内に設置される。また、制御装置１０は、計測装置２０による計測の結果に基づいて、電気機器３１〜３３を制御するＨＥＭＳコントローラである。制御装置１０は、プロセッサ１１、主記憶部１２、補助記憶部１３、入力部１４、出力部１５、及び通信インタフェース１６を有している。主記憶部１２、補助記憶部１３、入力部１４、出力部１５、及び通信インタフェース１６はいずれも、内部バス１７を介してプロセッサ１１に接続されている。

プロセッサ１１は、例えばＣＰＵ（Central Processing Unit）等から構成される。プロセッサ１１は、補助記憶部１３に記憶されるプログラムＰ１を実行することにより、後述の処理を実行する。

主記憶部１２は、例えばＲＡＭ（Random Access Memory）等から構成される。主記憶部１２は、補助記憶部１３からプログラムＰ１をロードする。そして、主記憶部１２は、プロセッサ１１の作業領域として用いられる。

補助記憶部１３は、ハードディスク又はフラッシュメモリ等の不揮発性メモリを含んで構成される。補助記憶部１３は、プログラムＰ１の他に、プロセッサ１１の処理に用いられる種々のデータを記憶する。補助記憶部１３は、プロセッサ１１の指示に従って、プロセッサ１１によって利用されるデータをプロセッサ１１に供給し、プロセッサ１１から供給されたデータを記憶する。

入力部１４は、例えば入力キー及び静電容量方式のポインティングデバイス等から構成される。入力部１４は、制御装置１０のユーザによって入力された情報を取得して、取得した情報をプロセッサ１１に通知する。

出力部１５は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）及びスピーカ等から構成される。出力部１５は、プロセッサ１１の指示に従って、ユーザに対して種々の情報を提示する。

通信インタフェース１６は、外部の機器と通信するためのインタフェース回路等から構成される。通信インタフェース１６は、外部の機器から信号を受信して、この信号に含まれるデータをプロセッサ１１へ出力する。また、通信インタフェース１６は、プロセッサ１１から出力されたデータを含む信号を、外部の機器へ送信する。なお、本実施の形態において制御装置１０の外部の機器は、計測装置２０、電気機器３１〜３３、及び蓄電装置４０の電力変換部４１を意味する。また、通信インタフェース１６は、ネットワークＮＷに接続される。

計測装置２０は、電流センサ（ＣＴ、Current Transformer）２１〜２５を用いて、電気機器３１〜３３各々の消費電力、及び電力変換部４１に入出力する電力を、例えば１分毎に計測する。そして、計測装置２０は、計測の結果として得られた電力の計測値を制御装置１０にくり返し通知する。

例えば、電流センサ２１は、電気機器３１への電力供給路に流れる電流を検出して、検出した電流に応じた信号を計測装置２０に出力する。計測装置２０は、電流センサ２１からの信号に基づいて電気機器３１の消費電力の計測値を得る。また、電流センサ２２は、電気機器３２への電力供給路に流れる電流を検出し、計測装置２０は、電流センサ２２から通知される検出結果に基づいて、電気機器３２の消費電力の計測値を得る。また、電流センサ２３は、電気機器３３への電力供給路に流れる電流を検出し、計測装置２０は、電流センサ２３から通知される検出結果に基づいて、電気機器３３の消費電力の計測値を得る。

また、電流センサ２４は、電力変換部４１に接続された電力線に配設される。そして、電流センサ２４は、交流電力の電流を検出して、検出した電流に応じた信号を計測装置２０に出力する。計測装置２０は、電流センサ２４からの信号に基づいて、電力変換部４１に入力される充電電力（交流電力）、又は電力変換部４１から出力される放電電力（交流電力）の計測値を得る。

電流センサ２５は、蓄電装置４０内の電力変換部４１と蓄電池４２とを結ぶ電力線に配設される。そして、電流センサ２５は、直流電力の電流を検出して、検出した電流に応じた信号を計測装置２０に出力する。計測装置２０は、電流センサ２５からの信号に基づいて、電力変換部４１から出力される充電電力（直流電力）、又は電力変換部４１に入力される放電電力（直流電力）の計測値を得る。

なお、電流センサ２１〜２３は、例えば住宅内の配電盤に配設される。また、電流センサ２４，２５は、例えば蓄電装置４０内に配設される。

電気機器３１〜３３各々は、住宅内に設置された家電機器であって、例えば、テレビジョン受像機等の音響・映像機器、エアコンディショナ（空調機器）、電気給湯器、冷蔵庫、又は電磁調理器である。電気機器３１〜３３各々は、制御装置１０から送信された制御命令に従って、その運転状態を変化させる。電気機器３１〜３３各々の運転状態は、単に稼働又は停止であってもよいし、種々のパラメータを用いて規定されてもよい。

例えば、電気機器３１が空調機器であって、スタンバイ状態から復帰して冷房運転を開始するように、制御装置１０からの制御命令により指示されると、電気機器３１は、この指示に従って冷房運転を開始する。この電気機器３１の運転状態は、「冷房運転」である。さらに、電気機器３１は、設定温度を２６℃とするように制御装置１０から指示されると、空調空間の温度を２６℃とするための冷房運転を開始する。この電気機器３１の運転状態は、「設定温度２６℃の冷房運転」である。

また、電気機器３１〜３３各々は、その運転状態に応じた消費電力で稼働する。本実施の形態において、電気機器３１〜３３各々が消費する電力は、商用電源ＰＳ、蓄電装置４０又は発電装置５０から供給される。

蓄電装置４０は、商用電源ＰＳから供給された電力、及び、発電装置５０によって生成された電力を蓄える定置型の装置である。蓄電装置４０によって蓄えられた電力は、電気機器３１〜３３に供給される。蓄電装置４０は、電力の変換等を行う電力変換部４１、及び電力を蓄える蓄電池４２を有している。

電力変換部４１は、例えば、直流電力の電圧を変換する変圧器、直流電力と交流電力との変換を行う変換器、並びに、変圧器及び変換器を制御する制御回路等を含んで構成されるパワーコンディショナである。電力変換部４１は、商用電源ＰＳ及び発電装置５０から供給された交流電力を、蓄電池４２の充電に適した電圧の直流電力に変換して、蓄電池４２へ出力することにより、蓄電池４２を充電する。また、電力変換部４１は、蓄電池４２の放電により供給された直流電力を、住宅内で用いられる電圧の交流電力に変換して、電気機器３１〜３３に供給する。

図２には、電力変換部４１から出力される出力電力と、電力変換部４１による電力の変換効率との関係が示されている。図２中の横軸は、電力変換部４１から出力される直流電力（充電電力）又は交流電力（放電電力）の値を示す。また、縦軸に示される変換効率は、電力変換部４１の出力と入力との比を意味する。図２に示されるように、出力電力が大きくなると、変換効率も高くなる。なお、図２中の電力Ｐｒは、電力変換部４１の定格電力を意味し、例えば６ｋＷである。また、図２のグラフは、出力電力と変換効率との関係を示しているが、この関係は、実質的に、電力変換部４１が電力を変換する際の出力電力と損失電力の関係を示している。

また、電力変換部４１は、電力を変換するためのスイッチング素子を有している。このスイッチング素子がＯＮ状態であれば、電力変換部４１は、電力を変換する。電力変換部４１が電力を変換するときには、蓄電池４２の充放電が実行されることとなる。一方、スイッチング素子がＯＦＦ状態であれば、電力変換部４１は、電力を変換しない。電力変換部４１が電力を変換しないときには、蓄電池４２の充放電が実行されない。電力変換部４１の制御回路は、制御装置１０からの制御指令に従ってスイッチング素子の状態を切り替える。

また、電力変換部４１は、発電装置５０からの発電電力と、蓄電池４２の充放電電力とを連係させる。例えば、発電電力が電気機器３１〜３３の消費電力より大きい場合に、電力変換部４１は、発電電力から消費電力を減じて得られる余剰電力を、蓄電池４２の充電又は売電に割り当てる。すなわち、電力変換部４１は、発電電力を、電気機器３１〜３３の消費電力と、充電電力と、売電電力とに配分する。また、発電電力が電気機器３１〜３３の消費電力より小さい場合に、電力変換部４１は、消費電力から発電電力を減じて得られる不足電力を、蓄電池４２の放電により賄う。すなわち、電力変換部４１は、発電電力と放電電力とを合わせて電気機器３１〜３３に供給する。ただし、蓄電池４２の残量が不十分な場合には、商用電源ＰＳからの電力が電気機器３１〜３３に供給される。

また、電力変換部４１は、充放電電力の履歴、又は、蓄電池４２の電圧変動に基づいて、蓄電池４２の残量を管理する。電力変換部４１は、蓄電池４２の残量が１００％であるときには蓄電池４２の充電を停止し、蓄電池４２の残量が０％であるときには蓄電池４２の放電を停止する。電力変換部４１は、制御装置１０からの要求に応答して、現在の蓄電池４２の残量を制御装置１０に通知する。

蓄電池４２は、例えば、ニカド電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池又は鉛蓄電池等の二次電池である。蓄電池４２の容量は、例えば５．０ｋＷｈである。

なお、本実施の形態では、電力変換部４１及び蓄電池４２が定置型の蓄電装置を構成したが、電力変換部４１及び蓄電池４２は、一体的に構成されていなくともよい。例えば、蓄電池４２は、電気自動車に搭載されている電池であって、電力変換部４１は、電気自動車が車庫に駐車しているときに電力線を介して電気自動車と接続される定置型の装置であってもよい。

発電装置５０は、例えば太陽光により発電する装置であって、住宅の屋根の上に設置される。発電装置５０は、例えば多結晶シリコン型のソーラーパネル、及びソーラーパネルにより発電された直流電力を交流電力に変換するパワーコンディショナを有している。なお、発電装置５０は、太陽光以外の自然エネルギーにより発電してもよいし、化石燃料を用いて発電してもよい。さらに発電装置５０は、燃料電池であってもよい。

制御装置１０は、上述の構成を有することで種々の機能を発揮する。図３には、制御装置１０の機能的な構成が示されている。図３に示されるように、制御装置１０は、電気機器３１〜３３の制御に必要な情報を取得して記憶部１０２に登録する情報登録部１０１と、各種データを記憶する記憶部１０２と、蓄電池４２の充放電が可能か否かを判定する充放電判定部１０３と、電気機器３１〜３３及び電力変換部４１を制御する制御部１０４と、外部の機器と通信する通信部１０５と、を有している。

情報登録部１０１は、プロセッサ１１、入力部１４、通信インタフェース１６等により実現される。情報登録部１０１は、図２に示される変換効率と出力電力との関係を、記憶部１０２に記憶される計測データＤ１から学習する。なお、計測データＤ１は、計測装置２０による計測結果の履歴を示すデータである。そして、情報登録部１０１は、学習した変換効率と出力電力との関係を示す効率データＤ２を、記憶部１０２に登録する。

また、情報登録部１０１は、電気機器３１〜３３各々の運転状態と消費電力とを関連づける機器データＤ３を、例えばインターネット上のサーバ装置から取得して、記憶部１０２に登録する。なお、機器データＤ３は、電気機器３１〜３３各々の平均的な消費電力を示すデータであってもよい。

また、情報登録部１０１は、電気機器３１〜３３各々のスケジュールデータＤ４をユーザから取得して、記憶部１０２に登録する。このスケジュールデータＤ４は、電気機器３１〜３３の運転スケジュールを示す。スケジュールデータＤ４は、例えば、電気機器３１〜３３の運転状態と、この運転状態で稼働する日時とを関連づけるデータである。

また、情報登録部１０１は、電力変換部４１の出力電力の定格値、及び蓄電池４２の容量を、ユーザに対して入力を促すことにより取得して、記憶部１０２に登録する。

また、情報登録部１０１は、後述の処理で用いられる閾値を、ユーザに対して入力を促すことにより取得する。この閾値は、電力変換部４１の出力電力の閾値である。図４〜６には、この閾値の例が示されている。図４に示される閾値Ｔｈ１は、変換効率と出力電力との関係を示す線Ｌ１の傾きが１５％／ｋＷとなるときの出力電力である。図４には、傾きが１５％／ｋＷの線Ｌ２が補助的に示されている。図５に示される閾値Ｔｈ２は、変換効率が７５％となるときの出力電力である。図６に示される閾値Ｔｈ３は、例えば２ｋＷの出力電力である。なお、情報登録部１０１は、この閾値を、インターネット上のサーバ装置又は外部メディアから取得してもよいし、効率データＤ２等に基づいて決定してもよい。そして、情報登録部１０１は、閾値を記憶部１０２に登録する。

記憶部１０２は、主として補助記憶部１３により実現される。記憶部１０２は、計測データＤ１、効率データＤ２、機器データＤ３、及びスケジュールデータＤ４を記憶する。また、記憶部１０２は、蓄電池４２の残量、及び電気機器３１〜３３の現在の運転状態を通信部１０５から取得して記憶する。さらに、記憶部１０２は、時間帯毎の売買電力の価格を、例えば情報登録部１０１から取得して記憶してもよい。

充放電判定部１０３は、主としてプロセッサ１１により実現される。充放電判定部１０３は、蓄電池４２の残量に基づいて、充放電が可能か否かを判定する。例えば、充放電判定部１０３は、放電可能な残量（例えば０．５ｋＷｈ）が蓄電池４２に確保されていない場合に、放電が不可能と判定する。また、充放電判定部１０３は、蓄電池４２の残量に加えて、発電装置５０の発電量、及び蓄電池４２の容量に基づいて、充放電が可能か否かを判定してもよい。発電装置５０の発電量は、計測データＤ１から求めることができる。

制御部１０４は、主としてプロセッサ１１により実現される。制御部１０４は、充放電判定部１０３による判定の結果と、記憶部１０２に記憶されているデータとに基づいて、電気機器３１〜３３に対する制御の内容を決定する。そして、制御部１０４は、決定した制御の内容に従って、制御命令を生成して、通信部１０５を介して制御対象となる機器へ送信する。例えば、制御部１０４は、蓄電池４２の放電が可能と判定された場合に、電力変換部４１の出力電力（放電電力）が増加するように、電気機器３１〜３３の消費電力を増加させる。また、制御部１０４は、蓄電池４２の充電が可能と判定された場合に、電力変換部４１の出力電力（充電電力）が増加するように、電気機器３１〜３３の消費電力を減少させる。

通信部１０５は、主としてプロセッサ１１と通信インタフェース１６との協働により実現される。通信部１０５は、計測装置２０から計測結果を取得して、計測データＤ１として記憶部１０２に登録する。また、通信部１０５は、電気機器３１〜３３各々から、現在の運転状態を取得して、記憶部１０２に登録する。また、通信部１０５は、蓄電池４２の残量を電力変換部４１から取得して、記憶部１０２に登録する。さらに、通信部１０５は、制御部１０４からの制御命令を、制御対象となる機器へ伝送する。

続いて、制御装置１０によって実行される一連の処理について、図７に示されるフローチャートを用いて説明する。図７に示される処理は、制御装置１０の電源が投入されることで開始する。なお、図７に示される処理は、主としてプロセッサ１１によって実行されるが、以下では、図３に示される構成を適宜用いて説明する。

まず、情報登録部１０１は、情報を取得して、取得した情報を記憶部１０２に登録する（ステップＳ１）。次に、通信部１０５は、データを取得して、記憶部１０２に記憶されているデータを更新する（ステップＳ２）。具体的には、通信部１０５は、計測装置２０の計測結果、蓄電池４２の残量、及び電気機器３１〜３３の運転状態を更新する。

次に、充放電判定部１０３は、発電装置５０の発電量が、電気機器３１〜３３の総消費電力より大きいか否かを判定する（ステップＳ３）。

発電量が総消費電力より大きいと判定した場合（ステップＳ３；Ｙｅｓ）、充放電判定部１０３は、発電電力から総消費電力を除いた余剰電力を算出する（ステップＳ４）。

次に、充放電判定部１０３は、蓄電池４２の残量に基づいて、蓄電池４２の充電が可能か否かを判定する（ステップＳ５）。この判定は、蓄電池４２の残量と、蓄電池４２の容量とに基づいてなされてもよい。例えば、蓄電池４２の容量に対する残量の割合が一定値を下回るときに、充放電判定部１０３は、充電可能と判定してもよい。

充電が可能ではないと判定された場合（ステップＳ５；Ｎｏ）、プロセッサ１１は、余剰電力処理を実行する（ステップＳ６）。余剰電力処理では、例えば、余剰電力が商用電源ＰＳ系統へ逆潮流（売電）される。また、余剰電力処理では、制御部１０４が、使用機器を追加したり、発電装置５０の電源を切断したりしてもよい。使用機器の追加は、例えば、スケジュールデータＤ４によって示される運転スケジュールを変更することにより、現在は稼働していないが今後の稼働が予定されている機器を、現在から稼働させることである。その後、プロセッサ１１による処理は、ステップＳ２へ戻る。

一方、充電が可能であると判定された場合（ステップＳ５；Ｙｅｓ）、制御部１０４は、電力変換部４１に蓄電池４２の充電を開始させる（ステップＳ７）。次に、制御部１０４は、充電電力の計測値が予め定められた条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ８）。この条件は、例えば、充電電力の計測値が図４〜６に示された閾値を超えるときに満たされる。

充電電力の計測値が条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ８；Ｎｏ）、制御部１０４は、電気機器３１〜３３を制御する（ステップＳ９）。具体的には、制御部１０４は、機器データＤ３に基づいて運転スケジュールを変更することにより電気機器３１〜３３を制御して、電気機器３１〜３３の総消費電力を減少させる。これにより、発電電力から割り当てられる充電電力が増加することとなる。例えば、制御部１０４は、運転スケジュールに従って現在稼働している電気機器３１〜３３のうち優先度が低い機器から順に、運転スケジュールを延期する。この優先度は、予めユーザによって指定されてもよいし、電気機器３１〜３３の利用頻度に応じて定められてもよい。

その後、制御部１０４は、ステップＳ８以降の処理をくり返す。これにより、充電電力が条件を満たすまで、電気機器３１〜３３の制御がくり返される。

ステップＳ８にて、充電電力の計測値が条件を満たすと判定された場合（ステップＳ８；Ｙｅｓ）、プロセッサ１１による処理は、ステップＳ２へ戻る。

ステップＳ３にて、発電量が総消費電力以下であると判定した場合（ステップＳ３；Ｎｏ）、充放電判定部１０３は、総消費電力から発電電力を除いた不足電力を算出する（ステップＳ１０）。

次に、充放電判定部１０３は、蓄電池４２の残量に基づいて、蓄電池４２の放電が可能か否かを判定する（ステップＳ１１）。この判定は、蓄電池４２の残量と、算出された不足電力とに基づいてなされてもよい。例えば、不足電力で一定時間（例えば５分間）だけ放電するために必要な残量がない場合に、充放電判定部１０３は、放電が不可能と判定してもよい。

放電が可能ではないと判定された場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、プロセッサ１１は、不足電力処理を実行する（ステップＳ１２）。不足電力処理では、例えば、不足電力に相当する電力が、商用電源から購入される。また、不足電力処理では、制御部１０４が、使用機器を削減してもよい。使用機器の削減は、例えば、運転のスケジュールを延期することである。その後、プロセッサ１１による処理は、ステップＳ２へ戻る。

一方、放電が可能であると判定された場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、制御部１０４は、電力変換部４１に蓄電池４２の放電を開始させる（ステップＳ１３）。次に、制御部１０４は、放電電力の計測値が予め定められた条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ１４）。この条件は、例えば、放電電力の計測値が図４〜６に示された閾値を超えるときに満たされる。

放電電力の計測値が条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ１４；Ｎｏ）、制御部１０４は、電気機器３１〜３３を制御する（ステップＳ１５）。具体的には、制御部１０４は、機器データＤ３に基づいて運転スケジュールを変更することにより電気機器３１〜３３を制御して、電気機器３１〜３３の総消費電力を増加させる。これにより、放電電力が増加することとなる。例えば、制御部１０４は、可能な限り同時に電気機器３１〜３３を稼働させる。また、制御部１０４は、電気機器３１〜３３の今後の運転スケジュールの運転時間を延長して、現在から運転を開始してもよい。

その後、制御部１０４は、ステップＳ１４以降の処理をくり返す。これにより、放電電力が条件を満たすまで、電気機器３１〜３３の制御がくり返される。

ステップＳ１４にて、放電電力の計測値が条件を満たすと判定された場合（ステップＳ１４；Ｙｅｓ）、プロセッサ１１による処理は、ステップＳ２へ戻る。

以上説明したように、本実施の形態では、放電が可能と判断された場合には、放電が開始される。そして、放電電力の計測値が閾値を超えるように、電気機器３１〜３３が制御される。また、充電が可能と判断された場合には、充電が開始される。そして、充電電力の計測値が閾値を超えるように、電気機器３１〜３３が制御される。これにより、電気機器の消費電力を調整して、電力変換の効率を向上させることが可能になる。したがって、電力損失を抑えつつ蓄電池を活用することができる。

また、制御部１０４は、運転スケジュールを変更することにより電気機器３１〜３３を制御した。これにより、電気機器３１〜３３の余分な運転を追加したり、必要な運転を取りやめたりすることなく、単に運転のスケジュールを前後にシフトすることにより、電力損失を抑えることができる。

実施の形態２．
次に、本発明の実施の形態２について、図面を参照しつつ説明する。なお、実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いるとともに、その説明を省略又は簡略する。

本実施の形態に係る制御装置１０は、充放電電力の推移を予測して、将来における電力損失が抑えられるように運転スケジュールを変更する点で、実施の形態１に係るものと異なる。

図８には、本実施の形態に係る制御装置１０の機能的な構成が示されている。図８に示されるように、制御装置１０は、充放電電力の推移を予測する予測部１０６と、予測部１０６の予測結果に基づいて運転スケジュールを変更するスケジュール変更部１０７とを有している。

予測部１０６は、主としてプロセッサ１１により実現される。予測部１０６は、記憶部１０２から機器データＤ３及びスケジュールデータＤ４を読み込んで、将来の電気機器３１〜３３の総消費電力の推移を予測する。また、予測部１０６は、記憶部１０２から計測データＤ１を読み込んで、将来の発電装置５０による発電電力の推移を予測する。そして、予測部１０６は、総消費電力及び発電電力の予測値に基づいて、蓄電池４２の充放電が実行されるタイミングを推定することにより、充放電電力の推移、及び蓄電池４２の残量の推移を予測する。

スケジュール変更部１０７は、主としてプロセッサ１１により実現される。スケジュール変更部１０７は、将来における充放電電力が条件を満たすように、運転スケジュールを変更する。例えば、スケジュール変更部１０７は、２時間後の時点で充放電電力が条件を満たすように、運転スケジュールを変更する。

また、本実施の形態に係る情報登録部１０１は、２つの閾値を記憶部１０２に登録する。一方の閾値は、実施の形態１に係る閾値に等しい。この閾値を、以下では便宜上、第１閾値といい、他方の閾値を第２閾値という。第２閾値は、第１閾値より大きい値である。後述の処理に用いられる条件は、充放電電力が第１閾値を超え、かつ第２閾値を下回るときに満たされる。

図９〜１１には、第２閾値の例が閾値Ｔｈ１１〜Ｔｈ１３として示されている。図９に示される閾値Ｔｈ１１は、線Ｌ１の傾きが５％／ｋＷとなるときの出力電力である。図９には、傾きが５％／ｋＷの線Ｌ３が補助的に示されている。図１０に示される閾値Ｔｈ１２は、変換効率が８５％となるときの出力電力である。図１１に示される閾値Ｔｈ１３は、例えば４ｋＷの出力電力である。

続いて、制御装置１０のスケジュール変更部１０７よって実行される一連の処理について、図１２に示されるフローチャートを用いて説明する。図１２に示される処理は、制御装置１０の電源が投入されることで開始する。

まず、スケジュール変更部１０７は、一定時間後における発電量の予測値が、総消費電力の予測値を超えるか否かを判定する（ステップＳ２１）。この一定時間は、例えば２時間である。発電量の予測値が総消費電力の予測値を超えると判定した場合（ステップＳ２１；Ｙｅｓ），スケジュール変更部１０７は、余剰電力の予測値を算出する（ステップＳ２２）。

次に、スケジュール変更部１０７は、一定時間後に蓄電池４２の充電が可能か否かを判定する（ステップＳ２３）。この判定は、蓄電池４２の残量の予測値に基づいてなされる。

充電が可能ではないと判定された場合（ステップＳ２３；Ｎｏ）、スケジュール変更部１０７は、余剰電力処理を実行する（ステップＳ２４）。この余剰電力処理では、例えば、売電が計画される。その後、スケジュール変更部１０７による処理は、ステップＳ２１へ戻る。

一方、充電が可能であると判定された場合（ステップＳ２３；Ｙｅｓ）、スケジュール変更部１０７は、一定時間後における充電の開始を仮定する（ステップＳ２５）。次に、スケジュール変更部１０７は、充電電力の予測値が条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ２６）。

充電電力の予測値が条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ２６；Ｎｏ）、スケジュール変更部１０７は、運転スケジュールを変更する（ステップＳ２８）。具体的には、スケジュール変更部１０７は、充電電力の予測値が第１閾値を超えるように運転スケジュールを変更した後に、充電電力の予測値が第２閾値を下回るように運転スケジュールを変更する。

その後、スケジュール変更部１０７による処理は、ステップＳ２６以降をくり返す。これにより、一定時間後における充電電力の予測値が条件を満たすように、運転スケジュールが変更される。

ステップＳ２６にて充電電力の予測値が条件を満たすと判定した場合（ステップＳ２６；Ｙｅｓ）、スケジュール変更部１０７による処理は、ステップＳ２１へ戻る。

ステップＳ２１にて、発電量の予測値が総消費電力の予測値以下であると判定した場合（ステップＳ２１；Ｎｏ）、スケジュール変更部１０７は、不足電力の予測値を算出する（ステップＳ２９）。次に、スケジュール変更部１０７は、一定時間後に蓄電池４２の放電が可能か否かを判定する（ステップＳ３０）。この判定は、蓄電池４２の残量の予測値に基づいてなされる。

放電が可能ではないと判定した場合（ステップＳ３０；Ｎｏ）、スケジュール変更部１０７は、不足電力処理を実行する（ステップＳ３１）。この不足電力処理では、例えば、買電が計画される。その後、スケジュール変更部１０７による処理は、ステップＳ２１へ戻る。

一方、放電が可能であると判定した場合（ステップＳ３０；Ｙｅｓ）、スケジュール変更部１０７は、一定時間後における放電の開始を仮定する（ステップＳ３２）。次に、スケジュール変更部１０７は、放電電力の予測値が条件を満たすか否かを判定する（ステップＳ３３）。

放電電力の予測値が条件を満たさないと判定した場合（ステップＳ３３；Ｎｏ）、スケジュール変更部１０７は、運転スケジュールを変更する。具体的には、スケジュール変更部１０７は、放電電力の予測値が第１閾値を超えるように運転スケジュールを変更した後に、放電電力の予測値が第２閾値を下回るように運転スケジュールを変更する。

その後、スケジュール変更部１０７による処理は、ステップＳ３３以降をくり返す。これにより、一定時間後における放電電力の予測値が条件を満たすように、運転スケジュールが変更される。

ステップＳ３３にて放電電力の予測値が条件を満たすと判定した場合（ステップＳ３３；Ｙｅｓ）、スケジュール変更部１０７による処理は、ステップＳ２１へ戻る。

以上説明したように、本実施の形態では、将来における充放電電力の予測値が条件を満たすように、運転スケジュールが変更された。これにより、ユーザの意図と異なる機器の稼働を、前もってユーザが認識することができる。また、機器の稼働状態が突然変更される頻度が抑えられる。

また、本実施の形態に係る条件は、第２閾値を用いて規定された。これにより、充放電電力が過剰に大きくなることを防ぐことができる。ひいては、蓄電池４２の寿命を極端に短縮することを防ぐことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態によって限定されるものではない。

例えば、上記実施の形態に係る電流センサ２１〜２５は、計測装置２０と信号線を介して接続されていたが、これには限定されない。例えば、充放電電力を計測するための電流センサと、電力変換部４１とが信号線で接続されていてもよい。この場合、電力変換部４１が、計測した電力を計測装置２０に通知してもよい。また、計測装置２０は、制御装置１０に内蔵されていてもよい。

また、補助記憶部１３に記憶されているプログラムＰ１は、フレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disk Read-Only Memory）、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）、ＭＯディスク（Magnet-Optical Disk）等のコンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して配布され、コンピュータにインストールされたものであってもよい。

また、プログラムは、通常インターネット等の通信ネットワーク上の所定のサーバ装置が有するディスク装置等に格納されており、必要に応じてダウンロードされたものであってもよい。

本発明は、本発明の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本発明を説明するためのものであり、本発明の範囲を限定するものではない。つまり、本発明の範囲は、実施の形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。そして、特許請求の範囲内及びそれと同等の発明の意義の範囲内で施される様々な変形が、本発明の範囲内とみなされる。

本発明は、蓄電池に蓄えられる電力の効率的な利用に適している。

１００ 制御システム、 １０ 制御装置、 １１ プロセッサ、 １２ 主記憶部、 １３ 補助記憶部、 １４ 入力部、 １５ 出力部、 １６ 通信インタフェース １７ 内部バス、 １０１ 情報登録部、 １０２ 記憶部、 １０３ 充放電判定部、 １０４ 制御部、 １０５ 通信部、 １０６ 予測部、 １０７ スケジュール変更部、 ２０ 計測装置、 ２１〜２５ 電流センサ、 ３１〜３３ 電気機器、 ４０ 蓄電装置、 ４１ 電力変換部、 ４２ 蓄電池、 ５０ 発電装置、 Ｄ１ 計測データ、 Ｄ２ 効率データ、 Ｄ３ 機器データ、 Ｄ４ スケジュールデータ、 Ｌ１，Ｌ２ 線、 ＮＷ ネットワーク、 Ｐ１ プログラム。

Claims (18)

1. 放電により蓄電池から出力される放電電力の計測値を取得する取得手段と、
   直流電力を交流電力に変換する変換手段を介して前記蓄電池から供給される前記放電電力を消費する電気機器を、前記取得手段によって取得される前記放電電力の計測値が予め定められた条件を満たすように制御する制御手段と、
   を備える制御装置。
2. 前記条件は、前記放電電力の計測値が閾値を超えるときに満たされる、
   請求項１に記載の制御装置。
3. 前記条件は、前記放電電力の計測値が、前記閾値より大きい他の閾値を下回るときに満たされる、
   請求項２に記載の制御装置。
4. 前記電気機器の運転スケジュールを記憶するスケジュール記憶手段をさらに備え、
   前記制御手段は、前記運転スケジュールを変更することにより前記電気機器を制御する、
   請求項１から３のいずれか一項に記載の制御装置。
5. 前記放電電力の推移を予測する予測手段と、
   前記予測した放電電力の値が前記条件を満たすように、前記運転スケジュールを変更するスケジュール変更手段と、
   をさらに備える請求項４に記載の制御装置。
6. 前記運転スケジュールの変更には、前記電気機器の運転時間を延長することが含まれる、
   請求項４又は５に記載の制御装置。
7. 前記運転スケジュールの変更には、複数の前記電気機器を同時に運転することが含まれる、
   請求項４から６のいずれか一項に記載の制御装置。
8. 前記放電電力の計測値は、前記変換手段に入力される前記放電電力の計測値、又は前記変換手段から出力される前記放電電力の計測値である、
   請求項１から７のいずれか一項に記載の制御装置。
9. 交流電力を直流電力に変換する変換手段を介して発電手段から蓄電池に供給される充電電力の計測値を取得する取得手段と、
   前記取得手段によって取得される前記充電電力の計測値が予め定められた条件を満たすように、前記発電手段からの電力を前記蓄電池とともに受電する電気機器を制御する制御手段と、
   を備える制御装置。
10. 前記条件は、前記充電電力の計測値が閾値を超えるときに満たされる、
    請求項９に記載の制御装置。
11. 前記電気機器の運転スケジュールを記憶するスケジュール記憶手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記電気機器の運転スケジュールを延期することにより前記電気機器を制御する、
    請求項９又は１０に記載の制御装置。
12. 前記電気機器の運転状態と消費電力の値とを関連づける機器データを記憶する機器データ記憶手段をさらに備え、
    前記制御手段は、前記機器データに基づいて前記電気機器を制御する、
    請求項１から１１のいずれか一項に記載の制御装置。
13. 放電により蓄電池から出力される放電電力を計測する計測手段と、
    前記計測手段による計測の結果に基づいて電気機器を制御する請求項１から８のいずれか一項に記載の制御装置と、
    を備える制御システム。
14. 発電手段から蓄電池に供給される充電電力を計測する計測手段と、
    前記計測手段による計測の結果に基づいて電気機器を制御する請求項９から１１のいずれか一項に記載の制御装置と、
    を備える制御システム。
15. 放電により蓄電池から出力される放電電力の計測値を取得する取得ステップと、
    直流電力を交流電力に変換する変換手段を介して前記蓄電池から供給される前記放電電力を消費する電気機器を、前記取得ステップにおいて取得される前記放電電力の計測値が予め定められた条件を満たすように制御する制御ステップと、
    を含む制御方法。
16. 交流電力を直流電力に変換する変換手段を介して発電手段から蓄電池に供給される充電電力の計測値を取得する取得ステップと、
    前記取得ステップにおいて取得される前記充電電力の計測値が予め定められた条件を満たすように、前記発電手段からの電力を前記蓄電池とともに受電する電気機器を制御する制御ステップと、
    を含む制御方法。
17. コンピュータを、
    放電により蓄電池から出力される放電電力の計測値を取得する取得手段、
    直流電力を交流電力に変換する変換手段を介して前記蓄電池から供給される前記放電電力を消費する電気機器を、前記取得手段によって取得される前記放電電力の計測値が予め定められた条件を満たすように制御する制御手段、
    として機能させるためのプログラム。
18. コンピュータを、
    交流電力を直流電力に変換する変換手段を介して発電手段から蓄電池に供給される充電電力の計測値を取得する取得手段、
    前記取得手段によって取得される前記充電電力の計測値が予め定められた条件を満たすように、前記発電手段からの電力を前記蓄電池とともに受電する電気機器を制御する制御手段、
    として機能させるためのプログラム。

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