JP2019164057A - 負荷推定装置および可搬型の電力供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力供給装置に接続される可能性のある負荷を、電力供給装置にすでに接続され、かつ、推定された負荷から予測すること。【解決手段】負荷推定装置は、可搬型の電力供給装置に接続された負荷に供給される電圧と電流を計測し、前記計測された電圧の計測値と電流の計測値から前記負荷の特徴量を演算し、前記演算された特徴量と、記憶手段に記憶されている負荷ごとの特徴量とに基づき、前記電力供給装置に接続されている複数の負荷を推定する。さらに、負荷推定装置は、電力供給装置に接続されていない負荷であって、前記負荷推定手段により推定された負荷と関連した負荷を記憶手段に記憶されている関連負荷情報に基づき予測する。【選択図】図８

Description

本発明は発電機や蓄電池などの可搬型の電力供給装置に接続される負荷を推定する負荷推定装置に関する。

発電機には様々な負荷（電気機器）が接続される。エンジン駆動式の発電機では燃料がなくなれば、発電することができない。たとえば、炊飯器が炊飯を完了する前に燃料切れになると、ご飯ができないばかりか、お米が無駄になってしまう。そのため、発電機に接続された負荷の種類や名称が推定できれば、負荷に十分に電力を供給できるほど燃料が残っているかどうかも判定可能となろう。

特許文献１によれば電流の基本波や高調波と電気機器の動作状態とをニューラルネットワークに学習させることで電気機器の動作状態を判別することが記載されている。特許文献２によれば電流の基本波や高調波を周波数解析することで負荷が稼働状態かどうかを判定することが記載されている。

特開２０００−２９２４６５号公報 特開２００７−００３２９６号公報

特許文献１によればニューラルネットワークに学習させるために膨大な数の教師データが必要となってしまう。そもそも、特許文献１は負荷の種類を特定するものではない。特許文献２では周波数解析が必要となるため、演算量が膨大となる。また、特許文献２も負荷の種類を特定するものではない。本発明は、可搬型の電力供給装置に接続された負荷の特徴量から負荷の種類を推定する。さらに、本発明は、可搬型の電力供給装置に接続される可能性のある負荷を、電力供給装置にすでに接続され、かつ、推定された負荷から予測することを目的とする。

本発明は、たとえば、
可搬型の電力供給装置に接続された負荷に供給される電圧と電流とを計測する計測手段と、
前記計測手段により計測された電圧の計測値と電流の計測値から前記負荷の特徴量を演算する演算手段と、
負荷ごとの特徴量と、それぞれ関連して使用される複数の負荷を示す関連負荷情報とを予め記憶した記憶手段と、
前記演算手段により演算された特徴量と、前記記憶手段に記憶されている特徴量とに基づき、前記電力供給装置に接続されている負荷を推定する負荷推定手段と、
前記電力供給装置に接続されていない負荷であって、前記負荷推定手段により推定された負荷と関連した負荷を前記関連負荷情報に基づき予測する負荷予測手段と、
を有することを特徴とする負荷推定装置を提供する。

本発明によれば、可搬型の電力供給装置に接続される可能性のある負荷を、電力供給装置にすでに接続され、かつ、推定された負荷から予測することが可能となる。

電力供給装置の構成例を説明する図 電力供給装置の構成例を説明する図 電力供給装置の構成例を説明する図 電力供給装置の制御回路を説明するブロック図 特徴量データに含まれうる特徴量マップを説明する図 電力データを説明する図 負荷推定方法を示すフローチャート 電力供給装置の制御回路を説明するブロック図 負荷予測方法を示すフローチャート 負荷予測方法を示すフローチャート 負荷予測方法を示すフローチャート 負荷予測方法を示すフローチャート 複数の電力供給装置間で余剰電力を供給および受給する電力供給システムを示す図

［電力供給装置］
電力供給装置は一つ以上の負荷（電気機器）に対して電力を供給可能な装置である。電力供給装置は、たとえば、エンジン駆動発電機、蓄電池、または、蓄電池付のエンジン駆動発電機などである。このように、電力供給装置は、可搬型の電力供給装置であってもよい。たとえば、電力供給装置は、キャンプ場などの野外で使用可能であってもよい。このような電力供給装置は、商用の交流電源から電力の供給を受けておらず、商用の交流電源から独立している。たとえば、エンジン駆動発電機は、燃料が残っている間に限り、負荷に電力を供給できる。蓄電池であれば、充電量が残っている間に限り、負荷に電力を供給できる。また、蓄電池付のエンジン駆動発電機であれば、燃料および充電量が残っている間に限り、負荷に電力を供給できる。なお、負荷の種類に応じて定格消費電力や消費電力量は異なる。たとえば、炊飯器は炊飯開始期間において多くの電力を消費し、蒸らし期間においてはより少ない電力を消費する。なお、炊飯器が炊飯を開始してから完了するまでに必要とする典型的な電力量は既知である。電気ケトルについても規定量の水を沸騰させるまでに必要とする電力量は既知である（高度に依存した沸点がさらに考慮されてもよい）。したがって、負荷を推定することができれば、燃料の残量などに基づき、電気機器が主要目的（例：炊飯、湯沸しなどの典型的な作業）を達成できるかどうかが判定可能となる。なお、照明やヒータ、エアコンプレッサーなど使用時間がユーザによって大きく異なる製品もある。このような場合には、電気機器の定格消費電力と燃料の残量などに基づき、電気機器を連続運転可能な時間が演算可能である。ユーザはこの連続運転時間を参考にして、いずれかの負荷を停止させることで、特定の負荷を優先的に稼働させてもよい。

図１は電力供給装置１を示すブロック図である。エンジン発電機２は燃料タンク１５から供給される燃料にしたがって動作するエンジンにより発電機を駆動して発電する発電機である。燃料は、たとえば、ガソリン、液化石油ガス、水素などである。電源回路３は、エンジン発電機２により発電された電圧を所定の交流や直流に変換する回路である。ＡＣ／ＤＣ回路４は、エンジン発電機２により発電された交流を整流および平滑する整流平滑回路などを有している。インバータ回路５は、ＡＣ／ＤＣ回路４から出力される直流を所定周波数の安定した交流に変換する回路である。計測回路６は、ＡＣアウトレット７に接続された負荷１７に供給される交流電圧と交流電流とを計測し、計測結果を制御回路１１に出力する。ＡＣアウトレット７は、複数の負荷１７を接続可能とするために複数のレセプタクルを有していてもよい。また、ＡＣアウトレット７に電源タップが接続され、電源タップに複数の負荷１７が接続されてもよい。ＤＣ／ＤＣ回路９は、ＡＣ／ＤＣ回路４から出力される直流電圧のレベルを変換して、制御回路１１などに動作電圧を供給したり、ＤＣアウトレット１０から出力したりする。制御回路１１は、電源回路３、通信回路１２および表示装置１３などを制御する回路である。通信回路１２は、有線または無線を介してスマートフォン１８やＰＣ（パーソナルコンピュータ）１９と通信する回路である。ＰＣ１９はインターネットに接続されたサーバ装置であってもよい。表示装置１３はユーザに対して負荷の種類を示す情報や連続運転可能時間などを出力する。表示装置１３はタッチパネル型の入力装置を有していてもよい。残量センサ１６は燃料タンク１５に収容されている燃料の残量を測定し、測定結果を制御回路１１に出力する。制御回路１１は、計測回路６の計測結果に基づき複数の負荷の特徴量を演算し、この特徴量に基づき複数の負荷（種類や名称など）を推定する。制御回路１１は、燃料の残量や負荷の消費電力に基づき、負荷の連続運転可能時間を決定する。

図２はエンジン発電機２の代わりに蓄電池１４を採用した電力供給装置１を示している。図２において図１と共通する部分の説明は省略される。蓄電池１４は、たとえば、４８Ｖなどの直流電圧をインバータ回路５やＤＣ／ＤＣ回路９に出力する。残量センサ１６は、蓄電池１４の電圧［Ｖ］を監視することで、蓄電池１４の充電量（Ａｈ）を測定する。一般に蓄電池１４の充電量と電圧とは相関関係にある。残量センサ１６はこの相関関係にしたがって蓄電池１４の電圧を充電量に変換する。制御回路１１は、蓄電池の残量や負荷の消費電力に基づき、負荷を連続的に運転できる時間（以下、連続運転時間）を決定する。

図３はエンジン発電機２および蓄電池１４を有した電力供給装置１を示している。図３において図１や図２と共通する部分の説明は省略される。残量センサ１６は燃料タンク１５に保持されている燃料の残量を計測するとともに、蓄電池１４の充電量を計測する。インバータ回路５はＡＣ／ＤＣ回路４により生成された直流または蓄電池１４から供給された直流を交流に変換する。充電回路８はエンジン発電機２により発電された電力に基づき蓄電池１４を充電する。図３に示された電力供給装置１は、燃料が無くなった後も、蓄電池１４に蓄えられている電力を負荷１７に供給可能となる。制御回路１１は、燃料の残量、充電量および負荷の消費電力に基づき、負荷の連続運転時間を決定する。

図１、図２および図３によれば、電源回路３、制御回路１１、残量センサ１６、通信回路１２および表示装置１３は負荷推定装置１００を形成している。

［制御回路］
図４は制御回路１１を示している。図４において破線により示された部分はオプションである。ＣＰＵ２１は、記憶装置２２に記憶されている制御プログラムにしたがって電力供給装置１を制御するプロセッサ回路（中央演算処理装置）である。記憶装置２２は、不揮発性メモリ（ＲＯＭ:リードオンリーメモリ）や揮発性メモリ（ＲＡＭ：ランダムアクセスメモリ）などを有する記憶回路である。

ＣＰＵ２１は、制御プログラムを実行することで実現される複数の機能を有している。なお、これらの機能の一部またはすべてはＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）やＦＰＧＡ（フィールドプログラマブルゲートアレイ）などのハードウエア回路により実現されてもよい。特徴量演算部２３は計測回路６により計測された電圧の計測値と電流の計測値から複数の負荷の特徴量を演算する。特徴量は、たとえば、皮相電力および力率である。力率は有効電力を皮相電力で除算することで得られるか、電圧と電流との位相差の余弦（ｃｏｓθ）として求められる。後者の場合、計測回路６は位相差θを計測する。さらに、特徴量は、負荷が起動してから安定して動作するまでに必要となる時間である安定時間や、負荷が起動するときに負荷に流れる起動電流のピーク値を含んでもよい。記憶装置２２は特徴量データ２６と電力データ２７とを記憶している。特徴量データ２６は、負荷の種類または名称と、負荷の特徴量とを関連付けて保持するデータである。とりわけ、本発明では、特徴量データ２６は、二以上の負荷の組み合わせごとの特徴量を有している。負荷推定部２４は、特徴量演算部２３により演算された特徴量と、記憶装置２２に記憶されている既知の特徴量とに基づき、電力供給装置１に接続されている複数の負荷を推定する。運転時間計算部２５は、負荷推定部２４により推定された複数の負荷の消費電力と、燃料の残量や充電量とに基づき、複数の負荷を継続運転できる時間（連続運転時間）を決定する。ＣＰＵ２１は連続運転時間を表示装置１３に表示させたり、通信回路１２を通じて外部の情報処理装置（通信端末）に送信し、外部の情報処理装置のディスプレイに表示させたりしてもよい。電力データ２７は、負荷ごとの定格消費電力や、負荷ごとに主要目的を達成するために必要となる電力量を含んでいてもよい。負荷数取得部２８は、ＡＣアウトレット７に接続されている負荷の個数を取得する。負荷の個数はユーザにより情報処理装置を通じて入力されてもよいし、ＡＣアウトレット７から出力される電流の時間変化に応じて負荷の個数が特定されてもよい。

［特徴量マップ］
図５は特徴量データ２６の一部を構成する特徴量マップを示している。ここでは、特徴量として皮相電力と力率が例示されている。図５には、単一の負荷の特徴量の座標と、二以上の負荷の組み合わせに対応する特徴量の座標とがドットにより示されている。もちろん、三以上の負荷の組み合わせに対応する特徴量の座標のドットは、特徴量マップの図示が煩雑になるため、省略されている。
特徴量Ｃ１は照明器具のみの特徴量を示している。
特徴量Ｃ２は炊飯器のみの特徴量を示している。
特徴量Ｃ４はコンプレッサーのみの特徴量を示している。
特徴量Ｃ５は電気ケトルのみの特徴量を示している。
特徴量Ｃ６はヒータのみの特徴量を示している。
特徴量Ｃ７はドライヤーのみの特徴量を示している。
特徴量Ｃ１２は照明器具と炊飯器との組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ１４は照明器具とコンプレッサーとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ１５は照明器具と電気ケトルとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ１６は照明器具とヒータとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ１７は照明器具とドライヤーとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ２４は炊飯器とコンプレッサーとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ２５は炊飯器と電気ケトルとの組み合わせの特徴量を示している。
特徴量Ｃ２６は炊飯器とヒータとの組み合わせの特徴量を示している。
特徴量Ｃ２７は炊飯器とドライヤーとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ４５はコンプレッサーと電気ケトルとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ４６はコンプレッサーとヒータとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ４７はコンプレッサーとドライヤーとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ５６は電気ケトルとヒータとの組み合わせの特徴量を示している。
特徴量Ｃ５７は電気ケトルとドライヤーとの組み合わせについての特徴量を示している。
特徴量Ｃ６７はヒータとドライヤーとの組み合わせについての特徴量を示している。

負荷推定部２４は、特徴量演算部２３により演算された特徴量の座標と、記憶装置２２に記憶されている特徴量の座標との距離を計算し、最小の距離をもたらす記憶装置２２に記憶されている特徴量の座標を特定する。さらに、負荷推定部２４は、特定された特徴量に関連付けられている負荷の種類や名称（識別情報）を特定する。たとえば、負荷推定部２４は、最小の距離をもたらす特徴量をＣ５６であると特定すると、Ｃ５６に対応する負荷の識別情報として電気ケトルとヒータとを特徴量データ２６から抽出する。なお、特徴量を識別するための記号としてＣｉまたはＣｉｊが使用されているが、Ｃｉは、単一の負荷を識別するために使用され、Ｃｉｊは二つの負荷の組み合わせを識別するために使用されている。この命名規則にしたがえば、三つの負荷の組み合わせを識別するために使用される記号はＣｉｊｋと表記される。また、四つの負荷の組み合わせを識別するために使用される記号はＣｉｊｋｌと表記される。５つ以上の負荷の組み合わせについても同様の命名規則が採用されてもよい。なお、特徴量Ｃｉｊは特徴量Ｃｉと特徴量Ｃｊとをベクトル合成したものである。負荷数取得部２８が負荷の個数を取得している場合、負荷推定部２４は負荷の個数に応じた組み合わせの特徴量だけを比較対象として絞り込んでもよい。負荷の個数が２であれば、Ｃｉｊが比較対象とされる。負荷の個数が４であれば、Ｃｉｊｋｌが比較対象とされる。

［電力データ］
運転時間計算部２５は、基本的に、現在の負荷全体の消費電力の瞬時値［Ｗ］と、燃料の残量や充電量から求められた供給可能な電力量［Ｗｈ］とから残運転時間［ｈ］を計算し、時々刻々と表示装置１３または通信回路１２に出力する。しかし、次のような手法を用いて運転時間計算部２５は、連続運転時間を求めてもよい。

図６は電力データ２７の一例を示している。電力データ２７は、負荷ごとの定格消費電力と典型電力量とを保持している。典型電力量とは、電気機器の主要目的（典型作業）を達成するために必要となる最小限の電力量である。たとえば、炊飯器の典型電力量は、炊飯の開始から終了までに必要となる電力量である。たとえば、負荷推定部２４が、電力供給装置１に接続されている複数の負荷を電気ケトルと炊飯器であると推定すると、運転時間計算部２５は、電力データ２７を参照し、電気ケトルの定格消費電力と炊飯器の定格消費電力とを取得して、加算する。運転時間計算部２５は、燃料の残量や充電量から供給可能な電力量を算出する。さらに、運転時間計算部２５は、電気ケトルの定格消費電力と炊飯器の定格消費電力との和で供給可能な電力量を除算することで、連続運転時間を計算し、表示装置１３または通信回路１２に出力する。あるいは、運転時間計算部２５は、燃料の残量や充電量から供給可能な電力量を算出し、電気ケトルの典型電力量と炊飯器の典型電力量との和が供給可能な電力量よりも小さければ、電気ケトルと炊飯器とがそれぞれ主要目的を達成できることを示す情報を表示装置１３または通信回路１２に出力する。もし、電気ケトルの典型電力量と炊飯器の典型電力量との和が供給可能な電力量よりも小さければ、運転時間計算部２５は、電気ケトルと炊飯器とがそれぞれ主要目的を達成できないこことを示す情報（警告メッセージなど）を表示装置１３または通信回路１２に出力する。警告メッセージは音声メッセージや警告音として、スピーカやブザーから出力されてもよい。

［負荷推定方法のフローチャート］
図７はＣＰＵ２１が制御プログラムにしたがって実行する負荷推定方法を示している。

Ｓ１でＣＰＵ２１（特徴量演算部２３）は計測回路６を用いて負荷１７に供給される電圧の計測値と電流の計測値とを取得する。

Ｓ２でＣＰＵ２１（特徴量演算部２３）は電圧と電流の計測値を用いて負荷１７の特徴量（例：力率や皮相電力）を取得する。

Ｓ３でＣＰＵ２１（負荷推定部２４）は、負荷１７の特徴量に近い既知の特徴量を探索することで、負荷１７を推定する。上述したように、記憶装置２２は、既知の特徴量を有する特徴量データ２６を記憶している。したがって、負荷推定部２４は負荷１７の特徴量に近い既知の特徴量を特徴量データ２６から特定し、特定した既知の特徴量に関連付けられている負荷の識別情報を取得する。負荷の識別情報は、たとえば、負荷の名称や種類、Ｃｉ，Ｃｉｊなどであってもよい。

Ｓ４でＣＰＵ２１（負荷推定部２４または運転時間計算部２５）は、推定された負荷の消費電力を電力データ２７から取得する。図６が示すように、電力データ２７は負荷の識別情報に対応した定格消費電力を保持している。よって、運転時間計算部２５は負荷の識別情報に対応した定格消費電力を電力データ２７から取得する。負荷推定部２４が複数の負荷の組み合わせを推定した場合（例：ＣｉｊやＣｉｊｋが推定された場合）、運転時間計算部２５は複数の負荷のそれぞれの定格消費電力を電力データ２７から取得する。

Ｓ５でＣＰＵ２１（運転時間計算部２５）は、電力供給装置１から供給可能な電力量を求める。図１の電力供給装置１であれば、運転時間計算部２５は残量センサ１６により検知された燃料の残量に基づき電力供給装置１から供給可能な電力量を演算する。図２の電力供給装置１であれば、運転時間計算部２５は残量センサ１６により検知された蓄電池１４の充電量に基づき電力供給装置１から供給可能な電力量を演算する。図３の電力供給装置１であれば、運転時間計算部２５は、残量センサ１６により検知された燃料の残量と残量センサ１６により検知された蓄電池１４の充電量とに基づき電力供給装置１から供給可能な電力量を演算する。なお、残量センサ１６の測定結果を電力量に変換する数式または関数は、記憶装置２２に記憶されていてもよい。

Ｓ６でＣＰＵ２１（運転時間計算部２５）は、供給可能な電力量を負荷の定格消費電力で除算することで、推定された負荷についての連続運転時間を求める。なお、負荷の定格消費電力に代えて、負荷全体の消費電力の瞬時値が使用されてもよい。連続運転時間とは、推定された負荷が連続して（継続的に）稼働可能な時間である。

Ｓ７でＣＰＵ２１（運転時間計算部２５）は、連続運転時間を表示装置１３や通信回路１２に出力する。運転時間計算部２５は負荷の識別情報とともに連続運転時間を出力してもよい。また、運転時間計算部２５は、供給可能な電力量が、推定された負荷の典型電力量以上であるかどうかを判定することで、推定された負荷が主要目的（負荷の典型的な動作）を完了できるかを判定してもよい。仮に、供給可能な電力量が、推定された負荷の典型電力量未満であれば、運転時間計算部２５は、推定された負荷が主要目的（負荷の典型的な動作）を完了できないことを示す警告を出力してもよい。たとえば、炊飯器が炊飯を完了できないことを示す警告が出力されてもよい。

［負荷予測方法］
上述した負荷推定方法により電力供給装置１に接続されている負荷を推定することが可能となる。ところで、負荷推定方法は電力供給装置１に接続されている負荷の特徴量から当該負荷を推定するため、電力供給装置１に接続されていない負荷を推定できない。これは、電力供給装置１に接続されていない負荷の特徴量を取得する手段が存在しないことに起因する。つまり、負荷推定方法は、電力供給装置１に接続される可能性のある負荷を推定することができない。

電力供給装置１に近い将来（数分〜数十分後）において接続される負荷を予測できれば便利なことがある。たとえば、キャンプ場において電力供給装置１が炊飯器に接続されている場合、次はおかずなどを調理するための調理器具（例：ホットプレートなど）が電力供給装置１に接続される可能性がある。キャンプ場において電力供給装置１に調理器具が接続された場合に、食後の飲料（例：コーヒーや紅茶、緑茶）を作るために電気ポットが電力供給装置１に接続される可能性がある。このように時間の経過とともに電力供給装置１に接続される負荷は変更されたり、増加したりする。

図３が示すように、電力供給装置１は、発電機と蓄電池とを有してもよい。このような電力供給装置１は発電機のみで炊飯器に電力を供給できるが、発電機のみでは炊飯器と調理器具との両方に十分な電力を供給できないかもしれない。そこで、電力供給装置１は発電機と蓄電池との両方を使用してこれらの負荷に十分な電力を供給してもよい。しかし、調理器具が必要とする電力量に対して蓄電池の蓄電量が不十分であると、ユーザは調理を完了することができなくなってしまう。この場合、電力供給装置１は発電機により蓄電池に予め充電しておく。これにより、ユーザは調理を完了することができるだろう。このように電力供給装置１に対して未接続の負荷を予測することはメリットがある。

図８は負荷予測機能を有した制御回路１１を示している。ＣＰＵ２１は記憶装置２２に記憶された制御プログラムを実行することで負荷予測部２９や電力供給制御部３１として機能する。上述したように負荷予測部２９や電力供給制御部３１もＦＰＧＡなどのハードウエア回路により実現されてもよい。記憶装置２２は関連負荷データ３０を記憶している。負荷予測部２９は、負荷推定部２４により推定された負荷と関連して使用される未接続の負荷を関連負荷データ３０に基づき予測する。関連負荷データ３０は、関連して使用される複数の負荷の識別情報を関連付けて記憶する。たとえば、記憶装置２２は、炊飯器の識別情報とホットプレートの識別情報とを関連付けて記憶している。電力供給制御部３１は、たとえば、推定された負荷と予測された負荷とに対して電力供給装置１が十分に電力を供給できるかどうかを判定する。また、電力供給制御部３１は、電源回路３を制御し、エンジン発電機２と蓄電池１４とのうち一方から負荷１７に電力を供給させたり、エンジン発電機２と蓄電池１４とのうち両方から負荷１７に電力を供給させたりする。電力供給制御部３１は、他の電力供給装置１から供給された交流をＡＣ／ＤＣ回路４やインバータ回路５を経由して負荷１７に電力を供給してもよい。

図９は負荷予測方法を示すフローチャートである。ここでは、すでにＳ１ないしＳ３が実行されていることが仮定されている。この負荷予測方法の特徴は、予測された負荷に発電機のみで電力を供給できないときに、予測された負荷が実際に接続される前に、蓄電池１４の充電を開始することにある。

Ｓ１１でＣＰＵ２１（負荷予測部２９）は、負荷推定部２４により推定された負荷と関連して使用される未接続の負荷を関連負荷データ３０に基づき予測する。たとえば、負荷予測部２９は、推定された負荷の識別情報と関連付けて記憶されている他の負荷の識別情報を関連負荷データ３０から取得する。

Ｓ１２でＣＰＵ２１（電力供給制御部３１）は、推定された負荷の消費電力と予測された負荷の消費電力を電力データ２７から取得する。図６が示すように、電力データ２７は負荷の識別情報に対応した定格消費電力を保持している。よって、電力供給制御部３１は負荷の識別情報に対応した定格消費電力を電力データ２７から取得する。

Ｓ１３でＣＰＵ２１（電力供給制御部３１）は、推定された負荷と予測された負荷とに対してエンジン発電機２のみで十分に電力を供給できるかどうかを判定する。たとえば、電力供給制御部３１は、推定された負荷の消費電力と予測された負荷の消費電力との和がエンジン発電機２の発電能力（定格出力電力）以下であれば、負荷に電力を供給できると判定する。電力供給制御部３１は、推定された負荷の消費電力と予測された負荷の消費電力との和がエンジン発電機２の発電能力（定格出力電力）を超えていれば、負荷に電力を供給できないと判定する。負荷に電力を供給できれば、ＣＰＵ２１はＳ１４をスキップして負荷予測方法を終了する。負荷に電力を供給できなければ、ＣＰＵ２１はＳ１４に進む。

Ｓ１４でＣＰＵ２１（電力供給制御部３１）は、充電回路８を制御してエンジン発電機２により発電された電力の一部を用いて蓄電池１４への充電を開始する。なお、電力供給制御部３１は、予測された負荷が実際に接続されたことを負荷推定部２４の推定結果に基づき認識すると、エンジン発電機２と蓄電池１４との双方から電力を負荷に供給するよう電源回路３を制御する。このように事前に蓄電池１４を充電しておくことで、予測された負荷への電力の供給を準備することが可能となる。その結果、実際に予測された負荷が電力供給装置１に接続されたときに、電力供給装置１が電力不足に陥りにくくなろう。

図１０は他の負荷予測方法を示すフローチャートである。この負荷予測方法の特徴は、予測された負荷に発電機のみで電力を供給できないときに、警告メッセージを出力することにある。図１０では図９におけるＳ１４がＳ２２に置換されている。推定された負荷と予測された負荷とに対してエンジン発電機２のみで十分に電力を供給できない場合、ＣＰＵ２１はＳ２２に進む。

Ｓ２２でＣＰＵ２１（電力供給制御部３１）は、表示装置１３または通信回路１２に警告メッセージを出力する。通信回路１２出力されたメッセージはスマートフォン１８やＰＣ１９のディスプレイ装置に表示される。警告メッセージは、予測された負荷を電力供給装置１に接続した場合に電力供給装置１が電力不足に陥ることを示すメッセージである。これによりユーザは、複数の負荷を同時に電力供給装置１に接続しないように工夫してもよい。たとえば、ユーザはメッセージにしたがって、第一負荷（例：炊飯器）を電力供給装置１から外した後で、第二負荷（例：ホットプレート）を電力供給装置１に接続してもよい。

図１１は他の負荷予測方法を示すフローチャートである。ＣＰＵ２１はＳ１２の次にＳ３１に進む。Ｓ３１〜Ｓ３３は図７に示されたＳ５〜Ｓ７と類似している。この負荷予測方法の特徴は、推定された負荷と予測された負荷とが電力供給装置１に接続されたときの連続運転時間をユーザに提供することにある。

Ｓ３１でＣＰＵ２１（運転時間計算部２５）は、電力供給装置１から供給可能な電力量を求める。図１の電力供給装置１であれば、運転時間計算部２５は残量センサ１６により検知された燃料の残量に基づき電力供給装置１から供給可能な電力量を演算する。図２の電力供給装置１であれば、運転時間計算部２５は残量センサ１６により検知された蓄電池１４の充電量に基づき電力供給装置１から供給可能な電力量を演算する。図３の電力供給装置１であれば、運転時間計算部２５は、残量センサ１６により検知された燃料の残量と残量センサ１６により検知された蓄電池１４の充電量とに基づき電力供給装置１から供給可能な電力量を演算する。なお、残量センサ１６の測定結果を電力量に変換する数式または関数は、記憶装置２２に記憶されていてもよい。

Ｓ３２でＣＰＵ２１（運転時間計算部２５）は、供給可能な電力量を負荷の定格消費電力で除算することで、負荷についての連続運転時間を求める。ここで、負荷とは、推定された負荷と予測された負荷との両方である。運転時間計算部２５は推定された負荷の定格消費電力と予測された負荷の定格消費電力を電力データ２７から取得して、これらの和を求める。さらに、運転時間計算部２５は和で供給可能な電力量を除算することで連続運転時間を求める。

Ｓ３３でＣＰＵ２１（運転時間計算部２５）は、連続運転時間を表示装置１３や通信回路１２に出力する。通信回路１２出力されたメッセージはスマートフォン１８やＰＣ１９のディスプレイ装置に表示される。運転時間計算部２５は負荷の識別情報とともに連続運転時間を出力してもよい。運転時間計算部２５は推定された負荷のみが使用されたときの連続運転時間と、推定された負荷と予測された負荷との両方が使用されたときの連続運転時間との両方を出力してもよい。また、運転時間計算部２５は、供給可能な電力量が、推定された負荷の典型電力量と予測された負荷の典型電力量との和以上であるかどうかを判定してもよい。その結果、運転時間計算部２５は、推定された負荷と予測された負荷とがそれぞれの主要目的（負荷の典型的な動作）を完了できるかを判定してもよい。仮に、供給可能な電力量が、和未満であれば、運転時間計算部２５は負荷が主要目的（負荷の典型的な動作）を完了できないことを示す警告を出力してもよい。たとえば、炊飯器が炊飯を完了できないか、または、ホットプレートが調理を完了できないことを示す警告が出力されてもよい。

図１２は他の負荷予測方法を示すフローチャートである。この負荷予測方法はエンジン発電機２を搭載した電力供給装置１で実行されうる。ＣＰＵ２１はＳ１１を実行した後でＳ４１に進む。この負荷予測方法の特徴は、推定された負荷と予測された負荷とが電力供給装置１に接続されたときに燃料不足が発生しうることをユーザに警告することにある。つまり、ユーザに対して燃料の補給を促すことが可能となる。

Ｓ４１でＣＰＵ２１（電力供給制御部３１）は、推定された負荷の典型電力量と予測された負荷の典型電力量を電力データ２７から取得する。

Ｓ４２でＣＰＵ２１（電力供給制御部３１）は、残量センサ１６により検知された燃料の残量に基づき電力供給装置１から供給可能な電力量を演算する。

Ｓ４３でＣＰＵ２１（電力供給制御部３１）は、推定された負荷の典型電力量と予測された負荷の典型電力量との和が供給可能な電力量以下であるかどうかに基づいて燃料が不足しているかどうかを判定する。燃料が不足していなければ、ＣＰＵ２１はＳ４４をスキップして負荷予測方法を終了する。一方、燃料が不足していれば、ＣＰＵ２１はＳ４４に進む。

Ｓ４４でＣＰＵ２１（電力供給制御部３１）は、燃料補給メッセージを表示装置１３や通信回路１２に出力する。通信回路１２出力されたメッセージはスマートフォン１８やＰＣ１９のディスプレイ装置に表示される。燃料補給メッセージは、ユーザに燃料タンク１５への燃料の補給を促すメッセージである。

なお、Ｓ２２やＳ４４のメッセージが出力された場合に、ユーザは、他のユーザの電力供給装置１から余剰電力の供給を受けてもよい。図１３が示すように、キャンプ場では多数のユーザが電力供給装置１を有している。そのため、電力不足のユーザａは、他のユーザｂから余剰電力の供給を受けてもよい。図１３において、複数の電力供給装置１ａ、１ｂが電力線３４を介して接続されており、複数の電力供給装置１ａ、１ｂが相互に余剰電力を供給／受給してもよい。たとえば、電力供給装置１ａの発電能力が小さく、電力供給装置１ｂの発電能力は大きい。あるいは、電力供給装置１ａは負荷１７ａ（例：炊飯器）には十分な電力を供給できるが、予測された負荷１７ａ’（ホットプレート）が接続されると、電力不足に陥る。一方で、電力供給装置１ｂは、負荷１７ｂ（例：電気ケトル）にのみ電力を供給しており、余剰電力を有している。この場合、電力供給装置１ａは電力供給装置１ｂから余剰電力を受給して、負荷１７ａ、１７ａ’に電力を供給してもよい。

［まとめ］
第１態様によれば、負荷推定装置１００が提供される。計測回路６は電力供給装置１に接続された一つまたは複数の負荷に供給される電圧と電流とを計測する計測手段の一例である。特徴量演算部２３は計測手段により計測された電圧の計測値と電流の計測値から一つまたは複数の負荷の特徴量を演算する演算手段の一例である。記憶装置２２は一つまたは二以上の負荷の組み合わせごとの特徴量を予め記憶した記憶手段の一例である。記憶装置２２はそれぞれ関連して使用される複数の負荷を示す関連負荷情報を予め記憶した記憶手段の一例である。負荷推定部２４は演算手段により演算された特徴量と、記憶手段に記憶されている特徴量とに基づき、電力供給装置１に接続されている一つまたは複数の負荷を推定する負荷推定手段の一例である。負荷予測部２９は電力供給装置１に接続されていない負荷であって、負荷推定手段により推定された負荷と関連した負荷を関連負荷情報に基づき予測する負荷予測手段の一例である。関連負荷データ３０は関連負荷情報の一例である。第一態様によれば、簡易な方法で一つまたは複数の負荷を精度良く推定可能となり、かつ、電力供給装置１に接続されていない負荷を、推定された負荷から予測することが可能となる。

第２態様によれば、負荷推定装置１００は、電力供給装置１に設けられた発電機（例：エンジン発電機２）と、電力供給装置に設けられて、前記発電機により充電される蓄電池１４と、負荷推定手段により推定された負荷の消費電力と、負荷予測手段により予測された負荷の消費電力と、発電機の発電能力とに基づき、負荷推定手段により推定された負荷と負荷予測手段により予測された負荷とに発電機が十分な電力を供給できるかどうかを判定する判定手段（例：運転時間計算部２５や電力供給制御部３１など）と、発電機と蓄電池とから負荷に対して供給される電力を制御する制御手段（例：電力供給制御部３１）をさらに有してもよい。電力供給制御部３１は、判定手段が負荷推定手段により推定された負荷と負荷予測手段により予測された負荷とに発電機が十分な電力を供給できないと判定すると、発電機による蓄電池への充電を開始する。これにより、予測された負荷が実際に電力供給装置１に接続されたときには、予測された負荷は発電機と蓄電池との両方から電力を供給される。

第３態様によれば、残量センサ１６は、発電機の燃料タンク１５に収容されている燃料の残量を測定する測定手段の一例である。運転時間計算部２５は負荷推定手段により推定された負荷の消費電力と、負荷予測手段により予測された負荷の消費電力と、燃料の残量とに基づき、推定された負荷および予測された負荷を継続運転できる時間を決定する決定手段の一例である。通信回路１２や表示装置１３は推定された負荷と予測された負荷とを継続運転できる時間を出力する出力手段の一例である。これによりユーザは推定された負荷と予測された負荷とを継続運転できる時間を把握できるようになる。

第４態様によれば、電力供給装置１は、発電機により充電される蓄電池１４をさらに有していてもよい。運転時間計算部２５は負荷推定手段により推定された負荷の消費電力と、負荷予測手段により予測された負荷の消費電力と、燃料の残量と、蓄電池の充電量とに基づき、負荷推定手段により推定された負荷と負荷予測手段により予測された負荷とを継続運転できる時間を決定してもよい。このように継続運転できる時間には蓄電池１４の充電量が考慮されてもよい。

第５態様によれば、負荷推定装置１００は、電力供給装置１に設けられた発電機（例：エンジン発電機２）と、発電機の燃料タンク１５に収容されている燃料の残量を測定する測定手段（例：残量センサ１６）と、負荷推定手段により推定された負荷の消費電力と、負荷予測手段により予測された負荷の消費電力と、燃料の残量とに基づき、燃料タンク１５に燃料を補充すべきかどうかを判定する判定手段（例：電力供給制御部３１）と、燃料タンク１５に燃料を補充すべきと判定手段が判定すると、燃料タンクに燃料を補充すべきことを示すメッセージを出力する出力手段（例：表示装置１３）を有してもよい。これにより、ユーザは、燃料を補充すべきことを容易に知ることができる。また、推定された負荷と予測された負荷とが電力供給装置１に接続された場合に、燃料切れが発生しにくくなる。

第６態様によれば、第１の態様から第５の態様までのいずれか一つの態様に記載の負荷推定装置を有することを特徴とする電力供給装置１が提供される。このように負荷推定装置は電力供給装置１に組み込まれて提供されてもよい。

Claims (6)

1. 可搬型の電力供給装置に接続された負荷に供給される電圧と電流とを計測する計測手段と、
   前記計測手段により計測された電圧の計測値と電流の計測値から前記負荷の特徴量を演算する演算手段と、
   負荷ごとの特徴量と、それぞれ関連して使用される複数の負荷を示す関連負荷情報とを予め記憶した記憶手段と、
   前記演算手段により演算された特徴量と、前記記憶手段に記憶されている特徴量とに基づき、前記電力供給装置に接続されている負荷を推定する負荷推定手段と、
   前記電力供給装置に接続されていない負荷であって、前記負荷推定手段により推定された負荷と関連した負荷を前記関連負荷情報に基づき予測する負荷予測手段と、
   を有することを特徴とする負荷推定装置。
2. 前記電力供給装置に設けられた発電機と、
   前記電力供給装置に設けられて、前記発電機により充電される蓄電池と、
   前記負荷推定手段により推定された負荷の消費電力と、前記負荷予測手段により予測された負荷の消費電力と、前記発電機の発電能力とに基づき、前記負荷推定手段により推定された負荷と前記負荷予測手段により予測された負荷とに前記発電機が十分な電力を供給できるかどうかを判定する判定手段と、
   前記発電機と前記蓄電池とから前記負荷に対して供給される電力を制御する制御手段と
   をさらに有し、
   前記制御手段は、前記判定手段が前記負荷推定手段により推定された負荷と前記負荷予測手段により予測された負荷とに前記発電機が十分な電力を供給できないと判定すると、前記発電機による前記蓄電池への充電を開始することを特徴とする請求項１に記載の負荷推定装置。
3. 前記電力供給装置に設けられた発電機と、
   前記発電機の燃料タンクに収容されている燃料の残量を測定する測定手段と、
   前記負荷推定手段により推定された負荷の消費電力と、前記負荷予測手段により予測された負荷の消費電力と、前記燃料の残量とに基づき、前記負荷推定手段により推定された負荷と前記負荷予測手段により予測された負荷とを継続運転できる時間を決定する決定手段と、
   前記時間を出力する出力手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の負荷推定装置。
4. 前記電力供給装置は、前記発電機により充電される蓄電池をさらに有し、
   前記決定手段は、前記負荷推定手段により推定された負荷の消費電力と、前記負荷予測手段により予測された負荷の消費電力と、前記燃料の残量と、前記蓄電池の充電量とに基づき、前記負荷推定手段により推定された負荷と前記負荷予測手段により予測された負荷とを継続運転できる時間を決定するように構成されていることを特徴とする請求項３に記載の負荷推定装置。
5. 前記電力供給装置に設けられた発電機と、
   前記発電機の燃料タンクに収容されている燃料の残量を測定する測定手段と、
   前記負荷推定手段により推定された負荷の消費電力と、前記負荷予測手段により予測された負荷の消費電力と、前記燃料の残量とに基づき、前記燃料タンクに燃料を補充すべきかどうかを判定する判定手段と、
   前記燃料タンクに燃料を補充すべきと前記判定手段が判定すると、前記燃料タンクに燃料を補充すべきことを示すメッセージを出力する出力手段と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の負荷推定装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか一項に記載の負荷推定装置を有することを特徴とする可搬型の電力供給装置。

Images