JP5794957B2 - 太陽光発電用表示器 - Google Patents

Description

本発明は、太陽光発電用表示器、特に、太陽光発電システムの発電電力や住宅内の電気機器等による消費電力などのデータを表示する太陽光発電用表示器に関する。

近年、地球温暖化の原因となるＣＯ_２の排出量削減問題や、いずれ枯渇が予想される化石燃料に対する代替エネルギーへの関心が高まっている。中でも、クリーンでかつ無尽蔵のエネルギー源である太陽光による太陽光発電システムが注目を集めている。さらに、消費者の省エネルギーへの意識を高め、かつその実践をサポートするための種々の機器も製品化されてきている。

例えば、特許文献１には、発電電力計測部により計測された発電電力量およびその積算電力量のデータと、消費電力計測部により計測された消費電力量のデータとを無線通信により送信し、送信されたデータを表示装置にて受信し、表示する太陽光発電システムの電力表示システムが開示されている。

この特許文献１の電力表示システムにおけるデータの送受信は、系統連系インバータに組み込まれた送信部と、表示装置に組み込まれた受信部との間の無線通信によって行われる。このようなシステムは、無線通信において独自の通信方式を採用する場合もあるが、データ通信の信頼性、開発期間の短縮等の理由により、汎用の無線ネットワークである無線ＬＡＮ（IEEE802.11）を採用する場合が少なくない。

特開２００５−２４１３８８号公報

しかしながら、上記のような電力表示システムのデータ通信において無線ＬＡＮを採用している場合、この無線ＬＡＮの親機のＩＤおよびパスワードさえ取得できれば、このシステムとは無関係のパーソナルコンピュータ等からもこのシステムに容易に接続できてしまうこととなる。そのため、外部からの接続によってシステムのデータ通信に影響が及ぶ恐れや、セキュリティ上の不具合の発生が問題となる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、汎用の無線通信網を用いたデータの送受信を適用しても、システム外部の機器の接続を効果的に遮断可能とし、システムの正常な動作と十分なセキュリティとを確保可能な太陽光発電用表示器を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、太陽光発電システムの発電電力を計測する計測ユニットと、前記計測ユニットにおける計測結果である前記発電電力のデータを表示する表示ユニットと、を有し、前記計測ユニットおよび前記表示ユニットは、前記計測ユニットを無線親機、前記表示ユニットを無線子機として、無線ＬＡＮを介するデータの送受信を実施し、前記表示ユニットは、前記計測ユニットに対応する暗号化されたコードの入力を受け付ける入力手段と、前記入力手段へ入力された前記コードを、前記計測ユニットの前記無線ＬＡＮに関するＩＤおよびパスワードへ復号する復号手段と、前記復号手段において復号された前記ＩＤおよび前記パスワードを使用して、前記計測ユニットと前記無線ＬＡＮとの通信設定を行う無線通信設定手段と、を有することを特徴とする。

本発明によれば、太陽光発電用表示器は、入力されたコードから復号されたＩＤおよびパスワードにより無線通信設定を行うことで、汎用の無線通信網を用いたデータの送受信であっても、自身のシステムとは無関係の外部機器の接続を効果的に遮断可能とする。これにより、太陽光発電用表示器は、システムの正常な動作と十分なセキュリティとを確保できるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽光発電用表示器と、太陽光発電システムおよび住宅内分電盤との接続構成を示す図である。 図２は、表示ユニットの構成を示すブロック図である。 図３は、無線親機としての計測ユニットと、無線子機としての表示ユニットとの無線通信設定について説明する図である。 図４は、無線親機としての計測ユニットに、太陽光発電用表示器とは無関係の外部機器から無線通信設定を試行した場合について説明する図である。 図５は、本発明の実施の形態２にかかる太陽光発電用表示器のうち、無線親機としての表示ユニットと、無線子機としての計測ユニットとの無線通信設定について説明する図である。 図６は、無線親機としての表示ユニットに、太陽光発電用表示器とは無関係の外部機器から無線通信設定を試行した場合について説明する図である。

以下に、本発明にかかる太陽光発電用表示器の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態にかかる太陽光発電用表示器と、太陽光発電システムおよび住宅内分電盤との接続構成を示す図である。

太陽光発電システムは、太陽電池モジュール１およびパワーコンディショナ２を備える。複数の太陽電池モジュール１は、例えば住宅の屋上に設置されている。各太陽電池モジュール１には、それぞれパワーコンディショナ２が接続されている。

太陽電池モジュール１は、太陽光を受けて発電し、直流電力を発生させる。パワーコンディショナ２は、太陽電池モジュール１で発生した直流電力を、交流電力へ変換する。パワーコンディショナ２の出力線５は、分電盤３に接続されている。太陽光発電システムからの交流電力は、分電盤３内の分岐ブレーカーを経由して、住宅内の電気機器４で消費される。

曇天時や雨天時など、発電電力が少ない場合や、夜間など発電できない場合には、商用電源（系統電源）から分電盤３を経由して電力が各電気機器４に供給される（買電）。これとは逆に、発電電力が、そのときに住宅内の各電気機器４で消費されている全消費電力より多い場合は、その余剰分は分電盤３を経由して商用電源に逆潮流される（売電）。

太陽光発電用表示器は、計測ユニット６および表示ユニット７を備える。計測ユニット６は、電力のデータを収集し、電力量を演算する。計測ユニット６は、太陽光発電システムにより発電された発電電力を計測する。計測ユニット６は、表示ユニット７との間の無線通信のための送信手段１４を備える。送信手段１４は、計測ユニット６で計測された発電電力のデータを送信する。

表示ユニット７は、計測ユニット６からの入力に応じて、電力や電力量などのデータ、グラフなどを表示する。表示ユニット７は、計測ユニット６の送信手段１４から送信されたデータを受信するための受信手段１５を備える。表示ユニット７は、受信手段１５で受信した発電電力のデータを表示する。計測ユニット６および表示ユニット７は、互いのデータのやり取りを、無線ＬＡＮを介する無線通信にて行う。

計測ユニット６との間で送受信可能な通信機能をパワーコンディショナ２が有している場合、太陽光発電システムで発電された電力は、パワーコンディショナ２および計測ユニット６の間に配線された通信線８を介して、計測ユニット６へ送られる。

計測ユニット６との間で送受信可能な通信機能がパワーコンディショナ２に無い場合、パワーコンディショナ２から分電盤３への出力線５に電流センサ９が設けられる。その電流センサ９の出力が、計測ユニット６の電流センサ入力部１０に入力されることにより、計測ユニット６は、そのパワーコンディショナ２からの発電電力を収集する。

分電盤３内に装着された売買電力検出用電流センサ１１は、商用電源および分電盤３の間に流れる電流の値と向きを計測する。計測ユニット６は、売買電力検出用電流センサ１１での計測結果から、売電電力および買電電力の値を収集する。

分電盤３内の分岐ブレーカーの二次側には、それぞれ電流センサ１２が装着されている。電流センサ１２は、分岐ブレーカーごとの電流を計測する。計測ユニット６は、電流センサ１２での計測結果から、分岐ブレーカーの出力側に接続された電気機器４ごとに、消費されている電力のデータを収集する。

電力線１３は、計測ユニット６および分電盤３を接続する。計測ユニット６は、電力線１３を介して、分電盤３内の１分岐ブレーカーから配線されたコンセントに接続、あるいは１分岐ブレーカーの二次側に直接接続されるなどにより、計測ユニット６自身の電源を得ている。計測ユニット６は、この電源の電圧値を計測し、電流センサ１２などによって得られた電流値との演算を行って、各種電力データを得ている。

図２は、表示ユニットの構成を示すブロック図である。表示ユニット７は、受信手段１５、入力手段１６、復号手段１７、無線通信設定手段１８および表示手段１９を有する。表示手段１９は、受信手段１５で受信した発電電力のデータを表示する。

入力手段１６は、暗号化されたコードの入力を受け付ける。復号手段１７は、入力手段１６へ入力されたコードを、計測ユニット６の無線ＬＡＮに関するＩＤおよびパスワードへ復号する。無線通信設定手段１８は、復号手段１７において復号されたＩＤおよびパスワードを使用して、計測ユニット６との無線ＬＡＮの通信設定を行う。

表示手段１９は、発電電力等のデータを画面に表示する。画面は、例えば液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）とする。表示手段１９は、例えば、太陽電池からの出力である直流電力、あるいはインバータにおいて直流電力からの変換を経た交流電力を、瞬時発電電力として表示する。表示手段１９は、太陽光発電システムに関して、さらに、発電電力の積算値である発電電力量、太陽電池からの直流電圧および直流電流、インバータからの交流電圧および交流電流、日射量や外気温などの気象データなどの少なくともいずれかを表示するものとしても良い。

図３は、無線親機としての計測ユニットと、無線子機としての表示ユニットとの無線通信設定について説明する図である。実施の形態１では、計測ユニット６および表示ユニット７は、計測ユニット６を無線親機、表示ユニット７を無線子機として、無線通信によるデータの送受信を実施する。計測ユニット６および表示ユニット７は、以下の手順にて無線通信設定（ペアリング）の作業を実施する。

計測ユニット６および表示ユニット７の電源を入れ、初期設定としての無線通信設定モードへ進める。表示ユニット７の入力手段１６は、コードの入力を受け付ける。使用者は、無線親機である計測ユニット６を特定するためのコード、例えば製造番号を入力手段１６へ入力する。製造番号は、メーカーにおいて計測ユニット６が製造された際に割り当てられた識別番号であって、一個体に割り振られた番号が他の個体に割り振られた番号とは重複することが無いものとする。この例では、無線親機である計測ユニット６の製造番号を、計測ユニット６に対応する暗号化されたコードとして取り扱うものとする。

表示ユニット７の復号手段１７は、入力手段１６へ入力された製造番号からＩＤおよびパスワードを生成する。復号手段１７が使用する復号プログラムには、計測ユニット６の製造番号を、計測ユニット６の無線ＬＡＮに関するＩＤおよびパスワードへ変換するための関係式が予め設定されている。この関係式、ＩＤおよびパスワードは、いずれも非公開とする。復号手段１７は、かかる関係式を用いて、入力手段１６へ入力されたコードを復号する。表示ユニット７は、例えば内部メモリにて、復号プログラムを保持する。計測ユニット６の製造番号が入力手段１６へ正確に入力されると、復号手段１７は、製造番号からＩＤおよびパスワードを生成する。

復号手段１７での復号により無線ＬＡＮに関するＩＤおよびパスワードが取得されると、無線通信設定手段１８は、かかるＩＤおよびパスワードを使用して、表示ユニット７および計測ユニット６の間の無線通信設定を実施する。これにより、太陽光発電用表示器は、無線通信設定を実施した以降、表示ユニット７および計測ユニット６の間で無線通信が可能となる。

図４は、無線親機としての計測ユニットに、太陽光発電用表示器とは無関係の外部機器から無線通信設定を試行した場合について説明する図である。外部機器２０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）とする。計測ユニット６との無線通信設定に必要とされるＩＤおよびパスワードは、秘匿されている。

計測ユニット６の製造番号は、製品自体や保証書等に記載されていることがあるため、比較的容易に入手し得る。ただし、計測ユニット６の製造番号からＩＤおよびパスワードを得るための関係式が秘匿されていることから、計測ユニット６の製造番号が入手し得たとしても、復号プログラムを持たない外部機器２０からの無線通信設定は拒否される。これにより、太陽光発電用表示器は、自身のシステムとは無関係の外部機器２０と計測ユニット６との無線通信設定を回避することができる。

このように、太陽光発電用表示器は、入力されたコードから復号されたＩＤおよびパスワードを使用して無線通信設定を行うことで、汎用の無線ＬＡＮを用いたデータの送受信であっても、自身のシステムとは無関係の外部機器２０の接続を効果的に遮断可能とする。

太陽光発電用表示器は、例えば、外部機器２０からの過大かつ頻繁なアクセスにより無線親機の対応が占有されることで、計測ユニット６と本来の無線子機である表示ユニット７との通信が滞るなど、外部機器２０からシステムの無線通信へ影響を及ぼすことによる不具合を防ぐことができる。また、太陽光発電用表示器は、外部機器２０からのアクセスにより何らかの情報が窃取される事態を防ぐことができる。これにより、太陽光発電用表示器は、システムの正常な動作と十分なセキュリティとを確保できるという効果を奏する。

太陽光発電用表示器は、計測ユニット６の製造番号が入力されることにより、表示ユニット７および計測ユニット６の無線通信設定を実行および完了可能とする。使用者は、製造番号の入力により、表示ユニット７および計測ユニット６の無線通信設定を簡単かつ確実に実行することができる。

太陽光発電システムは、太陽が雲に隠れるなどにより日射が弱まると、発電電力が大きく低下する。発電電力の値は、天候により瞬時に大きく変化することがあり得る。表示ユニット７は、太陽光発電システムの状態をリアルタイムにて表示するために、各種データをできるだけ遅滞無く入手することが必要となる。太陽光発電システムは、表示ユニット７によるリアルタイムでの表示を可能とするためにも、システムとは無関係の外部機器２０による通信の妨害を回避できる太陽光発電用表示部が有用となる。

実施の形態２．
図５は、本発明の実施の形態２にかかる太陽光発電用表示器のうち、無線親機としての表示ユニットと、無線子機としての計測ユニットとの無線通信設定について説明する図である。本実施の形態にかかる太陽光発電用表示器は、実施の形態１にかかる太陽光発電用表示器と同様の構成を備える。

実施の形態２では、計測ユニット６および表示ユニット７は、表示ユニット７を無線親機、計測ユニット６を無線子機として、無線通信によるデータの送受信を実施する。計測ユニット６および表示ユニット７は、実施の形態１と実施の形態２で親子関係が逆となっている。実施の形態２では、表示ユニット７として、例えば、タブレット端末を用いる場合を想定している。タブレット端末の多くには、無線ＬＡＮのルーター機能が内蔵されているため、実施の形態２では、表示ユニット７を無線親機、計測ユニット６を無線子機としている。

計測ユニット６および表示ユニット７は、以下の手順にて無線通信設定（ペアリング）の作業を実施する。計測ユニット６および表示ユニット７の電源を入れ、初期設定としての無線通信設定モードへ進める。表示ユニット７の入力手段１６は、コードの入力を受け付ける。使用者は、無線子機である計測ユニット６を特定するためのコード、例えば製造番号を入力手段１６へ入力する。

実施の形態１と同様、製造番号は、メーカーにおいて計測ユニット６が製造された際に割り当てられた識別番号であって、一個体に割り振られた番号が他の個体に割り振られた番号とは重複することが無いものとする。この例では、無線子機である計測ユニット６の製造番号を、計測ユニット６に対応する暗号化されたコードとして取り扱うものとする。

表示ユニット７の復号手段１７は、入力手段１６へ入力された製造番号からＩＤおよびパスワードを生成する。復号手段１７が使用する復号プログラムには、計測ユニット６の製造番号を、計測ユニット６の無線ＬＡＮに関するＩＤおよびパスワードへ変換するための関係式が予め設定されている。この関係式、ＩＤおよびパスワードは、いずれも非公開とする。復号手段１７は、かかる関係式を用いて、入力手段１６へ入力されたコードを復号する。表示ユニット７は、例えば内部メモリにて、復号プログラムを保持する。計測ユニット６の製造番号が入力手段１６へ正確に入力されると、復号手段１７は、製造番号からＩＤおよびパスワードを生成する。

復号手段１７での復号により無線ＬＡＮに関するＩＤおよびパスワードが取得されると、無線通信設定手段１８は、かかるＩＤおよびパスワードを、無線親機としての表示ユニット７のＩＤ、パスワードとして設定する。表示ユニット７が製造時に設定された自身のＩＤ、パスワードを別に持っている場合には、計測ユニット６の製造番号から復号されたＩＤ、パスワードに書き換えるものとする。したがって、表示ユニット７のＩＤ、パスワードと計測ユニット６が認識しているＩＤ、パスワードとが一致し、表示ユニット７および計測ユニット６の間の無線通信設定がなされる。これにより、太陽光発電用表示器は、無線通信設定を実施した以降、表示ユニット７および計測ユニット６の間で無線通信が可能となる。

図６は、無線親機としての表示ユニットに、太陽光発電用表示器とは無関係の外部機器から無線通信設定を試行した場合について説明する図である。外部機器２０は、例えばパーソナルコンピュータ（ＰＣ）とする。表示ユニット７との無線通信設定に必要とされるＩＤおよびパスワードは、秘匿されている。

計測ユニット６の製造番号は、製品自体や保証書等に記載されていることがあるため、比較的容易に入手し得る。ただし、計測ユニット６の製造番号からＩＤおよびパスワードを得るための関係式が秘匿されていることから、計測ユニット６の製造番号が入手し得たとしても、復号プログラムを持たない外部機器２０からの無線通信設定は拒否される。これにより、太陽光発電用表示器は、自身のシステムとは無関係の外部機器２０と表示ユニット７との無線通信設定を回避することができる。

実施の形態１と同様に、実施の形態２においても、太陽光発電用表示器は、入力されたコードから復号されたＩＤおよびパスワードを使用して無線通信設定を行うことで、汎用の無線ＬＡＮを用いたデータの送受信であっても、自身のシステムとは無関係の外部機器２０の接続を効果的に遮断可能とする。本実施の形態においても、太陽光発電用表示器は、実施の形態１と同様、システムの正常な動作と十分なセキュリティとを確保することができる。

１ 太陽電池モジュール、２ パワーコンディショナ、３ 分電盤、４ 電気機器、５ 出力線、６ 計測ユニット、７ 表示ユニット、８ 通信線、９ 電流センサ、１０ 電流センサ入力部、１１ 売買電力検出用電流センサ、１２ 電流センサ、１３ 電力線、１４ 送信手段、１５ 受信手段、１６ 入力手段、１７ 復号手段、１８ 無線通信設定手段、１９ 表示手段、２０ 外部機器。

Claims (2)

1. 太陽光発電システムの発電電力を計測する計測ユニットと、
   前記計測ユニットにおける計測結果である前記発電電力のデータを表示する表示ユニットと、を有し、
   前記計測ユニットは、前記表示ユニットへ、無線ＬＡＮを介して前記発電電力のデータを送信する送信手段を備え、
   前記表示ユニットは、
   コードの入力を受け付ける入力手段と、
   前記計測ユニットの特定のためのコードから、前記無線ＬＡＮにおける認証のためのＩＤおよびパスワードへの変換のための関係式を保持し、前記関係式を用いて、前記入力手段へ入力されたコードの復号を行う復号手段と、
   前記復号を経て得られたＩＤおよびパスワードを使用して、前記計測ユニットとの間の通信設定を行う無線通信設定手段と、
   前記通信設定を経て前記送信手段から送信されたデータを受信する受信手段と、を備えることを特徴とする太陽光発電用表示器。
2. 前記計測ユニットの特定のためのコードは、前記計測ユニットに割り当てられた製造番号であることを特徴とする請求項１に記載の太陽光発電用表示器。

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