JP6002502B2 - 電力管理装置、電力管理システムおよび方法 - Google Patents

Description

この発明は、電力管理装置および電力管理システムに関し、より詳細には管理対象の電気機器の機能性をできるだけ維持しつつシステム全体の消費電力を予め定められた値以下に抑える制御を行う電力管理装置および電力管理システムに関する。

近年、環境保護やエネルギー問題の観点から、家庭内で使用される電気機器（主として、家電機器）の省エネルギー（以下、「省エネ」とも称す。）意識を高める取り組みがなされている。省エネは、エネルギーを効率的に使用したり、余分なエネルギーの消費を抑えたりすることによって、エネルギーの消費量を低減しようとするものである。このような取り組みを支援するためのシステムとして、ＨＥＭＳ（Home Energy Management System：家庭内電力管理システム）が実用化されつつある。このようなＨＥＭＳを用いることで、家庭内の電力管理や電力制御をより容易に行なうことができる。
余分なエネルギーの消費を抑える一つの態様として、システム全体の消費電力を予め定めた目標値以下に抑える制御（以下、ピークカット制御ともいう）が考えられる。目標値は、エネルギーを節約するためにユーザが自ら設定する場合が考えられる。その他、電力を供給する電力会社等からの節電要請に応じて目標値を設定する場合が考えられる。

ピークカット制御に関する具体的な手法が幾つか提案されている。第一の手法は、過去の生活パターン、即ち家電機器の使用パターンを予め記憶させておき、記憶されたパターンに基づいて各家電機器の使用パターンを予測制御することでできるだけ利便性、快適性を損なわないようピークカット制御を行うものである。機器を制御する方法としてはオンおよびオフの制御のみでなく、機器の出力を低下させる方法を用いる（例えば、特許文献１参照）。

第二の手法は、温度や照度の設定変更が多い部屋と少ない部屋に応じて電力使用量を按分しておき、按分された電力使用量の範囲内で各部屋のピークカット制御を行うものである（例えば、特許文献２参照）。
第三の手法は、気温、自然光など外的条件に応じて例えば照明機器と空調機器のどちらを主に制御するかを決めておき、その外的条件に応じたピークカット制御を行うものである（例えば、特許文献３参照）。
第四の手法は、家電機器の動作を停止させあるいは消費電力を低減させてよい機器の順位を予め定めておき、ピークカット制御時はその順位に従って各家電機器の動作を制御するものである（例えば、特許文献４参照）。

特開２００１−５４１７６号公報 特開２００９−２０４１８８号公報 特開２００９−２４００５４号公報 特開２００９−１３０９７３号公報 特開２００９−１３０９７４号公報

前述のように、なるべく快適さを損なわずにピークカット制御を実行する種々の手法が提案されているが、いずれの手法にも一長一短がある。
第一の手法に係る予測制御は快適性を確保できる場合があるが、ピークカット時の行動が予測したパターンと合わない場合はエネルギーの無駄が生じる。第二の手法は、予め電力使用量を部屋毎に按分する必要があるところ、ある部屋で使用できる電力に余力があったとしても、他の部屋で使用できる電力は按分された電力に制限される。また、第三の手法は、外的条件により消費電力を低減する機器が左右されてしまい、その機器の機能が損なわれてしまうおそれがある。第四の手法は、予め消費電力を低減させてよい順位を固定的に決めてしまうため、高い優先順位が割り当てられた家電機器は機能が損なわれやすい。

また、一般に家電機器は消費電力の異なる種々の動作状態（動作モード）を設定できるが、動作モードの数が限られているためピークカット制御に最適な消費電力の動作モードが見つかるとはかぎらない。例えば、ある家電機器が通常モードと節電モードの２種類の動作モードを有している場合、通常モードから節電モードに切換えるだけではピークカット制御の目標に満たなければ、その家電機器を停止させざるを得ない場合がある。

この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、なるべく家電機器の機能を損なわずにピークカット制御の目標を達成できるように家電機器の動作モードを切換える電力管理装置および電力管理システムを提供するものである。

この発明は、複数の電気機器と通信し、各電気機器の動作状態を示す動作情報および各電気機器の消費電力に係る電力情報を受信しかつその電気機器の動作状態を変更する指示を送信する通信部と、各電気機器がとり得る動作状態に関連付けて消費電力を予め格納する消費電力データ格納部と、各電気機器の消費電力の合計として総消費電力を算出する総消費電力算出部と、前記総消費電力が予め定められた許容消費電力を超えるか否かを比較する比較部と、前記総消費電力が前記許容消費電力を超える場合に各電気機器の動作状態を変更する指示を発するように制御する協調動作制御部とを備え、前記総消費電力算出部は、何れかの電気機器の動作状態が変わることを知らせる動作情報を前記通信部が受信したことに応答して移行後の動作状態に基づく移行後総消費電力を取得し、前記協調動作制御部は、前記移行後総消費電力が前記許容消費電力を超える場合、各電気機器をより低消費電力の動作状態に移行または停止させた場合にそのときの移行後総消費電力が前記許容消費電力に納まるような各電気機器の動作状態の組合せを抽出し、複数通りの組合せが抽出できる場合、各電気機器の動作状態を変更する指示を時間の経過と共に繰り返し発してそれら複数通りの組合せを順次切換えるように制御する電力管理装置を提供する。
また、前記電力管理装置を備えてなる電力管理システムを提供する。

この発明の電力管理装置および電力管理システムにおいて、協調動作制御部は、移行後総消費電力が前記許容消費電力を超える場合、各電気機器をより低消費電力の動作状態に移行または停止させた場合にそのときの移行後総消費電力が前記許容消費電力に納まるような各電気機器の動作状態の組合せを抽出し、複数通りの組合せが抽出できる場合、各電気機器の動作状態を変更する指示を時間の経過と共に繰り返し発してそれら複数通りの組合せを順次切換えるように制御するので、特定の家電機器のみ機能が損なわれることのないように制御できる。

また、例えば、ある組合せにおいてある家電機器の動作を停止させ他の組合せにおいてはその家電機器を動作させるように複数通りの組合せが抽出されることがあり得る。それら複数通りの組合せを順次切換えると断続的であってもその家電機器は動作する。よって、組合せの順次切換えを行わない場合に比べきめ細かく各家電機器の消費電力を制御して総消費電力を許容消費電力に近づけることが可能になる。

この発明についてもう少し具体的に述べておく。
この発明において、電力管理システムは、住宅やオフィスなど、家屋に設置され使用される電気機器の動作と消費電力を管理するものである。その具体的な態様は、例えば、ＨＥＭＳである。電力管理装置はその中核となって各電気機器を制御する装置である。後述する実施形態において、電力管理装置は、ＨＥＭＳコントローラに相当する。
各電気機器は、電力管理装置と通信で接続され、ユーザからの操作のみでなく前記電力管理装置からの指示に応答して動作する。
また、通信部については、無線、有線を問わず、物理的な構成を問わず、また、通信プロトコルを問わない。

本発明の実施の形態による電力管理システム１１の全体構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態によるＨＥＭＳコントローラのハードウェア構成を示すブロック図である 本発明の実施の形態による電力計の外観図である。 本発明の実施の形態による電力計のハードウェア構成を示すブロック図である。 本発明の実施の形態による消費電力データ格納部が格納するデータの一例を示す説明図である。 本発明の実施の形態によりピークカット制御における各家電機器の動作モードを決定する手順の一例を示す第１の説明図である。 本発明の実施の形態によりピークカット制御における各家電機器の動作モードを決定する手順の一例を示す第２の説明図である。 本発明の実施の形態によりピークカット制御における各家電機器の動作モードを決定する手順の一例を示す第３の説明図である。 図６〜８に示す手順で抽出された各動作モードの組合せを示す説明図である。 この発明に係る協調動作制御部が実行するピークカット制御の処理順を示すフローチャートである。 図１１は、この発明に係る協調動作制御部が時間の経過と共に各電気機器の動作状態の組合せを変更して順次切換えるように制御する様子を示すグラフである。 本発明の実施の形態による食器洗い乾燥機および洗濯乾燥機が一連の動作モードを切換えて動作する際の消費電力の推移を示すグラフである。 図１２に示す食器洗い乾燥機および洗濯乾燥機の、ピークカット制御時の動作の一例を示すグラフである。

以下、この発明の好ましい態様について説明する。
前記総消費電力算出部は、何れかの電気機器の動作状態が変わる旨の動作情報に応答して前記消費電力データ格納部を参照し、移行後の動作状態に関連付けられた消費電力に基づいて移行後総消費電力を取得ようにしてもよい。このようにすれば、電気機器の動作状態が実際に変わる前であっても動作情報を受信した時点で移行後総消費電力を推定し、その移行後総消費電力が前記許容消費電力に納まるような各電気機器の動作状態の組合せを抽出することができる。

あるいは、家屋内の電力を管理するシステムの総消費電力を計測する総消費電力計測部をさらに備え、前記総消費電力算出部は、何れかの電気機器の動作状態が変わる旨の動作情報に応答して移行後に前記総消費電力計測部が計測する総消費電力を参照し、移行後総消費電力を取得するようにしてもよい。このようにすれば、電気機器の動作状態が移行した後の総消費電力を前記総消費電力計測部により計測し、実際の計測値に基づいて移行後総消費電力が前記許容消費電力に納まるような各電気機器の動作状態の組合せを抽出することができる。

また、各電気機器および／または各動作状態には、定常的に動作する定常動作型または一時的に動作する一時動作型の何れかの属性が予め付与されており、前記協調動作制御部は、一時動作型の電気機器の動作状態が変わることによって移行後総消費電力が許容消費電力をこえる場合、定常動作型の各電気機器のみを対象としてより低消費電力の動作状態に移行させた場合にそのときの移行後総消費電力が前記許容消費電力に納まるような各電気機器の動作状態の組合せを抽出し、複数通りの組合せが抽出できる場合、各電気機器の動作状態を変更するように制御してもよい。このようにすれば、定常的に動作している各電気機器のみを対象としてより低消費電力の状態に一時的に移行させることにより、移行後総消費電力が前記許容消費電力に納まるように制御できる。

さらに、一時動作型の電気機器のうち、一連の動作状態を順次切換えて動作する電気機器および／または一連の動作状態には順次動作型の属性がさらに付与されており、前記協調動作制御部は、順次動作型の電気機器の動作状態が変わることによって移行後総消費電力が許容消費電力をこえる場合、順次動作型の各電気機器のみを対象として何れかの電気機器の動作状態の移行を待機させた場合にそのときの移行後総消費電力が前記許容消費電力に納まるような各電気機器の動作状態の組合せを一つ抽出し、抽出された組合せに基づいて、各電気機器の動作状態を時間の経過と共に変更するように制御してもよい。このようにすれば、順次動作型の各電気機器のみを対象としてその動作状態の切換えを遅らせることにより、移行後総消費電力が前記許容消費電力に納まるように制御できる。
この発明の好ましい態様は、ここで示した複数の態様のうち何れかを組み合わせたものも含む。

以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。

＜電力管理システムの構成＞
本実施の形態による家屋内電力管理システムは、電力管理装置を含み、電力管理装置は、少なくとも１つの電気機器における電力消費に関する電力情報を管理する。なお、太陽光発電装置（以下、外陽光発電装置ともいう）や燃料電池などを管理対象としてもよく、この場合には、本実施の形態による電力管理システムは、電力消費に加えて、あるいは、電力消費に代えて、電力発生に関する電力情報を管理してもよい。

本明細書において、電力情報は、対応の電気機器（電気器具）における電力消費／電力発生に係るさまざまな情報を含む概念である。

以下、家屋内で使用される複数の電気機器を含む電力管理システムを一例として説明するが、本発明はこのような電力管理システムのみに適用されるものではない。すなわち、本発明は、電力計等を用いて電力消費に関する情報を測定するものであれば、どのような構成にも適用可能である。

本明細書において、電気機器は、各部から供給される電力によって動作する機器、および、何らかのエネルギーによって発電する機器のいずれをも含む概念である。家屋は、住宅やオフィスなどを含む。

図１は、本発明の実施の形態による電力管理システム１１の全体構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施の形態による電力管理システム１１は、一般的には電力系統から電力供給を受けて動作する各電気機器が設置される住宅やオフィスなど、家屋内の電力を管理する。より具体的には、電力管理システム１１は、電力を消費する電気機器として、複数の家電機器を含む。

図１には、これらに限られるものではないが、家電機器として、家屋内に設置されるエアコン（空気調和機）２００Ａ、冷蔵庫２００Ｂ、電気カーペット２００Ｃ、温水洗浄便座２００Ｄ、食器洗い乾燥機２００Ｅおよび洗濯乾燥機２００Ｆ（これらを「家電機器２００」とも総称する。）などが図示されている。また、電力管理システム１１は、電力を発生する電気機器として外陽光発電装置（図示せず）や電力の蓄電／放電を行なう蓄電池（図示せず）を含んでいてもよい。さらに、ＥＶ充電専用の接続部を介して接続される車載蓄電池（図示せず）を含んで停電時にその車載蓄電池から電力の供給を受けてもよい。この実施形態において、各家電機器は識別のためのＩＤ番号を有する。

さらに、電力管理システム１１は、電力系統（電力会社が提供する商用電力など）と、分電盤３００を介して接続される。
分電盤３００は、各部屋、各コンセントに電気を分配し、また、使い過ぎや漏電で事故にならないよう、アンペアブレーカー、漏電遮断器および配線用遮断器を備えている。アンペアブレーカーは、予め定められたアンペア以上の電気が流れると自動的に電気が切れる。漏電遮断器は、漏電が生じたときにその異常をすばやく感知して電気を切る。配線用遮断器は、分岐回路の安全を守るためのものである。
また、分電盤３００には交流電流計（ＣＴセンサ３０５）を用いた電力計が設けられている。ＣＴセンサ３０５は、家屋全体で消費している電力を測定する。さらにＣＴセンサ３０５は、ＨＥＭＳコントローラとのデータ通信用通信モジュールを備えている。

さらに、電力管理システム１１は、家電機器２００に対応付けられた通信モジュール付電力計４００Ａ〜４００Ｆ（以下、これらの電力計を総称して電力計４００とも呼ぶ）および電力管理装置であるＨＥＭＳコントローラ１２０（ＨＥＭＳはHome Energy Management Systemの略称）を含む。
ＨＥＭＳコントローラ１２０は、家全体の消費電力が許容消費電力以下になるように各家電機器を制御する。その制御は各家電機器の省電力と動作が両立するように各家電機器の動作モードを相互に協調させるものである。制御の詳細については後述する。
ＨＥＭＳコントローラ１２０は、有線または無線のネットワーク４０１を介して、それぞれの家電機器２００（２００Ａ〜２００Ｆ）および各家電機器２００に関連付けられた電力計４００（４００Ａ〜４００Ｆ）との間でデータ通信が可能である。

ネットワーク４０１としては、任意のものを利用することができる。有線のネットワークであれば、例えば、ＯＳＩ基本参照モデルの物理層、データリンク層（いわゆる物理依存層あるいは下位層）にあたるものとしてイーサネット（登録商標）、ＰＬＣ（Power Line Communications）などを用いることができるが、これに限定されない。
また、無線のネットワークであれば、例えば、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠する無線ＬＡＮ（Local Area Network）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤各線通信方式などを用いることができる。さらに、複数の通信方式を組み合わせてもよい。
また、これらのいわゆる下位層に対する上位層として、例えば、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、ＥＣＨＯＮＥＴ Ｌｉｔｅ、ＫＮＸやＺ−Ｗａｖｅなどを用いることができるがこれに限定されない。
ネットワーク４０１上で遣り取りされる内容は、電力情報、動作情報および指示を含む。前記電力情報は、各家電機器２００の消費電力を示すデータである。前記動作情報は、各家電機器２００の動作状態を示すデータである。前記指示は、各家電機器２００の動作状態（動作モード）を設定するデータである。各家電機器の動作モードは、ユーザが各家電機器２００を操作して設定できるが、ＨＥＭＳコントローラ１２０が各家電機器２００に指示を送って設定することもできる。

電力計４００は、いずれかの家電機器２００に関連付けられ、当該関連付けられた家電機器２００における電力消費に関する情報を測定するとともに、測定した情報を電力情報としてＨＥＭＳコントローラ１２０へ送信する。典型的には、電力計４００としては、電力線４０２と家電機器２００の電源プラグ２５０（２５０Ａ〜２５０Ｆ）との間に配置されて電力消費の状態を測定する消費電力測定装置が用いられる。各電力計は測定された消費電力をＨＥＭＳコントローラ１２０へ送信する。一方、家電機器２００は、ネットワーク４０１を介して各家電機器の動作状態を示す動作情報をＨＥＭＳコントローラ１２０へ送信する。

ＨＥＭＳコントローラ１２０は、この発明の電力管理装置に相当する。ＨＥＭＳコントローラ１２０が有するＣＰＵ１２１は、各電力計４００から電力情報を受信し、また、各家電機器２００から動作情報を受信すると、各家電機器の動作情報と電力情報とを関連付け、実績に基づく消費電力データとしてＨＥＭＳコントローラ１２０が備えるハードディスク１２９に蓄積する。
なお、異なる態様として各家電機器の製造者および／または販売者がその家電機器がとり得る各動作状態での消費電力をデータとして提供し、ＣＰＵ１２１は、そのデータをダウンロードし推測に基づく消費電力データとして前述のハードディスクに格納してもよい。

図１に示す例では、電力線４０２に６つの電力計４００Ａ〜４００Ｆが接続されている。電力計４００Ａには、エアコン２００Ａの電源プラグ２５０Ａが接続されており、電力計４００Ｂには、冷蔵庫２００Ｂの電源プラグ２５０Ｂが接続されている。電力計４００Ｃには、電気カーペット２００Ｃの電源プラグ２５０Ｃが接続されており、電力計４００Ｄには、温水洗浄便座２００Ｄの電源プラグ２５０Ｄが接続されている。さらに、電力計４００Ｅには、食器洗い乾燥機２００Ｅの電源プラグ２５０Ｅが接続されており、電力計４００Ｆには、洗濯乾燥機２００Ｆの電源プラグ２５０Ｆが接続されている。即ち、電力計４００Ａ〜４００Ｆは、それぞれ、エアコン２００Ａ、冷蔵庫２００Ｂ、電気カーペット２００Ｃ、温水洗浄便座２００Ｄ、食器洗い乾燥機２００Ｅおよび洗濯乾燥機２００Ｆにおける電力消費に関する情報を測定する。変形例として、電力計４００が各家電機器２００に内蔵されており、各家電機器２００が動作情報と電力情報の両方をＨＥＭＳコントローラ１２０に送信してもよい。

また、ＨＥＭＳコントローラ１２０は、電力管理システム１１における電力消費／発生の状態などをユーザに提示したり、ユーザから電力管理システム１１における電力管理に関する指示を受け付けたりするような、ユーザインターフェイスを提供する。
次に、図１に示す電力管理システム１１を構成する点で主要な電力管理装置であるＨＥＭＳコントローラ１２０のハードウェアおよび機能的な構成について説明する。

＜ＨＥＭＳコントローラ１２０＞
まず、ＨＥＭＳコントローラ１２０のハードウェア構成を説明する。
図２は、本発明の実施の形態によるＨＥＭＳコントローラ１２０のハードウェア構成を示すブロック図である。

図２に示すように、ＨＥＭＳコントローラ１２０は、プロセッサであるＣＰＵ（Central Processing Unit）１２１、メモリ１２２、ディスプレイ１２３、タッチパネル１２４、操作ボタン１２５を含む。さらに、通信インターフェイス１２６、出力インターフェイス１２７、入力インターフェイス１２８、ハードディスク１２９、スピーカー１３１および時計１３２を含む。

ＨＥＭＳコントローラ１２０のＣＰＵ１２１は、ＨＥＭＳコントローラ１２０における全体処理を司る処理主体であり、メモリ１２２などに予め格納されたプログラムを実行することで、電力管理システム１１の管理装置としての各種機能を提供する。即ち、ＣＰＵ１２１は、タッチパネル１２４または操作ボタン１２５を入力されたユーザ操作を受付ける。それらの操作に応答して、当該ユーザ操作によって指示された処理を実行する。このような指示としては、家電機器２００に対する運転／停止に関する指示、動作モードの変更に関する指示を含む。さらに、ＣＰＵ１２１は、現在または過去の電力管理状態をディスプレイ１２３に表示させる。

メモリ１２２は、揮発性記憶装置であるＲＡＭ（Random Access Memory）や、不揮発性記憶装置であるフラッシュＲＯＭ（Flash Read-Only Memory）などによって実現され、ＣＰＵ１２１によって実行されるプログラムや、ＣＰＵ１２１によるプログラムの実行に必要なワークデータを格納する。

ディスプレイ１２３およびタッチパネル１２４は、ユーザインターフェイスを提供する装置である。ディスプレイ１２３は、ＣＰＵ１２１からの命令に従ってＨＥＭＳコントローラ１２０から受信した表示データをユーザに提示する。タッチパネル１２４は、ユーザが行った操作を受付ける。

より具体的には、ディスプレイ１２３は、例えば、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）や有機ＥＬ（Electro Luminescence）ディスプレイなどからなり、その表示面に画像を表示する。タッチパネル１２４は、ユーザの指などによるタッチ操作を検出して、そのタッチ操作がなされた位置を示す座標値などをＣＰＵ１２１へ出力する。本実施の形態においては、ディスプレイ１２３の表示面に対応付けてタッチパネル１２４が設けられている。但し、ＨＥＭＳコントローラ１２０は、必ずしもタッチパネルを含む必要はなく、ユーザに対して、各種情報を提示できればよい。

操作ボタン１２５は、ユーザ操作を受け付けるための入力手段であり、典型的には、ＨＥＭＳコントローラ１２０の表面に１つまたは複数が配置される。典型的に、操作ボタン１２５は、決定ボタン、戻りボタン、方向ボタン、テンキーなどの複数のボタンやキーを含む。操作ボタン１２５は、ユーザ操作を受け付けると、そのユーザ操作を示す情報をＣＰＵ１２１へ出力する。

通信インターフェイス１２６は、ＣＰＵ１２１からの命令に従って、家電機器２００、ＣＴセンサ３０５、電力計４００などとの間でデータ通信を行なう。より具体的には、通信インターフェイス１２６は、上述したような、イーサネット（登録商標）、ＰＬＣ（Power Line Communications）、ＩＥＥＥ８０２．１１規格に準拠する無線ＬＡＮ（Local Area Network）、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤各線通信方式などを利用する。

出力インターフェイス１２７は、ＣＰＵ１２１とディスプレイ１２３との間の内部コマンドの遣り取りを仲介する。入力インターフェイス１２８は、タッチパネル１２４および／または操作ボタン１２５とＣＰＵ１２１との間の内部コマンドおよび／または信号の遣り取りを仲介する。

ハードディスク１２９は、ＨＥＭＳコントローラ１２０での情報処理に必要な各種データを格納する。この各種データの詳細については、後述する。
なお、ハードディスク１２９に代えて、フラッシュメモリ、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Electronically Programmable Read-Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory）、ＩＣ（Integrated Circuit）カードなどの半導体記憶媒体、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-Read Only Memory）やＤＶＤ−ＲＯＭ（Digital Versatile Disk-Read Only Memory）などの光学ディスク記憶媒体、ＭＯ（Magnetic Optical Disc）やＭＤ（Mini Disc）などの光磁気ディスク記憶媒体、ＦＤ（Flexible Disk）、磁気テープ、カセットテープなどの磁気記憶媒体を用いることができる。

スピーカー１３１は、音声デバイスであり、ＣＰＵ１２１からの命令に従って音声を出力する。

時計１３２は、計時手段であり、ＣＰＵ１２１からの命令に従って、現在の日付や時刻をＣＰＵ１２１へ応答する。

ＨＥＭＳコントローラ１２０における情報処理は、ＣＰＵ１２１が周辺のハードウェアコンポーネントと連係してプログラムを実行することで実現される。一般的には、このようなプログラムは、メモリ１２２などに予めインストールされる。

このようなプログラムは、任意の記憶媒体に格納されて流通することで提供されうる。あるいは、このようなプログラムは、インターネットなどに接続されているサーバ装置（または、他の装置）からのダウンロードによって提供されうる。すなわち、記憶媒体から格納されているプログラムが読み出されて、または、サーバ装置からダウンロードによりプログラムが取得されて、メモリ１２２などに一旦格納される。そして、ＣＰＵ１２１は、メモリ１２２に格納されたプログラムを実行可能な形式に展開した上で、当該プログラムを実行する。このようなプログラムを格納する記憶媒体としては、フラッシュメモリ、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＩＣカードなどの半導体記憶媒体、ＣＤ−ＲＯＭやＤＶＤ−ＲＯＭなどの光学ディスク記憶媒体、ＭＯやＭＤなどの光磁気ディスク記憶媒体、ＦＤ、磁気テープ、カセットテープなどの磁気記憶媒体を用いることができる。

さらに、メモリ１２２などに予めプログラムをインストールするのではなく、別のシステムまたは装置に格納されているプログラムをＣＰＵ１２１が読み出して実行するようにしてもよい。

さらに、記憶媒体などから読み出されたプログラムが、コンピュータに装着された機能拡張ボードや機能拡張ユニットに搭載されるメモリなどに書き込まれた後、当該プログラムに従って、当該機能拡張ボードや機能拡張ユニットに搭載される演算部（ＣＰＵなど）が必要な処理の全部または一部を行なうことで、本実施の形態による機能を実現するようにしてもよい。

さらに、ＣＰＵ１２１がプログラムを実行することにより本実施の形態によるすべての機能を実現するだけでなく、プログラムに従って、コンピュータ上で実行されているＯＳ（オペレーティングシステム）などが必要な処理の全部または一部を行なうことで、本実施の形態による機能を実現するようにしてもよい。

上述のようなソフトウェアによって本実施の形態による機能を実現する場合には、記憶媒体などから読み出されたプログラム自体、または、当該プログラムを格納した記憶媒体が本発明の一形態を構成することになる。

なお、本明細書において、プログラムは、ＣＰＵ１２１により直接的に実行可能なプログラムだけではなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、および暗号化されたプログラムを含む。

次に、ＨＥＭＳコントローラの機能的構成を説明する。図１に、ＨＥＭＳコントローラ１２０内部の機能的構成を示している。ＨＥＭＳコントローラのＣＰＵ１２１が前述のプログラムを実行し、図２に示したハードウェア資源と協働して図１に示すＨＥＭＳコントローラの機能を提供する。
図１に示すように、ＨＥＭＳコントローラは、機能的側面から通信部１４１、総消費電力算出部１４３、許容消費電力保持部１４５、比較部１４７、協調動作制御部１４９、消費電力データ格納部１５１を備える。さらに、電力測定制御部１５３を備えていてもよい。

前記通信部１４１は、各電力計４００、ＣＴセンサ３０５、各家電機器２００との間の通信を行う。また、各家電機器２００の電力情報や動作情報を受信し、各家電機器２００の動作モードを設定する指示を送信する。
総消費電力算出部１４３は、各家電機器の動作情報とハードディスク１２９に格納された消費電力データおよび／または各電力計４００からの電力情報とに基づいて、あるいは分電盤３００に配置されたＣＴセンサ３０５の測定結果に基づいて家屋全体の消費電力値を算出する。

許容消費電力保持部１４５は、許容消費電力の値を保持する。許容消費電力は、家屋全体の消費電力の目標として設定された値である。許容消費電力は、ユーザがディスプレイ１２３、タッチパネル１２４を用いて自らが好ましいと考える値を設定することができる。あるいは電力系統を管理する電力会社からの節電要請にあわせて値が決まることもある。
比較部１４７は、総消費電力が許容消費電力を超えているか否かを比較して結果を協調動作制御部１４９に伝える。

協調動作制御部１４９は、電力情報および動作情報に基づいて各家電機器の消費電力や動作状態を把握し、各家電機器２００の動作モードを設定する指示を発する。ある家電機器２００がユーザからの指示で動作を開始したり動作モードが変更されたりすると、協調動作制御部１４９はハードディスク１２９に格納された消費電力データに基づいて総消費電力を推測する。そして許容消費電力を超えるか否かを判断し、許容消費電力を超えると判断した場合、各家電機器２００の消費電力を低減させて総消費電力を許容消費電力以下に抑える動作モードの組み合わせを抽出する。複数通りの組合せがある場合は、各家電機器の機能の低下を抑えるために時分割で複数通りの組合せを時間の経過と共に順次切換えるように制御する。時間の経過と共に動作モードの組合せを切換えることによって、唯一つの動作モードの組み合わせを継続するだけで実現できない中間的な消費電力が生成し易く、特定の家電機器を停止させたままにせずとも総消費電力を許容消費電力に納めることが可能になる。

また、一時的に動作して限られた期間だけ大きな電力を消費する家電機器があるとき、定常的に動作している家電機器の動作をその期間だけ抑制したり家電機器が作用する対象（空調、加熱、動作）の応答の速さに応じて各家電機器の動作モードを切換える頻度を異ならせたりするような、柔軟な制御を実現することができる。
さらに、一時的に動作する家電機器の例として例えば洗濯乾燥機は、一連の動作モードを切換えて動作するが、それらの動作モードのうちある動作モードの完了後、次の動作モードの開始を待機せることによって、終了時間は通常よりも遅れるものの通常と同様の動作モードを経て通常と同様の仕上がりを得ることが可能である。
なお、電力測定制御部１５３を備える場合、電力測定制御部１５３は各家電機器がとり得る種々の動作モードを設定してモード毎の消費電力を測定し、消費電力データを作成する。例えば、エアコンであれば各動作モード（冷房/暖房、設定温度、周囲との温度差、風量）を時間の経過と共に切換えて設定し、それぞれの動作モードにおける消費電力を測定して消費電力データ格納部１５１に格納するように制御する。

＜電力計４００＞
図３は、本発明の実施の形態による電力計４００の外観図である。ここで、図３（ａ）には、電力計４００の電源ソケット４００１を含む斜視図を示し、図３（ｂ）には、電力計４００の側面図を示し、図３（ｃ）には、電力計４００の電源プラグ４００２を含む斜視図を示す。

図３（ａ）〜図３（ｃ）に示すように、電力計４００は、電力線４０２を流れる電力を供給するための電源ソケットと家電機器２００の電源プラグとの間に介挿されるように配置される。より具体的には、図３（ａ）に示すように、電力計４００の１つの面（オモテ面）には、プラグ差込用の電源ソケット４００１が設けられている。一方、図３（ｂ）および図３（ｃ）に示すように、電力計４００のオモテ面と反対側のウラ面には、電源プラグ４００２が設けられている。電源ソケット４００１には、家電機器２００の電源プラグが差し込まれるとともに、電源プラグ４００２は、家屋内に設けられる電力線４０２を介して電力を供給するための電源ソケット（コンセント／アウトレット）に差し込まれる。

なお、電力計４００は、なるべく薄い方が好ましいので、側面の幅は可能な限り小さく設計される。

電力計４００のオモテ面には、さらに、ＬＥＤ４０４１および設定ボタン４０４２が設けられている。ＬＥＤ４０４１は、電力計４００におけるデータ処理状態を表示する。より具体的には、ＬＥＤ４０４１は、データ処理状態に応じて、点灯の有無、点滅の有無／周期を異ならせる。なお、点灯、点滅の表示態様に代えてあるいはそれに加えて発光色を異ならせてもよい。設定ボタン４０４２は、ユーザ操作を受け付けるための入力手段であり、ユーザによって操作されると、電力計４００における初期設定などが開始される。

図４は、本発明の実施の形態による電力計４００のハードウェア構成を示すブロック図である。

図４に示すように、電力計４００は、電源ソケット４００１、電源プラグ４００２、ＬＥＤ４０４１、および設定ボタン４０４２に加えて、電源ソケット４００１と電源プラグ４００２とを電気的に接続する一対の主配線４００４および４００５と、主配線４００５に挿入されたシャント抵抗４００３と、電源部４００７と、電力検出部４０１０と、通信モジュール４０２０と、アンテナ４０３０とを含む。

電力検出部４０１０は、電源プラグ４００２から電源ソケット４００１へ流れる電力を検出する。より具体的には、電力検出部４０１０は、電圧入力ＡＤＣ（Analog to Digital Converter：アナログ・デジタル変換器）４０１１と、電流入力ＡＤＣ４０１２と、乗算器４０１３と、デジタル／周波数変換部４０１４とを含む。

電圧入力ＡＤＣ４０１１は、配線Ｖ１ＰおよびＶ１Ｎを介して、主配線４００４および４００５にそれぞれ接続される。電圧入力ＡＤＣ４０１１は、主配線間に生じる電圧（電位差）を示すデジタル信号を乗算器４０１３へ出力する。

電流入力ＡＤＣ４０１２は、配線Ｖ２ＰおよびＶ２Ｎを介して、主配線４００５に挿入されたシャント抵抗４００３の両端と電気的に接続される。シャント抵抗４００３は、流れる電流値を測定するために使われる微小な（数百マイクロΩ）抵抗である。電流入力ＡＤＣ４０１２は、シャント抵抗４００３に流れる電流の電流値を示すデジタル信号を乗算器４０１３へ出力する。

乗算器４０１３は、電圧入力ＡＤＣ４０１１からのデジタル信号（電圧値）と、電流入力ＡＤＣ４０１２からのデジタル信号（電流値）とを乗算し、その結果得られた値（消費電力／単位：ＷまたはｋＷ）を示すデジタル信号をデジタル／周波数変換部４０１４へ出力する。

デジタル／周波数変換部４０１４は、乗算器４０１３からのデジタル信号を周波数信号に変換し、その結果得られた周波数信号を通信モジュール４０２０へ出力する。

電源部４００７は、電力計４００の各コンポーネントに電力を供給する。電源部４００７は、主配線４００４および４００５に接続され、電源プラグ４００２から電源ソケット４００１へ流れる電力の一部を電力計４００の動作用の電力として利用する。電源部４００７は、交流電力を直流電力に変換した後、その直流電力を電力検出部４０１０および通信モジュール４０２０へ供給する。

通信モジュール４０２０は、電力検出部４０１０により算出された電源ソケット４００１に接続されている電気機器における消費電力を示す無線信号を、アンテナ４０３０を介して送出する。より具体的には、通信モジュール４０２０は、ＣＰＵ４０２１と、ＲＯＭ４０２２と、ＲＡＭ４０２３と、ＧＰＩＯ（General Purpose Input/Output）４０２４と、無線ＲＦ（Radio Frequency）部４０２５とを含む。

ＧＰＩＯ４０２４は、デジタル／周波数変換部４０１４から入力された周波数信号を受信し、その周波数信号の情報をＣＰＵ４０２１へ出力する。

ＣＰＵ４０２１は、ＧＰＩＯ４０２４からの周波数信号の情報を所定のロジックに従ってデータ変換し、その結果を無線ＲＦ部４０２５へ出力する。無線ＲＦ部４０２５は、ＣＰＵ４０２１からのデータ変換結果に基づいて搬送波を変調することで、無線信号を生成する。無線ＲＦ部４０２５で生成された無線信号は、アンテナ４０３０を介して、ＨＥＭＳコントローラへ送信される。

ＣＰＵ４０２１は、ＲＯＭ４０２２に予め格納されているプログラムを実行することで、上述のような処理を実現する。ＲＡＭ４０２３は、ＣＰＵ４０２１によるプログラムの実行に必要なワークデータを格納する。

＜電力情報＞
電力計４００は、基本的には接続されている電気機器で消費される消費電力（単位：ＷまたはｋＷ））を測定する。この消費電力を所定時間に亘って積算することで、当該電気機器の消費電力量（単位：ＷｈまたはｋＷｈ）が算出される。

ＨＥＭＳコントローラ１２０は、それぞれの電気機器における消費電力および消費電力量のいずれをもディスプレイ１２３に表示させることが可能である。さらに、複数の電気機器をグルーピング化して、そのグループ全体についての消費電力および消費電力量を表示させる。

そのため、電力計４００からＨＥＭＳコントローラ１２０へ送信される対応する家電機器２００についての電力情報の実装例としては、例えば、以下のようになる（但し、以下の例に限られるものではない）。

（１）電力計４００が家電機器２００における消費電力を所定周期ごと（例えば、５秒ごと）に測定し、当該測定周期と同じ送信周期で、その測定された消費電力を電力情報として送信する。

（２）電力計４００が家電機器２００における消費電力を所定周期ごと（例えば、５秒ごと）に測定し、当該測定周期よりは長い送信周期で、前回の送信から今回の送信までの間に測定された複数の消費電力を電力情報として送信する。

（３）電力計４００が家電機器２００における消費電力を所定周期ごと（例えば、５秒ごと）に測定し、当該測定周期よりは長い送信周期で、前回の送信から今回の送信までの間に測定された複数の消費電力を平均して得られた平均消費電力を電力情報として送信する。

（４）（２）または（３）において、前回の送信から今回の送信までの間に測定された複数の消費電力を積算した消費電力量を電力情報に付加した上で送信する。さらに、複数の消費電力の平均値・最小値・最大値などを付加してもよい。

電力情報には、電力計４００が何らかの手段で取得した時刻情報を付加してもよいが、一般的には、ＨＥＭＳコントローラ１２０が各電力計４００から電力情報を受信すると、そのときの時刻を時計１３２より取得し、受信した電力情報と関連付けてハードディスク１２９に格納する。

ＨＥＭＳコントローラ１２０と電力計４００との間の電力情報の遣り取りについては、任意のプロトコルを採用することができる。典型的には、電力計４００が自身の測定した測定結果を含むパケットをブロードキャストし、ＨＥＭＳコントローラ１２０に通知する構成が採用される。但し、ＨＥＭＳコントローラ１２０がそれぞれの電力計４００に対して定期的にポーリングするようにしてもよい。

＜消費電力データ＞
消費電力データ格納部１５１は、各電気機器がとり得る動作状態に関連付けた消費電力を予め格納する。
図５は、本発明の実施の形態による消費電力データ格納部が格納するデータの一例を示す説明図である。図５（ａ）〜（ｆ）の各表は、図１に示すエアコン２００Ａ、冷蔵庫２００Ｂ、電気カーペット２００Ｃ、温水洗浄便座２００Ｄ、食器洗い乾燥機２００Ｅおよび洗濯乾燥機２００Ｆにそれぞれ対応している。
例えば、図５（ａ）は、エアコン２００Ａの各動作モードにおける消費電力を示す消費電力データの例である。冷房に関して見ると、外気温湿度が２７℃、８０％のときに設定温度２２〜２８℃の範囲で風量を静、微、弱、強の４段階としたときの各動作モードでの消費電力が格納されている。左端の「No.」欄には、各動作モードを他のモードと区別する便宜上の番号を記している。冷房については「１ｅ」〜「１Ａ」の番号を各動作モードに付している。この番号は、明細書の記載において各モードの特定に用いるためのものである。さらに、エアコンを停止させた状態での消費電力が格納されている。

これらの消費電力は、エアコンの製造者や販売者がデータを提供し、それを格納したものであってもよい。あるいは、電力測定制御部１５３を備える構成の場合、エアコン２００Ａが動作している期間中に電力測定制御部１５３がそのエアコンの動作情報および電力計４００Ａからの電力情報（消費電力）を収集する。動作情報は、具体的には暖房、冷房、除湿等の動作モード、設定温度、風量のほか、エアコンが温度制御に用いる外気温湿度等の情報である。さらに電力測定制御部１５３は、好ましくは収集したデータを平均化するなど統計的な処理を行って、それぞれの動作モードに対応する消費電力のデータを消費電力データ格納部１５１に格納しあるいは既に格納されているデータを更新する。

異なる態様として電力測定制御部１５３は、エアコンの動作モード（暖房、冷房、除湿等の動作モード、設定温度、風量）を時間の経過と共に切換えて設定し、その時の動作情報を収集すると共に電力計４００Ａからそれぞれの動作モードにおける電力情報を収集する。そして、収集された各動作モードにおける消費電力のデータを消費電力データ格納部１５１に格納しあるいは既に格納されているデータを更新する。

同様にして他の家電機器についても消費電力のデータを消費電力データ格納部１５１に格納する。なお、エアコン２００Ａ、冷蔵庫２００Ｂ、電気カーペット２００Ｃおよび温水洗浄便座２００Ｄと異なり、食器洗い乾燥機２００Ｅは異なる動作モードが一連の動作として予め定められており、それらの動作モードを順次切換えて動作が進行する。即ち、「洗い」、「すすぎ」、「乾燥」の動作モードが一連のものとして進行する。「洗い」と「すすぎ」の動作モード中に洗浄水加熱の動作を行う。また、洗濯乾燥機２００Ｆについては、「洗い」、「すすぎ」、「脱水」、「乾燥」の動作モードが一連のものとして進行する。一連の動作モードは原則として、ピークカット制御を行うからといって順序を入れ換えることができず、スキップすることもできない。

＜ピークカット制御−各家電機器の動作モード決定＞
図６は、ピークカット制御における各家電機器の動作モードを決定する手順の一例を示す第１の説明図である。許容消費電力は１９００Ｗに定められているものとする。
図６でピークカット制御開始前は、各家電機器２００の総消費電力が許容消費電力以下の状態にある。即ち、エアコン２００Ａは消費電力が３４５Ｗ（動作モードは１ｖ）で冷房運転し、冷蔵庫２００Ｂは消費電力が１１４．３Ｗ（動作モードは２ｅ）で動作している。電気カーペット２００Ｃは消費電力がゼロＷ（動作モードは３ａ）で停止し、温水洗浄便座２００Ｄは消費電力が１２６Ｗ（動作モードは４ｆ）で動作している。さらに、食器洗い乾燥機２００Ｅは消費電力が９００Ｗ（動作モードは５ｇ）で乾燥中であり、洗濯乾燥機２００Ｆは消費電力が３００Ｗ（動作モードは６ｄ）で脱水中である（図６の「ピークカット制御開始前」欄参照）。このピークカット制御開始前、各家電機器２００は、ユーザにより設定された動作モードで動作しており、ＨＥＭＳコントローラ１２０による協調制御は行われていない。

洗濯乾燥機２００Ｆの脱水が終ると、動作モードは次の乾燥に移行する。このとき、洗濯乾燥機２００Ｆの動作モードが６ｅへ移行する旨の動作情報が送信される。この動作情報を受信すると、ＨＥＭＳコントローラ１２０のＣＰＵ１２１は、消費電力データ格納部１５１を参照して、洗濯乾燥機２００Ｆの動作モードが６ｅへ移行した場合の総消費電力を算出する（図６の「動作モード6eへ移行後推測」欄参照）。このときの総消費電力は図６（ｆ）の動作モードが６ｅの消費電力に基づいてＣＰＵ１２１が算出したもので、実測に基づくものではない。即ち、総消費電力の推測値である。

推測値は、各家電機器２００Ａ〜２００Ｆの消費電力を合計したものであり、具体的な値は
３４５＋１１４．３＋０＋１２６＋９００＋１１７０＝２６５５．３（Ｗ）
である。洗濯乾燥機２００Ｆが動作モードが６ｅへ移行した後の総消費電力の推測値は許容消費電力の１９００Ｗを超える。超過分は
２６５５．３−１９００＝７５５．３（Ｗ）
である。ＣＰＵ１２１は、各家電機器２００Ａ〜２００Ｆがとり得る動作モードを変更して総消費電力が許容消費電力以下になる組合せを抽出する。

抽出の手順は幾つか考えられる。その一つは次のようなものである。家電機器に付されたＩＤの順に、消費電力の低い動作モードにするか動作を停止させると仮定し、図５のデータを用いて総消費電力を算出する。既に停止している家電機器はスキップする。算出した総消費電力が許容消費電力以下であればその組合せを抽出する。１つの家電機器の動作モードを変更するだけで許容消費電力以下にならなければ、さらに次にＩＤの若い家電機器の動作モードを変更しあるいは停止させると仮定する。それでも許容消費電力を下回らなければさらに次の家電機器に対して同様の処理をする。このようにして総消費電力が許容消費電力以下になる組合せを抽出する。

算出した総消費電力が許容消費電力をかなり下回る場合はその後、動作モードの変更による消費電力の節電効果の小さな機器の動作モードを段階的に元に戻して総消費電力が許容消費電力以下の範囲内の動作モードを探す。このようにすれば、総消費電力を許容消費電力に近づけて無理のない節電を実現できる。

再び図６の例に沿って説明する。ＣＰＵ１２１は、ＩＤが最も若いエアコン２００Ａを一段階消費電力の低い動作モードに変更する。風量はこれ以上下げられないので設定温度を高めるように現状の動作モード１ｖを変更すると仮定する。エアコン２００Ａの消費電力は３４５Ｗであるから最大限の電力削減として停止（動作モード１ｅ）に変更しても、消費電力は３４５Ｗから２５Ｗに３２０Ｗ低減されるに過ぎない（図６の「ID1動作モード変更」欄参照）。エアコン２００Ａだけで総消費電力を許容消費電力以下にできない。そこで、エアコン２００Ａの停止に加えて次にＩＤの若い冷蔵庫２００Ｂについて電力削減を考える。冷蔵庫温度および冷凍庫温度設定を現状の「中・中」（動作モード２ｅ）から「切・切」（動作モード２ａ）に変更すると仮定する。消費電力は１１４．３Ｗから１５Ｗに変わり９９．３Ｗ低減されるが、それでも総消費電力が許容消費電力以下にならない（図６の「ID2動作モード変更」欄参照）。次にＩＤの若い電気カーペット２００Ｃは停止している（動作モード３ａ）ので、その次にＩＤの若い温水洗浄便座２００Ｄについて便座温度および温水温度を現状の「低・低」（動作モード４ｆ）から「切・切」（動作モード４ａ）に変更すると仮定する。消費電力は１２６Ｗから２４Ｗに変わり１０２Ｗ低減されるが、なお総消費電力が許容消費電力以下にならない（図６の「ID4動作モード変更」欄参照）。

そこで、次にＩＤの若い食器洗い乾燥機２００Ｅについて現状の「乾燥・通常」（動作モード５ｇ）から「乾燥・エコ」（動作モード５ｆ）に変更すると仮定する。消費電力は９９０Ｗから４５０Ｗに変わり５４０Ｗ低減される（図６の「ID5動作モード変更」欄参照）。ここで、各家電機器２００Ａ〜２００Ｆの消費電力の合計は、
２５＋５＋０＋２４＋４５０＋１１７０＝１６７４（Ｗ）
であり、総消費電力が許容消費電力以下になる。よって、ＣＰＵ１２１はこれを一つの組合せとして抽出してもよい。

しかし、上記の総消費電力は許容消費電力の１９００Ｗをかなり下回っており２２６Ｗの余裕がある。そこで、ＩＤの逆順に元の動作モードに戻せないか確認すると、温水洗浄便座２００Ｄおよび冷蔵庫２００Ｂを元どおりに戻した場合、各家電機器２００Ａ〜２００Ｆの消費電力の合計は、
２５＋１１４．３＋０＋１２６＋４５０＋１１７０＝１８８５．３（Ｗ）
であり、総消費電力が許容消費電力以下になる。このように、ＣＰＵ１２１は、動作モードを変更しても消費電力の変化が小さな家電機器について再調整したうえでその動作モードを一つの組合せとして抽出してもよい。

以上はＩＤ＝１のエアコンから順に動作モードを変更すると仮定して抽出された組合せであるが、ＩＤ＝２、３、…６と順番にずらして他の組合せを探すことができる。
図７は、ピークカット制御における各家電機器の動作モードを決定する手順の一例を示す第２の説明図である。図７は、ＩＤ＝２の冷蔵庫２００Ｂから順に動作モードを変更すると仮定して組合せを抽出する場合を示している。ＣＰＵ１２１は、まず冷蔵庫２００Ｂを「切・切」（動作モード２ａ）に変更し（図７の「ID2動作モード変更」欄参照）、さらに温水洗浄便座２００Ｄを「切・切」（動作モード４ａ）に変更する（図７の「ID4動作モード変更」欄参照）。このようにしても各家電機器２００Ａ〜２００Ｆの消費電力の合計は、
３４５＋１５＋０＋２４＋９００＋１１７０＝２４５４（Ｗ）
であり、総消費電力が許容消費電力を超える。そこで、食器洗い乾燥機２００Ｅを「乾燥・エコ」（動作モード５ｆ）に変更すると仮定する（図７の「ID5動作モードを5fに変更」欄参照）。この場合、各家電機器２００Ａ〜２００Ｆの消費電力の合計は、
３４５＋１５＋０＋２４＋４５０＋１１７０＝２００４（Ｗ）
であり、総消費電力がまだ許容消費電力を超える。さらに、食器洗い乾燥機２００Ｅを「切」（動作モード５ａ）に変更すると（図７の「ID5動作モードを5aに変更」欄参照）、消費電力の合計は、
３４５＋１５＋０＋２４＋５＋１１７０＝１５５９（Ｗ）
であり、総消費電力が許容消費電力以下になる。ＣＰＵ１２１はこれを一つの組合せとして抽出してもよいが、消費電力の変化が小さな家電機器について再調整してもよい。ＩＤ４およびＩＤ２を再調整した場合、各家電機器２００Ａ〜２００Ｆの消費電力の合計は、
３４５＋１１４．３＋０＋１２６＋５＋１１７０＝１７６０．３（Ｗ）
になる（図７の「ID2再調整」欄参照）。

さらに、ＩＤ＝６の洗濯乾燥機２００Ｆが先頭の場合を考える。
図８は、ピークカット制御における各家電機器の動作モードを決定する手順の一例を示す第３の説明図である。現状の「乾燥・通常」（動作モード６ｆ）から「乾燥・送風のみ」（動作モード６ｅ）に変更した場合、各家電機器２００Ａ〜２００Ｆの消費電力の合計は、
３４５＋１１４．３＋０＋１２６＋９００＋３００＝１７８５．３（Ｗ）
になり、これだけで総消費電力が許容消費電力以下になる（図８の「ID6動作モード変更」欄参照）。ＣＰＵ１２１はこれを一つの組合せとして抽出する。
以上のようにして、図６〜８に示す３通りの各動作モードの組合せが抽出される。

図９は、図６〜８に示す手順で抽出された各動作モードの組合せを示す説明図である。図９で太い枠線で囲んだ欄は、その組合せにおいてピークカット制御のために消費電力の低い動作モードまたは停止に変更された家電機器を示している。「組合せ１」では、ピークカット制御によりエアコン２００Ａを停止させ、食器洗い乾燥機２００Ｅをより低い消費電力の動作モードに変更している。「組合せ２」では、食器洗い乾燥機２００Ｅを停止させている。「組合せ３」では、洗濯乾燥機２００Ｆをより低い消費電力の動作モードに変更している。

＜ピークカット制御−動作モードを決定する他の態様＞
ピークカット制御のために各家電機器の動作モードを決定する手順の一例を上述したが、異なる手順を用いて組合せを抽出することもできる。
例えば、ＣＰＵ１２１が洗濯乾燥機２００Ｆの動作モードが６ｅへ移行した場合の総消費電力を算出し、許容消費電力に対する割合を求め、各家電機器２００の現状の消費電力をその割合で除した個別の目標消費電力を算出する。そして、消費電力データ格納部１５１を参照し、各家電機器２００について目標消費電力を下回る動作モードを決定する。ただし、このままでは各家電機器２００のいずれも機能が低下しまたは損なわれることになる。そこで、ＣＰＵ１２１は、一つの家電機器を元の動作モードに戻し、それによって総消費電力が許容消費電力を超える場合、他の家電機器の動作モードをより低消費電力の動作モードに変更して総消費電力を許容消費電力以下に抑える。これを一つの組合せとして抽出し、動作すべき各家電機器についてそれぞれ元の動作モードに戻し他の家電機器を低消費電力の動作モードにした複数の組合せを抽出する。
各家電機器の消費電力が動作モードの変更により細かく設定できる場合、この手法は有効である。

＜フローチャート＞
図１０は、この発明に係る協調動作制御部１４９が実行するピークカット制御の処理順を示すフローチャートである。図１０に沿って処理を説明する。
協調動作制御部１４９としてのＣＰＵ１２１は、何れかの家電機器２００が動作モードを変更することを知らせる動作情報の受信を監視する（ステップＳ１１）。その動作情報受信したら、ＣＰＵ１２１は、消費電力データ格納部１５１を参照して、移行後の各家電機器２００の消費電力を得（ステップＳ１３）、そのときの総消費電力を得る（ステップＳ１５）。そして、移行後の総消費電力が許容消費電力を超えるか否かを判断する（ステップＳ１７）。許容消費電力を超えなければ（ステップＳ１７のＮｏ）、移行後の動作モードに特に介入することなくルーチンはステップＳ１１へ戻り、動作情報の監視を続ける。
前記ステップＳ１７で、移行後の総消費電力が許容消費電力を超える場合（ステップＳ１７のＹｅｓ）、ＣＰＵ１２１は、消費電力データ格納部１５１を参照し、前記ステップＳ１５で総消費電力を得たときよりも各家電機器をより低消費電力の動作モードに変更するかまたは停止させて、総消費電力が許容消費電力以下になると推測される動作モードの組合せを抽出する（ステップＳ１９）。
さらに、ＣＰＵ１２１は、抽出された動作モードの組合せが一通りだけか、複数通りあるかを判断する（ステップＳ２１）。一通りしかない場合は（ステップＳ２１のＮｏ）、抽出された動作モードで各家電機器を動作させる（ステップＳ２３）。複数通りの組合せが抽出された場合（ステップＳ２１のＹｅｓ）、それらの組合せの順番を決め、第１番目の組合せで各家電機器を動作させる（ステップＳ２５）。
その後、ＣＰＵ１２１は、動作モードの変更を知らせる動作情報が受信されたか否かを監視する（ステップＳ２７）。受信された場合（ステップＳ２７のＹｅｓ）、ルーチンは前記ステップＳ１３へ進み、移行後の動作モードについて総消費電力を計算し許容消費電力を超えるか否かを調べる。
一方、前記動作情報が受信されない間（ステップＳ２７のＮｏ）、ルーチンはステップＳ２９へ進み、所定時間が経過したか否かを調べる。ここでいう所定時間は、動作モードを切換える時間間隔として予め定められた期間である。初手時間が経過するまで（ステップＳ２９のＮｏ）ルーチンは前記ステップＳ２７へ戻るループを辿り、動作情報の監視を続ける。所定時間が経過したら（ステップＳ２９のＹｅｓ）、次の順番として定められた動作モードの組合せで各家電機器を動作させる（ステップＳ３１）。なお、順番の末尾に達したら第一番目の組合せに戻り循環式に動作モードを切換える。
以上が協調動作制御部１４９のピークカット制御の処理の流れである。
＜ピークカット制御−動作モードの切換え制御１＞
図１１は、この発明に係る協調動作制御部１４９が時間の経過と共に各電気機器の動作状態の組合せを変更して順次切換えるように制御する様子を示すグラフである。縦軸は消費電力、横軸は時間である。グラフは、各家電機器２００Ａ〜２００Ｆの消費電力および総消費電力が時間の経過と共に変化する様子を示している。図１１で、横軸方向の期間Ｐ１は、ピークカット制御開始前の状態を示している。期間Ｐ２は、洗濯乾燥機の動作モードが６ｆへ移行し他の家電機器は期間Ｐ１の動作モードを維持するとした場合の状態を示す。期間Ｐ２は、仮想的な期間であり、鎖線はそのことを示している。それに続くＣ１、Ｃ２およびＣ３は、各家電機器２００が図９に示す「組合せ１」、「組合せ２」および「組合せ３」に対応する動作モードで動作し切換えを繰り返す様子を示している。Ｃ１は図９の「組合せ１」で動作する期間を表しており、Ｃ２は図９の「組合せ２」で動作する期間を表しており、Ｃ３は図９の「組合せ３」で動作する期間を表している。

以上、図６〜図１１では、一つの家電機器である洗濯乾燥機２００Ｆの動作モードが脱水中から乾燥へ移行しようとするとき、総消費電力が許容消費電力を超えることを予測してピークカット制御を開始する例を述べた。このとき、協調動作制御部１４９としてＣＰＵ１２１は、総消費電力が許容消費電力以下に収まり各家電機器２００の機能をなるべく損なわない動作モードの組合せを抽出し、複数通りの組合せが抽出できる場合、それらの組合せを順次切換えるように制御する。
協調動作制御部１４９が動作モードの組合せを切換える時間間隔は、電力管理システムの設計者が予め定めておいてもよく、また、前記システムを設置する施工業者または前記システムを使用するユーザが設定および変更できるようにしてもよい。この時間間隔は特に限定されないが、間隔が短すぎると各家電機器が追従できなくなり、長すぎると時間の経過と共に切換える意義がなくなる。エアコンを例に挙げて説明すると、一般に、空調を停止すると室内の温度は数分程度で変化する。よって、切換えの間隔は２〜５分程度が好ましく、例えば５秒間隔で切換えるとすれば間隔が短すぎてエアコンの応答が追従できない。一方、例えば５０分間隔で切換えるとすれば間隔が長すぎてユーザは不快な思いをする。

＜ピークカット制御−動作モードの切換え制御２＞
家電機器の中には、定常的に動作するものと所定の処理を実行するために短期的に動作するものがある。短期的に動作するものには、異なる動作モードが一連の動作として予め定められそれらの動作モードを順次切換るものが含まれる。便宜上、前者を定常動作型、後者を一時動作型と呼ぶ。さらに、一時動作型のうち、一連の動作モードを順次切換えるものを順次動作型と呼ぶ。定常動作型の具体例はエアコン２００Ａ、冷蔵庫２００Ｂ、電気カーペット２００Ｃおよび温水洗浄便座２００Ｄである。一時動作型の具体例は食器洗い乾燥機２００Ｅおよび洗濯乾燥機２００Ｆである。なお、食器洗い乾燥機２００Ｅおよび洗濯乾燥機２００Ｆは順次動作型でもある。

同じ家電機器が両方の側面を有する場合がある。例えば、エアコン２００Ａが冷房運転を開始するとき、室温と設定温度の差が大きいと最初は最大風量でフルパワー運転するが温度差が小さくなるに従って次第に風量を落として運転する。このような局面でのフルパワー運転についてエアコン２００Ａは一時動作型といえる。室温が設定温度に近づいた後は、ほぼ定常的に冷房運転を継続するので、この局面では定常動作型といえる。エアコンの場合大半は定常動作型といえる。これら定常動作型と一時動作型が電力管理システムに含まれる場合、より単純なピークカット制御の手法が考えられる。なお、何れの家電機器あるいは動作モードが定常動作型で何れが一時動作型であるかの属性は、各家電機器の製造者またはこの発明の電力管理装置の製造者によって家電機器および／または動作モードの種類に応じて予め定められ、協調動作制御部１４９は予め定められた分類に従って各家電機器を各局面で制御する。

第一の手法として次のものが挙げられる。協調動作制御部１４９は、一時動作型が次の動作モードへ移行すると総消費電力が許容消費電力を超えると予測されるが許容消費電力を超える期間が一時的である場合、その期間何れかの定常動作型を低消費電力の動作モードに変更するように制御する。

これは比較的分かり易い手法であろう。例えば、一時動作型として先ほどのエアコン２００Ａの例を再びとりあげる。エアコン２００Ａが冷房運転開始の指示をユーザから受けたとする。設定温度は先の例と同様２４℃であるが、室温と設定温度の差は先の例より小さく風量「弱」で運転を開始するものとする。この場合、温度差が小さくなるに従って次第に風量を落として運転する。この場合、冷蔵庫２００Ｂ、温水洗浄便座２００Ｄ、食器洗い乾燥機２００Ｅが動作しており、エアコン２００Ａの冷房運転を開始すると総消費電力が許容消費電力を９０Ｗだけ超えるものとする。

この場合、エアコン２００Ａの運転を留保させると、室温が下がらずにユーザは不快な思いをする。この態様によれば、協調動作制御部１４９としてのＣＰＵ１２１は、定常動作型を低消費電力の動作モードに変更する。この場合、定常機器として冷蔵庫２００Ｂと温水洗浄便座２００Ｄが動作している。例えば、現状の動作モードが２ｅの冷蔵庫２００Ｂを停止させる（動作モード２ａ）ことにより冷房運転を開始できる。あるいは、現状の動作モードが４ｆの温水洗浄便座２００Ｄを停止させる（動作モード４ａ）ことにより冷房運転を開始できる。
好ましくは、ＣＰＵ１２１はこれら２通りの組合せを図１１に示すように順次切換える制御を行う。

第二の手法は、順次動作型が次の動作モードへ移行すると総消費電力が許容消費電力を超えると予測され、他の順次動作型の消費電力がやがて小さくなると予想される場合、動作モードの移行を待機させるものである。以下、具体例を挙げて説明する。

図１２は、順次動作型としての食器洗い乾燥機２００Ｅおよび洗濯乾燥機２００Ｆがユーザから指示を受けた一連の動作モードを予め定められた期間内に切換えて動作する際の消費電力の推移を示すグラフである。図１２（ａ）は食器洗い乾燥機２００Ｅの、図１２（ｂ）は洗濯乾燥機２００Ｆの消費電力の推移を示す。

図１２（ａ）に示すように、ピークカット制御がない場合、ユーザから指示を受けた食器洗い乾燥機２００Ｅは、指示された洗浄コースに従って動作する。即ち、最初の５分間は洗浄水加熱（動作モードが５ｂ）、続いて１２分間の洗浄（動作モードが５ｃ）、４分３０秒間のすすぎ（動作モードが５ｄ）を２回、１４分間の加熱すすぎ（動作モードが５ｅ）を１回、４分３０秒間のすすぎ（動作モードが５ｄ）をさらに１回、および２５分間の乾燥（動作モードが５ｇ）を順次実行する。

また、図１２（ｂ）に示すように、ピークカット制御がない場合、ユーザから指示を受けた洗濯乾燥機２００Ｆは、指示された洗濯コースに従って動作する。即ち、最初の１２分は洗い（動作モードが６ｂ）、続いて１５分間のすすぎ（動作モードが６ｃ）、２３分間の脱水（動作モードが６ｄ）および９５分間の乾燥（動作モードが６ｆ）を順次実行する。

図１３は、前記指示を受けた食器洗い乾燥機２００Ｅおよび洗濯乾燥機２００Ｆのピークカット制御時の動作の一例を示すグラフである。縦軸は消費電力であり横軸は時間の経過である。図１３に示すように、エアコン２００Ａの設定温度が２４℃で、室温と設定温度の差が大きいために時間原点において風量「強」で運転しているとき、温度差が小さくなるに従って次第に風量を落として運転する。時間原点で食器洗い乾燥機２００Ｅが前記洗浄コース開始の指示を受け、その直後に洗濯乾燥機２００Ｆも前記洗濯コース開始の指示を受けたとする。

協調動作制御部１４９としてのＣＰＵ１２１は、食器洗い乾燥機２００Ｅおよび洗濯乾燥機２００Ｆから動作情報を取得すると、それらの動作モードに従って動作する場合の総消費電力の推測値を求める。先に動作すべき食器洗い乾燥機２００Ｅが洗浄水加熱（動作モード５ｂ）を実行すると総消費電力が許容消費電力を超える。このとき、エアコン２００Ａは、順次動作型的に動作しており温度差が小さくなるに従って次第に風量を落とすことが予測できる。よって、ＣＰＵ１２１は、食器洗い乾燥機２００Ｅの洗浄水加熱（動作モードが５ｂ）の開始を留保させる。

１５分後にエアコン２００Ａの風量が「強」から「弱」に変わったとき、ＣＰＵ１２１はエアコン２００Ａからの動作情報に応答して食器洗い乾燥機２００Ｅが洗浄水加熱（動作モードが５ｂ）を開始すると仮定したときの総消費電力を改めて算出する。その結果、総消費電力が許容消費電力以下になるので、洗浄水加熱（動作モードが５ｂ）を開始するよう食器洗い乾燥機２００Ｅに指示する。以上のように、食器洗い乾燥機２００Ｅは、１５分間の待機を経て洗浄を開始する。ただし、洗濯乾燥機２００Ｆの洗い（動作モードが６ｂ）は留保を続ける。総消費電力が許容消費電力を超えないようにするためである。

指示に応答して食器洗い乾燥機２００Ｅは図１２（ａ）に示す洗浄コースの動作を実行する。時間原点から２０分経過後、食器洗い乾燥機２００Ｅの動作モードが洗浄水加熱（動作モードが５ｂ）から洗浄（動作モードが５ｃ）に変わる。その動作情報を受信したＣＰＵ１２１は、総消費電力の推測値を改めて算出し、洗濯乾燥機２００Ｆに洗い（動作モードが６ｂ）を開始するように指示する。以上のように、洗濯乾燥機２００Ｆは、２０分間の待機を経て洗濯を開始する。

指示に応答して洗濯乾燥機２００Ｆは図１２（ｂ）に示す選択コースの動作を開始し、洗い（動作モードが６ｂ）、すすぎ（動作モードが６ｃ）、脱水（動作モードが６ｄ）を経て、時間原点から７５経過後に乾燥（動作モードが６ｆ）を開始しようとする。洗濯乾燥機２００Ｆからこの動作情報を受信したＣＰＵ１２１は、総消費電力の推測値を算出し乾燥に移行すると総消費電力が許容消費電力を超えると判断し、乾燥の開始を留保させる。

時間原点から１００分経過後、食器洗い乾燥機２００Ｅの洗浄が終了する。その動作情報を受信したＣＰＵ１２１は、総消費電力の推測値を算出し、留保していた洗濯乾燥機２００Ｆの乾燥を開始するように指示する。以上のように、洗濯乾燥機２００Ｆは、脱水終了後２５分間の待機を経て乾燥を開始する。
以上が、協調動作制御部１４９が順次動作型に対して動作モードの移行を待機させてピークカット制御を行う手法の具体例である。

以上の説明で、ＣＰＵ１２１は家電機器の動作モードが変更になるとき、その家電機器がその動作モードに移行する前に消費電力データ格納部に格納されたデータを用いて移行後の総消費電力を予測し、許容消費電力を超える場合にピークカット制御を行う。
異なる態様として、その家電機器を移行後の動作モードでしばらく動作させてＣＴセンサ３０５により総消費電力を実測し、許容消費電力を超える場合にピークカット制御を行うこともできる。力率の関係で個別の家電機器の消費電力を単純に合算した総消費電力は実測値と誤差があるところ、この態様の利点は総消費電力を実測して確実に許容消費電力以下に抑える点にある。短期間であれば許容消費電力を超えることが許される場合に、この手法が適用できる。

なお、何れの手法においても、各家電機器の動作モードの組合せを抽出する際には、短時間で処理を行うために消費電力データ格納部１５１に格納されたデータを用いてより低消費電力の動作モードへ移行後または停止後の総消費電力を推測する。そして、抽出された動作モードで実際に動作させたときにＣＴセンサ３０５を用いて総消費電力を測定する。測定された総消費電力が許容消費電力を超える場合には超過分だけ消費電力をさらに抑えるように各家電機器２００の動作モードをさらに変更する。

前述した実施の形態の他にも、この発明について種々の変形例があり得る。それらの変形例は、この発明の範囲に属さないと解されるべきものではない。この発明には、請求の範囲と均等の意味および前記範囲内でのすべての変形とが含まれるべきである。

１１：電力管理システム
１２０：ＨＥＭＳコントローラ
１２１：ＣＰＵ
１２２：メモリ
１２３：ディスプレイ
１２４：タッチパネル
１２５：操作ボタン
１２６：通信インターフェイス
１２７：出力インターフェイス
１２８：入力インターフェイス
１２９：ハードディスク
１３１：スピーカー
１３２：時計
１４１：通信部
１４３：総消費電力算出部
１４５：許容消費電力保持部
１４７：比較部
１４９：協調動作制御部
１５１：消費電力データ格納部
１５３：電力測定制御部
２００：家電機器
２００Ａ：エアコン
２００Ｂ：冷蔵庫
２００Ｃ：電気カーペット
２００Ｄ：温水洗浄便座
２００Ｅ：食器洗い乾燥機
２００Ｆ：洗濯乾燥機
２５０、２５０Ａ、２５０Ｂ、２５０Ｃ、２５０Ｄ、２５０Ｅ、２５０Ｆ：電源プラグ
３００：分電盤
３０５：ＣＴセンサ
４００、４００Ａ、４００Ｂ、４００Ｃ、４００Ｄ、４００Ｅ、４００Ｆ：電力計
４０１：ネットワーク
４０２：電力線
４００１：電源ソケット
４００２：電源プラグ
４００３：シャント抵抗
４００４，４００５：主配線
４００７：電源部
４０１０：電力検出部
４０１１：電圧入力ＡＤＣ
４０１２：電流入力ＡＤＣ
４０１３：乗算器
４０１４：デジタル／周波数変換部
４０２０：通信モジュール
４０２１：ＣＰＵ
４０２２：ＲＯＭ
４０２３：ＲＡＭ
４０２４：ＧＰＩＯ
４０２５：無線ＲＦ部
４０３０：アンテナ
４０４１：ＬＥＤ
４０４２：設定ボタン

Claims (7)

1. 複数の電気機器と通信し、各電気機器の動作状態を示す動作情報および各電気機器の消費電力に係る電力情報を受信しかつその電気機器の動作状態を変更する指示を送信する通信部と、
   各電気機器がとり得る動作状態に関連付けられた消費電力に関する情報を予め格納する消費電力データ格納部と、
   各電気機器の消費電力の合計として総消費電力を算出する総消費電力算出部と、
   前記総消費電力が予め定められた許容消費電力を超えるか否かを比較する比較部と、
   前記総消費電力が前記許容消費電力を超える場合に各電気機器の動作状態を変更する指示を発するように制御する協調動作制御部とを備え、
   前記総消費電力算出部は、何れかの電気機器の動作状態が変わることを知らせる動作情報を前記通信部が受信したことに応答して移行後の動作状態に基づく移行後総消費電力を取得し、
   前記協調動作制御部は、前記移行後総消費電力が前記許容消費電力を超える場合、前記複数の電気機器のうちの少なくとも一部の電気機器の動作状態を、より低消費電力に移行または停止とした場合の総消費電力が前記許容消費電力以下となるような前記電気機器の動作状態の組合せを複数抽出し、抽出された複数通りの組合せを順次切換えるように前記複数の電気機器を制御する電力管理装置。
2. 前記総消費電力算出部は、何れかの電気機器の動作状態が変わる旨の動作情報に応答して前記消費電力データ格納部を参照し、移行後の動作状態に関連付けられた消費電力に基づいて移行後総消費電力を取得する請求項１に記載の電力管理装置。
3. 家屋内の総消費電力を計測する総消費電力計測部をさらに備え、
   前記総消費電力算出部は、何れかの電気機器の動作状態が変わる旨の動作情報に応答して移行後に前記総消費電力計測部が計測する総消費電力を参照し、移行後総消費電力を取得する請求項１に記載の電力管理装置。
4. 各電気機器および／または各動作状態には、定常的に動作する定常動作型または一時的に動作する一時動作型の何れかの属性が予め付与されており、
   前記協調動作制御部は、一時動作型の電気機器の動作状態が変わることによって移行後総消費電力が許容消費電力をこえる場合、定常動作型の各電気機器のみを対象としてより低消費電力の動作状態に移行させた場合にそのときの移行後総消費電力が前記許容消費電力に納まるような各電気機器の動作状態の組合せを抽出し、複数通りの組合せが抽出できる場合、各電気機器の動作状態を変更するように制御する請求項１〜３に記載の電力管理装置。
5. 複数の電気機器の動作状態に関連付けられた消費電力に関する情報を予め格納する消費電力データ格納部と、
   前記複数の電気機器のいずれかの動作状態が変わることを知らせる情報を取得する通信部と、
   前記通信部が前記情報を取得した場合、該電気機器の変更後の動作状態を含む前記複数の電気機器の消費電力の合計である総消費電力を算出する総消費電力算出部と、
   前記総消費電力が予め定められた許容消費電力を超える場合には、前記複数の電気機器のうちの少なくとも一部の電気機器の動作状態を、より低消費電力に移行または停止とした場合の総消費電力が前記許容消費電力以下となるような前記電気機器の動作状態の組合せを複数抽出し、抽出された複数通りの組合せを順次切換えるように前記複数の電気機器を制御する協調動作制御部とを備える電力管理装置。
6. 請求項１〜５に記載の電力管理装置を備えてなる電力管理システム。
7. 複数の電気機器の動作状態に関連付けられた消費電力に関する情報を格納部に格納し、前記複数の電気機器を制御する方法であって、
   前記複数の電気機器のいずれかの動作状態が変わることを知らせる情報を取得した場合、該電気機器の変更後の動作状態を含む前記複数の電気機器の消費電力の合計である総消費電力を算出し、
   該総消費電力が予め定められた許容消費電力を超える場合には、前記複数の電気機器のうちの少なくとも一部の電気機器の動作状態を、より低消費電力に移行または停止とした場合の総消費電力が前記許容消費電力以下となるような前記電気機器の動作状態の組合せを複数抽出し、抽出された複数通りの組合せを順次切換えるように前記複数の電気機器を制御する方法。