JP6236061B2 - 電気機器制御装置および電気機器制御システム - Google Patents

Description

本発明は、電気機器制御装置および電気機器制御システムに関する。

本技術分野の従来例が、特開２０１２−８３１０５号公報（特許文献１）に示されている。この公報には、「センサ情報に基づいてユーザに空気調和機の使用を推奨する省エネアドバイスを生成する省エネ行動検証手段と、ユーザによる空気調和機の使用を検知しなかった場合には省エネ評価値の加算処理を行う省エネ行動実績評価手段を備える」ことが記載されている。

特開２０１２−８３１０５号公報

上記従来例では、電気を節約しつつ、快適な環境を実現するべく、機器の制御を行うことが開示されている。

ところで、近年、電力需給の問題が高まり、需給が逼迫する時間帯に電気料金を高めたり、適切な需要抑制に対してインセンティブを支払って、電力需要を抑制しようとするデマンドレスポンスの導入が検討され始めている。

しかしながら、上記従来例では、デマンドレスポンスにより電気料金が変化する場合に、電気料金と快適性を考慮して、最適に機器の制御を行うことについては、考慮できていない。

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。

本発明によれば、デマンドレスポンスにより電気料金が変化する場合に、ユーザが機器を動作する実績を考慮して、電気料金と快適度を可能な限り両立させた機器の制御を実現することができる。

電気機器制御装置を含む構成の例である。 電気機器制御装置の内部の構成の例である。 制御計画の例である。 制御計画を立てるために用いるデータの例である。 電気料金とエアコンの設定温度と快適度の関連を示す例である。 制御計画を立てるために用いるデータの例である。 快適性のバランスを選択する画面の例である。 制御計画の算出方法の例である。 電力情報が配信された場合の制御の手順の例である。 デマンドレスポンスに関する画面表示の例である。 デマンドレスポンスに関する画面表示の例である。 電力情報が配信された場合の制御の手順の例である。 快適性を学習した場合の画面表示の例である。 電力情報が配信された場合の制御の手順の例である。 デマンドレスポンスに関する画面表示の例である。 電気の使用予測に関する画面表示の例である。 電気の使用予測に関する画面表示の例である。 電力情報が配信された場合の制御の手順の例である。 電気機器制御実行装置を含む構成の例である。 電力情報が配信された場合の制御の手順の例である。 電力情報が配信された場合の制御の手順の例である。 電力情報が配信された場合の制御の手順の例である。

以下、図面を用いて実施例を説明する。

本実施例では、住宅内の電気機器の制御を行う装置の例を説明する。本実施例では住宅と仮定しているが、小規模な商業施設等であってもよい。

図１は、電気機器制御装置１を用いたシステムの構成図の一例である。

電気機器制御装置１は、通信路３を経由して電気機器（センサ４、エアコン５、照明６、テレビ７、電磁調理器８、蓄電池ユニット９、太陽光発電ユニット１０、表示端末１１）に接続されており、各電気機器を制御する。また、ルータ２を介して電力情報サーバ１２および気象情報サーバ１３と通信可能である。エアコンとはエアーコンディショナー、空気調和機のことを指す。

ルータ２は通信路３と住宅外の外部ネットワーク１４との間のルーティングを行う機能を有している。ルータ２はゲートウェイの機能を有していてもよい。電気機器制御装置１がルータ２と一体になった構成であってもよい。

通信路３は、住宅内の無線または有線の通信を行うための経路である。例えば有線のＩＰ通信を行うことができる通信路や、無線ＬＡＮ（ローカルエリアネットワーク）のような無線の通信路、および有線と無線の組み合わせであってもよい。

センサ４は、宅内の主要な箇所の温度、湿度、放射温度、風速、赤外線、などの情報を測定する。測定した情報は通信路３を介して、その他の機器に提供することができる。同等の機能がその他の電気機器に備わっていてもよい。

エアコン５、照明６、テレビ７、電磁調理器８は、宅内に設置されている日常生活で使用する電気製品であり、使用者の操作または機器の設定等によって電力を使用する。また通信路３を介して各々の機器の状態を外部から制御することができる。

エアコン５は、通信路３を介した外部からの制御にしたがって、設定温度を設定することができる。また設定温度の情報を外部に提供することができる。

照明６は、通信路３を介した外部からの制御にしたがって、点灯のＯＮ、ＯＦＦをすることができる。

テレビ７は、通信路３を介した外部からの制御にしたがって、電源のＯＮ、ＯＦＦをすることができる。

電磁調理器８は、通信路３を介して、動作状態の情報を外部に提供することができる。

蓄電池ユニット９は、電池デバイスと電池制御装置から成り、通信路３を介した外部からの制御に従って、電力を充電し、または放電して住宅内の電力線に電力を供給する。また蓄電量の情報を提供する。

太陽光発電ユニット１０は、太陽光発電パネルと発電制御装置から成り、通信路３を介した外部からの制御にしたがって、太陽光エネルギーを変換して得た発電電力を、宅内の電力線および蓄電池ユニット９に供給する。また発電電力の情報を提供する。

表示端末１１は、電気機器制御装置１から得た映像を表示する機能を備えている。例えばパーソナルコンピュータや小型無線通信機能付き端末に搭載されているアプリケーションやウェブブラウザによって表示を行う。表示だけでなくタッチパネルやキーボードなどによる操作手段を持っていてもよく、通信路３を介して操作情報を電気機器制御装置１と交信することも可能である。

電力情報サーバ１２は、電力に関する情報を電気機器制御装置１へ提供する。電力情報サーバ１２は、複数の電気機器制御装置１に対して、それぞれの状況に見合った電力に関する情報を提供することもできる。この情報はデマンドレスポンス情報とも呼ぶ。

気象情報サーバ１３は、電機機器制御装置１の問い合わせに応じて気象情報の予測情報および実績情報を配信する。気象情報としては、気温、湿度、照度、日照時間、雨量、降雪量、風速、風向などがある。

外部ネットワーク１４は施設外で多数のサーバが接続されたネットワークである。

図２は、電気機器制御装置１の内部構成の一例である。

通信バス２１は、電気機器制御装置１内の各機能間の通信を行うための経路である。

記録部２２は、制御部２０で処理を行うために必要なプログラムの保持、および、通信路３を介して得られる、電力情報サーバ１２の電力情報や気象情報サーバ１３の気象情報やセンサ４からの情報の蓄積、制御部２０で計算して得られた結果の蓄積を行う。

表示部２３は、電気機器制御装置１がユーザに情報を提供するために必要な機能を有している。例えば接触センサ付きの液晶画面であり、ユーザに情報を画面で提供するとともにユーザが画面に触れることで、その信号を制御部２０へ通知して、制御に反映させることができる。表示するべき情報は制御部２０が生成して、表示を制御する。

通信部２４は、制御部２０が通信路３を介して情報を送受信する。

制御部２０は、快適度算出部２５を用いて快適度を計算する他に、各種の制御処理を行う。必要に応じて記録部２２に蓄積された情報を使用して計算を行う。

制御部２０は、電力情報サーバ１２から電力に関する情報を受け取る。受け取る方法としては、電力情報サーバ１２からのプッシュまたは、電気機器制御装置１からの定期的な問い合わせによる方法があり、そのどちらか、もしくは両方の方法で電力に関する情報を受信する。電力に関する情報としては、所定の期間に電気料金を指定するものがある。期間については、一定間隔で連続した指定がなされる場合や、一定期間のみの指定がなされる場合などがある。指定される情報については、優先度が指定される場合がある。情報が更新されるタイミングは、定時で更新される場合、任意のタイミングで更新される場合がある。通常は少なくとも指定期間が終了する前までには更新される。

制御部２０は、電気機器を制御する計画を立てるために、宅内の電力の需給予測を行う。その手順は下記の通りである。まず、記録部２２で蓄積されている気象情報と電力量に関する情報を利用して予測を行う。例えば、気象情報に含まれる特定の項目と電力の実績情報との相関に基づく予測を行い、予測日の天気予報に最も適合した消費電力の予測結果情報を計算する。

予測結果情報としては、予測消費電力と予測発電電力がある。予測消費電力はエアコン５等の電気機器で消費されると予想される電力であり、予測発電電力は太陽光発電ユニット１０が発電すると予想される電力である。

制御部２０は、予測結果情報に基づき、電気機器の制御情報を計算する。制御情報とは、機器を制御する内容と制御のタイミングがセットになった情報である。計算の方法については後述する。

なお、制御の方針はさまざまな方針が考えられるが、複数の方針を記録部２２に登録しておき、登録した複数の方針を表示部２３で表示させ、ユーザが選択できるようにしてもよい。

次に、予測結果情報と制御情報に基づき、電力状態情報を計算する。電力状態情報としては、蓄電池ユニット９の予測蓄電量と予測買い電力がある。予測蓄電量は予測開始時点の蓄電量実績を起点に制御情報に従って充放電が進んだと仮定することで、蓄電池ユニット９で蓄電されると予想される電力量である。また、予測買い電力は、予測消費電力と予測発電電力と蓄電池ユニット９の充放電電力の和から計算し、電力会社から買う必要があると予想される電力である。

以上のように、制御部２０は、予測結果情報、制御情報、電力状態情報を生成し、これらを記録部２２に記録する。さらに、制御部２０は、記録された各情報に基づき、画面情報を生成し、表示部２３や表示端末１１に生成した画面情報を表示させる。また、制御情報に従って、電気機器の制御を行う。

電気機器制御装置１が、宅内の電気機器を制御する方法について図３を用いて説明する。図３は電気機器制御のための計画を生成する手順を示したフローチャートである。

制御部２０は、記録部２２に蓄積している電気料金と蓄積データから最適抑制可能快適度を算出する（１０１）。最適抑制可能快適度の計算方法については後述する。ここで快適度とは対象の環境に滞在している人間が快適であるか否かを示す尺度である。

快適度は、対象の環境の情報より快適度算出部２５で算出する。一例として、温度、湿度、放射温度、風速、人間の着衣の程度、人間の活動の程度を用いて人間が感じる快適度を計算する。計算方法としては温熱環境評価指数ＰＭＶ（Predicted Mean Vote,予測温冷感申告）などがある。

制御部２０は、最適抑制可能快適度を用いて電気機器を制御する計画を生成する（１０２）。

制御部２０は、生成した計画を記録部２２に記録する（１０３）。

制御部２０は、計画を記録した後、計画を更新するべきタイミングかどうか判断する（１０４）。ここで更新するべきタイミングとはユーザが計画更新を必要とするような操作を電気機器制御装置１に対して行った場合、電力情報サーバ１２からの情報が更新された場合、現在時刻が所定の時刻に達した場合、センサ４から得た情報に変動があった場合、などがある。

手順１０４の判断にて計画更新が必要と判断された場合、手順１０１の処理に戻る。

手順１０４の判断にて計画更新が不要と判断された場合、制御部２０は、記録部２２に記録した計画を参照して、制御実施が必要かどうか判断する（１０５）。

手順１０５の判断にて制御実施が必要と判断された場合、制御部２０は、記録部２２に記録した計画を参照して、実施するべき制御を実施する。例えば、制御部２０は通信部２４と通信路３を介して、エアコン５の設定温度を更新する、照明のＯＮ／ＯＦＦを行う、テレビのＯＮ／ＯＦＦを行う、および蓄電池ユニット９に充放電を指示する、などの制御を行う。制御を実施した後は、手順１０４の判断に戻る。

手順１０５の判断にて制御実施が不要と判断された場合、手順１０４の判断に戻る。

制御部２０は、記録部２２に蓄積したデータを分析することで最適抑制可能快適度を計算する。使用するデータについて図４、図５を用いて説明する。

図４は本実施例で使用するデータテーブルの一例である。このテーブルは電子情報として記録部２２に保持されている。抑制可能快適度１１０と電気料金差分１２０、対象期間１２１のデータが１セットとして格納されている。制御部２０は図４のテーブルのデータを用いて最適抑制可能快適度を算出する。

図５は使用するデータの意味を表す図である。グラフ１３０は横軸の時間帯と縦軸の電気料金の関係を示している。グラフ１３１は横軸の時間帯と縦軸のエアコン５の設定温度の関係を示している。グラフ１３２は横軸の時間帯と縦軸のエアコン５が設置されている部屋の快適度の関係を示している。快適度が高いほど、快適である。

図５では、対象期間１２１で示している期間に、電力情報サーバ１２から電力料金が上昇すると指定された場合を前提としている。上昇した電力料金分、すなわち電気料金差分１２０は、臨時の電力料金１３４から通常の電力料金１３５を引くことで計算できる。あらかじめ契約してある基本的な電力料金がある場合は、通常の電力料金１３５は、契約した内容に従った電力料金とする。毎日電力料金が更新される場合は、定期的に更新される電気料金を通常の電気料金１３５として扱う。

グラフ１３１は、対象期間１２１において、ユーザが設定温度を変更した場合を示している。変更の結果、変更された設定温度１３６になる。あらかじめ設定された設定温度１３７は、制御部が手順１０６の処理において設定したものである。

グラフ１３２は、対象期間１２１において、ユーザが設定温度を変更した結果、快適度が変化した場合を表している。対象期間１２１に入る前の快適度から対象期間１２１中の最低の快適度を引いたものが、抑制可能快適度１１０である。

最適抑制可能快適度を計算する方法を説明する。計算方法の一例として回帰分析を用いる方法がある。抑制可能快適度１１０を目的変数、電気料金差分１２０を説明変数とした一次方程式で表される関係にあると仮定して、図４のテーブルのデータをサンプルとして、一次方程式のパラメータを最小自乗法などの方法で算出する。算出したパラメータを一次方程式に適用することで、ある電気料金差分１２０が与えられた場合に、抑制可能快適度１１０を決定することができる。

サンプルとするデータは対象期間ごとに集計する。例えば図４のテーブルの場合、対象期間１２１が一致しているＮｏ１とＮｏ３が集計対象となる。対象期間１２１は完全に一致している必要はなく、例えば午前または午後のどちらに振り分けて集計してもよい。このようにすることで、時間帯ごとのユーザの振る舞いを区別することができる。

一次方程式では一対のパラメータの関係性しか表すことができないが、例えば図６に示すような複数のパラメータであっても、重回帰分析の手法で関係性を計算可能である。

ここで抑制可能快適度（温熱環境）１１１は、抑制可能快適度１１０と同等のパラメータである。

抑制可能快適度（テレビ）１１２は、テレビ視聴中は快適であるという前提に基づくパラメータである。値が１であれば電源がＯＮ、０であればＯＦＦであることを示す。

外気温１４１は、センサ４から取得した室外の気温を表す。室外にセンサ４を設置しない場合は、気象情報サーバ１３から取得した天気情報から設定してもよい。

湿度１４２は、センサ４から取得した室内の湿度を表す。

例えば抑制可能快適度（温熱環境）１１１と、抑制可能快適度（テレビ）１１２を目的変数とし、外気温１４１、湿度１４２および電気料金差分１２０を説明変数として、蓄積したデータで重回帰分析を行うことで、説明変数から目的変数の値を示すことができる。

最適抑制可能快適度の初期設定値については、０とすることで、快適性抑制を一切しないことを表すことができる。また、図７に示すような画面でユーザにその程度を指定してもらうことで、初期値を決定しても良い。図７の画面２００は、快適性と電気料金のどちらを優先するかの程度を示しており、画面を触れて操作をする。例えば最適抑制可能快適度が０の場合は、バー２０１が左端まで寄っている状態で表される。また最適抑制可能快適度が十分大きい場合は、バー２０１が右端までよっている状態で表される。バーの位置が左に寄るほど、最適抑制可能価値的度が０に近づくような関係である。

制御部２０は、図３の手順１０２において、各電気機器を制御するために、方針に従う所定の期間分の計画を生成する。

制御内容は各電気機器に応じて異なる。例えばエアコン５の場合は、制御可能なパラメータに設定温度がある。例えば、所定の電気料金ができるだけ安くなるようにしつつ、所定の快適度を達成できるような方針に基づいてエアコン５の時系列にそった設定温度の計画を立てる。

計算のため時系列は離散的な時間として扱う。例えば１０分単位で設定温度を制御可能とし、所定の時刻に達したら設定温度を変えるような動作をすることで、所望の快適度、消費電力を実現していく。

時系列の設定温度の組み合わせには多くの場合があるため、適切な設定温度の組み合わせを発見する必要がある。解法として、設定温度と所定の快適度と電気料金の制約条件を線形の式にて表現することで、線形計画法などの数理的手法を用いて解く方法や、最適性は保証せずに事前に決定したポリシーに応じて設定温度を決定する方法などがある。

複数の計画候補から最適な計画を選び出す方法について、図８のフローチャートを用いて説明する。

はじめに制御部２０は、目標快適度を計算する（１５１）。目標快適度とは、ある対象期間に達成するべき快適度である。目標快適度は、対象期間に対応する理想的な快適度から最適抑制可能快適度を引いた快適度とする。

次に制御部２０は、目標快適度を達成することを目標とした設定温度の制御計画の候補を計算する（１５２）。

制御部２０は、計画の設定温度を元に、制御部２０は快適度算出部２５を用いて快適度を計算する（１５３）。ある対象期間の快適度は、制御部２０が、事前に予測した、湿度、放射温度、風速の情報とあらかじめ仮定した情報の組み合わせから計算する。

計画の設定温度を元に、エアコンの消費電力を計算する（１５４）。気象情報サーバ１３から得た天気予報の情報とエアコンが設置されている部屋の気密性や日当たりの情報を総合して熱負荷を仮定することで、消費電力を計算できる。

そして制御部２０は、電力料金が安くかつ目標快適度を達成できているかどうか判断する（１５５）。

手順１５５の判断の結果、達成できていると判断した場合は、制御部２０は、制御計画候補を解として、記録部２２に格納する。

手順１５５の判断の結果、達成できていないと判断した場合は、制御部２０は、これ以上計算を継続するかどうか判定する（１５７）。

手順１５７の判断の結果、計算を継続する場合は、手順１５２へ戻る。継続するかどうかの判断には、制御計画候補を生成した回数が所定の閾値を超えたかどうかを判断する方法や、目標快適度の達成の度合いを尺度として、収束するかどうかを判断する方法などがある。

手順１５７の判断の結果、計算を継続しない場合は、制御部２０は、計算した範囲で最良の制御計画候補を採用し（１５８）、手順１５６に従って計画を記録部２２へ格納する。もしくは、あらかじめ定めてある電力料金を優先するか快適度を優先するかの優先度方針に従って、組み合わせを選択してもよい。

以上の手順でエアコンの設定温度と消費電力を繰り返し計算し、電力料金が安くかつ所定の快適度を達成できるような設定温度の組み合わせを決定する。

図４や図６に示すデータを、集める方法を説明する。最適抑制可能快適度は、電力料金が変化したことによる行動を反映したものでなければならないため、データの選択が重要である。不適切なデータを対象としてしまうと、ユーザの意図が正しく反映されないため、ユーザの意図を反映した適切なデータを選択する必要がある。適切なデータを用いることで、電気料金とユーザの行動の関連性を正しく学習することができる。

適切なデータを選択するための手順のシーケンスを図９に示す。

図９では、エアコン５の制御に着目している。

電力情報サーバ１２が設定した電力情報が、通信路３を介して電気機器制御装置１に送信される（１６１）。

電気機器制御装置１は、電力情報を受け取ったのちに、エアコン５の設定温度を確認する（１６２）。確認した設定温度は、後の処理でユーザの操作による温度変更があったかどうかを確認するために記録部２２へ格納しておく。

電気機器制御装置１は、表示部２３にデマンドレスポンス情報を提示する（１６３）。

そしてデマンドレスポンス情報の表示が完了した、もしくはユーザが確認ボタンなどを押されたら、表示を終了する（１６４）。デマンドレスポンス情報の種別によっては、一定期間表示したのちに、ユーザの確認を待たずに自動的に表示を終了してもよい。

電気機器制御装置１は、ユーザが確認したことを電力情報サーバ１へ通知する（１６５）。デマンドレスポンス情報の種別によっては通知を省略してもよい。

ユーザの確認の後、電気機器制御装置１は、制御計画を生成する（１６６）。処理の内容は手順１０１、１０２、１０３と同等である。

電気機器制御装置１は、制御部２０が生成した計画に基づいて、エアコン５に対して温度設定を行う（１６７）。

手順１６７以降、電気機器制御装置１は、手順１６８の範囲で示すように定期的に電気機器の監視を行う。この監視は電気料金が上昇している期間が終わるまで継続する。

電気機器制御装置１は、定期的にエアコン５の設定温度の確認を定期的に行う（１６９）。

電気機器制御装置１は、定期的にセンサ４の情報の確認を定期的に行う（１７１）。

ユーザがエアコン５の設定温度を変える（１７０）と、電気機器制御装置１は、定期的に設定温度を確認していることによって、変更されたことを知ることができる。ここで、エアコン５の設定温度変更のためには、リモートコントローラ等の操作装置を使っても良いし、ユーザの指示によって電気機器制御装置１が間接的にエアコン５の設定温度変更を行ってもよい。

電気機器制御装置１は、電気料金が上昇する期間が終わったのちに、データ解析の判断を行う（１７２）。

以上のような手順を踏むことで、電力情報サーバ１２からの情報をユーザに展開し、データの解析に必要な情報を収集することができる。

手順１６３において、電気機器制御装置１がユーザに提供する画面は、ユーザへ電力に関わる情報を提供するためのものであり、分かりやすい情報を提供することで、ユーザに電力情報に応じた適切な行動を促すことができる。図を用いてその例を示す。

図１０は、デマンドレスポンスをユーザに通知する画面２１０である。画面上には１４時から１６時の間の電気料金が、通常の料金の３倍になることを示している。

ユーザはこの画面を目視することで、電気料金が変わることを確認する。確認した場合には、ユーザは確認ボタン２１１を押す。確認ボタン２１１を押すと、制御部２０が画面を消す処理を行う。

図１１は、画面２１０が提供している情報に加えて、「一日の電気料金が、通常と比較して１００円増える見通しです。」という文面で一日の積算として計算した電気料金の上昇の度合いを示し、ユーザに電気料金上昇の影響を分かりやすく伝えている画面２２０である。

上昇を考慮した電気料金は、制御部２０が、制御計画は変更せずに、電気料金のみを変更したと仮定して、一日の電力需給予測から計算する。

制御部２０が行うデータ解析の判断（１７２）について、図１２を用いて説明する。

制御部２０は、電気料金が上昇している対象期間１２１が終了しているかどうか判断する（３０１）。終了するまで待機する。

手順３０１で、電気料金が上昇している対象期間１２１が終了したと判断できた場合、制御部２０は、ユーザの操作が、対象期間１２１の時間帯にあったかどうかを判断する（３０２）。エアコン５の場合のユーザの操作とは、設定温度の変更を指す。操作があったかどうかを区別する方法としては、電気料金が上昇している対象期間１２１対象期間１２１の開始時刻の一定時間前から対象期間１２１の終了時刻までの間に、設定温度の変更があった場合に、操作有りと判断すればよい。

制御部２０が、手順３０２で、操作有りと判断した場合、制御部２０は、記録部２２に格納してある計画のデータから、ユーザの操作によって変更される前の設定温度が、自動的に設定したものかどうか判断する（３０３）。

設定温度が自動的に設定されたものでない場合、制御部２０は、センサ４の情報を用いて、快適度算出部２５により快適度を算出する。算出する期間は対象期間１２１の間である。そしてユーザの操作がなかった場合に想定していた快適度とセンサ４で実測して計算した快適度の差を用いて実測した快適度が想定していた快適度より低下したかどうか判断する（３０４）。

快適度が低下したと判断できる場合は、制御部２０は、図４に示すデータテーブルに情報を登録する（３０５）。

手順３０４において、快適度が低下したと判断できない場合は、処理は終了する。手順３０４の判断によって、自動設定されていない設定温度に対して、快適度を下げたような温度設定をした場合のみ、その操作が学習対象となる。このようにすることで、電気料金が上がったことに対応して快適度を我慢したという行動を計画に反映できる。

手順３０３において、設定温度が自動的に設定されたものである場合、制御部２０は、センサ４の情報を用いて、快適度算出部２５により快適度を算出する。算出する期間は対象期間１２１の間である。そしてユーザの操作がなかった場合に想定していた快適度とセンサ４で実測して計算した快適度の差を用いて、実測した快適度が想定していた快適度に対して変化したかどうか判断する（３０６）。

そして快適度が変化したと判断できる場合は、制御部２０は、図４に示すデータテーブルに、抑制可能快適度１１０、電気料金差分１２０、対象期間１２１を登録する（３０５）。

登録した際に、表示部２３に、図１３で示すような画面２３０を表示させてもよい。画面２３０では、データテーブルに情報を登録する前に、計算した最適抑制可能快適度に対応する快適性バランス２３１と、データテーブルに情報を登録した後に、計算した最適抑制可能快適度に対応する快適性バランス２３２を示している。ユーザはこの画面をみることで、自身の操作がどの程度、快適性バランスに影響したかを見てとることができる。

手順３０６で、変化したと判断できない場合は、処理は終了する。手順３０６の判断によって、自動設定された設定温度に対して、快適度が変化するような温度設定をした場合のみ、その操作が学習対象となる。このようにすることで、計画に基づく快適度に対してユーザの希望がずれていたということを検知して、計画に反映できる。

以上の構成および手順を実施することで、電気機器制御装置１は、ユーザの手を煩わせることなく自動的に電気料金とユーザの行動の関係性を学習することが可能である。学習の結果、ユーザが直接操作することなく、電気料金が変化したときに、電気機器制御装置１が適切な制御が行うことできるようになる。また電気料金の変化とは関係なくユーザが行った操作を学習対象としないことで、適切なデータを学習して、ユーザの意図を反映しない温度設定に基づく計画を立てないようにできる。また学習が進んだ後も、自動設定された温度設定かどうかを区別していることによって、学習の結果を随時最適に更新していくことができる。

本実施例では制御対象として、エアコン５を用いたが、その他の電気機器においても、本実施例中の設定温度を対象の電気機器の制御対象パラメータと見なすことで、同様の効果を発揮することができる。

本実施例では、ユーザの操作があった場合の情報の反映だけでなく、対象となる部屋に人間が滞在するかどうかも踏まえた情報の反映を行うことができる電気機器制御装置１の例を説明する。

本実施例の構成については、既に説明した図１および図２に示された同一の符号を付された構成と、同一であり、説明を省略する。

図１４は、実施例２における処理の手順を示す例である。

図１４では、エアコン５の制御に着目している。センサ４はエアコン５と同室に設置されているものとする。

まず電力情報サーバ１２が設定した電力情報が、通信路３を介して電気機器制御装置１に送信される。（４０１）
電気機器制御装置１は、電力情報を受け取ったのちに、エアコン５の設定温度を確認する（４０２）。確認した設定温度は、後の処理でユーザの操作による温度変更があったかどうかを確認するために記録部２２へ格納しておく。

電気機器制御装置１は、受け取った電力情報を考慮した制御計画を生成する（４０３）。処理の内容は手順１０１、１０２、１０３と同等である。

電気機器制御装置１は、手順４０３で生成した計画情報も参照して、表示部２３にデマンドレスポンス情報を提示する（４０４）。

そしてデマンドレスポンス情報を表示し、ユーザによって確認されたら、表示を終了する（４０５）。

電気機器制御装置１は、ユーザが確認したことを電力情報サーバ１２へ通知する（４０６）。デマンドレスポンス情報の種別によっては通知を省略してもよい。

電気機器制御装置１は、制御部２０が生成した計画に基づいて、エアコン５に対して温度設定を行う（４０７）。

手順４０７以降、電気機器制御装置１は、手順４０８の範囲で示すように定期的に電気機器の監視を行う。この監視は電気料金が上昇している期間が終わるまで継続する。

電気機器制御装置１は、定期的にエアコン５の設定温度の確認を定期的に行う（４０９）。確認した情報は、確認した時刻と共に記録部２２へ格納する。

電気機器制御装置１は、定期的にセンサ４の情報を定期的に確認する（４１０）。

手順４１０では、センサ４の赤外線センサの情報を取得している。この情報はエアコン５が設置されている部屋に人が在室しているかどうかを判断できるような精度をもった情報である。確認した情報は、確認した時刻と共に記録部２２へ格納する。

電気料金が上昇する期間が終わったのちに、データ解析の判断を行う（４１１）。

以上のような手順を踏むことで、電力情報サーバ１２からの情報をユーザに展開し、ユーザの在室を踏まえたデータの解析に必要な情報を収集することができる。

手順４０３において、表示する画面の例を図１５、図１６、図１７に示す。

図１５は、電力需給の状態を表す情報を備えた画面２４０を示している。画面２４０は、デマンドレスポンス情報の他に、通常の電力需給を示す画面２４１と、電気料金が３倍の場合を示す画面２４２と、確認ボタン２４３を持っている。

画面２４１の詳細を図１６に示す。画面２４１は、通常の電気料金の上昇を考慮しない場合の宅内の消費電力グラフ２５０と、エアコン５の制御計画グラフ２５５から成っている。宅内の消費電力の積算値から一日の消費電力量予測２５１を表示している。また電力料金が上昇する対象期間を矢印２５２で図示している。

制御計画グラフ２５５では、通常の電気料金の上昇を考慮しないエアコン５の設定温度グラフを示す。このグラフは手順１０２で生成した情報を用いている。

画面２４２の詳細を図１７に示す。画面２４２は、通常の電気料金の上昇を考慮した場合の宅内の消費電力グラフ２６０と、エアコン５の制御計画グラフ２６５から成っている。宅内の消費電力の積算値から一日の消費電力量予測２６１を表示している。また電力料金が上昇する対象期間を矢印２５２で図示している。

制御計画グラフ２６５では、通常の電気料金の上昇を考慮しないエアコン５の設定温度グラフを示す。このグラフは手順１０２で生成した情報を用いている。

対象期間２５２の間、グラフ２５５と比較するとグラフ２６５の設定温度が高い。これは、最適抑制可能快適度の分、快適度を下げても良いため、設定温度を上げる計画となっている。設定温度を上げたことで、グラフ２６０の対象期間２５２の間の消費電力が、グラフ２５０と比較して、下がっている。

ユーザは画面２４０を見ることで、電力使用量への影響範囲を容易に把握できる。

手順４１１の詳細について、図１８を用いて説明する。図１８は、手順４１１の詳細を表すフローチャートである。

制御部２０は、電気料金が上昇している対象期間２５２が終了しているかどうか判断する（５０１）。終了するまで待機する。

手順５０１で、電気料金が上昇している対象期間２５２が終了したと判断できた場合、制御部２０は、対象期間２５２の間にユーザが在室していたかどうかを判断する（５０２）。ユーザの在室を確認するために、手順４１０で収集した赤外線センサの情報を確認して、対象期間２５２の間に人が居ると判断できる閾値を超えている場合に在室と判断する。

手順５０２で、在室していないと判断した場合は、データを蓄積する必要がないため処理を終了する。

手順５０２で、在室していると判断した場合、制御部２０は、デマンドレスポンス情報の確認をしたかどうか判断する（５０３）。判断のために手順４０５の確認がユーザの操作によってなされたか否かを基準とする。

手順５０３で、確認がされなかったと判断した場合は、ユーザはデマンドレスポンス情報を意識しなかったものとして、データを蓄積せずに処理を終了する。

手順５０３で、確認されたと判断した場合は、制御部２０は、図４に示すデータテーブルに、抑制可能快適度１１０、電気料金差分１２０、対象期間１２１を登録する（５０５）。

以上の構成および手順を実施することで、ユーザがデマンドレスポンスの情報を確認しなかった場合に、データの学習をすることがなくなり、ユーザの行動がデマンドレスポンスの対応の結果であることをより確かにすることができる。

また、センサ４によってユーザが室内に居るかどうかを確認することによって、ユーザが不在の場合の状況を学習することを防ぎ、ユーザの意図を反映したデータを学習していくことができる。

本実施例では、実施例１の電気機器制御装置１が備える機能の配置をサーバとクライアントの関係をもつ構成とすることで、複数のデータと連携可能である例を説明する。

図１９は、実施例３における構成図の例である。

既に説明した図１に示された同一の符号を付された構成と、同一の機能を有する部分については、説明を省略する。

計画管理サーバ１５は、電気機器を制御するための計画を生成する機能を有している。計画の内容と生成する機能については実施例１の電気機器制御装置１と同等であるとする。また通信路３を介して電気機器制御実行装置１６へ生成した計画を送り、電気機器制御実行装置１６が受信した計画を実行する。

計画管理サーバ１５は、複数の電機器制御実行装置１６に対してそれぞれの条件に適した制御計画を生成し送付することができる。計画を生成するために必要なデータは内部の記録装置に蓄積している。計画対象住宅内のセンサ情報、電気機器の状態情報、および電力需給の情報については、電気機器制御実行装置１６から通知された情報を蓄積している。

蓄積した複数の住宅に対するデータを、統計的に処理することによって、特定の地域の傾向を反映した需要等の予測処理を行うこともできる。

電気機器制御実行装置１６は、計画管理サーバ１５から受け取った計画に基づき、宅内の通信路３を介して電気機器を制御する機能を持っている。また宅内のセンサ４から測定値を収集し、計画管理サーバ１５へ通知する機能および、電気機器の状態情報、および電力需給の情報を計画管理サーバ１５へ通知する機能を持っている。

電気機器制御実行装置１６は、ルータ２と一体となった構成を取ってもよい。

電力料金の変化が無い場合の通常の計画を立て、実行する手順について、図２０、図２１を用いて説明する。

図２０は、計画管理サーバ１５が、ある特定の住宅を対象とした電気機器の制御計画を生成する手順について説明したフローチャートである。

計画管理サーバ１５は、蓄積データから最適抑制可能快適度を算出する（６０１）。算出のアルゴリズムは手順１０１と同様である。

次に計画管理サーバ１５は、最適抑制可能快適度を用いて計画を生成する（６０２）。

計画管理サーバ１５は、生成した計画を対象となる住宅へ通信路３を介して送信する（６０３）。

計画を送信後、計画管理サーバ１５は、計画の更新タイミングに達するまで、待機する（６０４）。更新タイミングに達した場合は、手順６０１の処理へ戻る。

図２１は、電機器制御実行装置１６が計画管理サーバ１５から受信した計画を実行する手順について説明したフローチャートである。

電機器制御実行装置１６は、計画管理サーバ１５から電気機器の制御計画が届いているか確認する（７０１）。

手順７０１の確認の結果、新しい計画が届いている場合は、古い計画を新しく届いた計画で更新する（７０２）。

更新が完了したか、手順７０１の確認の結果、新しい計画が届いていないと判断した場合は、最新の計画を参照して、電気機器の制御を実行するタイミングかどうか判断する（７０３）。

手順７０３の判断の結果、電気機器の制御を実行する場合は、記録された計画の内容に従って、電気機器を制御する（７０４）。

手順７０４の判断の結果、電気機器を制御するタイミングではないと判断した場合は、手順７０１の処理に戻る。

このような手順によって、電機器制御実行装置１６は、計画管理サーバ１５から計画を受信し、受信した計画に従って、制御を実行することができる。

計画管理サーバ１５と電機器制御実行装置１６が連携して、ユーザの動作を反映した計画を生成していく場合の手順について、図２２を用いて説明する。

まず電力情報サーバ１２が設定した電力情報が、通信路３を介して計画管理サーバ１５に送信される。（８０１）
計画管理サーバ１５は、受け取った電力情報を参照して、その電力情報が適用されるべき住宅を選択する。選択された住宅の電気機器制御実行装置１６へ、通信路３を介して、電力情報を送信する（８０２）。

電気機器制御実行装置１６は、電力情報を受け取ったのちに、エアコン５の設定温度を確認する（８０３）。確認した設定温度は、後の処理でユーザの操作による温度変更があったかどうかを確認するために記録部２２へ格納しておく。

電気機器制御実行装置１６は、確認した設定温度の情報を計画管理サーバ１５へ通知する（８０４）。計画管理サーバ１５は、通知された設定温度の情報と時刻を内部に記録しておく。

電気機器制御実行装置１６は、デマンドレスポンス情報を表示部２３に表示する（８０５）。表示する内容については、電気機器制御装置１の内容と同様である。

そしてデマンドレスポンス情報の表示が完了した、もしくはユーザが確認ボタンなどを押されたら（８０６）、表示を終了する。

電気機器制御実行装置１６は、確認応答を計画管理サーバ１５へ送信する。

計画管理サーバ１５は、電気機器制御実行装置１６からの確認応答を受け取る。複数の住宅からの確認応答を受信しており、その結果を集約して電力情報サーバ１２へ通知する（８０８）。

手順８０８の後に、計画管理サーバ１５は、制御計画を生成する（８０９）。処理の内容は手順１０１、１０２、１０３と同等である。

計画管理サーバ１５は、生成した計画を電気機器制御実行装置１６へ送信する（８１０）。

電気機器制御実行装置１６は、受信した計画に基づいて、エアコン５に対して温度設定を行う（８１１）。

手順８１１以降、電気機器制御実行装置１６は、手順８１２の範囲で示すように定期的に電気機器の監視と計画管理サーバ１５への通知を行う。この監視は電気料金が上昇している期間が終わるまで継続する。

電気機器制御実行装置１６は、定期的にエアコン５の設定温度の確認を定期的に行う（８１３）。そして確認した結果を計画管理サーバ１５へ通知する（８１４）。

電気機器制御実行装置１６は、定期的にセンサ４の情報の確認を定期的に行う（８１６）。そして確認したセンサの値を計画管理サーバ１５へ通知する（８１７）。

ユーザがエアコン５の設定温度を変える（８１５）と、計画管理サーバ１６は、定期的に設定温度の通知を受信していることによって、変更されたことを知ることができる。

電気料金が上昇する期間が終わったのちに、データ解析の判断を行う（８１８）。

以上の構成および手順を実施することで、計画管理サーバ１５と電気機器制御実行装置１６がネットワークを介して連動して実施例１と同等の機能を実現できる。

計画管理サーバ１５は、複数の住宅の電気機器制御実行装置１６からの情報を集約することができるため、集約した情報を用いて制御計画の精度向上に用いることができる。

制御計画を生成するためには、多くの計算処理を行う必要があるため、処理負荷の高い計画生成処理を計画管理サーバ１５に集約することで、電気機器制御実行装置１６の処理負荷を下げ、電気機器制御実行装置１６のハードウェアコストを削減することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

また、通信路は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての通信路を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。

１ 電気機器制御装置
２ ルータ
３ 通信路
４ センサ
５ エアコン
６ 照明
７ テレビ
８ 電磁調理器
９ 蓄電池ユニット
１０ 太陽光発電ユニット
１１ 表示端末
１２ 電力情報サーバ
１３ 気象情報サーバ
１４ 外部ネットワーク
１５ 計画管理サーバ
１６ 電気機器制御実行装置
２０ 制御部
２１ 通信バス
２２ 記録部
２３ 表示部
２４ 通信部
２５ 快適度算出部

Claims (10)

1. 一つないし複数の電力を消費する電気機器と、少なくとも一つのセンサと、電気料金に関する情報を送信するサーバと、通信によって接続された、前記電気機器の動作を制御する電気機器制御装置であって、
   前記センサの情報に基づき快適度を算出する快適度算出部と、
   前記電気機器の動作状況を管理する制御部と、
   前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を記憶する記憶部とを備え、
   前記制御部は、前記電気料金が平常より高くなる時間帯であるか否かを判定し、ユーザの操作によって変更された設定が自動設定されたものであるか否かを判定し、前記快適度が変化したか否かを判定することが可能であって、
   前記電気料金が平常より高くなる時間帯であると判定し、前記時間帯にユーザの操作によって変更された設定が自動設定されたものであると判定し、かつ、前記設定により前記快適度が変化したと判定した場合に、前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を前記記憶部に蓄積させ、蓄積した情報に基づいて前記電気料金と前記快適度のバランスを決定し、決定したバランスに従って所定の時間帯の前記電気機器の動作制御を行うことを特徴とする電気機器制御装置。
2. 請求項１に記載の電気機器制御装置であって、
   前記制御部は、前記快適度が低下したか否かを判定することが可能であって、
   前記電気料金が平常より高くなる時間帯であると判定し、前記時間帯にユーザの操作によって変更された設定が自動設定されたものでないと判定し、かつ、前記設定により前記快適度が低下したと判定した場合に、前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を前記記憶部に蓄積させ、蓄積した情報に基づいて前記電気料金と前記快適度のバランスを決定し、決定したバランスに従って所定の時間帯の前記電気機器の動作制御を行うことを特徴とする電気機器制御装置。
3. 請求項１に記載の電気機器制御装置であって、
   情報を表示する表示部をさらに備え、
   前記制御部は、前記電気料金と前記快適度のバランスを、前記表示部に表示させることを特徴とする電気機器制御装置。
4. 請求項１に記載の電気機器制御装置であって、
   前記制御部は、前記センサの情報に基づき人間が所定の部屋に在室しているか否かを判断可能であって、
   前記電気料金が平常より高くなる時間帯に人間が所定の部屋に在室しているとさらに判定した場合に、前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を前記記憶部に蓄積させ、蓄積した情報に基づいて前記電気料金と前記快適度のバランスを決定し、決定したバランスに従って所定の時間帯の前記電気機器の動作制御を行うことを特徴とする電気機器制御装置。
5. 請求項１に記載の電気機器制御装置であって、
   情報を表示する表示部をさらに備え、
   前記制御部は、電気料金に関する情報を前記表示部に表示させ、ユーザにより当該表示が確認された場合に前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を前記記憶部に蓄積させることを特徴とする電気機器制御装置。
6. 一つないし複数の電力を消費する電気機器と、少なくとも一つのセンサと、電気料金に関する情報を送信するサーバと、通信により接続され、前記電気機器の動作を制御する電気機器制御装置とから構成される、電気機器制御システムであって、
   前記電気機器制御装置は、
   前記センサの情報に基づき快適度を算出する快適度算出部と、
   前記電気機器の動作状況を管理する制御部と、
   前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を記憶する記憶部とを備え、
   前記制御部は、前記電気料金が平常より高くなる時間帯であるか否かを判定し、ユーザの操作によって変更された設定が自動設定されたものであるか否かを判定し、前記快適度が変化したか否かを判定することが可能であって、
   前記電気料金が平常より高くなる時間帯であると判定し、前記時間帯にユーザの操作によって変更された設定が自動設定されたものであると判定し、かつ、前記設定により前記快適度が変化したと判定した場合に、前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を前記記憶部に蓄積させ、蓄積した情報に基づいて前記電気料金と前記快適度のバランスを決定し、決定したバランスに従って所定の時間帯の前記電気機器の動作制御を行うことを特徴とする電気機器制御システム。
7. 請求項６に記載の電気機器制御システムであって、
   前記制御部は、前記快適度が低下したか否かを判定することが可能であって、
   前記電気料金が平常より高くなる時間帯であると判定し、前記時間帯にユーザの操作によって変更された設定が自動設定されたものでないと判定し、かつ、前記設定により前記快適度が低下したと判定した場合に、前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を前記記憶部に蓄積させ、蓄積した情報に基づいて前記電気料金と前記快適度のバランスを決定し、決定したバランスに従って所定の時間帯の前記電気機器の動作制御を行うことを特徴とする電気機器制御システム。
8. 請求項６に記載の電気機器制御システムであって、
   前記電気機器制御装置は、情報を表示する表示部をさらに備え、
   前記制御部は、前記電気料金と前記快適度のバランスを、前記表示部に表示させることを特徴とする電気機器制御システム。
9. 請求項６に記載の電気機器制御システムであって、
   前記制御部は、前記センサの情報に基づき人間が所定の部屋に在室しているか否か判断可能であって、
   前記電気料金が平常より高くなる時間帯に人間が所定の部屋に在室しているとさらに判定した場合に、前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を前記記憶部に蓄積させ、蓄積した情報に基づいて前記電気料金と前記快適度のバランスを決定し、決定したバランスに従って所定の時間帯の前記電気機器の動作制御を行うことを特徴とする電気機器制御システム。
10. 請求項６に記載の電気機器制御システムであって、
    前記電気機器制御装置は、情報を表示する表示部をさらに備え、
    前記制御部は、電気料金に関する情報を前記表示部に表示させ、ユーザにより当該表示が確認された場合に前記電気料金の変化量と前記快適度の変化量を前記記憶部に蓄積させることを特徴とする電気機器制御システム。

Images