JP6728212B2 - 機器制御装置、機器制御システムおよび機器制御方法 - Google Patents

機器制御装置、機器制御システムおよび機器制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、蓄電池に蓄えられた直流電力と、交流電力とを切り替えて動作する機器を制御する機器制御装置、機器制御システムおよび機器制御方法に関する。
太陽電池で発電した直流電力を交流に変換し、交流電力を機器で再度直流に変換して利用することによる変換ロスを低減するための技術として、例えば特許文献１が知られている。
特許文献１には、太陽電池から得られる直流の電力をインバータを介して交流の商用電力系統へ接続するとともに、インバータの出力端を整流回路を介して直流負荷へ接続した電力システムにおいて、インバータの入力端と整流回路の出力端とを直流線路によって連結し、太陽電池から得られる直流の電力を直流線路を経て直接に直流負荷へ供給するシステムが記載されている。
日本国公開特許公報「特開平６−１６５３９５号公報」
特許文献１では、太陽電池による発電が十分にある場合には太陽電池による電力が機器に供給され、太陽電池による発電電力が機器を動作させる際に不足する場合には、整流された交流電力が供給されるようになっている。
しかし、最近では太陽電池に加え蓄電池も各家庭に備えられるようになり、蓄電池に蓄えられた電力が複数の機器に供給されたり、太陽電池や蓄電池の利用を考慮した電気料金体系が適用されたりするようになっている。
このような状況において、蓄電池に蓄えられた直流電力の変換ロスを低減する目的で蓄電池を特許文献１の太陽電池と同じ構成で機器と接続してシステムを構成すると、蓄電池の残量が設定された値になるまで蓄電池から機器への電力供給が優先されることになってしまうため効率のよい使い方とならない可能性がある。
すなわち、蓄電池に蓄えられた直流電力と、交流電力との利用が可能な機器を効率よく用いるシステムについて提案がなされていないのが現状である。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであって、蓄電池に蓄えられた直流電力と、交流電力との利用が可能な機器を効率よく用いることを目的とする。
上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る機器制御装置は、直流電源から供給される直流電力および電力系統網を含む交流電源から供給される交流電力を利用して動作する電気機器の内部または外部に設けられ、前記電気機器に供給する電力を前記直流電力または前記交流電力のいずれかに切り替える切替回路と、前記直流電源が放電状態か否かを判断し、前記切替回路の切り替えを行うコントローラと、を備えたことを特徴としている。
また、上記課題を解決するため、本発明の一態様に係る機器制御方法は、直流電源から供給される直流電力および電力系統網を含む交流電源から供給される交流電力を利用して動作する電気機器の内部または外部に設けられた切替回路を用いて、前記電気機器に供給する電力を前記直流電力または前記交流電力のいずれかに切り替える場合に、前記直流電源が放電状態か否かを判断し、前記切替回路の切り替えを行うことを特徴としている。
本発明によれば、蓄電池に蓄えられた直流電力と、交流電力との利用が可能な機器を効率よく用いることができるという効果を奏する。
第１実施形態の機器制御システムの概略構成図である。 第１実施形態で使用する蓄電池の直流電力と、交流電力である系統電力網の電力とを切り替えて利用するエアコン室外機のブロック図である。 図２に示す切替部がエアコン室外機の外部に配置されている構成を示すブロック図である。 第１実施形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。 第２実施形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。 第３実施形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。 第４実施形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。 第５実施形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。 第６実施形態の機器制御システムの概略構成図である。 第６実施形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。 第７実施形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。 第８実施形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。
以下に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
＜第１実施形態＞
（システム構成）
図１は、第１実施形態の機器制御システムの概略構成図である。
図１に示す機器制御システムでは、エアコン室内機１０、エアコン室外機（電気機器）１１やテレビ等の家電機器と、蓄電池（直流電源）２１に接続されるパワーコンディショナ２２と、パワーコンディショナ２２から情報を取得して表示することができる電力モニタ２３と、エアコン室内機１０に遠隔制御信号を送信することができるＨＥＭＳ（Ｈｏｍｅ Ｅｎｅｒｇｙ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ Ｓｙｓｔｅｍ）コントローラ３０と、ＨＥＭＳコントローラ３０にＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を用いて有線接続されているルータ３１とを備える。
家電機器のうちエアコン室内機１０とエアコン室外機１１とは、２つの装置で通常エアコンと呼ばれるものであり、本実施形態において単にエアコンと述べている場合は、エアコン室内機１０とエアコン室外機１１とを含むものとして扱う。本実施形態において、エアコン室内機１０は分電盤２４から供給される交流電力により動作する。また、エアコン室外機１１は、蓄電池２１から供給される直流電力と、エアコン室内機１０を介して供給される交流電力とを選択して動作することができる。すなわち、エアコン室外機１１は、直流電源である蓄電池２１から供給される直流電力および系統電力網（電力系統網）２５を含む交流電源から供給される交流電力を利用して動作する電気機器である。エアコン室外機１１に供給する電力は、当該エアコン室外機１１の内部または外部に設けられた切替回路によって切り替えることが可能である。なお、エアコン室外機１１についての詳細は後述する。さらにエアコン室内機１０は、無線ＬＡＮを用いて通信する機能を有し、無線ＬＡＮの機能を有するルータ３１を介し、ＨＥＭＳコントローラ３０と通信することができる。
パワーコンディショナ２２は、太陽電池（太陽電池パネル）２０と蓄電池２１とに接続されており、太陽電池２０で発電した直流電力を蓄電池２１に蓄える機能や、太陽電池２０で発電した直流電力や蓄電池２１に蓄えられた電力を交流電力に変換して負荷（家電機器）に供給する機能や系統電力網２５に逆潮流する機能、系統電力網２５から供給される交流電力を直流電力に変換して蓄電池２１に蓄える機能等を有する。また、本実施形態の機器制御システムが設置された家屋の主幹の電力をセンサー２６を用いて監視することにより、電流の方向やその大きさに関する情報を取得する。これにより、系統電力網２５から電力を購入している状態（買電状態）か系統電力網２５に逆潮流を行っている状態（売電状態）かについて把握する。さらに、パワーコンディショナ２２は、太陽電池２０で発電した電力を計測する機能、蓄電池２１の蓄電量の情報を蓄電池２１から取得する機能等も有する。
電力モニタ２３は、表示部やユーザ操作受け付け部、パワーコンディショナ２２との通信を行う機能等を有しており、ユーザは電力モニタ２３を用いることにより、パワーコンディショナ２２で取得した情報を確認することができる。さらに、電力モニタ２３は、ユーザからの操作を受けることができ、パワーコンディショナ２２等の運転制御ができるようになっている。また、電力モニタ２３は、無線ＬＡＮを介した通信機能を有しており、ＥＣＨＯＮＥＴＬｉｔｅ（登録商標）等に準拠した無線による制御命令に基づき外部の機器と連携することができる。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、ＥＣＨＯＮＥＴＬｉｔｅに準拠した制御命令を制御対象の機器（本実施形態ではエアコン室内機１０）に送信する制御装置である。制御命令はＨＥＭＳコントローラ３０の判断に基づき送信してもよく、また、サーバから送信されてきた制御命令を中継してもよい。この際、ＨＥＭＳコントローラ３０からの制御命令は、ルータ３１を介して制御対象の機器に送信される。
また、ＨＥＭＳコントローラ３０は、各家電機器に対応して設けられた図示しない電力計測装置を用いて各家電機器の消費電力を計測し、計測した消費電力に関する情報をサーバ３３に送信する機能を備えている。このため、ユーザが携帯端末３２を用いてサーバ３３に蓄えられた各家電機器の電力に関する情報を閲覧することが可能となる。またＥＣＨＯＮＥＴＬｉｔｅに準拠した制御命令を用いて上述の電力モニタ２３と連携することができる。
ルータ３１は、一般的なルータであり、インターネット４０に接続する機能を有する。また、ルータ３１は、ＩＥＥＥ８０２．１１規格の無線ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）を備えており、エアコン室内機１０と無線ＬＡＮを利用した通信を行う。一方、ＨＥＭＳコントローラ３０とはＥｔｈｅｒｎｅｔ（登録商標）を用いて有線接続されている。
携帯端末３２の代表的なものはスマートフォンであり、遠隔制御に用いるアプリケーションや測定した電力に関する情報を閲覧するためのアプリケーションは、携帯端末３２の一般的なＷｅｂブラウザでサーバ３３にアクセスすることにより動作するように提供されるものであってもよく、専用のものであってもよい。ユーザは携帯端末３２において、自身に割り当てられたユーザＩＤとパスワードとを入力することにより遠隔監視システムを利用することができる。携帯端末３２とサーバ３３との通信は公衆電話回線網４１とインターネット４０とを介して行われるため、ユーザは外出先等から制御することもできる。なお、ユーザが宅内にいる場合には、無線ＬＡＮを用いてルータ３１を介して通信を行ってもよい。
サーバ３３は、ＨＥＭＳコントローラ３０と通信を行うインタフェースを備え、携帯端末から制御対象の家電機器に制御命令がなされた場合には、これをＨＥＭＳコントローラ３０に送信する機能を有する。また、サーバ３３は、ＨＥＭＳコントローラ３０から送信されてきた電力や積算電力量の電力に関する情報を受信し、これを記憶する機能を有する。また、サーバ３３は、携帯端末３２と通信を行うインタフェースも備え、携帯端末３２から要求があればこれらの情報を携帯端末３２に提供する。
なお、本実施形態では１つのサーバ３３で上述の機能を実現しているが、家電機器を遠隔制御する機能や送信されてきた電力や積算電力に関する情報を受信する機能等のＨＥＭＳコントローラ３０が関係する機能を有するサーバと、携帯端末３２に対してＷｅｂブラウザを用いたアプリケーションを提供するサーバとを別々のサーバで構成するようにし、サーバ間でやり取りを行う構成としてもよいことは言うまでもない。
（機器制御装置の構成）
図２は、本実施形態で使用する蓄電池２１の直流電力と、交流電力である系統電力網２５の電力とを切り替えて利用するエアコン室外機１０１のブロック図である。本実施形態のエアコン室外機１０１は図１のエアコン室外機１１に対応する。また、本実施形態の機器制御装置は、切替部（切替回路）１０３と、切替制御部（コントローラ）１０５とを含んでいる。
エアコン室外機機能部１０２は、一般的なエアコン室外機としての機能を有する部分であるが、一般的なエアコン室外機にはない、切替部１０３の切り替えを行うための制御指令を受信する機能をさらに備える点が異なっている。すなわち、本実施形態におけるエアコン室外機１０１は、外部の切替制御部１０５が送信した制御指令に基づいて切替部１０３の切り替えを行う。これにより、エアコン室外機１０１は、当該エアコン室外機１０１が利用する電力を、外部の蓄電池２１が放電する直流電力と、エアコン室内機１０などから供給された交流電力を整流回路１０４にて変換した直流電力との間で切り替えることができる。
エアコン室外機１０１は交流電力と直流電力とで動作するようになっている。系統電力網２５の交流電力はエアコン室内機１０を介してエアコン室外機１０１に入力され、入力された交流電力は整流回路１０４で直流に変換されて切替部１０３の一方の入力端子に入力される。また、切替部１０３の他方の入力端子は蓄電池２１と接続され、蓄電池２１に蓄えられた直流電力が直流のまま入力される。切替部１０３は切替制御部１０５からの指示に基づき、いずれか一方の入力電力をエアコン室外機機能部１０２に出力する。図２では切替制御部はエアコン室外機１０１の外部に設けられているが、エアコン室外機１０１の内部に設けられてもよい。また、後述するように、切替部１０３、整流回路１０４をエアコン室外機１０１の外部に設けるようにしてもよい。たとえば、整流回路１０４をエアコン室内機１０に設け、エアコン室内機１０から直流が供給されるようにしてもよい。
本実施形態では一例として、切替制御部１０５は、図１に示すエアコン室内機１０の内部に設けられており、ＨＥＭＳコントローラ３０からの制御信号を無線ＬＡＮによる通信により受信し、この制御信号に基づき切替制御の信号を有線通信でエアコン室外機１０１に設けられた切替部１０３に送信する構成とする。また、システム全体の制御部であるＨＥＭＳコントローラ３０と切替制御部１０５は別構成としているが、切替制御部１０５をＨＥＭＳコントローラ３０と一体化してもよい。
なお、蓄電池に蓄えた電力を用いてエアコン室外機を動作させる場合、通常のエアコン室外機では蓄電池の電力をパワーコンディショナで交流電力に変換し、交流電力を内部に設けられた整流回路で再度直流電力に変換して用いることになるため、変換ロスが生じる。これに対し、本実施形態のエアコン室外機１０１は、蓄電池２１の直流電力を直流電力のまま用いるため、このような変換ロスを低減することが可能となる。
図３は、図２に示す切替部１０３がエアコン室外機１０１の外部に配置されている構成を示すブロック図である。図３における、機器制御装置を用いたエアコン室外機１０１の制御についても、切替部１０３および整流回路１０４がエアコン室外機１０１の外部にある点を除き、図２と同様である。すなわち、エアコン室外機１０１は、当該エアコン室外機１０１が利用する電力を、外部の蓄電池２１が放電する直流電力と、エアコン室内機１０などから供給された交流電力を整流回路１０４にて変換した直流電力との間で切り替えることができる。
（電力料金体系について）
次に本実施形態で用いられる電気料金制度について説明する。本実施形態では蓄電池２１を用いて電気を蓄えることができるため、電力単価の低い時間帯に蓄電池２１に電力を蓄え、電力単価の高い時間帯に蓄電池２１に蓄えた電力を消費することによりユーザは経済的なメリットを享受することができる。一般家庭で選択可能な料金体系の内、このような蓄電池２１の使用方法に適した料金体系の１つとして、安価な深夜電気料金を利用することができる料金体系がある。このような料金体系では、例えば、２３時〜７時の第１時間帯の電気代を１１円／Ｋｗｈ、７時〜１０時および１７時〜２３時の第２時間帯の電気代を２５円／Ｋｗｈ、１０時〜１７時の第３時間帯の電気代を３３円／Ｋｗｈとする電気料金体系である。このような電気料金体系では、蓄電池２１を設置したユーザが経済的なメリットを享受したい場合、第１時間帯に蓄電池２１を満充電し、第３時間帯の電力消費を蓄電池２１に蓄えた電力でできるだけ賄い、第３時間帯の消費電力量よりも蓄電電力量が大きい場合には、第２時間帯での消費電力も蓄電池２１から供給するようにすればよい。
（押し上げ発電について）
太陽電池２０を設置した一般家庭において、発電が十分に行われ自家消費できない余剰電力が発生した場合には逆潮流し売電を行うことが認められている。太陽電池２０に加え蓄電池２１を設置した一般家庭では、蓄電池２１の設置時に、この売電の売却単価について以下の２つのうちいずれかを選択することとなっている。
第１の選択肢は、一般に「押し上げ発電なし」と呼ばれるものであり、太陽電池２０の発電による余剰電力が発生し、売電を行っている間は蓄電池２１からの負荷への電力供給は禁止するというものである。これにより、逆潮流される電力は太陽光発電による発電から自家消費分を差し引いた余剰電力となる。これは太陽電池発電装置（太陽電池２０およびパワーコンディショナ２２等）のみを設置し、蓄電池２１を設置しない家庭と同様の条件になるため、電力の売却単価は太陽光発電装置のみを設置し、蓄電池２１を設置しない家庭と同一となる。
第２の選択肢は、一般に「押し上げ発電あり」と呼ばれるものであり、太陽電池２０の発電による余剰電力が発生し、売電を行っている間であっても電力消費する機器に対して蓄電池２１からの電力供給を可能とするものである。ここで電力消費する機器の消費電力をすべて蓄電池２１から供給すれば、太陽電池２０による発電電力をすべて売電に用いることができる。このため太陽電池２０による売電電力の量が増加することになるため、電力の売却単価は前述の「押し上げ発電なし」の条件よりも低く設定されている。
（システムの制御についての説明）
本実施形態では、上記で説明した料金体系を採用し、かつ「押し上げ発電なし」を選択した家庭での機器制御システムにおける制御方法について説明する。
ある夏の晴れの日をモデルケースとして以下に図１、図２および図４を用いて説明を行う。また、このモデルケースでは、エアコンの電源は常時ＯＮになっているとする。図４は、本実施形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。
第１時間帯においてエアコン室外機１１は交流により動作しているものとする（Ｓ１０１）。
なお、本実施形態では、パワーコンディショナ２２はセンサー２６を用いて主幹電力が買電状態か売電状態（逆潮流）であるかを常に監視しており、この情報に基づき蓄電池２１の充放電を制御している。具体的には、太陽電池２０が発電中である状況において、センサー２６により逆潮流となることを検知した場合には直ちに蓄電池２１の放電を停止する制御を行う。これにより本実施形態のシステムが、確実に押し上げ発電とならないようにしている。
またパワーコンディショナ２２、もしくはその制御指示を行う電力モニタ２３は、料金制度に関する時間帯の情報を把握しており、時間帯に応じた蓄電池２１の充放電制御を行っているものとする。
朝７時の時点で、蓄電池２１は上述の第１時間帯の間に充電を行い満充電になっている。また蓄電池２１は本実施形態で必要な電力を供給する十分な容量を有しているとする。７時になると第１時間帯は終了し、第２時間帯になるため、電気料金の単価が上がる。このためエアコンの動作に用いる電力を系統電力網２５から得るよりも蓄電池２１に蓄えた電力を用いる方が電力単価の安い電力が利用できる。このため、パワーコンディショナ２２は蓄電池２１の放電を開始し、蓄電池２１に蓄えられた電力を負荷に供給する。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、パワーコンディショナ２２から蓄電池２１が放電を開始したことの情報を取得すると（Ｓ１０２でＹｅｓ）、切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを許可する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を直流電力が供給されるように切り替える（Ｓ１０３）。以後蓄電池２１に蓄えられていた電力が直流のままエアコン室外機１１に供給される。
このまま時間が経過し９時になると、日射量が増加するにつれ太陽電池２０による発電が増加し、また、朝の準備に伴う家電製品の使用が一段落して消費電力が低下する。そして、系統電力網２５から購入する電力が減少し、余剰電力が生じることにより、逆潮流が生じる状況になる。
センサー２６で逆潮流を検知したパワーコンディショナ２２は直ちに蓄電池２１の放電を停止することにより、押し上げ発電とならないようにする。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、蓄電池２１が充電状態であるか放電状態であるかの情報を取得しており、パワーコンディショナ２２から蓄電池２１が放電を停止したことの情報を取得すると（Ｓ１０２でＮｏ）、切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを禁止する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように切り替える（Ｓ１０４）。以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。
このまま時間が経過し１６時になると、日射量が減少するにつれ太陽電池２０による発電が減少し、また、夕方の準備に伴う家電製品の使用が増えて消費電力が増加する。そして逆潮流する電力が減少し、系統からの電力購入が開始される状態となる。パワーコンディショナ２２は売電状態から買電状態に変化したことを検知すると蓄電池２１の放電を開始する。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、パワーコンディショナ２２から蓄電池２１が放電を開始したことの情報を取得すると（Ｓ１０２でＹｅｓ）、切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを許可する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を直流電力が供給されるように切り替える（Ｓ１０３）。以後蓄電池に蓄えられていた電力が直流のままエアコン室外機１１に供給される。
このように、ＨＥＭＳコントローラ３０は、蓄電池２１が放電を行っている場合に限り直流による給電を許可するようになっているため、パワーコンディショナ２２が押し上げ発電とならないようにきっちりと蓄電池２１の制御を行っているシステムであれば、蓄電池２１が放電状態であるかどうかに基づいて制御することにより、ＨＥＭＳコントローラ３０は簡易な制御で確実に押し上げ発電とならないような制御を行うことが可能となる。
このまま時間が経過し２３時になると、第１時間帯になるため蓄電池２１に蓄えられた電力の電力単価と系統電力網２５からの購入電力の電力単価とが等しくなる。翌日の第２時間帯や第３時間帯に使用する電力を蓄電池２１に蓄える必要があるため、パワーコンディショナ２２は蓄電池２１の放電を停止する。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、パワーコンディショナ２２から蓄電池２１が放電を停止したことの情報を取得すると（Ｓ１０２でＮｏ）、切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを禁止する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように切り替える（Ｓ１０４）。以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。
このような制御が翌日も繰り返される。
以上説明したような制御を行うことにより、蓄電池２１の直流電力と交流電力である系統電力網２５の電力とを切り替えて利用することが可能なエアコンを、電気料金制度や余剰電力買い取り制度に適するように使用することができる。
さらに蓄電池２１の直流電力を直流電力のまま機器で用いることにより、直流電力と交流電力との変換回数を減らすことができ、蓄電池２１に蓄えた電力をより有効に利用することが可能となる。
なお、本実施形態ではＨＥＭＳコントローラ３０がパワーコンディショナ２２から必要な情報を取得する構成としているが、蓄電池２１の充放電に関する状態が変化する度に、パワーコンディショナ２２からＨＥＭＳコントローラ３０に状態が通知される構成としてもよい。
また、パワーコンディショナ２２と電力モニタ２３とが常時通信を行っている場合、パワーコンディショナ２２から取得している上述の情報を、電力モニタ２３から取得するようにしてもよい。
本実施形態ではＨＥＭＳコントローラ３０が上述の制御の中心を担うように説明を行ったが、ＨＥＭＳコントローラ３０に代えてサーバ３３が中心となって制御してもよいことは言うまでもない。
＜第２実施形態＞
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同一である。そして、第１実施形態で説明した料金体系を採用し、かつ「押し上げ発電なし」を選択した家庭での機器制御システムの制御方法について図１、図２および図５を用いて説明する。図５は本実施形態の動作を示すフロー図である。
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
第１実施形態では、パワーコンディショナ２２、もしくはその制御指示を行う電力モニタ２３は、料金制度に関する時間帯の情報を把握しており、時間帯に応じた蓄電池２１の充放電制御を行っていた。
一方、本実施形態のパワーコンディショナ２２もしくは電力モニタ２３はそのような情報を把握しておらず、単に蓄電池２１の充電と放電との制御を行う機能を有している。
このため、本実施形態では、ＨＥＭＳコントローラ３０が、料金制度に関する時間帯の情報を把握しており、時間帯に応じた蓄電池２１の充放電制御をパワーコンディショナ２２に指示する構成となっている。
ただし太陽電池２０の発電がある場合には、ＨＥＭＳコントローラ３０により蓄電池２１の放電が指示された状況であってあっても、パワーコンディショナ２２がセンサー２６で逆潮流を検知すると蓄電池２１の放電を直ちに停止する構成となっている。このため、ＨＥＭＳコントローラ３０が放電を指示していたとしても押し上げ発電にならないように制御される。
朝７時の時点で、蓄電池２１は上述の第１時間帯の間に充電を行い満充電になっている。また蓄電池２１は本実施形態で必要な電力を供給する十分な容量を有しているとする。７時になると第１時間帯は終了し、第２時間帯になるため、電気料金の単価が上がる。このためエアコンの動作に用いる電力を系統電力網２５から得るよりも蓄電池２１に蓄えた電力を用いる方が電力単価の安い電力が利用できる。このため、ＨＥＭＳコントローラ３０の指示により、パワーコンディショナ２２は蓄電池２１の放電を開始し、蓄電池２１に蓄えられた電力を負荷に供給する。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、第１時間帯が終了したこと判断し（Ｓ２０２でＹｅｓ）、続いて蓄電池２１の放電状態についての情報を取得する。取得した情報に基づき蓄電池２１が放電状態であれば（Ｓ２０３でＹｅｓ）、切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを許可する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を直流電力が供給されるように切り替える（Ｓ２０４）。以後蓄電池２１に蓄えられていた電力が直流のままエアコン室外機１１に供給される。
このまま時間が経過し９時になると、日射量が増加するにつれ太陽電池２０による発電が増加し、また、朝の準備に伴う家電製品の使用が一段落して消費電力が低下する。そして、系統から購入する電力が減少し、余剰電力が生じることにより、逆潮流が生じる状況になる。
センサー２６で逆潮流を検知したパワーコンディショナ２２は直ちに蓄電池２１の放電を停止することにより、押し上げ発電とならないようにする。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、蓄電池２１が充電状態であるか放電状態であるかの情報を取得しており、パワーコンディショナ２２から蓄電池２１が放電を停止したことの情報を取得すると（Ｓ２０３でＮｏ）、切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを禁止する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように切り替える（Ｓ２０５）。以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。
このまま時間が経過し１６時になると、日射量が減少するにつれ太陽電池２０による発電が減少し、また、夕方の準備に伴う家電製品の使用が増えて消費電力が増加する。そして逆潮流する電力が減少し、系統からの電力購入が開始される状態となる。パワーコンディショナ２２は売電状態から買電状態に変化したことを検知すると蓄電池２１の放電を開始する。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、パワーコンディショナ２２から蓄電池２１が放電を開始したことの情報を取得すると（Ｓ２０３でＹｅｓ）、切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを許可する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を直流電力が供給されるように切り替える（Ｓ２０４）。以後蓄電池に蓄えられていた電力が直流のままエアコン室外機１１に供給される。
このように、ＨＥＭＳコントローラ３０は、蓄電池２１が放電を行っている場合に限り直流による給電を許可するようになっている。パワーコンディショナ２２が押し上げ発電とならないようにきっちりと蓄電池２１の制御を行っているこのようなシステムであれば、蓄電池２１が放電状態であるかどうかに基づいて制御することにより、ＨＥＭＳコントローラ３０は簡易な制御で確実に押し上げ発電とならないような制御を行うことが可能となる。
このまま時間が経過し２３時になると、第１時間帯になるため蓄電池２１に蓄えられた電力の電力単価と系統電力網２５からの購入電力の電力単価とが等しくなる。翌日の第２時間帯や第３時間帯に使用する電力を蓄電池２１に蓄える必要があるため、パワーコンディショナ２２は蓄電池２１の放電を停止する。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、第１時間帯になったことを検知し、切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを禁止する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように切り替える（Ｓ２０５）。以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。このような制御が翌日も繰り返される。
以上説明したような制御を行うことにより、蓄電池２１の直流電力と交流電力である系統電力網２５の電力とを切り替えて利用することが可能なエアコンを、電気料金制度や余剰電力買い取り制度に適するように使用することができる。
さらに蓄電池２１の直流電力を直流電力のまま機器で用いることにより、直流電力と交流電力との変換回数を減らすことができ、蓄電池２１に蓄えた電力をより有効に利用することが可能となる。
また、パワーコンディショナ２２もしくは電力モニタが時間帯による電気料金の違いを考慮した蓄電池２１の充放電機能を有していない場合であっても、そのような機能を有するＨＥＭＳコントローラと合わせ制御することにより、押し上げ発電とならないような制御をしつつ、これを反映した制御をすることが可能となる。
＜第３実施形態＞
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同一である。そして、第１実施形態で説明した料金体系を採用し、かつ「押し上げ発電なし」を選択した家庭での機器制御システムの制御方法について説明する。
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
第１実施形態との構成の差異は、ＨＥＭＳコントローラ３０が蓄電池２１の残容量の情報も取得することである。蓄電池２１は自身の残容量について把握しており、ＨＥＭＳコントローラ３０は電力モニタ２３を介して蓄電池２１の残量の情報を取得する。
さらに、本実施形態では、非停電時には蓄電池２１の蓄電容量の内の一定割合を放電しないようにしており、この割合を設定残量と呼ぶ。これは、万が一系統電力網２５が停電した場合、家庭内の機器を最低限動作させることができるような電力を確保しておくことを目的としたものである。この設定残量の値は、ユーザが任意に設定できるようになっており、０％に設定してもよく、１００％に設定してもよい。ただし、０％に設定してしまうと、停電時に蓄電池２１が空になっている可能性がある。逆に１００％に設定してしまうと非停電時に本実施形態で説明するエアコン室外機１１等の負荷で蓄えた電力を用いることができなくなってしまう。
以下、ある夏の晴れの日をモデルケースとして以下に図１と図２と図６を用いて説明を行う。なお、図６は本実施形態の動作を示すフロー図である。また、このモデルケースでは、エアコンの電源は常時ＯＮになっているとする。朝７時の時点で、蓄電池は上述の第１時間帯の間に充電を行い満充電になっている。そして２０時を過ぎたころに蓄電池の残量が上述の設定残量に達することとする。
ＨＥＭＳコントローラ３０は蓄電池２１の残量の情報を定期的に取得しており、７時から２０時までは蓄電池２１の残量量は、設定残量以上（Ｓ３０２でＹｅｓ）であるため、第１実施形態と同様に、蓄電池２１が放電状態であればエアコン室外機１１は蓄電池２１の直流電力で動作し、蓄電池２１が放電を行っていない状態であればエアコン室外機１１は系統電力網２５からの交流電力で動作する。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、２０時を過ぎたころに取得した情報により、蓄電池２１の残量が設定残量まで減少したことを検知する（Ｓ３０２でＮＯ）と、切替制御部１０５に直流電力に由来する電力を用いて動作することを禁止する信号を送信する。これを受信した切替制御部１０５は蓄電池２１の直流電力を用いて動作することを禁止する信号を切替制御部１０５に送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように切り替える（Ｓ３０５）。以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。
このまま時間が経過し２３時になると、第１時間帯になるため蓄電池２１に蓄えられた電力の電力単価と系統電力網２５からの購入電力の電力単価とが等しくなる。翌日の第２時間帯や第３時間帯に使用する電力を蓄電池２１に蓄える必要があるため、パワーコンディショナ２２は、切替制御部１０５に蓄電池２１の直流電力を用いて動作することを禁止する信号を切替制御部１０５に送信する。なお、本実施形態では既に系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給されているため、切り替えが発生しない場合には、新たに禁止する信号を送信しない仕様としてもよい。
このような制御を行うことにより、蓄電池２１に蓄えられた電力を使いきることなく、系統電力網２５の電力を利用して機器の動作を継続することが可能となる。
＜第４実施形態＞
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同一である。第１実施形態で説明した料金体系を採用し、かつ「押し上げ発電なし」を選択した家庭での機器制御システムの制御方法について図１、図２および図７を用いて説明する。図７は本実施形態の動作を示すフロー図である。
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
第１実施形態との構成の差異は、ＨＥＭＳコントローラ３０が、日の出と日の入り情報を取得し、日射が期待できる時間において、エアコン室外機１１の直流電力による動作を禁止する点である。すなわち、エアコン室外機１１は、日射が期待できない時間であって、かつ、蓄電池２１が放電状態である場合に直流電力により動作を行う。
蓄電池２１の放電状態が終了したことを示す情報をＨＥＭＳコントローラ３０が取得し、これに基づき切替制御部１０５に直流での電力供給を禁止する信号を送信するまでに時間がかかってしまうシステムや状況では、上記第１実施形態の制御だけでは押し上げ発電となってしまう可能性がある。
しかし、本実施形態のような構成とすることにより、そもそも日射があり太陽電池２０による発電が期待できる時間において、エアコン室外機１１の直流電力による動作を禁止するため、より確実に押し上げ発電を行わないような制御が可能となる。
具体的には、ＨＥＭＳコントローラ３０は、サーバ３３から日の出と日の入り時間に関する情報を取得し、日射が期待できる時間（Ｓ４０２でＹｅｓ）において、エアコン室外機１１の直流電力による動作を禁止する（Ｓ４０５）。すなわち、ＨＥＭＳコントローラ３０は、太陽電池２０による発電が期待できない時間（Ｓ４０２でＮｏ）であって、かつ、蓄電池２１が放電状態（Ｓ４０３でＹｅｓ）である場合に、直流を給電することを許可する信号を切替制御部１０５に送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を直流電力が供給されるように切り替える（Ｓ４０４）。
なお、日の出日の入り時間の情報を取得することに代えて、日射が期待される時間とカレンダーとの関係を示す情報を取得または保持し、日射が期待される時間においてエアコン室外機１１の直流電力による動作を禁止するようにしてもよい。
また、日の出と日の入り時間に関する情報と当日の天気情報とを関連して取得し、上記制御に用いるようにしてもよい。その場合、例えば、雨天で太陽電池２０の発電電力が少なく売電状態になることが明らかに見込めない場合、日の出から日の入りの時間であってもエアコン室外機１１の直流給電による動作を許可するようにしてもよい。
なお、本実施形態は時間（時刻）情報に基づいて制御を行っているため、本実施形態の機器制御システムにおける時間が正確に保持されている必要がある。例えば、ＨＥＭＳコントローラ３０の時計が正確な時刻よりも１時間早まっており、ＨＥＭＳコントローラ３０が自身の時計に基づき日の入りの時間と判断してエアコン室外機１１の直流給電による動作を許可する場合を考える。このとき、実際の日の入り時間は１時間後であるため、まだ日射があり、太陽電池２０には発電があるため、発電量と負荷とのバランスによっては押し上げ発電になってしまうことが起こりうる。このような状況にならないように、ネットワークタイムプロトコル（Ｎｅｔｗｏｒｋ Ｔｉｍe Ｐｒｏｔｏｃｏｌ：以下ＮＴＰ）サーバから正確な時間を取得するようにし、ＮＴＰサーバから正確な時間が取得できない場合にはエアコン室外機１１の直流給電による動作を許可しないようにする。さらに、機器制御システムの時計の変更はＮＴＰによるのみとし、ユーザによる変更は受け付けないようにしてもよい。
＜第５実施形態＞
本実施形態は、基本的な構成は第１実施形態と同一である。第１実施形態で説明した料金体系を採用し、かつ「押し上げ発電なし」を選択した家庭での機器制御システムの制御方法について図１、図２および図８を用いて説明する。なお、図８は本実施形態の動作を示すフロー図である。
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
第１実施形態との構成の差異は、ＨＥＭＳコントローラ３０が、太陽電池２０の発電状態についての情報をパワーコンディショナ２２から取得し、太陽電池２０で発電がある場合に、エアコン室外機１１の直流電力による動作を禁止する点である。これにより上記第１の実施形態〜第４の実施形態と比較して、より確実に押し上げ発電を行わないような制御が可能となる。
ＨＥＭＳコントローラ３０は、パワーコンディショナ２２から太陽電池２０の発電に関する情報を取得し、発電がある（Ｓ５０２でＹｅｓ）場合は、エアコン室外機１１の直流電力による動作を禁止する（Ｓ５０５）。すなわち、ＨＥＭＳコントローラ３０は、太陽電池２０による発電がない（Ｓ５０２でＮｏ）場合であって、かつ、蓄電池２１が放電状態（Ｓ５０３でＹｅｓ）である場合に、直流を給電することを許可する信号を切替制御部１０５に送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を直流電力が供給されるように切り替える（Ｓ５０４）。
ここで、太陽電池２０の発電状態についての情報として、例えば、パワーコンディショナ２２の入力電力や入力電圧（太陽電池２０の出力電力や出力電圧）もしくは出力電力に関する情報があげられる。
なお、明け方であれば、暗い状態から太陽電池２０の出力が得られる程度まで急激に日射が強くなることがあり得る。このため、太陽電池２０の出力が得られる程度の日射に達する十分前の日射からエアコン室外機１１の直流電力による動作を禁止するようにし、より確実に押し上げ発電を防止するようにしてもよい。これを実現するため、太陽電池２０の発電状態についての情報のみならず、第４実施形態で示すように取得した日の出の時間に基づいて制御してもよいことは言うまでもない。
一方、夕方であれは、日射量が再び強くなる可能性は低いため、太陽電池２０の出力が得られる程度の日射よりも弱い日射量で安定した場合には、これ以降の時間において太陽電池２０の発電により押し上げ発電の状態になることはないと判断し、エアコン室外機１１の直流電力による動作を許可するようにしてもよい。
このような構成とすれば、太陽光発電による売電状態中に蓄電池２１からエアコン室外機１１に電力が供給されて、押し上げ発電となることはない。
なお、家庭内での消費電力が少なくとも一定以上となることが確実に見込まれるのであれば、太陽電池２０の発電がこの一定の消費電力以上となる場合に、直流電力の供給を禁止するようにしてもよい。
また、実際の太陽電池２０の発電量を監視して制御に利用するため、例えば雨天により日中に太陽電池２０での発電がなくまたは著しく少なく、発電の変動や消費電力の変動があっても買電状態が維持されることが見込まれる場合に、エアコン室外機１１の直流給電による動作を許可するようにしてもよい。パワーコンディショナ２２は発電電力を監視する機能をそもそも有しており、新たな設備等を導入することなく制御方法を適切に定めることにより、これを実現することができる。
また、上述した第１〜第５実施形態において、切替制御部１０５は、蓄電池２１が放電状態か否かを判断することに代えて、または、蓄電池２１が放電状態か否かを判断することに加えて、系統電力網２５に対して買電状態か売電状態かを判断し、切替部１０３の切り替えを行ってもよい。この構成においても、蓄電池２１に蓄えられた直流電力と、交流電力との利用が可能な機器を効率よく用いることできる。
＜第６実施形態＞
本実施形態は、ＨＥＭＳコントローラ３０を備えていない点が第１実施形態と異なっている。第１実施形態で説明した料金体系を採用し、かつ「押し上げ発電なし」を選択した家庭での機器制御システムの制御方法について図１、図２、図９および図１０を用いて説明する。
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
（システム構成）
図９は、第６実施形態の機器制御システムの概略構成図である。
図９に示す機器制御システムでは、エアコン室内機１０、エアコン室外機１１やテレビ等の家電機器と、蓄電池２１に接続されるパワーコンディショナ２２と、パワーコンディショナ２２から情報を取得して表示することができる電力モニタ２３と、ルータ３１とを備える。
本実施形態では、サーバ３３は、電力モニタ２３から送信されてきた電力や積算電力量の電力に関する情報を受信し、これを記憶する機能を有する。
また、本実施形態では、切替制御部１０５は、図９に示すエアコン室外機１１の内部に設けられており、パワーコンディショナ２２からの制御信号を有線による通信により受信し、この制御信号に基づき切替制御の信号をエアコン室外機１１に設けられた切替部１０３に送信する構成とする。
（システムの制御についての説明）
第１実施形態で説明した料金体系を採用し、かつ「押し上げ発電なし」を選択した家庭での機器制御システムにおける制御方法について説明する。
ある夏の晴れの日をモデルケースとして以下に図２と図９および図１０を用いて説明を行う。また、このモデルケースでは、エアコンの電源は常時ＯＮになっているとする。ここで、図１０は本実施の形態の機器制御システムの動作を示すフローチャートである。
また第１時間帯においてエアコン室外機１１は交流により動作しているものとする（Ｓ６０１）。
朝７時の時点で、蓄電池２１は上述の第１時間帯の間に充電を行い満充電になっている。また蓄電池２１は本実施形態で必要な電力を供給する十分な容量を有しているとする。７時になると第１時間帯は終了し、第２時間帯になるため、電気料金の単価が上がる。このためエアコンの動作に用いる電力を系統電力網２５から得るよりも蓄電池２１に蓄えた電力を用いる方が電力単価の安い電力が利用できる。よって、電力モニタ２３は、第１時間帯から第２時間帯になると（Ｓ６０２）、切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを許可する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を直流電力が供給されるように切り替える（Ｓ６０４）。以後蓄電池２１に蓄えられていた電力が直流のままエアコン室外機１１に供給される。
なお、電力モニタ２３は、切り換え前に系統電力網２５から買電状態であるか否かを確認し、買電状態であることを確認（Ｓ６０３）してから上記切り替えを許可する。
このまま時間が経過し９時になると、日射量が増加するにつれ太陽電池２０による発電が増加し、また、朝の準備に伴う家電製品の使用が一段落して消費電力が低下する。そして、系統から購入する電力が減少し、余剰電力が生じることにより、逆潮流が開始される状態となる。パワーコンディショナ２２は、逆潮流が開始、すなわち買電状態から売電状態に変化したことを検知する（Ｓ６０６）と、このことを直ちに切替制御部１０５に送信する。
この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように直ちに切り替える（Ｓ６０７）。
以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。このような制御を行う理由は先に説明した押し上げ発電にならないようにするためである。特にパワーコンディショナ２２からの信号に基づき交流電力が供給されるように切り替えるため、応答時間が短くすることができ、確実に逆潮流を防止することができる。
なお、押し上げ発電にならないように、買電状態から売電状態に切り替わる直前ではなく、買電電力が予め定められた大きさ以下になった場合に切り替えるようにしてもよい。
このまま時間が経過し１６時になると、日射量が減少するにつれ太陽電池２０による発電が減少し、また、夕方の準備に伴う家電製品の使用が増えて消費電力が増加する。そして逆潮流する電力が減少し、系統からの電力購入が開始される状態となる。パワーコンディショナ２２は売電状態から買電状態に変化したことを検知すると（Ｓ６０９）、切替制御部１０５に直流電力を用いて制御することを許可する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を直流電力が供給されるように切り替える（Ｓ６１０）。以後蓄電池２１に蓄えられていた電力が直流のままエアコン室外機１１に供給される。なお、押し上げ発電にならないように、売電状態から買電状態に切り替わった直後ではなく、買電電力が予め定められた大きさ以上になった場合や、売電状態から買電状態に切り替わったのち一定時間以上経過した後に切替部１０３を切り替えるようにしてもよい。
なお、この買電電力の予め定められた大きさとして、エアコン室外機１１の交流電力での最大消費電力としてもよい。
このようにすれば、エアコン室外機１１の交流電力の消費が買電されないようになっても、そのことによる買電状態と売電状態の切り替わりが生じることはない。
また、本実施形態のシステムにおいて、直流電力での消費電力に交流電力での消費電力よりも低い上限が設けられ、この消費電力以下となった場合に交流電力を直流電力に切り替えるような仕様の場合を想定する。このような場合、買電電力の予め定められた大きさとして、エアコン室外機１１の交流電力が直流電力に切り替えることができる最大の消費電力、すなわちエアコン室外機１１の直流電力での最大消費電力としてもよい。
このようにすれば、エアコン室外機１１の交流電力の消費が買電されないようになっても、そのことによる買電状態と売電状態の切り替わりが生じることはない。
この予め定められた大きさ以上になった後、一定時間以上経過した後に切替部１０３を切り替えるようにしてもよいことは言うまでもない。
このまま時間が経過し２３時になると、第１時間帯になる（Ｓ６０５、Ｓ６０８）ため蓄電池２１に蓄えられた電力の電力単価と系統電力網２５からの購入電力の電力単価が等しくなる。翌日の第２時間帯や第３時間帯に使用する電力を蓄電池２１に蓄える必要があるため、電力モニタ２３は、蓄電池２１の直流電力を用いて動作することを禁止する信号を切替制御部１０５に送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように切り替える（Ｓ６１１）。以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。
このような制御が翌日も繰り返される。
なお、図１０に示すようにステップ６０５（Ｓ６０５）からステップ６１１（Ｓ６１１）を構成することにより、第２時間帯以降の第１値時間帯になるまでの時間に、太陽電池２０による発電量の変動や家庭内負荷の消費電力の変動により買電状態と売電状態が変化しても、それに応じてエアコン室外機１１に供給する電力を直流供給と交流供給とに切り換えることができる。
以上説明したような制御を行うことにより、蓄電池２１の直流電力と交流電力である系統電力網２５の電力とを切り替えて利用することが可能なエアコンを、電気料金制度や余剰電力買い取り制度に適するように使用することができる。
さらに蓄電池２１の直流電力を直流電力のまま機器で用いることにより、直流電力と交流電力との変換回数を減らすことができ、蓄電池２１に蓄えた電力をより有効に利用することが可能となる。
さらに、本実施形態では買電状態であるか売電状態であるかの判定をパワーコンディショナ２２が備える機能を用いて行ったが、別の測定装置を用いてもよいことは言うまでもなく、判定結果を別の測定装置から切替制御部１０５が直接取得する構成としてもよい。いずれにしろ、受電点における逆潮流を検知し、直ちにエアコン室外機１１に供給する電力を直流供給と交流供給とに切り換えることができるようにすればよい。
なお、本実施形態では電力モニタ２３が上述の制御の中心を担うように説明を行ったが、逆潮流の検出以外の制御についてサーバ３３が中心となって制御するように構成してもよい。
また、本発明の態様３に係る機器制御装置では、上記態様１において、前記直流電源は太陽光発電装置に接続されており、前記コントローラは、前記直流電源が放電状態か否かを判断することに代えて、または、前記直流電源が放電状態か否かを判断することに加えて、前記電力系統網に対して買電状態か売電状態かを判断し、前記切替回路の切り替えを行ってもよい。
上記の構成によれば、電力系統網に対して買電状態か売電状態かの判断し、切替回路の切り替えを行うため、押し上げ発電となることをより確実に抑制することができる。
＜第７実施形態＞
本実施形態は、基本的な構成は第６実施形態と同一である。そして、第６実施形態で説明した料金体系を採用し、かつ「押し上げ発電なし」を選択した家庭での機器制御システムの制御方法について説明する。
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
第６実施形態との構成の差異は、電力モニタ２３は売電状態か買電状態かという状態の把握に加え、蓄電池２１の残容量の情報も制御に利用することである。蓄電池２１は自身の残容量について情報を有しており、電力モニタ２３は蓄電池２１の残量の情報を取得する。
さらに、本実施形態では、非停電時には蓄電池２１の蓄電容量の内の一定割合を放電しないようにしており、この割合を設定残量と呼ぶ。これは、万が一系統電力網２５が停電した場合、家庭内の機器を最低限動作させることができるような電力を確保しておくことを目的としたものである。この設定残量の値は、ユーザが任意に設定できるようになっており、０％に設定してもよく、１００％に設定してもよい。ただし、０％に設定してしまうと、停電時に蓄電池２１が空になっている可能性がある。逆に１００％に設定してしまうと非停電時に本実施形態で説明するエアコン室外機１１等で蓄えた電力を用いることができなくなってしまう。
以下、ある夏の晴れの日をモデルケースとして以下に図２と図９と図１１を用いて説明を行う。また、このモデルケースでは、エアコンの電源は常時ＯＮになっているとする。朝７時の時点で、蓄電池２１は上述の第１時間帯の間に充電を行い満充電になっている。そして２０時を過ぎたころに蓄電池２１の残量が上述の設定残量に達することとする。
２０時までの動作は第６実施形態と同様であるため説明を省略する。この時点でエアコン室外機１１は蓄電池２１の直流電力で動作している。
電力モニタ２３は蓄電池２１の残量の情報を定期的に取得しており（Ｓ７０５、Ｓ７０９）、２０時を過ぎたころに取得した情報により、蓄電池２１の残量が設定残量に達したことを検知する。このことを検知した電力モニタ２３は、切替制御部１０５に直流電力に由来する電力を用いて動作することを禁止する信号を送信する。これを受信した切替制御部１０５は蓄電池２１の直流電力を用いて動作することを禁止する信号を切替制御部１０５に送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように切り替える（Ｓ７１３）。以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。
このまま時間が経過し２３時になると、第１時間帯になるため蓄電池２１に蓄えられた電力の電力単価と系統電力網２５からの購入電力の電力単価が等しくなる。翌日の第２時間帯や第３時間帯に使用する電力を蓄電池２１に蓄える必要があるため、電力モニタ２３は、切替制御部１０５に蓄電池２１の直流電力を用いて動作することを禁止する信号を切替制御部１０５に送信する。なお、本実施形態では既に系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給されているため、切替が発生しない場合には、新たに禁止する信号を送信しない仕様としてもよい。
このような制御を行うことにより、蓄電池２１に蓄えられた電力を使いきることなく、系統電力網２５の電力を利用して機器の動作を継続することが可能となる。
＜第８実施形態＞
本実施形態は、基本的な構成は第６実施形態と同一である。第６実施形態との構成の差異点は、電力モニタ２３が天気予報の情報を取得し、その情報を制御に用いる点である。
なお、説明の便宜上、前記実施形態にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を省略する。
以下、図１２を用いて説明を行う。電力モニタ２３はルータ３１を介してサーバ３３にアクセスし本日の天気予報の情報を既に取得している（Ｓ８０２）とする。
朝７時の時点で、蓄電池２１は上述の第１時間帯の間に充電を行い満充電になっている。しかしながら、第２時間帯と第３時間帯とを通して電気機器の消費電力をすべて賄うことができる程度には蓄電容量がないとする。
天気の予報が晴れである場合、本実施形態は第６実施形態と同様になるため、天気の予報が雨である場合（Ｓ８０３でＮｏ）について以下説明を行う。
７時になると第１時間帯は終了し、第２時間帯になる（Ｓ８２０）ため、電気料金の単価が上がる。このためエアコンの動作に用いる電力を系統電力網２５から得るよりも蓄電池２１に蓄えた電力を用いる方が電力単価の安い電力が利用できる。
しかし、本日の天気は雨であるという予報を取得している電力モニタ２３は切替制御部１０５に対して、蓄電池２１の直流電力を用いて制御することを禁止する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように切り替える（Ｓ８２１）。以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。なお、第１時間帯においても系統電力網２５からの電力供給が行われているため、供給源となる電力に変更がないと判断し、制御信号を送信しない仕様としてもよい。
これは、本日の天気予報が当たり天気が雨であった場合、日中の太陽光発電による発電が期待できない。仮に７時から始まる第２時間帯に蓄電池２１の電力の利用を開始し、第３時間帯の最中に利用できる蓄電池２１の電力がなくなった場合、第３時間帯に系統電力網２５から電力を購入する必要が生じる。第３時間帯に電力を購入するよりは第２時間帯に電力を購入した方が電力単価の安い電力を使用することができるためである。
このまま時間が経過し１０時になると（Ｓ８２２）、電力モニタ２３は切替制御部１０５に対して、直流電力を用いて制御することを許可する信号を送信する。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を直流電力が供給されるように切り替える（Ｓ８２４）。以後蓄電池２１に蓄えられていた電力が直流のままエアコン室外機１１に供給される。
なお、切り替える前に実際に買電状態になっていることを確認（Ｓ８２３）してから切り替えを行う。
また、予報では雨であったが、実際には天気が変わり日射があり太陽電池２０による発電が生じている場合があるため、第６実施形態のように買電状態と売電状態に応じて直流給電と交流給電を切り替えるように構成してもよく、第７実施形態のように蓄電池２１の残量の情報を確認するようにしてもよい（Ｓ８２５〜Ｓ８３２）。
このまま時間が経過し２３時になると、第１時間帯になるため蓄電池２１に蓄えられた電力の電力単価と系統電力網２５からの購入電力の電力単価が等しくなる。翌日の第２時間帯や第３時間帯に使用する電力を蓄電池２１に蓄える必要があるため、電力モニタ２３は、切替制御部１０５に蓄電池２１の直流電力を用いて制御することを禁止する信号を送信する（Ｓ８２６、Ｓ８３０）。この信号を受信した切替制御部１０５は、切替部１０３を交流電力が供給されるように切り替える（Ｓ８３３）。以後系統電力網２５からの交流電力がエアコン室外機１１に供給される。
なお、本実施形態では電力モニタ２３が天気予報の情報を取得する構成としたが、電力モニタに限らず、ＨＥＭＳ（ＨｏｍｅＥｎｅｒｇｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔＳｙＳｔｅｍ）コントローラ（図示しない）のように、設置された家屋のエネルギー監視を行うような他の装置により情報を取得し、これを用いるようにしてもよい。
今回開示された実施形態は例示であって、上記内容のみに制限されるものではなく、適宜組み合わせてもよく、変更してもよい。
また、本実施形態では直流電源として蓄電池２１を用いて説明を行ったが、燃料電池等の他の直流電源を用いてもよい。
さらに、本実施形態では蓄電池２１の直流電力と交流電力である系統電力網の電力とを切り替えて利用する機器の一例としてエアコン室外機を用いて説明を行ったが、冷蔵庫等の他の機器であってもよい。
また、上述した第６〜第８実施形態において、切替制御部１０５は、系統電力網２５に対して買電状態か売電状態かを判断することに代えて、系統電力網２５に対して買電状態か売電状態かを判断することに加えて、蓄電池２１が放電状態か否かを判断し、切替部１０３の切り替えを行ってもよい。この構成においても、蓄電池２１に蓄えられた直流電力と、交流電力との利用が可能な機器を効率よく用いることできる。
〔まとめ〕
本発明の態様１に係る機器制御装置は、直流電源（蓄電池２１）から供給される直流電力および電力系統網（系統電力網２５）を含む交流電源から供給される交流電力を利用して動作する電気機器の内部または外部に設けられ、前記電気機器に供給する電力を前記直流電力または前記交流電力のいずれかに切り替える切替回路（切替部１０３）と、前記直流電源が放電状態か否かを判断し、前記切替回路の切り替えを行うコントローラ（切替制御部１０５）と、を備えている。
上記の構成によれば、機器制御装置は、直流電源の放電状態に基づき電気機器に供給する電力を直流電力または交流電力のいずれかに切り替えるため、蓄電池に蓄えられた直流電力と、交流電力との利用が可能な機器を効率よく用いることできる機器制御装置を実現することができる。
また、本発明の態様２に係る機器制御装置では、上記態様１において、前記コントローラは、前記直流電源が放電状態の場合に、前記電気機器に前記直流電力を供給するように前記切替回路を制御してもよい。
上記の構成によれば、直流電源が放電状態の場合に電気機器に直流電力を供給するように切替回路を制御するため、押し上げ発電となることを抑制することができる。
本発明の態様３に係る機器制御装置では、上記態様１において、前記直流電源は太陽光発電装置に接続されており、前記コントローラは、前記直流電源が放電状態か否かを判断することに代えて、または、前記直流電源が放電状態か否かを判断することに加えて、前記電力系統網に対して買電状態か売電状態かを判断し、前記切替回路の切り替えを行ってもよい。
上記の構成によれば、機器制御装置は、電力系統網に対して買電状態か売電状態かの判断に基づき電気機器に供給する電力を直流電力または交流電力のいずれかに切り替えるため、蓄電池に蓄えられた直流電力と、交流電力との利用が可能な機器を効率よく用いることできる。
本発明の態様４に係る機器制御装置では、上記態様３において、前記コントローラは、前記電力系統網からの買電電力が予め定められた大きさ以下になった場合に、前記電気機器に前記交流電力を供給するように前記切替回路を制御してもよい。
上記の構成によれば、電力系統網からの買電電力が予め定められた大きさ以下になった場合に電気機器に交流電力を供給するように切替回路を制御するため、押し上げ発電となることをさらの確実に抑制することができる。
本発明の態様５に係る機器制御装置では、上記態様１〜４において、前記コントローラは、時刻に基づき、前記切替回路を制御してもよい。
上記の構成によれば、例えば、発電量の多い時間帯または電力系統網から買電する電力単価が異なる時間帯等に応じて、切替回路を制御することができる。
本発明の態様６に係る機器制御装置では、上記態様５において、前記コントローラは、前記電力系統網から買電する電力単価が異なる時間帯に応じて、前記切替回路を制御してもよい。
上記の構成によれば、例えば、電力単価の低い時間帯に直流電源に電力を蓄え、電力単価の高い時間帯に直流電源に蓄えた電力を消費する等の制御が可能となり、ユーザが経済的なメリットを享受することができる。
本発明の態様７に係る機器制御装置では、上記態様１〜４において、前記コントローラは、前記直流電源としての蓄電池の残量に基づき、前記切替回路を制御してもよい。
上記の構成によれば、蓄電池に蓄えられた電力を使いきることなく、交流電源の電力を利用して電気機器の動作させることができる。
本発明の態様８に係る機器制御装置では、上記態様１〜４において、前記コントローラは、天気予報情報に基づき、前記切替回路を制御してもよい。
上記の構成によれば、天気予報に基づいて直流電源の電力の使用を調整することができるため、直流電源の蓄電容量を適切に制御することができる。
本発明の態様９に係る機器制御システムは、上記態様１〜８の機器制御装置と、太陽光発電装置と、前記太陽光発電装置に接続された直流電源と、前記直流電源から供給される直流電力および電力系統網を含む交流電源から供給される交流電力を利用して動作する電気機器と、を備えている。
上記の構成によれば、蓄電池に蓄えられた直流電力と、交流電力との利用が可能な機器を効率よく用いることできる機器制御システムを実現することができる。
本発明の態様１０に係る機器制御方法は、直流電源から供給される直流電力および電力系統網を含む交流電源から供給される交流電力を利用して動作する電気機器の内部または外部に設けられた切替回路を用いて、前記電気機器に供給する電力を、前記直流電力または前記交流電力のいずれかに切り替える場合に前記直流電源が放電状態か否かを判断し、前記切替回路の切り替えを行う。
上記の方法によれば、蓄電池に蓄えられた直流電力と、交流電力との利用が可能な機器を効率よく用いることできる機器制御方法を実現することができる。
〔補足〕
なお、本発明は下記のように表現することができる。本発明に係る機器制御システムは、直流電源と、直流で接続された前記直流電源の電力と電力系統網の電力とを受け付けて動作する家電機器と、前記家電機器の内部または外部に設けられ、前記家電機器を動作させる電力を直流電源の電力または交流電力網の電力のいずれかに切り替える切替部と、前記切替部の切り替えを前記直流電源が放電状態か否かに基づき制御する制御部とを備える。
また、本発明に係る機器制御システムでは、前記直流電源が放電状態の場合に、前記家電機器が前記直流電源の電力で動作するように前記切替部を切り替えてもよい。
また、本発明に係る機器制御システムでは、前記制御部は前記直流電源としての蓄電池の残量に基づき、前記切替部を制御してもよい。
また、本発明に係る制御方法は、直流で接続された直流電源の電力と電力系統網の電力とを受け付けて動作する家電機器の内部または外部に設けられ、前記家電機器を動作させる電力を直流電源の電力または交流電力網の電力のいずれかに切り替える切替部を制御する制御部の制御方法であって、前記直流電源が放電状態か否かに基づき、前記切替部を制御する。
また、本発明に係る機器制御システムは、直流電源と、太陽光発電装置と、直流で接続された前記直流電源の電力と電力系統網の電力とを受け付けて動作する電気機器と、前記電気機器の内部または外部に設けられ、前記電気機器を動作させる電力を直流電源の電力または交流電力網の電力のいずれかに切り替える切替部と、前記太陽光発電装置から取得した情報から、前記機器制御システムが電力系統網に対して買電状態か売電状態かを判断し、前記切替部の切替を行う制御部とを備える。
また、本発明に係る機器制御システムでは前記制御部は時刻に基づき、前記切替部を制御してもよい。
また、本発明に係る機器制御システムでは、前記制御部は前記直流電源としての蓄電池の残量に基づき、前記切替部を制御してもよい。
また、本発明に係る機器制御システムでは、前記制御部は天気予報情報に基づき、前記切替部を制御してもよい。
また、本発明に係る制御方法は、直流で接続された直流電源の電力と電力系統網の電力とを受け付けて動作する電気機器の内部または外部に設けられ、前記電気機器を動作させる電力を直流電源の電力または交流電力網の電力のいずれかに切り替える切替部を制御する制御部の制御方法であって、前記電気機器と蓄電池とを備える機器制御システムが電力系統網に対して買電状態か売電状態かを示す情報を太陽光発電装置から取得し、この取得した情報に基づき、前記切替部を制御する。
１０，１０１ エアコン室内機（エアコン）
１１ エアコン室外機（エアコン・電気機器）
２０ 太陽電池（太陽光発電装置）
２１ 蓄電池（直流電源）
２２ パワーコンディショナ（太陽光発電装置）
２３ 電力モニタ
２４ 分電盤
２５ 系統電力網（交流電源）
３０ ＨＥＭＳコントローラ
３１ ルータ
３２ 携帯端末
３３ サーバ
４０ インターネット
４１ 公衆電話回線網
１０３ 切替部（切替回路）
１０５ 切替制御部（コントローラ）

Claims (10)

  1. 直流電源から供給される直流電力および電力系統網を含む交流電源から供給される交流電力を利用して動作する電気機器の内部または外部に設けられ、前記電気機器に供給する電力を前記直流電力または前記交流電力のいずれかに切り替える切替回路と、
    前記直流電源が放電状態か否かを判断し、前記切替回路の切り替えを行うコントローラと、
    を備えた機器制御装置。
  2. 請求項１に記載の機器制御装置であって、
    前記コントローラは、前記直流電源が放電状態の場合に、前記電気機器に前記直流電力を供給するように前記切替回路を制御する機器制御装置。
  3. 請求項１に記載の機器制御装置であって、
    前記直流電源は太陽光発電装置に接続されており、
    前記コントローラは、前記直流電源が放電状態か否かを判断することに代えて、または、前記直流電源が放電状態か否かを判断することに加えて、前記電力系統網に対して買電状態か売電状態かを判断し、前記切替回路の切り替えを行う機器制御装置。
  4. 請求項３に記載の機器制御装置であって、
    前記コントローラは、前記電力系統網からの買電電力が予め定められた大きさ以下になった場合に、前記電気機器に前記交流電力を供給するように前記切替回路を制御する機器制御装置。
  5. 請求項１から４のいずれか１項に記載の機器制御装置であって、
    前記コントローラは、時刻に基づき、前記切替回路を制御する機器制御装置。
  6. 請求項５に記載の機器制御装置であって、
    前記コントローラは、前記電力系統網から買電する電力単価が異なる時間帯に応じて、前記切替回路を制御する機器制御装置。
  7. 請求項１から４のいずれか１項に記載の機器制御装置であって、
    前記コントローラは、前記直流電源としての蓄電池の残量に基づき、前記切替回路を制御する機器制御装置。
  8. 請求項１から４のいずれか１項に記載の機器制御装置であって、
    前記コントローラは、天気予報情報に基づき、前記切替回路を制御する機器制御装置。
  9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の機器制御装置と、
    太陽光発電装置と、
    前記太陽光発電装置に接続された直流電源と、
    前記直流電源から供給される直流電力および電力系統網を含む交流電源から供給される交流電力を利用して動作する電気機器と、
    を備えた機器制御システム。
  10. 直流電源から供給される直流電力および電力系統網を含む交流電源から供給される交流電力を利用して動作する電気機器の内部または外部に設けられた切替回路を用いて、前記電気機器に供給する電力を前記直流電力または前記交流電力のいずれかに切り替える場合に、前記直流電源が放電状態か否かを判断し、前記切替回路の切り替えを行う機器制御方法。
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