JP6815796B2 - 住宅用機器制御システム - Google Patents
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Description
特許文献1には、家庭に設置する設備機器の一つであるヒートポンプ貯湯式給湯機の制御に関して、ヒートポンプ貯湯式給湯機と連係する建物内の電力需要を監視するHEMSコントローラを設けて、深夜時間帯に翌日の目標熱量を沸き上げるようにした給湯システムが記載されている。
電力会社から提供される電力の料金プランや、設置した太陽パネルが発電した電気を売電する際の価格設定その他各種の条件は各家庭において一律ではない。また、省エネや光熱費の節約等の観点から、各家庭が独自にエネルギーの利用計画を策定して、実行するのは実質的に困難である。
このような事情から、別個に設けたサーバによって最適な運転計画を策定し、インターネットを介してサーバからHEMSを構成する邸内の機器に対して運転計画を送信し、この運転計画に基づいて設備機器を制御することが行われている。このような運転計画は日々異なるものであるから、基本的には毎日若しくは一定時間毎に更新されるのが理想である。
この場合、HEMSを構成する機器が更新されなかった運転計画で動作を続けると、予測される気象条件等から大きく乖離した運転が行われる可能性があり、省エネや光熱費の節約等といった需用者の要求を満たせなくなってしまう。本発明は、当該課題に鑑み発明したものであって、サーバとHEMSを構成する機器が通信できずに運転計画が更新されない状態に陥った場合等に、省エネや光熱熱費の節約、効率的なエネルギーの使用といった観点から適切な運転を行うことができる住宅用機器制御システムの提供を課題とするものである。
以上のように、本発明は運転計画が受信できない場合であっても、被制御機器の仕様に応じたデフォルトの制御情報に基づいて、省エネ、光熱費削減といった観点から適切な運転を行わせることが出来るものとなっている。
また、太陽光発電を行う設備を備える場合には、スマートメーターSmや情報分電盤Bを設置し、太陽光発電等によって生成した電力の売電や、商用電力の買電を行うといったコントロールや管理が行われる。
上述した各種の機器は、制御機器HGWと通信可能に接続され、制御機器HGWはルーターRを経由してインターネットに接続されたサーバSvと通信可能に接続されている。制御機器HGWは、邸H内に設置した上述の各種の機器を被制御機器として制御若しくは監視する機能を有している。
蓄電池2は、太陽光発電による電力や商用電力を蓄積し、蓄積した電力を適宜使用できるように構成した設備である。具体的には、タイマーによって設定された時間帯に充電や放電を行う単純な運転(図2において「自動制御なし」の欄に記載した運転)や、制御機器HGWを経由して取得した運転計画に基づいて充電や放電等を行う(図2において「自動制御あり」の欄に記載した運転)ことが可能な機器である。蓄電池2には、一例として自立率優先モード、経済性優先モード、出力抑制機能、停電情報対応といった現在備えているモードや将来的に付加を予定している機能がある。
図2において示した「自動制御あり」の欄に記載した運転は、サーバSvから取得した運転計画を実行する場合の制御である。省エネや光熱熱費の節約などの観点から蓄電池2を運転するのに最適な運転計画を提供するようになっている。
また、FIT期間中の運転計画では、経済性優先モードとして、余剰電力は売電し、電力単価が安い深夜の時間帯の電力により充電するという制御を行いつつ、利用者の消費電力量に応じて経済的に有利になる放電を行う。
制御手段は、制御機器HGWとの通信(命令等)によって給湯機器3用に設定された運転計画を実行する。また、記憶部31に記憶されるデフォルトとは、例えば、利用者が決めた湯を沸かし始める開始時刻などの設定である。また、運転状況を制御機器HGWに対して出力し、定期的若しくはその都度新しい運転計画を取得する。
図3において示した「自動制御なし」の欄に記載した運転は、工場出荷時の初期設定のままなど、サーバSvから取得した運転計画が無い若しくは運転計画を実施しない場合の制御内容である。例えば「自動制御なし」では、暖房機器4は、工場出荷時に設定された運転モードによって深夜電力を利用し、建物の床下や躯体を暖める運転を行うようになっている。
運転計画に基づく自動制御では、例えば翌日の天気予報情報の外気温予測値と利用者による入力スケジュールをもとに、利用者の起床時刻に設定温度の環境に到達するように深夜キープ運転の停止可能時間を判断するような制御が行われる。これは、毎日の生活に合わせた省エネ運転が目的であり、外気温が高めの日は停止時間を長く、低い日は停止時間を短くするような制御が行われる。また、消費電力情報などから、日による入室時刻の違いを明らかにし、入室時刻が早い場合にも利用者の快適性を確保できる制御等も実施可能である。また、電力単価も考慮した運転も可能である。
制御手段は、制御機器HGWとの通信(命令等)によって暖房機器4用に設定された運転計画を実行する。また、記憶部41に記憶されるデフォルトとは、例えば、利用者が生活スタイル(起床時間、不在時間)や希望する電力料金に合わせて設定する運転開始時刻及び運転終了時刻などのタイマー設定である。また、運転状況を制御機器HGWに対して出力し、定期的若しくはその都度新しい運転計画を取得する。
また、「自動制御あり」の欄に記載した運転は、制御機器HGWを経由して取得した運転計画に基づいて効率の良い冷暖房運転を行う場合を表している。
この運転計画では、深夜キープ運転時間において、利用者の起床時刻に設定温度の環境に到達する条件で深夜キープ運転よりも消費電力の少ない弱運転(省エネキープ)が可能な時間を判断し、効率的な弱運転の時間を設定することで毎日の生活に合わせた省エネ運転を行うことが行われる。また、運転計画の一例として、外気温が高めの日は省エネキープ時間を長く、低い日は省エネキープ時間を短くするようなことが行われる。
この運転計画では、深夜の除湿運転時間のうち、起床時刻に設定湿度の環境に到達する条件で、深夜除湿運転よりも弱運転(省エネキープ)が可能な時間を判断し、効率的な弱運転の時間を設定することで毎日の生活に合わせた省エネ運転を行う。
また、人感センサーや消費電力情報などから日による入室時刻の違いを明らかにし、入室時刻が早い場にも快適性を確保できる等の快適性の向上をねらった制御も可能となっている。さらに、電力単価を考慮した運転計画を策定し実施することも可能である。
制御手段は、制御機器HGWとの通信(命令等)によって空調機器5用に設定された運転計画を実行する。また、記憶部51に記憶されるデフォルトとは、例えば、利用者が生活スタイル(起床時間、不在時間)や希望する電力料金に合わせて設定する運転開始時刻及び運転終了時刻などのタイマー設定である。また、運転状況を制御機器HGWに対して出力し、定期的若しくはその都度新しい運転計画を取得する。
・サーバSv1(制御サーバ)に、運転計画をリクエストし、送られてきた1日分の運転計画を記憶手段としての記憶部HG1に保持する。
・前記運転計画を被制御機器用の運転計画として分解し、指定された時刻の少し前に各被制御機器に対して送信する。
・サーバSv1に運転計画をリクエストし、受信できなかった場合、一定時間後に再度リクエストし、可能な限り取得を試みる。
・運転計画を制御機器HGWから各被制御機器に配信しようとしてもできなかった場合、前記指定された時刻になるまでの間に再送を続け、可能な限り配信を試みる。
・壁付きリモコン6とWebリモコン7がある場合、どちらか一方で自動制御オフ(若しくはオン)する操作が行われた場合、その情報を他方のリモコン装置に伝達する。
・サーバSv1から運転計画を受信できなかった場合、それを各被制御機器に伝達する。
・運転計画で指定した被制御機器について、各設定項目の実際の設定状態を取得し、運転計画と同じ時間間隔のデータとして1日ごとにサーバSv1に送信する。
・運転計画の配信が行われなかった被制御機器は、原因を取得して制御機器HGWを経由してサーバSv1に送信する。原因が送信できなかった場合、少なくとも他のサーバ送信データ(電力データ等)と同じ期間はデータを保持する。
制御機器HGWは、以上のように、サーバSv1と各被制御機器との間において、運転計画に基づく制御情報、被制御機器の設定情報や実際の運転状況等の各種情報を中継する機能を有している。
サーバSv1の機能は以下の通りである。
・運転計画を策定するサーバSv2から送られてきた運転計画を邸別に分類する機能を有し、各邸(H1,H2,H3・・・)の制御機器HGW(HEMS端末)から運転計画のリクエストがあった場合、各邸(H1,H2,H3・・・)毎に個別の運転計画を送信する。また、どの邸からリクエストがあったか、運転計画を送信できたかといった情報を記録する。
・リクエストがあった邸が運転計画を取得できていなかった場合、その邸コードと対象機器を記録する。
・制御機器HGWから送信される、各邸(H1,H2,H3・・・)の、運転計画に対する実際の機器設定状態データを受信する。
・前記記録したデータ及び受信したデータを、サーバSv2に渡す。
・電力消費量を予測して運転計画を作成する。電力消費量の予測は、日射量予測、外気温予測などの気象予報データ、利用者が選択している電力料金プラン及びサーバSv2に蓄積された利用者の過去の履歴データに基づいて行われる。
・利用者の過去の履歴データとは、利用者の過去の消費電力量の履歴や利用者宅に設置されている被制御機器の動作状況などの履歴などである。これらの情報を予測モデルに入力して、電力消費量の予測値を算出し、機器別制御処理を行い、運転計画を作成する。
・運転計画は、被制御機器の記憶部21,31,41,51に記憶されたデフォルトの運転計画と比較して、利用者にとって価値の高い運転計画となるように所定時間幅で作成される。利用者にとって価値の高い運転計画とは、快適性、経済性、省電力性又は停電時の電力供給の利便性などの基準によって判断される。
・運転計画は、30分ごと、1時間ごと、24時間ごとなど設定された所定時間幅で作成される。例えば、24時間の制御サイクルの運転計画を1時間の所定時間幅で作成すると、24個の指示データの集合となる。
・作成した運転計画を、サーバSv1に渡す。
・運転計画を作成できなかった邸があった場合、日付、邸コード、原因を記録する。
・各邸から、実際の機器設定状態データをサーバSv1経由で受け取り記録する。
そして、各邸(H1,H2,H3・・・)内では、宅内機器となる被制御機器(2,3,4,5)に制御機器HGWから運転計画がそれぞれ送信され、記憶部21,31,41,51に記憶される。
記憶部21,31,41,51に記憶された運転計画は、実際の被制御機器(2,3,4,5)の動作制御に利用され、その動作によって新たに生成された履歴情報や設定情報が、制御機器HGWを経由してサーバSv1に送信されて、履歴データとして蓄積される。
・自動制御オン、オフの切り替えが可能であり、Webリモコン7の指定により切り替えが行われる。
・自動制御オン時、制御機器HGWから配信される運転計画を受信する。
・自動制御オン時、次の制御サイクル開始時刻から、受信した運転計画に従って機器状態を設定する(30分ごと、1時間ごとなど)。
・自動制御オン時、制御サイクル開始時刻までに運転計画が受信できなかった場合は、機器それぞれのデフォルトの設定に基づいて次の制御サイクルでは動作する。
・自動制御オン時、運転計画に従った動作をしているか否かを区別できるよう壁リモコンに表示する。
・自動制御がオフとなった場合、運転計画をクリアし、初期設定又は記憶部21,31,41,51にそれぞれ記憶されたデフォルトの設定に基づいて動作する。
・Webリモコン7で機器が操作された場合、その操作が受け付けられたことを壁リモコンで表示する。
しかしながら、通信の途絶、その他の理由によって制御機器HGW若しくは各被制御機器が、運転計画に基づいて動作しないというような異常事態の発生も想定される。本実施例では、想定される異常事態に応じて、以下の制御を行うようになっている。
想定される異常事態としては、サーバSv2で運転計画が作成できなかった場合、サーバSv1から邸(H1,H2,H3・・・)の制御機器HGWに運転計画が送信できない又は制御機器HGWが運転計画を受信できない場合、制御機器HGWから被制御機器(2,3,4,5)に運転計画が送信できない又は被制御機器(2,3,4,5)が運転計画を受信できない場合などが想定できる。例えば、制御機器HGWと被制御機器(2,3,4,5)とが無線LAN(Wi−Fi)で接続されている場合、通信が途中で途切れるなど不安定な接続状態が起こり得る。
この場合、被制御機器(2,3,4,5)は、記憶部21,31,41,51に記憶されたデフォルトの設定に基づいて動作することになる。
図5は、空調機器5の制御の一例を示している。この空調機器5は、最上段のデフォルト設定では、深夜は「中」の強さで運転が行われ、早朝から昼にかけて「強」、昼間は「弱」、その後夜間にかけて「強」の強さで運転が行われる。
そして、サーバSv2で2段目の運転計画が作成されて送信されたとする。この運転計画は、サーバSv1から制御機器HGWへの配信が毎日22時で、24時間を1制御サイクルとし、1時間の時間幅の24個の指示データを有している。
例えば、運転計画配信時となるT1時にサーバSv1から制御機器HGWが運転計画を受信できなかった場合、空調装置5の記憶部51にデフォルト設定が記憶された本実施の形態の住宅用機器制御システム1であれば、次の24時間の制御サイクルはデフォルト設定で空調機器5を動作させる。一方、運転計画配信後のT2時に制御機器HGWと空調機器5との間の通信が途絶えても、記憶部51に運転計画が記憶されているので3時以降も既に配信された運転計画によって空調機器5を動作させることができる。
これに対して、制御機器HGWの記憶部HG1に運転計画やデフォルト設定を記憶させて空調機器に1時間の時間幅ごとに制御指示を行う場合は、運転計画配信時のT1時にサーバSv1との通信遮断が起きた場合は、制御機器HGWに記憶されたデフォルト設定によって次の24時間の制御サイクルはデフォルト設定で空調機器5を動作させることができる。しかしながら、制御機器HGWと空調機器との間にT2時に通信遮断が起きた場合は、3時以降の空調機器の動作は最後に制御機器HGWから送信された「弱」の強さでの運転に固定されてしまい、利用者にとって価値の高いデフォルト設定とは離隔した動作が続くことになってしまう。
そして、サーバSv2で2段目の運転計画が作成されて送信されたとする。この運転計画は、サーバSv1から制御機器HGWへの配信が毎日22時で、24時間を1制御サイクルとし、1時間の時間幅の24個の指示データを有している。
例えば、運転計画配信時となるT1時にサーバSv1から制御機器HGWが運転計画を受信できなかった場合、蓄電池2の記憶部21にデフォルト設定が記憶された本実施の形態の住宅用機器制御システム1であれば、次の24時間の制御サイクルはデフォルト設定で蓄電池2を動作させる。一方、運転計画配信後のT3時に制御機器HGWと蓄電池2との間の通信が途絶えても、記憶部21に運転計画が記憶されているので3時以降も既に配信された運転計画によって蓄電池2を動作させることができる。
これに対して、制御機器HGWの記憶部HG1に運転計画やデフォルト設定を記憶させて蓄電池に1時間の時間幅ごとに制御指示を行う場合は、運転計画配信時のT1時にサーバSv1との通信遮断が起きた場合は、制御機器HGWに記憶されたデフォルト設定によって次の24時間の制御サイクルはデフォルト設定で蓄電池を動作させることができる。しかしながら、制御機器HGWと蓄電池との間にT3時に通信遮断が起きた場合は、6時以降の蓄電池の動作は最後に制御機器HGWから送信された「待機」の状態で固定されてしまい、利用者にとって価値の高いデフォルト設定とは離隔した動作状況が続くことになってしまう。
以上図面を参照して本発明の実施の形態を説明したが、具体的な構成はこの実施の形態に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計変更事項は本発明に含まれるものである。
例えば前記実施の形態では、利用者が決めた機器動作設定をデフォルト設定とする場合について説明したが、これに限定されるものではなく、自動制御における一般的に価値の高い機器動作設定が予めデフォルト設定として記憶部21,31,41,51に記憶されていてもよい。
2 蓄電池(被制御機器)
21 記憶部(記憶手段)
3 給湯機器(被制御機器)
31 記憶部(記憶手段)
4 暖房機器(被制御機器)
41 記憶部(記憶手段)
5 空調機器(被制御機器)
51 記憶部(記憶手段)
B 情報分電盤
H(H1、H2、H3) 邸
HGW 制御機器
I インターネット
R ルーター
Sv(Sv1,Sv2) サーバ
Claims (3)
- サーバと、前記サーバが策定した運転計画を受信する制御機器と、前記運転計画を記憶する記憶手段を有する被制御機器とを備え、
前記サーバは定期的に前記運転計画を前記制御機器に送信し、前記制御機器から送信されて前記記憶手段に記憶された前記運転計画に従って前記被制御機器が動作されるものであって、
前記記憶手段には、利用者が決めた機器動作設定をデフォルトの運転計画として記憶させることが可能となっており、
前記サーバは、電力消費量を予測して前記記憶手段に記憶されたデフォルトの運転計画と比較して、前記利用者にとって要求度が高い運転計画を所定時間幅で作成し、
前記運転計画に基づいて前記所定時間幅で前記被制御機器を動作させている際に、前記被制御機器が前記制御機器から前記運転計画を受信できなかった場合に、前記被制御機器は前記デフォルトとして前記記憶手段に記憶されている運転計画に基づいて前記被制御機器を動作させるようになっており、
また、前記利用者にとって要求度が高い運転計画は、温湿度環境確保、経済性、省電力性又は停電時の電力供給確保のいずれかの基準によって判断されることを特徴とする住宅用機器制御システム。 - 前記被制御機器が前記制御機器から前記運転計画を受信できない場合には、前記制御機器が前記運転計画を受信できない場合若しくは前記制御機器が受信した前記運転計画を前記被制御機器に送信できない場合、又は前記制御機器が送信した前記運転計画を前記被制御機器が受信できない場合があることを特徴とする請求項1に記載の住宅用機器制御システム。
- 前記電力消費量の予測は、気象予報データ、利用者が選択している電力料金プラン及び前記サーバに蓄積された前記利用者の過去の履歴データに基づいて行われることを特徴とする請求項1又は2に記載の住宅用機器制御システム。
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JP2018042348A (ja) | 2018-03-15 |
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