JPWO2013046546A1 - 制御装置、集積回路、制御方法、プログラム - Google Patents

制御装置、集積回路、制御方法、プログラム Download PDF

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Abstract

十分確実に、行われる指示が、適切な指示にできる制御装置を提供する。第1の運転と、第2の運転とのいずれかを行う電気機器の制御をする機器制御装置(2)が、電力の価格を示す情報を取得する電力価格取得部(21)と、第1の期間と、第2の期間のうち短くない方の期間の間における、価格の変化を検出する検出部(22)と、検出された場合に、第1の運転を行う第1のコストを算出する第1のコスト算出部(23)と、検出された場合に、第2の運転を行う第2のコストを算出する第2のコスト算出部(24)と、比較部(26)と、特定された運転を指示する指示部(25)とを備える。

Description

本発明は、電力の単価を示す情報を取得して、電気機器の運転がされる際に生じるコストを算出し、算出されたコストに基づいて、運転の指示を、その電気機器にする制御装置に関する。
従来より、深夜電力料金制度や時間帯別の電力料金制度による電力の単価が安い時間を示す情報を保有して、電気機器を電力の単価が安い時間帯に運転されるように指示する制御装置がある(特許文献1、2などを参照)。
なお、電気機器は、例えば、一般家庭の住宅に設けられる、洗濯乾燥機、食器洗い乾燥機などの家電機器や、ヒートポンプ給湯器等である。
制御装置は、そのような電気機器の一部として設けられることがある。
また、制御装置は、そのような電気機器の外部に設けられることもある。例えば、このような、外部にある制御装置としては、住宅に設けられた2つ以上の電気機器のそれぞれと通信して、それぞれの電気機器でのコストに基づいて、その電気機器への指示をするものなどがある。
特開平06−165374号公報 特開2009−047334号公報
しかしながら、従来の制御装置では、電気機器を比較的低いコストで運転させる適切な指示がなされず、比較的高いコストで運転させる不適切な指示がなされてしまうことがある。
そこで、本発明は、電気機器へ高いコストの運転をさせる不適切な指示をすることを防ぎ、より確実に、電気機器へ低いコストの運転をさせる適切な指示をすることができる制御装置を提供する。
本発明の一態様に係る制御装置は、第1の期間をかけて行う第1の運転と、第2の期間をかけて行う第2の運転とのいずれかの運転を行う電気機器の運転を制御する制御装置であって、電力の価格を示す情報を取得する価格取得部と、前記第1の期間と、前記第2の期間とのうち短くない方の期間の間における、取得された前記情報により示される価格の変化を検出する検出部と、前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第1の運転を行う第1のコストを算出する第1の算出部と、前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第2の運転を行う第2のコストを算出する第2の算出部と、前記第1のコストと前記第2のコストとを比較して、高くない方のコストでの運転を特定する比較部と、前記特定された運転を行うことを前記電気機器へ指示する指示部とを備える制御装置である。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよび記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
本発明の制御装置は、電気機器へ、高いコストで運転させる指示をすることを回避して、より確実に、電気機器へ適切な指示をして、低いコストで運転させることができる。
また、電気機器が動作する期間において、電力の単価の変化があっても、不適切な指示をせずに、適切な指示を行うことができる。
図1は、(A)欄で、電気機器の運転期間と消費電力を示し、(B)欄および(C)欄のそれぞれで、電力価格を示す図である。 図2は、本システムを示す図である。 図3は、機器制御装置の構成を示す図である。 図4は、機器制御装置の動作のフローチャートである。 図5は、(A)欄で、電力価格を示し、(B)欄および(C)欄のそれぞれで、本システムの動作を示す図である。 図6Aは、第1のコストの具体例の数式を示す図である。 図6Bは、第2のコストの具体例の数式を示す図である。 図7Aは、第1のコストの具体例の数式を示す図である。 図7Bは、第2のコストの具体例の数式を示す図である。 図7Cは、時刻についての説明を示す図である。 図7Dは、判定の条件を示す図である。 図8は、第1の変形例での構成を示す図である。 図9Aは、第1の変形例での動作を示す図である。 図9Bは、第1の変形例での数式を示す図である。 図9Cは、第1の変形例での数式を示す図である。 図10Aは、電気機器の品質の変化を示す図である。 図10Bは、第2の変形例での数式を示す図である。 図10Cは、第2の変形例での数式を示す図である。 図11は、第3の変形例での構成を示す図である。 図12は、第4の変形例での構成を示す図である。 図13は、第5の変形例での動作を示す図である。
(本発明の基礎となった知見)
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した制御装置に関し、以下の問題が生じることを見出した。
図1を用いて詳しく説明する。
図1は、(A)欄で、電気機器の運転期間と、消費電力との関係を模式的に表し、(B)欄、(C)欄のそれぞれで、単位電力量当たりの電力価格(単価4p)の変化を表す図である。
(A)欄上段の5aは、第1の運転がされる際における、時刻tに運転を開始して、時刻tM1に運転を終了するまでの運転期間Laと、その運転期間Laにおける消費電力とを表している。すなわち、5aの、横軸方向の長さは、運転期間Laの長さを表し、5aの、縦軸方向の幅は、各時刻での消費電力を表す。従って、5aの面積は、運転開始から運転終了までの総消費電力量(電力量5aA)を表す。第1の運転では、運転開始から運転終了までにかかる時間は長いが、消費電力が低い。また、第1の運転では、運転開始から運転終了までの総消費電力量が、比較的小さい。
(A)欄下段の5bは、第2の運転がされる際における、時刻tに運転を開始して、時刻tM2に運転を終了するまでの運転期間Lbと、その運転期間Lbにおける消費電力とを表している。第2の運転では、運転開始から運転終了までにかかる時間は短いが、消費電力が高い。第2の運転では、運転開始から運転終了までの総消費電力量(電力量5bA)が、比較的大きい。つまり、先述の、上段での総消費電力量(電力量5aA)よりも大きい。
(B)欄および(C)欄のそれぞれで、4pは、単位電力量当たりの電力価格(電力の単価)を表す。
そして、電気機器の運転期間における電力の単価の変化には、図1の(B)欄に示す場合と、(C)欄に示す場合とがあることが想定される。
まず、(B)欄の例では、運転終了までにかかる時間が長い第1の運転((A)欄上段)をさせた場合の運転終了時刻tM1までの、電力の単価4pが、一定である。
ここで、先述の通り、第1の運転をさせる場合((A)欄上段)の総消費電力量(電力量5aA)の方が、第2の運転をさせる場合((A)欄下段)の総消費電力量(電力量5bA)よりも小さい。
このため、(B)欄の例では、(A)欄上段での動作がされる場合に生じるコストの方が、(A)欄下段での動作がされる場合に生じるコストよりも低く、上段の場合の方で、より低いコストでの運転をさせることが可能である。
一方で、図1の(C)欄の例では、時刻tM1よりも早い時刻tに、電力の単価4pが上昇する。
このため、上昇をした後の単価4p2から、上昇をする前の単価4p1が減算された、電力の単価4pの上昇分(額4px)がある。
そして、この額4pxと、第1の運転で運転させる場合((A)欄上段)の、時刻tからtM1の期間に消費される電力量5aJとの積である第1の積がある。
一方で、第1の運転をさせた場合((A)欄上段)の総消費電力量(電力量5aA)と、先述のように、その総消費電力量5aAよりも大きい、第2の運転をさせた場合(下段)の総消費電力量(電力量5bA)とがある。
つまり、大きい方である下段での総消費電力量(電力量5bA)から、小さい方である上段での総消費電力量(電力量5aA)が減算された、これらの2つの電力量の間の差分と、時刻tよりも前の、上昇をする前の電力単価(単価4p1)との積である第2の積もある。
すなわち、(C)欄の例での、(A)欄下段の動作におけるコストは、上昇分の額4pxに関する上述の第1の積を含まない一方で、2つの電力量の差分に関する、上述の第2の積を含む。
そして、(A)欄下段での上述のコストには含まれない第1の積の方が、含まれる第2の積よりも大きい場合があることが想定される。
この場合には、電力の単価が上昇する前の時刻tM2に運転が終了する、第2の運転をさせる場合((A)欄下段)でのコストの方が、第1の運転をさせる場合((A)欄上段)でのコストよりも低いコストであり、下段の場合において、より低いコストでの運転ができる。
このため、(B)欄の例では、(A)欄上段でのコストの方が、より低いコストである一方で、(C)欄の例では、(A)欄下段でのコストの方が、より低いコストである。
このため、(B)欄の例の場合に、(A)欄上段の動作をさせる指示がされるのに加えて、更に、(C)欄の例の場合においてまでも、(A)欄上段のより高いコストが生じる不適切な指示がされてしまい、適切な指示ができない問題が生じることが想定される。
なお、電力の単価4pが、時刻tで上昇することが分かる時刻は、運転開始の時刻tではなく、運転開始の時刻tよりも後である場合もある。その場合にも、上記で説明された問題が生じてしまう恐れがある。
つまり、上記の、図1の説明における時刻tを、運転開始の時刻ではなくて、その時刻よりも後での、電力の単価4pの変化を検出した時刻とする。一方で、時刻tM1を、時刻t(時刻t)以降も、第1の運転のまま運転を継続させる場合((A)欄上段)の運転終了時刻と読み替える。また、時刻tM2を、(時刻tに)第2の運転に切り替えて運転させる場合の運転終了時刻と読み替える。
すると、この場合において、先述の説明と同じように説明ができて、この場合にも先述の問題が生じる恐れがあるのがわかる。
以下、本発明の一態様について、図面を参照して説明する。
このような問題を解決するために、本発明の一態様に係る機器制御装置2は、第1の期間(例えば、図7Cの時刻t〜tM1の期間)をかけて行う第1の運転(その運転がされれば、必要な期間が、第1の期間である運転)と、第2の期間(時刻t〜tM2の期間)をかけて行う第2の運転(欄z3での運転)とのいずれかの運転を行う電気機器1e(例えば電気機器1e1)の運転を制御する機器制御装置2であって、電力1eP(図3)の価格(p(t))を示す情報4を取得する電力価格取得部21と、第1の期間と、第2の期間のうち短くない方の期間(時刻t〜tM1の第1の期間)の間における、取得された情報4により示される価格の変化(図5の時刻tでの変化など)を検出する検出部22と、変化が検出された場合に、上述の電気機器1eが第1の運転を行うときに生じる第1のコスト(情報)23cを算出する第1のコスト算出部23と、変化が検出された場合に、上述の電気機器1eが第2の運転を行うときに生じる第2のコスト24cを算出する第2のコスト算出部24と、第1のコスト23cと第2のコスト24cとを比較して、高くない方のコストでの運転を特定する比較部26と、特定された運転を行うことを、上述の電気機器1eへと指示する指示部25(指示25sを参照)とを備える制御装置である。
上記の電力1ePの価格(p(t))については、上述された、短くない方の期間(図7Cの時刻t〜tM1の期間)のうちに、その価格の変化がない第1の場合(図1の(B)欄を参照)だけでなくて、変化がある第2の場合((C)欄を参照)もあることが想定される。
そして、第1の場合には、上述された、算出された2つのコストから特定される運転を指示する処理がされなくても、電気機器1eで第1の運転または第2の運転がされた場合の消費電力量のみから比較的小さい適切なコストが生じる適切な運転がされる適切な指示がされることが考えられる。
つまり、第2の場合には、上述の処理がされないときには、適切な指示がされず、上述の処理がされるときにのみ、適切な指示がされることが想定される。
そこで、上述の期間における変化(図1の(C)欄を参照)が検出されて、第1の場合ではなく、第2の場合であると判断されるときには、上述の処理がされる。
これにより、上述の処理がされずに、適切な指示がされず、先述された「高いコストの運転をさせる不適切な指示」がされてしまうことが防がれ、「低いコストの運転をさせる」適切な指示ができる。
ひいては、第1の場合に適切な指示がされるのに加えて、第2の場合にも適切な指示がされ、何れの場合にも適切な指示がされて、より確実に、適切な指示ができる。
つまり、上述の期間(先述の「電気機器が動作する期間」)において、電力の単価が変化して、そのような変化が存在する上述の第2の場合(図1の(C)欄)が発生しても、適切な指示ができる。
なお、上述の電気機器1eから、その電気機器1eの運転状態(例えば、図7Cの例での、時刻t〜tの長さなど)を示す情報27Iaを取得する状態取得部27を更に備えてもよい。
第1の運転は、第1の期間において、上述の電気機器1eにより消費される消費電力が第1の電力WM1(図5)である運転であり、第2の運転は、第2の期間においての消費電力が第1の電力WM1とは異なる第2の電力WM2である運転でもよい。
電気機器1e(例えば電気機器1e1)以外の他の電気機器(電気機器1e2)での消費電力量と、太陽光発電システム1gで発電される発電電力量とに基づいて、余剰電力量w(t)を予測する予測部28を更に備え、第1のコスト算出部23と第2のコスト算出部24とのそれぞれの算出部(例えば第1のコスト算出部23)は、価格取得部21により取得された情報4により示される価格と、予測した余剰電力量w(t)と、上述の他の電気機器(電気機器1e2など)ではない、指示部25により、特定された運転をすることが指示される電気機器1e(電気機器1e1)の消費電力とに基づいて、この態様で、それぞれのコスト(第1のコスト23)を算出してもよい。
第1のコスト算出部23と、第2のコスト算出部24とのそれぞれの算出部は、電力価格取得部21により取得された情報4により示される価格と、特定された運転が指示される電気機器1e(電気機器1e1)の品質の劣化をコストに換算した減価(値1er)とに基づいて、この態様で、それぞれのコスト(第1のコスト23c)を算出してもよい。
検出部22は、取得された、電気機器1e(電気機器1e1)の先述の運転状態を示す先述の情報(情報27Ib)に基づき、運転状態が示される電気機器1eの運転終了予定時刻の変化(例えば、図13での、tE1からtE3への変化など)を検出してもよい。
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なCD−ROMなどの記録媒体記録媒体で実現されてもよく、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたは記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。
なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
(実施形態)
図2は、本システム1を示す図である。
システム1は、太陽光発電システム1g、1つ以上の電気機器1e、機器制御装置2などを含む。
電気機器1eは、使用する電力(消費電力)が異なる複数の運転ができるものである。ここでは、第1の運転と第2の運転とを行うことができるものとする。第1の運転では、運転開始から運転終了までにかかる時間は長いが、消費電力が低く、運転開始から運転終了までの総消費電力量が小さい。第2の運転では、運転開始から運転終了までにかかる時間は短いが、消費電力が高く、運転開始から運転終了までの総消費電力量が大きい(先述の図1参照)。
電気機器1eは、例えば、洗濯および乾燥を行う洗濯乾燥機である。そして、例えば、第1の運転は、洗濯物の洗濯および乾燥の動作であり、第2の運転は、第1の運転をさせた場合の消費電力とは異なる第2の消費電力で、第1の運転での運転時間とは異なる第2の運転時間をかけて行われる、洗濯および乾燥の動作である。
システム1は、例えば、一般家庭の住宅などである住宅1hに設けられる。
図3は、機器制御装置2の構成を示す図である。
機器制御装置2は、電力価格取得部21と、検出部22と、第1のコスト算出部23と、第2のコスト算出部24と、比較部26と、指示部25とを備える。
なお、例えば、機器制御装置2の少なくとも一部は、CPU、ROM、RAMなどを含んでなるコンピュータでもよい。そして、このコンピュータが、ROMに記憶されたプログラムなどを実行することにより、これら電力価格取得部21などの機能が、この機器制御装置2に実現されてもよい。また、機器制御装置2の少なくとも一部は、集積回路で実現されてもよい。
図4は、機器制御装置2の処理フローを示している。
電力価格取得部21(図3)は、機器制御装置2の外部にある装置1m(図3など)から、情報4を取得する(図4のSa1)。
なお、装置1mは、例えば、住宅1hに設けられたスマートメータでもよいし、住宅1hの外部に設けられたサーバなどでもよい。例えば、外部のサーバである装置1mから、住宅1hに設けられたスマートメータへと、上述の情報4が送信されてもよい。このことにより、送信された情報4が、このスマートメータを経由して、電力価格取得部21により取得されてもよい。
図5は、検出部22、第1のコスト算出部23、第2のコスト算出部24、比較部26、指示部25での処理を説明する説明図である。
図5は、時刻tに、電気機器1eが第1の運転で運転を開始しており、時刻tに、電力価格取得部21が電力の単価を示す情報(上述)を取得した場合を表している。
図5の(A)欄は、時刻(横軸)と、電力の単価(縦軸)との関係を示すものである。p(t)は、時刻tにおける、単位電力量当たりの価格(単価)である。p(t)は、所定の単位電力量(例えば1kWh)の商用電力を使用する際に、その電力の使用に対して、電力会社などに、電気機器1eのユーザなどが支払う価格である。電力の単価は、需給に基づいて設定され、時間帯によって変化することがある。電力会社は、電力需要が多い時間帯には電力単価を高く設定し、電力需要が少ない時間帯には電力単価を低く設定する。図5では、時刻tより前には電力の単価がpであり、時刻t以降の電力の単価がpである場合を示している。
図5の(B)欄は、時刻t以降も継続して電気機器1eを第1の運転で運転させる場合の、運転開始から運転終了までの時間経過(横軸)と、電気機器1eの消費電力(縦軸)との関係を表す。
図5の(C)欄は、時刻t以降には、行われる運転を、第2の運転に切り替えて、電気機器1eを運転させる場合の、運転開始から運転終了までの時間経過と、電気機器1eの消費電力との関係を表す。
なお、図5の(B)欄、図5の(C)欄においては、説明の簡略化のため、第1の運転、第2の運転での消費電力はそれぞれWM1、WM2で、一定電力値として記載しているが、変動しても構わない。
検出部22は、電力価格取得部21で取得された、電力の単価を示す情報(上述)を用いて、電気機器1eを運転させる期間中に、電力の単価が変化するかどうかを判断する(図4のSa2)。
図5の例では、検出部22は、電力の単価p(t)が時刻tにおいてpからpに変化しており、且つ、電気機器1eを、時刻t以降も、第1の運転で継続して運転させる場合においての運転終了予定時間tM1よりも、この時刻tが先であるので、電気機器1eを運転させる期間中に、電力の単価が変化すると判断する。
第1のコスト算出部23は、検出部22が電気機器1eを運転させる期間中に電力の単価が変化すると判断した場合に、時刻t以降も継続して電気機器1eに第1の運転をさせる際(図5の(B)欄)に生じる第1のコストCM1を算出する(図4のSa3)。
図6Aは、第1のコストCM1の数式を示す図である。
なお、図6Aの数式は、単なる一例である。なお、以下では、このような、単なる一例であることを明記する説明が、適宜省略される。
図5の(B)欄の例の場合、第1のコストCM1は、電気機器1eが、消費電力WM1で、運転開始時刻tから運転終了予定時刻tM1まで運転する場合の電力使用量に対する価格である。また、電力の単価は、時刻tから時刻tまではpであり、時刻tから時刻tM1まではpである。このため、第1のコストCM1は、次の2つの積(図6Aの式の右辺の第1、第2項)を足し合わせた価格となる。つまり、一方の積(第1項)は、電力の単価が変化する時刻tより前での電力の単価pと、その時刻txより前での消費電力量(WM1×(t−t))との積である。他方の積(第2項)は、電力の単価が変化する時刻tより後での電力の単価(p)と、その時刻txより後での消費電力量(WM1×(tM1−t))との積である。
なお、図5の場合、消費電力量は、消費電力(上述の例ではWM1)と、運転期間(t−t、tM1−t)との積で求められる。
このように、第1のコストCM1については、具体的には、図6Aの式などで算出できる。
図6Bは、第2のコストCM2の数式を示す図である。
第2のコスト算出部24は、検出部22が電気機器1eを運転させる期間中に電力の単価が変化すると判断した場合に、時刻t以降の所定の時刻(図5の(C)欄の例では時刻t)から電気機器1eに第2の運転をさせる際に生じる第2のコストCM2を算出する(図4のSa4)。
図5の場合、電気機器1eを、時刻tで、行われる運転を、第1の運転から第2の運転に切り替えて、運転させる。このため、第2のコストCM2は、運転開始時刻tから時刻tまで、消費電力WM1で運転し、時刻tから運転終了予定時刻tM2まで、消費電力WM2で運転する場合の電力使用量に対する価格である。ここで、電力の単価がpからpに変化する時刻tが、運転終了予定時刻tM2よりも後の時刻であるとする。電力の単価は電気機器1eの運転期間(時刻tM2までの期間)の間pである。このため、第2のコストCM2は、次の2つの積(図6Bの右辺の第1、第2項)を足し合わせた価格となる。つまり、一方の積は、電気機器1eが第1の運転をしている期間(時刻t〜t)の消費電力量(WM1×(t−t))と、電力の単価pとの積である。他方の積は、第2の運転をしている期間(時刻t〜tM2)の消費電力量(WM2×(tM2−t))と、電力の単価pとの積である。
なお、図5の場合、先述された、図5の(B)欄での場合と同様に、この(C)欄での場合にも、消費電力量は、消費電力(WM1、WM2)と、運転期間(t−t、tM2−t)との積で求められる。
このように、第2のコストCM2については、具体的には、図6Bの式などで算出できる。
図7A、図7Bは、それぞれ、第1のコストCM1および第2のコストCM2の算出式の変形例を示す図である。
図7A、図7Bでは、電気機器1eの消費電力が変動する場合を考慮している。また、電力の単価p(t)が変化する時刻tが、時刻tM2よりも早い時刻である場合と、遅い時刻である場合とがあることも考慮している。
時刻tにおける、運転開始の時刻t(図5)からの経過時間は、t−tで表すことができる。このため、時刻tにおけるコストは、時刻tにおける電力の単価p(t)と、運転開始から時間(t−t)経過後の電気機器1eの消費電力WM1(t−t)との積で表すことができる。つまり、このような、時刻tでのコストの、時刻t=t〜tM1の区間での積分(図7Aの右辺)で、第1のコストCM1(図7Aの左辺)を表すことができる。
同様に、第2のコストCM2は、次の2つの値の和で表せる。一方の値は、時刻tに発生するコスト(p(t)×WM1(t−t))が、電気機器1eに第1の運転をさせる運転開始時刻tから、第1の運転が終了する時刻tまでの第1の区間で積分された値(図7Bの右辺の第1項)である。他方の値は、(p(t)×WM2(t−t’))が、第1の運転が終了して、第2の運転が開始する時刻tから、第2の運転での運転終了予定時刻tM2の間の第2の区間で積分された値(第2項)である。
ここで、上述の時刻t’について説明する。
図7Cは、時刻t’を説明する説明図である。
図7Cに示すように、電気機器1eに、時刻tから時刻tまでの間に、第1の運転をさせた際の時刻t(欄z1、欄z3での時刻t2)での、電気機器1eの運転の進捗状態S1がある。また、電気機器1eを、運転開始時(欄z2での時刻t、欄z3での時刻t’)から第2の運転で運転させたときの、運転開始から経過時間Tが経過した時刻(ts1、t)での進捗状態S2がある(「第2の運転」の欄を参照)。ここで、先述の進捗状態S1が、この進捗状態S2と一致すると仮定する。時刻tで、進捗状態S1のときに、電気機器1eの運転が、第1の運転から、第2の運転に切り替えられる際には(欄z3)、この切り替えがされた後には、電気機器1eは、次のような運転(欄z3での、時刻t〜tM2の運転)を行う。その運転とは、第2の運転(欄z4での、時刻t〜tM2の運転)での、運転開始(時刻t’)からの経過時間Tでの進捗状態S2で、時刻tから、その運転(欄z4での運転)の運転終了(時刻tM2)までの運転で行われる動作と同等の動作が行われる運転である。従って、時刻tで、第1の運転から第2の運転に切り替えた際(欄z3)の、電気機器1eの運転状態は、切り替えがされる時刻tよりも、上述の経過時間Tだけ前における時刻t’=t−Tに、第2の運転(欄z4の運転)で運転を開始させた場合での、時刻t2における運転状態(運転状態S2)と同じ運転状態(運転状態S1)である。また、第2の運転(欄z4での運転)で、運転開始(時刻t1’)から経過時間Tが経過した時刻tまで、電気機器1eを運転させた場合の、運転終了の時刻tM2までの残りの時間がTであると仮定する。電気機器1eに、時刻tに、第1の運転で、運転を開始させ、時刻tに、切り替えて、第2の運転で運転をさせた場合(欄z3の場合)の運転終了予定時刻tM2は、切り替えがされる時刻t2から、このような時間Tが経過した後の時刻t+Tとなる。
比較部26は、算出された第1のコストCM1と第2のコストCM2とを比較し、それら2つのコストのうちから、より小さい方のコストを特定する(図4のSa5)。
図7Dは、より小さい方のコストを特定する条件式を示す図である。
指示部25は、比較部26により特定された、より小さいコストとなる運転をするように、電気機器1eに対して指示する(図4のSa6)。すなわち、時刻t(図7C)以降にも第1の運転を継続させる(図7Cの欄z1を参照)よりも、第2の運転に切り替えて運転させた方が(欄z3を参照)、より低いコスト運転できる場合がある。つまり、このような場合とは、図7Dに示す条件式が満たされる場合のような、第2のコストCM2が、第1のコストCM1より小さい場合である。指示部25は、この場合であると比較部26により判断されるときに、電気機器1eに対して、第2の運転に切り替えて運転する(欄z3を参照)ように指示する。なお、このときの第2の運転は、第2の運転で運転を開始した場合(欄z4の場合)の、経過時間Tでの運転状態(運転状態S2)から運転される。
なお、上述した第1のコストCM1および第2のコストCM2は、時刻t以降の運転がされた際に生じるコストでもよい。すなわち、既に運転がなされた期間である、時刻tから時刻tまでの期間のコストを含まないコストなどでもよい。
(変形例)
図8は、第1の変形例における機器制御装置2の構成を示す図である。
機器制御装置2は、図3の構成要素に加え、更に、予測部28を備える。
予測部28は、太陽光発電の発電電力の予測(発電予測)と、住宅1hにおける、制御対象の電気機器1e(例えば、図2における電気機器1e1)以外の他の電気機器(例えば電気機器1e2)による消費電力の予測(電力需要予測)とに基づき、予測余剰電力W(t)を算出する。
検出部22は、電力価格取得部21で、電力の単価を示す情報(先述)が取得された場合や、予測部28で、予測余剰電力W(t)が算出された場合に、次の判断を行う。つまり、その場合に、電気機器1eを運転させる期間中に、電力の単価や余剰電力が変化するかどうかが判断される。
第1の電力コスト算出部23および第2の電力コスト算出部24は、それぞれ、以下で説明される図9B、図9Cの算出式を用いて、第1のコストおよび第2のコストを算出する。
図9Aは、第1の変形例での動作を示す図である。
第1の変形例では、電気機器1eで、太陽光発電(図2の太陽光発電システム1gを参照)により生成される電力(発電電力)も使用される場合における、コストの計算方法が示される。
なお、余剰電力とは、太陽光発電システム1gなどでの発電された電力のうちで、機器制御装置2が制御する対象である電気機器1e(電気機器1e1)以外の他の電気機器(電気機器1e2)で使用される電力を差し引いた残りの電力をいう。
図9Aの上段、中段、下段のうちの上段で示される買電電力単価p(t)は、時刻tにおける、商用電力から供給されて、電力会社から、住宅1hの住人であるユーザが購入する電力の単価である。ここでは、買電電力単価p(t)は、時刻tに、pからpへと上昇している。
この上段に示される発電電力単価p(t)は、太陽光発電システム1gで発電する電力の単価である。発電電力単価p(t)は、例えば太陽光発電システムのランニングコストが0円であるとみなして、0円と設定してもよい。発電電力単価p(t)としては、太陽光発電システムの初期投資額と、耐用年数と、その期間の期待発電電力量となどから算出した、単位発電電力量に対する、単位発電電力量当りの費用などの費用を設定してもよい。
中段に示されるW(t)は、予測される、太陽光発電の余剰電力(予測余剰電力)である。
図9Aにおいて、時刻tは、運転開始時刻である。ここでは、図9Aの中段および下段でそれぞれ示されるように、この時刻tに、第1の運転で、電気機器1eの運転を開始している。時刻tは、電力価格の取得時刻であり、将来の電力価格の予定が変化したことを検出した時刻である。時刻tM1は、時刻t以後にも、第1の運転での運転を継続する場合の運転終了時刻である。時刻tM2は、時刻t以後には、行われる運転の種類を切り替えて、第2の運転で運転する場合の運転終了時刻である。
図9Bは、第1の変形例における、第1のコストCM1を算出する数式を示している。
第1の変形例においては、制御対象の電気機器1eは、太陽光発電の余剰電力を運転に使用する。ただし、余剰電力が、その電気機器1eの消費電力にまで足りない場合には、電力の不足分だけ、商用電力を使用する。
例えば、電気機器1eの消費電力WM1、WM2と、余剰電力W(t)との大きさが、図9Aに示すような関係にあるとき、運転開始時刻tにおいては、電気機器1eの消費電力WM1のうち、W(t)は、太陽光発電の余剰電力を使用し、残りのWM1−W(t)は、商用電力を使用する。
また、時刻t以降にも第1の運転を継続させた場合(中段の場合)での時刻tにおいては、電気機器1eの消費電力WM1よりも余剰電力W(t)の方が大きいため、電気機器1eは、太陽光発電の余剰電力のみを使用する。
これにより、第1の変形例における時刻tの第1のコストCM1は、図9Bの数式の右辺に示される中括弧{}で括られた数式となる。その中括弧の中の数式の第1項は、太陽光発電の余剰電力を使用することによって発生するコストであり、太陽光発電の余剰電力W(t)と、電気機器1eに時刻tから第1の運転をさせた場合の時刻tにおける消費電力WM1(t−t)とのうちの小さい方と、発電電力単価p(t)との積である。第2項は、商用電力を使用することによって発生するコストであり、余剰電力の不足分WM1(t−t)−W(t)と、0とのうちの大きい方と、買電電力の単価p(t)との積である。第1のコストCM1は、これらの、第1項の積と、第2項の積とを足し合わせた和の、時刻tから時刻tM1までの区間での積分となる。
図9Cは、第1の変形例における、第2のコストCM2を算出する数式を示している。
第2のコストCM2は、時刻tから時刻tまでの、電気機器1eに第1の運転させる期間のコスト(右辺の第1項)と、時刻tからtM2までの、電気機器1eに第2の運転をさせる期間のコスト(第2項)とを足し合わせることで算出できる。
第1の運転をさせる期間のコスト(第1項)は、次の第1の積と、第2の積とを足し合わせた和の積分となる。第1の積は、太陽光発電の余剰電力W(t)と、電気機器1eに時刻tから第1の運転をさせた場合の時刻tにおける消費電力WM1(t−t)とのうちの小さい方と、発電電力単価p(t)との積である。第2の積は、時刻tにおける余剰電力の不足分WM1(t−t)−W(t)と、0とのうちの大きい方と、買電電力の単価p(t)との積である。第1項のコストは、これらの第1、第2の積を足し合わせた和の、時刻tから時刻tまでの積分となる。
第2の運転をさせる期間のコスト(第2項)は、次のような、第1の積と、第2の積とを足し合わせた和の積分となる。第1の積は、太陽光発電の余剰電力W(t)と、電気機器1eに時刻t’から第2の運転をさせた場合の時刻tにおける消費電力WM2(t−t’)とのうちの小さい方と、発電電力単価p(t)との積である。第2の積は、時刻tにおける余剰電力の不足分WM2(t−t’)−W(t)と、0とのうちの大きい方と、買電電力の単価p(t)との積である。第2項のコストは、これらの第1、第2の積を足し合わせた和の、時刻tから時刻tM2までの区間での積分となる。
第2の変形例では、電気機器1eの品質の劣化を考慮したコストの計算方法を示す。
図10Aは、第2の変形例における、電気機器1eの使用回数と品質との関係を示す図である。
使用開始時には、品質は、耐用品質(破線の水平線を参照)を上回っている。図10Aの例では、使用回数(横軸)に対して、品質の劣化が線形に大きくなる。
図10Aにおいて、NM1は、電気機器1eに、運転開始から終了まで第1の運転での運転を、繰り返しさせる場合に、電気機器1eの品質が耐用品質以上である、最大の使用回数を示す。NM2は、電気機器1eに、運転開始から終了まで第2の運転での運転を、繰り返しさせる場合に、電気機器1eの品質が耐用品質以上である、最大の使用回数を示す。
図10Bは、第2の変形例における、第1のコストCM1を算出する数式を示す図である。
図10Bは、電気機器1eが、図10Aに示すように使用回数に応じて劣化する場合の、電気機器1eの1回の運転のコストを示す。
図10Bでは、第1のコストCM1は、電気機器1eが運転開始から終了までに使用する総電力量に対するコストに、1回の運転当りの電気機器1eの品質の劣化によるコスト(図10Bの右辺での値1er)を加えて算出される。1回の運転当りの品質の劣化によるコストは、電気機器1eの価格である初期投資費用Pinitialを、第1の運転を繰り返す場合の電気機器1eの最大使用回数NM1で割った値を用いる。
なお、図10Bの右辺の第1項については、先述の図7Aの数式などを参照されたい。
図10Cは、第2の変形例における、第2のコストCM2を算出する数式を示す図である。
この数式で算出される第2のコストCM2は、電気機器1eが、図10Aに示すように使用回数に応じて劣化する場合の、電気機器1eの1回の運転のコストである。
図10Cでは、第2のコストCM2は、電気機器1eが運転開始から終了までに使用する総電力量に対するコスト(右辺の第1、第2項)と、1回の運転当りの電気機器1eの品質の劣化によるコスト(第3、第4項)との和である。1回の運転当りの電気機器1eの品質の劣化によるコスト(第3、第4項)は、時刻tから時刻tまでの間の第1の運転による品質の劣化のコスト(第3項)と、時刻tから時刻tM2までの間の第2の運転による品質の劣化によるコスト(第4項)との合計である。
第1の運転による品質の劣化のコスト(第3項)は、電気機器1eの価格Pinitialを、第1の運転で繰り返し運転させる場合の最大使用回数NM1で割った値に、運転開始から終了まで第1の運転をさせる場合の運転期間に対する実際に第1の運転をさせる期間の比率((t−t)/(tM1−t))を乗じて算出される。
第2の運転による品質の劣化のコスト(第4項)は、電気機器1eの価格Pinitialを、第2の運転で繰り返し運転させる場合の最大使用回数NM2で割った値に、運転開始から終了まで第2の運転をさせる場合の運転期間に対する実際に第2の運転をさせる期間の比率((tM2−t)/(tM2−t))を乗じて算出される。
図11は、第3の変形例における、機器制御装置2の構成を示す図である。
機器制御装置2は、図3の構成に加えて、更に、電気機器状態取得部27を備える。
電気機器状態取得部27は、電気機器1eから運転状態を示す情報(情報27Ia)を取得する。電気機器状態取得部27は、取得された情報により、運転開始から運転終了までの全工程において、いずれの工程まで進んでいるのかを示す進捗を特定することができる。なお、進捗は、運転開始から運転終了までの期間全体に対する、運転した時間の割合として特定されてもよい。また、進捗は、運転開始から運転終了までの期間全体に対する、残りの運転時間の割合として特定されてもよい。また、進捗は、残りの各工程が特定されることにより、特定される各工程が、残りの各工程である進捗として特定されてもよい。
図12は、第4の変形例における機器制御装置2の構成を示す図である。機器制御装置2は、図11の構成要素に加え、更に、予測部28(図8参照)を備える。
図13は、第5の変形例における動作を示す図である。
時刻tから時刻tまでの期間には、電力価格は比較的低い。それ以外の期間には、電力価格が高い。
洗濯乾燥機である電気機器1eにより行われる、毛布である洗濯物の洗濯および乾燥をする動作を例に説明する。
時刻tq1において、ユーザは、その動作が、時刻tよりも前に完了するように運転を指示する。
電気機器1eは、洗濯物の量などに基づいて、第1の運転を行った場合の動作が終了する時刻として、第1の時刻tE1を予測する。しかし、時刻tq1よりも後の時刻tにおいて、第1の運転を行った場合の終了の時刻を再度予測すると、第1の時刻tE1とは異なる第2の時刻tE3を、動作が終了する時刻として予測することがある。動作を開始する前には、比較的低い精度で終了時刻を予測するが、動作を開始した後、実際の動作状況に基づいて、より高い精度で終了時刻を予測することができる場合などである。
例えば、時刻tE1は、毛布が水分を含む前において予測された、比較的精度が低い時刻である。
時刻tE3は、毛布が水分を含んだ後において、実際に毛布が吸収した多くの水分を考慮して予測された、比較的精度が高い時刻である。
後から、再度の予測で予測された第2の時刻tE3は、例えば、このような高い精度の予測で予測された時刻であることにより、先にされた予測での第1の時刻tE1とは異なってもよい。
電気機器情報取得部27は、時刻tq1において、第1の情報(情報27Ib)を、電気機器1e等から取得する。取得された第1の情報は、動作終了時刻が、第1の時刻tE1と予測されていることを示している。また、電気機器情報取得部27は、時刻tにおいて、第2の情報(情報27Ib)を、電気機器1eから取得する。取得された第2の情報は、動作終了時刻が第2の時刻tE3と予測されていることを示している。終了時刻tE1、tE3は、電気機器1eにより予測されるのではなく、電気機器情報取得部27によって予測されてもよい。なお、これらの第1、第2の情報は、例えば、その情報から、予測される動作終了時刻として、上述の第1の時刻tE1、第2の時刻tE3が各々、この電気機器情報取得部27等により特定される情報などでもよい。
電気機器情報取得部27は、第2の時刻tE3が第1の時刻tE1よりも遅いか否かを判定する。
なお、電気機器情報取得部27ではなく、検出部22が、第2の時刻tE3が、第1の時刻tE1よりも遅いか否かを判定してもよい。
指示部25は、時刻tE3が時刻tE1よりも遅くないと判定された場合には、時刻tよりも後にも、第1の運転を継続するように、電気機器1eへ指示する。
図13に示されるように、第1の時刻tE1よりも第2の時刻tE3が後の時刻であり、時刻tE1と時刻tE3との間の時刻tに、電力の単価が変化して、高くなることがある。この場合には、短時間で運転が終了する第2の運転に切り替えて運転する方が(図13の欄J3を参照)、第1の運転を継続する(図13の欄J2を参照)よりも、運転終了までにかかるコストが低く抑えられることがある。
第1の電力コスト算出部23は、第1の運転(欄J2での運転)で時刻t以降の残りの動作を行う際に生じるコストを算出する。第2の電力コスト算出部24は、第2の運転(欄J3での運転)で時刻t以降の残りの動作を行う際に生じるコストを算出する。比較部26は、算出された2つのコストを比較してよりコストの低い方の運転を特定する。
なお、算出される、残りの動作が第1の運転でされる際に生じるコストは、時刻t〜tE3の間に生じるコストでもよいし、そのコストを含んでなる、時刻t〜tE3の全体でのコストなどでもよい。
同様に、算出される、残りの動作が第2の運転でされる際に生じるコストも、時刻t〜tM2の間でのコストでもよいし、そのコストを含んでなる、時刻t〜tM2の全体でのコストなどでもよい。
指示部25は、時刻tE3が時刻tE1よりも遅いと判定された場合(図13で示される場合)には、比較部26で特定された運転を行うように、電気機器1eへ指示する。すなわち、第1の運転で残りの動作を行うコストの方が小さければ、第1の運転を継続するように、電気機器1eへ指示する(欄J2)。第2の運転に切り替えて残りの動作を行うコストの方が小さければ、第2の運転に切り替えて運転するように、電気機器1eへ指示する(欄J3)。
このように、この図13の処理は、先述の処理と同様の処理である。
つまり、第1の期間(例えば、図13のt〜tE3)をかけて行う第1の運転(欄J2)と、第2の期間(t〜tM2)をかけて行う第2の運転(欄J3)とのいずれかの運転を行う電気機器1eの運転を機器制御装置2が制御する。
電力1ePの価格(先述のP(t)など)を示す情報4を電力価格取得部21が取得する。
第1の期間と、第2の期間のうち短くない方の期間(時刻t〜tE3での第1の期間)の間における、取得された情報4により示される価格の変化(時刻tでの変化)を検出部22が検出する。
変化が検出された場合(図13の場合)に、電気機器1eが、第1の期間の間に第1の運転を行う場合(欄J2の場合)に生じる第1のコスト23cを第1のコスト算出部23が算出する。
変化が検出された場合に、電気機器1eが、第2の期間において第2の運転を行う場合(欄J3の場合)に生じる第2のコスト24cを第2のコスト算出部24が算出する。
第1のコスト23cと第2のコスト24cとを比較して、高くない方のコストでの運転を比較部26が特定する。
特定された運転を行うことを上述の電気機器1eへ指示部25が指示する。
これにより、この図13の例でも、先述の処理での原理と同様の原理により、先述の処理での効果と同様の効果が得られる。
本技術では、上記の原理を実現する構成を備え、その構成による作用によって、上述の効果が生じる。本技術は、これらの構成、作用、効果の点で、従来例とは相違する。
なお、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、CPUまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。ここで、上記各実施の形態の制御装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、第1の期間をかけて行う第1の運転と、第2の期間をかけて行う第2の運転とのいずれかの運転を行う電気機器の運転をコンピュータが制御するための、電力の価格を示す情報を取得する価格取得ステップと、前記第1の期間と、前記第2の期間とのうち短くない方の期間の間における、取得された前記情報により示される価格の変化を検出する検出ステップと、前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第1の運転を行う第1のコストを算出する第1の算出ステップと、前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第2の運転を行う第2のコストを算出する第2の算出ステップと、前記第1のコストと前記第2のコストとを比較して、高くない方のコストでの運転を特定する比較ステップと、前記特定された運転を行うことを前記電気機器へ指示する指示ステップとを実行させる。
以上、一つまたは複数の態様に係る制御装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
本発明は、電気機器に対して、高いコストを生じる運転を指示することが回避されて、より確実に、適切な指示を行うことができ、その電気機器に運転の指示を行う制御装置等に利用可能である。
1h 住宅
1e 電気機器
1er 値
1eP 電力
1g 太陽光発電システム
1GI 情報
2 機器制御装置
4 情報
4p、4p1、4p2 単価
4px 額
5aA、5bA、5aJ 電力量
21 電力価格取得部
22 検出部
23 第1のコスト算出部
24 第2のコスト算出部
25 指示部
25s 指示
26 比較部
27 状態取得部
27Ia、27Ib 情報
28 予測部

Claims (9)

  1. 第1の期間をかけて行う第1の運転と、第2の期間をかけて行う第2の運転とのいずれかの運転を行う電気機器の運転を制御する制御装置であって、
    電力の価格を示す情報を取得する価格取得部と、
    前記第1の期間と、前記第2の期間とのうち短くない方の期間の間における、取得された前記情報により示される価格の変化を検出する検出部と、
    前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第1の運転を行う第1のコストを算出する第1の算出部と、
    前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第2の運転を行う第2のコストを算出する第2の算出部と、
    前記第1のコストと前記第2のコストとを比較して、高くない方のコストでの運転を特定する比較部と、
    前記特定された運転を行うことを前記電気機器へ指示する指示部と
    を備える制御装置。
  2. 前記電気機器から、前記電気機器の運転状態を示す情報を取得する状態取得部を更に備える
    請求項1記載の制御装置。
  3. 前記第1の運転は、前記第1の期間の消費電力が第1の電力である運転であり、
    前記第2の運転は、前記第2の期間の消費電力が前記第1の電力とは異なる第2の電力である運転である
    請求項1記載の制御装置。
  4. 前記電気機器以外の他の電気機器での消費電力量と、太陽光発電システムで発電される発電電力量とに基づいて、余剰電力量を予測する予測部を更に備え、
    前記第1の算出部と前記第2の算出部とのそれぞれの算出部は、前記価格取得部により取得された前記情報により示される前記価格と、予測した前記余剰電力量と、前記他の電気機器ではない、前記指示部により、前記特定された運転をすることが指示される前記電気機器の消費電力とに基づいて、前記コストをそれぞれ算出する
    請求項1記載の制御装置。
  5. 前記第1の算出部と、前記第2の算出部とのそれぞれの算出部は、前記価格取得部により取得された前記情報により示される前記価格と、前記特定された運転が指示される前記電気機器の品質の劣化をコストに換算した減価とに基づいて、前記コストをそれぞれ算出する
    請求項1記載の制御装置。
  6. 前記検出部は、取得された、前記電気機器の前記運転状態を示す前記情報に基づき、前記運転状態が示される前記電気機器の運転終了予定時刻の変化を検出する
    請求項2記載の制御装置。
  7. 第1の期間をかけて行う第1の運転と、第2の期間をかけて行う第2の運転とのいずれかの運転を行う電気機器の運転を制御する集積回路であって、
    電力の価格を示す情報を取得する価格取得部と、
    前記第1の期間と、前記第2の期間とのうち短くない方の期間の間における、取得された前記情報により示される価格の変化を検出する検出部と、
    前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第1の運転を行う第1のコストを算出する第1の算出部と、
    前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第2の運転を行う第2のコストを算出する第2の算出部と、
    前記第1のコストと前記第2のコストとを比較して、高くない方のコストでの運転を特定する比較部と、
    前記特定された運転を行うことを前記電気機器へ指示する指示部と
    を備える集積回路。
  8. 第1の期間をかけて行う第1の運転と、第2の期間をかけて行う第2の運転とのいずれかの運転を行う電気機器の運転を制御する制御方法であって、
    電力の価格を示す情報を取得する価格取得ステップと、
    前記第1の期間と、前記第2の期間とのうち短くない方の期間の間における、取得された前記情報により示される価格の変化を検出する検出ステップと、
    前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第1の運転を行う第1のコストを算出する第1の算出ステップと、
    前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第2の運転を行う第2のコストを算出する第2の算出ステップと、
    前記第1のコストと前記第2のコストとを比較して、高くない方のコストでの運転を特定する比較ステップと、
    前記特定された運転を行うことを前記電気機器へ指示する指示ステップと
    を含む制御方法。
  9. 第1の期間をかけて行う第1の運転と、第2の期間をかけて行う第2の運転とのいずれかの運転を行う電気機器の運転をコンピュータが制御するための、
    電力の価格を示す情報を取得する価格取得ステップと、
    前記第1の期間と、前記第2の期間とのうち短くない方の期間の間における、取得された前記情報により示される価格の変化を検出する検出ステップと、
    前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第1の運転を行う第1のコストを算出する第1の算出ステップと、
    前記変化が検出された場合に、前記電気機器が前記第2の運転を行う第2のコストを算出する第2の算出ステップと、
    前記第1のコストと前記第2のコストとを比較して、高くない方のコストでの運転を特定する比較ステップと、
    前記特定された運転を行うことを前記電気機器へ指示する指示ステップと
    を前記コンピュータに実行させるためのプログラム。
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