KR20120005450A - 전력 장치 및 전력 제어 시스템 - Google Patents

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KR20120005450A
KR20120005450A KR1020117023244A KR20117023244A KR20120005450A KR 20120005450 A KR20120005450 A KR 20120005450A KR 1020117023244 A KR1020117023244 A KR 1020117023244A KR 20117023244 A KR20117023244 A KR 20117023244A KR 20120005450 A KR20120005450 A KR 20120005450A
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에이이치로 쿠보타
시호 모리아이
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소니 주식회사
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Abstract

코스트가 낮고, 안전하게 사용할 수 있는 축전 장치를 제공하고, 축전 장치를 사용해서 가정 등에서의 전력{電力}을 제어한다.　디바이스 매니저(201)의 복수의 소켓에 대해서, 배터리(107)가 삽입된다. 디바이스 매니저(201)는, 배터리(107)의 상태를 관리하고, 안전성 및 신뢰성을 감시한다. 스토리지 시스템 매니저(202)는, 축전 장치에의 전력 공급을 제어하기 위한 스토리지의 정보에 의해 전력 조절 장치(203)를 제어한다. 홈 컨트롤러(204)는, 전력 소비량을 감시하고, 취득한 전력 소비량에 관한 정보에 의해 스마트 스토리지에의 전력의 공급을 제어한다. 전력 소비량이 예측되고, 예측된 전력 소비량에 의해 스마트 스토리지(200)에의 전력 공급 및 전력 출력이 제어된다. 배터리(107)는, 스마트 스토리지(200)의 소켓으로부터 해체{取外; replace; 떼어냄}되어 별도{別}의 용도로 사용할 수 있다.

Description

전력 장치 및 전력 제어 시스템{POWER DEVICE AND POWER CONTROL SYSTEM}
본 발명은, 가정 등에서의 축전 장치에 적용할 수 있는 전력{電力} 장치 및 전력 제어 시스템에 관한 것이다.
최근에는, 화석 연료에 대한 의존으로부터의 탈각{脫却}을 목표로 해서 재생가능 에너지의 이용에 관한 연구·개발이 활발히 이루어지고 있다. 재생가능 에너지를 이용한 발전{發電}으로서는, 태양광 발전, 풍력 발전, 연료 전지, 바이오매스 발전, 파력{波力} 발전 등이 개발되고 있다. 재생가능 에너지를 이용한 경우, 발전량이 자연 조건에 의해서 변동하며, 또한 소비 전력량과의 과부족이 생기는 문제가 있다.
이 문제를 해결하기 위해서, 축전지를 각 가정에 도입하고, 태양광 발전 등의 출력을 축전 장치(이하, 스토리지라고 적당히 칭한다)에 일단{一旦} 축적하고, 스토리지의 출력을 소비에 맞추어 사용하는 것이 생각되며, 이미 실용화되어 있다. 즉, 가정 또는 가정 주변의 분산 환경에 리튬 이온 전지 또는 그 밖의 스토리지를 설치하고, HEMS(Home Energy Management System)에 의해서 가정내의 소비 전력에 대한 제어가 이루어진다. 구체적으로는, 가정내의 소비 전력 피크의 플랫화{flattening}, 전력이 저렴{安價}한 시간대에 축전하고, 고가인 시간대에 방전·소비하는 시간 시프트, 태양 전지 등의 발전 장치로 발전한 잉여 전력의 축전, 전력 품질의 안정화 등이 이루어진다.
그렇지만, 비용이 비싼 것, 형상이나 중량이 큰 것, 보수나 안전성 관리의 수법이 확립해 있지 않은 것이, 도입에 대한 방해로 되고 있다. 스토리지의 규격화에 의해 많은 애플리케이션에서의 공통 이용을 진행시키고, 또한 네트워크에서 충전{充電} 제어 및 라이프 사이클을 관리하며, 리사이클을 진행시킬 수가 있으면, 자원을 유효 활용 및 코스트의 삭감으로 이어지는 것이 기대된다.
따라서, 본 발명의 목적은, 단일 또는 복수의 애플리케이션에 대해서 이용할 수가 있는 배터리 등의 에너지 디바이스에 의해서, 가정용 스토리지를 구성해서, 배터리 및 가정용 스토리지의 도입 코스트를 대폭 내리도록 한 전력 장치 및 전력 제어 시스템을 제공하는데에 있다.
상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 발명은, 에너지 디바이스와,
디바이스 매니저와,
스토리지 시스템 매니저
으로 이루어지는 전력 장치이다.
에너지 디바이스는, ID를 가지고 있으며, 스토리지 시스템 매니저가 ID를 사용해서 상호 인증을 행한다.
디바이스 매니저는, 인포메이션 버스를 거쳐서, 스토리지 시스템 매니저와, 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행한다.
또, 디바이스 매니저 또는 스토리지 시스템 매니저는, 가정의 전력을 제어하는 홈 컨트롤러와, 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행한다.
스토리지 시스템 매니저와 홈 컨트롤러가 상호 인증을 행한다.
디바이스 매니저 또는 스토리지 시스템 매니저는, 네트워크상의 서버에 대해서 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행한다.
디바이스 매니저 또는 스토리지 시스템 매니저는, 전력 조절 장치에 대해서 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행한다.
디바이스 매니저, 스토리지 시스템 매니저 또는 홈 컨트롤러는, 네트워크상의 서버로부터 스토리지 제어 정보를 취득한다.
디바이스 매니저, 스토리지 시스템 매니저 또는 홈 컨트롤러는, 스토리지 제어 정보에 의해 에너지 디바이스를 제어한다.
본 발명은, 스토리지 시스템 매니저와,
제1 에너지 디바이스와, 제1 디바이스 매니저를 구비하는 제1 전력 모듈과,
제2 에너지 디바이스와, 제2 디바이스 매니저를 구비하는 제2 전력 모듈
로 이루어지는 전력 장치이다.
본 발명은, 에너지 디바이스와, 디바이스 매니저 및 스토리지 시스템 매니저를 가지는 전력 장치와,
홈 컨트롤러와,
전력 조절 장치
로 이루어지는 전력 제어 시스템이다.
디바이스 매니저 또는 스토리지 시스템 매니저는, 네트워크, 홈 컨트롤러 또는 전력 조절 장치와, 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저 또는 디바이스 매니저는, 전력 장치에의 전력 공급을 제어하기 위한 스토리지의 정보에 의해 전력 조절 장치를 제어한다.
홈 컨트롤러, 디바이스 매니저, 또는 전력 조절 장치는, 전력 소비량을 감시하고, 전력 소비량에 관한 정보를 취득한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 또는 전력 조절 장치는, 전력 소비량에 관한 정보에 의해 전력 장치의 전력의 공급 또는 전력 저장{貯藏} 수단에의 전력의 공급을 제어한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 혹은 전력 조절 장치는, 전력 소비량이 작을 때에 전력 장치 혹은 전력 저장 수단에의 전력 공급을 증가시킬지 혹은 개시할지를 제어하고, 및/또는 전력 소비량이 클 때에 전력 장치 혹은 전력 저장 수단으로부터의 전력 공급을 증가시킬지 혹은 개시할지를 제어한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 혹은 전력 조절 장치는, 전력 소비량에 따라 전력 공급망으로부터의 전력 공급량을 최적 제어한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 혹은 전력 조절 장치는, 전력 소비량이 클 때에 전력 공급망으로부터의 전력 공급을 감소시킬지 혹은 정지할지를 제어하고, 및/또는 전력 소비량이 작을 때에 전력 공급망에의 전력 공급을 증가시킬지 혹은 개시할지를 제어한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 또는 전력 조절 장치는, 네트워크상의 서버로부터 공급되는 정보에 의해 전력 장치에의 전력 공급을 제어한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 혹은 전력 조절 장치는, 검출한 정보에 의해 전력 장치 혹은 전력 저장 수단에의 전력 공급, 및/또는 전력 장치 혹은 전력 저장 수단으로부터의 전력 공급을 제어한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 혹은 전력 조절 장치는, 검출한 정보에 의해 전력 공급망에의 전력 공급, 및/또는 전력 공급망으로부터의 전력 공급을 제어한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 혹은 전력 조절 장치는, 검출한 정보 또는 공급되는 정보에 의해 전력 소비량을 예측한다.
홈 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 혹은 전력 조절 장치는, 예측된 전력 소비량에 의해 전력 장치에의 전력 공급을 제어한다.
에너지 디바이스, 디바이스 매니저, 스토리지 시스템 매니저, 홈 컨트롤러, 전력 조절 장치, 네트워크중 적어도 2개의 사이에서 상호 인증을 행한다.
본 발명은, 스토리지에 사용하는 배터리 등의 에너지 디바이스의 입출력, 충전 인터페이스, 인증 방식을 규격화(공통화)하고, 네트워크 경유{經由}로 디바이스 관리를 행함으로써, 안전하게 에너지 디바이스를 사용할 수 있음과 동시에, 에너지 디바이스를 많은 애플리케이션에서 이용가능하게 한다. 이와 같이 하는 것에 의해서, 에너지 디바이스의 코스트를 저하시키고, 배터리 구동의 애플리케이션의 새로운 확대로 이어지는 것 외에도, 유저에게 있어서 에너지 디바이스 관리의 편리성이 향상한다.
또, 본 발명은, 이와 같은 규격화 디바이스를 가정용 스토리지로서 활용한다. 이것에 의해, 큰 초기 투자를 요하지 않고, 소비자의 지향{志向}에 맞추어 유연하게 스토리지의 용량이나 구성을 확충할 수 있는 것 외에 각종 애플리케이션용 배터리의 유효 이용, 또한 자원 절약{省資源; resource saving}, 공간 절약{省空間; space saving}도 촉진된다.
도 1은, 본 발명에 의한 전력 제어 시스템의 개략의 구성을 도시하는 블록도이다.
도 2는, 본 발명에 의한 스마트 스토리지{smart storage}의 소프트웨어 아키텍쳐의 1예의 개략을 도시하는 대략선도{略線圖; schematic diagram}이다.
도 3은, 본 발명에 의한 에너지 매니지먼트 및 에너지 스토리지 매니지먼트를 위해서 사용하는 정보의 설명에 사용하는 대략선도이다.
도 4는, 본 발명에 의한 에너지 매니지먼트 및 에너지 스토리지 매니지먼트의 배치의 개략의 설명에 사용하는 대략선도이다.
도 5는, 본 발명에 의한 에너지 매니지먼트 및 에너지 스토리지 매니지먼트의 배치의 개략의 설명에 사용하는 대략선도이다.
도 6은, 본 발명에 의한 스토리지에 의해 이루어지는 전력의 피크 시프트의 설명에 사용하는 대략선도이다.
도 7은, 본 발명에 의한 전력 제어 시스템의 설명에 사용하는 대략선도이다.
도 8은, 본 발명에 의한 스마트 스토리지의 1예를 도시하는 블록도이다.
도 9는, 본 발명에 의한 스마트 스토리지의 사용 예의 설명에 사용하는 대략선도이다.
도 10은, 본 발명의 1실시형태에서의 홈 에너지 네트워크 시스템의 전체 구성을 도시하는 블록도이다.
도 11은, 본 발명의 1실시형태의 배터리 충전시에 있어서의 인증 동작의 프로토콜 설명에 사용하는 대략선도이다.
도 12는, 본 발명의 1실시형태의 배터리 방전시에 있어서의 인증 동작의 프로토콜 설명에 사용하는 대략선도이다.
이하, 본 발명에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서의 실시형태는, 본 발명의 매우 적합{好適}한 구체예이며, 기술적으로 바람직한 갖가지 한정이 부가{付}되어 있지만, 본 발명의 범위는, 이하의 설명에서, 특히 본 발명을 한정하는 취지의 기재가 없는 한, 이들 실시형태에 한정되지 않는 것으로 한다.
「전력 제어 시스템의 개략」
도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 의한 전력 제어 시스템은, 가정에서, 전력, 시큐러티{security}, 쾌적함에 관한 유저 서비스를 제공하고, 공동 플랫폼상에서 동작하고, 센서, 본 발명에 의한 전력 장치(스마트 스토리지 라 칭한다), 가정 및 사회 사이의 접속에 특징을 가진다. 스마트 스토리지에 의해서, 후술하는 바와 같은 전력 축적의 해결이 이루어진다. 또, 가정에 대해서, 태양광 발전, 연료 전지, 풍력 발전 등의 크린 에너지 생성의 출력이 공급된다.
본 발명에 의한 전력 제어 시스템은, 에너지 디바이스와, 디바이스 매니저 및 스토리지 시스템 매니저를 가지는 전력 장치와, 홈 컨트롤러와, 전력 조절 장치(이하, 파워 컨디셔너{power conditioner}라고 적당히 칭한다)를 구비한다. 또, 네트워크를 구비한다. 네트워크는, 전력 회사, 에너지 서비스 사업자, 통신 서비스 사업자, 스토리지의 납입 업자, 휴대 정보 단말, 모바일 컴퓨터 및 이들의 조합이다.
「스마트 스토리지의 소프트웨어 아키텍쳐」
스마트 스토리지의 소프트웨어 아키텍쳐의 1예의 개략을 도 2에 도시한다. 에너지 디바이스로서의 배터리에 가장 가까운 제어를 행하는 소프트웨어가 디바이스 매니저이다. 디바이스 매니저는, 디바이스 상태, 안전성, 신뢰성의 모니터링을 디바이스마다 행한다.
디바이스 매니저와 관련하는 것이 스토리지 시스템 매니저이다. 스토리지 시스템 매니저는, 시스템 동작, 부하{負荷}의 할당의 최적화, 시스템 상태, 안전성, 신뢰성을 모니터링한다.
스토리지 시스템 매니저는, API(Application Programming Interface)를 경유해서 홈 에너지 매니저와 관련한다. 또, 스토리지 시스템 매니저는, 네트워크를 거쳐서 네트워크상의 서버와의 사이에서 정보의 수수{授受; exchange}를 행한다. 홈 에너지 매니저가 네트워크를 거쳐서 네트워크상의 서버와의 사이에서 정보의 수수를 행한다.
홈 에너지 매니저는, 스토리지의 모니터링과 스토리지의 동작의 제어를 행한다. 이 경우, 네트워크상의 서버로부터 디바이스의 제조 정보, 메인티넌스 정보, 트러블{trouble; 고장} 정보에 대한 수수를 행한다.
네트워크를 통해서 에너지 서비스 프로바이더 또는 스토리지 서비스 프로바이더에 의해서, 스토리지 시스템 매니저의 스토리지의 모니터링과 동작의 제어가 이루어진다.
에너지 매니지먼트 및 에너지 스토리지 매니지먼트를 위해서, 도 3에 도시하는 바와 같은 정보가 사용된다. 에너지 및 에너지 스토리지의 관리를 위해서 센서의 정보가 사용된다. 유저의 거동{振舞; behavior}을 검출하고, 추적하고, 예측하기 위해서, 가정내의 센서의 정보가 사용된다. 구체적으로는, 움직임 센서, 문{door}/창{窓}/열쇠{鍵}에 관한 센서, 노이즈 센서, 스위치의 온/오프, 전자 기기, 및 가정 전화{電化} 기구{器具}의 동작의 모니터링 등의 정보가 사용된다. 또, 개인의 스케줄에 관한 정보, 유저의 개인 정보 및 이들의 조합으로 이루어지는 정보가 사용된다.
가정의 환경 및 유저의 쾌적함을 검출하고, 추적하고, 예측하기 위해서, 가정내의 센서의 정보가 사용된다. 구체적으로는, 온도 및 습도 센서, 진동 센서, 공기 모니터링 센서, 밝기 센서 등의 정보가 사용된다.
에너지의 소비 및 생성을 검출하고, 추적하고, 예측하기 위해서, 전력 미터, 열 센서 등의 정보가 사용된다.
상술한 가정내의 센서에 더하여 에너지 및 에너지 스토리지의 관리를 위해서 외부의 정보가 사용된다.
재생가능한 에너지에 의한 발전(태양광, 풍력 등)을 검출하고, 추적하고, 예측하기 위해서, 메시{mesh}(예를 들면 50m×50m)의 기후 및 지방의 기상 정보가 사용된다.
사람들의 거동을 검출하고, 추적하고, 예측하기 위해서, 뉴스, 미디어(TV, 라디오, 인터넷 등), 교통, 리스크/안전성의 정보(재해, 사고, 질병{病氣} 등), 타운 및 이벤트의 정보, 도처{가는 곳 마다}에 있는 센서의 정보, 및 소셜 네트워크 정보가 사용된다. 즉, 센서는, 실내 또는 옥외에서의, 온도, 습도, 밝기, 사람의 활동 상황 또는 이들의 조합을 감시한다.
상술한 검출, 추적, 예측을 위한 가정내의 정보 및 외부의 정보를 사용해서, 에너지 스토리지의 자동 동작 및 구성과, 에너지 스토리지의 구성, 모델, 용량의 추장{推奬; recommendation}이 변경된다.
에너지 매니지먼트 및 에너지 스토리지 매니지먼트의 배치의 개략은, 도 4 및 도 5에 도시하는 것으로 된다. 가정 내부에는, 홈 네트워크 허브, 센서, 스마트 스토리지, 스마트 스토리지의 컨트롤러, 센서를 가지는 전자 기기, 태양광 발전(예를 들면 BIPV(Building Integrated Photovoltaic Module))가 설치되어 있다. 스마트미터를 통해서 그리드{grid}와 접속되어 있다. 또, 인터넷을 거쳐서 외부의 정보를 가정내에 받아들이는{取入} 것이 가능하게 되어 있다.
가정내의 스마트 스토리지(예를 들면 리튬 이온 전지 및 전기 이중층을 에너지 디바이스로서 사용하고 있다)를 사용하는 것에 의해서 전력의 피크 시프트가 가능해진다. 도 6은, 피크 시프트의 개략을 도시한다. 종래에서는, 파선{破線}으로 나타내는 바와 같은 전력 소비가 이루어지고 있던 경우, 스마트 스토리지에 축적되어 있는 전력을 사용하는 것에 의해서, 실선으로 나타내는 바와 같이, 소비 전력의 피크를 억제할 수가 있다. 게다가, 스마트 스토리지에 축적되는 전력이 재생가능한 에너지를 사용해서 발전된 것으로 하는 것에 의해서, 가정에서의 이산화 탄소의 배출량을 억제하는 것이 가능해진다.
종래의 가정용 축전지는, 오로지 가정내의 전력 소비를 보조하기 위해서 사용되고 있고, 대형이며, 코스트가 높은 것이었다. 본 발명에 의한 스마트 스토리지에서는, 가정용 축전지에 사용되는 배터리와, 다른{他} 용도 예를 들면 전기 자전거의 동력으로서 사용되는 배터리를 겸용하는 것을 가능하게 해서 종래의 문제점을 해결하는 것이다.
도 7에 도시하는 바와 같이, 배터리는, 홈 에너지 게이트웨이와의 사이에서 통신을 행한다. 홈 에너지 게이트웨이가 배터리를 충전하고, 배터리를 가정용 축전지로서 기능시킨다. 홈 에너지 게이트웨이는, 네트워크 예를 들면 인터넷을 거쳐서 배터리 매니지먼트 서버와 접속되어 있다.
배터리는, 시큐어{secure}한 배터리 식별자(배터리 ID)에 의해서 일의{一意; unique}로 식별가능하게 되어 있다. 배터리 매니지먼트 서버는, 배터리 ID에 의해서 각 배터리를 관리하고 있다. 즉, 배터리 ID에 의해서 특정되는 배터리를 사용하기 위해서 필요한 정보(예를 들면 충전을 위해서 필요한 정보, 리콜 정보 등)의 데이터베이스가 배터리 매니지먼트 서버에 구축되어 있다.
홈 에너지 게이트웨이는, 배터리 ID와 대응하는 스토리지 정보를 서버로부터 수취하는 것에 의해서, 배터리를 안전하게 또한 적정하게 충전할 수가 있다. 또, 배터리의 사용 결과의 정보(충전 횟수{回數}, 트러블 등)의 정보가 홈 에너지 게이트웨이로부터 서버에 대해서 송신되고, 서버의 데이터베이스상의 스토리지 정보가 최신의 것으로 갱신된다.
한편, 배터리는, 해체{取外; replace; 떼어냄}가능한 구성으로 되고, 해체해서 다른 용도로 사용된다. 즉, 전기 장치 예를 들면 전기 자전거의 동력원으로서 사용된다. 전기 자동차에 한하지 않고, 전동 오토바이, 전동 자전거, 축전지식 가전 제품, 축전지식 업무 기기, 축전지식 전산기, 축전지식 포터블 기기, 각종 축전지 장치 및 이들의 조합에 대해서 사용된다. 이와 같이, 배터리가 가정용 축전지 이외의 전원으로서도 이용가능하게 되고, 복수 종류의 배터리에 대한 제어 및 충전 장치를 공통으로 하고 있으므로, 안전성을 해치는 일없이, 가정용 축전지를 로우 코스트{low cost}로 구성하는 것이 가능해진다. 또, 배터리가 가정에서의 재생가능한 에너지를 사용한 전력에 의해서 충전되도록 하면, 이산화 탄소의 배출량을 저감할 수가 있다.
도 8은, 본 발명에 의한 스마트 스토리지(200)의 보다 구체적인 구성을 도시한다. 도 8에서는, 1예로서 4개의 배터리(107a, 107b, 107c, 107d)가 디바이스 매니저(201a, 201b, 201c, 201d)에 의해서 각각 제어된다. 또한, 배터리의 갯수{個數}는, 1예로서, N개까지 접속가능하게 되어 있다. 특히, 배터리 및 디바이스 매니저의 각각을 구별할 필요가 없는 경우에는, 각각에 대해서 참조 부호로서 「107」 및 「201」을 사용한다.
디바이스 매니저(201)는, 물리적 접속부로서 복수의 소켓을 구비하고 있다. 소켓에 대해서, 배터리(107)가 각각 삽입된다. 배터리(107)는, 다른{異} 종류의 것을 사용할 수 있다. 예를 들면 리튬 이온 전지, 캐패시터, 연료 전지, 마이크로 코제너레이터 등을 사용할 수 있다. 배터리의 종류가 상위{相違}해도, 배터리(107)는, 모두 규격화된 소켓에 대해서 삽입할 수 있다.
소켓은, 배터리(107)를 물리적으로 보존유지{保持}함과 동시에, 배터리(107)와 디바이스 매니저(201)와의 사이의 인터페이스를 확보한다. 인터페이스는, 적어도 정부{正負}의 전원 단자와, 배터리 ID를 출력하기 위한 단자가 필요하게 된다. 또, 배터리(107)내의 온도 검출 출력을 끄집어내기{取出; take out, extract} 위한 단자가 설치되어도 좋다. 또, 배터리(107)에 마이크로 컴퓨터를 내장{內藏}하는 경우에는, 이 마이크로 컴퓨터와 디바이스 매니저(201)내의 마이크로 컴퓨터와의 사이의 통신을 행하는 통신 단자가 설치된다.
디바이스 매니저(201)는, 에너지 디바이스(배터리(107))의 상태를 관리하고, 안전성 및 신뢰성을 모니터링한다. 디바이스 매니저(201)는, 스토리지 시스템 매니저(202)와 접속되어 있다. 스토리지 시스템 매니저(202)내의 공통의 정보 버스를 통해서 신호가 수수된다.
스토리지 시스템 매니저(202)에 대해서, 전력 조정 장치(203)를 거쳐서 교류 전원이 공급된다. 전력 조정 장치(203)는, 전력망 및 가정의 교류 전원 라인과 접속되어 있다. 가정내의 태양광 발전 등의 재생가능한 에너지를 사용해서 생성된 에너지가 전력 조정 장치(203)에 공급된다. 스토리지 시스템 매니저(202)에 대해서는, 직류 전원도 공급된다. 디바이스 매니저(201) 또는 스토리지 시스템 매니저(202)는, 네트워크, 홈 컨트롤러(204) 또는 파워 컨디셔너(203)에 스토리지의 정보를 공급한다.
스토리지 시스템 매니저(202) 또는 디바이스 매니저(201)는, 전력 장치에의 전력 공급을 제어하기 위한 스토리지의 정보에 의해 파워 컨디셔너(203)를 제어한다. 홈 컨트롤러(204), 디바이스 매니저(201), 또는 파워 컨디셔너(203)는, 전력 소비량을 감시하고, 전력 소비량에 관한 정보를 취득하고, 전력 소비량에 관한 정보에 의해 스마트 스토리지에의 전력의 공급을 제어한다. 또, 전력 소비량을 예측하고, 예측된 전력 소비량에 의해 스마트 스토리지에의 전력 공급이 제어된다.
즉, 전력 소비량이 작을 때(또는 전력이 저렴한) 경우에, 스마트 스토리지에의 전력 공급을 증가시키도록 제어하고, 및/또는 전력 소비량이 클 때(또는 전력이 고가인) 경우에, 스마트 스토리지로부터의 전력 공급을 증가시킨다. 또, 홈 컨트롤러(204), 디바이스 매니저(201), 또는 파워 컨디셔너(203)는, 전력 소비량이 클 때(또는 전력이 고가인) 경우에, 전력 공급망으로부터의 전력 공급을 감소시키거나 혹은 정지하도록 제어하고, 및/또는 전력 소비량이 작을 때(또는 전력이 저렴한) 경우에, 전력 공급망에의 전력 공급을 증가시키거나 혹은 개시하도록 제어한다.
스토리지 시스템 매니저(202)는, 홈 컨트롤러(204)와 접속된다. 홈 컨트롤러(204)에 의해서 가정내의 에너지가 관리된다. 예를 들면 전술한 피크 시프트를 위해서 배터리(107)의 에너지가 사용된다. 홈 컨트롤러(204) 및 스토리지 시스템 매니저(202)가 네트워크를 거쳐서 서버와 접속된다. 홈 컨트롤러(204) 및 스토리지 시스템 매니저(202)에 대해서 가정내의 센서의 정보, 가정의 외부의 센서의 정보, 및 외부의 정보가 공급된다.
상술한 바와 같이, 움직임 센서, 문/창/열쇠에 관한 센서, 노이즈 센서, 스위치의 온/오프, 온도 및 습도 센서 등의 정보가 사용된다. 외부의 정보로서는, 기상 정보, 교통 정보 등이 사용된다. 홈 컨트롤러(204)가 이들 정보를 사용해서 가정내의 에너지를 관리한다.
스토리지 시스템 매니저(202)가 네트워크(예를 들면 인터넷)를 거쳐서 배터리 매니지먼트 서버(도 7 참조)와 접속되어 있다. 예를 들면 서버로부터 스토리지 시스템 매니저(202)에 대해서 시스템과 디바이스의 제품 정보, 메인티넌스 정보, 고장{不具合; 트러블} 정보 등이 보내진다. 이들 정보를 사용해서 스토리지 시스템 매니저(202)가 각 배터리를 안전하게 충전할 수가 있다.
이와 같이, 스마트 스토리지(200)는, 안전성, 신뢰성을 감시하면서 부하 분산의 최적화에 기여할 수가 있다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 스마트 스토리지(200)의 소켓으로부터 해체된{떼어내어진} 배터리(107)는, 다른 용도로 사용된다. 즉, 배터리(107)는, 가반성{可搬性; portability}을 가지므로, 퍼스널 컴퓨터의 전원, 가정 전자 기기의 전원, 전기 자동차(전동 자전거)의 전원 등에 사용할 수가 있다. 또, 배터리의 소켓에 대한 장착{裝着}에 필요가 구조가 규격화되어 있는 것에 의해서, 다른 스마트 스토리지의 소켓에 삽입할 수가 있다. 형상 등의 물리적 구성에 더하여, 인터페이스 등의 접속에 필요한 신호 처리도 통일화되어 있다.
에너지 디바이스(배터리(107))를 디바이스 매니저(201)의 소켓에 장착하면, 배터리(107)와 스토리지 시스템 매니저(202) 사이의 상호 인증이 개시된다. 에너지 디바이스(201) 및 스토리지 시스템 매니저(202)는, 인증 모듈로서 인증 IC, 또는 마이크로 컴퓨터 및 인증 소프트웨어를 조합한 것을 구비하고 있다. 상호 인증 방식은, ISO/IEC 9798 entity 인증 베이스의 기지{旣知}의 방식을 이용하는 것이 가능하다. 상호 인증을 위한 통신 데이터는, 스토리지 시스템 매니저(202)의 인포메이션 버스를 거쳐서 수수된다.
배터리(107)와 스토리지 시스템 매니저(202) 사이의 상호 인증이 완료하면, 스토리지 시스템 매니저(202)의 제어하에서, 배터리(107)의 충전 동작, 방전 동작, 보호 동작이 가능해진다. 충방전 개시 커맨드, 충방전 종료 커맨드, 충전 전압 정보, 충전 전류 정보 등은 인포메이션 버스를 거쳐서 주고받아진다. 이들 커맨드 및 정보의 도청을 방지하고, 개찬{改竄; falsification}을 방지하기 위해서는, 배터리(107) 및 스토리지 시스템 매니저(202) 사이에서 주고받아지는 데이터의 암호화와 메시지 인증 코드(MAC: Message Authentication Code)의 이용이 유효하다. 데이터의 암호화 및 메시지 인증 코드를 고속으로 또한 저코스트·저소비 전력으로 실현하려면, AES(Advanced Encryption Standard), CLEFIA(소니 주식회사가 개발한 128비트의 블록 암호) 등의 공통 열쇠 블록 암호 방식의 이용이 유효하다. 암호화·복호를 위한 열쇠(암호화 열쇠) 및 MAC 생성 및 검증 열쇠(MAC 열쇠)는, 배터리(107)와 스토리지 시스템 매니저(202)와의 사이의 상호 인증시의 열쇠 공유 프로토콜에 의해 미리 공유된다.
스토리지 시스템 매니저(202)와 홈 컨트롤러(204)가 접속될 때에 상호 인증이 행해진다. 상호 인증 방식은, 접속에 이용하는 유선, 무선, PLC의 각 통신 방식의 규격으로 서포트되고 있으면, 그 방식을 이용하는 것이 가능하다. 만일, 상호 인증, 및 암호화 통신이 서포트되고 있지 않은 경우는, 배터리(107) 및 에너지 시스템 매니저(202) 사이와 마찬가지로, 접속 후에 상호 인증을 행하고, 열쇠 공유를 행한다.
스토리지 시스템 매니저(202)와 홈 컨트롤러(204)와의 사이에서, 상호 인증이 성립하고, 열쇠의 공유가 완료하면, 스토리지 시스템 매니저(202)와 홈 컨트롤러(204)와의 사이에서, 각 배터리의 충전 상황이나, 스토리지 제어 정보 등의 주고받음이 가능해진다. 이들 통신 데이터의 도청 방지 및 개찬 검출을 위해서, 배터리 및 스토리지 시스템 매니저 사이와 마찬가지로, 암호화 및 MAC의 이용이 유효하다.
스토리지 시스템 매니저(202)와 홈 컨트롤러(204)가 상시{常時} 접속되고, 같은{同} 열쇠가 계속해서 계속되는 바와 같은 경우는, 안전성의 점에서, 정기적으로 열쇠 공유 프로토콜을 실행하고, 암호화 열쇠, MAC 열쇠를 갱신하는 것이 바람직하다.
스토리지 시스템 매니저(202) 및 네트워크상의 서버 사이에서도 상호 인증이 이루어진다. 또, 스토리지 시스템 매니저(202) 및 전력 조정 장치(203) 사이에서도 상호 인증이 이루어진다. 이들 상호 인증은, 스토리지 시스템 매니저(202)와 홈 컨트롤러(204)와의 사이의 상호 인증과 마찬가지로 이루어진다.
「본 발명의 1실시형태의 전체 구성」
이상, 개략적으로 본 발명에 대해서 설명했다. 다음에 본 발명의 1실시형태에 대해서 설명한다. 본 발명의 1실시형태에서의 홈 에너지 네트워크 시스템의 전체 구성을 도 10에 도시한다. 도 8을 참조해서 설명한 바와 같이, 스마트 스토리지(200)는, 장착{裝着; attach} 및 이탈{離脫; detach}이 자유로운{自在} 배터리(107)와 디바이스 매니저(201)와 스토리지 시스템 매니저(202)를 포함하고 있다. 스토리지 시스템 매니저(202)는, 네트워크상의 배터리 관리 서버(108)와의 사이에서 통신을 행하도록 구성되어 있다.
가정내에는, 에너지 생성 장치(101)가 구비되어 있다. 에너지 생성 장치(101)는, 재생가능 에너지 생산 시스템(예를 들면 태양광 발전) 등이다. 또, 가정내에는, 가정 기구·홈 어플라이언스{appliance}(102), 에너지·환경에 관한 센서(103)가 포함된다. 가정에 대해서는, 전력망(104)을 통해서 전력이 공급된다.
유저에 대해서 정보를 제시하는 표시 장치(110)가 구비되어 있다. 표시 장치(110)에는, 예를 들면 스토리지 시스템 매니저(202)가 배터리(107)의 충전 및 방전을 제어할 때에 검출한 경고 등의 각종 정보가 표시된다.
홈 컨트롤러(204)와 관련해서 배출량 계산기(111)가 설치되어 있다. 홈 컨트롤러(204)에 의해 검출된 현재의 가정내의 총소비 전력이 표시 장치(110)에 표시된다. 도 10에서 블록으로서 나타내어져 있는 구성요소의 형태는, 소프트웨어, 또는 하드웨어상에서 동작하는 소프트웨어 및 칩 세트라도 좋다. 하드웨어의 예는, 퍼스널 컴퓨터, 홈 어플라이언스, 게임기, 셋톱 박스, 전용 에너지 컨트롤러, 스토리지 시스템 매니저(202)이다.
또, 홈 컨트롤러(204)에 대해서, 에너지 및 배출량 트레이드 마켓(112), 및 에너지 및 배출량 증명(113)이 관계지어져 있다.
스토리지 시스템 매니저(202)는, 이하의 모든, 혹은 일부의 기능을 가지는 컴퍼넌트로 구성된다.
직류·교류 변환 장치, 파워 컨디셔너, 충전기, 에너지 스토리지 및 생성 장치, 무선 충전, 직류 전원 입출력, 교류 전원 입출력, 네트워크 접속 기능, 에너지 프로토콜 처리 장치
또, 본 발명의 1실시형태에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
「배터리 및 스마트 스토리지」
배터리(107)는, 도 8에서의 배터리(107a, 107b, 107c, 107d)에 상당하는 것으로, 규격화된 것이며, 이하의 기능을 구비하고 있다.
배터리 ID를 가지고, 배터리 ID를 사용한 통일의 인증 방법에 의해서 인증된다. 배터리 ID는, 배터리를 일의로 식별하기 위한 정보로, 복수 비트의 디지털 데이터가 사용된다. 보다 구체적으로는, 시리얼{일련} 번호를 사용할 수 있다. 또, 메이커, 종류 등의 복수의 속성을 사용한 계층 구조의 디지털 데이터를 사용할 수 있다.
배터리(107)는, 배터리 관리 서버(108)와 네트워크를 거쳐서 접속되고, 네트워크 경유로 배터리 관리 서버(108)에 의해서 관리된다.
배터리(107)는, 스토리지 시스템 매니저(202)와의 접속과, 다른 애플리케이션 기기(전동 자전거 등)와의 접속에 관해서 통일 규격이 규정되어 있다. 상술한 바와 같이, 스토리지 시스템 매니저(202)가 구비하는 소켓에 대해서 배터리(107)가 삽입된다. 스토리지 시스템 매니저(202)에 배터리(107)가 삽입되는 것에 의해서, 스마트 스토리지(200)가 구성된다.
홈내 또는 모바일 용도로 배터리(107)로서 이용하는 배터리로서, 일차 전지, 이차 전지, 캐패시터, 태양 전지, 연료 전지 등 각종 에너지 디바이스가 존재한다. 이들 에너지 디바이스가 공통의 표준화된 디바이스 매니저를 인터페이스로 해서 스토리지 시스템 매니저(202)에 대해서 접속할 수 있다. 여기서, 디바이스 매니저는, 해체{떼어냄} 가능한 소켓으로 되어 있다. 또, 배터리(107)와 스토리지 시스템 매니저(202)와의 사이의 인증 프로토콜이나 충전 등 제어 프로토콜은, 모든 에너지 디바이스에 관해서 공통화되어 있다.
「배터리 ID 및 통일 인증 방법」
배터리 ID는 배터리를 관리하기 위한 식별자로, 배터리를 일의로 특정하기 위한 고정 길이 데이터이다. 여기서, 「배터리」는, 배터리 셀(발전부)과, 배터리 셀 및 배터리 셀의 보호 회로를 외장 케이스로 일체화한 배터리 팩과의 양쪽을 가리키는 용어로서 사용하고 있다. 배터리 ID는, 배터리(107)의 관리 및 인증에 필수로 된다.
여기서 말하는 「인증」은, 배터리(107) 및 충전 장치(스토리지 시스템 매니저(202)내에 포함된다) 사이의 인증, 배터리(107) 및 애플리케이션 사이의 인증, 스토리지 시스템 매니저(202) 및 배터리 관리 서버(108) 사이의 인증을 포함한다. 배터리 ID나 충전 인터페이스가 통일 규격으로 되고, 이 인증 모듈이 배터리(107) 및 각 기기에 실장되어 인증이 행해진다. 이 인증에 의해서, 배터리(107)나 각 기기가 정규품인지 여부의 체크나 정상 동작의 체크 등을 일원적{一元的}으로 제어하는 것이 가능해지고, 비정규 접속에 의한 발화 사고 등을 방지하는 것이 가능해진다.
배터리 ID 및 인증 모듈의 실현 형태로서는, 배터리내의 마이크로 컴퓨터상에 소프트웨어 실장{實裝}하는 방법, 인증 칩으로서 배터리내에 탑재{搭載}하는 방법 등이 있다. 인증을 위한 통신 방식으로서는, UART(Universal Asynchronous Receiver-Tranceiver: 비동기 시리얼 통신용 송수신 회로) 등의 통신 인터페이스를 사용하는 방법, Bluetooth, ZigBee, Wi-Fi 등의 무선 통신 규격에 의한 센서 네트워크를 이용하는 방법이 있다. Bluetooth 방식은, 멀티미디어 커뮤니케이션에 적용되고, 일대 다접속{一對多接續; point-to-multipoint}의 통신을 행할 수가 있다. ZigBee는, IEEE(Institute of Electrical and Electronics Engineers) 802.15.4의 물리층을 사용하는 것이다. IEEE802. 15.4는, PAN(Personal Area Network) 또는 W(Wireless) PAN이라 불리는 단거리 무선 네트워크 규격의 명칭이다.
「배터리 관리 서버」
배터리 관리 서버(108)는, 이하의 기능을 가진다.
1. 인증 정보 및 전지의 상태 센서를 구비하고, 네트워크 통신 기능을 구비한 스토리지 시스템 매니저(202)를 거쳐서, 관리 대상의 배터리(107)(배터리 ID가 부여되어 있는 배터리)에 관한 정보를 수집한다. 즉, 배터리(107)의 기본 정보(메이커, 제품 번호, 제조일 등), 스테이터스(단자 전압, 내부 저항, 온도, 방전 전류량, 충방전 사이클 횟수 등), 사용 이력 등을 수집하는 기능을 가진다.
2. 배터리(107)의 출력, 에너지 밀도, 충전·방전 성능 등의 제품 정보를 보존유지하고, 스토리지 시스템 매니저(202)내의 충전 장치가 각 배터리의 상태나 사용 조건에 적합한 충전 관리를 행하기 위해 정보, 지시를 주는 기능을 가진다.
3. 충전시나 애플리케이션 이용시의 배터리의 이상{異常} 동작(정상 동작시 데이터로부터의 일탈{逸脫})을 검지하고, 스토리지 시스템 매니저(202)에 경고를 발{發}하는 기능을 가진다.
4. 유저나 배터리 메이커 등으로부터의 이상·사고 정보, 리콜 정보를 받아서 배터리 이용 유저 및 스토리지(202)에 통지를 행하는 기능을 가진다.
5. 네트워크상 혹은 가정 기기, 휴대용 기기 등의 애플리케이션과 연휴{連携; cooperation}해서, 경제성이나 환경 부하, 편리성이 뛰어난 배터리의 사용을 가능하게 하는 기능을 가진다.
「통일 규격에 의한 모듈 접속성」
애플리케이션에 의해서 배터리에 요구되는 출력·용량은 다양하다. 이들에 대응할 수 있도록, 배터리의 형상·입출력 단자(소켓) 등을 통일 규격으로 함으로써, 상호 접속해서 각 애플리케이션에 최적인 배터리 모듈을 구성할 수가 있다. 또 구성된 배터리 모듈의 애플리케이션과의 적합성(출력, 용량 등)이나 충전 전류·전압의 제어는, 스토리지 시스템 매니저(202)를 거쳐서 배터리 관리 서버(108)에 문의해서 검증을 행할 수가 있다. 이것에 의해, 배터리의 복수의 애플리케이션에 의해서 안전하게 또한 적절하게 이용하는 것이 가능해진다.
「인증 동작의 1예」
인증 동작에 대해서 도 11을 참조해서 설명한다. 배터리(107)의 각각은, 제조시에 배터리 ID가 기입{書入; write}되어 있다. 배터리 ID는, 인증 모듈이 소프트웨어 실장인 경우는, 배터리내 마이컴{microcomputer} 메모리의 보호 영역에 기억되고, 하드웨어 실장인 경우는, 인증 칩내의 불휘발성 메모리에 기입된다. 배터리 ID는, 배터리를 일의로 특정하기 위한 데이터(메이커, 제품 번호, 제조일, 제조 장소, 라인 번호, 시리얼{일련} 번호, 버전 정보 등)를 포함한다. 또 충전 장치(스토리지 시스템 매니저(202))에도 ID(디바이스 고유의 디바이스 ID)가 부여되어 있다.
도 11에 도시하는 인증 프로토콜을 실행한 후, 인증이 성립하면, 충전 장치에 의해서, 배터리의 충전이 개시된다. 도 11에서는, 배터리(107) 및 스토리지 시스템 매니저(202) 사이에서 이루어지는 인증과, 스토리지 시스템 매니저(202) 및 배터리 관리 서버(108) 사이에서 이루어지는 인증이 도시되어 있다.
이들 두 개의 인증 동작은, 평행하게 행해지므로, 처리에 요하는 시간을 단축화할 수 있다. 게다가, 스토리지 시스템 매니저(202)와 배터리(107)와의 사이의 인증이 성립하면, 스토리지 시스템 매니저(202)가 배터리(107)의 충전을 개시하는 것이 가능하게 되어 있다. 따라서, 네트워크 접속이 이루어져 있지 않은 환경하에서도, 배터리(107)의 충전이 가능하다.
도 11에서는, 배터리(107)를 나타내기 위해서 「B」의 문자가 사용되고, 스토리지 시스템 매니저(충전 장치)(202)를 나타내기 위해서 「A」의 문자가 사용되고, 배터리 관리 서버(108)를 나타내기 위해서 「S」의 문자가 사용된다. 프로토콜에 관한 이하의 설명에서는, 이와 같이 약기{略記}된 참조 부호를 사용한다.
도 11에 도시되는 인증 프로토콜중의 토큰은, 하기에 나타내는 대로이다.
Figure pct00001
단, 위 식에서,
KAB: 스토리지 시스템 매니저 A와 배터리 B와의 사이에서 미리 공유된 열쇠
KSA: 배터리 관리 서버 S와 스토리지 시스템 매니저 A와의 사이에서 미리 공유된 열쇠
사전에{앞서} 열쇠를 공유하기 위한 통신을 행하도록 해도 좋다.
RA, RA': 스토리지 시스템 매니저 A에서 생성된 난수
RB: 배터리 B에서 생성된 난수
RS: 배터리 관리 서버 S에서 생성된 난수
난수는, 난수 발생기, 배터리의 잔용량{殘容量; 잔존 용량} 정보, 센서의 정보 등을 사용해서 생성된다. IDA: 스토리지 시스템 매니저 A의 ID(디바이스 ID라고 적당히 칭한다)
IDB: 배터리 B의 ID(배터리 ID라고 적당히 칭한다)
E(K, D): 데이터 D를 열쇠 K에 의해서 암호화한 데이터
D1|D2: 데이터 D1과 D2를 연결한 데이터
인증 프로토콜은 이하와 같이 실행된다.
스텝 S1: 배터리 B가 난수 RB를 생성하고, 배터리 ID(IDB)와 연결해서 스토리지 시스템 매니저 A에 보낸다.
스텝 S2: 스토리지 시스템 매니저 A는, 스텝 S1 후에, 난수 RA'를 생성하고, 디바이스 ID(IDA)와 연결해서 배터리 관리 서버 S에 보낸다.
스텝 S3: 배터리 관리 서버 S가 데이터를 수취한 후에 난수 RS를 생성하고, Token SA를 스토리지 시스템 매니저 A에 보낸다.
스텝 S4: 배터리 B로부터 보내진 데이터를 수취하고나서 스토리지 시스템 매니저 A는, 별도{別}의 난수 RA를 생성하고, Token AB를 배터리 B에 대해서 보낸다.
스텝 S5: 스토리지 시스템 매니저 A는, 스텝 S3에서 보내진 Token SA를 복호하고, 복호한 데이터로부터 끄집어낸 난수 RA'가 스텝 S2에서 보낸 난수와 일치하고 있는지 어떤지를 판정함과 동시에, 디바이스 ID(IDA)가 올바른지 여부를 확인한다.
스텝 S6: 스텝 S4에서 보내진 Token AB를 수취한 배터리 B는, Token AB를 복호하고, 복호한 데이터로부터 끄집어낸 난수 RB가 스텝 S1에서 보낸 난수와 일치하고 있는지 어떤지를 판정함과 동시에, 배터리 ID(IDB)가 올바른지 여부를 확인한다.
스텝 S7: 스텝 S6의 판정 및 확인의 결과가 OK인 경우에는, 배터리 B가 Token BA를 스토리지 시스템 매니저 A에 보낸다. 만일, OK가 아닌 경우에는, NG의 정보를 스토리지 시스템 매니저 A에 보낸다.
스텝 S8: 스토리지 시스템 매니저 A는, Token BA를 수취해서, Token BA를 복호하고, 복호한 데이터로부터 끄집어낸 난수 RB가 스텝 S1에서 보내진 것과 일치하고 있는지 여부를 판정함과 동시에, 난수 RA가 스텝 S4에서 보낸 난수와 일치하고 있는지 여부를 판정한다. 판정 결과가 모두 일치인 경우에는, 스토리지 시스템 매니저 A와 배터리 B와의 상호 인증이 완료한다. 그렇지 않은 경우에는, 상호 인증이 성립하고 있지 않다고 결정된다.
스텝 S9: 스텝 S5의 판정 및 확인의 결과가 OK인 경우에는, 스토리지 시스템 매니저 A가 Token AS를 배터리 관리 서버 S에 보낸다. 만일, OK가 아닌 경우에는, NG로 한다.
스텝 S10: 배터리 관리 서버 S가 Token AS를 수취하고, Token SA를 복호하고, 복호한 데이터로부터 끄집어낸 난수 RA'가 스텝 S2에서 보내진 난수와 일치하고 있는지 어떤지를 판정한다. 일치한다고 판정되면, 배터리 관리 서버 S와 스토리지 시스템 매니저 A와의 상호 인증이 완료한다.
스텝 S11: 배터리 관리 서버 S는, 스텝 S10의 인증이 성립하면, 배터리 ID(IDB)에 관해서 데이터베이스를 검색한다. 해당{當該} 배터리에 관해서 사고 정보, 리콜 정보가 없는 것을 확인한다. 사고 정보 및 리콜 정보가 없는 것을 확인하면, OK의 정보와 배터리 B를 충전하는데 필요한 충전 제어 정보 info를 스토리지 시스템 매니저 A에 보낸다. 스텝 S10에서의 상호 인증이 성립하지 않는 경우에는, 성립하지 않는 것을 나타내는 NG가 보내진다.
스텝 S12: 스토리지 시스템 매니저 A는, 스텝 S11에서, OK의 정보를 배터리 관리 서버 S로부터 수취하면, 수취한 충전 제어 정보를 사용해서 배터리 B에 대한 충전을 개시한다.
배터리 관리 서버 S는, 충전중, 배터리 B 및 스토리지 시스템 매니저 A의 동작을 감시하고, 정상 동작시의 데이터로부터의 일탈이 검지된 경우, 스토리지 시스템 매니저 A에 경고를 발한다. 충전이 완료하면, 스토리지 시스템 매니저 A의 표시 장치에 충전 완료의 메시지가 표시된다. 또, 충전이 완료하면, 배터리 관리 서버 S상에서, 해당 배터리 B의 스테이터스의 갱신이 행해진다. 그리고, 배터리 관리 서버 S와 스토리지 시스템 매니저 A와의 사이의 세션이 절단된다.
만일, 배터리 관리 서버 S로부터 스토리지 시스템 매니저 A가 NG를 수취하면, 인증이 실패한 것으로 결정되고, 스토리지 시스템 매니저 A의 표시 장치에 인증이 실패한 것을 나타내는 메시지가 표시된다. 이 경우에서는, 스토리지 시스템 매니저 A에 의해서, 배터리 B의 충전 동작이 개시되지 않는다.
상술한 인증 프로토콜의 순서는, 1예로서, 배터리 관리 서버 S와 스토리지 시스템 매니저 A와의 사이의 상호 인증과, 스토리지 시스템 매니저 A와 배터리 B와의 사이의 상호 인증과는, 독립으로, 병행해서 실행할 수가 있다. 그것에 의해서, 인증 시간을 단축할 수 있다.
또, 미리 배터리 관리 서버 S와 스토리지 시스템 매니저 A 사이에서 상호 인증이 행해지고 네트워크가 접속되어 있는 경우는, 스토리지 시스템 매니저 A와 배터리 B 사이만 상호 인증을 행하고, 인증 완료를 배터리 관리 서버 S에 통지해서 스텝 S11에서 배터리 B의 이상·사고 정보, 리콜 정보나 충전 제어 정보를 얻어 충전을 개시한다.
또, 네트워크와 미접속{未接續}의 환경(오프라인 환경)에서는, 유저는 배터리 관리 서버에 문의를 행하지 않는 모드를 선택할 수가 있다. 즉, 스토리지 시스템 매니저 A와 배터리 B와의 사이의 상호 인증을 위한 처리(스텝 S1, S4, S6, S7, S8)가 완료하면 충전이 개시된다. 오프라인 환경에서는, 충전 제어 정보를 배터리 관리 서버로부터 수취할 수가 없으므로, 배터리에 패키지{同梱; package}되어 있는 기록 매체에 충전 제어 정보를 기록해 두는 것이 바람직하다.
또한, 네트워크 미접속(오프라인) 모드에서는, 배터리 관리 서버 S로부터 배터리 B의 이상·사고 정보, 리콜 정보나 충전 제어 정보를 얻을 수가 없다. 스토리지 시스템 매니저 A에서는 홈 네트워크내에서 이용중인 배터리의 최신 정보를 항상 보존유지해 두도록 하고, 네트워크 미접속(오프라인) 모드에서는 유저의 지정에 의해, 이 정보를 사용할 수 있도록 해 둔다.
또, 네트워크 미접속(오프라인) 모드에서는, 배터리의 스테이터스를 배터리 관리 서버 S에 업로드할 수가 없다. 따라서, 스토리지 시스템 매니저 A가 배터리의 스테이터스를 보존유지해 두고, 다음번{次回} 배터리 관리 서버 접속시에 송신하고, 배터리 관리 서버측은 그 정보에 의거해서 배터리 정보를 갱신한다.
또, 이 리플레이 공격(재발송{再送} 공격) 등에 의한 인증 프로토콜의 위조나 행세{成濟; impersonation}를 방지하기 위해서는, 각각의 엔티티에서 생성되는 난수 RS, RA, RB의 랜덤성이 중요하다. 배터리 관리 서버 S나 스토리지 시스템 매니저 A에서 난수 생성 모듈을 탑재하는 것은 가능하다고 생각되지만, 개개의 배터리에 난수 생성 모듈을 탑재하는 것은 리소스 및 코스트의 관점에서도 현실적이지 않다. 배터리에서는, 격차{difference}가 큰 전류값의 하위 비트 데이터를 시각{時刻} 정보나 배터리 ID 등과 조합해서 생성하는 것이 생각된다.
「배터리 이용(방전)시의 인증」
상술한 인증 처리는, 배터리를 충전하는 경우의 처리이다. 배터리를 애플리케이션에 장착해서 사용하는 경우, 배터리와 애플리케이션과의 사이의 상호 인증이 행해진다. 배터리 이용시의 상호 인증도 상술한 스토리지 시스템 매니저와 배터리와의 사이의 상호 인증과 마찬가지 프로토콜에 의해서 행해진다.
배터리(107)는 애플리케이션(109)에 장착되면, 도 12에 도시하는 인증 프로토콜을 실행한 후, 방전이 개시되고, 애플리케이션(109)이 이용가능해진다. 여기에서는, 애플리케이션(109)에도 ID가 부여되어 있는 것으로 한다. 또, 배터리 B와 배터리 관리 서버 S 및 시스템 매니저 A와는, 미리 도 11에 도시한 바와 같은 프로토콜에 의해서 상호 인증이 완료하고, 네트워크 접속되어 있는 것으로 한다.
도 12에 도시되는 인증 프로토콜중의 토큰은, 하기에 나타내는 대로이다.
Figure pct00002
단, 위 식에서,
KBC: 배터리 B와 애플리케이션 C와의 사이에서 미리 공유된 열쇠
사전에 열쇠를 공유하기 위한 통신을 행하도록 해도 좋다.
RB: 배터리 B에서 생성된 난수
RC: 애플리케이션 C에서 생성된 난수
난수는, 난수 발생기, 배터리의 잔용량 정보, 센서의 정보 등을 사용해서 생성된다.
IDC: 애플리케이션 C의 ID(애플리케이션 ID라고 적당히 칭한다)
E(K, D): 데이터 D를 열쇠 K에 의해서 암호화한 데이터
D1|D2: 데이터 D1과 D2를 연결한 데이터
인증 프로토콜은 이하와 같이 실행된다.
스텝 S21: 애플리케이션 C가 난수 RC를 생성하고, 애플리케이션 ID(IDC)와 연결해서 배터리 B에 보낸다.
스텝 S22: 배터리 B는, 스텝 S21 후에, 난수 RB를 생성하고, Token BC를 생성하고, Token BC를 애플리케이션 C에 보낸다.
스텝 S23: 애플리케이션 C는, 스텝 S22에서 보내진 Token BC를 수취하고, Token BC를 복호하고, 복호한 데이터로부터 끄집어낸 난수 RC가 스텝 S21에서 보낸 난수와 일치하고 있는지 어떤지를 판정함과 동시에, 애플리케이션 ID(IDC)가 올바른지 여부를 확인한다.
스텝 S24: 애플리케이션 C는, 스텝 S23의 판정 및 확인의 결과가 OK인 경우에는, Token CB를 배터리 B에 보낸다. 만일, OK가 아닌 경우에는, NG의 정보를 배터리 B에 보낸다.
스텝 S25: 배터리 B는, 스텝 S24에서 보내진 Token CB를 수취하고, Token CB를 복호하고, 복호한 데이터로부터 끄집어낸 난수 RC가 스텝 S21에서 보낸 난수와 일치하고 있는지 어떤지를 판정함과 동시에, 난수 RB가 스텝 S22에서 보낸 난수와 일치하고 있는지 어떤지를 판정한다. 판정 결과가 모두 일치인 경우에는, 배터리 B와 애플리케이션 C와의 상호 인증이 완료한다. 그렇지 않은 경우에는, 상호 인증이 성립하고 있지 않다고 결정되고, 처리가 종료한다.
스텝 S26: 스텝 S25의 판정의 결과가 OK인 경우에는, 배터리 B가 배터리 ID(IDB) 및 애플리케이션 ID(IDC)를 보낸다.
스텝 S27: 배터리 관리 서버 S는, IDB 및 IDC를 키로 해서 데이터베이스를 검색한다. 해당 배터리에 관해서 사고 정보, 리콜 정보가 없는 것을 확인한다. 또, 애플리케이션 C에서의 해당 배터리의 이용 적정을 체크한다. 문제가 없는 것을 확인하면, OK의 정보와 애플리케이션 C에서의 이용에 필요한 방전 제어 정보 info를 스토리지 시스템 매니저 A에 보낸다. 문제가 있다고 판정되면, NG가 보내진다.
스텝 S28: 스토리지 시스템 매니저 A는, 수취한 정보를 보존유지하고, 배터리 B에 대해서 필요한 정보를 보낸다.
스텝 S29: 배터리 B는, 스텝 S28에서, OK의 정보를 수취하는 대로{次第}, 수취한 방전 제어 정보에 따라서 방전을 개시한다. 이와 같이, 애플리케이션 C의 이용이 가능해진다.
스토리지 시스템 매니저(202)는, 배터리(107) 및 애플리케이션(109)의 동작을 감시하고, 정상 동작시 데이터로부터의 일탈이 검지된 경우, 표시 장치(110)에 경고를 표시한다. 또, 배터리 이용 정보를 배터리 관리 서버(108)에 정기적으로 업로드한다. 애플리케이션(109)이 모바일 애플리케이션인 경우, 외출한 곳{外出先; outside}으로부터 외부 네트워크를 거쳐서 배터리 관리 서버(108) 또는 스토리지 시스템 매니저(202)에 대해서 정보를 보내고, 상술한 제어에 준{準}한 감시 제어를 행한다.
100…홈 에너지 코어 시스템, 101…홈 에너지 네트워크 코어 시스템, 107…배터리, 201…디바이스 매니저, 202…스토리지 시스템 매니저, 203…전력 조정 장치, 204…홈 컨트롤러.

Claims (43)

  1. 에너지 디바이스와,
    디바이스 매니저와,
    스토리지 시스템 매니저
    로 이루어지는 전력{電力} 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 디바이스는 ID를 가지고 있으며, 상기 스토리지 시스템 매니저와 상기 ID를 사용해서 상호 인증을 행하는 전력 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 에너지 디바이스는, 일차 전지, 이차 전지, 캐패시터, 태양광 전지, 연료 전지 및 이들의 조합인 전력 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 디바이스 매니저 또는 상기 스토리지 시스템 매니저는, 스토리지의 정보를 가지는 전력 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 스토리지의 정보는, 상기 에너지 디바이스의 사용 상황, 상기 에너지 디바이스의 특성, 상기 에너지 디바이스의 종류, 상기 에너지 디바이스의 온도, 상기 에너지 디바이스의 용량, 상기 에너지 디바이스의 저항값, 상기 에너지 디바이스로부터의 출력 전압, 상기 에너지 디바이스로부터의 출력 전류, 상기 에너지 디바이스의 잔존{殘存} 용량 및 이들의 조합인 전력 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 디바이스 매니저와 상기 스토리지 시스템 매니저는, 상기 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행하는 전력 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 디바이스 매니저는, 인포메이션 버스를 거쳐서, 상기 스토리지 시스템 매니저와, 상기 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행하는 전력 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 디바이스 매니저 또는 상기 스토리지 시스템 매니저는, 가정의 전력을 제어하는 홈 컨트롤러에 상기 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행하는 전력 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 스토리지 시스템 매니저와 상기 홈 컨트롤러가 상호 인증을 행하는 전력 장치.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 디바이스 매니저 또는 상기 스토리지 시스템 매니저는, 네트워크상의 서버에 대해서 상기 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행하는 전력 장치.
  11. 제4항에 있어서,
    상기 디바이스 매니저 또는 상기 스토리지 시스템 매니저는, 전력 조절 장치에 대해서 상기 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행하는 전력 장치.
  12. 제4항에 있어서,
    상기 스토리지 시스템 매니저는, 상기 디바이스 매니저와 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행하는 전력 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러는, 네트워크상의 상기 서버에 대해서 상기 스토리지의 정보를 공급하는 전력 장치.
  14. 제12항에 있어서,
    상기 디바이스 매니저, 상기 스토리지 시스템 매니저 또는 상기 홈 컨트롤러는, 네트워크상의 상기 서버로부터 스토리지 제어 정보를 취득하는 전력 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 스토리지 제어 정보는, 제품에 관한 정보, 메인티넌스에 관한 정보, 고장{不具合; 트러블}에 관한 정보, 기후에 관한 정보, 충전 제어 정보, 방전 제어 정보 및 이들의 조합인 전력 장치.
  16. 제14항에 있어서,
    상기 디바이스 매니저, 상기 스토리지 시스템 매니저 또는 상기 홈 컨트롤러는, 상기 스토리지 제어 정보에 의해 상기 에너지 디바이스를 제어하는 전력 장치.
  17. 스토리지 시스템 매니저와,
    제1 에너지 디바이스와, 제1 디바이스 매니저를 구비하는 제1 전력 모듈과,
    제2 에너지 디바이스와, 제2 디바이스 매니저를 구비하는 제2 전력 모듈
    로 이루어지는 전력 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제1 에너지 디바이스 및 상기 제2 에너지 디바이스는, 상이{相異}한 종류의 에너지 디바이스 또는 같은{同} 종류의 에너지 디바이스인 전력 장치.
  19. 제17항에 있어서,
    상기 제1 전력 모듈 및 상기 제2 전력 모듈은, 서로 접속할 수 있는 구조를 갖는 전력 장치.
  20. 제17항에 있어서,
    상기 제1 전력 모듈 또는 상기 제2 전력 모듈은, 휴대할 수 있는 전력 모듈인 전력 장치.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 제1 전력 모듈 또는 상기 제2 전력 모듈은, 전기 장치에 전력을 공급하기 위해서 전기 장치에 부착{取付; mount}하고, 접속할 수 있는 전력 모듈인 전력 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    전기 장치는, 전기 자동차, 전동 오토바이, 전동 자전거, 축전지식 가전 제품, 축전지식 업무 기기, 축전지식 전산기, 축전지식 포터블 기기, 각종 축전지 장치 및 이들의 조합인 전력 장치.
  23. 에너지 디바이스와, 디바이스 매니저 및 스토리지 시스템 매니저를 가지는 전력 장치와,
    홈 컨트롤러와,
    전력 조절 장치
    로 이루어지는 전력 제어 시스템.
  24. 제23항에 있어서,
    네트워크를 더 구비하는 전력 제어 시스템.
  25. 제24항에 있어서,
    상기 네트워크는, 전력 회사, 에너지 서비스 사업자, 통신 서비스 사업자, 스토리지의 납입 업자, 휴대 정보 단말, 모바일 컴퓨터 및 이들의 조합인 전력 제어 시스템.
  26. 제23항 또는 제24항에 있어서,
    상기 디바이스 매니저 또는 상기 스토리지 시스템 매니저는, 상기 네트워크, 홈 컨트롤러 또는 전력 조절 장치와, 상기 스토리지의 정보의 수신 또는 송신을 행하는 전력 제어 시스템.
  27. 제23항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저 또는 상기 디바이스 매니저는, 전력 장치에의 전력 공급을 제어하기 위한 스토리지의 정보에 의해 전력 조절 장치를 제어하는 전력 제어 시스템.
  28. 제23항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 디바이스 매니저, 또는 상기 전력 조절 장치는, 전력 소비량을 감시하고, 전력 소비량에 관한 정보를 취득하는 전력 제어 시스템.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저 또는 전력 조절 장치는, 전력 소비량에 관한 정보에 의해 전력 장치의 전력의 공급 또는 전력 저장{貯藏} 수단에의 전력의 공급을 제어하는 전력 제어 시스템.
  30. 제29항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저 혹은 전력 조절 장치는, 전력 소비량이 작을 때에 전력 장치 혹은 전력 저장 수단에의 전력 공급을 증가시킬지 혹은 개시할지를 제어하고, 및/또는 전력 소비량이 클 때에 전력 장치 혹은 전력 저장 수단으로부터의 전력 공급을 증가시킬지 혹은 개시할지를 제어하는 전력 제어 시스템.
  31. 제29항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저 혹은 상기 전력 조절 장치는, 전력 소비량에 따라 전력 공급망으로부터의 전력 공급량을 최적 제어하는 전력 제어 시스템.
  32. 제29항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저 혹은 상기 전력 조절 장치는, 전력 소비량이 클 때에 전력 공급망으로부터의 전력 공급을 감소시킬지 혹은 정지할지를 제어하고, 및/또는 전력 소비량이 작을 때에 전력 공급망에의 전력 공급을 증가시킬지 혹은 개시할지를 제어하는 전력 제어 시스템.
  33. 제24항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저 또는 상기 전력 조절 장치는, 네트워크상의 서버로부터 공급되는 정보를 취득하는 전력 제어 시스템.
  34. 제33항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 디바이스 매니저 또는 전력 조절 장치는, 네트워크상의 서버로부터 공급되는 정보에 의해 전력 장치에의 전력 공급을 제어하는 전력 제어 시스템.
  35. 제33항에 있어서,
    상기 스토리지 제어 정보는, 제품에 관한 정보, 메인티넌스에 관한 정보, 고장에 관한 정보, 기후에 관한 정보, 충전 제어 정보, 방전 제어 정보 및 이들의 조합인 전력 제어 시스템.
  36. 제23항에 있어서,
    센서를 더 구비하는 전력 제어 시스템.
  37. 제36항에 있어서,
    상기 센서는, 실내 또는 옥외에서의, 온도, 습도, 밝기, 사람의 활동 상황 또는 이들의 조합을 감시하는 전력 제어 시스템.
  38. 제36항에 있어서,
    상기 센서는, 상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저, 또는 상기 전력 조절 장치에 검출한 정보를 공급하는 전력 제어 시스템.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저 혹은 상기 전력 조절 장치는, 검출한 정보에 의해 전력 장치 혹은 전력 저장 수단에의 전력 공급, 및/또는 전력 장치 혹은 전력 저장 수단으로부터의 전력 공급을 제어하는 전력 제어 시스템.
  40. 제38항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저 혹은 상기 전력 조절 장치는, 검출한 정보에 의해 전력 공급망에의 전력 공급, 및/또는 전력 공급망으로부터의 전력 공급을 제어하는 전력 제어 시스템.
  41. 제34항, 제39항, 제40항중의 어느 한항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저 혹은 상기 전력 조절 장치는, 검출한 정보 또는 공급되는 정보에 의해 전력 소비량을 예측하는 전력 제어 시스템.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 홈 컨트롤러, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 디바이스 매니저 혹은 상기 전력 조절 장치는, 예측된 전력 소비량에 의해 전력 장치에의 전력 공급을 제어하는 전력 제어 시스템.
  43. 상기 에너지 디바이스, 상기 디바이스 매니저, 상기 스토리지 시스템 매니저, 상기 홈 컨트롤러, 상기 전력 조절 장치, 상기 네트워크중 적어도 2개 사이에서 상호 인증을 행하는 전력 제어 시스템.
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