JP2014036465A - 電力管理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】複数の電気機器に電力を供給し得る蓄電池と、各電気機器が消費する電力をそれぞれ測定する複数の電力測定器とを含む家屋内電力管理システムに適用され、前記蓄電池の残容量および各電気機器の電力消費を前記蓄電池および各電力測定器から電力情報として逐次取得する電力情報取得部と、前記複数の電気機器の全部または一部のユーザによる選択を受付ける操作取得部と、前記選択に応答し、選択された電気機器についての電力情報と前記蓄電池の残容量とに基づいて、前記蓄電池が、選択された前記電気機器に電力を供給できる使用可能時間を逐次算出する処理部と、使用可能時間をユーザに知らせる情報提供部とを備える家屋内電力管理システム用の電力管理装置。
【選択図】図6
Description
前記機能に関連して種々の提案がなされている。例えば、充電式バッテリー残容量の表示を機器のユーザに対してより正しく認識させることを目的とした、以下のバッテリーパックが知られている。充電時において順電電流が所定の値まで減少したことが検出されるとバッテリー容量を表す電流積算値を基準積算値にリセットする。さらに、前記基準積算値およびバッテリー残容量ゼロに対応する閾値をバッテリーの充電回数等に基づく劣化度に応じて補正する。
この発明は、以上のような事情を考慮してなされたものであって、電力系統から電力供給を受けずに自立運転する場合、家屋内の電気機器の動作状態に応じて蓄電池の使用可能時間を推測することが可能な電力管理装置を提供するものである。
この発明において、蓄電池は、個別の電気機器ではなく住宅やオフィスなどの家屋で使用される複数の電気機器に電力を供給する蓄電池である。その具体的な態様は、例えば、太陽光発電装置により生成された電気エネルギーを蓄えておくために設置されるリチウムイオン電池である。後述する実施形態において、家庭用蓄電池は蓄電池に相当する。
また、電力測定器は、いずれかの電気機器に対応付けられ、その電気機器の電力消費に関する情報を測定して家屋内電力管理サーバに送信するものである。その具体的な態様は、例えば、個々の電気機器の消費電力をコンセント単位で測定する消費電力測定装置である。
また、使用可能時間は、家庭用蓄電池が電気機器に電力を供給し続けることのできる時間である。
前記処理部は、電力系統から電力供給を受けず前記蓄電池から電力を各電気機器に供給する自立運転時に前記蓄電池の使用可能時間を算出し前記情報提供部に提供させてもよい。このようにすれば、実際に自立運転を行っているときに、各電気機器の動作状態に応じた使用可能時間を算出しユーザに知らせることができる。
ここで、自立運転は、電力系統から電力供給が受けられず、あるいは電力供給を受けないようにして蓄電池から各電気機器に供給する状態をいう。例えば、太陽光発電装置を備えた家屋内電力管理システムの場合、その蓄電池だけでなく太陽光発電装置が発電した電力を各電気機器に供給している状態も自立運転に含まれる。
この発明の好ましい態様は、ここで示した複数の態様のうち何れかを組み合わせたものも含む。
以下、図面を用いてこの発明をさらに詳述する。なお、以下の説明は、すべての点で例示であって、この発明を限定するものと解されるべきではない。
本実施の形態による家屋内電力管理システムは、電力管理装置を含み、電力管理装置は、少なくとも1つの電気機器における電力消費に関する電力情報を管理する。なお、太陽光発電装置や燃料電池などを管理対象としてもよく、この場合には、本実施の形態による電力管理システムは、電力消費に関するに加えて、あるいは、電力消費に関するに代えて、電力発生に関する電力情報を管理してもよい。
しかし、例えば停電時等にユーザから指示の操作があると、車載蓄電池200Uは、内部に蓄えられた電力を住宅用の蓄電池200Yと同様に放出する。そして、家電機器200に電力を供給することができる。
この電流センサ302と流量センサ304とを用いることにより排出された流量を消費電力あるいは消費電力量に換算することが可能である。
また、分電盤300には電流センサ305が設けられており、電力線402によって各家電機器200へ供給される電流を計測し、各家電機器200へ供給される電力を得ることが可能である。
さらに、OSI基本参照モデルの上位層にあたるものとして、例えば、ZigBee(登録商標)、ECHONET Lite、KNXやZ−Waveなどを用いることができる。
家屋内電力管理サーバ120は、各家電機器200に関連付けられた測定器400等からそれぞれ送信される電力消費に関する情報をハードディスク129に格納する。
それらの通信プロトコルは例えば、ZigBee(登録商標)、ECHONET Lite、KNXやZ−Waveである。家屋内電力管理サーバ120は、通信によりそれらの家電機器の起動、停止等の動作を制御することができ、また、それらの家電機器の状態を取得できる。
次に、図1に示す電力管理システム1を構成する点で主要な電力管理装置である家屋内電力管理サーバ120のハードウェア構成について説明する。
図2は、本発明の実施の形態による家屋内電力管理サーバ120および管理端末100のハードウェア構成を示すブロック図である。
通信インターフェイス126は、CPU121からの命令に従って、管理端末100、測定器400、太陽光発電装置200X、蓄電池200Y、およびパワーコンディショナ200Zなどとの間でデータ通信を行なう。通信インターフェイス126は、中継器410を介して測定器400から電力情報を取得する点でこの発明に係る電力情報取得部に相当する。また、管理端末100から操作を受信する点でこの発明に係る操作取得部に相当する。
なお、ハードディスク129に代えて、フラッシュメモリ、マスクROM、EPROM(Electronically Programmable Read-Only Memory)、EEPROM(Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory)、IC(Integrated Circuit)カードなどの半導体記憶媒体、CD−ROM(Compact Disc-Read Only Memory)やDVD−ROM(Digital Versatile Disk-Read Only Memory)などの光学ディスク記憶媒体、MO(Magnetic Optical Disc)やMD(Mini Disc)などの光磁気ディスク記憶媒体、FD(Flexible Disk)、磁気テープ、カセットテープなどの磁気記憶媒体を用いることができる。
図3は、本発明の実施の形態による測定器400の外観図である。ここで、図3(a)には、測定器400のソケット4001を含む斜視図を示し、図3(b)には、測定器400の側面図を示し、図3(c)には、測定器400のプラグ4002を含む斜視図を示す。
測定器400は、基本的には接続されている電気機器で消費される消費電力(単位:WまたはkW))を測定する。この消費電力を所定時間に亘って積算することで、当該電気機器の消費電力量(単位:WhまたはkWh)が算出される。
家屋内電力管理サーバ120は、現状の蓄電池残量で自立運転を行う場合、蓄電池200Yがあとどれ程の期間エネルギー供給可能かの目安としての使用可能時間を管理端末100のディスプレイ103に表示させる。使用可能時間は、現状動作している家電機器の電力情報に基づいて計算する。ユーザは、どの機器の電源を切ってどの機器の電源をつけておくかの判断の参考として使用可能時間を用いることができる。実際に自立運転を行わなくても、自立運転のシミュレーションを行って使用可能時間を表示させ、節電の参考にすることができる。たとえば、自給自足(買電なし)の状態にするためにどの家電機器の電源をつけておくかの判断をするための参考にできる。
一方、「戻る」ボタン532がタッチされた場合、家屋内電力管理サーバ120のCPU121は、その操作イベントの受信に応答して、一つ上の階層の画面(図示せず)の表示データを生成する。そして、生成した表示データを管理端末100に送信するよう制御する。
なお、これらの情報は、家屋内電力管理サーバ120からの要求に応答して送られてもよく、各機器が自発的に送ってもよい。
CPU121は、各機器から取得した電力情報に基づいて、電力管理システム1の電力の需給状態を把握する。そして、現状動作している各家電機器を継続して動作させることを前提に蓄電池200Yの使用可能時間を予測する。
図7は、図5および図6の画面を表示させるべくCPU121が実行する処理を示すフローチャートである。図7の右上には、参考として図6の画面を縮小したものを示している。以下、図7に沿って処理を説明する。
図8、図9および図10は、図5と異なる画面の一例であり、車載蓄電池200Uの接続を考慮した画面の一例を示す説明図である。図8は、車載蓄電池200Uが車載蓄電池接続部306に接続されているが放電していない状態の一例である。図9は車載蓄電池200Uが放電している状態の一例である。図10は車載蓄電池が車載蓄電池接続部306に未接続の状態の一例である。
図9は、図8に示す画面で「放電」ボタン534がタッチされた場合、その操作に応答して更新された画面の例を示している。図9に示すように、電気自動車のイラストの右側に「放電中」の文字が表示され、さらに右側の蓄電池情報表示欄510の使用可能時間が16時間から32時間に更新されている。また、その上には「電池使用可能時間(蓄電池+車載蓄電池)」のメッセージが表示され、蓄電池200Yおよび車載蓄電池200Uから電力が供給されていることを示している。
図11は、図8に示す機器電源ボタンの操作に対しCPU121が実行する処理を示すフローチャートである。図11に沿って処理を説明する。
図8の各電力機器の左側にある機器電源ボタンをユーザがタッチすると、その操作イベントが家屋内電力管理サーバ120に送られる。その操作イベントを受信すると、家屋内電力管理サーバ120のCPU121はそれに応答して(ステップS51)次の処理を行う。即ち、選択された機器の機器電源ボタンの表示のランプのイラストを点灯または消灯させる(ステップS53)。そして、機器電源ボタンの操作に応じてその家電機器の動作および停止を制御する(ステップS55)。
CPU121が蓄電池の使用可能時間を算出する手順を説明する。CPU121は、蓄電池の使用可能時間の算出を逐次行う。算出は予め定められた一定の間隔で実行されてもよいが、間隔が定められていなくても繰り返し実行されればよい。一例では、約5秒の間隔で使用可能時間の算出を行う。これは、各測定器400が約5秒間隔で家屋内電力管理サーバ120に電力情報を送るからである。CPU121は、蓄電池の使用可能時間を以下の式に基づいて算出する。
蓄電池使用可能時間(時間)
=蓄電池の残容量(キロワット時)/各家電機器の消費電力の合計(キロワット)
また、実際に自立運転を行っている場合、分電盤300の電流センサ305から得た電流値と、家屋内電力管理サーバの図示しない電圧入力ADCから得た電圧値を用いて各家電機器の消費電力の合計を求めてもよい。前記電圧入力ADCは、家屋内電力管理サーバの図示しない電力検出部に含まれる。
100:管理端末
101:CPU
103:ディスプレイ
104:タッチパネル
105:操作ボタン
106:通信インターフェイス
107:出力インターフェイス
108:入力インターフェイス
110:メモリ
111:スピーカー
120:家屋内電力管理サーバ
121:CPU
122:時計
123:メモリ
126:通信インターフェイス
129:ハードディスク
200:家電機器
200A:エアコン
200B:テレビジョン
200C:電子レンジ
200D:冷蔵庫
200E:照明器具
200F:給湯器
200U:車載蓄電池
200X:太陽光発電装置
200Y:蓄電池
200Z:パワーコンディショナ
250A、250B、250C、250D、250E:プラグ
300:分電盤
302:電流センサ
304:流量センサ
305:電流センサ
306:車載蓄電池接続部
400、400A、400B、400C、400D、400E:測定器
401:ネットワーク
402:電力線
4001:ソケット
4002:プラグ
4003:シャント抵抗
4004,4005:主配線
4007:電源部
4010:電力検出部
4011:電圧入力ADC
4012:電流入力ADC
4013:乗算器
4014:デジタル/周波数変換部
4020:通信モジュール
4021:CPU
4022:ROM
4023:RAM
4024:GPIO
4025:無線RF部
4030:アンテナ
4041:LED
4042:設定ボタン
410:中継器
510:蓄電池情報表示欄
520:機器状態表示欄
521:スクロールバー
530:ステイタスバー
531:「ホーム」ボタン
532:「戻る」ボタン
533:「停止」ボタン
534:「放電」ボタン
Claims (6)
- 複数の電気機器に電力を供給し得る蓄電池と、各電気機器が消費する電力をそれぞれ測定する複数の電力測定器とを含む家屋内電力管理システムに適用され、
前記蓄電池の残容量および各電気機器の電力消費を前記蓄電池および各電力測定器から電力情報として逐次取得する電力情報取得部と、
前記複数の電気機器の全部または一部のユーザによる選択を受付ける操作取得部と、
前記選択に応答し、選択された電気機器についての電力情報と前記蓄電池の残容量とに基づいて、前記蓄電池が、選択された前記電気機器に電力を供給できる使用可能時間を逐次算出する処理部と、
使用可能時間をユーザに知らせる情報提供部とを備えることを特徴とする家屋内電力管理システム用の電力管理装置。 - 前記処理部は、電力系統から電力供給を受けず前記蓄電池から電力を各電気機器に供給する自立運転を行っている場合のおよび/または行うとした場合の、前記蓄電池の使用可能時間を算出し前記情報提供部に提供させる請求項1に記載の電力管理装置。
- 前記操作取得部は、各電気機器に対する選択および選択解除の操作を取得し、
前記処理部はある電気機器の選択が解除されているとき、その電気機器を停止させるとした場合の使用可能時間を算出し前記情報提供部に提供させる請求項1または2に記載の電力管理装置。 - 前記処理部は、ある電気機器の選択が解除された状態にあるがその電気機器が動作しているとき、その電気機器について使用可能時間の算出において想定した状態と現在の動作が異なることをユーザに知らせるように前記情報提供部を制御する請求項3に記載の電力管理装置。
- 各電気機器と通信してその電気機器の動作および停止を制御する制御部をさらに備え、前記制御部は、ある電気機器の選択および選択解除の操作がなされたときその操作に応じて電気機器を動作および停止されるように制御する請求項1または2に記載の電力管理装置。
- 前記蓄電池と並列に電気自動車の車載蓄電池を接続して各電気機器の電力源とするための車載蓄電池接続部をさらに備え、
前記操作取得部は、前記車載蓄電池接続部に前記車載蓄電池が接続されているとき、各電気機器にその車載蓄電池からの電力供給を有効および無効にする操作を受付け、
前記処理部は、前記車載蓄電池からの電力供給が有効なときは、前記蓄電池および前記車載蓄電池が、選択された前記電気機器に電力を供給できる使用可能時間を逐次算出する請求項1〜5の何れか一つに記載の電力管理装置。
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