(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源と、
複数の電気機器と、
スマートタップ又は電気機器から電力値の信号を受信し、これをもとに要求電力と優先度を算出し、電力要求メッセージとして電力マネージャーに送信し、さらに電力マネージャーから受信した電力割当メッセージに従って、電気機器を制御する機能制御コマンドを電気機器に送信して、電気機器の電力の供給制御を行う家電エージェントと、
該家電エージェントから受信した各電気機器の電力要求メッセージに基づき、電気機器間の優先度に応じ、各電気機器への割り当て電力を求める電力マネージャーと、
電力マネージャー及び／又は家電エージェントに接続された家電ＤＢを有し、
前記家電エージェント、前記電力マネージャー及び前記家電ＤＢが前記スマートタップを介して電気機器と接続するネットワークを構成する動的優先度制御を行うオンデマンド型電力制御システムにおいて、
前記電力マネージャーが、各電気機器への割り当て電力を、該電気機器がその運転の目標とする動作機能モードが調整可能か否かとそのための電力を家電エージェントに問い合わせて判断し、
可能である場合には、その目標とする動作機能モード、及び／又はその目標とする動作機能モードに到達させるために必要な電力を必要な時間と共に電力モードを電力割り当てメッセージとして求め、
可能でない場合には、動作機能モードを考慮せずに電力モードを電力割り当てメッセージとして求め、
このようにして求めた電力割り当てメッセージを家電エージェントに送信するメモリを備えていることを特徴とする動的優先度制御を行うオンデマンド型電力制御システム。
【請求項２】
前記電力マネージャーが、初期目標値の瞬時電力と実際の瞬時電力の差分を、その後の初期目標値の瞬時電力に配分して更新初期目標値を計算し、その更新初期目標値を最大瞬時電力と比較して、該更新初期目標値が小であればその後の初期目標値の瞬時電力を更新初期目標値として更新し、大であれば前記初期目標値の瞬時電力を最大瞬時電力に更新して更新初期目標値とする初期目標値更新手段と、
前記スマートタップ及び／又は要求電力測定機能及びサーバ内の家電エージェントに送信するための通信機能を備えたタップから、電力要求メッセージを家電エージェントを介して電力マネージャーが受信し、該電力要求メッセージの電力を要する電気機器、及び動作中の電気機器の消費電力の合計値を計算し、
電気機器に対する電力の供給方法の特性でクラス分けした電気機器特性クラスデータに基づいて両者の電気機器の優先度を計算し、前記消費電力合計値を前記更新初期目標値と比較して、該消費電力合計値が小であれば前記送信した電気機器に電力を供給し、大であれば前記メモリ及び／又は家電ＤＢから前記優先度を呼び出してその値が最小の電気機器を選び、優先度の値が最小の電気機器について、前記電気機器特性クラスデータを参照して、該電気機器が前記特性の何れに該当するかを判断して、当該電気機器の該当する特性に応じて、供給する電力を制御するものである請求項１に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項３】
前記瞬時電力が最小制御間隔τの間隔で消費電力を合算した合計値を平均した消費電力であることを特徴とする請求項１又は２に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項４】
前記最小制御間隔τが５〜１０分であることを特徴とする請求項３に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項５】
前記初期目標値更新手段と電力マネージャーによる電力調停手段の処理する情報が、初期目標値更新手段が前記瞬時電力であり、電力調停手段が前記消費電力であることを特徴とする請求項２〜４に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項６】
前記初期目標値がユーザの電力消費パターンに基づいて作成された電力使用計画を、一定割合削減計画、ピーク削減計画又はコスト削減計画により作成することを特徴とする請求項５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項７】
前記一定割合削減計画で作成された初期目標値T0(t)(W)が以下の式（１）及び（２）から作成されることを特徴とする請求項６に記載のオンデマンド型電力制御システム。
0005639311.tif 000032
ただし、C(Wh)はユーザが設定したシーリング、M(t)(W)は時刻tにおける最大瞬時電力、D(t)(W)は時刻tにおける電力需要予測値である。
【請求項８】
前記ピーク削減計画で作成された初期目標値が電力使用計画の電力使用ピーク時のみを削減して作成されることを特徴とする請求項６に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項９】
前記コスト削減計画で作成された初期目標値が電力使用計画の電力コストに応じて削減して作成されることを特徴とする請求項６に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１０】
前記電力マネージャーが前記シーリングを下回るように、また前記最大瞬時電力を下回るように電気機器への電力供給の制御を行っていることを特徴とする請求項７に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１１】
前記電力マネージャーが稼働する前に、前記メモリ及び／又は家電ＤＢに前記初期目標値の瞬時電力、前記実際の瞬時電力、前記電気機器特性クラスデータが格納されていることを特徴とする請求項１０に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１２】
前記その後の初期目標値の瞬時電力に配分する差分の分配方法が、均等に分配する差分の均等分配方法又は直後の１つの瞬時電力のみに分配する瞬時電力分配方法であることを特徴とする請求項１１に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１３】
前記電気機器特性クラスデータが、調節可能か否か、一時停止可能か否か及び待機可能か否かであるという、電気機器に対する電力の供給方法の特性で区分されており、これらの組み合わせからなる８種類から構成されていることを特徴とする請求項２に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１４】
前記調節可能、一時停止可能及び待機可能であるという、電気機器に対する電力の供給方法の特性で区分される以外の区分に、安全・快適な生活を確保するために、ユーザが任意に機器を選択できる区分を有することを特徴とする請求項１３に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１５】
前記調節可能な特性が、運転中に供給されている電力を変化させることができる特性であり、前記待機可能な特性が起動時に電力の供給を待つことができる特性であり、一時停止可能な特性が運転中に一時的に電力の供給を停止できる特性であることを特徴とする請求項１３に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１６】
前記調節可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、温水洗浄便座、電子レンジ、ヒータエアコン、冷蔵庫、ＴＶ、ドライヤーであることを特徴とする請求項１５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１７】
前記待機可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、温水洗浄便座、電子レンジ、食洗機、炊飯器、トースターであることを特徴とする請求項１５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１８】
前記一時停止可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、ヒータエアコン、冷蔵庫、食洗機、炊飯器、コピー機、湯沸かしポットであることを特徴とする請求項１５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項１９】
前記調節可能、一時停止可能及び待機可能な特性を備えない電気機器がガス検出器、人工呼吸器、ルーター等のネットワーク機器であることを特徴とする請求項１５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項２０】
請求項１に記載の電力マネージャーが、更に常時消費電力を監視する常時監視手段を備えることを特徴とするオンデマンド型電力制御システム。
【請求項２１】
請求項３に記載のオンデマンド型電力制御システムにおいて、電力マネージャーが、更に常時消費電力を監視する常時監視手段を備え、かつこの常時監視手段は、全体の消費電力が前記最大瞬時電力をある一定期間d以上の間超過するときには、前記最小制御間隔τの経過を待たずに前記全体の消費電力の代わりに前記最大瞬時電力を下回るように電力の供給を制御することを特徴とするオンデマンド型電力制御システム。
【請求項２２】
前記一定期間dが０．５〜２秒であることを特徴とする請求項２１に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項２３】
前記常時監視手段が、動作中の電気機器の消費電力を合算して合計値を計算し、電気機器を３種類の特性でクラス分けした電気機器特性クラスデータに基づいて前記電気機器の優先度を計算し、前記消費電力合計値を最大瞬時電力と比較して、該消費電力合計値が小であれば処理を終了し、大であれば優先度が最小の電気機器を選び、前記電気機器特性クラスデータを参照して、該電気機器が前記３種類の特性の何れに該当するかを判断して、当該電気機器の該当する特性に応じて優先度が最小の機器を選択することを特徴とする請求項２０乃至２２の何れか1項に記載のオンデマンド型電力制御システム。
【請求項２４】
電源と、
複数の電気機器と、
スマートタップ又は電気機器から電力要求メッセージを受信し、これを電力マネージャーに送信しさらに受信した電力割当メッセージに従って、電気機器を制御するメッセージ又は機能制御コマンドをスマートタップ又は電気機器に送信して、電気機器の電力の供給制御を行う家電エージェントとを対象として、
該家電エージェントから受信した各電気機器からの信号に基づき、電気機器間の優先度を求め、各電気機器への割り当て電力を求め、
このようにして求めた電力割当メッセージを家電エージェントに送信する、メモリを備える電力マネージャーを動作させ、
電気機器間の優先度に基づいて調停する処理を行うことをコンピュータに実行させるプログラムであって、
該電気機器がその運転の目標とする動作機能モードが調整可能か否かとそれに必要な電力を家電エージェントに問い合わせて判断し、
可能である場合には、その目標とする動作機能モード、及び／又はその目標とする動作機能モードに到達させるために必要な電力を必要な時間と共に電力モードを電力割当てメッセージとして求め、
可能でない場合には、動作機能モードを考慮せずに電力モードを電力割り当てメッセージとして求め、
このようにして求めた電力割り当てメッセージを家電エージェントに送信する、メモリを備える電力マネージャーを動作させ、
電気機器間の優先度に基づいて調停する処理を行うことをコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項２５】
前記電力マネージャーが、初期目標値の瞬時電力と実際の瞬時電力の差分を、その後の初期目標値の瞬時電力に配分して更新初期目標値を計算し、その更新初期目標値を最大瞬時電力と比較して、該更新初期目標値が小であればその後の初期目標値の瞬時電力を更新初期目標値として更新し、大であれば前記初期目標値の瞬時電力を最大瞬時電力に更新して更新初期目標値とする初期目標値更新手段と、
前記スマートタップ及び／又は要求電力測定機能及びサーバ内の家電エージェントに送信するための通信機能を備えたタップから、電力要求メッセージを家電エージェントを介して電力マネージャーが受信し、該電力要求メッセージの電力を要する電気機器、及び動作中の電気機器の消費電力の合計値を計算し、
電気機器に対する電力の供給方法の特性でクラス分けした電気機器特性クラスデータに基づいて両者の電気機器の優先度を計算し、前記消費電力合計値を前記更新初期目標値と比較して、該消費電力合計値が小であれば前記送信した電気機器に電力を供給し、大であれば前記メモリ及び／又は家電ＤＢから前記優先度を呼び出してその値が最小の電気機器を選び、優先度の値が最小の電気機器について、前記電気機器特性クラスデータを参照して、該電気機器が前記特性の何れに該当するかを判断して、当該電気機器の該当する特性に応じて、供給する電力を制御するものである請求項２４に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項２６】
前記瞬時電力が最小制御間隔τの間隔で消費電力を合算した合計値を平均した消費電力であることを特徴とする請求項２５に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項２７】
前記最小制御間隔τが５〜１０分であることを特徴とする請求項２６に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項２８】
前記初期目標値更新手段と前記電力マネージャーによる電力調停手段の処理する情報が、初期目標値更新手段が前記瞬時電力であり、電力調停手段が前記消費電力であることを特徴とする請求項２７に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項２９】
シーリングを下回るように、また前記最大瞬時電力を下回るように電気機器への電力供給の制御を行っていることを特徴とする請求項２８に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３０】
前記電気機器特性クラスデータが、調節可能か否か、一時停止可能か否か及び待機可能か否かという、電気機器に対する電力の供給方法の特性で区分されており、これらの組み合わせからなる８種類から構成されていることを特徴とする請求項２９に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３１】
安全・快適な生活を確保するために、前記調節可能、一時停止可能及び待機可能という、電気機器に対する電力の供給方法の特性で区分される以外の区分に、ユーザが任意に機器を選択できることを特徴とする請求項３０に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３２】
前記調節可能の特性が運転中に供給されている電力を変化させることができる特性であり、前記待機可能な特性が起動時に電力の供給を待つことができる特性であり、一時停止可能な特性が運転中に一時的に電力の供給を停止できる特性であることを特徴とする請求項３１に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３３】
前記調節可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、温水洗浄便座、電子レンジ、ヒータエアコン、冷蔵庫、ＴＶ、ドライヤーであることを特徴とする請求項３２に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３４】
前記待機可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、温水洗浄便座、電子レンジ、食洗機、炊飯器、トースターであることを特徴とする請求項３２に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３５】
前記一時停止可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、ヒータエアコン、冷蔵庫、食洗機、炊飯器、コピー機、湯沸かしポットであることを特徴とする請求項３２に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３６】
前記調節可能、一時停止可能及び待機可能な特性を備えない電気機器がガス検出器、人工呼吸器、ルーター等のネットワーク機器であることを特徴とする請求項３２に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
【請求項３７】
請求項２４に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項３８】
請求項２５に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項３９】
請求項２８に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【請求項４０】
請求項３０に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ホーム又はオフィスネットワークにおけるオンデマンド型電力制御システム、オンデマンド型電力制御システムプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、詳細には、ユーザが日々の生活を通じて必要とする生活の質（Quality of Life）（以下、「QoL」という。）を損なわずに、電気機器間の優先度を動的に変えて消費電力量（Ｗｈ）の上限値を超えないように電力の供給を制御する、オンデマンド型電力制御システム、オンデマンド型電力制御システムプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
オンデマンド型電力制御システムは、家庭やオフィスのエネルギー・マネージメントを実現するためのもので、このシステムは、供給者主体の"プッシュ型"の電力ネットワークを、ユーザ、消費者主導型の"プル型"に180度切り替えようというものである。このシステムは、家庭の中から様々な家庭用電気製品である機器の電力要求、例えばエアコンや照明等の要求に対して、ホームサーバが「機器のどの要求がもっとも重要なのか」ということを、ユーザの利用形態から類推し、優先度の高い重要な電気機器から電力を供給するように制御、即ちEnergy on Demand制御（以下、「EoD制御」という。）を行うシステムである。以下、このシステムを「EoD制御システム」と呼ぶ。このEoD制御システムは京都大学の松山隆司教授が提唱している。
前記システムを用いることによる最大のメリットは、需要サイドから省エネ、CO2排出削減が実現可能になることである。例えば、利用者があらかじめ電気料金を20％カットするという指示をホームサーバにセットすると、EoD制御により20％カットした電力しか流さないという利用者主体の取組みが可能になり、省エネ、CO2排出の削減が実現できるシステムである。【０００３】
前記EoD制御に関する特許文献として、以下に示す「ホームネットワーク」（特許文献１参照）及び「需給調停システム」（特許文献２参照）の発明が知られている。前記ホームネットワークは、サーバ（マスタ）、該サーバの検出手段及び制御手段、及び部材（スレーブ）から構成され、前記サーバと部材はＬＡＮを介して接続されている。そして、家庭内のn個の電気機器はn個の部材を介してコンセントに接続されている。前記検出手段は、実際に稼働しているm個の電気機器の稼働状況を検出する。また、前記制御手段は、n個の部材から送信されたn個の電力データを用いて家庭内で使用される消費電力量を演算し、その演算した総電力量がしきい値以上になると、m個の電気機器のうち、動作状態がステップ的又は連続的に変化するj個の電気機器を、その消費電力が総電力量のしきい値よりも低くなるように制御するための制御信号をj個の部材へ出力して、その電力が制限されるようにj個の部材を制御する。即ち、前記サーバは、前記消費電力を総電力量のしきい値よりも低くするために、動作状態がOn/Off的に変化する電気機器、例えば天井ライト、卓上ライト、コーヒーメーカー等の電気機器には、優先的に電力を供給するサーバである。【０００４】
なお、前記部材は、「スマートタップ」と呼ばれており、このスマートタップは、電力の測定を行う電圧・電流センサー、電力制御のための半導体リレー、通信のためのZigBeeモジュール及びこれら全体の制御や内部処理を行うＤＳＰ内蔵などのマイコンから構成されている。前記マイコンは、スマートタップに取り付けた電圧・電流センサーによって計測した電流・電圧波形から、消費電力の計算を行うと共に、電圧・電流波形の特徴を表す少数の特徴量を抽出して、スマートタップの内部メモリに事前に保存してある比較用データを使用して、その特徴量から電気機器を特定している。このことは、本願出願前に良く知られている方法である。そして、前記マイコンで0.5秒間隔で計算された消費電力は、スマートタップの内部メモリに毎周期（1回/60秒）のデータを保持して、複数のパケットに分割してサーバに送信している（非特許文献１、２参照）。【０００５】
前記需給調停システムは、一般家庭において、太陽電池のみならず、燃料電池や蓄電池が広く普及した場合に、電力源側の供給可能な電力と家電側の消費電力とを考慮した電力供給がより重要になるとの考えから開発された発明である。従って、この需給調停システムは、調停サーバ、それに接続される電力源（商用電源、太陽光発電装置及び燃料電池、そして、蓄電池）の装置、前記調停サーバに接続されるメモリ及び電力制御装置、前記調停サーバにネットワークを介して接続される複数の電気機器から構成されている。各電気機器は、自身の制御を司るマイコンを備えており、更に、自身の消費電力を計測する計測器及び調停サーバとの通信機能も備えている。また、前記メモリのデータ記憶領域には、家電状態テーブルデータ、電力源状態テーブルデータ、優先度データ、上限値データ、目標値データ等が記憶されている。【０００６】
前記需給調停システムの調停サーバは、リフレッシュタイマによりカウントする２〜３秒の間隔毎に、各家電及び各電力源に状態を問い合わせて、その問合せの応答に基づき、家電状態テーブルと電力源状態テーブルを更新して、前記各家電及び各電力源の状態を管理している。つまり前記調停サーバは、２〜３秒の間隔毎に家電状態テーブル及び電力源状態テーブルを更新しているので、ユーザが必要とする電力要求に対してリアルタイムで電力の供給が制御できず、また、供給電力及び容量を計算して処理するデータ量が膨大なために、負荷が大となっている。
そして、前記調停サーバは、電気機器からの供給要求メッセージを受信すると、消費電力の上限値及び消費電力の目標値を設定する。上限値は、各電力源の現在の供給可能電力の総和であり（以下、これらの総和の供給可能電力を「電力源の総和電力」）、この設定は前記メモリに記憶された前記電力源状態テーブルを参照することにより算出される。そして、前記調停サーバは、使用中の各電気機器の電力総和を計算し、要求電力と電力総和との合計が電力源の総和電力の目標値未満であるかどうかを判断する。【０００７】
前記優先度テーブルは、電気機器あるいはその供給要求メッセージの優先度を決定するためのテーブルであり、供給要求メッセージ上のメッセージの種類（要求タイプＴa）に対応して、優先度を示す値（０〜３）が記載されている。要求タイプＴaは４つ（Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ）に分類される。前記調停サーバは、この電気機器の優先度により前記電力源の総和電力の目標値を超えないように電力の供給制御を行う電力供給制御装置である。
一方、電気機器のマネージメント手法であるホーム・エネルギー・マネジメント・システム（HEMS）が知られている。このHEMSは、例えばエアコンであれば外気温が低い場合は自動的に運転を停止する等の電気機器の制御ルールを設定して自動制御を行うものである。これは電気機器の利用方法を最適化することで省エネを達成するもので電気機器の使用方法に基づいている。このような従来型のHEMSでは電気機器の使用方法に注目していることから、各電気機器の使用法の変更によりどれだけの電力を削減できるかということは考慮しておらず、また節電要請を満たすことができる電力削減率を保証することもできない。【０００８】
近年、エコネットの規格に基づいて、家庭内の機器同士をネットワーク化することも検討されているが、各電気機器に供給する電力を細かく制御するものとはいえない。
加えて、前記のようにスマートタップを使用する電力の供給制御システムは、電気機器から出された電力要求を基にして電力マネージャーが調停を行い、電力割当メッセージを電気機器に送信し、このメッセージを受信した電気機器がそのメッセージに従って動作するシステムである。そのため、この電力割当メッセージに従って動作することが可能な電気機器が対象となっていた。
しかしながら、このような電力割当メッセージに従って動作することが可能な電気機器以外の電気機器も多く存在し、そのような電気機器を対象として各電気機器の動的優先度を併せて制御することが、より正確に電力の供給制御を行う上で不可欠であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】国際公開第２００８／１５２７９８号
【特許文献２】特開２０１０−１９３５６２号公報
【非特許文献】
【００１０】
【非特許文献１】「エネルギーの情報化とSmart Grid」、IEICE technical report p.１３３−１３８、加藤丈和  他４名、２００９．０１．１９
【非特許文献２】「エネルギーの情報化とSmart Grid」、京都大学大学院教授  松山隆司著、２１頁、２００９年７月２９日発行
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
家庭用又はオフィス用電気製品である電気機器を使用しているユーザには、消費電力と消費電力量を少しでも削減したいという要求がある。その要求を達成するために、消費電力と消費電力量の上限値を超えないように、前記ホームネットワークは、電気機器間の優先度を動作状態がOn/Off的に変化する電気機器（天井ライト等）に対して、電力を優先的に供給している。そして、前記需給調停システムは、優先度を電気機器の要求タイプＴaの値が０又は１の電気機器（冷蔵庫やエアコン等）には優先的に電力の供給を行っているので、両者の優先度は電気機器に固定されている。ところが、ユーザの電気機器の使用状況は、時々刻々と変化するものであるため、前記のように優先度が固定されていると必要なタイミングで電気機器を使用できないことが起こる。【００１２】
また、前記調停サーバは、リフレッシュタイマによりカウントする２〜３秒の間隔毎に、前記家電状態テーブルと電力源状態テーブルを更新して、各家電及び各電力源の状態を管理しているため、ユーザが必要とする電力要求、例えばエアコンを稼働させたいとの要求に対して瞬時に応答ができない、即ちリアルタイムで電力の供給を制御できず、処理するデータ量が膨大なために負荷が大となっている。
更に、ユーザが日々の生活を通じて必要とする電力の使用パターン、例えば、子供がいる世帯、夫婦２人の世帯、単身世帯の場合等で電力の使用パターンが異なるが、単にその電力の使用パターン及び電気機器に供給する電力を制御するのみでは、制御対象の電気機器の運転状況が大きく変化した場合、例えば、室内照明の明暗が室内にて認識できる程度に変化するような制御がなされると、その室内の快適性が喪失し、結果的にユーザのQoLが損なわれる可能性がある。
そして、前記調停サーバは、現在試験的に行われている電力源（商用電源、太陽光発電装置及び燃料電池、そして、蓄電池）の装置の総和電力と、必要とする電気機器の消費電力との比較で供給電力を決めているが、本発明は商用電源、太陽光発電、燃料電池及び、蓄電池等の電源の少なくともいずれか１つを電源とするシステムに使用することができる。【００１３】
また、各電気機器への要求電力を測定する手段、サーバ等との間の通信手段、制御手段を備えたスマートタップを使用することも検討されるが、このようなスマートタップは、専ら電気機器自体が制御機能を備える場合に最も有効である。そして制御装置を備えない電気機器に対しては十分に対応しきれていない。また、電力使用前に電力要求メッセージを発行し、電力マネージャーの調停に基づく電力割当メッセージに従った動作をする電力調停対応家電がない。
このような電気機器全般を対象として、QoLが損なわれずに電気機器全体の電力を少しでも削減することが必要である。【００１４】
それ故に、本発明は、前記従来の課題に鑑み、予め決められた電気機器間の固定された優先度ではなく、ユーザの使用状況に応じて優先度が変化して電気機器に電力の供給を行い、また、ユーザが必要とする電力要求に対してリアルタイムで商用電源の電力の供給を制御でき、かつユーザが日々の生活を通じて必要とするQoLに合致した電力の供給を制御するEoD制御システム、EoD制御システムプログラム及びそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明者等は、前記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記のように本発明を完成するに至った。
１．電源と、
複数の電気機器と、
スマートタップ又は電気機器から電力値の信号を受信し、これをもとに要求電力と優先度を算出し、電力要求メッセージとして電力マネージャーに送信し、さらに電力マネージャーから受信した電力割当メッセージに従って、電気機器を制御する機能制御コマンドを電気機器に送信して、電気機器の電力の供給制御を行う家電エージェントと、
該家電エージェントから受信した各電気機器の電力要求メッセージに基づき、電気機器間の優先度に応じ、各電気機器への割り当て電力を求める電力マネージャーと、
電力マネージャー及び／又は家電エージェントに接続された家電ＤＢを有し、
前記家電エージェント、前記電力マネージャー及び前記家電ＤＢが前記スマートタップを介して電気機器と接続するネットワークを構成する動的優先度制御を行うオンデマンド型電力制御システムにおいて、
前記電力マネージャーが、各電気機器への割り当て電力を、該電気機器がその運転の目標とする動作機能モードが調整可能か否かとそのための電力を家電エージェントに問い合わせて判断し、
可能である場合には、その目標とする動作機能モード、及び／又はその目標とする動作機能モードに到達させるために必要な電力を必要な時間と共に電力モードを電力割り当てメッセージとして求め、
可能でない場合には、動作機能モードを考慮せずに電力モードを電力割り当てメッセージとして求め、
このようにして求めた電力割り当てメッセージを家電エージェントに送信するメモリを備えていることを特徴とする動的優先度制御を行うオンデマンド型電力制御システム。
２．前記電力マネージャーが、初期目標値の瞬時電力と実際の瞬時電力の差分を、その後の初期目標値の瞬時電力に配分して更新初期目標値を計算し、その更新初期目標値を最大瞬時電力と比較して、該更新初期目標値が小であればその後の初期目標値の瞬時電力を更新初期目標値として更新し、大であれば前記初期目標値の瞬時電力を最大瞬時電力に更新して更新初期目標値とする初期目標値更新手段と、
前記スマートタップ及び／又は要求電力測定機能及びサーバ内の家電エージェントに送信するための通信機能を備えたタップから、電力要求メッセージを家電エージェントを介して電力マネージャーが受信し、該電力要求メッセージの電力を要する電気機器、及び動作中の電気機器の消費電力の合計値を計算し、
電気機器に対する電力の供給方法の特性でクラス分けした電気機器特性クラスデータに基づいて両者の電気機器の優先度を計算し、前記消費電力合計値を前記更新初期目標値と比較して、該消費電力合計値が小であれば前記送信した電気機器に電力を供給し、大であれば前記メモリ及び／又は家電ＤＢから前記優先度を呼び出してその値が最小の電気機器を選び、優先度の値が最小の電気機器について、前記電気機器特性クラスデータを参照して、該電気機器が前記特性の何れに該当するかを判断して、当該電気機器の該当する特性に応じて、供給する電力を制御するものである１に記載のオンデマンド型電力制御システム。
３．前記瞬時電力が最小制御間隔τの間隔で消費電力を合算した合計値を平均した消費電力であることを特徴とする１又は２に記載のオンデマンド型電力制御システム。
４．前記最小制御間隔τが５〜１０分であることを特徴とする３に記載のオンデマンド型電力制御システム。
５．前記初期目標値更新手段と電力マネージャーによる電力調停手段の処理する情報が、初期目標値更新手段が前記瞬時電力であり、電力調停手段が前記消費電力であることを特徴とする２〜４に記載のオンデマンド型電力制御システム。
６．前記初期目標値がユーザの電力消費パターンに基づいて作成された電力使用計画を、一定割合削減計画、ピーク削減計画又はコスト削減計画により作成することを特徴とする５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
７．前記一定割合削減計画で作成された初期目標値T0(t)(W)が以下の式（１）及び（２）から作成されることを特徴とする６に記載のオンデマンド型電力制御システム。
0005639311.tif 000002
ただし、C(Wh)はユーザが設定したシーリング、M(t)(W)は時刻tにおける最大瞬時電力、D(t)(W)は時刻tにおける電力需要予測値である。
８．前記ピーク削減計画で作成された初期目標値が電力使用計画の電力使用ピーク時のみを削減して作成されることを特徴とする６に記載のオンデマンド型電力制御システム。
９．前記コスト削減計画で作成された初期目標値が電力使用計画の電力コストに応じて削減して作成されることを特徴とする６に記載のオンデマンド型電力制御システム。
１０．前記電力マネージャーが前記シーリングを下回るように、また前記最大瞬時電力を下回るように電気機器への電力供給の制御を行っていることを特徴とする１乃至９のいずれかに記載のオンデマンド型電力制御システム。
１１．前記電力マネージャーが稼働する前に、前記メモリ及び／又は家電ＤＢに前記初期目標値の瞬時電力、前記実際の瞬時電力、前記電気機器特性クラスデータが格納されていることを特徴とする１０に記載のオンデマンド型電力制御システム。
１２．前記その後の初期目標値の瞬時電力に配分する差分の分配方法が、均等に分配する差分の均等分配方法又は直後の１つの瞬時電力のみに分配する瞬時電力分配方法であることを特徴とする１１に記載のオンデマンド型電力制御システム。
１３．前記電気機器特性クラスデータが、調節可能か否か、一時停止可能か否か及び待機可能か否かであるという、電気機器に対する電力の供給方法の特性で区分されており、これらの組み合わせからなる８種類から構成されていることを特徴とする２に記載のオンデマンド型電力制御システム。
１４．前記調節可能、一時停止可能及び待機可能であるという、電気機器に対する電力の供給方法の特性で区分される以外の区分に、安全・快適な生活を確保するために、ユーザが任意に機器を選択できる区分を有することを特徴とする１３に記載のオンデマンド型電力制御システム。
１５．前記調節可能な特性が、運転中に供給されている電力を変化させることができる特性であり、前記待機可能な特性が起動時に電力の供給を待つことができる特性であり、一時停止可能な特性が運転中に一時的に電力の供給を停止できる特性であることを特徴とする１３に記載のオンデマンド型電力制御システム。
１６．前記調節可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、温水洗浄便座、電子レンジ、ヒータエアコン、冷蔵庫、ＴＶ、ドライヤー等であることを特徴とする１５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
１７．前記待機可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、温水洗浄便座、電子レンジ、食洗機、炊飯器、トースター等であることを特徴とする１５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
１８．前記一時停止可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、ヒータエアコン、冷蔵庫、食洗機、炊飯器、コピー機、湯沸かしポット等であることを特徴とする１５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
１９．前記調節可能、一時停止可能及び待機可能な特性を備えない電気機器がガス検出器、人工呼吸器、ルーター等のネットワーク機器等であることを特徴とする１５に記載のオンデマンド型電力制御システム。
２０．１に記載の電力マネージャーが、更に常時消費電力を監視する常時監視手段を備えることを特徴とするオンデマンド型電力制御システム。
２１．前記常時監視手段は、全体の消費電力が前記最大瞬時電力をある一定期間d以上の間超過するときには、前記最小制御間隔τの経過を待たずに前記全体の消費電力の代わりに前記最大瞬時電力を下回るように電力の供給を制御することを特徴とする２０に記載のオンデマンド型電力制御システム。
２２．前記一定期間dが０．５〜２秒であることを特徴とする２１に記載のオンデマンド型電力制御システム。
２３．前記常時監視手段が、動作中の電気機器の消費電力を合算して合計値を計算し、電気機器を３種類の特性でクラス分けした電気機器特性クラスデータに基づいて前記電気機器の優先度を計算し、前記消費電力合計値を前記最大瞬時電力と比較して、該消費電力合計値が小であれば処理を終了し、大であれば優先度が最小の電気機器を選び、前記電気機器特性クラスデータを参照して、該電気機器が前記３種類の特性の何れに該当するかを判断して、当該電気機器の該当する特性に応じて優先度が最小の機器を選択することを特徴とする２０乃至２２の何れか1項に記載のオンデマンド型電力制御システム。
２４．電源と、
複数の電気機器と、
スマートタップ又は電気機器から電力要求メッセージを受信し、これを電力マネージャーに送信しさらに受信した電力割当メッセージに従って、電気機器を制御するメッセージ又は機能制御コマンドをスマートタップ又は電気機器に送信して、電気機器の電力の供給制御を行う家電エージェントとを対象として、
該家電エージェントから受信した各電気機器からの信号に基づき、電気機器間の優先度を求め、各電気機器への割り当て電力を求め、
このようにして求めた電力割当メッセージを家電エージェントに送信する、メモリを備える電力マネージャーを動作させ、
電気機器間の優先度に基づいて調停する処理を行うことをコンピュータに実行させるプログラムであって、
該電気機器がその運転の目標とする動作機能モードが調整可能か否かとそれに必要な電力を家電エージェントに問い合わせて判断し、
可能である場合には、その目標とする動作機能モード、及び／又はその目標とする動作機能モードに到達させるために必要な電力を必要な時間と共に電力モードを電力割当てメッセージとして求め、
可能でない場合には、動作機能モードを考慮せずに電力モードを電力割り当てメッセージとして求め、
このようにして求めた電力割り当てメッセージを家電エージェントに送信する、メモリを備える電力マネージャーを動作させ、
電気機器間の優先度に基づいて調停する処理を行うことをコンピュータに実行させるプログラム。
２５．前記電力マネージャーが、初期目標値の瞬時電力と実際の瞬時電力の差分を、その後の初期目標値の瞬時電力に配分して更新初期目標値を計算し、その更新初期目標値を最大瞬時電力と比較して、該更新初期目標値が小であればその後の初期目標値の瞬時電力を更新初期目標値として更新し、大であれば前記初期目標値の瞬時電力を最大瞬時電力に更新して更新初期目標値とする初期目標値更新手段と、
前記スマートタップ及び／又は要求電力測定機能及びサーバ内の家電エージェントに送信するための通信機能を備えたタップから、電力要求メッセージを家電エージェントを介して電力マネージャーが受信し、該電力要求メッセージの電力を要する電気機器、及び動作中の電気機器の消費電力の合計値を計算し、
電気機器に対する電力の供給方法の特性でクラス分けした電気機器特性クラスデータに基づいて両者の電気機器の優先度を計算し、前記消費電力合計値を前記更新初期目標値と比較して、該消費電力合計値が小であれば前記送信した電気機器に電力を供給し、大であれば前記メモリ及び／又は家電ＤＢから前記優先度を呼び出してその値が最小の電気機器を選び、優先度の値が最小の電気機器について、前記電気機器特性クラスデータを参照して、該電気機器が前記特性の何れに該当するかを判断して、当該電気機器の該当する特性に応じて、供給する電力を制御するものである２４に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
２６．前記瞬時電力が最小制御間隔τの間隔で消費電力を合算した合計値を平均した消費電力であることを特徴とする２５に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
２７．前記最小制御間隔τが５〜１０分であることを特徴とする２６に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
２８．前記初期目標値更新手段と前記電力マネージャーによる電力調停手段の処理する情報が、初期目標値更新手段が前記瞬時電力であり、電力調停手段が前記消費電力であることを特徴とする２７に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
２９．シーリングを下回るように、また前記最大瞬時電力を下回るように電気機器への電力供給の制御を行っていることを特徴とする２８に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
３０．前記電気機器特性クラスデータが、調節可能か否か、一時停止可能か否か及び待機可能か否かという、電気機器に対する電力の供給方法の特性で区分されており、これらの組み合わせからなる８種類から構成されていることを特徴とする２９に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
３１．安全・快適な生活を確保するために、前記調節可能、一時停止可能及び待機可能という、電気機器に対する電力の供給方法の特性で区分される以外の区分に、ユーザが任意に機器を選択できることを特徴とする３０に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
３２．前記調節可能の特性が運転中に供給されている電力を変化させることができる特性であり、前記待機可能な特性が起動時に電力の供給を待つことができる特性であり、一時停止可能な特性が運転中に一時的に電力の供給を停止できる特性であることを特徴とする３０に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
３３．前記調節可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、温水洗浄便座、電子レンジ、ヒータエアコン、冷蔵庫、ＴＶ、ドライヤー等であることを特徴とする３２に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
３４．前記待機可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、温水洗浄便座、電子レンジ、食洗機、炊飯器、トースター等であることを特徴とする３２に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
３５．前記一時停止可能な特性を備える電気機器が、ノートＰＣ、給湯器、ヒータエアコン、冷蔵庫、食洗機、炊飯器、コピー機、湯沸かしポット等であることを特徴とする３２に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
３６．前記調節可能、一時停止可能及び待機可能な特性を備えない電気機器がガス検出器、人工呼吸器、ルーター等のネットワーク機器等であることを特徴とする３２に記載のコンピュータに実行させるプログラム。
３７．２４に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
３８．２５に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
３９．２８に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
４０．３０に記載のプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のEoD制御システムは、電気機器自体が制御装置を有しない場合を含めて、ユーザが日々の生活を通じて必要とする電気機器全般に対して、少なくとも、消費電力測定手段と通信手段を備えた装置を設けたり、タップ内に収納することにより、これらの電気機器の使用状態に応じて電気機器間の優先度を変更できるので、必要なタイミングで必要とする電気機器が使用できる。
このため、例えばドライヤーや湯沸かしポット等の、本来、使用中に自動で電力を制御する機能を有しない電気機器までのあらゆる電気機器を対象とし、かつこれらの全てに電力測定機能、通信機能、電力制御機能を有するＥｏＤシステムを接続すること無く、全電気機器の消費電力を考慮しながら、各電気機器に対して供給する電圧を制御することにより、これらの電気機器の運転を調整することができる。
また、本発明のEoD制御システムは、ユーザが使用する電力使用パターン、そして、ユーザが設定した最大瞬時電力及びシーリングに基づいて電力の供給を制御しているので、これらの電気機器を使用するユーザの生活の質を損なわずに、ユーザが設定した最大瞬時電力及びシーリングを保証できるシステムであり、また、ユーザが電力要求をすると電気機器の消費電力により優先度を変更しているので、リアルタイムで電力の供給を制御できるシステムである。
また、本発明のEoD制御システムは、供給側の電力削減要請を確実に満たすように自動で制御を行うことができるため、新たな手間を増やすことなく、かつ必要な電気機器を利用しながら、供給側の要請に対して需要側の電力削減率を保証できるシステムである。
更に、本発明のEoD制御システムは、電力のマネージメント手法であるという点に特徴があり、そのために電気機器の分類方法も電力調整方法に基づいた分類を行い、また使用電力の上限を保証するような電力調停手段を導入することで，節電率やピーク削減率を保証することができる。
加えて制御される個別の電気機器に関しても、使用者がその制御結果である電気機器の運転状況の変化を感じることを防止できるので、電気機器の使用に際して、その使用感を損なうことがない。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】EoD制御システムの通信ネットワークの構成を示す概略図である。
【図２】本発明のEoD制御システムの電力ネットワークの構成を示す概略図である。
【図３】各電気機器を設置するためのスマートタップ配置位置を示す配置図である。
【図４】コンセント、スマートタップ及び電気機器の接続関係を示す関係図である。
【図５】モデルハウスの間取りを示す間取り図である。
【図６】電気機器によって使用された消費電力を示すグラフの図である。
【図７】電気機器によって使用された消費電力を積算した消費電力量を示すグラフの図である。
【図８】電力マネージャーが備える機能を示す機能ブロック図である。
【図９−１】電力使用計画から初期計画値を設定する方法を説明する説明図である。
【図９−２】電力使用計画から初期計画値を設定する方法を説明する説明図である。
【図９−３】電力使用計画から初期計画値を設定する方法を説明する説明図である。
【図１０】実際の消費電力と初期目標値を維持したまま制御を行った場合の説明図である。
【図１１】実際の瞬時電力と初期目標値との差分を以降の計画値にフィードバックする制御を行った場合の説明図である。
【図１２−１】各機能モードと電力モードとの関係性
【図１２−２】各機能モードと電力モードとの関係性
【図１３−１】エアコン等の各機能モードと電力モードの関係性
【図１３−２】照明等の各機能モードと電力モードの関係性
【図１４】電力に対するドライヤーの満足度を示す図である。
【図１５】電力に対する炊飯器の満足度を示す図である。
【図１６】電力に対するエアコンの満足度を示す図である。
【図１７】電力要求メッセージに対して、動的優先度制御装置が優先度に基づいて電力を供給する処理手順を説明する流れ図である。
【図１８】第２の実施形態の機能ブロック図である。
【図１９】電力マネージャーを稼働する前に、電力使用計画を設定する前処理を示すフロー図である。
【図２０】電力マネージャーの全体処理を示すフロー図である。
【図２１】電力使用計画設定の処理を示すフロー図である。
【図２２】初期目標値更新処理を示すフロー図である。
【図２３−１】優先度調停処理を示すフロー図である。
【図２３−２】優先度調停処理を示すフロー図である。
【図２３−３】優先度調停処理を示すフロー図である。
【図２３−４】優先度調停処理を示すフロー図である。
【図２４−１】常時監視の処理を示すフロー図である。
【図２４−２】常時監視の処理を示すフロー図である。
【図２４−３】常時監視の処理を示すフロー図である。
【図２４−４】家電エージェントと電力マネージャー及び電気機器ＤＢを備えたネットワークの模式図である。
【図２５−１】電力調停手段が行う処理を説明する説明図である。
【図２５−２】電力調停手段が行う処理を説明する説明図である。
【図２５−３】電力調停手段が行う処理を説明する説明図である。
【図２５−４】電力調停手段が行う処理を説明する説明図である。
【図２６−１】電力使用計画を10%削減した瞬時電力のグラフを示す図である。
【図２６−２】電力使用計画を30%削減した瞬時電力のグラフを示す図である。
【図２７−１】電力使用計画を10%削減した積算電力量のグラフを示す図である。
【図２７−２】電力使用計画を30%削減した積算電力量のグラフを示す図である。
【図２８−１】６種類の電気機器に対して電力使用計画を10%削減した瞬時電力のグラフを示す図である。
【図２８−２】６種類の電気機器に対して電力使用計画を30%削減した瞬時電力のグラフを示す図である。
【図２９−１】エアコンを対象に本発明の電力制御を行う際の模式図である。
【図２９−２】エアコンを対象に本発明の電力制御を行う際の模式図である。
【図２９−３】エアコンを対象に本発明の電力制御を行う際のフロー図である。
【図３０−１】照明や湯沸かしポット等の制御を示す図である。
【図３０−２】テレビの制御を示す図である。
【図３０−３】テレビを制御する際のフロー図である。
【図３０−４】エアコンの制御を示す図である。
【図３０−５】エアコンの制御を示す図である。
【図３０−６】エアコンを制御する際のフロー図である。
【図３１−１】実施例１における不満足度
【図３１−２】実施例１における電力削減効果を含めた満足度
【図３１−３】実施例１における積算電力削減率３５％時積算電力
【図３１−４】実施例１における積算電力削減率３５％時瞬時電力
【図３１−５】照明の消費電力
【図３１−６】図３１−５の拡大図
【図３１−７】標準生活積算電力
【図３１−８】削減率10%積算電力
【図３１−９】削減率30%積算電力
【図３１−１０】削減率50%積算電力
【図３１−１１】標準生活瞬時電力
【図３１−１２】削減率10%瞬時電力
【図３１−１３】削減率30%瞬時電力
【図３１−１４】削減率50%瞬時電力
【図３１−１５】削減率10%最低供給優先度
【図３１−１６】削減率30%最低供給優先度
【図３１−１７】削減率50%最低供給優先度
【図３１−１８】図３１−１５の拡大図
【図３１−１９】図３１−１６の拡大図
【図３１−２０】図３１−１７の拡大図
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１を参照して、本発明のEoD制御システムの通信ネットワークの構成を説明する。
図１は、本発明のEoD制御システムの通信ネットワークの構成を示す概略図である。本発明のEoD制御システム５０は、オフィス及び家庭において設置されており、電力マネージャー３０、家電ＤＢ１０、スマートタップ要求電力１１、家庭用又はオフィス用電気製品である電気機器２０（以下、単に「家電機器」又は「機器」という。）及び電力マネージャー３０から構成されている。
なお、本発明におけるスマートタップとは、少なくとも、接続された電気機器の要求電力測定機能、及びその測定結果をサーバ内の家電エージェント１に送信するための通信機能を備えるものである。
また、該スマートタップは、さらにスマートタップから接続する電気機器に供給する電力を制御する機能も追加してなるものも包含する。
そして、本発明においてスマートタップに接続して使用できる電気機器は、以下のａ〜ｃの通りであり、場合により電気機器という。
ａ．制御機能を備えたスマートタップに接続されている電気機器であり、例えば、白熱電球、調光可能な一部の蛍光灯などの照明、電熱器ヒーター、ポット等の電気機器自体が自動で要求電力を制御しない電気機器（なおこのときには、スマートタップとして、接続する電気機器に供給する電力を制御する機能を備えたスマートタップを採用する）、
ｂ．要求電力測定機能、若しくはサーバ内の家電エージェントに送信するための通信機能を備えたタップに接続されている、エアコン、テレビ、冷蔵庫等の電気機器自体が自動で要求電力を制御可能な電気機器、
ｃ．電気機器内及び／又は電気機器のリモコンに、家電エージェントとの間での送受信機能及び／又は電気機器の運転を制御する機能を有する電気機器。
前記家電エージェントには、Local Area Network（以下、「ＬＡＮ」という。）を介してスマートタップ１１（以下、「ＳＴ」という。）に有線または無線ＬＡＮで接続されている。ＬＡＮは本発明の一例であってそれに限定されるものではなく、本発明はＷｉＦｉ、ＰＬＣ、ＺｉｇＢｅｅ、特定小電力無線等のネットワークを介してＳＴに接続しても良い。そのＳＴには、各機器の電源コンセントを介して接続されている。従って、前記ＳＴはＬＡＮと家電エージェントを介して前記電力マネージャーと通信可能である。
また家電エージェントは、電気機器が接続されているスマートタップと送受信する機能を備える。また、電気機器内及び／又は電気機器のリモコンから、機能の変更に関する情報を受信することができる。
このように家電エージエントは、スマートタップ、電気機器、リモコンとの間、及び電力マネージャーとの間で送受信可能な機能を備え、かつ電気機器ＤＢに接続される。
そして家電エージェントは、家電ＤＢに記憶された各電気機器の特性の情報（電源ｏｎ時、通常運転時、電源ｏｆｆ時等の運転条件により必要とする電力値、機能、設定温度などの電気機器の設定条件毎の必要とする電力等）を取り出し、且つ新たな情報を電気機器ＤＢに保存させる機能を備える。
家電エージェントは、具体的には、以下の機能を備えるものである。
１）電気機器に代わって、電力マネージャーに対して電力要求メッセージの送信や電力割当メッセージを受信する機能を有する。
２）家電エージェントは、ア．家電からのモード変更通知の受信ならびにイ．リモコン装置による操作要求ウ．家電の動作機能モードや電力モード推定による電力要求イベントを発生し、電力マネージャーに家電要求メッセージを送信する。
３）電気機器から受けるか、電気機器やリモコンからのメッセージにより発生させた電力要求メッセージに、要求電力、優先度を付加する。
４）要求電力に対しては、家電ＤＢや家電エージェント内のメモリに家電の動作モードごとの平均電力値を記憶させる。
５）ＳＴなどで計測した電力値の平均値を要求電力値として使用して電力マネージャーにー送信する。
５）家電エージェントがＤＢを参照して、要求メッセ―ジの優先度を計算して求め、これを電力マネージャーにー送信する。
６）家電エージェントは、電力マネージャーから得た割当電力に従って、必要に応じて動作機能モードや電力モード、制御可能性に従って動作するように家電制御を行う。
この割当電力は、家電が使用できる電力の平均値である。
７）家電エージェントによる家電制御方法は以下の３つがある。
ア．家電制御コマンドによる電力制御  電力変動パターンを予め学習しておき、使用電力の平均値が割当電力を達成するように機能制御コマンドを家電に送信して、電力制御
イ．家電エージェントは、タップなどの電力装置に対して、電力制御コマンドを送信し、使用電力の平均値が割当電力を達成するように、家電への供給電力を制御する
ウ．ユーザーに対して、表示機器や通信装置に家電を操作するようにメッセ―ジを送り、家電の電力制御を実施する
【００１９】
本発明のEoD制御システムは、ある機器のスイッチをいれて電力を要求したとき、無条件に電力を供給するのではなく、まず電力を要求するメッセージを前記家電エージェントに送信し、家電エージェントを通じて電力マネージャー上で下記電気機器ＤＢに保存されている該機器が必要とする電力の使用パターンに基づいて、供給可能な電力や機器の優先度等の調停によって、電力供給の可否や供給可能電力を各機器に対して決定し、機器は許可された電力のみを使うことで、消費電力量と消費電力が目標値を上回ることなく、消費電力量の削減による節電とピーク時の大停電を回避できるシステムである。
家電エージェントには電力マネージャーが接続されており、該電力マネージャーは各機器が必要とする電力を基に、各機器に供給する電力を調整する。
【００２０】
前記電力マネージャーは、汎用のサーバでありＣＰＵ１ａを含む。その電力マネージャーには、メモリ（以下、単に「メモリ」という。）や家電ＤＢ１０が接続されており、そのメモリは直接読み書きできるハードディスクやRAM等の半導体記憶装置である。メモリは各機器の電力変動パターンが記憶されており、該メモリは電気機器ＤＢとは別に設けても良く、又は該メモリを含んで電気機器ＤＢ１０が構成されていてもよい。
電力マネージャーは、家電エージェントからの情報をＥｏＤプロトコルで変換して電力の調停を行うものである。
そして、
１）家電エージェントからの電力要求メッセージに従い、電力供給の調停を行い、その結果として電力割当メッセージを家電エージェントへ送信する。
２）電力のシーリング（ピークカット、最大瞬時電力）や積算電力量の削減を調停する。
【００２１】
具体的には、電力マネージャーは、家電エージェントから得た各電気機器の要求電力、運転状況に関するデータを受ける。そして前記該メモリや電気機器ＤＢに保存した各電気機器の特性、及び過去の運転状況に関するデータ、各電気機器の優先度など、及び該家電エージェントから得た電気機器に関する情報に基づき、制御対象の電気機器について供給すべき電力、若しくは制御すべき機能、優先度等を求める。そして、家電エージェントを介して、スマートタップ、要求電力測定機能及びサーバ内の家電エージェントに送信するための通信機能を備えたタップ、各電気機器、リモコン等に送信するものである。
そのため電力マネージャーは、家電エージェント、及び必要により、電気機器、電源エージェントに対する制御のためのアルゴリズムを持ち、これにより調停を行う。
このとき、調停される電気機器が例えばエアコン等の温度、つまり運転の目標とする機能の程度を調整することが可能な機器であれば、調停は、調整する温度の目標値などの機能の程度を制御すること、及び／又は目標値を制御するために必要とする所要時間を基に供給する電力調停をすることを包含する。
【００２２】
例えば、エアコンに関して以下に説明する。エアコンはユーザの指定する室温を実現するよう動作し、このユーザが指定する機能は、大きく分けて運転機能モードと動作機能モードの２つに分類することができる。
前記運転機能モードは、前記のように、エアコンの暖房や除湿，OFFなどのいわば機能の方針であり、前記動作機能モードは、エアコンの２７℃等の設定温度や強等の風量等の該運転機能モードの詳細である。
そしてエアコン等の各家電は複数の運転機能モードを持ち、各運転機能モードは1つ以上の動作機能モードを持つ。ユーザは運転機能モード、及び動作機能モードを選択し、家電はこれを実現するよう振る舞う。
【００２３】
また、家電は機能を実現するよう使用する電力を決定して動作するが、これは各動作機能モードが１ つ以上の前記電力モードを持ち、家電は動作機能モードを実現するため適切な電力モードを選択し、動作していることである。
ここでいう電力モードとは、家電の運転を動作機能モードに沿ったもの、及びその動作機能モードを維持するために必要とする電力及び所要時間である。
この関係性をエアコンにおいて説明すると、エアコンａiは1つ以上の運転機能モードｆaij を持ち、各運転機能モードｆaijはこれをどの程度実現させるかを示す１つ以上の動作機能モードｆaij k を持つ。また、家電は動作可能な1つ以上の電力モードｅaijを持っており、各動作機能モードｆaij kはそれを実現するための電力モードｅaijを任意に持つ。家電が実際に動作する際には、機能の達成状況に応じて，適切な電力モードｅailを選択し動作する。
【００２４】
商用電源からの電力は、家電エージェントからの信号に基づき各機器２０に供給される。
なお、本発明のEoD制御システム５０の設置場所として一般家庭を説明するが、これに限定するものではなくオフィス等のＳＴ（要求電力測定機能及びサーバ内の家電エージェントに送信するための通信機能を備えたタップ、及び、さらにＳＴとして供給電力の制御機能を加えたタップを含む）が設置できる場所であれば何れの場所であっても良い。そして、本発明のEoD制御システムのＳＴとして電源コンセントに接続する外付けタイプを説明するが、これに限定するものではなく電源コンセントに埋め込まれた内蔵タイプ（または埋め込みタイプ）であっても良い。また、電気機器自体がＳＴの機能を備えていてもよい。
ＳＴが必要とする基本的な機能としては、センシングにより、要求電力、消費電力や電気機器の動作状態（家電認識、状態認識）を検知し、この検知結果をサーバ内の家電エージェントへ電気機器の動作状態として通知する機能である。
【００２５】
以下に電気機器の種類毎に必要とするＳＴの機能を示す。
ａ．ＥＣＨＯＮＥＴやＥＣＨＯＮＥＴ  Ｌｉｔｅや赤外線リモコン等のネットワーク家電制御規格に対応する電気機器の場合は、前記の各所に設ける該ＳＴの機能としては、家電状態を通知するためのセンシングによる消費電力すなわち、要求電力計測機能とこれをサーバ内の家電エージェントへ通信するための通信機能が必要となる。なお必要に応じて、赤外線通信の中継機能を有しても良い。
ｂ．ネットワーク家電制御規格以外の家電制御コマンドに対応しない、既存の赤外線リモコン等で、かつ電力調整が単純な電気機器の場合（既存ＴＶ，エアコン等）は、ＳＴの機能としては、センシングによる消費電力すなわち、要求電力計測機能ならびにサーバ内の家電エージェントへ送信する通信機能が必要となる。なお必要に応じて、赤外線通信の中継機能を有しても良い。
ｃ．家電制御コマンドに対応せず、かつリモコン機能がない電気機器の一部として、白熱電球や 一部の蛍光灯などの調光が可能な照明や、電熱器ヒーター、ポットなどの家電の場合は、ＳＴの機能として、センシングによる消費電力すなわち、要求電力計測機能ならびにサーバ内の家電エージェントに送受信する通信機能ならびにＯＮ／ＯＦＦならびに位相制御、電圧制御などによる電力制御機能が必要となる。
ｄ．家電制御コマンドに対応せず、かつリモコン機能がなく、電力調整が複雑な電気機器の場合（炊飯器、電子レンジなど）は、センシングによる消費電力すなわち、要求電力計測機能ならびにサーバ内の家電エージェントに送信する通信機能が必要となる。
【００２６】
図２は、図１に示したEoD制御システム５０の電力系ネットワークの構成を示す概略図である。
図２に示すように、EoD制御システム５０は、電力マネージャー３０を含み、この電力制御装置３０には、商用電源３２が接続されている。また、電力マネージャー３０は、例えば、複数のブレーカ（図示せず）によって構成され、１つのメインブレーカと複数のサブブレーカとを含む。商用電源３２からの電力（交流電圧）は、メインブレーカの１次側に与えられ、メインブレーカの２次側から複数のサブブレーカに分配される。ただし、商用電源３２は、商用電流を供給／停止するためのスイッチ（図示せず）を介してメインブレーカの１次側に接続される。このスイッチは、家電エージェントの切り替え信号にOn／Offされる。
【００２７】
また、上述した家電エージェント、電力マネージャー及び複数の電気機器２０は、電力マネージャー３０の出力側即ちサブブレーカの２次側に接続される。図示は省略するが、電力マネージャーは、自身に設けられる差し込みプラグを、壁ソケット等に差し込むことにより電力制御装置３０からの電力を需給可能に接続され、複数の機器は、前記ＳＴが差し込みプラグである入力コンセントと出力コンセントを備えており、該入力コンセントから商用電源３２の電力が送られ、前記出力コンセントに接続される複数の機器のコンセントを介して複数の機器に電力を需給可能に接続されている。
上述したように、本発明のEoD制御システムは、図２に示す電力ネットワークのみならず、図１に示した通信ネットワークも構築されている。
【００２８】
図３は、家庭内のコンセントに接続されたＳＴから機器の配置位置を説明する説明図である。
図３を参照して、家２００は、例えば、リビング２００Ａ、和室２００Ｂ、洋室２００Ｃ、２００Ｄとから構成されている。リビング２００Ａ及び和室２００Ｂは、１階に配置されており、洋室２００Ｃ、２００Ｄは、２階に配置されている。図３が示すように、壁に設置されたコンセントにはそれぞれＳＴが接続されている。例えば、リビング２００Ａの壁に設置されたコンセントには、５個のＳＴが、和室２００Ｂの壁に設置されたコンセントには、２個のＳＴが、洋室２００Ｃの壁に設置されたコンセントには、２個のＳＴが、洋室２００Ｄの壁に設置されたコンセントには、２個のＳＴが接続されている。以上のように、 全ての機器はＳＴを介して電源とつながっている。
【００２９】
図４は、商用電源に接続されて壁に配置されたコンセント、スマートタップ又は要求電力測定機能及びサーバ内の家電エージェントに送信するための通信機能を備えたタップ１１及び機器の接続関係を説明する説明図である。図４を参照して、機器である冷蔵庫２０１は、差し込みプラグを備えるコンセント２０２と、配線２０３とから構成されており、冷蔵庫２０１のコンセント２０２が前記ＳＴの出力コンセント１１４に着脱される。壁４０にはコンセント４１が配置されており、このコンセント４１の差込口４１１は、家庭内の電力系統を介して商用の電力が供給される。差し込みプラグである入力コンセント１１３が前記差込口４１１に着脱される。
【００３０】
図５は、後述する動的優先度の情報処理の実施例、及び実証実験で使用されたモデルハウスの間取りを示す間取り図である。
前記モデルハウスは１ＬＤＫタイプであって、図に記載された番号は、表１に示す機器の名称とその機器のスイッチが設置されている場所を表しており、図に記載されたＳＴは、スマートタップ１１が配置されている場所を表している。５個のＳＴが配置されている。
【表１】
0005639311.tif 000003
【００３１】
ＳＴの構造に関しては、既述したように、電圧・電流センサー、ZigBee等の無線通信モジュールまたは有線通信モジュール及びこれら全体の制御や内部処理を行うマイコン、場合により半導体リレーまたは半導体デバイスから構成されており、このマイコンは、前記電圧・電流センサーによって計測した電流・電圧波形から、消費電力の計算を行うと共に、必要により電圧・電流波形の特徴を表す少数の特徴量から電気機器を特定している。そして、本発明のEoD制御システムが受信するデータは、例えば前記ＳＴがマイコンで0.5秒間隔で計算した消費電力をスマートタップの内部メモリに毎周期（1回/60秒）のデータとして保持して、複数のパケットに分割してサーバに送信する消費電力と、各機器２０が電力を要求する際にＳＴから送信される電力要求メッセージの２つのデータである。
図示しないが、電力マネージャーは、プログラム記憶領域及びデータ記憶領域のメモリを備えている。プログラム記憶領域には、通信処理プログラム、電力使用計画設定プログラム、初期目標値更新プログラム及び優先度調停プログラム等のプログラムが記憶されている。データ記憶領域には、機器特性クラスデータ、メッセージデータ等が記憶されている。
【００３２】
図６は、ある家における機器によって使用された消費電力のグラフを示す図である。
図６において、縦軸が電力（W）を横軸が時間を表しており、そのグラフは、1日における10分間隔での消費する消費電力を示している。なお、いままで、この電力を消費電力と呼んでいたが、一般の「消費電力」と異なる意味なので、以下に「瞬時電力」という定義された用語を用いる。この瞬時電力は、最小制御間隔τ（５〜１０分）の間隔で、前記消費電力を合算した合計値を平均した消費電力を意味している。
前記グラフは、昼間の時間帯には電力が使用されず、午後8時から午前1時の時間帯に電力が使用されており、その間の瞬時電力の値が1900Wと高いことが分かる。
図７は、縦軸が消費電力量（KWh）を、横軸が時間を表しており、そのグラフは、1日における10分間隔での瞬時電力の積算量である消費電力量を示しており、その値は10.0KWhである。
日本の一世帯の1ヶ月当たりの消費電力量が300KWhであり、1日当たりでは約10.0KWhであり、図７の消費電力量は、一世帯の1ヶ月当たりのそれと同じであることを示している。なお、いままで、この電力の積算量を消費電力量と呼んでいたが、前記瞬時電力が一般の「消費電力」と異なる意味で用いられているので、この消費電力量は一般と異なる意味となり、以下に「積算電力量」という定義された用語で用いられるので留意されたい。
【００３３】
ところで、使用可能な電力の上限値は，一定期間における積算電力量の上限値(以下、「シーリング」という。) と、瞬時電力の上限値（以下、「最大瞬時電力」という。）がそれぞれ考えられる。最大瞬時電力は、ユーザが契約電力を低く抑えるためや、電力網の需給バランスを保つための電力会社からのピーク抑制要請に応えるために、時間帯ごとの電力の瞬時値の上限値として与える。シーリングは、ユーザが電気代やCO2排出量を抑えるために、一定期間（一日、一週間、一ヶ月等）に使用する積算電力量の上限値として与える。
また、使用者が各時間帯にどれだけ電力を使用するかという電力使用パターンは様々である。そこで、予測される電力使用パターンから、瞬時値と積算値の上限を満たすためには各時刻にどれだけの電力が使用できるかを電力使用計画として定めておく必要がある。その際、ユーザの電力使用パターンを予測し、そこから各上限値を考慮して電力使用計画を定めれば、QoLを維持しながら各上限値を満たすことができる。そこで、ユーザの電力使用パターンを予測し、そこから前記瞬時値と積算値の上限が定められた電力使用パターンを「電力使用計画」と定義して以下に用いる。
【００３４】
前記電力使用計画を具体的な例で説明する。図６及び図７のグラフは、図６のグラフが示すように午後8時から午前1時の時間に瞬時電力の値が1900Wと高いことから、子供がいる世帯の生活パターンではなく、単身世帯の生活パターンのグラフであると推測される。
このように、家庭内における全ての機器の瞬時電力が示すグラフは、ある電力使用パターンで推移することを表しており、ユーザが日々の生活を通じて必要とする電力は、ユーザごとにその電力使用パターンがあり、そのパターンが維持されることでQoLを担保することができる。例えば、図６及び図７が示すグラフの電力使用パターンで生活しているユーザが、電力会社と２０Ａの契約をしているとすると、ユーザが一時に各種の機器を使用して２KWを超えればブレーカーが落ち、また、一日当たり10.0KWhの消費電力量が増えることにより電気代がかさむことになる。それをユーザが避けるために、瞬時値と積算値の上限値を例えば１割削減する計画を立てた場合、ユーザの電力使用パターンに基づいて、瞬時電力と積算電力量をその１割削減して設定される計画を「電力使用計画」という。そして、この電力使用計画におけるシーリングが9.0KWhであり、最大瞬時電力が1.8KWである。
【００３５】
電力の上限値としては上述したとおり，一定期間におけるシーリング（積算電力の上限値) と各タイミングにおける最大瞬時電力（瞬時電力の上限値)がある。ユーザごとに様々な電力使用パターンが考えられる中、これらの上限値を満たすためには各時刻にどれだけの電力を使用できるかを電力使用計画として定めておく必要がある。その際，ユーザの電力使用パターンを予測し、そこから各上限値を考慮して電力使用計画を定めれば、QoLを維持しながら各上限値を満たすことができる。そして、前記電力使用計画は、一定間隔τ(実験では10 分とした) ごとの使用電力を定めているので、この最小制御間隔τを説明する。
【００３６】
例えば、消費電力の上限値を3日で72kWhと設定すると、1日当たり24kWh、12時間当たり12kWh、1時間当たり1kWhといったようになり、前記消費電力の初期目標値は、区切る時間によって多段に算出されるが、どの程度の長さのものを使って制御を行うかは制御の細かさに依存する。そこで、消費電力の上限値とτの時間間隔との関係を実証実験で得られた結果から、その時間間隔は5〜10分の間隔が好ましいことが分かった。このτの時間間隔を最小制御間隔τと呼ぶこととし、ユーザが5〜10分の間隔の内で任意に設定できるものである。最小制御間隔τが10分以上になると、その間隔が長いために様々な機器を使用したい場合に、使用できない機器が発生してQoLを大きく損ねてしまうため、10分以上は好ましくない。最小制御間隔τが5分以下になると、時々刻々変化する状況に合わせて供給電力を変更するために、例えば電球の明るさが常に変化してちらつく等、不安定になる状況が考えられるので、5分以下は好ましくない。そして、前記消費電力から機器の全ての消費電力を計算して処理することは、そのデータ量が膨大なために困難である。
また、例えば、前記のように制御した結果、頻繁に電球の明るさが変化しない場合であっても、電球の明るさの時間当たりの変化が大きくなると、その部屋にいる人にとって不快感が増すことが想定される。このような不快感には例えば明るさの絶対値ではなく、単位時間当たりの明るさの変化量、つまり、どの程度急に明るさが変化するか等が大きく影響する。
【００３７】
このような電力使用計画に沿って、個別の電気機器を制御するための例を説明する。
（家電エージェントによる電力要求）
家電エージェントはユーザにより設定された各機能モードを実現するよう、電力モードを選択し電力マネージャーに対して電力要求を行い、割り当てられた電力モードに従い動作する。家電エージェントは割り当てられた電力モードが、各機能モードを満たすためにその時点で必要な電力モードと異なる場合に、電力マネージャーに対して電力要求を行い、所望の機能を実現させる。
機能を実現するための電力マネージャー及び家電エージェント間のやり取りにあたり、家電エージェントは現在割り当てられている電力モードと異なる電力モードへと遷移する際に、要求QoEn及び電力要求メッセージを作成し、これを用いて電力マネージャーへ電力要求する。電力マネージャーから電力割当メッセージを受信した後、割当QoEnに指定の電力モードへと遷移する。
このような機能を満たすよう家電エージェントが動作している際に考慮すべき動作機能モードは、電力モードを変動させながら実現されている。電力モード変動により実現されている動作機能モードは、常時厳密に設定された値を維持されているわけではなく、運転機能モード上のある一定範囲内を維持するよう電力モードを制御されている。
【００３８】
このようなモデルとして、動作機能モードは設定された室温等の動作機能の目標値と、その上限値もしくは下限値またはその両方からなるものである。ここで、家電エージェントの電力要求について、電力モード変動と動作機能モードとの関係性について示す。
現在、家電ａiに対して、運転機能モードｆaij、動作機能モードｆaijkが設定され、電力モードｅaij が割り当てらるとき、時間的に変動する運転機能モード上の状態Ｆaij (t) が、設定された動作機能モードｆaijkの上限値及び下限値に接近するとobjfaijkを実現するよう新たな電力モードを選択し、これを電力マネージャーに対して要求し割当を受ける。これにより設定された動作機能モードを満たすよう状態Ｆaij (t) が変化し、目標値 を満たした際には，その状態を維持するための新たな電力モードを選択、これを要求する。
このような状態変動と電力要求を繰り返すことで、ユーザにより設定された運転及び動作機能モードを満たすことができる。
このような関係性について、具体的な家電としてエアコンを例に取ったものを図Ａに示す．設定された動作機能モードを実現するよう、適切な電力モードを選択しながら動作を行なうものである。
【００３９】
（第１の実施形態）
図８は、図１に示す電力マネージャーが備える機能を示す第１の実施形態の機能ブロック図である。
図８の符号１は電力マネージャーを、符号１０はそのメモリを、符号１１はＳＴを表しており、その電力マネージャーは、初期目標値更新手段１２０と電力調停手段１２２から構成されている。符号（１）は、ＳＴから送信された消費電力を表している。そして、電力マネージャーはそれが稼働する前に、前処理として前記消費電力を最小制御間隔τごとの使用電力を定める電力使用計画に変換して、その電力使用計画、初期目標値の瞬時電力及び最大瞬時電力をメモリ１０に格納する。符号（２）は、ＳＴから送信された電力要求メッセージを表しており、その電力要求メッセージは、前記電力調停手段１２２に送信される。
【００４０】
そして、初期目標値更新手段１２０は、初期目標値の瞬時電力と実際の瞬時電力の差分を、その後の初期目標値の瞬時電力に配分して更新初期目標値とし、その値が最大瞬時電力を超えないようにする機能を備えている。前記電力調停手段１２２は、前記更新初期目標値と電力要求メッセージを送信した機器及び動作中の機器の消費電力の合計値を比較して、該合計値が大であれば、後述する電気機器特性クラスデータに基づいて得られた両者の機器の優先度の値が最小の機器を選択して、機器の特性に応じて機器を選択する機能を備えている。
【００４１】
（前処理）
家電エージェントを起動させる前に行う事前の処理として、前記電力使用計画を設定する処理がある。以下にその電力使用計画の設定処理を説明する。
家電エージェントがＳＴから送信された0.5秒間隔で計算した消費電力をメモリに格納して、最小制御間隔τ（５〜１０分）の間隔で、前記消費電力を合算した合計値を平均した瞬時電力をメモリに格納する。ユーザの過去の電力の使用実績、例えば、一週間、一ヶ月又は春夏秋冬の四季毎等の瞬時電力と積算電力量を、電力使用計画として設定してメモリに格納しておく。
本発明のEoD制御システムは、予めユーザの過去の電力の使用実績である電力の使用パターンを用いて、ユーザが定める目標値、例えば３割削減を目標値として、電力使用計画を立て、そのシーリングと最大瞬時電力を決めて電力制御を行う。本発明のEoD制御システムは、このシーリングと最大瞬時電力を用いて実際の制御を行う。
従って、本発明の電力マネージャーは、予め、ユーザの過去の電力の使用実績により時間帯ごとの瞬時電力を用いて電力使用計画を設定しているので、より詳細にこの電力使用計画を設定できる。
また、各機器の使用電力は常に電力マネージャーに送信されており、電力マネージャーはこれをメモリに蓄積している。
【００４２】
前記電力使用計画の一例を以下に説明する。電力使用計画は、最小制御間隔τ(後述する実証実験では10分とした) ごとの瞬時電力を用いて定める。ユーザが設定したシーリング（積算電力量の上限値）をC(Wh)、最大瞬時電力（瞬時電力の上限値）をM(t)(W)、時刻tにおける電力需要予測値をD(t)(W) とする。式（１）及び（２）から初期目標値T0(t)(W)を作成する。
0005639311.tif 000004
電力マネージャーは、前記電力使用計画に従って前記初期目標値T0(t) (W)の電力を対象にして、また前記最大瞬時電力を下回るように各機器の制御を行っている。
【００４３】
前記電力使用計画の一例である初期目標値T0(t)(W)は、各時刻について電力使用計画から一定割合を削減し、全体で上限を満たすように初期目標値を設定するための計画である（以下、「一定割合削減計画」という。）。図９−１にこの例を示す。これは初期目標値を設定するときの一例であり、一日の電力使用計画の瞬時電力を超えている電力使用ピーク時のみを削減する（以下、「ピーク削減計画」という。）（図９−２）。他にも電力コストに応じて削減する（以下、「コスト削減計画」という。）（図９−３）。例えば、最も電力が使用される午後１時から午後４時の時刻の電力使用を削減したい場合には、その時間帯の電力使用量の電力コストを高くすることで電力使用量を削減できる。これらの削減計画により初期目標値を設定でき、またこれらの削減計画を組み合わせて設定することも可能である。電力マネージャーは、このようにユーザが必要とする削減方法で電力使用計画を選定して設定できる。
【００４４】
以上述べたように、電力マネージャーを起動させる前に行う事前の処理として、ユーザの過去の電力の使用実績に基づいて電力使用計画を設定して、その計画をユーザが選定した削減計画により削減した、初期目標値である最大瞬時電力及びシーリングをメモリに格納しておく必要がある。前記電力マネージャーが起動すると、前記初期目標値を目標として以下に述べる初期目標値更新手段１２０が一定時間(τ) ごとに消費電力のチェックや初期目標値の更新の処理(interval)を行い、更に電力調停手段１２２が機器からの要求に応じて、他の機器との調停の処理(event driven) を行う手段から構成されている。これらの各手段を以下に説明する。なお、各機器の使用電力は常に家電エージェントを介して電力マネージャーに送信されており、このデータを蓄積している。
【００４５】
（１）初期目標値更新手段
初期目標値（瞬時電力）に基づいて、最小制御間隔(τ) ごとにその初期目標値を更新する処理(interval)を行う初期目標値更新手段１２０を説明する。
電力マネージャーが起動すると、実際の電力の制御を行う際、τあたりの電力の初期目標値を目標として制御を行うが、過去の実績にない行動をした場合、QoLや機器の特性を考慮すると、どうしても電力を削減できない場合が存在し、そのときには実際の瞬時電力が一時的に初期目標値を超えてしまう。それとは逆に、使用する機器の台数が少なく、実際の瞬時電力が初期目標値を下回るようなことも考えられる。また、もちろん機器は人の使うものであるので、実際の瞬時電力はそのときの行動にも依存して変化する。このようなとき初期目標値を維持したまま制御を続けると、最終的に上限値を満たすことができなくなる。図１０は、初期目標値に対してその値を維持したまま制御を行った実際の瞬時電力の例を示す棒グラフである。
【００４６】
初期目標値を維持したまま制御を行ったために、例えばある瞬間では人工呼吸器のように停止できない機器のみで初期目標値を上回っている等、ユーザの機器の使用状況を考慮すると初期目標値以下に電力を削減することができない場合も考えられる。そのような場合は、最大瞬時電力を上回らない範囲で初期目標値を一時的に上回ってもよいものとし、その際の超過分はそれ以降の電力使用計画で吸収するように初期目標値を更新する。こうすることで、当初に定めた初期目標値からは外れるものの、QoLを維持しながら実際の瞬時電力と初期目標値との差分を以降の初期目標値にフィードバックすることで、シーリングを満たすことができる。
【００４７】
初期目標値にフィードバックを行うために分配関数を定義する。これは、初期目標値と実際の瞬時電力との差分を入力し、この差分が発生した時刻よりも後の時刻に対して差分を初期目標値に分配し、新たに初期目標値の瞬時電力を算出するものである。
図１１は、実際の瞬時電力と初期目標値との差分を以降の計画値にフィードバックする制御を行った場合の説明図である。電力マネージャーが稼働して制御開始時刻がtnow - tstart≧iτを満たす時刻tnowになると、この電力マネージャーは電力使用計画の更新を行う。
i:=i＋１とすると、電力使用計画Ti(t)は、i回更新を行った、つまりiτ経過後での時刻tにおける電力使用計画を表す。また、式（３）のγは、電力使用計画を更新するための分配関数であり、初期目標値の瞬時電力と実際の瞬時電力の差分をその後の瞬時電力に分配するものである。従って、前記差分を式（３）に入力することで、その後の瞬時電力に分配する差分の電力が決められる。
【００４８】
0005639311.tif 000005
式（５）のT1(tnow)は現在の初期計画値であり、E(tnow)は現在の使用電力である。
図１１に示したグラフは、差分をその後の新たな初期目標値すべてに均等に分配する方法（以下、「差分の均等分配方法」という。）で行ったもので、他の方法としては、直後の１つの瞬時電力のみに分配する方法（以下、「瞬時電力分配方法」という。）で行うことも考えられる。このように差分の分配方法は、差分の均等分配又は瞬時電力分配の方法があり、最初に全体としての電力使用計画を作成し、実際の制御を行っていく際に、最大瞬時電力を上回らない範囲で使用状況に合わせた初期目標値を改めて更新することで、柔軟な制御を行いながらシーリングを満たすことができる。
【００４９】
（３）電力調停手段
機器間の優先順位を与えることで、QoLを維持しながら機器からの要求に応じて、他の機器との調停の処理(event driven) を行う電力調停手段１２２を説明する。
機器からの電力要求は、ユーザがその機器を使用したいタイミングで発生するため、前記のτとは無関係に行われる。更に、この要求には、最小制御間隔τの５〜１０分が来るまで待つことのできるものもあるが、即座に電力を必要とするものも存在する。このような機器に対しては、τごとの制御をしていたのでは電力供給が間に合わず、QoLを低下させる原因となる。電力要求が有ったときに、電力調停手段で用いられる電力は、瞬時電力ではなく実際の消費電力である。これにより、さまざまなタイミングで発生する電力要求にも即座に判断をすることができるようになり、待機するか否かの判断も即座に下すことができる。
【００５０】
EoD制御システムには、個々の機器が電力を要求した際にどの機器に電力を供給するかどうかを判断する指標が必要である。上限値を満たすためには、すべての機器に対して所望の電力を供給できるわけではなく、また電力を必要な機器は、機器やユーザの状況によって変化するため、どの機器に対して優先的に電力を供給するかを判断することが問題となる。そこで、機器の特性や状況に応じて優先度を決める必要がある。そのために、機器に対して0-1の値を取る優先度の関数を設定し、優先度の値が大きいものに優先的に電力を供給する。なお、QoLは電力が供給されることにより機器を使用できることで満たされるものであり、コスト削減や省エネによる社会貢献は考慮していない。
【００５１】
各機器からの電力要求に対して電力を削減する機器を選択するためには、機器によって電力を制御する方法が異なるため、あらかじめ各機器の特性を知っておく必要がある。各機器が要求する電力の特性や電力制御方法を表すパラメータをQoEnと呼ぶ。QoEnでは以下に示す機器の電力制御方法に基づいて機器を分類する。
（１）調節可能な機器（運転中に供給されている電力を変化させることができるかどうか) (属する機器の集合をAadjとする。)
（２）待機可能な機器（起動時に電力の供給を待つことができるかどうか) (属する機器の集合をAwaitとする。)
（３）一時停止可能な機器（運転中に一時的に電力の供給を停止できるかどうか) (属する機器の集合をAsusとする。)
各機器を前記３種類の電力制御方法で組み合わせることにより、表２に示すように機器が８種類のクラスに分類される。この８種類のクラスに分類されたデータを「電気機器特性クラスデータ」と定義して用いる。この電気機器特性クラスデータを用いて機器間の優先度の制御を行う。
【００５２】
前記８種類のクラスは、家電の欄に示した識別ＩＤで示す機器名に紐付けられることで、使用中の機器の優先度を用いて優先すべき機器を決めている。例えば、電力マネージャーがＳＴからの電力要求メッセージを受信すると、そのメッセージを送ってきた機器及び動作中の機器から、機器の優先度と前記電気機器特性クラスデータを用いて許可又は拒否するかを決める。
（１）調節可能な機器に分類されるものは、機器を使用中に供給されている電力が多少減少しても、機器の機能を維持できるものがあり、例としてはドライヤーや電球等があげられる。また、（２）機器が電力を要求した際、決まった時間までに供給するのであれば、今すぐに電力を供給せずとも機器の機能上、問題がないものがあり、例としては炊飯器や洗濯機等があげられる。更に、（３）機器を使用中に電力供給を一時停止しても、機器を利用することによるユ−ザの生活には影響がほとんどないものがあり、例としてはエアコンや冷蔵庫等がある。
なお、クラス８は、安全・快適な生活を確保するために、例えば人工呼吸器等が分類されている。そして、前記８種類のクラスに分類された機器は、表２に示したクラスに固定されているものではない。ユーザが任意にどのクラスに機器を分類するかを決めることができる。例えば、寝たきりの高齢者の方がエアコンを常に必要な機器として選択すれば、クラス８に分類される。換言すれば、クラス８は、前記調節可能、一時停止可能及び待機可能な電力制御方法でクラス分けできない電気機器として、ガス検出器、人工呼吸器、ルーター等のネットワーク機器等の機器が入る。
【００５３】
【表２】
0005639311.tif 000006
【００５４】
一定時間当たりの積算電力ベースを基に各電気機器に電力を割り当てるために、一定時間における積算電力の制御を行うのみでは、時々刻々と変化する電力変動に対応することが困難である。
そのため、これを保証するために、まず上記のクラス分けを行った家電について、電力モードを定義し、さらに、ユーザが指定する家電機器の機能を実現する動作を運転機能モードと動作機能モードの２つに分けた。
運転機能モードは、例えばエアコンの暖房や除湿、OFF などの能の方針。
動作機能モードは、例えばエアコンの設定温度２７℃や強など、運転機能モードの詳細・レベル。
家電エージェントは複数の運転機能モードを持ち、各運転機能モードは１つ以上の動作機能モードを持つ。ユーザは運転機能モード、及び動作機能モードを選択し、家電エージェントはこれを実現するよう電力モードを選択・要求し、動作する。なお、本発明は電力を管理するものであるため、制御する範囲はとしての機能は、明確な電力変動を伴うもののみとする。そのため、テレビのチャンネル変更や炊飯器の予約等については、直接的な電力変動をそれ自身が引き起こさないため、上述した各機能モードには含まれない。
このような各機能モード、及び電力モードを用いて、任意の家電エージェントａiは以下のように表現される。家電エージェントａiは１つ以上の運転機能モードｆaijを持ち、各運転機能モードｆaijはこれをどの程度実現させるかを示す１つ以上の動作機能モードｆaijkを持つ。
また、家電エージェントは動作可能な１つ以上の電力モードｅail を持っており、各動作機能モードｆaijkはそれを実現するための電力モードｅailを任意に持つ。家電エージェントは機能の達成状況に応じて，適切な電力モードｅailを選択し動作するのである。このようにして定義した各機能モードと電力モードの関係性を、エアコンを例として図１２−１に示す。
上記のようにエアコンは各動作機能モードを実現するための電力モードを複数有する、例えば図１２−２に示す照明のように、動作機能モードに対して電力モードが１対１で対応する場合もある。
【００５５】
上記のエアコン等のように、動作機能モードに対して電力モードが複数存在する運転機能モードを考える。これは、割り当てられた電力モードに対して動作機能モードがやや遅れて発現するようなものであり、満たすべき動作機能モードに対してある一定の時間及び供給電力の許容範囲が存在する。このような運転機能モードを持つ家電エージェントは、設定された動作機能モードobjfaijk に対する現在の状態Faij (t) を考慮し、上限値maxfaijk及び下限値minfaijkを超えることのないように適切な電力モードeailを選択し、要求を行う。
このような運転機能モードを持つ家電エージェントは図１２−１に、また動作機能モードと電力モードとの関係性を、動作機能モードが２０℃であることを前提にして図１３−１にそれぞれ示す。
このような家電機器の場合、電力は以下のようにして割り当てられる。
最初に割り当てられた電力モードは、設定された動作機能モードに紐付いた電力モードの内の一つとなる。そのため、ユーザの希望する機能は常に維持されているものの、家電が自律的に考えた上で必要と判断した電力モードeaimが、現在割り当てられた電力モードeailから変化すると、家電エージェントは電力モードeaimを電力マネージャーに対して要求する。
このようにして、家電エージェントは電力要求及び割当を行う。本研究においては、このような電力マネージャー及び家電エージェント間のやり取りは、要求する電力情報、割り当てられる電力情報、及びそれらの時間を基礎として行う。
家電エージェントは、現在割り当てられている電力モードと異なる電力モードへと遷移する際に、自らの必要とする電力に関する情報を定義し、これをもとに電力要求メッセージを作成、電力マネージャーへ電力要求する。EoD マネージャーから電力割当メッセージを受信した後、指定の電力モードへと遷移する。
【００５６】
上記の照明のように、動作機能モードに対して電力モードが１つ存在する運転機能モードを考える。これは、割り当てられた電力モードが発現する動作機能モードに直結する。そのため、家電エージェントは設定された動作機能モードを実現するため、対応する電力モードを常に要求する。このような運転機能モードを持つ家電を図１２−２に、の動作機能モードと電力モードとの関係性を図１３−２にそれぞれ示す。
この動作機能モードに対して電力モードが一意に定まる場合を考える。このような場合、自らの要求する電力モードeaimはユーザにより設定された動作機能モードに対応するものである。割り当てられた電力モードeailがこれとは異なる場合、家電エージェントは電力マネージャーに対して、ユーザにより設定された動作機能モードに対応する電力モードeaimを要求する。
【００５７】
図１２−１及び２に示す場合に、電力モードを削減するときに同時に動作機能モードも削減されるときがあり、そのときのユーザへの不快感については下記式６−１は対応できない。
0005639311.tif 000007
そこで、下記の調節可能な電気機器においては、時間の経過と共に行われる供給電力の削減によるユーザへの影響を考慮する必要がある。
【００５８】
１．調節可能な電気機器
電力の調節が可能な例としてドライヤーがそれに相当する。電力の調節可能な機器では、図１４に示すように、要求した通りの電力が供給されるとユーザの満足度は最も高いが、供給電力が多少減少しても満足度は大きく変わらない。
調節可能な運転機能モードにおいて、調停の際の電力削減を行える電力モードの遷移先としては、同一動作機能モード内の電力モード、または異なる動作機能モード内の電力モードの２つが考えられる。これらのうち、同一動作機能モード内の電力モードに対して、優先的に遷移するものとする。具体的には，エアコンで暖房２２℃に設定されていたとして、始めは動作機能モード２２℃内で適切な電力モードを選択するが、それでは調停の結果を満たすことが困難となると動作機能モードを２１℃とし、その中で適切な電力モードを選択する。
但し、調停により電力を調節した結果、連続的な大きな電力変動が発生し、それをユーザが知覚出来る場合には、ユーザから見ると不快であると感じてしまう。例えば照明の場合であれば、電力変動が機能状況に直結しているため、連続的な電力変動はユーザから見るとチカチカした照明のまたたきで表現され、非常に不快となる。
このような連続的な電力変動を避けるため、ユーザが知覚できる電気機器については電力変動の大きさとその履歴により、優先度関数上で調停の上での電力変動に対して制限を設ける。具体的には、行おうとする電力変動はできるだけ小さく、また電力変動の間隔はできるだけ長くなるようにする。
定式化した優先度関数を、下記式（６−２）〜（６−４）に示す。ここで、現在割り当てられている平均電力をEnow、要求している平均電力をEreq、最小の電力モードの平均電力をEmin、遷移先電力モードの平均電力をEexpとし、前回の電力変動までの時間をThisとした。
0005639311.tif 000008
【００５９】
このようにして設計した電力が調節可能な機器に対する優先度の一例は、図１４及び式
(６−４)のようになる。
0005639311.tif 000009
式（６−２）及び（６−３） に示した優先度関数は、家電機能へのユーザの知覚という点で家電を分類してそれぞれ設計した。式（６−４） は、ユーザによる機能の知覚を考慮し、現在動作中の電力と変更予定の電力との差と前回の電力変動時刻を考慮に入れ設計した。これにより、ユーザが知覚するであろう不快度を軽減することができる。
【００６０】
２．待機可能な機器
家電エージェントが要求を行った際に、EoD マネージャーがその要求を拒否できるものである。起動時に待機可能な場合の例として炊飯器がそれに相当する。時刻までに家電の動作が完了していればよく、一定時間後に要求を許可することにより起動時刻を遅らせることのできる家電である。つまり、図１５に示すように、電力を要求した直後は優先度が低く、起動しなければならない時刻に近づくにつれ優先度が高くなるように定義すれば良い。
それによる優先度関数を式（７）に示す。初期要求時刻をｔreq、必須供給時刻をｔmustとし、家電の特性パラメータをαwaitとした。
0005639311.tif 000010
式（７）に示した優先度関数は、設定された運転機能モードの実現時刻がタイムシフト可能であると考え、遅くなれば遅くなるほど電力の必要性が上昇することを前提に優先度関数を設計した。本運転機能モードには，機能を実現する必要のある時刻が記述されており、この時刻に依存して電力の必要性が変化する。このような考えに基づき優先度関数を設計したことで、機能実現に必要な電力を確実に利用できると考える。なお、本優先度関数は、あくまでも要求時の要求電力モードの必要性を表すものであり、要求時においても現状態以上の電力削減に対する優先度は表さず、調節可能の優先度関数を用いるものとする。
【００６１】
３．一時停止可能な機器
一時停止可能な場合の例としてエアコンがそれに相当する。一時停止可能な機器は、エアコンの温度設定のように、運転中はある定常状態を目指して動作するが、一旦定常状態に到達すると、一時運転を停止しても、定常状態を保つことのできる家電である。このような家電の場合、図１６に示すように、運転開始後に定常状態に到達すると一時停止しても定常状態が維持されるため優先度を下げることができる。また、一時停止後は、時間が経つにつれ定常状態からはずれるため、優先度を高くして再開する必要がある。一時停止可能な家電の優先度Ｐ (t) は、次式のようにa が動作中の場合と停止中の場合に分けて定義する。
初期要求時刻をｔreq、必須供給時刻をｔmust、停止可能時刻をｔstoppable、割り当て終了時刻をｔend とし、家電の特性パラメータをαsusとした。
0005639311.tif 000011
式（８）〜（１０）に示した優先度関数は、割り当てられた電力モードに応じて状態を分類し、それぞれについて優先度関数を設計したものである。電力の供給時間に応じて機能状態が変化すると仮定し優先度関数を設計したことで、停止中においても機能状態の低下を限定することが可能である。
【００６２】
４．一般の家電の優先度
一般には、家電のクラスは表２に示した３つの特性の組み合わせで定義する。それぞれの特性に対して定義された優先度の組み合わせによってそれぞれのクラスの優先度関数を表３の優先度関数の項目に示したように定義する。例えば、クラス１の優先度関数はそれぞれの特性に対応する優先度関数の積によって次式のように定義される。
0005639311.tif 000012
また、クラス８ の優先度関数は１となり、これは常に優先的に電力が供給されることを意味している。
【表３】
0005639311.tif 000013
【００６３】
図１７は、電力要求メッセージに対して、優先度装置が優先度に基づいて電力を供給する処理手順を説明する流れ図である。
１．機器に接続されたＳＴは、電力要求メッセージを家電エージェントに送信する（１）。
２．優先度制御装置１における電力マネージャーは、現在の供給可能量や家庭での生活パターンから、電力要求メッセージを送ってきた機器、及び動作中の機器の優先順位を決める。
３．機器の優先順位に従って、各機器に許可する消費電力、時間を含む電力割当メッセージ（２）、あるいは電力を供給できない機器には拒否メッセージ（２'）を返信する。また、動作中の機器の優先度が低く、停止、あるいは電力削減させる場合には当該機器に割込メッセージ（３）を送信する。
４．電力使用を許可された機器は、許可された電力で、許可された時間だけ動作する。電力使用を拒否された機器は一定時間後に再割当メッセージを送信する（４）。
この処理手順では、ユーザ自身で供給可能な最大電力量を設定（シーリング）することで、好きなだけ電力削減が実現できる。
【００６４】
前記処理手順を詳細に説明する。電力が必要となった機器areqは、サーバに対し電力要求メッセージ(表３)を送信する(図１７の１)。要求を受信したサーバは、即座に現時刻tnowの全体の合計使用電力Etotal(tnow)と要求電力Ereqの和E'total(tnow)と、電力使用計画Ti(tnow)とを比較する。全体の電力E'total(tnow)が計画を下回っていれば要求通りの電力Ereqを許可(式（１２))、areq∈Awaitであれば拒否(図１７の２′)、そうでなければ各機器の優先度を計算、割り込み処理として機器areqより優先度の低い他の機器の電力を削減(図１７の３) (式１３)、電力を確保し合計使用電力Etotal(tnow)を更新した上で、機器の特性に従い電力供給の削減を決定する(式１４)。供給可能電力Esupply等表４に記載の情報を付加したメッセージを機器areqに対して即座に送信し、機器はそれに従い電力を使用する。ここで電力供給を拒否・割り込みされた機器及びareqは、次のinterva1処理において再度、電力使用方針を決定する(図１７の４)。
0005639311.tif 000014
以上のように、各機器から要求を受信した優先度装置は、現時刻tnowの動作中の合計使用電力Etotal(tnow)と要求電力Ereqの和E'total(tnow)と、電力使用計画Ti(tnow)とを比較して、前記合計使用電力E'total(tnow)が前記電力使用計画Ti(tnow)を上回っていれば、式１３に従って優先度の最小の機器aminの電力を削減して優先度の更新を行う。
【００６５】
前記ＳＴが家電エージェントに送信する電力要求メッセージのデータを表４−１で説明する。
項目の欄に示す機器識別用ＩＤ、要求電力、最小起動電力、一時停止可能時間及び必須起動時間に対して各項目に値の欄と必要とするクラスの欄のデータが紐付けられており、前記ＳＴはその値と必要とするクラスのデータを家電エージェントに送信する。
【００６６】
【表４−１】
0005639311.tif 000015
表４−１に示すデータを家電エージェントにより電気機器毎にまとめ、結果的に家電エージェントは下記の表４−２に示す電力モードと、実消費電力、運転・動作モードをセンシングすることが可能である。
【００６７】
【表４−２】
0005639311.tif 000016
【００６８】
前記家電エージェントがＳＴに返信するメッセージのデータを表５−１で説明する。
項目の欄に示す機器識別用ＩＤ、メッセージの種類、許可する瞬時電力及び許可する使用時間に対して値の欄のデータが紐付けられており、前記家電エージェントはそのデータをＳＴに送信する。
【００６９】
【表５−１】
0005639311.tif 000017
そしてこのようなデータをＳＴに送信することにより、家電エージェントは電気機器に対して上記表４―２に示す電力モードと運転・動作モードをコントロールすることができる。
そしてこれらをまとめると以下の表５−２に示すとおりとなる。
【表５−２】
0005639311.tif 000018
【００７０】
以上の説明した初期目標値更新手段１２０及び電力調停手段１２２からなる動的優先度制御手段１は、瞬時電力がその上限値及び積算電力量がその上限値Ｃ（Wh）を上回ることなく、積算電力量の削減による節電とピーク時の大停電を回避することができる。
【００７１】
（第２の実施形態）
前記動的優先度制御手段１は、最終的に瞬時電力を最大瞬時電力以下に制御でき、積算電力量の上限値Ｃ（Wh）を満たす制御ができるが、機器を使用する際、負荷変動等により予期しない瞬時電力の増加が起き、最大瞬時電力を超える場合がある。このような場合に対処する第２の実施形態を説明する。
図１８は、第２の実施形態の機能ブロック図である。
電力マネージャーは、初期目標値更新手段１２０、電力調停手段１２２及び常時監視手段１２４から構成されている。
初期目標値更新手段１２０と電力調停手段１２２は、上述した各手段と同じ機能を備えるので説明を省略する。
前記常時監視手段１２４は、常時消費電力を監視し、全体の消費電力が最大瞬時電力をある一定期間d(0.5〜2秒程度)以上の間超過するときには、その全体の消費電力が最大瞬時電力を下回るよう、τの経過を待たずに前記全体の消費電力の代わりに最大瞬時電力Mを下回るように、前記電力調停手段１２４が優先度に基づいた調停を行う。
【００７２】
前者はスイッチを入れた際等に機器から送信される電力要求に対して、即座に判断し機器の使用を妨げないことでQoLを維持する。後者は各機器からの継続要求に対して行われ、計画値の更新や機器間の調停を行う。時々刻々変化する状況に合わせて常に供給電力を変更していると、例えば電球の明るさが常に変化しちらつく等、不安定になる状況が考えられるため、最小制御間隔τを導入することで全体の安定化を図っている。更に最大瞬時電力を超えないよう常に監視を行うことにより、最大瞬時電力を保証する。
【００７３】
図１９は電力マネージャーが稼働する前に、そのＣＰＵ１ａの前処理を示す全体のフロー図である。
前記電力マネージャーのＣＰＵ１ａが稼働する前に、前処理としてステップＳ１で電力使用計画の初期目標値の設定を行い、その初期目標値をメモリに格納する処理を行う。
【００７４】
図２０は電力マネージャーのＣＰＵ１ａが稼働した後の、ＣＰＵ１ａの全体処理を示すフロー図である。稼働後に前記電力マネージャーのＣＰＵ１ａは、ステップＳ３で初期目標値の更新処理を、ステップＳ５で優先度の調停処理を行う。
図２１は、上述したステップＳ１の電力使用計画設定処理のフロー図である。
図２１に示すように、前記ＣＰＵ１ａは、ステップＳ１１で各機器のＳＴから送信された一日、一週間又は一ヶ月等の消費電力を、最小制御間隔τの間隔、例えば１０分の間隔で合算して平均した瞬時電力と積算電力量に変換する。ステップＳ１３で前記瞬時電力及び積算電力量からユーザが設定したシーリング（積算電力量の上限値）をC(Wh)、最大瞬時電力（瞬時電力の上限値）をM(t)(W)、時刻tにおける電力需要予測値をD(t)(W)とすると、式（１）及び（２）から電力使用計画の一例である初期目標値T0(t)(W)が作成される。
0005639311.tif 000019
稼働する前の前処理として前記初期目標値T0(t)(W)をメモリに格納しておく。
他の電力使用計画として、一日の電力使用計画の瞬時電力を超えている電力使用ピーク時のみを削減するピーク削減計画（図９−２）、又は電力コストに応じて削減するコスト削減計画（図９−３）がある。これらの削減計画により初期目標値を設定でき、またこれらの削減計画を組み合わせて設定することも可能である。
【００７５】
図２２は、上述したステップＳ３の初期目標値更新処理のフロー図である。
図２２に示すように、前記ＣＰＵ１ａは、ステップＳ３１で初期目標値の瞬時電力と実際の瞬時電力との差分を差分の分配方法（差分の均等分配方法又は瞬時電力分配方法）により分配電力を計算し、その分配電力をその後の前記初期目標値の瞬時電力に加算して、更新初期目標値を計算する。ステップＳ３３で更新初期目標値と最大瞬時電力を比べ、Ｓ３５でＹｅｓと判断すればステップＳ３７でその後の初期目標値の瞬時電力を更新初期目標値に更新する。Ｎｏと判断すればステップＳ３９で前記初期目標値を最大瞬時電力に更新して更新初期目標値とする。
【００７６】
図２３―１〜図２３―４は、上述したステップＳ５の優先度調停処理のフロー図である。
図２３―１に示すように、前記ＣＰＵ１ａは、ステップＳ５１でＳＴから電力要求メッセージを受信すると、ステップＳ５３でそれを受信した時刻で、メモリから前記電力要求メッセージを送信した機器及び動作中の機器の消費電力を呼び出して、両者の消費電力を合算して合計値を得る。ステップＳ５５で表２を参照して優先度関数に基づいて前記両者の機器の優先度を計算し、その値をメモリに格納する。ステップＳ５７で初期目標値更新手段から送られた更新初期目標値と前記合算値の大小を比較して、ステップＳ５９でYesと判断すれば、ステップＳ６１で送信した機器のＳＴに許可メッセージを送信して処理を終了する。ステップＳ５９でNoと判断すれば、ステップＳ６３でメモリから前記優先度を呼び出してその値が最小の機器を選択してステップＳ６５に進む。図２３―２に示すように、ステップＳ６５で表２を参照して当該機器が調節可能かを判断して、ステップＳ６７でYesと判断すれば、ステップＳ６９で当該機器に電力を下げる割込メッセージを送信して、ステップＳ７１で下げた電力に基づいて消費電力の合計値を更新してステップＳ５９へ戻る。ステップＳ６７でNoと判断すればステップＳ７３に進む。
【００７７】
図２３―３に示すように、ステップＳ７３で当該機器が要求メッセージを送信したＳＴで、かつ待機可能かを判断して、ステップＳ７５でYesと判断すれば、ステップＳ７７で当該機器のＳＴに拒否メッセージを送信して、ステップＳ７９で当該機器の消費電力を除いて消費電力の合計値を更新してステップＳ５９へ戻る。ステップＳ７５でNoと判断すれば、ステップＳ８１に進む。図２３―４に示すように、ステップＳ８１で当該機器が要求メッセージを送信したＳＴでなく、かつ一時停止可能かを判断して、ステップＳ８３でYesと判断すれば、ステップＳ８５で当該機器のＳＴに拒否メッセージを送信して、ステップＳ８７で当該機器の消費電力を除いて消費電力の合計値を更新してステップＳ５９へ戻る。ステップＳ８３でNoと判断すれば、処理を終了する。
【００７８】
図２４−１〜図２４−３は、上述したステップＳ７の常時監視処理のフロー図である。
図２４−１が示すように、前記ＣＰＵ１ａは、ステップＳ９１でメモリから最大瞬時電力を呼び出し、ステップＳ９３で一定期間δ（０．５〜２秒）毎に、メモリから動作中の機器の消費電力を呼び出して合算して消費電力の合計値を得る。ステップＳ９５で表２を参照して、優先度関数に基づいて前記機器の優先度を計算し、その値をメモリに格納する。ステップＳ９７で前記消費電力の合計値と前記最大瞬時電力を比較して、ステップＳ９９で消費電力の合計値が小であると判断すれば処理を終了する。ステップＳ９９で消費電力の合計値が大と判断すれば、ステップＳ１０１でメモリから前記優先度を呼び出してその値が最小の機器を選択して（４）に進む。
【００７９】
図２４−２が示すように、ステップＳ１０３で表２の優先度クラスデータを参照して当該機器が調節可能かを判断し、ステップＳ１０５でその判断がＹｅｓであれば、ステップＳ１０７で当該機器に電力を下げる割込メッセージを送信する。そして、ステップＳ１０９で下げた電力に基づいて消費電力の合計値を更新して、ステップＳ９９に戻る。そして、前記消費電力の合計値が前記最大瞬時電力より小になるまで繰り返される。前記判断がＮｏであれば（５）に進む。
【００８０】
図２４−３が示すように、ステップＳ１１１で当該機器が一時停止可能かを判断し、ステップＳ１１３でその判断がＹｅｓであれば、ステップＳ１１５で当該機器のＳＴに拒否メッセージを送信して、ステップＳ１１７で当該機器の消費電力を除いて消費電力の合計値を更新してステップＳ１１３に戻る。そして、前記消費電力の合計値が前記最大瞬時電力より小になるまで繰り返される。
電力マネージャーの電力調停手段は、消費電力の合計値が最大瞬時電力より小になるまで処理が繰り返されることから分かるように、前記優先度装置は最大瞬時電力を常に下回るように電気機器への電力供給の制御を行っている。
前記電力調停手段のステップＳ５１〜ステップＳ８７の処理手順及び機器特性クラスデータから分かるように、優先度装置は、家庭及びオフィスに設置される全ての機器を対象にしており、３種類の特性の機器が設置されていなくとも、例えば調節可能な機器が設置されていなくともシーリング及び最大瞬時電力の上限値を超えることはない。
【００８１】
また、上述したように、各機器の使用電力は常に電力マネージャーに送信されており、電力マネージャーはこれをメモリに蓄積しており、この蓄積された各機器の使用電力を積算することで、一定期間（一日、一週間、一ヶ月等）の積算電力量が得られる。そして、前記電力調停手段が前記式（２）の電力需要予測値Ｔｏ（ｔ）（ｗ）を満たすように電気機器への電力供給を制御しているで、前記積算電力量の上限値（シーリング）を超えることがない。
【００８２】
本発明は、機器に代わり電力要求メッセージを家電エージェントを介して電力マネージャーに対して送信し、電力マネージャーにより調停された電力割当メッセージの受信を行い、これにより機器を制御する家電エージェントを有する。この家電エージェントは、直接電力を制御するのではなく、機器の機能制御であり、その時の電力変動パターンなど予め学習して、使用電力平均値が割当電力を達成するように機能制御コマンドを家電に送信することで、電力制御を行う。
この家電エージェントは以下の第１から第３の３通りの方法によって電力要求メッセージを発生して電力マネージャーに機器要求メッセージを送信する。以下の２通りの方法は、機器の特性別に異なる処理を行う方法である。
図２２−４はネットワーク家電を使用する際に行う処理であり、ＥｏＤリモコンからの電力要求は直接家電エージェントに通知される。
【００８３】
第１の方法としては、機器自身にモード変更を通知する機能が備わっている場合、図２４−４に示すように、それを家電エージェントが受信して、電力要求イベントとして、電気機器ＤＢ及び電力マネージャーと共に処理して、家電エージェントから機器に対して制御された電力を供給する信号が送信される。
【００８４】
第２の方法としては、もともと機器が有するリモコン装置とは別に、本システム専用の総合リモコン装置を用意し、ユーザーは総合リモコン装置の操作によって、家電のオン・オフやモード変更を家電エージェントに対して指示する。総合リモコン装置は、家電エージェントに指示内容を通知し、家電エージェントがそれを電力要求イベントとして、電気機器ＤＢを参照して処理し、電力要求メッセージを電力マネージャーに送信する。そして電力マネージャーにて処理された結果、家電エージェントから機器に対して制御された電力を供給する信号が送信される。
【００８５】
第３の方法としては、電力計測及び通知機能を付加した家電や、元々電力通知機能を有する家電は、家電の使用電力情報を家電エージェントに逐一送信する。家電エージェントは電力情報から家電のモード変更を推定・予測し、それを電力要求イベントとして電力マネージャーに電力要求メッセージを送信する。電力通知機能を持つ家電の例としては、ＥＣＨＯＮＥＴ−Ｌｉｔｅ対応家電があり、また電力計測及び通知機能の例としては、スマートタップが挙げられる。
【００８６】
前記の電力要求メッセージには、要求電力、優先度を付加する。要求電力については、家電の動作モードごとに平均電力値を電気機器ＤＢに記憶させておく、あるいは、計測した電力値の平均値を要求電力値として使用することができる。また、機器の優先度は家電エージェントが電気機器ＤＢを参照して決定することができる。
電気機器から送信された消費電力に関するデータ、及び／又は消費電力の推移に関するデータ、若しくは家電ＤＢにて蓄積されたこれらのデータ、要すれば各電気機器の優先度の推移や目標とすべき平均電力の推移等のデータは、家電エージェントや電力マネージャーによって参照される。そして家電エージェントでは、この参照データを合わせて各電気機器から受信したデータを電力マネージャーに送り、また電力マネージャーはこの参照したデータを基に、電力調停のための新たな処理を開始する。
電力マネージャーからは、前記電力要求メッセージに従って調停を行った結果である電力割当メッセージが家電エージェントに送信される。家電エージェントはこのメッセージに付加された割当電力に従って動作するように家電制御を行う。この場合の割当電力は、家電が使用できる電力の平均値とすることができる。
【００８７】
前記のようにして、発生させた機器要求メッセージはさらに以下の３通りの方法によって機器を制御する。
第１は、家電制御コマンドによる制御
ＥＣＨＯＮＥＴ−Ｌｉｔｅや赤外線リモコン等のネットワーク家電制御規格に対応する機器の場合、これらの規格に従った家電制御コマンドによって家電制御が可能である。ただし、これらの家電制御コマンドは機器の機能制御であり、電力制御とはいえない。このため、予め機器の制御機能と、そのときの電力変動パターンを学習して、電気機器ＤＢに保存しておき、使用電力平均値が割当電力を達成するように、機能制御コマンドを家電に送信して電力制御を行う。
【００８８】
第２は電力制御装置による制御
前記家電制御コマンドに対応していない機器の場合には、別にスマートタップ等の電力制御装置を付加して制御する。電力制御装置は、家電への供給電力を制御し、対象機器によって電力のオン・オフのみを制御する場合、白熱電球や一部の蛍光灯などの調光が可能な照明や電熱器のヒータ・ポットなどに対しては、位相制御や電力制御等によって電力値を制御可能である。家電エージェントは電力制御に対して電力制御コマンドを送信して機器への供給能力を制御することで、使用電力平均値が割当電力を達成するように制御する。
【００８９】
第３はユーザの変更指示による制御
家電制御コマンドにも、外付けの電力制御装置にも対応できない機器の場合、ユーザに対して家電を操作するようにメッセージを送ることで家電の電力制御を実施する。この場合、ユーザに対してわかりやすく指示を与えるため、電力値を指示するのではなく、家電の操作方法（オンやオフにすること、あるいは強や弱にする、設定温度を変更する等）として指示する。操作方法と達成できる電力値を予め家電ＤＢに記憶させることによりこの方法を行うことができる。
【００９０】
図２３の優先度調停処理のフロー図で示した優先度の調停処理を理解し易くするために、実施例でその処理を説明する。
図２５−１と２は、電力調停手段が行う処理を説明する説明図である。
最初に、図５に示したモデルハウスに設置された機器のうち、ＴＶ（１）、エアコン（２）、ポット（４）、リビング照明（１１）、寝室照明（１２）及び廊下照明（１５）の６種類の機器を使用して、実施例の優先度の調停処理を説明する。従って、実施例は、廊下に設置されている照明（１５）、リビングルームに設置されているＴＶ（１）、エアコン（２）、ポット（４）、リビング照明（１１）、そして寝室に設置されている照明（１２）だけを使用した例である。番号は各機器が設置又は配置されたスイッチの位置を表している。
【００９１】
（電力調停手段の実施例）
実施例は、電力の初期目標値を８００Wに、最大瞬時電力を２ＫWに設定されており、ポットの電源だけがＯＦＦの状態にあり、そのポットは１．２ＫＷの電力が必要である。前記の設定条件で１．２ＫＷのポットがＯＮされた場合に、各機器の優先度がどの様に変わりながら、ポットが１．２ＫＷの電力を確保するために、電力調停手段が行う処理を示す例である。
図２５−１は、ポットの電源をＯＮにする前の各機器の電力の状況を表している図である。図の右側に表示されている「Ｎｏ」は機器の優先度の値を示し、その値が小さいほど優先度が高いことを表している。ポットだけが電源がＯＦＦであり、他の機器は稼働しており、各機器の電力の合計は７７１Ｗである。
【００９２】
図２５−２は、ポットの電源が入り１．２ＫＷの電力を要求している途中の状況を表している。しかし、この１．２ＫＷの電力要求は、初期目標値が８００Ｗを超え、更に最大瞬時電力の２ＫWもほぼ超える値（１．９７４ＫＷ）なので、その電力要求を許可することなく優先度が１番になるまで待機させる。図２５−３は、ポットの優先順位がだんだん上がっていって、１番になったことを表している。図２５−４は、ポットの優先度が１番になったので、優先度が最も小さい玄関の照明（Ｎｏ６）をＯＦＦにしてから、ポットの電力（１２００Ｗ）をＯＮにする。そうすることで、初期目標値800Ｗは超えるものの、各機器の合計電力は１．９２８Ｗであり、最大瞬時電力２ＫＷを超えていないことが分かる。
前記消費電力が１．２ＫＷのポットの実施例で分かるように、ＴＶ、エアコンを停止しないで、電力要求のあった１．２ＫＷのポットを稼働させて、生活者のQoLを損なうことなく達成できることが分かる。それは、電力調停手段が各機器の優先度を瞬時に計算してその値と機器の特性で優先的に選択すべき機器が判断されるからである。
【００９３】
（EoD制御システムの有効性）
本発明のEoD制御システムが実際の生活を通じてQoLを損なわずに大幅な節電を実現できることを実証する。
３名の被験者A,B,Cが同じスマートマンションルームでQoLの実証実験を行った。
前記生活実験で使用した使用家電として、以下に示すスマート家電と従来家電を用いた。
・スマート家電（ネットワークによる電力制御）
照明(リビング・寝室)・テレビ・エアコン・電子レンジ・洗濯機・加
湿器・ヒーター・炊飯器
・従来家電（スマートタップによる電力制御）
照明(玄関・台所・洗面所・トイレ・風呂場)・電磁調理器（IH）・冷
蔵庫・湯沸かしポット・温水洗浄便座
（実験内容）
・節電をせずに通常の生活を行い、標準消費電力パターンを学習
・１日当たりの積算電力量を標準と比べ、10%、30%を削減した生活をそれぞれ行った。
・得られたデータを数値的に分析し、削減した生活がQoLに与える影響の評価を行った。
【００９４】
図２６−１は、通常利用時の消費電力のパターンと、電力マネージャーにより10%削減した電力使用計画と実験計画の瞬時電力のパターンを示す図である。
図２６−２は、通常利用時の消費電力のパターンと、電力マネージャーにより30%削減した電力使用計画と実験計画の瞬時電力のパターンを示す図である。
従来の消費電力のパターンと10%、30%削減の瞬時電力のパターンがほぼ類似していること、そして、従来の消費電力のパターンの上限値を超えることがないことを示している。
図２７−１は、通常利用時の積算電力量と、電力マネージャーにより10%削減した電力使用計画と実験計画の積算電力量を示す図である。
図２７−２は、通常利用時の積算電力量と、電力マネージャーにより30%削減した電力使用計画と実験計画の積算電力量を示す図である。
10%及び30%の削減共に、通常利用時、初期目標値、そして、実使用電力の積算電力量の順に消費量がほぼ低い値を示しており、また、従来の積算電力量の上限値を超えることがないことを示している。
この図２７−１及び図２７−２が示す値は、日常生活の生活パターンを変更しなくても消費電力及び積算電力が削減されていることを表している。
そこで、３名の被験者から生活の体験談を聴取して、EoD制御システムを設置したスマートマンションルームで何か問題点が生じているかを調べてみた。
【００９５】
（３名の被験者の生活の体験談）
・被験者A,B,C
全体として電力削減率にかかわらず、特に不自由を感じることなく生活できた。
・被験者A
電力削減生活をしていることを感じるのは、照明やテレビが暗く点灯した時だけであり、いずれも慣れにより気にならなかった。
・被験者B
湯沸かしポットが沸くのが遅かった時だけであり、いずれも慣れにより気にならなかった。
・被験者C
調理を行う際のピーク時においては、他の家電の電力を削減して調理を行った。
３名の被験者の生活の体験談から、10%、30%の電力削減率にかかわらず、特に不自由を感じることなく生活できることが判明した。
【００９６】
図２８−１は、電力マネージャーにより10%削減した実験計画の６種類の機器の瞬時電力を示す図である。
図２８−２は、電力マネージャーにより30%削減した実験計画の６種類の機器の瞬時電力を示す図である。
６種類の機器は、ＴＶ、湯沸かしポット、電磁調理器（ＩＨコンロ）、冷蔵庫、洗濯機及び照明である。
【００９７】
図２８−１と２は、６種類の電気機器に対して電力使用計画を10%、30%削減した瞬時電力のグラフを示す図である。
図２８−１の10%削減の場合に、湯沸かしポットと洗濯機の消費電力が１：３０と１１：００にピークを示しているのに対して、図２８−２の30%削減の場合には、ポットと洗濯機の消費電力が２２：００と９：４０にピークを示しており、湯沸かしポットはピークの時間帯が３時間半ほど前倒しに起きており、洗濯機はピークの時間帯が１時間４０分ほど前倒しに起きていることが分かる。
【００９８】
よって、本発明は、家電エージェントを採用し、これを通じて電力マネージャーにおいて各電気機器への供給電力を制御する。そのため、電気機器自体に電力制御機能や、電力を計測し、この結果を電力マネージャーに送信し、さらに電力マネージャーから送信された、接続する電気機器への供給する電力の制御を行う機能を有しない場合であっても、これらの電気機器に対する供給電力を制御することができる。
【００９９】
図２９−１は、本発明による家電の制御を示した図であり、家電エージェントがセンシング可能な状態として実消費電力、コントロール可能な状態としては電力モードである家電について示した図である。このような機能を持つ具体的な家電として、スマートタップを通してのみ通信を行える簡易な照明(以下、照明) を仮定する。照明は抵抗による負荷であるため、家電エージェントはスマートタップを通して直接的に供給電力を操作することで、電力モード操作が可能である。以下では、このような照明に対して、家電センシングコントロールプロトコルを設計する。
まず、家電エージェントがセンシングした消費電力データから電力マネージャーに対して、割り当てられた電力モードから異なる電力モードへ変更する際の、電力要求を行う方法を考える。電力要求の際のメッセージは表3.5 に示したものであるため、電力要求を行う際には要求する電力モードを決定する必要がある。
【０１００】
ここで、実家電からセンシング可能な状態は実消費電力のみであるため、家電エージェントは電力変動のみから割り当てられた電力モードからの切り替えを判断する。
このため、自らの持つ家電の電力モードリストから適切な遷移予定電力モードを選択し、電力マネージャーに対してこれを要求する。このような実消費電力から遷移予定の電力モードを推定する場合、電力モード変動前に電力要求を行うことは困難である。そのため、電力モード変動後に電力要求を行うことになり、一時的ではあるが、家電エージェントに対して割り当てられた電力モードとは異なる電力モードで動作することになりうる。しかし、使用計画に基づき電力モードを利用した積算電力ベースでの電力割当を実施こと、また資源管理プロセスによるフィードバックにより吸収されるため、上限値を保証するにあたっては多少の誤差は許容される。
また、調停の際には電力モードだけでなく運転及び動作機能モードについても考慮対象とするため、これについても消費電力から推定する必要がある。ただし、照明のような家電においては、運転機能モードはOFF 以外に1 つであり、また消費電力が運転機能モードレベルに直結し、これにより動作機能モードに対して電力モードが一意に定まる。このため、運転及び動作機能モードは容易に決定される。
【０１０１】
次に、家電エージェントに対して割り当てられた電力モードを実現するための実家電コントロールについて考える。スマートタップを通して電力モードのコントロールが可能であるため、割り当てられた電力モード通りのコントロールを行うものとする。ただし、電力要求が電力モード遷移に対して遅れていることにより、調停の結果として家電エージェントに割り当てられた電力モードと、無断動作している電力モードが異なる可能性がある。このような場合において即時的な電力モード変更を行うと、連続しての変更となるためユーザに対しては不快な影響が発生しうる。そこで、ユーザの不快さを最小限に抑えるために、電力コントロールの際には時間的に緩やかな操作を行う。
【０１０２】
図２９−２は本発明による家電の制御を示した図であり、総合リモコン付きエアコンを例にしている。総合リモコンは家電エージェントが遠隔に管理し、家電エージェントはユーザの操作の把握や総合リモコンを通した家電の運転及び機能モード操作が可能であるとする。ただし、電力モードのコントロールはできない。以下では，このようなエアコンに対して、家電センシングコントロールプロトコルを設計する。
リモコンによりそのエアコンの電源をＯＮにすると、ＯＮとなったことを示す信号と必要に応じて必要とする消費電力の値を家電エージェントに送信する。家電エージェントは、家電ＤＢを参照して、消費電力変動を分析することにより、動作機能モード中で遷移する必要とする消費電力等を求め、これを要求電力として電力マネージャーに送信する。なお、前記に示す電力要求が電力モード変更よりも遅れて行われる問題が発生し得るが同様に問題はない。
この場合、家電エージェントがコントロール可能な機能モードを用いて機能を維持しつつ割り当てられた電力モードを実現する方法を考えて実施する。家電の持つ各電力モードから、各電力モードを実現するための各機能モード列を家電エージェントは把握しており、これを用いて実家電をコントロールする。
【０１０３】
電力マネージャーは、他の電気機器の運転状況及び優先度を確認して、電力割当として、エアコンに供給する電力を割り当てる。これを家電エージェントにおいて対応するエアコンの機能に変換した上でリモコンに送信し、そのリモコンからその機能を電気機器に命令するための信号を送信する。
この場合、リモコンから送信し、家電エージェントから電力マネージャーを往復した上で、リモコンに送信する時間が必要であり、エアコンの運転開始、若しくは運転を変えるための信号を送信するまでのタイムラグが発生する。このようなタイムラグによる消費電力への影響はその後の制御において解消されることになる。
【０１０４】
図２９―３は、本発明のシステムにおいてＳＴなどを使用した場合のフローチャートの例である。
例えば運転中の電気機器において、まず最初に、現在電気機器が要求している電力値をメモリから取得する。
ａ．全ての電気機器を対象として、この状態において、τ毎、あるいは電気機器を操作した時点において、ＳＴなどにより現在の消費電力値を取得し、この消費電力値に関するデータをＳＴなどが発信し、家電エージェントが受信する。家電エージェントは家電ＤＢやメモリから消費電力値に対応する電力要求値を求め、この結果を電力マネージャーに送信する。
さらにこの供給電力値に対応する要求電力をＤＢから現在の電力要求値として取得しておく。
ｂ．一方、総合リモコンを使用する電気機器に関しては、総合リモコンによりコマンド要求を家電エージェントが受信して  、その後、家電ＤＢやメモリに格納された、当該電気機器のコマンド、消費電力量等のデータに基づき、このコマンド要求に対応した要求電力を新たな要求電力値として取得し、これを電力マネージャーに送信する。
次いで、前記ａの場合、及びｂの場合それぞれについて、前記現在の電力要求値と新たな要求電力値とを比較して、両者が同じ値であれば、再度、現在電気機器が要求している電力値をメモリから取得する段階に戻り、両者が違う値であれば、電力要求値を更新し、電力要求を電力マネージャーに送信する。その後、再度、現在電気機器が要求している電力値をメモリから取得する段階に戻るプロセスに戻る。
【０１０５】
例えば、図３０―１は下記表６や表７に示すように、照明や湯沸かしポットなどのように、供給する電力と機能が１対１で対応する場合の例を照明に基づいて説明した図である。このような電気機器は、本来電気機器自身にこれを制御するような機能を有するものではなく、外部からの操作によってのみ、運転される家電である。
そして、照明は供給する電力に応じて、その明るさが決定される。中断の供給する電力が高くなるにつれて、明るさも明るくなるが、それにつれて、優先度は低下する。このとき、電力マネージャーによる制御を表６に示すように、例えば供給電力に応じた明るい、中間、暗い、ＯＦＦの４通りとすることができる。
【表６】
0005639311.tif 000020
【０１０６】
テレビや掃除機は、照明や湯沸かしポット等とは異なり、その電気機器の機能に対して負荷やコンテンツ等によって必要とする電力が変動する家電である。テレビであれば、もともと明るい画面のコンテンツである場合と暗い画面のコンテンツである場合とでは、消費する電力が異なるので、テレビに対しては画面の明るさに応じて必要とする電力が異なる。同様に掃除機に関しても、掃除箇所や汚れ等の状況に応じて必要とする電力が異なる物である。
図３０―２はテレビの例であり、実消費電力は不規則に変動するが、テレビに対して割り当てた電力に対して、平均実消費電力が同じになるような供給電力となるように、表７に示すようなテレビ側のコマンドを決定する。
【表７】
0005639311.tif 000021
【０１０７】
このとき前記図３０−１の場合も同様であるが、図３０−３に示すように、電気機器の操作に伴い、家電エージェントにて受信した信号を基に、電力マネージャーから割当電力値を含む電力割り当てメッセージを家電エージェントが受信する。
その割当電力に対して一番近い項目を検索し、対応する機能コマンドを家電エージェントが取得する。その後、家電エージェントはその機能コマンドを電気機器に送信するものである。
【０１０８】
例えばエアコンのように、室内外の気温によって、運転時の負荷が異なるような電気機器については、それを運転するための機能のコマンド（例えば室温の設定を１度上げるや１度下げる等）は、要求する電力と対応しない。加えて、例えばエアコンのように運転開始時には大電力を必要とする電気機器も存在する。
このような電気機器の場合、電力の割り当て時と電力要求時では異なる電力ＤＢを使用して対応する。
その結果図３０−４において、エアコンの立ち上げ時である左端から級に辞す消費電力が上昇し、下記表８の立ち上げ時に示すように１２００Ｗを必要とする。その後設定温度になるに従い、実消費電力が低下するが、その傾向に合わせて供給する電力を破線に示すように制御する。
【表８】
0005639311.tif 000022
【０１０９】
前記のエアコンにおいて、通常運転時にも室内外の気温に応じて設定温度が同じであっても必要とする電力は変動する。そのため、前記のように機能コマンドと使用とする電力は一致しないので、その都度、本発明のシステムに従い制御する。
図３０―５及び表９に示すように、エアコンの通常運転時において、温度設定を変える度にそのエアコンの運転の相対強度も変化し、その相対強度に応じて、エアコンへの割当電力が制御されると共に、実消費電力も変化する。これまでの家電にもいえるが、割り当て電力が変化するときであっても、実消費電力はその割り当て電力にすぐに追従して増減するのではなく、ある程度の時間を掛けて、平均した実消費電力が割当電力となるように、割り当て電力を制御する。そのため、図３０―５においては実消費電力が割当電力を大きく下回る場合が発生する。
このようにある程度の時間を掛けることで、その電気機器を使用している人が、電気機器の運転状況が大きく変化したことを感じて、かえって不快に感じないようにすることが必要である。
【表９】
0005639311.tif 000023
【０１１０】
図３０−６は、前記図３０−４及び５における供給電力を決定するフローチャートであり、エアコンなどの電気機器の運転時において、時間τ毎に家電エージェントは電力マネージャーから割当電力値を含む電力割当メッセージを受信する。
続いて、スマートタップから現在供給している電力値を家電エージェントが受信する。
そして割当電力値が現在供給している電力値よりも大であれば、それ以上の制御を行う必要が無い。
逆に割当電力値が現在供給している電力値よりも大でなければ、現在供給している電力値を低下させるために、現在の機能のモードからより相対強度が低い機能のモードを検索し、検索により得られた当該モードを家電エージェントを介して電気機器に送信する。
【０１１１】
（まとめ）
本発明のEoD制御システムは、機器と電力マネージャー間のメッセージ交換による調停に基づいて電力供給を行うシステムである。ユーザが機器の電源を入れたとき、特許文献２の需給調停システムがリフレッシュタイマのカウントする２〜３秒が経った後に電力が供給されるのに対して、本発明は、以下のステップ1)〜4)を経て瞬時に電力が供給される。1) 機器から要求電力や優先度と共に"電力要求メッセージ"を電力マネージャーに送信する。2) 電力マネージャーはそのときの機器の優先度等を基に、機器への電力供給の可否や，供給電力を調停する。3) 電力マネージャーは調停結果に従って"電力割当（許可／削減／棄却）メッセージ"を機器に送信する。4)"電力割当メッセージ"を受け取った機器は，そのメッセージに従って動作する。
【０１１２】
商用電源だけを対象としているので、通常，契約電力以内ならいくらでも電力を使うことができるが、EoD制御システムは、ユーザ自身が設定できるパラメータとして、瞬時電力に対する上限値(最大瞬時電力)と、積算電力量に対する上限値(シーリング)の二つの上限値を与えている。最大瞬時電力は、時間帯ごとに使用電力の上限値として与えることで、ユーザが契約電力を低く抑える要求や、電力網の需給バランスを保つための電力会社からのピーク抑制要請に応えることができる。また、シーリングは、一定期間（一日，一週間，一ヶ月等）に使用する積算電力量の上限値として与えることで、ユーザが電気代やCO2排出量を抑えることができる。
EoD 制御システムは、1) 生活の質を維持しつつ電力を削減するために，どの機器へ電力を供給し，どの機器への電力を削減するかを決める機器の動的な優先度の採用、2) 生活者の生活パターンに基づいてシーリングと最大瞬時電力の上限値を達成するために、瞬時電力を処理する電力使用計画設定手段の採用、3) 機器からの電力要求に対してリアルタイムで電力を供給するために、消費電力を処理する電力調停手段の採用、また、4)負荷変動等により予期しない瞬時電力の増加が起き、最大瞬時電力を超えるのを防止するため、瞬時電力を処理する常時監視手段の採用、これらの採用により従来の課題を全て解決していることが分かる。
なお、電気機器と電力マネージャーの間に家電エージェントを介することで、電力調停対応家電以外を含めた全ての電気器の電力制御を可能とすることができる。
【実施例】
【０１１３】
実施例１としてシミュレーションを、及び実施例２として実生活実験を行なった。いずれの実験とも、ユーザのQoL と瞬時及び積算電力に着目し、それぞれが目的を満たしているかを実験を通して確認した。【０１１４】
（実施例１及び２の条件設定）
実施例においては、実際の生活に基づいたデータを得るため、スマートマンションルーム において実験を行った。１ＤＫの本スマートマンションルームに、冷蔵庫や洗濯機、ＴＶ、エアコン、照明など一般的な生活をするための家電を約２０台揃え、それらの電力を測定及び制御するためにスマートタップ を各コンセントに設置した。また、一部の家電には運転及び動作機能モードを取得及び操作するための通信機器が備え付けられており、これも利用した。
以上のような環境において、データ測定のためホームサーバを設置、測定可能なデータを全て記録しこれを評価した。
このようにして環境のもと実験を行った。シミュレーションにおける実験では実生活を行った際の電力変動を入力として与え、EoD プロトコルを適用し、客観的指標のもと考察を行う。また、実生活における実験ではホームサーバに本システムを導入した。その際には、被験者の体験に基づく主観的な評価も行うこととした。
以下では、シミュレーション及び実生活における実験について、その際に利用する指標を考慮した上で結果を示す。【０１１５】
（実施例１）
本発明におけるユーザのQoLの維持及び電力上限値の実現性について客観的な評価を行った。そのために、まず、ユーザのQoLを客観評価するため、QoLに関する評価関数を設計し、これを用いて実験を行った。
ユーザのQoLを客観評価する上では、ユーザが期待した家電機能に対してどれだけの機能を果たすことができたかが重要な評価基準となる。要求通りに機能を果たす事が出来ればユーザの満足度は最も高く、達成された機能が要求に対して低下するにつれユーザの満足度も低下すると考える。そこで、本稿では家電機能の実現度を表す指標として優先度を利用する。機能実現度が低いほど優先度が高くなるという性質を利用、それぞれの制御可能性の状態に応じて値を変化させた上で時間的に積分し、これを単位時間あたりにしたものを利用する。【０１１６】
このような考えのもと、設計した評価式を式１５に示す。実験開始時刻をTStart，終了時刻をTEnd，実験時間をT とし、制御状態ごとに初期優先度をPD，PDadjとした。
0005639311.tif 000024
式１５ に示した評価式はベースとして優先度を用いて積分を行なっているため、値が大きいほどユーザにとっての家電機能面で不満足度が高いことを表している。しかし、ユーザにとっての満足度としては家電機能の実現度合いに加え、電力削減によるコスト削減効果が考えられる。そこで実施例１では、式１５で導出した評価式に対して、需要家においてのコスト削減効果を定量化し、評価式に加える。
そこでまず、式１５ に示した不満足度ベースの評価式を満足度ベースの評価式に変え、さらに電力削減効果によるユーザの満足度を考慮する。ユーザにとっての電力削減効果は金銭面や環境面に対して表れると仮定し、そのため積算電力の削減効果のみを対象とする。積算電力の削減率が大きけば大きいほどユーザの満足度は大きくなると考え、これを定式化する。【０１１７】
このような考えのもと、新たに設計した評価式を式１７に示す。先に示した不満足度を満足度ベースに変換した後、積算電力使用率(0 # R # 1) によりこれを除する。
0005639311.tif 000025
これらの指標を用いて、本研究の有効性を示すためシミュレーションにおいて実験を行った。ここで、入力として表１０に示した入力データを与え、出力としては表１１に示したシミュレーション実験における出力データを得た。なお、運転及び動作機能モードについてはデータの都合上扱わず、それにより制御可能性についても運転機能モードではなく家電に依存するものとした。
【表１０】
0005639311.tif 000026
【表１１】
0005639311.tif 000027
【０１１８】
このような入力に対して得られたデータを、電力使用計画の積算電力削減率ごとに図３１−１から３１−４に図示する。なお、示したデータは単身世帯におけるものであり、この時に用いた電力使用計画は制御対象として入力した電力データを一律に削減したものである。図３１−１において不満足度は削減率４０%まで１次関数的に、それを超えると指数関数的に上昇しており。また図３１−２で電力削減効果を含めた満足度は削減率３５%の時に最大値をとっている。なお、削減率０%時においても不満足度の値が０となっていないのは、最大瞬時電力による影響と考えられる。
また、電力についてまとめたものを、積算電力のシミュレーション結果として表１２に、及び瞬時電力のシミュレーション結果として表１３にシミュレーションの結果の一例として削減率３５%時の消費電力を図３１−３及び３１−４に示す。
【表１２】
0005639311.tif 000028
（１２）
【表１３】
0005639311.tif 000029
【０１１９】
これを見ると、電力使用計画とシミュレーションはほぼ１本のグラフにみえるほど一致した結果となっており、確かに電力使用計画に従って電力を利用していることがわかる。さらに、表２に示す機器を８つのクラスに分類して制御する調節可能運転機能モードについてダイナミクスを考慮したことによる、ユーザが知覚可能な家電における安定性を評価するため、照明においての消費電力を図３１−５ 及び３１−６ に示す。それぞれの図の上のグラフが本研究での提案手法を用いた場合であり、下のグラフは従来と同様にユーザが知覚しているかによらず、調節可能性の優先度関数が一定の場合である。従来手法に比べ電力の変動が少なく、ユーザに対する機能の安定性が増していることがわかる。【０１２０】
（実施例２）
実施例１で示したシミュレーション実験と同様に、実施例２では実生活において実験を行った。
実施例１に示したスマートマンションルームにおいてシステムを構築し、実際の生活を行いながらQoLを維持しつつ瞬時及び積算電力上限値を保証することができるかどうかを、客観的及び主観的評価により確認した。
実生活実験においてはQoL 実現度を評価するにあたり、データ取得の都合上、実施例１とは異なり評価関数を用いず調停における供給優先度を用いた。低い優先度の家電に対しても電力が供給されていれば機能実現度が高く、高い優先度の家電のみに電力供給されていれば最低限の機能のみを実現していることがわかった。
このような状況において、本稿では被験者として1 人の状況において実験を行った。ユーザのQoLを維持するため、システムを動作させない通常の生活における電力使用パターンをもとに、電力使用計画を作成する。システムを動作させた上での実験においては、通常の生活パターンと同様の生活をすることとした。実験の状況としては表１４に示し、出力データとしては表１５を得た。
【表１４】
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【表１５】
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【０１２１】
図３１−７から２０に積算電力、瞬時電力、最低供給優先度の推移を図示する。図３１−７から１０は１０分おきにプロットし、これを平均したものが図３１−１１から１４である。また、図３１−１５から１７ は３０分おき、図３１−８から２０は図３１−１５から１７の２０ 時から３時までを拡大し、かつ１０分おきにプロットしたものである。
これを見ると、電力削減率が低い場合には優先度が低い、つまり必要度がさほど高くない家電にも電力を供給し、電力削減率が高い場合には優先度が高い、つまり必要度が高い家電にのみ電力を供給することで、瞬時及び積算電力上限値を満たしていることがわかる。また、ここでの被験者により得られた主観的評価を以下に示す。
安定性：一日中問題なく運用できた。
制御  ：突然調停により電力削減されることがあり驚くこともあったが、問題なく生活できた。
上限値：積算電力３０％削減までは照明が暗い等あったが、特に苦なく生活できた。
瞬時電力に関しては、特に気にならなかった。【０１２２】
（実施例のまとめ）
本実施例により、ユーザのQoL が維持されているか、また瞬時及び積算電力が上限値を満たしているかの２点を確認する。
まず、瞬時及び積算電力について考える。積算電力については図３１−３ 及び図３１−７から１０を見ると、設定された使用計画に沿って電力使用が行われていることがわかる。
図３１−３については使用計画について同一の電力使用パターンを用いたこと、またシミュレーションのため家電が理想的な動作を行うことを前提としていることからほぼ一致しているが、図３１−７から１０においては一部で使用計画から乖離しつつも全体としては沿うように電力が使用されている。これは資源管理プロセスが適切に働いていることを示していると同時に、積算電力ベースの電力割当により一時的に多くの電力が必要な場合には対処可能であることを示している。
しかし、表１２を見ると、積算電力の削減率が１５%までは使用した積算電力が上限値を下回っているが、２０%を超えると上限値を超えるが、超えた比率は極めてわずかである。
また、図３１−１０においては、削減率が５０％であったために、一部で電力使用計画を上回った状況が確認できる。これらは、家電から要求された電力の特性によるものであると考えられ、この時点で割り当てられた電力は調節、一時停止、いずれの制御も不可能なものであったと推測される。
この原因は積算電力の上限値を超過してしまうことは問題であるが、制御不可能な家電は優先度が１に設定されているため、前記で設計したプロトコルにおいては電力を削減することが不可能であることから、このような事態が起こってしまったことにあると考えられる。このような問題に対して，始めに述べた需要側が供給側を考慮して電力を利用するというコンセプトを確実に満たすためには、ユーザのQoLが著しく低下することを認識した上で電力を削減するか、もしくは蓄電池等の分散電源を導入した形でのオンデマンド型電力制御システムを実現する必要がある。
また、瞬時電力については図３１−４、図３１−１１から１４ 及び表１３を見ると、いずれの場合においても上限値である1500W を下回っていることがわかる。また、これらの図において消費電力の全体的な削減だけではなく、ピークがカットもしくはシフトしている状況が見られることから、家電ごとの適切な制御方法が実現されていると思われる。
次に、電力を制御した際のユーザのQoLについて考える。図３１−１において示した家電機能を考慮した不満足度は、電力を削減していることから当然のことではあるものの、全体として単調増加している。しかし、積算電力の削減率が４０%を超えると不満足度が急激に増加していることから、式１５より多くの家電が電力削減ではなく停止状態にあると考えられる。これは、４０%以下の状態と比べると家電機能が大きく制限されていることが考えられ、ユーザの生活のためには電力の削減率は４０%以内に抑えることが望ましい。また、図３１−２において示した電力削減効果を含めた満足度は、積算電力の削減率が３５%の時に最大値をとっている。さらに、実生活における実験における被験者の主観的評価からも、積算電力削減率が３０%までは特に問題なく生活できたとの評価を得ている。これらのことから、ユーザが積算電力を削減した際に許容出来る削減率としては、３０−４０%である。
さらに、ユーザが知覚することのできる機能の安定性について考える。実施例では、ユーザが知覚することのできる電力調節可能な機能として、照明の明度を取り上げた。照明は先にも述べた通り、動作機能モードと電力モードが一意に対応していることから、電力の変動がそのまま運転機能モードレベルの変動となる。図３１−５及び６ を見ると、従来手法に比べ、ユーザの知覚性を考慮しダイナミクスを取り入れた優先度を用いた提案手法の方が、多少残ってはいるものの電力変動の回数が少なく、また電力変動幅も小さくなっており、本発明の有効性が示された。
以上のように、本発明による結果について電力とQoLについて検討すると、全体としては電力使用計画及び優先度に従い適切に電力利用ができていた。また、簡易的な家電機能と電力削減率のみを考慮したものではあるが、設計した評価関数を用いてユーザのQoLを定量的に評価し、主観的評価との相関も見られた。
【要約】
予め決められた電気機器間の固定された優先度ではなく、ユーザの使用状況に応じて優先度が変化して電気機器に電力の供給を行い、また、ユーザが必要とする電力要求に対してリアルタイムで商用電源の電力の供給を制御でき、かつユーザが日々の生活を通じて必要とするＱｏＬに合致した電力の供給を制御する。電力マネージャーが、各電気機器への割り当て電力を、該電気機器がその運転の目標とする動作機能モードが調整可能か否かとそのための電力を家電エージェントに問い合わせて判断し、可能である場合には、その目標とする動作機能モード、及び／又はその目標とする動作機能モードに到達させるために必要な電力を必要な時間と共に電力モードを電力割り当てメッセージとして求め、可能でない場合には、動作機能モードを考慮せずに電力モードを電力割り当てメッセージとして求め、求めた電力割り当てメッセージを家電エージェントに送信するメモリを備えている。【図１】
0005639311.tif 000033
【図２】
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【図３】
0005639311.tif 000035
【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0005639311.tif 000039
【図８】
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【図９−１】
0005639311.tif 000041
【図９−２】
0005639311.tif 000042
【図９−３】
0005639311.tif 000043
【図１０】
0005639311.tif 000044
【図１１】
0005639311.tif 000045
【図１２−１】
0005639311.tif 000046
【図１２−２】
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【図１３−１】
0005639311.tif 000048
【図１３−２】
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【図１４】
0005639311.tif 000050
【図１５】
0005639311.tif 000051
【図１６】
0005639311.tif 000052
【図１７】
0005639311.tif 000053
【図１８】
0005639311.tif 000054
【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３−１】
0005639311.tif 000059
【図２３−２】
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【図２３−３】
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【図２３−４】
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【図２４−１】
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【図２４−２】
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【図２４−３】
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【図２４−４】
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【図２５−１】
0005639311.tif 000067
【図２５−２】
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【図２５−３】
0005639311.tif 000069
【図２５−４】
0005639311.tif 000070
【図２６−１】
0005639311.tif 000071
【図２６−２】
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【図２７−１】
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【図２７−２】
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【図２８−１】
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【図２８−２】
0005639311.tif 000076
【図２９−１】
0005639311.tif 000077
【図２９−２】
0005639311.tif 000078
【図２９−３】
0005639311.tif 000079
【図３０−１】
0005639311.tif 000080
【図３０−２】
0005639311.tif 000081
【図３０−３】
0005639311.tif 000082
【図３０−４】
0005639311.tif 000083
【図３０−５】
0005639311.tif 000084
【図３０−６】
0005639311.tif 000085
【図３１−１】
0005639311.tif 000086
【図３１−２】
0005639311.tif 000087
【図３１−３】
0005639311.tif 000088
【図３１−４】
0005639311.tif 000089
【図３１−５】
0005639311.tif 000090
【図３１−６】
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【図３１−７】
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【図３１−８】
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【図３１−９】
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【図３１−１０】
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【図３１−１１】
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【図３１−１２】
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【図３１−１３】
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【図３１−１４】
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【図３１−１５】
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【図３１−１６】
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【図３１−１７】
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【図３１−１８】
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【図３１−１９】
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【図３１−２０】
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