(57)【要約】【課題】車載蓄電池がパワーコンディショナに接続されていない未接続時間において、商用電源から電力の供給を受けられる場合、買電量を抑制して電気料金の上昇を抑制することができ、商用電源が停電している場合、住民の快適性の低下を抑制しつつ、電気機器に電力を供給することができる時間を延ばすことが可能な電力制御システムを得ること。【解決手段】電力制御システム１００は、車載蓄電池３を含む直流電源と接続可能であり、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力するパワーコンディショナ１０と、パワーコンディショナ１０が出力した交流電力と商用電源２から供給される交流電力とを電気機器１４，１５，１６に供給可能な電路２０と、車載蓄電池３とパワーコンディショナ１０とが接続されていない時間である未接続時間に基づいて、電気機器１４，１５，１６の消費電力を制御する電力制御装置３０とを備えることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車載蓄電池を含む直流電源と接続可能であり、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力するパワーコンディショナと、
前記パワーコンディショナが出力した交流電力と商用電源から供給される交流電力とを電気機器に供給可能な電路と、
前記車載蓄電池と前記パワーコンディショナとが接続されていない時間である未接続時間に基づいて、前記電気機器の消費電力を制御する電力制御装置と、
を備えることを特徴とする電力制御システム。
【請求項２】
前記電力制御装置は、前記車載蓄電池を充電可能な外部の充電器の利用時間を予約することが可能であり、予約した前記利用時間と、予約した前記充電器が設置された場所まで前記車載蓄電池を搭載した車両が移動する時間とに基づいて、前記未接続時間を算出することを特徴とする請求項１に記載の電力制御システム。
【請求項３】
前記電力制御装置は、前記車両の位置情報と、予約した前記充電器の位置情報とに基づいて、前記未接続時間を繰り返し算出することを特徴とする請求項２に記載の電力制御システム。
【請求項４】
前記電力制御装置は、前記車載蓄電池を搭載した車両であり利用時間を指定して貸出利用可能な電力供給車の前記利用時間を予約することが可能であり、前記電力供給車の利用時間を予約した場合、前記電力供給車を予約した時刻から予約した前記利用時間の開始時刻までの時間を前記未接続時間とすることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の電力制御システム。
【請求項５】
前記電路は複数の前記電気機器に電力を供給可能であり、
それぞれの前記電気機器は、動作条件によって消費電力が異なり、
前記電力制御装置は、それぞれの前記電気機器の動作条件の組み合わせを予め定めた複数の省エネルギーモードを示す設定情報に基づいてそれぞれの前記電気機器の動作条件を設定することで、前記消費電力を制御することを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の電力制御システム。
【請求項６】
前記省エネルギーモードは、前記電路が前記電気機器に供給した電力の履歴情報と、外部のサーバが提供する消費電力の統計データとに基づいて生成されることを特徴とする請求項５に記載の電力制御システム。
【請求項７】
前記商用電源と前記パワーコンディショナとの間の電路を開閉する開閉器と、
前記商用電源と前記開閉器との間に設けられた電力メータと、
をさらに備え、
前記パワーコンディショナは、
前記直流電源である太陽光発電装置からの直流電圧を直流基準電圧に変換する第１コンバータと、
前記車載蓄電池からの直流電圧と前記直流基準電圧とを双方向に変換する第２コンバータと、
前記直流基準電圧と交流電圧とを双方向に変換するインバータと、
前記第１コンバータ、前記第２コンバータおよび前記インバータを制御する制御部と、
を有し、
前記電気機器は、前記開閉器と前記パワーコンディショナとの間を接続する前記電路上に設けられることを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の電力制御システム。
【請求項８】
前記電力制御装置は、前記商用電源が停電した場合、前記開閉器を開放して、前記パワーコンディショナが出力した交流電力を前記電気機器に供給することを特徴とする請求項７に記載の電力制御システム。
【請求項９】
前記電力制御装置は、前記未接続時間の前記消費電力を抑制するように前記電気機器を制御し、抑制した前記消費電力の分だけ前記商用電源から前記電気機器に供給する交流電力を減らすことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電力制御システム。
【請求項１０】
前記直流電源は、発電装置をさらに含み、
前記電力制御装置は、前記未接続時間と、前記電気機器の予測消費電力量と、前記商用電源から供給可能な電力量と、前記発電装置の発電量とに基づいて、前記電気機器の消費電力を制御することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の電力制御システム。
【請求項１１】
車載蓄電池を含む直流電源と接続可能であって、前記直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力するパワーコンディショナから電路に出力される電力と、商用電源から前記電路に出力される電力とを制御する電力制御部と、
前記車載蓄電池と前記パワーコンディショナとが接続されていない時間である未接続時間を取得する未接続時間取得部と、
を備え、
前記電力制御部は、前記未接続時間に基づいて、前記電路から供給される電力を消費する電気機器の消費電力を制御することを特徴とする電力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両に搭載された車載蓄電池から供給される電力を宅内負荷へ供給することが可能な電力制御システムおよび電力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
住宅内で用いられる電力制御装置の分野では、電力を供給する電源の多様化と電力を消費する電気機器を遠隔制御する技術の発達とによって、家庭内の電力供給および電力消費の全体的なバランスを考慮して統合制御する技術が普及している。家庭内で用いられる電源としては、商用電源、太陽光発電装置および蓄電池などがある。蓄電池の中でも、車両に搭載されて車両の駆動電源として用いられる車載蓄電池を宅内負荷で利用するシステムは、Ｖ２Ｈ（Vehicle  to  Home）システムと呼ばれて実用化されている。車載蓄電池は、充電した電力を宅内負荷に供給することができると共に、家庭用充電器で充電することができる。
【０００３】
特許文献１には、ＨＥＭＳ（Home  Energy  Management  System）と呼ばれる住宅内の電力を統合制御するためのシステムが開示されている。このシステムでは、ネットワークを介して接続された電気機器の消費電力を取得して、太陽光発電による発電量と、家庭内に設置された蓄電池および車載蓄電池に貯える電力量と、商用電源から買う電力量とをコントローラが消費電力に基づいて制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１６５９９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術によれば車載蓄電池がパワーコンディショナと接続されていない時間については考慮されていないため、車両が住宅を離れている間、商用電源が停電している場合には住宅に供給することができる電力が減ってしまい、住宅内の電気機器が停止して住民の快適性が大幅に低下してしまう。商用電源と接続されている場合には、買電量が増えるため電気料金が上がってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、車載蓄電池がパワーコンディショナに接続されていない未接続時間の間、商用電源から電力の供給を受けられる場合、買電量を抑制して電気料金の上昇を抑制することが可能な電力制御システムおよび電力制御装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る電力制御システムは、車載蓄電池を含む直流電源と接続可能であり、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力するパワーコンディショナと、パワーコンディショナが出力した交流電力と商用電源から供給される交流電力とを電気機器に供給可能な電路と、車載蓄電池とパワーコンディショナとが接続されていない時間である未接続時間に基づいて、電気機器の消費電力を制御する電力制御装置とを備えることを特徴とする。 
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、車載蓄電池がパワーコンディショナに接続されていない未接続時間に基づいて電気機器の消費電力を制御することが可能であるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態１に係る電力制御システムの構成を示す図
【図２】図１に示す電力制御装置の機能構成を示すブロック図
【図３】図２の未接続時間取得部が算出する未接続時間について説明するための図
【図４】図２に示す電力制御装置のハードウェア構成を示す図
【図５】図１に示す電力制御システムの基本的な動作を説明するための図
【図６】図５に示す電力制御システムにおいて車載蓄電池が接続されていない状態の動作を説明するための図
【図７】図６に示す電力制御システムにおいて蓄電池からの放電ができない状態の動作を説明するための図
【図８】図１に示す電力制御システムにおいて、未接続時間に消費電力を変化させない比較例の動作を説明するための図
【図９】図１に示す電力制御システムにおいて、未接続時間に消費電力の制御を行った場合の動作を説明するための図
【図１０】図１に示す電力制御システムにおいて、未接続時間に消費電力を２段階で抑制した場合の動作を説明するための図
【図１１】本発明の実施の形態２に係る電力制御システムにおいて、停電が発生した場合の動作を説明するための図
【図１２】図１１に示す電力制御システムにおいて、車載蓄電池が接続されていない状態の動作を説明するための図
【図１３】図１２に示す電力制御システムにおいて、さらに蓄電池からの放電ができない状態の動作を説明するための図
【図１４】図１１に示す電力制御システムにおいて、未接続時間に消費電力の制御を行わない比較例の動作を示す図
【図１５】図１１に示す電力制御システムにおいて、省エネモードの設定を行って消費電力を制御する場合の動作を示す図
【図１６】本発明の実施の形態１および実施の形態２に係る電力制御システムが用いる省エネルギーモードと各電気機器の消費電力との組み合わせを示す図
【図１７】図１６をグラフ化した図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の実施の形態に係る電力制御システムおよび電力制御装置を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。
【００１１】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る電力制御システムの構成を示す図である。図１に示す電力制御システム１００は、直流電源から供給される直流電力を交流電力に変換して出力するパワーコンディショナ１０と、パワーコンディショナ１０が出力した交流の電力Ｐ９と商用電源２から供給される交流の電力Ｐ２とを電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６に供給可能な電路２０と、電力制御システム１００の全体の動作を制御する電力制御装置３０とを有する。パワーコンディショナ１０は、直流電力を出力することが可能な直流電源と接続可能である。直流電源は、発電装置、蓄電装置などである。発電装置は、例えば燃料電池を用いた発電装置、マイクロガスタービンを用いた発電装置、太陽電池を用いた発電装置であり、図１の例では、太陽光発電装置１である。蓄電装置は、電力を蓄えると共に、蓄えた電力を放電することが可能であり、図１の例では、車両４に搭載された車載蓄電池３、および蓄電池５である。太陽光発電装置１は、例えば住宅１０１の屋根に設置された太陽光パネルである。車載蓄電池３は、車両４の駆動用電力を蓄える蓄電池である。パワーコンディショナ１０は、太陽光発電装置１と接続された第１コンバータ６と、車載蓄電池３と接続可能な第２コンバータ７と、定置型の蓄電池５と接続可能な第３コンバータ８とを有する。第１コンバータ６は、太陽光発電装置１が発電した直流の電力Ｐ１の電圧を直流基準電圧２１に変換する。第２コンバータ７は、車載蓄電池３が出力する直流の電力Ｐ３の電圧と直流基準電圧２１とを双方向に変換する。第３コンバータ８は、蓄電池５が出力する直流の電力Ｐ５の電圧と直流基準電圧２１とを双方向に変換する。
【００１２】
パワーコンディショナ１０は、第１コンバータ６、第２コンバータ７および第３コンバータ８が出力する直流基準電圧２１と交流電圧とを双方向に変換するインバータ９と、第１コンバータ６、第２コンバータ７、第３コンバータ８およびインバータ９を制御する制御部１１とをさらに有する。直流基準電圧２１から電源１１ｅが制御部１１に供給され、電源１１ｆが電力制御装置３０に供給される。直流基準電圧２１は、直流の電力Ｐ１，Ｐ３およびＰ５と商用電源２からの電力Ｐ２との供給が途切れた場合であっても電力が最後まで保持されるため、制御部１１および電力制御装置３０に供給される電圧は直流基準電圧２１であることが望ましい。制御部１１に供給された電源１１ｅは制御部１１に適した電圧に変換されて使用され、電力制御装置３０に供給された電源１１ｆは、電力制御装置３０に適した電圧に変換されて使用される。制御部１１は、制御信号１１ａを用いて第３コンバータ８を制御し、制御信号１１ｂを用いて第２コンバータ７を制御し、制御信号１１ｃを用いて第１コンバータ６を制御し、制御信号１１ｄを用いてインバータ９を制御する。
【００１３】
パワーコンディショナ１０と商用電源２との間には、開閉器１２が設けられている。開閉器１２が閉じた状態では、商用電源２から電路２０に交流電力が供給され、開閉器１２が開いた状態では、商用電源２が電路２０から切り離されて商用電源２からの電力供給が止まる。開閉器１２と商用電源２との間には電力メータ１３が設けられており、商用電源２から供給される交流の電力Ｐ２を計測することができる。電力メータ１３は、計測した交流の電力Ｐ２を電力制御装置３０に通知することができる。電路２０は、住宅１０１内の電気機器などに電力を供給し、開閉器１２とパワーコンディショナ１０とを接続する。
【００１４】
電力制御装置３０は、例えばＨＥＭＳコントローラなどであり、住宅１０１内の電力の供給および消費を統合的に制御する。電力制御装置３０は、制御信号３０ａを用いて開閉器１２の開閉を指示することができる。電気機器１４、電気機器１５、電気機器１６および制御部１１は、電力制御装置３０と通信路を介して接続されており、通信路を介して伝送される双方向通信信号３０ｂにより制御される。また電力制御装置３０は、外部のサーバ４０と通信路を介して接続することができ、通信路を介して伝送される通信信号３０ｃにより、サーバ４０との間で情報を送信および受信することができる。上記のように電力制御装置３０は、制御信号３０ａ、双方向通信信号３０ｂおよび通信信号３０ｃを用いることで、住宅１０１内の各装置および住宅１０１外のサーバ４０などから電力制御のために必要な情報を集めるとともに、住宅１０１内の各装置や、住宅１０１外の装置の動作を制御することもできる。
【００１５】
充電器５０、充電器５１および充電器５２は、住宅１０１の外部、例えば商業施設に併設された充電スタンドに設置されており、車載蓄電池３を充電することが可能である。充電器５０は無線アンテナ５０ａを含む通信装置を有しており、インターネット４１などの通信回線と接続することができる。充電器５１は無線アンテナ５１ａを有しており、インターネット４１と接続することができる。充電器５２は無線アンテナ５２ａを有しており、インターネット４１と接続することができる。電力制御装置３０は、サーバ４０およびインターネット４１を介して充電器５０、充電器５１および充電器５２と接続することができる。電力制御装置３０は、充電器５０、充電器５１および充電器５２の利用時間を予約する機能を有する。車両４は、充電器５０、充電器５１および充電器５２のうち予約した充電器が設置された場所に移動して車載蓄電池３を充電することができる。車載蓄電池３の充電中、車両４は住宅１０１を離れることになり、車載蓄電池３から電路２０への電力の供給ができなくなる。車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０に接続されていない未接続時間は、電路２０に接続された電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６が消費する電力の合計である総消費電力を抑制することが望ましい。このため、電力制御装置３０は、未接続時間に基づいて、電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６の消費電力を制御する機能を有する。消費電力の制御内容については、後述する。
【００１６】
図２は、図１に示す電力制御装置の機能構成を示すブロック図である。電力制御装置３０は、充電器予約部３１と、未接続時間取得部３２と、履歴情報生成部３３と、情報取得部３４と、電力制御部３５とを有する。
【００１７】
充電器予約部３１は、図１に示した充電器５０、充電器５１および充電器５２の利用時間を予約する機能を有する。充電器予約部３１は、車載蓄電池３の充電量、電力制御システム１００内の今後の電力需給予測情報などに基づいて、外部の電源を用いて車載蓄電池３を充電する必要があると判断すると、インターネット４１を介して利用時間の予約を行う。充電器予約部３１は、充電器までの距離と、充電器を予約可能な時間帯とに基づいて、予約する充電器を選択する。
【００１８】
未接続時間取得部３２は、車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０に接続されておらず、車載蓄電池３から電路２０への電力供給ができない未接続時間を取得する。例えば、未接続時間取得部３２は、充電器予約部３１が予約した利用時間と、予約した充電器の位置情報とに基づいて、未接続時間を算出することができる。
【００１９】
図３は、図２の未接続時間取得部が算出する未接続時間について説明するための図である。未接続時間取得部３２は、予約した充電器５１まで車両４が移動する往復時間と、予約した利用時間とに基づいて、未接続時間Ｔを算出する。例えば、未接続時間Ｔを、車両４が住宅１０１を離れてから予約した充電器５１が設置された場所まで移動して、充電器５１を利用し、再び住宅１０１に戻ってくるまでの時間とする。車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０との接続を解除した解除時刻ｔｕから、車載蓄電池３が再びパワーコンディショナ１０に接続される接続時刻ｔｃまでの間に、車両４は寄り道、休憩などをしないと仮定する。この場合、未接続時間Ｔは、往路移動時間Ｔａと、充電器５１を予約した利用時間Ｔｂと、復路移動時間Ｔｃとの合計となる。すなわちＴ＝Ｔａ＋Ｔｂ＋Ｔｃと表現することができる。なお未接続時間取得部３２は、未接続時間を算出することとしたが、例えばサーバ４０が未接続時間を算出する機能を有する場合、未接続時間取得部３２は、サーバ４０から未接続時間を取得してもよい。
【００２０】
往路移動時間Ｔａおよび復路移動時間Ｔｃは、移動する経路の混雑状況、移動速度などによって変化する。このため、未接続時間取得部３２は、繰り返し未接続時間を取得することが望ましい。未接続時間取得部３２は、車両４の出発前には、住宅１０１と充電器５１の位置情報から住宅１０１と充電器５１との間の距離を算出して、距離と車両４の予測移動速度とを用いて往路移動時間Ｔａおよび復路移動時間Ｔｃを算出することができる。車両４がＧＰＳなどの位置取得手段を有している場合、車両４が出発した後、未接続時間取得部３２は、車両４の位置情報を繰り返し取得して、未接続時間を更新することができる。充電器５１が無線アンテナ５１ａの通信エリア５１ｂ内に存在する車両４との位置情報を計測する機能を有する場合、未接続時間取得部３２は、この位置情報に基づいて、未接続時間を繰り返し更新してもよい。例えば充電器５１は、車両４の位置情報を取得すると、取得した位置情報をサーバ４０に送信する。サーバ４０は、受信した位置情報を内部のメモリに記憶するとともに、電力制御装置３０に位置情報を送信する。或いは、電力制御装置３０が定期的にサーバ４０に問合せを行い、サーバ４０に記憶された位置情報を取得してもよい。
【００２１】
図２の説明に戻る。履歴情報生成部３３は、電力制御システム１００の動作を記録して履歴情報を生成する。履歴情報生成部３３は、例えば、電路２０に接続された電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６に供給した電力の履歴、太陽光発電装置１の発電量の履歴、車載蓄電池３の充放電量の履歴などを含む履歴情報を生成する。
【００２２】
情報取得部３４は、外部のサーバ４０から電力制御システム１００が電力の制御に用いるための情報を取得する。情報取得部３４は、例えば、一般的な消費電力の統計データを取得する。消費電力の統計データが家族構成ごとに算出されている場合、情報取得部３４は、住宅１０１に住む家族の家族構成に近い統計データを取得する。
【００２３】
電力制御部３５は、電力制御システム１００における電力の供給、消費および蓄電を総合的に制御する。電力制御部３５は、太陽光発電装置１の発電量、電力制御システム１００における消費電力、商用電源２から買電する場合の時間帯ごとの電気料金、車載蓄電池３の充放電量、蓄電池５の充放電量などに基づいて、電力の供給、消費および蓄電を制御する。太陽光発電装置１の発電量は、日照条件によって変動し、商用電源２の電気料金は時間帯によって変動する。一般的には太陽光発電装置１の発電量は昼間の時間帯に多くなり、商用電源２の電気料金は昼間の時間帯に高く夜間の時間帯に安くなる。電力制御装置３０が車載蓄電池３および蓄電池５の充放電量を制御することで、太陽光発電装置１が発電した電力のうち余った電力や、電気料金が安い時間帯の電力を異なる時間帯に利用することが可能になる。このため電力制御部３５は、電力需要をまかなうことができるように、且つ、電気料金を抑制することができるように、電力を制御する。また商用電源２を供給するための発電所においては、一年のうち最も大きい電力需要に合わせて発電設備が必要となるため、ピーク需要と夜間など需要の少ない時期との電力需要の差が小さい方が発電設備および燃料の無駄が小さくなるため望ましい。このため電力制御部３５は、電力需要のピークの時間帯において商用電源２からの買電量を抑制するように制御することが望ましい。
【００２４】
電力制御部３５は、車両４が住宅１０１を離れて外部の充電器５１で充電する場合、未接続時間取得部３２が取得した未接続時間Ｔに基づいて、電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６の消費電力を制御する。
【００２５】
電力制御部３５は、電路２０に接続された複数の電気機器の消費電力を個別に制御することが可能である。各電気機器は、動作条件によって消費電力が異なる。電力制御部３５は、各電気機器の動作条件の組み合わせを予め定めた複数の省エネルギーモード（以下、省エネモードと称する）を示す設定情報に基づいて各電気機器の動作条件を設定することで、消費電力を制御する。動作条件は、電気機器の起動および動作停止を含む。例えば電気機器が空調機器である場合、動作条件は、設定温度、風量、空調機器のオンオフなどである。電気機器が照明機器である場合、動作条件は照明の明るさ、照明機器のオンオフなどである。
【００２６】
省エネモードの動作条件を示す設定情報は、情報取得部３４が外部のサーバ４０から取得した情報および履歴情報生成部３３が生成した履歴情報を用いて、予め電力制御部３５が生成する。或いは外部のサーバ４０が設定情報を生成する機能を有する場合、外部のサーバ４０が生成した設定情報を用いてもよい。電力制御部３５は、インバータ９から供給される電力Ｐ９と、商用電源２から供給される電力Ｐ２の電気料金とに基づいて、未接続時間Ｔの間、電路２０に接続された電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６が消費する電力を賄えるように、且つ、住宅１０１に住む人の快適性を損なわないように消費電力を抑制する。設定情報が定める各電気機器の動作条件を、住宅１０１に住む人の快適性を損なわない範囲としておくことで、消費電力を抑制しても快適性を保つことが可能になる。
【００２７】
図４は、図２に示す電力制御装置のハードウェア構成を示す図である。電力制御装置３０の各機能は、プロセッサ９１、メモリ９２および通信装置９３を用いて実現することができる。プロセッサ９１は、メモリ９２に記憶されたコンピュータプログラムを読み出して実行する処理装置である。メモリ９２は、電力制御装置３０の各機能を実現するための処理を記述したコンピュータプログラムと、コンピュータプログラムの実行中に必要なデータとを記憶する記憶部である。通信装置９３は、外部のサーバ４０、インターネット４１を介して接続可能な外部の装置と通信するための通信インタフェースである。通信装置９３は、タブレット端末などの入出力装置と通信して、タブレット端末を用いて入力された操作情報に基づいて電力制御装置３０を動作させたり、電力制御装置３０が生成した情報をタブレット端末の表示部に表示させたりしてもよい。充電器予約部３１、未接続時間取得部３２、履歴情報生成部３３、情報取得部３４および電力制御部３５の各機能は、プロセッサ９１と、メモリ９２と、通信装置９３とが協働することにより実現することができる。
【００２８】
図５は、図１に示す電力制御システムの基本的な動作を説明するための図である。図５において、太陽光発電装置１は通常通り稼働しており、車載蓄電池３は第２コンバータ７に接続されており、商用電源２から電力の供給を受けることが可能な状態である。
【００２９】
太陽光発電装置１が発電すると、制御部１１は、発電された電力Ｐ１の電圧を直流基準電圧２１に変換するように第１コンバータ６を制御する。また、車載蓄電池３から供給される電力Ｐ３を電路２０に供給する場合、制御部１１は、車載蓄電池３から供給される電力Ｐ３を直流基準電圧２１に変換するように第２コンバータ７を制御する。蓄電池５から供給される電力Ｐ５を電路２０に供給する場合、制御部１１は、蓄電池５から供給される電力Ｐ５を直流基準電圧２１に変換するように第３コンバータ８を制御する。第１コンバータ６、第２コンバータ７および第３コンバータ８が出力する直流基準電圧２１の直流の電力は、インバータ９に入力される。制御部１１は、入力された直流の電力を商用電源２が出力する交流電力と同様の交流電力に変換するようにインバータ９を制御する。インバータ９の出力する交流の電力Ｐ９は、電路２０を介して電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６に供給される。
【００３０】
車載蓄電池３に充電する場合、制御部１１は、直流基準電圧２１を車載蓄電池３に合った電圧に変換するように第２コンバータ７を制御する。制御部１１は、電力制御装置３０からの指示に従って、第１コンバータ６、第２コンバータ７、第３コンバータ８およびインバータ９の動作を制御する。
【００３１】
電力メータ１３は、商用電源２から電力供給される買電量と、パワーコンディショナ１０が商用電源２に電力供給する売電量とを測定する。開閉器１２は、電力制御装置３０からの指示に従って開閉し、商用電源２と電路２０とを切り離すことができる。
【００３２】
図６は、図５に示す電力制御システムにおいて車載蓄電池が接続されていない状態の動作を説明するための図である。パワーコンディショナ１０の第２コンバータ７と車載蓄電池３との接続が解除されると、車載蓄電池３からの直流の電力Ｐ３が供給されなくなる。この場合、インバータ９に入力される電力は、太陽光発電装置１から供給される電力Ｐ１と蓄電池５から供給される電力Ｐ５とになり、インバータ９から出力される交流の電力Ｐ９の値が小さくなる。この場合、電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６の消費電力Ｐ１４，Ｐ１５およびＰ１６が変化しないと、商用電源２から買電する電力Ｐ２が多くなる。商用電源２から買電する電力Ｐ２を抑制するためには、電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６の消費電力Ｐ１４，Ｐ１５およびＰ１６の合計を抑制するために、動作条件を変える必要がある。
【００３３】
図７は、図６に示す電力制御システムにおいて蓄電池からの放電ができない状態の動作を説明するための図である。蓄電池５に充電された電力を全て放電して充電量がなくなると、蓄電池５からの放電ができなくなる。この場合、インバータ９に入力される電力は、太陽光発電装置１が発電した電力Ｐ１だけとなり、インバータ９が出力する電力Ｐ９はさらに小さくなってしまう。このようにインバータ９が出力する電力Ｐ９が小さくなっており、買電する電力Ｐ２が多くなってしまう場合、電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６の消費電力を抑制すれば、商用電源２からの買電量を抑制することが可能になる。このとき、消費電力を抑制するほど、住宅１０１に住んでいる人の快適度は低下してしまう可能性が高い。このため、電力制御部３５は、車両４が車載蓄電池３の充電のために、外部の充電器、例えば図１に示す充電器５１を使用している場合、充電された車載蓄電池３が再びパワーコンディショナ１０に接続されるまでの未接続時間Ｔに基づいて、消費電力を制御する。電力制御部３５は、未接続時間Ｔに基づいて、車載蓄電池３が再びパワーコンディショナ１０に接続されるまでに必要な電力を算出して、太陽光発電装置１の発電する電力Ｐ１では足りない場合、消費電力を抑制するように省エネモードの設定情報にしたがって各電気機器の動作条件を設定する。
【００３４】
図８は、図１に示す電力制御システムにおいて、未接続時間に消費電力を変化させない比較例の動作を説明するための図である。図８の横軸は時間であり、０時から２４時の経過時間を示している。縦軸は電力を示している。電力制御部３５は、インバータ９が出力する電力Ｐ９と、総消費電力Ｐ１４＋Ｐ１５＋Ｐ１６との差分の電力を商用電源２から買電した電力Ｐ２で補うように、パワーコンディショナ１０を制御する。図８の例では、電力制御部３５は、車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０と接続されていない期間、蓄電池５に蓄えられた電力を放電するようにパワーコンディショナ１０を制御する。時刻ｔ０において、太陽光発電装置１の発電した電力Ｐ１は０Ｗであるため、時刻ｔ０から時刻ｔ１までの期間Ｔ１において、インバータ９には車載蓄電池３から放電された電力Ｐ３が入力されている。その後時刻ｔ１において太陽光発電装置１の発電が始まると、太陽光発電装置１の発電した電力Ｐ１が徐々に増える。時刻ｔ１から時刻ｔ２までの期間Ｔ２においてインバータ９には、太陽光発電装置１の発電した電力Ｐ１と車載蓄電池３から放電された電力Ｐ３とが入力され、太陽光発電の電力Ｐ１が増えるにつれて商用電源２から買電した電力Ｐ２は減っている。時刻ｔ２において、車載蓄電池３とパワーコンディショナ１０との接続が解除されると、電力制御部３５は、蓄電池５からの放電を開始する。蓄電池５に蓄えられた電力の放電が終わる時刻ｔ３までの期間Ｔ３において、インバータ９には、太陽光発電装置１の発電する電力Ｐ１および蓄電池５から放電される電力Ｐ５が入力される。時刻ｔ３において蓄電池５からの放電ができなくなると、時刻ｔ３から時刻ｔ４までの期間Ｔ４において、インバータ９には太陽光発電装置１からの電力Ｐ１だけが入力されており、商用電源２からの買電した電力Ｐ２の量がさらに増える。時刻ｔ４において、外部の充電器５１で充電された車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０に接続されると、太陽光発電装置１からの電力Ｐ１が０Ｗとなる時刻ｔ５までの期間Ｔ５において、太陽光発電装置１が発電した電力Ｐ１と車載蓄電池３から供給される電力Ｐ３とがインバータ９に入力される。この期間Ｔ５において、車載蓄電池３から供給される電力Ｐ３の分だけ買電する電力Ｐ２は減っている。太陽光発電装置１が発電できなくなった時刻ｔ５以降の期間Ｔ６においては、車載蓄電池３から供給される電力Ｐ３がインバータ９に入力される。
【００３５】
図８に示す例では、電力制御部３５は、消費電力の制御を行っていないため、総消費電力Ｐ１４＋Ｐ１５＋Ｐ１６の値は一定である。この場合、商用電源２から買電した電力Ｐ２の増加量が大きくなる。
【００３６】
図９は、図１に示す電力制御システムにおいて、未接続時間に消費電力の制御を行った場合の動作を説明するための図である。未接続時間Ｔの間、総消費電力が抑制されるように、電力制御装置３０が電気機器１４、電気機器１５および電気機器１６の動作条件を変更した点が図８の例と異なる。この場合、商用電源２から買電した電力Ｐ２の値も図８の例と比較して変化する。電力制御部３５は、時刻ｔ２において、省エネモード＃１として予め定められた動作条件を各電気機器に設定することで、総消費電力を抑制する。
【００３７】
図１０は、図１に示す電力制御システムにおいて、未接続時間に消費電力を２段階で抑制した場合の動作を説明するための図である。未接続時間Ｔの間において、蓄電池５から放電された電力Ｐ５がゼロとなった場合、省エネモード＃１における総消費電力よりもさらに総消費電力が小さい省エネモード＃２を用いる点が図９の例と異なる。蓄電池５から供給される電力Ｐ５が０Ｗとなった場合、電力制御部３５は、省エネモード＃２に定められた動作条件を各電気機器に設定することで、総消費電力をさらに抑制する。この場合、商用電源２から買電した電力Ｐ２をさらに抑制することができる。
【００３８】
実施の形態２．
図１１は、本発明の実施の形態２に係る電力制御システムにおいて、停電が発生した場合の動作を説明するための図である。電力制御システム１００の構成は、図１に示す実施の形態１と同様であるため説明を省略する。
【００３９】
停電が発生した場合、商用電源２から供給される電力Ｐ２が０Ｗとなる。この場合、電力制御部３５は、開閉器１２を開放して、総消費電力Ｐ１４＋Ｐ１５＋Ｐ１６がインバータ９の出力する電力Ｐ９以下となるように消費電力を制御する。
【００４０】
図１２は、図１１に示す電力制御システムにおいて、車載蓄電池が接続されていない状態の動作を説明するための図である。車載蓄電池３とパワーコンディショナ１０との接続が解除されると、インバータ９が出力する電力Ｐ９が低下する。
【００４１】
図１３は、図１２に示す電力制御システムにおいて、さらに蓄電池からの放電ができない状態の動作を説明するための図である。蓄電池５に蓄えられた電力がなくなると、インバータ９が出力する電力Ｐ９はさらに低下して、太陽光発電装置１が発電した電力Ｐ１のみがインバータ９への入力となる。
【００４２】
図１４は、図１１に示す電力制御システムにおいて、未接続時間に消費電力の制御を行わない比較例の動作を示す図である。図１４に示す比較例では、電気機器の動作モードを変更しないため、総消費電力Ｐ１４＋Ｐ１５＋Ｐ１６以上の電力を供給することができなくなると、一部の電気機器の電源がオフになる。
【００４３】
時刻ｔ０からｔ１１の期間Ｔ１１では、電力制御部３５は、車載蓄電池３が放電した電力Ｐ３と商用電源２から買電した電力Ｐ２とで総消費電力を賄っている。その後時刻ｔ１１から太陽光発電装置１から電力Ｐ１が供給されると、電力Ｐ１の分だけ商用電源２から買電する電力Ｐ２の量が減る。時刻ｔ１２において停電が発生すると、電力制御部３５は、開閉器１２を開放して商用電源２と電路２０とを切り離す。電力制御部３５は、車載蓄電池３から放電する電力Ｐ３を増やして、総消費電力を賄う。その後の時刻ｔ１３において車両４が充電のため住宅１０１から離れると、車載蓄電池３とパワーコンディショナ１０との接続が解除されて、パワーコンディショナ１０と再接続されるまでの未接続時間Ｔは車載蓄電池３が放電する電力Ｐ３がなくなる。電力制御部３５は、時刻ｔ１３から蓄電池５からの放電を開始するため、蓄電池５から供給される電力Ｐ５が増える。蓄電池５からの放電が終了するまでの時刻ｔ１３から時刻ｔ１４の期間Ｔ１４においては、蓄電池５が放電する電力Ｐ５と太陽光発電装置１の発電する電力Ｐ１とで総消費電力が賄われる。時刻ｔ１４において蓄電池５の放電が終了すると、電力制御システム１００において電力を供給することができるのは太陽光発電装置１だけとなってしまう。この場合、総消費電力Ｐ１４＋Ｐ１５＋Ｐ１６を賄うことができないため、一部の電気機器の電源がオフにされる。
【００４４】
時刻ｔ１５において車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０に再接続されるまでの期間Ｔ１５は、太陽光発電装置１からの電力Ｐ１で賄える範囲に総消費電力が制限される。時刻ｔ１５において車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０に再接続されると、電源をオフにしていた一部の電気機器の電源がオンに切り替えられて、総消費電力は停電前の状態に戻る。商用電源２が復旧するまでの期間Ｔ１６およびＴ１７においては、電力制御部３５は、太陽光発電装置１からの電力Ｐ１と総消費電力の差分を車載蓄電池３が放電する電力Ｐ３で賄うように、パワーコンディショナ１０を制御する。時刻ｔ１７において商用電源２が復旧すると、停電前の状態に戻る。
【００４５】
図１５は、図１１に示す電力制御システムにおいて、省エネモードの設定を行って消費電力を制御する場合の動作を示す図である。
【００４６】
時刻ｔ０から時刻ｔ２１までの期間Ｔ２１において、電力制御部３５は、車載蓄電池３が放電する電力Ｐ３と、商用電源２からの電力Ｐ２とを用いて総消費電力を賄うようにパワーコンディショナ１０を制御する。その後、時刻ｔ２１から太陽光発電装置１の発電が始まると、停電が発生する時刻ｔ２２までの期間Ｔ２２において、電力制御部３５は、電力Ｐ１の増加に合わせて商用電源２から買電する電力Ｐ２を減らす。時刻ｔ２２において停電が発生すると、電力制御部３５は、車載蓄電池３が放電する電力Ｐ３を増やすと共に、省エネモード＃１の設定情報に従って各電気機器の動作条件を設定して総消費電力を抑制する。
【００４７】
電力制御装置３０の充電器予約部３１は、車載蓄電池３の充電量から外部の充電器を用いた充電が必要か否かを判断して、必要な場合、外部の充電器の利用時間を予約する。未接続時間取得部３２は、予約した充電器の位置情報および利用時間に基づいて、未接続時間Ｔを算出する。停電が発生した時刻ｔ２２から車載蓄電池３とパワーコンディショナ１０との接続が解除される時刻ｔ２３までの期間Ｔ２３において、電力制御部３５は、太陽光発電装置１の発電する電力Ｐ１と総消費電力Ｐ１４＋Ｐ１５＋Ｐ１６との差分の電力を車載蓄電池３から供給する電力Ｐ３で賄うようにパワーコンディショナ１０を制御する。
【００４８】
車載蓄電池３とパワーコンディショナ１０との接続が解除される時刻ｔ２３において、電力制御部３５は、蓄電池５からの放電を開始すると共に、省エネモード＃１よりも総消費エネルギーが小さい省エネモード＃３を選択して、省エネモード＃３の設定情報に従って各電気機器の動作条件を設定する。このとき電力制御部３５は、太陽光発電装置１の発電する電力Ｐ１と、蓄電池５の充電量と、未接続時間Ｔの長さとに基づいて、複数の省エネモードの中から使用する省エネモードを選択する。
【００４９】
蓄電池５からの放電が終了すると、電路２０に供給できる電力は太陽光発電装置１からの電力Ｐ１となるため、電力制御部３５は、電力Ｐ１の値に合わせて省エネモードを再び選択し直す。電力制御部３５は、省エネモード＃３よりもさらに総消費電力が小さい省エネモード＃４を選択すると、省エネモード＃４の設定情報に従って各電気機器の動作条件を設定する。車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０に再接続されると、電力制御部３５は、使用する省エネモードを再び選択して省エネモード＃３の設定情報に従って各電気機器の動作条件を設定し直す。車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０に再接続された時刻ｔ２５から商用電源２が復旧する時刻ｔ２７までの期間Ｔ２６および期間Ｔ２７において、電力制御部３５は、太陽光発電装置１の発電する電力Ｐ１と総消費電力との差分の電力を車載蓄電池３が供給する電力Ｐ３で賄うようにパワーコンディショナ１０を制御する。商用電源２が復旧すると、時刻ｔ２７以降の期間Ｔ２８において、総消費電力は停電前の状態に戻る。
【００５０】
図１６は、本発明の実施の形態１および実施の形態２に係る電力制御システムが用いる省エネルギーモードと各電気機器の消費電力との組み合わせを示す図である。図１７は、図１６をグラフ化した図である。
【００５１】
図１６には、エアーコンディショナ（以下エアコンと称する）、扇風機、冷蔵庫、液晶テレビ受像機（以下液晶テレビと称する）、照明、およびその他の電気機器の消費電力が示されている。合計の欄には、各カテゴリの電気機器を通常の動作モードで動作させたときの消費電力が示されている。各電気機器の動作条件を変更すると、電気機器の消費電力は変化し、通常設定および省エネモードを含む各動作モードと対応づけて、各電気機器の動作条件が定められている。図１６には、各動作モードにしたがって設定された各電気機器の動作条件に対応する消費電力が示されている。
【００５２】
通常設定では、扇風機の電源をオフにした状態であって、エアコン２台、冷蔵庫、液晶テレビ、照明３台、その他の電気機器が通常の動作モードで動作している。省エネモード＃１では、冷房として機能しているエアコン２台の設定温度を２℃上げて消費電力を１０％削減し、冷蔵庫の温度設定を強から中に変更して消費電力を５％削減し、照明３台の明るさを変更して消費電力を３０％削減し、液晶テレビの画面の明るさを変更して消費電力を１０％削減した。この場合、総消費電力は通常設定と比較して１０％削減されて通常設定時の９０％の１３１９Ｗとなった。
【００５３】
省エネモード＃２では、通常設定と比較して、エアコン２台の設定温度を２℃上げて消費電力を１０％削減し、冷蔵庫の温度設定を強から弱に変更して消費電力を２０％削減し、照明３台の明るさを変更して消費電力を６０％削減し、液晶テレビの画面の明るさを変更して消費電力を３０％削減した。この場合、総消費電力は通常設定と比較して１７％削減されて通常設定時の８３％の１２２３Ｗとなった。
【００５４】
省エネモード＃３では、通常設定と比較して、エアコン１台を停止して消費電力を５０％削減し、冷蔵庫の温度設定を強から弱に変更して消費電力を２０％削減し、照明３台の明るさを変更して消費電力を６０％削減し、液晶テレビの画面の明るさを変更して消費電力を３０％削減した。その他の電気機器は全て電源オフとする。この場合、総消費電力は通常設定と比較して４８％削減されて通常設定時の５２％の７６３Ｗとなった。
【００５５】
省エネモード＃４では、通常設定と比較して、エアコン１台を停止して、さらに設定温度を２℃上げて消費電力を５５％削減し、補助的に扇風機を中程度の風量で稼働した。冷蔵庫および液晶テレビは電源オフとして、照明３台のうち、エアコンを稼働している部屋以外の部屋に設置された照明２台を電源オフとした。その他の電気機器も全て電源オフとする。この場合、総消費電力は通常設定と比較して６８％削減されて通常設定時の３２％の４７１Ｗとなった。
【００５６】
上記の動作モードに対応づけられた各電気機器の動作条件は一例であり、各家庭に合わせて定めることができる。例えば、電力制御部３５は、履歴情報生成部３３が生成した消費電力の履歴に基づいて、省エネモードを生成することができる。季節、および住宅１０１の存在する地域によっても消費電力の構成、および快適と感じる環境は異なると考えられる。
【００５７】
続いて、電力制御部３５が各電気機器に指示する動作条件について説明する。電力制御部３５は、総消費電力を制御するにあたって、住宅１０１内の住民の環境の快適度を保ちつつ、総消費電力を低減するように、各電気機器の動作条件を制御する。
【００５８】
快適度を左右する条件として、温度および湿度が挙げられる。例えば一般的によく知られたヒートインデックス表によると、夏は温度２５℃から２８℃、湿度５５％から６５％、冬は温度１８℃から２２℃、湿度４５％から６０％であれば、快適な環境といわれている。
【００５９】
温度２８℃以上かつ湿度７０％以上で熱中症の危険性が高まると言われているため、病気などを防止する観点では、温度２８℃未満かつ湿度７０％未満に制御することが望ましい。また湿度５０％以上でインフルエンザウイルス、風邪ウイルスなどの感染症が激減し、温度１５％以下かつ湿度４０％以下では空気中に漂うウイルスの数が激増すると言われているので、温度が１５％以下の場合には特に湿度５０％以上に制御することが望ましい。乾燥肌、咳、ドライアイなどを予防するためには、湿度６０から６５％が望ましいと言われており、カビは、温度２０℃から３０℃、湿度７０％以上の条件で繁殖し易くなると言われている。状況によって適した温度および湿度の設定は異なるため、電力制御部３５は、環境の状態および住民の好みなどに応じて適した設定を選択することができる。
【００６０】
冷蔵庫の動作条件に関しては、庫内を冷やすモードが強、中、弱の３段階準備されていることが多い。冷蔵庫の扉を頻繁に開ける場合は強の設定で動作し、外気温度と庫内温度との差が小さく、扉を開く頻度が少ない場合は中または弱の設定で動作するように設計されている。このため、電力制御部３５は、強、中、弱の動作モードを変更するだけでなく、扉を開く回数を減らすように管理、注意喚起などを行うことで、消費電力を減らしつつ、庫内の温度を保って、庫内に保存されている食品が傷むことを抑制することができる。
【００６１】
液晶テレビの動作条件に関しては、画面の明るさを変更可能であるため、電力制御部３５は、画面の明るさを暗く変更することで、消費電力を抑制することができる。
【００６２】
照明の動作条件に関しては、明るさを段階的に変えることができる照明器具が増えている。このため、電力制御部３５は、点灯する照明の数や配置、各照明の明るさおよび色温度を制御して住民の快適度を保ちつつ消費電力を抑制することができる。
【００６３】
以上説明した各電気機器の動作条件を組み合わせることで、電力制御部３５は、住宅１０１内の環境の快適度を保ちつつ、総消費電力を低減することができる。
【００６４】
電力制御部３５は、季節ごとに異なる基準で電気機器の動作条件を設定することができる。例えば電力制御部３５は、現在の季節が夏であり、住民に高齢者が含まれる場合には、熱中症防止のために適した温度および湿度設定を優先して、エアコンの動作条件を設定することができる。電力制御部３５は、現在の季節が冬である場合、インフルエンザ、風邪などのウイルス感染症を防止するために温度１８℃以上かつ湿度５０％以上の動作条件としたり、乾燥肌、咳、ドライアイなどの防止を重視する住民である場合、湿度６５％以上の動作条件に設定したりする。
【００６５】
なお上記の実施の形態１および実施の形態２では、住宅１０１の住民が保有する車両４に搭載された車載蓄電池３がパワーコンディショナ１０との接続を解除してから再接続するまでの時間を未接続時間としたが、本発明はかかる例に限定されない。未接続時間取得部３２は、住民が保有する車両４以外の車両に搭載された車載蓄電池と接続されるまでの時間を未接続時間としてもよい。具体的には、車載蓄電池５を搭載した車両４であって、利用時間を指定して貸出利用可能な電力供給車を貸し出すサービスが存在することを想定する。災害救援などのためのサービスとして、太陽光発電システム、風力発電システムなど再生可能エネルギーで発電された電力を充電して車両４の代わりに被災地の住宅１０１に給電に向かうことが考えられる。インターネットなどの通信手段を用いて給電の利用時間を予約することができる場合、電力制御部３５は、電力供給車を予約した時刻から、予約した利用時間の開始時刻までの期間を未接続時間Ｔとして用いることができる。
【００６６】
以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。
【符号の説明】
【００６７】
１  太陽光発電装置、２  商用電源、３  車載蓄電池、４  車両、５  蓄電池、６  第１コンバータ、７  第２コンバータ、８  第３コンバータ、９  インバータ、１０  パワーコンディショナ、１１  制御部、１２  開閉器、１３  電力メータ、１４，１５，１６  電気機器、２０  電路、２１  直流基準電圧、３０  電力制御装置、３０ａ  制御信号、３０ｂ  双方向通信信号、３０ｃ  通信信号、３１  充電器予約部、３２  未接続時間取得部、３３  履歴情報生成部、３４  情報取得部、３５  電力制御部、４０  サーバ、４１  インターネット、５０，５１，５２  充電器、５０ａ，５１ａ，５２ａ  無線アンテナ、５１ｂ  通信エリア、１００  電力制御システム、１０１  住宅、Ｔ  未接続時間、Ｔａ  往路移動時間、Ｔｂ  利用時間、Ｔｃ  復路移動時間。
【図１】
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【図２】
2018121449.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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