特許 6284953 需要管理システムのためのデバイス制御モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6284953

(24)【登録日】2018年2月9日

(45)【発行日】2018年2月28日

(54)【発明の名称】需要管理システムのためのデバイス制御モジュール

(51)【国際特許分類】

   H02J 3/14 20060101AFI20180215BHJP

   H02J 13/00 20060101ALI20180215BHJP

【ＦＩ】

   H02J3/14 130

   H02J13/00 311T

【請求項の数】10

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2015-555177(P2015-555177)

(86)(22)【出願日】2014年1月8日

(65)【公表番号】特表2016-508705(P2016-508705A)

(43)【公表日】2016年3月22日

(86)【国際出願番号】US2014010581

(87)【国際公開番号】WO2014116416

(87)【国際公開日】20140731

【審査請求日】2016年12月27日

(31)【優先権主張番号】61/756,868

(32)【優先日】2013年1月25日

(33)【優先権主張国】US

(31)【優先権主張番号】13/829,806

(32)【優先日】2013年3月14日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】399132320

【氏名又は名称】ティーイー・コネクティビティ・コーポレイション

【氏名又は名称原語表記】ＴＥ Ｃｏｎｎｅｃｔｉｖｉｔｙ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ

(74)【代理人】

【識別番号】100100077

【弁理士】

【氏名又は名称】大場 充

(74)【代理人】

【識別番号】100136010

【弁理士】

【氏名又は名称】堀川 美夕紀

(74)【代理人】

【識別番号】100130030

【弁理士】

【氏名又は名称】大竹 夕香子

(74)【代理人】

【識別番号】100203046

【弁理士】

【氏名又は名称】山下 聖子

(72)【発明者】

【氏名】チャールズ デイビッド フライ

(72)【発明者】

【氏名】ブライアン ドナルド スティーヴンソン

【審査官】 永井 啓司

(56)【参考文献】

【文献】 特表２０１３−５０１４５３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−９２８２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−２６０８９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００５−４５８６６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｊ３／００−５／００

１３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ノンデマンド管理システム対応電気デバイスが需要管理システムに需要応答するようにするためのデバイス制御モジュールであって、
前記デバイス制御モジュールは、
前記電気デバイスの電力回路に電気的に接続されて、前記電気デバイスの負荷デバイスへの電力供給を制御するように構成されたリレーと、
前記リレーを開閉するように動作するリレードライバと、
前記リレードライバを動作させるコントローラであって、前記電気デバイスに電力を供給する前記需要管理システムから需要状態信号を受信し、前記需要状態信号に基づいて前記リレードライバを動作させるコントローラと、を備え、
前記リレーが、前記電気デバイスの主な制御動作とは独立して、需要応答管理プログラムに従って動作されることで、前記電気デバイスの前記負荷デバイスの電源を切るように構成され、
前記コントローラは、前記電力回路に供給される電力をモニタし、電圧および周波数の少なくとも一方の低下に基づいて需要条件が高いと判定したときに、前記負荷デバイスへの電力を遮断する、
デバイス制御モジュール。

【請求項2】

前記リレーが常時閉であり、前記リレードライバが前記リレーを開いて、前記電気デバイスの前記負荷デバイスへの電力供給を遮断するように動作する、請求項１に記載のデバイス制御モジュール。

【請求項3】

需要管理システム対応であり、需要管理システム通信信号を受信するように構成された通信モジュールをさらに備え、
前記通信モジュールが、コントローラと通信し、前記需要管理システム通信信号に基づいて前記需要状態信号を生成する、請求項１に記載のデバイス制御モジュール。

【請求項4】

プリント回路板をさらに備え、前記コントローラ、前記リレードライバ、および前記リレーが前記プリント回路板に取り付けられ、前記プリント回路板が前記電気デバイスに結合されるように構成される、請求項１に記載のデバイス制御モジュール。

【請求項5】

前記電気デバイスに結合されるように構成された面板アセンブリをさらに備え、
前記コントローラ、前記リレードライバ、および前記リレーが前記面板アセンブリに結合され、前記面板アセンブリにより前記電気デバイスに取り付けられる、請求項１に記載のデバイス制御モジュール。

【請求項6】

前記電気デバイスの外側に結合されるように構成されたデバイスコネクタと、前記デバイスコネクタに取り外し可能に結合される通信モジュールとをさらに備え、
前記デバイスコネクタが前記通信モジュールと前記電気デバイスとの嵌合インタフェースを画定する、請求項１に記載のデバイス制御モジュール。

【請求項7】

前記コントローラが、前記電気デバイス内に収納されるように構成される、請求項１に記載のデバイス制御モジュール。

【請求項8】

需要管理システム対応であり、需要管理システム通信信号を受信するように構成された通信モジュールをさらに備え、
前記通信モジュールが、前記需要管理システム通信信号に基づいて前記需要状態信号を生成し、
前記コントローラが前記通信モジュール内に収納され、
前記通信モジュールが、前記電気デバイスに取り付けられたデバイスコネクタに結合される、請求項１に記載のデバイス制御モジュール。

【請求項9】

前記電気デバイスの外側に結合されるように構成されたデバイスコネクタと、前記デバイスコネクタに取り外し可能に結合される通信モジュールとをさらに備え、
前記コントローラが前記通信モジュールの一部であり、前記電力回路が前記デバイスコネクタを通して前記コントローラと動作可能に結合される、請求項１に記載のデバイス制御モジュール。

【請求項10】

前記需要管理システムから需要管理システム通信信号を受信するように構成された通信モジュールと、前記電気デバイス内に取り付けられるように構成されたプリント回路板とをさらに備え、
前記通信モジュール、前記コントローラ、および前記リレードライバが前記プリント回路板に取り付けられ、前記通信モジュールが前記需要管理システム通信信号に基づいて前記需要状態信号を生成する、請求項１に記載のデバイス制御モジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書の主題は、一般に、ノンデマンド管理システム対応電気デバイス（non-demand management system capable electrical device）が需要管理システムまたは他の需要応答システムもしくは負荷削減システムなどに需要応答するようにするためのデバイス制御モジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

需要管理システムによって、電力会社および／または消費者は、家庭用電気器具、電子機器などのスマート電気デバイスを用いて、エネルギーの使用およびエネルギーの費用を制御することができる。需要管理システムは、電力会社または消費者がエネルギーの使用および費用を自動で管理できるようにする技術およびシステムを提供する。需要管理システムは、スマート電気デバイスがいつどのように動作するかを制御して、エネルギーの使用をより効率的に管理し、消費者が節約できるようにする。スマート電気デバイスの例として、温水ヒータ、ＡＣ圧縮機制御による加熱炉、電気加熱要素によるヒートポンプ、プールポンプおよびヒータ、電気自動車の充電器などが挙げられる。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0003】

現在、非電子ベースの制御システムまたは需要管理システムと通信不可能な制御システムを使用するなどの理由で、需要管理システムに接続できない多くの電気デバイスがある。そのようなデバイスの一般的な例は、制御電子機器のない電気機械デバイスである。これらのデバイスは、長年、市場の大部分を占め続けている。そのようなデバイスを、需要管理システムと通信可能な、需要管理システムに対応したものにするには、多くの費用がかかる。そのようなデバイスの制御システム全体を、需要管理システム対応の電子ベースシステムに変換する費用が、製造の障害となっている。

【課題を解決するための手段】

【0004】

上記課題に対する解決法が、本明細書に記載された、ノンデマンド管理システム対応電気デバイスが需要管理システムに需要応答するようにするためのデバイス制御モジュールにより提供される。デバイス制御モジュールは、電気デバイスの電力回路に電気的に接続されて、電気デバイスの負荷デバイスへの電力供給を制御するように構成されたリレーを備える。デバイス制御モジュールは、リレーを開閉するように動作するリレードライバと、リレードライバを動作させるコントローラとを備える。コントローラは、電気デバイスに電力を供給する需要管理システムから需要状態信号を受信し、需要状態信号に基づいてリレードライバを動作させる。リレーは、電気デバイスの主な制御動作に関係なく、電気デバイスの負荷デバイスの電源を切るように構成される。

【0005】

以下で、添付図面を参照しながら、本発明を例として説明する。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】図１は、例示的な実施形態によって形成された需要管理システムの概略図である。

【図2】図２は、例示的な実施形態によって形成された需要管理システムのためのデバイス制御モジュールの概略図である。

【図3】図３は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュールの例示的な実施形態の概略図である。

【図4】図４は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュールの例示的な実施形態の概略図である。

【図5】図５は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュールの例示的な実施形態の概略図である。

【図6】図６は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュールの例示的な実施形態の概略図である。

【図7】図７は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュールの例示的な実施形態の概略図である。

【図8】図８は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュールの例示的な実施形態の概略図である。

【図9】図９は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュールの例示的な実施形態の概略図である。

【図10】図１０は、電気デバイスに結合されたデバイス制御モジュールを示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0007】

本明細書に記載の実施形態は、需要管理システムにおいて使用するためのものである。本明細書に記載の実施形態は、ノンデマンド管理システム対応電気デバイスが需要管理システムに需要応答するようにすることのできるデバイス制御モジュールを使用する。本明細書に記載の実施形態は、デバイス制御モジュールを使用して、ノンデマンド管理システム対応電気デバイスをスマート電気デバイスとして動作させる。ノンデマンド管理システム対応電気デバイスは、本明細書に記載のデバイス制御モジュールと共に使用されると、電気デバイスを広範囲に再設計することなくスマート電気デバイスとして動作する。
デバイス制御モジュールは、ノンデマンド管理システム対応電気デバイスと共に使用される後付けモジュールであってよく、そのようなデバイスの動作を、スマート電気デバイスとして動作するように制御することができる。デバイス制御モジュールは、需要管理システムに需要応答して、消費者がエネルギーの使用およびエネルギーの費用を制御できるようにする。需要管理システムは、消費者がエネルギーの使用および費用を自動管理できるようにする技術およびシステムを提供する。需要管理システムは、スマート電気デバイスがいつどのように動作するかを制御して、エネルギーの使用をより効率的に管理し、電力会社が、需要ピーク時に負荷を制限し、送電網の安定性を維持できるようにする。

【0008】

本明細書に記載の実施形態は、様々な通信モジュールと電気デバイスとの接続をもたらす。本明細書に記載の実施形態は、ノンデマンド管理システム対応電気デバイスとの通信モジュールの相互接続性をもたらすことができる。

【0009】

本明細書に記載の実施形態は、需要管理システムに関連して使用する需要応答管理制御プロトコルに一致するように、電気デバイスの１つまたは複数の要素の動作を制御するデバイス制御モジュールを提供する。デバイス制御モジュールの実施形態は、電気デバイスの製造者が、多くの費用を追加することなく、または大きな設計変更を有することなく、高需要条件，負荷制限条件，価格設定情報，契約情報などの需要状態メッセージを受信して復号するために必要な電気回路を有していないデバイスに、需要応答管理能力を追加するための容易かつ安価な方法を提供する。

【0010】

デバイス制御モジュールの実施形態により、需要管理システムと通信可能な通信モジュールを、需要管理システムとの通信が不可能な電気デバイスと接続し通信することが可能になる。通信モジュールは需要管理システムにインタフェース接続して、電気デバイスの１つまたは複数の動作を制御することができる。通信モジュールは、電気消費の削減を要求する外部信号、または電気料金の増加もしくは契約期間を通知する外部信号を受信する。通信モジュールは、需要管理システムと無線で通信することができ、または、電気デバイス自体の電力接続または電力回路などを通じて、需要管理システムと有線接続により通信することができる。例えば、通信は、電波、電力線搬送（ＰＬＣ）、または他の通信方法によるものであってよい。

【0011】

本明細書に記載の実施形態を、給湯器、衣類洗濯機、衣類乾燥機、サーモスタット、プールポンプ、冷蔵庫、食器洗浄機などの家庭用電気器具を含む様々なタイプの電気デバイスと共に使用することができる。他のタイプの電気デバイスとしては、消費電気製品、冷暖房空調設備、照明、通信、ネットワーク、住宅用発電機、電気自動車、電気自動車の充電ステーションなどが挙げられる。需要管理システムは、需要管理システムによってスマート電気デバイスに送出される電力についての動的な価格設定構造を有することができる。スマート電気デバイスの制御を調節するために、需要管理システムによって、局所的な料金（ローカルレート）およびタイミング情報を通信モジュールに通信することができる。
例えば、電力会社は、通信モジュールと直接通信するか、または送電網などに沿って通信モジュールと間接的に通信することができる。場合により、消費者の家庭内に、スマートメータまたは家庭用エネルギー管理システムを設けてもよい。そのようなスマートメータまたは家庭用エネルギー管理システムは、電気デバイスを制御するための通信モジュールと通信することができる。需要管理システム通信は、負荷供給エンティティ（ｌｏａｄ ｓｕｐｐｌｙｉｎｇ ｅｎｔｉｔｙ）または削減サービス提供者から提供されてもよい。

【0012】

図１は、例示的な実施形態によって形成された需要管理システム１００の概略図である。例示した実施形態では、第１のスマート電気デバイス１０２および第２のスマート電気デバイス１０４の両方が、需要管理システム１００に接続される。任意の数のスマート電気デバイスを需要管理システム１００に接続することができる。スマート電気デバイス１０２、１０４は、需要管理システム１００により電力供給される。

【0013】

例示した実施形態では、第１のスマート電気デバイス１０２は、デバイス制御モジュール１０５を備える。デバイス制御モジュール１０５は、電気デバイス１０２と一体化されて、電気デバイス１０２をスマート電気デバイス１０２にする。電気デバイス１０２はノンデマンド管理システム対応電気デバイスであり、電気デバイス１０２は、デバイス制御モジュール１０５なしでは、需要応答管理プロトコルに従って動作することができない。デバイス制御モジュール１０５は、需要応答管理プロトコルに従って電気デバイス１０２を実行させることのできる、電気デバイス１０２のための制御機能を実行する。場合により、第１のスマート電気デバイスは、電気デバイス１０２の主動作のための制御電子機器１０２のない電気機械デバイスであり得る。デバイス制御モジュール１０５は、追加の制御を行って、電気デバイスをスマート電気デバイスにする。

【0014】

これに対して、第２のスマート電気デバイス１０４は、需要応答管理プロトコルに応答する電気デバイス１０４の内蔵電子制御装置を有して設計される。第２のスマート電気デバイス１０４は、その動作を制御する別個のデバイス制御モジュールを備えていない。

【0015】

例示的な実施形態では、第１の通信モジュール１０６および第２の通信モジュール１０８は、第１のスマート電気デバイス１０２および第２のスマート電気デバイス１０４のそれぞれに接続される。例えば、第１の通信モジュール１０６および第２の通信モジュール１０８は、第１のスマート電気デバイス１０２および第２のスマート電気デバイス１０４のそれぞれの第１のデバイスコネクタ１１０および第２のデバイスコネクタ１１２に接続される。第１の通信モジュール１０６は、デバイス制御モジュール１０５と直接通信して、電気デバイス１０２の動作を制御する。同様に、通信モジュール１０８は、第２のスマート電気デバイス１０４の内蔵制御回路と直接通信して、電気デバイス１０４の動作を制御する。

【0016】

デバイス制御モジュール１０５が電気デバイス１０２の一部として示されるが、デバイス制御モジュール１０５の１つまたは複数の部品を通信モジュール１０６と一体化してよいことが理解される。例えば、電気デバイス１０２の制御を、通信モジュール１０６内のプロセッサまたはコントローラにより実行してもよい。他の代替実施形態では、別個のモジュールを電気デバイスに取り付けるのではなく、通信モジュール１０６および／または１０８を電気デバイス１０２、１０４と一体化してもよい。例えば、通信モジュール１０６が、デバイス制御モジュール１０５の一体部分であってもよい。

【0017】

通信モジュール１０６、１０８は、スマート電気デバイス１０２、１０４の動作を制御するための需要管理システム１００からデータを受信する。場合により、通信モジュール１０６、１０８は、スマート電気デバイス１０２、１０４に配線接続された需要管理システム１００のラインを通じて通信されたデータを受信することができる。例えば、スマート電気デバイス１０２、１０４に電力を供給する需要管理システム１００のラインに沿って、電力に加えてデータを通信することができる。データを処理して、スマート電気デバイス１０２、１０４の動作を制御することができる。場合により、通信モジュール１０６、１０８は、スマート電気デバイス１０２、１０４に配線接続されたラインを通じてデータを受信する場合と対照的に、需要管理システム１００から無線でデータを受信することができる。場合により、通信モジュール１０６、１０８は、無線で、かつスマート電気デバイス１０２、１０４に配線接続されたラインにわたってデータを受信することができる。
例示的な実施形態では、通信モジュール１０６、１０８は、データを送受信することができる。通信モジュール１０６、１０８は、標準の需要応答管理プロトコルに従って動作することができる。例えば、通信モジュール１０６、１０８を、ＲＳ−４８５通信プロトコル、ＳＰＩ通信プロトコル、または別の標準通信プロトコルに従って動作するように設計することができる。需要管理システム１００は、任意のタイプの需要管理システムであってよい。例えば、需要管理システム１００は、スマート送電網システムであってよい。需要管理システムは、需要応答システム、負荷制限システム、負荷削減システムなどであってよい。システムは、任意のタイプの通信プロトコルおよび制御プロトコルを使用することができる。システムは、需要ベース、時間ベースであっても、電気消費を制御する他の要因に基づいていてもよい。

【0018】

図２は、例示的な実施形態によって形成されたデバイス制御モジュール１０５の概略図である。デバイス制御モジュール１０５は、電気デバイス１０２（図１に示す）の電力回路１２２に電気的に接続されて、電気デバイス１０２の負荷デバイス１２４への電力供給を制御するように構成されたリレー１２０を備える。デバイス制御モジュール１０５は、リレー１２０を開閉するように動作するリレードライバ１２６を備える。デバイス制御モジュール１０５は、リレードライバ１２６を動作させるコントローラ１２８を備える。コントローラ１２８は、電気デバイス１０２に電力を供給する需要管理システム１０２から需要状態信号を受信する。コントローラ１２８は、需要状態信号に基づいてリレードライバ１２６を動作させる。リレー１２０は、電気デバイス１０２の主な制御動作に関係なく、電気デバイスの負荷デバイス１２４の電源を切るように構成される。リレー１２０は常時閉であって、通常動作に影響せず、リレー１２０のサイクル数を少なくし、デバイス制御モジュール１０５を接続しないときに通常動作に確実に影響を与えない。

【0019】

リレー１２０を使用して、負荷デバイス１２４への電力供給をオフにすると、電気デバイス１０２の制御に影響を与える。リレー１２０を電気デバイス１０２の主な制御動作とは独立して動作させ、需要応答管理プロトコルに従って動作させる。このように、リレー１２０を電気デバイス１０２に追加することにより、電気デバイス１０２をノンデマンド管理システム対応電気デバイスから需要管理システム対応電気デバイスまたはスマート電気デバイスに変換する。電気デバイス１０２の主な電力消費要素であり得る負荷デバイス１２４を、リレー１２０の状態を制御することによって遮断することができる。電気デバイス１０２の他の部分は、負荷デバイス１２４が遮断された状態でも依然として機能することができる。
場合により、電力回路１２２の１本の足をリレー１２０に接続することができ、リレー１２０は開いて、電力回路１２２の電力供給を遮断し、負荷デバイス１２４への電力供給を停止することができる。デバイス制御モジュール１０５は、電力回路１２２からの電力取出装置を備えて、コントローラ１２８、通信モジュール１３０、リレードライバ１２６などのデバイス制御モジュール１０５の他の部品を動作させることができる。

【0020】

例示的な実施形態では、デバイス制御モジュール１０５は、コントローラ１２８に通信可能に結合された通信モジュール１３０を備える。通信モジュール１３０は、需要管理システム対応で、需要管理システム通信信号を受信するように構成される。通信モジュール１３０は、需要管理システム通信信号に基づいて需要状態信号を生成する。

【0021】

場合により、デバイス制御モジュール１０５の部品の一部または全部を単一のモジュールの一部として共に収納することができる。例えば、デバイス制御モジュール１０５の部品を、電気デバイス１０２に結合されるように構成されたフェイスプレートアセンブリ内に、単一のユニットまたはアセンブリとして収納することができる。フェイスプレートアセンブリの一部を電気デバイス１０２のケーシングまたはシェルの内側に位置させることができ、フェイスプレートアセンブリの他の部分を電気デバイス１０２のケーシングまたはシェルの外側に位置させることができる。電気モジュール１０２にフェイスプレートアセンブリを後付けしてもよい。
例えば、電気モジュール１０２の既存のフェイスプレートを取り外して、デバイス制御モジュール１０５を備えた需要管理システム対応のフェイスプレートアセンブリに取り替えてもよい。既存のフェイスプレートは、ダイヤル、スイッチ、入力、ボタン、キー、ユーザインタフェース、ディスプレイ、または電気デバイス１０２を制御するために用いられるその他の部品を含むことができる。同様の部品が、デバイス制御モジュール１０５を備える後付けのフェイスプレートアセンブリに含まれていてもよい。デバイス制御モジュール１０５は、需要管理システムおよび／または需要応答対応である追加の制御を行う。

【0022】

場合により、デバイス制御モジュール１０５はプリント回路板を備えることができる。デバイス制御モジュール１０５の部品の１つまたは複数をプリント回路板に取り付けることができる。プリント回路板をフェイスプレートアセンブリ内に収納してもよい。あるいは、プリント回路板をフェイスプレートとは別個の電気デバイス１０２内に収納してもよい。

【0023】

デバイス制御モジュール１０５の部品を分離させて、電気デバイス１０２の異なる部分に配置させてもよい。例えば、部品の一部を電気デバイス１０２内に収納し、他の部品を別個のモジュール内に収納して電気デバイス１０２に結合してもよい。例示的な実施形態では、通信モジュール１３０は、電気デバイス１０２の外側でデバイスコネクタに接続された別個のモジュールであってよい。場合により、デバイス制御モジュール１０５の他の部品の一部を通信モジュール１３０内に収納することができる。例えば、コントローラ１２８を通信モジュール１３０内に収納してもよい。

【0024】

例示的な実施形態では、リレー１２０がデバイス制御モジュール１０５の他の部品から離れていてもよい。リレー１２０を負荷デバイス１２４に位置決めして、負荷デバイス１２４を制御することができる。リレー１２０をリレードライバ１２６および／またはプリント回路板にワイヤで接続してもよい。

【0025】

図３は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュール３０５の例示的な実施形態の概略図である。デバイス制御モジュール３０５は、デバイス制御モジュール１０５の例示的な実装形態である。デバイス制御モジュール１０５を、電気デバイス１０２内のデバイス制御モジュール１０５の代わりに使用することができる。

【0026】

デバイス制御モジュール３０５はプリント回路板３１０を備える。リレー３２０、リレードライバ３２６、およびコントローラ３２８がプリント回路板３１０に取り付けられる。通信モジュール３３０が、プリント回路板３１０に取り付けられたデバイスコネクタ３３２により、コントローラ３２８および／またはデバイス制御モジュール３０５の他の部品に通信可能に結合される。場合により、デバイスコネクタ３３２をプリント回路板３１０から離して、フェイスプレートアセンブリまたは電気デバイス１０２のシェルもしくはケーシングに直接取り付けることができる。

【0027】

リレー３２０は負荷デバイス１２４に動作可能に結合される。リレードライバ３２６はリレー３２０に動作可能に結合される。コントローラ３２８はリレードライバ３２６に動作可能に結合される。通信モジュール３３０はコントローラ３２８に動作可能に結合される。通信モジュール３３０は、需要管理システム対応であり、少なくとも１つの通信プロトコルに従って需要応答通信を送信および／または受信するように構成される。通信モジュール３３０は、需要管理システムに通信可能に結合される。例えば、通信モジュール３３０は、需要管理システムと無線で通信することができ、電気デバイス１０２の電力接続または電力回路１２２などを通して有線接続により需要管理システムと通信することができ、またはその他の手段により通信することができる。図示した実施形態では、電力回路１２２がプリント回路板３１０に接続される。
電力回路１２２は、通信モジュール３３０に接続されて、通信モジュール３３０が電力回路１２２に沿って送信される信号をモニタすることができ、および／または、電力供給の変化をモニタすることができるようになっている。電力供給の変化としては、例えば、需要条件、負荷制限条件などを示すことのできる、電圧および周波数のいずれかまたは両方の割合低下、電圧および周波数のいずれかまたは両方の低下の程度などがある。例えば、送電網が過度の需要を受けると、線間電圧および周波数は一般的に低下するため、電圧および／または周波数の低下のモニタは、送電網についての高い需要条件を示すことができ、これにより、デバイス制御モジュール３０５が負荷デバイス１２４への電力を遮断することができる。デバイス制御モジュール３０５は、電力回路の電圧および周波数を自己モニタすることによって、電気デバイス１０２が取り付けられる送電網の局所的な状態に自己応答することができ、負荷供給エンティティ、削減サービス提供者、スマートメータ、家庭用電力管理システムなどから通信信号を受信する必要はないとされ得る。

【0028】

場合により、電力回路１２２をコントローラ３２８、リレードライバ３２６および／またはリレー３２０に接続してもよい。場合により、ＡＣ／ＤＣコンバータなどの電力コンバータをプリント回路板３１０に取り付けることができる。電力供給は、通信モジュール３３０を含むデバイス制御モジュール３０５の部品の１つまたは複数に電力を供給することができる。

【0029】

動作時に、通信モジュール３３０は、需要管理システム通信信号を受信することができる。需要管理システム通信信号としては、需要条件，負荷制限条件，価格設定情報，契約情報に関する信号、またはその他のタイプの需要管理システム通信信号などがある。通信モジュール３３０は、需要管理システム通信信号に基づいて需要状態信号を生成し、送信することができる。例示的な実施形態では、需要状態信号が通信モジュール３３０からコントローラ３２８に送信される。コントローラ３２８は、需要状態信号に基づいてリレードライバ３２６を動作させる。電気デバイス１０２が節電および／または遮断を必要とする起動条件（例えば、需要条件、負荷制限条件など）が存在するとき、リレードライバ３２６はリレー３２０を開いて、負荷デバイス１２４への電力回路１２２の電力供給を遮断する。リレードライバ３２６は電圧を生成し、リレー３２０を引き開け、負荷デバイス１２４をオフラインに落として電気の消費を停止させる。

【0030】

リレー３２０の切替えにより、負荷デバイス１２４の動作を制御する。例えば、リレー３２０を開くことにより負荷デバイス１２４への電力供給を切断して、負荷デバイス１２４をオフにする。負荷デバイス１２４をオフにすることによって、電気デバイス１０２の電力消費は低下する。場合により、負荷デバイス１２４をオフにすると、電気デバイス１０２全体が遮断される。あるいは、負荷デバイス１２４をオフにすると、電気デバイス１０２の一部が動作しなくなり、電気デバイス１０２の他の部分は通常通り動作し続ける。場合により、負荷デバイス１２４をオフにすると、電気デバイス１０２は、負荷デバイス１２４がオンに戻るまで動作を遅らせることができる。例えば、電気デバイス１０２は、サイクルの途中で停止し、その後、負荷デバイス１２４への電力供給が回復すると、サイクルを再開することができる。

【0031】

例示的な実施形態では、デバイスコネクタ３３２は、全米家電協会（ＣＥＡ）２０４５の需要管理システムデバイスコネクタであり、これは標準のモジュラーソケットインタフェースコネクタである。通信モジュール３３０は、需要状態、負荷制限状態、またはその他の需要管理システム信号を検出するための回路を有するＣＥＡ２０４５通信モジュールであってよい。ＣＥＡ規格以外の他の規格に従って部品を製造してもよい。場合により、ＣＥＡ２０４５デバイスコネクタのピンを、電気デバイス１０２の電源電力線および接地線に接続してもよい。予備のピン３がリレーに接続され、リレーのプルオープン電圧を需要状態または負荷制限状態に応じて生成し、リレー３２０を開き、負荷デバイス１２４への電力供給を停止させる。
他のピンを使用して、電力および／またはデータ信号を通信モジュール３３０に対して、および／または通信モジュール３３０から送り、リレー３２０を制御することができる。リレー３２０は、所定の時間続く可能性のある需要状態の間、または需要状態が終了するまで、開いて保持され、その後、電圧が除去されて、リレー３２０が閉じ、通常動作を再開する。場合により、プルオープン電圧を生成するために使用される回路は、通信モジュール３３０の一部であってよい。場合により、プルオープン電圧を生成するために使用される回路は、プリント回路板３１０および／またはコントローラ３２８の一部であってよい。

【0032】

図４は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュール４０５の例示的な実施形態の概略図である。デバイス制御モジュール４０５は、デバイス制御モジュール１０５の例示的な実装形態である。デバイス制御モジュール１０５を、電気デバイス１０２内でデバイス制御モジュール１０５、３０５の代わりに使用することができる。

【0033】

デバイス制御モジュール４０５は、プリント回路板４１０を備える。リレー４２０とリレードライバ４２６とがプリント回路板４１０に取り付けられる。通信モジュール４３０が、プリント回路板４１０に取り付けられたデバイスコネクタ４３２により、プリント回路板４１０および／またはデバイス制御モジュール４０５の他の部品に通信可能に結合される。コントローラ４２８が通信モジュール４３０内に取り付けられる。

【0034】

リレー４２０は負荷デバイス１２４に動作可能に結合される。リレードライバ４２６はリレー４２０に動作可能に結合される。コントローラ４２８は、デバイスコネクタ４３２およびプリント回路板４１０を通してリレードライバ４２６に動作可能に結合される。通信モジュール４３０は、需要管理システムに通信可能に結合される。例えば、通信モジュール４３０は、需要管理システムと無線で通信することができ、電気デバイス１０２の電力接続または電力回路１２２などを通して有線接続により需要管理システムと通信することができ、またはその他の手段により通信することができる。場合により、電力回路１２２を、コントローラ４２８、リレードライバ４２６、および／またはリレー４２０に接続してもよい。

【0035】

図５は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュール５０５の例示的な実施形態の概略図である。デバイス制御モジュール５０５は、デバイス制御モジュール１０５の例示的な実装形態である。デバイス制御モジュール１０５を、電気デバイス１０２内でデバイス制御モジュール１０５、３０５、４０５の代わりに使用することができる。

【0036】

デバイス制御モジュール５０５はプリント回路板５１０を備える。リレー５２０、リレードライバ５２６、コントローラ５２８、および通信モジュール５３０がプリント回路板５１０に取り付けられる。リレー５２０は負荷デバイス１２４に動作可能に結合される。リレードライバ５２６はリレー５２０に動作可能に結合される。コントローラ５２８はリレードライバ５２６に動作可能に結合される。通信モジュール５３０は、コントローラ５２８および需要管理システムに通信可能に結合される。例えば、通信モジュール５３０は、需要管理システムと無線で通信することができ、電気デバイス１０２の電力接続または電力回路１２２などを通して有線接続により需要管理システムと通信することができ、またはその他の手段により通信することができる。場合により、電力回路１２２を、コントローラ５２８、リレードライバ５２６および／またはリレー５２０に接続してもよい。

【0037】

図６は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュール６０５の例示的な実施形態の概略図である。デバイス制御モジュール６０５は、デバイス制御モジュール１０５の例示的な実装形態である。デバイス制御モジュール１０５を、電気デバイス１０２内でデバイス制御モジュール１０５、３０５、４０５、５０５の代わりに使用することができる。

【0038】

デバイス制御モジュール６０５はプリント回路板６１０を備える。リレー６２０がプリント回路板６１０から離れて設けられ、少なくとも１本のラインまたはケーブルにより、プリント回路板６１０およびその部品に接続される。リレードライバ６２６およびコントローラ６２８がプリント回路板６１０に取り付けられる。通信モジュール６３０が、プリント回路板６１０に取り付けられたデバイスコネクタ６３２により、プリント回路板６１０および／またはデバイス制御モジュール６０５の他の部品に通信可能に結合される。

【0039】

リレー６２０は負荷デバイス１２４に動作可能に結合される。リレードライバ６２６はリレー６２０に動作可能に結合される。コントローラ６２８はリレードライバ６２６に動作可能に結合される。通信モジュール６３０は、コントローラ６２８および需要管理システムに通信可能に結合される。場合により、電力回路１２２をコントローラ６２８、リレードライバ６２６および／またはリレー６２０に接続することができる。

【0040】

図７は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュール７０５の例示的な実施形態の概略図である。デバイス制御モジュール７０５は、デバイス制御モジュール１０５の例示的な実装形態である。デバイス制御モジュール１０５を、電気デバイス１０２内でデバイス制御モジュール１０５、３０５、４０５、５０５、６０５の代わりに使用することができる。

【0041】

デバイス制御モジュール７０５はプリント回路板７１０を備える。リレー７２０、リレードライバ７２６、およびコントローラ７２８がプリント回路板７１０に取り付けられる。デバイス制御モジュール７０５は、他の実施形態のように別個の通信モジュールを含まない。むしろ、コントローラ７２８は、電力回路１２２に沿って送信された需要状態信号をモニタする。需要状態信号としては、電力回路１２２に接続され、需要条件、負荷制限条件などを示すことのできる、電圧・周波数の変化、電圧の変化、周波数の変化などの電力供給の変化のようなものが挙げられる。コントローラ７２８は、需要状態信号に基づいてリレードライバ７２６を動作させる。

【0042】

リレー７２０は負荷デバイス１２４に動作可能に結合される。リレードライバ７２６はリレー７２０に動作可能に結合される。コントローラ７２８はリレードライバ７２６に動作可能に結合される。場合により、電力回路１２２をコントローラ７２８、リレードライバ７２６および／またはリレー７２０に接続してもよい。

【0043】

図８は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュール８０５の例示的な実施形態の概略図である。デバイス制御モジュール８０５は、デバイス制御モジュール１０５の例示的な実装形態である。デバイス制御モジュール１０５を、電気デバイス１０２内でデバイス制御モジュール１０５、３０５、４０５、５０５、６０５の代わりに使用することができる。

【0044】

デバイス制御モジュール８０５はプリント回路板８１０を備える。第１のリレー８２０、第２のリレー８２２、第１のリレードライバ８２４、第２のリレードライバ８２６、およびコントローラ８２８がプリント回路板８１０に取り付けられる。通信モジュール８３０が、プリント回路板８１０に取り付けられたデバイスコネクタ８３２により、プリント回路板８１０および／またはデバイス制御モジュール８０５の他の部品に通信可能に結合される。

【0045】

第１のリレー８２０および第２のリレー８２２は、電気デバイス１０２の異なる負荷デバイス１２４に動作可能に結合される。リレードライバ８２４、８２６はリレー８２０、８２２のそれぞれに動作可能に結合される。コントローラ８２８はリレードライバ８２４、８２６に動作可能に結合される。通信モジュール８３０は、コントローラ８２８および需要管理システムに通信可能に結合される。場合により、電力回路１２２を、コントローラ８２８、リレードライバ８２４、８２６および／またはリレー８２０、８２２に接続することができる。場合により、リレー８２０、８２２を異なる電力回路に接続することができる。デバイス制御モジュール８０５により、別個の負荷デバイス１２４を独立して制御してもよい。例えば、いずれかの負荷デバイスまたは両方の負荷デバイスを、需要管理システムの需要に応じてオンまたはオフにすることができる。

【0046】

図９は、例示的な実施形態による、デバイス制御モジュール９０５の例示的な実施形態の概略図である。デバイス制御モジュール９０５は、図９で温水ヒータ９１０である電気デバイスにおいて使用されるが、他のタイプの電気デバイスを代替実施形態で使用してもよい。温水ヒータ９１０は、温水ヒータ９１０の上部加熱要素である第１の負荷デバイス９１２と、温水ヒータ９１０の下部加熱要素である第２の負荷デバイス９１４とを備える。温水ヒータ９１０は、上部加熱要素または第１の負荷デバイス９１２の動作を制御するための上部温度制御サーモスタット９１６と、下部加熱要素または第２の負荷デバイス９１４の動作を制御するための下部温度制御サーモスタット９１８とを備える。温水ヒータ９１０は、サーモスタット９１６、９１８により負荷デバイス９１２、９１４に電力を供給するための高リミットスイッチ９２０を備える。接続箱９２２がスイッチ９２０に電力を供給する。

【0047】

デバイス制御モジュール９０５は、スイッチ９２０と上部サーモスタット９１６との間に接続される。場合により、デバイス制御モジュール９０５をサーモスタット９１６と上部負荷デバイス９１２との間に位置決めしてもよい。場合により、デバイス制御モジュール９０５を、スイッチ９２０と上部サーモスタット９１６との間に位置決めする代わりに、またはこれに加えて、スイッチ９２０と下部サーモスタット９１８との間に接続してもよい。場合により、複数のデバイス制御モジュールを使用し、上部負荷デバイス９１２用に１つ、下部負荷デバイス９１４用に１つ使用してもよい。

【0048】

デバイス制御モジュール９０５を使用して、第１の負荷デバイス９１２に電力を供給する電力回路を開く。デバイス制御モジュール９０５を起動したときに、第１の負荷デバイス９１２をオフにする。例示的な実施形態では、デバイス制御モジュール９０５が常時閉のリレーを備え、リレーを開いて第１の負荷デバイス９１２への電力供給を停止する。リレードライバおよびコントローラにより、リレーを制御することができる。リレーを、需要管理システムから受信した需要状態信号に基づいて制御することができる。通信モジュールは、リレーの動作を制御するための需要管理システムから信号を受信することができる。これにより、温水ヒータ９１０は、電力回路にタップ付けし、リレーを制御して、需要管理システム通信信号に応じて電力回路を開閉することによって、需要に応答する。場合により、デバイス制御モジュール９０５は、１つまたは複数の部品が取り付けられた回路板を備えることができる。
あるいは、回路板を必要とせず、面板アセンブリまたは電子デバイス９１０の他の部分内に部品を取り付けてもよい。場合により、電力回路の１本の足をリレーに接続することができ、リレーを開いて電力回路の電力供給を遮断し、第１の負荷デバイス９１２への電力供給を停止することができる。デバイス制御モジュール９０５は、電力回路からの電力取出装置を備えて、コントローラ、通信モジュール、リレードライバなどのデバイス制御モジュールの他の部品を動作させることができる。

【0049】

デバイス制御モジュール９０５は、温水ヒータ９１０が需要に応答するように、もしくは需要管理システムと連動するように製造または設計されていない場合でも、電力回路にタップ付けされて電力供給を制御する後付けデバイスであってよい。

【0050】

図１０は、温水ヒータ９１０に結合されるデバイス制御モジュール９０５を示す。デバイス制御モジュール９０５は面板アセンブリ９３０に組み込まれる。面板アセンブリ９３０は、温水ヒータ９１０の外側に取り付けられて、温水ヒータ９１０の外側からデバイス制御モジュール９０５にアクセスできるようになっている。面板アセンブリ９３０を、、温水ヒータ９１０のアクセス領域、すなわち、電源の配線がスイッチ９２０（図９に示す）などにおいて温水ヒータ９１０の他の部品に接続される領域に取り付けてもよい。リレーを、スイッチ９２０とサーモスタット９１６との間（図９に示す）など、電源の配線の１相と一致して接続してもよい。

【0051】

面板アセンブリ９３０は、デバイス制御モジュール９０５の部品が取り付けられたプリント回路板を保持することができる。通信モジュール９３２は、面板アセンブリ９３０に差し込まれる。通信モジュール９３２を、面板アセンブリ９３０に取り外し可能に結合することができる。通信モジュール９３２を取り外して、異なるプロトコルまたは規格に従って動作する通信モジュールなどの異なる通信モジュールに取り替えてもよい。したがって、通信モジュール９３２を取り換えることにより、システムを経時的に容易にアップグレードすることができる。

【0052】

上記説明は例示的なものであり、限定的なものではないことを理解されたい。例えば、上記実施形態（および／またはその態様）を互いに組み合わせて使用してもよい。加えて、本発明の範囲から逸脱することなく、多くの修正を行って、特定の状況または材料を本発明の教示に適応させることができる。本明細書に記載の様々な部品の寸法、材料の種類、方位、ならびに様々な部品の数および位置は、ある実施形態のパラメータを定義するものであり、決して限定するものではなく、例示的な実施形態に過ぎない。特許請求の範囲の精神および範囲内の多くの他の実施形態および修正が、上記説明の検討時に当業者に明らかになろう。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】