JP2010262604A - 電力供給装置、電力受電装置、電力供給システム及び電力供給方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直流の電力を供給する電源バスシステムにおいて、初期動作のための電力を供給するための補助電源を廃することでシステムの簡略化、メンテナンスの容易化、コスト低減等が可能な電力供給装置を提供すること。
【解決手段】情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される正の電圧の第２直流電力を前記バスラインへ常時出力する直流電源を含み、前記第２直流電力の電圧値は、前記第１直流電力の最低電圧未満である、電力供給装置が提供される。かかる電力供給装置によって直流電源を供給することで、初期動作のための電力を供給するための補助電源が不用となりシステムの簡略化、メンテナンスの容易化、コスト低減等が可能となる。
【選択図】図１

Description

本発明は、電力供給装置、電力受電装置、電力供給システム及び電力供給方法に関する。

パーソナルコンピュータやゲーム機のような電子機器の多くは、機器の動作やバッテリの充電のために、商用電源より交流（ＡＣ）の電力を入力して機器に合わせた電力を出力するＡＣアダプタが用いられている。通常、電子機器では直流（ＤＣ）によって動作するが、電圧や電流はそれぞれの機器で異なる。従って、機器に合わせた電力を出力するＡＣアダプタの規格も、機器毎に異なることになり、同じような形状を有するＡＣアダプタであっても互換性を有しないことになる、機器の増加に伴ってＡＣアダプタの数も増加してしまう問題があった。

このような問題に対して、バッテリやＡＣアダプタ等の機器に電力を供給する電源供給ブロックと、当該電源供給ブロックから電力が供給される電源消費ブロックとを、直流の１つの共通バスラインに接続した電源バスシステムが提案されている（例えば特許文献１、特許文献２）。かかる電源バスシステムにおいては直流の電流がバスラインを流れている。また、かかる電源バスシステムにおいては、各ブロックは自らがオブジェクトとして記述されており、各ブロックのオブジェクトがバスラインを介して相互に情報（状態データ）の送受信を行っている。また各ブロックのオブジェクトは、他のブロックのオブジェクトからの要求に基づいて情報（状態データ）を生成し、回答データとして送信している。そして、回答データを受信したブロックのオブジェクトは、受信した回答データの内容に基づいて電力の供給や消費を制御することができる。

特開２００１−３０６１９１号公報 特開２００８−１２３０５１号公報

このような直流の電力を供給する電源バスシステムにおいては、電力を供給するサーバと、電力を受電するクライアントのいずれにおいても、情報の通信のための通信用モデムや、機器の制御のための制御用マイクロプロセッサが動作している。しかし、かかる電源バスシステムにおいては、例え電力をサーバから定期的に受電する場合であっても、電力の供給が間歇的にならざるを得ない。従って、これらモデムやプロセッサを動作させるための常用電源を何らかの手段によって確保する必要があるという問題があった。電源バスシステムに接続して用いられる装置には、バスラインに接続され、サーバから電力が供給されるまでは動作用の電池等の補助電源を備えていなければ電力源が存在しないという問題があった。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、直流の電力を供給する電源バスシステムにおいて、初期動作のための電力を供給するための補助電源を廃することでシステムの簡略化、メンテナンスの容易化、コスト低減等が可能な、新規かつ改良された電力供給装置、電力受電装置、電力供給システム及び電力供給方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される正の電圧の第２直流電力を前記バスラインへ常時出力する直流電源を含み、前記第２直流電力の電圧値は、前記第１直流電力の最低電圧未満である、電力供給装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳され、該直流電力の最低電圧未満の正の電圧の第２直流電力を前記バスラインから受電する受電手段を備える、電力受電装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続される電力供給装置及び電力受電装置を含み、前記電力供給装置は、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される正の電圧の第２直流電力を前記バスラインへ常時出力する直流電源を含み、前記第２直流電力の電圧値は、前記第１直流電力の最低電圧未満であり、前記電力受電装置は、前記所定の第１期間で出力される前記第１直流電力と前記バスライン上で重畳され、該直流電力の最低電圧未満の正の電圧の前記第２直流電力を前記バスラインから受電する受電手段を備える、電力供給システムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される正の電圧の第２直流電力を前記バスラインへ常時出力する電力出力ステップを含み、前記第２直流電力の電圧値は、前記第１直流電力の最低電圧未満である、電力供給方法が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される負の電圧の第２直流電力を前記第１期間と異なる第２期間で前記バスラインへ出力する直流電源を含む、電力供給装置が提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳され、前記第１期間と異なる第２期間で出力される負の電圧の第２直流電力を前記バスラインから受電する受電手段を備える、電力受電装置が提供される。

前記第２直流電力の負の電圧の発生によって前記第２期間を検出するタイミング検出部をさらに備え、前記タイミング検出部で検出された前記第２期間を、前記バスラインに接続される他の装置との同期処理に利用してもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続される電力供給装置及び電力受電装置を含み、前記電力供給装置は、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される負の電圧の第２直流電力を前記第１期間と異なる第２期間で前記バスラインへ出力する直流電源を含み、前記電力受電装置は、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳され、前記第１期間と異なる第２期間で出力される負の電圧の第２直流電力を前記バスラインから受電する受電手段を備える、電力供給システムが提供される。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される負の電圧の第２直流電力を前記第１期間と異なる第２期間で前記バスラインへ出力する電力出力ステップを含む、電力供給方法が提供される。

以上説明したように本発明によれば、直流の電力を供給する電源バスシステムにおいて、初期動作のための電力を供給するための補助電源が不用となり、補助電源が不用となることで、システムの簡略化、メンテナンスの容易化、受電装置のコスト低減等が可能な、新規かつ改良された電力供給装置、電力受電装置、電力供給システム及び電力供給方法を提供することができる。

本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１の構成について示す説明図である。 本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１において電力サーバから供給される電圧出力の一例を示す説明図である。 バスライン１０に電圧Ｖｓを重畳するための構成の一例を示す説明図である。 電源サーバ１００からの電圧と直流電源３００からの電圧とをバスライン１０に重畳させた場合の一例を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかるクライアント２００の構成について示す説明図である。 本発明の第２の実施形態にかかるクライアント２０１の構成について示す説明図である。 本発明の第３の実施形態にかかるクライアント２０２の構成について示す説明図である。 バスライン１０に現れる電圧の変化を示す説明図である。 本発明の第４の実施形態にかかるクライアント２０３の構成について示す説明図である。 本発明の上記実施形態にかかる電力供給システム１による電力供給処理について説明する説明図である。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

また、以下の順序に従って本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
＜１．第１の実施形態＞
＜１−１．電力供給システムの構成＞
＜１−２．電圧出力の一例＞
＜１−３．バスラインに電圧を重畳するための構成＞
＜１−４．クライアントの構成＞
＜２．第２の実施形態＞
＜３．第３の実施形態＞
＜４．第４の実施形態＞
＜５．電力供給システムによる電力供給処理＞
＜６．まとめ＞

＜１．第１の実施形態＞
＜１−１．電力供給システムの構成＞
まず、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システムの構成について説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１の構成について示す説明図である。以下、図１を用いて本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１の構成について説明する。

図１に示したように、本発明の一実施形態にかかる電力供給システム１は、電源サーバ１００と、クライアント２００と、を含んで構成される。電源サーバ１００とクライアント２００とは、バスライン１０を介して接続されている。

電源サーバ１００は、クライアント２００に対して直流電力を供給するものである。また、電源サーバ１００は、クライアント２００との間で情報信号を送受信する。本実施形態においては、電源サーバ１００とクライアント２００との間の直流電力の供給および情報信号の送受信は、バスライン１０で共用されている。

電源サーバ１００は、情報信号の送受信のための通信用モデム、電力の供給を制御するためのマイクロプロセッサ、直流電力の出力を制御するスイッチ等を含んで構成されている。

クライアント２００は、電源サーバ１００から直流電力の供給を受けるものである。また、クライアント２００は、電源サーバ１００との間で情報信号を送受信する。図１では、２つのクライアント２００を図示しており、説明の便宜上、クライアント２００をそれぞれＣＬ１、ＣＬ２と示している。

クライアント２００は、情報信号の送受信のための通信用モデム、電力の供給を制御するためのマイクロプロセッサ、直流電力の出力を制御するスイッチ等を含んで構成されている。

なお、図１に示した電力供給システム１では、１つの電源サーバ１００と、２つのクライアント２００とを図示しているが、本発明においては、電源サーバの数とおよびクライアントの数はかかる例に限定されないことは言うまでも無い。

以上、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１の構成について説明した。次に、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１において電力サーバから供給される電圧出力の一例について説明する。

＜１−２．電圧出力の一例＞
図２は、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１において電力サーバから供給される電圧出力の一例を示す説明図である。以下、図２を用いて本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１において電力サーバからの電圧出力の一例について説明する。

図２に示した例では、電源サーバ１００から２つのクライアント２００に対する直流電力の供給の様子を示している。電源サーバ１００からの電力は、図２の期間ＡＢ、ＣＤ、ＥＦ、ＧＨのように、適当な単位時間で分割されたタイムスロット（電力スロット）においてクライアントに供給される。図２のＣＬ１で示した部分、すなわち期間ＡＢ及び期間ＥＦにおいては、クライアントＣＬ１用にアドレスされた電力が送られる。また、図２のＣＬ２で示した部分、すなわち期間ＣＤ及び期間ＧＨにおいては、クライアントＣＬ１用にアドレスされた電力が送られる。そして、電力スロットと電力スロットとの間の期間においては、電源サーバ１００とクライアント２００との間のスイッチ制御のタイミングのずれを吸収するガード期間が置かれている。電力スロットの期間は例えば１．５秒であり、ガード期間は例えば３００ミリ秒である。

なお、電源サーバ１００とクライアント２００との間を同期させる手法や、電源サーバ１００からクライアント２００への電力供給手法は特許文献２に開示されており、ここでは詳細な説明は省略する。

このように、電源サーバ１００からの電力供給は間歇的なものとなるので、バスライン１０にクライアント２００を接続しても、接続後すぐに電源サーバ１００からの電力が供給されるとは限らない。クライアント２００が電源サーバ１００から電力の供給を受けるには、電源サーバ１００に対しクライアント２００の存在を通知させなければならない（特許文献２参照）。電源サーバ１００に対しクライアント２００の存在を通知するためには、クライアント２００の内部に含まれる通信用モデムやマイクロプロセッサを動作させる必要がある。そして、通信用モデムやマイクロプロセッサの動作のためには電源サーバ１００から供給される電力とは別途、動作用の電力を確保する必要がある。

そこで本実施形態においては、クライアント２００の動作に用いるために、電源サーバ１００から出力する直流電圧よりも低い電圧Ｖｓをバスライン１０に出力し、電源サーバ１００から出力する直流電圧と重畳させる。電源サーバ１００から出力する直流電圧よりも低い電圧Ｖｓを、電源サーバ１００から出力する直流電圧と重畳させることで、クライアント２００の内部に含まれる通信用モデムやマイクロプロセッサを動作させるための補助電力を廃する、または小容量の補助電力を用いることが可能となる。

以上、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１において電力サーバからの電圧出力の一例について説明した。次に、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１における、バスライン１０に電圧Ｖｓを重畳するための構成について説明する。

＜１−３．バスラインに電圧を重畳するための構成＞
図３は、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１において、バスライン１０に電圧Ｖｓを重畳するための構成の一例を示す説明図である。以下、図３を用いて、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１において、バスライン１０に電圧Ｖｓを重畳するための構成について説明する。

図３に示した構成では、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１は、バスライン１０に電圧Ｖｓを重畳するために、電源サーバ１００の他に電圧Ｖｓを出力する直流電源３００を含んでいる。直流電源３００は、ダイオードＤ２を経由して、電圧Ｖｓの電力をバスライン１０へ出力する。

一方、電源サーバ１００からは、スイッチＳ１のスイッチングにより、クライアント２００への直流電力の供給が制御される。スイッチＳ１がオンとなっている間は、電源サーバ１００から直流電力がバスライン１０へ出力され、スイッチＳ１がオフとなっている間は、電源サーバ１００からの直流電力の供給が停止される。このスイッチＳ１のスイッチングの制御は、電源サーバ１００に含まれる制御用マイクロプロセッサ（図示せず）によって行われるようにしてもよい。

また、電源サーバ１００とクライアント２００との通信は、バスライン１０へ供給される電力に重畳される高周波信号によって実行される。高周波信号による通信はキャパシタＣを経由する経路で行われる。従って、スイッチＳ１のオン・オフに関係なく、高周波信号はキャパシタＣを経由してバスライン１０へ送られ、電源サーバ１００とクライアント２００との間の高周波信号による通信が実行される。

直流電源３００からの出力電圧Ｖｓは、電源サーバ１００が供給する電力の最低電圧よりも低い値に設定される。直流電源３００からの出力電圧Ｖｓは、電源サーバ１００が供給する電力の最低電圧よりも低い値に設定する理由は、電源サーバ１００が供給する最低電圧がＶｓ以下になると、電力が電源サーバ１００ではなく直流電源３００から供給されることになってしまうので、これを防ぐためである。電源サーバ１００が供給する電力の最低電圧よりも低い値にＶｓが設定されることで、電源サーバ１００からの電力が出力される期間、すなわち図２に示した電力スロットの期間においては、ＶｓはダイオードＤ２が逆バイアスされることでマスクされる。従って、電源サーバ１００からの電力が出力される期間においては全ての電力は電源サーバ１００から取得されることになる。そして、スイッチＳ１がオープンの場合にのみ、直流電源３００からの出力電圧Ｖｓのみがバスライン１０で観測される。直流電源３００からの出力電圧Ｖｓのみがバスライン１０で観測されるのは、図２に示した例においては、期間ＢＣ、ＤＥ、ＦＧの各期間である、

なお、直流電源３００は、出力する電流に制限をかけても良い。図１に示したような電力供給システム１においては、電力を受電するクライアント２００が短絡事故等を起こした場合に、直流電源３００から過大な電流が供給される恐れがあるので、直流電源３００からの過大な電流の供給を防止するためである。一方、電源サーバ１００からの供給電力に関しては、クライアント２００と電源サーバ１００との間で予め合意に達した最大供給電流により制限される。

図４は、電源サーバ１００からの電圧と直流電源３００からの電圧とをバスライン１０に重畳させた場合の一例を示す説明図である。図４に示した例では、図２に示した例と同様に、期間ＡＢ、ＣＤ、ＥＦ、ＧＨが、電源サーバ１００から電力を供給することができる期間であり、期間ＢＣ、ＤＥ、ＦＧが電源サーバ１００とクライアント２００との間のスイッチ制御のタイミングのずれを吸収するガード期間である。

図４に示した例では、期間ＡＢにおいては電源サーバ１００からの電力供給は行われていない。従って、期間ＡＢにおいては直流電源３００からの電圧Ｖｓがそのままバスライン１０に観測される。続く期間ＢＣでは元々電源サーバ１００からの電力供給は行われないので、この期間ＢＣにおいても直流電源３００からの電圧Ｖｓがそのままバスライン１０に観測される。

図４に示した例では、続く期間ＣＤにおいて、電源サーバ１００からの電力供給が行われる。この期間では、直流電源３００からの電圧Ｖｓはマスクされて、バスライン１０には観測されず、電源サーバ１００からの出力電圧のみがバスライン１０に観測される。従って、期間ＣＤにおけるインピーダンスは、電力の供給源である電源サーバ１００のインピーダンスとなる。続く期間ＤＥでは元々電源サーバ１００からの電力供給は行われないので、この期間ＤＥにおいては、直流電源３００からの電圧Ｖｓがそのままバスライン１０に観測される。

期間ＣＤと同様に、続く期間ＥＦにおいて、電源サーバ１００からの電力供給が行われる。この期間では、直流電源３００からの電圧Ｖｓはマスクされて、バスライン１０には観測されず、電源サーバ１００からの出力電圧のみがバスライン１０に観測される。続く期間ＦＧでは元々電源サーバ１００からの電力供給は行われないので、この期間ＦＧにおいては、直流電源３００からの電圧Ｖｓがそのままバスライン１０に観測される。そして、続く期間ＧＨにおいては期間ＡＢと同様に電源サーバ１００からの電力供給は行われていない。従って、期間ＡＢにおいては直流電源３００からの電圧Ｖｓがそのままバスライン１０に観測される。

このように、電源サーバ１００からの出力電圧に直流電源３００からの電圧Ｖｓを、バスライン１０に重畳させることで、バスライン１０には常に電圧Ｖｓ以上の電圧が観測される。そして、バスライン１０に接続して使用されるクライアント２００は、バスライン１０への接続直後から最低でも電圧Ｖｓの電力の供給を受けることができる。

以上、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１における、バスライン１０に電圧Ｖｓを重畳するための構成について説明した。次に、本発明の第１の実施形態に係る電力供給システム１における、電力の供給を受けるクライアント２００の構成について説明する。

＜１−４．クライアントの構成＞
図５は、本発明の第１の実施形態にかかるクライアント２００の構成について示す説明図である。以下、図５を用いて本発明の第１の実施形態にかかるクライアント２００の構成について説明する。

図５に示したように、本発明の第１の実施形態にかかるクライアント２００は、スイッチ２１０と、降昇圧コンバータ２２０と、マイクロプロセッサ２３０と、キャパシタＣ１と、を含んで構成される。なお、図５に示した構成は、直流電源３００からの電圧Ｖｓを有する電力を受け取るための構成である。クライアント２００は、図５に示した構成の他に、電源サーバ１００から供給される電力を受け取るための構成を含む。クライアント２００が電源サーバ１００から供給される電力を受け取るための構成に関しては、例えば特許文献２に開示されているものを用いることができる。

スイッチ２１０は、電源サーバ１００からクライアント２００へ電力供給が行われていない場合に閉じられるものである。スイッチ２１０のスイッチングはマイクロプロセッサ２３０によって制御される。スイッチ２１０が閉じられていると、クライアント２００は直流電源３００からの電圧Ｖｓを有する電力を受け取ることができる。スイッチ２１０が閉じられている状態では、直流電源３００からの電圧Ｖｓを有する電力がキャパシタＣ１の蓄電に用いられる。

降昇圧コンバータ２２０は、入力電圧よりも高い、または低い電圧に変換して出力するものである。直流電源３００からの電圧Ｖｓを有する電力によってキャパシタＣ１に電荷が蓄積されると、いずれはキャパシタＣ１の電圧が上昇する。降昇圧コンバータ２２０は、このキャパシタＣ１の電圧の上昇に伴って動作を開始する。降昇圧コンバータ２２０は、入力電圧を、マイクロプロセッサ２３０を動作させるための電圧Ｖ＿ｌｏｃａｌ（例えば３．３Ｖ）に変換して出力する。

マイクロプロセッサ２３０は、クライアント２００の動作を制御するものであり、例えば、スイッチ２１０のスイッチングを制御したり、電源サーバ１００との間の同期タイミングを検出したりするものである。

マイクロプロセッサ２３０は、降昇圧コンバータ２２０が出力する電圧Ｖ＿ｌｏｃａｌによって動作する。すなわち、マイクロプロセッサ２３０は、キャパシタＣ１に蓄電されて電圧が上昇し、当該電圧の上昇に伴う降昇圧コンバータ２２０の動作の開始に伴って、動作を開始する。

マイクロプロセッサ２３０が動作を開始すると、電源サーバ１００との間の同期タイミングを検出することが出来るようになる。電源サーバ１００との間の同期タイミングは、図４における期間ＢＣ、ＤＥ、ＦＧに相当する。マイクロプロセッサ２３０は、図４における期間ＢＣ、ＤＥ、ＦＧの各期間でスイッチ２１０を閉じ、それ以外の期間でスイッチ２１０を開放するように制御する。このようにスイッチ２１０のスイッチングをマイクロプロセッサ２３０で制御することで、電源サーバ１００との間の同期タイミングにおいては直流電源３００からの電圧Ｖｓを有する電力の供給を受けることができる。また、その他の期間では直流電源３００からの電圧Ｖｓを有する電力の供給を受けないように制御することができる。

以上、本発明の第１の実施形態にかかるクライアント２００の構成について説明した。以上説明したように本発明の第１の実施形態によれば、クライアント２００の初期動作の電源として、正の電圧Ｖｓからなる電力をバスライン１０に重畳させることができる。当該正の電圧は、電源サーバから電力が供給されない期間において、バスライン１０に観測される。従って、クライアント２００は、バスライン１０を流れる正の電圧Ｖｓからなる電力を受電することで、初期動作の電源に利用することができる。

＜２．第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態にかかるクライアント２０１の構成について説明する。図６は、本発明の第２の実施形態にかかるクライアント２０１の構成について示す説明図である。

図６に示したように、本発明の第２の実施形態にかかるクライアント２０１は、降昇圧コンバータ２２０と、マイクロプロセッサ２３０と、キャパシタＣ１と、を含んで構成される。図６に示したクライアント２０１が、図５に示したクライアント２００と異なるのは、図５のスイッチ２１０が図６には存在していない点である。従って、図６に示したクライアント２０１は、入力電圧の一部（または全部）をキャパシタＣ１に蓄えることができる。キャパシタＣ１を蓄電させた後の動作については、図５に示したクライアント２００と同一であるが、図６に示したクライアント２０１はスイッチ２１０が存在しないので、マイクロプロセッサ２３０はスイッチング制御を行わない。

このようにクライアント２０１を構成することで、クライアント２０１は、図４における期間ＢＣ、ＤＥ、ＦＧ各期間で供給される、直流電源３００からの電圧Ｖｓを有する電力だけでなく、期間ＣＤ、ＥＦその他の期間で電源サーバ１００から供給されるクライアント用の電力の一部を使用することが出来る。

以上、本発明の第２の実施形態にかかるクライアント２０１の構成について説明した。以上説明したように本発明の第２の実施形態によれば、クライアント２０１の初期動作の電源として、正の電圧Ｖｓからなる電力をバスライン１０に重畳させることができる。当該正の電圧は、電源サーバから電力が供給されない期間において、バスライン１０に観測される。従って、クライアント２０１は、バスライン１０を流れる正の電圧Ｖｓからなる電力を受電することで、初期動作の電源に利用することができる。またクライアント２０１は、直流電源３００からの電圧Ｖｓを有する電力だけでなく、電源サーバ１００から供給されるクライアント用の電力の一部を、初期動作の電源として使用することが出来る。

＜３．第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態にかかるクライアント２０２の構成について説明する。図８は、本発明の第３の実施形態にかかるクライアント２０２の構成について示す説明図である。

図８に示したように、本発明の第３の実施形態にかかるクライアント２０２は、コンバータ２１２と、マイクロプロセッサ２３０と、ダイオードＤ１と、キャパシタＣ１と、を含んで構成される。そしてコンバータ２１２は、スイッチ２１１と、レギュレータ２１３と、キャパシタＣ２と、インダクタＬ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、を含んで構成される。

上述した本発明の第１の実施形態及び第２の実施形態では、直流電源３００からは正の電圧Ｖｓを有する電力が供給されていた。本発明の第３の実施形態では、直流電源３００からは負の電圧−Ｖｓを有する電力が供給される。図７は、本発明の第３の実施形態において、電源サーバ１００からの電圧と直流電源３００からの電圧とをバスライン１０に重畳させた場合の一例を示す説明図である。

図７に示したように、本発明の第３の実施形態では、期間ＡＢにおいては電源サーバ１００及び直流電源３００からの電力供給は行われていない。従って、期間ＡＢにおいてはグランドの電圧がバスライン１０に観測される。続く期間ＢＣでは、直流電源３００からの電力供給が行われ、また電源サーバ１００からの電力供給は元々行われないので、この期間ＢＣにおいては直流電源３００からの負の電圧−Ｖｓがバスライン１０に観測される。

図７に示した例では、続く期間ＣＤにおいて、電源サーバ１００からの電力供給が行われる。この期間では、直流電源３００からは電力が供給されないので、電源サーバ１００からの出力電圧のみがバスライン１０に観測される。続く期間ＤＥでは、期間ＢＣと同様に、直流電源３００からの電力供給が行われ、また電源サーバ１００からの電力供給は元々行われないので、この期間ＢＣにおいては直流電源３００からの負の電圧−Ｖｓがバスライン１０に観測される。

以後、期間ＥＦにおいては、電源サーバ１００からの出力電圧のみがバスライン１０に観測され、期間ＦＧにおいては、直流電源３００からの負の電圧−Ｖｓがバスライン１０に観測される。そして、期間ＧＨにおいては、電源サーバ１００からの出力電圧のみがバスライン１０に観測される。図８に示した本発明の第３の実施形態にかかるクライアント２０２は、この直流電源３００からの負の電圧−Ｖｓを、コンバータ２１２によって正の電圧Ｖ＿ｌｏｃａｌに変換してマイクロプロセッサ２３０の初期動作に用いる構成を示したものである。なお、図８に示したクライアント２０２では、負の電圧−Ｖｓを正の電圧Ｖ＿ｌｏｃａｌに変換するコンバータ２１２を示したが、本発明においては、負の電圧−Ｖｓを正の電圧Ｖ＿ｌｏｃａｌに変換するための手段はかかる例に限定されないことは言う間でもない。

直流電源３００からの負の電圧−Ｖｓを有する電力がバスライン１０に出力されると、当該電力をクライアント２０２で受電する。クライアント２０２では、受電した電力の一部（または全部）を用いて、ダイオードＤ１を経由してキャパシタＣ１を蓄電する。直流電源３００からの負の電圧−Ｖｓを有する電力を用いてキャパシタＣ１を蓄電すると、コンバータ２１２が負の電圧−Ｖｓから正の電圧Ｖ＿ｌｏｃａｌに変換する。そして、この変換後の正の電圧Ｖ＿ｌｏｃａｌが、マイクロプロセッサ２３０の初期動作に用いられる。従って、直流電源３００から出力される、負の電圧−Ｖｓを有する電力を用いて、クライアント２０２のマイクロプロセッサ２３０を動作させることができる。またクライアント２０２のマイクロプロセッサ２３０の初期動作に、電源サーバ１００からクライアント向けに出力された電力を用いる必要が無くなり、電源サーバ１００からの電力を効率的に消費することができる。

また、本実施形態では、図７に示したような電圧の変化がバスライン１０に現れる。従って、電源サーバ１００とクライアント２０２との同期期間部分、すなわち図７における期間ＢＣ、ＤＥ、ＦＧを、バスライン１０を流れる高周波信号をモニタすることなく、電圧の変化を検出することで取り出すことが可能となる。

以上、本発明の第３の実施形態にかかるクライアント２０２の構成について説明した。以上説明したように本発明の第３の実施形態によれば、クライアント２０２の初期動作の電源として、負の電圧からなる電力をバスライン１０に重畳させることができる。クライアント２０２は、バスラインを流れる負の電圧からなる電力を受電し、負の電圧から正の電圧へ変換することで、初期動作の電源に利用することができる。

＜４．第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態にかかるクライアント２０３の構成について説明する。図９は、本発明の第４の実施形態にかかるクライアント２０３の構成について示す説明図である。

上述したように電源サーバとクライアントとの同期期間において、直流電源３００から負の電圧−Ｖｓを出力すると、クライアントにおいてバスライン上を流れる高周波信号をモニタすることなく、電圧の変化を検出することで、当該同期期間を取り出すことが出来る。

特許文献２に記載されているように、当該同期期間においては、電力供給システム全体のタイミング情報がバスライン上を流れている。従って、直流電源３００から出力される負の電圧−Ｖｓを、電力供給システムに接続されている電源サーバやクライアントがタイミング情報として利用することが可能となる。

特許文献２に記載されているようなサーバ−クライアント型の電力供給システムでは、システム（バスライン）上に電源サーバが１台しかない初期状態においては、当該電源サーバは同期期間において送出する同期パケットに、適当なフラグとなる引数を付加して出力する。かかる状態においては、電源サーバは負電源を出力しない。この状態からシステム（バスライン）上にさらに電源サーバ、またはクライアントが接続されると、電力供給システム内で同期サーバの選出が行われ、いずれか１つの電源サーバが同期サーバとなる。負の電圧−Ｖｓは、この同期サーバが選出された状態が成立した時点から出力される。従って、負の電圧−Ｖｓは、選出された同期サーバから出力するようにしてもよい。

本実施形態のように、直流電源３００から出力される負の電圧−Ｖｓを、電力供給システムに接続されている電源サーバやクライアントがタイミング情報として利用する方式の利点は、同期タイミングが極めて正確に把握できることにある。従来においては、例えば特許文献２に記載されているように、電源サーバとクライアントとの間の同期を、同期パケットの検出によって行うソフトウェア的な同期によって行っていた。このソフトウェア的同期による手法では、同期パケットが出力されるまでの処理時間がソフトウェア内部の状況の影響を受けるので、非常に正確なタイミングを作り出すことは困難である。一方、同期サーバが作り出した同期パケットを受信する側も同様であり、バスラインを流れる同期パケットを検出したとしても、最終的に同期タイミングであると判断するまでにはソフトウェア処理のばらつきが生じるおそれがある。

当該手法に対し、負の電圧−Ｖｓを、電力供給システムに接続されている電源サーバやクライアントがタイミング情報として利用する方式では、タイミング検出精度が非常に高くなるという利点がある。従って、電力パケットを出力するタイミングに対する同期タイミング期間の最小化を実現しやすくなるという効果が生じる。なお現実的には、同期タイミング期間を減らすということは電力の減少に繋がるので、適当な期間を同期タイミングとして設定することが望ましい。

以上の点を踏まえて、本発明の第４の実施形態にかかるクライアント２０３の構成について説明する。図９に示したように、本発明の第４の実施形態にかかるクライアント２０３は、スイッチ２１１と、コンバータ２１２と、タイミング検出回路２２１と、マイクロプロセッサ２３０と、ダイオードＤ１と、キャパシタＣ１と、を含んで構成される。そしてコンバータ２１２は、レギュレータ２１３と、キャパシタＣ２と、インダクタＬ１と、抵抗Ｒ１、Ｒ２と、を含んで構成される。

図９に示した本発明の第４の実施形態にかかるクライアント２０３が、図７に示した本発明の第３の実施形態にかかるクライアント２０２と異なるのは、タイミング検出回路２２１が設けられている点である。タイミング検出回路２２１は、バスライン１０に直結されており、直流電源３００が出力し、バスライン１０で観測される負の電圧−Ｖｓの発生を検出する回路である。タイミング検出回路２２１で負の電圧−Ｖｓの発生を検出することで、電源サーバ１００とクライアント２０３との間の同期タイミングを検出することができる。

なお、クライアント２０３には、タイミング検出回路２２１が負の電圧−Ｖｓを検出すると、マイクロプロセッサ２３０が使用可能な電圧に変換してマイクロプロセッサ２３０に供給するレベル変換回路を備えていても良い。そして、マイクロプロセッサ２３０はこのレベル変換回路からの電圧の供給のタイミングで、例えば割り込み処理を起動し、電力供給システム１における同期処理を実行することができる。

以上、本発明の第４の実施形態にかかるクライアント２０３の構成について説明した。以上説明したように本発明の第４の実施形態によれば、クライアント２０３の初期動作の電源として、負の電圧からなる電力をバスライン１０に重畳させることができる。クライアント２０２は、バスラインを流れる負の電圧からなる電力を受電し、負の電圧から正の電圧へ変換することで、初期動作の電源に利用することができる。また、負の電圧の発生期間を検出することで、クライアント２０３は当該期間を電源サーバとの同期処理に利用することができる。

＜５．電力供給システムによる電力供給処理＞
なお、図１に示した電力供給システム１における電力の供給方法については、上記特許文献２（特開２００８−１２３０５１号公報）において説明されている。従って、ここでは詳細な説明は省略するが、本発明の上記各実施形態にかかる電力供給システム１による電力供給処理について簡単に説明する。

図１０は、本発明の上記各実施形態にかかる電力供給システム１による電力供給処理について説明する説明図である。以下、図１０を用いて、本発明の上記各実施形態にかかる電力供給システム１による電力供給処理について説明する。

図１０に示したように、電源サーバ１００は、バスライン１０に対して定期的に同期パケットＡ１、Ａ２、Ａ３、・・・を出力する。また、電源サーバ１００は、クライアント２００に電力を供給するために、クライアント２００との間で送受信される情報信号である情報パケットＢ１、Ｂ２、Ｂ３、・・・および電力エネルギーをパケット化した電力パケットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・を出力する。一方、クライアント２００は、電源サーバ１００から電力の供給を受けるために、電源サーバ１００との間で送受信される情報信号である情報パケットＤ１、Ｄ２、Ｄ３、・・・を出力する。

電源サーバ１００は、所定の間隔（例えば１秒間隔）のタイムスロットの開始時に、同期パケットＡ１、Ａ２、Ａ３、・・・を出力する。タイムスロットは、情報パケットが送信される情報スロットと、電力パケットが送信される電力スロットとからなる。情報スロットＩＳ１、ＩＳ２、ＩＳ３、・・・は、電源サーバ１００とクライアント２００との間で情報パケットのやり取りが行われる区間である。また電源スロットＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、・・・は、電源サーバ１００からクライアント２００へ供給される電力パケットＣ１、Ｃ２、Ｃ３、・・・が出力される区間である。情報パケットは、情報スロットＩＳ１、ＩＳ２、ＩＳ３、・・・の区間においてのみ出力可能なパケットである。従って、１つの情報スロットにおいて情報パケットの送受信が完了しない場合には複数の情報スロットに渡って情報パケットが送信される。一方、電力パケットは、電源スロットＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３、・・・の区間においてのみ出力可能なパケットである。

電源サーバ１００は、自身が供給可能な電力仕様を示すサーバ電源プロファイルを１または２以上有しており、クライアント２００は、自身の仕様に適合する電力を供給可能な電源サーバ１００から、電力の供給を受けるものとする。このとき、クライアント２００は、電源サーバ１００からサーバ電源プロファイルを取得して、自身に対する電源サーバ１００の仕様（サーバ電源プロファイル）を決定する。このためにまず、クライアント２００は、電源サーバ１００が出力する同期パケットＡ１を検出して、同期パケットＡ１に含まれる電源サーバ１００のアドレスを取得する。アドレスは、例えばＭＡＣアドレスとすることができる。次いで、クライアント２００は、電源サーバ１００に対して、電源サーバ１００が有するサーバ電源プロファイルの数の送信を要求する情報パケットＤ１を送信する。

情報パケットＤ１を受信した電源サーバ１００は、情報パケットＢ１において、電源サーバ１００が有するサーバ電源プロファイルの数であるサーバ電源プロファイル数を送信する。情報パケットＢ１を受信したクライアント２００は、電源サーバ１００のサーバ電源プロファイルの数だけサーバ電源プロファイルの内容を電源サーバ１００から取得する。例えば電源サーバ１００が２つのサーバ電源プロファイルを有する場合、クライアント２００は、まず、１つめのサーバ電源プロファイルを取得する。１つめのサーバ電源プロファイルを取得したクライアント２００は、電源の使用を要求する情報パケットＤ２として電源サーバ１００に送信する。

情報パケットＤ２を受信した電源サーバ１００は、電源サーバ１００の内部に設けられた記憶部（図示せず）に記憶された第１のサーバ電源プロファイルを、情報パケットＢ２としてクライアント２００に送信する。電源サーバ１００から情報パケットＢ２を受信したクライアント２００は、第２のサーバ電源プロファイルを取得するための情報パケットを送信する。しかし、この時点では情報スロットＩＳ１が終了し、電源パケットを送信するための電源スロットＰＳ１が開始している。従って、かかる情報パケットは次の情報スロットＩＳ２において送信される。また、電源スロットＰＳ１においては、クライアント２００が電源サーバ１００から供給を受ける電源仕様が確定していないため、電力の供給は行われない。

電源スロットＰＳ１が終了し、次のタイムスロットの開始を示す同期パケットＡ２が電源サーバ１００から出力される。その後、電源サーバ１００から情報パケットＢ２を受信したクライアント２００は、第２のサーバ電源プロファイルを取得するための情報を情報パケットＤ３として送信する。

情報パケットＤ３を受信した電源サーバ１００は、電源サーバ１００の内部に設けられた記憶部（図示せず）に記憶された第２のサーバ電源プロファイルを、情報パケットＢ３としてクライアント２００に送信する。情報パケットＢ３を受信して電源サーバ１００の有する２つのサーバ電源プロファイルを取得したクライアント２００は、自身に適合する電源仕様のサーバ電源プロファイルを選択する。そして、クライアント２００は、電源サーバ１００に対して選択したサーバ電源プロファイルを確定させるための情報パケットＤ４を送信する。

情報パケットＤ４を受信した電源サーバ１００は、クライアント２００に対して第１のサーバ電源プロファイルを確定したことを通知するため、情報パケットＢ４として電源仕様が確定した旨の応答を表す情報を、クライアント２００に送信する。その後、情報スロットＩＳ２が終了して電源スロットＰＳ２が開始すると、電源サーバ１００はクライアント２００に対して電源パケットＣ１を出力し、電源供給を行う。なお、電力パケットの送信のタイミングについては、送信開始時間設定リクエストを表す情報を用いることにより、電力供給開始時間をクライアント２００から電源サーバ１００に指定することができる。

以上、本発明の上記各実施形態にかかる電力供給システム１による電力供給処理について説明した。上述の本発明の第３の実施形態及び第４の実施形態では、直流電源３００は、負の電圧−Ｖｓからなる電力を、電源サーバから電力パケットが送出されない期間、すなわち情報スロットの期間において出力することができる。そして、本発明の第４の実施形態にかかるクライアント２０３は、負の電圧の発生期間を検出することで当該期間を電源サーバとの同期処理に利用することができる。

＜６．まとめ＞
以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、電力供給システム１において、電源サーバ１００から出力する電力とは別に、所定の正の電圧Ｖｓまたは負の電圧−Ｖｓを有する直流電力を出力する直流電源３００を設ける。正の電圧Ｖｓを有する直流電力を出力する場合には、直流電源３００は当該直流電力を常時供給する。また、負の電圧−Ｖｓを有する直流電力を出力する場合には、直流電源３００は電源サーバ１００からの電力供給が行われない期間（同期期間）においてのみ、当該直流電力を供給する。そして、本発明の各実施形態にかかるクライアントは、直流電源３００から供給される正の電圧Ｖｓまたは負の電圧−Ｖｓを有する直流電力を受電し、受電した電力をマイクロプロセッサの動作に用いる。

このように直流電力を供給し、また直流電力を受電することで、サーバ−クライアント方式の電力供給システムに動的に接続される電源サーバやクライアントは、初期動作を開始させるための補助電力が不要となる。補助電力が不要となることで、電力供給システムの簡略化、メンテナンス性の改善及び向上、コスト低減等の効果が生じる。

また、負の電圧−Ｖｓを有する直流電力をパルス状にバスライン１０に出力し、受電側では当該パルス状に出力された負の電圧−Ｖｓを有する直流電力を受電することで、この直流電力を同期タイミングの判断に用いることが出来る。ソフトウェア的にではなく、ハードウェア的に同期タイミングを判断することで、同期タイミングの検出がより正確になり、電源サーバ１００からの電源出力タイミングの制御精度を向上させることができる。すなわち、電源サーバ１００からの電力出力タイミングの制御精度を向上させることで、電力出力タイミングに対する同期タイミング期間の最小化が可能となるので、電源サーバ１００から電力を受け取る際のアイドリング時間の減少に繋げることが出来る。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば、上記実施形態では、電源サーバ１００とは別の直流電源３００から、所定の正の電圧Ｖｓまたは負の電圧−Ｖｓを有する直流電力を出力する構成としたが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、電源サーバとクライアントとの間の同期を制御する同期サーバに、所定の正の電圧Ｖｓまたは負の電圧−Ｖｓを有する直流電力を出力する直流電源を備える構成としてもよい。

本発明は、電力供給装置、電力受電装置、電力供給システム及び電力供給方法に適用可能であり、特に、直流電力を供給する電力供給システムおよび当該電力供給システムにおいて用いられる電力供給装置、電力受電装置、および電力供給方法に適用可能である。

１ 電力供給システム
１００ 電源サーバ
２００、２０１、２０２、２０３ クライアント
２１０、２１１ スイッチ
２１２ コンバータ
２１３ レギュレータ
２２１ タイミング検出回路
２２０ 降昇圧コンバータ
２３０ マイクロプロセッサ
３００ 直流電源

Claims (9)

1. 情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される正の電圧の第２直流電力を前記バスラインへ常時出力する直流電源を含み、
   前記第２直流電力の電圧値は、前記第１直流電力の最低電圧未満である、電力供給装置。
2. 情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、
   所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳され、該直流電力の最低電圧未満の正の電圧の第２直流電力を前記バスラインから受電する受電手段を備える、電力受電装置。
3. 情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続される電力供給装置及び電力受電装置を含み、
   前記電力供給装置は、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される正の電圧の第２直流電力を前記バスラインへ常時出力する直流電源を含み、
   前記第２直流電力の電圧値は、前記第１直流電力の最低電圧未満であり、
   前記電力受電装置は、前記所定の第１期間で出力される前記第１直流電力と前記バスライン上で重畳され、該直流電力の最低電圧未満の正の電圧の前記第２直流電力を前記バスラインから受電する受電手段を備える、電力供給システム。
4. 情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される正の電圧の第２直流電力を前記バスラインへ常時出力する電力出力ステップを含み、
   前記第２直流電力の電圧値は、前記第１直流電力の最低電圧未満である、電力供給方法。
5. 情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される負の電圧の第２直流電力を前記第１期間と異なる第２期間で前記バスラインへ出力する直流電源を含む、電力供給装置。
6. 情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、
   所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳され、前記第１期間と異なる第２期間で出力される負の電圧の第２直流電力を前記バスラインから受電する受電手段を備える、電力受電装置。
7. 前記第２直流電力の負の電圧の発生によって前記第２期間を検出するタイミング検出部をさらに備え、
   前記タイミング検出部で検出された前記第２期間を、前記バスラインに接続される他の装置との同期処理に利用する、請求項６に記載の電力受電装置。
8. 情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続される電力供給装置及び電力受電装置を含み、
   前記電力供給装置は、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される負の電圧の第２直流電力を前記第１期間と異なる第２期間で前記バスラインへ出力する直流電源を含み、
   前記電力受電装置は、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳され、前記第１期間と異なる第２期間で出力される負の電圧の第２直流電力を前記バスラインから受電する受電手段を備える、電力供給システム。
9. 情報を表す情報信号と直流電力とが重畳されるバスラインに接続され、所定の第１期間で出力される第１直流電力と前記バスライン上で重畳される負の電圧の第２直流電力を前記第１期間と異なる第２期間で前記バスラインへ出力する電力出力ステップを含む、電力供給方法。
   

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