JP2008125262A - 電力供給方法、電力供給装置、電源装置および通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の電力供給源のうち電力供給可能な複数の電力供給源から負荷に対して均等に電力供給を行うようにして、安定で平等な電力供給を可能とした電力供給方法、電力供給装置、電源装置および通信装置を構成する。
【解決手段】負荷である電力受電回路１０′および信号変換装置１１を時分割切替回路２２へ接続する。また、電力供給源である端末３０Ａ〜３０Ｈの電源１Ａ〜１Ｈおよび電話線２Ａ〜２Ｈを時分割切替回路２２へ接続する。時分割切替回路２２は、これら複数の電力供給源から供給される電力を時分割で順次切り替えて負荷へ供給する。
【選択図】図２

Description

この発明は、所定の電力を消費する負荷に複数の電力供給源から電力を供給する電力供給方法・装置、それを備えた電源装置および通信装置に関するものである。

従来、電話交換局の局舎と家庭の端末との間の電話線を利用するＡＤＳＬやＶＤＳＬによる通信方法が普及している。電話交換局は、たとえば図１に示すように局舎１４０内に、他の局舎との間で信号ラインを介して電気信号と光信号の変換等を行う信号変換装置１１１、この信号変換装置１１１の信号と供給電力との分離を行う信号分離回路１０３、および電源１０１が設けられている。信号分離回路１０３と複数の端末１３０Ａ〜１３０Ｈとの間はそれぞれ電話線を介して接続されている。このような構成によって、局舎１４０内の電源１０１からの電力が信号分離回路１０３を通過し、電話線を介して複数の端末１３０Ａ〜１３０Ｈに供給される。

ところで、ＡＤＳＬやＶＤＳＬによる通信方法では、局舎から家庭までの距離が離れるほど伝送速度が劣化するという問題があり、これを解消する方法として、局舎から比較的少ない一群の家庭の近傍（電柱に設置される変換用子局）まで光ケーブルを設置し、変換用子局と家庭との間のみ従来通りの電話線を用いるという方法が考案されている。

このような変換用子局には、丁度図１に示した局舎１４０と同様に、端末１３０Ａ〜１３０Ｈとの間での通信信号である電気信号と、局舎間での通信信号である光信号との信号変換を行う信号変換装置を備えることになるため、その信号変換装置に電源供給を行う必要がある。

ところが、変換用子局の設置場所によっては、局舎とは異なりその設置場所に電力線が設けられていないなどの理由で電力供給を受けられないことがある。そこで、電話線で繋がっている上記各端末から電話線を介して変換用子局側へ逆方向に電力供給を行うという方式が考えられる。変換用子局に対して電話線を介して接続されている複数の端末から電力供給を行うためには、その複数の端末から安定的且つ平等に電力供給を行うことが重要である。仮に個々の端末がその動作時に変換用子局に対して電力供給を行うようにしただけでは、動作状態にある端末の数の増減によって安定した電力供給が行えないという問題が生じる。また、複数の端末はいずれも家庭に設置されるものであり、常に電源スイッチが投入されているとは限らないので、たとえば複数の端末のうち或る特定の端末だけで電力供給を行えるように回路を定めておくこともできない。

そこで、この発明の目的は、複数の電力供給源のうち電力供給可能な複数の電力供給源から負荷に対して均等に電力供給を行うようにして、前記課題を解消した電力供給方法、電力供給装置、電源装置および通信装置を提供することにある。

この発明の電力供給方法は次のように構成する。
（１）複数の電力供給源（例えば端末の定電圧源＋電力供給線）のうち電力供給可能な電力供給源を時分割で切り替えて負荷（例えば子局側のＤＣ−ＤＣコンバータ＋信号変換装置）へ電力を供給する。

（２）前記負荷はたとえば定消費電力負荷とする。
（３）前記複数の電力供給源の出力電圧が所定の第１の電圧以上となっている電力供給源を前記電力供給可能な電力供給源とする。

（４）いずれかの電力供給源からの前記負荷への電力供給中に、切り替え先として予定している電力供給源（電力非供給中の電力供給源）の出力電圧を検出し、該出力電圧が前記第１の電圧以上となっているときに電力供給源の切り替えを行い、前記出力電圧が前記第１の電圧を下回っているときには別の電力供給源を切り替え先として予定する。

（５）前記電力供給源の切り替え時の過渡期には、切り替え前後の両方の電力供給源から同時に前記負荷へ電力を供給する。

（６）いずれかの電力供給源からの前記負荷への電力供給中に、その電力供給源の出力電圧が所定の第２の電圧を下回ったときに、（その電力供給源からの電力供給が不可能になったと判断して）別の電力供給源からの電力供給に切り替える。

（７）前記第２の電圧は前記第１の電圧より低い電圧とする。

（８）全ての電力供給源の出力のダイオードＯＲをとって補助電力供給源を構成し、前記電力供給源の切り替え時の過渡期に前記補助電力供給源からも前記負荷へ電力供給する。

（９）前記電力供給可能な電力供給源からの前記負荷への電力供給量がほぼ均等になるように前記時分割の時間を定める。

（１０）前記電力供給源は定電圧源の出力を、等価インピーダンスを有する電力供給線を介して負荷へ供給するとともに、電力供給可能な複数の電力供給源の前記定電圧源の出力電力量が一定になるように前記負荷へ電力供給する時分割の時間を異ならせる。

（１１）前記電力供給源のうち電力供給可能な複数の電力供給源から前記負荷へ電力供給する時分割の時間を、前記電力供給可能な複数の電力供給源の出力電圧に比例させる。

（１２）前記定電圧源の出力電力の効率最大点を、前記負荷の平均消費電力以上、且つその２倍以下の範囲に設定する。

（１３）前記電力供給線に通信信号を重畳させる。
（１４）前記電力供給源のうち電力供給可能な複数の電力供給源から前記負荷へ電力供給する時分割の時間を一定にする。

（１５）全ての電力供給源の出力のダイオードＯＲをとって第２の補助電力供給源を構成し、前記電力供給源の切り替えを制御する制御回路の少なくとも起動時に前記第２の補助電力供給源から前記制御回路へ電力供給する。

（１６）前記電力供給源から負荷への電力供給時には、当該電力供給源から前記制御回路に電力供給する。

また、この発明の電力供給装置は次のように構成する。
（１７）負荷と複数の電力供給源が接続され、該複数の電力供給源から供給される電力を時分割で順次切り替えて前記負荷へ供給する時分割電力供給手段を備える。

（１８）前記時分割電力供給手段は、前記複数の電力供給源がそれぞれ接続される複数の入力端子と、前記負荷が接続される１つの出力端子と、一端がそれぞれ前記複数の入力端子に接続されるとともに他端が前記出力端子に接続される複数の第１のスイッチと、前記複数の第１のスイッチを所定時間ごとにいずれか１つが主としてオンするように順次切り替える制御回路とから構成する。

（１９）前記複数の入力端子と前記複数の第１のスイッチとの間にそれぞれ第１のダイオードを備える。

（２０）一端および他端を有するとともに他端が前記出力端子に接続され、前記制御回路によって制御される第２のスイッチと、前記複数の入力端子にそれぞれ一端が接続されるとともに他端が前記第２のスイッチの一端に接続された複数の第２のダイオードとを備える。

（２１）前記複数の入力端子の電圧をそれぞれ検知する電圧検知回路を備え、前記制御回路は前記電圧検知回路の検知結果に基づいて前記第１のスイッチの切り替え制御を行うものとする。

また、この発明の電源装置は、
（２２）前記いずれかの構成の電力供給装置とその電力供給装置の出力端子に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路とを備える。

さらに、この発明の通信装置は、
（２３）前記電源装置と、その電源装置における複数の入力端子と前記複数の第１のスイッチとの間にそれぞれ設けられ、信号と供給電力との分離を行う複数の信号分離重畳回路と、該複数の信号分離重畳回路に接続され、前記電源装置から電力供給を受け、電気信号の送受信を行う信号処理回路とを備える。

この発明によれば、次のような効果を奏する。
（ａ）複数の電力供給源のうち電力供給可能な複数の電力供給源から時分割で負荷へ電力供給がなされるので、電力供給可能な複数の電力供給源は均等に（平等に）負荷へ電力供給できるようになる。

（ｂ）複数の電力供給源と負荷との間の電力供給線には抵抗（等価抵抗）が存在し、電力供給源から一定電圧で電流を通電すると、負荷（受電端）での電圧が電力供給源によって異なることになるが、電力供給源の出力電力量が一定になるように電力供給線の等価抵抗に応じて電力供給源ごとの時分割の時間（電力供給時間）を制御することにより、複数の電力供給源の出力電力量が均等にできる。

（ｃ）複数の電力供給源の全てが電力供給可能な状態にあるとは限らない場合、電力供給可能な電力供給源を選んで切り替えることになるが、電力供給可能な電力供給源（オンしている電力供給源）を検出して電力供給可能な複数の電力供給源の切り替えを行うことによって負荷への電力供給を中断することなく安定した電力供給が可能となる。

（ｄ）複数の電力供給源の出力をダイオードＯＲした補助電力供給源を構成し、電力供給源の切り替え時の過渡期にその補助電力供給源から電力供給することによって、切り替えに時間がかかった場合でも電力供給源の切り替え時の電力供給の停止を防止できる。

この発明の実施形態である電力供給方法、電力供給装置、電源装置および通信装置について各図を参照して説明する。
図２は複数の端末と子局を備えた通信装置の構成を示すブロック図である。電話交換局などの局舎４０と複数の子局２０Ａ〜２０Ｄとの間が信号ライン２４でそれぞれ結ばれている。各子局には複数の端末３０（３０Ａ〜３０Ｈ）がそれぞれ電話線２（２Ａ〜２Ｈ）を介して接続されている。

図２においては、子局２０Ａについては、その内部の構成をブロック図として示している。他の子局２０Ｂ〜２０Ｄについても同様であるので、子局２０Ａを代表して、その構成について説明する。子局には、電力受電回路１０′からの電力を受けて動作する信号変換装置１１、信号分離回路３および時分割切替回路２２を介して複数の端末３０Ａ〜３０Ｈから電力を受電する電力受電回路１０′、複数の端末３０Ａ〜３０Ｈとの間で電話線２Ａ〜２Ｈを介して信号と電力の重畳を行うための信号分離回路３、および電力受電回路１０′に対して時分割で電力供給を行う時分割切替回路２２を備えている。

前記端末３０Ａ〜３０Ｈはそれぞれ家庭内に設置され、子局２０Ａは電柱の柱上、柱上付近または地下などに設置される。端末３０Ａ〜３０ＨはたとえばＡＤＳＬモデムであり、端末内の回路動作のための電源および電話線２→信号分離回路３→時分割切替回路２２→電力受電回路１０′→信号変換装置１１の経路で電力供給を行う電源１Ａ〜１Ｈをそれぞれ備えている。
なお、信号変換装置１１は光信号と電気信号との変換を行うが、これは電気信号の送受信を行う信号処理回路の一例として示しているものである。必ずしも一方が光信号である必然性はなく、両方が電気信号の場合も考えられる。

このように、電力供給線（電話線２）を介して接続された複数の端末３０の電源１から負荷（電力受電回路１０′および信号変換装置１１）へ電力を供給する場合に、すべての電力供給源から均等に電力供給するために、複数の電力供給源（端末３０の電源１＋電話線２）から時分割で順番に電力を供給することがこの発明の第１の要点である。

図３は図２に示した子局のさらに具体的な構成を示すブロック図である。ここでは端末から子局への特に電力供給について着目して図示している。時分割切替回路２２は、複数の信号分離回路３Ａ〜３Ｈからの電力を時分割で切り替えてＤＣ−ＤＣコンバータ１０へ電力供給する。このＤＣ−ＤＣコンバータ１０は信号変換装置１１へ電源電圧を出力（電力供給）する。時分割切替回路２２は、複数の信号分離回路３Ａ〜３Ｈから供給電力を受ける入力端子４（４Ａ〜４Ｈ）と、負荷（ＤＣ−ＤＣコンバータ１０および信号変換装置１１）が接続される１つの出力端子９を備えている。上記複数の入力端子４Ａ〜４Ｈにはそれぞれ第１のダイオード５Ａ〜５Ｈを介して第１のスイッチ６Ａ〜６Ｈの一端を接続している。これらの第１のスイッチ６Ａ〜６Ｈの他端は出力端子９にそれぞれ接続している。この複数の第１のスイッチ６Ａ〜６Ｈの切り替えによって前記負荷へ電力供給を行う。

また、第２のスイッチ７の一端を出力端子９に接続し、複数の入力端子４Ａ〜４Ｈと第２のスイッチ７の他端との間に第２のダイオード８Ａ〜８Ｈをそれぞれ接続している。これらのダイオードによりダイオードＯＲをとって補助電力供給源（以下「ダイオードＯＲチャンネル」という。）を構成している。このダイオードＯＲチャンネルによる電力はマイコン制御用電源１２へも一時的に与える。前記負荷への電力供給時には出力端子９からマイコン制御用電源１２に電力供給する。このマイコン制御用電源１２は制御部マイコン１３およびＡＤコンバータ１４に対して電源電圧を供給する。ＡＤコンバータ１４は８チャンネル入力のＡＤコンバータであり、入力端子４Ａ〜４Ｈの電圧を入力して、それらのディジタルデータを制御部マイコン１３へ与える。制御部マイコン１３は第１のスイッチ６Ａ〜６Ｈおよび第２のスイッチ７を切り替え制御する。

なお、出力端子９には、その電圧を安定化させるために平滑用のコンデンサ１５を設けている。同様に前記ダイオードＯＲチャンネルの出力側に平滑用のコンデンサ１６を設けている。

図３に示した回路の動作は次のとおりである。
電話線２Ａ〜２Ｈは、この発明に係る「電力供給線」相当し、（端末の電源１Ａ〜１Ｈ＋電話線２Ａ〜２Ｈ）は、この発明に係る電力供給源に相当する。電力供給源から子局２０へ与えられる電圧は必ずしも内部の信号変換装置１１にとって最適値になるとは限らないので、ＤＣ−ＤＣコンバータ１０を設けている。このＤＣ−ＤＣコンバータの入力として各端末の電源１Ａ〜１Ｈから供給される電力を利用する。よって、入力電圧の変動は、このＤＣ−ＤＣコンバータで吸収できる。ＤＣ−ＤＣコンバータ１０は信号変換装置１１を動作させるための一定の電源電圧を信号変換装置１１へ出力する。信号変換装置１１はほぼ一定電力（たとえば３０［Ｗ］）を消費する負荷である。

端末側の電源１Ａ〜１Ｈは所定電圧（たとえば６０［Ｖ］）を電話線２Ａ〜２Ｈに対して出力する。電話線２Ａ〜２Ｈには抵抗成分（等価抵抗）があり、子局との距離は端末によって異なるため、電話線の長さも異なり、その等価抵抗も異なる。たとえば０〜２０［Ω］の値となる。そのため、端末側の電源１Ａ〜１Ｈから一定の電圧で一定の電流を通電すると、子局２０に至った点（受電端）での電圧（すなわち電力供給源の出力電圧）は端末によって異なることになる。

負荷の入力部はＤＣ−ＤＣコンバータ１０であるので、その入力電圧が規格内であれば、入力電圧が変化しても動作可能である。ただし、一定電力を消費するため、入力電圧が低い場合には必然的に入力電流が増えることになる。これは、端末の電源１Ａ〜１Ｈから出力される電流が増えることを意味する。すなわち、電話線２Ａ〜２Ｈの等価抵抗が大きいほど、端末の電源１Ａ〜１Ｈから出力される電流が増えることになる。

ＤＣ−ＤＣコンバータ１０での変換損失を無視すると、電話線の等価抵抗が０［Ω］の場合は、端末側から６０［Ｖ］で０．５［Ａ］出力すれば受電端でも同じ電圧、電流となり、電力は３０［Ｗ］になる。ところが等価抵抗が２０［Ω］の場合には、端末側から６０［Ｖ］で０．６３４［Ａ］出力してはじめて受電端では４７．３２［Ｖ］（６０−２０×０．６３４＝４７．３２）となって電力が３０［Ｗ］（０．６３４×４７．３２＝３０）になる。受電端での電圧の算出については後述する。

この場合、端末ごとの時分割給電の時間を一定にすると、等価抵抗の大きい電話線につながっている端末ほど１回あたりの時分割時間において大きな電力量を供給することになり、端末側から見て不均等になる。

そこで、端末側の１回あたりの時分割時間において出力電力量が一定になるように、電話線の等価抵抗に応じて端末ごとの時分割給電の時間を異ならせる。

たとえば等価抵抗が０［Ω］の時（受電端での電圧は６０［Ｖ］）の電力供給時間を２秒とした場合には、等価抵抗が２０［Ω］の時（受電端での電圧は４７．３２［Ｖ］）は２×４７．３２／６０≒１．５７７３秒にする。このように、必ずしも等価抵抗の値を測らなくても、所定の電力を負荷に供給している際の受電端の電圧で、時分割給電の時間を決めることができる。これで各端末からの給電電力量が一定になる。このように、電力供給源のうち電力供給可能な複数の電力供給源から電力供給する時分割の時間を、電力供給源の出力電圧に比例させて、各電力供給源からの給電電力量を一定にすることが本発明の第２の要点である。

〈受電端での電圧について〉
ここでは端末側の電源が定電圧電源（６０［Ｖ］）であり、負荷が定消費電力負荷（３０［Ｗ］）であるものとする。まず、等価抵抗がｒの電力供給源から負荷に電力を供給している状態を仮定し、受電端での電圧をｖ、電流をｉで表すと、
消費電力が一定なので、
ｖ・ｉ＝３０ …（１）
となる。また、電話線による電圧降下を考えると、
６０−ｖ＝ｉ・ｒ …（２）
となる。この２つの式からｖに関する２次方程式
ｖ²−６０ｖ＋３０ｒ＝０ …（３）
が得られ、これを解くと
ｖ＝３０＋√（９００−３０ｒ） …（４）
となる。もう１つの解は非現実解であるため無視する。

これにｒ＝０を代入するとｖ＝６０となる。また、ｒ＝２０を代入するとｖ＝４７．３２となる。

〈受電端での電圧と電力供給時間との関係について〉
上記の前提条件においては、等価抵抗が０の時の電流が０．５［Ａ］になる。端末側での出力電流も０．５［Ａ］になるので、一定時間ｔでの出力電力量は６０×０．５×ｔになる。

一方、等価抵抗がｒの時の電流をｉとすると、ｉ＞０．５となる。そして、端末側での出力電力は６０×ｉになる。ある時間ｔ’での出力電力量は６０×ｉ×ｔ’になる。

この２つが等しいとすると、
ｔ’＝０．５ｔ／ｉ
と表され、ｖｉ＝３０より
ｔ’＝０．５ｔ／ｉ＝０．５ｔ・ｖ／３０＝（ｖ／６０）×ｔ
と表される。この６０は端末側の出力電圧と同じである。
これより、電力供給中の受電端での電圧を見れば電力供給時間を設定できることがわかる。

さて、各端末は、家庭の電話のモジュラージャックへ接続し、且つ端末の電源スイッチをオンして初めて変換装置への電力供給ができる。但し、端末の電源スイッチをオンするかどうか、モジュラージャックへ接続するかどうかは利用者の自由である。通信をしない間は電源スイッチをオフしておくというユーザーもいるかも知れない。また停電によって電力供給できなくなる場合もあり得る。したがって、必ずしもすべての端末が常に電力供給できる状態にあるわけではない。
そのため、実際には電力供給可能な端末を選んで切り替えを行う必要がある。そこで、オンしている端末を検出する機能を備え、複数の端末がオンしている場合には、そのオンしている複数の端末の間で時分割的に電力給電を切り替える。切り替え先として予定している端末がオンしているかどうかは非電力供給時の受電端での電圧が所定値（Ｖｎ）を超えているかどうかで判断し、オン状態と判断した場合は供給可能と見なす。逆に、電力供給していた端末が供給途中にオフしたかどうかは電力供給時の受電端での電圧が所定値（Ｖｔ）以下になったかどうかで判断する。この二つのしきい値電圧Ｖｎ，Ｖｔは、Ｖｎ＝Ｖｔとはせずに、Ｖｎ＞Ｖｔの関係とする。電力供給の途中で端末の電源スイッチがオフされる場合には即座に別のオンしている端末に切り替える。

このように、オンしている電力供給源（端末）を検出し、そのオンしている複数の端末の間で時分割的に電力給電を切り替えることが本発明の第３の要点である。

切り替え時の問題として、瞬間的な電圧低下の可能性が挙げられる。そこで、１つの方法として、切り替え時の短時間だけ切り替え元と切り替え先の両方の端末から電力供給を受けられるようにする。具体的には短時間だけ２つの電力供給経路をともにオンする。この場合、実際には２つの端末のうち通常電力供給状態での受電端での電圧が高い方から多く電力供給を受けることになるが、時間的にはわずかであるので、その不均等は無視できる。

もう１つの方法として、切り替え時の短時間だけ、前記ダイオードＯＲチャンネルからも電力供給を受けられるようにする。この場合も一時的に電力供給が不平等になるが、時間的にはわずかなので、その不均等は無視できる。そして、この場合は２つの端末への経路がともにオンになる時間は必須ではなく、極端な場合として２つの端末への経路がともにオフになる瞬間があっても構わない。

また、電力供給中の端末が急にオフした場合には２経路を同時にオンする方法が使えない。そして、切り替え先を探すのに時間がかかる場合には電力供給がストップする可能性がある。そこで、このような場合には前記ダイオードＯＲチャンネルから一時的に電力を供給する。

なお、電力供給経路の切り替えを行う制御回路（制御部マイコン１３およびＡＤコンバータ１４）への電力（マイコン制御用電源１２への電力）を常にダイオードＯＲチャンネルから供給することにすると、結果的に電話線の等価抵抗の小さい特定の端末から多く電力供給することになり、これも電力の不均等給電の要因になる。そのため、上記電力供給経路の切り替えを行う制御回路は最初の起動時のみダイオードＯＲチャンネルから電力供給を受け、時分割切替回路２２の制御が開始された後は実際に電力供給をしているところ（すなわち出力端子９）から電力供給を受ける。

なお、図３において、８つの第１のスイッチ６Ａ〜６Ｈの前に第１のダイオード５Ａ〜５Ｈを挿入している意義と作用は次のとおりである。

まず、８つの第１のスイッチ６Ａ〜６Ｈは実際にはそれぞれＭＯＳＦＥＴで構成し、ＭＯＳＦＥＴのドレインが電力供給源側になるように用いる。この場合、ＭＯＳＦＥＴにはソースからドレインに向かって順方向となるボディダイオードが内蔵されているので、ＭＯＳＦＥＴそのものがオフ状態でもソース側の電圧がドレイン側より高いときにはソースからドレインに向かって電流が流れる。そのため、たとえば受電端の電圧の高い電力供給源に接続されるＭＯＳＦＥＴがオンしていると、その高い電圧がＤＣ−ＤＣコンバータに入力されるとともに他のオフしているＭＯＳＦＥＴのソースにも印加される。その場合、受電端の電圧の低い電力供給源に接続されているＭＯＳＦＥＴのボディダイオードに電流が流れ、電力供給能力のない電力供給源に接続されているＭＯＳＦＥＴについてもドレイン電圧（受電端電圧）がソース電圧に近い電圧まで上昇してしまい、その電力供給源が利用可能と判断されてしまい、誤動作の原因になる。

そこで、第１のスイッチ６Ａ〜６Ｈの前にダイオード５Ａ〜５Ｈを挿入してＭＯＳＦＥＴスイッチのボディダイオードに電流が流れるのを防止している。

次に上述の処理を実現するための図３に示した制御部マイコン１３の処理手順を図４〜図６に示すフローチャートを基に説明する。
まず制御部マイコン１３に電源が印加されることによって動作を開始し、１００［ｍｓ］だけ時間待ちする（Ｓ１）。この１００［ｍｓ］の時間にダイオードＯＲチャンネルに接続されたコンデンサ１６を充電させ、入力端子４Ａ〜４Ｈの電圧を安定化させる。

その後、入力端子４Ａ〜４Ｈの各ライン（以下、これをチャンネルｃｈという。）の電圧、すなわちＡＤコンバータ１４によってディジタルデータに変換された値を読み取る（Ｓ２）。
なお、入力端子４Ａ〜４Ｈの電圧は、厳密には受電端での電圧と一致しないが、信号分離回路３Ａ〜３Ｈでの電圧降下は小さくて無視できるので実質的に等しいとみなしている。

続いて、各チャンネルの電圧のうち第１の電圧Ｖｎを４３［Ｖ］とし、この第１の電圧以上の電圧であるチャンネル（以下、「オンチャンネル」という。）のうちチャンネル番号の最も若いチャンネルを１００［ｍｓ］の間導通させる（Ｓ３）。たとえばｃｈＡ，ｃｈＢが０［Ｖ］であり、ｃｈＣが５０［Ｖ］であれば、このチャンネルｃｈＣの第１のスイッチ６Ｃを１００［ｍｓ］の間オンする。

なお、このステップＳ３の１００［ｍｓ］の導通期間は、たとえそのオンチャンネルの電圧が低下したとしても、導通状態を維持する。このオンチャンネルの電圧が低下しても、ダイオードＯＲチャンネルに設けたコンデンサ１６の容量（たとえば３３〜４７μＦ）に充電されている電荷を用いてマイコン制御用電源１２は制御部マイコン１３に対して電源電圧（５［Ｖ］）の供給を維持できる。

そして、該当チャンネル（上述の例ではｃｈＣ）を第１導通ポートに割り当てる（第１導通ポートとして記憶する）（Ｓ４）。

図５は図４に続く処理手順を示すフローチャートである。まず第１導通ポートの電圧Ｖｐ１を読み取り、この電圧Ｖｐ１が第２の電圧Ｖｔ（例えば４０［Ｖ］）未満へ低下していないか否かを判定する（Ｓ１０→Ｓ１１）。Ｖｐ１≧Ｖｔであれば、その第１導通ポートの電圧Ｖｐ１に基づいて導通時間を算出する（Ｓ１２→Ｓ１３）。

ここで、導通時間比率をＶｐ１／６０とする。たとえば、基準となる導通時間を２秒とすると、第１導通ポートの導通時間は２×（Ｖｐ１／６０）秒とする。

この導通時間が経過するまでは、（Ｓ１４→Ｓ１０→Ｓ１１→Ｓ１２→Ｓ１４→・・・）の導通時間待ちループを繰り返す。（ステップＳ１２は、この導通時間待ちループの１回目であるか否か、すなわちＶｐ１を基にまだ導通時間を算出していない状態であるか否かを判定する。）但し、上記導通時間が経過するまでにＶｐ１＜Ｖｔとなれば、後に述べる図６の処理へ移る（Ｓ１１→Ｓ３１）。

上記導通時間が経過した後は、第１導通ポートに割り当てたチャンネルの次のチャンネルの電圧を読み取る（Ｓ１４→Ｓ１５）。その電圧がオン状態すなわち第１の電圧Ｖｎ以上であれば、該当チャンネルを第２導通ポートに割り当て（第２導通ポートとして記憶し）、その第２導通ポートを導通させる（Ｓ１６→Ｓ１７）。

もし該当チャンネルがオフ状態であれば、その次のチャンネルについて電圧の読み取りおよびオン状態の判定を行う（Ｓ１６→Ｓ１８→Ｓ１５→Ｓ１６→・・・）。もしオン状態のチャンネルが第１導通ポートしかなければ、そのチャンネルを第２導通ポートにも割り当てる（Ｓ１８→Ｓ１９）。すなわちそのオンチャンネルを第１導通ポートであり且つ第２導通ポートとして扱う。

その後、１０［ｍｓ］の時間を待って第１導通ポートを遮断する（Ｓ２０→Ｓ２１）。このことにより第１導通ポートを所定時間導通させた後、１０［ｍｓ］の間は第１・第２の導通ポートを共に導通状態とし、その後第２導通ポートのみが導通状態となる。すなわち導通状態のポートが第１導通ポートから第２導通ポートへ遷移する。
その後、第２導通ポートのチャンネルを第１導通ポートに割り当てる（Ｓ２２）。

その後はステップＳ１１へ戻って同じ処理を繰り返す（Ｓ２２→Ｓ１１→・・・）。この図５に示した処理の繰り返しによって、オンチャンネルが順次その電圧に応じた導通時間だけ導通するとともに順次時分割的に切り替えられて、図３に示した出力端子９からＤＣ−ＤＣコンバータ１０へ電力供給されることになる。

ここで、図５に示した通常安定状態の時分割制御の例を、図８を基に説明する。
図８の（Ａ）に示す例では、オン状態のチャンネルがｃｈ２，ｃｈ４，ｃｈ７であり、それぞれの電圧は６０［Ｖ］，５０［Ｖ］，４５［Ｖ］である。まずｃｈ２を第１導通ポートに割当てる。この第１導通ポートの電圧Ｖｐ１は６０［Ｖ］であるので、第１導通ポートの導通時間を２秒とし、この２秒の導通後、ｃｈ４を第２導通ポートに割当て、１０［ｍｓ］だけ第１導通ポートと第２導通ポート共に導通させる。その後、ｃｈ４を第１導通ポートに割当てる。この第１導通ポートの電圧Ｖｐ１は５０［Ｖ］であるので、その導通時間を１．６７秒（２秒×５０［Ｖ］／６０［Ｖ］）とし、その時間だけ導通させる。

その後、ｃｈ７を第２導通ポートに割当て、１０［ｍｓ］だけ第１導通ポートと第２導通ポートを導通させる。その後、ｃｈ７を第１導通ポートに割当てる。この第１導通ポートの電圧Ｖｐ１は４５［Ｖ］であるので、導通時間を１．５秒（２秒×４５［Ｖ］／６０［Ｖ］）とし、その時間だけ導通させる。

その後、ｃｈ２を第２導通ポートに割当て、１０［ｍｓ］だけ第１導通ポートと第２導通ポートを共に導通させる。
以降は上記の処理を繰り返す。

また、図８の（Ｂ）に示す例では、オン状態のチャンネルがｃｈ１のみであり、その電圧は５５［Ｖ］である。まずｃｈ１を第１導通ポートに割当て、この第１導通ポートの電圧Ｖｐ１＝５５［Ｖ］に応じた時間１．８３秒（２秒×５５［Ｖ］／６０［Ｖ］）だけ導通させる。

その後、同じくｃｈ１を第２導通ポートに割当て、１０［ｍｓ］だけ第１導通ポートと第２導通ポートを共に導通させる。実際には同じチャンネルｃｈ１であるのでｃｈ１のみが導通状態となる。
以降はこの処理を繰り返すことになる。

さて、図６は、図５に示したステップＳ１１で、Ｖｐ１＜Ｖｔとなったときの処理手順を示すフローチャートである。図５に示したステップＳ１１で、Ｖｐ１＜Ｖｔとなれば、ダイオードＯＲチャンネルに第２導通ポートに割当て、その第２導通ポートを導通させる（Ｓ３１）。すなわち図３に示した第２のスイッチ７を導通させる。

その後、第１導通ポートに割り当てていたチャンネルの次のチャンネルの電圧を読み取り、そのチャンネルがオン状態であるか否かを判定する（Ｓ３２→Ｓ３３）。そのチャンネルがオフ状態であれば、さらにその次のチャンネルについて電圧を読み取り、オン状態か否かを判定する。オン状態のチャンネルが見つかれば、該当チャンネルを第１導通ポートに割当て、その第１導通ポートを導通させる（Ｓ３４）。
その後、１０［ｍｓ］の時間を待って第２導通ポートを遮断する（Ｓ３５→Ｓ３６）。

これによりダイオードＯＲチャンネルによる電力供給状態から第１導通ポートによる電力供給状態へ遷移する。その後は図５のステップＳ１１へ戻って、前述した場合と同様の通常のルーチンへ戻る（Ｓ３６→Ｓ１１→・・・）。

図７は第１導通ポートの電圧Ｖｐ１が低下した以降の出力端子の電圧変化の例を示している。この図７に示すように、ある時点で第１導通ポートに割り当てたチャンネルの電源（端末の電源）が切断されると、その第１導通ポートに割り当てたチャンネルの電圧Ｖｐ１は次第に低下し、しきい値電圧Ｖｔを下回ったことを検出してからダイオードＯＲチャンネルに切り替えるまでの遅延時間Ｔｄ（たとえば０．３［ｍｓ］）の後、ダイオードＯＲチャンネルから電力供給されて出力端子の電圧は再び上昇する。図７のΔＶはＴｄの遅延によって生じる、しきい値Ｖｔを下回る電圧低下分を示している。この電圧ΔＶはＴｄを短くすることによって問題のない程度にまで小さくできる。なお、出力端子９に設けたコンデンサ１５の容量および電源１Ａ〜１Ｈの内部に備えている平滑用コンデンサの容量等によってこの傾きが定まる。電源の切替遅延時間Ｔｄの間はダイオードＯＲチャンネルのコンデンサ１６によって制御部マイコン１３への電源電圧供給が維持され、また、出力端子９に設けたコンデンサ１５によってＤＣ−ＤＣコンバータ１０の入力電源電圧が維持されるので、電源供給が中断されることはない。

なお、複数の電話線の等価抵抗がほぼ同一と見なせる場合は、前記電力供給源のうち電力供給可能な複数の電力供給源から電力供給する時分割の時間を予め一定にしておいてもよい。

次に、端末側の電源の効率を高める方法について示す。
まず、受電端の電圧を求める式は既に示したとおり（４）式で表される。この式が成り立つのは√の中がゼロ以上の時のみである。したがって、その条件は、
ｒ≦３０
となる。ｒ＝３０のとき、ｖ＝３０となり、端末側の出力電圧の半分になる。負荷側の消費電力が同じだとすると、そのときの電流はｒ＝０の時の２倍になり、端末側の出力電力も２倍になる。ここでは具体的な数値で示したが、一般化しても同じである。そして、ｒ＞３０となる条件、すなわち端末側の出力電力をｒ＝０の時の２倍より大きくしなければならないような状態はそもそもあり得ないことになる。よって、端末側の電源は負荷の平均電力以上、その２倍以下の範囲で動作することになり、その範囲に電源の効率最大点を設定するのが望ましいわけである。

因みに、ｒ＞３０となる場合というのは、前記（１）式，（２）式を受電端の電圧ｖと電流ｉのグラフにしたときに、その交点が無い条件である。（１）式は反比例の式であり、（２）式は傾きが負の直線になる。そのため、ｒ＜３０では２つの交点が存在し、ｒ＝３０の時に１つの接点となり、ｒ＞３０で交点が無くなる。この場合、実際には負荷側のＤＣ−ＤＣコンバータが動作と停止を繰り返す不安定な状態になる。

複数の端末と子局とを備えた従来の通信装置の構成を示す図である。 この発明の実施形態に係る通信装置の全体の構成を示すブロック図である。 子局の電力供給系統の構成を示すブロック図である。 時分割切替回路の制御部マイコンの処理手順を示すフローチャートである。 時分割切替回路の制御部マイコンの処理手順を示すフローチャートである。 時分割切替回路の制御部マイコンの処理手順を示すフローチャートである。 第１導通ポートに割り当てたチャンネルの電圧低下時の出力端子電圧の変化の例を示す図である。 第１・第２の導通ポートへのチャンネルの割当ての推移の例を示す図である。

符号の説明

２−電話線
３−信号分離回路
４−入力端子
６−第１のスイッチ
７−第２のスイッチ
９−出力端子
１０′−電力受電回路
１０−ＤＣ−ＤＣコンバータ
２０−子局
２２−時分割切替回路
２４−信号ライン
３０−端末
１４０−局舎

Claims (23)

1. 複数の電力供給源のうち電力供給可能な電力供給源を時分割で切り替えて負荷へ電力を供給することを特徴とする電力供給方法。
2. 前記負荷が定消費電力負荷である、請求項１に記載の電力供給方法。
3. 前記複数の電力供給源の出力電圧を検出し、該出力電圧が所定の第１の電圧以上となっている電力供給源を前記電力供給可能な電力供給源とする、請求項１または２に記載の電力供給方法。
4. いずれかの電力供給源からの前記負荷への電力供給中に、切り替え先として予定している電力供給源の出力電圧を検出し、該出力電圧が前記第１の電圧以上となっているときに電力供給源の切り替えを行い、前記出力電圧が前記第１の電圧を下回っているときには別の電力供給源を切り替え先として予定する、請求項３に記載の電力供給方法。
5. 前記電力供給源の切り替え時の過渡期に切り替え前後の両方の電力供給源から同時に前記負荷へ電力を供給する、請求項１ないし４のいずれかに記載の電力供給方法。
6. いずれかの電力供給源からの前記負荷への電力供給中に、その電力供給源の出力電圧が所定の第２の電圧を下回ったときに、別の電力供給源からの電力供給に切り替える、請求項３ないし５のいずれかに記載の電力供給方法。
7. 前記第２の電圧は前記第１の電圧より低い電圧である請求項６に記載の電力供給方法。
8. 全ての電力供給源の出力のダイオードＯＲをとって補助電力供給源を構成し、前記電力供給源の切り替え時の過渡期に前記補助電力供給源からも前記負荷へ電力供給する、請求項３ないし７のいずれかに記載の電力供給方法。
9. 前記電力供給可能な電力供給源からの前記負荷への電力供給量が略均等になるように前記時分割の時間を定める、請求項１ないし８のいずれかに記載の電力供給方法。
10. 前記電力供給源は定電圧源の出力を、等価インピーダンスを有する電力供給線を介して負荷へ供給するとともに、電力供給可能な複数の電力供給源の前記定電圧源の出力電力量が一定になるように前記負荷へ電力供給する時分割の時間を異ならせる、請求項９に記載の電力供給方法。
11. 前記電力供給源のうち電力供給可能な複数の電力供給源から前記負荷へ電力供給する時分割の時間を、前記電力供給可能な複数の電力供給源の出力電圧に比例させる、請求項１０に記載の電力供給方法。
12. 前記定電圧源の出力電力の効率最大点を、前記負荷の平均消費電力以上、且つその２倍以下の範囲に設定する、請求項１０または１１に記載の電力供給方法。
13. 前記電力供給線に通信信号を重畳させる、請求項１０ないし１２のいずれかに記載の電力供給方法。
14. 前記電力供給源のうち電力供給可能な複数の電力供給源から前記負荷へ電力供給する時分割の時間を一定にする、請求項９に記載の電力供給方法。
15. 全ての電力供給源の出力のダイオードＯＲをとって第２の補助電力供給源を構成し、前記電力供給源の切り替えを制御する制御回路の少なくとも起動時に前記第２の補助電力供給源から前記制御回路へ電力供給する、請求項１ないし１４のいずれかに記載の電力供給方法。
16. 前記電力供給源から負荷への電力供給時には、当該電力供給源から前記制御回路に電力供給する、請求項１５に記載の電力供給方法。
17. 負荷と複数の電力供給源が接続され、該複数の電力供給源から供給される電力を時分割で順次切り替えて前記負荷へ供給する時分割電力供給手段を備えたことを特徴とする電力供給装置。
18. 前記時分割電力供給手段は、前記複数の電力供給源がそれぞれ接続される複数の入力端子と、前記負荷が接続される１つの出力端子と、一端がそれぞれ前記複数の入力端子に接続されるとともに他端が前記出力端子に接続される複数の第１のスイッチと、前記複数の第１のスイッチを所定時間ごとにいずれか１つが主としてオンするように順次切り替える制御回路とから構成した請求項１７に記載の電力供給装置。
19. 前記複数の入力端子と前記複数の第１のスイッチとの間にそれぞれ第１のダイオードを備えた、請求項１８に記載の電力供給装置。
20. 一端および他端を有するとともに他端が前記出力端子に接続され、前記制御回路によって制御される第２のスイッチと、前記複数の入力端子にそれぞれ一端が接続されるとともに他端が前記第２のスイッチの一端に接続された複数の第２のダイオードとを備えた請求項１８または１９に記載の電力供給装置。
21. 前記複数の入力端子の電圧をそれぞれ検知する電圧検知回路を備え、
    前記制御回路は前記電圧検知回路の検知結果に基づいて前記第１のスイッチの切り替え制御を行う、請求項１８ないし２０のいずれかに記載の電力供給装置。
22. 請求項１７ないし２１のいずれかに記載の電力供給装置と、該電力供給装置の前記出力端子に接続されるＤＣ−ＤＣコンバータ回路とを備えた電源装置。
23. 請求項２２に記載の電源装置と、該電源装置における複数の入力端子と前記複数の第１のスイッチとの間にそれぞれ設けられ、信号と供給電力との分離を行う複数の信号分離重畳回路と、該複数の信号分離重畳回路に接続され、前記電源装置から電力供給を受け、電気信号の送受信を行う信号処理回路とを備えた通信装置。

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