JP2011091954A - 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】電力の供給及び情報の送受信を行うシステムにおいて、情報の通信経路を無線として、デバイス間で情報の授受を行うことが可能な、電力供給装置を提供すること。
【解決手段】電力供給についての合意を確立した他の装置へ、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部が電力を供給する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する情報通信部と、を備え、前記情報送信部は、前記電力供給部による他の装置への電力の供給前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を無線通信し、前記電力供給部は、該合意が確立した他の装置に対して前記電力供給区間において電力を供給する、電力供給装置が提供される。
【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

例えば特許文献１、特許文献２に開示されている電源バスシステムにおいては、サーバ、クライアント間の通信は全てバスラインを介して行われていた。一方、電力送電の方式として、磁力線等を用いるワイヤレス電力伝送があり、このようなワイヤレス電力のような電力送電方式を電源バスシステムに組み込むにあたっては、有線通信を前提とするのは不適当である。

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、かかる電源バスシステムにおいて、情報の通信経路を無線として、デバイス間で情報の授受を行うことが可能な、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、電力供給についての合意を確立した他の装置へ、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部が電力を供給する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する情報通信部と、を備え、前記情報通信部は、前記電力供給部による他の装置への電力の供給前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を無線通信し、前記電力供給部は、該合意が確立した他の装置に対して前記電力供給区間において電力を供給する、電力供給装置が提供される。

前記電力供給部は、前記他の装置へバスラインを通じて有線で電力を供給してもよい。

前記電力供給部が電力を供給しない区間において、所定のマーカ電圧を前記バスラインに出力するマーカ電圧出力部をさらに備えていてもよい。

前記情報通信部は、前記他の装置に対する電力供給のために、電力の供給元を特定するための情報として予め定めたＩＤ情報を用いて該他の装置と無線通信してもよい。

前記電力供給部は、前記他の装置へ無線によって電力を供給してもよい。

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、電力供給についての合意を確立した他の装置から、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を受電する電力受電部と、前記電力受電部が電力を受電する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する情報通信部と、を備え、前記情報通信部は、前記電力受電部による他の装置からの電力の受電前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を受信し、前記電力受電部は、該合意が確立した他の装置から前記電力供給区間において電力を受電する、電力受電装置が提供される。

前記電力受電部は、前記他の装置からバスラインを通じて有線で電力を受電してもよく、前記電力受電部は、前記他の装置から無線によって電力を受電してもよい。

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、電力を供給する電力供給装置と、前記電力供給装置からの電力を受電する電力受電装置と、を備え、前記電力供給装置は、電力供給についての合意を確立した他の装置へ、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を供給する電力供給部と、前記電力供給部が電力を供給する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する第１情報通信部と、を備え、前記第１情報通信部は、前記電力供給部による他の装置への電力の供給前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を無線通信し、前記電力供給部は、該合意が確立した他の装置に対して前記電力供給区間において電力を供給し、前記電力受電装置は、電力供給についての合意を確立した他の装置から、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を受電する電力受電部と、前記電力受電部が電力を受電する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する第２情報通信部と、を備え、前記第２情報通信部は、前記電力受電部による他の装置からの電力の受電前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を受信し、前記電力受電部は、該合意が確立した他の装置から前記電力供給区間において電力を受電する、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、電力供給についての合意を確立した他の装置へ、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を供給する電力供給ステップと、前記電力供給ステップで電力を供給する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する情報通信ステップと、備え、前記情報通信ステップは、前記電力供給ステップによる他の装置への電力の供給前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を無線通信し、前記電力供給ステップは、該合意が確立した他の装置に対して前記電力供給区間において電力を供給する、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、電力の供給と共に情報を送受信する電源バスシステムにおいて、情報の通信経路を無線として、デバイス間で情報の授受を行うことが可能な、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の実施形態にかかる電力供給システム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。 本発明の第１の実施形態にかかる電源サーバ１００の構成について示す説明図である。 バスライン１０で観測される電圧の変化を示す説明図である。 本発明の第１の実施形態にかかる電力供給システム１における、同期パケットを受信したサーバやクライアントでの電圧検出処理について示す流れ図である。 本発明の第２の実施形態にかかる電力供給システム２について示す説明図である。

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。

なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．本発明の第１の実施形態＞
［１−１．電力供給システムの構成］
［１−２．電力供給システムによる電力供給処理］
［１−３．電源サーバの構成例］
［１−４．電源サーバの動作例］
＜２．本発明の第２の実施形態＞
［２−１．電力供給システムの構成］
［２−２．電力供給システムの動作］
＜３．まとめ＞

＜１．本発明の第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の実施形態にかか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の実施形態にかかる電力供給システム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の実施形態にかかる電力供給システム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を図示している。以下では説明の便宜上、２つのクライアント２００をそれぞれＣＬ１、ＣＬ２と区別する。

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。

図１に示した電力供給システム１、２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ので、ここでは詳細な説明は省略するが、以下において、本発明の一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。

［１−２．電力供給システムによる電力供給処理］
図２は、本発明の一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２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２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。

このように、電力供給システム１では、システムを全体的にまとめる同期サーバがあり、この同期サーバがバスラインに対して同期パケットを出力し始め、これを検出した他のサーバやクライアントがシステムのメンバーとして登録されていき、次に、クライアント、サーバ間で配電される電力仕様についてバスラインを通じてネゴシエーションを行う。以下においては、同期サーバからのパケットの送出や、クライアント、サーバ間のネゴシエーションを無線通信によって実行する場合を説明する。

例えば特許文献２で開示されたシステムにおいては、信号と電力とが同一のバスライン上を流れるので、クライアントやサーバは、同期サーバからの同期パケットを受信すれば、それがある特定のシステム上にあることが自動的に分かる。一方、通信経路が無線である場合、例えクライアントやサーバが同期パケットを受信したとしても、それが電力を配電する同一の電力系統に接続されている同期サーバから送信されたものであるかどうか不明である。

そこで本実施形態では、無線通信を使用しながら、各デバイスが同一電源ライン上にあることを検出する方式について述べる。なお、電力の供給は有線で行われることを前提とする。まず、本発明の第１の実施形態にかかる電源サーバの構成例について説明する。

［１−３．電源サーバの構成例］
図３は、本発明の第１の実施形態にかかる電源サーバ１００の構成について示す説明図である。以下、図３を用いて本発明の第１の実施形態にかかる電源サーバ１００の構成について説明する。

図３に示したように、本発明の第１の実施形態にかかる電源サーバ１００は、コネクタ１０１と、接続線１０２、１０６と、主スイッチ１０３と、モデム１０４と、マイクロプロセッサ１０５と、電力供給源１０７と、ヒューズ１０９と、アンテナ１１０と、副スイッチ１１１と、抵抗１１２と、副電圧源１１３と、を含んで構成される。

コネクタ１０１は、コネクタ１１に接続することで電源サーバ本体とバスライン１０とを接続するものである。接続線１０２は、コネクタ１０１と、電源サーバ本体とを接続するためのものである。主スイッチ１０３は、電力の出力を制御するものであり、主スイッチ１０３がオンになっていれば、電源サーバ１００は電力供給源１０７からの電力をバスライン１０へ供給することができる。一方、主スイッチ１０３がオフになっていれば、電源サーバ１００は電力供給源１０７からの電力の供給を停止することができる。

モデム１０４は、バスライン１０に接続されている他の電源サーバやクライアントとの間で情報の送受信を行うためのものであり、モデム１０４からはアンテナ１１０に対して通信信号を送出し、またアンテナ１１０が無線で受信した通信信号を受信する。

マイクロプロセッサ１０５は、電源サーバ１００の動作を制御するものである。電源サーバ１００とクライアント（例えば図１のクライアント２００）との間でネゴシエーションが完了すると、マイクロプロセッサ１０５は電力供給源１０７から電力を供給するために主スイッチ１０３をオンにすることで、電力をバスライン１０に供給することができる。

接続線１０６は、電源サーバ本体と電力供給源１０７とを接続するためのものである。電力供給源１０７は、直流電圧からなる電力を供給することができるものであり、電源サーバ１００の主スイッチ１０３がオンになっていると、直流の電力をバスライン１０に供給することができる。ヒューズ１０９は、大電流から回路を保護するためのものであり、定格以上の電流が流れると自ら発する熱で切断し大電流が流れるのを防ぐ。

アンテナ１１０は、無線によって信号を送受信するものである。アンテナ１１０は、他のサーバ（同期サーバや電源サーバ）やクライアントから無線で送信されてくる信号を受信し、また他のサーバやクライアントに対して無線で信号を送信する。アンテナ１１０が他のサーバやクライアントから信号を無線で受信すると、その信号はモデム１０４に送られて、モデム１０４において復調処理が施される。また、モデム１０４において変調処理が施された信号は、アンテナ１１０から無線送信され、他のサーバやクライアントの元に届けられる。

副スイッチ１１１は、接続線１０２と抵抗１１２との間の接続を切り替えるものであり、マイクロプロセッサ１０５の制御によりオンとオフとが切り替わるように構成されている。抵抗１１２は、及び副電圧源１１３は、副スイッチ１１１の接続により副電圧源１１３からの所定のＤＣ電圧Ｖをバスライン１０へ供給するためのものである。なお、この所定の電圧Ｖは、固定であってもよく、可変であってもよい。また、抵抗１１２は電源サーバ１００の内部で短絡が生じても、電源サーバ１００の内部のデバイスが破壊されないようにするために設けられるものである。

以上、図３を用いて本発明の第１の実施形態に係る電源サーバ１００の構成に付いて説明した。次に、本発明の第１の実施形態に係る電源サーバ１００の動作について説明する。なお、以下の説明では、電源サーバ１００が同期サーバとしても機能する場合の動作について説明する。

［１−４．電源サーバの動作例］
電力供給システム１において、クライアント、サーバ間のネゴシエーションが完了すると、電源サーバは電力の供給を開始し、クライアントは電力の供給を受けられる状態となる。なお、ネゴシエートの際には、電力供給システムを一義的に特定するためのユニークＩＤの情報をクライアント、サーバ間で共有してもよい。ここで、電源サーバ１００が同期サーバとして機能する場合には、マイクロプロセッサ１０５は、同期パケットをモデム１０４、アンテナ１１０を経由してワイヤレス送信する。そして、マイクロプロセッサ１０５は、ある適当な時間（例えば、電力供給システム１で定義される電力パケット間のガード時間）の間、副スイッチ１１１を投入する。副スイッチ１１１はある、特定のインピーダンス（抵抗１１２）を経由して、ある所定の電圧Ｖを出力する副電圧源１１３に接続される。そのため、上記時間の間、バスライン１０には副電圧源１１３からの所定の電圧Ｖが現れることになる。

従って、電力供給システム１に接続されているかのどうかの判定は、同期パケットを無線で受信しているタイミングに、副電圧源１１３からの電圧Ｖが検出できるか否かで判定することができる。この電圧Ｖの値は、アンテナ１１０から無線によって送信される同期パケットのパラメータとしてブロードキャストされる。また電圧Ｖの値は、同期パケットの送信タイミング毎に変化させるようにしてもよい。

この副電圧源１１３からの電圧Ｖがバスライン１０に現れることにより、バスライン１０に繋がっている各サーバやクライアントは、複数の無線同期パケットが存在する時でも、どの送配電系統に接続されたか、または接続されていないかを特定することができる。なお、同期サーバとして機能している電源サーバ１００が送信する同期パケットには、電源サーバ１００が属している電力供給システム１のユニークＩＤを含めて送信する。従って、電源サーバ１００からの同期パケットを受信した各サーバやクライアントは、送配電系統を一義的に特定することができる。

図４は、バスライン１０で観測される電圧の変化を示す説明図である。図４（ａ）は、副電圧源１１３からの電圧Ｖが存在しない（従来の）電力供給システムにおけるバスライン上の電圧の変化を示している。図４（ａ）に示したように、例えば特許文献２で開示されたシステムにおいては、電源サーバからの電力が供給されるスロット間に、電圧が存在しない無電区間（ガード区間）が存在していた。

図４（ｂ）は、本発明の第１の実施形態にかかる電力供給システム１における、バスライン１０で観測される電圧の変化を示している。図４（ｂ）では、時間軸を同じくして、同期サーバ（電源サーバ１００）からワイヤレス送信される同期パケットについても併せて示している。図４（ｂ）に示したように、本発明の第１の実施形態にかかる電力供給システム１においては、ガード区間において同期サーバ（電源サーバ１００）から供給される所定の電圧Ｖが観測される。また同期サーバ（電源サーバ１００）からワイヤレス送信される同期パケットには、この電圧Ｖの情報と、電力供給システム１のユニークＩＤとが含まれている。従って、図４（ｂ）に示したような電圧が観測されるバスラインに繋がっているサーバやクライアントは、バスラインに電圧Ｖが現れたタイミングで受信した同期パケットに、バスラインに現れた電圧Ｖの電圧値と、受信した同期パケットに含まれている電圧値の情報と一致していれば、どの電力供給システムの配下にあるかどうかを特定することができる。

図５は、本発明の第１の実施形態にかかる電力供給システム１における、同期パケットを受信したサーバやクライアントでの電圧検出処理について示す流れ図である。以下、図５を用いて同期パケットを受信したサーバやクライアントでの電圧検出処理について説明する。なお、以下の説明では、同期サーバを無線で受信するサーバやクライアントを単に「デバイス」と称する。

まず、電力供給システム１の配下にあるデバイスは、同期サーバから無線送信される同期パケットを受信する（ステップＳ１０１）。同期パケットを受信すると、デバイスは受信した同期パケットをモデムで復調し、マイクロプロセッサで解読することでシステムＩＤの情報を取得する（ステップＳ１０２）と共に、同期パケットに含まれる電圧データを取得する（ステップＳ１０３）。

そして、デバイスは同期パケットを受信したタイミングでバスライン１０に現れる電圧を測定し（ステップＳ１０４）、測定結果が上記ステップＳ１０３で取得した電圧データと一致するかどうかを判定する（ステップＳ１０５）。ステップＳ１０５の判定の結果、測定結果が上記ステップＳ１０３で取得した電圧データと一致していなければ、上記ステップＳ１０１に戻って、デバイスは同期サーバから無線送信される同期パケットを受信する。一方、ステップＳ１０５の判定の結果、測定結果が上記ステップＳ１０３で取得した電圧データと一致していれば、デバイスは電力供給システムのＩＤを上記ステップＳ１０２で取得したもので確定する（ステップＳ１０６）。

特許文献２等の従来の発明では、電力供給システムに、一義的に特定するためのＩＤは設けられていなかった。これは、従来例では情報と電力とが同一のバスライン上を有線で流れており、一つのバスライン上には原則として１つの電力供給システムしか存在していないので、システムを一義的に特定する情報が必要無かったからである。これに対して、本実施形態では、同期パケットをワイヤレス送信するため、同期パケットを受信したサーバやクライアントでは、どの同期サーバから送信された同期パケットなのかを特定する必要がある。

従って本実施形態では、バスライン１０にはガード期間の間、同期サーバ（電源サーバ１００）から出力された適当なＤＣ電圧が、あるインピーダンス（抵抗１１２）を持って出力される。ＤＣ電圧を検出するサーバやクライアント側は、高い入力インピーダンスを持ち、バスライン１０に存在する電圧の判定を実行する。

なお、複数のデバイスが同時にバスライン１０の電圧をモニターし、複数のデバイスの合計インピーダンスのために、若干の電圧低下が起こる可能性がある。この場合であっても、検出電圧パルスの電圧は同期サーバから送信される同期パケットに記述されているので、同期パケットに記述されている電圧値の推移をみれば、電圧値の判定は容易に行うことができる。他のサーバやクライアントでは、ガード区間においてバスライン１０に現れる電圧の検出手段を用意することにより、通信系統が完全にワイヤレスである場合であっても、各電源サーバやクライアントが一つの送配電系統に接続されているか、また接続されていないかを判別することができる。

このような方式により、各デバイスは無線によるコネクションを用いた、有線での電力的なコネクションのグループが特定可能となり、同期サーバの決定からシステム上に存在する電源サーバや電源クライエントの特定、サーバ、クライエント間ネゴシエーション、電力の送電、受電等、上記特許文献２等で示した方式が使用できることになる。

なお、上記説明では、サーバとクライアントとが同一の有線バスラインに存在することを知るために、同期サーバから電力スロット間のガード期間にある適当なＤＣ電圧を送り、他のサーバやクライアントにおいてこのＤＣ電圧を検出する方式を示した。続いては、このようなガード期間でのＤＣ電圧の出力は行わずに、電力供給システムを一義的に識別するＩＤのみを用い、これを無線通信リンクで送受する方式について説明する。

この方式は、電力供給システムにＩＤを用意し、このＩＤがパラメータとして無線送信によってブロードキャストされるシステムを想定する。このパラメータは、同期パケットのパラメータとするのが適切であり、同期パケットを受信するサーバやクライアントは、自身が所属する電源バスシステムのＩＤを常に認識することができる。このＩＤに関しては、全世界でユニークとなるような設定であっても、近傍で重複しない程度の設定であってもよい。

このようにＩＤが用意された電力供給システムに接続されるサーバやクライアントは、システムを構築するにあたり、人間（例えばシステムの管理者）によって予めこのＩＤを設定するものとする。即ち、複数の無線信号リンクを持つ電力供給システムが存在した時に、どのシステムに接続するかはマニュアルで設定するものとする。このように構成することで、サーバ−クライアント間に実際の電力伝送がなされなくても、同一のＩＤであれば同一システムである確定することができる。

従って、ＩＤのみを無線で送受信する方式においては、無線送信される同期パケットにパラメータとして電力供給システムのＩＤを用意すること、及びＩＤをマニュアルで設定可能とする点以外については、上記特許文献２等で示した電力供給システムの仕組みとの違いはない。

このＩＤのみを無線で送受信する方式を用いた電力供給システムにおいて、仮にサーバやクライアントに対してＩＤの設定ミスがあると、サーバ−クライエント間で電力伝送が不可能となる。この場合には、ＩＤの設定ミスがあった該当のサーバやクライエントは、上記特許文献２等で示した電力供給システムで示されたプロトコルの中でシステムに存在しないという判定がなされることになり、該当のサーバまたはクライアントはシステムから自動的に切り離される。従って、この場合には、該当のサーバまたはクライアントは「システムに接続されない」旨を表示してユーザに通知ことでトラブルを知ることができる。

＜２．本発明の第２の実施形態＞
以上の説明では、電力の供給は有線で行われるが、情報の送受信は無線で行われる電力供給システムについて説明した。続いては、電力の供給及び情報の送受信のいずれもが無線で行われる電力供給システムについて説明する。なお、以下の説明では、電力供給システムのＩＤはマニュアルで設定することを前提とする。

電力伝送ラインがバスラインではなく空間であるため、伝送可能な電力は直流ではなく交流となる。なお、本発明においては電力の形態を問わないので交流であっても構わない。しかし、交流の場合においても、一つのバスラインと、電力を送受したい別のバスラインが存在するだけでは、それらの間に効率的な電力伝送のメカニズムを構築することは困難である。そこで、本実施形態では、電力の授受に電力カプラを用いて、無線による電力の供給及び情報の送受信を実現する場合について説明する。

［２−１．電力供給システムの構成］
図６は、本発明の第２の実施形態にかかる電力供給システム２について示す説明図である。以下、図６を用いて本発明の第２の実施形態にかかる電力供給システム２の構成について説明する。

図６に示したように、本発明の第２の実施形態にかかる電力供給システム２は、電源サーバ３００と、クライアント４００と、を含んで構成されている。

電源サーバ３００は、コネクタ３０１と、接続線３０２、３０６と、主スイッチ３０３と、モデム３０４と、マイクロプロセッサ３０５と、電力供給源３０７と、ドライバ３０９と、アンテナ３１０と、カップリングコイル３１１と、無線送受信回路３１２と、を含んで構成される。

またクライアント４００は、コネクタ４０１と、接続線４０２、４０６と、主スイッチ４０３と、モデム４０４と、マイクロプロセッサ４０５と、負荷４０７と、ＡＣ／ＤＣコンバータ４０８と、バッテリ４０９と、アンテナ４１０と、カップリングコイル４１１と、無線送受信回路４１２と、を含んで構成される。

まず電源サーバ３００の各部の構成に付いて説明する。コネクタ３０１は、電源サーバ本体とバスライン３０とを接続するものである。接続線３０２は、コネクタ３０１と、電源サーバ本体とを接続するためのものである。主スイッチ３０３は、電力の出力を制御するものであり、主スイッチ３０３がａのポジションにあればバスライン３０への有線による電力供給が可能となり、ｃのポジションにあれば電力カプラを介した無線による電力供給が可能となる。主スイッチ３０３がｂのポジションにあれば、有線及び無線での電力の供給を停止する。なお、主スイッチ３０３は、メカニカルスイッチを用いてもよい。

モデム３０４は、他の電源サーバやクライアントとの間で有線による情報の送受信を行うためのものである。また、無線送受信回路３１２は、他の電源サーバやクライアントとの間でアンテナ３１０を介した無線による情報の送受信を行うためのものである。無線送受信回路３１２からはアンテナ３１０に対して通信信号を送出し、またアンテナ３１０が無線で受信した通信信号を受信する。

マイクロプロセッサ３０５は、電源サーバ３００の動作を制御するものである。例えば、電源サーバ３００とクライアント４００との間でネゴシエーションが完了すると、マイクロプロセッサ３０５は電力供給源３０７から電力を供給するために主スイッチ３０３をｃのポジションにセットすることで、カップリングコイル３１１、４１１を介して電力をクライアント４００に供給することができる。

接続線３０６は、電源サーバ本体と電力供給源３０７とを接続するためのものである。電力供給源３０７は、交流電圧からなる電力を供給することができるものであり、電源サーバ３００の主スイッチ４０３がａまたはｃのポジションにセットされていると、電力を有線または無線で供給することができる。

ドライバ３０９は、電力供給源３０７からの電力をカップリングコイル３１１に最適化された周波数で駆動するものである。ドライバ３０９によってカップリングコイル３１１に最適化された周波数の交流電力がカップリングコイル３１１へ出力される。

アンテナ３１０は、無線によって信号を送受信するものである。アンテナ３１０は、他のサーバ（同期サーバや電源サーバ）やクライアントから無線で送信されてくる信号を受信し、また他のサーバやクライアントに対して無線で信号を送信する。アンテナ３１０が他のサーバやクライアントから信号を無線で受信すると、その信号は無線送受信回路３１２に送られて、無線送受信回路３１２において復調処理が施される。また、無線送受信回路３１２において変調処理が施された信号は、アンテナ３１０から無線送信され、他のサーバやクライアントの元に届けられる。

以上、電源サーバ３００の各部の構成に付いて説明した。続いてクライアント４００の構成に付いて説明する。コネクタ４０１は、クライアント本体とバスライン４０とを接続するものである。接続線４０２は、コネクタ４０１と、クライアント本体とを接続するためのものである。主スイッチ４０３は、電力の入力を制御するものであり、主スイッチ４０３がａのポジションにあればバスライン２０からの有線による電力供給を受けることが可能となり、ｃのポジションにあれば電力カプラを介した無線による電力供給を受けることが可能となる。主スイッチ４０３がｂのポジションにあれば、有線及び無線での電力の供給が停止されることになる。なお、主スイッチ４０３は、メカニカルスイッチを用いてもよい。

モデム４０４は、他の電源サーバやクライアントとの間で情報の送受信を行うためのものである。また、無線送受信回路４１２は、他の電源サーバやクライアントとの間でアンテナ４１０を介した無線による情報の送受信を行うためのものである。無線送受信回路４１２からはアンテナ４１０に対して通信信号を送出し、また無線送受信回路４１２はアンテナ４１０が無線で受信した通信信号を受信する。

マイクロプロセッサ４０５は、クライアント４００の動作を制御するものである。例えば、電源サーバ３００とクライアント４００との間でネゴシエーションが完了すると、マイクロプロセッサ４０５は電源サーバ３００から電力の供給を受けるために主スイッチ４０３をｃのポジションにセットすることで、電源サーバ３００からカップリングコイル３１１、４１１を介して供給された電力を受けることができる。

接続線４０６は、クライアント本体と負荷４０７とを接続するためのものである。負荷４０７は電源サーバから供給された電力を消費するブロックである。ＡＣ／ＤＣコンバータ４０８は、カップリングコイル３１１、４１１を介して電源サーバ３００から供給される交流電流から電圧の異なる直流電流へと変換するための整流回路である。バッテリ４０９は、電源サーバから供給された電力を蓄えるものである。なお図６には図示しないが、クライアント４００には、バッテリ４０９の充放電を制御するチャージ制御回路を備えていても良い。

アンテナ４１０は、無線によって信号を送受信するものである。アンテナ４１０は、他のサーバ（同期サーバや電源サーバ）やクライアントから無線で送信されてくる信号を受信し、また他のサーバやクライアントに対して無線で信号を送信する。アンテナ４１０が他のサーバやクライアントから信号を無線で受信すると、その信号は無線送受信回路４１２に送られて、無線送受信回路４１２において復調処理が施される。また、無線送受信回路４１２において変調処理が施された信号は、アンテナ４１０から無線送信され、他のサーバやクライアントの元に届けられる。

カップリングコイル４１１は、カップリングコイル３１１と対になって設けられるものである。このカップリングコイル３１１とカップリングコイル４１１とで電力カプラが構成される。

以上、クライアント４００の構成について説明した。次に、図６で示したような構成を有する電源サーバ３００及びクライアント４００の動作について説明する。ここでは、既にクライアント４００に適当なアドレスが割り当てられ、電源サーバ３００からの電力を受け取れる状態になっているものとする。

［２−２．電力供給システムの動作］
電源サーバ３００は、動作を開始すると、ワイヤレス信号リンク（例えばアンテナ３１０）を通して同期パケットを受信し、バスライン２０側に存在する同期サーバに対して、自身を電源サーバとして登録する。すなわち、電源サーバ３００は、アンテナ３１０から同期サーバに対する登録パケットを送信し、アンテナ４１０で電源サーバ３００からの登録パケットを受信したクライアント４００は、モデム４０４、マイクロプロセッサ４０５を通じて、電源サーバ３００からの登録パケットを同期サーバに送信する。

電源サーバ３００にアドレスが振られ、新たな電源サーバ３００がバスライン２０に接続されたという情報が、バスライン２０に接続されているサーバやクライアントに対して、同期サーバからブロードキャストされる。この情報は、アンテナ３１０を通して電源サーバ３００にも通知されるが、電源サーバ３００はこの情報に反応する必要はない。この結果、クライアント４００は新たな電源サーバ３００の追加を知ることができる。そしてクライアント４００は、今までに電力供給をされていなかったので、この登録された電源サーバ３００に対するネゴシエーションを開始する。

電源サーバ３００とクライアント４００との間でネゴシエーションが成功すると、電源サーバ３００及びクライアント４００は、それぞれ主スイッチ３０３、４０３をｃの側にセットし、電力カプラによる無線での電力供給が可能な状態に設定する。そして、電源サーバ３００とクライアント４００との間で、カップリングコイル３１１、カップリングコイル４１１を経由して電力が送られる。電力の送受電タイミングは、バスライン２０に接続されている同期サーバ（図示せず）によって制御されるので、バスライン２０の電力スロットを割り当て、この電力スロットの時間を使用する。

なお、カップリングコイル３１１、４１１の結合状況によっては、電源サーバ３００とクライアント４００との間でネゴシエーションしたものと同等のスペックを持つ電力が得られるとは限らない。従って、クライアント４００は電源サーバ３００からの受電電力の内容を（例えばマイクロプロセッサ４０５で）チェックするようにしてもよい。そして、チェックの結果、電力を調整する必要があるならば、電源サーバ３００と再度ネゴシエーションを実行し、電源サーバ３００が電力を調整する手段を有していれば、受電端で最適な電力となるように、電源サーバ３００側で電力仕様を変更してもよい。もちろん、電源サーバ３００が電力を調整する手段を有していないならば、クライアント４００は若干の電力を受電した後、電源サーバ３００からの受電を断念してもよい。しかし、ワイヤレスで電力を供給することができる電源サーバにおいては、ワイアレスリンクによる電力状況の変動に対応するため、電力を調整する手段を用意しておくことが望ましい。

以上、電源サーバ３００及びクライアント４００の動作について説明した。なお、図６に示したような構成を有する電源サーバ３００やクライアント４００は、主スイッチ３０３、４０３を切り替えることにより、有線での電力の送受電が可能となり、既存の電力供給システムにそのまま接続することが可能である。

なお、上述した本発明の第２の実施形態では、電力リンクが使用するタイムスロット、はバスライン２０を中心とした電力供給システムの完全な管理下にあった。しかし、カップリングコイル３１１、４１１による電力リンクは、バスライン２０を中心とした電力供給システムとは全く独立に常時動作可能である。従って、ワイヤレス電力リンクを持つ、一対のサーバ、クライアント間では、ネゴシエーションによる合意が取れた後においては、電力カプラによる電力リンクを接続したままとする使用方法が可能である。

このような使用方法に対応するため、本実施形態では、サーバやクライアントのプロファイルの中に、「無線電力リンク」、「接続可能リンク数」というパラメータを用意する。そして、これらワイヤレス電力リンクを持つ、一対のサーバ、クライアント間のネゴシエーション条件に、「常時接続」、あるいは「サーバ、クライアント間の合意により接続、切断する」といった拡張を行う。なお、この場合の「常時接続」とはあくまでマイクロプロセッサ３０５、４０５の管理下での話であり、電力線同士を永久接続したものではない。つまり「常時接続」とは、電力リンクはマイクロプロセッサ３０５、４０５の意思でいつでも切断できるが、当面は連続して使用するということである。

また、上述した本発明の第２の実施形態では、無線電力リンクは一対であり、一対一の無線電力リンクが存在する場合を示した。しかし、磁界を用いた電力リンクでは、効率を若干妥協すれば、１対多、多対多というリンクが構成できる。また、無線電力リンクが１対多（送電側１、受電側多）の場合、タイムスロットを設けて、複数のクライアントに対して時分割で送ることも、また同時に電力を送ることもできる。時分割で電力を送る場合には、上述したような動作を実行するプロトコルを用いることで、サーバ、クライアント間で合意がとれた電力仕様とすることが可能である。一方、複数のクライエントに対する常時送電に対しては、クライアント毎の最適化はできないが、全てのクライエントが使用可能となるような電力仕様とすることも可能である。また、電力仕様が合わないクライエントに対しては、クライエント側で電力を受電しないようにすることも可能である。

＜３．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、通信を電力伝送とは別にし、かつ通信をワイヤレスにしたサーバ、クライアント及びこれらを備えた電力供給システムを構成することができる。また、電力を有線で伝送する場合に限らず、無線によって伝送することが可能となる。

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。

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、特に電力と共に電力に関する情報の伝送が行われる電力供給装置、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る。

１、２ 電力供給システム
１００ 電源サーバ
１０１ コネクタ
１０２ 接続線
１０３ 主スイッチ
１０４ モデム
１０５ マイクロプロセッサ
１０６ 接続線
１０７ 電力供給源
１０９ ヒューズ
１１０ アンテナ
１１１ 副スイッチ
１１２ 抵抗
１１３ 副電圧源
２００ クライアント
３００ 電源サーバ
３０１ コネクタ
３０２、３０６ 接続線
３０３ 主スイッチ
３０４ モデム
３０５ マイクロプロセッサ
３０７ 電力供給源
３０９ ドライバ
３１０ アンテナ
３１１ カップリングコイル
３１２ 無線送受信回路
４００ クライアント
４０１ コネクタ
４０２、４０６ 接続線
４０３ 主スイッチ
４０４ モデム
４０５ マイクロプロセッサ
４０７ 負荷
４０８ ＡＣ／ＤＣコンバータ
４０９ バッテリ
４１０ アンテナ
４１１ カップリングコイル
４１２ 無線送受信回路

Claims (10)

1. 電力供給についての合意を確立した他の装置へ、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を供給する電力供給部と、
   前記電力供給部が電力を供給する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する情報通信部と、
   を備え、
   前記情報通信部は、前記電力供給部による他の装置への電力の供給前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を無線通信し、
   前記電力供給部は、該合意が確立した他の装置に対して前記電力供給区間において電力を供給する、電力供給装置。
2. 前記電力供給部は、前記他の装置へバスラインを通じて有線で電力を供給する、請求項１に記載の電力供給装置。
3. 前記電力供給部が電力を供給しない区間において、所定のマーカ電圧を前記バスラインに出力するマーカ電圧出力部をさらに備える、請求項２に記載の電力供給装置。
4. 前記情報通信部は、前記他の装置に対する電力供給のために、電力の供給元を特定するための情報として予め定めたＩＤ情報を用いて該他の装置と無線通信する、請求項２に記載の電力供給装置。
5. 前記電力供給部は、前記他の装置へ無線によって電力を供給する、請求項１に記載の電力供給装置。
6. 電力供給についての合意を確立した他の装置から、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を受電する電力受電部と、
   前記電力受電部が電力を受電する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する情報通信部と、
   を備え、
   前記情報通信部は、前記電力受電部による他の装置からの電力の受電前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を受信し、
   前記電力受電部は、該合意が確立した他の装置から前記電力供給区間において電力を受電する、電力受電装置。
7. 前記電力受電部は、前記他の装置からバスラインを通じて有線で電力を受電する、請求項６に記載の電力受電装置。
8. 前記電力受電部は、前記他の装置から無線によって電力を受電する、請求項６に記載の電力受電装置。
9. 電力を供給する電力供給装置と、前記電力供給装置からの電力を受電する電力受電装置と、を備え、
   前記電力供給装置は、
   電力供給についての合意を確立した他の装置へ、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を供給する電力供給部と、
   前記電力供給部が電力を供給する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する第１情報通信部と、
   を備え、
   前記第１情報通信部は、前記電力供給部による他の装置への電力の供給前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を無線通信し、
   前記電力供給部は、該合意が確立した他の装置に対して前記電力供給区間において電力を供給し、
   前記電力受電装置は、
   電力供給についての合意を確立した他の装置から、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を受電する電力受電部と、
   前記電力受電部が電力を受電する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する第２情報通信部と、
   を備え、
   前記第２情報通信部は、前記電力受電部による他の装置からの電力の受電前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を受信し、
   前記電力受電部は、該合意が確立した他の装置から前記電力供給区間において電力を受電する、電力供給システム。
10. 電力供給についての合意を確立した他の装置へ、周期的に繰り返される予め定めた電力供給区間において該他の装置と合意した電力を供給する電力供給ステップと、
    前記電力供給ステップで電力を供給する前記他の装置との間で情報を表す情報信号を無線で送受信する情報通信ステップと、
    を備え、
    前記情報通信ステップは、前記電力供給ステップによる他の装置への電力の供給前に該他の装置との間で電力供給についての合意を確立するための情報を無線通信し、合意が確立した後は前記電力供給区間において電力の供給元を特定するための情報を無線通信し、
    前記電力供給ステップは、該合意が確立した他の装置に対して前記電力供給区間において電力を供給する、電力供給方法。
    

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