JP2012104130A

JP2012104130A - 通信システム、通信装置、及び電力供給方法

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Publication number: JP2012104130A
Application number: JP2011264935A
Authority: JP
Inventors: Tomokazu Yuasa; 智和湯淺; Hideki Miyasato; 秀樹宮里
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2010-03-31
Filing date: 2011-12-02
Publication date: 2012-05-31
Anticipated expiration: 2030-03-31
Also published as: JP5269177B2; JP2011215955A; US20110241434A1

Abstract

【課題】通信を行うための電力を有していない場合であっても、ネゴシエーションを伴った電力の供給を行うことの可能な通信システム、これにかかる通信機器、及び電力供給方法を提供することを課題とする。
【解決手段】ソース機器２は接続ケーブル３が挿入されると、この挿入による振動によって発電を行い、発電された電力を用いてシンク機器１に対して電力供給のためのネゴシエーションの開始要求信号を送信する。ネゴシエーションの開始要求信号を受信したシンク機器１は、これに基づいてソース機器２とネゴシエーションを開始する。ネゴシエーションが完了すると、シンク機器１はソース機器２に対して電力の供給を行う。
【選択図】図４

Description

本発明は通信システム、通信装置、及び電力供給方法に関するものであり、特に機器間の電力の供給を行う通信システム、通信装置、及び電力供給方法に関する。

通信技術の発達により、接続された機器間で電力の供給が可能な通信機器、通信規格が提案されている。

機器間での電力供給を行うことのできる機器の一例として、二次電池によって駆動するパーソナルコンピュータの周辺機器であって、二次電池の充電不足による使用不能状態を回避するようにしたパーソナルコンピュータの周辺機器が提案されている。（特許文献１を参照）。

特開２０００−２０１７６号公報

機器間での電力の供給を行う場合、電力を供給する側の機器であるホスト機器と、電力を供給される側の機器であるデバイス機器が存在し、一般的にはデバイス機器は他の機器に電力を供給する側に回ることは無く、電力を供給される専用の機器として存在することとなる。

しかし、近年の通信技術の発達により、２つの機器が互いにホスト機器にもデバイス機器にもなることができ、２つの機器間で双方向に電力を供給することを可能とする通信規格が考えられている（例えば、ＭＨＬ（Mobile High-definition Link）等）。このような場合、一方から他方に対して勝手に電流を流してしまうと、不具合が発生してしまう可能性がある。そこで、この場合には２つの機器間で例えば電力の供給を行うか否か等の情報のやり取りを行うネゴシエーションを行うのが好適である。上記提案に関しては双方向に電力を供給可能である場合に関しての考慮は特になされていない。

双方向での電力供給が可能な場合にはネゴシエーションを行うのが好適であるが、例えば片方に全く電力が無い（電源が接続されていない、バッテリの充電が切れている等）場合にはこのネゴシエーションを実行することができず、電力の供給が開始できない。

本発明は上記問題に鑑みてなされたものであって、通信を行うための電力を有していない場合であっても、ネゴシエーションを伴った電力の供給を行うことの可能な通信システム、これにかかる通信機器、及び電力供給方法を提供することを課題とする。

本発明にかかる通信システムは、第１の通信装置と、第２の通信装置とを具備する通信システムであって、前記第１の通信装置は、外部からの入力を受ける入力手段と、前記入力手段が外部からの入力を受けると発電を行う発電手段と、前記発電手段によって発電された電力を用いて、外部機器と電力授受のための通信を行う通信手段と、前記外部機器より送信された電力を受信する電力受信手段と、を備え、前記第２の通信装置は、前記第１の通信装置と前記電力授受のための通信を行う通信手段と、前記通信の通信結果に基づいて、前記第１の通信装置に対して電力を送信する電力送信手段と、を備えることを特徴としている。

本発明によれば、通信を行うための電力を有していない場合であっても、ネゴシエーションを伴った電力の供給を行うことの可能な通信システム、これにかかる通信機器、及び電力供給方法を実現することができる。

本発明の第１の実施形態における通信システムの一例を示す概観図。本発明の第１の実施形態における通信システムの電力供給機能の一部の機能構成の一例を示すブロック図。本発明の第１の実施形態における電力供給のためのネゴシエーションの一例を示すシーケンス図。本発明の第１の実施形態におけるソース機器に電力が供給されていない状態での、シンク機器からソース機器への電力の供給の手順の一例を示す概念図本発明の第１の実施形態における電力が供給されていない状態での、シンク機器からソース機器への電力供給についてシンク機器及びソース機器の行う処理の一例を示すシーケンス図。本発明の第２の実施形態における通信システムの電力供給機能の一部の機能構成の一例を示すブロック図本発明の第２の実施形態におけるソース機器に電力が供給されていない状態での、シンク機器からソース機器への電力の供給の手順の一例を示す概念図。本発明の第２の実施形態における電力が供給されていない状態での、シンク機器からソース機器への電力供給についてシンク機器及びソース機器の行う処理の一例を示すシーケンス図。

本発明に関する実施の形態を、以下で図面を参照しながら説明する。

（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態について図１乃至図５を用いて説明を行う。

図１は本実施形態における通信システム４の一例を示す概観図である。図１にはシンク機器１、ソース機器２、接続ケーブル３、及び通信システム４が示されている。

シンク機器１は、本実施形態においては例えばデジタルテレビ（Digital Television）であり、受信する放送波に含まれる映像を表示する機能を有している。シンク機器１はソース機器２と通信することができ、ソース機器２に格納された映像コンテンツを受信して再生することができる。また、放送波に含まれる映像をソース機器２に映像コンテンツとして格納することができる。さらに、シンク機器１はソース機器２と接続ケーブル３を介して電力の授受を行うことが可能であり、ソース機器２に対して電力の供給を行うことができる。本実施形態ではシンク機器１は、電力の供給可能な例えば宅内コンセントと接続されており、電力をソース機器２に対して送信することができる環境にあって、シンク機器１がソース機器２対して電力を供給する場合を例に挙げて説明を行う。

ソース機器２は、本実施形態に於いては例えば不揮発性磁気記憶媒体を有するハードディスクドライブ（Hard Disk Drive）であり、接続ケーブル３を介してシンク機器１との通信を行うことができる。ソース機器２はシンク機器１からの要求に基づいて例えば映像コンテンツ等のデータをシンク機器１に対して送信することができる。また、ソース機器
２はシンク機器１から送信される映像コンテンツを記憶媒体に格納することができる。さらに、ソース機器２はシンク機器１と接続ケーブル３を介して電力の授受を行うことが可能であり、シンク機器１に対して電力の供給を行うことができる。本実施形態ではソース機器２は、電力の供給可能な例えば宅内コンセントと接続されておらず、シンク機器１から電力の供給を受けて所定の動作を行う場合を例に挙げて以下では説明を行う。

接続ケーブル３は、シンク機器１とソース機器２とを通信可能に接続できる有線ケーブルであり、本実施形態においてはＵＳＢ（Universal Serial Bus）規格に準拠したケーブルであると例示する。接続ケーブル３はデータ通信用のラインと、電力供給用（供給電量伝送用）のラインとを有しており、接続された機器間での通信、および電力の授受を可能としている。

通信システム４は、シンク機器１、ソース機器２を有している。本実施形態における通信システム４では、シンク機器１とソース機器２とは互いに電力の供給を行うことができる。例えば、ソース機器２がコンセント等と接続されておらず、コンセントから電力の供給を受けられない場合等に、ソース機器２はシンク機器１に対して電力を供給するように要求する信号を送信することができる。シンク機器１はこれに応じて接続ケーブル３を介してソース機器２に電力を送信し、これによってソース機器２は受信した電力を用いて内部の各モジュールを可能させることができる。また、逆にソース機器２からシンク機器１に対しても上記と同様の手順で、シンク機器１からの要求に応じてソース機器２は電力を供給することが可能である。シンク機器１とソース機器２とは互いに電力の供給を行うことが可能であるため、この電力の供給を行う時には開始前にネゴシエーション（電力授受のための通信）を行うことが好適である。本実施形態での通信システム４において、シンク機器１とソース機器２とは電力の授受を行う前に通信を行い、ネゴシエーションを行うものとする。

次に、通信システム４における電力供給に関する機能構成について説明を行う。

図２は本実施形態における通信システム４の電力供給機能の一部の機能構成の一例を示すブロック図である。

まず、シンク機器１は制御部１１、通信ポート１２、電源制御部１３、及び電力供給制御部１４を有している。

制御部１１はシンク機器１の全体を制御する機能を有しており、制御部１１にはハードウェア構成としてはＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、およびＲＡＭ（Random Access Memory）等が含まれる。ここで、ＣＰＵとは各種計算処理を行う半導体チップであり、ＲＯＭとはＣＰＵが実行する各種プログラム等を記憶している不揮発性メモリであり、ＲＡＭとはＣＰＵが計算処理を行う時にワークメモリとして使用される揮発性メモリのことを指す。

通信ポート１２は接続ケーブル３を接続することの可能なポートである。本実施形態における通信ポート１２はＵＳＢ規格に準拠したポートであるものとする。

電源制御部１３は、例えばシンク機器１外部のコンセント等と接続されており、コンセント等から受信する電力を、例えば制御部１１および通信ポート１２を含むシンク機器１内の所定の構成に対して送信する機能を有している。

電力供給制御部１４は接続ケーブル３を介してのソース機器２への電力の供給を制御する機能を有している。電力供給制御部１４は接続ケーブル３によってシンク機器１とソース機器２が接続されるとき、ソース機器２とネゴシエーションを行い、電力の供給を行うか否かを判別し、またこのとき供給する（送信する）電流の電流値を決定する機能を有している。

次に、ソース機器２は制御部２１、通信ポート２２、環境発電部２３、電力供給制御部２４、及び要求部２５を有している。

制御部２１は、ソース機器２全体を制御しており、シンク機器１からの要求等に応じて所定の動作を行う機能を有している。

通信ポート２２は、接続ケーブル３を接続することの可能なポートである。本実施形態における通信ポート２２はＵＳＢ規格に準拠したポートであるものとする。

環境発電部２３は、本実施形態においては例えば振動によって発電を行うモジュールであり、通信ポート２２に接続ケーブル３が挿入されるとき、この挿入時に発生する振動を利用して発電を行う機能を有している。環境発電部２３はこの発電した電力を電力供給制御部２４に供給する。

電力供給制御部２４は接続ケーブル３を介してのシンク機器１２への電力の供給を制御する機能を有している。電力供給制御部２４は接続ケーブル３によってシンク機器１とソース機器２が接続されるとき、シンク機器１とネゴシエーションを行い、電力の供給を行うか否かを判別し、またこのとき供給する（送信する）電力量を決定する機能を有している。また、ソース機器２がシンク機器１に電力の供給を求める場合には、この旨及び求める電流の電流値の情報を送信する機能を有している。

要求部２５は環境発電部２３より電力の供給を受けるとき、接続ポート２２から接続ケーブル３を介してシンク機器１に所定の信号を送信する機能を有している。要求部２５が送信する信号に関しては、後述にて説明を行う。

次に、電力供給を行う際のネゴシエーションについて説明を行う。

図３は本実施形態における電力供給のためのネゴシエーションの一例を示すシーケンス図である。ここではシンク機器１からソース機器２へ電力が供給される場合のネゴシエーションの内容を説明する。

まずシンク機器１の電力供給制御部１４はソース機器２に対して電力供給に関する情報を送信するように要求する信号である情報送信要求信号を送信する（ステップＳ３１）。

これを受信したソース機器２の電力供給制御部２４は電力の供給を受けたい旨の情報（シンク機器１に電力を送信するように要求する情報）、および電力の供給を受けたい場合には、供給時の電流値の情報を示す信号をシンク機器１に対して送信する（ステップＳ３２）（ステップＳ３３）。

次に、この信号を受信したシンク機器１の電力供給制御部１４は、この信号に応じて以下の動作を行う。ソース機器２から電力の供給を受ける必要がない旨の情報（シンク機器１に電力を供給しないように要求する情報）を受けるときには、電力供給制御部１４は特に何も行わない。電力の供給を受ける旨の情報及びこのときの電流値の情報を示す信号を受信するときは、電力供給制御部１４は電源制御部１３に通信ポート１２にこの電流値での電力の送信を行うように指示をする。電源制御部１３はこの指示に基づいて通信ポート１２を介してソース機器２に対して電力を送信する（ステップＳ３４）（ステップＳ３５）。これによってソース機器２はシンク機器１より送信された電力を供給することができる（ステップＳ３６）。

シンク機器１とソース機器２のように電力を互いに供給し合える機器間での電力供給では電力の供給前に例えば上述のようなネゴシエーションを行う場合がある。しかし、ソース機器２に電力が元々供給されている場合にはネゴシエーションを行うことができるが、ソース機器２に電力が供給されていない場合には、ソース機器２は全く動けないのでステップＳ３２における信号を送信することができず（認識することができず）、シンク機器１とソース機器２間ではネゴシエーションを行えない。

そこで、本実施形態においてソース機器２に電力が供給されていない状態における、シンク機器１からソース機器２への電力の供給手順に関して、次に説明する。

図４は本実施形態におけるソース機器２に電力が供給されていない状態での、シンク機器１からソース機器２への電力の供給の手順の一例を示す概念図である。

まず、最初に接続ケーブル３がシンク機器１に接続される。

次に、接続ケーブル３がソース機器２の通信ポート２２に接続されるとソース機器２の環境発電部２３は、この接続動作によって発生される振動を利用して発電を行う。

環境発電部２３は、発電した電力を電力供給制御部２４に供給し、要求部２５はこの電力を利用してシンク機器１に対してネゴシエーションの開始要求信号を送信する。このネゴシエーションの開始要求信号とは、図３のステップＳ３１の情報送信要求信号をソース機器２に対して送信するように要求する信号である。

シンク機器１は、このネゴシエーション開始要求信号を受信すると、これに基づいて情報送信要求信号を送信し、ソース機器２とのネゴシエーションを開始する。このとき、ソース機器２の電力供給制御部２４には環境発電部２３の発電による電力が供給されているため、電力供給制御部２４はネゴシエーションを行うことができる。

ネゴシエーションが終了すると、シンク機器１はソース機器２に対して電力を供給する。

次に、上述の手順について詳細に説明を行う。

図５は本実施形態における電力が供給されていない状態での、シンク機器１からソース機器２への電力供給についてシンク機器１及びソース機器２の行う処理の一例を示すシーケンス図である。

最初に、接続ケーブル３がソース機器２の通信ポート２２に挿入されるとき、環境発電部２３はこれによって発生する振動を利用して発電を行い（ステップＳ５０１）、この電力を電力供給制御部２４に供給する（ステップＳ５０２）。

電力供給制御部２４の要求部２５は供給される電力を利用して、接続ポート２２を介してネゴシエーション開始要求信号をシンク機器１に送信する（ステップＳ５０３）。

シンク機器１の電力供給制御部１４はこのネゴシエーション開始要求信号を受信すると（ステップＳ５０４）、電力供給に関する情報の送信を要求する情報送信要求信号をソース機器２に対して送信する（ステップＳ５０５）。

電力供給制御部２４は、情報送信要求信号を受信すると（ステップＳ５０６）、電力の供給を指示する旨の信号及び供給時に求める電流値についての情報を示す信号を送信する（ステップＳ５０７）。

シンク機器１の電力供給制御部１４は、この電力の供給を指示する旨の信号及び供給時に求める電流値についての信号を受信すると（ステップＳ５０８）、電源制御部１３にこれに応じて電力部を送信させる指示を行い、要求された電流値で電力が送信される（ステップＳ５０９）。

これをソース機器２が受信し（ステップＳ５１０）、電源供給にかかる一連のフローは終了となる。

本実施形態において、環境発電部２３が例えばコンデンサのような電力をためておく構成を有しているとしてもよい。このとき接続ケーブル３の挿入によって発生した電力を一時的に貯めておくことができ、後の通信時に利用することができる。例えば、接続ケーブル３がシンク機器１からではなく、ソース機器２に先に接続された場合、ソース機器２はネゴシエーション開始要求信号を接続ケーブル３によって送信しても、接続ケーブル３がシンク機器１に接続されていない間はこの要求はシンク機器１に届かず、電力の供給を受けることができない。そこで、コンデンサ等によって電力をためておき、要求部２５はこの電力を用いて、情報送信要求信号を受信しない間には複数回ネゴシエーション開始要求信号を送信するとしてもよい。こうすることで、ネゴシエーションを行える確実性が向上する。

また、本実施形態においてソース装置２は、環境発電部２３が通信ポート２２に接続ケーブル３が挿入されたとき、この挿入による振動を用いて発電を行うため、ユーザが特に意識すること無く電力供給のための通信を行うことが可能である。

本実施形態における通信システム４は、通信装置同士が双方向に電源供給可能であって、この片方に電力が供給されていない場合であっても、電力の供給を行うことが可能となる。

（第２の実施形態）
次に本発明の第２の実施形態について、図６乃至図８を用いて説明を行う。以下では第１の実施形態とほぼ同様の機能を有する構成に関しては第１の実施形態と同一名称、同一の番号を付して説明を行う。また、第１の実施形態と同様の説明と重複する説明についてはこれを省略する。

図６は本実施形態における通信システム４の電力供給機能の一部の機能構成の一例を示すブロック図である。

本実施形態におけるシンク機器１及びソース機器２は無線通信によって通信を行うことが可能である。第１の実施形態における構成に加えて、シンク機器１には無線通信部１６が更に設けられており、ソース機器２には無線通信部２６が更に設けられている。この無線通信部１６及び無線通信部２６は互いに無線によって通信を行うことができるモジュールであって、例えばBluetooth（登録商標）に準拠する無線通信モジュールであるとする。しかし、本実施形態における無線通信モジュールはこれには限定されず、他の規格に準拠した通信モジュールであったとしてもよい。

また、本実施形態においてシンク機器１の電力供給制御部１４は判別部１５を有している。判別部１５は通信ポート１２に接続ケーブル３を介して外部機器が接続されるときこの機器に電力の供給を行うか否かの判別を行う機能を有している。

本実施形態においてソース機器２の要求部２５は、通信ポート２２への接続ケーブル３の接続によって環境発電部２３より電力の供給を受けると、ネゴシエーション開始要求信号を無線通信部２６によって無線通信にて送信する。

図７は本実施形態におけるソース機器２に電力が供給されていない状態での、シンク機器１からソース機器２への電力の供給の手順の一例を示す概念図である。

ここでは接続ケーブル３がシンク機器１からではなく、ソース機器２に先に接続された場合を考える。接続ケーブル３がソース機器に接続されるとき、ソース機器２はこの接続によって環境発電部２３で発電を行う。

次に、環境発電部２３で発電された電力によって、ソース機器２はネゴシエーション開始要求を生成し、これを無線通信部２６によって送信する。

シンク機器１がネゴシエーション開始要求信号を受信した後、接続ケーブル３がシンク機器１に接続されるとシンク機器１はネゴシエーションを行う相手がソース機器２であると認識し、ソース機器２とネゴシエーションを開始する。

最後に、このネゴシエーションの内容に基づいてシンク機器１はソース機器２に電力を送信し、ソース機器２には電力が供給されることとなる。

次に、上述の手順について詳細に説明を行う。

図８は本実施形態における電力が供給されていない状態での、シンク機器１からソース機器２への電力供給についてシンク機器１及びソース機器２の行う処理の一例を示すシーケンス図である。

先ず、接続ケーブル３がソース機器２の通信ポート２２に接続されるとき、環境発電部２３はこれによって発生する振動を利用して発電を行い（ステップＳ８０１）、この電力を電力供給制御部２４に供給する（ステップＳ８０２）。

電力供給制御部２４の要求部２５は供給される電力を利用して、無線通信部２６によってネゴシエーション開始要求信号をシンク機器１に送信する（ステップＳ８０３）。このとき電力供給制御部２４は無線通信部２６からのみネゴシエーション開始要求信号を送信するとしても、併せて通信ポート２２より接続ケーブル３に向けてネゴシエーション開始要求信号を送信するとしてもどちらでもよい。

シンク機器１の電力供給制御部１４はこのネゴシエーション開始要求信号を受信すると（ステップＳ８０４）、電力供給制御部１４の判別部１５は通信ポート１２の接続状態を監視し、所定時間以内に通信ポート１２に接続ケーブル３が接続されたか否かの判別を行う。所定時間以内に接続ケーブル３が接続されない場合には、電力供給制御部１４は特に何も行わない。判別部１５が所定時間以内に接続ケーブル３がシンク機器１の接続ポート１２に接続されたと判別すると、電源供給制御部１４は電力供給に関する情報の送信を要求する情報送信要求信号をソース機器２に対して送信する（ステップＳ８０６）。

ソース機器２の電力供給制御部２４は、情報送信要求信号を受信すると（ステップＳ８０７）、電力の供給を指示する旨の信号及び供給時に求める電流値についての情報を示す信号を送信する（ステップＳ８０８）。

シンク機器１の電力供給制御部１４は、この電力の供給を指示する旨の信号及び供給時に求める電流値についての信号を受信すると（ステップＳ８０９）、電源制御部１３にこれに応じて電力を送信させる指示を行い、電力が送信される（ステップＳ８１０）。

これをソース機器２が受信し（ステップＳ８１１）、電源供給にかかる一連のフローは終了となる。

本実施形態において、ソース機器２はネゴシエーション開始要求信号を無線通信部２６によって送信するため、接続ケーブル３がソース機器２より先にシンク機器１に接続されていなかった場合であっても、シンク機器１にネゴシエーション開始要求信号を送信することができる。

本実施形態に於いて通信機器の例としてシンク機器１及びソース機器２を示しているがこれに限定されるものではなく、例えば、無線通信機器、モバイル機器等、他にも様々な例が考えられる。

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具現化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

１…シンク機器、２…ソース機器、３…接続ケーブル、４…通信システム、１１…制御部、１２…通信ポート、１３…電源制御部、１４…電力供給制御部、１５…判別部、１６…無線通信部、２１…制御部、２２…通信ポート、２３…環境発電部、２４…電力供給制御
部、２５…要求部、２６…無線通信部

Claims

外部からの入力を受ける入力手段と、
前記入力手段が外部からの入力を受けると発電を行う発電手段と、
前記発電手段によって発電された電力を用いて、外部機器と電力授受のための通信を行う通信手段と、
前記外部機器より送信された電力を受信する電力受信手段と、
を具備することを特徴とする通信装置。
前記通信手段は、前記電力授受を行うか否かの情報を送信する、請求項１記載の通信装置。
前記通信手段は、前記電力授受において前記外部機器が求める、電流値の情報を送信する請求項１記載の通信装置。
前記入力手段には電気送信用のケーブルが入力され、
前記発電手段は前記入力手段に前記ケーブルが入力されると発電する、請求項１記載の通信装置。
前記発電手段は、前記入力手段に前記ケーブルが挿入される際の動力によって発電する、請求項４記載の通信装置。
第１の通信装置と、第２の通信装置とを具備する通信システムであって、
前記第１の通信装置は、
外部からの入力を受ける入力手段と、
前記入力手段が外部からの入力を受けると発電を行う発電手段と、
前記発電手段によって発電された電力を用いて、外部機器と電力授受のための通信を行う通信手段と、
前記外部機器より送信された電力を受信する電力受信手段と、を備え、
前記第２の通信装置は、
前記第１の通信装置と前記電力授受のための通信を行う通信手段と、
前記通信の通信結果に基づいて、前記第１の通信装置に対して電力を送信する電力送信手段と、を備える通信システム。
入力手段が外部からの入力を受けるステップと、
前記入力手段が外部からの入力を受けると発電手段が発電するステップと、
前記発電手段によって発電された電力を用いて、通信手段が外部機器と電力授受のための通信を行うステップと、
前記外部機器より送信された電力を電力受信手段が受信するステップと、
を具備することを特徴とする電力供給方法。