JP2017532746A

JP2017532746A - 電力ネゴシエーションプロトコルを用いて電力線を介して負荷デバイスを制御するための装置、方法及びシステム

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Publication number: JP2017532746A
Application number: JP2017522628A
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Inventors: マッティアスヴェント; マルセルベイ
Original assignee: Signify Holding BV
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Priority date: 2014-10-28
Filing date: 2015-10-05
Publication date: 2017-11-02
Also published as: RU2698708C2; CN107148806B; EP3213603A1; WO2016066371A1; RU2017118289A3; RU2017118289A; US10405405B2; CN107148806A; US20170325320A1

Abstract

本発明は、制御コマンドを、又は状態情報を、各々、照明デバイスに送信する又は照明デバイスから受信するために、電源供給インタフェースの電力ネゴシエーション接続部（例えば、ＶＢＵＳチャネル）を用いることを提案する。前記電力ネゴシエーション接続部は、データ接続部から完全に独立している通信チャネルとして用いられることができる。それは、例えば、前記データ接続部とは異なるプロトコル及び異なるワイヤを用いる。調光レベル又は色などの制御コマンドは、関連する電力ネゴシエーションプロトコルのベンダ定義メッセージにおいて符号化されることができる。

Description

本発明は、照明デバイス又はセンサデバイスなどの負荷デバイスを制御するための装置、方法及びシステムの分野に関する。

US 2013/0117581 A1は、第１デバイスが、複数の導体のうちの導体の第１セットを用いて、第２デバイスに第１電力を供給する方法を開示している。第１デバイスは、通知の受信に応じて、複数の導体のうちの導体の第１及び第２セットを用いて、第２デバイスに第２電力を供給する。通知は、第２デバイスは、複数の導体のうちの導体の第１セット及び導体の第２セットを用いて、第２電力を供給されることができることを知らせ、第２電力を使用可能にするための構成を指定することもできる。電力ネゴシエーションとの関係において電源供給及びデータ送信の両方のための「混合線(mixed lines)」は、以下のように説明され、用いられる。電力ネゴシエーションプロトコルの開始時には、初期電力が、電源によって導体の第１セットを用いて負荷デバイスに供給される。電力ネゴシエーションプロトコルは、負荷デバイスと電源との最初の結合時に、又は電源オフ状態にあった後にオンにされているときに、開始され得る。負荷デバイスがこの初期電力を受け取ると、前記負荷デバイスは、電源に、導体の第１セットを介したそれらの接続部を用いて、通知を送信し得る。この通知は、負荷デバイスは導体の第２セットを用いて第２電力を供給されることができることを知らせることができる。次いで、電源は、導体の第１及び第２セットの両方を用いて負荷デバイスに第２電力を供給することができる。

本発明は、請求項１に記載の装置、請求項６に記載の負荷デバイス、請求項８に記載の電力供給デバイス、請求項９に記載のシステム、請求項１２に記載の方法、及び請求項１３に記載のコンピュータプログラムを提供する。

本発明の第１の態様によれば、本発明による負荷デバイスを制御するための装置は、
− 制御及び状態情報の少なくとも１つを前記負荷デバイスと交換するために電力ネゴシエーションプロトコルの信号方式を用いるよう適応される制御ユニットと、
− 前記負荷デバイスに電力を供給するために用いられる電力線を通じて、前記制御又は状態情報を、前記負荷デバイスに送信する又は前記負荷デバイスから受信するための送受信機とを有する。

前記制御ユニットは、USB Power Deliveryの電力ネゴシエーションプロトコルを用いて前記制御又は状態情報を交換するよう適応される。

本発明は、以下の考察に基づいている。

ユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）は、コンピュータと電子デバイスとの間の接続、通信及び電力供給のためのバスにおいて用いられるケーブル、コネクタ及び通信プロトコルを規定する１９９０年代半ばに開発された工業規格である。ＵＳＢは、通信すると共に、電力を供給するための、（キーボード、ポインティング・デバイス、デジタルカメラ、プリンタ、ポータブルメディアプレーヤ、ディスクドライブ及びネットワーク・アダプタを含む）コンピュータ周辺機器とパーソナルコンピュータの接続を標準化するよう設計された。ＵＳＢは、スマートフォン、ＰＤＡ及びビデオゲームコンソールなどのデバイスにおいてありふれたものになっている。ＵＳＢは、事実上、シリアル及びパラレルポートなどの様々な古い規格、並びにポータブルデバイスのための別々の充電器に取って代わっている。

ＵＳＢの設計アーキテクチャは、そのトポロジにおいて非対称であり、ホスト、多数の下流ＵＳＢポート、及び層状スター・トポロジ（tiered-star topology）で接続される複数の周辺デバイスから成る。ＵＳＢホストは、複数のホストコントローラを実装することができ、各ホストコントローラは、１つ以上のＵＳＢポートを供給することができる。ＵＳＢデバイスは、ハブを通して直列につながれる。ホストコントローラに組み込まれる１つのハブは、ルートハブである。

ＵＳＢは、限られた電力を供給することが可能なデータインタフェースから、データインタフェースによる電力の主なプロバイダに進化している。現在では、多くのデバイスが、ラップトップ、自動車、航空機又は壁コンセントにさえ含まれるＵＳＢポートから、充電する又はそれらの電力を得る。ＵＳＢは、携帯電話、ＭＰ３プレーヤ及び他の携帯型デバイスなどの多くの小さいデバイスのための広く普及している電源ソケットになっている。ユーザは、「従来の」ＵＳＢ機能を実行するために、データの面だけでなく、多くの場合にドライバを挿入する必要なしに、簡単に、前記ユーザのデバイスに電力を供給する又は充電するためにも、前記ユーザの要求を満たすＵＳＢを必要としている。

更なる詳細は、http://www.usb.org/developers/powerdelivery/においてオンラインで利用可能な２０１３年１１月１５日のウエブサイト"USB Power Delivery"、及びhttp://www.usb.orgにおいてオンラインで利用可能なBrad Saunders, USB 3.0 Promoter Group: USB 3.0 Promoter Group Announces Availability of USB Power Delivery Specification; HILLSBORO, Ore. - July 18, 2012から収集され得る。

ＵＳＢ給電照明デバイス（例えば、照明器具）又は他のタイプの負荷デバイスは、ＵＳＢポートから電力の取得しかしないよう構成され得る。場合によっては、手動操作スイッチが、照明器具に、又はケーブル上に取り付けられ得る。しかしながら、ＵＳＢケーブルの長さは制限されている。より詳細には、ＵＳＢの仕様は、電路の長さを、ＵＳＢ２．０ハイスピードアプリケーションの場合は５ｍまでに、ＵＳＢ１．１ロースピードデバイスの場合は３ｍまでに、制限している。基本的には、これは、幾つかのＵＳＢ延長ケーブルを「ディジーチェーン」接続し、それを５ｍより長く走らせることは可能ではないことを意味する。ほとんどのＵＳＢケーブルは、ＵＳＢ２．０ハイスピードの仕様に分類され、５ｍの制限を持つ。これらの制限を超えるためには、ハブ、アクティブ延長ケーブル、ＵＳＢ・オーバー・イーサネット（登録商標）製品が必要とされる。

今後のトレンドは、多くの消費者デバイスの直流（ＤＣ）供給のためにＵＳＢを用いるものである。それ故、ＵＳＢ接続部の一方の側から他方の側へ供給される電力を１００Ｗまでサポートすると共に、電力供給線（Ｖ_ＢＵＳ）だけを通じたネゴシエーション機能を供給するために、新しい規格ＵＳＢ−ＰＤ（USB Power Delivery）が開発されている。

それに応じて、本発明によれば、制御及び状態情報が、ＵＳＢ−ＰＤ電力ネゴシエーションプロトコルを用いて前記電力線を介して伝達され得ることから、前記負荷デバイスとコマンド又は状態情報を交換するための別個のデータ接続部は必要とされない。それ故、前記負荷デバイスは、特定のデータ接続部（例えば、ＵＳＢ接続部）のための機能を必要とせず、故に、接続ケーブル（例えば、ＵＳＢケーブル）は、電力供給ワイヤ、例えば、２つのＵＳＢ線及びピンに減らされ得る。結果として、典型的なケーブル長制限（例えば、ＵＳＢケーブルの典型的なケーブル長制限）は、かなり解消され得る。

更に、前記制御又は状態情報を交換するために用いられる前記ＵＳＢ−ＰＤ電力ネゴシエーションプロトコルの使用は、ＵＳＢ−ＰＤデバイスに既に設けられているモデム回路及び／又は機能部が、提案されている制御及び状態信号伝達を実施するために用いられ得るという利点を与える。

或る実施例においては、前記装置は、前記USB Power Deliveryの電力ネゴシエーションプロトコルに従ってベンダ定義メッセージ(vendor defined message)における前記制御及び／又は状態情報を符号化するよう適応される。好ましくは、前記制御ユニットが、前記USB Power Deliveryの電力ネゴシエーションプロトコルに従ってベンダ定義メッセージにおける前記制御及び／又は状態情報を符号化するよう適応される。

或る実施例においては、前記制御ユニットは、実際のＵＳＢ−ＰＤネゴシエーションを全く利用せずに、前記負荷デバイスに対する制御チャネルを供給するためだけに、前記ＵＳＢ−ＰＤネゴシエーションプロトコルを用いるよう適応される。この制御チャネルの実施においては、単一ペアケーブルが用いられ得る。

上の実施例のいずれとも組み合わされ得る実施例によれば、提案されている信号方式は、照明制御システムから／に制御コマンド又は状態パケットを伝達するために用いられる。それによって、提案されている信号方式は、如何なる付加的な制御線も必要とせずに照明デバイスを制御するために用いられ得る。前記照明制御システムは、例えば、１つ以上の中央照明制御コンピュータデバイスによって実施され得る。このような照明制御コンピュータデバイスは、動作中、負荷デバイスを形成する１つ以上の照明デバイスと通信のために接続される。前記照明制御システムは、負荷デバイスとして複数の照明デバイスを有する照明システムの全体的な制御に役立つ。変形例においては、この実施例の或る装置は、前記照明制御システムの一部として設けられ、この実施例の別の装置は、前記負荷デバイスの一部として設けられる。従って、前記実施例は、照明制御システムと、照明システム内の少なくとも１つの負荷デバイスとの間のやりとりにおける制御コマンド又は状態情報の交換のためのＵＳＢ−ＰＤの使用を提案している。

この実施例の特定の例においては、前記装置は、ＵＰｎＰ照明制御プロトコルを用いることによって、前記制御コマンド又は前記状態パケットを、前記照明制御システムから受信する又は前記照明制御システムに送信するよう適応される。それによって、提案されている、ＵＳＢ−ＰＤを用いる電力線信号方式は、ＵＰｎＰシステムにおいて、有利に適用され得る。

上の実施例のいずれとも組み合わされ得る他の実施例によれば、前記装置は、前記負荷デバイスに対する前記電力線を通じた通信チャネルの確立の成功を示す情報を設置者又はユーザに信号で伝えるよう適応される。それによって、負荷デバイスが、提案されている機能をサポートしていること、及び接続が、有効であることが、容易に判定され得る。

本発明の第２の態様は、前記第１の態様又はその実施例のうちの１つの装置を有する負荷デバイスによって形成される。

前記負荷デバイスは、動作中、有利には、本発明の第１の態様若しくはその実施例のいずれかによる装置も有する電力供給デバイス、又は本発明の第１の態様若しくはその実施例のいずれかによる装置も備える照明制御システムとの制御及び状態情報の受信及び送信のために、前記装置を用いる。

本発明の第３の態様は、本発明の第１の態様又はその実施例のいずれかの装置を有する電力供給デバイスによって形成される。

前記電力供給デバイスは、動作中、有利には、本発明の第１の態様若しくはその実施例のいずれかによる装置も有する負荷デバイス、又は本発明の第１の態様若しくはその実施例のいずれかによる装置も備える照明制御システムとの制御及び状態情報の受信及び送信のために、前記装置を用いる。或る実施例においては、前記電力供給デバイスも、前記照明制御システムを形成する。詳細には、このような実施例の電力供給デバイスは、１つ以上の照明制御コンピュータデバイスを有する。別の実施例においては、前記照明制御システムは、前記供給デバイスから分離しており、前記第１の態様又はその実施例のうちの１つの装置を有するデバイスである。

上の実施例のいずれとも組み合わされ得る実施例によれば、前記電力供給デバイスは、電力入力部及びデータポートを備えるＵＳＢ−ＰＤ電力供給ユニットを有する。従って、外部制御データが、例えば前記電力供給デバイスから、前記負荷デバイスに供給されることができ、前記負荷デバイスからの状態情報が、前記データポートを介して出力されることができる。

本発明の第４の態様によれば、ハブデバイスが提供される。前記ハブデバイスは、上の実施例のいずれとも組み合わされ得る。前記ハブデバイスは、主電源からの電源を備え、ユニバーサル・プラグ・アンド・プレイ（ＵＰｎＰ）をサポートする、負荷デバイス又は照明制御システムなどの外部デバイスとのデータ接続部をサポートするよう構成される。前記ハブデバイスは、ベンダ独自の照明コード及び照明関連ＵＰｎＰパッケージの間のメッセージを中継するよう適応される。本発明の第３の態様のハブは、ＵＳＢ給電照明デバイスとＵＰｎＰネットワークの接続を可能にする。

特定の実施例においては、前記ハブデバイスは、ユニバーサル・プラグ・アンド・プレイ（ＵＰｎＰ）プロトコルを用いるデータ接続部をサポートするよう構成される。前記ハブデバイスは、前記ＵＳＢ−ＰＤプロトコルの下で照明関連ＵＰｎＰパッケージ及びベンダ独自のメッセージの間でメッセージを中継するために、本発明の第１の態様による装置を更に備える。ＵＰｎＰパッケージは、ＵＳＢ接続部、又はＵＰｎＰをサポートする任意の他のデータ接続部を用いて、受信又は送信され得る。前記ベンダ独自のメッセージは、好ましくは、照明デバイスの動作を制御するための、又は前記照明デバイスの動作状態に関する状態情報を供給するための照明コードを運ぶ。

本発明の第５の態様は、前記第３の態様又はその実施例のうちの１つの電力供給デバイスを有し、且つ前記電力供給デバイスに接続される、本発明の第２の態様又はその実施例のうちの１つの少なくとも１つの負荷デバイスを更に有するシステムによって形成される。

本発明の第６の態様は、負荷デバイスを制御する方法によって形成される。前記方法は、
− 制御及び状態情報の少なくとも１つを前記負荷デバイスと交換するために電力ネゴシエーションプロトコルの信号方式を用いるステップと、
− 前記負荷デバイスに電力を供給するために用いられる電力線を通じて、前記制御又は状態情報を、送信する又は受信するステップとを有し、
− 前記制御又は状態情報を交換するために用いられる前記電力ネゴシエーションプロトコルは、USB Power Deliveryのプロトコルである。

本発明の第７の態様は、コンピュータデバイスにおいて走らせるときに前記第６の態様の方法のステップをもたらすためのコード手段を有するコンピュータプログラムによって、形成される。

請求項１に記載の装置、請求項６に記載の負荷デバイス、請求項８に記載の電力供給デバイス、請求項９に記載のシステム、請求項１２に記載の方法、及び請求項１３に記載のコンピュータプログラムは、とりわけ、従属請求項において規定されているような、同様の及び／又は同一の好ましい実施例を有することは理解されるだろう。

本発明の好ましい実施例は、従属請求項又は上記の実施例と、各々の独立請求項の如何なる組み合わせでもあり得ることは理解されるだろう。

下記の実施例を参照して、本発明のこれら及び他の態様を説明し、明らかにする。

ＵＳＢ接続によって給電される照明デバイスを示す。 USB power deliveryの通信スタックを示す。本発明の実施例による制御システムの概略的なブロック図を示す。

以下の実施例は、照明デバイスに制御コマンドを送信するためのＵＳＢ−ＰＤインタフェースの電力ネゴシエーション接続部（即ち、Ｖ_ＢＵＳチャネル）を対象にしている。この電力ネゴシエーション接続部は、データ接続部から完全に独立した通信チャネルである。それは、例えば、データ接続部とは異なるプロトコル及び異なるワイヤを用いる。

図１は、卓上スタンドがＵＳＢによって給電されている例示的な電力制御システムを示している。ＵＳＢ給電卓上スタンドは、卓上スタンドのヘッド１０に取り付けられた多くの発光ダイオード（ＬＥＤ）、及び端部にＵＳＢコネクタ１１を備えるケーブルを有し、場合によっては、手動操作スイッチ１２を持つドライバ・ボックスを有する。

従来は、ＵＳＢ側からの卓上スタンドの制御のためには、ＵＳＢエニュメレート・プラグ・アンド・プレイ制御システム(USB enumerated plug and play control system)が付加される必要があり、データ回線が接続されることも必要とする。

ＵＳＢ−ＰＤ規格の第１の有利な特徴、即ち、電源が動作しており、電流が流れているときにも電力ネゴシエーションが利用可能であるという特徴が活用される。これは、供給電圧がオンに切り換えられる前の新規の接続に対してだけネゴシエーションが可能であるパワー・オーバー・イーサネット（登録商標）（ＰｏＥ）などの他のシステムとは異なる。第２の有利の特徴は、ネゴシエーションがほとんどＵＳＢデータ接続チャネルを用いていないことである。しかしながら、ＵＳＢ接続部の両側に電力線モデムを取り付けることによってデータ接続のための電力導体を並行して用いている、電源供給のための新しい接続チャネルが開発されている。

実施例においては、電力ネゴシエーション接続部が、ＵＳＢ給電負荷又はエンドデバイスの制御のために付加的に用いられるよう提案される。これは、電力ネゴシエーション接続部がＵＳＢデータ接続部及び関連処理から完全に独立しているので、有利である。更に、電力供給及び制御のために、２本のワイヤだけでのケーブル配線が必要とされ、ＵＳＢ接続部のデータピンを完全にオープンなままにする。

従って、負荷デバイスとホストとの間の制御信号伝達のためにＵＳＢ−ＰＤの電力ネゴシエーションチャネルを用いることは、必要とされるケーブルを減らし、取り付けられている銅を最大限活用し、ケーブル長の増大を可能にする。

更に、ＵＳＢ−ＰＤのためには新しいネゴシエーションチャネルのためのモデムデバイスが不可欠であるので、関連標準化チップが将来においては低コストで入手可能になるだろうことが期待される。ネゴシエーションチャネルは、製造業者独自のコードを電力供給線を介して制御される負荷デバイスへ送信するために用いられることができる。これは、独自の製造業者関連コードを介して達成され得る。

ＵＳＢ−ＰＤの場合は、現在の標準的なUSB Power Deliveryの仕様１．２が、www.usb.orgにおいてオンラインで入手可能であり、これは、専用通信チャネルを用いるネゴシエーション技術を記載している。

図２は、電力供給デバイス２０と負荷デバイス３０との間のＵＳＢ−ＰＤ通信スタックを示しており、電力供給デバイス２０におけるこのチャネルの物理層（ＰＨＹ）の機能部２０４及び負荷デバイス３０におけるこのチャネルの物理層の機能部３０４は、電力線４０（即ち、Ｖ_ＢＵＳ）にわたってメッセージを送受信する役割を果たす。両方の物理層（ＰＨＹ）の機能部２０４、３０４が、電力供給線４０に信号をのせ、電力供給線４０上のデータを管理する役割を果たす。これは、とりわけ、電力供給線４０における衝突の回避、及びこのような衝突が生じた場合のこのような衝突からの回復を含む。それらはまた、巡回冗長符号チェック（ＣＲＣ）を用いてメッセージにおけるエラーを検出する。

通信スタックのより高い層における両側の付加的な機能部は、各々のプロトコル機能部２０３、３０３、ポリシーエンジン機能部２０２、３０２、及びデバイスポリシーマネージャ機能部２０１、３０１である。情報は、一方の通信端部において、下方向に、通信スタックの全ての層を通って、次いで、電力供給線４０を介して、他方の通信端部へ、連続的に、伝達及び変換され、前記他方の通信端部においては、前記情報は、上方向に、通信スタックの全ての層を通って、連続的に、伝達及び変換され、逆の場合も同じである。それによって、電力供給デバイス２０のデバイスポリシーマネージャ２０１は、負荷デバイス３０のデバイスポリシーマネージャ３０１と情報を交換することができる。

ＵＳＢ−ＰＤの仕様は、セルフテストのために、更に、ベンダ独自のコードを伝達するためにも、電力ネゴシエーションのためのＶ_ＢＵＳチャネルを通じてデータメッセージを通信することを可能にする。

実施例によれば、照明デバイスの場合における調光レベル及び色などの、ＵＳＢ給電負荷デバイスのためのコマンド、又は負荷デバイスの機能に関連する他のコマンドが、ベンダ定義メッセージにおいて符号化され得る。これには、このようなコマンドを照明デバイスに通信するためにデータ接続部を用いるのと比べて、幾つかの利点がある。負荷デバイスは、ＵＳＢデータ接続及びＵＳＢ電力供給のための機能を必要とせず、制御接続部は、２本のワイヤ及び２つのピンだけに単純化され得る。結果として、ＵＳＢの典型的なケーブル長の制限は、かなり解消され得る。

ＵＳＢ−ＰＤは、電源からの如何なるノイズも回避するために情報で変調される23.2MHzの搬送波を用いる。Ｖ_ＢＵＳチャネル上での伝送のために状態情報又は制御コマンドのビットを符号化するためには位相連続周波数シフトキーイング（ＦＳＫ）が用いられる。用いられるビットレートは、300Kbpsのオーダーであり得る。当然、本発明は、このような種類の変調、搬送波周波数又はデータレートに限定されない。

ＵＳＢ−ＰＤバージョン１．２の仕様は、本実施例において、電力供給側と、給電される負荷側との間で制御及び状態情報を交換するために用いられ得る制御メッセージ及びデータメッセージを規定している。

３つのタイプのデータメッセージが、対のポートパートナーの間で情報を交換するために用いられることができ、長さにおいて４８ビットから２４０ビットに及ぶ。能力を明らかにするために及び電力をネゴシエートするために用いられるもの、ビルトイン・セルフテスト（ＢＩＳＴ）のために用いられるもの、並びにベンダによって定義され、本実施例の付加的な制御及び状態情報の信号伝達のために用いられ得るものである。

或るベンダ定義メッセージ（ＶＤＭ）が定義されている。負荷デバイスのための制御及び／又は状態情報を伝達するために用いられるよう提案されるＶＤＭは、ヘッダ、ベンダＩＤ及び１つ以上の「オブジェクト」（最初のオブジェクトのための１６ビット、各後続オブジェクトのための３２ビット）から成る。ＶＤＭのベンダ・ユニーク性を確実にするために、全てのＶＤＭが、最初のＶＤＭオブジェクトにＵＳＢベンダ識別（ＩＤ）を含むべきである。ＶＤＭは、少なくとも１つのデータオブジェクト、最初のＶＤＭオブジェクトを含み、最大、６つの付加的なＶＤＭオブジェクトまで含み得る。負荷デバイスのポートが、それが知らないＶＤＭを受信する場合には、それは、単にメッセージを無視し得る。

照明デバイス又はランプの場合には、例えば、ランプの状態、タイプ、利用可能な色、温度、寿命、効率などのために、ベンダ定義コードが供給され得る。更に、例えば、光束レベル、対最大出力比（調光レベル）、色温度、色の設定などのような照明デバイスの制御のために制御メッセージが供給され得る。

ネゴシエーションは、電力接点だけを用いることによって達成されることができるので、このような提案されている照明デバイスは、単一ペアケーブルだけを通じて接続されることができ、データ接続部のための絶縁及び銅を浪費しない。

図３は、第１実施例による制御システムの概略的なブロック図を示している。ＵＳＢ電力供給端部（例えば、ＵＳＢホスト又はハブ）においては、電力供給ユニット（Ｐ）５６は、電力入力端子ＰＩに供給される交流ＡＣ電力入力を所要のＤＣ電力に変換するよう適応される。ＤＣ電力は、静電容量Ｃ及び絶縁リアクタンスＬを介して電力供給線（Ｖ_ＢＵＳ）４０に供給され、電力供給線（Ｖ_ＢＵＳ）４０は、随意に、第２接地（ＧＮＤ）線４２と一緒に、接地同軸シールド４４によってシールドされ得る。ＵＳＢケーブルの他方の端部においては、ＤＣ電力が、望ましくないＡＣ成分を抑制するために用いられる別の静電容量Ｃ及び絶縁リアクタンスＣを介して負荷デバイス（Ｌ）６６に供給される。

第１実施例によれば、電力供給側に、電力供給線４０を介して交換される制御又は状態データを入力又は出力するためのデータポートＤＰが設けられる。これを達成するため、制御ユニット５０と、送信機部分（ＴＸ）５２及び受信機部分（ＲＸ）５４から成る送受信機とが、データポートＤＰを介して供給される入力データに基づいて上述のベンダ定義メッセージ（ＶＤＭ）を生成すると共に、電力供給線４０を介してＶＤＭを送信する、又は各々受信するよう設けられる。送信機部分５２は、ＵＳＢ−ＰＤの仕様に従ってＶＤＭを変調するよう適応され、受信機部分５４は、ＵＳＢ−ＰＤの仕様に従って受信ＶＤＭを復調するよう適応される。変調されたＶＤＭは、次いで、ＡＣ結合静電容量Ｃ_ＡＣを介して電力供給線４０に結合される。送信機部分５２の出力部にある抵抗Ｒは、送信機部分５２の出力抵抗をUSBケーブルの抵抗に適応させるのに役立つ。

制御ユニット６０と、送信機部分６２及び受信機部分６４から成る送受信機と、抵抗器Ｒと、ＡＣ結合コンデンサＣ_ＡＣとを備える同様の構成が、負荷デバイス６６に設けられる。これらの構成要素は、電力供給側の対応する構成要素と同じように機能するので、ここでは、詳細な説明は省く。更に、制御ユニット６０は、受信した制御コマンドに基づいて負荷デバイスを制御するために、又は電力供給デバイスに向けて信号で伝えられるべきである状態を検出するために、負荷デバイス６６に結合され得る。

それによって、電力供給線に結合される変調ＶＤＭを介して送られる状態及び制御情報は、電力供給デバイスと負荷デバイスとの間で交換され得る。例として、電力供給デバイスは、負荷デバイスの機能を制御するために、負荷デバイスに制御メッセージを送信することができ、負荷デバイスは、所定の状態を知らせるために、電力供給デバイスに状態情報を送信することができる。このような状態情報の例として、制御のためにＵＳＢ−ＰＤネゴシエーションチャネルを用いる照明デバイスとの接続が確立されたことを設置者又はユーザに信号で伝えるためにインジケータが用いられ得る。

上の第１実施例においては、電力供給線Ｖ_ＢＵＳを介した電力ネゴシエーションのために設けられるＵＳＢ−ＰＤネゴシエーションモデムが、ＵＳＢ−ＰＤネゴシエーションを全く利用せずに単一ペアケーブルを介して接続される負荷デバイスに対する制御チャネルのためにだけ、「誤用」されることができる。これは、関連チップが低価格で大量に入手可能であるはずであるので、非常に有利であり得る。従って、制御される負荷デバイス６６は、２つの電極としか接続されず、それでも、制御可能である。

第２実施例によれば、提案されている、ＵＳＢ電力供給線を介するメッセージ転送が、例えば、ＵＳＢデータチャネルからの、ＵＰｎＰ照明制御メッセージを中継するために、用いられる。ＵＰｎＰネットワーキングにおいては、各デバイスは、動的ホスト構成プロトコル（ＤＨＣＰ）クライアントを持ち、デバイスが最初にネットワークに接続されるときにＤＨＣＰサーバをサーチする。ＤＨＣＰサーバが利用可能である場合、即ち、ネットワークが管理されている場合には、デバイスは、それに割り当てられているＩＰアドレスを用いる。ＤＨＣＰサーバが利用可能ではない場合、即ち、ネットワークが管理されていない場合には、デバイスは、Auto IPを用いてアドレスを得る。ＵＰｎＰデバイスを制御するため、コントロールポイントが、デバイスのサービスに関するアクションを呼び出す。これをするため、コントロールポイントは、サービスのための制御ＵＲＬに適切な制御メッセージを送る。応答においては、サービスが、アクションからの何れかの結果又はエラーを返す。アクションの作用はまた、もしあれば、サービスのランタイム状態を記述する変数における変化によってモデル化され得る。これらが変数の変化を示すとき、全ての関心のあるコントロールポイントにイベントが発行される。

第２実施例の付加的なビルディングブロックとして、主電源からの電源と、ＵＳＢ、又はＵＰｎＰをサポートする任意の他のデータ接続部とを有する照明グレードＵＳＢ−ＰＤハブが提案される。ハブは、ベンダ独自のＵＳＢ−ＰＤ照明コードと、照明関連ＵＰｎＰおパッケージとの間の全てのメッセージを中継するものである。関連メッセージは、ＵＰｎＰフォーラムによって、http://upnp.orgにおいてオンラインで入手可能な「Lighting Controls V 1.0」において公開されている。

ＵＳＢ接続部において用いられる典型的なプロトコルはＵＰｎＰと関連があるので、提案されている信号方式をＵＰｎＰのために用いることは、特別な意味がある。しかし、他の照明制御言語又はプロトコル（とりわけ、ＸＣＬＩＰ、ＤＡＬＩ、ＫＮＸなど）も同じようにサポートされることができる。

要約すると、制御コマンドを、又は状態情報を、各々、負荷デバイスに送信する又は負荷デバイスから受信するために、電源供給インタフェースの電力ネゴシエーション接続部を用いることが提案されている。前記電力ネゴシエーション接続部は、データ接続部から完全に独立している通信チャネルとして用いられることができる。それは、例えば、前記データ接続部とは異なるプロトコル及び異なるワイヤを用いる。調光レベル又は色などの制御コマンドは、関連する電力ネゴシエーションプロトコルのベンダ定義メッセージにおいて符号化されることができる。

本発明は、上の実施例に限定されず、ＵＳＢ接続に限定されない。本発明は、電力供給線を介する電力ネゴシエーション機能が供給されるあらゆるインタフェース又は接続技術において、用いられることができ、且つあらゆる種類の負荷デバイスのために、より詳細には、あらゆる種類の屋内照明及び／若しくは照明器具内のＬＥＤモジュールの接続部のために、又はあらゆる種類のセンサデバイスのために、用いられることができる。

請求項に記載の発明を実施する当業者は、図面、明細及び添付の請求項の研究から、開示されている実施例に対する他の変形を、理解し、達成し得る。

上記の実施例のあらゆる処理及び／又は制御及び／又は信号伝達機能が、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として、及び／又は専用ハードウェアとして実施され得る。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はそれの一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体などの適切な媒体に記憶／分散されてもよいが、インターネット又は他の有線若しくは無線電気通信システムなどを介して、他の形態で分散されてもよい。

請求項において、「有する」という用語は、他の要素又はステップを除外せず、単数形表記は、複数の存在を除外しない。

請求項において列挙されている幾つかのアイテムの機能を単一のプロセッサ又は他のユニットが実現してもよい。単に、特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように用いられることができないことを示すものではない。

Claims

負荷デバイスを制御するための装置であって、前記装置が、
制御及び状態情報の少なくとも１つを前記負荷デバイスと交換するために電力ネゴシエーションプロトコルの信号方式を用いるよう適応される制御ユニットと、
前記負荷デバイスに電力を供給するために用いられる電力線を通じて、前記制御又は状態情報を、前記負荷デバイスに送信する又は前記負荷デバイスから受信するための送受信機とを有し、
前記制御ユニットが、USB Power Deliveryの電力ネゴシエーションプロトコルを用いて前記制御又は状態情報を交換するよう適応される装置。
前記USB Power Deliveryの電力ネゴシエーションプロトコルに従ってベンダ定義メッセージにおける制御及び／又は状態情報を符号化するよう適応される請求項１に記載の装置。
制御コマンド又は状態パケットを、照明制御システムから受信する又は照明制御システムに送信するよう適応される請求項１に記載の装置。
前記装置が、ＵＰｎＰ照明制御プロトコルを用いることによって、前記制御コマンド又は前記状態情報を、前記照明制御システムから受信する又は前記照明制御システムに送信するよう適応される請求項３に記載の装置。
前記負荷デバイスに対する前記電力線を通じた通信チャネルの確立の成功を示す情報を設置者又はユーザに信号で伝えるよう適応される請求項１に記載の装置。
請求項１に記載の装置を有する負荷デバイス。
前記負荷デバイスが、照明デバイス又はセンサデバイスである請求項６に記載の負荷デバイス。
請求項１に記載の装置を有する電力供給デバイス。
請求項８に記載の電力供給デバイスと、前記電力供給デバイスに接続される少なくとも１つの請求項６に記載の負荷デバイスとを有するシステム。
前記電力供給デバイスが、電力入力部及びデータポートを備えるＵＳＢ−ＰＤ電力供給ユニットを有する請求項９に記載のシステム。
主電源からの電源及びＵＰｎＰをサポートするデータ接続部を備えるハブデバイスを更に有し、前記ハブデバイスが、ベンダ独自の照明コード及び照明関連ＵＰｎＰパッケージの間のメッセージを中継するよう適応される請求項９に記載のシステム。
負荷デバイスを制御する方法であって、前記方法が、
制御及び状態情報の少なくとも１つを前記負荷デバイスと交換するために電力ネゴシエーションプロトコルの信号方式を用いるステップと、
前記負荷デバイスに電力を供給するために用いられる電力線を通じて、前記制御又は状態情報を、送信する又は受信するステップとを有し、
前記制御又は状態情報を交換するために用いられる前記電力ネゴシエーションプロトコルが、USB Power Deliveryのプロトコルである方法。
コンピュータデバイスにおいて走らせるときに請求項１２に記載の方法のステップをもたらすためのコード手段を有するコンピュータプログラム。