JP5446239B2 - 電力供給システム - Google Patents

Description

本発明は、電力供給システムに関し、より詳細には、情報信号が電力に重畳して供給される電力供給システムに関する。

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）。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

このような電源バスシステムは、バスライン同士を接続することで他の電源バスシステムと接続することができるように思われる。しかし、各電源バスシステムには固有のタイミングで電源供給ブロックから電力が出力されているので、バスライン同士をいきなり接続して電源バスシステム間を接続しまうと、電力の出力が競合してしまう問題があった。電力の出力が競合してしまうと、クライアントが規格と異なる電力を受けてしまうおそれがあり、クライアントの動作に支障を来たしてしまう。

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、情報の伝達と電力の伝送との間に時間差を設けることで、バスライン同士の接続により他の電力供給システムと接続することが可能な、新規かつ改良された電力供給システム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電力とが重畳される、少なくとも２本以上の導線からなるバスラインと、バスラインに接続され、電力を供給する少なくとも一つの電源サーバと、バスラインに接続され、電源サーバから電力の供給を受ける少なくとも一つのクライアントと、を備える２以上のシステムを、バスライン間を導線で接続することで相互に接続し、導線は、バスラインを構成する各導線と接続する２以上の電極を備えるコネクタを含み、コネクタは、バスラインに接続する際に、一の電極が他の電極より先にバスラインと接続される構造を有する、電力供給システムが提供される。

上記各システムは、電源サーバからの電力の供給を制御する同期サーバをさらに備え、同期サーバは、他のシステムとの接続を検知する検知パケットを定期的に送出し、他のシステムに含まれる同期サーバが送出した検知パケットを検出すると、検知パケットの送出を停止し、当該システムに含まれる電源サーバおよびクライアントに対して同期サーバの変更を通知してもよい。

同期サーバは、電源サーバから電力を供給する期間の直前に、電力の供給開始を通知する開始パケットを送出してもよい。そして、クライアントは、開始パケットの受信に基づいて電源サーバからの電力供給を受けるようにしてもよい。

他の電極より先にバスラインと接続される電極は、他の電極よりも短くてもよい。

バスライン上に設けられ、ねじ孔を有し、コネクタがねじ孔に差し込まれた後にねじ込まれることで該コネクタと結合する結合部をさらに備え、コネクタを結合部に差し込むと該結合部によりバスライン中の一の導線のみが接続され、コネクタを結合部にねじ込むことでバスライン中の他の導線も接続されるようにしてもよい。

バスライン上に設けられ、コネクタが差し込まれるメス型コネクタをさらに備え、メス型コネクタは、コネクタが差し込まれるとコネクタの一の電極のみをバスラインに接続し、コネクタが差し込まれた状態で所定の角度コネクタが回転されると、他の電極もバスラインに接続するようにしてもよい。

以上説明したように本発明によれば、情報の伝達と電力の伝送との間に時間差を設けることで、バスライン同士の接続により他の電力供給システムと接続することが可能な、新規かつ改良された電力供給システムを提供することができる。

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〕電力供給システムの構成
〔２〕電源サーバの構成
〔３〕クライアントの構成
〔４〕電力供給システム同士を接続する際の問題点
〔５〕複数の電力供給システムを接続するためのコネクタの構成例
〔６〕通信プロトコルの一例
〔７〕複数の電力供給システムを接続するためのコネクタの変形例
〔８〕まとめ

〔１〕電力供給システムの構成
まず、本発明の一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、本発明の一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説明図である。以下、図１を用いて本発明の一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。同様に、本発明の一実施形態にかかる電力供給システム２は、電源サーバ１０１と、クライアント２０１と、を含んで構成される。電源サーバ１０１とクライアント２０１とは、バスライン１１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。電力供給システム２における、電源サーバ１０１およびクライアント２０１の関係も、電力供給システム１における電源サーバ１００およびクライアント２００の関係と同様である。電源サーバ１００の構成については後述する。

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。クライアント２００の構成については後述する。

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。電力供給システム２における電源サーバ１０１とクライアント２０１についても同様である。

以上、図１を用いて本発明の一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した。次に、本発明の一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。

〔２〕電源サーバの構成
図２は、本発明の一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説明図である。以下、図２を用いて本発明の一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２に示したように、本発明の一実施形態にかかる電源サーバ１００は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０と、サーバコントローラ１２０と、モデム１３０と、インダクタ１４０と、スイッチ１５０と、を含んで構成される。

ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０は、商用電源１６０から供給される交流の電力を、クライアント２００に供給できるように直流の電力に変換する交流／直流変換部である。ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０で交流から直流へ変換された電力はバスライン１０を経由してクライアント２００に供給される。なお、バスライン１０のうちの１本と、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０との間には、図２に示したようにインダクタ１４０およびスイッチ１５０が設けられる。インダクタ１４０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０の出力部に通常設けられるバイパスコンデンサによって、通信路のインピーダンスを低下させないために設けられるものである。また、スイッチ１５０は、電源サーバ１００からいきなりバスライン１０に電力が出力されないようにするために設けられるものである。

サーバコントローラ１２０は、電源サーバ１００による電力供給のための各種機能を実行するための制御部である、サーバコントローラ１２０は、例えば、マイクロプロセッサおよび当該マイクロプロセッサを動作させる周辺回路から構成される。サーバコントローラ１２０が実行する制御には、例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータ１１０から供給される電力をバスライン１０と接続するか否かの制御、クライアント２００との間の通信における通信プロトコルの制御がある。他にも、サーバコントローラ１２０が実行する制御には、例えば、クライアント２００との間の情報信号の送受信制御などがある。またサーバコントローラ１２０は、その電力仕様（サーバプロファイル）や情報信号のためのプロトコル、通信により取得したクライアント２００の情報などを内部情報として記憶する記憶部（図示せず）を備えている。

モデム１３０は、バスライン１０を介した、電源サーバ１００とクライアント２００との間の情報信号の送受信を可能とするものである。本実施形態にかかる電力供給システム１においては、情報信号と電力とは、同一の一対の導線を共有する。従って、混信しないように、周波数分割により、情報信号と電力とを分離する必要がある。本実施形態にかかる電力供給システム１では、電源サーバ１００とクライアント２００との間では、バスライン１０を介して情報信号の送受信が行われる。この情報信号の送受信は、電力の伝送で使用する周波数帯域（例えば４００Ｈｚ以下程度の低周波帯域）と混信しないように、十分高い周波数帯域を使用して行われる。モデム１３０は、この十分高い周波数帯域を使用して行われる情報信号の送受信における、信号の変調・復調を行うものである。

以上、本発明の一実施形態にかかる電源サーバ１００の構成について説明した。次に、本発明の一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。

〔３〕クライアントの構成
図３は、本発明の一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説明図である。以下、図３を用いて本発明の一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３に示したように、本発明の一実施形態にかかるクライアント２００は、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０と、クライアントコントローラ２２０と、モデム２３０と、インダクタ２４０と、スイッチ２５０、２６０と、バッテリ２７０と、を含んで構成される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０は、電源サーバ１００から供給された直流の電力を、クライアント２００に接続された負荷２８０が必要とする電流・電圧に変換するものである。そして、図３に示したように、ＤＣ／ＤＣコンバータ２１０とバスライン１０のうちの１本のバスラインとの間には、インダクタ２４０、およびスイッチ２５０、２６０が設けられている。これらのインダクタおよびスイッチは、上述した電源サーバ１００のインダクタ１４０およびスイッチ１５０と同様に機能する。

クライアントコントローラ２２０は、クライアント２００が電源供給を受けるために、各種機能を実行するためのものである。クライアントコントローラ２２０は、上述したサーバコントローラ１２０と同様に、例えば、マイクロプロセッサおよび当該マイクロプロセッサを動作させる周辺回路から構成される。クライアントコントローラ２２０は、例えば、電源サーバ１００から供給された電力をどのように消費するかの決定、電源サーバ１００との間の情報信号の通信におけるプロトコルの制御などを行う。また、クライアントコントローラ２２０は、情報信号の送受信のためのプロトコルや、クライアント２００の仕様に関するクライアント情報（クライアント電源プロファイル）などを内部情報として記憶する記憶部（図示せず）を備えている。

モデム２３０は、バスライン１０を介した、電源サーバ１００とクライアント２００との間の情報信号の送受信を可能とするものである。モデム２３０は、上述したモデム１３０と同じく、十分高い周波数帯域を使用して行われる情報信号の送受信における、信号の変調・復調を行うものである。

なお、クライアント２００は、負荷２８０の消費電力がゼロまたは少ない場合に、電源サーバ１００から供給された電力をバッテリ２７０に蓄積することができる。

以上、本発明の一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。

〔４〕電力供給システム同士を接続する際の問題点
ここで、図１に示した電力供給システム１と電力供給システム２とを、バスライン１０、１１を介して接続する場合を考える。上述したように、一の電力供給システムは、バスライン同士を接続することで、他の電力供給システムと接続することができるように思われる。しかし、各電力供給システムには固有のタイミングで電源サーバ１００、１０１から電力が出力されているので、バスライン同士をいきなり接続して２つの電力供給システムを接続しまうと、電力の出力が競合してしまう問題がある。

図１を参照して上記問題点を具体的に説明すると以下の通りである。図１では、バスライン１０、１１はそれぞれ２本の導線からなる。そこで、バスライン１０、１１を接続する場合には、例えば２ピンのコネクタを用いることになる。しかし、ピンの長さが同一であると、バスラインを構成する２本の導線が同時に接続されることになる。２本の導線が同時に接続されてしまうと、電源サーバ１００および電源サーバ１０１からの電力の出力が競合してしまうおそれがある。

電力供給システム１、２においては、直流電源または低周波の交流電源から供給される電力に高周波の情報が重畳されて、バスライン１０、１１を流れている。この直流電源または低周波の交流電源から供給される電力は、バスライン１０、１１を構成する導線の内、１つの導線とだけ接続された状態では供給されない。しかし、高周波の情報は、バスライン１０、１１を構成する導線の内、１つの導線とだけ接続されただけの状態であってもバスライン上を流れることができる。

そこで、本発明の一実施形態においては、時間差を設けてバスライン１０、１１を構成する導線に１本ずつ接続できるように、バスライン１０、１１を接続するコネクタを構成することを特徴としている。以下において、複数の電力供給システムを接続するためのプラグやコネクタの構成と、当該プラグおよびコネクタによって他の電力供給システムと接続する際における通信処理について説明する。

〔５〕複数の電力供給システムを接続するためのコネクタの構成例
まず、バスライン１０、１１を接続するためのコネクタの構成例について説明する。図４は、本発明の一実施形態にかかる電力供給システム同士を接続するためのコネクタ３００を示す説明図である。また図４には、バスライン１０に設けられるジャック１２も併せて図示している。

図４に示したように、コネクタ３００は、長さが異なるピン３１０、３１１を含んで構成される。図４に示したコネクタ３００は、ジャック１２へ差し込むことで、先に一方のピン３１０のみをバスライン１０へ導通させることができ、その後コネクタ３００をさらにジャック１２の奥まで差し込むことで、ピン３１１もバスライン１０へ導通させることができる。

上述したように、高周波の情報は、１つの導線とだけ接続されただけの状態であってもバスライン上を流れることができる。従って、電力供給システム１、２は、コネクタ３００がジャック１２に差し込まれる際に、一方のピン３１０のみがバスライン１０に導通している状態で、高周波の情報をバスライン１０、１１に流すことができる。

コネクタ３００の一方のピン３１０がバスライン１０に導通し、異なる電力供給システム間で通信経路が確立したならば、速やかに両電力供給システムにおける電源サーバからの給電の停止およびクライアントの受電の停止を実施することが望ましい。以下では、電源サーバからの給電の停止およびクライアントの受電の停止を実現するための通信プロトコルの一例について説明する。

〔６〕通信プロトコルの一例
まず、本発明の一実施形態にかかる電力供給システム１における電力供給処理の一例を説明する。本発明の一実施形態にかかる電力供給システム１における電力供給処理については、例えば、本願の発明者と同一の発明者による、特開２００８−１２３０５１号公報に開示された発明も併せて参照されたい。本発明の一実施形態にかかる電力供給システム１では、電源サーバ１００からクライアント２００への電力供給処理は、電源サーバ１００からバスライン１０に対して定期的に出力される同期パケットに基づいて行われる。同期パケットは、例えば１．１秒間隔で送信される。クライアント２００は、バスライン１０を伝送されてくる同期パケットによって電源サーバ１００の存在を認識し、電源サーバ１００にアクセスすることができる。クライアント２００からのアクセスを受けた電源サーバ１００は、クライアント２００に対して自身のアドレスを送信する。電源サーバ１００のアドレスを受信したクライアント２００は、電源サーバ１００に対して、受信したアドレス宛に電力供給を要求する情報信号を送信する。クライアント２００からの電力供給を要求する情報信号を受信した電源サーバ１００は、クライアント２００に対して電力を供給する。

図１１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１１を用いて、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より詳細に説明する。

図１１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、サーバコントローラ１２０の記憶部（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、サーバコントローラ１２０の記憶部（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。

このように、従来においては、クライアント２００は情報スロットにおいて電源サーバ１００との交渉を行い、次の電力スロットにおいて電源サーバ１００から電力を受け取る権利を獲得すると、電源スロットの開始時に、無条件で電力受信の回路を閉じていた。本実施形態では、この仕様を一部変更し、クライアントは、通信開始時に検出した同期サーバから送信された同期パケットを受信しない限り、電力受信回路を閉じずにに待機し続ける。なお、同期パケットに送信元のＭＡＣアドレスを含め、クライアントは、当該ＭＡＣアドレスを参照することでどの同期サーバから送信されたパケットの電力部分であるかを判定するようにしてもよい。また、クライアントに登録されていない同期サーバからの同期パケットを受信した場合には。クライアントは直ちにスイッチ２５０、２６０を開放して電力受信回路を開く。これは、バスラインが異なる電力供給システムのバスラインと接続された（ホットコネクションされた）ことを示すからである。この仕様により、ホットコネクション時に別の電力供給システムからの電力パケットを誤って受信することを回避することができる。

従来の電力供給システムにおいては、同期パケットは概ね１．１秒周期で送出されていた。しかし、同期パケットのみではホットコネクションの検出に時間がかかりすぎてしまう。そこで、本実施形態ではビーコンパケットを定義して、ホットコネクションの検出にビーコンパケットを用いる。

図５は、本発明の一実施形態にかかる電力供給システムにおいて、電源サーバ１００、１０１が送信するビーコンパケットについて示す説明図である。本実施形態においては、電源サーバ１００、１０１は、それぞれ電力送信期間中にビーコンパケットを５０ミリ秒間隔で転送する。なお、ビーコンパケットのフォーマットは同期パケットと同一であるが、電源パケット種別の値を同期パケットに割り当てられている値と異なる値に設定することで、同期パケットと区別する必要がある。クライアント２００、２０１は、受信したビーコンパケットの内容に応じて、電力パケットを受信するか、または破棄するかを判別する。クライアント２００、２０１は、電力受信回路を閉じて電力を受け取れる状態にある場合に、不明のＭＡＣアドレスを有するビーコンパケットを受信したときは、直ちに電力受信回路を開き、その電源スロットにおける電力の受け取りを放棄する。また、複数の電力供給システムが接続されると、同期サーバの変更が伴う。従って、クライアント２００、２０１は、新しい同期サーバのアドレスへの更新処理を行った後に、当該同期サーバから送信される自分宛の同期パケットを待機する。

２つの異なる電力供給システムを動的に結合すると、システム上には２つの同期サーバが存在することになる。１つの電力供給システム上に２つ以上の同期サーバが同時に存在すると、通信プロトコルに混乱を招くことになるので、一の同期サーバ以外の同期サーバは、同期サーバとしての役割を放棄しなければならない。このため、本実施形態においては、先に自分以外の同期パケット、または自分の管理下にない電源サーバからのビーコンパケットを受信した同期サーバは、以降の同期パケットの送信を停止し、同期サーバの役割を放棄する。また、同期サーバの役割を放棄した同期サーバは、次の情報スロットのタイミングで、同期サーバの変更通知を電力供給システム上にブロードキャストする。

同期サーバの役割を放棄した同期サーバの管理下にあった電源サーバ及びクライアントは、同期サーバの変更通知の受信に伴って、それぞれが内部で記憶している同期サーバのアドレスを、新しい同期サーバのものに更新する。そして、以降は新しい同期サーバからの同期パケットに合わせて動作を行う。ここで、同期サーバの役割を放棄した同期サーバから送信される同期サーバの変更通知は、同期パケットと同一のものを用いることが出来る。その際には電源パケット種別の値を同期パケットに割り当てられている値およびビーコンパケットに割り当てられていると異なる値に設定することが望ましい。

なお、ホットコネクションを前提とする電力供給システムにおいては、クライアントが電力を受けている場合、または電源サーバが電力を供給している場合に、別種の電力が重畳されてしまうことは避けなければならない。このため、本実施形態ではビーコンパケットの送出周期を５０ミリ秒としたが、このビーコンパケットの送出周期は、バスラインへのコネクタの機械的接続に対して余裕のある周期とすることが望ましい。

また、本実施形態のようにホットコネクションを前提とする電力供給システムにおいては、電力の供給が行われる電力パケットの送信の直前に、電力パケットが送信されることを示す開始パケットを同期サーバから送出してもよい。電力パケットの送信の直前に開始パケットを同期サーバから送出し、開始パケットを受信したクライアントにおいて電力を受け取る準備を開始することで、異なるシステムから電力が供給されることに対する保護期間を短くすることができる。図１２は、電力パケットの送信の直前に開始パケットＥ１、Ｅ２、・・・が同期サーバから送出されることを示す説明図である。このように、電力パケットの送信の直前に開始パケットを送出し、クライアントで開始パケットを受信することで、クライアントは電源サーバからの電力の供給が開始されることを把握することが出来る。なお、開始パケットのフォーマットは、同期パケットのフォーマットを同じものを用いてもよい。

上述したホットコネクション時における２つの電力供給システムの動作を、下記の表１に示す。以下の表では、電力供給システム１をシステムＡ、電力供給システム２をシステムＢとし、動悸サーバＡがシステムＢからのビーコンパケット（または同期パケット）を先に検出した場合の流れを示している。

以上説明したように通信プロトコルを構成することで、コネクタ３００の一方のピン３１０がバスライン１０に導通し、異なる電力供給システム間で通信経路が確立した時点で、電源サーバからの給電の停止およびクライアントの受電の停止を実施することができる。なお、上述の説明では、各電力供給システムにおいて、同期サーバの機能を各電源サーバに備えた場合について示したが、本発明はかかる例に限定されないことはいうまでもない。各電力供給システムにおいて、電源サーバとは別に同期サーバを設け、当該同期サーバから各パケットを送出するようにしてもよい。

続いて、異なる電力供給システム間の接続に用いられるコネクタの変形例について説明する。

〔７〕複数の電力供給システムを接続するためのコネクタの変形例
図６および図７は、本発明の一実施形態にかかる、異なる電力供給システム間の接続に用いられるコネクタ４００、４５０の断面の形状について説明する説明図である。以下、図６および図７を用いて、本発明の一実施形態にかかる、異なる電力供給システム間の接続に用いられるコネクタ４００、４５０について説明する。

コネクタ４００はオスのコネクタであり、コネクタ４５０はメスのコネクタである。コネクタ４００およびコネクタ４５０は、本発明の結合部の一例であるねじ４３０にねじこむことで相互に接続することができる。コネクタ４００は、コンタクト４１０と、シェル部４２０と、を含んで構成される。また、コネクタ４５０は、コンタクト４６０と、シェル部４７０と、を含んで構成される。

コンタクト４１０、４６０は導体で形成されるものである。コネクタ４００、４５０をコネクタ４５０のコンタクト４６０と接触することにより、バスライン１０の導線１０ｂと、バスライン１１の導線１１ｂとが接続される。また、シェル部４２０、４７０も導体で形成されるものであり、ねじ４３０のねじ孔４３３にシェル部４２０、４７０をねじ込むことでコネクタ４００、４５０を固定することが出来る。また、ねじ４３０も導体で形成されるものであり、ねじ孔４３３にシェル部４２０、４７０をねじ込むことで、バスライン１０の導線１０ａと、バスライン１１の導線１１ａとが接続される。なお、コネクタ４００、４５０を固定するためのねじ溝４３１、４３２は、互いに逆ねじになっていることが望ましい。また、コンタクト４１０、４６０の周囲には、コンタクト４１０、４６０がねじ４３０を介して導通しないように、絶縁体からなる絶縁部４２２、４７２を設けることが望ましい。

コネクタ４００、４５０が、図６のようにねじ４３０に単に差し込まれた状態では、コンタクト４１０、４６０は互いに接触していない状態であるので、この状態はバスライン１０の導線１０ａ、バスライン１１の導線１１ａのみが接続されている状態である。従って、図６に示した状態では高周波を利用した通信のみが確立されており、直流または低周波の交流による電力伝送は行われない。

その後、ねじ孔４３３にコネクタ４００、４５０をねじ込み、図７のようにコンタクト４１０、４６０が接触すると、バスライン１０の導線１０ｂと、バスライン１１の導線１１ｂとが接続される。図７に示した状態では、バスライン１０、１１の２本の導線が接続されており、高周波を利用した通信と、直流または低周波の交流による電力伝送との両方が行われることになる。

図６および図７に示したようにコネクタ４００、４５０を構成することで、バスライン１０、１１の各導線がそれぞれ時間差を持って接続されることになる。従って、図６および図７に示したようにコネクタ４００、４５０を構成することによって、異なる電力供給システムを接続する際に、まず通信経路が確立する。そして、通信経路が確立したところで、上述したような電源サーバからの給電の停止およびクライアントの受電の停止を実施できる。なお、バスライン１０、１１の各導線が接続される際の時間差は、ねじ４３０の長さに依存し、ねじ４３０の長さを調整することにより、当該時間差の調整が可能となる。

図８は、本発明の一実施形態にかかる、異なる電力供給システム間の接続に用いられるメス型コネクタ５００の構造について示す説明図である。また、図９は、本発明の一実施形態にかかる、異なる電力供給システム間の接続に用いられるプラグ５５０の構造について示す説明図である。

メス型コネクタ５００は、後述するオス型のコネクタであるプラグ５５０を差し込めるように構成されており、ハウジング５１０と、円弧状の電極受け穴５２０、５３０と、を含んで構成される。電極受け穴５２０には、メス側電極５２２が設けられ、電極受け穴５３０には、メス側電極５３２が設けられている。メス側電極５２２は、バスラインを構成する一の導線と接続され、図８に示したように、コネクタ５００の円周方向に沿って、電極受け穴５２０に設けられる。一方、メス側電極５３２は、バスラインを構成する、上記一の導線と異なる他の導線と接続され、図８に示したように、電極受け穴５３０の一側に半円状に設けられる。そして、図８に示したように、コネクタ５００は、電極受け穴５２０にのみ凸部５２４を有している。

一方のプラグ５５０は、コネクタ５００に差し込めるように構成されており、オス側電極５６０、５７０を含んで構成される。オス側電極５６０、５７０は、それぞれバスラインを構成する一の導線に接続される。そして、図９に示したように、プラグ５５０はオス側電極５６０にのみ突起５６２が設けられている。かかる突起５６２を設けることにより、プラグ５５０は、オス側電極５６０を電極受け穴５２０に、オス側電極５７０を電極受け穴５３０に、それぞれ差し込むことが出来る。

このようにコネクタ５００およびプラグ５５０を設けることで、バスラインを構成する２本の導線を、時間差を持って接続することができる。すなわち、図１０に示したように、コネクタ５００にプラグ５５０が差し込まれた時点では、オス側電極５６０とメス側電極５２２のみが接触した状態であり、この状態は、バスラインを構成する２本の導線中、１本の導線のみが接続されている状態である。従って、コネクタ５００にプラグ５５０を差し込んだ時点で通信経路が確立し、通信経路が確立したところで電源サーバからの給電の停止およびクライアントの受電の停止を実施できる。そして、コネクタ５００にプラグ５５０を差し込んだ状態で、プラグ５５０を時計回りに所定の角度回転させることで、オス側電極５７０とメス側電極５３２も接続される。オス側電極５７０とメス側電極５３２が接続されることでもう１本の導線も接続されるので、直流または低周波の交流による電力伝送が行われるようになる。

以上、異なる電力供給システム間の接続に用いられるコネクタの変形例について説明した。

〔８〕まとめ
以上説明したように本発明の一実施形態によれば、異なる電力供給システムを接続する際に、バスラインのそれぞれの導線を、時間差を持って接続することで、独立した動作を実行中の電力供給システム同士を接続することが可能となる。独立した動作を実行中の電力供給システム同士を接続できることで、実使用上の利便性が大きく向上し、使用が大きく簡素化される。また、このように異なる電力供給システムを接続することで、電力供給システムを接続するためのルータのような装置が不要となり、複数の電力供給システムの運用が容易となる。

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説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、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、そ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、２つのバスラインを接続するためのプラグをバスライン上に設けられるジャックやコネクタに挿入した時点で、バスライン中の１本の導線が接続されるように構成したが、本発明はかかる例に限定されない。例えば、プラグおよびバスライン上に設けられるコネクタに無線通信機能または非接触通信機能を備え、プラグとコネクタとが所定の距離未満に近接した時点で各バスラインに流れる高周波の信号をお互いの電力供給システムに送信できるようにしてもよい。

本発明は、電力供給システムに適用可能であり、特に、情報信号が電力に重畳して供給される電力供給システムに適用可能である。

本発明の一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説明図である。 本発明の一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説明図である。 本発明の一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説明図である。 本発明の一実施形態にかかる電力供給システム同士を接続するためのコネクタ３００を示す説明図である。 本発明の一実施形態にかかる電力供給システムにおいて、電源サーバが送信するビーコンパケットについて示す説明図である。 異なる電力供給システム間の接続に用いられるコネクタの断面の形状について説明する説明図である。 異なる電力供給システム間の接続に用いられるコネクタの断面の形状について説明する説明図である。 異なる電力供給システム間の接続に用いられるコネクタの形状について説明する説明図である。 異なる電力供給システム間の接続に用いられるプラグの形状について説明する説明図である。 コネクタにプラグが差し込まれた状態を示す説明図である。 本発明の一実施形態にかかる電力供給システムによる電力供給処理について説明する説明図である。 電力パケットの送出の直前に開始パケットが送出される場合について示す説明図である。

符号の説明

１、２ 電力供給システム
１０、１１ バスライン
１０ａ、１０ｂ、１１ａ、１１ｂ 導線
１２ ジャック
１００、１０１ 電源サーバ
１１０ ＡＣ／ＤＣコンバータ
１２０ サーバコントローラ
１３０ モデム
１４０ インダクタ
１５０ スイッチ
１６０ 商用電源
２００、２０１ クライアント
２１０ ＤＣ／ＤＣコンバータ
２２０ クライアントコントローラ
２３０ モデム
２４０ インダクタ
２５０、２６０ スイッチ
２７０ バッテリ
２８０ 負荷
３００ コネクタ
３１０、３１１ ピン
４００、４５０ コネクタ
４１０、４６０ コンタクト
４２０、４７０ シェル部
４２２、４７２ 絶縁部
４３０ ねじ
４３１、４３２ ねじ溝
４３３ ねじ孔
５００ コネクタ
５１０ ハウジング
５２０、５３０ 電極受け穴
５２４ 凸部
５２２、５３２ メス側電極
５５０ プラグ
５６０、５７０ オス側電極
５６２ 突起

Claims (6)

1. 情報を表す情報信号と電力とが重畳される、少なくとも２本以上の導線からなるバスラインと、
   前記バスラインに接続され、前記電力を供給する少なくとも一つの電源サーバと、
   前記バスラインに接続され、前記電源サーバから前記電力の供給を受ける少なくとも一つのクライアントと、
   前記電源サーバからの前記電力の供給を制御する同期サーバと、
   を備える２以上のシステムを、前記バスライン間を導線で接続することで相互に接続し、
   前記導線は、前記バスラインを構成する各導線と接続する２以上の電極を備えるコネクタを含み、
   前記コネクタは、前記バスラインに接続する際に、一の前記電極が他の前記電極より先に前記バスラインと接続される構造を有し、
   前記同期サーバは、他のシステムとの接続を検知する検知パケットを定期的に送出し、他のシステムに含まれる同期サーバが送出した検知パケットを検出すると、検知パケットの送出を停止し、当該システムに含まれる電源サーバおよびクライアントに対して同期サーバの変更を通知する、電力供給システム。
2. 前記同期サーバは、前記電源サーバから電力を供給する期間の直前に、電力の供給開始を通知する開始パケットを送出する、請求項１に記載の電力供給システム。
3. 前記クライアントは、前記開始パケットの受信に基づいて前記電源サーバからの電力供給を受ける、請求項２に記載の電力供給システム。
4. 他の前記電極より先に前記バスラインと接続される電極は、他の電極よりも短い、請求項１に記載の電力供給システム。
5. 前記バスライン上に設けられ、ねじ孔を有し、前記コネクタが前記ねじ孔に差し込まれた後にねじ込まれることで該コネクタと結合する結合部をさらに備え、
   前記コネクタを前記結合部に差し込むと該結合部により前記バスライン中の一の導線のみが接続され、前記コネクタを前記結合部にねじ込むことで前記バスライン中の他の導線も接続される、請求項１に記載の電力供給システム。
6. 前記バスライン上に設けられ、前記コネクタが差し込まれるメス型コネクタをさらに備え、
   前記メス型コネクタは、前記コネクタが差し込まれると前記コネクタの一の電極のみを前記バスラインに接続し、前記コネクタが差し込まれた状態で所定の角度前記コネクタが回転されると、他の電極も前記バスラインに接続する、請求項１に記載の電力供給システム。
   

Images