JP7082926B2 - コントローラ、制御方法、制御プログラム - Google Patents
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Description
USB Type-C型インターフェースの単一のポートのみが設けられるとともに、DRP機能が実装されたPower Bankを用いて、外部デバイスに電力を供給する構成について説明する。このとき、Power Bankに接続される外部デバイスにおいても、USB Type-C型インターフェースおよびDRP機能が実装されているとする。以下の説明においては、DRP機能が実装されている外部デバイスを「DRPデバイス」とも称す。
図2は、USB Type-C規格に従うDRPのPort Roleを担当するデバイスのステート遷移の要部を示す図である。
上述したように、Power Bank100と外部デバイスとがUSB Type-C型インターフェースを介して接続される場合において、両デバイスがDRP機能を実装している場合には、SRCとSNKとが交互に入れ替わるような動作が行なわれてしまう。
実施の形態1として、最も簡素化された形態について説明する。
まず、実施の形態1に従うPower Bank100の装置構成の一例について説明する。図4は、実施の形態1に従うPower Bank100の装置構成の一例を示す模式図である。
電源管理部104は、コントローラ110からの指示に従って、バッテリ106の充放電を制御する充放電制御回路に相当する。具体的には、電源管理部104は、外部電源から供給される電力をバッテリ106に蓄える第1充電動作、外部デバイスから供給される電力をバッテリ106に蓄える第2充電動作、および、バッテリ106に蓄えられた電力を外部デバイスへ供給する放電動作を選択的に実行可能になっている。
次に、実施の形態1に従うPower Bank100のステート遷移について説明する。図6は、実施の形態1に従うPower Bank100のステート遷移の要部を示す図である。図6に示すステート遷移は、図2に示すUSB Type-C規格に従うDRPのPort Roleを担当するデバイスのステート遷移に比較して、UnattachWait_LB.SRC(ST7)が追加されている点が異なっている。図6において、図2に示すステートと実質的に同一のステートについては、同一の参照符号を付している。また、図2を参照して説明したステートについては、その説明は繰り返さない。
次に、実施の形態1に従うPower Bank100とDRPデバイスの一例であるPC200との間で実行される受給電動作の処理シーケンスの一例について説明する。
次に、実施の形態1に従うPower Bank100とDRPデバイスの一例であるPC200との間で実行される受給電動作の動作例について説明する。
図9は、実施の形態1に従うPower Bank100の給電動作に係る処理手順を示すフローチャートである。図9に示すPower Bank100の各ステップは、典型的には、コントローラ110のプロセッサ112が制御プログラムであるファームウェア114を実行することで実現される。したがって、図9に示す各ステップの実行主体は、典型的には、プロセッサ112となる。
実施の形態1に従うPower Bank100は、システムとして動作できない状態までバッテリ106の放電電圧が下がった状態(Dead Battery)になる前に、Low Batteryの状態を検出し、DRPデバイスへの電力供給を停止するとともに、通信ラインに抵抗値Rpを見せて、Source(SRC)の状態を維持する。これによって、電力供給を受けていたDRPデバイスがSource(SRC)に切り替わることを防止できる。DRPデバイスがSource(SRC)に切り替わらないので、Power Bank100が先に充電されたDRPデバイスから電力を奪うといった動作の発生を回避できる。
次に、実施の形態2として、上述の実施の形態1において採用したUnattachWait_LB.SRC(ST7)からの遷移条件を異ならせた形態について説明する。UnattachWait_LB.SRC(ST7)からの遷移条件を除いた構成および処理については、上述の実施の形態1と同様であるので、詳細な説明は繰り返さない。
実施の形態2に従うPower Bank100のステート遷移について説明する。図10は、実施の形態2に従うPower Bank100のステート遷移の要部を示す図である。図10に示すステート遷移は、図6に示す実施の形態1に従うPower Bank100のステート遷移に比較して、ErrorRecovery(ST8)のステートが考慮されている点が異なっている。図10において、図6に示すステートと実質的に同一のステートについては、同一の参照符号を付している。また、図6を参照して説明したステートについては、その説明は繰り返さない。
但し、tErrorRecoveryは、ErrorRecovery(ST8)において、通信ラインをオープン状態に維持する時間を意味する。tDRPは、DRP Toggle動作を1回実行に要する時間を意味する。USB Type-C規格によれば、一例として、tErrorRecoveryは240msに設定され、tDRPは100msに設定されるとされている。
次に、実施の形態2に従うPower Bank100とDRPデバイスの一例であるPC200との間で実行される受給電動作の処理シーケンスの一例について説明する。
次に、実施の形態2に従うPower Bank100とDRPデバイスの一例であるPC200との間で実行される受給電動作の動作例について説明する。
図14は、実施の形態2に従うPower Bank100の給電動作に係る処理手順を示すフローチャートである。図14に示すPower Bank100の各ステップは、典型的には、コントローラ110のプロセッサ112が制御プログラムであるファームウェア114を実行することで実現される。したがって、図14に示す各ステップの実行主体は、典型的には、プロセッサ112となる。
USB Type-C規格によれば、任意のタイミングでErrorRecoveryへ遷移して、デバイス間の接続をリセットすることが許容されている。実施の形態2によれば、Power Bank100がUnattachWait_LB.SRCにある場合に、仮にErrorRecoveryが発生したとしても、DRPデバイスとの接続が物理的に切断されたと誤って判断されることがないので、受給電の役割が意図せず逆転してしまう事態を回避できる。
上述の実施の形態1および2においては、給電および受電の両方に対応する単一のポートを採用したPower Bank100における給電動作について説明した。実施の形態3においては、給電および受電の両方に対応するポートを複数採用した構成、あるいは、受電用のポートを追加で採用した構成に適した受給電動作について説明する。
まず、実施の形態3に従うPower Bank100のステート遷移について説明する。図15は、実施の形態3に従うPower Bank100のステート遷移の要部を示す図である。図15に示すステート遷移は、図6に示す実施の形態1に従うPower Bank100のステート遷移に比較して、UnattachWait_LB.SRC(ST7)からAttachWait.SRC(ST2)への遷移が追加されている点が異なっている。図15において、図6に示すステートと実質的に同一のステートについては、同一の参照符号を付している。また、図6を参照して説明したステートについては、その説明は繰り返さない。
次に、実施の形態3に従うPower Bank100の装置構成の一例について説明する。図16および図17は、実施の形態3に従うPower Bank100の装置構成の一例を示す模式図である。図16および図17には、USB Type-C型インターフェースのポートを複数有している装置構成を示す。図16および図17に示す装置構成において、図4に示す装置構成と同一の部材については、同一の参照符号を付している。
次に、実施の形態3に従うPower Bank100とDRPデバイスの一例であるPC200との間で実行される受給電動作の処理シーケンスの一例について説明する。
次に、実施の形態3に従うPower Bank100とDRPデバイスの一例であるPC200との間で実行される受給電動作の動作例について説明する。
次に、実施の形態3に従うPower Bank100とDRPデバイスの一例であるPC200との間で実行される受給電動作の処理シーケンスについて説明する。
給電および受電の両方に対応するポートを複数採用したPower Bank100、あるいは、受電用のポートを追加で採用したPower Bank100においては、給電先のDRPデバイスを接続したまま、別のポートからPower Bank100のバッテリを充電可能である。このような構成において、Power Bank100がLow Batteryになり、UnattachWait_LB.SRCへ遷移した後、別のポートを介して受取った電力によりLow Batteryが解消されると、AttachWait.SRCへ遷移する。
上述の実施の形態1~3については、互いに適宜組合せることもできるし、任意の変形を加えることもできる。
上述の実施の形態1~4においては、プロセッサ112がファームウェア114を実行することで、上述したようなコントローラ110に係る処理の実行および機能の提供を実現する。
上述の実施の形態1~5においては、プロセッサ112がファームウェア114を実行することで、上述したようなコントローラ110に係る処理の実行および機能の提供を実現する。但し、このようなソフトウェア実装ではなく、一部または全部をハードウェア実装としてもよい。ハードウェア実装とする場合には、例えば、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field-Programmable Gate Array)といったハードワイヤードなデバイスを採用してもよい。
本実施の形態によれば、給電側から外部デバイスへの給電を一旦開始すると、その後に給電側のバッテリに蓄電されていた電力が低下してLow Batteryとなり、そのままUSBケーブルを繋いだままにしておいても、受給電の役割が入れ替わることがない。そのため、当初は受電側であった外部デバイスのバッテリから当初は給電側であったバッテリに電力が戻ってくるような事象が生じない。
Claims (12)
- USB(Universal Serial Bus) Type-C規格に従って、給電側および受電側のいずれにもなり得るDRP(Dual Role Power)に対応したポートを提供するためのコントローラであって、
バッテリの充放電を制御するための電源管理部に結合されたステート管理部と、
前記ステート管理部からの指示に従って、USBケーブル内の通信ラインを介して接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールとを備え、
前記信号伝送モジュールは、給電側を示す第1の抵抗または受電側を示す第2の抵抗を、前記通信ラインに選択的に接続することが可能であり、
前記ステート管理部は、
給電側を示す前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続して、前記バッテリに蓄えられた電力を前記接続先へ供給中に、前記接続先への電力供給ができなくなると、前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続した状態を維持したまま、前記接続先への電力供給を停止し、
前記接続先との接続が切断されると、給電側を示す前記第1の抵抗に代えて、受電側を示す前記第2の抵抗を前記通信ラインに接続する、コントローラ。 - 前記ステート管理部は、前記通信ラインがオープン状態になると、前記接続先との接続が切断されたと判断する、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記ステート管理部は、自コントローラが給電側であり、かつ、前記接続先が受電側である場合に前記通信ラインに現れるべき電圧とは異なる電圧が、前記通信ラインに予め定められた時間を超えて継続すると、前記接続先との接続が切断されたと判断する、請求項1に記載のコントローラ。
- 前記予め定められた時間は、ErrorRecoveryステートにおいて前記通信ラインをオープンに維持する時間と、DRP Toggle動作に要する時間との合計以上となるように設定される、請求項3に記載のコントローラ。
- 前記ステート管理部は、前記バッテリが充電されることで、前記接続先への電力供給が可能な状態に回復すると、受電側としてのシーケンスに従って、前記接続先への電力供給を再開する、請求項1~4のいずれか1項に記載のコントローラ。
- ポート毎に前記信号伝送モジュールが設けられる、請求項1~4のいずれか1項に記載のコントローラ。
- 前記ステート管理部は、プロセッサが制御プログラムを実行することで実現される、請求項1~4のいずれか1項に記載のコントローラ。
- USB(Universal Serial Bus) Type-C規格に従って、給電側および受電側のいずれにもなり得るDRP(Dual Role Power)に対応したポートを提供するためのコントローラであって、
バッテリの充放電を制御するための電源管理部に結合されたステート管理部と、
前記ステート管理部からの指示に従って、USBケーブル内の通信ラインを介して接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールとを備え、
前記信号伝送モジュールは、給電側を示す第1の抵抗または受電側を示す第2の抵抗を、前記通信ラインに選択的に接続することが可能であり、
前記ステート管理部は、
給電側を示す前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続して、前記バッテリに蓄えられた電力を前記接続先へ供給中に、前記接続先への電力供給ができなくなると、前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続した状態を維持したまま、前記接続先への電力供給を停止し、
前記バッテリが充電されることで、前記接続先への電力供給が可能な状態に回復すると、受電側としてのシーケンスに従って、前記接続先への電力供給を再開する、コントローラ。 - USB(Universal Serial Bus) Type-C規格に従って、給電側および受電側のいずれにもなり得るDRP(Dual Role Power)に対応したポートを提供するためのコントローラを用いた制御方法であって、
前記コントローラは、USBケーブル内の通信ラインを介して接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールを備え、
前記信号伝送モジュールは、給電側を示す第1の抵抗または受電側を示す第2の抵抗を、前記通信ラインに選択的に接続することが可能であり、
前記制御方法は、
給電側を示す前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続して、バッテリに蓄えられた電力を前記接続先へ供給するステップと、
電力供給中に前記接続先への電力供給ができなくなると、前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続した状態を維持したまま、前記接続先への電力供給を停止するステップと、
前記接続先との接続が切断されると、給電側を示す前記第1の抵抗に代えて、受電側を示す前記第2の抵抗を前記通信ラインに接続するステップとを備える、制御方法。 - USB(Universal Serial Bus) Type-C規格に従って、給電側および受電側のいずれにもなり得るDRP(Dual Role Power)に対応したポートを提供するためのコントローラを用いた制御方法であって、
前記コントローラは、USBケーブル内の通信ラインを介して接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールを備え、
前記信号伝送モジュールは、給電側を示す第1の抵抗または受電側を示す第2の抵抗を、前記通信ラインに選択的に接続することが可能であり、
前記制御方法は、
給電側を示す前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続して、バッテリに蓄えられた電力を前記接続先へ供給するステップと、
電力供給中に前記接続先への電力供給ができなくなると、前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続した状態を維持したまま、前記接続先への電力供給を停止するステップと、
前記バッテリが充電されることで、前記接続先への電力供給が可能な状態に回復すると、受電側としてのシーケンスに従って、前記接続先への電力供給を再開するステップとを備える、制御方法。 - USB(Universal Serial Bus) Type-C規格に従って、給電側および受電側のいずれにもなり得るDRP(Dual Role Power)に対応したポートを提供するためのコントローラのプロセッサで実行される制御プログラムであって、
前記コントローラは、USBケーブル内の通信ラインを介して接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールを備え、
前記信号伝送モジュールは、給電側を示す第1の抵抗または受電側を示す第2の抵抗を、前記通信ラインに選択的に接続することが可能であり、
前記制御プログラムは、前記プロセッサに、
給電側を示す前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続して、バッテリに蓄えられた電力を前記接続先へ供給するステップと、
電力供給中に前記接続先への電力供給ができなくなると、前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続した状態を維持したまま、前記接続先への電力供給を停止するステップと、
前記接続先との接続が切断されると、給電側を示す前記第1の抵抗に代えて、受電側を示す前記第2の抵抗を前記通信ラインに接続するステップとを実行させる、制御プログラム。 - USB(Universal Serial Bus) Type-C規格に従って、給電側および受電側のいずれにもなり得るDRP(Dual Role Power)に対応したポートを提供するためのコントローラのプロセッサで実行される制御プログラムであって、
前記コントローラは、USBケーブル内の通信ラインを介して接続先との間で信号を遣り取りする信号伝送モジュールを備え、
前記信号伝送モジュールは、給電側を示す第1の抵抗または受電側を示す第2の抵抗を、前記通信ラインに選択的に接続することが可能であり、
前記制御プログラムは、前記プロセッサに、
給電側を示す前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続して、バッテリに蓄えられた電力を前記接続先へ供給するステップと、
電力供給中に前記接続先への電力供給ができなくなると、前記第1の抵抗を前記通信ラインに接続した状態を維持したまま、前記接続先への電力供給を停止するステップと、
前記バッテリが充電されることで、前記接続先への電力供給が可能な状態に回復すると、受電側としてのシーケンスに従って、前記接続先への電力供給を再開するステップとを実行させる、制御プログラム。
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