電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システム
【課題】情報と電力とが多重化された電源バスシステムにおいて、バッテリ等の電力貯蔵手段を備えていなくても電源サーバから電力の供給を受けることが可能であり、また任意のタイミングで任意の数の電力供給源および負荷をバスラインに接続できる電力供給装置を提供する。
【解決手段】電力供給についての合意を確立した他の装置に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、を備え、前記電力供給部は、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給装置が提供される。
【解決手段】電力供給についての合意を確立した他の装置に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、を備え、前記電力供給部は、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給装置が提供される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムに関する。
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
特許文献１、２で提案した電源バスシステムでは、電源ラインと信号は一つの有線電力線を共有し、電力と信号は周波数分割され、かつ電源に対しては時分割となっている。これは、異なる仕様の電力（つまり、交流や直流も含めて、異なる電圧）を一つのバスラインで、いわばピアツーピアで送受しているためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３０６１９１号公報
【特許文献２】特開２００８−１２３０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２で提案した、情報と電力とが多重化された電源バスシステムでは、電力は電源サーバから時分割でクライアントへ供給されるので、クライアント側にバッテリ等の電力貯蔵手段を備えていないと電力供給が途切れてしまうという問題があった。また、電源サーバやクライアントの数が増加すると、一つのデバイスが占有可能なタイムスロットが少なくなり、電力供給量に限界が出てきてしまうという問題があった。
【０００７】
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、情報と電力とが多重化された電源バスシステムにおいて、バッテリ等の電力貯蔵手段を備えていなくても電源サーバから電力の供給を受けることが可能であり、また任意のタイミングで任意の数の電力供給源（電源サーバ）および負荷（クライアント）をバスラインに接続できる、新規かつ改良された電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、を備え、前記電力供給部は、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給装置が提供される。
【０００９】
前記電力供給部は、供給する電力における初期電圧及び電流を最初に合意した前記他の装置との間で決定し、新たな装置が前記バスラインに接続され、該新たな装置との間で電力供給についての合意が確立すると、該新たな装置との間で合意された電力を、前記他の装置との間で合意した電力に重畳して送電してもよい。
【００１０】
前記バスラインの電圧及び電流を検出する検出部をさらに備えていてもよい。
【００１１】
前記電力供給部への電流の逆流を防止する電流逆流防止部をさらに備えていてもよい。
【００１２】
前記電力供給部は、前記他の装置と合意した電力を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供給するようにしてもよい。
【００１３】
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に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して供給する電力供給ステップと、前記電力供給ステップによって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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信ステップと、を備え、前記電力供給ステップは、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給方法が提供される。
【００１４】
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、電力を供給する一以上の電源サーバと、前記電源サーバから供給される電力を受電する一以上のクライアントと、を備え、前記電源サーバは、電力供給についての合意を確立した前記クライアントに対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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クライアントとの間で、情報を表す情報信号を、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、を備え、前記電力供給部は、新たな電源サーバ又はクライアントの前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給システムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、情報と電力とが多重化された電源バスシステムにおいて、バッテリ等の電力貯蔵手段を備えていなくても電源サーバから電力の供給を受けることが可能であり、また任意のタイミングで任意の数の電力供給源（電源サーバ）および負荷（クライアント）をバスラインに接続できる、新規かつ改良された電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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示す説明図である。
【図２】電力供給システムを用いた従来の電力供給処理について説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる電源サーバの構成について示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるクライアントの構成について示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．本発明の一実施形態＞
［１−１．電力供給システムの構成］
［１−２．従来の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］
［１−４．クライアントの構成］
［１−５．電力供給システムの動作］
＜２．まとめ＞
【００１９】
＜１．本発明の一実施形態＞
［１−１．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示す説明図である。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図１に示した電力供給システム１で提案した従来の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、電力供給システム１を用いた従来の電力供給処理について簡単に説明する。
【００２７】
［１−２．従来の電力供給システムによる電力供給処理］
図２は、電力供給システム１を用いた従来の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、電力供給システム１を用いた従来の電力供給処理について説明する。
【００２８】
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ＣＬ１、ＣＬ２に電力を供給するために、クライアントＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００２９】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３０】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３１】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３２】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３３】
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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３４】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３５】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２から電源サーバ１００に指定することができる。
【００３６】
以上、電力供給システム１を用いた従来の電力供給処理について説明した。このように、従来提案した手法においては、電源ラインと信号は一つの有線電力線を共有し、電力と信号は周波数分割され、かつ電源に対しては時分割となっている。しかし、上述したように、従来提案した、情報と電力とが多重化された電源バスシステムでは、電力は電源サーバから時分割でクライアントへ供給されるので、クライアント側にバッテリ等の電力貯蔵手段を備えていないと電力供給が途切れてしまうという問題があった。また、電源サーバやクライアントの数が増加すると、一つのデバイスが占有可能なタイムスロットが少なくなり、電力供給量に限界が出てきてしまうという問題もあった。
【００３７】
そこで、本実施形態では、かかる従来提案の手法における問題を解決するために、電力の授受がされる特定の電源サーバ及びクライアントの間では電力が途切れずに供給され、また複数のサーバとクライアントの同時接続を可能にし、かつ電源サーバやクライアントを任意のタイミングで接続できる従来提案の手法の特徴をそのまま継承することを特徴としている。
【００３８】
［１−３．電源サーバの構成］
まず、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３は、本発明の一実施形態にかかる電源サーバ１００の構成を示す説明図である。以下、図３を用いて本発明の一実施形態にかかる電源サーバ１００の構成について説明する。
【００３９】
図３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、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、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８と、電流検出増幅器１０９と、抵抗Ｒ１と、ダイオードＤ１と、を含んで構成される。
【００４０】
コネクタ１０１は、バスライン１０のコネクタ１１と接続することで、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。
【００４１】
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からはバスライン１０に通信用高周波信号を送出し、またバスライン１０に流れる通信用高周波信号を受信する。なお、バスライン１０とモデム１０４との間にはキャパシタＣ１、Ｃ２が備えられており、バスライン１０を流れる直流電流のモデム１０４への流入を防いでいる。
【００４２】
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。
【００４３】
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、例えば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。電力供給源１０７としては、例えば太陽光の照射によって発電する太陽光パネルのようなものを用いても良い。
【００４４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、電力供給源１０７から供給される電力の電圧を、ある適当な電圧に変換するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８で電圧を変換することで、電源サーバ１００からの電力の供給を受けるクライアントからの要求に適合する電圧で電力の供給が可能となる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、例えば７Ｖ〜３０Ｖ程度を入力とする降圧型ＤＣ／Ｄコンバータであってもよい。
【００４５】
電流検出増幅器１０９は、抵抗Ｒ１の両端の電圧を増幅することでＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値を検出するためのものである。電流検出増幅器１０９と抵抗Ｒ１とを共に用いることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値を検出することができる。電流検出増幅器１０９によって検出されるＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値はマイクロプロセッサ１０５に送られ、電力供給システムへの電力の供給制御に用いることができる。
【００４６】
ダイオードＤ１は、電流の逆流を防止するために設けられるものであり、ダイオードＤ１によって電力供給源１０７への電流の流入を防ぐことができる。なお、図３に示した例では電流の逆流を防止するためにダイオードを用いたが、本発明においては電流の逆流を防止する手段としてダイオード以外のスイッチング手段を用いても良い。
【００４７】
整理すると、電源サーバ１００は以下の機能を有する。
【００４８】
（１）電源サーバ１００の真の電力供給源１０７を、あらかじめ設定された電圧仕様を持つＤＣ電源に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１０８。なお、電力供給源１０７がＡＣ電源である場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の代わりにＡＣ／ＤＣコンバータを用いる。このＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（またはＡＣ／ＤＣコンバータ）からの出力電圧は可変とし、この可変範囲は広いことが望ましい。
【００４９】
（２）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（またはＡＣ／ＤＣコンバータ）の出力電流を検出する手段。図３に示した例では、電流検出増幅器１０９と及び抵抗Ｒ１がこのＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（またはＡＣ／ＤＣコンバータ）の出力電流を検出する手段の役割を有する。
【００５０】
（３）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（またはＡＣ／ＤＣコンバータ）に直列に接続される、逆流防止のためのダイオードＤ１．なお上述したように、本発明においては電流の逆流を防止する手段としてダイオード以外のスイッチング手段を用いても良い。
【００５１】
（４）電力供給システム１に電力供給源１０７からの電力の供給を開始及び終了するための主スイッチ１０３。
【００５２】
（５）電力供給システム１のプロトコルを記憶し、主スイッチ１０３のスイッチング制御や、他のサーバ（電源サーバや同期サーバ）、クライアントとの通信を実行するマイクロプロセッサ１０５。
【００５３】
（６）電力供給システム１において他の装置との間の信号リンクを構成するためのモデム１０４。
【００５４】
図３に示した電源サーバ１００は、電力を必要とするクライアントとの間でネゴシエートが完了すると、上述の特許文献２で提案した電源バスシステムとは異なり、電源サーバ１００からはクライアントに対して途切れなく電力を供給することになる。
【００５５】
以上、図３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した。次に、電源サーバ１００から供給される電力を受電するクライアント２００の構成について説明する。
【００５６】
［１−４．クライアントの構成］
図４は、本発明の一実施形態にかかるクライアント２００の構成について示す説明図である。以下、図４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。
【００５７】
図４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、コネクタ２０１と、接続線２０２と、主スイッチ２０３と、モデム２０４と、マイクロプロセッサ２０５と、負荷２０６と、を含んで構成される。
【００５８】
コネクタ２０１は、バスライン１０のコネクタ２１と接続することで、クライアント本体とバスライン１０とを接続するものである。接続線２０２は、コネクタ２０１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２０３は、電力の受電を制御するものであり、主スイッチ２０３がオンになっていれば、クライアント２００は電源サーバ１００からの電力をバスライン１０から受電することができる。一方、主スイッチ２０３がオフになっていれば、クライアント２００は電源サーバ１００からの電力の受電を停止することができる。
【００５９】
モデム２０４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２０４からはバスライン１０に通信用高周波信号を送出し、またバスライン１０に流れる通信用高周波信号を受信する。なお、バスライン１０とモデム２０４との間にはキャパシタＣ１、Ｃ２が備えられており、バスライン１０を流れる直流電流のモデム２０４への流入を防いでいる。
【００６０】
マイクロプロセッサ２０５は、クライアント２００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２０５は電源サーバ１００から電力を受電するために主スイッチ２０３をオンにする。
【００６１】
負荷２０６は、電源サーバ１００から受電した電力を消費するものであり、クライアント２００の動作主体となるものである。
【００６２】
特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムにおいては、クライアント２００にバッテリや大容量キャパシタのような蓄電手段が備えられていた。図２で示したように、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムでは電力の供給が行われない期間（ガード期間）が生じており、この蓄電手段はそのガード期間で電力が途絶えないようにするために電力を蓄えておくという意味合いがあった。
【００６３】
これに対して図４に示したクライアント２００には、電力を蓄えるための蓄電手段が設けられていない。これは、本実施形態においては無電区間が生じないように電源サーバ１００から電力が供給されるためである。
【００６４】
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。次に、本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作について説明する。
【００６５】
［１−５．電力供給システムの動作］
図５は、本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作について示す説明図であり、１台のクライアントが２台の電源サーバから電力の供給を受ける場合を例に挙げて示す説明図である。以下、図５は、本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作について説明する。
【００６６】
図５のように、電力供給システムに電源サーバが複数台存在する場合には、電力供給システムとしての動作の最初に、電源サーバ間で１台の同期サーバの選出を開始する。これは、特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムでも同様であるので、詳細な説明は省略する。電源サーバ間で同期サーバの選出が完了すると、同期サーバとして選出された電源サーバは、以降、同期サーバが電力供給システムから消滅するまでシステム全体の管理を実行する。ここで、同期サーバが電力供給システムから消滅するとは、同期サーバとして選出されたサーバが電力供給システムから切り離され、同期パケットがバスライン１０から消滅することを意味する。
【００６７】
なお、同期サーバとして選出された電源サーバは、バスライン１０に今後接続されるサーバやクライアントの初期動作用に適当な電圧を供給しても良いが、ここでは、その電圧は供給されないものとして説明する。
【００６８】
図５に示したように、２台の電源サーバ１００ａ、１００ｂが同一のバスライン１０に接続されている状態で、バスライン１０にクライアント２００が接続された状態を考える。電源サーバ１００ａは、コネクタ１１に接続することでバスライン１０と接続しており、電源サーバ１００ｂは、コネクタ１２に接続することでバスライン１０と接続している。コネクタ２１に接続することでバスライン１０に接続したクライアント２００は、まず同期サーバとして選出された電源サーバ１００ａとネゴシエートし、バスライン１０に存在する電源サーバの情報を同期サーバとして選出された電源サーバ１００ａから取得する。なお、バスライン１０に存在する電源サーバの情報の取得処理や、電源サーバとクライアントとの間のネゴシエート処理についても、特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムでも同様であるので、詳細な説明は省略する。クライアント２００からのネゴシエート要求はマイクロプロセッサ２０５がモデム２０４を介して電源サーバ１００ａに送出し、電源サーバ１００ａは、バスライン１０に存在する電源サーバの情報をマイクロプロセッサ１０５からモデム１０４を介してクライアント２００に送出する。クライアント２００は、モデム２０４を介して電源サーバ１００ａ、１００ｂに対して順次電力の使用を要求する。そして、クライアント２００は、必要な電力を供給することが可能な電源サーバをマイクロプロセッサ２０５で１台決定し、その電源サーバとの間でネゴシエーションを実行する。ここでは、クライアント２００は電源サーバ１００ａとの間でネゴシエーションが確立し、電源サーバ１００ａとクライアント２００との間で電力が伝送されるものとする。
【００６９】
ここで、同期サーバとして選出された電源サーバ１００ａはタイムスロットを作り出すが、このタイムスロットは、クライアント２００から電力停止要求が発せられるまで、または予め規定した時間まで維持すると共に、タイムスロット間にガード期間を設けずに、電源サーバから切れ目無く電力の供給を続ける。これが、特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムとは大きく異なる点である。
【００７０】
すなわち、本実施形態では、図２で示した電力パケットＣ１、Ｃ２の間の、電力の供給がなされない区間を撤廃し、電源サーバ１００ａからの電力の供給を、所定の時間（すなわち、クライアント２００から電力停止要求が発せられるまで、または予め規定した時間まで）継続することを特徴とするものである。
【００７１】
本実施形態では、電源サーバ１００ａとクライアント２００との間でネゴシエートされる電力仕様は、例えば以下のような内容のものである。
（１）最大電圧、最小電圧
（２）最大電流、最小電流
もちろんこれら以外にも、電力料金の課金情報等の情報が含まれることが考えられるが、ここでは、上記（１）及び（２）のみを電源サーバ１００ａとクライアント２００との間でネゴシエートする場合について説明する。
【００７２】
電源サーバ１００ａとクライアント２００との間で、ある時間から電圧Ｖ１［ボルト］、電流Ｉ１［アンペア］で電力を供給することについて合意が出来たとすると、電源サーバ１００ａはクライアント２００に対して、その合意したある時間から、電力供給源１０７からの電力の供給を開始する。これにより、バスライン１０には電源サーバ１００ａから出力される電圧Ｖ１が現れる。クライアント２００は、バスライン１０に電圧Ｖ１が現れたことをマイクロプロセッサ２０５で確認すると、マイクロプロセッサ２０５から主スイッチ２０３を投入して電源サーバ１００ａからの電力を受け入れる体制に入る。そして、電源サーバ１００ａからは、電力供給源１０７からの電圧Ｖ１、電流Ｉ１からなる電力がクライアント２００に供給される。
【００７３】
この電流Ｉ１はクライアント２００によって決定されるものであり、電源サーバ１００ａは電流リミッタ値をＩ１＋α［アンペア］に設定する。従って、電源サーバ１００ａは基本的に定電圧供給を実行するが、バスライン１０のインピーダンスの影響等により、クライアント２００では、クライアント２００が使用する電流の増減により電圧変動が現れる。もちろん、クライアント２００は、この電圧変動の影響は全く受けない設計とするものとし、ハードウェアをそのように設計することは容易であるから、ここでは具体的な設計内容は割愛する。なお、電流Ｉ１は通常は最大電流値として電源サーバ１００ａとクライアント２００との間でネゴシエートされる値であるとする。
【００７４】
電源サーバ１００ａとクライアント２００との間で、電力供給の終了時間について特に規定していない場合には、または、電力供給の終了条件が、クライアント２００から終了希望があるまでという場合には、電源サーバ１００ａからの電圧は常にＶ１であり、電流は凡そＩ１である。
【００７５】
しかし、クライアント２００において、電源サーバ１００ａと合意した電力では電流容量が不足する状態になると、クライアント２００は、マイクロプロセッサ２０５からモデム２０４を介して、電源サーバ１００ａに対して電圧または電流の増加を要求することができる。クライアント２００からの要求を受けた電源サーバ１００ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値を検出し、クライアント２００からの要求に応えられるならば、マイクロプロセッサ１０５は新たな仕様を決定し、決定した仕様で電力供給源１０７から電力を供給する。この新たな仕様には、電流はそのままで電圧を増加させる場合、電圧はそのままで電流を増加させる場合、電圧と電流の両方を増加させる場合がある。
【００７６】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値を検出した結果、電源サーバ１００ａがクライアント２００からの要求に応えられないならば、電源サーバ１００ａは、マイクロプロセッサ１０５からモデム１０４を介してその旨をクライアント２００に返答し、クライアント２００は、電源サーバ１００ａから送信された情報を、モデム２０４を介してマイクロプロセッサ２０５で取得することで、電源サーバ１００ａがクライアント２００からの要求に応えられないことを把握することができる。この場合、クライアント２００は、バスライン１０に別の電源サーバ１００ｂが存在していることを知っている。なぜなら、クライアント２００は、バスライン１０に接続された時点でバスライン１０に存在する電源サーバの情報を同期サーバから取得しているからであり、また、同期サーバは、常にクライアントや電源サーバの電力供給システムへの追加、または電力供給システムからの離脱を把握しており、電力供給システムの状態に変化が生じたら、その変化について電力供給システムへ情報をブロードキャストしているからである。同期サーバは、定期的に送信する同期パケットに、システムの最新の状態を知るための情報、例えばパケット送信時点での電源サーバの数や電源サーバを特定するためのＩＤ情報をパラメータとして持つことができる。
【００７７】
電源サーバ１００ａがクライアント２００からの要求に応えられない場合には、クライアント２００は、マイクロプロセッサ２０５からモデム２０４を介して、もう１台の電源サーバ１００ｂに対し、不足分の電力を供給可能か否かについてのネゴシエーションを開始する。すなわち、結果としてクライアント２００は電源サーバ１００ａ、１００ｂに対して並列動作を要求することになる。新たな電力供給源となる電源サーバ１００ｂには、不足電力の情報がクライアント２００から通知される。また電源サーバ１００ｂは、バスライン１０の電圧を監視している。このバスライン１０の電圧は、図５には図示しないが、マイクロプロセッサ１０５から電源サーバ１００ｂの出力端の電圧を測定する手段を設けることで測定可能であり、該手段は他の電源サーバに備えていても良いことは言う間でも無い。従って、電源サーバ１００ｂは、クライアント２００から要求された不足分を補うように、抵抗Ｒ１で検出されるデータを基にバスライン１０に対する出力電圧を上げるべく、バスライン１０への電力供給を開始する。なお、この際にバスライン１０の電圧は殆ど変化せず、バスライン１０へは電源サーバ１００ｂからの電流が新たに供給されることになる。電源サーバ１００ａ、１００ｂからそれぞれ供給される電力は（ダイオードＤ１を介して）加算され、電圧はＶ１で変わらず、電流のみ不足分Ｉ２を加味したＩ１＋Ｉ２［アンペア］の電力がクライアント２００に供給される。
【００７８】
このように、クライアント２００の電流容量が不足した場合には、別の電源サーバから電力の供給を受けることが出来る点で、本実施形態にかかる電力供給システムは、特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムと異なる。逆に、電源サーバ１００ａ、１００ｂから電力の供給を受けている状態で、クライアント２００の電力消費量が減少した場合には、どちらか一方の電源サーバからの電力供給のみに切り替えるか、いずれの電源サーバからの供給電流を減少させることができる。各電源サーバは、自身の供給電流量や、他の電源サーバの供給電流量を、同期サーバからの同期パケットで知ることができるので、電力供給をどのように分担するかは任意に決定することができる。例えば、予め各電源サーバに優先順位を定めておき、優先順位の低いものから電力供給を順次停止するようにしてもよく、最初にネゴシエートされた電源サーバ以外の電源サーバから電力供給を順次停止するようにしてもよい。
【００７９】
なお、クライアント２００が明示的に電流を減少させる要求を送信してこなかった場合には、後から追加された電源サーバ１００ｂの供給電流を減少させた後に電源サーバ１００ｂからの供給をカットオフし、続いて電源サーバ１００ａの供給電流を減少させるようにしてもよい。
【００８０】
このように、クライアント２００は、最初に電源サーバ１００ａとの間で合意した電圧Ｖ１を保ったまま電流量の加減が可能となる。もちろん、クライアント２００の消費電流がある一定値以内であれば、電源サーバ１００ａ、１００ｂからの電流は動的に変化させても良く、この場合にはバスライン１０には、電流変化に応じた電圧変化が現れることになる。もちろん、クライアント２００は、この変化分に関して問題なく動作するように設計される。
【００８１】
本実施形態に係る電力供給システムでは、特定の負荷（クライアント）に対する電源の並列接続を実行するか否か、どの電源に対して並列接続を実行するか、電流負担をどのように決定するか、電圧はどのように設定するか等について、全て電源サーバとクライアントとの間の事前ネゴシエーションで決定する点、及び電力の供給が、クライアントが希望するまで、またはシステムが設定する特定の制限時間まで途切れなく連続して行われる点を特徴としている。電圧の設定については、電力を増やすために電圧を上昇させるのが手軽であり、電圧上昇が限界に達した場合には並列制御を実行し、電力を増やすことが可能である。また単一の電源サーバから並列制御に変化させる場合には、電圧を適宜下げてもいい。もちろんこれらの制御については、電力の供給を受けるクライアントが各電源サーバの能力を知り、どの電源サーバからどの電流を供給されるべきか判断して実行するものである。
【００８２】
図５に示した例では、１台のクライアントが２台の電源サーバから電力を受電する例を示した。次に、１台のクライアントが２台の電源サーバから電力を受電している場合に、バスラインに２台目のクライアントが接続された場合の動作例について説明する。
【００８３】
例えば図６に示した電力供給システムにおいて、現在、電圧Ｖ１で電源サーバ（電源サーバ１００ａとする）、クライアント（クライアント２００ａとする）間の電力供給が実施されているとする。ここで新たなクライアント（クライアント２００ｂとする）をコネクタ２２に接続することで当該新たなクライアントをバスライン１０に接続し、電力を必要とする時、クライアント２００ｂはバスライン１０に接続されている既存の電源サーバ、クライアント間で供給されている電力に対して、電圧の変更可能かの打診を行う。しかし、既存の電源サーバ、クライアントから電圧変更が拒否されると、クライアント２００ｂは電力供給を諦めざるを得ない。これは、本実施形態にかかる電力供給システムに接続されるクライアントは、基本的には各種の電圧対応可能としておくが、本実施形態にかかる電力供給システムが入力電圧範囲の少ないクライアントも受け入れる必要があるためである。
【００８４】
ここで、現在の電圧Ｖ１で、図６に図示した電力供給システムに新規に接続されたクライアント２００ｂに電流供給が可能ならば、クライアント２００ｂは、電力供給システムに現存する各電源サーバに対して、順次電力供給のネゴシエーションを行う。
【００８５】
一方、電圧変更が可能である場合には、クライアント２００ｂが要求する電流が（電圧変更後に）供給可能であるか否かの評価を各電源サーバで実行し、クライアント２００ｂが要求する電流の供給が可能ならば、まず現状の電源サーバ、クライアント間の電圧を変更する。これにより電圧はＶ１からＶ２に変化したとする。なお、それまで電力の供給を受けていたクライアント２００ａの消費電力が一定であれば、電圧の変化により、電力授受を元々実行していた電源サーバ、クライアント間の電流値も変化する。
【００８６】
ここで、クライアント２００ｂが新たに電力供給システムに接続された場合の動作状況を考える。クライアント２００ｂが新たにシステムに接続された場合の動作状況については、以下の４通りのパターンが考えられる。
【００８７】
（動作状況１）電源サーバ１００ａが電圧Ｖ１で電力供給可能な場合
電源サーバ１００ａが電圧Ｖ１で２台のクライアント２００ａ、２００ｂに電力供給可能であるならば、これは単純に１台の電源サーバから２台のクライアントへの電力同時供給である。
【００８８】
（動作状況２）電源サーバ１００ａが電圧Ｖ１では電流不足であり、電源サーバ１００ａ、１００ｂで電力供給する場合
新規にシステムに接続されたクライアント２００ｂが電圧Ｖ１で動作可能であるならば、クライアント２００ｂは各電源サーバに対して電力供給のネゴシエーションを開始する。ここで、電源サーバ１００ａからは電力供給が拒否され、電源サーバ１００ｂからは電力供給が可能である場合には、電源サーバ１００ａ、１００ｂは並列動作を行い、２台のクライアント２００ａ、２００ｂに電力供給を開始する。
【００８９】
（動作状況３）電源サーバ１００ａが電圧変更するだけで電力供給可能な場合
電源サーバ１００ａが供給する電圧Ｖ１のままではクライアント２００ｂが要求する電流の供給が出来ないが、電源サーバ１００ａが供給する電力の電圧をＶ１からＶ２に変更することでクライアント２００ｂの要求が満たせるならば、まず電力供給を実行している電源サーバとクライアントとの間の電圧変更が可能であるかどうかを調査する。電圧変更が可能ならば、電源サーバ１００ａが供給する電力の電圧をＶ１からＶ２に変更し、電源サーバ１００ａからクライアント２００ａ、２００ｂに対して電力を供給する。
【００９０】
（動作状況４）電源サーバ１００ａの電圧を変更した上で電源サーバ１００ａ、１００ｂで電力供給する場合
電源サーバ１００ａとクライアント２００ａとが電圧Ｖ１でネゴシエートされている場合に、クライアント２００ｂから電圧Ｖ２への変更打診があり、電源サーバ１００ａとクライアント２００ａとが新しい電圧Ｖ２で動作可能であるならば、電源サーバ１００ａとクライアント２００ａとの間の電圧がＶ１からＶ２に変更される。この電圧変更は、新たにシステムに接続されるクライアント２００ｂの電圧仕様に合わせるのが目的である。この状態で、電源サーバ１００ａにはクライアント２００ｂへ電力を供給するだけの余裕はないが、電源サーバ１００ｂにはクライアント２００ｂへ電力を供給する余裕があるとすると、クライアント２００ｂは、電源サーバ１００ｂに対して電圧Ｖ２でネゴシエーションを行う。ネゴシエーションが完了すれば、電源サーバ１００ａとクライアント２００ａとの間の電流の供給に重畳される形で、電源サーバ１００ｂからクライアント２００ｂへ送電が行われる。
【００９１】
このように、クライアント２００ｂが新たにシステムに接続された場合は、本質的には図５に示したクライアント２００による電流の追加要求と異なるところは無い。従って、本実施形態にかかる電力供給システムは、システムへのクライアントの増減についても対処することができることが分かる。
【００９２】
図７は、本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作を示す流れ図である。以下、図７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動作について改めて説明する。
【００９３】
バスライン１０に（複数の）電源サーバ１００ａ、１００ｂが接続され、電源サーバ間で同期サーバの選定が完了した状態で、クライアント２００がバスライン１０に接続されると、クライアント２００は自身の要求を満たす電源サーバ（例えば電源サーバ１００ａ）との間でネゴシエーションを実行する（ステップＳ１０１）。
【００９４】
電源サーバ１００ａとクライアント２００との間のネゴシエーションが完了し、電源サーバ１００ａから電力を供給できる状態になると、電源サーバ１００ａは電力の供給を開始する（ステップＳ１０２）。クライアント２００は、電源サーバ１００ａからの電力を受電して電力を消費する。
【００９５】
その後、クライアント２００で電流容量が不足する状態となると、クライアント２００は電源サーバ１００ａに対して不足分の電力の供給を要求する（ステップＳ１０３）。クライアント２００からの要求を受けた電源サーバ１００ａは、クライアント２００からの要求に応答可能であるかどうかを判断する（ステップＳ１０４）。
【００９６】
上記ステップＳ１０４での電源サーバ１００ａの判断の結果、電源サーバ１００ａがクライアント２００からの要求に応答可能である場合には、電源サーバ１００ａは、電力を増加して、新たな電力仕様でクライアント２００に電力を供給する（ステップＳ１０５）。一方、上記ステップＳ１０４の判断の結果、クライアント２００からの要求に応答可能でない場合には、クライアント２００は他の電源サーバ（電源サーバ１００ｂ）に対して不足分の電力の供給を要求する（ステップＳ１０６）。電源サーバ１００ｂが不足分の電力を供給可能であれば、電源サーバ１００ｂはクライアント２００に電力を供給する（ステップＳ１０７）。
【００９７】
このように、本実施形態にかかる電力供給システムは、電源サーバからクライアント２００の要求に応じて柔軟に電力を供給することが可能となる。
【００９８】
本実施形態にかかる電力供給システムには、１台以上の電源サーバと、１台以上のクライアントとが存在し、電力供給が開始されるときの電圧は、電源サーバとクライアントとの間のネゴシエーションで決まる。例えば、電源サーバのプロファイルが、出力電圧がＶ１〜Ｖ２の範囲であり、クライアントのプロファイルが、要求電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲であり、Ｖ１〜Ｖ２とＶ３〜Ｖ４の間で、共通の電圧が存在しない場合には、電源サーバからの電力供給は出来ない。この共通部分ができるだけ大きくなるように電源サーバやクライアントを設計することが望ましいが、これは本実施形態にかかる電力供給システムの許容電圧範囲の全てをカバーする必要はない。電源サーバ、クライアントに対する最低限の要求事項は、電力供給システムで想定される最高電圧よりも、電源サーバ、クライアント等のデバイス（特に主スイッチ）の耐圧が高いことである。
【００９９】
なお、電源サーバとクライアントとの間でどの電圧レベルに合意点を設定するかは設計事項であり、電力供給システムで使用するプロトコルが関与する問題ではない。すなわち、電源サーバとクライアントとの間の合意電圧がどこに設定されるかは、電力を供給する電源サーバや、電力を消費するクライアント次第である。
【０１００】
ネゴシエーションが完了するまではどの電圧で電源サーバとクライアントとの間で合意されるかは不明であるが、ネゴシエーションが完了すると、ある電圧Ｖｘで電源サーバからの電力供給が開始される。この状態で、電力供給システムに別のクライアントが接続されると、電源サーバから全てのクライアントが満足するための総電力容量が供給できるような電圧、電流に変化する。これは、電源サーバやクライアントが、供給する電力の電流、電圧を動的に変化させることで、供給量の増減、負荷容量の増減が発生した時に最大限の供給努力をすることである。
【０１０１】
現状の交流によるグリッドシステムと、本実施形態にかかる電力供給システムとを比較すると、交流によるグリッドシステムは、電圧をできるだけ一定にしたまま、電流のみを可変して総電力量の加減するのに対し、本実施形態にかかる電力供給システムは、電圧、電流とも可変として総電力量の可変を実行する点で異なっている。
【０１０２】
電圧をある一定値に設定しない理由は、つまり電力供給システムの許容最高電圧付近に電圧を設定しない理由は、以下の通りである。本実施形態にかかる電力供給システムは、各デバイスの自由度をできるだけ大きくしたいからに他ならないからである。電圧耐圧だけを要求し、実際のクライエントの許容電圧範囲の設計自由度を残すことで、始めからある一定値に設定せず、各機器特有の事情を反映し易い仕様とし、非常に多種類の電圧機器が取り込めるという効果が期待できる。
【０１０３】
本実施形態にかかる電力供給システムでは、バスラインの動作電圧は、そのバスラインに接続されるクライアントの内、最低の電圧を要求するクライアント付近に収斂する。もちろん、この最低の電圧を要求するクライエントがバスラインから切断され、電力状況が逼迫すると、バスラインの動作電圧は、残ったクライアントの内、最低電圧をもったクライアントの電圧に変化することになる。
【０１０４】
次に電源サーバの動作について説明する。電源サーバは、出力電力ができるだけ広範囲で、かつクライアントから要求される電圧値に近い電圧に設定できる必要がある。一方、クライアントから電力を電流値として要求される場合には、クライアントに電力を供給するために、電流検出機能及びバスラインの電圧検出機能が必要である。これらの機能は既存の技術で対応できるものである。
【０１０５】
本実施形態にかかる電源サーバにおいて特徴的なのは、電源サーバとして、電圧、電流の設定機能が、通信経路を通して、ある一定のプロトコルのもと、動的に設定できる点と、複数サーバ間で同期サーバを選定できる点、及び、電源サーバが同期サーバとして動作するならば、他のサーバやクライアントの同期と管理が実行出来る点である。特に、電源サーバの供給電圧の初期値が、最初にバスライン上に存在するクライアントを見つけた時に決まる点も本実施形態にかかる電源サーバの特徴の一つである。
【０１０６】
特許文献２において提案された従来の電源サーバにおいては、その出力仕様としてのプロファイルを適当な数だけ用意する方式であった。また、特許文献２において提案された電源サーバは、電力出力を時分割するため、プロファイルを電力供給の対象となるクライアントに対してダイナミックに選択していくものであった。
【０１０７】
これに対して本実施形態にかかる電源サーバは、所定の範囲をカバーするように出力が設定されるものであり、そのカバー範囲以上の要求には応えられない仕様としているので、電力供給の対象となるクライアントに対応するプロファイルの切り替えという概念は不要である。なお、本実施形態にかかる電源サーバは、ある時点で設定したある出力条件に番号付けを行い、この番号を記憶しておくことで、クライアントの要求に早く応えることができる。従って、本実施形態にかかる電源サーバにおいても、特許文献２において提案された電源サーバ同様にプロファイルを使用してもよい。
【０１０８】
既に初期化が完了している電力供給システムに対して、新たに電源サーバを追加する場合には、例えば当該電源サーバは以下のような動作となる。
【０１０９】
この新規に追加された電源サーバは、最低でも、ある可変の出力電圧範囲と、この出力電圧範囲に対応した出力電流値をデータとして持つことが望ましい。この電源サーバが既存のバスラインに接続されると、電源サーバはまず、自身の存在を同期サーバに登録する。この時点では、この新規に追加された電源サーバからは電力供給は未だ行わず、電力の供給開始を待機している状態である。ここで、既存のバスラインに接続されているクライアントの中に、さらに電力を要求するものが現れないと、この新規に追加された電源サーバが電力を供給する機会はないが、このような当該電源サーバからの電力を供給する機会が失われることをできるだけ避けるのが、本実施形態にかかる電力供給システムの効率的な使い方である。新規に追加された電源サーバが電力を供給する機会が無い場合には、バスラインに接続されている機器に電力貯蔵手段があると、電力供給システムが有効に動作する。すなわち、電力供給システムの各クライアントでは電力は満たされている時に、各機器が備える電力貯蔵手段に電力がフルに貯蔵されていない場合には、電力貯蔵手段に充電することで、電力仕様が増加した時に対応するための電力供給源とすることができる。
【０１１０】
従って、バスラインに接続されているクライアントは、出来る限り電力が「飢えた」状態、すなわち電力需要がある状態となるように設計することが望ましい。このためには、例えば、二次電池を有するクライアントに関しては、動作時以外は二次電池の充電のための充電要求を電源サーバに対して送信することが望ましい。この場合、自身の電流要求に対するプライオリティーを付けておいてもよい。つまり、クライアントからの現在の電力要求に対して、一次希望や二次希望等をパラメータとして持たせるようにしてもよい。
【０１１１】
複数のクライエント間における電力優先順位の調停処理の詳細については割愛するが、個々のクライエントの電力需要の重み付けを表現するパラメータを、クライアントの受電仕様に組み込まれていても良い。このパラメータは、自身のプライオリティーと、電力供給システム内のプライオリティーとが組み合わされた形で管理されるようにしてもよい。電力供給システム内のプライオリティーは、電力供給システム内に用意するモニター機器（図示せず）を用いてマニュアルで設定できるようにしても良い。この電力供給システム内のプライオリティーが初期値（例えば０）であるならば、電力供給システムに接続される各クライアントは平等に扱われる。
【０１１２】
このように、電力が「飢えた」状態にある、すなわち電力需要がある状態にあるクライアントと、供給能力に限りがある電源サーバとで電力供給システムを構成することにより、この電力供給システムは常時その最大能力で動作することが出来、結局は、この電力供給システムは時間的に平準化された動作を行う。すなわち、電力供給システムとしては、全てのクライアントの要求を満たせないという程度の状態で常に動作させることが望ましく、クライアントの要求を満たせないという状態は、各クライアントに適当な表示素子を付加するだけで、ユーザに知らせることができる。逆に、このような表示素子の付加によって、どのような場合に電源サーバを追加しなければならないかをユーザに知らせることが可能であり、各電源サーバは常に最低限のエネルギー環境で動作することができ、引いては総合的なエネルギー削減にも有効である。
【０１１３】
上述した本発明の一実施形態にかかる電力供給システムでは、電力の授受がされる特定の電源サーバ及びクライアントの間では電力が途切れずに供給されるように構成することを特徴の一つとしていた。本発明においては、バスライン上には常時何らかの電圧が生じていることによって、クライアントに対して、完全に電力供給が途切れるという状態が発生しない方式を用いても良い。
【０１１４】
例えば、図５に示したような構成を有する電力供給システムにおいて、同期サーバとして選定された電源サーバはタイムスロットを作り出さないようにしてもよい。この場合は、タイムスロットのマーカとなる同期パケットは、システムに接続されている各機器の同期の為というよりは、システムの状態をモニターしたり、システムの状態（電源サーバやクライアントの数等の情報）をアップデートしたりするために用いられるものである。
【０１１５】
この場合では、電力供給システムの初期化（同期サーバの選定）が完了し、同期サーバが一つ選択されると、この同期サーバは、バスラインに対して、デフォルトの電力の出力を開始してもよい。従って、新たに電力供給システムに接続される電源サーバやクライアントは、自分の立ち上げのための電力を、同期サーバが出力する電力から得ることができる。この時、新たに電力供給システムに加わる電源サーバやクライアントは、耐圧的には、電力供給システムに物理的に接続されても故障はしない前提であることが望ましいが、実際に、新たに電力供給システムに加わる電源サーバやクライアントが、電力供給システム上に存在している電圧を利用するためには、適当なインピーダンスからなる電力供給回路を介して電圧のクランプを行い、ここからクランプ後の電力を得て動作を開始することが望ましい。なお、この電圧のクランプは抵抗とツェナーダイオードで可能である。そして、電源サーバやクライアントが動作を開始した後は、この立ち上げに要した電力供給回路は切り離す構成であることが望ましい。また、電力のデフォルト値としては、例えば現状のＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）で実施されているような５Ｖ、５００ｍＡ程度の電力であってもよい。このデフォルト値はシステム全体で統一的に決めてもよく、少なくとも電圧に関してはある範囲をサポートするようにして、仕様の柔軟性を図るようにしてもよい。
【０１１６】
同期サーバがタイムスロットを作り出さない場合においても、電源サーバとクライアントとの間の電力供給処理は、同期サーバがタイムスロットを作り出す場合と同様である。すなわち、図５に示した電源サーバ１００ａとクライアント２００との間で、ある時間から電圧Ｖ１［ボルト］、電流Ｉ１［アンペア］で電力を供給することについて合意が出来たとすると、電源サーバ１００ａは、クライアント２００に対して、その合意したある時間から電力の供給を開始する。そして、上述したように、クライアント２００の消費電力の増減や、バスライン１０に接続される新規クライアントの発生に応じて、電源サーバ１００ａ、１００ｂからの電力を柔軟に変化させることができる。
【０１１７】
＜２．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、電源サーバからクライアントに電力を供給する際に、バスライン上に常時電力が存在することになるので、クライアントから電力貯蔵手段を取り除くことが可能となり、クライアントの簡略化や低価格化が可能となる。また、バスライン上に常時電力が存在することになるので、電源サーバやクライアントの初期動作電力をこのバスライン上の電力から得ることができるので、初期動作用の電力貯蔵手段が不要となり、電源サーバやクライアントの構成を簡略化することが出来る。さらに、同期サーバがタイムスロットを作り出す場合においては、特許文献２等で提案した電力供給システムの方式をそのまま活用出来ると共に、ある時は特定のクライアントに長時間連続して電源サーバから給電を行い、ある時は電源サーバから多数のクライアントに間歇的な給電を行うというように、柔軟な電力供給が可能となる。
【０１１８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムに適用可能であり、特に電力に情報を重畳させて供給する電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 電力供給システム
１０ バスライン
１００、１００ａ、１００ｂ 電源サーバ
１０１ コネクタ
１０２、１０６ 接続線
１０３ 主スイッチ
１０４ モデム
１０５ マイクロプロセッサ
１０７ 電力供給源
１０８ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０９ 電流検出増幅器
２００、２００ａ、２００ｂ クライアント
２０１ コネクタ
２０２ 接続線
２０３ 主スイッチ
２０４ モデム
２０５ マイクロプロセッサ
２０６ 負荷
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムに関する。
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
特許文献１、２で提案した電源バスシステムでは、電源ラインと信号は一つの有線電力線を共有し、電力と信号は周波数分割され、かつ電源に対しては時分割となっている。これは、異なる仕様の電力（つまり、交流や直流も含めて、異なる電圧）を一つのバスラインで、いわばピアツーピアで送受しているためである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−３０６１９１号公報
【特許文献２】特開２００８−１２３０５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献２で提案した、情報と電力とが多重化された電源バスシステムでは、電力は電源サーバから時分割でクライアントへ供給されるので、クライアント側にバッテリ等の電力貯蔵手段を備えていないと電力供給が途切れてしまうという問題があった。また、電源サーバやクライアントの数が増加すると、一つのデバイスが占有可能なタイムスロットが少なくなり、電力供給量に限界が出てきてしまうという問題があった。
【０００７】
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、情報と電力とが多重化された電源バスシステムにおいて、バッテリ等の電力貯蔵手段を備えていなくても電源サーバから電力の供給を受けることが可能であり、また任意のタイミングで任意の数の電力供給源（電源サーバ）および負荷（クライアント）をバスラインに接続できる、新規かつ改良された電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
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に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、を備え、前記電力供給部は、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給装置が提供される。
【０００９】
前記電力供給部は、供給する電力における初期電圧及び電流を最初に合意した前記他の装置との間で決定し、新たな装置が前記バスラインに接続され、該新たな装置との間で電力供給についての合意が確立すると、該新たな装置との間で合意された電力を、前記他の装置との間で合意した電力に重畳して送電してもよい。
【００１０】
前記バスラインの電圧及び電流を検出する検出部をさらに備えていてもよい。
【００１１】
前記電力供給部への電流の逆流を防止する電流逆流防止部をさらに備えていてもよい。
【００１２】
前記電力供給部は、前記他の装置と合意した電力を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供給するようにしてもよい。
【００１３】
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に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して供給する電力供給ステップと、前記電力供給ステップによって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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信ステップと、を備え、前記電力供給ステップは、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給方法が提供される。
【００１４】
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、電力を供給する一以上の電源サーバと、前記電源サーバから供給される電力を受電する一以上のクライアントと、を備え、前記電源サーバは、電力供給についての合意を確立した前記クライアントに対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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クライアントとの間で、情報を表す情報信号を、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、を備え、前記電力供給部は、新たな電源サーバ又はクライアントの前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給システムが提供される。
【発明の効果】
【００１５】
以上説明したように本発明によれば、情報と電力とが多重化された電源バスシステムにおいて、バッテリ等の電力貯蔵手段を備えていなくても電源サーバから電力の供給を受けることが可能であり、また任意のタイミングで任意の数の電力供給源（電源サーバ）および負荷（クライアント）をバスラインに接続できる、新規かつ改良された電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】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示す説明図である。
【図２】電力供給システムを用いた従来の電力供給処理について説明する説明図である。
【図３】本発明の一実施形態にかかる電源サーバの構成について示す説明図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるクライアントの構成について示す説明図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作を示す説明図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作を示す説明図である。
【図７】本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作を示す流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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。
【００１８】
なお、説明は以下の順序で行うものとする。
＜１．本発明の一実施形態＞
［１−１．電力供給システムの構成］
［１−２．従来の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］
［１−４．クライアントの構成］
［１−５．電力供給システムの動作］
＜２．まとめ＞
【００１９】
＜１．本発明の一実施形態＞
［１−１．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示す説明図である。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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
図１に示した電力供給システム１で提案した従来の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、電力供給システム１を用いた従来の電力供給処理について簡単に説明する。
【００２７】
［１−２．従来の電力供給システムによる電力供給処理］
図２は、電力供給システム１を用いた従来の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、電力供給システム１を用いた従来の電力供給処理について説明する。
【００２８】
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ＣＬ１、ＣＬ２に電力を供給するために、クライアントＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００２９】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３０】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３１】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３２】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３３】
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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３４】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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。
【００３５】
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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２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ＣＬ１、ＣＬ２から電源サーバ１００に指定することができる。
【００３６】
以上、電力供給システム１を用いた従来の電力供給処理について説明した。このように、従来提案した手法においては、電源ラインと信号は一つの有線電力線を共有し、電力と信号は周波数分割され、かつ電源に対しては時分割となっている。しかし、上述したように、従来提案した、情報と電力とが多重化された電源バスシステムでは、電力は電源サーバから時分割でクライアントへ供給されるので、クライアント側にバッテリ等の電力貯蔵手段を備えていないと電力供給が途切れてしまうという問題があった。また、電源サーバやクライアントの数が増加すると、一つのデバイスが占有可能なタイムスロットが少なくなり、電力供給量に限界が出てきてしまうという問題もあった。
【００３７】
そこで、本実施形態では、かかる従来提案の手法における問題を解決するために、電力の授受がされる特定の電源サーバ及びクライアントの間では電力が途切れずに供給され、また複数のサーバとクライアントの同時接続を可能にし、かつ電源サーバやクライアントを任意のタイミングで接続できる従来提案の手法の特徴をそのまま継承することを特徴としている。
【００３８】
［１−３．電源サーバの構成］
まず、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３は、本発明の一実施形態にかかる電源サーバ１００の構成を示す説明図である。以下、図３を用いて本発明の一実施形態にかかる電源サーバ１００の構成について説明する。
【００３９】
図３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、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、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８と、電流検出増幅器１０９と、抵抗Ｒ１と、ダイオードＤ１と、を含んで構成される。
【００４０】
コネクタ１０１は、バスライン１０のコネクタ１１と接続することで、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。
【００４１】
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からはバスライン１０に通信用高周波信号を送出し、またバスライン１０に流れる通信用高周波信号を受信する。なお、バスライン１０とモデム１０４との間にはキャパシタＣ１、Ｃ２が備えられており、バスライン１０を流れる直流電流のモデム１０４への流入を防いでいる。
【００４２】
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。
【００４３】
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、例えば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。電力供給源１０７としては、例えば太陽光の照射によって発電する太陽光パネルのようなものを用いても良い。
【００４４】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、電力供給源１０７から供給される電力の電圧を、ある適当な電圧に変換するものである。ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８で電圧を変換することで、電源サーバ１００からの電力の供給を受けるクライアントからの要求に適合する電圧で電力の供給が可能となる。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８は、例えば７Ｖ〜３０Ｖ程度を入力とする降圧型ＤＣ／Ｄコンバータであってもよい。
【００４５】
電流検出増幅器１０９は、抵抗Ｒ１の両端の電圧を増幅することでＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値を検出するためのものである。電流検出増幅器１０９と抵抗Ｒ１とを共に用いることで、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値を検出することができる。電流検出増幅器１０９によって検出されるＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値はマイクロプロセッサ１０５に送られ、電力供給システムへの電力の供給制御に用いることができる。
【００４６】
ダイオードＤ１は、電流の逆流を防止するために設けられるものであり、ダイオードＤ１によって電力供給源１０７への電流の流入を防ぐことができる。なお、図３に示した例では電流の逆流を防止するためにダイオードを用いたが、本発明においては電流の逆流を防止する手段としてダイオード以外のスイッチング手段を用いても良い。
【００４７】
整理すると、電源サーバ１００は以下の機能を有する。
【００４８】
（１）電源サーバ１００の真の電力供給源１０７を、あらかじめ設定された電圧仕様を持つＤＣ電源に変換するためのＤＣ／ＤＣコンバータ１０８。なお、電力供給源１０７がＡＣ電源である場合にはＤＣ／ＤＣコンバータ１０８の代わりにＡＣ／ＤＣコンバータを用いる。このＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（またはＡＣ／ＤＣコンバータ）からの出力電圧は可変とし、この可変範囲は広いことが望ましい。
【００４９】
（２）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（またはＡＣ／ＤＣコンバータ）の出力電流を検出する手段。図３に示した例では、電流検出増幅器１０９と及び抵抗Ｒ１がこのＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（またはＡＣ／ＤＣコンバータ）の出力電流を検出する手段の役割を有する。
【００５０】
（３）ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８（またはＡＣ／ＤＣコンバータ）に直列に接続される、逆流防止のためのダイオードＤ１．なお上述したように、本発明においては電流の逆流を防止する手段としてダイオード以外のスイッチング手段を用いても良い。
【００５１】
（４）電力供給システム１に電力供給源１０７からの電力の供給を開始及び終了するための主スイッチ１０３。
【００５２】
（５）電力供給システム１のプロトコルを記憶し、主スイッチ１０３のスイッチング制御や、他のサーバ（電源サーバや同期サーバ）、クライアントとの通信を実行するマイクロプロセッサ１０５。
【００５３】
（６）電力供給システム１において他の装置との間の信号リンクを構成するためのモデム１０４。
【００５４】
図３に示した電源サーバ１００は、電力を必要とするクライアントとの間でネゴシエートが完了すると、上述の特許文献２で提案した電源バスシステムとは異なり、電源サーバ１００からはクライアントに対して途切れなく電力を供給することになる。
【００５５】
以上、図３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した。次に、電源サーバ１００から供給される電力を受電するクライアント２００の構成について説明する。
【００５６】
［１−４．クライアントの構成］
図４は、本発明の一実施形態にかかるクライアント２００の構成について示す説明図である。以下、図４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。
【００５７】
図４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、コネクタ２０１と、接続線２０２と、主スイッチ２０３と、モデム２０４と、マイクロプロセッサ２０５と、負荷２０６と、を含んで構成される。
【００５８】
コネクタ２０１は、バスライン１０のコネクタ２１と接続することで、クライアント本体とバスライン１０とを接続するものである。接続線２０２は、コネクタ２０１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２０３は、電力の受電を制御するものであり、主スイッチ２０３がオンになっていれば、クライアント２００は電源サーバ１００からの電力をバスライン１０から受電することができる。一方、主スイッチ２０３がオフになっていれば、クライアント２００は電源サーバ１００からの電力の受電を停止することができる。
【００５９】
モデム２０４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２０４からはバスライン１０に通信用高周波信号を送出し、またバスライン１０に流れる通信用高周波信号を受信する。なお、バスライン１０とモデム２０４との間にはキャパシタＣ１、Ｃ２が備えられており、バスライン１０を流れる直流電流のモデム２０４への流入を防いでいる。
【００６０】
マイクロプロセッサ２０５は、クライアント２００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２０５は電源サーバ１００から電力を受電するために主スイッチ２０３をオンにする。
【００６１】
負荷２０６は、電源サーバ１００から受電した電力を消費するものであり、クライアント２００の動作主体となるものである。
【００６２】
特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムにおいては、クライアント２００にバッテリや大容量キャパシタのような蓄電手段が備えられていた。図２で示したように、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムでは電力の供給が行われない期間（ガード期間）が生じており、この蓄電手段はそのガード期間で電力が途絶えないようにするために電力を蓄えておくという意味合いがあった。
【００６３】
これに対して図４に示したクライアント２００には、電力を蓄えるための蓄電手段が設けられていない。これは、本実施形態においては無電区間が生じないように電源サーバ１００から電力が供給されるためである。
【００６４】
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。次に、本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作について説明する。
【００６５】
［１−５．電力供給システムの動作］
図５は、本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作について示す説明図であり、１台のクライアントが２台の電源サーバから電力の供給を受ける場合を例に挙げて示す説明図である。以下、図５は、本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作について説明する。
【００６６】
図５のように、電力供給システムに電源サーバが複数台存在する場合には、電力供給システムとしての動作の最初に、電源サーバ間で１台の同期サーバの選出を開始する。これは、特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムでも同様であるので、詳細な説明は省略する。電源サーバ間で同期サーバの選出が完了すると、同期サーバとして選出された電源サーバは、以降、同期サーバが電力供給システムから消滅するまでシステム全体の管理を実行する。ここで、同期サーバが電力供給システムから消滅するとは、同期サーバとして選出されたサーバが電力供給システムから切り離され、同期パケットがバスライン１０から消滅することを意味する。
【００６７】
なお、同期サーバとして選出された電源サーバは、バスライン１０に今後接続されるサーバやクライアントの初期動作用に適当な電圧を供給しても良いが、ここでは、その電圧は供給されないものとして説明する。
【００６８】
図５に示したように、２台の電源サーバ１００ａ、１００ｂが同一のバスライン１０に接続されている状態で、バスライン１０にクライアント２００が接続された状態を考える。電源サーバ１００ａは、コネクタ１１に接続することでバスライン１０と接続しており、電源サーバ１００ｂは、コネクタ１２に接続することでバスライン１０と接続している。コネクタ２１に接続することでバスライン１０に接続したクライアント２００は、まず同期サーバとして選出された電源サーバ１００ａとネゴシエートし、バスライン１０に存在する電源サーバの情報を同期サーバとして選出された電源サーバ１００ａから取得する。なお、バスライン１０に存在する電源サーバの情報の取得処理や、電源サーバとクライアントとの間のネゴシエート処理についても、特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムでも同様であるので、詳細な説明は省略する。クライアント２００からのネゴシエート要求はマイクロプロセッサ２０５がモデム２０４を介して電源サーバ１００ａに送出し、電源サーバ１００ａは、バスライン１０に存在する電源サーバの情報をマイクロプロセッサ１０５からモデム１０４を介してクライアント２００に送出する。クライアント２００は、モデム２０４を介して電源サーバ１００ａ、１００ｂに対して順次電力の使用を要求する。そして、クライアント２００は、必要な電力を供給することが可能な電源サーバをマイクロプロセッサ２０５で１台決定し、その電源サーバとの間でネゴシエーションを実行する。ここでは、クライアント２００は電源サーバ１００ａとの間でネゴシエーションが確立し、電源サーバ１００ａとクライアント２００との間で電力が伝送されるものとする。
【００６９】
ここで、同期サーバとして選出された電源サーバ１００ａはタイムスロットを作り出すが、このタイムスロットは、クライアント２００から電力停止要求が発せられるまで、または予め規定した時間まで維持すると共に、タイムスロット間にガード期間を設けずに、電源サーバから切れ目無く電力の供給を続ける。これが、特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムとは大きく異なる点である。
【００７０】
すなわち、本実施形態では、図２で示した電力パケットＣ１、Ｃ２の間の、電力の供給がなされない区間を撤廃し、電源サーバ１００ａからの電力の供給を、所定の時間（すなわち、クライアント２００から電力停止要求が発せられるまで、または予め規定した時間まで）継続することを特徴とするものである。
【００７１】
本実施形態では、電源サーバ１００ａとクライアント２００との間でネゴシエートされる電力仕様は、例えば以下のような内容のものである。
（１）最大電圧、最小電圧
（２）最大電流、最小電流
もちろんこれら以外にも、電力料金の課金情報等の情報が含まれることが考えられるが、ここでは、上記（１）及び（２）のみを電源サーバ１００ａとクライアント２００との間でネゴシエートする場合について説明する。
【００７２】
電源サーバ１００ａとクライアント２００との間で、ある時間から電圧Ｖ１［ボルト］、電流Ｉ１［アンペア］で電力を供給することについて合意が出来たとすると、電源サーバ１００ａはクライアント２００に対して、その合意したある時間から、電力供給源１０７からの電力の供給を開始する。これにより、バスライン１０には電源サーバ１００ａから出力される電圧Ｖ１が現れる。クライアント２００は、バスライン１０に電圧Ｖ１が現れたことをマイクロプロセッサ２０５で確認すると、マイクロプロセッサ２０５から主スイッチ２０３を投入して電源サーバ１００ａからの電力を受け入れる体制に入る。そして、電源サーバ１００ａからは、電力供給源１０７からの電圧Ｖ１、電流Ｉ１からなる電力がクライアント２００に供給される。
【００７３】
この電流Ｉ１はクライアント２００によって決定されるものであり、電源サーバ１００ａは電流リミッタ値をＩ１＋α［アンペア］に設定する。従って、電源サーバ１００ａは基本的に定電圧供給を実行するが、バスライン１０のインピーダンスの影響等により、クライアント２００では、クライアント２００が使用する電流の増減により電圧変動が現れる。もちろん、クライアント２００は、この電圧変動の影響は全く受けない設計とするものとし、ハードウェアをそのように設計することは容易であるから、ここでは具体的な設計内容は割愛する。なお、電流Ｉ１は通常は最大電流値として電源サーバ１００ａとクライアント２００との間でネゴシエートされる値であるとする。
【００７４】
電源サーバ１００ａとクライアント２００との間で、電力供給の終了時間について特に規定していない場合には、または、電力供給の終了条件が、クライアント２００から終了希望があるまでという場合には、電源サーバ１００ａからの電圧は常にＶ１であり、電流は凡そＩ１である。
【００７５】
しかし、クライアント２００において、電源サーバ１００ａと合意した電力では電流容量が不足する状態になると、クライアント２００は、マイクロプロセッサ２０５からモデム２０４を介して、電源サーバ１００ａに対して電圧または電流の増加を要求することができる。クライアント２００からの要求を受けた電源サーバ１００ａは、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値を検出し、クライアント２００からの要求に応えられるならば、マイクロプロセッサ１０５は新たな仕様を決定し、決定した仕様で電力供給源１０７から電力を供給する。この新たな仕様には、電流はそのままで電圧を増加させる場合、電圧はそのままで電流を増加させる場合、電圧と電流の両方を増加させる場合がある。
【００７６】
一方、ＤＣ／ＤＣコンバータ１０８からの出力電流値を検出した結果、電源サーバ１００ａがクライアント２００からの要求に応えられないならば、電源サーバ１００ａは、マイクロプロセッサ１０５からモデム１０４を介してその旨をクライアント２００に返答し、クライアント２００は、電源サーバ１００ａから送信された情報を、モデム２０４を介してマイクロプロセッサ２０５で取得することで、電源サーバ１００ａがクライアント２００からの要求に応えられないことを把握することができる。この場合、クライアント２００は、バスライン１０に別の電源サーバ１００ｂが存在していることを知っている。なぜなら、クライアント２００は、バスライン１０に接続された時点でバスライン１０に存在する電源サーバの情報を同期サーバから取得しているからであり、また、同期サーバは、常にクライアントや電源サーバの電力供給システムへの追加、または電力供給システムからの離脱を把握しており、電力供給システムの状態に変化が生じたら、その変化について電力供給システムへ情報をブロードキャストしているからである。同期サーバは、定期的に送信する同期パケットに、システムの最新の状態を知るための情報、例えばパケット送信時点での電源サーバの数や電源サーバを特定するためのＩＤ情報をパラメータとして持つことができる。
【００７７】
電源サーバ１００ａがクライアント２００からの要求に応えられない場合には、クライアント２００は、マイクロプロセッサ２０５からモデム２０４を介して、もう１台の電源サーバ１００ｂに対し、不足分の電力を供給可能か否かについてのネゴシエーションを開始する。すなわち、結果としてクライアント２００は電源サーバ１００ａ、１００ｂに対して並列動作を要求することになる。新たな電力供給源となる電源サーバ１００ｂには、不足電力の情報がクライアント２００から通知される。また電源サーバ１００ｂは、バスライン１０の電圧を監視している。このバスライン１０の電圧は、図５には図示しないが、マイクロプロセッサ１０５から電源サーバ１００ｂの出力端の電圧を測定する手段を設けることで測定可能であり、該手段は他の電源サーバに備えていても良いことは言う間でも無い。従って、電源サーバ１００ｂは、クライアント２００から要求された不足分を補うように、抵抗Ｒ１で検出されるデータを基にバスライン１０に対する出力電圧を上げるべく、バスライン１０への電力供給を開始する。なお、この際にバスライン１０の電圧は殆ど変化せず、バスライン１０へは電源サーバ１００ｂからの電流が新たに供給されることになる。電源サーバ１００ａ、１００ｂからそれぞれ供給される電力は（ダイオードＤ１を介して）加算され、電圧はＶ１で変わらず、電流のみ不足分Ｉ２を加味したＩ１＋Ｉ２［アンペア］の電力がクライアント２００に供給される。
【００７８】
このように、クライアント２００の電流容量が不足した場合には、別の電源サーバから電力の供給を受けることが出来る点で、本実施形態にかかる電力供給システムは、特許文献２等で提案した、従来の情報と電力とが多重化された電源バスシステムと異なる。逆に、電源サーバ１００ａ、１００ｂから電力の供給を受けている状態で、クライアント２００の電力消費量が減少した場合には、どちらか一方の電源サーバからの電力供給のみに切り替えるか、いずれの電源サーバからの供給電流を減少させることができる。各電源サーバは、自身の供給電流量や、他の電源サーバの供給電流量を、同期サーバからの同期パケットで知ることができるので、電力供給をどのように分担するかは任意に決定することができる。例えば、予め各電源サーバに優先順位を定めておき、優先順位の低いものから電力供給を順次停止するようにしてもよく、最初にネゴシエートされた電源サーバ以外の電源サーバから電力供給を順次停止するようにしてもよい。
【００７９】
なお、クライアント２００が明示的に電流を減少させる要求を送信してこなかった場合には、後から追加された電源サーバ１００ｂの供給電流を減少させた後に電源サーバ１００ｂからの供給をカットオフし、続いて電源サーバ１００ａの供給電流を減少させるようにしてもよい。
【００８０】
このように、クライアント２００は、最初に電源サーバ１００ａとの間で合意した電圧Ｖ１を保ったまま電流量の加減が可能となる。もちろん、クライアント２００の消費電流がある一定値以内であれば、電源サーバ１００ａ、１００ｂからの電流は動的に変化させても良く、この場合にはバスライン１０には、電流変化に応じた電圧変化が現れることになる。もちろん、クライアント２００は、この変化分に関して問題なく動作するように設計される。
【００８１】
本実施形態に係る電力供給システムでは、特定の負荷（クライアント）に対する電源の並列接続を実行するか否か、どの電源に対して並列接続を実行するか、電流負担をどのように決定するか、電圧はどのように設定するか等について、全て電源サーバとクライアントとの間の事前ネゴシエーションで決定する点、及び電力の供給が、クライアントが希望するまで、またはシステムが設定する特定の制限時間まで途切れなく連続して行われる点を特徴としている。電圧の設定については、電力を増やすために電圧を上昇させるのが手軽であり、電圧上昇が限界に達した場合には並列制御を実行し、電力を増やすことが可能である。また単一の電源サーバから並列制御に変化させる場合には、電圧を適宜下げてもいい。もちろんこれらの制御については、電力の供給を受けるクライアントが各電源サーバの能力を知り、どの電源サーバからどの電流を供給されるべきか判断して実行するものである。
【００８２】
図５に示した例では、１台のクライアントが２台の電源サーバから電力を受電する例を示した。次に、１台のクライアントが２台の電源サーバから電力を受電している場合に、バスラインに２台目のクライアントが接続された場合の動作例について説明する。
【００８３】
例えば図６に示した電力供給システムにおいて、現在、電圧Ｖ１で電源サーバ（電源サーバ１００ａとする）、クライアント（クライアント２００ａとする）間の電力供給が実施されているとする。ここで新たなクライアント（クライアント２００ｂとする）をコネクタ２２に接続することで当該新たなクライアントをバスライン１０に接続し、電力を必要とする時、クライアント２００ｂはバスライン１０に接続されている既存の電源サーバ、クライアント間で供給されている電力に対して、電圧の変更可能かの打診を行う。しかし、既存の電源サーバ、クライアントから電圧変更が拒否されると、クライアント２００ｂは電力供給を諦めざるを得ない。これは、本実施形態にかかる電力供給システムに接続されるクライアントは、基本的には各種の電圧対応可能としておくが、本実施形態にかかる電力供給システムが入力電圧範囲の少ないクライアントも受け入れる必要があるためである。
【００８４】
ここで、現在の電圧Ｖ１で、図６に図示した電力供給システムに新規に接続されたクライアント２００ｂに電流供給が可能ならば、クライアント２００ｂは、電力供給システムに現存する各電源サーバに対して、順次電力供給のネゴシエーションを行う。
【００８５】
一方、電圧変更が可能である場合には、クライアント２００ｂが要求する電流が（電圧変更後に）供給可能であるか否かの評価を各電源サーバで実行し、クライアント２００ｂが要求する電流の供給が可能ならば、まず現状の電源サーバ、クライアント間の電圧を変更する。これにより電圧はＶ１からＶ２に変化したとする。なお、それまで電力の供給を受けていたクライアント２００ａの消費電力が一定であれば、電圧の変化により、電力授受を元々実行していた電源サーバ、クライアント間の電流値も変化する。
【００８６】
ここで、クライアント２００ｂが新たに電力供給システムに接続された場合の動作状況を考える。クライアント２００ｂが新たにシステムに接続された場合の動作状況については、以下の４通りのパターンが考えられる。
【００８７】
（動作状況１）電源サーバ１００ａが電圧Ｖ１で電力供給可能な場合
電源サーバ１００ａが電圧Ｖ１で２台のクライアント２００ａ、２００ｂに電力供給可能であるならば、これは単純に１台の電源サーバから２台のクライアントへの電力同時供給である。
【００８８】
（動作状況２）電源サーバ１００ａが電圧Ｖ１では電流不足であり、電源サーバ１００ａ、１００ｂで電力供給する場合
新規にシステムに接続されたクライアント２００ｂが電圧Ｖ１で動作可能であるならば、クライアント２００ｂは各電源サーバに対して電力供給のネゴシエーションを開始する。ここで、電源サーバ１００ａからは電力供給が拒否され、電源サーバ１００ｂからは電力供給が可能である場合には、電源サーバ１００ａ、１００ｂは並列動作を行い、２台のクライアント２００ａ、２００ｂに電力供給を開始する。
【００８９】
（動作状況３）電源サーバ１００ａが電圧変更するだけで電力供給可能な場合
電源サーバ１００ａが供給する電圧Ｖ１のままではクライアント２００ｂが要求する電流の供給が出来ないが、電源サーバ１００ａが供給する電力の電圧をＶ１からＶ２に変更することでクライアント２００ｂの要求が満たせるならば、まず電力供給を実行している電源サーバとクライアントとの間の電圧変更が可能であるかどうかを調査する。電圧変更が可能ならば、電源サーバ１００ａが供給する電力の電圧をＶ１からＶ２に変更し、電源サーバ１００ａからクライアント２００ａ、２００ｂに対して電力を供給する。
【００９０】
（動作状況４）電源サーバ１００ａの電圧を変更した上で電源サーバ１００ａ、１００ｂで電力供給する場合
電源サーバ１００ａとクライアント２００ａとが電圧Ｖ１でネゴシエートされている場合に、クライアント２００ｂから電圧Ｖ２への変更打診があり、電源サーバ１００ａとクライアント２００ａとが新しい電圧Ｖ２で動作可能であるならば、電源サーバ１００ａとクライアント２００ａとの間の電圧がＶ１からＶ２に変更される。この電圧変更は、新たにシステムに接続されるクライアント２００ｂの電圧仕様に合わせるのが目的である。この状態で、電源サーバ１００ａにはクライアント２００ｂへ電力を供給するだけの余裕はないが、電源サーバ１００ｂにはクライアント２００ｂへ電力を供給する余裕があるとすると、クライアント２００ｂは、電源サーバ１００ｂに対して電圧Ｖ２でネゴシエーションを行う。ネゴシエーションが完了すれば、電源サーバ１００ａとクライアント２００ａとの間の電流の供給に重畳される形で、電源サーバ１００ｂからクライアント２００ｂへ送電が行われる。
【００９１】
このように、クライアント２００ｂが新たにシステムに接続された場合は、本質的には図５に示したクライアント２００による電流の追加要求と異なるところは無い。従って、本実施形態にかかる電力供給システムは、システムへのクライアントの増減についても対処することができることが分かる。
【００９２】
図７は、本発明の一実施形態にかかる電力供給システムの動作を示す流れ図である。以下、図７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動作について改めて説明する。
【００９３】
バスライン１０に（複数の）電源サーバ１００ａ、１００ｂが接続され、電源サーバ間で同期サーバの選定が完了した状態で、クライアント２００がバスライン１０に接続されると、クライアント２００は自身の要求を満たす電源サーバ（例えば電源サーバ１００ａ）との間でネゴシエーションを実行する（ステップＳ１０１）。
【００９４】
電源サーバ１００ａとクライアント２００との間のネゴシエーションが完了し、電源サーバ１００ａから電力を供給できる状態になると、電源サーバ１００ａは電力の供給を開始する（ステップＳ１０２）。クライアント２００は、電源サーバ１００ａからの電力を受電して電力を消費する。
【００９５】
その後、クライアント２００で電流容量が不足する状態となると、クライアント２００は電源サーバ１００ａに対して不足分の電力の供給を要求する（ステップＳ１０３）。クライアント２００からの要求を受けた電源サーバ１００ａは、クライアント２００からの要求に応答可能であるかどうかを判断する（ステップＳ１０４）。
【００９６】
上記ステップＳ１０４での電源サーバ１００ａの判断の結果、電源サーバ１００ａがクライアント２００からの要求に応答可能である場合には、電源サーバ１００ａは、電力を増加して、新たな電力仕様でクライアント２００に電力を供給する（ステップＳ１０５）。一方、上記ステップＳ１０４の判断の結果、クライアント２００からの要求に応答可能でない場合には、クライアント２００は他の電源サーバ（電源サーバ１００ｂ）に対して不足分の電力の供給を要求する（ステップＳ１０６）。電源サーバ１００ｂが不足分の電力を供給可能であれば、電源サーバ１００ｂはクライアント２００に電力を供給する（ステップＳ１０７）。
【００９７】
このように、本実施形態にかかる電力供給システムは、電源サーバからクライアント２００の要求に応じて柔軟に電力を供給することが可能となる。
【００９８】
本実施形態にかかる電力供給システムには、１台以上の電源サーバと、１台以上のクライアントとが存在し、電力供給が開始されるときの電圧は、電源サーバとクライアントとの間のネゴシエーションで決まる。例えば、電源サーバのプロファイルが、出力電圧がＶ１〜Ｖ２の範囲であり、クライアントのプロファイルが、要求電圧Ｖ３〜Ｖ４の範囲であり、Ｖ１〜Ｖ２とＶ３〜Ｖ４の間で、共通の電圧が存在しない場合には、電源サーバからの電力供給は出来ない。この共通部分ができるだけ大きくなるように電源サーバやクライアントを設計することが望ましいが、これは本実施形態にかかる電力供給システムの許容電圧範囲の全てをカバーする必要はない。電源サーバ、クライアントに対する最低限の要求事項は、電力供給システムで想定される最高電圧よりも、電源サーバ、クライアント等のデバイス（特に主スイッチ）の耐圧が高いことである。
【００９９】
なお、電源サーバとクライアントとの間でどの電圧レベルに合意点を設定するかは設計事項であり、電力供給システムで使用するプロトコルが関与する問題ではない。すなわち、電源サーバとクライアントとの間の合意電圧がどこに設定されるかは、電力を供給する電源サーバや、電力を消費するクライアント次第である。
【０１００】
ネゴシエーションが完了するまではどの電圧で電源サーバとクライアントとの間で合意されるかは不明であるが、ネゴシエーションが完了すると、ある電圧Ｖｘで電源サーバからの電力供給が開始される。この状態で、電力供給システムに別のクライアントが接続されると、電源サーバから全てのクライアントが満足するための総電力容量が供給できるような電圧、電流に変化する。これは、電源サーバやクライアントが、供給する電力の電流、電圧を動的に変化させることで、供給量の増減、負荷容量の増減が発生した時に最大限の供給努力をすることである。
【０１０１】
現状の交流によるグリッドシステムと、本実施形態にかかる電力供給システムとを比較すると、交流によるグリッドシステムは、電圧をできるだけ一定にしたまま、電流のみを可変して総電力量の加減するのに対し、本実施形態にかかる電力供給システムは、電圧、電流とも可変として総電力量の可変を実行する点で異なっている。
【０１０２】
電圧をある一定値に設定しない理由は、つまり電力供給システムの許容最高電圧付近に電圧を設定しない理由は、以下の通りである。本実施形態にかかる電力供給システムは、各デバイスの自由度をできるだけ大きくしたいからに他ならないからである。電圧耐圧だけを要求し、実際のクライエントの許容電圧範囲の設計自由度を残すことで、始めからある一定値に設定せず、各機器特有の事情を反映し易い仕様とし、非常に多種類の電圧機器が取り込めるという効果が期待できる。
【０１０３】
本実施形態にかかる電力供給システムでは、バスラインの動作電圧は、そのバスラインに接続されるクライアントの内、最低の電圧を要求するクライアント付近に収斂する。もちろん、この最低の電圧を要求するクライエントがバスラインから切断され、電力状況が逼迫すると、バスラインの動作電圧は、残ったクライアントの内、最低電圧をもったクライアントの電圧に変化することになる。
【０１０４】
次に電源サーバの動作について説明する。電源サーバは、出力電力ができるだけ広範囲で、かつクライアントから要求される電圧値に近い電圧に設定できる必要がある。一方、クライアントから電力を電流値として要求される場合には、クライアントに電力を供給するために、電流検出機能及びバスラインの電圧検出機能が必要である。これらの機能は既存の技術で対応できるものである。
【０１０５】
本実施形態にかかる電源サーバにおいて特徴的なのは、電源サーバとして、電圧、電流の設定機能が、通信経路を通して、ある一定のプロトコルのもと、動的に設定できる点と、複数サーバ間で同期サーバを選定できる点、及び、電源サーバが同期サーバとして動作するならば、他のサーバやクライアントの同期と管理が実行出来る点である。特に、電源サーバの供給電圧の初期値が、最初にバスライン上に存在するクライアントを見つけた時に決まる点も本実施形態にかかる電源サーバの特徴の一つである。
【０１０６】
特許文献２において提案された従来の電源サーバにおいては、その出力仕様としてのプロファイルを適当な数だけ用意する方式であった。また、特許文献２において提案された電源サーバは、電力出力を時分割するため、プロファイルを電力供給の対象となるクライアントに対してダイナミックに選択していくものであった。
【０１０７】
これに対して本実施形態にかかる電源サーバは、所定の範囲をカバーするように出力が設定されるものであり、そのカバー範囲以上の要求には応えられない仕様としているので、電力供給の対象となるクライアントに対応するプロファイルの切り替えという概念は不要である。なお、本実施形態にかかる電源サーバは、ある時点で設定したある出力条件に番号付けを行い、この番号を記憶しておくことで、クライアントの要求に早く応えることができる。従って、本実施形態にかかる電源サーバにおいても、特許文献２において提案された電源サーバ同様にプロファイルを使用してもよい。
【０１０８】
既に初期化が完了している電力供給システムに対して、新たに電源サーバを追加する場合には、例えば当該電源サーバは以下のような動作となる。
【０１０９】
この新規に追加された電源サーバは、最低でも、ある可変の出力電圧範囲と、この出力電圧範囲に対応した出力電流値をデータとして持つことが望ましい。この電源サーバが既存のバスラインに接続されると、電源サーバはまず、自身の存在を同期サーバに登録する。この時点では、この新規に追加された電源サーバからは電力供給は未だ行わず、電力の供給開始を待機している状態である。ここで、既存のバスラインに接続されているクライアントの中に、さらに電力を要求するものが現れないと、この新規に追加された電源サーバが電力を供給する機会はないが、このような当該電源サーバからの電力を供給する機会が失われることをできるだけ避けるのが、本実施形態にかかる電力供給システムの効率的な使い方である。新規に追加された電源サーバが電力を供給する機会が無い場合には、バスラインに接続されている機器に電力貯蔵手段があると、電力供給システムが有効に動作する。すなわち、電力供給システムの各クライアントでは電力は満たされている時に、各機器が備える電力貯蔵手段に電力がフルに貯蔵されていない場合には、電力貯蔵手段に充電することで、電力仕様が増加した時に対応するための電力供給源とすることができる。
【０１１０】
従って、バスラインに接続されているクライアントは、出来る限り電力が「飢えた」状態、すなわち電力需要がある状態となるように設計することが望ましい。このためには、例えば、二次電池を有するクライアントに関しては、動作時以外は二次電池の充電のための充電要求を電源サーバに対して送信することが望ましい。この場合、自身の電流要求に対するプライオリティーを付けておいてもよい。つまり、クライアントからの現在の電力要求に対して、一次希望や二次希望等をパラメータとして持たせるようにしてもよい。
【０１１１】
複数のクライエント間における電力優先順位の調停処理の詳細については割愛するが、個々のクライエントの電力需要の重み付けを表現するパラメータを、クライアントの受電仕様に組み込まれていても良い。このパラメータは、自身のプライオリティーと、電力供給システム内のプライオリティーとが組み合わされた形で管理されるようにしてもよい。電力供給システム内のプライオリティーは、電力供給システム内に用意するモニター機器（図示せず）を用いてマニュアルで設定できるようにしても良い。この電力供給システム内のプライオリティーが初期値（例えば０）であるならば、電力供給システムに接続される各クライアントは平等に扱われる。
【０１１２】
このように、電力が「飢えた」状態にある、すなわち電力需要がある状態にあるクライアントと、供給能力に限りがある電源サーバとで電力供給システムを構成することにより、この電力供給システムは常時その最大能力で動作することが出来、結局は、この電力供給システムは時間的に平準化された動作を行う。すなわち、電力供給システムとしては、全てのクライアントの要求を満たせないという程度の状態で常に動作させることが望ましく、クライアントの要求を満たせないという状態は、各クライアントに適当な表示素子を付加するだけで、ユーザに知らせることができる。逆に、このような表示素子の付加によって、どのような場合に電源サーバを追加しなければならないかをユーザに知らせることが可能であり、各電源サーバは常に最低限のエネルギー環境で動作することができ、引いては総合的なエネルギー削減にも有効である。
【０１１３】
上述した本発明の一実施形態にかかる電力供給システムでは、電力の授受がされる特定の電源サーバ及びクライアントの間では電力が途切れずに供給されるように構成することを特徴の一つとしていた。本発明においては、バスライン上には常時何らかの電圧が生じていることによって、クライアントに対して、完全に電力供給が途切れるという状態が発生しない方式を用いても良い。
【０１１４】
例えば、図５に示したような構成を有する電力供給システムにおいて、同期サーバとして選定された電源サーバはタイムスロットを作り出さないようにしてもよい。この場合は、タイムスロットのマーカとなる同期パケットは、システムに接続されている各機器の同期の為というよりは、システムの状態をモニターしたり、システムの状態（電源サーバやクライアントの数等の情報）をアップデートしたりするために用いられるものである。
【０１１５】
この場合では、電力供給システムの初期化（同期サーバの選定）が完了し、同期サーバが一つ選択されると、この同期サーバは、バスラインに対して、デフォルトの電力の出力を開始してもよい。従って、新たに電力供給システムに接続される電源サーバやクライアントは、自分の立ち上げのための電力を、同期サーバが出力する電力から得ることができる。この時、新たに電力供給システムに加わる電源サーバやクライアントは、耐圧的には、電力供給システムに物理的に接続されても故障はしない前提であることが望ましいが、実際に、新たに電力供給システムに加わる電源サーバやクライアントが、電力供給システム上に存在している電圧を利用するためには、適当なインピーダンスからなる電力供給回路を介して電圧のクランプを行い、ここからクランプ後の電力を得て動作を開始することが望ましい。なお、この電圧のクランプは抵抗とツェナーダイオードで可能である。そして、電源サーバやクライアントが動作を開始した後は、この立ち上げに要した電力供給回路は切り離す構成であることが望ましい。また、電力のデフォルト値としては、例えば現状のＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）で実施されているような５Ｖ、５００ｍＡ程度の電力であってもよい。このデフォルト値はシステム全体で統一的に決めてもよく、少なくとも電圧に関してはある範囲をサポートするようにして、仕様の柔軟性を図るようにしてもよい。
【０１１６】
同期サーバがタイムスロットを作り出さない場合においても、電源サーバとクライアントとの間の電力供給処理は、同期サーバがタイムスロットを作り出す場合と同様である。すなわち、図５に示した電源サーバ１００ａとクライアント２００との間で、ある時間から電圧Ｖ１［ボルト］、電流Ｉ１［アンペア］で電力を供給することについて合意が出来たとすると、電源サーバ１００ａは、クライアント２００に対して、その合意したある時間から電力の供給を開始する。そして、上述したように、クライアント２００の消費電力の増減や、バスライン１０に接続される新規クライアントの発生に応じて、電源サーバ１００ａ、１００ｂからの電力を柔軟に変化させることができる。
【０１１７】
＜２．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、電源サーバからクライアントに電力を供給する際に、バスライン上に常時電力が存在することになるので、クライアントから電力貯蔵手段を取り除くことが可能となり、クライアントの簡略化や低価格化が可能となる。また、バスライン上に常時電力が存在することになるので、電源サーバやクライアントの初期動作電力をこのバスライン上の電力から得ることができるので、初期動作用の電力貯蔵手段が不要となり、電源サーバやクライアントの構成を簡略化することが出来る。さらに、同期サーバがタイムスロットを作り出す場合においては、特許文献２等で提案した電力供給システムの方式をそのまま活用出来ると共に、ある時は特定のクライアントに長時間連続して電源サーバから給電を行い、ある時は電源サーバから多数のクライアントに間歇的な給電を行うというように、柔軟な電力供給が可能となる。
【０１１８】
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。
【産業上の利用可能性】
【０１１９】
本発明は、電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムに適用可能であり、特に電力に情報を重畳させて供給する電力供給装置、電力供給方法及び電力供給システムに適用可能である。
【符号の説明】
【０１２０】
１ 電力供給システム
１０ バスライン
１００、１００ａ、１００ｂ 電源サーバ
１０１ コネクタ
１０２、１０６ 接続線
１０３ 主スイッチ
１０４ モデム
１０５ マイクロプロセッサ
１０７ 電力供給源
１０８ ＤＣ／ＤＣコンバータ
１０９ 電流検出増幅器
２００、２００ａ、２００ｂ クライアント
２０１ コネクタ
２０２ 接続線
２０３ 主スイッチ
２０４ モデム
２０５ マイクロプロセッサ
２０６ 負荷
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電力供給についての合意を確立した他の装置に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、
を備え、
前記電力供給部は、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給装置。
【請求項２】
前記電力供給部は、供給する電力における初期電圧及び電流を最初に合意した前記他の装置との間で決定し、新たな装置が前記バスラインに接続され、該新たな装置との間で電力供給についての合意が確立すると、該新たな装置との間で合意された電力を、前記他の装置との間で合意した電力に重畳して送電する、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記バスラインの電圧及び電流を検出する検出部をさらに備える、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記電力供給部への電流の逆流を防止する電流逆流防止部をさらに備える、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記電力供給部は、前記他の装置と合意した電力を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供給する、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項６】
電力供給についての合意を確立した他の装置に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して供給する電力供給ステップと、
前記電力供給ステップによって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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信ステップと、
を備え、
前記電力供給ステップは、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給方法。
【請求項７】
電力を供給する一以上の電源サーバと、
前記電源サーバから供給される電力を受電する一以上のクライアントと、
を備え、
前記電源サーバは、
電力供給についての合意を確立した前記クライアントに対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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クライアントとの間で、情報を表す情報信号を、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、
を備え、
前記電力供給部は、新たな電源サーバ又はクライアントの前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給システム。
【請求項１】
電力供給についての合意を確立した他の装置に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、
を備え、
前記電力供給部は、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給装置。
【請求項２】
前記電力供給部は、供給する電力における初期電圧及び電流を最初に合意した前記他の装置との間で決定し、新たな装置が前記バスラインに接続され、該新たな装置との間で電力供給についての合意が確立すると、該新たな装置との間で合意された電力を、前記他の装置との間で合意した電力に重畳して送電する、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項３】
前記バスラインの電圧及び電流を検出する検出部をさらに備える、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項４】
前記電力供給部への電流の逆流を防止する電流逆流防止部をさらに備える、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項５】
前記電力供給部は、前記他の装置と合意した電力を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供給する、請求項１に記載の電力供給装置。
【請求項６】
電力供給についての合意を確立した他の装置に対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して供給する電力供給ステップと、
前記電力供給ステップによって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、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信ステップと、
を備え、
前記電力供給ステップは、新たな装置の前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給方法。
【請求項７】
電力を供給する一以上の電源サーバと、
前記電源サーバから供給される電力を受電する一以上のクライアントと、
を備え、
前記電源サーバは、
電力供給についての合意を確立した前記クライアントに対し、該他の装置と合意した電力を該合意が不要になるまで又は予め定めた時間まで連続して、一対の導体によるバスラインを介して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クライアントとの間で、情報を表す情報信号を、前記電力供給部から供給する電力に重畳させて送受信する情報通信部と、
を備え、
前記電力供給部は、新たな電源サーバ又はクライアントの前記バスラインへの接続又は前記バスラインからの切断に応じて供給する電力の変更の可否を決定する、電力供給システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１１−１１３４０５（Ｐ２０１１−１１３４０５Ａ）
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２７０６４２（Ｐ２００９−２７０６４２）
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月９日（２０１１．６．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１１月２７日（２００９．１１．２７）
【出願人】（０００００２１８５）ソニー株式会社 (34,172)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]