JP4034273B2 - 電気機器から電源供給を受ける通信アダプタ - Google Patents

Description

この発明は、例えば、空気調和機等の電気機器の供給電力に応じて通信デバイスに供給する電力を制御する通信アダプタに関するものである。

従来の通信デバイスに供給する電力を制御するという点では、特定小電力無線遠隔制御装置の消費電力削減の技術として、受信機の動作を間欠動作させて消費電力を低減するものがある。
受信機は間欠動作区間を、送信機の送信休止時間程度に設定し、
送信機は受信機を特定するコードと受信器の動作を制御するデータで形成された繰り返し送信するデータ列を送信することにより、受信器が間欠的に送信機のデータを受信することで消費電力を削減している（例えば、特許文献１参照）。

また、同様に無線ＬＡＮの消費電力削減方法として、ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ ８０２．１１の無線ＬＡＮの規格において、無線ＬＡＮのアクセスポイントと無線ＬＡＮの端末間で通信する場合、無線ＬＡＮ端末は、アクセスポイントから定期的に送信されるビーコン信号を聞き、該端末は受信したビーコンに自端末宛のデータが蓄積されているという表示があった場合には、アクセスポイントにＰＳ−ＰＯＬＬフレームを送信し、アクセスポイントからデータを受信する。
このようにして、端末はビーコン信号を聞くときと、アクセスポイントに自端末宛のデータが蓄積されているときだけ受信動作をして消費電力を低減する方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
特開平１０−２７１５７１号公報 ＡＮＳＩ／ＩＥＥＥ Ｓｔｄ ８０２．１１，１９９９ Ｅｄｉｔｉｏｎ ＭＥＤＩＵＭ ＡＣＣＥＳＳ ＣＯＮＴＲＯＬ （ＭＡＣ） ＡＮＤ ＰＨＹＳＩＣＡＬ（ＰＨＹ） ＳＰＥＣＩＦＩＣＡＴＩＯＮＳ （ｐａｇｅ １２９）

従来の無線機の消費電力を低減する方法は、受信器あるいは端末（以降、通信アダプタとする）が、間欠的あるいは定期的に受信動作をすることにより、常に受信動作をしている通信アダプタと比較して、消費電力を削減することが可能であった。

しかし、一方で、このような動作を行う通信アダプタであっても、定期的な受信動作に必要な電力は供給が必須である。すなわち、通信アダプタの電源を選定する場合には、一回の受信動作のピーク電力を供給可能な電源を選択する必要があった。

これは、通信アダプタの電源を、通信アダプタの開発時に設計するような場合には、問題にならないが、通信アダプタの電源として、供給可能な電力の上限が定められた電気機器から、電源供給を受ける場合には、上記のような間欠動作によって消費電力を制御する方法のみでは、通信アダプタは受信動作をすることができないという問題点があった。

この発明は、上述のような問題点を解決するためになされたもので、空気調和機等の電気機器に接続して電気機器から電源供給を受ける通信アダプタにおいて、電気機器の供給可能なピーク電力が、通信アダプタの受信動作のピーク電力未満であっても、通信アダプタの受信動作を可能にすることを目的とする。

この発明に係る電気機器から電源供給を受ける通信アダプタは、電気機器に接続して、電気機器から電源供給を受ける通信アダプタにおいて、通信アダプタは、電気機器から受電する電源端子と、過負荷時に電流を制限する電流制限回路と、電荷を蓄電する充電部と、この充電部に蓄電された電荷を昇圧する昇圧回路と、通信装置とを備え、電気機器から受電する電源端子から電流制限回路を介して供給された電流を充電部に充電し、充電部の電圧を昇圧し、通信装置に電力を供給することを特徴とする。

この発明に係る電気機器から電源供給を受ける通信アダプタは、電気機器から給電を受ける通信装置を備えた通信アダプタにおいて、電流制限回路と充電部と昇圧回路を設けたことにより、通信装置を間欠動作させた場合に、電気機器からのピークの給電電力を低減することができるので、電気機器には給電容量の小さな給電回路を実装することができ、電気機器が供給可能なピーク電力が通信アダプタに必要なピーク電力未満であっても、通信アダプタを動作させることが可能になる。

実施の形態１．
図１〜６は実施の形態１を示す図で、図１は電気機器と通信アダプタの回路ブロック図、図２は電流制限回路の一例を示す図、図３は昇圧回路の一例を示す回路図、図４は間欠運転電流波形と平滑電流波形を示す図、図５は動作のフローチャート図、図６は間欠動作を実現する例を示す回路ブロック図である。

図１に示すように、電気機器１には、通信アダプタ２にＤＣ電源を供給する給電回路３および電源端子４と、通信アダプタ２との情報の送受信を行う通信端子５と、この通信端子５に接続されたマイコン１１が実装されている。

通信アダプタ２には、電気機器１から供給される電力を受電する電源端子４と、電気機器１と情報の送受信を行う通信端子５と、電流制限回路６と充電部７と昇圧回路８と通信装置９と、通信端子５及び通信装置９に接続されたマイコン１０が実装されている。電源端子４及びマイコン１０に電源１２が接続される。

電流制限回路６は、過負荷の場合でも一定電流以上流れないように制御する回路であり、図２に示すように３端子レギュレータＩＣなどから構成され、過電流に対する温度上昇を監視して、スイッチングしたりするものである。

また、充電部７は、大容量コンデンサ、又はニッカド電池、ニッケル水素電池等の２次電池で構成されるものである。

図３に一例を示す昇圧回路８では、充電部に蓄電された電荷を、通信装置９の駆動に必要な電圧に昇圧して供給するためのものである。

但し、通信装置９の駆動に必要な電圧が充電部の電圧よりも低い場合には、図１の昇圧回路８は降圧回路、または昇降圧回路など通信装置９の電圧仕様に応じて適宜実装される。

また、通信装置９は、具体的には無線ＬＡＮや小電力無線などの通信媒体を示す。

このように構成された電気機器１と通信アダプタ２からなるシステムにおいて、電気機器１の給電回路３の給電容量が小さく、通信アダプタ２の通信装置９が通常動作した場合に、十分な電源を供給するだけの容量がない場合には、通信アダプタ２を動作させることができない、もしくは、電気機器１の給電回路３が破損してしまう場合がある。

本発明は、これを解決するため、通信装置９の通信モードを変更し、電気機器１からの給電電流を充電するようにしたものである。はじめに、通信装置９の間欠動作時の電流波形について示す。

通信アダプタ２のマイコン１０が、通信装置９に対して、５００ｍｓ毎に間欠動作するようなモードに設定した時の電流波形が図４の間欠運転電流波形Ｉ１である。
但し、この間欠運転電流波形Ｉ１は、図１に示す電流制限回路６、充電部７、昇圧回路８を通さない場合の波形である。この波形では、５００ｍｓおきにピーク電流として３００ｍＡ〜３５０ｍＡが流れていることが分かる。従って、電気機器１は３００ｍＡ〜３５０ｍＡの電流を供給可能な電源を準備しなければならないことになる。

一方、図１に示すような電流制限回路６、充電部７、昇圧回路８を介して動作させた場合の電流波形は、図４のＩ２に示すような波形になり、２２５ｍＡ〜２５０ｍＡの電流に平滑化され、ピーク電流を抑制することができる。

動作としては、図５に示すように、間欠運転電流波形Ｉ１のピーク電流が流れるときには、電流制限回路６が働いて、電気機器１からの電流の流入を抑制する、一方で、充電部７に蓄えられた電荷を昇圧回路８を介して通信装置９に供給する。また、ピーク電流が流れない時間帯では、充電部７に電荷を蓄えている。

図４は、５００ｍｓ毎の間欠動作の電流を平滑化した場合に必要な電流が、２２５ｍＡ〜２５０ｍＡということを示した例であり、間欠動作の時間間隔および、間欠動作時間に従って、平滑化した時に必要な電流値は変化する。

このような構成により、電気機器１の給電回路３の電流容量に従って、通信アダプタ２が受電する電流を調整することが可能になる。

上記、間欠動作は、通信装置９固有の消費電力モードによる設定でも良いし、図６に示すようなマイコン１０から電流スイッチ２０などを介して通信装置９の電源を定期的にＯＮ／ＯＦＦすることで実現しても良いし、もしくは通信装置９のリセット機構２１を用いて、定期的にリセット／リセット解除などをすることによって実現しても良い。

実施の形態２．
図７、８は実施の形態２を示す図で、図７は電気機器と通信アダプタの回路ブロック図、図８は定電流回路を示す回路図である。
上記実施の形態１では、電流制限回路６と、充電部７と、昇圧回路８からなる構成としたが、図７に示すように、電流制限回路６は定電流回路２２で構成しても良い。定電流回路の例を図８に示す。その他、出力電圧可変型の３端子レギュレータ等でも構成可能である。

実施の形態３．
上記実施の形態１では、電気機器１の給電能力によって、通信アダプタ２の通信装置９の間欠動作の時間間隔と間欠動作時間を決定するか、あるいは、通信アダプタ２の通信装置９の間欠動作に従って、電気機器１の給電能力を決定する必要があったが、電気機器１と通信アダプタ２の通信端子５を介して、電気機器１の給電能力に合わせて、電流制限回路６の電流制限値および通信装置９の間欠動作間隔と間欠動作時間を変更してもよい。以降、具体的な動作を説明する。

図９、１０は実施の形態３を示す図で、図９は電気機器と通信アダプタの回路ブロック図、図１０は電気機器と通信アダプタの動作フローである。この回路ブロックおよび、動作シーケンスに従って動作説明する。

はじめに、電気機器１に通信アダプタ２が接続されると（ステップＳ１）、通信アダプタ２に電源１２が投入され、マイコン１０に電源リセットが発生する（ステップＳ２）。マイコン１０は電源リセットが発生すると、通信装置９の電源はＯＦＦ状態に設定し（ステップＳ３）、電気機器１に対して、通信端子５を介して、「給電電力要求フレーム」を送信する（ステップＳ４）。電気機器１は「給電電力要求フレーム」を受信すると（ステップＳ５）、通信アダプタ２に対して「給電電力応答フレーム」を返送する（ステップＳ６）。

通信アダプタ２は「給電電力応答フレーム」を受信すると（ステップＳ７）、この応答情報に合わせて、通信装置９の間欠動作間隔と間欠動作時間、および電流制限回路６の電流制限値あるいは定電流回路の定電流値を演算し、設定する（ステップＳ８、Ｓ９）。

この電流値の設定は、例えば、図８に示す定電流回路の電流設定用の抵抗Ｒ１をアナログスイッチで切り換える方法や、Ｒ１を電子ボリウムに変更して設定する方法などがある。

このようにすることにより、通信アダプタ２は、電気機器１の供給可能電力を最大限利用して、通信装置９を間欠動作させることができる。

実施の形態４．
上記実施の形態３では、電気機器１と通信アダプタ２の通信端子５を介して、電気機器１の給電能力に合わせて、電流制限回路６の電流制限値および通信装置９の間欠動作間隔と間欠動作時間を変更したが、図１１に示すように、電流制限回路６は定電流回路２２で構成しても良い。

図１１は実施の形態４を示す図で、電気機器と通信アダプタの回路ブロック図である。電気機器１と通信アダプタ２の通信端子５を介して、電気機器１の給電能力に合わせて、定電流回路２２の定電流値および通信装置９の間欠動作間隔と間欠動作時間を変更する。

これににより、通信アダプタ２は、電気機器１の供給可能電力を最大限利用して、通信装置９を間欠動作させることができる。

実施の形態５．
電気機器の一例として、空気調和機の室内機に通信アダプタを接続して使用する実施の形態を説明する。
図１２、１３は実施の形態５を示す図で、図１２は空気調和機の室内機の一例を示す斜視図、図１３は空気調和機の室内機と通信アダプタの接続方法を示す図である。

図１２に示す空気調和機の室内機３０は、家庭用のセパレート形空気調和機の室内機で、前面と上面とから室内の空気を吸い込み、図示しない熱交換器と熱交換した後、調和空気を前面下部から室内に吹き出し、室内温度を調節するものである。

図１３に示すように、通信アダプタ２と空気調和機の室内機３０は、ケーブル４１を介して、コネクタ４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄにより接続される。

実施の形態１乃至４に記載した通信アダプタ２を空気調和機の室内機３０に接続することにより、空気調和機の室内機３０を通信アダプタ２により遠隔制御する場合に、空気調和機の室内機３０からのピークの給電電力を低減することができるので、空気調和機の室内機３０には給電容量の小さな給電回路を実装することができ、空気調和機の室内機３０が供給可能なピーク電力が通信アダプタに必要なピーク電力未満であっても、通信アダプタを動作させることが可能になる。

実施の形態１を示す図で、電気機器と通信アダプタの回路ブロック図である。 実施の形態１を示す図で、電流制限回路の一例を示す図である。 実施の形態１を示す図で、昇圧回路の一例を示す回路図である。 実施の形態１を示す図で、間欠運転電流波形と平滑電流波形を示す図である。 実施の形態１を示す図で、動作のフローチャート図である。 実施の形態１を示す図で、間欠動作を実現する例を示す回路ブロック図である。 実施の形態２を示す図で、電気機器と通信アダプタの回路ブロック図である。 実施の形態２を示す図で、定電流回路を示す回路図である。 実施の形態３を示す図で、電気機器と通信アダプタの回路ブロック図である。 実施の形態３を示す図で、電気機器と通信アダプタの動作フローチャート図である。 実施の形態４を示す図で、電気機器と通信アダプタの回路ブロック図である。 実施の形態５を示す図で、空気調和機の室内機の一例を示す斜視図である。 実施の形態５を示す図で、空気調和機の室内機と通信アダプタの接続方法を示す図である。

符号の説明

１ 電気機器、２ 通信アダプタ、３ 給電回路、４ 電源端子、５ 通信端子、６ 電流制限回路、７ 充電部、８ 昇圧回路、９ 通信装置、１０，１１ マイコン、１２ 電源、２０ 電流スイッチ、２１ リセット機構、２２ 定電流回路、３０ 空気調和機の室内機、４０ａ，４０ｂ，４０ｃ，４０ｄ コネクタ、４１ ケーブル、Ｉ１ 間欠運転電流波形、Ｉ２ 平滑電流波形。

Claims (3)

1. 電気機器に接続して、電気機器から電源供給を受ける通信アダプタにおいて、
   前記通信アダプタは、前記電気機器から受電する電源端子と、過負荷時に電流を制限する電流制限回路と、電荷を蓄電する充電部と、この充電部に蓄電された電荷を昇圧する昇圧回路と、通信装置と、この通信装置に接続されるマイコンとを備え、
   前記マイコンが前記通信装置に対して間欠動作するようなモードに設定した時の間欠運転電流波形のピーク電流が流れるときには、前記電流制限回路が働いて前記電気機器からの電流の流入を抑制すると共に、前記充電部に蓄えられた電荷を前記昇圧回路を介して前記通信装置に供給し、
   前記間欠運転電流波形のピーク電流が流れない時間帯では、前記充電部に電荷を蓄えることを特徴とする電気機器から電源供給を受ける通信アダプタ。
2. 電気機器に接続して、電気機器から電源供給を受ける通信アダプタにおいて、
   前記通信アダプタは、前記電気機器から受電する電源端子と、過負荷時に電流を制限する電流制限回路と、電荷を蓄電する充電部と、この充電部に蓄電された電荷を昇圧する昇圧回路と、通信装置と、この通信装置に接続されるマイコンと、前記電気機器と通信する通信端子とを備え、
   前記電気機器に前記通信アダプタが接続されると、前記通信アダプタに電源が投入され、前記マイコンに電源リセットが発生し、
   前記マイコンは前記電源リセットが発生すると、前記通信装置の電源をＯＦＦ状態に設定し、前記電気機器に対して、前記通信端子を介して、給電電力要求フレームを送信し、
   前記電気機器は、前記給電電力要求フレームを受信すると、前記通信アダプタに対して給電電力応答フレームを返送し、
   前記通信アダプタは、前記給電電力応答フレームを受信すると、この応答情報に合わせて、前記通信装置の間欠動作間隔と間欠動作時間、および前記電流制限回路の電流制限値を演算し、設定することを特徴とする電気機器から電源供給を受ける通信アダプタ。
3. 前記電流制限回路を定電流回路で構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２記載の電気機器から電源供給を受ける通信アダプタ。

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