(57)【要約】      （修正有）【課題】システムの立ち上がり時間の短縮化を図ることが可能な半導体装置を提供する。【解決手段】ＵＳＢＰＤ規格に対応した給電システム１００は、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜Ｎと各ＵＳＢポートに対して共通の共通電力供給ユニット１３０と、各ＵＳＢポートに対応し、対応するＵＳＢポートと共通電力供給ユニットに接続され、各ＵＳＢポートに電力を給電する電力供給ユニット１１１＿Ａ〜Ｎと、各ＵＳＢポートに対応し、対応したＵＳＢポートと対応した電力供給ユニットに接続されたコントローラ１０２＿Ａ〜Ｎと、各コントローラからの信号に従って各ＵＳＢポートに割り当てる最大電力の配分を実行するマネージメントユニット１０３とを備える。マネージメントユニットは、第１ＵＳＢポートに割り当てた最大電力に余剰の電力が生じているか否かを判断し、余剰の電力が生じているとき、第２ＵＳＢポートに割り当てた最大電力を大きくする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のＵＳＢポートと、
前記複数のＵＳＢポートに対して共通の共通電力供給ユニットと、
前記複数のＵＳＢポートに対応し、対応するＵＳＢポートと前記共通電力供給ユニットに接続され、対応するＵＳＢポートに電力を給電する複数の電力供給ユニットと、
前記複数のＵＳＢポートに対応し、対応したＵＳＢポートと対応した電力供給ユニットに接続された複数のコントローラと、
前記複数のコントローラからの信号に従って、前記複数のＵＳＢポートに割り当てる最大電力の配分を実行するマネージメントユニットと、
を備え、
前記マネージメントユニットは、前記最大電力の配分の実行により、第１ＵＳＢポートに割り当てた最大電力に余剰の電力が生じているか否かを判断し、余剰の電力が生じているとき、第２ＵＳＢポートに割り当てた最大電力を大きくする、ＵＳＢＰＤ規格に対応した給電システム。
【請求項２】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
前記複数のＵＳＢポートに対応し、対応するＵＳＢポートで消費される消費電力を示す複数の検出信号を出力する検出ユニットを、さらに備え、
前記マネージメントユニットは、前記第１ＵＳＢポートに対応する検出信号に基づいて、前記第１ＵＳＢポートで消費されている消費電力を検知し、前記第１ＵＳＢポートに割り当てた最大電力と検知した消費電力とを比較することにより、余剰の電力が生じているか否かを判断する、給電システム。
【請求項３】
請求項２に記載の給電システムにおいて、
前記共通電力供給ユニットに接続された補助電力供給ユニットを、さらに備え、
前記補助電力供給ユニットは、前記第１ＵＳＢポートにおける消費電力が増加したとき、補助電力を給電する、給電システム。
【請求項４】
請求項３に記載の給電システムにおいて、
前記マネージメントユニットは、前記補助電力が給電されている期間において、前記第２ＵＳＢポートに割り当てる最大電力を小さくする、給電システム。
【請求項５】
請求項２から４のいずれか１項に記載の給電システムにおいて、
余剰の電力が生じているか否かを判断するマイクロプロセッサを備える、給電システム。
【請求項６】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
前記第１ＵＳＢポートにおいて消費された消費電力の履歴に基づいて、前記余剰の電力が生じるか否かの判断を行う、給電システム。
【請求項７】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
前記第１ＵＳＢポートに接続された処理ユニットを、さらに備え、
前記処理ユニットの動作パターンを学習し、前記学習に基づいて、前記余剰の電力が生じるか否かの判断を行う、給電システム。
【請求項８】
請求項１に記載の給電システムにおいて、
前記第１ＵＳＢポートおよび前記第２ＵＳＢポートには、前記ＵＳＢＰＤ規格に対応する第１受電装置および第２受電装置の第３ＵＳＢポートおよび第４ＵＳＢポートが接続される、給電システム。
【請求項９】
請求項８に記載の給電システムにおいて、
前記第１〜第４ＵＳＢポートは、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃの規格に対応した端子配置を備える、給電システム。
【請求項１０】
請求項３に記載の給電システムにおいて、
前記検出ユニットは、前記複数の電力供給ユニットと前記共通電力供給ユニットとの間に接続された複数の電流計を備え、前記検出ユニットは、前記電流計により計測された電流を前記検出信号として出力し、
前記補助電力供給ユニットは、前記共通電力供給ユニットと並列的に接続されたキャパシタまたは充電可能なバッテリを備え、前記キャパシタまたは前記バッテリは、前記共通電力供給ユニットによって充電される、給電システム。
【請求項１１】
請求項２に記載の給電システムにおいて、
前記ＵＳＢＰＤ規格に対応する第１受電装置および第２受電装置の第３ＵＳＢポートおよび第４ＵＳＢポートが、前記第１ＵＳＢポートおよび前記第２ＵＳＢポートに接続されたとき、前記マネージメントユニットは、前記第１受電装置および前記第２受電装置との間で、前記最大電力の配分を行う第１ネゴシエーションを実行し、
前記最大電力の配分により前記第１ＵＳＢポートに割り当てた最大電力が、前記第１ＵＳＢポートにおける消費電力に対して余剰しているとき、前記マネージメントユニットは、前記第２受電装置との間で、余剰の電力を追加した最大電力を前記第２ＵＳＢポートに割り当てるような最大電力の配分を行う第２ネゴシエーションを実行する、給電システム。
【請求項１２】
請求項１１に記載の給電システムにおいて、
前記共通電力供給ユニットに接続された補助電力供給ユニットを、さらに備え、
前記補助電力供給ユニットは、前記第１ＵＳＢポートにおける消費電力が増加したとき、補助電力を供給し、
前記マネージメントユニットは、前記補助電力が供給されている期間において、前記第２受電装置との間で、前記第２ＵＳＢポートに割り当てる最大電力を小さくするような最大電力の配分を行う第３ネゴシエーションを実行する、給電システム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の給電システムにおいて、
前記第３ネゴシエーションの実行によって、前記第２ＵＳＢポートに割り当てられる最大電力は、前記第１ネゴシエーションの実行によって、前記第２ＵＳＢポートに割り当てられる最大電力と同じである、給電システム。
【請求項１４】
共通の電力給電ユニットからの電力を、複数のＵＳＢポートに配分する給電システムで用いられる半導体装置であって、
前記複数のＵＳＢポートで消費される消費電力に従った複数の検出信号が供給されるマネージメントユニットと、
前記複数のＵＳＢポートに対応し、前記マネージメントユニットによる制御に従って、前記共通の電力給電ユニットからの電力を、対応するＵＳＢポートへ給電するように制御する複数のコントローラと、
を備え、
前記マネージメントユニットは、前記複数のＵＳＢポートに割り当てる最大電力の配分を実行し、
前記マネージメントユニットは、前記最大電力の配分によって、前記複数のＵＳＢポートにおける第１ＵＳＢポートに割り当てた最大電力が、前記第１ＵＳＢポートに対応する検出信号によって表される消費電力に対して余剰しているとき、前記複数のＵＳＢポートにおける第２ＵＳＢポートに対して、余剰の電力を追加した最大電力を割り当てる、半導体装置。
【請求項１５】
請求項１４に記載の半導体装置において、
前記マネージメントユニットは、前記第１ＵＳＢポートおよび前記第２ＵＳＢポートに、ＵＳＢＰＤ規格に対応する受電装置のＵＳＢポートが接続されたとき、前記最大電力の分配を実行する、半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ（以下、ＵＳＢと称する）ポートを備えた給電システムおよびそれに用いられる半導体装置に関し、例えばＵＳＢ  Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ（以下、ＵＳＢＰＤと称する）規格に対応した給電システムおよびそれに用いられる半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＳＢポートに電気的に接続された装置に対して、ＵＳＢポートから電力を給電することが知られている。また、ＵＳＢポートから給電を行う規格として、ＵＳＢＰＤ規格が制定されている。
【０００３】
例えば特許文献１は、その図１に、複数のＵＳＢポート（下流ポート８ａ、８ｂ）を備えたＵＳＢハブ機器（３）を記載している。この場合、下流ポート８ａまたは／および８ｂにＵＳＢデバイス機器（２）または／および（９）を挿入すると、ＵＳＢハブ機器（３）から、ＵＳＢデバイス機器（２）または／および（９）に電力が給電される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−２４４４５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＵＳＢＰＤ規格では、給電装置（以下、給電システムとも称する）のＵＳＢポートに、受電装置のＵＳＢポートを挿入したとき、給電装置と受電装置との間でネゴシエーションを実行する。このネゴシエーションにおいて、給電装置は、受電装置に対して給電する最大電力を承諾し、給電する。
【０００６】
給電装置が複数のＵＳＢポートを備えており、それぞれのＵＳＢポートに複数の受電装置のＵＳＢポートが挿入されると、給電装置は、ネゴシエーションにおいて、給電可能な最大電力を、複数の受電装置間で分配して、許諾する。複数の受電装置のそれぞれが要求する動作電力の和が、給電装置の最大電力を超える場合、給電装置は、ネゴシエーションにおいて、一部の受電装置には要求された動作電力よりも小さい最大電力を給電することで承諾する。
【０００７】
要求した動作電力に比べて小さい最大電力が割り当てられた特定の受電装置に、要求した動作電力以上の最大電力が割り当てられるようにするには、例えば他の受電装置と特定の受電装置のＵＳＢポートを、給電装置のＵＳＢポートから取り出し、再度挿入することが要求される。このようにすると、ネゴシエーションが再度実行され、特定の受電装置に対して、要求の動作電力以上の最大電力が割り当てられるようにすることができる。しかしながら、この場合には、ＵＳＢポートへの取り出し／挿入等の操作が必要になると言う課題が生じる。
【０００８】
また、給電装置の給電可能な最大電力を大きくすれば、ＵＳＢポートの取り出し／挿入等の操作を行わなくても、特定の受電装置に、要求の動作電力以上の最大電力を割り当てることが可能となる。しかしながら、この場合には、給電装置が物理的に大型化することになり、可搬性が損なわれると言う課題が生じる。
【０００９】
特許文献１には、ＵＳＢＰＤ規格に対応した給電装置および受電装置は記載されておらず、上記したような課題は認識されていない。
【００１０】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施の形態に係わる給電システムを述べると、次のとおりである。
【００１２】
すなわち、ＵＳＢＰＤ規格に対応した給電システムは、複数のＵＳＢポートと、複数のＵＳＢポートに対して共通の共通電力供給ユニットと、複数のＵＳＢポートに対応し、対応するＵＳＢポートと共通電力供給ユニットに接続され、対応するＵＳＢポートに電力を給電する複数の電力供給ユニットと、複数のＵＳＢポートに対応し、対応したＵＳＢポートと対応した電力供給ユニットに接続された複数のコントローラと、複数のコントローラからの信号に従って、複数のＵＳＢポートに割り当てる最大電力の配分を実行するマネージメントユニットとを備えている。ここで、マネージメントユニットは、最大電力の配分の実行により、第１ＵＳＢポートに割り当てた最大電力に余剰の電力が生じているか否かを判断し、余剰の電力が生じているとき、第２ＵＳＢポートに割り当てた最大電力を大きくする。
【００１３】
第１ＵＳＢポートに電気的に接続された受電装置が実際に消費する消費電力は、時間に伴って変動する。そのため、この受電装置での実際の消費電力は、最大電力の配分により割り当てた最大電力に対して余剰が生じる期間が存在する。この余剰分の電力を、第２ＵＳＢポートに振り分けることにより、第２ＵＳＢポートに割り当てる最大電力を増加させることが可能である。
【００１４】
実際の消費電力に対して、最大電力の配分により割り当てた最大電力に余剰があることを検知して、第２ＵＳＢポートへ割り当てる最大電力を増加させるようにすれば、第１ＵＳＢポートおよび第２ＵＳＢポートからの受電装置の取り出し／挿入等の操作が要求されない。さらに、余剰電力が生じた際に、第２ＵＳＢポートに割り当てる最大電力を増加させるため、電力融通を効率化することが可能となり、共通電力供給ユニットの最大電力を大きくしなくても済み、給電システムの大型化を防ぐことが可能である。
【発明の効果】
【００１５】
一実施の形態によれば、ＵＳＢポートへの取り出し／挿入等の操作を低減することが可能な給電システムを提供することができる。また、大型化を抑制することが可能な給電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】実施の形態１に係わる給電システムの構成を示すブロック図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、実施の形態１に係わる給電システムの動作を説明するための図である。
【図３】実施の形態２に係わる給電システムの構成を示すブロック図である。
【図４】（Ａ）〜（Ｄ）は、実施の形態２に係わる給電システムの動作を説明するための図である。
【図５】実施の形態４に係わる受電装置の構成を示すブロック図である。
【図６】ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−ＣのＵＳＢポートの端子配置を示す端子配置図である。
【図７】ＵＳＢＰＤ規格を説明するための説明図である。
【図８】（Ａ）および（Ｂ）は、実施の形態１に係わる給電システムの動作を示すタイミング図である。
【図９】（Ａ）〜（Ｃ）は、実施の形態１に係わるネゴシエーションの動作を説明するためのタイミング図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の各実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、開示はあくまでも一例にすぎず、当業者において、発明の主旨を保っての適宜変更について容易に想到し得るものについては、当然に本発明の範囲に含有されるものである。また、図面は説明をより明確にするため、実際の態様に比べ、各部の幅、厚さ、形状等について模式的に表される場合があるが、あくまで一例であって、本発明の解釈を限定するものではない。
【００１８】
また、本明細書と各図において、既出の図に関して前述したものと同様の要素には、同一の符号を付して、詳細な説明を適宜省略することがある。
【００１９】
（実施の形態１）
＜ＵＳＢＰＤ規格＞
先ず、ＵＳＢＰＤ規格について、その概要を述べておく。ここでは、ＵＳＢＰＤ規格に対応した給電システムおよび受電装置に設けられているＵＳＢポートが、ＵＳＢの規格で制定されているＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃの場合を例にして説明する。
【００２０】
ＵＳＢポートを備える給電システムと、ＵＳＢポートを備える受電装置との間がＵＳＢケーブルによって接続される。すなわち、ＵＳＢケーブルの一方の端部に設けられたＵＳＢ端子が、給電システムのＵＳＢポートに挿入され、ＵＳＢケーブルの他方の端部に設けられたＵＳＢ端子が、受電装置のＵＳＢポートに挿入される。これにより、給電システムと受電装置とが電気的に接続され、給電システムから受電装置に電力の給電が行われる。
【００２１】
図６は、ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−ＣのＵＳＢポートの端子配置を示す端子配置図である。同図には、メスのＵＳＢポートが示されている。ＵＳＢケーブルの両端には、オスのＵＳＢ端子が設けられ、給電システムおよび受電装置のＵＳＢポート（メス）に、オスのＵＳＢ端子が挿入されることになる。
【００２２】
ＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−ＣのＵＳＢポートには、図６に示すように複数の端子が配置されているが、ここでは本発明に関連する端子のみを説明する。同図において、ＧＮＤは接地電圧用の接地電圧端子を示し、ＶＢＵＳは給電の際に給電電圧を出力または入力する電源端子を示し、ＣＣ１およびＣＣ２は検出およびＵＳＢＰＤ通信等を行うためのチャンネル端子を示している。例えば、チャンネル端子ＣＣ１、ＣＣ２は、給電システムに受電装置が電気的に接続されたか否かを検出するために使われるとともに、給電システムと受電装置との間でＵＳＢＰＤ通信を行う場合に使われる。また、給電の際には、給電システムのＵＳＢポートにおける接地電圧端子ＧＮＤから、受電装置のＵＳＢポートにおける接地電圧端子ＧＮＤに接地電圧が供給される。さらに、給電システムのＵＳＢポートにおける電源端子ＶＢＵＳから受電装置のＵＳＢポートにおける電源端子ＶＢＵＳに、給電電圧が供給される。
【００２３】
ＵＳＢＰＤ規格には、ロール・スワップと呼ばれる機能が存在する。ロール・スワップをすることにより、受電装置は電力を給電する給電システムとして動作し、給電システムは電力を受電する受電装置として動作する。電力を給電する給電側はソース（Ｓｏｕｒｃｅ）とも称し、電力を受電する受電側はシンク（Ｓｉｎｋ）とも称する。ロール・スワップすることにより、ソースはシンクとして機能し、シンクはソースとして機能することになる。
【００２４】
図７は、ＵＳＢＰＤ規格を説明するための説明図である。同図において、横軸はソースからの電力を示し、縦軸はソースからの電流を示している。現在のＵＳＢＰＤ規格では、１個のＵＳＢポートが給電可能な最大電力は、１５Ｗ、２７Ｗ、４５Ｗ、６０Ｗおよび１００Ｗの５個に整理されている。チャンネル端子ＣＣ１、ＣＣ２を用いたＵＳＢＰＤ通信により、ソースとシンクとの間でネゴシエーションが実行され、このネゴシエーションによって、ソースからシンクに給電する最大電力が割り当てられる。
【００２５】
ネゴシエーションによって、ソースがシンクに対して、例えば１５（Ｗ）の最大電力を割り当てた場合、ソースは、図７に示すように、５（Ｖ）の給電電圧で、０（Ａ）を超え３（Ａ）の範囲で電流を供給することができる。すなわち、図７に示すように、ソースは、７．５（Ｗ）の電力Ｒｐ１でも１５（Ｗ）の電力Ｒｐ２でも給電することができる。さらに、例えばネゴシエーションによって、最大電力として４５（Ｗ）を割り当てた場合、ソースは、給電電圧が１５（Ｖ）で電流が３（Ａ）の場合だけでなく、給電電圧が９（Ｖ）で最大電力が２７（Ｗ）の場合および給電電圧が５（Ｖ）で最大電力が１５（Ｗ）の場合も、給電することができる。
【００２６】
一方、シンクは、ネゴシエーションにおいて、要求した動作電力よりも小さい最大電力が割り当てられた場合においても、動作するように構成することが要求されている。例えば、シンクが動作電力４５（Ｗ）を要求し、ネゴシエーションの実行によって最大電力として２７（Ｗ）または１５（Ｗ）が割り当てられた場合においても、この割り当てられた最大電力でシンクは動作する。
【００２７】
次に、チャンネル端子ＣＣ１、ＣＣ２を用いたＵＳＢＰＤ通信とＵＳＢＰＤ通信によって実行されるネゴシエーションを説明する。
【００２８】
図８は、実施の形態１に係わる給電システムの動作を示すタイミング図である。同図には、ソースとシンクをＵＳＢケーブルによって接続したときの動作が示されている。図８（Ａ）は、ソースのＵＳＢポートにおける電源端子ＶＢＵＳの電圧変化を示し、図８（Ｂ）は、チャンネル端子ＣＣ１、ＣＣ２を用いたＵＳＢＰＤ通信により実行される動作を示している。なお、図８の横軸は時間ｔを示している。
【００２９】
先ず、時刻ｔ０において、ＵＳＢケーブルがソースおよびシンクのそれぞれのＵＳＢポートに挿入され、接続が開始する。ソースは、ＵＳＢケーブルを介してシンクが挿入されたことを、時刻ｔ０から始める接続動作において確認し、時刻ｔ１において、シンクがアタッチ（Ａｔｔａｃｈ）されたことを確認する。すなわち、時刻ｔ１において、ソースとシンクとの間の電気的な接続が確立した状態となり、ソースとシンクとの間でＵＳＢＰＤ通信が行われるようになり、ＵＳＢＰＤ通信による動作が開始する。
【００３０】
接続開始（時刻ｔ０）よりも前は、ソースとシンクが接続されていないため、ソースのＵＳＢポートにおける電源端子ＶＢＵＳの電圧は、接地電圧（０（Ｖ））となっている。ソースとシンクとの間でＵＳＢＰＤ通信を開始する時刻ｔ１よりも少し前の時刻において、ソースは、電源端子ＶＢＵＳから、第１電圧（同図の例では、５（Ｖ））を、給電電圧としてシンクへ供給する。例えば、シンクは、この給電電圧（第１電圧）を電源電圧として、ＵＳＢＰＤ通信の動作を開始する。
【００３１】
時刻ｔ１から始まるＵＳＢＰＤ通信によって、ネゴシエーションが実行される。後で図９を用いて説明するが、ソースは、電源端子ＶＢＵＳから供給する給電電圧の電圧値を、第１電圧から、ネゴシエーションによって承諾した第２電圧（ＰＤ要求電圧）に変更して給電する。チャンネル端子ＣＣ１、ＣＣ２を用いたＵＳＢＰＤ通信は、シンクがソースから切断（時刻ｔ２）されるまで継続して行われ、切断されるまでＵＳＢＰＤ通信により種々の動作が行われている。また、ソースの電源端子ＶＢＵＳからは、シンクがソースから切断されるまで、第２電圧が継続的に出力されている。切断されると、ソースは、その電源端子ＶＢＵＳから接地電圧を出力する。
【００３２】
図９は、実施の形態１に係わるネゴシエーションの動作を説明するためのタイミング図である。同図において、横軸は時間ｔを示している。ここで、図９（Ａ）は、図８（Ｂ）と同様に、ＵＳＢＰＤ通信により実行される動作を示しており、時刻ｔ１からｔ２までの動作を示している。図９（Ｂ）は、時刻ｔ１からｔ２までの間で実行されるネゴシエーションとその前の動作を詳しく示している。また、図９（Ｃ）は、ネゴシエーションにおいて、ソースで実行される処理を示している。ソースは、ネゴシエーションを開始する前に、ＵＳＢケーブルのチックを実行する。このケーブルチェックによって、ソースとシンクとを接続しているＵＳＢケーブルが、例えばＵＳＢＰＤ規格で認証されているケーブルか否かのチェックが行われる。認証されているケーブルであった場合、ソースはネゴシエーションを実行し、認証されていないケーブルの場合にはネゴシエーションを実行しない。
【００３３】
特に制限されないが、ネゴシエーションは、時刻ｔｎｓで開始し、時刻ｔｎｅで終了する。ソースは、時刻ｔｓｏｉにおいて、ＵＳＢＰＤ通信により、供給可能な最大電力をシンクへ通知する。すなわち、ＵＳＢＰＤ規格で整理された５個の最大電力のうち、供給可能な最も大きな最大電力を、シンクに通知する。シンクは、時刻ｔｓｉｒにおいて、ＵＳＢＰＤ通信により、動作電力をソースに要求する。ソースは、時刻ｔｓｏｄから時刻ｔｓｏａの期間において、通知した最大電力とシンクから要求された動作電力とを比較して、判定する。
【００３４】
シンクから要求された動作電力が、通知した最大電力を超えていると判定した場合、ソースは、上記した５個の最大電力（１５（Ｗ）、２７（Ｗ）、４５（Ｗ）、６０（Ｗ）、１００（Ｗ））のうちで、通知した最大電力以下の最大電力を、時刻ｔｓｏａにおいて、シンクに通知し、この最大電力で給電することを、シンクに対して承諾する。これに対して、要求された動作電力が、通知した最大電力よりも小さいまたは同じと判定した場合、ソースは、時刻ｔｓｏａにおいて、先に通知した最大電力で給電することを、シンクに対して承諾する。特に制限されないが、シンクは、動作電力を、要求電圧（ＰＤ要求電圧）と要求電流で表して、要求する。同様に、ソースも、最大電力を給電電圧と給電電流で表して通知する。
【００３５】
その後、ソースは、時刻ｔｓｏｐから、電力の給電準備を行う。この給電準備において、ソースは、電源端子ＶＢＵＳから出力する給電電圧が、ＰＤ要求電圧となるように動作する。これにより、時刻ｔｓｏｐから、電源端子ＶＢＵＳの電圧は、図８に示したように、第１電圧から第２電圧に向かって変化する。
【００３６】
ここでは、ソースのＵＳＢポートとシンクのＵＳＢポートとを、ＵＳＢケーブルで接続する例を説明したが、これに限定されるものではない。例えばソースのＵＳＢポートまたはシンクのＵＳＢポートが、オスのＵＳＢ端子によって構成されていれば、ＵＳＢケーブルを介さずに、ソースとシンクとを直接的に接続することが可能である。
【００３７】
＜給電システムの構成＞
図１は、実施の形態１に係わる給電システムの構成を示すブロック図である。同図において、１００は給電システムを示している。ここでは、特に制限されないが、給電システム１００として、商用の交流電源を電源とし、複数の受電装置に電力を給電するシステムを例として説明する。給電システム１００は、複数の電子部品によって構成されているが、図１には、説明に必要な電子部品のみが示されている。
【００３８】
給電システム１００は、半導体装置１０１、１１０、電流計１２０＿Ａ〜１２０＿Ｎ、共通電力供給ユニット１３０、電源プラグ１４０およびＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎを備えている。
【００３９】
ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎのそれぞれは、図６で説明したＵＳＢ  Ｔｙｐｅ−Ｃの構造を備えている。ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎに、ＵＳＢＰＤ規格に対応した受電装置（図示せず）のＵＳＢポートを電気的に接続することにより、給電システム１００から受電装置に対して給電が行われる。
【００４０】
共通電力供給ユニット１３０は、交流／直流（ＡＣ／ＤＣ）変換回路によって構成されている。電源プラグ１４０が商用交流電源（ＡＣ）に接続されることにより、共通電力供給ユニット１３０は、交流電圧を直流電圧に変換し、出力する。この共通電力供給ユニット１３０は、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎに対して共通となっている。すなわち、共通電力供給ユニット１３０から出力される電力ＰＣＭは、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎ等に、配分される。同図では、この配分により、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎに供給され、消費された消費電力を、符号Ｐ＿Ａ〜Ｐ＿Ｎとして示している。給電システム１００は、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎに電気的に接続された受電装置での消費電力Ｐ＿Ａ〜Ｐ＿Ｎの総和が、共通電力供給ユニット１３０が供給可能な最大電力を超えないように機能する。なお、符号Ｐ＿１０３で示す電力は後で説明する。
【００４１】
共通電力供給ユニット１３０から出力された電圧は、電流計１２０＿Ａ〜１２０＿Ｎを介して、半導体装置１１０に供給される。また、電流計１２０＿Ａ〜１２０＿Ｎによって測定された電流値は、検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｎとして半導体装置１０１に供給される。特に制限されないが、共通電力供給ユニット１３０から出力される電圧の電圧値は、例えば第１電圧（５（Ｖ））である。検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｎと第１電圧との積を求めることにより、消費電力Ｐ＿Ａ〜Ｐ＿Ｎを算出することが可能であるため、検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｎは、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎで消費される消費電力を表していると見なすことができる。また、このように見なした場合、電流計１２０＿Ａ〜１２０＿Ｎによって、消費電力を検出する検出ユニットが構成されていると見なすことができる。
【００４２】
半導体装置１０１は、電力制御信号ＰＣ＿Ａ〜ＰＣ＿Ｎによって、半導体装置１１０を制御する。半導体装置１１０は、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎの電源端子ＶＢＵＳに接続されており、電力制御信号ＰＣ＿Ａ〜ＰＣ＿Ｎに従って、電源端子ＶＢＵＳに供給する給電電圧の電圧値を変更する。一方、半導体装置１０１は、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎのチャンネル端子ＣＣ１、ＣＣ２に接続され、ＵＳＢＰＤ通信による信号と検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｎに基づいて、電力制御信号ＰＣ＿Ａ〜ＰＣ＿Ｎを形成する。
【００４３】
半導体装置１０１および１１０は、ともに周知の半導体製造技術によって製造されている。同図では、電力（例えばＰＣＭ）の伝達経路を一点鎖線で示し、検出信号（例えばＤ＿Ａ）や電力制御信号（例えばＰＣ＿Ａ）の伝達経路を実線で示している。半導体装置１１０は、電力に係わる処理を実行し、半導体装置１０１は、制御信号等に係わる処理を実行する。そのため、半導体装置１０１と１１０とでは、処理する電圧が異なることになり、半導体装置１０１と１１０は、図１に示すように、別々の半導体装置によって構成することが望ましい。半導体装置１０１と１１０とを区別するために、以下では、電力に係わる処理を実行する半導体装置１１０は、電力用半導体装置と称し、制御に係わる処理を実行する半導体装置１０１は、制御用半導体装置とも称する。
【００４４】
＜半導体装置１１０および１０１＞
次に、制御用半導体装置１０１および電力用半導体装置１１０について説明する。半導体装置１０１および１１０のそれぞれも、複数の回路ブロックを備えているが、図１には本発明に係わる回路ブロックのみが示されている。
【００４５】
＜＜電力用半導体装置１１０＞＞
電力用半導体装置１１０は、複数の電力供給ユニット１１１＿Ａ〜１１１＿Ｎを備えている。特に制限されないが、この実施の形態においては、電力用半導体装置１１０は、ＵＳＢポートおよび電流計の個数と同じ個数の電力供給ユニットを備えている。電力供給ユニット１１１＿Ａ〜１１１＿Ｎは、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎおよび電流計１２０＿Ａ〜１２０＿Ｎと一対一に対応している。例えば、電力供給ユニット１１１＿ＡはＵＳＢポート１５０＿Ａおよび電流計１２０＿Ａに対応し、電力供給ユニット１１１＿ＮはＵＳＢポート１５０＿Ｎおよび電流計１２０＿Ｎに対応している。
【００４６】
電力供給ユニット１１１＿Ａ〜１１１＿Ｎは、特に制限されないが、同じ構成を有しており、制御用半導体装置１０１から出力される電力制御信号ＰＣ＿Ａ〜ＰＣ＿Ｎによって制御される。電力供給ユニット１１１＿Ａを例にして述べると、電力供給ユニット１１１＿Ａは、ノードＮ１またはＮ２に供給された電圧を、異なる電圧に変換してノードＮ２またはＮ１から出力する電圧変換回路によって構成されている。特に制限されないが、この実施の形態における電圧変換回路は、ＤＣ／ＤＣコンバータによって構成されており、対応する電力制御信号ＰＣ＿Ａに従って、ノードＮ１またはＮ２に供給されている電圧を入力電圧として昇圧または降圧し、昇圧（降圧）された電圧を出力電圧としてノードＮ２またはＮ１から出力する。また、昇圧（降圧）する電圧の電圧値は、電力制御信号ＰＣ＿Ａによって指定される。電力供給ユニット１１１＿ＡのノードＮ１は、対応するＵＳＢポート１５０＿Ａの電源端子ＶＢＵＳに接続され、ノードＮ２は、対応する電流計１２０＿Ａを介して共通電力供給ユニット１３０に接続されている。
【００４７】
例えば、電力制御信号ＰＣ＿Ａによって、ノードＮ２に供給されている電圧を入力電圧とすることが指定され、昇圧によって１５（Ｖ）の電圧を形成することが指定される。この場合、電流計１２０＿Ａを介してノードＮ２に第１電圧（５（Ｖ））が供給されているため、電力制御信号ＰＣ＿Ａの指定に従って、電力供給ユニット１１１＿Ａは、ノードＮ２の入力電圧５（Ｖ）を１５（Ｖ）に昇圧し、昇圧電圧１５（Ｖ）をノードＮ１から出力する。これに対して、電力制御信号ＰＣ＿Ａによって、ノードＮ１に供給されている電圧を入力電圧とすることが指定された場合には、降圧によって形成した５（Ｖ）の電圧をノードＮ２から出力する。
【００４８】
制御用半導体装置１０１は、ロール・スワップも、電力制御信号ＰＣ＿Ａによって電力用半導体装置１１０に通知する。すなわち、電力制御信号ＰＣ＿Ａによって、入力電圧と出力電圧の方向を指定することで、ロール・スワップを通知する。これにより、給電システム１００におけるＵＳＢポート１５０＿Ａは、給電用のＵＳＢポートまたは受電用のＵＳＢポートとして機能することが可能となる。
【００４９】
ＵＳＢポート１５０＿Ａを給電用のＵＳＢポートとして機能させる場合には、共通電力供給ユニット１３０からの電圧（５（Ｖ））が、電流計１２０＿Ａを介して、電力供給ユニット１１１＿ＡのノードＮ２に供給される。電力供給ユニット１１１＿Ａは、電力制御信号ＰＣ＿Ａによって指定された電圧になるように昇圧動作を行い、昇圧された出力電圧が、ＵＳＢポート１５０＿Ａの電源端子ＶＢＵＳに、ＰＤ要求電圧として供給されることになる。
【００５０】
残りの電力供給ユニット１１１＿Ｂ〜１１１＿Ｎについても、電力供給ユニット１１１＿Ａと同様になっているので、説明は省略する。
【００５１】
なお、ＵＳＢポート１５０＿Ａを受電用のＵＳＢポートとして機能させた場合、電力供給ユニット１１１＿Ａから電力が出力されることになる。この電力は、他の電力給電ユニット（例えば１１１＿Ｂ）に供給され、電力給電ユニット１１１＿Ｂが給電可能な最大電力を増加させることが可能となる。
【００５２】
＜＜制御用半導体装置１０１＞＞
次に、制御用半導体装置１０１について説明する。制御用半導体装置１０１は、パワーデリバリーコントローラ（Ｐｏｗｅｒ  Ｄｅｌｉｖｅｒｙ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ：以下、ＰＤコントローラまたは単にコントローラと称する）１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎとシステムポリシーマネージメント（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｐｏｌｉｃｙ  Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）ユニット（以下、マネージメントユニットまたは単にマネージャと称する）１０３を備えている。
【００５３】
特に制限されないが、この実施の形態においては、ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎは、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎおよび電力供給ユニット１１１＿Ａ〜１１１＿Ｎに一対一に対応している。ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎは、同じ構成を有しているので、ＰＤコントローラ１０２＿Ａを例にして説明する。
【００５４】
ＰＤコントローラ１０２＿Ａは、対応するＵＳＢポート１５０＿Ａに接続されている。この接続により、ＵＳＢＰＤ通信のとき、ＵＳＢポート１５０＿Ａのチャンネル端子ＣＣ１、ＣＣ２とＰＤコントローラ１０２＿Ａとの間で信号ＣＣ＿Ａが送受信される。また、ＰＤコントローラ１０２＿Ａは、マネージャ１０３との間で信号ＩＣＣ＿Ａの送受信を行い、対応する電力供給ユニット１１１＿Ａを制御する電力制御信号ＰＣ＿Ａを出力する。ＰＤコントローラ１０２＿Ａは、ＵＳＢＰＤ通信のとき、ＵＳＢポート１５０＿Ａに接続された受電装置からの信号を、マネージャ１０３へ伝達するとともに、マネージャ１０３が出力した信号を、ＵＳＢポート１５０＿Ａに接続された受電装置へ伝達する。また、マネージャ１０３からの信号に従った電力制御信号ＰＣ＿Ａを出力する。
【００５５】
残りのＰＤコントローラ１０２＿Ｂ〜１０２＿Ｎについても、ＰＤコントローラ１０２＿Ａと同様に、これらのＰＤコントローラは、対応するＵＳＢポートとの間で信号ＣＣ＿Ｂ〜ＣＣ＿Ｎの送受信を行い、マネージャ１０３との間で信号ＩＣＣ＿Ｂ〜ＩＣＣ＿Ｎの送受信を行い、対応する電力供給ユニットを制御する電力制御信号ＰＣ＿Ｂ〜ＰＣ＿Ｎを出力する。
【００５６】
特に制限されないが、この実施の形態において、マネージャ１０３は、マイクロプロセッサ（以下、プロセッサと称する）を備え、このプロセッサがプログラムを実行することにより、マネージャとしての機能を実現している。また、マネージャ１０３には、予め共通電力供給ユニット１３０が供給可能な最大電力の値が設定されている。
【００５７】
マネージャ１０３は、電流計１２０＿Ａ〜１２０＿Ｎからの検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｎと、ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎから信号が供給され、ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎを制御する信号を出力する。同図では、信号ＩＣＣ＿Ａ〜ＩＣＣ＿Ｎが、ＰＤコントローラから供給される信号と、ＰＤコントローラを制御する信号の両方を表している。
【００５８】
ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎのそれぞれは、対応するＵＳＢポートに、ＵＳＢケーブルが挿入されると、挿入を検出して、マネージャ１０３に通知する。また、ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎのそれぞれは、対応するＵＳＢポートからのＵＳＢケーブルの取り出しを検出して、マネージャ１０３に通知する。これにより、マネージャ１０３は、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿ＮにＵＳＢケーブルが挿入されたか否かを検知するとともに、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿ＮからＵＳＢケーブルが取り出された否かを検知する。さらに、マネージャ１０３は、共通電力供給ユニット１３０から電力Ｐ＿１０３が供給されているか否を検出して、電源プラグ１４０が商用交流電源に接続されているか否かを検知する。
【００５９】
電源プラグ１４０が商用交流電源に接続されていると、マネージャ１０３は、ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎからの信号に基づいて、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎに、受電装置のＵＳＢポートが挿入されているか否かを検知する。受電装置のＵＳＢポートの挿入を検知すると、図８および図９等で説明したように、受電装置との間でＵＳＢＰＤ通信を行い、ネゴシエーションを実行する。この場合、マネージャ１０３は、ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎを介して、受電装置との間でＵＳＢＰＤ通信を行う。
【００６０】
マネージャ１０３は、複数のＵＳＢポートに複数の受電装置が挿入された場合には、例えば挿入された順番に、受電装置との間でネゴシエーションを実行する。ネゴシエーションにおいて、図９（Ｃ）に示した判定は、マネージャ１０３が、実行する。判定を実行することにより承諾した最大電力が、ＵＳＢポートを介して受電装置に割り当てられる。すなわち、複数のＵＳＢポートに複数の受電装置が挿入された場合、マネージャ１０３は、挿入順に受電装置との間でネゴシエーションを実行し、挿入順に最大電力を承諾し、承諾した最大電力を受電装置に割り当てる。これにより、それぞれの受電装置に最大電力が配分される。
【００６１】
また、マネージャ１０３は、受電装置から要求された動作電力を表すＰＤ要求電圧に対応する給電電圧を出力するようにＰＤコントローラを制御する。この制御に応答して、ＰＤコントローラは、対応する電力供給ユニットがＰＤ要求電圧に対応する給電電圧を出力するように、電力制御信号で制御する。
【００６２】
さらに、マネージャ１０３は、ＰＤコントローラを介して通知された受電装置からの動作電力が、現在供給可能な最大電力では不足するか否かの判定をする。不足する場合、ＵＳＢポートに接続されている受電装置のなかに、ロール・スワップ機能を備えている受電装置が存在すれば、マネージャ１０３は、この受電装置がソースとして機能するようにＵＳＢＰＤ通信で指示する。ソースとして機能する受電装置が存在しない場合、マネージャ１０３は、ＵＳＢポートに接続されている複数の受電装置との間で再度ネゴシエーションを実行し、複数の受電装置に割り当てている最大電力を再設定して、共通電力供給ユニット１３０の最大電力に収まるようにする。
【００６３】
なお、マネージャ１０３は、ＰＤコントローラからの信号によって、ＵＳＢポートから受電装置のＵＳＢポートが取り出されたことを検知した場合も、この取り出しに応答して、継続してＵＳＢポートに接続されている受電装置との間で、ネゴシエーションを実行し、新たな最大電力の配分を行う。
【００６４】
この実施の形態においては、マネージャ１０３には、検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｎが供給されている。マネージャ１０３は、検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｎによって表される受電装置の消費電力（ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎでの消費電力）が、受電装置がＵＳＢポートに挿入されたときに実行したネゴシエーションにおいて承諾した最大電力に比べて小さくなった場合、余剰の電力が生じたと判定する。
【００６５】
マネージャ１０３は、受電装置がＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎに挿入されたときに実行したネゴシエーションにおいて、受電装置から要求された動作電力よりも低い最大電力で承諾したＵＳＢポートを記憶している。余剰電力が生じたと判定すると、マネージャ１０３は、低い最大電力で承諾したＵＳＢポートに接続されている受電装置との間で、再度ネゴシエーションを実行する。受電装置のＵＳＢポートが給電システムのＵＳＢポートに挿入されたときに実行されるネゴシエーションと、余剰電力が生じたとき再度実行されるネゴシエーションを区別するために、以下、前者を挿入時ネゴシエーション（第１ネゴシエーション）と称し、後者を余剰供給時ネゴシエーション（第２ネゴシエーション）と称する。
【００６６】
余剰供給時ネゴシエーションの動作は、図９（Ｂ）および（Ｃ）に示した動作と類似している。相異点は、マネージャ１０３が、受電装置に通知する最大電力が、挿入時ネゴシエーションで承諾した最大電力に余剰電力を加えた値であることと、余剰供給時ネゴシエーションの対象が、挿入時ネゴシエーションにおいて動作電力よりも小さい最大電力で承諾した受電装置であることである。
【００６７】
すなわち、マネージャ１０３は、挿入時ネゴシエーションにおいて動作電力よりも小さい最大電力で承諾したと記憶しているＵＳＢポートに接続されている受電装置を対象として、余剰供給時ネゴシエーションを実行する。この余剰供給時ネゴシエーションにおいて、マネージャ１０３は、挿入時ネゴシエーションにおいて承諾した最大電力に余剰電力を加えて、受電装置に通知する。これに応答して、受電装置からは動作電力が要求される。判定では、余剰電力を加えた最大電力と動作電力との比較が行われる。余剰電力を加えた最大電力が、要求された動作電力と同じか大きければ、マネージャ１０３は、上記した５個の最大電力（ＵＳＢＰＤ規格で整理されている）のうち、要求の動作電力を含み、最も小さい最大電力を給電することで、受電装置に対して承諾する。
【００６８】
これにより、余剰電力が生じた場合には、余剰電力が生じている受電装置とは異なる受電装置に対して承諾する最大電力を大きくすることが可能となる。この場合、マネージャ１０３は、受電装置がＵＳＢポートに接続されたことに応答して、余剰供給時ネゴシエーションを実行するのではなく、検出信号によって表される消費電力に基づいて、余剰供給時ネゴシエーションを実行することになる。すなわち、マネージャ１０３は、ＵＳＢポートに受電装置が継続して接続されている状態で、余剰供給時ネゴシエーションを開始する。
【００６９】
なお、図１において、符号１０４はＵＳＢポート１５０＿Ａに接続された処理ユニットを示している。処理ユニット１０４は、後で実施の形態４で説明するので、説明は省略する。
【００７０】
＜給電システムの動作例＞
次に余剰電力が生じた場合の給電システムの動作例を説明する。図２は、実施の形態１に係わる給電システムの動作を説明するための図である。ここで、図２（Ａ）は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃが接続された給電システム１００のブロック図である。また、図２（Ｂ）〜図２（Ｄ）は受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃの消費電力の変化を示す波形図であり、横軸は時間ｔを示し、縦軸は消費電力を示している。ここで、図２（Ｂ）は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力の変化を示し、図２（Ｃ）は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂの消費電力の変化を示し、図２（Ｄ）は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃの消費電力の変化を示している。ここでは、３個の受電装置が接続されている場合を説明するが、この個数に限定されるものではない。
【００７１】
図面が複雑になるのを避けるために、図２（Ａ）の給電システム１００には、図１に示したＵＳＢポート１５０と電源プラグ１４０のみが描かれている。しかしながら、図２（Ａ）の給電システム１００は、図１に示した構成を備えている。また、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃは、ＵＳＢポートＵＳＢ＿ＳＡ〜ＵＳＢ＿ＳＣを備えており、これらのＵＳＢポートを介して供給される給電電圧によって動作する。
【００７２】
先ず、給電システム１００のＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃに、ＵＳＢケーブルＵＳＢ＿Ｋを介して、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿ＣのＵＳＢポート（第３ＵＳＢポート）ＵＳＢ＿ＳＡ〜ＵＳＢポート（第４ＵＳＢポート）ＵＳＢ＿ＳＣが挿入されたときの動作を説明する。ここでは、ＵＳＢポート１５０＿Ａに、受電装置Ｓｉｎｋ＿ＡのＵＳＢポートＵＳＢ＿ＳＡが最初に挿入され、その後で、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂ、Ｓｉｎｋ＿Ｃの順に、それぞれのＵＳＢポートが、ＵＳＢポート１５０＿Ｂ、１５０＿Ｃに挿入された場合を説明する。給電システム１００は、特に制限されないが、受電装置が挿入された順番で、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃの優先順位を定める。すなわち、挿入された順番が早いほど、ＵＳＢポートの優先順位が高くなる。そのため、上記した順番で受電装置のＵＳＢポートが挿入された場合には、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａが挿入されたＵＳＢポート１５０＿Ａの優先順位が、ＵＳＢポート１５０＿Ｂおよび１５０＿Ｃに比べて高くなり、さらにＵＳＢポート１５０＿Ｂの優先順位が、ＵＳＢポート１５０＿Ｃに比べて高くなる。
【００７３】
受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃのそれぞれは、ＵＳＢＰＤ規格に対応した受電装置であるものとする。給電システム１００は、勿論、上記したようにＵＳＢＰＤ規格に対応している。また、給電システムと受電装置との間を接続するＵＳＢケーブルＵＳＢ＿Ｋは、認証されたＵＳＢケーブルであるものとする。図８で説明したように、給電システム１００のＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃに、ＵＳＢケーブルＵＳＢ＿Ｋが挿入されていなければ、給電システム１００は、電力の給電を停止している。
【００７４】
給電システム１００のＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃに、ＵＳＢケーブルＵＳＢ＿Ｋを介して、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿ＣのＵＳＢポートＵＳＢ＿ＳＡ〜ＵＳＢ＿ＳＣが挿入されると、マネージャ１０３がＰＤコントローラを介して、接続を検知する。検知すると、マネージャ１０３は、ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｃに対して、対応する電力供給ユニット１１１＿Ａ〜１１１＿Ｃに第１電圧（５Ｖ）を電源端子ＶＢＵＳに給電するように指示する。これにより、図８に示したように、電源端子ＶＢＵＳに第１電圧が給電され、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃのそれぞれに、第１電圧が給電される。
【００７５】
次に、マネージャ１０３は、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃと受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃとの間を接続しているＵＳＢケーブルＵＳＢ＿Ｋを、図９で説明したようにチェックする。
【００７６】
その後、マネージャ１０３は、ＰＤコントローラ１０２＿Ａ〜１０２＿Ｃを介して、図９で説明した挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉを実行する。この場合、最初にＵＳＢポート１５０＿Ａに受電装置Ｓｉｎｋ＿ＡのＵＳＢポートが挿入されたため、このＵＳＢポート１５０＿Ａを優先し、マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａとの間で、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉを実行し、その後で、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂ、Ｓｉｎｋ＿Ｃの順に、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉを実行する。
【００７７】
マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃとの間で、順次、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉを実行することにより、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃに最大電力を配分する。見方を変えると、共通電力供給ユニット１３０の最大電力を、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃに分配する。
【００７８】
特に制限されないが、説明を容易にするために、共通電力供給ユニット１３０が供給可能な最大電力は８０（Ｗ）、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃのそれぞれの最大消費電力は４５（Ｗ）であるものとする。そのため、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃのそれぞれは、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉの際、動作電力として、最大消費電力である４５（Ｗ）を要求する。
【００７９】
先ず、マネージャ１０３は、受電装置（第１受電装置）Ｓｉｎｋ＿Ａとの間で挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉを実行する。この挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて、マネージャ１０３は、最大電力として８０（Ｗ）を、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａに通知する。一方、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａは動作電力４５（Ｗ）を要求する。この場合、マネージャ１０３は、動作電力よりも通知した最大電力の方が大きいと判定し、要求された動作電力４５（Ｗ）に相当する最大電力４５（Ｗ）で受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａに承諾する。また、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａからは、動作電力が要求電流とＰＤ要求電圧の形式で表されて要求されているため、マネージャ１０３は、ＰＤコントローラ１０２＿Ａに対して、電力供給ユニット１１１＿ＡがＰＤ要求電圧を出力するように制御する。これに応答して、ＰＤコントローラ１０２＿Ａは、電力制御信号ＰＣ＿Ａにより、電力供給ユニット１１１＿ＡがＰＤ要求電圧を出力するように制御する。これにより、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａには、要求通り最大電力４５（Ｗ）が配分されたことになる。
【００８０】
次に、マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂとの間で挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉを実行する。この挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて、マネージャ１０３は、共通電力供給ユニット１３０の最大電力から、既に受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａに承諾した最大電力を減算して得た最大電力３５（Ｗ）を、最大電力として、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂに通知する。一方、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂからマネージャ１０３に対しては、動作電力として４５（Ｗ）が要求される。マネージャ１０３は、要求された動作電力が通知した最大電力を超えていると判定し、ＵＳＢＰＤ規格に従って、要求された動作電力よりも小さい最大電力で、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂに対して承諾する。ここでは、最大電力１５（Ｗ）で承諾したものとする。
【００８１】
次に、マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿ＢからのＰＤ要求電圧を電力供給ユニット１１１＿Ｂが出力するように、ＰＤコントローラ１０２＿Ｂを制御する。この制御により、ＰＤコントローラ１０２＿Ｂは、電力制御信号ＰＣ＿Ｂによって電力供給ユニット１１１＿ＢがＰＤ要求電圧を出力するように制御する。これによって、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂには、要求した動作電力（４５（Ｗ））よりも小さい最大電力１５（Ｗ）が配分される。この場合、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂは、マネージャ１０３によって承諾された最大電力、すなわち最大電力１５（Ｗ）の範囲で動作する。
【００８２】
マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂに続いて、受電装置（第２受電装置）Ｓｉｎｋ＿Ｃとの間で挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉを実行する。受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃとの挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉでは、マネージャ１０３は、共通電力供給ユニット１３０の最大電力から、既に受電装置Ｓｉｎｋ＿ＡおよびＳｉｎｋ＿Ｂに分配した最大電力を減算して得た最大電力２０（Ｗ）を、最大電力として、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに通知する。一方、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃからマネージャ１０３に対しては、動作電力として４５（Ｗ）が要求される。マネージャ１０３は、要求された動作電力が通知した最大電力を超えていると判定し、ＵＳＢＰＤ規格に従って、要求された動作電力よりも小さい最大電力で、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに対して承諾する。
【００８３】
ここでは、最大電力１５（Ｗ）で承諾したものとする。次に、マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿ＣからのＰＤ要求電圧を電力供給ユニット１１１＿Ｃが形成するように、ＰＤコントローラ１０２＿Ｃを制御する。この制御により、ＰＤコントローラ１０２＿Ｃは、電力制御信号ＰＣ＿Ｃによって電力供給ユニット１１１＿ＣがＰＤ要求電圧を出力するように制御する。これによって、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃには、要求した動作電力（４５（Ｗ））よりも小さい最大電力１５（Ｗ）が配分される。受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃは、マネージャ１０３によって承諾された最大電力（１５（Ｗ））の範囲で動作する。
【００８４】
上記したように、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃの順に、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃが挿入されると、挿入を検知して、マネージャ１０３が、順次挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉを実行し、共通電力供給ユニット１３０の最大電力を超えないように、共通電力供給ユニット１３０の最大電力を受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃに分配する。すなわち、ＵＳＢポートへの受電装置の挿入に起因して、最大電力を配分する挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉが実行されることになる。また、マネージャ１０３は、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて、要求された動作電力よりも小さい最大電力で承諾したＵＳＢポートを記憶する。上記した例では、ＵＳＢポート１５０＿Ｂおよび１５０＿Ｃをマネージャ１０３は記憶する。
【００８５】
受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃのそれぞれは、配分された最大電力の範囲内で動作するが、それぞれの消費電力は、時間とともに変化（変動）する。すなわち、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃは、常に最大電力を消費しているわけではない。この実施の形態においては、共通電力供給ユニット１３０から電力供給ユニット１１１＿Ａ〜１１１＿Ｃへ流れる電流が、電流計１２０＿Ａ〜１２０＿Ｃによって測定され、検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｃとして、マネージャ１０３に供給されている。共通電力供給ユニット１３０の出力電圧が定まっているため、検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｃによって表れる電流（消費電流）は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃで消費されている消費電力Ｐ＿Ａ〜Ｐ＿Ｃを表すことになる。
【００８６】
マネージャ１０３は、検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｃを常時監視している。検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｃによって表される消費電力が下がり、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて承諾した最大電力に対して、余剰が生じた場合、マネージャ１０３は、特定の受電装置との間で余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行する。すなわち、ＵＳＢポートへの受電装置の挿入に起因して実行した挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて、要求された動作電力よりも小さい最大電力で承諾した受電装置を、マネージャ１０３は、特定の受電装置として余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行する。マネージャ１０３は、上記したように、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて要求された動作電力よりも小さい最大電力で承諾したＵＳＢポートを記憶しているため、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行する受電装置を特定することが可能である。
【００８７】
特に制限されないが、この実施の形態においては、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉで承諾した最大電力に比べて、消費電力が、３０（Ｗ）以上小さくなったとき、余剰電力が生じたものと判定している。すなわち、余剰電力が発生しているか否かの判断基準が３０（Ｗ）となっている。
【００８８】
マネージャ１０３は、特定の受電装置として受電装置Ｓｉｎｋ＿ＢまたはＳｉｎｋ＿Ｃを選択する。ここでは、特定の受電装置として、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃを選択した場合を説明する。そのため、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｂの消費電力は、図２（Ｃ）に示すように、最大電力１５（Ｗ）に制限されている。
【００８９】
図２において、符号ｔｃｎｔは、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて最大電力が承諾され、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃに給電が開始された時刻を示している。上記したように、受電装置Ｓｉｎｋ＿ＡからＳｉｎｋ＿Ｃへと、順次挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉが実行されるため、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃに給電されるタイミングも異なるが、同図では説明を容易にするために、時刻ｔｃｎｔは同じとして描かれている。
【００９０】
受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａでの消費電力は、時刻ｔｃｎｔから増加し、その後減少している。時刻ｔｎｇ１において、マネージャ１０３は、検出信号Ｄ＿Ａから、ＵＳＢポート（第１ＵＳＢポート）１５０＿Ａでの消費電力が、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉによって承諾した最大電力よりも３０（Ｗ）以上小さくなったことを検知する。この検知に起因して、マネージャ１０３は、ＵＳＢポート（第２ＵＳＢポート）１５０＿Ｃに挿入されている受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃとの間で余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行する。
【００９１】
この余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕにおいて、マネージャ１０３は、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに承諾した最大電力（１５（Ｗ））に余剰電力（３０（Ｗ））を追加し、追加により大きくなった最大電力（４５（Ｗ））を、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに通知する。一方、受電装置Ｓｉｎ＿Ｃは、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉのときと同様に、動作電力として４５（Ｗ）を要求する。マネージャ１０３は、通知した最大電力と要求された動作電力とが同じであると判定し、通知した最大電力（４５（Ｗ））で電力を供給することを、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに承諾する。
【００９２】
受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃは、時刻ｔｎｇ１において、マネージャ１０３により最大電力４５（Ｗ）の給電が承諾される。そのため、時刻ｔｎｇ１以降において、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃは、消費電力が１５（Ｗ）を超えるような処理を実行することが可能となる。１５（Ｗ）を超えるような処理を、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃが実行することにより、図２（Ｄ）に示すように、この受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃの消費電力は、時刻ｔｎｇ１以降に増加し、承諾された最大電力４５（Ｗ）に相当する電力まで消費することが可能となる。
【００９３】
挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉは、上記したように、電源端子ＶＢＵＳに第１電圧を給電した状態で行われるのに対して、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕは、電力供給ユニット１１１＿Ｃが、ＰＤ要求電圧（第２電圧）を供給した状態で実施される。そのため、電力供給ユニット１１１＿Ｃは、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕの前後において、継続的にＰＤ要求電圧を受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに給電し続ける。また、マネージャ１０３は、検出信号Ｄ＿Ａに起因して、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行するため、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃから、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃの取り出し／挿入等の操作を行わなくても、余剰電力を他のＵＳＢポート（１５０＿Ｃ）に振り分けることが可能となり、他のＵＳＢポートに挿入されている受電装置（Ｓｉｎｋ＿Ｃ）に配分される最大電力を大きくすることが可能である。
【００９４】
ここでは、余剰電力を他の１個のＵＳＢポート（１５０＿Ｃ）に振り分ける例を説明したが、マネージャ１０３が、受電装置Ｓｉｎｋ＿ＢおよびＳｉｎｋ＿Ｃの両方と余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行するようにしてもよい。このようにすることにより、例えば余剰電力を２個（複数個）の受電装置に振り分けることが可能である。
【００９５】
また、ここでは、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて承諾した最大電力と余剰電力の和が、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃの要求電力と同じ場合を説明したが、異なっていてもよい。挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて承諾された最大電力よりも大きな最大電力が、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕにおいて承諾されれば、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃは、より消費電力が大きくなるような処理を実行することが可能となる。
【００９６】
さらに、ここでは、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて、要求した動作電力に対応する最大電力が承諾された受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が低下した場合を例にして説明したが、これに限定されるものではない。例えば、挿入時ネゴシエーションにおいて、要求した動作電力よりも小さい最大電力で承諾された受電装置の消費電力が低下し、余剰電力が生じた場合に、余剰電力を他のＵＳＢポートに振り分けるようにしてもよい。
【００９７】
また、例えば図２（Ａ）に示すように、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａは、動作を開始した直後では、その消費電力が挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉにおいて承諾した最大電力を大きく下回ることが考えられ、この場合も、マネージャ１０３は、余剰電力が生じていると判定することが考えられる。このような動作開始時点において、余剰電力が生じているとマネージャ１０３が判定するのを避けるためには、例えば、マネージャ１０３は、消費電力が低下するときのみ、余剰電力が生じているか否かの判定を行うようにすればよい。
【００９８】
受電装置は、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉの際に、それぞれの動作電力を給電システムに要求し、給電システムは、要求された動作電力に応じた最大電力を、受電装置が接続されたＵＳＢポートに配分する。しかしながら、受電装置で実際に消費される消費電力は、そのときの受電装置の状況により変化し、消費電流が０（Ａ）で消費電力が０（Ｗ）になっている期間もある。この場合、給電システムは、受電装置の実際の使用状態以上の電力を、ＵＳＢポートに割り当てていることになり、非効率となる。また、このような使用状態以上の最大電力を割り当てていると、要求されている最大電力を割り当てることが困難な受電装置も生じる。
【００９９】
この実施の形態においては、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉの実行によって所定のＵＳＢポート（例えば、１５０＿Ａ）に割り当てた最大電力に余剰の電力が生じているか否かを、検出信号Ｄ＿Ａに基づいてマネージャ１０３が判断し、余剰の電力が生じているとき、マネージャ１０３は、他のＵＳＢポート（例えば、１５０＿Ｃ）に割り当てた最大電力を大きくする。これにより、電力融通性を向上させることが可能となり、給電システムの電力供給効率を最大限に高めることが可能である。また、余剰の電力を検知した場合、これに応答して、マネージャ１０３は、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行するため、給電システムのＵＳＢポートに挿入されている受電装置の取り出し／挿入と言った再接続の操作を実行しなくても、余剰の電力を他のＵＳＢポートに振り分けることが可能である。そのため、例えばバッテリを受電装置として、給電システムに接続した場合には、再接続の操作をしなくても、バッテリに給電される電力を大きくすることが可能となり、操作の煩わしさを低減しながら、バッテリの充電に要する充電時間の短縮化等を図ることが可能となる。
【０１００】
また、給電システムが給電可能な最大電力を、受電装置のそれぞれが要求する動作電力の和以上にする必要がなくなるため、給電システムの大型化を抑制することが可能である。図２の例で説明すると、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃの動作電力を合計すると、給電システム１００が給電可能な最大電力として１３５（Ｗ）が要求されるが、上記したように、給電システム１００の最大電力は８０（Ｗ）で済む。そのため、共通電力供給ユニット１３０等の大型化を回避することが可能となり、給電システム１００の大型化を抑制することが可能となる。
【０１０１】
（実施の形態２）
図３は、実施の形態２に係わる給電システムの構成を示すブロック図である。同図は、図１に類似しているので、相異点を主に説明する。相異点は、補助電力供給ユニット２００が、給電システム１００に追加されていることである。なお、図３では、後で実施の形態４で説明する処理ユニット１０４は省略している。
【０１０２】
補助電力供給ユニット２００は、共通電力供給ユニット１３０の出力と接地電圧端子ＧＮＤとの間に並列的に接続されたキャパシタ２０１を備えている。この補助電力供給ユニット２００は、余剰電力が少なくなったとき、余剰電力を生じていた受電装置に対して補助的に電力（補助電力）を給電する。
【０１０３】
図４は、実施の形態２に係わる給電システムの動作を説明するための図である。ここで、図４（Ａ）は、給電システム１００の構成を示している。図４（Ａ）に示す給電システム１００の構成は、図３に示した給電システムの構成と同じであるため、説明は省略する。また、図２（Ａ）と同様に、図４（Ａ）には、給電システム１００のＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃと電源プラグ１４０のみが明示されている。図４（Ａ）において、符号Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃ、ＵＳＢ＿ＳＡ〜ＵＳＢ＿ＳＣおよびＵＳＢ＿Ｋは、図２（Ａ）と同じであるため、説明は省略する。
【０１０４】
図４（Ｂ）〜（Ｄ）は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃの消費電力の経時的な変化を示す波形図である。図４（Ｂ）〜（Ｄ）において、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃの消費電力の波形は、図２（Ｂ）〜（Ｄ）に示した消費電力の波形と同じであるが、図４（Ｂ）〜（Ｄ）には、実施の形態２を説明するための符号が追加されている。
【０１０５】
ここでは、図２で説明したのと同様に、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａに余剰電力が生じ、余剰電力が受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに振り分けられる場合を例にして説明する。
【０１０６】
図２で説明したように、マネージャ１０３と受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃとの間で、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕが実行されることにより、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａにおいて生じている余剰電力は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに振り分けられる。これにより、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃでは、１５（Ｗ）を超えるような消費電力が発生する処理を実行することが可能となる。余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕは、マネージャ１０３と受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃとの間で実行されるが、マネージャ１０３と受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａとの間では実行されない。そのため、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａは、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉによって承諾された最大電力４５（Ｗ）が給電されるものとして処理を実行している。従って、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａは、承諾された最大電力４５（Ｗ）に相当する消費電力まで、消費電力を大きくするような処理を実行する。
【０１０７】
受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａが、消費電力が低くなるような処理を実行した後で、承諾されている最大電力に到達するような消費電力の処理を実行した場合、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力は、図４（Ｂ）に示すように、時刻ｔｎｇ１以降で、再び大きくなる。このとき、マネージャ１０３は、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕにおいて、既に受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに対して、最大電力４５（Ｗ）の電力を給電することを承諾している。そのため、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が大きくなると、受電装置Ｓｉｎｋ＿ＡとＳｉｎｋ＿Ｃの消費電力の和が、共通電力供給ユニット１３０の最大電力８０（Ｗ）を超えるような状態が発生する。このような状態が発生すると、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃの電源端子ＶＢＵＳにおける給電電圧が低下し、受電装置から要求されているＰＤ要求電圧を維持することが困難となる。その結果、受電装置の動作が不安定あるいは誤動作を起こす可能性がある。
【０１０８】
この実施の形態においては、補助電力供給ユニット２００内のキャパシタ２０１が、予め共通電力供給ユニット１３０によって充電され、十分な電荷がキャパシタ２０１に蓄積されている。このキャパシタ２０１に蓄積されている電荷が、共通電力供給ユニット１３０の最大電力を超えている消費電力を、一時的に補うように機能する。図４（Ｂ）〜（Ｄ）においては、時刻ｔｈｓ〜ｔｈｅの期間、キャパシタ２０１に蓄積された電荷により、共通電力供給ユニット１３０の最大電力を超える消費電力が補われている。
【０１０９】
この時刻ｔｈｓ〜ｔｈｅの期間において、マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｃの消費電力の和が、共通電力供給ユニット１３０の最大電力を超えないように、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃを制御する。この実施の形態においては、マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力を表す検出信号Ｄ＿Ａによって、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が大きくなったことを検知する。受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が、所定の判断基準よりも大きくなると、マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃとの間で、ネゴシエーションを実行する。先に説明した挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉおよび余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕと、ここで実行するネゴシエーションとを区別するために、ここで実行するネゴシエーションは、以下、余剰停止時ネゴシエーション（第３ネゴシエーション）ＮＧ＿Ｄと称する。
【０１１０】
余剰停止時ネゴシエーションＮＧ＿Ｄは、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉと同様な処理である。しかしながら、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉとは異なり、マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力を表す検出信号Ｄ＿Ａに起因して、余剰電力が振り分けられている受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃとの間で余剰停止時ネゴシエーションＮＧ＿Ｄを開始する。また、マネージャ１０３は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに、第１電圧ではなく、ＰＤ要求電圧（第２電圧）を供給している状態で、余剰停止時ネゴシエーションＮＧ＿Ｄを実行する。
【０１１１】
余剰停止時ネゴシエーションＮＧ＿Ｄにおいて、マネージャ１０３は、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉのときと同様に、共通電力供給ユニット１３０の最大電力から受電装置Ｓｉｎｋ＿ＡおよびＳｉｎｋ＿Ｂに対して承諾した最大電力の和（６０（Ｗ））を減算して取得した最大電力を、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに通知する。これに対して、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃも、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉのときと同様に、動作電力として４５（Ｗ）を要求する。この要求に対して、マネージャ１０３は、挿入時ネゴシエーションＮＧ＿Ｉのときと同様に、最大電力を１５（Ｗ）と承諾する。また、マネージャ１０３は、電力供給ユニット１１１＿Ｃが、ＰＤ要求電圧を継続して出力するような制御をＰＤコントローラ１０２＿Ｃに対して行う。
【０１１２】
受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃは、余剰停止時ネゴシエーションＮＧ＿Ｄによって、最大電力が１５（Ｗ）で承諾されたため、動作電力を下げるように処理を変更する。これにより、図２（Ｄ）に示すように、時刻ｔｎｇ２以降では、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃの消費電力が小さくなる。その結果、ＵＳＢポート１５０＿Ａ〜１５０＿Ｃの電源端子ＶＢＵＳにおける給電電圧が、ＰＤ要求電圧よりも低下するのを防ぐことが可能である。
【０１１３】
この実施の形態においては、余剰電力が発生していた受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が、再び大きくなると、補助電力供給ユニット２００によって、受電装置へ給電される電力が補われる。また、補助電力供給ユニット２００によって、電力の補助が行われている期間に、余剰電力が振り分けられていた受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃとマネージャ１０３との間で余剰停止時ネゴシエーションＮＧ＿Ｄが実行され、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃに対して承諾される最大電力が下げられる。その結果、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃでの消費電力が下がるため、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が高くなっても、ＵＳＢポートの電源端子ＶＢＵＳにおける給電電圧が、ＰＤ要求電圧よりも下がるのを防ぐことが可能となる。
【０１１４】
ここでは、補助電力給電ユニット２００として、キャパシタ２０１を用いる例を示したが、これに限定されるものではない。例えば、キャパシタ２０１の代わりに電池あるいは充電可能なバッテリを補助電力供給ユニット２００として用いてもよい。バッテリを補助電力供給ユニット２００として用いる場合には、共通電力供給ユニット１３０からバッテリを充電することが可能である。
【０１１５】
（実施の形態３）
実施の形態１および２では、余剰電力が生じているか否かの判断をする際の判断基準を、マネージャ１０３がデータとして記憶している。
【０１１６】
実施の形態３においては、余剰電力が生じているか否かの判断を行うプロセッサが、制御用半導体装置１０１に追加されている。この場合、追加されたプロセッサに、検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｎが供給される。このプロセッサは、検出信号Ｄ＿Ａ〜Ｄ＿Ｎによって表される消費電力が、所定の時間の間、継続して、承諾した最大電力よりも例えば３０（Ｗ）を超えて下がっていた場合、余剰電力が生じたと判定する。判定結果は、マネージャ１０３に通知される。余剰電力が生じているとの判定結果が通知されると、マネージャ１０３は、実施の形態１および２で説明した余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行する。
【０１１７】
例えば、図２を参照して述べると、優先のＵＳＢポート１５０＿Ａに接続された受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が、予め設定した判断基準を、所定時間継続して、超えていたとき、マイコンは、マネージャ１０３に対して余剰電力が生じた旨を判定結果として通知する。
【０１１８】
これにより、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が、短時間の間で変動している場合には、余剰電力の受電装置Ｓｉｎｋ＿Ｃへの電力融通が行われなくなる。すなわち、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａに対して承諾された最大電力と受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの実際の消費電力との間の差電力が、判断基準よりも小さい場合、または短時間の消費電力の低下は、消費電力の変動として、電力融通が行われない。このような消費電力の変動に対しても、電力融通を行うと、頻繁にネゴシエーションを実行することになるとともに、制御が複雑になることが考えられる。
【０１１９】
また、追加のマイコンに、判断基準となる電力のデータを格納するレジスタと、上記所定時間を示すデータを格納するレジスタを設けることにより、用途に応じて、判断基準および所定時間は変更することが可能である。
【０１２０】
余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを例にして説明したが、余剰停止時ネゴシエーションＮＧ＿Ｄについても、検出信号Ｄ＿Ａで表される受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力を、判断基準および所定時間で判断するようにしてもよい。
【０１２１】
勿論、所定時間と判断基準を用いて判断する機能は、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕの場合および余剰停止時ネゴシエーションＮＧ＿Ｄの場合のいずれか一方のみで採用するようにしてもよい。また、この実施の形態では、マネージャ１０３とは異なるプロセッサを用いる場合を説明したが、マネージャ１０３によって、上記したプロセッサの機能を実現するようにしてもよい。
【０１２２】
（実施の形態４）
実施の形態３では、プロセッサが判断基準を示すデータを記憶し、検出信号により表される消費電力を基にして、余剰電力が生じているか否かを判断していた。これに対して、この実施の形態４においては、給電システム１００と受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ〜Ｓｉｎｋ＿Ｎとの間で実行された過去の処理に基づいて、余剰電力が生じるか否かの判断が行われる。
【０１２３】
給電システム１００は、図１に示したような処理ユニット１０４を備えている。この処理ユニット１０４は、ＵＳＢポート１５０＿Ａにおけるデータ送信端子ＴＸ１＋、ＴＸ１−、ＴＸ２＋、ＴＸ２−およびデータ受信端子ＲＸ１＋、ＲＸ１−、ＲＸ２＋、ＲＸ２−（図６参照）に接続されている。
【０１２４】
一方、ＵＳＢケーブルＵＳＢ＿Ｋを介してＵＳＢポート１５０＿Ａに接続される受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａも、そのＵＳＢポートＵＳＢ＿ＳＡは、図６に示すようなデータ送信端子ＴＸ１＋、ＴＸ１−、ＴＸ２＋、ＴＸ２−およびデータ受信端子ＲＸ１＋、ＲＸ１−、ＲＸ２＋、ＲＸ２−を備えている。この場合、ＵＳＢケーブルＵＳＢ＿Ｋによって、ＵＳＢポート１５０＿Ａにおけるデータ受信端子は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａのデータ送信端子に接続され、ＵＳＢポート１５０＿Ａにおけるデータ送信端子は、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａのデータ受信端子に接続される。
【０１２５】
次に、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの構成例を説明する。図５は、実施の形態４に係わる受電装置の構成を示すブロック図である。受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａは、ＵＳＢポートＵＳＢ＿ＳＡ、電力受電ユニット３００、ＰＤコントローラ３０１および処理ユニット３０３を備えている。
【０１２６】
電力受電ユニット３００は、ＵＳＢポートＵＳＢ＿ＳＡの電源端子ＶＢＵＳに接続され、電源端子ＶＢＵＳに供給されたＰＤ要求電圧を、ＰＤコントローラ３０１および処理ユニット３０３の動作電圧として、ＰＤコントローラ３０１および処理ユニット３０３へ給電する。ＰＤコントローラ３０１は、ＵＳＢポートＵＳＢ＿ＳＡのチャンネル端子ＣＣ１、ＣＣ２に接続され、ＵＳＢＰＤ通信の際に、給電システム１００におけるＰＤコントローラ１０２＿Ａと通信を行う。例えば、ネゴシエーションの際には、この受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの動作電力を、給電システム１００へ通知し、給電システム１００からは、承諾された最大電力が通知される。ＰＤコントローラ３０１は、この通知された最大電力を処理ユニット３０３へ通知する。処理ユニット３０３は、通知された最大電力を超えないように動作する。
【０１２７】
処理ユニット３０３は、ＵＳＢポートＵＳＢ＿ＳＡのデータ送信端子ＴＸ１＋、ＴＸ１−、ＴＸ２＋、ＴＸ２−およびデータ受信端子ＲＸ１＋、ＲＸ１−、ＲＸ２＋、ＲＸ２−に接続される。ＵＳＢケーブルＵＳＢ＿Ｋによって、ＵＳＢポートＵＳＢ＿ＳＡのデータ送信端子およびデータ受信端子と、ＵＳＢポート１５０＿Ａのデータ受信端子およびデータ送信端子が電気的に接続されると、給電システム１００内の処理ユニット１０４と受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａ内の処理ユニット３０３との間でデータの送受信（ＲＸ／ＴＸ）が行われ、処理ユニット１０４と処理ユニット３０３との協働により所定の機能を実現する処理が実行される。
【０１２８】
実施の形態４において追加されたプロセッサは、処理ユニット１０４と３０３との協働により実行される処理と、処理を実行したときの受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力を取得し、取得した処理と消費電力の履歴を作成する。プロセッサは、作成した履歴を基にして、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が小さくなるタイミングを生じさせる処理を学習する。学習することにより、余剰の電力を生じさせる処理を特定することが可能となる。学習により特定した処理が実行されるとき、プロセッサは、マネージャ１０３に対して、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行させる。
【０１２９】
また、処理ユニット１０４と３０３との協働により実行される処理は、例えば処理ユニット１０４と３０３間で送受信されるデータに基づいた処理ユニット３０３の動作パターンとして把握することができる。この場合、プロセッサは、処理ユニット３０３の動作パターンと受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力を取得し、履歴を作成して、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が小さくなるタイミングに対応する動作パターンを特定するように学習する。学習により特定した処理ユニット３０３の動作パターンが発生したときに、プロセッサは、マネージャ１０３に対して余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行させる。
【０１３０】
さらに、処理ユニット１０４と３０３との間のデータ送受信は、ＵＳＢ通信であるため、プロセッサは、例えばＵＳＢ通信のステート（Ｕ０／Ｕ１／Ｕ３等）、通信されるデータ量、通信時パケットタイプ等を監視し、監視により取得した送受信データのデータパターンと、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力との対応を、履歴として格納し、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が小さくなるタイミングに対応するデータパターンを学習するようにしてもよい。この場合も、学習により、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力が小さくなるタイミングに対応するデータパターンを特定する。学習により特定したデータパターンが発生したときに、プロセッサは、マネージャ１０３に対して余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行させる。
【０１３１】
履歴を作成するとき、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力は、検出信号Ｄ＿Ａにより取得することが可能である。そのため、給電システム１００を動作させながら、上記した学習を実行することが可能である。しかしながら、学習が終わっていれば、受電装置Ｓｉｎｋ＿Ａの消費電力を測定する必要はない。そのため、予め学習した結果をプロセッサに格納しておけば、電流計１２０＿Ａは必要とされない。これにより、給電システム１００が大型化するのを抑制することが可能である。
【０１３２】
ここでは、ＵＳＢポート１５０＿ＡおよびＵＳＢ＿ＳＡを例にして説明したが、他のＵＳＢポート（例えば１５０＿Ｂ、ＵＳＢ＿ＳＢ）についても、処理ユニット１０４と同様な処理ユニットが接続されていれば、プロセッサは、同様に学習して、余剰電力が生じるタイミングを特定することが可能であり、特定したタイミングをマネージャ１０３に通知することができる。この場合、プロセッサは、各受電装置を特定する識別情報ＩＤで、消費電力が小さくなる受電装置を特定するとともに、特定した受電装置をマネージャ１０３へ通知する。マネージャ１０３は、例えば通知された受電装置が電気的に接続されているＵＳＢポート以外のＵＳＢポートに接続されている受電装置との間で、余剰供給時ネゴシエーションＮＧ＿Ｕを実行する。
【０１３３】
学習により、余剰電力の生じる期間を特定することができるため、より効率的に電力融通を実現することが可能である。また、電流計１２０＿Ａ〜１２０＿Ｎを削減することも可能であるため、給電システム１００の小型化を図ることが可能である。
【０１３４】
また、余剰電力が生じるタイミングを、学習により求めることを説明したが、これに限定されない。すなわち、余剰電力が小さくなるタイミングを、学習により求めるようにしてもよい。この場合、学習によって求めたタイミングを、プロセッサはマネージャ１０３に通知し、マネージャ１０３は、余剰停止時ネゴシエーションＮＧ＿Ｄを実行する。
【０１３５】
図１および図３では、１個の制御用半導体装置１０１に複数のＰＤコントローラとマネージャを形成し、１個の電力用半導体装置１１０に複数の電力供給ユニットを形成する例を示したが、これに限定されない。例えば、複数のＰＤコントローラとプロセッサは、互いに異なる半導体装置に形成してもよい。また、複数のＰＤコントローラも、互いに異なる半導体装置に形成してもよい。さらに、電力供給ユニットも、互いに異なる半導体装置に形成するようにしてもよい。
【０１３６】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもない。
【符号の説明】
【０１３７】
１００  給電システム
１０１、１１０  半導体装置
１０２＿Ａ〜１０２＿Ｎ  ＰＤコントローラ
１０３  マネージャ
１１１＿Ａ〜１１１＿Ｎ  電力供給ユニット
１２０＿Ａ〜１２０＿Ｎ  電流計
１３０  共通電力供給ユニット
１４０  電源プラグ
１５０＿Ａ〜１５０＿Ｎ、ＵＳＢ＿ＳＡ〜ＵＳＢ＿ＳＣ  ＵＳＢポート
ＮＧ＿Ｉ  挿入時ネゴシエーション
ＮＧ＿Ｕ  余剰供給時ネゴシエーション
ＮＧ＿Ｄ  余剰停止時ネゴシエーション
【図１】
2019087089.tif 000003
【図２】
2019087089.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
2019087089.tif 000007
【図６】
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【図７】
2019087089.tif 000009
【図８】
2019087089.tif 000010
【図９】
2019087089.tif 000011