CN105659524A - 功率分发系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种功率分发系统，包括用于提供功率的功率提供设备（3）和比如照明器之类的由功率提供设备供电的受电设备（4,5,6）。功率提供设备和受电设备可操作在最大功率模式和正常操作模式中，其中在最大功率模式中受电设备消耗受电设备最大可消耗的功率量并且功率提供设备测量由受电设备消耗的功率。该所测量的功率允许在操作模式中分配功率量，其实际上是最大所需要的，其中不必分配更大量的功率，其足够大以例如考虑到连接设备的电气连接（8）的最大假定长度，从而改进功率预算分配。

Description

功率分发系统

技术领域

本发明涉及包括用于提供功率的功率提供设备和比如照明器之类的要由功率提供设备供电的受电设备的功率分发系统。本发明还涉及功率提供设备、受电设备和功率分发方法以及用于分发功率分发系统内的功率的计算机程序。

背景技术

根据以太网供电（PoE）IEEE标准802.3at，受电设备（PD）由供电源装备（PSE）经由以太网线缆供电。PD被指派到功率类别并且适配成向PSE指示其功率类别，其中PSE使用查找表以用于取决于PD的所指示的功率类别而提供预限定量的功率。由PSE提供的功率的预确定量必须相对大，以便确保PD接收PD所需要的量的功率，即使以太网线缆具有最大假定线缆长度并且因而存在最大假定线缆损失。由于PSE与PD之间的以太网线缆的长度一般将小于最大假定线缆长度，因此PSE一般不必要地提供比PD所要求的功率量更大的功率量。因而，功率预算分配不是非常好。

发明内容

本发明的目的是提供一种功率分发系统，包括用于提供功率的功率提供设备和要由功率提供设备供电的受电设备，其允许改进的功率预算分配。本发明另外的目的是提供功率提供设备、受电设备和功率分发方法以及用于分发功率分发系统内的功率的计算机程序，其允许改进的功率预算分配。

在本发明的第一方面中，呈现了一种功率分发系统，其中功率分发系统包括：

–用于提供功率的功率提供设备，

–由功率提供设备供电的受电设备，

–用于将功率从功率提供设备传送至受电设备的电导体，

其中功率提供设备和受电设备适配成可操作在至少最大功率模式和正常操作模式中，其中受电设备适配成消耗由受电设备在最大功率模式中最大可消耗的功率量并且其中功率提供设备适配成在最大功率模式中测量由受电设备消耗的功率量。

在已经测量受电设备在最大功率模式中所消耗的功率量之后，功率提供设备知晓在正常操作模式中所需要的最大功率量，其中自动考虑由于功率沿电导体的传送所致的实际传送损失和所使用的电子器件中的潜在进一步损失。这允许功率提供设备为受电设备分配操作模式中的功率量，该功率量是为了对受电设备供电实际上最大所需要的功率量，其中不必为处于正常操作模式的受电设备分配较大功率量，其足够大以考虑例如功率提供设备与受电设备之间的电导体的最大假定长度，从而改进功率预算分配。在最大功率模式中测量的功率量还允许改进的过功率（overpower）保护。特别地，功率提供设备可以适配成在正常操作模式中关断对受电设备的功率提供，如果功率提供设备在正常操作模式中检测到受电设备尝试消耗比在最大功率模式中所测量的功率量更大的功率量的话。

功率提供设备可以被视为PSE，其连接到一个或若干受电设备，受电设备可以是具有光源和可能地比如传感器之类的附加电气元件的照明器。为了从功率提供设备向一个或若干受电设备提供功率，优选地使用以太网线缆。功率提供设备和受电设备因而潜在地为PoE设备。功率提供设备可以包括用于将来自主电源或另一电源的功率转换成实际提供给一个或若干受电设备的功率的功率转换单元。

功率提供设备优选地适配成在正常操作模式中为受电设备储备操作量的功率，其取决于在最大功率模式中测量的功率量，以便允许受电设备在正常操作模式中消耗等于或低于操作功率量的功率量。优选地，所储备的操作功率量等于在最大功率模式中测量的功率量。然而，所储备的操作功率量还可以比在最大功率模式中测量的功率量更大，例如比其大预确定的百分比值，以便考虑到例如可能的测量不精确性。特别地，可以将受电设备指派到至少一个第一功率类别和至少一个第二功率类别中的一个，其中受电设备适配成向功率提供设备指示其功率类别，其中向第一和第二功率类别中的每一个功率类别指派预确定的功率，其中功率提供设备可以适配成a）如果受电设备的功率类别是第一功率类别，切换到最大功率模式，其中提供向受电设备的功率类别指派的预确定量的功率并且测量由受电设备消耗的功率量，并且此后切换到正常操作模式，其中为受电设备储备取决于在最大功率模式中测量的功率量的操作量的功率，以便允许受电设备在正常操作模式中消耗等于或低于操作功率量的功率量，以及b）如果受电设备的功率类别是第二功率类别，切换到正常操作模式，其中在该情况下在正常操作模式中为受电设备储备指派到受电设备的功率类别的预确定量的功率，以便允许受电设备在正常操作模式中消耗等于或低于指派到受电设备的功率类别的预确定功率量的功率量。这允许功率提供设备用于向a）指派到第一功率类别的受电设备（即可操作在允许功率提供设备测量由受电设备最大可消耗的功率的最大功率模式中的受电设备）和b）指派到第二功率类别的受电设备（即其不可操作在其中它们消耗由相应受电设备最大可消耗的功率的最大功率模式中）提供功率，其中在后一种情况中为受电设备储备最大预期功率，其优选地类似于如IEEE标准802.3at和/或IEEE标准802.3af中所限定的受电设备的功率储备。至少一个第一功率类别可以被视为针对相应IEEE标准的附加功率类别。

至少一个第一功率类别可以被视为自学习类别或自动功率类别，其中，如果受电设备的功率类别是第一功率类别，最大要求功率量由功率提供设备自学习的。例如，在分类阶段之后，受电设备已经向功率提供设备指示其功率类别使得功率提供设备可以检测功率类别，在最大功率阶段中功率提供设备可以为受电设备授予作为指派到受电设备的该功率类别的功率的最高量的功率，即授予预确定的功率。在已经授予功率之后，在最大功率阶段中，受电设备可以消耗其在正常操作中可以遇到的最大量的功率。对于可以意欲去往百分之100调光水平的照明器，激活所有传感器，如果存在的话，并且禁用所有掉电模式。由于功率提供设备已经检测到自动功率类别，因此其将执行当前所消耗的功率的一个或多个测量。优选地在预确定量的时间之后，功率提供设备知晓受电设备所要求的最大功率预算并且可以释放原始分配的预算的其余部分。

功率提供设备可以适配成关断对处于正常操作模式中的受电设备的功率提供，如果功率提供设备在正常操作模式中检测到受电设备消耗大于操作功率量的功率量的话。功率提供设备优选地适配成测量在最大功率模式中的预确定时间内由受电设备消耗的平均或峰值功率量并且在正常操作模式中为受电设备储备操作量的功率，其取决于所测量的平均或峰值功率量，以便允许受电设备在正常操作模式中消耗等于或低于操作功率量的功率量。优选地，所储备的操作功率量等于在最大功率模式中测量的功率量，即在该示例中等于所测量的平均或峰值功率量。然而，所储备的操作功率量还可以比在最大功率模式中测量的功率量（即在该示例中比所测量的平均或峰值功率量）更大，例如比其大预确定的百分比值，以便考虑到例如可能的测量不精确性。

优选地，功率提供设备适配成在最大功率模式中向受电设备分配预确定量的功率，其等于或大于假定当受电设备最大化其功率消耗时在最大功率模式中最大测量的功率量。该预确定的功率优选地考虑到最大假定损失，其可能由电气连接功率提供设备和受电设备的电导体的最大假定长度所导致。优选地，受电设备被指派到功率类别并且适配成向功率提供设备指示其功率类别，其中功率提供设备适配成使得最大功率模式中的预确定功率量取决于受电设备的功率类别。在最大功率模式中分配取决于受电设备的功率类别的功率量允许在考虑到比如线缆损失之类的最大假定损失的情况下，确保受电设备在最大功率模式中接收大于由相应功率类别的受电设备最大可消耗的功率量的功率量。这允许在考虑到一般小于最大假定损失的实际真实损失而同时功率提供设备和受电设备处于最大功率模式中的情况下，可靠地确定由受电设备最大可消耗的功率量。如果功率提供设备在最大功率模式中意外地检测到受电设备尝试消耗大于预确定功率量的功率量，优选地功率提供设备关断到受电设备的功率提供。

功率提供设备和受电设备可以适配成使得它们在其中受电设备已经向功率提供设备指示其功率类别的分类阶段完成之后被切换到最大功率模式中。功率提供设备和受电设备还可以适配成在预确定的时间之后从最大功率模式切换到正常操作模式，在预确定的时间期间功率提供设备测量受电设备最大可消耗的功率。

受电设备可以适配成通过从功率提供设备汲取指示电流来向功率提供设备指示其功率类别，其中功率提供设备可以适配成通过测量所汲取的电流来检测功率类别。例如，功率提供设备可以通过测量所汲取的电流并且通过比较测量与其中存储所汲取的电流与功率类别之间的指派的查找表来检测功率类别，所汲取的电流可以在分类阶段期间汲取，即其中受电设备和功率提供设备处于分类模式中。这允许向功率提供设备指示受电设备的功率类别而不要求比如通信协议结构之类的以太网功能性。功率提供设备和/或受电设备因而在技术上可以更简单。

在本发明的另一方面中，呈现了在如权利要求1中所限定的功率分发系统中使用的功率提供设备，其中功率提供设备适配成在至少最大功率模式和正常操作模式中向功率分发系统的受电设备提供功率，其中功率提供设备适配成在最大功率模式中测量受电设备所消耗的功率量。

在本发明另外的方面中，呈现了在如权利要求1中所限定的功率分发系统中使用的受电设备，其中受电设备适配成在至少最大功率模式和正常操作模式中由功率分发系统的功率提供设备供电，其中受电设备适配成在最大功率模式中消耗受电设备最大可消耗的来自功率提供设备的功率量。

在本发明的另一方面中，呈现了用于分发如权利要求1中所限定的功率分发系统内的功率的功率分发方法，其中功率分发方法包括：

–由受电设备在最大功率模式中消耗受电设备最大可消耗的来自功率提供设备的功率量，

–由功率提供设备在最大功率模式中测量所消耗的功率。

在本发明另外的方面中，呈现了一种用于分发如权利要求1中所限定的功率分发系统内的功率的计算机程序，其中计算机程序包括用于当计算机程序在控制功率分发系统的计算机上运行时使功率分发系统实施如权利要求14中所限定的功率分发方法的步骤的程序代码构件。

应当理解的是，权利要求1的功率分发系统、权利要求12的功率提供设备、权利要求13的受电设备、权利要求14的功率分发方法和权利要求15的计算机程序具有类似和/或等同的优选实施例，特别地，如从属权利要求中所限定的那样。

应当理解到，本发明的优选实施例还可以是从属权利要求与相应独立权利要求的任何组合。

本发明的这些和其它方面将从以下描述的实施例显而易见并且参照以下描述的实施例进行阐述。

附图说明

在附图中：

图1示意性且示例性地示出功率分发系统，

图2示意性且示例性地示出功率分发系统的功率提供设备，

图3示意性且示例性地示出功率分发系统的受电设备，以及

图4示出示例性地图示了用于分发功率分发系统内的功率的功率分发方法的实施例的流程图。

具体实施方式

图1示意性且示例性地示出包括用于提供功率的功率提供设备3和由功率提供设备3供电的受电设备4,5,6的功率分发系统1的实施例。在该实施例中，功率提供设备3包括作为用于将经由线缆7从市电功率设备2接收的功率转换成提供给受电设备4,5,6的功率的功率转换单元的电源单元。功率提供设备3还可以被视为PSE。

在该实施例中，受电设备4,5,6是照明器，其经由以太网线缆8连接到功率提供设备3。功率提供设备3和受电设备4,5,6适配成可操作在至少最大功率模式和正常操作模式中，其中每一个受电设备4,5,6适配成在最大功率模式中消耗相应受电设备4,5,6最大可消耗的功率量并且其中功率提供设备3适配成在最大功率模式中测量由相应受电设备4,5,6消耗的相应功率量并且在正常操作模式中为相应受电设备4,5,6储备相应操作量的功率，其取决于在最大功率模式中测量的相应功率量，以便允许相应受电设备4,5,6在正常操作模式中消耗等于或低于相应操作功率量的功率量。因此，对于每一个受电设备4,5,6，在最大功率模式中测量单独的最大功率量，其中在正常操作模式中，可以为每一个受电设备4,5,6储备（即分配）相应操作量的功率，其取决于在最大功率模式中测量的相应最大功率量。在该实施例中，相应储备的操作功率量等于在最大功率模式中测量的相应最大功率量。然而，在另一实施例中，相应储备的操作功率量还可以比在最大功率模式中测量的相应功率量更大，例如比其大预确定的百分比值，以便考虑到例如可能的测量不精确性。

功率提供设备3可以适配成提供恒定电压，其中在该情况下通过测量电流来测量由相应受电设备4,5,6消耗的功率。然而，功率提供设备3还可以适配成提供恒定电流，其中在该情况下通过测量电压来测量功率。

功率提供设备3还可以适配成在正常操作模式中关断到相应受电设备4,5,6的功率提供，如果功率提供设备3在正常操作模式中检测到相应受电设备4,5,6尝试消耗比在最大功率模式中测量的功率量更大的功率量的话。例如，如果功率提供设备3适配成提供恒定电压，功率提供设备3可以测量在正常操作模式中由相应受电设备4,5,6汲取的相应电流，以便测量在正常操作模式中消耗的功率量，其中，如果该所测量的功率量大于在最大功率模式中测量的功率量，功率提供设备3可以关断相应受电设备4,5,6。过功率保护可以因而在过流保护机制中执行。

在最大功率阶段（其中功率提供设备3和受电设备4,5,6处于最大功率模式）中测量最大可消耗功率之前，在分类阶段中，受电设备4,5,6向功率提供设备3指示其各个功率类别。在该实施例中，每一个受电设备4,5,6适配成通过从功率提供设备3汲取指示电流来向功率提供设备3指示其功率类别，其中功率提供设备3适配成通过测量相应汲取电流来检测功率类别。例如，功率提供设备3可以通过测量相应所汲取的电流并且通过比较测量与其中存储所汲取的电流与功率类别之间的指派的查找表来检测功率类别。相应受电设备通过将相应分类电阻连接到功率提供设备3所连接到的端子来从功率提供设备3汲取指示电流。

功率提供设备3适配成在最大功率模式中向相应受电设备4,5,6分配取决于相应受电设备4,5,6的功率类别的相应预确定量的功率。预确定的功率量优选地等于或大于当相应受电设备4,5,6最大化其功率消耗时假定在最大功率模式中最大测量到的功率量。功率提供设备3可以使用查找表以用于确定取决于相应功率类别而分配到相应受电设备4,5,6的预确定的功率量。特别地，功率提供设备3可以使用第一查找表以用于确定取决于相应所汲取的电流的相应功率类别并且使用第二查找表以用于确定取决于相应功率类别而在最大功率模式中分配到相应受电设备4,5,6的预确定的功率量。然而，功率提供设备3还可以不包括具有所汲取的电流与在最大功率模式中分配到相应受电设备4,5,6的预确定的功率量之间的指派的单个查找表，其中该查找表可以用于直接确定在最大功率模式中提供的相应预确定的功率量。

功率提供设备3可以适配成确定相应受电设备4,5,6的功率类别是属于第一组功率类别（即，是第一功率类别）还是属于第二组功率类别（即，是第二功率类别）。第一功率类别指示受电设备，其可操作在最大功率模式中使得功率提供设备3可以测量最大可消耗的功率量。第二功率类别指示受电设备，其不可操作在最大功率模式中并且因而需要向其提供最大预期量的功率，其中该最大预期功率量可以从查找表和从相应第二功率类别确定。因此，功率提供设备3可以适配成a）切换到用于相应受电设备4,5,6的最大功率模式，其中提供指派到相应受电设备4,5,6的功率类别的预确定量的功率并且测量相应受电设备4,5,6所消耗的功率量，并且此后切换到正常操作模式，其中为相应受电设备4,5,6储备取决于在最大功率模式中测量的相应功率量的相应操作量的功率，以便允许相应受电设备4,5,6在正常操作模式中消耗等于或低于相应操作功率量的功率量，以及b）直接切换到用于相应受电设备的正常操作模式，如果相应受电设备的功率类别是第二功率类别的话，其中在该情况下在正常操作模式中可以为相应受电设备储备指派到相应受电设备的功率类别的预确定量的功率，以便允许相应受电设备在正常操作模式中消耗等于或低于指派到相应受电设备的功率类别的相应预确定的功率量的功率量。在该实施例中，向第一功率类别指派受电设备4,5,6。然而，第一功率类别以及还有第二功率类别的附加受电设备可以连接到功率提供设备3。

第一功率类别可以被视为自学习类别或自动功率类别，因为在该第一功率类别中在最大功率阶段期间自动确定在正常操作中储备的功率量，在最大功率阶段中功率提供设备3和相应受电设备4,5,6处于最大功率模式中。

功率提供设备3优选地适配成在最大功率模式中的预确定的时间段内测量由相应受电设备4,5,6所消耗的平均或峰值功率量并且在正常操作模式中为相应受电设备4,5,6储备取决于相应所测量的平均或峰值功率量的相应操作量的功率，以便允许相应受电设备4,5,6在正常操作模式中消耗等于或低于相应操作功率量的相应量的功率，其中在该示例中，相应操作功率量优选地等于在最大功率模式中测量的相应平均或峰值功率量。因此，在该预确定的时间段之后功率提供设备3和相应受电设备4,5,6可以切换到正常操作模式，其中储备相应所测量的平均或峰值功率量。

图2更加详细地示意性且示例性地示出功率提供设备3。功率提供设备3包括用于将从市电功率设备2接收的功率转换成提供给受电设备4,5,6的各个功率的功率转换单元9。功率提供设备3还包括用于测量相应受电设备4,5,6在分类阶段（其中确定相应受电设备4,5,6的功率类别）期间所汲取的电流并且用于测量相应受电设备4,5,6在最大功率阶段（其中功率提供设备3和相应受电设备4,5,6处于最大功率模式中）期间所消耗的功率的测量单元10。功率提供设备3还包括比如微控制器之类的用于依照不同操作模式和阶段来控制测量单元10和功率转换单元9的控制器11。功率提供设备3还可以包括比如以太网通信组件之类的另外的组件，其出于清楚原因而未在图2中示出。

图3示意性且示例性地示出受电设备4的实施例。在该示例中，其它受电设备5,6类似于在图3中示意性示出的受电设备4。受电设备4是包括具有集成驱动器的灯12和也具有集成驱动器的传感器13的照明器。灯12优选地包括发光二极管（LED）。传感器13是用于检测靠近照明器4的人员存在的存在传感器。可替换地或此外，照明器4可以包括另一传感器，比如温度传感器、光传感器等等。受电设备4还包括用于汲取分类电流以便向功率提供设备3指示受电设备4的功率类别的分类单元14，、用于测量比如电压之类的由功率提供设备3应用于受电设备4的电气参数的测量单元以及比如微控制器之类的用于依照不同操作模式和阶段来控制灯12、传感器13、分类单元14和测量单元16的控制器15。控制器15还可以适配成取决于从传感器13接收到的感测信号而控制灯12。分类单元14可以包括在分类阶段期间连接到受电设备4的端子的电阻器，以便允许功率提供设备3确定受电设备4的功率类别。分类单元14还可以适配成在检测阶段（其可以在分类阶段之前执行）中将检测电阻连接到受电设备4的端子，以便向功率提供设备3指示有效PoE受电设备已经经由以太网线缆8连接到功率提供设备3。而且受电设备4可以包括比如以太网通信组件之类的另外的组件，其出于清楚原因而未在图3中示出。

在下文中将参照图4中所示的流程图示例性地描述用于分发功率分发系统1内的功率的功率分发方法的实施例。

在步骤101中，控制器11控制功率提供单元3使得向功率提供设备3的端口周期性地应用检测电压。如果在该检测阶段中，受电设备4经由以太网线缆8电气连接到功率提供设备3的端口，则由受电设备4的测量单元16测量检测电压，其中由于该检测电压的测量，控制器15知晓分类单元14应当将检测电阻器连接到受电设备4的端子。检测电阻器到受电设备4的端子的这种连接可以由功率提供设备3通过使用测量单元10测量所汲取的电流来检测。以此方式，功率提供设备3可以检测到受电设备4是连接到功率提供设备3的相应端口的有效PoE受电设备。

在该检测阶段之后，在步骤102中功率提供设备3将分类电压应用于受电设备4连接到的相应端口，其中该分类电压可以由受电设备4测量，以便向受电设备4指示分类电阻应当连接到受电设备4的端子。作为结果的电流可以由功率提供设备3测量，其中功率提供设备3可以取决于所测量的电流而确定受电设备4的功率类别。

在步骤103中确定在步骤102中确定的功率类别是第一功率类别还是第二功率类别。如果所确定的功率类别是第一功率类别，方法以步骤104继续，而如果在步骤102中确定的功率类别是第二功率类别，方法以步骤106继续。在该示例中，受电设备4的功率类别是第一功率类别使得方法以步骤104继续。

在步骤104中，在分类阶段之后，在最大功率阶段中功率提供设备3取决于在步骤102中标识的受电设备4的功率类别而向受电设备4分配预确定量的功率，其存储在查找表中。在该实施例中在查找表中通过存储在最大功率模式中应用于受电设备4的对应预确定电压来存储预确定的功率量，其中该预确定电压与允许受电设备4获得的预确定最大电流一起限定预确定功率量。存储在查找表中的该预确定的功率量是预确定的使得其必定大于具有所标识的功率类别的受电设备4最大可消耗的功率量，即使考虑到相应以太网线缆8的预确定最大预期长度。受电设备4检测所应用的预确定电压并且开始消耗尽可能多的功率。例如，控制器15控制传感器16和灯12使得它们消耗最大功率。受电设备4在预确定时间段内消耗该最大功率，而功率提供设备3测量所消耗的功率。

在步骤105中在正常操作阶段中，其中功率提供设备3和受电设备4处于在预确定的时间段已经流逝之后进入的正常操作模式中，在预确定的时间段期间消耗最大功率，功率提供设备3储备操作量的功率，其取决于在步骤104中在最大功率阶段中测量的功率量，以便允许受电设备4在正常操作模式中消耗等于或低于操作功率量的功率量。在该实施例中，操作功率等于在步骤104中在最大功率阶段中测量的所测量的平均功率量或所测量的峰值功率量。

如果在另一示例中受电设备包括第二功率类别，这将在步骤102中确定，并且在步骤103中将决定方法以步骤106继续。在步骤106中第二类别的受电设备和功率提供设备处于正常操作模式中，其中在该情况下在正常操作模式中为受电设备储备可以存储在查找表中的指派到受电设备的功率类别的预确定量的功率，以便允许受电设备在正常操作模式中消耗等于或低于指派到功率设备的功率类别的预确定功率量的功率量。

使用PoE以用于照明应用可以引起显著安装成本降低。这不仅仅是由于可以是CAT5/6以太网线缆并且更便宜（更少隔离和铜）的线缆，而且是由于以下事实：这些线缆可以比经典市电布线快得多地部署。而且不存在做出错误连接（仅适应单向）的可能性并且存在完全连接的清楚指示，因为其以可听的咔哒声而锁定就位。由于系统可以现场安装，因此可能的是立即检测线缆错误（照明器将保持关断或闪烁）。现场安装引起安装中的较少错误。系统的投用或配置可以几乎与物理安装同时地发生。

功率提供设备可以是PoE以太网交换机。然而，成本可以进一步降低，如果功率提供设备不包括以太网功能性或仅提供降低的以太网功能性的话，其仅提供照明装置所要求的以太网功能，但是其在数据吞吐量方面不过量提供。如果使用利用PoE但是放弃以太网链路的设备，启用/禁用功率提供设备的某些端口上的PoE可以用于具有对照明器的基本控制。

每一个照明器可以具有IP地址，即照明器的控制器可以能够运行IP栈并且处置多个协议。与任何其它控制系统的主要不同在于IP允许协议共存，从而保证总是可以添加新能力。接着，通过直接连接到其它IP设备，其允许照明器和比如分离传感器、用户接口等之类的其它设备与建筑物中的其它传感器和致动器通信。一个示例是通知其正在去往哪个楼层的升降机，从而允许照明器在人们清晨到达该楼层之前完成缓慢功率斜升（以用于增加寿命时间）。可以想到不认可（warrant）仅针对该使用情况的特殊控制但是通过能够共享信息或智慧的万物而简单地成为可能的许多这样的示例。

依照PoEIEEE标准802.3at或802.3af的PoE以太网上电操作具有四个阶段。第一阶段是检测。在此PSE将检查线缆的另一端是否能够并且愿意接收功率。PoEIEEE标准设计成在电压可以生成不想要或危险的情形时防止电压应用在线缆上：打开端线缆，或者应用于设备的电压不能够处置它。其还将快速检测被断开以移除其上的电压的线缆，如果其之前被供电的话。第二阶段是分类。在此PD可以向PSE指示其需要多少功率。PSE最终负责决定是否授予功率。在第三阶段中其将首先充当电流源以允许PD侧处的电容器以受控的方式充电。这是为了防止过电流或电压过冲。最终阶段是正常操作，其中向线缆应用完整PoE电压并且PD可以利用所分配的功率。PSE连续进行保护以防线缆断开或消耗过多功率。

依照PoEIEEE标准802.3at或802.3af的PD主要包括隔离开关和电路，即控制器，以激活25kW检测电阻器或类别电阻器，其通常在PD集成电路外部。PD将取决于其在输入处感测到的电压而激活正确电阻器。在PoEIEEE标准802.3at或802.3af中已经限定的精确电压范围。依照PoEIEEE标准802.3at或802.3af的PSE包括更加复杂的电路，其将运行通过检测-分类-操作状态机并且必须能够测量进入相应端口的电流，以及注入用于检测和分类步骤的各种电压/电流。

在类型2PSE（即作为支持PoEIEEE标准802.3at的设备的PSE）的典型上电操作期间，PSE将通过在相应端口上施加电压来进行通信并且PD可以通过汲取PSE可以测量的某个量的电流来“作出响应”。典型序列以线缆的插入为开始。有时，PSE将在第一阶段（即检测阶段）中在检测范围中的相应端口上施加小电压。空插座将具有高阻抗，非PoE以太网设备将具有例如大约150Ω的低阻抗。PoEPD将呈现检测电压范围中的精确25kΩ，指示其为支持PoE的设备。在检测阶段中，PSE将通常执行检测范围中的多个测试以验证其的确是支持PoE的站。在第二阶段中，即在分类阶段中，PD的功率类别通过依照PoEIEEE标准802.3at使用两个事件分类来确定，其中注入分类范围电压并且测量由PD汲取的类别电流。分类还可以通过使用LLDP（链路层发现协议）来扩充。链路层协议可以运行在以太网之上。LLDP是层3协议，比如IP，其设计成直接封装在以太网框架中。PD和PSE可以使用它以执行精确得多的功率管理和功率预算制定。最后，在获悉PD所请求的要求功率量之后，PSE可以授予或拒绝该功率。该决定几乎总是由保持追踪分配多少功率的微控制器完成。在这些标准的对应描述中公开了依照PoEIEEE标准802.3at和802.3af的PD和PSE及其操作的更多细节，其通过引用并入于此。

以上参照图1至3描述的功率分发系统优选地适配成以在所描述的PoEIEEE标准802.3af和802.3at中协商功率的方式解决缺陷，其通过引入另外的功率类别（即以上提到的第一功率类别，其还可以被视为自动功率类别）而对于照明应用是特别棘手。

存在两种方式来协商用于PoEIEEE标准802.3af和802.3at标准中的PD的所要求的功率。在第一PoEIEEE标准802.3af中，限定若干功率类别，如下表中所示，其中应当指出的是，类别4针对类型2PD限定，即针对符合后续PoEIEEE标准802.3at的PD。

在后续标准PoEIEEE标准802.3at的标准化过程期间，人们认识到以这种模拟方式执行精确功率预算制定是不切实际的。单纯不可能的是准确地检测大量功率类别。因而，对于PoEIEEE标准802.3at，仅限定单个功率类别（12.95W至25.5W）并且在LLDP之上进行更精确的功率协商。PoEIEEE标准802.3at使得强制PD支持LLDP并且可选地使PSE支持两个事件类别。

特别地对于照明应用，有利的是能够得到所要求的功率与功率预算计算之间的紧密匹配。在没有这样的情况下，系统设计者将必须明显过量提供电源以覆盖可以如何部署系统的所有极端情况。这在使用功率类别时非常具有挑战性，因为仅可以分配对所要求的功率的非常粗略的指示。即使在针对PoEIEEE标准802.3at的后续标准中将限定两个功率类别，覆盖25.5W和50W或甚至70W之间的巨大范围，也将无法改进该情形。在实践中，这将意味着照明器必须要求拥有非常大量的功率，从而导致严重过量提供的电源。下表说明了由使用具有若干端口计数的20W负载引起多少过量提供：

在表格所说明的示例中，假定主电源的效率是百分之90，由PSE提供的电压V_PSE是56V并且针对1端口情形和12端口情形（其中1和12个照明器分别连接到PSE）的线缆损失是百分之1，针对24端口情形（其中24个照明器连接到PSE）是百分之1.5，并且针对48端口情形（其中48个照明器连接到PSE）是百分之2。列“所要求的：PD”示出PD实际上所需要的功率量，列“所要求的：PSE”示出在考虑到线缆损失时从PSE有效汲取的功率，列“所储备的：PD”示出PSE如何解释PD功率要求，因为其可以仅指示其为类别4设备，即每个端口分配25.5W，并且列“所储备的：PSE”示出在考虑到最差可能线缆情形时PSE必须从主功率预算储备的功率量。最后一列示出在实际需要的功率以上必须有多少瓦特的功率可用。如可以看到的，几乎百分之50的额外、未被使用的容量必须从电源可得到，如果遵循PoEIEEE标准802.3at的规则的话。

如果取决于LLDP协商而分配功率，LLDP-MED可以使用在PoEIEEE标准802.3at中。LLDP-MED是可以用于管理PoE链路的属性的链路层协议。其提供的一种能力是其可以将功率协商到毫瓦水平，其提供了对于与之前的段落中提到的粗略功率类别相关联的问题的解决方案。然而，LLDP协商的缺陷在于PSE必须仍旧假定最差情况线缆：如果PD要求拥有如通过使用LLDP协商的20W，PSE必须仍旧储备

。

这仍旧造成大量过量提供。

以上参照图1至3描述的功率分发系统因而提供至少一个附加类别，即至少一个第一类别，其具有自学习行为并且其可以被视为自动功率类别。另外的类别，即第二功率类别，可以是例如在PoEIEEE标准802.3af中限定的类别和/或在PoEIEEE标准802.3at中限定的类别。

如果功率提供设备在分类阶段中检测到附加自动功率类别，其可以最初（即在最大功率阶段中）为相应PD类型授予最高量的功率，即例如对于类型1的12.95W和对于类型2的25.5W。在已经授予功率之后，相应受电设备最初消耗其在正常操作中可以遇到的最大量的功率。对于可以意欲去往百分之100调光水平的照明器，激活所有传感器，如果存在的话，并且禁用所有掉电模式。由于受电设备已经检测到自动功率类别，因此其执行当前由相应受电设备消耗的功率的一个或多个测量。因此，相应受电设备实际上在其中功率提供设备执行测量的时段期间最大化功率消耗。在预确定量的时间之后，功率提供设备现在知晓相应受电设备的所要求的最大功率预算并且可以释放原始分配的预算的其余部分。这种使用自动功率类别的优点在于由功率提供设备执行的最大功率的测量包括实际线缆损失。这意味着功率预算制定甚至针对每一个单独线缆和可以造成或多或少的功率消耗的电子器件中的变化进行校正。使用自动功率类别可以引起紧密优化的功率预算分配，而不引入相应受电设备中的复杂性。

功率提供设备可以适配成以其检测以上提到的PoEIEEE标准中的其它类别的相同方式检测附加自动功率类别，即通过测量在分类阶段期间所汲取的电流并且将测量与查找表比较。优选地，最初，在授予功率之前，在最大功率阶段中，功率提供设备储备与所检测到的受电设备类型相关联的最大量的功率。这确保其可以从其中该受电设备可以汲取上电到对于该类型所允许的最大功率的下一阶段存留下来。在授予功率之后，功率提供设备在某个预确定的时间内测量功率或电流消耗。其可以平均读数或者使用峰值测量。在预确定的功率测量时间流逝之后，功率提供设备可以向受电设备分配适当功率预算。

为了指示自动功率类别，受电设备优选地适配成使用对应分类电阻器或其它构件以在分类期间汲取正确量的电流。在授予功率之后，受电设备可以确保其在预限定的时间段内消耗最大量的功率，从而确保功率提供设备将分配这样的量的功率以供永久使用。在照明器中这将意味着例如使光输出最大、禁用可用的任何功率节约构件并且激活诸如传感器之类的所有辅助功能。这对于设备的微控制器而言是简单的任务，其可以通过使用软件进行相应地编程。

由于以上参照图1至3描述的功率分发系统提供允许精确功率预算制定的解决方案，而不必要求以太网通信，因此在实施例中功率提供设备和/或受电设备不包括以太网通信功能性。例如，功率提供设备和/或受电设备可以不配备有起作用的以太网链路。特别地，以上参照图1至3描述的功率分发系统可以不使用LLDP，即例如照明器4,5,6可以不包含以太网通信栈，而同时仍旧利用PoE。由于功率提供设备和受电设备不必需要具有以太网磁性器件、PHY和以太网支持微控制器，因此它们可以以较低的成本来产生。

自动功率类别对于照明应用特别有用，其中由于要求高量功率的大量节点而加剧功率预算管理中的缺点。同样对于照明而言典型的是用于不同光输出和色温的许多不同的SKU，使得不可能限定“最优”固定（即非自学习）照明功率类别。

尽管在以上描述的实施例中受电设备是照明器，但是在其它实施例中，此外或可替换地，受电设备可以包括其它电气消费品，比如纯传感器（即不集成在照明器中）、空气调节装备等等。

本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，通过研究附图、公开内容和随附权利要求，可以理解和实现对所公开的实施例的其它变型。

在权利要求中，词语“包括”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一”或“一个”不排除多个。

单个单元或设备可以履行权利要求中所叙述的若干项的功能。在相互不同的从属权利要求中叙述某些措施的仅有事实不指示这些措施的组合不能用于获益。

依照功率分发方法的功率分发系统的控制可以实现为计算机程序的程序代码构件和/或实现为专用硬件。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如光学存储介质或固态介质，其与其它硬件一起供应或者作为其部分，但是还可以以其它方式分布，诸如经由互联网或其它有线或无线电信系统。

权利要求中的任何参考标记不应当解释为限制范围。

本发明涉及一种功率分发系统，包括用于提供功率的功率提供设备和比如照明器之类的由功率提供设备供电的受电设备。功率提供设备和受电设备可操作在最大功率模式和正常操作模式中，其中在最大功率模式中受电设备消耗受电设备最大可消耗的功率量并且功率提供设备测量由受电设备消耗的功率。该所测量的功率允许在操作模式中分配功率量，其实际上是最大所需要的，其中不必分配更大量的功率，其足够大以例如考虑到连接设备的电气连接的最大假定长度，从而改进功率预算分配。

Claims (13)

1.一种在功率分发系统中使用的功率提供设备，功率分发系统还包括：

–由功率提供设备（3）供电并且适配成向功率提供设备（3）指示其功率类别的受电设备（4,5,6），以及

–用于将功率从功率提供设备传送至受电设备的电导体（8）；

功率提供设备（3）适配成在至少最大功率模式中和正常操作模式中向功率分发系统的受电设备（4,5,6）提供功率，其中功率提供设备（3）适配成在最大功率模式中测量由受电设备（4,5,6）消耗的功率量，

其中将受电设备（4,5,6）指派到至少一个第一功率类别和至少一个第二功率类别中的一个，其中向第一和第二功率类别中的每一个功率类别指派预确定的功率，

其中功率提供设备（3）还适配成：

-如果受电设备（4,5,6）的功率类别是第一功率类别，切换到最大功率模式，其中向受电设备（4,5,6）分配指派到受电设备（4,5,6）的功率类别的预确定量的功率并且测量由受电设备（4,5,6）消耗的功率量，并且此后切换到正常操作模式，其中为受电设备（4,5,6）储备取决于在最大功率模式中测量的功率量的操作量的功率，以便允许受电设备（4,5,6）在正常操作模式中消耗等于或低于操作功率量的功率量，以及

-如果受电设备的功率类别是第二功率类别，切换到正常操作模式，其中在该情况下在正常操作模式中为受电设备储备指派到受电设备的功率类别的预确定量的功率，以便允许受电设备在正常操作模式中消耗等于或低于指派到受电设备的功率类别的预确定功率量的功率量。

2.一种功率分发系统，包括：

-权利要求1所述的功率提供设备（3），

-由功率提供设备（3）供电的受电设备（4,5,6），

–用于将功率从功率提供设备传送至受电设备的电导体（8），

其中功率提供设备（3）和受电设备（4,5,6）适配成可操作在至少最大功率模式和正常操作模式中，其中受电设备（4,5,6）适配成消耗由受电设备（4,5,6）在最大功率模式中最大可消耗的功率量并且其中功率提供设备（3）适配成在最大功率模式中测量由受电设备（4,5,6）消耗的功率量。

3.如权利要求1中所限定的功率提供设备或如权利要求2中所限定的功率分发系统，其中功率提供设备（3）适配成测量在最大功率模式中的预确定时间内由受电设备（4,5,6）消耗的平均或峰值功率量并且在正常操作模式中为受电设备（4,5,6）储备操作量的功率，其取决于所测量的平均或峰值功率量，以便允许受电设备（4,5,6）在正常操作模式中消耗等于或低于操作功率量的功率量。

4.如权利要求1中所限定的功率提供设备或如权利要求2中所限定的功率分发系统，其中功率提供设备（3）适配成如果功率提供设备（3）在正常操作模式中检测到受电设备（4,5,6）消耗大于操作功率量的功率量则在正常操作模式中关断到受电设备（4,5,6）的功率提供。

5.如权利要求1中所限定的功率提供设备或如权利要求2中所限定的功率分发系统，其中功率提供设备（3）适配成在最大功率模式中向受电设备（4,5,6）分配预确定量的功率，其等于或大于假定当受电设备（4,5,6）最大化其功率消耗时在最大功率模式中最大测量的功率量。

6.如权利要求1中所限定的功率提供设备或如权利要求5中所限定的功率分发系统，其中功率提供设备（3）适配成如果功率提供设备（3）在最大功率模式中检测到受电设备（4,5,6）消耗大于预确定功率量的量的功率，关断到受电设备（4,5,6）的功率提供。

7.如权利要求1中所限定的功率提供设备或如权利要求5中所限定的功率分发系统，其中受电设备（4,5,6）被指派到功率类别并且适配成向功率提供设备（3）指示其功率类别，其中功率提供设备（3）适配成使得最大功率模式中的预确定功率量取决于受电设备（4,5,6）的功率类别。

8.如权利要求1中所限定的功率提供设备或如权利要求7中所限定的功率分发系统，其中受电设备（4,5,6）适配成通过从功率提供设备（3）汲取指示电流来向功率提供设备（3）指示其功率类别，其中功率提供设备（3）适配成通过测量所汲取的电流来检测功率类别。

9.如权利要求1中所限定的功率提供设备或如权利要求2中所限定的功率分发系统，其中电导体（8）是电气连接功率提供设备（3）和受电设备（4,5,6）以用于将功率从功率提供设备（3）提供到受电设备（4,5,6）的以太网线缆。

10.如权利要求1中所限定的功率提供设备或如权利要求2中所限定的功率分发系统，其中受电设备（4,5,6）是照明器。

11.一种使用在如权利要求10中所限定的功率分发系统中的照明器，其中照明器适配成在至少最大功率模式和正常操作模式中由功率分发系统的功率提供设备（3）供电，其中照明器适配成在最大功率模式中消耗照明器最大可消耗的来自功率提供设备（3）的功率量；

其中在最大功率模式中，照明器去往百分之100调光水平，激活所有传感器，如果存在的话，并且禁用所有掉电模式。

12.一种用于分发如权利要求2中所限定的功率分发系统内的功率的功率分发方法，其中功率分发方法包括：

将受电设备指派到至少一个第一功率类别和至少一个第二功率类别中的一个，其中向第一和第二功率类别中的每一个功率类别指派预确定的功率，

-如果受电设备的功率类别是第一功率类别，切换到最大功率模式，其中向受电设备分配指派到受电设备的功率类别的预确定量的功率并且测量由受电设备消耗的功率量，并且此后切换到正常操作模式，其中为受电设备储备取决于在最大功率模式中测量的功率量的操作量的功率，以便允许受电设备在正常操作模式中消耗等于或低于操作功率量的功率量，以及

-如果受电设备的功率类别是第二功率类别，切换到正常操作模式，其中在该情况下在正常操作模式中为受电设备储备指派到受电设备的功率类别的预确定量的功率，以便允许受电设备在正常操作模式中消耗等于或低于指派到受电设备的功率类别的预确定功率量的功率量。

13.一种用于分发如权利要求2中所限定的功率分发系统内的功率的计算机程序，其中计算机程序包括用于当计算机程序在控制功率分发系统（1）的计算机上运行时使功率分发系统（1）实施如权利要求12中所限定的功率分发方法的步骤的程序代码构件。