JP2016537940A - 受電側機器及び当該受電側機器を有する配電システム - Google Patents

Abstract

本発明は、好ましくはＰｏＥシステムであり、給電側機器（１）を有する配電システム（１００）で用いられる照明器具等の受電側機器（２）に関する。受電側機器は、光源等の電気負荷、受電側機器が受ける電圧を測定するための電圧測定ユニット、給電側機器により供給される電力を電気負荷に供給されるべき電気負荷電力に変換するための電気負荷電力供給ユニットを有し、電気負荷電力の電力レベルは、測定電圧に依存する。これは、パワーインテークを、ケーブル損失等の損失に起因して減少されているかもしれない実際に受けた電圧に適合させることを可能にし、ひいては、ＰｏＥ ＩＥＥＥ８０２．３ａｔ標準規格に準拠した受電側機器のインテーク電力と比較してインテーク電力を増大させることができる。

Description

本発明は、電力を供給するための給電側機器、前記供給電力を受けるための受電側機器、並びに前記給電側機器及び前記受電側機器に接続される導電体であって、前記給電側機器及び前記受電側機器間で電力及びデータを送るための導電体を有する配電システムに関する。本発明はさらに、配電システムで用いられる受電側機器であって、電気負荷及び前記電気負荷に電気負荷電力を供給するための電気負荷電力供給ユニットを有する受電側機器、前記受電側機器の前記電気負荷に前記電気負荷電力を供給する方法及びコンピュータプログラムに関する。

ＰｏＥ(Power-over-Ethernet)標準規格ＩＥＥＥ８０２．３ａｔに準拠したＰｏＥシステムにおいて、給電側機器(power supply equipment (PSE))デバイスは、１つ又はいくつかのイーサネットケーブルを介して１つ又はいくつかの受電側機器(powered device)を給電する。ＰＳＥデバイスは、例えば、スイッチであり、受電側機器は、例えば、インターネットプロトコル(IP)カメラ、ＩＰ電話、無線アクセスポイント、照明器具、センサ、ファン等である。当該標準規格に従って、受電側機器のパワーインテーク(power intake)は、イーサネットケーブルにおいて生じ得る損失を補償するため、ＰＳＥデバイスの各ポートにより供給可能な電力レベルよりも小さい、比較的小さな電力レベルのみに制限される。

本発明の目的は、より大きなパワーインテークを持つことができる、ＰｏＥシステム等の配電システムにおいて用いられる受電側機器を提供することにある。本発明の他の目的は、斯かる受電側機器を備える配電システム、斯かる受電側機器の電気負荷に電気負荷電力を供給する方法及びコンピュータプログラムを提供することにある。

本発明の第１の態様においては、配電システムで用いられる受電側機器であって、前記システムは、前記受電側機器に電力を供給するための給電側機器、並びに前記給電側機器及び前記受電側機器に接続される導電体であって、前記給電側機器及び前記受電側機器間で電力及びデータを送るための導電体を有し、前記受電側機器は、
― 電気負荷、
― 前記受電側機器が受ける電圧を測定するための電圧測定ユニット、及び
前記供給電力を電気負荷電力に変換し、前記電気負荷に前記電気負荷電力を供給するための電気負荷電力供給ユニットを有し、前記電気負荷電力供給ユニットは、前記電気負荷電力の電力レベルが、前記測定電圧に依存するように構成される、受電側機器が提供される。

受電側機器が、該受電側機器が受ける電圧を測定するための電圧測定ユニットを有し、
電気負荷電力供給ユニットにより該受電側機器の電気負荷に供給される電気負荷電力の電力レベルが、前記測定電圧に依存するので、電気負荷電力、斯くして、該受電側機器のパワーインテークが、該受電側機器が実際に受ける電圧であって、ケーブル損失等の損失に起因して低減されているかもしれない電圧に適合され得る。これにより、受電側機器が受ける電圧が十分に高い場合、該受電側機器のインテーク電力(intake power)を増大させることができる。

配電システムは、給電側機器及び受電側機器がＰｏＥ機器であり、導電体がイーサネットケーブルである、ＰｏＥシステムであることが好ましい。ＰＳＥデバイスともみなされ得る、給電側機器は、スイッチ等のエンドスパンデバイス又はＰｏＥインジェクタ等のミッドスパンデバイスであってもよい。電気負荷は、ＬＥＤ等の光源、センサ、ファン等であってもよい。

前記電気負荷電力供給ユニットは、前記電気負荷電力の電力レベルが、前記測定電圧に線形に依存するように構成される。とりわけ、前記電気負荷電力供給ユニットは、前記測定電圧が、第１の閾値より小さく第２の閾値より大きい場合、前記電気負荷電力の電力レベルが、前記測定電圧に線形に依存するように構成されてもよい。前記電気負荷電力供給ユニットは、前記測定電圧が第１の閾値より大きい場合、前記電力レベルが、第１の一定値を持つように構成されてもよい。さらに、前記電気負荷電力供給ユニットは、前記測定電圧が第２の閾値より小さい場合、前記電力レベルが、第２の一定値を持つように構成されてもよい。第２の閾値は、約４０Ｖ、とりわけ、４２．５Ｖというより小さな閾値であってもよく、第１の閾値は、約５７Ｖ、とりわけ、５７．０Ｖというより大きな閾値であってもよい。電力レベルの第２の一定値は、約２５Ｗ、とりわけ、２５．５Ｗであってもよく、電力レベルの第１の一定値は、約３４Ｗ、とりわけ、３４．２Ｗであってもよい。線形依存関係は、現在の測定電圧に、すなわち、関連する損失に対する受電側機器のインテーク電力の線形適合を可能にする。さらに、第１の一定値は、受電側機器の最大パワーインテークが所定の最大電力よりも大きくならないことを確かなものとし、これにより、過負荷条件の可能性を減らす。

一実施例において、前記電気負荷電力供給ユニットは、前記電気負荷電力の電力レベルが、第１の測定電圧の範囲内においては第１の傾きで前記測定電圧に線形に依存し、第２の測定電圧の範囲内においては第２の傾きで前記測定電圧に線形に依存するように構成される。例えば、第１の傾きは、パワーアップ中に、最小電力レベル、とりわけ、上述した電力レベルの第２の一定値に達するまで用いられてもよく、第２の傾きは、受電側機器のインテーク電力を実際に測定された電圧に線形に適合させるため、例えば、上述した測定電圧の第１の閾値と上述した測定電圧の第２の閾値との間で用いられ得る。斯くして、第１の測定電圧の範囲は、第２の閾値より小さい電圧を含んでもよく、第２の測定電圧の範囲は、第１の閾値及び第２の閾値間の電圧を含んでもよい。

前記電圧測定ユニットは、前記測定電圧を示す測定信号を供給するように構成され、前記電気負荷電力供給ユニットは、前記測定信号をローパスフィルタリングするように構成されてもよい。測定信号は、直接ローパスフィルタリングされてもよい。また、測定信号は、該測定信号から得られてもよい及び／又は該測定信号に依存してもよい、制御信号等の信号をローパスフィルタリングすることにより間接的にローパスフィルタリングされてもよい。ローパスフィルタリングを行うことにより、あり得るノイズや干渉に対する反応(reaction)が減らされ、これにより、電気負荷電力の生成及び供給の制御を改善する。

当該受電側機器は、前記導電体により送られたデータ及び電力を分離するための電力−データスプリッタを有し、前記電圧測定ユニットは、前記電力−データスプリッタ背後の電圧を測定するように構成されてもよい。電力−データスプリッタは、電力及び（通信信号ともみなされるかもしれない）データ信号を分離する磁気回路を有することが好ましい。電力−データスプリッタは、導電体が接続され得る受電側機器のジャックに組み込まれてもよい。さらに、当該受電側機器は、前記分離された電力を整流するための整流器を有し、前記電圧測定ユニットは、前記整流器背後の電圧を測定するように構成されてもよい。受電側機器はさらに、システム内で当該受電側機器を識別するための、及び給電側機器と電力クラスをネゴシエーションするための受電側機器コントローラを有することが好ましい。

さらに好ましい実施例において、前記電気負荷電力供給ユニットは、前記供給電力を前記電気負荷電力に変換するための、及び前記電気負荷電力を前記電気負荷に供給するための電気負荷ドライバ、並びに前記測定電圧に依存して前記電気負荷電力の電力レベルを決定するための、及び前記決定された電力レベルを示す電力制御信号を前記電気負荷ドライバに送るための電気負荷電力コントローラを有し、前記電気負荷ドライバは、前記電力制御信号に応じて前記供給電力を前記電気負荷電力に変換するように構成される。電気負荷ドライバは、電気負荷を駆動するための対応する電気負荷駆動電流を生成することにより電気負荷電力を生成するように構成されることが好ましい。電気負荷電力供給ユニットは、制御信号をローパスフィルタリングするよう構成されてもよい。

本発明のさらなる態様において、
― 電力を供給するための給電側機器、
― 請求項１に記載の前記供給電力を受けるための受電側機器、及び
― 前記給電側機器及び前記受電側機器に接続される導電体であって、前記給電側機器及び前記受電側機器間で電力及びデータを送るための導電体
を有する、配電システムが提供される。

本発明の他の態様において、請求項１１に記載のシステム内で請求項１に記載の受電側機器の電気負荷に電気負荷電力を供給する方法であって、
前記受電側機器の電圧測定ユニットにより前記受電側機器が受けた電圧を測定するステップ、及び
電気負荷電力供給ユニットにより前記供給電力を電気負荷電力に変換し、前記電気負荷に前記電気負荷電力を供給するステップ、
を有し、
前記電気負荷電力の電力レベルは、前記測定電圧に依存する、方法が提供される。

本発明の別の態様において、請求項１１に記載のシステム内で請求項１に記載の受電側機器の電気負荷に電気負荷電力を供給するためのコンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムは、当該コンピュータプログラムが前記受電側機器を制御するコンピュータで実行された場合、前記受電側機器に請求項１３に記載の方法の各ステップを実行させるためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラムが提供される。

請求項１に記載の受電側機器、請求項１１に記載の配電システム、請求項１３に記載の方法及び請求項１４に記載のコンピュータプログラムは、とりわけ従属請求項に記載されるような同様の及び／又は同一の好ましい実施例を持つことを理解されたい。

本発明の好ましい実施例は、従属請求項と関連する独立請求項との任意の組み合わせであり得ることも理解されたい。

本発明のこれらの及びその他の態様は、以下に記載の実施例を参照して詳述され、明らかになるであろう。

図１は、配電システムの一実施例を概略的及び代表的に示す。 図２は、図１に示されるシステムの給電側機器の一実施例を概略的及び代表的に示す。 図３は、図１に示されるシステムの受電側機器の一実施例を概略的及び代表的に示す。 図４は、受電側機器における電圧に対する受電側機器の電気負荷電力の電力レベルの依存関係を示す。 図５は、配電システム内の受電側機器の電気負荷に電気負荷電力を供給する方法の一実施例を代表的に図示するフローチャートを示す。

図１は、受電側機器２、３及び４に電力を供給するための給電側機器１を有する配電システム１００を概略的及び代表的に示す。この実施例において、配電システム１００は、ＰｏＥシステムであり、給電側機器１は、スイッチである。給電側機器１は、図２により詳細に概略的及び代表的に示されている。

給電側機器１は、いくつかのポート１２を有する。受電側機器２、３及び４は、電力及びデータを送るように構成されるイーサネットケーブル１３を介してポート１２に接続される。給電側機器１は、例えば主電源又は他の機器から電力ケーブル等の電気接続１５を介して電力を受ける。電力は、電源ユニット１１により受電側機器２、３、４が利用可能な電力に変換される。変換された電力は、電源デバイスマネージャ１８を介して受電側機器２、３、４に供給される。給電側機器１はさらに、イーサネットケーブル１４を介して他のスイッチ等の他の機器からデータを受信する。このデータは、電源デバイスマネージャ１８を介して関連する受電側機器に送られる前にネットワークデータプロセッサ１９により処理されてもよい。

受電側機器は、照明器具２、スイッチング素子３及びプレゼンスセンサ(presence sensor)４を含む。照明器具２、スイッチング素子３及びプレゼンスセンサ４は、スイッチング素子３が人によって作動された及び／又は人の存在がセンサ４により検出された後、スイッチング素子３及び／又はセンサ４がスイッチ１を介して照明器具２にスイッチング及び／又は調光コマンドを送るように構成されることができる。照明器具は、図３により詳細に概略的及び代表的に示される。

照明器具２は、この実施例においては光源２６である電気負荷を有する。照明器具２はさらに、関連するイーサネットケーブル１３を介して給電側機器１から照明器具２が受けた電圧を測定するための電圧測定ユニット１０１及び給電側機器１により供給された電力を電気負荷電力に変換するための及び電気負荷電力を電気負荷２６に供給するための電気負荷電力供給ユニット１０２を有する。電気負荷電力供給ユニット１０２は、電気負荷電力の電力レベルが測定電圧に依存するように構成される。この実施例において、電気負荷電力供給ユニット１０２は、測定電圧Ｕが第１の閾値Ｕ_ＵＴより小さく、第２の閾値Ｕ_ＬＴより大きい場合、電気負荷電力の電力レベルＰが測定電圧Ｕに線形に依存するように構成される。さらに、電気負荷電力供給ユニット１０２は、測定電圧Ｕが第１の閾値Ｕ_ＵＴより大きい場合、電力レベルＰが第１の一定値Ｐ_ＵＴを持ち、測定電圧Ｕが第２の閾値Ｕ_ＬＴより小さい場合、電力レベルＰが第２の一定値Ｐ_ＬＴを持つように構成されてもよい。第１の閾値及び第２の閾値間の線形依存関係は、以下の式により規定されてもよい。
式１

この実施例において、測定電圧に対する電気負荷電力の依存関係が図４に概略的及び代表的に示されるように、第１の閾値Ｕ_ＵＴは約５７Ｖであってもよく、第２の閾値Ｕ_ＬＴは約４０Ｖであってもよく、第１の一定値Ｐ_ＵＴは約３４Ｗであってもよく、第２の一定値Ｐ_ＬＴは約２５Ｗであってもよい。他の実施例において、第１の閾値Ｕ_ＵＴ及び／又は第２の閾値Ｕ_ＬＴ及び／又は第１の一定値Ｐ_ＵＴ及び／又は第２の一定値Ｐ_ＬＴは、他の値を持ってもよい。

イーサネットケーブル１３は、照明器具２のジャック２０に接続される。送られた電力及びデータは、電力及びデータパス２５０を介して電力−データスプリッタ２１０に供給される。電力−データスプリッタ２１０は、イーサネットケーブル１３により送られたデータ及び電力を分離し、電圧測定ユニット１０１は、電力−データスプリッタ２１０背後の電圧を測定するように構成される。分離されたデータは、データパス２５５を介してさらに送られ、分離された電力は、電力パス２５１を介してさらに送られる。電力−データスプリッタ２１０は、電力及びデータ信号を分離するための磁気回路を有することが有益である。さらに、電力−データスプリッタ２１０は、分離された電力を整流するための整流器３を有し、電圧測定ユニット１０１は、整流された電圧を測定するように構成される。とりわけ、電圧測定ユニット１０１は、整流器背後の正のレベルのみを測定するように構成される。電圧が、整流器３を有する電力−データスプリッタ２１０の背後で測定されるので、電力−データスプリッタ２１０の損失、とりわけ、電力−データスプリッタ２１０の分離回路及び整流器の損失が、電圧測定により既に考慮されている。

照明器具２はさらに、ＰｏＥシステム１００内で該照明器具２を識別するための及びスイッチ１と電力クラスをネゴシエーションするための受電側機器コントローラ２１１を有する。電気負荷電力供給ユニット１０２は、受電側機器コントローラ２１１を介して電気負荷ドライバ２１２が受けた、供給電力を電気負荷電力に変換するための、及び電気負荷電力を電気負荷２６に供給するための電気負荷ドライバ２１２、並びに測定電圧に依存して電気負荷電力の電力レベルを決定するための、及び決定された電力レベルを示す電力制御信号を制御信号パス２５４を介して電気負荷ドライバ２１２に送るための電気負荷電力コントローラ２１３を有する。電気負荷ドライバ２１２は、電気負荷電力コントローラ２１３から受けた電力制御信号に応じて供給電力を電気負荷電力に変換するように構成される。電気負荷電力は、電気負荷電力パス２５３を介して電気負荷ドライバ２１２から電気負荷２６に供給される。この実施例において、電圧測定ユニット１０１は、電気負荷電力コントローラ２１３に組み込まれている。しかしながら、他の実施例において、電圧測定ユニットは、電圧を測定するための及び測定電圧を電気負荷電力コントローラ２１３に供給するための別個のユニットとすることもできる。電気負荷ドライバ２１２は、電気負荷２６を駆動するための対応する電気負荷駆動電流を生成することにより電気負荷電力を生成するように構成される。電気負荷電力供給ユニット１０２、とりわけ、電気負荷電力コントローラ２１３又は電気負荷ドライバ２１２は、制御信号をローパスフィルタリングするように構成されてもよい。

この実施例において、電気負荷電力コントローラ２１３はまた、データパス２５５を介して制御コマンドを受け、電気負荷電力コントローラ２１３は、受けた制御コマンドにも依存して電気負荷電力の電力レベルを供給するように構成される。例えば、受けた制御コマンドは、照明器具２がスイッチオフされる若しくはスイッチオンされるべきであること又はある調光レベルに設定されるべきであることを指示することができる。他の実施例において、代替的に又は付加的に、データパス２５５を介して供給されたデータ、とりわけ、制御コマンドは、照明器具２の他の制御ユニットにより利用されることができる。さらに、さらなる実施例において、照明器具の調光レベルは、制御コマンドを介して、すなわち、イーサネット制御コマンドを介して決定されず、調光レベルは、測定電圧に依存した電気負荷電力の電力レベルの制御を用いることによりアナログ的に調整されてもよい。この場合、第１の一定値Ｐ_ＵＴに対する第２の一定値Ｐ_ＬＴの比は、上述の実施例において述べられた比よりかなり小さいかもしれない。例えば、第２の一定値Ｐ_ＬＴは、第１の一定値Ｐ_ＵＴの約５パーセントであるかもしれない。

電気負荷電力の電力レベルが測定電圧に依存して変えられる場合、負荷電流も変化することになる。この結果、オームの法則に従う例えばケーブルの抵抗を通じた電圧降下の変化が生じ、これは電圧測定を変更することとなり、ゆえに電気負荷電力の電力レベルに再び影響を与えることになる。電気負荷電力の電力レベルの変化が低速で行われない場合、発振が始まるかもしれない。それゆえ、照明器具２は、照明器具電力のランアップ(run-up)が比較的ソフトであるように構成されることが好ましい。例えば、一実施例において、照明器具電力のランアップは、０．１秒以上の時間をかけて０パーセントから１００パーセントに増加することが好ましく、０．５秒以上の時間をかけることがさらに好ましく、５秒以上の時間をかけることがいっそう好ましい。

以下では、配電システム内の受電側機器の電気負荷に電気負荷電力を供給する方法の一実施例が、図５に示されるフローチャートを参照して代表的に述べられる。

給電側機器１により受電側機器２に電力を供給している間、ステップ２０１において、受電側機器２が受ける電圧が、受電側機器２の電圧測定ユニット１０１により測定される。ステップ２０２において、供給された電圧は、電気負荷電力供給ユニット１０２により電気負荷電力に変換される。電気負荷電力の電力レベルは、測定された電圧に依存する。ステップ２０３において、電気負荷電力供給ユニット１０２は、電気負荷２６に生成された電気負荷電力を供給する。ステップ２０１乃至２０３は、受電側機器２が実際の有能電力(actually available power)に反応できるようにするため、ループで実行されてもよい。

ＰｏＥは、離れた受電側機器に同一のワイヤを介して電力及びデータを供給する標準規格である。受電側機器は、ＩＰカメラ、ＩＰ電話、無線アクセスポイント、センサ、スイッチング素子、照明器具等の照明機器等、又はアクティブスピーカ、インターネットラジオ、ＤＶＤプレーヤ、セットトップボックス、ＴＶセット等のエンターテイメント電化製品のような他の電気機器であってもよい。上述したＰｏＥシステムは、ＩＥＥＥ標準規格８０２．３ａｆ、すなわち、８０２．３ａｔ ｔｙｐｅ １に準拠した及び／又はＩＥＥＥ標準規格８０２．３ａｔ ｔｙｐｅ ２に準拠したＰｏＥシステムであってもよい。イーサネットケーブル１３、１４は、プリインストールされたＲＪ ４５エンドコネクタを持つ、Ｃａｔ５、Ｃａｔ６又はＣａｔ７ケーブルであってもよい。

給電側機器1は、個々の出力ポート１２について印加電圧を制御し、過電流について監視することが好ましい。これは、ＰｏＥネゴシエーションプロセス中に受電側機器コントローラ２１１により伝えられる電力要求に基づいてもよい。出力電圧制御は、受電側機器と距離を置いているかもしれないので、現在のＰｏＥ標準規格は、配線及び相互接続における電圧降下を説明する受電側機器における電圧範囲を特定している。既知の受電側機器において、関連する受電側機器における比較的広いＰｏＥ電圧範囲が、該受電側機器のドライバの設計に課題を課し、これは、受電側機器が照明器具である場合、ライトポイント(light point)毎のピーク電力を制限する。例えば、ＩＥＥＥ標準規格８０２．３ａｆは、関連する受電側機器において３７．０Ｖ乃至５７．０Ｖの電圧範囲を規定し、ＩＥＥＥ標準規格８０２．３ａｔ ｔｙｐｅ ２は、関連する受電側機器において４２．５Ｖ乃至５７．０Ｖの電圧範囲を規定している。給電側機器１は、受電側機器及び低いケーブル損失に係る電力を生成することができ、比較的短いケーブル長及びケーブル損失を持つ給電側機器の近くに配置された受電側機器は、例えば１００ｍ離れた受電側機器より給電側機器からより多くの電力を得るかもしれない。

図３を参照して述べられた照明器具２は、有能電力が実際のケーブル損失に依存して十分活用され得るように構成される。それゆえ、照明器具２は、電圧範囲限界(voltage range limitation)を是正することが有益である。付加的に、最大電流が制限されるので、電気負荷ドライバについてのブラウンアウト問題が減るかもしれない。ブラウンアウト状態、すなわち、例えば、パワーアップ中、過負荷状態から回復する場合又は供給電圧が指定電圧を下回るように過負荷状態にまさに入った場合において、既知の一定の電力負荷、すなわち、上述した測定電圧に対する電気負荷電力の適用がない電力負荷は、より多くの電流を引き込むであろう。これは、配電システムを、臨界負荷状態に入れる、又は既に臨界負荷状態が存在している場合、より一層の臨界負荷状態に入れるかもしれない。ブラウンアウト状態がパワーアップ中に生じた場合、増加された電流の引き込みは、パワーアッププロセスをスローダウンさせるであろう。図３を参照して述べられた照明器具は、引き込み電流がより低い入力電圧で増加しないことを保障すること、それゆえ、これらのブラウンアウト状態に役立つことが好ましい。

上述した電圧範囲限界を是正するため、受電側機器は、電力制御回路、すなわち、ＰｏＥサプライの電圧レールへのアクセスを持つ電力制御回路、すなわち、電力パス２５１へのアクセスを持つ電気負荷電力コントローラ２１３を持つことが好ましい。これらのレールは、好ましくは磁気回路により行われる電力及び通信信号の分離後、並びに後続する整流器後に利用可能である。電圧が測定され、測定された電圧レベルに依存して、ランプドライバ、すなわち、電気負荷ドライバ２１２は、制御信号パス２５４を介して電力制御信号を得る。

受電側機器は、入力電圧が例えば４０Ｖの下側閾値電圧(lower threshold voltage)を下回る度に、電気負荷ドライバのための電力レベルが例えば２５Ｗの最小出力電力に設定されるように構成されることが好ましい。下側閾値電圧及び例えば５７Ｖの最大閾値電圧の間の範囲において、電力は、例えば３４Ｗの最大出力電力へ線形に適合されることが好ましい。

下側閾値電圧及び上側閾値電圧(larger threshold voltage)並びに／又は最小出力電力及び最大出力電力は異なる値を持つこともできる。例えば、下側閾値電圧は、４２．５Ｖであってもよく、最小出力電力は、２５．５Ｗであってもよく、最大出力電力は、３４．２Ｗであってもよい。これらの値が用いられる場合、最大閾値電圧は、５７．０Ｖであることが好ましい。一実施例において、受電側機器は、下側閾値電圧を下回る場合、受電側機器はシャットダウンする、すなわち、測定電圧に対する電気負荷電力の依存関係が、下側閾値電圧において始まり、最大閾値電圧にランアップしていくことができるように構成されてもよい。下側閾値電圧を下回る場合、電気負荷ドライバのための電力レベルが、第２の一定値Ｐ_ＬＴよりも小さい電力レベルに設定されることも可能である。この低減された電力レベルは、受電側機器がエマージェンシ機能を提供する、例えば、受電側機器が照明器具である場合非常灯を提供できるようなエマージェンシ電力レベルとすることができる。

関連するイーサネットケーブルにおける電圧降下は、受電側機器の電力レベルが一定である限り比較的短期間では大きく変化しないと言えるので、受電側機器は、関連するイーサネットケーブルに存在するかもしれないノイズや干渉に対する反応を減らすために電気負荷電力の制御用のローパスフィルタが設けられるように構成されることが好ましい。例えば、電圧測定ユニット１０１は、該測定電圧を示す測定信号を提供するように構成されてもよく、電気負荷電力供給ユニット１０２は、測定信号をローパスフィルタリングするように構成されてもよい。測定信号は、直接ローパスフィルタリングされてもよい。また、測定信号は、該測定信号から得られてもよい及び／又は該測定信号に依存してもよい、上述した電力制御信号等の信号をローパスフィルタリングすることにより間接的にローパスフィルタリングされてもよい。

図４に示される線形依存関係は、ある傾きを持っているが、他の実施例において、線形依存関係は、他の傾きを持つことができる。受電機器が照明器具である場合、傾きは、最大の傾き以下であることが好ましい。ここで、最大の傾きは、通常の動作条件中に生じる可能性のある、測定電圧の変化が、人の目により知覚され得る光輝度変化を招かないように規定される。受電側機器は、電気負荷電力の電力レベル、すなわち、電力セットポイントが、測定電圧が変化する度に連続して調整されることが好ましい。

上述した実施例において、測定電圧に対する電気負荷電力の線形依存関係は、１つの傾きしか持たないが、他の実施例において、線形関係は、２つ以上の傾きを持つこともできる。例えば、依存関係は、２つの傾きを持つ双線形依存関係とすることができる。とりわけ、電気負荷電力供給ユニットは、電気負荷電力の電力レベルが、第１の測定電圧の範囲内において第１の傾きで測定電圧に線形に依存し、第２の測定電圧の範囲内において第２の傾きで測定電圧に線形に依存するように構成されることができる。一実施例において、第１の傾きは、電気負荷電力の上述した第２の一定値に対応してもよい、例えば２５Ｗの最小電力レベルへのパワーアップ中に用いられてもよく、第２の傾きは、最小電力レベルと、３４Ｗであってもよく、電気負荷電力の上述した第１の一定値に対応してもよい、最大電力レベルとの間のさらなる調整のために用いられてもよい。斯くして、第１の測定電圧の範囲は、ゼロから上述した第２の閾値までであってもよく、第２の測定電圧の範囲は、上述した第１の閾値と第２の閾値との間であってもよい。

図３を参照して述べられた実施例において、電気負荷電力コントローラ２１３は、測定電圧に依存して電気負荷電力の電力レベルを決定するが、他の実施例においては、受電側機器の他の構成要素がこの機能を備えることもできる。例えば、この電力レベル制御は、アナログ回路を既に有しているかもしれず、識別及びネゴシエーションプロセスのための電圧閾値を既に使用しているかもしれない、受電側機器コントローラ２１１に組み込まれることができる。電力レベル設定機能を備えるため、受電側機器の関連する構成要素は、マイクロコントローラ又は他の種類のコントローラを用いることができる。

受電側機器の電気負荷電力供給ユニットは、ケーブル損失が高くなる度に負荷側のグレースフル・デグラデーションを可能にするため及び受電側機器の最大電力レベルを高めるため、ＰｏＥ標準規格ＩＥＥＥ ８０２．３ａｆ及び／又はＰｏＥ標準規格ＩＥＥＥ ８０２．３ａｔをシームレスに拡張するよう用いられることができる。

上記において受電側機器の特定の構成が述べられたが、他の実施例において、受電側機器は、電気負荷電力レベルがＰｏＥレールの電圧に依存して調整されるように他のやり方で構成されることもできる。電力レベルは、５７Ｖ乃至４０Ｖの電圧範囲において最大電力から最小電力に線形に減少されることが好ましい。さらに、電力レベルの調整速度が、目に見えるフリッカ効果を減らすために制御されてもよい。とりわけ、パワーアップの傾き(power up slope)は、少なくとも最小電力ポイント(minimal power point)より高くなるように制御されてもよい。一実施例において、傾きは、最小電力レベルより低い場合と最大電力レベルより高い場合とで異なる。電力制御機能は、受電側機器コントローラと一体化されてもよい。

受電側機器は、給電側機器に過負荷を掛けることなく有能電力の十分な利用を可能にするフィードフォワード技術を可能にするように構成されることが好ましい。すなわち、フィードバックループは必ずしも必要とされない。なぜなら、電力レベルの制御は、受電側機器において電圧を測定し、測定電圧に依存して電力レベルを設定することにより実行されるからである。

上述した実施例において、照明器具、センサスイッチング素子等の特定の受電側機器が述べられたが、他の実施例において、受電側機器は、ファン、ディスプレイ又はスイッチパネル等のユーザインタフェース等の他の電気機器を含むこともできる。

図３を参照して述べられた実施例において、ジャック２０及び電力−データスプリッタ２１０は別個の構成要素であったが、他の実施例において、電力−データスプリッタ２１０は、ジャック２０に組み込まれてもよい。

開示されている実施例に対する他の変形は、添付図面、本願明細書及び添付請求項の熟慮により、添付請求項に記載の本発明を実施する際に当業者によって理解され、行われることができる。

請求項において、「有する」という語は、他の構成要素又はステップを排除するものではない。単数形の構成要素は、不定冠詞は複数を排除するものではない。

単一のユニット又は機器が、請求項に列挙されている幾つかの項目の機能を実現してもよい。特定の手段が、相互に異なる従属請求項において引用されているという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利になるように使用されることができないと示すものではない。

１つ以上のユニット又は機器により実行される、電気負荷電力の電力レベルの決定、ネゴシエーションプロシージャ等のプロシージャは、その他の数のユニット又は機器により実行されることができる。配電システム内の受電側機器の電気負荷に電気負荷電力を供給する方法による受電側機器のこれらのプロシージャ及び／又は制御は、コンピュータプログラムのプログラムコード手段として及び／又は専用ハードウェアとして実現されることができる。

コンピュータプログラムが、他のハードウェアと一緒に又は他のハードウェアの一部として供される光記憶媒体又は固体媒体等の適切な媒体において格納／頒布されてもよく、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介する等他のフォーマットで頒布されてもよい。

添付請求項における如何なる符号も、範囲を制限するものとしてみなしてはならない。

本発明は、好ましくはＰｏＥシステムであり、給電側機器を有する配電システムで用いられる照明器具等の受電側機器に関する。受電側機器は、光源等の電気負荷、受電側機器が受ける電圧を測定するための電圧測定ユニット、給電側機器により供給される電力を電気負荷に供給されるべき電気負荷電力に変換するための電気負荷電力供給ユニットを有し、電気負荷電力の電力レベルは、測定電圧に依存する。これは、パワーインテークを、ケーブル損失等の損失に起因して減少されているかもしれない実際に受けた電圧に適合させることを可能にし、ひいては、ＰｏＥ ＩＥＥＥ８０２．３ａｔ標準規格に準拠した受電側機器のインテーク電力と比較してインテーク電力を増大させることができる。

Claims (14)

1. 配電システムで用いられる受電側機器であって、
   前記システムは、前記受電側機器に電力を供給するための給電側機器、並びに前記給電側機器及び前記受電側機器に接続される導電体であって、前記給電側機器及び前記受電側機器間で電力及びデータを送るための導電体を有し、
   前記受電側機器は、
   電気負荷、
   前記受電側機器が受ける電圧を測定するための電圧測定ユニット、及び
   前記供給電力を電気負荷電力に変換し、前記電気負荷に前記電気負荷電力を供給するための電気負荷電力供給ユニットを有し、
   前記電気負荷電力供給ユニットは、前記電気負荷電力の電力レベルが、前記測定電圧に線形に依存するように構成される、受電側機器。
2. 前記電気負荷電力供給ユニットは、前記測定電圧が、第１の閾値より小さく第２の閾値より大きい場合、前記電気負荷電力の電力レベルが、前記測定電圧に線形に依存するように構成される、請求項１に記載の受電側機器。
3. 前記電気負荷電力供給ユニットは、前記測定電圧が第１の閾値より大きい場合、前記電力レベルが、第１の一定値を持つように構成される、請求項２に記載の受電側機器。
4. 前記電気負荷電力供給ユニットは、前記電気負荷電力の電力レベルが、第１の測定電圧の範囲内において第１の傾きで前記測定電圧に線形に依存し、第２の測定電圧の範囲内において第２の傾きで前記測定電圧に線形に依存するように構成される、請求項１に記載の受電側機器。
5. 前記電圧測定ユニットは、前記測定電圧を示す測定信号を供給するように構成され、前記電気負荷電力供給ユニットは、前記測定信号をローパスフィルタリングするように構成される、請求項１に記載の受電側機器。
6. 当該受電側機器は、前記導電体により送られたデータ及び電力を分離するための電力−データスプリッタを有し、前記電圧測定ユニットは、前記電力−データスプリッタ背後の電圧を測定するように構成される、請求項１に記載の受電側機器。
7. 当該受電側機器は、前記分離された電力を整流するための整流器を有し、前記電圧測定ユニットは、前記整流器背後の電圧を測定するように構成される、請求項６に記載の受電側機器。
8. 前記電気負荷電力供給ユニットは、
   ― 前記供給電力を前記電気負荷電力に変換し、前記電気負荷電力を前記電気負荷に供給するための電気負荷ドライバ、及び
   ― 前記測定電圧に依存して前記電気負荷電力の電力レベルを決定し、前記決定された電力レベルを示す電力制御信号を前記電気負荷ドライバに送るための電気負荷電力コントローラ
   を有し、
   前記電気負荷ドライバは、前記電力制御信号に応じて前記供給電力を前記電気負荷電力に変換するように構成される、請求項１に記載の受電側機器。
9. 当該受電側機器は、ＰｏＥ機器である、請求項１に記載の受電側機器。
10. 前記導電体は、イーサネットケーブルである、請求項1に記載の受電側機器。
11. ― 電力を供給するための給電側機器、
    ― 請求項1に記載の前記供給電力を受けるための受電側機器、及び
    ― 前記給電側機器及び前記受電側機器に接続される導電体であって、前記給電側機器及び前記受電側機器間で電力及びデータを送るための導電体
    を有する、配電システム。
12. 当該システムは、ＰｏＥシステムである、請求項１１に記載のシステム。
13. 請求項１１に記載のシステム内で請求項１に記載の受電側機器の電気負荷に電気負荷電力を供給する方法であって、
    前記受電側機器の電圧測定ユニットにより前記受電側機器が受けた電圧を測定するステップ、及び
    電気負荷電力供給ユニットにより前記供給電力を電気負荷電力に変換し、前記電気負荷に前記電気負荷電力を供給するステップ、
    を有し、
    前記電気負荷電力の電力レベルは、前記測定電圧に依存する、方法。
14. 請求項１１に記載のシステム内で請求項１に記載の受電側機器の電気負荷に電気負荷電力を供給するためのコンピュータプログラムであって、
    当該コンピュータプログラムは、当該コンピュータプログラムが前記受電側機器を制御するコンピュータで実行された場合、前記受電側機器に請求項１３に記載の方法の各ステップを実行させるためのプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。

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