JP5389949B2

JP5389949B2 - パワーオーバーイーサネット（登録商標）システムによってサポートされる受電側装置の数を増やすための方法および機器

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Publication number: JP5389949B2
Application number: JP2011550397A
Authority: JP
Inventors: リウ，ジユイン
Original assignee: アルカテル−ルーセント
Priority date: 2009-02-25
Filing date: 2009-02-25
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-02-25
Also published as: CN102160252B; US20110298428A1; WO2010096950A1; EP2403102A4; JP2012518820A; US9264239B2; KR20110120958A; CN102160252A; KR101534895B1; EP2403102A1; EP2403102B1

Description

本発明は、通信ネットワークに関し、具体的には、イーサネットにおける給電側機器および受電側装置に関する。

パワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）とは、ＩＰ電話、ＷＬＡＮのアクセスポイント、ウェブカメラなど、ＩＰベースの端末に直流電源を与える一方、イーサネットの既存のＣａｔ．５配線の基本構造を変えずにそれらの端末のデータ信号を伝送する技術を指す。ＰｏＥ技術は、既存の構造化配線が安全であることを確実にしながら、既存ネットワークが適切に動作することを保証し、コストを最大限削減することができる。

ＰｏＥは、パワーオーバーＬＡＮやアクティブイーサネットとも呼ばれ、イーサネット給電と呼ばれることもある。ＰｏＥは、既存の標準内のイーサネット伝送ケーブルを利用してデータと電力とを同時に送る標準規格であり、既存のイーサネットシステムおよびユーザとの互換性を維持する。ＩＥＥＥ８０２．３ａｆ標準は、ＰＯＥ上の標準基盤であり、ＩＥＥＥ８０２．３に基づき、ネットワークケーブルを介して直接給電することに関係する標準を追加し、既存のイーサネット標準の機能拡張である。さらに、電源分配に関する初めての国際標準である。

完全なイーサネット電力供給システムは、給電側機器（ＰＳＥ）と受電側装置（ＰＤ）とを含み、その給電側機器および受電側装置両方の間の接点は、機器の種類、受電側装置についての消費水準や接続状況等に関する情報のためのＩＥＥＥ８０２．３ａｆ標準に基づいて確立され、給電側機器はその情報に基づいてイーサネットを介して受電側装置に給電するよう制御を行う。

図１に、典型的なイーサネット電力供給システムのトポロジを示す。給電側機器１、例えば電源を有するハブが、ＬＡＮのより対線に電源を与える。その電源は、より対線の末端において、ＩＰ電話、無線アクセスポイント、カメラおよび他の装置が含まれる、受電側装置２を駆動するために使用される。

次に図２Ａ−図２Ｃを参照すると、イーサネット伝送ケーブルを使用して、ＰｏＥ対応の受電側装置に直流電流を与える方法がそれぞれ示されている。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、方法は、ＰｏＥ機能が内部に導入されたＰｏＥスイッチ／ハブを含む「エンドスパン」（またはエンドポイント）であり、２つの方法が含まれ、図２Ａに方法Ａを示し、この方法では、送電はデータを伝送していないアイドルピンを使用し、図２Ｂには方法Ｂを示し、送電とデータ伝送とが同じケーブルを共用するので、データを伝送するために使用されるケーブルを介して直流電流が送られ、送電用の特定のケーブルを構成することはもはや必要ない。

図２Ｃに示すように、従来のイーサネットスイッチと受電側装置との間にＰｏＥ機能を有する装置を挿入する別の方法は「ミッドスパン」であり、挿入される装置は方法Ａを適用し、送電は図２Ｃの給電側機器１など、データを伝送していないアイドルピンを使用する。

給電側機器に関し、イーサネットにおける電力供給手順を以下のように説明することができる：
１．検知
検出が始まると、給電側機器は、そのケーブルの末端にＩＥＥＥ８０２．３ａｆ標準をサポートする受電側装置が接続されていることを検知するまで、極めて小さな電圧をポート上に出力する。
２．受電側装置の分類
受電側装置が検知されると、給電側機器は、その受電側装置を分類し、その受電側装置の電力消費量を評価することができる。
３．電源投入
設定可能な時間（通常１５μ秒未満）による始動期間の間、給電側機器は、通常動作電圧、例えば４８Ｖ直流電源を与えるまで、低い電圧から開始して受電側装置に給電する。
４．動作
給電側機器は、受電側装置の１３Ｗ未満の電力消費量を満たすために、安定しかつ高信頼の４８Ｖ直流電圧を受電側装置に与える。この給電側機器は、ＰｏＥプラスシステムにおいて２０Ｗ−４０Ｗまでの電力を与えることができる。
５．電源切断
受電側装置がネットワークから物理的にまたは電気的に取り除かれる場合、給電側機器はその受電側装置への給電をすぐに（通常３００−４００ミリ秒内に）やめ、検知手順を開始して、ケーブルの末端に受電側装置が接続されているかどうかを検出する。

手順全体の間、給電側機器の電力供給負荷を超える、過負荷、受電側装置の電力消費の短絡など、一部の事象が手順全体の中断を引き起こす場合があり、その場合、給電側機器は検知手順の最初のステップから開始する。

上記の説明によれば、受電側装置に外部電源がない場合、給電側機器は、その受電側装置がネットワークから物理的にまたは電気的に取り除かれるまで、その受電側装置に給電する必要がある。

イーサネット電力供給システムの容量は、給電側機器の電気量の供給能力、および各受電側装置の最大電力消費量次第であることを理解することができる。

例として以下のパラメータを使用し、イーサネット電力供給システムの容量を詳しく分析する：
ｉ）給電側機器の電気量の供給能力は１０００Ｗ（ワット）であり、
ｉｉ）受電側装置の待機時電力消費量は１Ｗであり、
ｉｉｉ）受電側装置の最大電力消費量は１００Ｗである。

全ての受電側装置が待機モードにある場合、給電側機器は、１０００／１＝１０００台の受電側装置をサポートすることができ、全ての受電側装置が最大電力消費モードにある場合、給電側機器は、１０００／１００＝１０台の受電側装置しかサポートできない。したがって、安全性の要素を考慮に入れ、全ての受電側装置が最大電力消費モードにある場合、システムがサポートできる受電側装置の数、すなわちそのイーサネット電力供給システムの容量は１０に過ぎない。

一例として、受電側装置が全てＩＰ電話である電話システムを使用する。経験によれば、全ての電話が同時に通話モードにあるとは限らず、すなわち全ての電話が電力大量消費モードにあるとは限らない。通常、同時に使用される電話は３０％しかなく、その通話のほとんどの持続時間は５分未満である。給電側機器１が受電側装置２に、全ての受電側装置が最大電力消費モードにある場合の電力を与える場合、給電側機器１がサポートできる受電側装置の数はかなり限られる。

イーサネット電力供給システムがサポートできる受電側装置の数を拡張するために、単に給電機器の電気量の供給能力を大きくした場合、それは給電側機器の設計をより複雑にし、それによりコストが増え、単に給電側機器の電気量の供給能力を大きくすることは、冷却の問題も解決する必要があり、外部の直流／交流電源を使用する場合、イーサネット給電側機器の利点が失われる。

イーサネット電力供給システムの容量をどのようにして効果的に大きくするのかは、迅速な解決策を必要とする問題である。

イーサネット電力供給システムがサポートできる受電側装置の数を増やすために、本発明は、受電側装置に電気エネルギ蓄積装置を備えつける、すなわち給電側機器の電力供給能力を適時シフトすることを提唱する。給電側機器が電気エネルギ蓄積装置を充電し、その後、受電側装置は通常の状況下でその電気エネルギ蓄積装置によって供給される。したがって、給電側機器の電気量の供給能力を高めることなく、イーサネット電力供給システムがサポートできる受電側装置の数が増加する。

本発明の第１の態様によれば、イーサネットの給電側機器における、受電側装置に給電する方法が提唱され、その方法は：所定の充電条件が満たされているかどうかを判定するステップと、その所定の充電条件が満たされている場合、受電側装置の電気エネルギ蓄積装置を充電するステップであって、受電側装置に動作電源を与えるために電気エネルギ蓄積装置が使用される、充電するステップとを含む。

本発明の第２の態様によれば、イーサネットの受電側装置における、給電側機器が電気エネルギ蓄積装置を備える受電側装置に給電するのを支援する方法であって、この補助方法は：給電側機器に充電関連情報を送信するステップを含む。

本発明の利点は以下の通りである：
１．給電側機器のハードウェアを変更する必要がなく、
２．イーサネット電力供給システムの受電側装置容量が増加し、
３．配線を変更する必要がない。

非限定的な実施形態についての詳細な説明を以下の図面を参照して読むことにより、本発明の他の特徴、目的、および利点が明らかになる。

典型的なイーサネット電力供給システムのトポロジを示す図である。給電側機器の給電方法を示す図である。給電側機器の別の給電方法を示す図である。給電側機器の別の給電方法を示す図である。本発明の一実施形態による方法の流れ図である。本発明の一実施形態による機器のブロック図である。

同じまたは同様の参照番号は、同じまたは同様の手段（ブロック）もしくはステップを示す。

図１を参照すると、本発明の適用シナリオが以下の通りに記載され、つまり：図２Ａおよび図２Ｂに示すように、図１に示す給電側機器１はスイッチまたはハブと一体化させることができ、または図２Ｃに示すようにそれらを分けることもできる。給電側機器１、例えば電源を有するハブが、ＬＡＮのより対線に電源を与えることがあり得る。さらに給電側機器１には、電源機能を有するスイッチまたはハブが含まれてもよい。図１に示すように、より対線の末端において、受電側装置２ａ：ＩＰ電話、受電側装置２ｂ：Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈアクセスポイント、ＷＬＡＮアクセスポイントなどのアクセスポイント、受電側装置２ｃ：ウェブビデオ、および受電側装置２ｄ：ウェブカメラが含まれる受電側装置２を駆動するためにその電源が使用される。当然ながら、受電側装置２には、照明オペレータ、ウェブプリンタ、無線ブリッジ、入口警備用のカード読取機や監視システムなど、ビルのセキュリティシステム、ＰＤＡ（携帯情報端末）やラップトップなどがさらに含まれてよい。

受電側装置２は、給電側機器１からの電気エネルギを蓄積し、受電側装置２に動作電源を与えるための電気エネルギ蓄積装置（不図示）をさらに備える。

その電気エネルギ蓄積装置は、充電式電池または超コンデンサなどの大容量のコンデンサとすることができ、充電式電池またはコンデンサの容量は、実践場面に応じて受電側装置の生産者が選択することができ、典型的には超コンデンサの容量は１ファラッドから数千ファラッド、またはそれ以上とすることができる。超コンデンサのエネルギ蓄積方式は、充電回路または放電回路上でしか損失を生じさせない電気エネルギなので、超コンデンサは、通常の充電式化学電池に比べてより速く充電され、より高いエネルギ変換効率を有する。一方で通常の充電式化学電池は、化学エネルギと電気エネルギとの間で変換を行う必要があり、その結果、損失がより大きい。

本発明の一実施形態による方法の流れ図を、図３と組み合わせて以下に説明する。

図３では、本発明を受電側装置２ａ、すなわちＩＰ電話を一例として使用してまず説明する。この受電側装置は、８０２．３ａｆプロトコルをサポートする他の装置でもよいことが当業者なら理解できよう。以下、ＩＰ電話が受電側装置２である例について記載するが、受電側装置２は、他のプロトコルをサポートする他の装置でもよいことが理解できよう。以下に示す例は説明のために過ぎず、本発明は、イーサネット電力供給システム内の他の受電側装置にも適用することができる。

本発明はステップＳ１０から開始する。

ステップＳ１０で、受電側装置２ａが、給電側機器１に充電関連情報を送信する。この充電関連情報は、以下の項目のうちの１つまたは複数を含むことができる：
電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する指示情報
この電気量に関する指示情報は、残っている電気量に関する指示情報とすることができ、または使用された電気量に関する指示情報とすることもできる。この指示情報は、相対値形式で、または絶対値形式で表すことができる。例えば、残っている電気量を相対値形式で１０％として表すことができ、すなわち使用された電気量は９０％であり、残っている電気量が５０ｍＡｈとして絶対値形式で表され、または使用された電気量は１５００ｍＡｈである。

電池の電圧と残っている電気量との間には一定の知られている関係が存在するため、受電側装置２ａは、電気エネルギ蓄積装置の電圧を得ることにより、電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する指示情報を得ることができることが理解できよう。当然ながら、受電側装置２ａは、残っている電気量／使用された電気量を他の方式で得ることもできる。その方式は当業者に知られているので、詳細な説明はここでは省略する。

充電要求メッセージ
異なる実施形態では、受電側装置２ａが電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する指示メッセージを得た後、受電側装置２ａは、生産者またはユーザの初期設定／動的設定に従い、給電側機器１が電気エネルギ蓄積装置を充電する必要があるのかどうかをさらに判定する。

例えば、生産者またはユーザの設定が受電側装置２ａ内に事前に記憶される：電気エネルギ蓄積装置に残っている電気量が所定の閾値、例えば３０％または１００ｍＡｈ未満の場合、言い換えると、使用された電気量が別の所定の閾値、例えば７０％または１０００ｍＡｈよりも多い場合、受電側装置２ａは、給電側機器１が受電側装置２ａを充電する必要があるという指示メッセージを決定する。したがって受電側装置２ａは、この指示メッセージに従い、および受電側装置２ａによって得られる、残っている電気量／使用された電気量に従い、給電側機器１が電気エネルギ蓄積装置を充電する必要があると判定し、電気エネルギ蓄積装置を充電することを給電側機器１に要求するための充電要求メッセージを送信する。

受電側装置の電力消費モードに関する情報
電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する指示メッセージについては上記に記載したので、これ以上説明しない。受電側装置の電力消費モードに関する情報には、その受電側装置が電力大量消費モードで動作しているのか、または通常電力消費モードで動作しているのかが含まれる。電力大量消費モードは、例えば受電側装置２ａ、すなわちＩＰ電話が通話状態にあることとし、通常電力消費モードは、例えばＩＰ電話が待機中であることとすることができる。

推奨される充電モードに関する情報
異なる実施形態では、受電側装置２ａが、電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する指示情報と受電側装置の電力消費モードに関する情報とを得る場合、受電側装置２ａは、充電装置１にとって推奨される充電モードをさらに決定することができる。

例えば、以下の情報は、生産者またはユーザにより最初にもしくは動的に設定される：受電側装置の電気エネルギ蓄積装置の電気量が第１の所定の閾値を満たし、その受電側装置が電力大量消費モードにある場合、受電側装置２ａは受電側装置を継続的に、すなわち緊急充電モードにより充電することを給電側機器１に推奨する。例えば、残っている電気量が１０％または１００ｍＡｈ未満であり、または使用された電気量が９０％もしくは９００ｍＡｈよりも多く、受電側装置２ａが通話状態にあることである：受電側装置の電気エネルギ蓄積装置の電気量が第２の所定の閾値を満たし、その受電側装置が待機モードにある場合は、受電側装置２ａは、受電側装置２ａをタイムスロットに従って周期的に（あるいは時系列に）、すなわち通常充電モードを使って充電することを給電側機器１に推奨し、例えば残っている電気量が１０％または１００ｍＡｈよりも多く、または使用された電気量が９０％もしくは９００ｍＡｈ未満であり、受電側装置２ａが待機モードにあるなら通常充電モードが適用される：さもなければ、たとえ受電側装置２ａが動作モードにあっても残っている電気量が３０％または３００ｍＡｈよりも多く、または使用された電気量が７０％もしくは７００ｍＡｈ未満だと、受電側装置２ａは通常充電モードで受電側装置２ａを充電することを給電側機器１に推奨する。

受電側装置側では、リンクレイヤ発見プロトコル−メディアエンドポイント発見（ＬＬＤＰ−ＭＥＤ）を拡張し、それぞれに異なるタイプ−長さ−値（ＴＬＶ）でメッセージを定めることにより、本発明を実装することができる。

例えば、以下のうちの１つまたは複数の項目が別々に定められる：電気量に関する指示情報、充電要求メッセージ（または充電終了メッセージ）、電力消費モード関連情報、および推奨される充電モードに関する情報である。さらに、本発明の保護範囲に同様に属する特定のプロトコルを定義することができ、上記に記載した実施形態では、既存のＬＬＤＰ−ＭＥＤプロトコルを拡張するために、様々な装置同士のやり取りおよび互換性が考慮される。

給電側機器１が受電側装置２ａから充電関連情報を受信すると、本発明の方法はステップＳ１１に進み、給電側機器１が、所定の充電条件が満たされているかどうかを判定し、所定の充電条件が満たされている場合、この方法はステップＳ１２に進み、給電側機器１が受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置を充電する。具体的には：
給電側機器１が受電側装置２ａから受信する充電関連情報が、充電要求メッセージを含む場合
給電側機器１は充電条件が満たされていると判定し、すなわち、給電側機器１は電気エネルギ蓄積装置を充電する必要があり、
給電側機器１が受電側装置２ａから受信する充電関連情報が、推奨される充電モードに関する情報を含む場合
給電側機器１は充電条件が満たされていると判定し、給電側機器１は、受電側装置２ａによって推奨される充電モードに従い、対応する緊急充電モード／通常充電モードを使用して受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置を充電し、
給電側機器１が受電側装置２ａから受信する充電関連情報が、充電要求メッセージの代わりに電気量関連情報を含む場合
給電側機器１は、その電気量関連情報に従ってさらに判定を行う必要がある。具体的には、例えば様々な受電側装置に関する生産者またはユーザの設定が給電側機器１内に記憶される：例えば受電側装置２ａについて言えば、電気エネルギ蓄積装置に残っている電気量が所定の閾値、例えば３０％または１５０ｍＡｈ未満の場合、言い換えると、使用された電気量が別の所定の閾値、例えば７０％または３５０ｍＡｈよりも多い場合、給電側機器１は、そのことが、給電側機器１が受電側装置２ａを充電する必要があることを示している指示メッセージであると判定する。給電側機器１は、この指示メッセージに従い、および受電側装置２ａによって報告される充電関連情報の中に含まれる、残っている電気量／使用された電気量に従い、給電側機器１が電気エネルギ蓄積装置を充電する必要がある、すなわち所定の充電条件が満たされていると判定する。

給電側機器１が受電側装置２ａから受信する充電関連情報が、電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する情報と受電側装置２ａの電力消費モードに関する情報とを含む場合
給電側機器１は、所定の充電条件が満たされていると判定する場合、受電側装置２ａを充電する必要があり、給電側機器１は、受電側装置２ａを充電するために適用すべき充電モードをさらに決定することができる。

例えば、その適用すべき充電モードは生産者またはユーザにより最初にもしくは動的に設定される：受電側装置の電気エネルギ蓄積装置の電気量が第１の所定の閾値を満たし、受電側装置が電力大量消費モードにある場合、給電側機器は受電側装置を継続的に充電し、すなわち緊急充電モードが適用される。例えば、残っている電気量が１０％または１００ｍＡｈ未満であり、または使用された電気量が９０％もしくは９００ｍＡｈよりも多く、ＩＰ電話が通話状態にあることや、受電側装置がウェブビデオでビデオ圧縮／データ伝送ステータスにある場合など、受電側装置２ａが電力大量消費モードにある、つまり受電側装置の電力消費量が大きい、受電側装置の電気エネルギ蓄積装置の電気量が第２の所定の閾値を満たし、その受電側装置が待機モードにある場合は、給電側機器は受電側装置２ａをタイムスロットに従って周期的に（あるいは時系列に）、すなわち通常充電モードを使って充電する。例えば残っている電気量が１０％または１００ｍＡｈよりも多く、または使用された電気量が９０％もしくは９００ｍＡｈ未満であり、受電側装置２ａが待機モードにあるなら通常充電モードが適用される：さもなければ、たとえ受電側装置２ａが動作モードにあっても、残っている電気量が３０％または３００ｍＡｈよりも多く、または使用された電気量が７０％もしくは７００ｍＡｈ未満だと、通常充電モードが適用される。

この第１の所定の閾値と第２の所定の閾値とは説明のために過ぎず、当業者は実践場面に応じて他の閾値を選ぶことができる。

例えば、１０％未満の電気量が残っている状態で使用されていた受電側装置が、充電後に３０％を超える電気量を残すと、または依然として１０％未満の電気量を残しながら待機状態に変更される、例えば使用されているＩＰ電話が通話を終えると、給電側機器１は、受電側装置を充電するために充電モードを緊急充電モードから通常充電モードへと変更する決定を行う。

次いでステップＳ１２で、給電側機器１が受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置を充電する。給電側機器は、受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置を充電するために、通常充電モードまたは緊急充電モードを適用する。当然ながら、受電側装置２ａの一部分として電気エネルギ蓄積装置を受電側装置と一体化させることができ、または受電側装置２ａから切り離すこともできる。受電側装置１が緊急充電モードにある場合、給電側機器１は、受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置１に充電電源を与えながら受電側装置２ａに動作電源も与え、受電側装置２ａは、自らの適切な動作を維持するために給電側機器１からの電気エネルギを直接消費するので、その電源を与えることは、エネルギ変換の消費を減らす高効率の方式である。しかし異なる実施形態では、電気エネルギ蓄積装置の充電経路と放電経路とが分けられる場合、すなわち受電側装置に電源を与えながら電気エネルギ蓄積装置を充電できる場合、給電側機器１は電気エネルギ蓄積装置に充電電源しか与えなくてよく、電気エネルギ蓄積装置が受電側装置２ａに動作電源を与える限りは、受電側装置２ａに動作電源を与える必要はない。

次いで、給電側機器１は、受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置の電圧を検知することにより、受電側装置２ａの電気量が一定の閾値を満たしている、例えば電気エネルギ蓄積装置が完全にまたは８０％充電されていると給電側機器１が検知するときに、または充電が一定の閾値に到達した、例えば電気エネルギ蓄積装置が完全にまたは８０％充電されているという受電側装置２ａの報告に従って充電を終える。上記の閾値は受電側装置の生産者が設定でき、その値は実践場面に応じて定めることができることを理解できよう。

異なる実施形態では、例えば周期的にシフトする充電モードによって充電されている受電側装置について言えば、受電側装置ごとに、工場出荷時の設定とすることができる充電サイクル、またはユーザが動的に設定することができる充電サイクルがある。給電側機器１が、特定の受電側装置の周期的充電時間が満了したことを検知する場合、または給電側機器１が、充電スロットが存在することを求める要求を受電側装置から受信する場合、給電側機器１はその受電側装置への充電をやめる。

異なる実施形態では、より多くの受電側装置を同時にサポートすることを果たすために受電側装置の動作安定性を無視する場合、給電側機器１は、周期的にシフトする充電モードにより、全ての受電側装置の電気エネルギ蓄積装置を充電することができる。対照的に、安定しかつ高信頼のサービスを受電側装置に提供するために、給電側機器１は、継続的充電モードを使って全ての受電側装置の電気エネルギ蓄積装置を供給することもできる。

上記の実施形態では、給電側機器１が受電側装置２ａを充電する必要があることを知らせるために、受電側装置２ａが給電側機器１に報告する方式が適用される。このようにして不要な信号のやり取りが減らされ、それによりネットワーク帯域幅が減らされる。受電側装置にソフトウェア障害が生じる場合を考えると、その受電側装置は時間内に給電側機器１に報告することができず、給電側機器１はその受電側装置に関する情報を得ることができず、異なる実施形態では、問合せモードをすなわちステップＳ１０の前に適用することができ、この方法は以下のステップをさらに含む：
受電側装置を充電する必要があるのかどうかを問い合わせるために、給電側装置が、受電側装置に問合せメッセージを周期的にまたは非周期的に送信する。

上記の実施形態では、受電側装置２ａにより、受電側装置２ａの電力消費モードに関する情報が提供される。別の実施形態では、給電側機器１は、受電側装置２ａの報告に依拠する必要なしに電力消費モードに関する情報を得るために、特定のポートのデータフローを検知することにより、受電側装置の動作モードを判断することができる。

給電側機器１に関し、リンクレイヤ発見プロトコル−メディアエンドポイント発見（ＬＬＤＰ−ＭＥＤ）を拡張し、それぞれに異なるタイプ−長さ−値（ＴＬＶ）でメッセージを定めることにより、本発明を実装することができる。

例えば、以下のうちのいずれか１つまたは複数の項目が別々に定められる：電気量に関する指示情報、充電要求メッセージ（または充電終了メッセージ）、電力消費モード関連情報、および推奨される充電モードに関する情報である。さらに、本発明の保護範囲に同様に属する特定のプロトコルを定義することができ、上記に記載した実施形態では、既存のＬＬＤＰ−ＭＥＤプロトコルを拡張するために、様々な装置同士のやり取りおよび互換性が考慮される。

給電側機器１が受電側装置２ａを充電しなくてよい場合、例えば電気エネルギ蓄積装置に残っている電気量が一定の閾値を上回る場合、この方法はステップＳＡに進み、受電側装置の電気エネルギ蓄積装置が受電側装置２ａに動作電源を与え、このとき給電側機器１は、他の受電側装置を充電することができ、または待機状態になることができる。

本発明の実施形態の中では、イーサネットにおける給電側機器について説明した。本発明はイーサネットに限定されず、本発明はフィールドバス給電オーバーデータペア（ｆｉｅｌｄｂｕｓｐｏｗｅｒｉｎｇｏｖｅｒｄａｔａｐａｉｒ）、およびデータを汚染せずフィールドバスを介して直流電源を送ることにも適応させることができることを当業者は理解すべきである。

図１および図３と組み合わせて図４を参照すると、本発明のある特定の実施形態のブロック図が詳しく記載されている。

図４は、本発明の一実施形態による機器のブロック図を示す。図４では、図１の給電側機器１の中に給電器１０が構成され、この給電器１０は判定手段１００と給電手段１０１とを備える。

図１の受電側装置２ａの中に補助器２０が構成され、受電側装置２ａにＩＰ電話が含まれる例を使って本発明をまず説明する。この受電側装置は、８０２．３ａｆプロトコルをサポートする他の装置でもよいことが当業者なら理解できよう。以下、ＩＰ電話が受電側装置２である例について記載し、本発明はイーサネット電力供給システム内の他の受電側装置にも適用することができる。追加器２０は、送信するための手段２００を備える。

まず、追加器２０の中の送信するための手段２００が、給電側機器１に充電関連情報を送信する。この充電関連情報は、以下の項目のうちの１つまたは複数を含むことができる：
電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する指示情報
この電気量に関する指示情報は、残っている電気量に関する指示情報とすることができ、または使用された電気量に関する指示情報とすることもできる。この指示情報は、相対値形式で、または絶対値形式で表すことができる。例えば、残っている電気量を相対値形式で１０％として表すことができ、すなわち使用された電気量は９０％であり、残っている電気量が５０ｍＡｈとして絶対値形式で表され、または使用された電気量は１５００ｍＡｈである。

充電要求メッセージ
異なる実施形態では、補助器２０は、検知するための手段、比較するための手段、およびメッセージを生成するための手段（不図示）をさらに備える。検知するための手段が、電気エネルギ蓄積装置の電気量情報を検知した後、比較するための手段は、給電側機器１が電気エネルギ蓄積装置を充電する必要があるのかどうかを判定するために、その電気エネルギ蓄積装置の電気量情報と、生産者またはユーザが最初にもしくは動的に設定した閾値とをさらに比較する。

例えば、生産者またはユーザの設定が受電側装置２ａ内に事前に記憶される：電気エネルギ蓄積装置に残っている電気量が所定の閾値、例えば３０％または１００ｍＡｈ未満の場合、言い換えると、使用された電気量が別の所定の閾値、例えば７０％または１０００ｍＡｈよりも多い場合、受電側装置２ａは、給電側機器１が受電側装置２ａを充電する必要があるという指示メッセージを決定する。したがって受電側装置２ａは、この指示メッセージに従い、および受電側装置２ａによって得られる、残っている電気量／使用された電気量に従い、給電側機器１が電気エネルギ蓄積装置を充電する必要があると判定し、それによりメッセージを生成するための手段が、電気エネルギ蓄積装置を充電することを給電側機器１に要求するための充電要求メッセージを生成し、次いで送信するための手段２００が、メッセージを生成するための手段によって生成された充電要求メッセージを送信する。

受電側装置の電力消費モードに関する情報
電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する指示情報については上記に記載したので、これ以上説明しない。受電側装置の電力消費モードに関する情報には、その受電側装置が電力大量消費モードで動作しているのか、または通常電力消費モードで動作しているのかが含まれる。電力大量消費モードは、例えば受電側装置２ａ、すなわちＩＰ電話が通話状態にあることとし、通常電力消費モードは、例えばＩＰ電話が待機中であることとすることができる。さもなければ、受電側装置２ｃすなわちウェブビデオが、ビデオ圧縮／データ伝送ステータスにある場合、そのウェブビデオは電力大量消費ステータスにある。受電側装置２ｃは、データを伝送していない場合、たいてい通常電力消費ステータスにある。

例えば、以下の情報は、生産者またはユーザにより最初にもしくは動的に設定される：受電側装置の電気エネルギ蓄積装置の電気量が第１の所定の閾値を満たし、その受電側装置が電力大量消費モードにある場合、受電側装置２ａは受電側装置を継続的に、すなわち緊急充電モードにより充電することを給電側機器１に推奨する。例えば、残っている電気量が１０％または１００ｍＡｈ未満であり、または使用された電気量が９０％もしくは９００ｍＡｈよりも多く、受電側装置２ａが通話状態にある：受電側装置の電気エネルギ蓄積装置の電気量が第２の所定の閾値を満たし、その受電側装置が待機モードにある場合は、受電側装置２ａは、受電側装置２ａをタイムスロットに従って周期的に（あるいは時系列に）、すなわち通常充電モードを使って充電することを給電側機器１に推奨し、例えば残っている電気量が１０％または１００ｍＡｈよりも多く、または使用された電気量が９０％もしくは９００ｍＡｈ未満であり、受電側装置２ａが待機モードにあるなら通常充電モードが適用される：さもなければ、たとえ受電側装置２ａが動作モードにあっても残っている電気量が３０％または３００ｍＡｈよりも多く、または使用された電気量が７０％もしくは７００ｍＡｈ未満だと、受電側装置２ａは通常充電モードで受電側装置２ａを充電することを給電側機器１に推奨する。次いで、送信するための手段２００が、推奨される充電モードに関する情報を給電側機器１に送信する。

給電側機器１が受電側装置２ａから充電関連情報を受信すると、判定手段１００が、所定の充電条件が満たされているかどうかを判定し、所定の充電条件が満たされている場合、給電手段１０１が受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置を充電する。具体的には：
給電側機器１が受電側装置２ａから受信する充電関連情報が、充電要求メッセージを含む場合
判定手段１００は充電条件が満たされていると判定し、すなわち、給電側機器１は電気エネルギ蓄積装置を充電する必要がある：
給電側機器１が受電側装置２ａから受信する充電関連情報が、推奨される充電モードに関する情報を含む場合
判定手段１００は充電条件が満たされていると判定し、給電手段１０１は、受電側装置２ａによって推奨される充電モードに従い、対応する緊急充電モード／通常充電モードを使用して受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置を充電する：
給電側機器１が受電側装置２ａから受信する充電関連情報が、充電要求メッセージの代わりに電気量関連情報を含む場合
判定手段１００は、その電気量関連情報に従ってさらに判定を行う必要がある。具体的には、例えば様々な受電側装置に関する生産者またはユーザの設定が給電側機器１内に記憶される：例えば受電側装置２ａについて言えば、電気エネルギ蓄積装置に残っている電気量が所定の閾値、例えば３０％または１５０ｍＡｈ未満の場合、言い換えると、使用された電気量が別の所定の閾値、例えば７０％または３５０ｍＡｈよりも多い場合、判定手段１００は、そのことが、給電側機器１が受電側装置２ａを充電する必要があることを示している指示メッセージであると判定する。判定手段１００は、この指示メッセージに従い、および受電側装置２ａによって報告される充電関連情報の中に含まれる、残っている電気量／使用された電気量に従い、給電側機器１が電気エネルギ蓄積装置を充電する必要がある、すなわち所定の充電条件が満たされていると判定する。

給電側機器１が受電側装置２ａから受信する充電関連情報が、電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する情報と受電側装置２ａの電力消費モードに関する情報とを含む場合
判定手段１００は、所定の充電条件が満たされていると判定する場合、受電側装置２ａを充電する必要があり、給電手段１０１は、受電側装置２ａを充電するために適用すべき充電モードをさらに決定することができる。

例えば、その適用すべき充電モードは生産者またはユーザにより最初にもしくは動的に設定される：受電側装置の電気エネルギ蓄積装置の電気量が第１の所定の閾値を満たし、受電側装置が電力大量消費モードにある場合、給電手段１０１は受電側装置を継続的に充電し、すなわち緊急充電モードが適用される。例えば、残っている電気量が１０％または１００ｍＡｈ未満であり、または使用された電気量が９０％もしくは９００ｍＡｈよりも多く、ＩＰ電話が通話状態にあることや、受電側装置がウェブビデオでビデオ圧縮／データ伝送ステータスにある場合など、受電側装置２ａが電力大量消費モードにある、つまり受電側装置の電力消費量が大きい：受電側装置の電気エネルギ蓄積装置の電気量が第２の所定の閾値を満たし、その受電側装置が待機モードにある場合は、給電側機器は受電側装置２ａをタイムスロットに従って周期的に（あるいは時系列に）、すなわち通常充電モードを使って充電する。例えば残っている電気量が１０％または１００ｍＡｈよりも多く、または使用された電気量が９０％もしくは９００ｍＡｈ未満であり、受電側装置２ａが待機モードにあるなら通常充電モードが適用される：さもなければ、たとえ受電側装置２ａが動作モードにあっても残っている電気量が３０％または３００ｍＡｈよりも多く、または使用された電気量が７０％もしくは７００ｍＡｈ未満だと、給電手段１０１により通常充電モードが適用される。

例えば、１０％未満の電気量が残っている状態で使用されていた受電側装置が、充電後に３０％を超える電気量を残すと、または依然として１０％未満の電気量を残しながら待機状態に変更される、例えば使用されているＩＰ電話が通話を終えると、給電手段１０１は、受電側装置を充電するために充電モードを緊急充電モードから通常充電モードへと変更する決定を行う。

すなわち、給電手段１０１が受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置を充電する。給電側機器は、受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置を充電するために、通常充電モードまたは緊急充電モードを適用する。当然ながら、受電側装置２ａの一部分として電気エネルギ蓄積装置を受電側装置と一体化させることができ、または受電側装置２ａから切り離すこともできる。受電側装置１が緊急充電モードにある場合、給電側機器１は、受電側装置２ａの電気エネルギ蓄積装置１に充電電源を与えながら受電側装置２ａに動作電源も与え、そのことが、受電側装置２ａが、自らの適切な動作を維持するために給電側機器１からの電気エネルギを直接消費するので、エネルギ変換の消費を減らす高効率の方式である。しかし異なる実施形態では、電気エネルギ蓄積装置の充電経路と放電経路とが分けられる場合、すなわち受電側装置に電源を与えながら電気エネルギ蓄積装置を充電できる場合、給電側機器１は電気エネルギ蓄積装置に充電電源しか与えなくてよく、電気エネルギ蓄積装置が受電側装置２ａに動作電源を与える限りは、受電側装置２ａに動作電源を与える必要はない。

異なる実施形態では、より多くの受電側装置を同時にサポートすることを果たすために受電側装置の動作安定性を無視する場合、給電手段１０１は、周期的にシフトする充電モードにより、全ての受電側装置の電気エネルギ蓄積装置を充電することができる。対照的に、安定しかつ高信頼のサービスを受電側装置に提供するために、給電手段１０１は、継続的充電モードを使って全ての受電側装置の電気エネルギ蓄積装置に供給することもできる。

上記の実施形態では、給電側機器１が受電側装置２ａを充電する必要があることを知らせるために、受電側装置２ａが給電側機器１に報告する方式が適用される。このようにして不要な信号のやり取りが減らされ、それによりネットワーク帯域幅が減らされる。受電側装置にソフトウェア障害が生じる場合を考えると、その受電側装置は時間内に給電側機器１に報告することができず、給電側機器１はその受電側装置に関する情報を得ることができず、異なる実施形態では、問合せモードを適用することができ、すなわち給電器１０は問い合わせるための手段（不図示）をさらに備え：
この問い合わせるための手段は、受電側装置を充電する必要があるのかどうかを問い合わせるために、受電側装置に問合せメッセージを周期的にまたは非周期的に送信する。

上記の実施形態では、送信するための手段２００により、受電側装置２ａの電力消費モードに関する情報が提供される。別の実施形態では、給電側機器１は、受電側装置２ａの報告に依拠する必要なしに電力消費モードに関する情報を得るために、特定のポートのデータフローを検知することにより、受電側装置の動作モードを判断することができる。

給電側機器１が受電側装置２ａを充電しなくてよい場合、例えば電気エネルギ蓄積装置に残っている電気量が一定の閾値を上回る場合、受電側装置の電気エネルギ蓄積装置が受電側装置２ａに動作電源を与え、このとき給電側機器１は、他の受電側装置を充電することができ、または待機状態になることができる。

本発明の実施形態の中では、イーサネットにおける給電側機器について説明した。本発明はイーサネットに限定されず、本発明はフィールドバス給電オーバーデータペア、およびデータを汚染せずフィールドバスを介して直流電源を送ることにも適応させることができることを当業者は理解すべきである。

上記の内容は、本発明の実施形態についての説明である。しかし、本発明は特定のシステム、機器、または特定のプロトコルに限定されない。当業者は、特許請求の範囲に記載の範囲内で様々な修正や改変を行うことができる。

Claims

イーサネットの給電側機器における、受電側装置に給電する方法であって、
Ａ．所定の充電条件が満たされているかどうかを判定するステップと、
Ｂ．その所定の充電条件が満たされている場合、受電側装置の電気エネルギ蓄積装置を充電するステップであって、受電側装置に動作電源を与えるために電気エネルギ蓄積装置が使用される、充電するステップと
を含み、
所定の充電条件が満たされているかどうかを判定するステップが、
受電側装置から充電関連情報を受信するステップ
を含み、
充電関連情報が、受電側装置の電力消費モードに関する情報をさらに含み、
ステップＢが、
その電力消費モード関連情報に従い、電気エネルギ蓄積装置を継続的に充電するステップ、または電気エネルギ蓄積装置をタイムスロットに従って周期的に充電するステップ
をさらに含む、
方法。
充電関連情報が、充電することを要求するための充電要求メッセージを含む、請求項１に記載の方法。
充電関連情報が、電気エネルギ蓄積装置の電気量に関する指示情報を含み、所定の充電条件が、
電気量に関する指示情報と所定の閾値とを比較するステップと、
その比較結果に従い、電気エネルギ蓄積装置を充電することに決めるステップと
をさらに含む、請求項１に記載の方法。
ステップＡの前に、
受電側装置に問合せメッセージを送信するステップ
をさらに含み、その問合せメッセージは充電関連情報を問い合わせるために使用される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
受電側装置に給電するための、イーサネットの給電側機器内の給電器であって、その受電側装置は
所定の充電条件が満たされているかどうかを判定するための判定手段と、
その所定の充電条件が満たされている場合、受電側装置の電気エネルギ蓄積装置を充電するための給電手段であって、受電側装置に動作電源を与えるために電気エネルギ蓄積装置が使用される、給電手段と
を備え、
前記判定手段が、
受電側装置から充電関連情報を受信し、
充電関連情報が、受電側装置の電力消費モードに関する情報をさらに含み、
前記給電手段が、
その電力消費モード関連情報に従い、電気エネルギ蓄積装置を継続的に充電するか、または電気エネルギ蓄積装置をタイムスロットに従って周期的に充電する、
給電器。