JP6602782B2 - ＰｏＥデバイスに無停電電力を供給する装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、パワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）デバイスに無停電電力を供給する装置及び方法に関するものである。更に詳しくは、本発明は、低圧バッテリによる補助電源に接続されたインジェクタを備えた装置に関するものである。本発明は、遠隔地にある受電機器に対する、該受電機器の場所にある緊急ＰｏＥバックアップ電源による無停電電力の供給に関するものである。

「パワーオーバーイーサネット」デバイスは、イーサネットケーブルにより供給される電力で動作する受電機器である。パワーオーバーイーサネット（「ＰｏＥ」）は、イーサネットケーブルを介して電力を供給する技術である。ＩＰセキュリティカメラ、ネットワークウエブカメラ、ワイヤレスアクセスポイント、ＶｏＩＰフォーン、ネットワークルーター等の機器に対し、単一のケーブルがデータと電力とを送る。ＰｏＥデバイスに対する別の電源は必要がない。ＩＥＥＥ ＰｏＥ規格は、給電装置、実際の電源及び受電機器に関する信号規格を定め、受電機器と給電装置とが通信し合うようにしたものである。給電装置と受電機器とは相互に検知し、ＰｏＥデバイスに供給される電力量を規制する。ＩＥＥＥ ＰｏＥ規格により、制限された電力伝達のみがイーサネットケーブルを介して可能となる。

無停電電力供給（「ＵＰＳ」）ないし無停電電源は、主電源が遮断されたときに受電機器に緊急電力を供給する。ＵＰＳは、主電源が落ちたときに使用可能となる即時かつ一般的に瞬時の代替電源である。対照的に、待機装置又は緊急装置は、作動し、切り替わって受電機器に給電しなければならない別の電源である。即時性と遅延がないことは、敏感な電子装置と連続的なデータ処理にとって重要である。

ＵＰＳは、データの喪失、受電機器のステータス情報の喪失、及びその後の受電機器の修理とリセッティングとに関する費用から該受電機器を保護する。避け得る余計なコストには、データ処理の遅れ、受電機器のある場所までの技術者の出張及びシステムの休止時間の収入損が含まれる。また、ＵＰＳは、受電機器のソフトウエアの破壊を防止する。予期しない電力の喪失は、システムのリブートないしリスタートを必要とし、電力の中断に起因する休止時間を超える遅れと休止時間を引き起こすおそれがある。

従来技術においては、ＵＰＳは、停電が検知されたときに直ちに作動する代替電源スイッチである。スイッチが通常の電力供給をバッテリ等の代替電源に切換える。病室における熱モニター、人工呼吸器等の緊要の機器は、予期しない停電により機能を停止するおそれがある。ＵＰＳは、その間介入してすべての関連機器およびネットワークの停止時間を排除する。

無停電電力供給の分野においては、種々の特許や刊行物がある。２０１２年４月５日に公開されたレッカー等のアメリカ特許出願第２０１２／００８０９４４号は、関連する部分において、停電時に照明グリッドを機能させておく方法及び装置を開示している。インテリジェント制御装置、例えば壁面スイッチ、及び照明グリッドは、相互に通信すると共に個々のバッテリバックアップを備えるように配線されなければならない。インテリジェント制御装置が停電を認識したときには、該制御装置はグリッドのバックアップによりこれらの機器と通信し、強度と色とを変更すると共に、動きと環境とに合わせて調整する。

ＰｏＥデバイスについては、ＵＰＳの組み込みは、給電装置と受電機器との整合のため、複雑である。ＰｏＥデバイスは、一般的に交流電源コンセント等の実際の給電装置から遠く離れている。電源コンセントにおける交流電源の中断は、ＰｏＥデバイスではなく給電装置に影響を及ぼす。給電装置用のＵＰＳは、瞬時スイッチを備えたバッテリ又は代替電源の従来装置である。ＰｏＥデバイスは、従来技術においては、電源コードを有しないため、ＰｏＥデバイス用のＵＰＳはない。

２００９年１０月１日に公開されたスソン、ＩＩＩ等のアメリカ特許出願第２００９／０２４３３９１号は、ルーター、スイッチ等のネットワークユーティリティに電力を供給するようにした給電装置を開示している。該給電装置は、交流を受け入れ、これを直流に変換し、少なくとも一つのＰｏＥポートに電力を供給する。該給電装置は、電力の連続性を確保するために、内部バッテリバックアップ及び冗長物を含んでいる。連続的に電力を供給するために、該装置は、主給電装置とバックアップソースとの間にオフラインモードで作動するフェールオーバー通信インターフェースを備えている。該フェールオーバーインターフェースは、該主給電装置が遮断されたときにこれを検知し、このときバックアップソースはオンラインソースとなって機器に電力を供給する。

２００７年１０月２３日にジャクソンに与えられたアメリカ特許第７２８６５５６号は、中央ネットワークデバイスに取り付けられた数個の機器に電力を供給する装置及び方法を開示している。該中央ネットワークデバイスは、イーサネットのネットワーク経由で電力を供給し、通常は多数の冗長電源を保証しないネットワーク上の機器にバックアップ電力を提供し得るものである。この装置は、データ用と電力用の異なるワイヤを備えたケーブル経由で又は信号の整合性を維持するために異なる周波数とフィルタとを用いた同じケーブル経由で、電力を提供することを開示している。

ＰｏＥデバイス用のＵＰＳを提供する従来の装置は、給電装置とＰｏＥデバイスとの分離に対処することができない。例えば、リモートネットワークウエブカメラは、コントロールセンターに対する電力とデータの伝達ためにイーサネットケーブルにより接続されている。コントロールセンターは、数マイルも離れており、遠距離及び近距離の他の場所にある多数のネットワークウエブカメラをモニターしている。従来の装置は、リモートネットワークウエブカメラ用の給電装置としてコントロールセンター用のＵＰＳを提供する。高度な従来装置は、給電装置としてのコントロールセンターの休止中にどのＰｏＥデバイスが引き続き電力を受けるのかの優先順位付けに関する。ＰｏＥデバイスの場所における給電の問題については全く開示されていない。ローカル電源管理は、従来技術におけるコントロールセンター管理の不必要な冗長性である。

しかしながら、すべてのリモートネットワークウエブカメラが給電装置としてコントロールセンターを用いることができるわけではない。電力とデータとをコントロールセンターから各リモートネットワークウエブカメラまで長距離にわたって送るために必要な電圧は、イーサネットケーブルには高すぎる。イーサネットケーブルの容量は、多くの場合、遠隔のＰｏＥデバイスに給電するには不十分である。イーサネットケーブル中の長い電源ランによる抵抗の蓄積により、電圧降下又は電流変動が引き起こされる。伝統的なＰｏＥインジェクタは、長距離とイーサネットケーブル容量の問題を克服する。ＰｏＥインジェクタは、コントロールセンターとＰｏＥデバイスとの間のデータの送信と同時に、ローカル交流電源をＰｏＥデバイスに接続する。ＰｏＥデバイス用の従来のＵＰＳ装置は、広範囲に及ぶネットワーク用のインジェクタベースの装置に対処しない。インジェクタとＰｏＥデバイスとのローカルレベルの停電は、広範囲のＰｏＥデバイスを備えた装置に影響を及ぼす。局所的な停電は、ＵＰＳの従来技術がコントロールセンターを保護するとしても、全ネットワーク内のＰｏＥデバイスを混乱させることがある。従来のＵＰＳ装置は、広く遠隔のネットワークにおけるＰｏＥデバイスの拡張にまだ対処していない。

本発明の目的は、ＰｏＥデバイスに無停電電力を供給する装置及び方法の実施例を提供することにある。

本発明の目的は、ＰｏＥデバイスに低圧の無停電電力を供給する装置及び方法の実施例を提供することにある。

本発明の別の目的は、受電機器と給電装置との間でＰｏＥデバイスに無停電電力を供給する装置及び方法の実施例を提供することにある。

本発明の別の目的は、インジェクションコントローラを介してＰｏＥデバイスに無停電電力を供給する装置及び方法の実施例を提供することにある。

本発明の別の目的は、ＡＣ／ＤＣコンバータを備えたインジェクションコントローラを介してＰｏＥデバイスに無停電電力を供給する装置及び方法の実施例を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、バッテリバックアップを備えたインジェクションコントローラを介してＰｏＥデバイスに無停電電力を供給する装置及び方法の実施例を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、コントロールセンターから離れた位置でＰｏＥデバイスに無停電電力を供給する装置及び方法の実施例を提供することにある。

本発明の更に別の目的は、ＰｏＥデバイスにローカライズされた無停電電力を供給する装置及び方法の実施例を提供することにある。

本発明の上記その他の目的と利点は、添付の明細書及び特許請求の範囲から明らかになる。

本発明の実施例は、パワーオーバーイーサネット（ＰｏＥ）デバイスに無停電電力を供給する装置を含む。特に、ＰｏＥデバイスはＰｏＥデバイスのネットワーク全体のコントロールセンターから遠く離れており、該コントロールセンターの電源は各ＰｏＥデバイスから分離している。コントロールセンター又は中間の給電装置からの電力のみがイーサネットケーブルにより送られる。中間の給電装置はルーター又はネットワークスイッチでよい。ＰｏＥデバイスは、よりローカルなソースから電力を得るのであるが、なおイーサネットケーブルからのデータと電力とを送ると共に使用する。本発明の実施例においては、装置は、ハウジングと、該ハウジングの電源入力と、該ハウジングの給電装置入力と、該ハウジングの受電機器出力と、該ハウジング内の代替電源と、該ハウジング内のコントロールモジュールとを含む。該ハウジングは、コントロールセンターから受電機器へのイーサネットケーブルと、受電機器の位置にあるＰｏＥデバイスとの間に取り付けられた別のユニットである。例えば、受電機器近傍の壁コンセントは、該壁コンセントが給電装置とコントロールセンターとを介して供給される電力とは別であっても、該電源入力にて該ハウジングに接続される。

該ハウジングにおいては、電源入力は電源（ＰＳ）インターフェースでよい。該インターフェースは、電源コード用の壁コンセント接続でよい。電源コードは、壁コンセントの如く、交流電源に接続する。給電装置入力と受電機器出力は、イーサネットポートとしてインターフェースを備えてもよい。電力及びデータ用のイーサネットケーブルは、これらの機器をハウジングに接続する。給電装置は、ＰｏＥネットワークスイッチと、ＰｏＥ非対応ネットワークスイッチと、コンピュータネットワークと、他の電力及びデータソースとを含むものであってもよい。受電機器は、ワイヤレスルーター、ネットワークウエブカメラ、ボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）電話、ワイヤレスアクセスポイント、データプロセッサ等のＰｏＥデバイスである。

ハウジング内における代替電源は、単数又は複数のバッテリ等のエネルギーを蓄積する手段である。一部の実施例においては、代替電源はリチウムイオンバッテリである。代替電源は、化学的に活性化された再充電電源でもよく、該代替電源は装置により供給された電力を能動的に蓄える。例えば、該代替電源は、イーサネットケーブルによる給電装置入力から、及び／又は電源コードによる電源入力から、電力を蓄えることができる。

本発明の実施例は、電源入力に接続されたコントロールモジュールと、給電装置入力と、受電機器出力と、代替電源とを含む。該コントロールモジュールは、ハウジングに受け取られ、分配された電力とデータとを管理する。実施例は、インジェクタ手段と、コンパレータ手段と、スイッチ手段とよりなるコントロールモジュールを含む。該インジェクタ手段は集められた電力を受電機器に分配する。該コンパレータ手段は、電力が電源入力、代替電源あるいは給電装置のいずれからのものであるかにかかわらず、該受電機器に分配された電力量を検知する。該スイッチ手段は、電源入力、代替電源、給電装置、又はそれらの組合せから集めた電力を分配のためにインジェクタ手段に向ける。また、該インジェクタ手段に正しい種類の電力が集められるようにするために、該インジェクタ手段と電源入力との間にコンバータ手段を設けてもよい。

一部の実施例においては、該インジェクタ手段は負荷回路を備え、該負荷回路は電源入力と給電装置と代替電源とからの電力を蓄える。該インジェクタ手段は受電機器出力を介して配電し、該コンパレータは受電機器に十分な電圧を提供するために負荷回路の電圧をモニターする。負荷回路の電力は、電源入力、給電装置入力、あるいは代替電源のいずれかより供給される。該スイッチ手段はこの供給を制御する。

装置の実施例においては、種々の動作モードがあり得る。コントロールモジュールは、電源入力から受電機器に電力を供給する第一動作モードと、代替電源から受電機器に電力を供給する第二動作モードと、給電装置入力から受電機器に電力を供給する第三動作モードと、電源入力から代替電源に電力を供給する第四動作モードと、給電装置入力から代替電源に電力を供給する第五動作モードとを有する。これらの動作モードは、コンパレータと協働するスイッチ手段により管理される。本発明の実施例は、両立しない動作モードを備えており、該スイッチ手段により正しいモードが選択される。例えば、コンパレータが付負荷回路における電力の不足を検知したときには、該スイッチ手段は動作モードを変える信号を受け、無停電電力がインジェクタ手段から受電機器へ分配されるようになす。動作モードが電源入力からの電力である第一モードである場合には、瞬時の変更は代替電源からの電力である第二モードとなる。

本発明の実施例は、無停電電力をＰｏＥデバイスに供給する方法を含む。この方法は、コンパレータによりインジェクタの電圧をモニターし、該インジェクタを介して充電機器に電力を分配することを含む。続いて、インジェクタにおけるコンパレータにより電力不足を検知し、電源入力の混乱に応じて、インジェクタへ供給される電力を電源入力と代替電源との間で切換えるステップがある。インジェクタの負荷回路の電圧がしきい値範囲を外れたときに電力不足が生ずる。電源入力が電力をしきい値範囲内で供給しているときには、混乱によりコンパレータがスイッチに信号を送り、電源入力から代替電源へ瞬時に変更させる。混乱が解消したとき、及び、電源入力が電力をしきい値範囲内で電力を供給することができるときには、コンパレータはスイッチに信号を送り、代替電源から電源入力に戻させる。このように、代替電源は、反復使用ができるように維持され、本発明の実施例の方法における他のステップで充電することができる。

図１は、本発明により無停電電力を供給する装置の実施例を示す上方からの斜視図である。 図２は、図1の実施例の端面図である。 図３は、図1の実施例の平面図である。 図４は、図１の実施例の反対側の端面図である。 図５は、本発明により無停電電力を供給する装置の実施例を示す断面図である。 図６は、本発明による装置の別の実施例を示す概略図である。 図７は、本発明により無停電電力をＰｏＥデバイスに供給する装置及び方法の実施例を示す概略図である。

図１〜７は、無停電電力を供給する装置１０を示す。装置１０は、ハウジング１２と、電源入力１４と、給電装置入力１６と、受電機器出力１８と、代替電源２０と、コントロールモジュール２２とを含む。図１〜４は、受電機器又はＰｏＥデバイスの場所に配設される別体のユニットとしてのハウジングを示す。ＰｏＥデバイスは、ＰｏＥデバイス群のネットワーク全体のコントロールセンターから遠隔に配設され、該コントロールセンターの電源は各ＰｏＥデバイスから分離している。ＰｏＥデバイスは、コントロールセンターからのネットワークを介した往復のデータ伝送に依存している。コントロールセンターからのデータ又は介在給電装置からのデータのみがイーサネットケーブルにより伝送される。イーサネットケーブルの物理的制約のため、装置１０には大きな電力は送られない。イーサネットケーブルは、給電装置入力１６に係合し、主にデータと若干の電力とを供給する。給電装置入力１６を通して給電措置から伝えられる若干の電力があるかも知れないが、この電力は一般にＰｏＥデバイスを作動させるに足るものではない。しかして、介在給電装置はルーター又はネットワークスイッチでよい。ＰｏＥデバイスは、よりローカルなソースから電力を得る必要があるが、なお、データと、給電装置入力１６からの若干の電力とを伝え、使用している。コントロールセンターからのイーサネットケーブルは、給電装置入力１６に接続され、該給電装置入力は装置１０をデータのネットワーク全体に接続する。

図１〜４は、電源入力１４を示し、該電源入力１４は装置１０とＰｏＥデバイス用の受電機器出力１８とに実際に電力を供給する。一部の実施例においては、受電機器近傍の壁コンセントは電源入力１４にてハウジング１２に接続される。バッテリ等の他のローカル電源も使用可能である。本発明においては、電源入力１４に接続される電源は、給電装置及びコントロールセンターの電源とは別でなければならない。装置１０はシステム全体の一部として作動する。装置１０のように遠隔地にあるデータの収集と伝送は、ネットワーク全体に組み込まれる。一つの場所での停電がネットワーク全体を壊すことはない。本発明による装置１０は、ＰｏＥデバイスに対し無停電電力供給（ＵＰＳ）を与える。従来のネットワークは、データを保存し、停電を回避するためにコントロールセンターにＵＰＳを有するにすぎない。本発明による装置１０は、ＰｏＥデバイスの遠隔地におけるＵＰＳを与える。

図１、図２に示すように、電源入力１４は電源（ＰＳ）インターフェース２４と共にハウジング１２に配設されている。インターフェース２４はハウジング１２の外面にある。インターフェース２４は、電力コード又は他の延長コード用の壁のソケット接続として適合する。該コードは、壁コンセント等の交流電源に接続される。交流電源は、ネットワーク内のコントロールセンター又は給電装置よりも受電機器に近い。

図３、図４は、ハウジング１２に配設された給電装置入力１６と受電機器出力１８ とを示す。給電装置入力１６は電源装置（ＰＳＥ）インターフェース２６を備えている。受電機器出力１８は受電機器（ＰＤ）インターフェース２８を備えている。本発明の実施例においては、ＰＳＥインターフェース２６とＰＤインターフェース２８とは、ハウジング１２の外側のイーサネットポートである。電力とデータ用のイーサネットケーブルは、該インターフェース２６、２８を介して機器をハウジング１２に接続する。他の実施例においては、ＰＳＥインターフェース２６用又はＰＤインターフェース２８用の補助電源ケーブルポートを備えている。図１〜図５に示す実施例においては、給電装置入力１６は、ネットワーク全体の給電装置を接続する。該給電装置には、ＰｏＥネットワークスイッチ、非ＰｏＥネットワークスイッチ、コンピュータネットワーク、並びに他の電源及びデータのソースが含まれる。該給電装置は、データと電力とのネットワークの一部である。該給電装置は、装置１０と同じ電源により給電されるのではない。

本発明においても、受電機器出力１８は受電機器を装置１０に接続する。該受電機器はネットワーク全体の一部ともなり、コントロールセンター等の他の給電装置へデータと電力とを伝送する。図１〜図５に示す事例においては、受電機器は、ワイヤレスルーター、ネットワークウエブカメラ、ボイスオーバーインターネットプロトコル（ＶｏＩＰ）電話、ワイヤレスアクセスポイント、データプロセッサ等のＰｏＥデバイスである。図７は受電機器４６の概略図である。図７は給電装置４４をも示す。該給電装置は、ネットワークとネットワークケーブルとよりなり、給電装置入力１６にデータと電力とを提供するように少なくとも一つのネットワーク入力とネットワーク出力とを備えている。該ネットワークケーブルは、電力とデータとを送受するためのイーサネットケーブルである。一部の実施例においては、該ネットワーク出力は、二つの２２−２８ＡＷＧコンダクタ出力電源端子等のケーブル電源端子を有する。該ネットワークケーブルは、給電装置入力１６を介して、コントロールモジュール２２と受電機器４６とに対し、データを送受する。

図５、図６は、ハウジング１２内に配設された代替電源２０を示す。該代替電源２０は受電機器用のエネルギーを蓄える。一部の実施例においては、該代替電源２０は図５、図６に示すように、単数又は複数のバッテリ３０である。一部の実施例においては、該代替電源２０はリチウムイオンバッテリである。装置１０において、該代替電源２０は、電源入力１４又は給電装置入力１６から電力を蓄え、電源入力１４の途絶が生じたときに該代替電源２０が電力を供給するようになす。該代替電源２０は、化学的に活性化された再充電電源とし、該代替電源２０が装置１０により供給された電力を活性的に蓄えるようにしてもよい。例えば、該代替電源は、イーサネットケーブルにより給電装置入力１６から、及び／又は電源コードにより電源入力１４から、電力を蓄えることができる。

本発明による実施例のコントロールモジュール２２は、図５、図６において、ハウジング１２内に配設されている。該コントロールモジュール２２は電源入力１４と、給電装置入力１６と、受電機器出力１８と、代替電源２０とを装置１０に接続する。該コントロールモジュール２２は、ハウジング１２内の装置１０により受け取られた電力とデータとを管理し、受電機器出力１８を介して受電機器又はＰｏＥデバイスにデータと電力とを分配する。装置１０内の電力の規制は、受電機器に対するＵＰＳを保証する。給電装置の受電機器への直接接続ではなく、給電装置と受電機器との間に装置１０を配設する直接接続がある。コントロールモジュール２２の活動の如き緩衝は、ネットワーク全体上の受電機器を維持すると同時に、電源の受電機器へのローカル接続を許す。ＰｏＥデバイスのためのＵＰＳは、本発明の装置１０の介在により可能となる。装置１０による電源調整は、従来技術を超越している。

図５〜図７に示す装置１０の実施例は、インジェクタ手段３４と、コンパレータ手段３６と、プリント回路基板（ＰＣＢ）３２上のスイッチ手段３８とよりなるコントロールモジュールを含む。図７は概略図である。ＰＣＢ３２はハウジング１２内に配設されている。インジェクタ手段３４は、データと電力とを集め、受電機器出力１８を介して受電機器に分配する。該インジェクタ手段３４は、給電装置入力１６と電源入力１４と、代替電源２０とを受電機器出力２０に接続する。コンパレータ手段３６は、電源入力１８からの電力と、受電機器出力１８への電力とを検知する。コンパレータ手段３６は、電力が電源入力１４、代替電源２０あるいは給電装置入力１８のいずれからのものであるかを問わず、受電機器に送られる電力の量をモニターする。ＵＰＳについては、受電機器出力１８からの電力は、ソースに関係なく受電機器の操作のために維持され、ソースの中断が受電機器の中断を生じさせないようにしなければならない。本発明においては、電源入力１４は、給電装置の電源とは別の電源に接続される。スイッチ手段３８は、電源入力１４、代替電源２０、給電装置入力１８、又はそれらの組合せのいずれから、分配のためにインジェクタ手段３４への電力を集めるかを選択する。該スイッチ手段３８は、受電機器出力を介した電力が受電機器に適したものであるように、ＵＰＳを有効にする。

コンパレータ手段３６のモニタリングにより、スイッチ手段３８は、電源入力１４又は代替電源２０をインジェクタ手段３４に接続する。給電装置入力１６に給電装置からのデータと共に残余の電力があるかも知れないが、本発明の実施例は受電機器出力１８のためにこの残余の電力に頼ることはない。給電装置入力１６からの残余の電力は、代替電源２０を充電し、又は受電機器出力１８のためにインジェクタ手段３４に貢献させるべく、使用することができる。しかしながら、装置１０は、通常、給電装置から離れているため、イーサネットケーブルは非常に長い。イーサネットケーブルの距離は、残余の電力量が装置１０により給電装置入力１６で利用されることを減少させる。スイッチ手段３８は、インジェクタ手段３４に供給するために、一般に、電源入力１４と代替電源２０との間で切り替わる。

一部の実施例においては、インジェクタ手段３４と電源入力１４との間にコントロールモジュール２２のコンバータ手段４０が配設されている。電源が電源入力１４に交流（ＡＣ）を供給したときには、コンバータ手段３４はＡＣを直流（ＤＣ）に変換することができる。ＤＣは受電機器において使用可能であり、ＤＣはインジェクタ手段３４から受電出力１８へ分配することができる。コントロールモジュール２２は供給された電力と分配された電力とを規制し、コンバータ手段４０はＡＣとＤＣとの間の変換を容易ならしめる。インジェクタ手段３４により受電機器出力１８を介して適切なタイプの電力が供給される。

一部の実施例においては、インジェクタ手段３４は、図７に概略的に示すように、負荷回路４２を備えている。負荷回路４２は、電源入力１４と、給電装置入力１６と、代替電源２０とからの電力を蓄えることができる。インジェクタ手段３４は、負荷回路４２の電力を受電機器１８を介して受電機器に分配する。コンパレータ手段３６は、負荷回路４２に供給するソースにかかわらず、充分な電圧が受電機器出力１８を介して提供されるように、該負荷回路４２の電圧をモニターする。電源入力１４又は代替電源２０は給電装置入力１６よりも一般的であるが、該負荷回路４２の電力は、電源入力１４と給電装置入力１６と代替電源２０とのいずれかから供給される。スイッチ手段３８は、どのソースが負荷回路４２に貢献するかを制御する。

コントロールモジュール２２は、装置１０の実施例における種々の動作モードをセットする。コントロールモジュール２２は、電源入力１４から受電機器へ電力を供給する第一モードの動作を有する。第一モードは、受電機器の場所に壁コンセントを配設した通常の動作である。ＰｏＥデバイス等の受電機器の場合、データはイーサネットケーブルにより送られ、電力は、イーサネットケーブルにより送られるのではなく、ローカルソースに取って代えられる。ＰｏＥデバイスは、機能的ならしめるために、給電装置から一定の距離に制限されるものではない。従来のインジェクタは、通常のモードとして第一モードで動作する。欠点は、ローカルソース電力によるＰｏＥデバイスに対する停電である。

本発明の実施例は、ＰｏＥデバイス用のＵＰＳを得るために、従来のインジェクタを超す種々のモードを含んでいる。スイッチ手段３８は、コントロールモジュール２２の動作モードを管理する。代替電源２０から受電機器へ電力を供給する動作の第二モードと、給電装置入力１６から受電機器へ電力を供給する動作の第三モードと、電源入力１４から代替電源２０へ電力を供給する動作の第四モードと、給電装置入力１６から代替電源２０へ電力を供給する動作の第五モードとがある。第二モードは、電源入力１４が停止したときに、停電なく電力を供給する緊急モードである。ローカル電源とネットワークデータの特定の状況下でのＵＰＳを備えた装置１０のため、ローカル電源の機能停止はＰｏＥデバイスを停電させない。第一モードから第二モードへの瞬間的な切換えにより、ローカル電源の機能停止中、リセットと遠隔地へのサービスコールとを不要ならしめる。

第三モードは、どのような電力がイーサネットケーブルを介して給電装置入力１６に送られても、該電力を制御する。主としてデータ、特に長距離の伝送用のデータに使用されたときでも、なお若干の余剰電力があり得る。この電力は、受電機器出力１８を介して分配するために、インジェクタ手段３４の負荷回路４２により集めることができる。第五モードは、負荷回路４２により集められた余剰電力が再充電用に代替電源２２に分配されるようにした別の変形例である。給電装置における停電はこの電力に影響を与える。電源入力１４における停電はこの電力に影響を与えない。給電装置における従来のＵＰＳ装置は、イーサネットケーブルから装置１０への停電を防止する。

第四モードは、通常動作の別の可能な一部である。代替電源２０は、電源入力１４が活きているときには、インジェクタ手段３４の負荷回路４２からの電力により充電される。停電がないときには、代替電源２０は、停電がいつ発生しても該代替電源２０が電力を供給することができるように、充電される。動作の第一モード及び第四モードは、動作の第二モードとは両立しない。第二モードの緊急ＵＰＳモードは、電源入力１４が機能停止したことを意味する。したがって、装置１０の部品は、電源入力１４には全く依拠していない。

動作モードは、コンパレータ手段３６と協働するスイッチ手段により管理される。本発明の実施例は、並行する動作モードと両立しない動作モードとを備えている。例えば、インジェクタ手段３４は、給電装置入力１６からのデータを充電機器に分配し続けると共に、第三モードと第五モードのために給電装置入力１６からの電力を集め続ける。第三モードと第五モードは、相互に並行すると共に他の動作モードとも並行する。コントロールモジュール２２のスイッチ手段３８は、正しいモードが選択されることを保証する。別の事例においては、第三モード及び第五モードは，通常の動作中、第一モード及び第四モードと並行する。ローカルソースにおける電源入力１４はインジェクタ手段３４に電力を供給する。電源入力１４の機能停止は、スイッチ手段３８に対し、第一モード及び第四モードに代えて、第二モードを作動させる。第三モード及び第五モードの給電装置入力１６からのデータは継続する。一部の実施例においては、インジェクタ手段３４は、動作の当該モードにかかわりなく、１２ＶＤＣ〜２４ＶＤＣの範囲で受電機器出力１８を介して電力を分配する。ＵＰＳは、全停電中、ＰｏＥデバイスのために行うこの範囲の電力である。

図７は、本発明の実施例によるコンパレータ手段３６とスイッチ手段３８とを示す。コンパレータ手段３６はインジェクタ手段３４の負荷回路４２における電圧の低下を検知し、スイッチ手段３８はコンパレータ手段３６より動作モードを変換すべき旨の信号を受け、以てインジェクタ手段３４から受電機器へ無停電電力が分配される。動作モードが電源入力１４からの電力である第一モードの場合には、瞬間的な変換は代替電源２０からの電力である第二モードで可能となる。

インジェクタ手段３４の負荷回路４２の電圧がしきい値範囲から外れたときには、コンパレータ手段３６はスイッチ手段３８を作動させる。コンパレータ手段３６は負荷回路４２の電圧をモニターし、電圧がしきい値範囲から外れたときには初期化信号をスイッチ手段３８に送る初期化モードとなる。該初期化信号はスイッチ手段３８に対しコントロールモジュール２２の動作モードを変換させる。例えば、電源入力１４により供給されるという負荷回路４２の第一モードは、代替電源２０により供給されるという第二モードに変換される。初期化モードは停電に対応する。

停電は恒久的なものではなく、ローカル電力は結局回復し、電源入力１４はインジェクタ手段３４の負荷回路４２に対する能動的な電源に再びなり得る。コントロールモジュール２２を第一モードの正常な動作に戻し、以て、代替電源２０が消耗し減少しないようにすることが推奨される。一部の実施例においては、コンパレータ手段３６は、電源入力１４の電圧をモニターするために、該電源入力１４に接続される。停電が終了したときには、コンパレータ手段３６は、インジェクタ手段３４のしきい値範囲内で電源入力１４の電圧を検知する。コンパレータ手段３６は、再初期化モードに入り、再初期化信号をスイッチ手段３８に送る。再初期化信号は該スイッチを第二モードから第一モードに戻す。コントロールモジュール２２の負荷回路４２は代替電源２０から電源入力１４に切り替わる。

一部の実施例においては、コンパレータ手段３６は、負荷回路４２に接続された少なくとも一つのダイオードと、当該少なくとも一つのダイオードに結合されたダイオード回路とよりなる。該ダイオード回路は、しきい値範囲に関する情報を含むと共に、電圧がしきい値範囲を横切って落ちたときには初期化信号と再初期化信号とを作る。一つの変形例においては、コンパレータ手段３６は、更に、熱過負荷事象に応答して電源遮断を開始する熱保護スイッチを含む。また、ローカル電源からの電圧を検知するために電源入力１４に別のダイオードを接続した変形例もある。当該別のダイオードは、ローカル電源に電力が復元されたときに、再初期化をモニターする。

同様に、スイッチ手段３８は、電源入力１４に接続された少なくとも一つの回路入力と代替電源２０に接続された少なくとも一つの回路入力とを備えたダイオード回路により構成してもよい。第一モードは、電源入力１４と受電機器用のインジェクタ手段３４との間を接続する。第二モードは、代替電源２０と受電機器用のインジェクタ手段３４との間を接続する。第二モードは、ローカル電源の停電と電源入力の機能停止の間におけるＵＰＳ用の緊急モードである。前記ダイオード回路は、電源入力１４からの電力が検知されたときには、通常の動作に再び戻る。その切換えは瞬間的である。

本発明の実施例は、図７に示すように、無停電電力をＰｏＥデバイスに供給する方法を含む。装置１０は、ＰｏＥデバイスが電源入力１４を介してローカル電源を有していたとしても、該ＰｏＥデバイスにＵＰＳを提供するために用いられる。この方法は、コンパレータによりインジェクタの電圧をモニターし、該インジェクタを介して受電機器に電力を分配することを含む。負荷回路４２は、しきい値範囲内の電圧に留まるようモニターされる。該しきい値範囲は、受電機器４６を作動させるに足る電力に対応する。ＵＰＳは電力の起源にかかわらず十分な電力を必要とするため、電力の起源は測定されない。

続いて、インジェクタにおけるコンパレータによる電力不足の検知と、インジェクタに対する供給電力の切換えとのステップがある。電力不足は、負荷回路の電圧がしきい値範囲から脱するときに生ずる。電源と電源入力１４と代替電源２０との接続は、停電が検知される度に評価される。電源入力が電力をしきい値範囲内で供給しているときに、しきい値範囲外への落下が検知されれば、コンパレータは電源入力から代替電源へ瞬時に切換える信号を発する。受電機器は引き続き停電を生じない。代替電源が限られているため、コンパレータは、代替電源への切換えのステップの後、引き続きインジェクタの負荷回路の電圧と電源入力の電源とをモニターする。停電が解消し、コンパレータが負荷回路のしきい値範囲内で電力を供給し得る電源入力からの電圧を検知したときには、コンパレータは、代替電源から電源入力に戻す切換えの信号を発する。このように、代替電源は、反復使用のために維持され、本発明の実施例の方法の他のステップで充電することができる。

動作の第三モード、第四モード及び第五モードの類似ステップも本発明による方法の実施例に含まれる。この方法は、コントロールモジュール２２の第三モード及び第五モード用に、給電装置入力を介して電力とデータとを供給することを含む。給電装置入力を介して代替電源を充電又は再充電するステップも開示されている。動作の第四モードの電源入力を介して代替電源を再充電することは、本発明による方法の実施例の別のステップである。

本発明は、無停電電力をＰｏＥデバイスに供給する装置及び方法を提供する。電源装置及び全ネットワークのコントロールセンターから離れた場所にあるＰｏＥデバイスは、本発明の装置によりＵＰＳを受けることができる。データと電力との伝送及びローカル電源との整合の複雑さは、本発明により解消する。また、イーサネットケーブルを介した給電装置の電圧は、代替電源の充電に使用することができ、ＵＰＳはイーサネットケーブル規格により定められた定電圧で可能である。本発明は、給電装置及び受電機器における停電の効果を分離することを可能にする。ＵＰＳは受電機器と給電装置との間にミッドスパンを備えている。バッテリ又はバッテリバックアップのような代替電源は、瞬時にＰｏＥデバイスの電源となる。再充電可能なバッテリオプションは、本発明の実用寿命及び独立性を更に延ばすものである。一部の実施例においては、装置は、イーサネットケーブルの低圧電力と受電機器におけるローカル電力とを管理するためのインジェクションコントローラ又はコントロールモジュールを含む。ＡＣ／ＤＣコンバータは、セントラルネットワークから離れた場所にある壁コンセントに装置を更に適合させるようになす。

本発明に関する上記開示と説明は、例示的かつ説明的なものである。本発明の要旨から逸脱することなく、図示の構造、構成及び方法の細部における種々の変更が可能である。

Claims (19)

1. ハウジング（１２）と、
   該ハウジング（１２）内に配設され、該ハウジング（１２）の外側に電源インターフェース（２４）を有する電源入力（１４）と、
   該ハウジング（１２）内に配設され、該ハウジング（１２）の外側にパワーオーバーイーサネット電源装置インターフェース（２６）を有するパワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）と、
   該ハウジング（１２）内に配設され、該ハウジング（１２）の外側に受電機器インターフェース（２８）を有する受電機器出力（１８）と、
   該ハウジング（１２）内に配設された代替電源（２０）と、
   イーサネットケーブルにより該受電機器出力（１８）に接続された受電機器と、
   該パワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）に接続され、該電源入力（１４）及び該代替電源（２０）とは別に電力を供給されるパワーオーバーイーサネット給電装置と、よりなる無停電電力を供給する装置（１０）において、
   コントロールモジュール（２２）は、該電源入力（１４）と、該パワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）と、該受電機器出力（１８）と、該代替電源（２０）とに接続され、該コントロールモジュール（２２）は、インジェクタ手段（３４）とコンパレータ手段（３６）とスイッチ手段（３８）とよりなり、該インジェクタ手段（３４）は該パワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）と該電源入力（１４）と該代替電源（２０）とを該受電機器出力（１８）に接続し、該コンパレータ手段（３６）は該電源入力（１４）からの電力と該受電機器出力（１８）への電力とを検知し、該スイッチ手段（３８）は該電源入力（１４）と該代替電源（２０）とを該インジェクタ手段（３
   ４）に接続し、
   前記インジェクタ手段（３４）は負荷回路（４２）を備え、該負荷回路（４２）は、前記電源入力（１４）と前記パワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）と前記代替電源（２０）とのうちの少なくとも一つから電力を蓄え、該負荷回路（４２）は前記受電機器出力（１８）に電力を分配し、
   前記コンパレータ手段（３６）は該負荷回路（４２）の電圧をモニターし、
   前記コントロールモジュール（２２）は、該電源入力（１４）から前記受電機器に電力を供給する動作の第一モードと、該代替電源（２０）から該受電機器に電力を供給する動作の第二モードと、該パワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）から該受電機器に電力を供給する動作の第三モードと、該電源入力（１４）から該代替電源（２０）に電力を供給する動作の第四モードと、該パワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）から該代替電源（２０）に電力を供給する動作の第五モードとを有し、
   前記第一モードと前記第四モードは前記第二モードとは両立せず、かつ、前記第一モードと前記第四モードは前記第三モードと前記第五モードとは相互に並行し、前記スイッチ手段（３８）は前記コントロールモジュール（２２）の動作の各モードを管理することを特徴とする無停電電力を供給する装置（１０）。
   
2. 前記コントロールモジュール（２２）は、更に、前記インジェクタ手段（３
   ４）と前記電源入力（１４）との間にコンバータ手段（４０）を備えているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の無停電電力を供給する装置（１０）。
3. 前記代替電源（２０）は、化学的に活性化された再充電電源よりなることを
   特徴とする請求項１に記載の無停電電力を供給する装置（１０）。
4. 前記インジェクタ手段（３４）は、前記パワーオーバーイーサネット給電装
   置入力（１６）と前記受電機器との間でデータを配するように、前記パワーオ
   ーバーイーサネット給電装置入力（１６）を該受電機器に接続することを
   特徴とする請求項１に記載の無停電電力を供給する装置（１０）。
5. 前記インジェクタ手段（３４）は、１２ＶＤＣ〜２４ＶＤＣの分配範囲で電
   力を前記受電機器に分配することを特徴とする請求項１に記載の無停電電力を
   供給する装置（１０）。
6. 前記コンパレータ手段（３６）は、前記インジェクタ手段（３４）の負荷回
   路の電圧がしきい値範囲から外れたときに、前記スイッチ手段（３８）を作動
   させることを特徴とする請求項１に記載の無停電電力を供給する装置（１
   ０）。
7. 前記コンパレータ手段（３６）は、初期化モードを有し、初期化信号を前記
   スイッチ手段（３８）に送り、
   該初期化信号は、前記スイッチ手段（３８）に対し、前記負荷回路（４２）
   への電力の供給を前記電源入力（１４）から前記代替電源（２０）に変えさ
   せ、前記コントロールモジュール（２２）は第一モードから第二モードに変換
   させることを特徴とする請求項６に記載の無停電電力を供給する装置（１
   ０）。
8. 前記コンパレータ手段（３６）は前記電源入力（１４）の電圧を検知し、該
   コンパレータ手段（３６）は、該電源入力（１４）の電圧が前記しきい値範囲
   内で前記負荷回路（４２）に電力を供給するに 充分であるときには、前記スイ
   ッチ手段（３８）を作動させ、該コンパレータ手段（３６）は再初期化モード
   を有し、再初期化信号を該スイッチ手段（３８）に送り、
   該再初期化信号は、該スイッチ手段（３８）に対し、該負荷回路（４２）へ
   の電力供給を前記代替電源（２０）から電源入力（１４）に切換えさせ、前記
   コントロールモジュール（２２）は第二モードから第一モードに切り替わるこ
   とを特徴とする請求項７に記載の無停電電力を供給する装置（１０）。
9. 前記コンパレータ手段（３６）は、前記電源入力（１４）に接続された少な
   くとも一つのダイオードと、当該少なくとも一つのダイオードに結合したダ
   イオード回路とを備え、該ダイオード回路は前記インジェクタ手段（３４）の
   しきい値範囲を定めることを特徴とする請求項８に記載の無停電電力を供給す
   る装置（１０）。
10. 前記コンパレータ手段（３６）は、更に、熱過負荷事象に応答して電源遮断
    を開始する熱保護スイッチを備えていることを特徴とする請求項６に記載の無
    停電電力を供給する装置（１０）。
11. 前記スイッチ手段（３８）は、前記インジェクタ手段（３４）に対する電力
    供給を前記電源入力（１４）と前記代替電源（２０）との間で瞬時に切換える
    ことを特徴とする請求項１に記載の無停電電力を供給する装置（１０）。
12. 前記スイッチ手段（３８）は、前記電源入力（１４）に接続された少なくと
    も一つの回路入力と前記代替電源（２０）に接続された少なくとも一つの回路
    入力とを備えたダイオード回路を備えていることを特徴とする請求項１１に記
    載の無停電電力を供給する装置（１０）。
13. 前記コンバータ手段（４０）はＡＣ電源から電力を受け、変換したＤＣ電力
    を前記コントロールモジュール（２２）に送り、該コンバータ手段（４０）
    は、前記電源入力（１４）と前記インジェクタ手段（３４）との間に接続さ
    れ、該電源入力（１４）に接続されたＡＣ電源からＤＣ電力を提供するように
    したことを特徴とする請求項２に記載の無停電電力を供給する装置（１０）。
14. 前記パワーオーバーイーサネット給電装置は、ネットワークとネットワーク
    ケーブルとよりなり、前記パワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）
    にデータと電力とを提供するように少なくとも一つのネットワーク入力とネッ
    トワーク出力とを備え、該ネットワーク出力はケーブル電源端子を備え、該ケ
    ーブル電源端子は二つの２２−２８ＡＷＧコンダクタ出力電源端子であること
    を特徴とする請求項１に記載の無停電電力を供給する装置（１０）。
15. 無停電電力を供給する方法であって、該方法は、
    請求項１に記載の装置を備え、
    前記コンパレータ手段（３６）により前記インジェクタ手段（３４）の電圧をモニターし、
    該インジェクタ手段（３４）を介して前記電源入力（１４）から前記受電機
    器に電力を供給し、
    該コンパレータ手段（３６）により該インジェクタ手段（３４）における
    電力不足を検知し、
    該受電機器への電力を該電源入力（１４）から前記代替電源（２０）に切換え、
    前記電源入力（１４）から該代替電源（２０）に切換えるステップの後、該電源入力（１４）における電圧をモニターし、
    該コンパレータ手段（３６）により該電源入力（１４）からの十分な電力を検知し、
    該受電機器への電力を該代替電源（２０）から該電源入力（１４）に切換えることを特徴とする無停電電力を供給する方法。
16. 電力不足を検知するステップは、しきい値範囲外の電圧を検知してなり、十分な電力を検知するステップは、しきい値範囲内で前記インジェクタ手段（３４）を維持する電圧を検知してなることを特徴とする請求項１５に記載の無停電電力を供給する方法。
17. 更に、前記インジェクタ手段（３４）を介して前記パワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）から前記受電機器へ電力を供給するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の無停電電力を供給する方法。
18. 更に、前記インジェクタ手段（３４）を介して前記パワーオーバーイーサネット給電装置入力（１６）から前記代替電源（２０）へ電力を供給するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の無停電電力を供給する方法。
19. 更に、前記インジェクタ手段（３４）を介して前記電源入力（１４）から前記代替電源（２０）へ電力を供給するステップを含むことを特徴とする請求項１５に記載の無停電電力を供給する方法。
    

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