专利名称：装置的供电的制作方法
技术领域：
本发明涉及装置的供电。具体来说，本发明涉及一种用于将电力提供给一个或多个终端装置并在一个或多个终端装置最有效地使用电力的方法和设备，尤其涉及在电力被提供时最有效地使用得自低碳源的能量，但不限于此。使用本地提供的可持续能源(诸如，基于光伏(PV)能量的源(“太阳能电池装置”)、风轮机、水力发电源或其它可持续或“绿色”源)补充提供给建筑物的市电(mains)电力变得越来越普遍。另外，由可持续源至少部分地产生市电能量变得更加普遍。通常，提供市电供电和可持续供电这两者作为输入到建筑物、建筑物群或其他场所的电力，在这些地方，市电供电和可持续供电可被结合并用于建筑物之内的电力装置。在这些环境中的可持续电力的可用性可在整个一天或其它时间段变化。例如，PV源仅在太阳照射在PV源上或至少处于光的特定最小环境水平时直接产生太阳电力。当然，风轮机非常依赖于盛行风速度等。期望在可持续能源可用时，最大限度地使用可持续能源。很多计算机和类似的装置可经由所谓的以太网端口和以太网或CAT5线缆连接到网络。如今可还经由以太网络传输电力(被称为以太网供电(POE))，经由以太网络直接向功率相对低的装置(诸如，膝上型计算机、打印机或其它装置)供电。由于这意味着装置可简单地插入到以太网络而不需要单独的电源和市电供电，因此这是便利的。目前，POE可通常用于提供多达大约33瓦的功率需求。本发明在于试图提供一种尽可能地使用可持续电力的改进的方法。根据本发明，提供了一种用于给装置供电的设备，所述设备包括具有来自两个或多于两个的不同的源的输入的电源；用于结合所述源并向一个或多个终端装置提供电源的装置；用于确定包括在输出的电源中的输入源的相对量并在任何时间产生代表输入源的相对量的指数的装置；以及用于使用所述指数以确定如何使用电力的装置。使用指数的装置优选地包括用于将所述指数传输到一个或多个终端装置的装置，以及用于使用所述指数以确定如何使用电力的与每个终端装置相关联的装置。使用指数的装置可包括适于使用所述指数以确定如何使用电力的控制装置。使用指数的装置可以是所述控制装置和/或每个终端装置的部分或与所述控制装置和/或每个终端装置相关联。所述控制装置可包括用于使用指数和输入设定点值计算误差的装置，以及使用所述误差确定如何使用电力的与所述控制装置和/或每个终端装置相关联的装置。所述控制装置还可从一个或多个终端装置接收关于电力使用的反馈，其中，所述控制装置还适于使用所述反馈信息确定如何使用电力。两个源在产生的碳量方面可不同，在这种情况下，指数可以是可持续(可再生)电力与相对不可持续电力相比的指数(所谓的“绿色指数”)。虽然其通常不是碳的直接测量(例如，以Kg CO2/秒为单位)，但它可在一些实施例中体现所述碳量。可通过使用比较装置产生所述指数。 可通过实际的电力传输路径传输所述指数，或者可单独地传输所述指数。在所述指数通过电力传输路径被传输的实施例中，可经由电力也被无线传输的无线机制或通过其他机制，经由市电信号传输，通过以太网传输所述指数。
可选择地，所述指数可至少部分通过相对于电力的单独的传输路径被传输。用于终端装置的电源可以是AC电源(例如，两个或多于两个的AC电源和一个或多个“结合”的AC电源输出)。可选择地，用于终端装置的电源可以是DC电源。可从AC输入源(例如，经由整流器或其它AC/DC转换器)，或全部从DC输入或AC和DC输入的结合提供所述DC电源。终端装置可以是包括可再充电电池的装置，并且可布置电力使用装置以根据电源中的不同电力的比例改变对电池充电的方式。终端装置可以是包括可再充电电池、监视器和处理器的装置，并且可布置电力使用装置以根据电源中的不同的电力的比例改变对电池充电的方式、屏幕的亮度和处理器速度。
可包括多个终端装置。优选地，在辐射状以太网网络中尤其以以太网方式供应多个终端装置。在一个实施例中，本发明包括电源单元、指数产生器，电源单元适于将电力和指数传输到路由器，并且路由器适于通过以太网或其它网络将电力和指数提供给多个装置。路由器可用作控制装置。其它实施例可包括电源单元和指数产生器，其中，指数产生器适于产生多于一个指数，并且至少一个产生的指数被设计为将被发送给每个终端装置。多于一个的电源单元可被提供，其中，指数产生器与每个电源单元相关联，并且，其中，指数产生器被设计为将指数传输到至少一个终端装置。在这些实施例中，例如，一个指数可以是“绿色”指数，并且另一指数可以是“成本”指数，其中，从每千瓦时的财务成本不同的电力输入计算“成本”指数。与每个装置相关联的装置可包括硬件装置、软件装置或软件和硬件的结合。根据本发明的另一方面，提供了一种使用电源的方法，所述方法包括向电源提供来自不同的电力源的两个或多于两个的输入，所述电源适于将所述两个或多于两个的输入结合为一个或多个输出；产生与输入到电源的不同源的相对比例相关的指数；使用所述指数确定如何使用电力。指数优选地被提供给使用电力的一个或多个装置，并且指数优选地被使用在所述装置处以确定如何使用电力。可选择地，指数可被提供给与一个或多个终端装置相关联的控制装置，并且指数被用在控制装置和/或装置处以确定如何使用电力。可对指数和输入设定点值进行比较以产生误差，并且误差可被用在控制装置和/或装置处以确定如何使用电力。控制装置还可用于从所述装置接收关于电力使用的反馈，并使用所述反馈信息以确定如何使用电力。可通过以太网或类似的线缆系统提供电力。可通过与电力相同的电力传输线传输指数，或者，可单独地传输指数。优选地，所述源中的至少一个源是与其它源相比更可持续的源，并且指数是可持续电力的比例的指数。所述装置中的一个或多个装置可包括可再充电电池，并且指数至少部分地用于确定充电方式和/或进行充电与直接对装置进行供电之间的平衡。所述装置中的一个或多个装置可包括可再充电电池、监视器和处理器。指数可至少部分用于确定充电方式、监视器亮度和处理器速度，和/或确定这些属性和直接对装置进行供电之间的平衡。所述装置中的至少一些装置可适于相互进行通信和/或与另外的网络装置进行通信，适于通过网络进行通信以最大化地使用特定类型的电力。该另外的网络装置可以是控制装置。现将参照所附的示意图，仅通过示例的方式来描述本发明的实施例，其中图I示出电源布置；图2示出替代的电源布置；图3示出以太网供电布置；
图4示出替代的布置；图5还示出替代的电源布置。参照附图
，图I非常示意性地示出了本发明的实施例。在该示例中，标记为市电I和可再生2的两个不同的电源被输入到电源3。注意在其它实施例中可存在多于两个的电源，并且多于两个的电源可以是很多不同类型。可再生源可以是太阳能(光伏(PV))电池或类似的、风轮机、水力发电源或很多其它类型，并且实际上在一些实施例中可再生源实际上不需是可持续源或低碳源。它可以是两个不同的市电输入或来自不同位置的输入。电源3将上述两者结合，并向一个或多个终端装置5 (在装置的通用示意性网络6之内仅通过示例的方式示出其中的三个终端装置5a、5b和5c)提供一个或多个电力输出(在4处仅示出其中的一个输出)。例如，电源3可以是住宅建筑、学校和办公室等的电源，并可包括用于接收两个或多于两个的电力输入并提供得自这些的一个或多个输出的仪表和任何适合的装置。因此，在任何时候，如果可再生电力在线路2上不可用，则在该实施例中随后电力输出将仅得自市电。如果市电供电不可用，则随后输出将仅得自可再生电源2中可用的任何电源，并且如果市电供电和可再生电源都可用，则随后将输出它们的结合。电源还包括或关联于用于对两个或多于两个的输入进行比较并用于产生输出电源中的两个或多于两个的输入的相对比例的指数(虽然可以在任何期望的范围内，但通常是数字，例如从O到I或I到10)的装置。在图I中没有特别地示出该装置。可选择地，或者另外地，指数可以是在输出电力中以Kg CO2/秒或其它单位的碳的实际测量。这样的“绿色”指数G (其中，多个源之一是可再生源)被传输到终端装置5，并且上述过程由虚线7示意性地示出。例如，如果在任何时候没有可再生电力可用(可能在完全黑暗的时候)，则随后绿色指数可以是零或相对低的值。如果在任何时候可再生电力处于最大，则随后可仅输出可再生电力并因此绿色指数可以是I或与可再生电力最小时相比相对更高的值。通常，由于输出电力将具有得自市电的电力以及得自一个或多个本地可再生源的电力的混合，因此指数将落入这些极端值之间。因此，指数是实际上被提供给终端装置的“绿色”或可持续电力处于何种程度的测量。通常指数作为单个数字被传输，在指数被数字化传输时可能是8比特、16比特或其它比特数。可选择地，当然，可以以模拟方式传输指数。装置5a到5c (例如)中的每个包括设备8a、8b和8c，其中，设备8a、8b和8c接收指数并适于能够根据所述指数确定装置如何使用提供给装置的电力。设备8a、8b和Sc可以是附在装置5a到5c的外部或内部的单独的硬件装置、能够使用装置以改变装置的使用电力的方式的软件应用、计算机固件、或这样类型的装置的任意组合。例如，所述设备可以是设置在装置中的特定芯片。通过使用该额外的元件，终端装置5a可使用“绿色”指数确定如何最佳地使用电力，这通常是为了最小化碳(即，以最大化地使用可再生源)。例如，如果装置的电池电量低并且所述装置正在被使用，但指数显示电力主要是“污染性的”(即，主要来自市电)，则随后装置可被供电从而以基本水平进行操作但不发生电池充电。如果供应的能量是“更清洁的”(更高的指数)，则随后除了操作所述装置以外还可对电池充电。可使用很多不同的算法来使用不同的指数，从而以最佳的碳节省水平运行装置。可基于一个或多个阈值或指数(例如，是否被超过)来进行控制。然而，可基于其它参数(诸如，将被保持的最低电池电荷水平、很多其它参数或参数的结合)进行控制。在一些实施例中，各个装置5可被布置为相互间进行通信、或与中央服务器通信、或与其它装置通信(例如，通过示意性的链接9)，以便为了根据不同的绿色指数进一步优 化电力的使用而相互作用。例如，如果电源在任何时候是非常的污染性的，但例如，需要基本水平的计算能力，则随后多个装置可相互作用，以确保所述多个装置中的至少一个保持运行，即使是在最低的可能的水平运行，并且确保在此时仅对有必要对电池充电的设备充电。将理解，很多不同的方案是可能的。当然装置不必是计算机类型的装置。可存在很多其它类型的装置、或者甚至更大的器具(诸如，白色家电(冰箱、洗衣机、洗碗机、加热和/或空调设备等))、或很多其它类型的器具或装置。最优选地，通过相同的传输路径传输绿色指数和电力。因此，如果通过标准市电网络(例如，环状市电)传输电力，则随后通过使用用于通过市电线缆发信号的公知技术，还可随同电力传输绿色指数。在一些实施例中，通过以太网或类似的有线网络(以太网供电)随同电力来传输绿色指数，图3示出一个这样的非限制性示例。可选择地，无线地或通过在相同的路径上传输信号的其它方式来传输电力和信号这二者是可能的。在其它实施例中，绿色指数可被单独地和独立地传输到终端装置。图2示意性地示出上述过程。再一次，将市电I和可再生能量提供给输出作为市电I和可再生能量的结合的电力4的电源。电力4被供应给通用网络6中的多个装置。单独的装置10适于能够对输入I和2的相对量进行比较，并产生通过单独的传输路径11被传输到每个装置的绿色指数G。因此，如果通过传统的市电配线系统向装置供电，则随后可通过无线信号传输或通过一些其它信号传输方法通过以太网网络传输绿色指数，其中，网络6中示出的各个装置接收绿色指数并按照绿色指数进行动作。可选择地，可部分地通过相同的传输路径并部分地通过单独地路径传输指数。图3示出以太网供电示例。在该示例中，市电I和可再生能量2被输入到包括指数产生器12的电源单元3。在电源线5上从电源单元3输出电力，电源线也具有与电力一起传输绿色指数G。所述电力施加到经由例如公知的调制解调器连接到网络15(诸如，互联网)的路由器14。所述路由器经由以太网线缆4a到4n连接到多个装置5a到5n。
在典型的先前可用的以太网系统中，使用了环形布置。在本发明的实施例中，优选地(但不是必须的)，以替代的辐射状结构提供以太网，其中，在所述辐射状结构中多个单独的辐射线从路由器均放射到特定装置5a、5b等。可选择地，两个或多于两个的装置可连接到辐射状网络的每个辐条。这是因为在这样的布置下，电力通过以太网从路由器被分发到每个装置，从而装置被供电。辐射状布置确保在每个辐条上有足够电力可用以对装置正常供电(注意，当前POE方式可传输多达大约33W)。这对于低功率计算装置来说是足够的。设想随着今后的发展，POE方式的功率能力将提高和/或装置功率将降低。如所示出的，每个装置与设备8a到Sn相关联(“智能控制器”)，设备8a到Sr!可以是插入的单独的装置、芯片组、软件等。这可与PC或其它装置结合并可选地与以太网网络中的其它PC结合，来使用通过以太网与电力和其它信号一起传输的指数，以根据指数的大小在任何时间最好地使用电力。
图4示出图3的系统的另一方案。在这种情况下，市电能量来自辅助的AC源1，并且可再生能量来自PV阵列2。这将2输入到可包括不间断电源(UPS)的电源单元(PSU)3。注意，在任何实施例中当然可提供UPS。这通过DC电力线缆22向POE集线器/交换机21提供电力。在PSU中存在指数产生器(为了清楚没有示出)，这对与一般示出为23的以太网IT网络(无线地或经由有线)链接的指数进行广播。所述网络连接到集线器/交换机21并包括绿色指数G。该附图示出辐射状网络的多个辐条，例如，24、25、26和27。它们根据80. 3P0E标准进行操作。辐条24连接到依次供应两个终端装置29和30的端口分配器28。辐条25被施加到另一分配器29，所述分配器29供应除了电池以外还具有可利用绿色指数信号的智能控制器的另两个装置31和32。注意，在该附图中，多个以太网辐条上的绿色指数信号被示出为虚线，并且电力信号被示出为实线。辐条26通向分配器33并从分配器33通向具有电池的两个终端装置35、36，并且辐条27通向分配器并通向具有电池和智能控制器的两个终端装置39和40。具有智能控制器的装置可使用绿色指数以如所述的那样最有效地使用电力。因此，绿色指数通过提供电力的相同的线缆(即，POE线缆)被传输到每个装置。例如，可由具有智能控制器(通常使用反比例的控制器)的装置使用该变量，以对装置的电池设置充电水平或另外地确定电力使用。因此，如果碳强度高，则将电池的电荷水平最小化，因此最小化装置的功耗。如果由于更多的可再生电力可用，电力的碳强度减少，则智能控制器的电池充电设定点增加以允许最大化地使用“清洁”电力。图5示出图I的系统的另一方案。在这种情况下，电源3结合两个不同的电源I、2，并向控制装置50提供电力输出4和“绿色”指数7。控制装置50适于对“绿色”指数7进行处理以给出控制信号52，控制信号52确定终端装置5应如何使用电力。随后控制装置将控制信号52连同一个或多个电力输出(在53处仅不出一个)传输到一个或多个终端装置5(仅通过示例的方式示出其中的在装置的通用示意性网络中的三个装置5a、5b和5c)。终端装置5与适于使装置5能够对控制信号52进行响应的装置55a、55b和55c相关联。在一个实施例中，设定点值被输入到控制装置50。该设定点值优选地是电源利用的理想“绿色”指数。控制装置50使用输入设定点值和产生的“绿色”指数7以计算误差，其中，所述误差相应于“绿色”指数7和设定点值之间的差。控制装置随后将作为控制信号52的计算的误差传输到一个或多个终端装置5。在替换实施例中，控制装置50使用计算的误差产生控制信号52在一个实施例中，控制信号52是被传输到所有终端装置5的“减少电力”或其它命令。在另一实施例中，控制信号被传输到终端装置5的组或仅一个终端装置5。在另一实施例中，终端装置5是“可寻址的”，并且控制装置50将包含不同指令的控制信号52发送到每个终端装置5或终端装置5的组。控制装置可被提供为如图5中所示的单独的装置，或者，控制装置50可被设置在与电源3相同的装置中。每个控制器装置8 (返回参照图I到图3，虽然也可适用于图4、图5以及其它实施例)可驻留在终端装置中，或者，可驻留在该装置的外面的容器中，从而在一些实施例中可加装到现有设备。在一些方案中，“智能”控制器可被提供为单独的单元，其中，所述单独的单元可插入到计算机或其它装置(例如，通过USB端口)，或可经由线缆或无线链接连接到计算机或其它装置。可选择地，“智能控制器”可形成膝上型计算机或其它装置可被连接到的扩展坞或端口复制器的部分，或连接到或关联到扩展坞或端口复制器，或与其相关联。这是一种不需对现有计算机进行修改的产生网络上的智能控制器的便利方式。在一些实施例中，多于一个的计算机当然可连接到单个智能控制器或根据单个智能控制器进行动作。为了进行负载平衡、基于网络的供电或能量使用和/或其它原因，计算机或智能控制器可相互交互。描述的主要实施例与DC供电系统(诸如，Ρ0Ε)相关。因此，在图3中，PSU 3可包括AC/DC转换装置(它们本身是已知的)，以将DC信号输出到路由器14。可选择地，路由器可接收AC，并可具有内置的AC/DC转换器或另外地与AC/DC转换器相关联。在替换实施例中，终端装置可被AC供电(诸如，AC供电的IT设备、加热/冷却/通风设备、娱乐装置(诸如，TV)或其它设备)。在这样的情况下，供应给它们的电力将是AC电力。一些终端装置可以被AC供电而其它终端装置可以被DC供电也是可能的，从而具有本地AC/DC转换器的AC电源将是合适的。本发明不仅适用于单个建筑物中使用，还同样适用于在建筑物群(诸如，校园或工业工厂的建筑物、住宅建筑和/或公寓的群、街道或任何其它社区)中使用。
权利要求
1.用于对装置供电的设备，所述设备包括电源，具有来自两个或多于两个的不同的源的输入；用于结合所述源并向一个或多个终端装置提供电源的装置；用于确定包括在输出的电源中的输入源的相对量，并在任何时间产生代表所述相对量的指数的装置，用于使用所述指数确定如何使用电力的装置。
2.如权利要求I所述的设备，其中，使用所述指数的装置包括用于将所述指数传输到一个或多个终端装置的装置；使用所述指数确定如何使用电力的与每个终端装置相关联的>j-U ρ α装直。
3.如权利要求I所述的设备，其中，用于使用所述指数的装置包括相关联的控制装置，适于使用所述指数确定如何使用电力。
4.如权利要求3所述的设备，其中，所述控制装置包括用于使用指数和输入设定点值计算误差的装置；使用所述误差确定如何使用电力的与控制装置和/或每个终端装置相关联的装置。
5.如权利要求3或4所述的设备，其中，控制装置从一个或多个终端装置接收关于电力使用的反馈，其中，控制装置适于使用反馈信息确定如何使用电力。
6.如任何前述的权利要求所述的设备，其中，电力输入在产生的碳量方面不同，并且指数是“绿色”指数。
7.如任何前述的权利要求所述的设备，其中，指数通过使用比较装置被产生。
8.如任何前述的权利要求所述的设备，其中，指数通过与电力相同的传输路径被传输。
9.如权利要求8所述的设备，其中，指数和电力通过以太网线缆被传输。
10.如权利要求9所述的设备，其中，以太网系统是辐射状以太网系统。
11.如权利要求1-8中的任何权利要求所述的设备，其中，指数至少部分通过相对于电力的单独的传输路径被传输。
12.如任何前述的权利要求所述的设备，其中，终端装置包括可再充电电池。
13.如任何前述的权利要求所述的设备，其中，指数用于确定对电池充电和对装置供电之间的适当的平衡。
14.如任何前述的权利要求所述的设备，其中，至少一些终端装置相互能够通信或能够与服务器通信，以互相交互来使用指数。
15.如任何前述的权利要求所述的设备，所述设备包括电源单元、指数产生器，其中，电源单元适于将电力和指数传输到路由器，并且路由器适于通过线缆系统向多个装置提供电力和指数。
16.如任何前述的权利要求所述的设备，其中，使用指数的与每个装置相关联的装置包括硬件装置、软件装置、或硬件装置和软件装置的结合。
17.如任何前述的权利要求所述的设备，其中，指数是碳的测量。
18.一种使用电力的方法，所述方法包括将来自不同的电力源的两个或多于两个的输入提供给电源，所述电源适于将所述两个或多于两个的输入结合为一个或多个输出，产生与输入到电源的不同的源的相对比例相关的指数，并使用所述指数确定如何使用电力。
19.如权利要求18所述的使用电力的方法，所述方法包括将指数提供给使用电力的一个或多个装置，并在所述装置处使用所述指数确定如何使用电力。
20.如权利要求18所述的使用电力的方法，所述方法包括；将指数提供给与一个或多个终端装置相关联的控制装置，并在控制装置和/或装置处使用所述指数确定如何使用电力。
21.如权利要求20所述的使用电力的方法，所述方法包括对指数和输入设定点值进行比较以产生误差，并在控制装置和/或装置处使用所述误差确定如何使用电力。
22.如权利要求18-21中的任何一项权利要求所述的使用电力的方法，所述方法包括从装置接收关于电力使用的反馈，并使用反馈信息确定如何使用电力。
23.如任何前述的权利要求所述的方法，其中，指数通过与电力相同的传输路径被传输。
24.如任何前述的权利要求所述的方法，其中，指数和电力通过以太网或其它线缆系统被传输。
25.如权利要求18-24中的任何权利要求所述的方法，其中，所述源中的至少一个源是比其它源更可持续的源，并且指数是可持续电力的比例的指数。
26.如权利要求24或25所述的方法，其中，电力至少部分在与指数不同的路径上被传输。
27.如权利要求18-26中任何权利要求所述的方法，其中，所述装置中的一个或多个装置包括可再充电电池，并且指数用于确定充电方式和/或进行充电与直接对装置进行供电之间的平衡。
28.如权利要求24-27中的任何权利要求所述的方法，其中，所述装置中的至少一些装置适于相互进行通信和/或与另外的网络装置进行通信。
29.上文的设备参照附图进行描述并由附图示出。
30.上文的方法参照附图进行描述。
全文摘要
一种用对装置供电的设备，所述设备包括具有来自两个或多于两个的不同的电力源的输入的电源；用于结合所述电力源并向一个或多个终端装置提供电源的装置；用于比较两个输入的电力源，并在任何时间产生代表每个电源的相对比例的指数的装置；以及用于使用所述指数确定如何使用电力的装置。
文档编号H02J9/06GK102870314SQ201180010261
公开日2013年1月9日 申请日期2011年2月21日 优先权日2010年2月19日
发明者约翰·马克·康塞尔, 马修·约翰·斯图尔特, 安德鲁·威廉姆斯 申请人:建筑研究有限公司, 斯特莱斯克莱德大学