用于監(jiān)測(cè)不間斷電源中的電池的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于監(jiān)測(cè)不間斷電源中的電池的系統(tǒng)和方法
[0001] 發(fā)明背景 發(fā)明領(lǐng)域
[0002] 依據(jù)本公開的至少一個(gè)實(shí)施方案總體上涉及用于提供不間斷電力的系統(tǒng)和方法， 更具體地說，是涉及在不間斷電源（UPS)中使用的用于監(jiān)測(cè)在UPS中提供的一個(gè)或多個(gè)電 池的功能和預(yù)期使用期限的控制系統(tǒng)和方法。
[0003] 相關(guān)技術(shù)討論
[0004] 為計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和其它數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)等敏感負(fù)載和/或關(guān)鍵負(fù)載提供穩(wěn)壓的、不間 斷的電力的不間斷電源的使用是已知的。許多不同的UPS產(chǎn)品是可獲得的，其中包括來自 位于羅德島州西金士頓的施耐德電氣旗下的美國(guó)電力轉(zhuǎn)換公司的以商品名Smart-UPS? 標(biāo)識(shí)的那些UPS。在典型的UPS中，在斷電或降低電壓的情況下，電池被用于為關(guān)鍵負(fù)載提 供備用電力。典型的UPS的用戶可以通過耦合到UPS的計(jì)算機(jī)或通過使用UPS本身的用戶 界面配置和控制UPS。
[0005] 發(fā)明概述
[0006] 本公開的第一個(gè)方面涉及不間斷電源（UPS)的系統(tǒng)，該UPS包含接收輸入電力的 輸入端；耦合至輸入端以轉(zhuǎn)換接收自輸入端的輸入電力的供電電路；耦合至供電電路以作 為輸入電力的替代為供電電路提供電池電力的電池；以及，耦合至供電電路以提供來自電 池和輸入電力中的至少一個(gè)的輸出電力的輸出端。UPS還包括由殼體支持并耦合至供電電 路的控制器，該控制器被配置為接收來自耦合至控制器的至少一個(gè)傳感器的、涉及不間斷 電源的一個(gè)或多個(gè)環(huán)境參數(shù)的信息，并基于所述一個(gè)或多個(gè)環(huán)境參數(shù)調(diào)整電池檢測(cè)的一個(gè) 或多個(gè)檢測(cè)參數(shù)。
[0007] 在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)參數(shù)包含電池檢測(cè)的時(shí)間。
[0008] 在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)參數(shù)包含電池檢測(cè)與隨后的電池檢測(cè)之間的間隔。
[0009] 在一些實(shí)施方案中，檢測(cè)參數(shù)包含電池檢測(cè)的時(shí)長(zhǎng)。
[0010] 在一些實(shí)施方案中，環(huán)境參數(shù)包含電池的服務(wù)時(shí)長(zhǎng)。
[0011] 在一些實(shí)施方案中，環(huán)境參數(shù)包含距電池的前一次放電的時(shí)間。
[0012] 在一些實(shí)施方案中，環(huán)境參數(shù)包含背景溫度。
[0013] 在一些實(shí)施方案中，環(huán)境參數(shù)包含被負(fù)載汲取的額定功率的百分比。
[0014] 另一個(gè)方面涉及檢測(cè)不間斷電源上的電池的方法，該方法包括監(jiān)測(cè)不間斷電源的 一個(gè)或多個(gè)環(huán)境參數(shù)，以及基于所述一個(gè)或多個(gè)環(huán)境參數(shù)調(diào)整電池檢測(cè)的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè) 參數(shù)。
[0015] 另一個(gè)方面涉及計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)，其具有儲(chǔ)存于其上的指令序列，該指令序列包 含將引起處理器接收涉及不間斷電源的一個(gè)或多個(gè)環(huán)境參數(shù)的信息，以及基于所述一個(gè)或 多個(gè)環(huán)境參數(shù)調(diào)整電池檢測(cè)的一個(gè)或多個(gè)檢測(cè)參數(shù)的指令。
[0016] 附圖簡(jiǎn)述
[0017] 附圖并非旨在按比例繪制。在圖中，在各個(gè)圖中說明的每一個(gè)相同或幾乎相同的 組件被以類似的數(shù)字表示。出于清楚的目的，并非每一個(gè)組件在每一個(gè)圖中都被標(biāo)記。在 圖中：
[0018] 圖1是UPS的示意框圖；
[0019] 圖2是UPS的示例性電池放電的曲線圖；以及
[0020] 圖3是依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施方案的UPS執(zhí)行的示例性過程的流程圖。
[0021] 發(fā)明詳述
[0022] 依據(jù)本公開的至少一些實(shí)施方案涉及用于提供控制、監(jiān)測(cè)和/或配置不間斷電源 (UPS)的電池的改進(jìn)的系統(tǒng)和過程。電池檢測(cè)和關(guān)鍵參數(shù)的監(jiān)測(cè)可以為用戶提供電池狀 態(tài)、電池的健康狀況、電池的估計(jì)運(yùn)行時(shí)間、電池故障的概率或發(fā)生率、充電狀態(tài)、以及剩余 使用期限的估計(jì)值等信息。例如，用戶可以使用由電池檢測(cè)提供的信息，以確定電池什么時(shí) 候應(yīng)該被替換。關(guān)于電池的更準(zhǔn)確的信息可以從更頻繁的電池檢測(cè)中獲得。然而，電池檢 測(cè)可能涉及電池放電、減少電池使用期限和留下較少的備用電力提供給UPS直到電池被充 電。因此，電池檢測(cè)可以依據(jù)算法進(jìn)行調(diào)度，從而優(yōu)化包括準(zhǔn)確的電池信息、電池使用期限 和UPS準(zhǔn)備狀態(tài)的各個(gè)因素。UPS可以監(jiān)測(cè)環(huán)境參數(shù)并基于至少一個(gè)環(huán)境參數(shù)調(diào)整一個(gè)或 多個(gè)檢測(cè)參數(shù)。例如，檢測(cè)可以基于通過UPS的正常使用獲得的信息被重新調(diào)度。如果電 池通過正常使用被放電，則UPS可以在放電時(shí)監(jiān)測(cè)電池性能并使用所獲得的信息代替單獨(dú) 的電池檢測(cè)。
[0023] 依據(jù)本公開在本文公開的各個(gè)方面，并不將其應(yīng)用局限于在下面的描述中陳述的 或附圖中說明的組件的構(gòu)造和布置的細(xì)節(jié)。這些方面能夠適用于其它實(shí)施方案并且能以各 種方式被實(shí)踐或?qū)嵤?。在本文中提供各個(gè)具體實(shí)現(xiàn)的示例僅出于說明的目的而不旨在進(jìn)行 限制。特別是，結(jié)合任何一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案討論的動(dòng)作、元素和特征并不旨在被排除在任 何其它實(shí)施方案中的相似作用之外。
[0024] 圖1示出了依據(jù)本公開的一個(gè)實(shí)施方案的用于提供穩(wěn)壓的、不間斷電力的在線 UPS10。UPS10包含輸入斷路器/濾波器12、整流器14、控制開關(guān)15、控制器16、電池18、 逆變器20、隔離變壓器22、DC/DC轉(zhuǎn)換器28、用戶界面30、數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器32和外部系統(tǒng)接口 34。UPS還包含用于耦合至AC電源的輸入端24和用于耦合至負(fù)載的輸出端26。
[0025]UPS10進(jìn)行如下操作。斷路器/濾波器12通過輸入端24接收來自AC電源的輸 入交流電、對(duì)輸入交流電進(jìn)行濾波并將濾波后的交流電提供給整流器14。整流器14對(duì)輸入 電壓進(jìn)行整流。DC/DC轉(zhuǎn)換器28調(diào)節(jié)來自電池18的直流電?？刂崎_關(guān)15接收經(jīng)整流的電 力且還接收來自DC/DC轉(zhuǎn)換器28的直流電。控制器16確定從整流器14獲得的電力是否 在預(yù)定容限內(nèi)，如果是，則對(duì)控制開關(guān)15進(jìn)行控制以將從整流器14獲得的電力提供給逆變 器20。如果從整流器14獲得的電力不在預(yù)定容限內(nèi)，這可能由于"欠壓"或者"斷電"而產(chǎn) 生或由于電力波動(dòng)而產(chǎn)生，則控制器16對(duì)控制開關(guān)15進(jìn)行控制以將來自電池18的直流電 經(jīng)由DC/DC轉(zhuǎn)換器28提供給逆變器20。
[0026] 在所示的實(shí)施方案中，控制器16被耦合至整流器14、控制開關(guān)15和逆變器20。另 外，控制器16被耦合至UPS10中的各個(gè)傳感器以監(jiān)測(cè)電池18和DC/DC轉(zhuǎn)換器28的參數(shù)。 當(dāng)出現(xiàn)"欠壓"或"斷電"的情況時(shí)，控制器16被配置為接收來自整流器14的信息。這種情 況可能發(fā)生在輸入端24處的電力被終止時(shí)。在其它實(shí)施方案中，控制器可能被耦合至包括 輸入端24、斷路器/濾波器12、隔離變壓器22、DC/DC轉(zhuǎn)換器28和/或電池18的UPS10 的其它組件。
[0027]UPS10的逆變器20接收直流電并將直流電轉(zhuǎn)換成交流電并將交流電調(diào)節(jié)至預(yù)定 規(guī)格。逆變器20提供被調(diào)節(jié)的交流電給隔離變壓器22。隔離變壓器22被用于增加或減少 來自逆變器20的交流電并提供負(fù)載和UPS10之間的隔離。隔離變壓器22是可選的設(shè)備， 其使用取決于UPS輸出電力的規(guī)格。取決于電池18的容量和負(fù)載所需的電力，UPS10可以 在短暫的電源電壓下降或長(zhǎng)時(shí)間的斷電或?qū)PS的供電另外不能保證時(shí)為負(fù)載提供電力。
[0028] 控制器16使用儲(chǔ)存在相關(guān)存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)執(zhí)行可能導(dǎo)致操縱數(shù)據(jù)的一個(gè)或多個(gè) 指令或步驟，并且控制器監(jiān)測(cè)和控制UPS10的操作。在一些示例中，控制器16可能包含一 個(gè)或多個(gè)處理器或其它類型的控制器。在一個(gè)示例中，控制器16是可商業(yè)獲得的、通用處 理器。在另一個(gè)示例中，控制器16在通用處理器上執(zhí)行本文公開的功能的一部分而使用為 執(zhí)行特殊操作而定制的專用集成電路（ASIC)執(zhí)行另一部分。如這些示例所述，依據(jù)本公開 的實(shí)施方案可以使用硬件和軟件的很多特定組合執(zhí)行本文描述的操作且本公開并不局限 于硬件組件和軟件組件的任何特殊組合。
[0029]數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器32儲(chǔ)存UPS10的操作所需的計(jì)算機(jī)可讀信息。該信息可以包括，由 控制器16操縱的數(shù)據(jù)和可以由控制器16執(zhí)行以操縱數(shù)據(jù)的指令，以及其它信息。因此，在 一些實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器32可以接收并儲(chǔ)存或檢索并提供該計(jì)算機(jī)可讀信息。數(shù)據(jù)儲(chǔ) 存器32可以包含諸如動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器（DRAM)或靜態(tài)存儲(chǔ)器（SRAM)的相對(duì)高性能的、 易失的、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，或可以包含諸如只讀存儲(chǔ)器（ROM)、磁盤、閃存、光盤、數(shù)字化視頻 光盤或諸如撥碼開關(guān)的一個(gè)或多個(gè)電子開關(guān)的非易失存儲(chǔ)介質(zhì)。在一個(gè)不例中，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存 器32包含易失和非易失儲(chǔ)存器。依據(jù)本發(fā)明的各個(gè)示例可以將數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器32組織到具體 結(jié)構(gòu)中，并且在某些情況下組織到單一結(jié)構(gòu)中，以執(zhí)行本文公開的各個(gè)方面和功能。另外， 這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可能被特別地配置以節(jié)省存儲(chǔ)空間或提高數(shù)據(jù)交換性能。
[0030] 外部系統(tǒng)接口 34與一個(gè)