专利名称：一种模块化ups及其充电器的控制方法
技术领域：
本发明涉及UPS电源，更具体地说，涉及一种模块化UPS及其充电器的控制方法。
背景技术：
UPS (Uninterruptible Power Supply，不间断电源)广泛应用于电信、金融、政府、 制造等多个行业，它可以保障计算机系统在停电之后继续工作一段时间以使用户能够紧急 存盘，使用户不致因停电而影响工作或丢失数据。它在计算机系统和网络应用中，主要起到 两个作用一是应急使用，防止突然断电而影响正常工作，给计算机造成损害；二是消除市 电上的电涌、瞬间高电压、瞬间低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量， 为计算机系统提供高质量的电源。传统的UPS配置中，均为一台UPS配备一组电池，在充电模式下，实现一台充电器 对一组电池的充电。模块化UPS在系统运行时可随意移除和安装而不影响系统的运行及输出，因此具 有高电源质量、高电源可用性、易扩容、易维护、安全可靠且运行成本低的优点，成为UPS的 发展方向之一。在模块化UPS中，每个模块均有充电器，但通常只配置一组电池，因此模块 化UPS无法对电池充电，如何使用模块化UPS对电池充电也成为人们迫切需求解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，提供一种模块化UPS及其充电器的控制方法，使 用该模块化UPS和该方法对电池充电，能够解决模块化UPS对电池充电的问题，而且结构简单。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是构造一种模块化UPS的充电器的控 制方法，该模块化UPS包括至少一个充电器，所述至少一个充电器并联为电池充电，每个充 电器在开启后进行下面步骤A.检测自身的充电电压和充电电流；B.判断所检测的充电电压是否大于预先设置的第一电压值，且充电电流是否小于 预先设置的第一电流值，若是，则执行步骤C ；C.判断该充电器是否是预先设置的主充电器，若否，则关闭该充电器。在本发明所述的模块化UPS的充电器的控制方法中，在步骤A后还包括D.判断所检测的充电电流是否小于预先设置的第二电流值，若是，则进行下面步 骤；E.每隔第一时间关闭充电器一次，关闭时间为第二时间；F.在第二时间内检测电池的端口电压；G.判断所检测的电池端口电压是否低于电池正常电压的三分之一，若是，则发出 电池不存在的警报。在本发明所述的模块化UPS的充电器的控制方法中，在步骤A后还包括
H.判断所检测的充电电流是否高于限流值，若是，则降低充电电压；若否，则逐渐 提高充电电压，直至电池允许最大充电电压，所述限流值为电池的最大充电电流与充电器 个数的比值。在本发明所述的模块化UPS的充电器的控制方法中，所检测的充电器的充电电压 不大于预先设置的第一电压值，且充电电流不小于预先设置的第一电流值，则转步骤A。在本发明所述的模块化UPS的充电器的控制方法中，若所述步骤C的判断结果为 该充电器是主充电器时，则转步骤A。在本发明所述的模块化UPS的充电器的控制方法中，若判断所检测的充电电流不 小于预先设置的第二电流值，则转步骤A。在本发明所述的模块化UPS的充电器的控制方法中，若判断所检测的电池端口电 压不低于电池正常电压的三分之一，则转步骤A。在本发明所述的模块化UPS的充电器的控制方法中，第一时间至少为第二时间的十倍。本发明还构造一种模块化UPS，包括至少一个充电器，所述至少一个充电器并联为 所述电池充电，每个充电器包括第一检测单元、第一判断单元、变压单元、第二判断单元、第 三判断单元和第一开关单元，其中，第一检测单元，用于实时检测充电器的充电电压和充电电流；第一判断单元，用于判断所检测的充电电流是否高于限流值，所述限流值为电池 的最大充电电流与充电器个数的比值；变压单元，用于在判断所检测的充电电流高于限流值时降低充电电压，在判断所 检测的充电电流不高于限流值时逐渐提高充电电压，直至电池允许最大充电电压；第二判断单元，用于判断所检测的充电电压是否大于预先设置的第一电压值，且 充电电流是否小于预先设置的第一电流值；第三判断单元，用于在第二判断单元判断所检测的充电电压大于预先设置的第一 电压值，且充电电流小于预先设置的第一电流值时，判断该充电器是否是预先设置的主充 电器；第一开关单元，用于在第三判断单元判断该充电器不是预先设置的主充电器时， 关闭充电器。在本发明所述的模块化UPS中，每个充电器还包括第四判断单元、第二开关单 元、电池检测单元、电池判断单元和警报单元，其中，第四判断单元，用于判断所检测的充电电流是否小于预先设置的第二电流值；第二开关单元，用于在第四判断单元判断所检测的充电电流小于预先设置的第二 电流值时，每隔第一时间关闭充电器一次，关闭时间为第二时间；电池检测单元，用于在第二时间内检测电池的端口电压；电池判断单元，用于判断所检测的电池端口电压是否低于电池正常电压的三分之 警报单元，用于所检测的电池端口电压低于电池正常电压的三分之一时，发出警 报。实施本发明的模块化UPS及其充电器的控制方法，能够使模块化UPS中的各个模块的充电器并联对电池进行充电，而且结构简单。
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中图1是本发明模块化UPS和所配置电池实施例一的结构示意图；图2是本发明模块化UPS的充电器实施例一的逻辑结构图；图3是本发明模块化UPS的充电器控制方法实施例一的流程图。
具体实施例方式如图1所示，在本发明模块化UPS和所配置电池实施例一的结构示意图中，该模 块化UPS为电池200进行充电，该模块化UPS包括机柜100，机柜100里设有模块110、
120.....130，每个模块都有一个充电器，分别为充电器111、121.....131，充电器111、
121、...、131并联为电池200充电，且在充电器111、121、...、131的正向输出端与电池的 正极之间分别连接有开关ΚΙ、K2.....K3。图2是本发明模块化UPS中一个充电器实施例一的逻辑结构图，如图所示，该充 电器111包括第一检测单元111-0、第一判断单元111-1、第二判断单元111-2、第三判断单 元111-3、第一开关单元111-4、第四判断单元111-5、第二开关单元111-6、电池检测单元 111-7、电池判断单元111-8、警报单元111-9和变压单元111-10。其中，第一检测单元111-0，用于实时检测充电器的充电电压和充电电流；第一判断单元111-1，用于判断所检测的充电电流是否高于限流值，所述限流值为 电池的最大充电电流与充电器个数的比值；变压单元111-10，用于在判断所检测的充电电流高于限流值时降低充电电压，在 判断所检测的充电电流不高于限流值时逐渐提高充电电压，直至电池允许最大充电电压；第二判断单元111-2，用于判断所检测的充电电压是否大于第一电压值，且充电电 流是否小于第一电流值，其中，第一电压值和第一电流值的设置可根据实际情况来确定，如 允许的电池节数、容量等；第三判断单元111-3，用于在第二判断单元判断所检测的充电电压大于第一电压 值，且充电电流小于第一电流值时，判断该充电器是否是预先设置的主充电器；第一开关单元111-4，用于在第三判断单元判断该充电器不是预先设置的主充电 器时，关闭该充电器；第四判断单元111-5，用于判断所检测的充电电流是否小于第二电流值；第二开关单元111-6，用于在第四判断单元判断所检测的充电电流小于第二电流 值时，每隔第一时间关闭充电器一次，关闭时间为第二时间；电池检测单元111-7，用于在第二时间内检测电池的端口电压；电池判断单元111-8，用于判断所检测的电池端口电压是否低于电池正常电压的 三分之一；警报单元111-9，用于在所检测的电池端口电压低于电池正常电压的三分之一时， 发出警报。应当说明的是，充电器121、131的逻辑结构与上述充电器111的逻辑结构相同，在此不再赘述。图3是本发明模块化UPS的充电器控制方法的流程图，该模块化UPS包括至少一个充电器，所述至少一个充电器并联为电池充电，每个充电器在开启后进行下面步骤步骤S101.检测自身的充电电压和充电电流，理想情况下，并联连接的各个充电 器的充电电流相等，但实际上各个充电器并不能工作在理想情况下，各个充电器内部自然 均流，然后可同时进行步骤S102、步骤S103和步骤S106 ；步骤S102.判断所检测的充电电流是否高于限流值，若是，则转步骤Slll ；若否， 则同时进行步骤S112 ；步骤S111.降低充电电压，然后转步骤SlOl ；步骤S112.逐渐提高充电电压，直至电池允许最大充电电压，然后转步骤SlOl ；步骤S103.判断所检测的充电电压是否大于第一电压值，且充电电流是否小于第 一电流值，若是，转步骤S104 ；若否；转步骤SlOl，其中，第一电压值和第一电流值的设置可 根据实际情况来确定，如允许的电池节数、容量等；步骤S104.判断该充电器是否是预先设置的主充电器，若是，则转步骤SlOl ；若 否，则转步骤S105 ；步骤S105.关闭该充电器；步骤S106.判断所检测的充电电流是否小于第二电流值，若是，则转步骤S107 ；若 否，则转步骤SlOl ；步骤S107.每隔第一时间关闭充电器一次，关闭时间为第二时间，其中，第一时间 远大于第二时间，例如第一时间至少为第二时间的十倍；步骤S108.在第二时间内检测电池的端口电压；步骤S109.判断电池的端口电压是否低于电池正常电压的三分之一，若是，则转 步骤SllO ；若否，则转步骤S101。以上只是本发明的一个实施例，并不用于限制本发明，例如，在步骤SlOl后，步骤 S102及其后续步骤(步骤Sill、S112)、步骤S103及其后续步骤(S104、S105)、步骤S106 及其后续步骤(S107、S108、S109、S110)可同时进行，也可顺序执行，执行的顺序可为先进 行步骤S102及其后续步骤，然后进行步骤S103及其后续步骤，最后进行步骤S106及其后 续步骤；执行的顺序还可以为先进行步骤S102及其后续步骤，然后进行步骤S106及其后 续步骤，最后进行步骤S103及其后续步骤。例如，上述方法并未限制第一电流值和第二电 流值的大小关系。在第一种情况下，即当第一电流值大于第二电流值，在步骤SlOl检测完 自身的充电电压和充电电流后，若充电电流在第一电流值和第二电流值之间时，执行步骤 S103至步骤S105，即随着电池被充得越来越饱时，非主充电器逐渐全部关闭，由主充电器 执行步骤S106至步骤SllO来判断电池是否存在。在第二种情况下，即第一电流值不大于第 二电流值，在步骤SlO 1检测完自身的充电电压和充电电流后，若充电电流在第一电流值和 第二电流值之间，充电器先执行步骤S106至步骤S110，即在停止充电前就开始间断关闭， 若此时所有的充电器都同步，就可通过在所有充电器都关闭的时刻检测电池的端口电压来 判断电池是否存在；若此时所有的充电器不完全同步，只能等到非主充电器的充电电流都 小于第一电流值时，执行步骤S102至步骤S105，即所有的非主充电器都停止充电后才能检 测电池是否存在。
下面结合图1和图2说明UPS中电池的充电方法，首先，设置充电器111为主充电 器，并假设第一电流值Il大于第二电流值12。对于充电器121，在充电模式下，假设电池较 亏，开关K2闭合，充电器121为工作状态。然后，充电器121的第一检测单元开始检测自身 的充电电压V。hg2和充电电流I。hg2，接着充电器121的第一判断单元判断其充电电流I。hg2是 否高于限流值，若高于限流值，则变压单元降低充电电压；若不高于限流值，则变压单元逐 渐提高充电电压，直至电池允许最大充电电压，同时，比较V。hg2与Vl及I。hg2与II、Ichg2与 12，其中，Vl为第一电压值，Il为第一电流值，12为第二电流值。在电池处于较亏状态时， 第二判断单元判断的结果为V。hg2 < Vl且I。hg2 > II，第三判断单元判断的结果为I。hg2 > 12， 此时充电器121继续充电，并继续检测其自身的充电电压和充电电流。充电一段时间后，电 池越来越饱，当充电电流I。hg2满足12 < Ichg2 < Il关系时，充电器121的第二判断单元判断 的结果为V。hg2 > Vl及I。hg2 < II，且第三判断判断单元判断充电器121不为主充电器，则其 第一开关单元关闭充电器121。同样的道理，若充电器131的第一判断单元判断到V。hg3 > Vl及I。hg3 < II，且其第二判断单元判断充电器131不为主充电器，则其第一开关单元关闭 充电器131。依次类推，当电池越来越饱时，除主充电器外所有的充电器都逐渐关闭。对于主充电器111，在充电模式下，充电器111的第一检测单元111-0开始检测自 身的充电电压V。hgl和充电电流I。hgl，第一判断单元111-1开始判断其充电电流I。hgl是否高 于限流值，若不高于，则变压单元111-10逐渐提高充电电压，若高于，则降低充电电压，同 时，比较V。hgl与Vl及I。hgl与Il、I。hgl与12，在电池较亏时，第二判断111-2单元判断的结果 为V。hgl < Vl且Iehgl > II，第四判断单元111-5判断的结果为Iehgl > 12，此时充电器111继 续充电，并继续检测其自身的充电电压和充电电流，随着充电的继续，电池越来越饱，当充 电电流I。hgl满足12 < Ichgl < Il关系时，充电器111的第二判断单元111-2判断的结果为 Vchgl > Vl及I。hgl < II，且第三判断判断单元判断充电器111-1为主充电器，继续检测其自 身的充电电压和充电电流，直到充电器111的第四判断单元111-5判断Iehgl <12，第二开关 单元111-6则每隔第一时间关闭充电器一次，关闭时间为第二时间，例如为每隔1分钟关闭 1秒钟，并在关断的1秒内，电池检测单元111-7检测电池的端口电压，最后，电池判断单元 111-8判断所检测的电池端口电压是否低于充电电压的三分之一，若是，则警报单元111-9 发出警报以提示用户电池不存在。以上只说明了第一电流值Il大于第二电流值12的情况，第一电流值Il不大于第 二电流值12的情况的方法与其类似，都能够在充电电流小于11、12中最小的一个时判断出 电池是否存在，但是在第一电流值Il不大于第二电流值12的情况下，当充电器的充电电流 在第一电流值和第二电流值之间，且所有的充电器都同步时也能检测到电池是否存在。在模块化UPS共用1组电池时，会出现一些模块由市电输入供电，一些模块由电池 供电的情况，假如一旦有一个模块进入电池供电模式，则其余所有模块的充电器均关闭。应当说明的是，主充电器的设置并无特殊要求，在产品设计时，可任意设置判定规 贝U。当主充电器因故障或某种原因退出充电时，可以在原来的非主充电器中重新产生主充 电器。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技 术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修 改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。
权利要求
一种模块化UPS的充电器的控制方法，该模块化UPS包括至少一个充电器，其特征在于，所述至少一个充电器并联为电池充电，每个充电器在开启后进行下面步骤A.检测自身的充电电压和充电电流；B.判断所检测的充电电压是否大于预先设置的第一电压值，且充电电流是否小于预先设置的第一电流值，若是，则执行步骤C；C.判断该充电器是否是预先设置的主充电器，若否，则关闭该充电器。
2.根据权利要求1所述的模块化UPS的充电器的控制方法，其特征在于，在步骤A后还 包括D.判断所检测的充电电流是否小于预先设置的第二电流值，若是，则进行下面步骤；E.每隔第一时间关闭充电器一次，关闭时间为第二时间；F.在第二时间内检测电池的端口电压；G.判断所检测的电池端口电压是否低于电池正常电压的三分之一，若是，则发出电池 不存在的警报。
3.根据权利要求1或2所述的模块化UPS的充电器的控制方法，其特征在于，在步骤A 后还包括H.判断所检测的充电电流是否高于限流值，若是，则降低充电电压；若否，则逐渐提高 充电电压，直至电池允许最大充电电压，所述限流值为电池的最大充电电流与充电器个数 的比值。
4.根据权利要求1所述的模块化UPS的充电器的控制方法，其特征在于，当所检测的 充电器的充电电压不大于预先设置的第一电压值，且充电电流不小于预先设置的第一电流 值，则执行步骤A。
5.根据权利要求2所述的模块化UPS的充电器的控制方法，其特征在于，若所述步骤C 的判断结果为该充电器是主充电器时，则转步骤A。
6.根据权利要求2所述的模块化UPS的充电器的控制方法，其特征在于，若所检测的充 电电流不小于预先设置的第二电流值，则转步骤A。
7.根据权利要求2所述的模块化UPS的充电器的控制方法，其特征在于，若所检测的电 池端口电压不低于电池正常电压的三分之一，则转步骤A。
8.根据权利要求2所述的模块化UPS的充电器的控制方法，其特征在于，所述第一时间 至少为所述第二时间的十倍。
9.一种模块化UPS,包括至少一个充电器，其特征在于，所述至少一个充电器并联为所 述电池充电，每个充电器包括第一检测单元、第一判断单元、变压单元、第二判断单元、第三 判断单元和第一开关单元，其中，第一检测单元，用于实时检测充电器的充电电压和充电电流；第一判断单元，用于判断所检测的充电电流是否高于限流值，所述限流值为电池的最 大充电电流与充电器个数的比值；变压单元，用于在判断所检测的充电电流高于限流值时降低充电电压，在判断所检测 的充电电流不高于限流值时逐渐提高充电电压，直至电池允许最大充电电压；第二判断单元，用于判断所检测的充电电压是否大于预先设置的第一电压值，且充电 电流是否小于预先设置的第一电流值；第三判断单元，用于在第二判断单元判断所检测的充电电压大于预先设置的第一电 压值，且充电电流小于预先设置的第一电流值时，判断该充电器是否是预先设置的主充电 器；第一开关单元，用于在第三判断单元判断该充电器不是预先设置的主充电器时，关闭 充电器。
10.根据权利要求9所述的模块化UPS，其特征在于，每个充电器还包括第四判断单 元、第二开关单元、电池检测单元、电池判断单元和警报单元，其中，第四判断单元，用于判断所检测的充电电流是否小于预先设置的第二电流值； 第二开关单元，用于在第四判断单元判断所检测的充电电流小于预先设置的第二电流 值时，每隔第一时间关闭充电器一次，关闭时间为第二时间； 电池检测单元，用于在第二时间内检测电池的端口电压；电池判断单元，用于判断所检测的电池端口电压是否低于电池正常电压的三分之一； 警报单元，用于所检测的电池端口电压低于电池正常电压的三分之一时，发出警报。
全文摘要
本发明涉及模块化UPS及其充电器的控制方法，模块化UPS包括电池和至少一个充电器，所述至少一个充电器并联为所述电池充电，每个充电器在开启后进行下面步骤A.检测自身的充电电压和充电电流；B.判断所检测的充电电压是否大于预先设置的第一电压值，且充电电流是否小于预先设置的第一电流值，若是，则执行步骤C；C.判断该充电器是否是预先设置的主充电器，若否，则关闭该充电器。实施本发明的模块化UPS及其充电器的控制方法，能够使模块化UPS中的各个模块的充电器并联对电池进行充电，而且结构简单。
文档编号H02J7/00GK101820176SQ20091023893
公开日2010年9月1日 申请日期2009年12月30日 优先权日2009年12月30日
发明者吴吉良, 张晓飞, 朱雪秦, 舒州 申请人:艾默生网络能源有限公司