用于监测不间断电源中的电池的系统和方法
【专利说明】用于监测不间断电源中的电池的系统和方法
[0001] 发明背景 发明领域
[0002] 依据本公开的至少一个实施方案总体上涉及用于提供不间断电力的系统和方法， 更具体地说，是涉及在不间断电源（UPS)中使用的用于监测在UPS中提供的一个或多个电 池的功能和预期使用期限的控制系统和方法。
[0003] 相关技术讨论
[0004] 为计算机系统和其它数据处理系统等敏感负载和/或关键负载提供稳压的、不间 断的电力的不间断电源的使用是已知的。许多不同的UPS产品是可获得的，其中包括来自 位于罗德岛州西金士顿的施耐德电气旗下的美国电力转换公司的以商品名Smart-UPS? 标识的那些UPS。在典型的UPS中，在断电或降低电压的情况下，电池被用于为关键负载提 供备用电力。典型的UPS的用户可以通过耦合到UPS的计算机或通过使用UPS本身的用户 界面配置和控制UPS。
[0005] 发明概述
[0006] 本公开的第一个方面涉及不间断电源（UPS)的系统，该UPS包含接收输入电力的 输入端；耦合至输入端以转换接收自输入端的输入电力的供电电路；耦合至供电电路以作 为输入电力的替代为供电电路提供电池电力的电池；以及，耦合至供电电路以提供来自电 池和输入电力中的至少一个的输出电力的输出端。UPS还包括由壳体支持并耦合至供电电 路的控制器，该控制器被配置为接收来自耦合至控制器的至少一个传感器的、涉及不间断 电源的一个或多个环境参数的信息，并基于所述一个或多个环境参数调整电池检测的一个 或多个检测参数。
[0007] 在一些实施方案中，检测参数包含电池检测的时间。
[0008] 在一些实施方案中，检测参数包含电池检测与随后的电池检测之间的间隔。
[0009] 在一些实施方案中，检测参数包含电池检测的时长。
[0010] 在一些实施方案中，环境参数包含电池的服务时长。
[0011] 在一些实施方案中，环境参数包含距电池的前一次放电的时间。
[0012] 在一些实施方案中，环境参数包含背景温度。
[0013] 在一些实施方案中，环境参数包含被负载汲取的额定功率的百分比。
[0014] 另一个方面涉及检测不间断电源上的电池的方法，该方法包括监测不间断电源的 一个或多个环境参数，以及基于所述一个或多个环境参数调整电池检测的一个或多个检测 参数。
[0015] 另一个方面涉及计算机可读介质，其具有储存于其上的指令序列，该指令序列包 含将引起处理器接收涉及不间断电源的一个或多个环境参数的信息，以及基于所述一个或 多个环境参数调整电池检测的一个或多个检测参数的指令。
[0016] 附图简述
[0017] 附图并非旨在按比例绘制。在图中，在各个图中说明的每一个相同或几乎相同的 组件被以类似的数字表示。出于清楚的目的，并非每一个组件在每一个图中都被标记。在 图中：
[0018] 图1是UPS的示意框图；
[0019] 图2是UPS的示例性电池放电的曲线图；以及
[0020] 图3是依据本发明的实施方案的UPS执行的示例性过程的流程图。
[0021] 发明详述
[0022] 依据本公开的至少一些实施方案涉及用于提供控制、监测和/或配置不间断电源 (UPS)的电池的改进的系统和过程。电池检测和关键参数的监测可以为用户提供电池状 态、电池的健康状况、电池的估计运行时间、电池故障的概率或发生率、充电状态、以及剩余 使用期限的估计值等信息。例如，用户可以使用由电池检测提供的信息，以确定电池什么时 候应该被替换。关于电池的更准确的信息可以从更频繁的电池检测中获得。然而，电池检 测可能涉及电池放电、减少电池使用期限和留下较少的备用电力提供给UPS直到电池被充 电。因此，电池检测可以依据算法进行调度，从而优化包括准确的电池信息、电池使用期限 和UPS准备状态的各个因素。UPS可以监测环境参数并基于至少一个环境参数调整一个或 多个检测参数。例如，检测可以基于通过UPS的正常使用获得的信息被重新调度。如果电 池通过正常使用被放电，则UPS可以在放电时监测电池性能并使用所获得的信息代替单独 的电池检测。
[0023] 依据本公开在本文公开的各个方面，并不将其应用局限于在下面的描述中陈述的 或附图中说明的组件的构造和布置的细节。这些方面能够适用于其它实施方案并且能以各 种方式被实践或实施。在本文中提供各个具体实现的示例仅出于说明的目的而不旨在进行 限制。特别是，结合任何一个或多个实施方案讨论的动作、元素和特征并不旨在被排除在任 何其它实施方案中的相似作用之外。
[0024] 图1示出了依据本公开的一个实施方案的用于提供稳压的、不间断电力的在线 UPS10。UPS10包含输入断路器/滤波器12、整流器14、控制开关15、控制器16、电池18、 逆变器20、隔离变压器22、DC/DC转换器28、用户界面30、数据储存器32和外部系统接口 34。UPS还包含用于耦合至AC电源的输入端24和用于耦合至负载的输出端26。
[0025]UPS10进行如下操作。断路器/滤波器12通过输入端24接收来自AC电源的输 入交流电、对输入交流电进行滤波并将滤波后的交流电提供给整流器14。整流器14对输入 电压进行整流。DC/DC转换器28调节来自电池18的直流电。控制开关15接收经整流的电 力且还接收来自DC/DC转换器28的直流电。控制器16确定从整流器14获得的电力是否 在预定容限内，如果是，则对控制开关15进行控制以将从整流器14获得的电力提供给逆变 器20。如果从整流器14获得的电力不在预定容限内，这可能由于"欠压"或者"断电"而产 生或由于电力波动而产生，则控制器16对控制开关15进行控制以将来自电池18的直流电 经由DC/DC转换器28提供给逆变器20。
[0026] 在所示的实施方案中，控制器16被耦合至整流器14、控制开关15和逆变器20。另 外，控制器16被耦合至UPS10中的各个传感器以监测电池18和DC/DC转换器28的参数。 当出现"欠压"或"断电"的情况时，控制器16被配置为接收来自整流器14的信息。这种情 况可能发生在输入端24处的电力被终止时。在其它实施方案中，控制器可能被耦合至包括 输入端24、断路器/滤波器12、隔离变压器22、DC/DC转换器28和/或电池18的UPS10 的其它组件。
[0027]UPS10的逆变器20接收直流电并将直流电转换成交流电并将交流电调节至预定 规格。逆变器20提供被调节的交流电给隔离变压器22。隔离变压器22被用于增加或减少 来自逆变器20的交流电并提供负载和UPS10之间的隔离。隔离变压器22是可选的设备， 其使用取决于UPS输出电力的规格。取决于电池18的容量和负载所需的电力，UPS10可以 在短暂的电源电压下降或长时间的断电或对UPS的供电另外不能保证时为负载提供电力。
[0028] 控制器16使用储存在相关存储器中的数据执行可能导致操纵数据的一个或多个 指令或步骤，并且控制器监测和控制UPS10的操作。在一些示例中，控制器16可能包含一 个或多个处理器或其它类型的控制器。在一个示例中，控制器16是可商业获得的、通用处 理器。在另一个示例中，控制器16在通用处理器上执行本文公开的功能的一部分而使用为 执行特殊操作而定制的专用集成电路（ASIC)执行另一部分。如这些示例所述，依据本公开 的实施方案可以使用硬件和软件的很多特定组合执行本文描述的操作且本公开并不局限 于硬件组件和软件组件的任何特殊组合。
[0029]数据储存器32储存UPS10的操作所需的计算机可读信息。该信息可以包括，由 控制器16操纵的数据和可以由控制器16执行以操纵数据的指令，以及其它信息。因此，在 一些实施方案中，数据储存器32可以接收并储存或检索并提供该计算机可读信息。数据储 存器32可以包含诸如动态随机存取存储器（DRAM)或静态存储器（SRAM)的相对高性能的、 易失的、随机存取存储器，或可以包含诸如只读存储器（ROM)、磁盘、闪存、光盘、数字化视频 光盘或诸如拨码开关的一个或多个电子开关的非易失存储介质。在一个不例中，数据储存 器32包含易失和非易失储存器。依据本发明的各个示例可以将数据储存器32组织到具体 结构中，并且在某些情况下组织到单一结构中，以执行本文公开的各个方面和功能。另外， 这些数据结构可能被特别地配置以节省存储空间或提高数据交换性能。
[0030] 外部系统接口 34与一个