概括地說，本公開內(nèi)容涉及備用電源單元，更具體地說，涉及自放電的備用電源單元。

背景技術(shù)：

備用電源單元(Reserve power unit，RPU)用于在電力丟失的情況下提供備用電源，并且通常使用發(fā)電機(jī)和/或電能存儲設(shè)備來實現(xiàn)。電能存儲設(shè)備通常包括電池或電容器，并且通常用于提供電力以執(zhí)行過程控制系統(tǒng)內(nèi)的安全功能或操作，譬如將閥或其它過程控制部件移動到安全關(guān)閉位置(例如，故障保護(hù)位置)。許多能量存儲設(shè)備是可再充電的和/或可容易替換的。

使用來自能量存儲設(shè)備的電力來執(zhí)行的功能或操作可能不需要能量存儲設(shè)備中的所有能量。在一些應(yīng)用中，RPU的能量存儲設(shè)備中存在剩余能量是有問題的。當(dāng)前使用的許多RPU不控制或完全釋放能量存儲設(shè)備中的剩余能量，并且因此不適合用于某些應(yīng)用或環(huán)境中。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對當(dāng)前的RPU存在的剩余能量的問題，本實用新型提出了一種能夠?qū)崿F(xiàn)自放電的備用電源裝置。

本實用新型一方面提出了一種備用電源裝置，其包括：電能存儲部件或設(shè)備，所述電能存儲部件或設(shè)備用于向過程控制設(shè)備供應(yīng)電力；放電部件，所述放電部件操作地耦合到所述電能存儲設(shè)備；以及控制器，所述控制器響應(yīng)于電力丟失，使得所述放電部件在由所述過程控制設(shè)備進(jìn)行的操作完成之后從所述電能存儲部件釋放能量。

優(yōu)選的，所述控制器在所述電力丟失之后、在使得所述放電部件從所述電能存儲部件釋放能量之前等待一時間段，所述時間段與完成所述操作至少所需要的時間量相對應(yīng)。

優(yōu)選的，所述控制器在使得所述放電部件從所述電能存儲部件釋放能量之前，等待確認(rèn)所述過程控制設(shè)備已完成所述操作的信號。

優(yōu)選的，所述裝置還包括散熱器，所述散熱器耦合到所述放電部件。

優(yōu)選的，所述控制器響應(yīng)于所述電力丟失而中斷至所述過程控制設(shè)備的控制信號，并且經(jīng)由所述電能存儲部件來向所述過程控制設(shè)備提供電力。

優(yōu)選的，所述放電部件被配置為使得在從所述電能存儲部件釋放能量期間，所述放電部件耗散能量的速率不超過預(yù)定義的速率。

優(yōu)選的，所述裝置還包括狀態(tài)指示器，所述狀態(tài)指示器用于指示所述電能存儲部件的狀態(tài)。

優(yōu)選的，所述電能存儲部件包括電容器。

優(yōu)選的，所述裝置還包括圍繞所述裝置的防爆容器。

本實用新型另一方面提出了一種方法，包括：檢測至過程控制設(shè)備的電力丟失；從電能存儲部件向所述過程控制設(shè)備提供電力；響應(yīng)于所述電力丟失，中斷至所述過程控制設(shè)備的控制信號；以及在由所述過程控制設(shè)備進(jìn)行的操作完成之后釋放所述電能存儲部件中的剩余能量。

優(yōu)選的，檢測所述電力丟失包括：比較提供給所述過程控制設(shè)備的電壓與門限值。

優(yōu)選的，中斷所述控制信號使得所述過程控制設(shè)備改變所述過程控制設(shè)備的操作模式。

優(yōu)選的，釋放所述剩余能量在自開始從所述電能存儲設(shè)備向所述過程控制設(shè)備提供電力之后經(jīng)過一時間量后開始。

優(yōu)選的，釋放所述電能存儲設(shè)備中的所述剩余能量包括使用脈寬調(diào)制信號。

優(yōu)選的，在檢測所述電力丟失之前，對所述電能存儲部件進(jìn)行充電。

優(yōu)選的，對所述電能存儲部件進(jìn)行充電包括：比較提供給所述過程控制設(shè)備的電壓與門限，并且基于所述比較結(jié)果來對所述電能存儲部件進(jìn)行充電

本實用新型還提出了一種方法，包括：經(jīng)由電能存儲設(shè)備來向過程控制設(shè)備供應(yīng)能量；以及在所述過程控制設(shè)備完成操作之后，從所述電能存儲設(shè)備釋放剩余能量。

優(yōu)選的，使用來自所述電能存儲部件的能量來使得所述過程控制設(shè)備移動到預(yù)定的控制位置。

優(yōu)選的，從所述電能存儲設(shè)備釋放剩余能量包括：釋放所述剩余能量至預(yù)定值以下。

優(yōu)選的，釋放所述剩余能量是在預(yù)定的時間量內(nèi)執(zhí)行的。

通過采用本實用新型的技術(shù)方案，實現(xiàn)了對備用電源裝置中的剩余能量的有效控制，提升了備用電源裝置的應(yīng)用的廣泛性。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實用新型的教導(dǎo)的示例性裝置的示意框圖；

圖2-1至圖3-3是示出了實現(xiàn)圖1的示例性裝置的一種方式的示意圖；

圖4是描繪了可以利用圖1的示例性裝置來實現(xiàn)的示例性方法的流程圖。

具體實施方式

本文所描述的示例性裝置涉及位于過程控制設(shè)備(例如，致動器和閥組件)和電源之間的備用電源單元(RPU)。當(dāng)過程控制系統(tǒng)正常操作時，電源向過程控制設(shè)備提供電電力。示例性RPU還被放置于過程控制設(shè)備和從控制系統(tǒng)至過程控制設(shè)備的信號之間。響應(yīng)于電力丟失(故意的或非故意的)，RPU擾亂或中斷控制信號，并且經(jīng)由設(shè)置在RPU內(nèi)的能量存儲設(shè)備或部件(例如，電容器、電池等等)來向過程控制設(shè)備提供電力?？刂菩盘柕闹袛嗫梢允沟眠^程控制設(shè)備移向預(yù)定的或故障保護(hù)位置(例如，完全打開或完全關(guān)閉閥)。示例性裝置的能量存儲設(shè)備的大小被設(shè)置以使得RPU能夠在至少長得足以使過程控制設(shè)備移動到故障保護(hù)位置的時間段內(nèi)向過程控制設(shè)備提供電力。然后，示例性RPU釋放能量存儲設(shè)備中的任何剩余能量，以有助于對過程控制設(shè)備和/或RPU的安全維護(hù)。

在一些例子中，從能量存儲設(shè)備釋放能量需要預(yù)定的最大時間量來完成。然而，取決于電力丟失時過程控制設(shè)備的位置，實際的完成時間會變化。在一些例子中，裝置可以設(shè)置在防爆殼體中和/或在潛在的危險環(huán)境中進(jìn)行操作。在打開防爆殼體以執(zhí)行維護(hù)之前等待預(yù)定的最大時間量向維修 人員確保：RPU的能量存儲設(shè)備中的任何能量已經(jīng)基本上完全釋放，并且消除了在對過程控制設(shè)備和/或RPU進(jìn)行維修時產(chǎn)生火花的風(fēng)險。在其它例子中，當(dāng)過程控制設(shè)備已經(jīng)完成了移動到故障保護(hù)位置時，RPU可以從過程控制設(shè)備接收到反饋信號(例如，數(shù)字輸出、模擬輸出、數(shù)字通信信號)。在接收到這種信號時，RPU可以開始放電。

本文所描述的示例性裝置的放電操作利用脈寬調(diào)制(pulse-width modulate，PWM)信號來控制一個或更多個固態(tài)開關(guān)的電力消耗。示例性RPU被配置為使得能量釋放不超過預(yù)定的速率，以防止超過開關(guān)的最高操作溫度。PWM信號的占空比影響完成能量存儲設(shè)備的放電而需要的時間，并且還確保該放電速率不會使RPU的部件過熱。由某些因素來確定適當(dāng)?shù)恼伎毡?，這些因素包括能量存儲設(shè)備中剩余的電壓以及用于有助于能量耗散的散熱器的特征(例如，熱電阻、大小等等)。

圖1是根據(jù)本實用新型的教導(dǎo)的示例性裝置100的示意框圖。示例性裝置100被描繪成RPU100，其中在來自主電源104的電力丟失的情況下，RPU100向過程控制設(shè)備102提供備用電源。RPU100經(jīng)由電能存儲設(shè)備106來向過程控制設(shè)備102提供電力。可以使用一個或更多個部件(例如，電容器、電池等等)或者其組合來實現(xiàn)能量存儲設(shè)備106。此外，能量存儲設(shè)備106被設(shè)計為：存儲充足的電能，以便在來自主電源104的電源中斷或丟失之后，在至少允許過程控制設(shè)備102完成操作的時間量內(nèi)向過程控制設(shè)備102提供電力。例如，過程控制設(shè)備102可以是流體閥和致動器組件，并且RPU100可以在足以使致動器將流體閥移動到故障保護(hù)位置的時間量內(nèi)向致動器提供電力，而不管流體閥的初始位置。

在正常操作期間，當(dāng)主電源104向過程控制設(shè)備102提供能量時，設(shè)置在RPU100內(nèi)的充電器108對能量存儲設(shè)備106的電荷進(jìn)行充電至基本上充滿電的條件或保持至基本上充滿電的條件?？梢允褂帽惶刂茷樽钣行У睾妥罡咝У貙δ芰看鎯υO(shè)備106進(jìn)行充電的電路來實現(xiàn)充電器108。例如，如果使用多個串聯(lián)的大容值電容器(通常被稱為超級電容器)來實現(xiàn)能量存儲設(shè)備106，則充電器108可以具有可變電流源的作用。在該情況下，充電器108可以提供可以由控制器110改變的電流，使得充電電流隨著能量存儲設(shè)備106接近充滿電的條件而減小。以此方式，可以控制能量存儲設(shè) 備106的溫度和/或基本上消除能量存儲設(shè)備106過充的可能性。

如圖1中所描繪的，充電器108經(jīng)由控制器110所控制的電力路由器112來從主電源104接收電力，下面進(jìn)行更詳細(xì)的描述。如果能量存儲設(shè)備106包含多個部件或設(shè)備，則還可以在充電器108和能量存儲設(shè)備106之間插入充電平衡電路114，以確保能量存儲設(shè)備106的部件中的每個部件基本上均等地充電。例如，如果能量存儲設(shè)備106包含多個電容器，則充電平衡電路114確保電容器中的每個電容器充電至基本上相同的電壓。

在正常操作期間，控制器110使得電力路由器112將主電源104所提供的電力路由到充電器108和過程控制設(shè)備102。此外，控制器110使得通信開關(guān)116將一根或更多根通信線路118通信地耦合到過程控制設(shè)備102。通信線路118可以在控制系統(tǒng)和過程控制設(shè)備102之間傳送命令、消息、數(shù)據(jù)等等。因此，在正常操作期間，RPU100相對于電源以及與過程控制設(shè)備102相關(guān)聯(lián)的通信信號透明地運行(即，充當(dāng)直通設(shè)備(pass-through device))。

如圖1中所示出的，示例性RPU100包括內(nèi)部電源120，該內(nèi)部電源120向控制器110和組成示例性RPU100的功能框的多個其它電路、器件等提供電力。下面結(jié)合對圖2和圖3中所描繪的詳細(xì)示意圖的描述來提供對電源120所提供的電力在RPU100內(nèi)分配的方式的更詳細(xì)的描述。在正常操作期間，電源120從主電源104獲得其向RPU100的設(shè)備提供的電力。通常(但不一定)，在正常操作期間，電源120將主電源104的電壓下降(例如，使用降壓轉(zhuǎn)換器、線性調(diào)節(jié)器等等)到較低的電壓或者多個不同的較低電壓以供RPU100內(nèi)的各個電路使用。

如圖1中還示出的，控制器110操作地耦合到電壓監(jiān)控器122，以監(jiān)控與示例性RPU100相關(guān)聯(lián)的一個或更多個電壓。例如，電壓監(jiān)控器122可以提供與主電源104的電壓相對應(yīng)的信號、提供給過程控制設(shè)備102的電源電壓、能量存儲設(shè)備106的電壓和/或可以用于控制或影響RPU100的操作的任何其它電壓。

在主電源104處的電力丟失的情況下，電源120繼續(xù)從能量存儲設(shè)備106接收電能。以此方式，如下面更詳細(xì)描述的，電源120可以在足以使得過程控制設(shè)備102能夠完成例如移動到關(guān)閉或故障保護(hù)位置(例如，完全 斷開或完全閉合的位置)的時間段內(nèi)繼續(xù)向RPU100內(nèi)的電路供應(yīng)電力。響應(yīng)于經(jīng)由電壓監(jiān)控器122檢測到主電源104處的電源故障，控制器110使得電力路由器112啟用(例如，閉合)能量存儲設(shè)備106和過程控制設(shè)備102之間的連接。因此，響應(yīng)于檢測到的電源故障，電力路由器112將電力從能量存儲設(shè)備106路由到過程控制設(shè)備102，以允許過程控制設(shè)備102的連續(xù)操作。此外，響應(yīng)于檢測到的電源故障，控制器110使得電力路由器112禁用(例如，斷開)主電源104和充電器108之間的連接，從而禁用充電器108并且阻止對能量存儲設(shè)備106的進(jìn)一步充電以及阻止經(jīng)由充電平衡電路114對主電源的反饋。此外，響應(yīng)于檢測到的電源故障，控制器110使得通信開關(guān)116斷開，以阻止通信線路118上的信號到達(dá)過程控制設(shè)備102。通信線路118上信號的丟失轉(zhuǎn)而使得過程控制設(shè)備102進(jìn)入電源故障模式并開始移向預(yù)定的(例如，故障保護(hù))位置。

響應(yīng)于檢測到主電源104處的電源故障，控制器110還經(jīng)由主放電電路124和近零放電電路126來執(zhí)行對能量存儲設(shè)備106的受控放電。對能量存儲設(shè)備106的受控放電可以在檢測到電源故障之后的預(yù)定時間量之后開始、由過程控制設(shè)備102發(fā)起、或者可以在檢測到電源故障之后立即開始，這取決于特定應(yīng)用的需求。由控制器110來發(fā)起并監(jiān)督受控放電，以使得過程控制設(shè)備102能夠在能量存儲設(shè)備106中的剩余能量下降到低于門限量(其阻止過程控制設(shè)備102的進(jìn)一步移動)之前完成例如移動到故障保護(hù)位置的操作。

為了控制主放電電路124，控制器110可以提供脈寬調(diào)制(PWM)信號以控制一個或更多個電源開關(guān)，這些電源開關(guān)周期性地將能量存儲設(shè)備106分流到地電勢，從而耗散存儲在能量存儲設(shè)備106中的能量。PWM信號的占空比可以根據(jù)經(jīng)由電壓監(jiān)控器122所測量的能量存儲設(shè)備106的電壓而變化，以控制最大電力消耗，并且因此控制主放電電路124的溫度。例如，PWM信號的占空比可以隨著能量存儲設(shè)備106的電壓降低而增加。為了有助于從主放電電路124移除熱量，主放電電路124的各個部件可以熱耦合到RPU100的殼體128。殼體128可以由金屬和/或任何其它材料構(gòu)成。因此，除了形成用于RPU100的電路的保護(hù)覆蓋之外，殼體128還可以運行為用于主放電電路124和RPU100中的任何其它電路中的一些或所 有電路的散熱器。

當(dāng)主放電電路124正在運行時，負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器130向近零放電電路126提供負(fù)電壓以禁用近零放電電路126，從而阻止近零放電電路126將存儲在能量存儲設(shè)備106中的能量分流到地電勢。隨著主放電電路124耗散存儲在能量存儲設(shè)備106中的能量，由存儲在能量存儲設(shè)備106中的能量向電源120提供的電壓繼續(xù)下降。當(dāng)由能量存儲設(shè)備106向電源120提供的電壓超過控制器110為了正常操作控制器110而需要的電壓時，電源120使用降壓調(diào)節(jié)器來向控制器110提供電力。然而，當(dāng)能量存儲設(shè)備106的電壓不再足以使得電源120能夠使用降壓調(diào)節(jié)器來向控制器110提供電力時，電源120內(nèi)的升壓電路變得活躍，并且隨著能量存儲設(shè)備106處的電壓繼續(xù)下降，該升壓電路繼續(xù)向控制器110供應(yīng)電力。以此方式，電源120的雙操作模式(即，降壓/升壓)使得控制器110能夠繼續(xù)經(jīng)由主放電電路124來控制對能量存儲設(shè)備106中的剩余能量的釋放。在一個例子中，針對低至例如能量存儲設(shè)備106處的150毫伏的電壓，電源120可以繼續(xù)進(jìn)行運行并向控制器110提供充足的電力。

當(dāng)能量存儲設(shè)備106的電壓下降到低于低門限(電源120在該低門限處不能夠再以升壓模式操作以向控制器110提供充足的電力)時，控制器110變得不工作，這禁用了主放電電路124并且阻止主放電電路124耗散能量存儲設(shè)備106中的任何剩余能量。此外，當(dāng)電源120變得不工作時，負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器130不再向近零放電電路126提供負(fù)的禁用電壓，這使得近零放電電路126能夠?qū)⒛芰看鎯υO(shè)備106中的剩余能量分流到地電勢。如圖3-3中更詳細(xì)示出的，近零放電電路126包括一個或更多個正常情況下閉合的開關(guān)，當(dāng)沒有電力經(jīng)由負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器130電力被提供給近零放電電路126時，這些開關(guān)運行以將能量存儲設(shè)備126分流到地電勢。

其它例子可以使用其它方法來釋放剩余能量。特定的例子可能不需要使用升壓電路來保持控制器的最小電壓要求。相反，示例性裝置可以通過使用一個或更多個電阻器來釋放該點處剩余的任何電力。用此方法，控制器將可操作用于阻止放電，與促使放電相對。此外，可能需要適當(dāng)?shù)卦O(shè)置電阻器和散熱器的大小。

因此，響應(yīng)于主電源104處的電源故障，示例性RPU100使得過程控 制設(shè)備102能夠完成例如移動到故障保護(hù)位置，并且然后在經(jīng)過了最大的預(yù)定時間量之后執(zhí)行對能量存儲設(shè)備106的受控放電。因此，可以向例如維修人員確保：在主電源104的故障或移除之后等待最大的預(yù)定時間量后，可以打開圍繞RPU100和/或過程控制設(shè)備102的防爆容器，并且可以對RPU100的內(nèi)部部件或過程控制設(shè)備102進(jìn)行維修，而沒有產(chǎn)生火花或者任何其它潛在有害的電氣事件的風(fēng)險。

如圖1中所示出的，示例性RPU100還包括手動超控電路(override circuit)132。手動超控電路132可以包括殼體128外部的開關(guān)，該開關(guān)使得人員能夠選擇RPU超控模式。當(dāng)選擇或啟用了RPU超控模式時，上面所描述的RPU100功能被跳過，并且過程控制設(shè)備102如同其直接耦合到主電源104和通信線路118一樣進(jìn)行操作。因此，如果主電源104發(fā)生故障或者以其它方式被移除，則過程控制設(shè)備102不會從能量存儲設(shè)備106接收任何電力，并且過程控制設(shè)備102可以保持在其在電源故障時所處的位置中(即，可能不會處于故障保護(hù)位置)。

示例性RPU100還包括狀態(tài)指示器134，該指示器可以安裝在殼體128外部以有助于人員進(jìn)行查看。在該例子中，狀態(tài)指示器134是由控制器110來控制的燈，以提供不同的閃爍圖案來指示RPU100和/或能量存儲設(shè)備106的操作狀態(tài)或模式。其它例子可以具有不同的狀態(tài)指示器134，例如多個發(fā)光二極管、數(shù)字顯示器等等。該例子的狀態(tài)指示器134針對RPU100的模式(包括正在充電、正在放電(即，當(dāng)能量存儲設(shè)備106正在向過程控制設(shè)備102提供電力時)、正常、超控和已放電)中的每個模式提供不同的閃爍圖案。例如，狀態(tài)指示器134可以以緩慢穩(wěn)定的方式閃爍，來指示RPU100正在充電，狀態(tài)指示器134可以定期地快速閃爍兩次之后停頓，來指示放電操作，狀態(tài)指示器134可以周期性地快速閃爍一次之后停頓，來指示正常操作(即，過程控制設(shè)備102正在經(jīng)由RPU100從主電源104接收電力)，狀態(tài)指示器134可以提供穩(wěn)定的連續(xù)亮燈來指示RPU100處于手動超控模式，并且狀態(tài)指示器134可以保持不亮燈來指示RPU100完全放電。

可以由硬件、軟件、固件和/或硬件、軟件和/或固件的任意組合來實現(xiàn)圖1的示例性控制器110。因此，例如可以由一個或更多個模擬或數(shù)字電路、邏輯電路、可編程處理器、專用集成電路(application specific integrated circuit，ASIC)、可編程邏輯器件(programmable logic device，PLD)和/或現(xiàn)場可編程邏輯器件(field programmable logic device，F(xiàn)PLD)來實現(xiàn)示例性控制器110。當(dāng)閱讀本專利的裝置或方法權(quán)利要求中的任何權(quán)利要求來涵蓋純軟件和/或固件實現(xiàn)方式時，示例性控制器110由此被明確地定義為包括有形的計算機(jī)可讀存儲設(shè)備或存儲盤，例如存儲軟件和/或固件的存儲器、數(shù)字多功能盤(digital versatile disk，DVD)、壓縮盤(compact disk，CD)、藍(lán)光盤等等。此外，圖1的示例性控制器110可以包括一個或更多個單元、過程和/或設(shè)備和/或可以具有這些單元、過程和設(shè)備中的任意或所有單元、過程和設(shè)備中的一個以上。

此外，圖1的示例性控制器110可以使用任何過去的、當(dāng)前的或未來的通信協(xié)議(例如，藍(lán)牙，USB 2.0、USB 3.0等等)、利用任何類型的有線連接(例如，數(shù)據(jù)總線、USB連接等等)或無線通信機(jī)制(例如，射頻、紅外線等等)來與功能部件(例如，電壓監(jiān)控器122、主放電電路124、電力路由器112等等)中的一個或更多個功能部件進(jìn)行通信。此外，圖1的一個或更多個功能部件可以使用這些有線連接或無線通信機(jī)制來彼此進(jìn)行通信。

轉(zhuǎn)到圖2-1、圖2-2、圖2-3、圖2-4、圖3-1、圖3-2和圖3-3，提供了示出了可以實現(xiàn)圖1的示例性RPU100的電路的一種方式的更詳細(xì)的示意圖。在圖2-1的例子中使用耦合到晶體管Q3的光隔離器U1和U2來實現(xiàn)通信開關(guān)116，其中經(jīng)由處理器U5來控制晶體管Q3。類似地，可以使用耦合到場效應(yīng)晶體管(FET)Q8、Q9、Q11、Q20和Q21的光隔離器U13和U14來實現(xiàn)圖2-2中所示出的電力路由器112。可以由晶體管Q4和Q5來控制光隔離器U13和U14，其中晶體管Q4和Q5耦合到圖2-4中所示出的處理器U5所提供的控制信號?？删幊烫幚砥鱑5可以用于實現(xiàn)控制器110。

如圖2-3中所示出的，可以使用經(jīng)由控制器U3來控制的降壓轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)電源120。電源120還包括經(jīng)由分離的控制器U6來控制的升壓轉(zhuǎn)換器。經(jīng)由二極管D14和電阻器R28將降壓轉(zhuǎn)換器和升壓轉(zhuǎn)換器的輸出結(jié)合，以便為處理器U5提供充足的操作電壓。在受控放電期間，能量存儲設(shè)備106的電壓的范圍可以從比處理器U5所需要的電壓高的電壓至比處理器U5為 了正確操作而需要的電壓低得多的電壓。

圖2-1的框300在圖3-1至圖3-3中被描繪成更詳細(xì)的電路示意圖，可以使用該電路示意圖來實現(xiàn)充電器108、充電平衡電路114、能量存儲設(shè)備106、近零放電電路126以及主放電電路124。如圖3-1中所示出的，充電器108可以包括降壓轉(zhuǎn)換器控制器U7，該降壓轉(zhuǎn)換器控制器U7從電流監(jiān)控器U8接收反饋，使得充電器108運行為對能量存儲設(shè)備106進(jìn)行充電的電流源。由充電器108所提供的充電電流通過改變圖3-2中所示出的運算放大器U11A的反相端處的參考電壓而可控地變化。該參考電壓根據(jù)由處理器U5(圖2-4)經(jīng)由數(shù)模轉(zhuǎn)換器(digital-to-analog converter，DAC)信號(該信號被提供給利用圖3-1中所示出的運算放大器U11B來實現(xiàn)的緩沖器)來提供的變化的電壓而變化。提供給圖3-3中所示出的能量存儲設(shè)備106的充電電流可以隨著能量存儲設(shè)備106的電壓接近充滿電的條件而下降，以阻止能量存儲設(shè)備106的過熱和/或過充。

可以使用包括等值的電阻器R45、R46、R47、R48和R49的電阻分壓器來實現(xiàn)充電平衡電路114。這些電阻器R45-R49經(jīng)由利用運算放大器U9A、U9B、U10A和U10B而形成的各個緩沖器，來向組成能量存儲設(shè)備106的各個單獨的電容器C31、C32、C33、C34和C35提供能量存儲設(shè)備106的總電壓的相等部分。

圖3-1示出了主放電電路124包括三個FET Q19、Q22A和Q22B以及由能量存儲設(shè)備106提供的電壓(標(biāo)記為CapPos)。FET Q19、Q22A和Q22B的柵極端連接到由處理器U5提供的PWM信號。因此，在主放電電路124的操作期間，PWM信號使得FET Q19、Q22A和Q22B周期性地開啟和關(guān)閉，以便通過電阻器R60和晶體管Q19、Q22A和Q22B來將存儲在能量存儲設(shè)備106中的能量分流到地電勢。雖然將三個FET示出為實現(xiàn)主放電電路124，但是反之可以使用更少或更多的FET和/或任何其它類型的晶體管或開關(guān)來達(dá)到相同或相似的結(jié)果。

可以使用FET Q14、Q15、Q16、Q17和Q18來實現(xiàn)圖3-3中所示出的近零放電電路126，Q14、Q15、Q16、Q17和Q18連接為以便通過電容器C31、C32、C33、C34和C35中相應(yīng)的電容器來分流到地電勢。FET Q14-Q18運行為正常情況下閉合的開關(guān)，其中當(dāng)通電時，這些開關(guān)-響應(yīng)于出現(xiàn)由負(fù) 電壓轉(zhuǎn)換器130(圖2-4)提供的負(fù)電壓而斷開(即，不導(dǎo)通)。然而，如上面所描述的，當(dāng)主電源104發(fā)生故障或者以其它方式不可用時，電源120通過在某個時間量內(nèi)從能量存儲設(shè)備106汲取能量來繼續(xù)操作。然而，當(dāng)能量存儲設(shè)備106的電壓下降到低于門限時，電源120不再運行，這使得負(fù)電壓轉(zhuǎn)換器130不再向圖3-3中所示出的近零放電電路126提供負(fù)電壓。負(fù)電壓的丟失使得近零放電電路126的FET Q14-18恢復(fù)到它們的正常閉合(即，導(dǎo)通)狀態(tài)，從而將電容器C31-C35中的任何剩余能量分流到地電勢，并且因此在該過程中耗散剩余能量。

圖4描繪了由示例性裝置100實現(xiàn)的示例性方法400?？?02表示過程控制設(shè)備102處于正常操作模式，其中能量存儲設(shè)備106充電，過程控制設(shè)備102靠外部電源(即，主電源104)運行，并且來自通信線路118的控制信號被啟用(即，連接到過程控制設(shè)備102)。電壓監(jiān)控器122對提供給RPU100的主電源104的電壓進(jìn)行監(jiān)控，并且將該電壓與門限進(jìn)行比較(框404)。如果電壓高于門限，則示例性裝置100和過程控制設(shè)備102繼續(xù)正常操作(即，控制返回到框402)。如果主電源104的電壓下降到低于門限，則指示主電源104已發(fā)生故障，在該時間處，電力路由器124使得過程控制設(shè)備102以能量存儲設(shè)備106所提供的電力進(jìn)行操作(框406)?？刂破?10然后禁用主電源104和充電器108之間的連接(框408)。此外，控制器110經(jīng)由通信開關(guān)116來禁用通信線路118和過程控制設(shè)備102之間的連接(框410)，從而激活過程控制設(shè)備102中的信號丟失功能，并且使得過程控制設(shè)備102移動到故障保護(hù)位置。控制器110等待過程控制設(shè)備102完成移動，其可以包括例如，等待足以使過程控制設(shè)備102完成移動的預(yù)定時間量，或者接收到移動已經(jīng)完成的通知(框412)?？刂破?10然后開始從能量存儲設(shè)備106釋放剩余能量(框414)。在示例性方法400中，從能量存儲部件106釋放剩余能量可以包括一個或更多個步驟(例如，經(jīng)由主放電電路124進(jìn)行放電、經(jīng)由近零放電電路126進(jìn)行放電)。在釋放了能量存儲設(shè)備106中的剩余能量之后，控制器110不再工作，這是因為控制器110不從電源120接收電力，并且RPU100充滿電(框416)。

在該例子中，可以使用機(jī)器可讀指令來實現(xiàn)由圖4中的流程圖表示的方法的至少一部分，其中機(jī)器可讀指令包括用于由處理器(例如，結(jié)合圖 2-4所示出的處理器U5)來執(zhí)行的程序。程序可以體現(xiàn)在存儲在有形的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)(例如，CD-ROM、軟盤、硬盤驅(qū)動器、數(shù)字多功能盤(DVD)、藍(lán)光盤或者與處理器U5相關(guān)聯(lián)的存儲器)上的軟件中，但是整個程序和/或程序的部分可以替代地由除了處理器U5之外的設(shè)備來執(zhí)行和/或體現(xiàn)在固件或?qū)Ｓ糜布?。此外，雖然參考圖4中所示出的流程圖來描述了示例性程序，但是替代地可以使用實現(xiàn)本文所描述的示例性方法100的許多其它方法。例如，可以改變框的執(zhí)行順序和/或可以改變、消除或組合所描述的框中的一些框。

如上面所提到的，可以使用經(jīng)編碼的指令(例如，計算機(jī)和/或機(jī)器可讀指令)來實現(xiàn)圖4的示例性方法的至少一部分，其中經(jīng)編碼的指令存儲在有形的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)上，例如硬盤驅(qū)動器、閃存、只讀存儲器(ROM)、壓縮盤(CD)、數(shù)字多功能盤(DVD)、高速緩存、隨機(jī)存取存儲器(RAM)和/或任何其它存儲設(shè)備或存儲盤，信息在任何其它存儲設(shè)備或存儲盤中存儲任意持續(xù)時間(例如，擴(kuò)展的時間段、永久地、短期、臨時緩存和/或信息的高速緩存)。如本文所使用的，術(shù)語有形的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)被明確地定義為包括任何類型的計算機(jī)可讀存儲設(shè)備和/或存儲盤，并且排除傳播信號和傳輸介質(zhì)。如本文所使用的，“有形的計算機(jī)可讀存儲介質(zhì)”和“有形的機(jī)器可讀存儲介質(zhì)”可互換使用。如本文所使用的，術(shù)語計算機(jī)可讀介質(zhì)被明確地定義為包括任何類型的計算機(jī)可讀存儲設(shè)備和/或存儲盤，并且排除傳播信號和傳輸介質(zhì)。

雖然本文已經(jīng)公開了某些示例性方法、裝置和產(chǎn)品，但是本專利的涵蓋范圍不限于此。相反，本專利涵蓋落入本專利的權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有方法、裝置和產(chǎn)品。