專利名稱：設(shè)備的供電系統(tǒng)和對(duì)蓄電裝置的使用壽命和蓄電量的評(píng)定方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一個(gè)用于為設(shè)備供電的系統(tǒng)，該系統(tǒng)連同著一個(gè)用于存儲(chǔ)電力的蓄電裝置、一個(gè)用于測(cè)量蓄電裝置的第一電量的第一測(cè)量裝置、和一個(gè)用于確定使第一電量達(dá)到第一水平值所需的時(shí)間的時(shí)間確定裝置。此外，本發(fā)明還涉及蓄電裝置的使用壽命和蓄電量的評(píng)定方法。它優(yōu)選地應(yīng)用于不間斷供電系統(tǒng)和獨(dú)立于公共電網(wǎng)的系統(tǒng)。
目前，不間斷供電系統(tǒng)是無(wú)故障運(yùn)行的一項(xiàng)重要要求，特別是對(duì)于數(shù)據(jù)處理裝置更是如此。主電力供應(yīng)的短時(shí)間或長(zhǎng)時(shí)間中斷是數(shù)據(jù)保存和外圍設(shè)備運(yùn)行的主要問(wèn)題。電池通常用于彌補(bǔ)這些電力供應(yīng)的中斷，它們?cè)谡＿\(yùn)行狀態(tài)下由公共電源充電，只是在公共電源中斷時(shí)負(fù)責(zé)為系統(tǒng)提供電力。
電池在這些不間斷供電系統(tǒng)或獨(dú)立于公共電網(wǎng)的系統(tǒng)中的可用性，其關(guān)鍵的一點(diǎn)就是蓄電裝置的狀況和使用壽命；特別是當(dāng)需要確定這些電池是否需要更換時(shí)。
US-A-4,716,354(Hacker)揭示了一個(gè)電池監(jiān)控系統(tǒng)，用于確定剩余的電池蓄電量。這需要對(duì)電池的數(shù)據(jù)經(jīng)常地進(jìn)行測(cè)量、存儲(chǔ)和計(jì)算，同時(shí)還需要一個(gè)致使電池基本上完全放電的一個(gè)深度放電操作過(guò)程。但是，在眾多的應(yīng)用中，深度放電操作過(guò)程是應(yīng)該避免的，這是為了不損壞電池，也為了有足夠的存儲(chǔ)電力可供使用。這樣的深度放電從那些往往存儲(chǔ)有大量的電能的應(yīng)急電力供應(yīng)系統(tǒng)的節(jié)能考慮也是不希望出現(xiàn)的。
US-A-4,918,368(Baker等)描述了一個(gè)由微處理器控制的電池充電系統(tǒng)，在該系統(tǒng)中，電池在充電或放電時(shí)，它的電流被定期地測(cè)量和存儲(chǔ)。電池的蓄電量可以通過(guò)剛測(cè)定的和以前測(cè)定并存儲(chǔ)的電流值計(jì)算出來(lái)。這個(gè)系統(tǒng)的一個(gè)缺點(diǎn)是電池的電流值必須定期地確定，這可能是很困難的，特別是對(duì)那些大型電池的電流。
GE-A22136000(Elkoh Giken)揭示了一個(gè)電池檢驗(yàn)電路，用來(lái)測(cè)量電池電壓從初始值變?yōu)榈诙妷褐邓?jīng)歷的時(shí)間。所得到的時(shí)間可以顯示出電池的使用壽命。但是，這個(gè)發(fā)明的使用必須以電池的負(fù)載電流是恒定的為條件，這樣對(duì)電池使用壽命的估算才有意義。這篇文章的理論構(gòu)成了其主權(quán)利要求的主題。
本發(fā)明的目標(biāo)就是建立一個(gè)為設(shè)備提供電力的系統(tǒng)和一種與工作電流無(wú)關(guān)地確定蓄電裝置的使用壽命和蓄電量的方法。
該系統(tǒng)應(yīng)該還能避免蓄電裝置的深度放電并能連續(xù)測(cè)量它的電流值。并且該系統(tǒng)應(yīng)能在蓄電裝置充電或放電的過(guò)程中確定它的蓄電量和使用壽命。此外，被采用的電量測(cè)量值(如電壓值和電流值)應(yīng)該可以互換使用，且該系統(tǒng)也應(yīng)適用于各種類型的蓄電裝置。
本發(fā)明實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)，是通過(guò)提供一個(gè)用于測(cè)量蓄電裝置的第二電量的第二測(cè)量裝置、和一個(gè)用于將與所確定的時(shí)間相關(guān)的第二電量同所存儲(chǔ)的第二電量的典型時(shí)間特征曲線進(jìn)行比較的比較器。該系統(tǒng)可以得出關(guān)于蓄電裝置的蓄電量和使用壽命的結(jié)論而與蓄電裝置相連的設(shè)備的電力需求無(wú)關(guān)。
在該系統(tǒng)的一個(gè)有利的實(shí)施方案中，第二電量的典型的時(shí)間特征曲線是電力耗盡的蓄電裝置的典型電力耗盡特征曲線和/或蓄電裝置初始曲線的典型的新特征曲線。這是獲得對(duì)評(píng)定有意義的參考特征曲線的一個(gè)簡(jiǎn)單方法。
在該系統(tǒng)的一個(gè)有利的實(shí)施方案中，還包括一個(gè)開(kāi)關(guān)單元，一當(dāng)所測(cè)得的第一電量測(cè)量值達(dá)到最低水平值時(shí)，它將蓄電裝置和與其相連的設(shè)備斷開(kāi)，以防止蓄電裝置幾乎完全放電(深度放電)。
該系統(tǒng)的進(jìn)一步的有利實(shí)施方案還包括一個(gè)用于確定蓄電裝置的阻抗的阻抗確定裝置。這樣就可以檢測(cè)到蓄電池的短路、開(kāi)路以及由于老化引起的阻抗的增值。
該系統(tǒng)的進(jìn)一步的有利實(shí)施方案還包括一個(gè)用于檢測(cè)蓄電池短路和蓄電裝置過(guò)度充電的裝置。這樣就可以檢測(cè)到蓄電池中正在形成的短路和因此而產(chǎn)生的個(gè)別蓄電池的過(guò)度充電。
該系統(tǒng)的進(jìn)一步的有利實(shí)施方案還包括一個(gè)電路斷路器，它用來(lái)保護(hù)蓄電裝置，以防止在開(kāi)關(guān)裝置已將其與所連設(shè)備斷開(kāi)后，又被錯(cuò)誤地重新連通。這樣可以保證在出現(xiàn)故障后或深度放電發(fā)生前，蓄電裝置保持?jǐn)嗦罚⑶也粫?huì)被錯(cuò)誤地重新連通。
在該系統(tǒng)的進(jìn)一步的有利實(shí)施方案中，蓄電裝置的充電或放電電路是平衡地設(shè)計(jì)的，以防止蓄電裝置被不平衡地充電或被不平衡地放電。
在該系統(tǒng)的進(jìn)一步的實(shí)施方案中，與蓄電裝置相連的電路都優(yōu)選地應(yīng)用了場(chǎng)效應(yīng)晶體管技術(shù)。這對(duì)于使電池單元在存放過(guò)程中的漏電降到最低和防止過(guò)早放電都是特別有利的。
用于評(píng)定蓄電裝置的使用壽命和蓄電量的方法包括第一步，測(cè)量蓄電裝置的第一電量；第二步，確定第一電量達(dá)到第一水平所用的時(shí)間；第三步，測(cè)量蓄電裝置的第二電量；第四步，將與所確定時(shí)間相關(guān)的第二電量同所存儲(chǔ)的第二電量的典型時(shí)間特征曲線進(jìn)行比較；第五步，對(duì)第四步所執(zhí)行的比較進(jìn)行評(píng)價(jià)，以評(píng)定出蓄電裝置的使用壽命和蓄電量。
上面所述的確定蓄電裝置使用壽命和蓄電量的方法與工作電流的狀況無(wú)關(guān)，它可以在充電和放電的過(guò)程中進(jìn)行，并且可以應(yīng)用于任何類型的蓄電裝置。而且在電量測(cè)量中所用的量(如電壓值和電流值)是可以互換使用的。
在本方法的有利的實(shí)施方案中，第五步所作的評(píng)價(jià)是以被測(cè)量的第二電量與所存儲(chǔ)的第二電量的典型時(shí)間特征曲線的差異為基礎(chǔ)的。這樣既可以對(duì)蓄電裝置的預(yù)期使用壽命得出定性的結(jié)論(電力耗盡或未耗盡)，也可以得出定量的結(jié)論。
在本方法的進(jìn)一步的有利實(shí)施方案中，蓄電裝置的使用壽命只有在其第二電量沒(méi)有超過(guò)最高水平值時(shí)才能評(píng)定出來(lái)。其目的是為使用壽命的評(píng)定建立一個(gè)有意義的標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)殡娏髦祷螂妷褐档娘@著增大往往表明系統(tǒng)中存在著故障。
在本方法的另一個(gè)有利實(shí)施方案中，第二步只有在第一個(gè)電量達(dá)到第二水平值時(shí)才進(jìn)行。對(duì)第二水平值的仔細(xì)選擇可以影響預(yù)計(jì)進(jìn)行的使用壽命評(píng)定的頻度。還可以保證必須經(jīng)過(guò)一個(gè)最短的運(yùn)行時(shí)間。
在本方法的進(jìn)一步有利實(shí)施方案中，蓄電裝置可以由幾個(gè)單獨(dú)的蓄電裝置組成，第一和第二電量可以由其中的一個(gè)蓄電裝置來(lái)確定。如果蓄電裝置是由幾個(gè)單獨(dú)的蓄電裝置組成，可以檢測(cè)出其中某一部分的老化狀況。當(dāng)老化狀況被檢測(cè)出來(lái)時(shí)，只需要更換蓄電裝置的一部分。
在上述的系統(tǒng)或方法的有利實(shí)施方案中，第一電量是電壓，第二電量是電流。該發(fā)明的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)就是象電壓、電流這樣的電量是可以互換使用的，這可以根據(jù)具體的應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行選擇。
本發(fā)明設(shè)計(jì)上述的系統(tǒng)和方法將應(yīng)用于不間斷供電系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于設(shè)備的第一和第二供電裝置。在正常情況下由第一供電裝置向設(shè)備供電，而當(dāng)運(yùn)行狀況發(fā)生變化時(shí)，由第二供電裝置來(lái)代替供電。對(duì)蓄電裝置的蓄電量和使用壽命的評(píng)定將使得能產(chǎn)生一個(gè)運(yùn)行可靠性很高的供電系統(tǒng)，由于可以提前確定使用壽命和剩余蓄電量，所以能采取適當(dāng)?shù)姆婪洞胧缣鎿Q顯著老化的蓄電裝置。這樣就可以保證設(shè)備真正不間斷運(yùn)行。
為更清楚地解釋本發(fā)明，實(shí)施方案中的這些實(shí)例可參考下面的附圖。這些附圖簡(jiǎn)述如下

圖1是一個(gè)例如被用于數(shù)據(jù)處理裝置的完整的不間斷供電系統(tǒng)；圖2是一個(gè)分立的應(yīng)急供電單元的結(jié)構(gòu)；圖3是電池監(jiān)控單元的結(jié)構(gòu)；圖4是一個(gè)典型的電池放電電流-時(shí)間曲線圖；圖5是關(guān)于評(píng)定電池的使用壽命和蓄電量的方法的流程圖；圖6是一個(gè)帶有重新起動(dòng)保護(hù)的實(shí)施方案中的開(kāi)關(guān)單元。
在圖1所顯示的被用于向例如數(shù)據(jù)處理裝置供電的不間斷供電系統(tǒng)中，一個(gè)與直流電源總線140相連的交/直流轉(zhuǎn)換器110將其輸入端105處的交流電源107轉(zhuǎn)換成直流提供給直流電源總線140。一些插件如170、175并聯(lián)連接在直流電源總線140上，從而被供以公共直流電源。在這些插件170、175中的每一個(gè)的輸入端，還進(jìn)一步連有電流轉(zhuǎn)換器150或155，它們?cè)O(shè)在直流電源總線和相關(guān)的耗電部件160或165之間，將來(lái)自直流電源總線140的直流電流轉(zhuǎn)換為適合相關(guān)的耗電部件160、165使用的電壓。
充電單元130的輸入端與交/直流轉(zhuǎn)換器110的輸出端相連，而在另一種實(shí)施方案中，它直接在交/直流轉(zhuǎn)換器110的輸入端105處與交流電源107相連。充電單元130的輸出端通過(guò)連線131與應(yīng)急電源單元100相連。充電單元130為應(yīng)急電源單元100提供充電電源，該充電電源是由交流電源107轉(zhuǎn)換的，并適合應(yīng)急電源單元100的充電狀態(tài)。在另外一種實(shí)施方案中，應(yīng)急電源單元100不與交流電源107相連接，或只是定期地與交流電源107相連并由它提供電力。應(yīng)急電源單元100另行通過(guò)連線101與直流電源總線140相連。
一個(gè)電源供應(yīng)監(jiān)控單元120通過(guò)連線111與交/直流轉(zhuǎn)換器110相連，并通過(guò)連線121與應(yīng)急電源單元100相連。在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，直流電源總線140在正常狀況下只由交/直流轉(zhuǎn)換器110供電。如果電源監(jiān)控單元120在交流電源105處或是在交/直流轉(zhuǎn)換器110處檢測(cè)到異常情況，它便將應(yīng)急電源單元100作為補(bǔ)充電源單元而切換到直流電源總線140上去。
圖2顯示的是應(yīng)急電源單元100的結(jié)構(gòu)。至少包含著一個(gè)電池的電池單元200通過(guò)連線201與可控開(kāi)關(guān)單元210相連，并且通過(guò)連線221與電池監(jiān)控單元220相連。開(kāi)關(guān)單元210通過(guò)連線101與直流電源總線140相連，通過(guò)連線131與充電單元130相連，以及通過(guò)連線223和224與電池監(jiān)控單元220相連。電池監(jiān)控單元220另行通過(guò)連線121與電源監(jiān)控單元120相連。開(kāi)關(guān)單元210控制著連線201上的電流方向，同時(shí)開(kāi)關(guān)單元210也控制從應(yīng)急電源單元100至直流電源總線140以及從充電單元130至電池單元200的通斷。
圖3顯示電池監(jiān)控單元220的操作。控制單元300通過(guò)連線224與開(kāi)關(guān)單元210相連，并且通過(guò)連線121與電源監(jiān)控單元120相連?？刂茊卧?00通過(guò)連線301與電壓測(cè)量模件310相連，通過(guò)連線302與電流測(cè)量模件320相連，通過(guò)連線303與比較器330相連，以及通過(guò)連線305與時(shí)鐘360相連。在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，計(jì)算機(jī)350通過(guò)連線304與控制單元300相連。計(jì)算機(jī)350的運(yùn)行情況會(huì)在下面作進(jìn)一步的解釋。比較器330通過(guò)連線331與數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器340相連。電壓測(cè)量模件310和電流測(cè)量模件320都與連線221和223相連。
在控制單元300的控制下，電池監(jiān)控單元220通過(guò)電壓測(cè)量模件310測(cè)得整個(gè)電池單元200的電池電壓值和組成電池單元200的各個(gè)單獨(dú)電池的電池電壓值，并通過(guò)電流測(cè)量模件320測(cè)得連線201上的電流值。為了避免電池單元200的快速放電，與電池單元200相連的電路都優(yōu)選地采用了場(chǎng)效應(yīng)晶體管技術(shù)。這對(duì)于使電池單元200在保存過(guò)程中漏電最少以便阻止它過(guò)早放電是非常有利的。電池監(jiān)控單元220還能夠通過(guò)時(shí)鐘360確定時(shí)間。
控制單元300通過(guò)電流測(cè)量模件320和電壓測(cè)量模件310收集電流和電壓數(shù)據(jù)，并把它們通過(guò)連線121傳送給電源控制單元120，以及通過(guò)連線303傳送給比較器330，在那里將測(cè)量的數(shù)據(jù)同數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器340中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較。
圖5用來(lái)解釋對(duì)電池單元200的剩余使用壽命和蓄電量進(jìn)行評(píng)定的過(guò)程。在第一步500中，電壓測(cè)量模件310確定電池單元200的電池電壓Ub。該電池電壓Ub既可以是整個(gè)電池單元的電壓，也可以是作為電池單元200的組成部分的單個(gè)電池的電壓。
當(dāng)電池電壓值達(dá)到了一個(gè)特定的電壓值U1時(shí)，控制單元300就在下一步510中確定電池電壓Ub從此時(shí)至達(dá)到第二電壓值U2所用的時(shí)間t2。對(duì)電壓值U2的選擇應(yīng)該是能使連線301上的電源在t2這個(gè)時(shí)段中基本保持恒定。當(dāng)電池電壓達(dá)到U2時(shí)，由控制單元300控制的電流測(cè)量模件320就在下一步520中確定連線201上的電流強(qiáng)度值I2。
在下一步530中，比較器330將電流強(qiáng)度值I2同存儲(chǔ)于340中的電池電流的典型參考值進(jìn)行與時(shí)間t2相關(guān)的比較。通過(guò)比較這兩個(gè)電流值，在下一步540中得出關(guān)于電池單元200的剩余使用壽命和蓄電量或關(guān)于它是否需要更換的結(jié)論。這個(gè)結(jié)論可以是純定性的(好/壞)，也可以是定量的(以評(píng)定其剩余使用壽命和蓄電量的形式)。
圖4是一個(gè)關(guān)于電池放電的典型電流-時(shí)間曲線圖，它可以被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器340中。特征曲線400描述的是一種電池的典型初始曲線，而特征曲線410描述的是電力已耗盡的電池的放電特征曲線。如果在時(shí)間t2測(cè)出的電流值高于特征曲線410給出的電流值Ieo1，那么根據(jù)I2與Ieo1或者新特征曲線400在時(shí)間t2的Inew之間的距離，就可以評(píng)定出電池剩余的使用壽命或者是得出電力耗盡還是未耗盡的結(jié)論。如果測(cè)得的數(shù)值I2’低于特征曲線410給出的數(shù)值，則電池監(jiān)控單元220就會(huì)通過(guò)連線121向電源單元120發(fā)送信號(hào)，告知電池單元200需要更換。
如上述的過(guò)程可以通過(guò)在放電過(guò)程中進(jìn)行的測(cè)量來(lái)評(píng)定出電池的使用壽命，與其等效的評(píng)定也可以通過(guò)在電池充電過(guò)程中進(jìn)行測(cè)量并以這些測(cè)量值與典型的電池充電特征曲線進(jìn)行比較而得出。這里也可以將各電量(如電壓值和電流值)互換使用，即通過(guò)確定連線201上的由電流從第一水平值變?yōu)榈诙街邓?jīng)歷的時(shí)間以及比較達(dá)到第二電流值時(shí)的電壓值與存于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器340中的該種型號(hào)電池的典型電壓-時(shí)間特征曲線，評(píng)定出電池的蓄電量和使用壽命。
另外，本發(fā)明適用于各種類型的用于存儲(chǔ)電能的蓄電裝置。它們可以是電池、蓄電池及其它電化學(xué)電源存儲(chǔ)介質(zhì)和電容器。
在本發(fā)明的進(jìn)一步實(shí)施方案中，對(duì)電池單元200的蓄電量和使用壽命的評(píng)定將以一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)，以便得到關(guān)于電池剩余使用壽命和蓄電量的有意義的結(jié)論，這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是測(cè)得的電流強(qiáng)度值I2必須小于最大電流強(qiáng)度值Imax。進(jìn)行使用壽命評(píng)定的進(jìn)一步的標(biāo)準(zhǔn)可以是電池單元200在充電或放電過(guò)程的開(kāi)始時(shí)必須是已完全放電或完全充電。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)同樣可以提高使用壽命評(píng)定的權(quán)威性，因?yàn)闇y(cè)量的初始條件是基本相同的。
為了將電池單元200上的負(fù)載保持在最小，在進(jìn)一步的實(shí)施方案中，對(duì)電池單元200的蓄電量和使用壽命的評(píng)定將以這樣一種方式進(jìn)行所選擇的第一測(cè)量量的值(從到達(dá)此值時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí))應(yīng)該在電池單元200僅經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的運(yùn)行時(shí)間后才達(dá)到。這樣可以保證僅在電池運(yùn)行了一段延長(zhǎng)的時(shí)間后進(jìn)行測(cè)試。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案中，當(dāng)電池單元220在放電過(guò)程中達(dá)到最小電壓Umin(或最小電流Imin)時(shí)，電池監(jiān)控單元220通過(guò)連線121向電源監(jiān)控單元120發(fā)送一個(gè)信號(hào)。電源監(jiān)控單元120接著就向例如一個(gè)數(shù)據(jù)處理裝置發(fā)送一個(gè)信號(hào)，告知來(lái)自應(yīng)急電源單元100的電源會(huì)在一個(gè)為分鐘量級(jí)的時(shí)間標(biāo)記之后被開(kāi)關(guān)單元210使其從直流電源總線140上斷開(kāi)。如果連線201上的電壓(或電流)在時(shí)間標(biāo)記到來(lái)之前達(dá)到第二值Icrit(或Icrit)，電池單元200就會(huì)立刻被開(kāi)關(guān)單元210使其與直流電源總線140斷開(kāi)，以便防止電池單元200的深度放電。
在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案中，電池監(jiān)控單元220會(huì)對(duì)電池單元200進(jìn)行阻抗測(cè)試。在測(cè)試中，電池單元200的電壓值和電流值被同時(shí)確定，并供計(jì)算機(jī)350使用，以便計(jì)算出電池的阻抗。這里所確定的可以是整個(gè)電池單元200的電壓值和電流值，也可以是它的一個(gè)組成部分的電壓值和電流值。
電池監(jiān)控單元220可以通過(guò)電池阻抗的增加量來(lái)檢測(cè)出電池單元200的老化狀況。通過(guò)把檢測(cè)到的阻抗值和存于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器340的參考阻抗值進(jìn)行比較，可以完成這種檢測(cè)。根據(jù)與參考值的相對(duì)差異，可以得出定量的或純定性的結(jié)論(已老化/未老化)。所存儲(chǔ)的參考數(shù)值可以是此種電池的典型老化阻抗值，也可以是以前的測(cè)量操作過(guò)程所得出的阻抗值。
電池監(jiān)控單元還可以通過(guò)對(duì)阻抗的測(cè)量檢驗(yàn)出電池單元200中可能出現(xiàn)的開(kāi)路，并將其報(bào)告給電源監(jiān)控單元120。
作為本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案，圖6顯示了可提供重新啟動(dòng)保護(hù)的開(kāi)關(guān)單元210。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，開(kāi)關(guān)單元210中包括了一個(gè)通過(guò)連線224與電池監(jiān)控單元220相連的電路斷路器630。三個(gè)開(kāi)關(guān)600、610和620都通過(guò)連線201與電池單元200相連。它們還分別通過(guò)連線631、632和633與電路斷路器630相連。開(kāi)關(guān)600另行通過(guò)連線101與直流電源總線140相連，開(kāi)關(guān)610通過(guò)連線131與充電單元130相連，開(kāi)關(guān)620則通過(guò)連線223與電池監(jiān)控單元220相連。
重新啟動(dòng)保護(hù)的運(yùn)行由電路斷路器630來(lái)實(shí)現(xiàn)。它將使從控制單元經(jīng)連線224到達(dá)電路斷路器630的所有信號(hào)保持在電路斷路器630內(nèi)部，其保持時(shí)間將超過(guò)它們?cè)谶B線224上持續(xù)的時(shí)間。這樣，當(dāng)電池監(jiān)控單元220例如因檢測(cè)到故障而發(fā)送信號(hào)去使電池單元200與直流電源總線140的連接被開(kāi)關(guān)單元210斷開(kāi)后，可以防止電池單元200又被錯(cuò)誤地(例如由于受到一個(gè)虛假信號(hào)的作用)與直流電源總線140重新連接。
如果電池單元200是由一個(gè)以上的電池串聯(lián)而成的，在本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案中，將使與串聯(lián)的電池電路的各連線平衡地進(jìn)行設(shè)置，以防止串聯(lián)電路中的個(gè)別電池不平衡地充電或放電。
在本項(xiàng)發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方案中，為了在n個(gè)電池的串聯(lián)電路中檢測(cè)出可能出現(xiàn)的某個(gè)蓄電池短路或某個(gè)電池過(guò)度充電，電池監(jiān)控單元220中的控制單元300將把測(cè)得的n個(gè)電池的串聯(lián)電路總電壓的n分之一與測(cè)得的串聯(lián)電路中的每個(gè)電池電壓進(jìn)行比較。如果控制單元300檢測(cè)出總電壓的n分之一與單個(gè)電池電壓的差異值超出了一個(gè)可容許的數(shù)值，它將向電源監(jiān)控單元報(bào)告此故障。
當(dāng)檢測(cè)出超過(guò)容許值的差異值時(shí)，如果是單個(gè)電池的電壓大于總電壓的n分之一，則可能是一個(gè)電池被過(guò)度充電了。然而，若單個(gè)電池的電壓小于總電壓的n分之一，則可能是該電池的一部分出現(xiàn)了蓄電池短路。過(guò)度充電可能是因另一電池中某一蓄電池的短路造成的。
如果串聯(lián)電路中的n個(gè)電池不完全是一種類型，因而具有不同的標(biāo)稱電壓，這個(gè)因素在上述的比較中必須加以考慮。
權(quán)利要求
1．用于評(píng)定給設(shè)備供電的蓄電設(shè)備的壽命和蓄電量的裝置，其特征在于包括用于測(cè)量蓄電設(shè)備的第一電量的第一測(cè)量設(shè)備；用于確定達(dá)到第一電量的第一電平的時(shí)間的時(shí)間確定設(shè)備，特征在于用于測(cè)量蓄電設(shè)備的第二電量的第二測(cè)量設(shè)備；比較器設(shè)備，用于比較相對(duì)于確定的時(shí)間的第二電量和第二電量的典型存儲(chǔ)時(shí)間特性；從而第一電量或者是一個(gè)電壓或者是一個(gè)電流，第二電量或者是一個(gè)電壓或者是一個(gè)電流；可以在蓄電設(shè)備對(duì)設(shè)備供電期間進(jìn)行測(cè)量。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，第二電量的典型時(shí)間特性是電力耗盡蓄電設(shè)備的一個(gè)典型電力耗盡特性，或蓄電設(shè)備的邊沿曲線的一個(gè)典型新特性。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括用于確定蓄電設(shè)備的阻抗的阻抗確定設(shè)備。
4．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括用于檢測(cè)蓄電池短路和蓄電設(shè)備的過(guò)度充電的裝置。
5．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括用于存儲(chǔ)電能的電力存儲(chǔ)設(shè)備。
6．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于進(jìn)一步包括一個(gè)開(kāi)關(guān)單元，當(dāng)測(cè)量到第一電量的最低電平值時(shí)，它將蓄電設(shè)備和設(shè)備的連接斷開(kāi)。
7．根據(jù)權(quán)利要求6的裝置，其特征在于進(jìn)一步包括電路斷路器，用于保護(hù)蓄電設(shè)備，使其與設(shè)備間的連接在被開(kāi)關(guān)單元斷開(kāi)后，不被錯(cuò)誤地與設(shè)備重新連接。
8．根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其特征在于進(jìn)一步包括用于對(duì)蓄電設(shè)備充電和放電的電路，所述電路是平衡設(shè)置的。
9．根據(jù)權(quán)利要求8的裝置，其特征在于用于對(duì)蓄電設(shè)備充電或放電的所述電路配備有場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于向設(shè)備(170,175)供電的系統(tǒng),該系統(tǒng)具有:蓄電裝置(200),用于存儲(chǔ)電能;第一測(cè)量裝置(310),用于測(cè)量蓄電裝置(200)的第一電量;時(shí)間確定裝置(360),用于確定第一電量達(dá)到第一水平值所用的時(shí)間;第二測(cè)量裝置(320),用于測(cè)量蓄電裝置(200)的第二電量;比較器(330),用于比較與所確定的時(shí)間相關(guān)的第二電量和所存儲(chǔ)的第二電量的典型時(shí)間特征曲線。本發(fā)明還涉及一種評(píng)定蓄電裝置(200)的使用壽命和蓄電量的方法。
文檔編號(hào)H02J7/00GK1222001SQ9812137
公開(kāi)日1999年7月7日 申請(qǐng)日期1998年10月16日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月29日
發(fā)明者H·邁耶德克斯, W·皮斯曼 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司