專(zhuān)利名稱(chēng)：用于監(jiān)控能量存儲(chǔ)設(shè)備的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明所屬的領(lǐng)域是關(guān)于能量存儲(chǔ)裝置，更具體的說(shuō)，是關(guān)于應(yīng)用于不間斷供電電源(UPS)系統(tǒng)中的能量存儲(chǔ)裝置。
背景技術(shù)：
有眾多類(lèi)型的不間斷供電電源(UPS)系統(tǒng)用于為電力負(fù)載提供備用的交流(AC) 或直流(DC)電能。這些UPS系統(tǒng)通常使用電池或其它類(lèi)型的能量存儲(chǔ)裝置在當(dāng)主電源(例如，線性電源)失效的時(shí)候提供所述的電能。舉例來(lái)說(shuō)，當(dāng)來(lái)自交流電源的電能執(zhí)行超出可接受的限度或全部失效時(shí)，備用電能被提供。這些UPS系統(tǒng)通常使用多個(gè)并行或串行配置的能量存儲(chǔ)裝置提供備用電能。在這樣的系統(tǒng)中，能夠準(zhǔn)確地推斷出UPS系統(tǒng)能夠提供備用電能的剩余時(shí)間周期是很重要的。 傳統(tǒng)上的，連接到能量存儲(chǔ)裝置上的UPS系統(tǒng)通過(guò)模擬系統(tǒng)中的多個(gè)裝置中的每一個(gè)并且進(jìn)行推斷剩余時(shí)間的計(jì)算來(lái)推斷剩余時(shí)間。舉例來(lái)說(shuō)，UPS系統(tǒng)通常根據(jù)被安裝在UPS系統(tǒng)中的電池的類(lèi)型模擬諸如電池的裝置。使用大量的方法可以使不同類(lèi)型的電池得以被確定。確定電池類(lèi)型的一種方式包括手動(dòng)地(例如，通過(guò)系統(tǒng)管理者)確定每一個(gè)電池類(lèi)型， 以及使用UPS接口將電池類(lèi)型編入剩余時(shí)間計(jì)算的程序中。在另一個(gè)實(shí)例中，每個(gè)電池都包括電阻器，所述的電阻器具有與電池的特定類(lèi)型相關(guān)的阻抗值。UPS被配置可以測(cè)量電池中電阻器的阻抗，并且因此確定在UPS系統(tǒng)內(nèi)部所安裝的電池類(lèi)型。然而，所提供的每一個(gè)新型的電池，就需要新的電阻器的阻抗以唯一地確定新類(lèi)型的電池，并且因此UPS系統(tǒng)需要識(shí)別新的阻抗和電池類(lèi)型。由于這種方法，非常有限量的不同的電池類(lèi)型能夠得到特定的UPS的支持。所需要的就是更靈活和更精確的方式用于識(shí)別和模擬電池以推定UPS系統(tǒng)中的剩余時(shí)間。同樣，因?yàn)殡姵赜袝r(shí)會(huì)失效，或者是由于過(guò)度使用(例如，充電和放電循環(huán))或者是由于被置于能夠?qū)е码姵夭荒艽鎯?chǔ)能量的其它環(huán)境中(例如，溫度過(guò)高的環(huán)境)，所以通過(guò)UPS系統(tǒng)監(jiān)控電池以識(shí)別可能影響UPS系統(tǒng)性能的失效電池是很有益處的。多個(gè)傳統(tǒng)的系統(tǒng)為每個(gè)電池監(jiān)控諸如電池溫度、浮充電壓等參量，并且提供指示特定的電池已經(jīng)失效的警報(bào)。在這樣的系統(tǒng)中，或者由安裝在每個(gè)電池內(nèi)的監(jiān)控子系統(tǒng)或者由分配給每個(gè)電池模塊的UPS監(jiān)控器來(lái)提供所述的監(jiān)控。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的各個(gè)方面是涉及用于監(jiān)控電池(具體的是在UPS系統(tǒng)中)的改進(jìn)的方法和裝置。當(dāng)前使用在UPS系統(tǒng)中的現(xiàn)有的電池監(jiān)控技術(shù)具有很多的缺點(diǎn)。具體的說(shuō)，被安裝在每個(gè)電池上的分配的監(jiān)控電路通常是很昂貴的并且包括復(fù)雜的電路，所述的復(fù)雜電路成為UPS系統(tǒng)中的另一個(gè)故障點(diǎn)。傳統(tǒng)的電池監(jiān)控系統(tǒng)的一種類(lèi)型在Gottleib et al.的美國(guó)專(zhuān)利號(hào)為6，274，950中被示出并加以描述，所述的專(zhuān)利描述了具有與每個(gè)電池模塊集成的監(jiān)控器的UPS系統(tǒng)。在UPS系統(tǒng)中，其中電池模塊內(nèi)部不包括監(jiān)控器，當(dāng)電池模塊從UPS 系統(tǒng)中被移出時(shí)，電池沒(méi)有保留其本身的性能信息。因?yàn)殡姵貨](méi)有保留其自身的性能信息， 因此檢修失效電池所存在的問(wèn)題就會(huì)很困難。進(jìn)一步，不適當(dāng)?shù)碾姵啬K可能隨后被錯(cuò)誤地安裝在有問(wèn)題的UPS或其它的UPS系統(tǒng)中。成為電池模塊的一部分的監(jiān)控電路或者像傳統(tǒng)那樣非常簡(jiǎn)單而不提供合適的監(jiān)控能力，或者是非常復(fù)雜但是同樣被證明是系統(tǒng)中另一個(gè)故障點(diǎn)。舉例來(lái)說(shuō)，在一個(gè)這樣的系統(tǒng)中，在一定的條件下只提供當(dāng)前的溫度輸出電壓和電流的讀數(shù)。舉例來(lái)說(shuō)，只有當(dāng)電池模塊的傳感器中的開(kāi)關(guān)被操作并被UPS系統(tǒng)所監(jiān)控時(shí)才能夠提供溫度讀數(shù)。同樣，電池模塊內(nèi)的更復(fù)雜的電路包括很多易受故障影響的部分，并且增加了電池和整個(gè)UPS系統(tǒng)的成本。安裝在電池內(nèi)部傳統(tǒng)的監(jiān)控電路在處于運(yùn)行和在存儲(chǔ)時(shí)使用電池電能。因此，當(dāng)在存儲(chǔ)時(shí)或在UPS系統(tǒng)的正常的操作期間，具有一種可以不消耗電池的電池監(jiān)控系統(tǒng)是很有益處的。同樣也需要廉價(jià)的電池監(jiān)控電路。然而，還期待一種可以提供具有增強(qiáng)的監(jiān)控性能的監(jiān)控器。因此，在提供電池的低成本電池監(jiān)控的同時(shí)還具有增強(qiáng)的性能成為一種挑戰(zhàn)。 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所提供的電池監(jiān)控器允許具有高水平的監(jiān)控性能同時(shí)還將監(jiān)控電池部件的成本降到最低。進(jìn)一步，對(duì)于電池監(jiān)控系統(tǒng)還需要不用消耗電池，超過(guò)存儲(chǔ)周期以持久穩(wěn)固的方式將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在模塊中。在一個(gè)實(shí)施方案中，電池監(jiān)控器包括非易失性存儲(chǔ)器，所述的非易失性存儲(chǔ)器可以存儲(chǔ)與電池相關(guān)的信息。在另一個(gè)實(shí)施方案中，電池能夠報(bào)告制造數(shù)據(jù)，例如序列號(hào)，制造日期等等，所述的數(shù)據(jù)可以用來(lái)排除故障并且進(jìn)行UPS系統(tǒng)的管理(例如， 識(shí)別故障電池以確保它們不會(huì)被再次導(dǎo)入系統(tǒng)中的其它地方，被用于目錄控制和管理)。在另一個(gè)實(shí)施方案中，電池能夠?yàn)樗街腢PS系統(tǒng)報(bào)告電池特性，以致電池能夠被更精確的模擬，并借此UPS根據(jù)所述的模型更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)剩余時(shí)間。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，可以意識(shí)到擁有包括可以與現(xiàn)存的電池和新的電池監(jiān)控器電路兩者同時(shí)工作的接口(不需要附加的接口連接)是很有益處的。在一個(gè)實(shí)施方案中，UPS能夠使用相同的電接口與當(dāng)前的不具有監(jiān)控能力的電池相連，也可以與具有監(jiān)控能力的新的電池相連。在另一個(gè)實(shí)施方案中，接口是單線，所述的單線典型地用于檢測(cè)電池存在于UPS系統(tǒng)中。當(dāng)與較舊類(lèi)型的電池相結(jié)合使用的時(shí)候，接口性能處于傳統(tǒng)的方式，所述的較舊類(lèi)型的電池使用接口用于電池的檢測(cè)。當(dāng)安裝較新類(lèi)型的電池的時(shí)候，UPS系統(tǒng)和電池能夠通過(guò)所述的接口彼此通信。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，所提供的電池帶有用于監(jiān)控電池的孔。所述的電池包括一個(gè)或多個(gè)為至少一個(gè)輸出提供電能的電池單元，還包括監(jiān)控器，所述的監(jiān)控器適于監(jiān)控和存儲(chǔ)關(guān)于所述的一個(gè)或多個(gè)電池單元操作的性能信息，并且適于與外部系統(tǒng)進(jìn)行相互通信，這樣就適于從外部系統(tǒng)中接收監(jiān)控信號(hào)，其中所述的監(jiān)控器被連接到所述的一個(gè)或多個(gè)電池單元上并且因此適于從外部系統(tǒng)中接收用于監(jiān)控器的電能。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，電池與不間斷供電電源(UPS)系統(tǒng)結(jié)合。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，如果所接收的電能不足，則監(jiān)控器適于執(zhí)行復(fù)位。
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根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器包括相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器，在所述的存儲(chǔ)器中，監(jiān)控器適于將性能信息存儲(chǔ)在所述的存儲(chǔ)器中。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的存儲(chǔ)器是非易失性型的存儲(chǔ)器。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，非易失性型的存儲(chǔ)器是電可擦除只讀存儲(chǔ)器(EEPROM)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器適于通過(guò)中斷由外部系統(tǒng)所提供的接收的電能的電流與外部系統(tǒng)相通信。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器適于從外部系統(tǒng)中接收監(jiān)控器信號(hào)，并且其中所述的監(jiān)控器經(jīng)過(guò)所述的監(jiān)控器信號(hào)適于從外部系統(tǒng)中接收電能。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器適于以異步的方式與外部系統(tǒng)相互通信。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，外部系統(tǒng)通過(guò)中斷供電電源的電流以初始化與電池通信的開(kāi)始。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器適于檢測(cè)通信的開(kāi)始，并且在通信的開(kāi)始被檢測(cè)后，適于接收來(lái)自外部系統(tǒng)的請(qǐng)求信息。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器適于傳送響應(yīng)信息用以響應(yīng)所接收到的請(qǐng)求 fn息ο根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器包括LC型振蕩器，所述的振蕩器提供用于監(jiān)控器的時(shí)鐘。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器包括提供用于監(jiān)控器的時(shí)鐘的晶體振蕩器。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器適于存儲(chǔ)與電池相關(guān)的制造信息。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的制造信息包括電池的樣式類(lèi)型，并且其中監(jiān)控器適于將所述樣式類(lèi)型傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的制造信息包括電池的序列號(hào)，并且其中監(jiān)控器適于將所述的序列號(hào)傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的制造信息包括電池的額定信息，并且其中監(jiān)控器適于將所述的額定信息傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述的制造信息包括電池的制造日期，并且其中監(jiān)控器適于將所述的制造日期傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案，所述的制造信息包括一個(gè)或多個(gè)電池常量，并且其中監(jiān)控器適于將所述的一個(gè)或多個(gè)電池常量傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的制造信息包括涉及電池期待的性能的一個(gè)或多個(gè)電池常量，并且其中監(jiān)控器適于將所述的一個(gè)或多個(gè)電池常量傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，電池進(jìn)一步包括溫度傳感器，并且其中所述的制造信息包括涉及溫度傳感器的一個(gè)或多個(gè)常量，并且其中監(jiān)控器適于將所述的一個(gè)或多個(gè)常量傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，電池模塊含有分離開(kāi)關(guān)，輔助觸頭以感應(yīng)分離開(kāi)關(guān)的位置并且能夠?qū)⑺龅奈恢脗鬏斀o外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，電池進(jìn)一步包括用于檢測(cè)由電池所提供的電流的電阻器，并且其中所述的制造信息包括與電阻器相關(guān)的參量，并且其中監(jiān)控器適于將與電阻器相關(guān)的參量傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器適于存儲(chǔ)指示電池性能的性能信息。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，監(jiān)控器適于周期性地存儲(chǔ)性能 fn息ο根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的性能信息包括電池放電次數(shù)的計(jì)數(shù)，并且其中監(jiān)控器適于將所述的電池放電次數(shù)傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的性能信息包括監(jiān)控器的軟件標(biāo)識(shí)符，并且其中監(jiān)控器適于將所述的監(jiān)控器軟件標(biāo)識(shí)符傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的性能信息包括電池溫度，并且其中監(jiān)控器適于將所述的電池溫度傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的性能信息包括電池處于充電狀態(tài)所積累的時(shí)間，并且監(jiān)控器適于將所述的積累的時(shí)間傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案， 所述的性能信息包括電池處于浮充狀態(tài)所累計(jì)的時(shí)間，并且監(jiān)控器適于將所述的累計(jì)的時(shí)間傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的性能信息包括電池處于放電狀態(tài)所累計(jì)的時(shí)間，并且監(jiān)控器適于將累計(jì)的時(shí)間傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的性能信息包括電池所經(jīng)歷過(guò)的最大溫度，并且監(jiān)控器適于將所述的最大溫度傳輸給外部系統(tǒng)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種與電池通信的方法，包括的動(dòng)作有，提供單線接口到電池模塊，在電池處通過(guò)單線接口接收來(lái)自外部系統(tǒng)的對(duì)信息的請(qǐng)求，以及依靠電池通過(guò)單線接口將對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，電池模塊通過(guò)單線接口接收電能，并且其中動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有，依靠中斷電流通過(guò)單線接口傳遞數(shù)據(jù)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有，將電池模塊類(lèi)型數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有，將序列號(hào)數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有，將與電池相關(guān)的額定信息傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有，將制造信息傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有，將電池常量數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有，將溫度數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有，將涉及電池的溫度傳感器的數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有將制造數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，電池包括用于檢測(cè)電流的電阻器，并且其中動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有將涉及電阻器的一個(gè)或多個(gè)參量傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有將電池的序列號(hào)傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，電池包括執(zhí)行軟件的處理器，并且其中動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有將軟件的軟件指示符傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作傳遞包括的動(dòng)作有，將指示電池類(lèi)型的電池類(lèi)型數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的方法進(jìn)一步包括的動(dòng)作有將涉及電池性能的性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電池的存儲(chǔ)器中。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，動(dòng)作存儲(chǔ)進(jìn)一步包括的動(dòng)作有， 將性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在與電池相連的非易失性存儲(chǔ)器中。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的外部系統(tǒng)是UPS。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的方法進(jìn)一步包括的動(dòng)作有，由電池的監(jiān)控器電路通過(guò)單線接口接收電能。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，所述的方法進(jìn)一步包括的動(dòng)作有，通過(guò)單線接口提供到電池的通信，所述的接口被用于為電池的監(jiān)控電路提供電能。接下來(lái)將結(jié)合附圖詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明的進(jìn)一步特征和優(yōu)勢(shì)以及本發(fā)明各種實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)和操作。在附圖中，相同的參考數(shù)字代表相同的或功能上相近似的元件。另外， 參考數(shù)字最左邊的一個(gè)或兩個(gè)阿拉伯?dāng)?shù)字指示參考數(shù)字第一次出現(xiàn)的附圖。在此引用的全部參考都用于參考被特別的引入。


本發(fā)明由權(quán)利要求書(shū)中的特性被示出。當(dāng)結(jié)合附圖，參考下面的描述時(shí)，可以更好地理解本發(fā)明上面的以及進(jìn)一步的優(yōu)勢(shì)，在所述的附圖中，相似的參考數(shù)字代表相同的或相似的元件。在附圖中圖1示出一種系統(tǒng)的方框圖，在所述的系統(tǒng)中，可能實(shí)踐本發(fā)明的各種實(shí)施方案。圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電池和監(jiān)控器的方框圖。圖3是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的電池和監(jiān)控器的方框圖。圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的外部監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施方案的外部監(jiān)控系統(tǒng)的方框圖。圖6是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用于監(jiān)控電池程序的流程圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在電池和外部系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)傳遞的圖表。圖8A是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的請(qǐng)求信息的方框圖。圖8B是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的響應(yīng)信息的方框圖。圖9是根據(jù)本發(fā)明的各種不同的實(shí)施方案的指令信息格式和有效指令字節(jié)的圖表。圖10是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的通信實(shí)施例的方框圖。圖11是根據(jù)本發(fā)明的各種實(shí)施方案，可能與UPS系統(tǒng)結(jié)合操作的傳統(tǒng)的電池模塊。
具體實(shí)施例方式圖1示出系統(tǒng)101，在其中，可能實(shí)施本發(fā)明的各種實(shí)施方案。舉例來(lái)說(shuō)，系統(tǒng)101 可能是UPS系統(tǒng)，所述的UPS系統(tǒng)帶有系統(tǒng)監(jiān)控器102和一個(gè)或多個(gè)電池103A-103B。系統(tǒng)監(jiān)控器102可能執(zhí)行整個(gè)UPS系統(tǒng)101的監(jiān)控，并且可能通過(guò)通信接口 104監(jiān)控所述的一個(gè)或多個(gè)電池103A-103B。接口 104可能是任何用于傳輸數(shù)據(jù)的接口，然而，在下面更詳細(xì)的本發(fā)明的各個(gè)方面中描述了一種改進(jìn)的電池監(jiān)控器和相連的通信接口，所述的通信接口用于與電池或者UPS的其它的能量存儲(chǔ)裝置進(jìn)行通信。舉例來(lái)說(shuō)，UPS系統(tǒng)101可能是交流-交流(AC-AC)或者交流-直流(AC-DC)類(lèi) UPS系統(tǒng)。UPS系統(tǒng)及其電路在技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)是已知的，并且可以從包括在Wfest Kingston, RI的American Power Conversion Corporation的多個(gè)公司商業(yè)的獲得。系統(tǒng)101可能也包括電路，當(dāng)系統(tǒng)101檢測(cè)到正在為系統(tǒng)101提供電能的電源105中出現(xiàn)退化或發(fā)生故障時(shí)，所述的電路使用電池電能為相連接的負(fù)載106提供合適的電能輸出。電池103A-103B， 舉例來(lái)說(shuō)，可能是120V的電池模塊，所述的電池模塊包括并列排列在每個(gè)電池模塊內(nèi)部的多個(gè)分開(kāi)的電池單元(例如，并列排列的10個(gè)12V電池單元用以形成120V電池模塊)。可以理解的是，本發(fā)明沒(méi)有限定任何特定的UPS系統(tǒng)、電池類(lèi)型、電壓或配置，而是本發(fā)明的各種不同的方面可能與任何類(lèi)型的UPS系統(tǒng)和任何電池結(jié)合使用。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供改進(jìn)的接口用于在UPS系統(tǒng)和電池之間的通信連接。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，人們希望可以使用與用于傳輸數(shù)據(jù)的傳統(tǒng)電池相同的電接口應(yīng)用在改進(jìn)的電池上，所述的改進(jìn)的電池具有增強(qiáng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力、監(jiān)控和通信能力。使用相同的電接口的優(yōu)點(diǎn)在于與傳統(tǒng)電池的向后兼容，并且無(wú)論使用改進(jìn)的還是傳統(tǒng)的電池， UPS系統(tǒng)都是很容易被配置的。然而，使用改進(jìn)電池的改進(jìn)的監(jiān)控能力，UPS系統(tǒng)在推定剩余電池時(shí)間方面變得更加的精確，并且電池的管理也得到改進(jìn)。圖11示出一種用于監(jiān)控電池操作的傳統(tǒng)的方法。電池1101包括并列排列的一個(gè)或多個(gè)電池單元用以形成帶有正極接線端(+電壓1103)和負(fù)極接線端(基準(zhǔn)電壓1107)的電池模塊。在耦合到電池1101上的UPS中，通過(guò)UPS將外部電壓應(yīng)用到電池的中間點(diǎn)(電池存在信號(hào)1102)以確定電池1101的存在。通過(guò)在接線端1+(1105)和Γ(1106)上讀出小值電阻&的電壓降，測(cè)量流經(jīng)電池的電流。在傳統(tǒng)的UPS系統(tǒng)中，電阻器隊(duì)被安裝在UPS的底板上。同樣，通過(guò)測(cè)量由電池存在信號(hào)1102所提供的電流，監(jiān)控電池的溫度。更特別地，將溫度敏感電阻(開(kāi)關(guān)溫度調(diào)節(jié)裝置1105)與已知的電阻IM1104)(例如，100ΚΩ)并列， 因此可以使用被測(cè)量的電流測(cè)量溫度調(diào)節(jié)裝置的阻抗，并且在被測(cè)量阻抗加入當(dāng)前的溫度值。使用在電池1101中的部件(例如電阻R)需要經(jīng)過(guò)精心地選擇，這樣可以通過(guò)外部系統(tǒng)得到精確的測(cè)量(例如，電流、溫度)。進(jìn)一步，這種傳統(tǒng)的電池1101不具有用于存儲(chǔ)操作數(shù)據(jù)的智能和電路。圖2示出改進(jìn)的電池模塊201。電池模塊201 (同樣也指更簡(jiǎn)單的電池201)包括一個(gè)或多個(gè)電池部件206A-206D (全體的，206)用以為UPS (例如，系統(tǒng)101)系統(tǒng)提供電能。 舉例來(lái)說(shuō)，可能安裝一個(gè)或多個(gè)電池模塊(例如，電池模塊201)作為UPS系統(tǒng)的一部分用以為一個(gè)或多個(gè)負(fù)載提供電能。電池201可能與任何UPS系統(tǒng)相結(jié)合使用。舉例來(lái)說(shuō)，在此被整體并入本發(fā)明作為參考的Attorney Docket的申請(qǐng)日為2004年1月23日，申請(qǐng)?zhí)枮?A2000/700119,^^^"Methods and Apparatus for Providing Uninterruptible Power" 的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)中描述了電池201與UPS系統(tǒng)相結(jié)合使用。然而，人們應(yīng)該理解的是，電池 201和/或通信方法可以與任何類(lèi)型的UPS系統(tǒng)相結(jié)合使用，并且本發(fā)明并沒(méi)有限定任何特定的UPS類(lèi)型或系統(tǒng)。部件206A-206D可能是以各種不同結(jié)構(gòu)排列的單獨(dú)的電池單元。在一個(gè)實(shí)施方案中，部件206包括十個(gè)(10)電池，每個(gè)電池含有六個(gè)(6)電池單元并產(chǎn)生12V的直流電能。 這些電池以串行結(jié)構(gòu)電排列用以提供共計(jì)120V的輸出。當(dāng)然，人們應(yīng)該理解的是本發(fā)明的各種不同的方面可能以任何其它的電池類(lèi)型、電壓或結(jié)構(gòu)而執(zhí)行，并且本發(fā)明沒(méi)有限定到任何特定的電池類(lèi)型、電壓或結(jié)構(gòu)。通過(guò)處理器子系統(tǒng)205執(zhí)行電池模塊201的管理和監(jiān)控，所述的處理器子系統(tǒng)可能是，舉 列來(lái)說(shuō)，由 Microchip Technology Corporation, Chandler, Arizona 出產(chǎn)白勺基于 PICmicro PIC 16C72的微控制器處理器。然而，人們可以理解的是，可以使用任何廉價(jià)的處理器(例如，微控制器)。處理器子系統(tǒng)205執(zhí)行存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中的代碼，將工作變量存儲(chǔ)在RAM存儲(chǔ)器中，以及將數(shù)據(jù)值存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中(例如，EEPR0M)。舉例來(lái)說(shuō)，PICmicro PIC 16C72處理器含有I字的EEPROM用于程序代碼和另一個(gè)1 字節(jié)的 RAM存儲(chǔ)器。同樣，使用512字節(jié)的外部電可擦除的EEPROM用于持續(xù)穩(wěn)固的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。正如所討論的，這種存儲(chǔ)器可能用于存儲(chǔ)與電池210相關(guān)的性能數(shù)據(jù)和/或制造數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，處理器205將電池性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在非易失性存儲(chǔ)器中，這樣，在電池在UPS內(nèi)或在其它UPS系統(tǒng)中移動(dòng)的時(shí)候，所述的性能數(shù)據(jù)能夠被保留在電池中。根據(jù)另一個(gè)實(shí)施方案，處理器205能夠從存儲(chǔ)器中讀取制造數(shù)據(jù)，并且將所述的數(shù)據(jù)提供給外部系統(tǒng)(例如，UPS系統(tǒng))。外部系統(tǒng)能夠使用這些制造數(shù)據(jù)確認(rèn)或追蹤電池201，或以更精確的方式執(zhí)行在電池上的測(cè)量(例如，溫度、剩余時(shí)間等)。處理器205包括一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)輸入/輸出端口，至少一個(gè)所述的端口被用于在 UPS系統(tǒng)和處理器205之間通信數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，處理器205包括輸出串行端口和輸入串行端口，所述的輸入串行端口被耦合到通信電路204上，所述的通信電路204用于將數(shù)據(jù)傳遞給UPS系統(tǒng)或者從UPS系統(tǒng)中獲得數(shù)據(jù)。在下面具體地結(jié)合圖6所討論地本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)以異步的方式在電池201和UPS系統(tǒng)之間進(jìn)行傳遞。電池201進(jìn)一步包括電能穩(wěn)壓器203，所述的電能穩(wěn)壓器203用于接收來(lái)自通信電路204中的電能，并且接著為電池201的元件提供穩(wěn)壓的電能，所述的元件包括，舉例來(lái)
10說(shuō)，處理器205和通信電路204。值得注意的是，電能穩(wěn)壓器203通過(guò)通信電路204接收來(lái)自外部監(jiān)控器的電能，并且借此，執(zhí)行在電池201上的監(jiān)控功能不再需要消耗電池電能。在一個(gè)實(shí)施方案中，電池201也包括接口 202，其被應(yīng)用于代替應(yīng)用于傳統(tǒng)的電池中的連接到 UPS系統(tǒng)(例如，系統(tǒng)101)的現(xiàn)有的電池。在201中的全部部件都被涉及系統(tǒng)電源的回路， VMID.圖3根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的電池模塊301的另一個(gè)實(shí)施方案。電池模塊 301在功能上相似于電池201，并且電池模塊301包括很多的部件。類(lèi)似于電池201，電池包括很多的電池元件，所述的元件當(dāng)被排列時(shí)形成單個(gè)電源。在電池201中，電池部件是串行排列的12V電池用以形成120V電源。電池部件301在電池的殼體內(nèi)包括監(jiān)控電池性能的電池監(jiān)控器304。監(jiān)控器304使用經(jīng)過(guò)VMID(其是電池回路)的回路(例如，系統(tǒng)101)接收來(lái)自 UPS系統(tǒng)的電源/監(jiān)控接口 303。接口 303在電學(xué)上類(lèi)似于上面所討論的圖11中所示的傳統(tǒng)接口 1102。更具體地，接口 303示12V電壓并且由UPS系統(tǒng)所提供的通信信號(hào)被用來(lái)檢測(cè)電池模塊的存在和操作溫度，并使用作為回路的VMID檢測(cè)其它的功能。在一個(gè)實(shí)施方案中，接口 303允許在電池模塊301和UPS系統(tǒng)之間進(jìn)行信息的傳遞，電池模塊301與所述的 UPS系統(tǒng)相連。電池模塊301包括通信電路305，所述的通信電路305接收12V電源信號(hào)， 并且能夠通過(guò)相同的接口接收并傳遞數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)通過(guò)單線接口被接收并且被傳遞到UPS系統(tǒng)中-相同的單線接口向電池監(jiān)控器304提供電能。部件電能穩(wěn)壓器306具有足夠的容量以保持住電壓，這樣5V穩(wěn)壓器在處理器309 上維持合適的電壓，用以在通信進(jìn)程中在電源/監(jiān)控接口出現(xiàn)脫落時(shí)允許處理器309繼續(xù)操作。數(shù)據(jù)傳輸速率和信息長(zhǎng)度可以被調(diào)整用以允許處理器309接收并傳遞數(shù)據(jù)而不失去電能。處理器309的負(fù)載和電池監(jiān)控器的其余部分將電流設(shè)置成符合電源/監(jiān)控接口 303 接通的狀況。監(jiān)控器可能包括到電池單元部件302的中央點(diǎn)的連接。所述的中央可能是部件 302的電中心，但是可以理解的是，可以監(jiān)控其它的電壓。這個(gè)電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)電阻R1 (313) 到晶體管1\(310)。T1經(jīng)過(guò)電阻1(311)被耦合到電池監(jiān)控器304的電能輸入端。當(dāng)電能被移動(dòng)到通信電路305時(shí)，電能從T1中移開(kāi)，T1斷開(kāi)，因此，當(dāng)電池模塊301沒(méi)有經(jīng)過(guò)接口 303接收電能時(shí)，在部件302上沒(méi)有負(fù)載。也就是，當(dāng)電池模塊301從其相連的UPS中移開(kāi)時(shí)(例如，在存儲(chǔ)期間)，監(jiān)控器304沒(méi)有為電池提供負(fù)載。處理器309在功能上與上面在圖2中所描述的處理器205相似，并且可能包括相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器307。所述的存儲(chǔ)器307可能置于與處理器309同一個(gè)集成電路內(nèi)，或者也可能是分開(kāi)的存儲(chǔ)器元件。同樣，存儲(chǔ)器307能夠以持久的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。在一個(gè)實(shí)施方案中，存儲(chǔ)器307是非易失性存儲(chǔ)器，能夠存儲(chǔ)關(guān)于電池301的一個(gè)或多個(gè)性能數(shù)據(jù)項(xiàng)目和/ 或制造數(shù)據(jù)項(xiàng)目。在另一個(gè)實(shí)施方案中，存儲(chǔ)器307可能是EEPR0M.然而，人們可以理解的是，也可以使用其它類(lèi)型的存儲(chǔ)器，并且本發(fā)明沒(méi)有限定到任何特定類(lèi)型或結(jié)構(gòu)的存儲(chǔ)器。處理器309通過(guò)通信電路305將數(shù)據(jù)傳輸給電池模塊301或從其中接收數(shù)據(jù)。電路305接收一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)輸出并且將一個(gè)或多個(gè)數(shù)據(jù)輸入提供給處理器309。在一個(gè)實(shí)施方案中，電路305接收來(lái)自處理器309的串行輸出(異步輸出)并為處理器309提供串行輸入(異步輸入)。在一個(gè)實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)以異步的方式傳遞給UPS系統(tǒng)。即在發(fā)送方(電池)和接收方(UPS系統(tǒng))之間時(shí)鐘并未保持一致，數(shù)據(jù)并不通過(guò)特殊的指定點(diǎn)進(jìn)行傳送，而消息是在時(shí)間的任何點(diǎn)上進(jìn)行傳送，計(jì)時(shí)(時(shí)鐘)從接收信號(hào)中重新獲得。通常，通過(guò)檢測(cè)限定每個(gè)異步信息的開(kāi)始和停止位從異步信息中獲取定時(shí)信息。 在一個(gè)實(shí)施方案中，使用一個(gè)開(kāi)始和停止位以8位字傳遞數(shù)據(jù)。盡管信息是被異步傳遞的， 但是人們應(yīng)該理解的是，也可以使用其它的通信方法。處理器309也接收來(lái)自時(shí)鐘電路314的時(shí)鐘信號(hào)，時(shí)鐘電路314可能包括RC振蕩器以減少成本。以這種方式操作，處理器309在每一個(gè)接收的指令開(kāi)始位上重新校準(zhǔn)定時(shí)。 舉例來(lái)說(shuō)，如果在接收開(kāi)始位后，重新校準(zhǔn)是可能的，邏輯1必須被接收并被用來(lái)作為一個(gè)波特周期用以為其余的數(shù)據(jù)解碼(如同結(jié)合圖7所進(jìn)一步討論的一樣)。處理器309接收來(lái)自一個(gè)或多個(gè)傳感器308中的輸入，所述的傳感器308用來(lái)提供有關(guān)電池301性能的指示。傳感器308可能包括，舉例來(lái)說(shuō)，溫度傳感器(例如，熱敏電阻)用以檢測(cè)電池301殼內(nèi)的溫度。舉例來(lái)說(shuō)，熱敏電阻被置于與電池模塊301的一個(gè)或多個(gè)部分(例如，一個(gè)或多個(gè)電池單元)熱接觸的位置上用以檢測(cè)電池單元的操作狀況。其它的傳感器也可能被包括在電池301內(nèi)。電池模塊301也可能包括開(kāi)關(guān)315，所述的開(kāi)關(guān)被用來(lái)使電能與UPS斷開(kāi)。開(kāi)關(guān) 315包括感應(yīng)接觸，所述的感應(yīng)接觸被連接到監(jiān)控器304上并由處理器309測(cè)量。R4316被連接到穩(wěn)壓器306的輸出上并且其功能作為牽引電阻用于斷開(kāi)開(kāi)關(guān)感應(yīng)315。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，UPS系統(tǒng)包括附加電路用于與電池模塊(例如，電池 201、301)通信。圖4示出監(jiān)控電路406，所述的監(jiān)控電路能夠與改進(jìn)的電池相通信。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，監(jiān)控電路通過(guò)中斷電流將數(shù)據(jù)傳輸給模式中每一個(gè)電池。在這種方式中，在監(jiān)控電路(例如，監(jiān)控器406)能夠?qū)?shù)據(jù)傳輸給改進(jìn)的電池或從傳輸來(lái)自改進(jìn)的電池中的信息時(shí)，其可以使用與傳統(tǒng)的電池相同的電接口。更具體的，監(jiān)控器406通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)接口接收來(lái)自電池的性能和/或制造數(shù)據(jù)。舉例來(lái)說(shuō)，監(jiān)控器406可能通過(guò)所述的接口接收來(lái)自電池的電池序列號(hào)、制造數(shù)據(jù)、放電次數(shù)、 當(dāng)前的健康狀況、電池的操作溫度、和其它信息。在這種方式中，提供集成系統(tǒng)用于通過(guò)使用單個(gè)接口讀取電池存在、電池的操作狀況和運(yùn)行時(shí)間。在一個(gè)實(shí)施方案中，因?yàn)槭褂脝胃€用于與電池的連接，因此和電池的連接數(shù)量就會(huì)降到最小。重新從電池得到的性能信息這時(shí)被傳遞給UPS系統(tǒng)處理器，所述的UPS系統(tǒng)處理器是圖4中所示的處理器401，或者監(jiān)控器406依次被耦合到另一個(gè)處理器上(例如，與UPS系統(tǒng)相連的整個(gè)監(jiān)控器處理器)。如圖4中所示，監(jiān)控器406經(jīng)過(guò)單獨(dú)的接線(接口 407A-407N)連接每個(gè)電池，所述的單獨(dú)的接線的每一個(gè)用于接收來(lái)自每個(gè)電池的信息或?qū)⑿畔鬟f到每個(gè)電池。與每個(gè)電池模塊301的單獨(dú)連接允許模塊之間的故障絕緣。如參考圖3前面的描述，電源/監(jiān)控接口 303被耦合到每個(gè)電池模塊的通信電路305上。每個(gè)電池模塊(例如，電池40 的這樣的接口 303被耦合到接口 407A-407N上。在一個(gè)實(shí)施方案中，接口 407(A)可能是來(lái)自每個(gè)電池模塊的單線。正如所述，監(jiān)控器406被配置用以監(jiān)控多于一個(gè)的電池模塊。在一個(gè)實(shí)施方案中， 監(jiān)控器406包括處理器401，所述的處理器401用于監(jiān)控每個(gè)附著其上的電池。處理器401 向一個(gè)或多個(gè)電池發(fā)送一個(gè)或多個(gè)請(qǐng)求信息，并且接收相關(guān)的響應(yīng)。處理器401包括相關(guān)的存儲(chǔ)器，所述的存儲(chǔ)器適于存儲(chǔ)來(lái)自電池(例如，電池201、301)的數(shù)據(jù)。同樣，處理器401能夠執(zhí)行先進(jìn)的監(jiān)控功能，諸如基于電池的測(cè)量數(shù)值測(cè)定是否應(yīng)該設(shè)置警報(bào)，基于被配置用于電路的電池測(cè)定用于UPS電源電路的剩余時(shí)間，等等。進(jìn)一步，處理器401可能接近于系統(tǒng)管理者，經(jīng)過(guò)操作器控制臺(tái)(沒(méi)有示出)或網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)(也沒(méi)有示出)提供諸如電池溫度、放電數(shù)量、歷史信息或其它與電池操作有關(guān)的信息(例如，放電數(shù)量、最大操作溫度等等)的指示，用于故障檢修和維護(hù)的目的。處理器401經(jīng)過(guò)接口電路403與每個(gè)電池模塊進(jìn)行通信，所述的接口電路403接收來(lái)自處理器401的請(qǐng)求信息并且通過(guò)接口 407將請(qǐng)求多路發(fā)送給單獨(dú)電池405。監(jiān)控器 406也使用接口電路403，所述的接口電路403用于接收來(lái)自電池405的響應(yīng)并且將這些響應(yīng)傳遞到處理器401。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，每次只選擇一個(gè)電池進(jìn)行通信。在這個(gè)實(shí)施方案中，處理器401發(fā)送用于數(shù)據(jù)的請(qǐng)求(例如，電壓、溫度、或其它存儲(chǔ)數(shù)據(jù))并等待響應(yīng)電池以響應(yīng)。在接收到響應(yīng)之后，處理器選擇下一個(gè)將被監(jiān)控的電池。這樣的通信的實(shí)施例在下面結(jié)合圖10進(jìn)行圖示和描述。圖5示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的接口電路501的實(shí)施方案。接口電路501 是監(jiān)控器401 —種可能的落實(shí)，接口電路501包括很多的部件。更具體地，接口電路501包括用于每個(gè)電池的電池信號(hào)電路(520A，舉例來(lái)說(shuō))，所述的電池信號(hào)電路用于使輸出信號(hào)適合電池以及調(diào)節(jié)接收的響應(yīng)信號(hào)。電路520A接收來(lái)自電池模塊(例如，接口 508)的輸入信號(hào)并且在一個(gè)實(shí)施方案中，使用相同的接口將信息傳遞到電池模塊。在另一個(gè)實(shí)施方案中，通過(guò)單線和電池模塊進(jìn)行來(lái)回傳遞數(shù)據(jù)。接口電路501經(jīng)過(guò)異步輸入線505將數(shù)據(jù)提供給處理器，并且經(jīng)過(guò)異步輸出線506 將數(shù)據(jù)提供給電池模塊。電池模塊的異步輸入電路包括晶體管，當(dāng)電流被由來(lái)自處理器401 的異步輸出所驅(qū)動(dòng)的監(jiān)控電路中斷的時(shí)候，所述的晶體管響應(yīng)電壓的下降。這樣，當(dāng)監(jiān)控電路傳遞數(shù)據(jù)時(shí)，由12V電源所提供的電流下降到實(shí)質(zhì)上為0電流。當(dāng)電流下降時(shí)，電池的處理器檢測(cè)到邏輯1，以及當(dāng)電流存在時(shí)，檢測(cè)到邏輯0。無(wú)論來(lái)自處理器401的異步輸出是低或是高(當(dāng)處理器斷電或是復(fù)位時(shí)，處理器401的狀態(tài))，異步輸出電路都將電能導(dǎo)入接 Π 508。接口電路501通過(guò)測(cè)量R513兩端的電壓感應(yīng)流進(jìn)接口 508的電流狀態(tài)，通過(guò)接通晶體管T2 509將電壓應(yīng)用到R2 516的兩端使電流流動(dòng)狀態(tài)設(shè)置為1完成R513兩端電壓的測(cè)量，所述的電壓要高于REF進(jìn)入比較器504，這時(shí)將進(jìn)入處理器401異步輸入505設(shè)置為1。這時(shí)即可以當(dāng)異步輸出被處理器309設(shè)置為“0”時(shí)由通信電路305斷開(kāi)電池監(jiān)控器 304的負(fù)載(例如，全部電流)來(lái)中斷電流，也可以在1~2 511打開(kāi)時(shí)來(lái)中斷電流。斷開(kāi)晶體管1\ 509使電流中斷，從而使R5 516兩端的電壓下降使低于REF的電壓進(jìn)入比較器504， 這時(shí)在進(jìn)入處理器401的異步輸入505上設(shè)置“0”。接口電路501驅(qū)動(dòng)接口 508中電流的狀態(tài)是通過(guò)處理器401驅(qū)動(dòng)異步輸出為“0” 使斷開(kāi)T3 510從而順序斷開(kāi)T1 511使得將電流切斷(即接口 508上的電流為“0”)來(lái)完成的。在電池模塊301中，通信電路305檢測(cè)電壓的下降并將進(jìn)入處理器309的異步輸出驅(qū)動(dòng)為“0”狀態(tài)。通過(guò)處理器401驅(qū)動(dòng)異步輸出為“0”使接通晶體管T3 510，從而順序接通1\ 511將接口 508上的電流設(shè)置為“0”狀態(tài)。在電池模塊301中，通信電路305檢測(cè)所有的電壓并且驅(qū)動(dòng)進(jìn)入處理器309的異步輸出為“ 1”狀態(tài)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，接口電路501也包括多個(gè)電池信號(hào)A到N，每個(gè)電池信號(hào)都被連接到接口 508上，其中每個(gè)接口都被連接到電池模塊301的電源/監(jiān)控接口 303上。每個(gè)來(lái)自電池信號(hào)模塊520中的T2 509都被連接到模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)502的一個(gè)輸入端，并且由處理器401選擇任一輸入連接到比較器504上，所述的比較器504讀取來(lái)自被選定的電池模塊301中的數(shù)據(jù)。每個(gè)來(lái)自電池信號(hào)電路520中的T3 510都被連接到數(shù)字倍減器的一個(gè)輸出端上，并且由處理器401選擇任一輸入連接到比較器504上，所述的比較器504驅(qū)動(dòng)數(shù)據(jù)到被選定的電池模塊301。處理器309包括電路用以在供應(yīng)給處理器309上的電壓(例如，來(lái)自電源/監(jiān)控接口 30 降低或者沒(méi)有升高或者在電壓進(jìn)入操作范圍內(nèi)之后延遲時(shí)，復(fù)位處理器309。起始位(零電壓)被檢測(cè)作為低(因?yàn)閷⒈辉O(shè)置為傳遞位速率的時(shí)間)，跟隨其后的是高以允許低到高的越變是開(kāi)始位，所述的開(kāi)始位是隨后數(shù)據(jù)的傳遞位率。UPS(例如，通用異步接收機(jī))的通信電路的傳遞速率由晶體所固定，所述的晶體運(yùn)行這些電路(例如，與 UPS系統(tǒng)模塊的微處理器相關(guān)聯(lián)的晶體)。因此，電池和UPS系統(tǒng)可能以不同的傳遞速率所操作并能夠進(jìn)行通信。UPS系統(tǒng)處理器(或處理器)分開(kāi)監(jiān)控特定電池模塊的存在和狀態(tài)，并且來(lái)自每個(gè)電池的信息在UPS系統(tǒng)處理器中被收集和管理，在所述的UPS系統(tǒng)處理器中，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)并被用來(lái)報(bào)警、剩余時(shí)間的計(jì)算、詳細(xì)目錄管理功能或其它的功能。UPS系統(tǒng)處理器通過(guò)監(jiān)控并且中斷到電池模塊的電流以和電池模塊進(jìn)行通信。在一個(gè)實(shí)施方案中，每個(gè)電池模塊接收來(lái)自UPS處理器的指令，并且作為回應(yīng)，提供對(duì)指令的響應(yīng)。根據(jù)一個(gè)實(shí)施方案，或者監(jiān)控器，或者UPS系統(tǒng)可能包括電路系統(tǒng)用以使電池通過(guò)單線接口與UPS通信，這樣，個(gè)別電池的通信故障就不會(huì)影響任何其它的電池的監(jiān)控。圖6示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，用于監(jiān)控電池的進(jìn)程600。具體的，UPS的監(jiān)控器(例如，監(jiān)控器406)能夠請(qǐng)求和維持與一個(gè)或多個(gè)電池有關(guān)(例如，電池40 的性能信息。在方框601，進(jìn)程600開(kāi)始。在方框602，監(jiān)控器(例如，監(jiān)控器406)向當(dāng)前被選定的電池發(fā)送請(qǐng)求。舉例來(lái)說(shuō)，通過(guò)轉(zhuǎn)換器電路(例如，轉(zhuǎn)換器403或模擬轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)502)選定電池。所述的請(qǐng)求可能是以下面結(jié)合圖8A所討論的請(qǐng)求信息(例如，信息包)的形式。在方框603，被選定的電池接收并處理請(qǐng)求，隨后發(fā)出響應(yīng)。所述的響應(yīng)也是以信息的形式傳遞到監(jiān)控器。其中響應(yīng)信息的一種形式在下面結(jié)合圖8B將作以討論。在方框 604，監(jiān)控器進(jìn)行至下一個(gè)正在被監(jiān)控器所觀測(cè)的電池。正如前面所討論的，來(lái)自每個(gè)電池的數(shù)據(jù)將被周期性地讀取。然而，一些數(shù)據(jù)可能會(huì)以不同的次數(shù)被讀取(例如，當(dāng)UPS系統(tǒng)被供電或安裝新的電池時(shí))。舉例來(lái)說(shuō)，歷史數(shù)據(jù)可能在供電期間或在安裝新的電池模塊時(shí)被讀取，其后歷史數(shù)據(jù)能夠以有規(guī)律的基礎(chǔ)上被同步的讀取。因此，或者在某些頻率下重復(fù)發(fā)生的有規(guī)律的更新時(shí)，或者在查詢(xún)來(lái)自取決于UPS系統(tǒng)或由UPS系統(tǒng)所執(zhí)行的功能的狀態(tài)的電池?cái)?shù)據(jù)時(shí)，讀取來(lái)自電池的數(shù)據(jù)。如前面所討論的，數(shù)據(jù)可能在電池和相關(guān)的監(jiān)控器電路或UPS系統(tǒng)處理器之間被異步地傳遞。圖7示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在電池和外部監(jiān)控系統(tǒng)之間被傳導(dǎo)的數(shù)據(jù)傳輸格式的實(shí)施例。圖表700示出如何使用電流通過(guò)單線接口在電池和UPS之間傳送信息。在圖表700中，當(dāng)或者電池或者UPS系統(tǒng)將電流越變到零(邏輯1，指示傳遞開(kāi)始) 的Ttl時(shí)，開(kāi)始數(shù)據(jù)傳遞。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，當(dāng)電流降到0時(shí)，邏輯1被傳遞，并且邏輯1被監(jiān)控電流流動(dòng)的數(shù)據(jù)接收器所檢測(cè)。舉例來(lái)說(shuō)，根據(jù)圖表700中所示的波形，通過(guò)交替調(diào)節(jié)電流流動(dòng)傳遞8位數(shù)據(jù)字“11001101”。如前面所討論的，信號(hào)可能是異步的，這在于通過(guò)由包括在數(shù)據(jù)字中的開(kāi)始位(或多位)中所提取出來(lái)的時(shí)鐘獲得時(shí)鐘。正如所討論的，數(shù)據(jù)將以?xún)勺止?jié)字的形式被傳遞，被格式化成請(qǐng)求信息和/或響應(yīng)信息。圖8A示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的請(qǐng)求信息格式的實(shí)施例。如圖所示，請(qǐng)求信息801包括指令部分802和參量部分803。在另一個(gè)實(shí)施方案中(沒(méi)有示出)，請(qǐng)求信息 801包括應(yīng)用于誤差校驗(yàn)(和/或校正)被傳遞的數(shù)據(jù)字的誤差校驗(yàn)信息。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，部分802和803的每一個(gè)都是一字節(jié)長(zhǎng)度。通常，指令802指示將由電池所執(zhí)行的指令。舉例來(lái)說(shuō)，相關(guān)的指令用于寫(xiě)、選擇并且讀取與電池模塊相關(guān)的特定的操作數(shù)據(jù)和/或制造數(shù)據(jù)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，將在下面作進(jìn)一步討論的可接受的數(shù)據(jù)被列在圖9中。圖8B示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案的響應(yīng)信息格式的實(shí)施例。如圖所示，響應(yīng)信息804包括參量部分805和參量部分806。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，每一個(gè)部分805 和806都是1字節(jié)長(zhǎng)度。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，對(duì)指令的可接受的響應(yīng)被列于將在下面作進(jìn)一步討論的表I中。正如所討論的，參量805可能包括正在被響應(yīng)的指令類(lèi)型，以及參量806可能包括由響應(yīng)所提供的來(lái)自電池的數(shù)據(jù)(例如，制造和/或性能數(shù)據(jù))。圖9示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案，在請(qǐng)求信息(例如，請(qǐng)求信息801)中所使用的指令信息格式的實(shí)施例。在一個(gè)實(shí)施方案中，指令901包括指令部分902，電池地址部分903和末位位(例如，具有邏輯值1的位)。正如所討論的，指令可能包括復(fù)位電池通信的復(fù)位指令、使確定的電池寫(xiě)存儲(chǔ)單元的寫(xiě)存儲(chǔ)器指令、讀存儲(chǔ)器指令、讀溫度指令、讀電壓指令、讀編碼樣式指令、或者任何其它的性能和/或制造參量。指令部分902包括大量的有效的指令標(biāo)識(shí)符，所述的指令標(biāo)識(shí)符用來(lái)指示電池執(zhí)行如上面所描述的和在表904中所列舉的各種不同的指令。在一個(gè)實(shí)施方案中，電池地址 903可能包括識(shí)別8 (23)個(gè)不同電池的三個(gè)位。舉例來(lái)說(shuō)，這樣就允許UPS系統(tǒng)和/或監(jiān)控器寫(xiě)由地址903所確定的特定電池的存儲(chǔ)器。一些指令，諸如在表904中所示的“讀”類(lèi)型指令可能被發(fā)送到所有的電池并由所有的電池答復(fù)。
權(quán)利要求
1.一種帶有用于監(jiān)控電池的裝置的電池，所述的電池包括一個(gè)或多個(gè)電池單元，所述的電池單元用于為至少一個(gè)輸出提供電能；以及監(jiān)控器，所述的監(jiān)控器用于適于監(jiān)控并且存儲(chǔ)與一個(gè)或多個(gè)電池單元的操作相關(guān)的性能信息，并且適于與外部系統(tǒng)進(jìn)行通信，以便適于接收來(lái)自外部系統(tǒng)的監(jiān)控信號(hào)，其中所述的監(jiān)控器被耦合到所述的一個(gè)或多個(gè)電池單元上并適于從外部系統(tǒng)接收用于監(jiān)控器的電能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的電池與不間斷供電電源(UPS)系統(tǒng)相結(jié)合。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的監(jiān)控器適于在所接收的電能不足時(shí)執(zhí)行復(fù)位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的監(jiān)控器包括相關(guān)聯(lián)的存儲(chǔ)器，并且監(jiān)控器適于將性能信息存儲(chǔ)在所述的存儲(chǔ)器中。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電池，其中所述的存儲(chǔ)器是非易失性型的存儲(chǔ)器。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電池，其中所述的非易失性型存儲(chǔ)器是EEPR0M.
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的監(jiān)控器適于通過(guò)中斷由外部系統(tǒng)所提供的所接收到的電能的電流來(lái)與外部系統(tǒng)相通信。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的監(jiān)控器適于接收來(lái)自外部系統(tǒng)的監(jiān)控信號(hào)，并且其中所述的監(jiān)控器適于經(jīng)過(guò)監(jiān)控信號(hào)接收來(lái)自外部系統(tǒng)的電能。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電池，其中所述的監(jiān)控器適于以異步的方式與外部系統(tǒng)進(jìn)行ififn。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電池，其中與電池通信的開(kāi)始由外部系統(tǒng)通過(guò)中斷電源的電流進(jìn)行初始化。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電池，其中所述的監(jiān)控器適于檢測(cè)通信的開(kāi)始，并且在通信的開(kāi)始被檢測(cè)后適于接收來(lái)自外部系統(tǒng)的請(qǐng)求信息。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的電池，其中所述的監(jiān)控器適于傳遞響應(yīng)息用以響應(yīng)接收的請(qǐng)求fn息ο
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池，其中所述的監(jiān)控器包括LC-型振蕩器用于為監(jiān)控器提供時(shí)鐘。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的電池，其中所述的監(jiān)控器包括晶體振蕩器用于為監(jiān)控器提供時(shí)鐘。
15.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的監(jiān)控器適于存儲(chǔ)與電池相關(guān)的制造信息。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中所述的制造信息包括電池的模塊類(lèi)型，并且其中監(jiān)控器適于將所述的模塊類(lèi)型傳遞給外部系統(tǒng)。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中所述的制造信息包括電池的序列號(hào)，并且其中監(jiān)控器適于將所述的序列號(hào)傳遞到外部系統(tǒng)。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中所述的制造信息包括電池的額定信息，并且其中監(jiān)控器適于將所述的額定信息傳遞到外部系統(tǒng)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中所述的制造信息包括電池的制造日期，并且其中監(jiān)控器適于將所述的制造日期傳遞到外部系統(tǒng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中所述的制造信息包括一個(gè)或多個(gè)電池常量，并且其中監(jiān)控器適于將所述的一個(gè)或多個(gè)電池常量傳遞到外部系統(tǒng)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中所述的制造信息包括與電池期待的性能相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)電池常量，并且其中監(jiān)控器適于將所述的一個(gè)或多個(gè)電池常量傳遞到外部信肩、ο
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中所述的電池進(jìn)一步包括溫度傳感器，并且其中所述的制造信息包括與溫度傳感器相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)常量，并且其中監(jiān)控器適于將所述的一個(gè)或多個(gè)常量傳遞到外部系統(tǒng)。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的電池，其中所述的電池進(jìn)一步包括被用來(lái)檢測(cè)由電池所提供的電流的電阻器，并且其中所述的制造信息包括與所述的電阻器相關(guān)的參量，并且其中監(jiān)控器適于將所述的參量傳遞到外部系統(tǒng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的監(jiān)控器適于存儲(chǔ)指示電池性能的性能信息。
25.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的監(jiān)控器適于周期地存儲(chǔ)性能信息。
26.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的性能信息包括電池放電次數(shù)的計(jì)數(shù)，并且其中監(jiān)控器適于將所述的電池放電次數(shù)傳遞到外部系統(tǒng)。
27.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的性能信息包括監(jiān)控器的軟件標(biāo)識(shí)符，并且其中監(jiān)控器適于將監(jiān)控器的軟件標(biāo)識(shí)符傳遞到外部系統(tǒng)。
28.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的性能信息包括電池的溫度，并且其中監(jiān)控器適于將所述的電池溫度傳遞到外部系統(tǒng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的性能信息包括電池處于充電狀態(tài)的時(shí)間的累計(jì)，并且其中監(jiān)控器適于將所述的所累計(jì)的時(shí)間傳遞到外部系統(tǒng)。
30.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的性能信息包括電池處于浮充狀態(tài)的時(shí)間的累計(jì)，并且其中監(jiān)控器適于將所累計(jì)的時(shí)間傳遞到外部系統(tǒng)。
31.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的性能信息包括電池處于放電狀態(tài)的時(shí)間的積累，其中監(jiān)控器適于將所累計(jì)的時(shí)間傳遞到外部系統(tǒng)。
32.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電池，其中所述的性能信息包括電池所經(jīng)歷的最大溫度，并且其中監(jiān)控器適于將所述的最大溫度傳遞到外部系統(tǒng)。
33.一種與電池進(jìn)行通信的方法，所述的方法包括提供到電池的單線接口；在電池端通過(guò)單線接口接收來(lái)自外部系統(tǒng)的對(duì)于信息的請(qǐng)求；以及由電池通過(guò)單線接口將對(duì)請(qǐng)求的響應(yīng)傳遞到外部系統(tǒng)。
34.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中電池通過(guò)單線接口接收電能并且其中傳遞的動(dòng)作包括依靠中斷電流通過(guò)單線接口傳遞數(shù)據(jù)的動(dòng)作。
35.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括異步傳遞數(shù)據(jù)的動(dòng)作。
36.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將電池模塊類(lèi)型傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
37.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將序列號(hào)數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將與電池相關(guān)的額定信息傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
39.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將制造數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
40.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將電池的制造日期傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
41.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將電池常量數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
42.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將溫度數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
43.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將與電池的溫度傳感器相關(guān)的數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
44.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將制造數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
45.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述的電池包括被用來(lái)檢測(cè)電流的傳感器，并且其中傳遞的動(dòng)作包括將與所述的傳感器相關(guān)的一個(gè)或多個(gè)參量傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
46.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將電池的序列號(hào)傳遞到外部系統(tǒng)的方法。
47.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述的電池包括執(zhí)行軟件的處理器，并且其中傳遞的動(dòng)作包括將軟件的軟件指示符傳遞到外部系統(tǒng)。
48.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中傳遞的動(dòng)作包括將指示電池類(lèi)型的電池類(lèi)型數(shù)據(jù)傳遞到外部系統(tǒng)的動(dòng)作。
49.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括將與電池的性能相關(guān)的性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在電池存儲(chǔ)器中的動(dòng)作。
50.根據(jù)權(quán)利要求49所述的方法，其中存儲(chǔ)的動(dòng)作進(jìn)一步包括將所述的性能數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在與電池相聯(lián)系的非易失性存儲(chǔ)器中的動(dòng)作。
51.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，其中所述的外部系統(tǒng)是UPS。
52.根據(jù)權(quán)利要求33所述的方法，進(jìn)一步包括接收的動(dòng)作，所述的接收是指電池的監(jiān)控器電路通過(guò)單線接口接收電能。
53.根據(jù)權(quán)利要求50所述的方法，進(jìn)一步包括通過(guò)單線接口提供與電池通信的動(dòng)作， 所述的接口被用來(lái)為電池的監(jiān)控電路提供電能。
全文摘要
提供用于與電池進(jìn)行通信的一種改進(jìn)的電池、監(jiān)控電路、方法。這樣的電池和通信方法具體地應(yīng)用在不間斷供電電源(UPS)系統(tǒng)中，所述的UPS系統(tǒng)使用這樣所述的電池為電負(fù)載提供備份電源。在一個(gè)方面，性能、制造、動(dòng)向和/或其它的數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在電池的非易失性存儲(chǔ)器中，并且被通信到諸如UPS的外部系統(tǒng)。在另一個(gè)方面，提供一種通過(guò)單線接口進(jìn)行通信的方法。在一個(gè)方面，相同的接口用來(lái)與傳統(tǒng)的電池和改進(jìn)的電池兩者進(jìn)行通信，所述的改進(jìn)的電池帶有增加的監(jiān)控性能。
文檔編號(hào)G01R31/36GK102176628SQ20111007880
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2005年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月23日
發(fā)明者弗郎西斯·J·馬薩查埃利, 斯瑞丹·穆塔伯澤加, 耶歐布·德密斯, 邁克爾·法西尼爾利 申請(qǐng)人:美國(guó)能量變換公司