本申請要求2015年9月24日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局遞交的韓國專利申請10-2015-0135348號的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，這里通過引用將該韓國專利申請的公開內(nèi)容全部并入。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實施例的一個或多個方面涉及不間斷電源。

背景技術(shù)：

一般而言，不間斷電源(UPS)指的是用于在電能(power)中斷或故障的情況下沒有間斷地立即供應(yīng)電能的自動系統(tǒng)。UPS是諸如計算機(jī)之類的要求電能的連續(xù)(例如，不間斷)供應(yīng)的電子設(shè)備的組件。即使當(dāng)電力(electricity)的電壓或頻率變化或者電力被瞬間切斷時，UPS也穩(wěn)定地供應(yīng)電力，從而降低了計算機(jī)數(shù)據(jù)破壞或丟失的可能性(或者防止了計算機(jī)數(shù)據(jù)的破壞或丟失)并且避免了控制設(shè)備的停工或故障。

然而，UPS一般不具有管理能量(energy)存儲系統(tǒng)的電能的功能，從而為了高效的電能管理需要額外的能量管理系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

另外的方面一部分將在接下來的描述中記載，一部分將通過該描述而清楚顯現(xiàn)，或者可通過實踐給出的實施例來獲知。

根據(jù)本發(fā)明的一個或多個實施例，一種不間斷電源(UPS)包括：電池單元，其連接到外部電網(wǎng)以從該電網(wǎng)接收電力并且連接到外部負(fù)載以向負(fù)載供應(yīng)電力，電池單元包括多個電池架，每個電池架包括多個架電池管理系統(tǒng)(BMS)，這些電池架被劃分成包括第一電池的至少一個第一電池架和包括第二電池的至少一個第二電池架；整體控制單元，被配置為從放電模式和充電模式之中確定電池單元的操作模式，其中在放電模式中，整體控制單元被配置為控制第一電池架和第二電池架以使得第一電池架的第一電池被放電到荷電狀態(tài)(SOC)的第一參考值并且第二電池架的第二電池被放電到SOC的第二參考值；以及測量單元，被配置為監(jiān)視在多個時間段的每一者期間負(fù)載的累積電能消耗量并且把與所述監(jiān)視相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)發(fā)送到整體控制單元，其中整體控制單元被配置為基于在每個時間段中由測量單元生成的數(shù)據(jù)來確定是否在放電模式中操作電池單元，并且其中SOC的第一參考值低于高退化率段，并且SOC的第二參考值被設(shè)置為高于高退化率段。

電池的壽命減小率可根據(jù)電池未被操作時電池的SOC而變化，并且其中具有在高退化率段中的SOC的電池的壽命減小率可大于電池的壽命減小率的平均值。

整體控制單元可被配置為在由測量單元測量到的負(fù)載的累積電能消耗量在給定時間段中變得大于第一參考電力量時確定放電模式為電池單元的操作模式。

整體控制單元可被配置為在將電池單元的操作模式確定為放電模式之后，在給定時間段結(jié)束時，或者第一電池架的第一電池被放電到SOC的第一參考值并且第二電池架的第二電池被放電到SOC的第二參考值時，停止電池單元在放電模式中的操作。

整體控制單元可被配置為在電池單元停止在放電模式中的操作之后，在負(fù)載的累積電能消耗量超過第二參考電力量時使第一電池架和第二電池架的第一電池和第二電池進(jìn)一步放電，整體控制單元可不被限制為放電到第一參考值和第二參考值。

UPS還可包括：至少一個第一DC-DC轉(zhuǎn)換器，其連接到第一電池架并被整體控制單元控制；以及至少一個第二DC-DC轉(zhuǎn)換器，其連接到第二電池架并被整體控制單元控制。

整體控制單元可被配置為控制第一DC-DC轉(zhuǎn)換器和第二DC-DC轉(zhuǎn)換器以將電池架的SOC維持在高退化率段之外。

整體控制單元可被配置為在放電模式中控制第一電池架和第二電池架，以使得當(dāng)滿足切換條件時第二電池架的第二電池可被放電到SOC的第一參考值并且第一電池架的第一電池可被放電到SOC的第二參考值。

當(dāng)?shù)谝浑姵丶芎偷诙姵丶艿姆烹姶螖?shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的值時，可滿足所述切換條件。

當(dāng)?shù)谝浑姵丶芑虻诙姵丶艿睦鄯e放電量達(dá)到預(yù)設(shè)的值時，可滿足所述切換條件。

架BMS可分別確定電池架的SOC，并且架BMS可將所確定的電池架的SOC發(fā)送給整體控制單元。

附圖說明

通過以下結(jié)合附圖對示范性實施例的描述，這些和/或其他方面將變得清楚并且更容易領(lǐng)會，附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖示出不間斷電源(UPS)及其外圍結(jié)構(gòu)的框圖；

圖2是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖示出UPS的框圖；

圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖示出電池單元的框圖；

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖示出測量單元在每個時間段中測量到的負(fù)載的累積電能消耗量的示范性表格；并且

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖示出第一和第二群組的第一和第二電池的累積放電量相對于放電次數(shù)的示范性曲線圖。

具體實施方式

以下，將參考附圖更詳細(xì)描述示例實施例，附圖中相似的標(biāo)號始終指代相似的元件。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實現(xiàn)，而不應(yīng)當(dāng)被解釋為僅限于這里說明的實施例。更確切地說，這些實施例是作為示例來提供的，以使得本公開將會透徹且完整，并且將把本發(fā)明的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。因此，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員完整理解本發(fā)明的方面和特征來說不必要的過程、元素和技術(shù)可不被描述。除非另有注明，否則相似的標(biāo)號在各幅附圖和說明書各處表示相似的元素，從而將不重復(fù)對其的描述。在附圖中，為了清晰起見可夸大元素、層和區(qū)域的相對大小。

應(yīng)理解，雖然本文中可使用“第一”和“第二”這些詞來描述各種元素，但這些元素不應(yīng)當(dāng)受這些詞所限。這些詞只是用于區(qū)分一個元素與其他元素。

在隨后的描述中，技術(shù)術(shù)語只是用于說明特定的示范性實施例，而并不限制發(fā)明構(gòu)思。單數(shù)形式的術(shù)語可包括復(fù)數(shù)形式，除非相反地提及?！鞍ā被颉鞍钡暮x指明了屬性、固定數(shù)目、步驟、過程、元素、組件及其組合，但并不排除其他屬性、固定數(shù)目、步驟、過程、元素、組件及其組合。應(yīng)理解，雖然本文中可使用“第一”和“第二”這些詞來描述各種元素，但這些元素不應(yīng)當(dāng)受這些詞所限。這些詞只是用于區(qū)分一個元素與其他元素。

以下，將參考附圖詳細(xì)描述示范性實施例。在附圖中，相似的標(biāo)號指代相似的元素，并且對其的重復(fù)描述將被省略。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例圖示出不間斷電源(UPS)100及其外圍結(jié)構(gòu)的示意圖。

電力系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)(或者電力網(wǎng)或電網(wǎng))30包括發(fā)電廠、變電站、傳輸線等等。在正常狀態(tài)中，電網(wǎng)30向負(fù)載40和/或UPS 100的電池單元200供應(yīng)電力。然而，如果電網(wǎng)30處于異常狀態(tài)中，則電力可能不被從電網(wǎng)30傳輸?shù)経PS 100，從而電力可被從UPS 100的電池單元200傳輸?shù)截?fù)載40。

負(fù)載40消耗從電網(wǎng)30和/或電池單元200供應(yīng)的電力。例如，負(fù)載40可包括安裝在家中或工廠(例如，制造廠)中的電氣設(shè)備。

UPS 100是被配置為在電能中斷或故障的情況下沒有間斷地立即供應(yīng)電力的自動系統(tǒng)。UPS 100可以是諸如計算機(jī)之類的要求電能的連續(xù)供應(yīng)的電子設(shè)備的組成部分。如果從電網(wǎng)30供應(yīng)的電力的電壓或頻率變化或者來自電網(wǎng)30的電力的供應(yīng)被瞬間中斷或改變，則UPS 100穩(wěn)定地供應(yīng)電力，從而防止了計算機(jī)數(shù)據(jù)的破壞、丟失或刪除或降低了其可能性，并且防止了控制設(shè)備的停工或故障或降低了其可能性。

根據(jù)示例實施例，雖然電網(wǎng)30不處于異常狀態(tài)中，但UPS 100可作為能量存儲設(shè)備向負(fù)載40供應(yīng)電力。例如，在正常狀態(tài)中，UPS 100可被用作能量存儲設(shè)備。在正常狀態(tài)中，通過考慮電能消耗的高峰時段或者電力的成本，UPS 100的電池單元200可與電網(wǎng)30一起向負(fù)載40供應(yīng)電力。電池單元200可在夜間利用來自電網(wǎng)30的電力來充電。然而，因為UPS 100被設(shè)計為即使當(dāng)難以從電網(wǎng)30接收電能時也連續(xù)供應(yīng)電能，所以當(dāng)UPS 100在正常狀態(tài)中作為能量存儲設(shè)備操作時，UPS 100將電池單元200中存儲的電力的量維持在一定值或更高。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例圖示出UPS 100的框圖。

參考圖2，UPS 100包括整流器101、逆變器103、直流(DC)鏈路107和電池單元200。電池單元200包括多個電池架210(參見圖3)和多個DC-DC轉(zhuǎn)換器230(參見圖3)。

逆變器103連接在負(fù)載40和整流器101之間。在放電模式中，逆變器103可根據(jù)電網(wǎng)30的電壓的類型把從電池單元200輸出的DC電壓轉(zhuǎn)換成交流(AC)電壓(例如，為了匹配電壓)。逆變器103可以是具有可逆的輸入和輸出側(cè)的雙向逆變器。

逆變器103可包括濾波器來從輸出到電網(wǎng)30的AC電壓中去除諧波。此外，逆變器103可包括鎖相環(huán)(phase locked loop，PLL)電路以使得從逆變器103輸出的AC電壓的相位與電網(wǎng)30的AC電壓的相位同步并從而降低無功功率。此外，逆變器103可具有諸如限制電壓變化的范圍、改善功率因數(shù)、去除DC分量或在瞬變現(xiàn)象期間提供保護(hù)之類的功能。當(dāng)逆變器103未被使用時逆變器103的操作可被停止以降低或最小化電能消耗。

在充電模式中，整流器101將電網(wǎng)30的AC電壓整流為DC電壓以將電網(wǎng)30的電力存儲在電池單元200中。整流器101可包括半導(dǎo)體整流器、電子管整流器或機(jī)械整流器。

DC鏈路107連接在整流器101和逆變器103之間，用于將DC鏈路電壓維持在恒定電平。DC鏈路電壓的電平可由于諸如電網(wǎng)30處的瞬時電壓降或負(fù)載40中的峰值的發(fā)生之類的事件而變得不穩(wěn)定。DC鏈路電壓被穩(wěn)定化以提供逆變器103和電池單元200的穩(wěn)定操作。為此，DC鏈路107被連接在電池單元200、逆變器103和整流器101當(dāng)中(例如，之間)，并且例如DC鏈路107可包括高電容量電容器。

旁路單元109連接在電網(wǎng)30和負(fù)載40之間。旁路單元109可形成與電網(wǎng)30和負(fù)載40之間由UPS 100形成的電能供應(yīng)路徑分離的電能供應(yīng)路徑。旁路單元109可允許從電網(wǎng)30通過UPS 100向負(fù)載40傳輸電能或從電網(wǎng)30直接向負(fù)載40傳輸電能。旁路單元109可包括繼電器開關(guān)。如果電網(wǎng)30的電能的相位異?；蛘唠娋W(wǎng)30異常地供應(yīng)電能，則旁路單元109可中斷電網(wǎng)30和負(fù)載40之間的電能傳輸路徑。如果電網(wǎng)30的電能正常，則旁路單元109可開放電能傳輸路徑以允許從電網(wǎng)30到負(fù)載40的直接電能傳輸。

測量單元111可根據(jù)時間段測量供應(yīng)給負(fù)載40的電能的量。在一時間段(例如，預(yù)設(shè)的時間段)之后，測量單元111可新測量在下一時間段(例如，下一預(yù)設(shè)時間段)期間供應(yīng)給負(fù)載40的累積電能的量。例如，測量單元111可對每個時間段(例如，每個預(yù)設(shè)時間段)測量供應(yīng)給負(fù)載40的電能的量。例如，如果時間段(例如，預(yù)設(shè)時間段)是15分鐘，則24小時可除以15分鐘得到96個時間段，并且測量單元111可對每個時間段測量累積電能的量。對各個時間段測量的累積電能的量可被從測量單元111發(fā)送到整體控制單元105，并且測量單元111可通知整體控制單元105這些累積電能的量的任何一者是否大于閾值(例如，預(yù)設(shè)值)。此外，測量單元111可測量從電網(wǎng)30供應(yīng)到負(fù)載40的電能和從UPS 100供應(yīng)到負(fù)載40的電能，或者可只測量從電網(wǎng)30供應(yīng)到負(fù)載40的電能。

整體控制單元105可監(jiān)視電網(wǎng)30、電池單元200和負(fù)載40的狀態(tài)，并且可根據(jù)監(jiān)視的結(jié)果、算法(例如，預(yù)設(shè)的算法)等等來控制逆變器103、整流器101和電池單元200的操作。整體控制單元105可監(jiān)視電網(wǎng)30中的電能故障的發(fā)生、電池單元200的荷電狀態(tài)(state of charge，SOC)、負(fù)載40的電能消耗的量(或負(fù)載40消耗的電能的量)、時間，等等。此外，如果例如由于電網(wǎng)30中的電能故障而導(dǎo)致供應(yīng)的電能不足，則整體控制單元105可確定負(fù)載40的電能消耗設(shè)備的優(yōu)先級并且可控制負(fù)載40以根據(jù)電能消耗設(shè)備的優(yōu)先級供應(yīng)電能。

在一個實施例中，UPS 100可具有能量存儲功能。整體控制單元105可基于當(dāng)前時間、電池單元200的SOC、從電網(wǎng)30供應(yīng)到負(fù)載40的電力的價格或者負(fù)載40消耗的電能的量來確定電池單元200的操作模式。在從電網(wǎng)30供應(yīng)到負(fù)載40的電力的價格相對較高或者負(fù)載40的電能消耗處于其峰值的時間段期間，整體控制單元105可將放電模式確定(或者選擇或識別)為電池單元200的操作模式。另一方面，在從電網(wǎng)30供應(yīng)到負(fù)載40的電力的價格相對較低的夜間(或午夜)時段或者負(fù)載40的電能消耗相對較低的時間段期間，整體控制單元105可將充電模式確定(或者選擇或識別)為電池單元200的操作模式。如果電池單元200的電池213被完全充電，則整體控制單元105可將放電模式確定(或者選擇或識別)為電池單元200的操作模式以提高電能消耗的效率。此外，如果當(dāng)前時間接近午夜(或夜間)電力時間段，則整體控制單元105可將放電模式確定為電池單元200的操作模式。

電池單元200可由從電網(wǎng)30通過DC鏈路107供應(yīng)的電能充電或者可向負(fù)載40或電網(wǎng)30供應(yīng)電能。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的示例實施例圖示出電池單元200的框圖。

參考圖3，電池單元200可包括多個電池架210和多個DC-DC轉(zhuǎn)換器230。電池架210可被劃分成第一群組221和第二群組223。第一群組221的電池架210可被稱為第一電池架210a，并且第二群組223的電池架210可被稱為第二電池架210b。連接到第一電池架210a的DC-DC轉(zhuǎn)換器230可被稱為第一DC-DC轉(zhuǎn)換器230a，并且連接到第二電池架210b的DC-DC轉(zhuǎn)換器230可被稱為第二DC-DC轉(zhuǎn)換器230b。

電池架210可包括架電池管理系統(tǒng)(battery management system，BMS)211和電池213。第一電池架210a的電池213可被稱為第一電池213a，并且第二電池架210b的電池213可被稱為第二電池213b。在本發(fā)明的一些實施例中，每個電池架可包括一個或多個電池組(battery pack)。

架BMS 211控制電池架210的電池213的充電和放電操作。架BMS 211可監(jiān)視電池213的狀態(tài)，例如SOC、電壓或電流，并且可以把通過監(jiān)視獲得的數(shù)據(jù)發(fā)送給整體控制單元105。整體控制單元105可基于從架BMS 211接收的數(shù)據(jù)向架BMS 211發(fā)送控制信號。

電池213可存儲電力并且可包括電池芯(battery cell)作為子結(jié)構(gòu)。每個電池213中包括的電池芯的數(shù)目可根據(jù)要求的輸出電壓來確定。各種二次電池芯可用作電池213的電池芯。電池芯的示例可包括鎳鎘電池芯、鉛電池芯、鎳金屬氫化物(nickel metal hydride，NiMH)電池芯、鋰離子電池芯和鋰聚合物電池芯。

電池213可包括多個電池托盤。此外，電池架210可包括分別控制這些電池托盤的多個托盤BMS。托盤BMS可檢測與這些托盤BMS分別相對應(yīng)的電池托盤的電池芯的諸如電壓、電流或溫度之類的狀態(tài)并且可將檢測到的數(shù)據(jù)發(fā)送到架BMS 211。架BMS 211可分析從托盤BMS接收的數(shù)據(jù)以確定電池213的狀態(tài)，例如SOC或健康狀態(tài)(state of health，SOH)，并且可將所確定的數(shù)據(jù)發(fā)送給整體控制單元105。

DC-DC轉(zhuǎn)換器230連接在DC鏈路107和電池架210的電池213之間以用于DC鏈路107的DC鏈路電壓和電池213的電壓之間的轉(zhuǎn)換。在充電模式中，DC-DC轉(zhuǎn)換器230可以把DC鏈路107的DC鏈路電壓轉(zhuǎn)換成用于對電池213充電的充電電壓。在放電模式中，DC-DC轉(zhuǎn)換器230可以把電池213的電壓轉(zhuǎn)換成要輸出到DC鏈路107的電壓。此時，從DC-DC轉(zhuǎn)換器230輸出的電壓的電平可高于DC鏈路107的DC鏈路電壓的電平，從而使電池213放電。如果不必對電池單元200充電或放電，則DC-DC轉(zhuǎn)換器230可不被操作以降低或最小化電能消耗。

第一群組221的第一電池架210a可包括電池架210中的一些，并且第二群組223的第二電池架210b可包括其余電池架210。第一電池架210a的數(shù)目和第二電池架210b的數(shù)目可相等。

UPS 100是用于在電網(wǎng)30具有差錯或問題時向負(fù)載40穩(wěn)定供應(yīng)電能的設(shè)備。例如，整體控制單元105可控制UPS 100的電池單元200以使得存儲在電池單元200中的電力的量可被維持在等于或高于一定值，以便即使當(dāng)在電網(wǎng)30中發(fā)生電能中斷時也穩(wěn)定地向負(fù)載40供應(yīng)電力。即使當(dāng)UPS 100的電池單元向負(fù)載40供應(yīng)電力時，整體控制單元105也可控制電池單元200以使得電池單元200可僅被放電到一定程度，而不是被完全放電。例如，整體控制單元105可允許第一群組221的第一電池213a被放電到SOC的第一參考值并且第二群組223的第二電池213b被放電到SOC的第二參考值，以將電池單元200中存儲的電力的量維持在一定值或更高。在接下來的描述中，除非另外提及，否則假定第一群組221的第一電池213a被放電到SOC的第一參考值，并且第二群組223的第二電池213b被放電到SOC的第二參考值。

當(dāng)電池213未在使用中時，每個電池213的壽命減小率取決于電池213的SOC而變化。其中取決于電池213的荷電狀態(tài)(SOC)而變化的電池213的壽命減小率高于電池213的壽命減小率的平均值的SOC的范圍可被設(shè)置為高退化率段(或逃避充電段(evasion charging band))。高退化率段可根據(jù)電池架210的電池213的類型和屬性而變化。例如，當(dāng)在電池單元200的電池213被放電到一定值的SOC之后電池單元200的電池213不被使用以備電能中斷時，如果該一定值的SOC處于高退化率段中，則電池213的壽命可被不利影響，因為高退化率段中的電池213的壽命減小率相對較高。因此，第一和第二參考值可被設(shè)置為不同以將第一和第二群組221和223的第一和第二電池213a和213b維持在不同的荷電狀態(tài)(SOC)?，F(xiàn)在將在下文對此進(jìn)行更詳細(xì)描述。

根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，第一和第二參考值可被設(shè)置為在高退化率段之外。例如，如果高退化率段是從40％到60％，則第一參考值可被設(shè)置為低于40％，并且第二參考值可被設(shè)置為高于60％。此外，第一和第二參考值可被設(shè)置成，使得即使當(dāng)?shù)谝缓偷诙航M221和223的第一和第二電池213a和213b在放電模式中被放電之后，電池單元200中存儲的電力的量也可等于或大于一定值以為電能中斷作準(zhǔn)備。例如，如果該一定值是電池單元200的容量的50％，則第一參考值可被設(shè)置為80％，并且第二參考值可被設(shè)置為20％。在此情況下，在電池單元200在放電模式中被放電之后，第一群組221的第一電池213a的SOC可以是80％，并且第二群組223的第二電池213b的SOC可以是20％。從而，UPS 100可具有一定量的電力以為電能中斷作準(zhǔn)備。

在本發(fā)明的另一實施例中，整體控制單元105可基于由測量單元111為每個時間段(例如，每個預(yù)設(shè)時間段)測量的負(fù)載40的累積電能消耗的量來確定是否在放電模式中操作電池單元200。如果由測量單元111為每個時間段(例如，每個預(yù)設(shè)時間段)測量的累積電能消耗的量大于第一參考電力量，則電池單元200被放電。然后，如果第一群組221的第一電池213a被放電到SOC的第一參考值，并且第二群組223的第二電池213b被放電到SOC的第二參考值，則整體控制單元105停止電池單元200的放電。在此狀態(tài)中，即使在下一時間段(例如，下一預(yù)設(shè)時間段)中負(fù)載40的累積電能消耗的量超過第一參考電力量，電池單元200也可不在放電模式中被操作。其原因是將UPS 100中存儲的電力的量維持在一定值以為電能中斷作準(zhǔn)備。

在本發(fā)明的另一示例實施例中，整體控制單元105可以切換分別為第一群組221的第一電池213a和第二群組223的第二電池213b設(shè)置的第一和第二參考值。在放電模式中，整體控制單元105可控制第一群組221的第一電池213a和第二群組223的第二電池213b，以使得第一電池213a可被放電到SOC的第二參考值，并且第二電池213b可被放電到SOC的第一參考值。整體控制單元105可確定是否滿足切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)。如果整體控制單元105確定滿足切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)，則整體控制單元105可執(zhí)行上述的切換操作。

例如，如果電池單元200的電池213被放電的次數(shù)等于閾值次數(shù)或者電池單元200的電池213的累積放電量變得等于閾值(例如，預(yù)設(shè)的值)，則可確定滿足切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)。所述次數(shù)(例如，預(yù)設(shè)的次數(shù))或所述累積放電量(例如，預(yù)設(shè)的量)可被設(shè)置為N的倍數(shù)(其中N是整數(shù))以恒定地執(zhí)行切換操作。整體控制單元105可通過確定電池213之一是否被充電和放電了某一次數(shù)(例如，預(yù)設(shè)的次數(shù))來確定是否滿足切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)。充電/放電次數(shù)可被設(shè)置為10的倍數(shù)。切換到充電模式、放電模式和電能中斷模式的次數(shù)等于充電/放電次數(shù)。因此，每當(dāng)模式切換的次數(shù)是10、20、30等等時，就滿足了切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)?？赏ㄟ^對放電次數(shù)計數(shù)來對充電/放電次數(shù)計數(shù)。

在本發(fā)明的另一實施例中，整體控制單元105可通過確定第一群組221的第一電池213a或第二群組223的第二電池213b的累積放電量是否達(dá)到閾值放電量(例如，預(yù)設(shè)的放電量)來確定是否滿足切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)。例如，閾值累積放電量可被設(shè)置為350％的倍數(shù)，例如350％、700％、1050％等等。如果第一參考值是30％并且第二參考值是70％，則當(dāng)?shù)谝蝗航M221的第一電池213a在被完全充電之后被放電到第一參考值時第一群組221的第一電池213a的放電量是70％，并且當(dāng)?shù)诙航M223的第二電池213b在被完全充電之后被放電到第二參考值時第二群組223的第二電池213b的放電量是30％。在此情況下，如果第一群組221的第一電池213a被完全充電并隨后被放電到第一參考值的次數(shù)是五次，則累積放電量是350％，從而滿足切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖示出由測量單元111在每個時間段中測量到的負(fù)載40的累積電能消耗量的表格。

參考圖4，一日的特定時間范圍被劃分成第一至第七時段(例如，第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七時段)S1至S7(例如，S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7)。測量單元111可在第一至第七時段S1至S7的每一者期間分別累積從電網(wǎng)30供應(yīng)到負(fù)載40的電能的量。第一至第七時段S1至S7的每一者中的累積電能消耗量指的是在第一至第七時段S1至S7的每一者期間從電網(wǎng)30供應(yīng)到負(fù)載40的電能的量。例如，在第一至第七時段S1至S7的每一者中分別累積電能消耗量。

第一至第七時段S1至S7中的累積電能消耗量是通過反復(fù)測量在每個時間段(例如，第一至第七時段S1至S7)中消耗的累積電能的量來獲得的。所述時間段(或預(yù)設(shè)時間段)可通過將一日的24小時劃分成N個時段來設(shè)置。在每個時段中，累積電能消耗量由測量單元111通過累積由負(fù)載40消耗的電能的量來測量。例如，所述時間段(或預(yù)設(shè)時間段)可基于由電力提供者設(shè)置用于計算電費單中的基本費用的特定時間段來確定。例如，電力提供者可對每個15分鐘時段累積負(fù)載40的電能消耗量以計算基本電力費用。從而，每個時間段(或預(yù)設(shè)時間段)可被設(shè)置為15分鐘時段。

根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，整體控制單元105可限制在每個時間段(例如，預(yù)設(shè)時間段)中負(fù)載40從電網(wǎng)30接收的電能的量。整體控制單元105在每個時間段(例如，預(yù)設(shè)時間段)中可確定是否將電池單元200的電力供應(yīng)給負(fù)載40。例如，如果每個時段中負(fù)載40的電能消耗量超過第一參考電力量，則整體控制單元105可在放電模式中操作電池單元200以限制從電網(wǎng)30到負(fù)載40的電能供應(yīng)。測量單元111監(jiān)視每個時段中從電網(wǎng)30供應(yīng)給負(fù)載40的電能的量，并且整體控制單元105接收關(guān)于該監(jiān)視的結(jié)果的信息。然后，整體控制單元105基于接收到的信息檢查負(fù)載40的電能消耗量(例如，負(fù)載40的電能消耗)是否超過第一參考電力量。如果確定負(fù)載40的電能消耗量超過第一參考電力量，則整體控制單元105在放電模式中操作電池單元200。然后，負(fù)載40在整體控制單元105的控制下從電池單元200而不是電網(wǎng)30接收電能。由于從電池單元200向負(fù)載40供應(yīng)電能，從電網(wǎng)30到負(fù)載40的電能供應(yīng)可被限制到某個程度(例如，預(yù)定程度)。例如，如果第一參考電力量被設(shè)置為120kWh，那么因為負(fù)載40的電能消耗量在第一至第三時段S1至S3(例如，第一、第二和第三時段S1、S2和S3)的每一者中小于120kWh，所以在第一至第三時段S1至S3中只有電網(wǎng)30向負(fù)載40供應(yīng)電力。然而，負(fù)載40的電能消耗量在第四至第七時段S4至S7(例如，第四、第五、第六和第七時段S4、S5、S6和S7)的每一者中超過120kWh。在第四時段S4中，因為負(fù)載40的累積電能消耗量大于120kWh，所以整體控制單元105在負(fù)載40的累積電能消耗量變得等于或大于120kWh時使電池單元200放電以從電池單元200向負(fù)載40供應(yīng)超過120kWh的電力量。從而，從電池單元200供應(yīng)給負(fù)載40的電力的量在第四時段S4中可以是30kWh，在第五時段S5中可以是60kWh，在第六時段中可以是100kWh，并且在第七時段S7中可以是30kWh。在負(fù)載40的電能消耗量超過第一參考電力量之后，電池單元200可單獨向負(fù)載40供應(yīng)電力，或者電池單元200和電網(wǎng)30兩者可都向負(fù)載40供應(yīng)電力。

根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，整體控制單元105可確定(或者識別或選擇)第一至第七時段S1至S7的每一者中電池單元200的操作模式。如果負(fù)載40的電能消耗量在給定時間段期間超過第一參考電力量，則整體控制單元105在放電模式中操作電池單元200，并且在該時間段之后，整體控制單元105停止在放電模式中電池單元200的操作。例如，在第四時段S4中可在放電模式中操作電池單元200以向負(fù)載40供應(yīng)電能。然而，當(dāng)在第四時段S4之后第五時段S5開始時，停止在放電模式中電池單元200的操作。此后，如果在第五時段S5中負(fù)載40的電能消耗量超過第一參考電力量，則整體控制單元105開始在放電模式中操作電池單元200。

例如，通過電網(wǎng)30供應(yīng)電能的電力提供者在計算電費單中的基本電力費用時可考慮特定時間段期間負(fù)載40的電能消耗量。因此，在特定時間段中可限制電能消耗量以降低基本電力費用。例如，費率在高峰時段中相對較高，而如果負(fù)載40的電能消耗量在高峰時段期間增大，則基本費用會顯著增大。因此，在特定時間段期間累積的負(fù)載40的電能消耗量可被維持在不大幅超過一定值的水平。根據(jù)本發(fā)明的示例實施例，如果負(fù)載40的電能消耗量超過一定值，則整體控制單元105可操作電池單元200以將電池單元200中存儲的電力供應(yīng)給負(fù)載40，從而對于特定時間段累積的負(fù)載40的電能消耗量可被調(diào)整到一定范圍內(nèi)。在此情況下，用戶可從UPS 100的使用獲得經(jīng)濟(jì)效益，并且UPS 100可被更高效地使用。

根據(jù)本發(fā)明的一實施例，即使從電網(wǎng)30供應(yīng)到負(fù)載40的電能的量在每個時段中超過第一參考電力量，整體控制單元105也可不在放電模式中操作電池單元200。如參考圖3所述，第一和第二群組221和223的放電量被限制。在第一群組221的第一電池213a被放電到SOC的第一參考值并且第二群組223的第二電池213b被放電到SOC的第二參考值之后，第一群組221的第一電池213a和第二群組223的第二電池213b不被進(jìn)一步放電。例如，如果負(fù)載40的累積電能消耗量在給定時間段中超過第一參考電力量，則整體控制單元105可使電池單元200放電來向負(fù)載40供應(yīng)電力。然而，在此情況下，如果電池單元200的電池213被放電到SOC的第一和第二參考值，那么即使負(fù)載40的累積電能消耗量在給定時間段中超過第一參考電力量，整體控制單元105也可不使電池單元200進(jìn)一步放電。

在本發(fā)明的另一實施例中，如果負(fù)載40的累積電能消耗量在給定時間段中超過第二參考電力量，則整體控制單元105可使電池單元200進(jìn)一步放電，而不限制為放電到參考圖3描述的SOC的第一和第二參考值。在接下來的示例中，假定第一參考電力量是120kWh，并且第二參考電力量是200kWh。如果確定負(fù)載40的累積電能消耗量超過第一參考電力量，則整體控制單元105在放電模式中操作電池單元200。如參考圖3所述，在放電模式中，整體控制單元105可在第一群組221的第一電池213a被放電到SOC的第一參考值并且第二群組223的第二電池213b被放電到SOC的第二參考值之后停止電池單元200的放電。例如，在第五時段S5中，整體控制單元105可在第一和第二群組221和223的第一和第二電池213a和213b被放電到SOC的第一和第二參考值之后停止在放電模式中電池單元200的操作。在第六時段S6中，即使負(fù)載40的累積電能消耗量超過第一參考電力量，電池單元200也可不被放電。此后，如果負(fù)載40的累積電能消耗量超過200kWh，則整體控制單元105可使電池單元200進(jìn)一步放電，而不限制為將第一和第二群組221和223的第一和第二電池213a和213b放電到SOC的第一和第二參考值。

圖5是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例圖示出第一和第二群組221和223的第一和第二電池213a和213b的累積放電量相對于第一和第二電池213a和213b被放電的次數(shù)的曲線圖。

參考圖5，水平軸表示放電次數(shù)或者被切換到放電模式的次數(shù)，并且垂直軸表示第一和第二群組221和223的第一和第二電池213a和213b的累積放電量。第一點D1表示第一群組221的第一電池213a相對于放電次數(shù)的累積放電量，并且第二點D2表示第二群組223的第二電池213b相對于放電次數(shù)的累積放電量。

累積放電量是以百分比(％)給出的，并且在接下來的描述中，將假定第一和第二群組221和223的第一和第二電池213a和213b在放電模式中被放電直到其荷電狀態(tài)達(dá)到閾值(例如，預(yù)設(shè)值)為止。此外，假定沒有發(fā)生電能中斷并且每當(dāng)放電次數(shù)變?yōu)?的倍數(shù)時就滿足聯(lián)系圖3描述的切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)。

在放電次數(shù)是從1至5時比較由第一和第二點D1和D2表示的累積放電量。由第一點D1表示的累積放電量對于每個放電周期增大80，從0到80、160、240、320和400。由第二點D2表示的累積放電量對于每個放電周期增大20，從0到20、40、60、80和100。隨著放電次數(shù)增大，第一群組221的第一電池213a的累積放電量比第二群組223的第二電池213b的累積放電量增大得多得多。電池的壽命隨著電池的累積放電量的增大而減小。從而，第一群組221的第一電池213a的壽命的減小可多于第二群組223的第二電池213b的壽命的減小。因此，第一群組221的第一電池213a的壽命和第二群組223的第二電池213b的壽命之間的差別隨著時間而增大，從而電池單元200不可能被高效管理。因此，如參考圖3所述，如果滿足切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)，則分別為第一群組221的第一電池213a和第二群組223的第二電池213b設(shè)置的第一和第二參考值可被相互切換。

如果放電次數(shù)變?yōu)?，則滿足切換條件(例如，預(yù)設(shè)的切換條件)。此后，第一群組221的第一電池213a被放電到SOC的第二參考值，并且第二群組223的第二電池213b被放電到SOC的第一參考值。例如，在放電次數(shù)從6到10期間，第一群組221的第一電池213a的累積放電量對于每個放電周期增大20，并且第二群組223的第二電池213b的累積放電量對于每個放電周期增大80。因此，在放電次數(shù)從6至10期間，第一點D1在420、440、460、480和500處，并且第二點D2在180、260、340、420和500處。當(dāng)放電次數(shù)為10時，第一群組221的第一電池213a的累積放電量等于第二群組223的第二電池213b的累積放電量，從而第一群組221的第一電池213a和第二群組223的第二電池213b可具有相似的壽命。

應(yīng)當(dāng)理解，應(yīng)當(dāng)僅在描述意義上考慮本文描述的本發(fā)明的示例實施例，這些示例實施例不是用于限制的。對每個示范性實施例內(nèi)的特征或方面的描述通常應(yīng)當(dāng)被認(rèn)為可用于其他示范性實施例中的其他類似的特征或方面。

雖然已參考附圖描述了一個或多個示范性實施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將會理解，在不脫離如所附權(quán)利要求限定的精神和范圍的情況下，可對其進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的各種改變。