專利名稱：用于有后備電池的電源和電池充電的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明 一般地涉及用于驅動大電流負載的直流電源，并且更具體 地涉及包括可以充電的后備電池的電源。
背景技術：
自動門以多種多樣的構造實現(xiàn)，諸如推拉門、旋轉格板門、折疊 門和十字形旋轉門。為了安全和防火的目的經(jīng)常需要自動門。例如， 包括一個或多個折疊型門的自動門系統(tǒng)可以用作安全和/或防火門。這 些自動門配置成基于觸發(fā)器諸如安全或防火指示器自動地打開或關 閉。結果，自動門包括控制電子器件和一個或多個電動機以控制門的 移動。該電動機和附帶的控制電子器件必須由電源驅動。許多自動門 包括耦合到傳統(tǒng)交流(AC)電源的常規(guī)電源，所述傳統(tǒng)交流電源將 AC電源轉換成適合電動機和控制電子器件使用的直流(DC)電源。
但是，在許多緊急情況下可能得不到可靠的AC電源。為了提供 可靠的電力，許多自動門包括與后備電池連接的常規(guī)AC/DC轉換器 電源，當AC電源被損害時就切換到后備電池。此外，在有些情況下， 用于自動門的電源可以包括用于通過AC/DC轉換器電源使電池保持 在充滿狀態(tài)的電池充電器。
為了向自動門的電動機和附帶的控制電子器件提供電力，需要提供一種可以從常規(guī)AC電源和后備電池提供電力的、更可靠和效率更 高的電源。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供在控制和推動自動門時有用的、用于提供電池充電且 同時提供以電池為后備的電力的裝置和方法。本發(fā)明還提供用于提供 電池的高效率現(xiàn)場充電以及AC/DC電源轉換器的高效率現(xiàn)場測試的 裝置和方法。
本發(fā)明的一個實施例是一種提供以電池為后備的電力的方法。該 方法包括提供用于從交流(AC)輸入產(chǎn)生直流(DC)輸出的電力變 換器(power converter),可以選擇性地使DC輸出與啟用的(enabled) DC輸出去耦合從而可以為了可接受的現(xiàn)場操作而監(jiān)測DC輸出?？梢?選擇性地把啟用的DC輸出耦合到電池的電池輸出端。該方法還包括 通過控制啟用的DC輸出與電池輸出的選擇性耦合，檢測啟用的DC
在邏輯或構造中把啟用的DC輸出與電池輸出耦合以產(chǎn)生電源輸出， 其提供在啟用的DC輸出啟用時來自該啟用的DC輸出以及來自電池 的電力t。
在本發(fā)明的另一個實施例中，有后備電池的電源包括具有交流 (AC)輸入和直流(DC)輸出的電力變換器。第一二極管以正向偏 置構造可操作地耦合在DC輸出和偏置DC輸出之間。電源開關配置 成用于選擇性地把偏置DC輸出耦合到電源輸出使得可以為了可接受 的電力變換器現(xiàn)場操作而監(jiān)測DC輸出。電池開關配置成用于選擇性 地把電源輸出耦合到電池充電信號，且電池可操作地耦合在地和電池 輸出之間。電流傳感器可操作地串聯(lián)耦合在電池充電信號和電池輸出 之間。第二二極管可操作地耦合在電池輸出和電源輸出之間?？刂破?br> 配置成用于通過用脈寬調制操作控制電池開關來對電池充電，并用于 控制電源開關以引起在偏置DC輸出與電源輸出之間選擇性的耦合。 在本發(fā)明的另一個實施電源、以及可操作地耦合到電源輸出且包括配置用于打開和關閉可移 動隔斷的電動機的可移動隔斷控制器。取決于例如電動機的所期望的 應用，可移動隔斷系統(tǒng)可以包括其它部件。例如，在一個實施例中電 動機可以可操作地耦合到可移動隔斷的一部分以便展開和縮回或者移 動隔斷。這樣的隔斷可以包括例如具有多個鉸鏈連接的格板的折疊型 門。在一個具體例子中，該隔斷可以配置成防火屏障。當然，正像本 領域普通技術人員將會認識到的那樣，該系統(tǒng)可以包括其它部件和構 造用于其它應用。


在說明本發(fā)明的實施例的附圖中
圖l是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的可移動隔斷的正視圖2是圖1所示的可移動隔斷的平面圖3是圖l和2所示的可移動隔斷的立體圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的有后備電池的電源的框圖5是說明用于根據(jù)本發(fā)明的實施例對電池充電的脈寬調制操作 的流程圖；以及
圖6是說明用于根據(jù)本發(fā)明的實施例對有后備電池的電源的不同 方面進行操作的整體流程的例子的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明提供在控制和推動自動門時有用的、用于提供電池充電且 同時提供以電池為后備的電力的裝置和方法。本發(fā)明還提供用于提供 電池的高效率現(xiàn)場充電以及AC/DC電源轉換器的高效率現(xiàn)場測試的 裝置和方法。
在下面的描述中，電路和功能可能以框圖形式示出以避免因不必 要的細節(jié)而曲解本發(fā)明。反過來講，在此除非特別指出，示出和描述 的具體電路方案僅是例子，并不應理解為是實現(xiàn)本發(fā)明的唯一方式。 對于多數(shù)部分，有關定時考慮等的細節(jié)被省略，因為這些細節(jié)對于完整地理解本發(fā)明不是必需的，而且它們也在相關領域普通技術人員的 能力范圍之內。
為了更清楚地展示和描述，有些附圖可能把信號說明成是單個信 號。本領域普通技術人員會理解，該信號可能代表總線上的所有信號， 其中該總線可能具有各種位寬度，并且本發(fā)明可以基于任意數(shù)目的數(shù) 據(jù)信號(包括單個數(shù)據(jù)信號)進行實現(xiàn)。
參照圖1 3，分別示出了可移動隔斷100的正視圖、平面圖和立 體圖。應當注意，為了更清楚和簡單地示出所述實施例的各個方面， 把某些結構或部件的各個部分進行部分地分割。在圖l-3所示的例子 中，可移動隔斷100可以是折疊門的形式。在某些實施例中，隔斷100 可以用作例如安全門、防火門或兼作二者。在另一些實施例中，該隔 斷不必用作防火門或安全門，而是可以用于簡單地把較大的空間劃分 成較小房間或區(qū)域。
隔斷100可以形成為具有多個格板102，這些格板102通過鉸鏈 或其它類似鉸鏈的結構104以格板102和鉸鏈結構104相交替的方式 相互連接起來。各單個格板102的鉸鏈連接使得格板能相對于彼此以 折疊或折扇方式折疊起來，使得當隔斷處于縮回或折疊狀態(tài)時隔斷100 可以被緊湊地貯存到諸如在建筑物的第一壁108A中形成的匣腔106 中。
當在展開狀態(tài)下時，隔斷100可以從第一壁108A延伸到第二壁 108B以用作屏障(例如，防火或安全屏障)或把一個區(qū)域或房間分割 成多個房間IIOA和IIOB。當需要把隔斷IOO從收藏狀態(tài)展開到延伸 位置時，例如為了在火突中保護一片區(qū)域，隔斷100可以沿跨過該空 間的懸架軌道(overhead track) 112 (見圖3)被推動以提供適當?shù)?屏障。當在展開或延伸狀態(tài)下時，隔斷100的前緣(圖示為凸導柱114) 可以與側柱或門柱116互補或匹配地接合起來，該側柱或門柱116可 以形成在建筑物的第二壁108B內。
在圖2中可以最清楚地看出，隔斷IOO可以包括第一屏障或結構 118A和第二屏障或結構118B，它們都包括多個格板102，這些格板102通過鉸鏈或類似鉸鏈的結構104相互耦合。第二結構118B在橫向 上與第一結構118A分隔開來。這樣的構造可以用作防火門，其中一 個結構(例如，結構118A)用作主要防火防煙屏障，兩個結構118A 和118B之間的空間120用作絕緣或緩沖區(qū)，且另一個結構(例如， 結構118B)用作次要防火防煙屏障。為了在隔斷用于把一個較大空間 劃分成多個較小房間時提供聲屏障，這樣的構造也是有用的。
可以用各種手段把隔斷100從收藏狀態(tài)移動到展開狀態(tài)以及從展 開狀態(tài)移動到收藏狀態(tài)。在一個實施例中，可以用適當?shù)闹聞悠饕苿?隔斷100。例如，驅動器可以包括與皮帶輪或齒輪123耦合的電動機 122，皮帶輪或齒輪123配置成驅動傳送構件如皮帶或鏈條124。
皮帶或鏈條124的一部分可以耦合到配置成沿軌道112行進的滑 接輪125上。滑接輪125可以耦合到隔斷100的一個部件諸如導柱114 上。由此，電動機122和皮帶或鏈條124在第一方向上的致動導致滑 接輪125和導柱114的移動，從而可以展開隔斷。電動機122和皮帶 或鏈條124在第二方向上的致動導致滑接輪125和導柱114的移動， 從而可以縮回隔斷。
另外，可以與這樣的驅動器一起使用各種各樣的傳感器、開關和 控制電子器件以參與隔斷100的控制。這些電子部件可以泛稱和總稱 為可移動隔斷控制器140。雖然圖示為第一壁108A上的盒子，但本領 域普通技術人員會認識到，傳感器、開關和其它控制電子部件可以分 布在可移動隔斷100內和周圍的各個位置。作為控制電子器件的例子， 如圖1所示，當用作防火門時，隔斷100可以包括開關或致動器128， 通常稱為"太平門閂"。致動器128的致動允許位于隔斷100 —側(例 如在房間110A內)的人打開隔斷100 (如果它是關閉的)，或者停止 隔斷100 (如果它正在關閉)，以在預定時間段內提供出入由隔斷100 形成的屏障的通道。
應當注意，盡管上述描述已經(jīng)更多地針對包括從第一壁108A延 伸到第二壁108B的單個隔斷100的實施例，但也可以使用其它的可 移動隔斷。例如，正像本領域普通技術人員會認識到的那樣，可以使用雙門的或兩個部分的隔斷構造，其中兩個類似構造的隔斷延伸跨過 空間并結合在一起以形成適當?shù)钠琳稀?br> 電動機122和可移動隔斷控制器140需要電力來操作，該電力由 電源提供，電源可以放置在本地，例如，可能在匣腔106內的某位置 上。作為替代方案，電源也可以遠離可移動隔斷100放置，電源線從 有后備電池的電源連到電動機122和可移動隔斷控制器140。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的實施例的有后備電池的電源200的框圖。有 后備電池的電源200包括具有交流(AC)輸入205和直流(DC)輸 出212的電力變換器210。包括電池260，其連接在地和電池輸出264 之間。電池配置成用于在電力變換器210被去除、不能操作或不能提 供足夠的電壓電平時向電源輸出296提供電流。
電力變換器210可以是任何合適的AC到DC電源，諸如常規(guī)的 開關式電源。AC輸入205通常可以是常規(guī)的60Hz標稱115伏AC電 力信號。僅舉例來說而不是限制，DC輸出212可以是適合向可移動 隔斷系統(tǒng)中的12伏或24伏DC電動機提供電力的、電壓為諸如約15 伏或約28伏的相對高的電流輸出。
電池260可以是適合輸送適于驅動可移動隔斷系統(tǒng)的電動4幾122 的相對高的電流的任何電池。舉例來說而不是限制，合適的電池可以 包括鉛酸電池和閥調節(jié)的鉛酸電池，諸如凝膠電池和可溶性玻璃墊電 池。當然，雖然表示為單個電池，但本領域普通技術人員會認識到， 為了產(chǎn)生適當?shù)碾妷汉碗娏麟娖?，電?60可以配置為串聯(lián)、并聯(lián)或 串并聯(lián)組合地連接的多個電池。
第一二極管Dl連接在DC輸出212和偏置DC輸出214之間， 且以正向偏置方向連接到DC輸出212。類似地，第二二極管D2連接 在電池輸出264和偏置電池輸出266之間，且以正向偏置方向連接到 電池輸出264。電源開關Sl串聯(lián)連接在偏置DC輸出214和啟用的 DC輸出216之間。結果，當電源開關S1閉合時，偏置DC輸出214 和偏置電池輸出266耦合在一起，以便以邏輯或構造驅動電源輸出 296。與許多常規(guī)的有后備電池的電源不同，這種構造無需用來在電源
13輸出和電池輸出之間進行選擇的轉接開關。通過該有線"或"構造，
二極管(Dl和D2 )防止反向偏置電流流向電池260或電力變換器210, 并使電流能夠從電池260和電力變換器210的組合輸送出來。當然， 如果電池260的充電量低，則電池電壓可能低，使得由電力變換器210 向電源輸出296提供大部分或全部電流。類似地，如果電力變換器故 障、或者提供的電壓不足、或者電源開關S1斷開，則由電池260向電 源輸出296提供大部分或全部電流。另外，該構造導致在高負載狀態(tài) 下從其牽引電流的雙源。
可以通過對電流傳感器250進行采樣和控制電池開關S2的控制 器220的組合對電池260進行充電。電流傳感器250和電池開關S2 串聯(lián)連接在啟用的DC輸出216和電池輸出264之間。在電池開關S2 閉合時，產(chǎn)生具有用于對電池260充電的適合電壓和電流電平的電池 充電信號255。下面將結合圖5的討論更詳細地解釋電池充電過程的 操作。
控制器220可以是任何合適的處理器、微控制器、現(xiàn)場可編程門 陣列(FPGA)或配置用于對與它們連接的各種信號進行控制和采樣 并總體控制有后備電池的電源200的操作和電池充電過程的其它合適 的可編程器件。舉例來說而不是限制，可以使用來自微芯片技術公司 (Microchip Technology Inc.)的PIC 18F2220微控制器。控制器220 在此可以被稱為控制器、處理器或微控制器。
電流傳感器250可以是霍爾效應電流傳感器、電流表或其它適合 產(chǎn)生模擬或數(shù)字信號的電流傳感器，其中該信號與流過電流傳感器250 的電流量成比例。在一些實施例中，可以使用霍爾效應電流傳感器來 最小化或基本消除可能在電流傳感器250上產(chǎn)生的電壓降。配置用于 產(chǎn)生模擬信號的電流傳感器250可以與微控制器220的模擬到數(shù)字輸 入耦合，以對該輸入進行采樣并把它轉變成適合于在微控制器220上 的軟件使用的數(shù)字值。產(chǎn)生數(shù)字信號的電流傳感器250可以直接與微 控制器220上的串行或并行端口接口連接，以表示適合于在微控制器 220上的軟件使用的數(shù)字值。還可以在該串聯(lián)路徑中連接限流器257以限制在啟用的DC輸出 216和電池輸出之間流動的電流量。限流器257可以是例如正溫度系 數(shù)(PTC)器件。該PTC器件操作使得隨著流過它的電流量增加它變 熱。在預先設定的溫度閾值處，PTC器件的阻抗增加以限制流過它的 電流量。當PTC器件冷卻下來時，它又回到較低阻抗狀態(tài)，允許更多 的電流從其流過。由此，限流器257可以保護電流傳感器250使其避 免高電流，并保護電池使其避免可能在充電過程中產(chǎn)生問題的過大電 流。
本發(fā)明的實施例包括用于確定電力變換器210的存在和操作的機 構。可以使用輸入監(jiān)測器230來確定在電力變換器210上正施加足夠 的AC輸入205。可以使用電源監(jiān)測器240來確定由電力變換器210 正產(chǎn)生可接受的DC輸出212。以簡單的形式，輸入監(jiān)測器230和電 源監(jiān)測器240可以配置成分壓器，該分壓器配置成產(chǎn)生與輸入電壓成 比例的模擬輸出電壓的一對串聯(lián)的電阻器。該分壓器可以把其輸入信 號的電壓降到適合與微控制器220上的模擬到數(shù)字轉換器輸入連接的 電壓。由此，；微控制器220可以對來自輸入監(jiān)測器230的輸入電壓信 號232周期性地采樣以確定正提供適當?shù)腁C輸入205。類似地，微 控制器220可以對來自電源監(jiān)測器240的電源電壓信號242采樣以確 定正產(chǎn)生可接受的DC輸出212。下面將結合圖6的討論更詳細地描 述DC輸出212檢測的操作。當然，本領域普通技術人員會認識到， 可以對輸入監(jiān)測器230和電源監(jiān)測器240使用其它的電壓監(jiān)測器。舉 例來說而不是限制， 一個或多個監(jiān)測器可以配置為模擬到數(shù)字轉換器， 該模擬到數(shù)字轉換器對模擬信號進行采樣并把輸入電壓信號232和電 源電壓信號242作為代表電壓電平的數(shù)字輸入來提供。
電池監(jiān)測器270與電池輸出264連接以監(jiān)測電池輸出264的電壓。 與輸入監(jiān)測器230和電源監(jiān)測器240類似，電池監(jiān)測器270可以是把 電池電壓信號272作為模擬電壓向微控制器220提供的簡單的分壓器。 作為替代方案，電池監(jiān)測器270可以是把電池電壓信號272作為與電 池輸出264的電壓成比例的并行或串行數(shù)字信號向微控制器220提供的另一合適的器件。
有后備電池的電源200還可以包括溫度傳感器280、風扇290和 通知元件292。溫度傳感器280可以基本上靠近電力變換器210定位 以監(jiān)測電力變換器210的溫度。由此，正^^下面結合圖6的討論中更 詳細地描述的那樣，如果溫度升得太高，微控制器220可以控制風扇 290的操作，或使其它合適的事件發(fā)生?？梢杂晌⒖刂破?20操作通 知元件292以把在有后備電池的電源200的操作期間可能發(fā)生的某些 應關注的事件通知給使用者。舉例來說而不是限制，通知元件292可 以是諸如揚聲器、發(fā)光二極管(LED)、液晶顯示器的元件或其它用 于把系統(tǒng)的狀態(tài)通知給使用者的合適的元件。
為了便于說明，把開關S1和S2說明為簡單的控制開關。舉例來 說而不是限制，這些開關可以用雙極晶體管、場效應晶體管、繼電器、 微機電系統(tǒng)(MEMS)繼電器或其它合適的元件實現(xiàn)。
圖5和6示出可以作為在微控制器220上操作的計算機可執(zhí)行指 令被執(zhí)行的過程。除非有特別說明，描述過程的順序不應該被理解為 是限制。此外，可以用任何合適的硬件、軟件、固件(firmware)或 其組合實現(xiàn)這些過程。舉例來說，用于執(zhí)行軟件過程的指令可以存儲 到存儲器件(未圖示)中并被傳送到與微控制器220耦合的存儲器， 或可以作為固件以易失或非易失方式存儲到微控制器220上的存儲器 中。
當作為固件或軟件執(zhí)行時，用于執(zhí)行過程的指令可以存儲到計算 機可讀介質上。計算機可讀介質包括但不限于，磁存儲器件和光存儲 器件諸如磁盤驅動器、磁帶、CD (壓縮盤)、DVD (數(shù)字多用途盤或 數(shù)字視頻盤)以及半導體元件諸如RAM、 DRAM、 ROM、 EPROM 和閃存。
圖5是說明用于根據(jù)本發(fā)明的 一個實施例對電池充電的脈寬調制 操作的流程圖。電池充電使用智能控制，以通過監(jiān)測電池將接受的充 電電流和限制向電池施加的充電電流的時間長短來實現(xiàn)理想的充電條 件。通過使用脈寬調制電流，電池充電操作產(chǎn)生與電池將接受的充電電流 一 樣高的充電電流，但把隨時間累積的平均充電電流限制到不高 于對正被充電的電池推薦的充電電流。
將參考圖4和5描述電池充電操作300。 一般而言，圖4中的元 件編號是2XX形式，而圖5中的元件編號是3XX形式。通過把DC 輸出212設置在這樣的電壓來實現(xiàn)電池充電，該電壓足以向電池輸出 264輸送至少與電池的浮充電電壓一樣高的電壓。浮充電電壓通常指 高到足以維持通過電池的內電阻的充電電流的電壓。由此，當考慮到 可能在第一二極管Dl、電源開關Sl、電池開關S2、電流傳感器250 以及限流器257 (如果有限流器257的話)上產(chǎn)生的電壓降時，DC輸 出212應當處于足夠高的電壓。
此外，本發(fā)明的實施例利用脈寬調制(PWM)對電池充電。通 過PWM，電力變換器210可以在充電時段的一部分時間內提供電池 260將接受的盡可能多的電流，然后在該充電時段的剩余時間內不向 電池提供電流。結果，通過確定該充電時段內的平均電流且確保該平 均電流基本上接近電池正被充電的推薦的最大充電電流，系統(tǒng)可以以 非常高效但依然安全的方式對電池充電。
電池充電操作300可以作為周期性(諸如在定時軟件循環(huán)內)進 行的與時間有關的事件被實現(xiàn)，或在發(fā)生定時事件時被實現(xiàn)。為了開 始操作，過程框302指示測量電池電壓，其通過微控制器220讀出由 電池監(jiān)測器270產(chǎn)生的電池電壓信號272進行，電池電壓信號272代 表電池輸出264的電壓。
判定框304進行測試以查看電池260是否需要充電。該測試包括 確定電池輸出264的電壓是否低于要被充電的電池的浮充電電壓。如 果結果為否，則控制前進至判定框316。
如果電池需要充電，則操作框306啟用充電電流，這是通過控制 信號來閉合電池開關S2來完成的。在啟用充電電流后的一個小的延時 后，操作框308測量充電電流。通過控制器220對來自電流傳感器250 的信號采樣來測量充電電流，該信號給出電池260正接受的電流的大 小的指示。
17操作框310計算應向電池施加的充電脈沖占空比。換言之，確定 充電時段的循環(huán)時間。舉例來說而不是限制，該充電時段可以定義為 6.6毫秒?；谙到y(tǒng)中的電池，電池會有一個推薦的最大充電速率，其 通常用安培-小時表示。 一般地，該推薦的最大充電速率表示為電池額 定值的百分比，諸如0.2*<:，其中C是以安培-小時為單位的電池額定 值。由此，如果電池額定值為18安培-小時，則平均充電速率應當維 持在3.6安培-小時附近或以下。通過使用脈寬調制，對于充電時段的 一部分時間內施加大的電流，然后對于該充電時段的剩余時間不施加 電流，使得按時間平均的電流在電池的最大充電電流額定值附近或以 下。
通過確定的充電脈寬占空比，確定充電脈沖持續(xù)時間，判定框312 等待充電脈沖持續(xù)時間結束。該持續(xù)時間可以以例如軟件循環(huán)或定時 器的方式實現(xiàn)。
當充電脈沖持續(xù)時間結束時，操作框314禁用充電電流，這是通 過控制信號來打開電池開關S2來完成的。
判定框316進行測試以查看在系統(tǒng)中是否實際存在電池，這是通 過由控制器220對電池電壓信號272采樣來完成的，在沒有電池存在 時該信號應該指示基本上接近零的電壓。如果沒有電池存在，則操作 框318設定指示無電池的標志。在微控制器上運行的其它軟件例程可 以使用該標志。當然，測試電池存在與否的操作可以在充電操作之前 或之后進行。此外，本領域普通技術人員將會認識到，這些操作可以 被配置成使得可以在有電池存在時或沒有電池存在時進行包括框306 、 308、 310、 312、 314的充電操作。
判定框320指示等待充電時段的持續(xù)時間(即，當充電電流截止 時充電時段的那一部分)完成的循環(huán)。用判定框320表示的該循環(huán)的 操作可以用多種方式完成。例如，如果微控制器220在接近充電時段 的總定時循環(huán)上操作，則判定框320要等待的周期接近于總循環(huán)時間 減去充電脈沖持續(xù)時間并減去執(zhí)行總循環(huán)內的其它操作的時間。另一 方面，如果電池充電操作300配置成以規(guī)則安排的時間間隔(即充電時段)來執(zhí)行，則不需要判定框320，并且電池充電操作300會很簡 單地退出，因為它將以下一個規(guī)則安排的時間間隔再次執(zhí)行。
圖6示出可以用于操作有后備電池的電源200的各個方面的總循 環(huán)。將參考圖4和6描述總循環(huán)400。 一般而言，圖4中的元件編號 是2XX格式，而圖6中的元件編號是4XX格式?？傃h(huán)從電池充電 操作300開始，電池充電操作300的細節(jié)在圖5中示出。已經(jīng)說過， 如果總循環(huán)包括特定的定時循環(huán)，則在循環(huán)中每次執(zhí)行一次電池充電 例程。在循環(huán)的何處執(zhí)行電池充電例程并不十分重要。另一方面，如 果基于周期性定時器執(zhí)行電池充電例程，則它在周期性定時器期滿時 (例如，作為中斷例程)就執(zhí)行，不管在定時器期滿時位于總循環(huán)的 哪個時間點。
操作框404指示可以作為總循環(huán)的一部分被執(zhí)行的其它操作。在 此無須描述這些操作，因為它們與本發(fā)明的各方面并不相關。此外， 這些操作在總循環(huán)的何處發(fā)生并不十分重要。
判定框406測試可能已經(jīng)在電池充電例程中設置的無電池標志。 如果設置了無電池標志，則操作在操作框424處繼續(xù)。如果沒有設置 無電池標志，則判定框412進行測試以查看是否存在AC電壓。該動 作通過微控制器220讀出由輸入監(jiān)測器230產(chǎn)生的輸入電壓信號232 執(zhí)行，輸入電壓信號232代表AC輸入205的電壓。如果沒有AC電 壓存在，則控制轉到操作框420。
如果存在AC電壓，則操作框414斷開電源，這是通過微控制器 220控制信號來斷開電源開關Sl來完成的。通過斷開電源開關Sl，可 以不受其它電路干擾甚至可能會改變DC輸出212狀態(tài)地適當?shù)販y試 輸出電壓。
操作框416測量電源，這是通過微控制器220讀出由電源監(jiān)測器 240產(chǎn)生的電源電壓信號242來完成的，電源電壓信號242代表DC 輸出212的電壓。
判定框418進行測試以查看電源是否適當?shù)毓ぷ?，例如，其可?是一測試以查看采樣的電源電壓信號242是否位于在所用的電力變換
19器210的設置和類型的預定界限內。如果電源沒有適當?shù)毓ぷ?，則操 作框420設置一個或多個電源問題標志。例如，這些標志可以指示缺 少AC輸入205、缺少DC輸出212或它們的組合。如果電源適當?shù)毓?作，則操作框422通過微控制器220控制信號來閉合電源開關Sl而重 新連接電源。
通過微控制器220對來自溫度傳感器280的信號采樣，操作框424 測量電源內的溫度?；谂卸?26,如果溫度太高，則操作框428 打開風扇。如果溫度不是太高，則操作框430關掉風扇。該檢測溫度 的操作可以包括一些滯后。換言之，可以在溫度超過第一溫度閾值時 打開電扇，而在溫度降到第二溫度闊值以下時關掉電扇。
在通過操作框428或430控制風扇之后，總循環(huán)返回到電池充電 操作300并重復進行。
雖然結合特定的實施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于這些實施 例。相反，本發(fā)明只由所附權利要求限定，它們在其范圍內包括按照 在此描述的本發(fā)明的原理操作的等同器件和方法。
權利要求
1.一種提供以電池為后備的電力的方法，包括提供用于從交流(AC)輸入產(chǎn)生直流(DC)輸出的電力變換器；選擇性地使DC輸出與啟用的DC輸出解耦合使得能夠為了可接受的現(xiàn)場操作而監(jiān)測DC輸出；選擇性地使啟用的DC輸出耦合到電池的電池輸出；通過控制啟用的DC輸出與電池輸出的選擇性耦合，檢測啟用的DC輸出與電池輸出之間的充電電流以用脈寬調制操作控制電池的充電；以及在邏輯或構造中使啟用的DC輸出與電池輸出耦合以產(chǎn)生電源輸出，其提供來自電池和在啟用的DC輸出啟用時來自該啟用的DC輸出的電流。
2. 如權利要求l所述的方法，還包括 在基本上接近電力變換器的位置處檢測溫度；如果檢測到的溫度高于預定的溫度閾值就啟用基本上接近電力 變換器定位的風扇；以及如果檢測到的溫度低于預定的溫度閾值就禁用風扇。
3. 如權利要求l所述的方法，還包括產(chǎn)生與DC輸出的電壓對應的電源電壓信號；以及 其中，選擇性地使DC輸出與啟用的DC輸出解耦合還包括使 啟用的DC輸出與電源輸出解耦合，在解耦合之后對電源電壓信號采 樣，以及在采樣之后使啟用的DC輸出與電源輸出耦合。
4. 如權利要求3所述的方法，還包括產(chǎn)生與AC輸入的電壓對應的輸入電壓信號；以及 如果輸入電壓信號指示AC輸入是非活動的，則繞開解耦合、釆 樣以及耦合的動作。
5. 如權利要求l所述的方法，還包括 產(chǎn)生與電池輸出處的電壓對應的電池電壓信號；以及如果電池電壓信號低于預定的電池閾值則執(zhí)行脈寬調制操作。
6. 如權利要求5所述的方法，其中脈寬調制操作包括使啟用的DC輸出與電池輸出耦合；檢測啟用的DC輸出與電池輸出之間的充電電流；計算與該充電電流有關的充電脈沖持續(xù)時間；在充電脈沖持續(xù)時間之后，使啟用的DC輸出與電源輸出解耦合；等待充電循環(huán)持續(xù)時間完成；以及重復耦合、檢測、計算、解耦合以及等待的動作。
7. —種有后備電池的電源，包括具有交流(AC)輸入和直流(DC)輸出的電力變換器；以正向偏置構造可操作地耦合在DC輸出和偏置DC輸出之間的第一二極管；配置成用于選擇性地使偏置DC輸出耦合到電源輸出使得DC輸出能被監(jiān)測的電源開關；配置成用于選擇性地使電源輸出耦合到電池充電信號的電池開關；可操作地耦合在地和電池輸出之間的電池；可操作地串聯(lián)耦合在電池充電信號和電池輸出之間的電流傳感器；可操作地耦合在電池輸出和電源輸出之間的第二二極管；以及配置成用于通過用脈寬調制操作控制電池開關來對電池充電、并用于控制電源開關以引起在偏置DC輸出與電源輸出之間選擇性的耦合的控制器。
8. 如權利要求7所述的有后備電池的電源，還包括可操作地耦合到控制器的溫度傳感器；可操作地耦合到控制器的風扇，以及其中控制器還配置成，對來自溫度傳感器的與基本上接近電力變換器的位置處的溫度對應的信號進行采樣；如果被采樣的信號高于預定的溫度閾值就啟用風扇；而如果被采樣的信號低于第二預定的溫度閾值就禁用風扇。
9. 如權利要求7所述的有后備電池的電源，還包括可操作地耦合在DC輸出和控制器之間、并配置成產(chǎn)生與DC輸出的電壓對應的電源電壓信號的電源監(jiān)測器，以及其中控制器還配置成，使偏置的DC輸出與電源輸出解耦合；在解耦合之后對電源電壓信號采樣；以及在采樣之后使偏置DC輸出與電源輸出耦合。
10. 如權利要求9所述的有后備電池的電源，還包括可操作地耦合在AC輸入和控制器之間、并配置成產(chǎn)生與AC輸入的電壓對應的輸入電壓信號的輸入監(jiān)測器，以及其中控制器還配置成，如果輸入電壓信號指示AC輸入是非活動的，則繞開解耦合、采樣以及耦合的操作。
11. 如權利要求7所述的有后備電池的電源，還包括可操作地耦合在電池輸出和控制器之間、并配置成產(chǎn)生與電池輸出處的電壓對應的電池電壓信號的電池監(jiān)測器，以及其中控制器還配置成，對電池電壓信號進行采樣，并且如果電池電壓信號低于預定的電池閾值則啟用脈寬調制操作。
12. 如權利要求ll所述的有后備電池的電源，其中控制器還配置成通過以下步驟控制脈寬調制操作操作電池開關以使電源輸出與電池輸出耦合；檢測來自電流傳感器的充電電流；計算與該充電電流有關的充電脈沖持續(xù)時間；在充電脈沖持續(xù)時間之后，操作電池開關以使電源輸出與電池輸出解耦合；等待充電循環(huán)持續(xù)時間完成；以及重復上述操作電池開關以耦合、檢測、計算、操作電池開關以解耦合以及等待的操作。
13. 如權利要求7所述的有后備電池的電源，其中電源開關和電池開關都包括從由場效應晶體管、雙極晶體管、繼電器或MEMS繼電器構成的組中選擇的一個元件。
14. 如權利要求7所述的有后備電池的電源，其中電流傳感器包括從由霍爾效應電流傳感器和電流表構成的組中選擇的元件。
15. 如權利要求7所述的有后備電池的電源，其中電池從由鉛酸電池、閥調節(jié)的鉛酸電池，凝膠電池和可溶性玻璃墊電池構成的組中選擇。
16. —種可移動隔斷系統(tǒng)，包括至少一個可移動隔斷；有后備電池的電源，其包括具有交流(AC)輸入和直流(DC)輸出的電力變換器；以正向偏置構造可操作地耦合在DC輸出和偏置DC輸出之間的第一二極管；配置成用于選擇性地使偏置DC輸出耦合到電源輸出的電源開關；可操作地耦合在地和電池輸出之間的電池；配置成用于選擇性地使電源輸出耦合到電池充電信號的電池開關；可操作地串聯(lián)耦合在電池充電信號和電池輸出之間的電流傳感器；可操作地耦合在電池輸出和電源輸出之間的第二二極管；以及配置成用于通過用脈寬調制操作控制電池開關來對電池充電、并用于控制電源開關以引起在偏置DC輸出與電源輸出之間選擇性的耦合的控制器；以及可操作地耦合到電源輸出、且包括配置成用于移動所述至少 一個可移動隔斷的電動機的可移動隔斷控制器。
17. 如權利要求16所述的可移動隔斷系統(tǒng)，還包括可操作地耦合到控制器的溫度傳感器；可操作地耦合到控制器的風扇；以及其中控制器還配置成，對來自溫度傳感器的與基本上接近電力變換器的位置處的溫度對應的信號進行采樣；如果被采樣的信號高于預定的溫度閾值就啟用風扇；而如果被采樣的信號低于所述預定的溫度閾值就禁用風扇。
18. 如權利要求16所述的可移動隔斷系統(tǒng)，還包括可操作地耦合在DC輸出和控制器之間、并配置成產(chǎn)生與DC輸出的電壓對應的電源電壓信號的電源監(jiān)測器；以及其中控制器還配置成，使偏置DC輸出與電源輸出解耦合；在解耦合之后對電源電壓信號采樣；以及在采樣之后使偏置的DC輸出與電源輸出耦合。
19. 如權利要求18所述的可移動隔斷系統(tǒng)，還包括可操作地耦合在AC輸入和控制器之間、并配置成產(chǎn)生與AC輸入的電壓對應的輸入電壓信號的輸入監(jiān)測器；以及其中控制器還配置成，如果輸入電壓信號指示AC輸入是非活動的，則繞開解耦合、采樣以及耦合的操作。
20. 如權利要求16所述的可移動隔斷系統(tǒng)，還包括可操作地耦合在電池輸出和控制器之間、并配置成產(chǎn)生與電池輸出處的電壓對應的電池電壓信號的電池監(jiān)測器；以及其中控制器還配置成，對電池電壓信號進行采樣，如果電池電壓信號低于預定的電池閣值則啟用脈寬調制操作。
21. 如權利要求20所述的可移動隔斷系統(tǒng)，其中控制器還配置成通過以下步驟控制脈寬調制操作操作電池開關以使電源輸出耦合到電池輸出；檢測來自電流傳感器的充電電流；計算與該充電電流有關的充電脈沖持續(xù)時間；在充電脈沖持續(xù)時間之后，操作電池開關以使電源輸出與電池輸出解耦合；等待充電循環(huán)周期持續(xù)時間完成；以及重復上述操作電池開關以耦合、檢測、計算、操作電池開關以解耦合以及等待的操作。
22. 如權利要求16所述的可移動隔斷系統(tǒng)，其中電源開關和電池開關都包括從由場效應晶體管、雙極晶體管、繼電器、或MEMS繼電器構成的組中選擇的元件。
23. 如權利要求16所述的可移動隔斷系統(tǒng)，其中電流傳感器包括從由霍爾效應電流傳感器和電流表構成的組中選擇的元件。
24. 如權利要求16所述的可移動隔斷系統(tǒng)，其中電池從由鉛酸電池、閥調節(jié)的鉛酸電池，凝膠電池和可溶性玻璃墊電池構成的組中選擇。
全文摘要
公開了用于向可移動隔斷提供以電池為后備的電力的裝置、系統(tǒng)和方法。電力變換器(210)從交流(AC)輸入(205)產(chǎn)生直流(DC)輸出(212)。DC輸出(212)可以被選擇性地與啟用的DC輸出(216)解耦合使得為了可接受的現(xiàn)場操作能夠監(jiān)測DC輸出(212)。啟用的DC輸出(216)可以選擇性地耦合到電池輸出端(264)。通過控制啟用的DC輸出(216)與電池輸出(264)的選擇性耦合，可以檢測啟用的DC輸出(216)與電池輸出(264)之間的充電電流以用脈寬調制操作控制電池(260)的充電。在邏輯或構造中使啟用的DC輸出(216)與電池輸出(264)耦合以產(chǎn)生電源輸出(296)，該電源輸出從提供來自啟用的DC輸出(216)和電池(260)的電流。電源輸出(296)可以驅動可移動隔斷控制器和配置用于打開和關閉可移動隔斷的電動機。
文檔編號H02J7/34GK101595621SQ200880003502
公開日2009年12月2日 申請日期2008年1月16日 優(yōu)先權日2007年1月30日
發(fā)明者D·G·費爾德, E·C·古德曼, K·D·班塔 申請人:望門公司