預測向負載供電的需求以使發(fā)電機啟動時間最小化的備用電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一些實施例涉及備用電源系統(tǒng)。備用電源系統(tǒng)包括適于監(jiān)視向負載提供電能的主電源的傳感器。在一些實施例中，傳感器可以監(jiān)視主電源（12）供應(yīng)的電能特性，可以用于感測異常情況。備用電源系統(tǒng)還包括適于向所述負載供應(yīng)電能的發(fā)電機。作為例子，發(fā)電機可以包括驅(qū)動交流發(fā)電機的內(nèi)燃機。備用電源系統(tǒng)還包括對所述發(fā)電機進行操作并且與所述傳感器交換數(shù)據(jù)的發(fā)電機控制器。所述發(fā)電機控制器基于從所述傳感器接收的數(shù)據(jù)來預測向所述負載供應(yīng)電能的需要。所述發(fā)電機控制器基于所述預測隨后用作使所述發(fā)電機開始可用的時間最小化。
【專利說明】預測向負載供電的需求以使發(fā)電機啟動時間最小化的備用電源系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]實施例涉及備用電源系統(tǒng)，更具體地，涉及基于從傳感器接收的數(shù)據(jù)預測向負載供電的需求并且使發(fā)電機啟動時間最小化的備用電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)電機通常用于提供電能。發(fā)電機的一種通常使用是用作備用電源。備用電源一般在主電源無法對負載供電時向該負載提供電能。
[0003]—種常用的發(fā)電機包括內(nèi)燃機。內(nèi)燃機驅(qū)動用于產(chǎn)生交流電的交流發(fā)電機。
[0004]現(xiàn)有的備用發(fā)電機系統(tǒng)利用自動轉(zhuǎn)換開關(guān)(ATS)來監(jiān)視主電源。ATS確定主電源無法向負載供電，并且向備用電源提供其應(yīng)該啟動的信號。一旦備用電源接收到該信號，將初始化針對該備用電源的啟動序列。
[0005]現(xiàn)有備用電源系統(tǒng)的一個缺點是在主電源無法工作和備用電源變得可用之間通常存在延遲。引起延遲的一個因素是在確定主電源不可用時一般存在時間間隙。這種延遲用于在主電源供電的瞬間中斷時避免備用電源的不必要啟動。
[0006]引起延遲的另一個因素是引擎驅(qū)動發(fā)電機的啟動序列會占用寶貴時間。在備用電源需要預啟動準備的情況下，這樣的延遲對于備用電源系統(tǒng)尤其是個問題。預啟動準備使得備用電源啟動時間增加，由此延長負載無電源的時間。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明涉及基于從傳感器接收的數(shù)據(jù)預測向負載供電的需求并且使發(fā)電機啟動時間最小化的備用電源系統(tǒng)。
[0008]本發(fā)明涉及一種備用電源系統(tǒng)，包括:傳感器，適于監(jiān)視向負載提供電能的主電源；發(fā)電機，適于向所述負載供應(yīng)電能；以及發(fā)電機控制器，對所述發(fā)電機進行操作并且與所述傳感器交換數(shù)據(jù)，其中，所述發(fā)電機控制器基于從所述傳感器接收的數(shù)據(jù)來預測向所述負載供應(yīng)電能的需要，并且其中，所述發(fā)電機控制器用作使所述發(fā)電機開始可用的時間最小化。
[0009]本發(fā)明涉及一種備用電源系統(tǒng)，包括:發(fā)電機，適于向負載供應(yīng)備用電能；通知系統(tǒng)，預測所述發(fā)電機向所述負載供應(yīng)備用電能的需要；以及發(fā)電機控制器，對所述發(fā)電機進行操作并且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與所述通知系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，其中，所述發(fā)電機控制器基于從所述通知系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)用作使所述發(fā)電機開始可用的時間最小化。
[0010]本發(fā)明涉及一種備用電源系統(tǒng)，包括:發(fā)電機，適于向負載供應(yīng)電能；以及控制器，監(jiān)視主電源向負載供應(yīng)的電能，其中，當所述控制器預測到需要所述發(fā)電機向所述負載供電時，所述控制器啟動所述發(fā)電機。
【專利附圖】

【附圖說明】[0011]圖1是在主電源向負載供電的情況下包括傳感器的示例備用電源系統(tǒng)的示意性平面圖。
[0012]圖2示出了在備用電源向負載供電的情況下圖1的示意性平面圖。
[0013]圖3是在主電源向負載供電的情況下包括通知系統(tǒng)的另一示例備用電源系統(tǒng)的示意性平面圖。
[0014]圖4示出了在備用電源向負載供電的情況下圖3的示意性平面圖。
[0015]圖5是包括發(fā)電機控制器的另一示例備用電源系統(tǒng)的示意性平面圖，發(fā)電機控制器監(jiān)視向負載供電的主電源。
[0016]圖6示出了在備用電源向負載供電的情況下圖5的示意性平面圖。
【具體實施方式】
[0017]以下說明書和附圖充分示出了能夠使本領(lǐng)域技術(shù)人員進行實施的特定實施例。其它實施例可以包含結(jié)構(gòu)變化、邏輯變化、電路變化、處理變化等。一些實施例的部分或特征可以被包括在其它實施例的部分或特征中，或者可以用于替換其它實施例的部分或特征。權(quán)利要求中闡述的實施例包含了這些權(quán)利要求的所有可用的等效物。
[0018]圖1-圖2是實例備用電源系統(tǒng)10的示意性平面圖。備用電源系統(tǒng)10包括傳感器11，傳感器11適于監(jiān)視向負載13供電的主電源12。在一些實施例中，傳感器11可以監(jiān)視由主電源12供應(yīng)的電能特性，可以用于感知異常情況。例如，傳感器11可以監(jiān)視:(i)主電源12的均方根電壓；和/或(ii)主電源12的零序電壓。
[0019]備用電源系統(tǒng)10還包括發(fā)電機14,發(fā)電機14還適于通過開關(guān)17向負載13供電。作為例子，發(fā)電機14可以包括驅(qū)動交流發(fā)電機的內(nèi)燃機。
[0020]圖1示出了備用電源系統(tǒng)10，其中主電源12通過開關(guān)17向負載13供電。圖2示出了備用電源系統(tǒng)10，其中備用電源14通過開關(guān)17向負載13供電。
[0021]備用電源系統(tǒng)10還包括發(fā)電機控制器15，發(fā)電機控制器15操作發(fā)電機14并且與傳感器11交換數(shù)據(jù)。發(fā)電機控制器15基于從傳感器11接收的數(shù)據(jù)來預測向負載13供電的需求。發(fā)電機控制器15隨后基于該預測進行動作以最小化發(fā)電機14開始可用的時間。所述動作可以包括執(zhí)行預啟動功能以最小化發(fā)電機14的啟動時間。
[0022]基于預測以最小化發(fā)電機14的啟動時間可以減小負載13既未從主電源12也未從發(fā)電機14接收電能的時間量。減小負載13未被供電的時間量可以允許:(i)使用更小的不間斷電源供應(yīng)；和/或(ii )減小由于缺電而造成的設(shè)備停用時間。
[0023]在一些實施例中，發(fā)電機控制器15可以操作油泵(未示出)，以潤滑內(nèi)燃機中的機械部件(未示出)，以當主電源12無法向負載13供電時最小化發(fā)電機14的啟動時間。操作油泵以潤滑機械部件可以:(i)使得內(nèi)燃機更快啟動；(ii)減少軸承表面磨損由此增加內(nèi)燃機的操作壽命；和/或(iii)在發(fā)電機14啟動之前提供油壓以用油驅(qū)動速度調(diào)節(jié)器或燃油注入系統(tǒng)。
[0024]發(fā)電機控制器15激活加熱元件(未示出)以增加內(nèi)燃機中燃燒的實施例也是可以預期的，這樣在確定應(yīng)該啟動發(fā)電機14時使發(fā)電機14的啟動時間最小化。加熱元件可以用于:(i)對用于燃燒的空氣入口管進行加熱；和/或(ii)對燃燒室進行預加熱。對用于燃燒的空氣入口管進行加熱可以允許促進在冷條件下空氣燃料混合的壓縮點燃，由此允許冷條件下更快的啟動。
[0025]在一些實施例中，發(fā)電機控制器15可以操作發(fā)電機14外殼(未不出)上的空氣入口窗，以允許燃燒冷卻空氣流進入發(fā)電機14，從而當確定應(yīng)該啟動發(fā)電機14時使發(fā)電機14的啟動時間最小化?；陬A測到會失去來自主電源12的電能而打開空氣入口窗使發(fā)電機14更快啟動,這是因為在發(fā)電機14起動(cranking)時可能無法打開空氣入口窗。在發(fā)電機14起動時無法打開空氣入口窗是因為:(i)該窗從發(fā)電機起動蓄電池中獲得電能；和/或(ii)在發(fā)電機14起動時需要的空氣產(chǎn)生了阻止該窗打開的壓位差。
[0026]發(fā)電機控制器15進行其它啟動輔助的實施例也是可以預期的。作為例子，一些類型的流體(例如，醚、可替換的燃料或某些其它的燃料添加劑)可以被注入以用于燃燒，以允許作為發(fā)電機14 一部分的內(nèi)燃機更快地啟動。作為另一例子，可以激活燃料準備設(shè)備(例如，燃料加熱器、泵、或燃料冷卻器)以改善燃燒引擎的啟動。
[0027]應(yīng)該理解，備用電源系統(tǒng)10還可以包括服務(wù)器16，該服務(wù)器16允許與發(fā)電機控制器15和網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng)I)上的其它設(shè)備之間交換信息。服務(wù)器設(shè)備16和發(fā)電機控制器15中的至少一個能夠基于從傳感器11接收的數(shù)據(jù)來預測向負載13供電的需要。
[0028]圖3-圖4是另一示例備用電源系統(tǒng)30的示意性平面圖。備用電源系統(tǒng)30包括適于向負載33供應(yīng)備用電能的發(fā)電機34。作為例子，發(fā)電機34可以包括驅(qū)動交流發(fā)電機的內(nèi)燃機。
[0029]備用電源系統(tǒng)30還包括通知系統(tǒng)31，通知系統(tǒng)31預測發(fā)電機34向負載33供應(yīng)備用電能的需要。在一些實施例中，通知系統(tǒng)31可以監(jiān)視由主電源32供應(yīng)的電能的特性。作為例子，通知系統(tǒng)31可以用于感測由主電源32向負載33供應(yīng)電能的異常情況。
[0030]圖3示出了備用電源系統(tǒng)30，其中主電源32通過開關(guān)37向負載33供電。圖4示出了備用電源系統(tǒng)30，其中備用電源34通過開關(guān)37向負載33供電。
[0031 ] 備用電源系統(tǒng)30還包括發(fā)電機控制器35，發(fā)電機控制器35操作發(fā)電機34并且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng)I)與通知系統(tǒng)31交換數(shù)據(jù)。發(fā)電機控制器35基于從通知系統(tǒng)31接收的數(shù)據(jù)來預測向負載33供應(yīng)與主電源32供應(yīng)的電能相關(guān)的需求。發(fā)電機控制器35隨后基于該預測進行動作以最小化發(fā)電機34啟動的時間。
[0032]基于預測以最小化發(fā)電機34的啟動時間可以減小負載33既未從主電源32也未從發(fā)電機34接收電能的時間量。減小負載33未被供電的時間量可以允許:(i)使用更小的不間斷電源供應(yīng)；和/或(ii )減小由于缺電而造成的設(shè)備停用時間。
[0033]類似地，如以上參考發(fā)電機控制器15所討論的，發(fā)電機控制器35可以:(i)操作油泵(未示出)，以潤滑內(nèi)燃機中的機械部件(未示出)，以當主電源32無法向負載33供電時最小化發(fā)電機34的啟動時間；(ii)激活加熱元件(未示出)以增加內(nèi)燃機中燃燒以在主電源32無法向負載33供應(yīng)電能時使發(fā)電機34的啟動時間最小化；和/或(iii)操作發(fā)電機34外殼(未示出)上的空氣入口窗，以允許燃燒冷卻空氣流進入發(fā)電機34，以在主電源32無法向負載33供應(yīng)電能時使發(fā)電機34的啟動時間最小化。
[0034]應(yīng)該注意，備用電源系統(tǒng)30還可以包括服務(wù)器36，該服務(wù)器36允許經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng)I)與發(fā)電機控制器35交換信息。服務(wù)器設(shè)備36和發(fā)電機控制器35中的至少一個能夠基于從通知系統(tǒng)31接收的數(shù)據(jù)或?qū)τ诜?wù)器36可用的其它信息來預測向負載33供電的需要。[0035]圖5-圖6是另一不例備用電源系統(tǒng)50的不意性平面圖。備用電源系統(tǒng)50包括適于向負載53供應(yīng)備用電能的發(fā)電機54。作為例子,發(fā)電機54可以包括驅(qū)動交流發(fā)電機的內(nèi)燃機。
[0036]備用電源系統(tǒng)50還包括控制器55，控制器55監(jiān)視由主電源52向負載53供應(yīng)的電能。當控制器55期望發(fā)電機54向負載53供電時，控制器55啟動該發(fā)電機54。
[0037]在圖5-圖6示出的示例實施例中，控制器是可以(或可以不)安裝于發(fā)電機54上的發(fā)電機控制器。該控制器是包括在備用電源系統(tǒng)50中的轉(zhuǎn)換開關(guān)(例如，參見圖5-圖6中的開關(guān)57)的一部分的實施例也是可以預期的。
[0038]在一些實施例中，控制器55可以監(jiān)視由主電源52供應(yīng)的電能的特性。作為例子，控制器55可以用于感測由主電源52向負載53供應(yīng)電能的異常情況。
[0039]圖5示出了備用電源系統(tǒng)50，其中主電源52通過開關(guān)57向負載53供電。圖6示出了備用電源系統(tǒng)50，其中備用電源54通過開關(guān)57向負載53供電。
[0040]基于預測來最小化發(fā)電機54開始可用的時間可以減小負載53既未從主電源52也未從發(fā)電機54接收電能的時間量。減小負載53未被供電的時間量可以允許:(i)使用更小的不間斷電源供應(yīng)；和/或(ii)減小由于缺電而造成的設(shè)備停用時間。
[0041]類似地，如以上參考發(fā)電機控制器15、35所討論的，控制器55可以:(i)操作油泵(未示出)，以潤滑內(nèi)燃機中的機械部件(未示出)，以當主電源52無法向負載53供電時最小化發(fā)電機54的啟動時間；(ii)激活加熱元件(未示出)以增加內(nèi)燃機中燃燒以在主電源52無法向負載53供應(yīng)電能時使發(fā)電機54的啟動時間最小化；和/或(iii)操作發(fā)電機54外殼(未示出)上的空氣入口窗，以允許燃燒冷卻空氣流進入發(fā)電機54，以在主電源52無法向負載53供應(yīng)電能時使發(fā)電機54的啟動時間最小化。
[0042]應(yīng)該注意，備用電源系統(tǒng)50還可以包括服務(wù)器56，該服務(wù)器56允許經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如，因特網(wǎng)I)與發(fā)電機控制器55交換信息。服務(wù)器56和控制器55中的至少一個能夠基于控制器收集的涉及主電源52供應(yīng)電能的數(shù)據(jù)(或?qū)τ诜?wù)器56可用的其它信息)來預測向負載53供電的需要。
[0043]本申請描述的示例備用電源系統(tǒng)10、30、50可以用于執(zhí)行備用電源的預啟動準備。備用電源的預啟動準備可以得到備用電源的更快啟動，由此使負載處于不期望的未供電狀態(tài)的時間最小化。
[0044]提供摘要，以遵守37C.F.R.1.72 (b)節(jié)的要求提供使讀者確定技術(shù)方案的特征和要點的摘要的規(guī)定。提供的摘要不用于限制或解釋權(quán)利要求的范圍或含義。隨附的權(quán)利要求也被包含在詳細說明中，其中每個權(quán)利要求獨立成為一個單獨的實施例。
【權(quán)利要求】
1.一種備用電源系統(tǒng)，包括: 傳感器，適于監(jiān)視向負載提供電能的主電源； 發(fā)電機，適于向所述負載供應(yīng)電能；以及 發(fā)電機控制器，對所述發(fā)電機進行操作并且與所述傳感器交換數(shù)據(jù)，其中，所述發(fā)電機控制器基于從所述傳感器接收的數(shù)據(jù)來預測向所述負載供應(yīng)電能的需要，并且其中，所述發(fā)電機控制器用作使所述發(fā)電機開始可用的時間最小化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述傳感器監(jiān)視所述主電源的均方根電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述傳感器監(jiān)視所述主電源的零序電壓。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機包括驅(qū)動交流發(fā)電機的內(nèi)燃機。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機控制器操作油泵，以潤滑所述內(nèi)燃機中的機械部件，以當所述主電源無法向所述負載供電時最小化所述發(fā)電機的啟動時間。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機控制器激活加熱元件以增加所述內(nèi)燃機中的燃燒，以當所述主電源無法向所述負載供電時最小化所述發(fā)電機的啟動時間。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所 述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機控制器操作發(fā)電機外殼上的空氣入口窗，以允許燃燒冷卻空氣流進入所述發(fā)電機，以當所述主電源無法向所述負載供電時最小化所述發(fā)電機的啟動時間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的備用電源系統(tǒng)，還包括服務(wù)器，所述服務(wù)器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與所述發(fā)電機控制器交換信息，其中，所述服務(wù)器和所述發(fā)電機控制器中的至少一個基于從所述傳感器接收的數(shù)據(jù)來預測向所述負載供電的需要。
9.一種備用電源系統(tǒng)，包括: 發(fā)電機，適于向負載供應(yīng)備用電能； 通知系統(tǒng)，預測所述發(fā)電機向所述負載供應(yīng)備用電能的需要；以及發(fā)電機控制器，對所述發(fā)電機進行操作并且經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與所述通知系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)，其中，所述發(fā)電機控制器基于從所述通知系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)用作使所述發(fā)電機開始可用的時間最小化。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述通知系統(tǒng)監(jiān)視主電源提供的電倉泛。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述主電源是電廠。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述通知系統(tǒng)接收關(guān)于所述主電源供電潛在中斷的信息。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述發(fā)電機控制器經(jīng)由因特網(wǎng)與所述通知系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)。
14.根據(jù)權(quán)利要求9所述的備用電源系統(tǒng)，還包括服務(wù)器，所述服務(wù)器經(jīng)由所述網(wǎng)絡(luò)與所述發(fā)電機控制器交換信息，其中，所述服務(wù)器和所述發(fā)電機控制器中的至少一個基于從所述通知系統(tǒng)接收的數(shù)據(jù)來預測向所述負載供電的需要。
15.一種備用電源系統(tǒng)，包括:發(fā)電機，適于向負載供應(yīng)電能；以及控制器，監(jiān)視主電源向負載供應(yīng)的電能，其中，當所述控制器預測到需要所述發(fā)電機向所述負載供電時，所述控制器啟動所述發(fā)電機。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述控制器是發(fā)電機控制器，所述主電源是電廠，由此所述發(fā)電機控制器監(jiān)視所述電廠提供的電能。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述控制器是轉(zhuǎn)換開關(guān)的一部分，所述主電源是電廠，由此所述轉(zhuǎn)換開關(guān)監(jiān)視所述電廠提供的電能。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述主電源經(jīng)由通知系統(tǒng)提供有關(guān)所述主電源提供電能的潛在中斷的信息。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的備用電源系統(tǒng)，其中，所述控制器經(jīng)由因特網(wǎng)接收有關(guān)所述主電源的數(shù)據(jù)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的備用電源系統(tǒng)，還包括服務(wù)器，所述服務(wù)器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)與所述控制器交換信息，其中，所述服務(wù)器和所述控制器中的至少一個預測所述發(fā)電機向所述負載供電的需要。
【文檔編號】H02J9/00GK103580265SQ201310261793
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年6月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月2日
【發(fā)明者】I·S·弗蘭普頓, D·W·多恩, R·A·毛克 申請人:科勒公司