(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無停電電源装置においてバッテリの充電出力を最適化する方法であって、
充電電流を生成することと、
前記無停電電源装置に結合されたバッテリ配列に、前記充電電流を供給することと、
前記無停電電源装置に対する入力電流を監視することと、
前記入力電流の大きさが第１の予め定められた限界を超えたならば、充電電流を削減することとを含み、
前記入力電流を監視することは、前記入力電流の大きさを前記第１の予め定められた限界を表わす信号と比較することを含み、
前記方法は、前記入力電流の大きさが第２の予め定められた限界よりも小さいならば、前記充電電流を増加することをさらに含み、
前記充電電流を増加することは、
予め定められた増分だけ前記充電電流を増加することと、
前記入力電流の大きさを前記第１の予め定められた限界を表わす信号と比較する動作、および、前記入力電流の大きさが前記第１の予め定められた限界に到達するまで前記予め定められた量だけ前記充電電流を増加する動作を繰り返すこととを含む、方法。
【請求項２】
前記引下げられた充電電流の大きさを、予め定められた最小の充電電流値と比較することと、
前記引下げられた充電電流の大きさが前記予め定められた最小の充電電流値よりも小さいならば、前記充電電流を前記予め定められた最小の充電電流値に増加することとをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記増加された充電電流の大きさを、予め定められた最大の充電電流値と比較することと、
前記充電電流の大きさが前記予め定められた最大の充電電流値よりも大きいならば、前記充電電流を、前記予め定められた最大の充電電流値まで減らすこととをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記予め定められた最大の充電電流値を表わす信号を受取ることをさらに備える、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記充電電流を減らすことは、
前記充電電流を予め定められた量だけ減少することと、
前記入力電流の大きさを前記第１の予め定められた限界を表わす信号と比較する動作、および、前記入力電流の大きさが前記第１の予め定められた限界よりも小さくなるまで、前記予め定められた量だけ前記充電電流を減らす動作を繰り返すこととを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
無停電電源装置であって、命令でプログラムされたコントローラを有しており、前記命令は、プロセッサによって実行される結果として、前記コントローラおよび前記無停電電源装置に、請求項１に記載の方法を実行するように指示する、無停電電源装置。
【請求項７】
無停電電源装置であって、
入力電力を受けるように構成された入力モジュールと、
少なくとも１つのバッテリと、
前記入力電力およびバッテリ電力の少なくとも１つから得られる出力電力を供給するように構成された出力モジュールと、
前記少なくとも１つのバッテリに結合されて、充電電流を生成する調整可能なバッテリ充電器と、
前記調整可能なバッテリ充電器に結合されて、システム制約を表わす信号を受信して、前記信号に基づく、前記システム制約に基づいて前記充電電流の大きさを制御するために、基準値を前記充電器に供給するコントローラとを備え、
前記コントローラは、
前記無停電電源装置に対する入力電流を第１の予め定められた限界と第２の予め定められた限界とに比較し、
前記入力電流の大きさが前記第２の予め定められた限界よりも小さいならば、前記入力電流が前記第１の予め定められた限界に到達するまで、予め定められた増分だけ前記充電電流を増加することを繰り返すように構成されている、無停電電源装置。
【請求項８】
前記システム制約は、前記無停電電源装置に対する最大入力電流を含む、請求項７に記載の無停電電源装置。
【請求項９】
前記コントローラに結合された比較器をさらに備え、前記比較器は、前記信号と、前記無停電電源装置に対する入力電流とを受信し、前記入力電流の大きさを、前記信号によって特定される最大の大きさと比較し、前記比較に基づいてエラー信号を生成する、請求項８に記載の無停電電源装置。
【請求項１０】
前記コントローラは、前記エラー信号に基づいて前記基準値を調整するように構成されている、請求項９に記載の無停電電源装置。
【請求項１１】
前記コントローラに結合された電流制限器をさらに備え、前記電流制限器は、前記基準値を受信し、かつ、予め定められた大きさの範囲内に前記充電電流を制限するために、前記基準値を調整するように構成されている、請求項７に記載の無停電電源装置。
【請求項１２】
前記システム制約は、最大充電電流値を含む、請求項７に記載の無停電電源装置。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記充電電流の大きさを前記最大充電電流値と比較し、かつ、前記充電電流の大きさを前記最大充電電流値以下に維持するために、前記基準値を調整するように構成されている、請求項１２に記載の無停電電源装置。
【請求項１４】
無停電電源装置であって、
入力電力を受けるように構成された入力モジュールと、
少なくとも１つのバッテリを含むバッテリ配列と、
前記入力電力およびバッテリ電力の少なくとも１つから得られる出力電力を供給するように構成された出力モジュールと、
前記バッテリ配列を充電するための充電電流を生成するように構成されたバッテリ充電器と、
前記バッテリ配列および前記バッテリ充電器に結合されたコントローラとを備え、
前記コントローラは、
システム制約を表わす信号を受信し、かつ、前記信号に基づいて、前記システム制約に基づく充電電流の大きさを制御するために、前記バッテリ充電器に基準値を供給するように構成され、
前記無停電電源装置に対する入力電流を第１の予め定められた限界と第２の予め定められた限界とに比較し、前記入力電流の大きさが前記第２の予め定められた限界よりも小さいならば、前記入力電流が前記第１の予め定められた限界に到達するまで、予め定められた増分だけ前記充電電流を増加することを繰り返すように構成されている、無停電電源装置。
【請求項１５】
前記システム制約は、前記無停電電源装置に対する最大入力電流と、最大充電電流とを含み、前記コントローラは、前記無停電電源装置に対する入力電流と、前記充電電流とを監視し、前記入力電流が前記最大入力電流を超えることを許容することなく、前記充電電流を実質的に前記最大充電電流に維持するために、前記充電電流を動的に調整するように構成されている、請求項１４に記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
実施例は、一般的にＵＰＳのバッテリを充電するための装置および方法に関する。特定的には、少なくとも１つの実施例は、無停電電源装置がランタイムを増やすために追加の外部バッテリを備えている状況において無停電電源装置のバッテリを充電することに関する。
【背景技術】
【０００２】
無停電電源装置（Uninterruptible  power  supplies（ＵＰＳ））は、電気的な負荷、たとえば、電力の一次供給源における中断の間に作動するように意図された負荷に対して電力を供給するために、さまざまなアプリケーションにおいて用いられる。一般的には、無停電電源装置は、一次電源、および、一次電源が利用可能でないときに代替の動力源が電気的な負荷に対して電力を供給するために用いられる代替的な電源の両方を含み、または、両方に結合される。しばしば、一次の動力源は、電力会社から供給される電力のような交流電源である。代替の動力源は、一般的に、１つまたはそれよりも多い直流電源を供給するバッテリを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
バッテリは、通常は、使用の後に、無停電電源装置に結合されたバッテリ充電器によって再充電される。無停電電源装置に供給される標準的なバッテリのキャパシティは、一般的には、定格出力において４分から５分のランタイムを供給するように選択される。しかしながら、いくつかの例では、ユーザは、ランタイム（すなわち、無停電電源装置が負荷に対してバックアップ電力を供給することができる時間）を延長するために追加の外部のバッテリを加え得る。無停電電源装置の最大の充電定格出力は、典型的には定格出力の約１０％である。この充電定格は、通常は、当該無停電電源装置に備えられる標準的なバッテリのキャパシティを約２、３時間で再充電するために十分である。しかしながら、もしユーザが外部バッテリを追加した場合には、この再充電時間は、大幅に延ばされ得る。その外部のバッテリのキャパシティに応じて、充電時間は、限られた充電出力のために容認しがたいほど長くなり得る。
【０００４】
この問題に対する共通の解決策は、無停電電源装置の内蔵するバッテリ充電器を補い、かつ、再充電時間を削減するために、外部のバッテリ充電器を追加することである。外部の充電器は、バッテリに跨ってインストールされる。このアプローチに対して対処されなければならない重要な問題は、当該無停電電源装置の内部充電器と外部充電器との動作特性のマッチングである。さらに、外部充電器の追加により、無停電電源装置は、バッテリシステムの欠陥および／または異常を検出する能力を喪失するかもしれず、また、ランタイムの予測に関して正確さを喪失するかもしれない。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
局面および実施例は、バッテリ充電器の出力を最適化し、それによりバッテリの充電時間を最適化するための方法および装置に向けられている。特に、方法および装置は、無停電電源装置（ＵＰＳ）に結合されたバッテリを充電するために用いられてもよく、また、以下に述べられるように、出力負荷および入力電圧の変動と同様に、いつでも、結合されたバッテリのように、変動するシステム条件に対して動的に調整してもよい。少なくとも１つの実施例によると、バッテリ充電器は、可変の出力定格を有することができ、最大許容入力電流、最大許容バッテリ充電電流またはその他の基準のようなシステムの制約に基づいて、最適な出力レベルで自動的に作動してもよい。
【０００６】
１つの実施例に従うと、無停電電源装置におけるバッテリ充電出力を最適化する方法は、充電電流を生成することと、無停電電源装置に結合されたバッテリ配列に当該充電電流を供給することと、当該無停電電源装置に対する入力電流を監視することと、当該入力電流の大きさが第１の予め定められた限界を超えたときに充電電流を削減することとを含む。１つの例では、入力電流を監視することは、入力電流を、当該第１の予め定められた限界を表わす信号と比較することを含み得る。
【０００７】
１つの例では、当該方法は、さらに、削減された充電電流の大きさを予め定められた最小の充電電流値と比較することと、充電電流の大きさが当該予め定められた最小の充電電流値よりも小さいならば、当該予め定められた最小の充電電流値まで充電電流を増加することとを含み得る。いくつかの例に従うと、当該方法は、入力電流の大きさが第２の予め定められた限界以下に落ちた場合に充電電流を増やすことをさらに含み得る。これらの例では、当該方法はまたさらに、増加された充電電流の大きさを予め定められた最大の充電電流値と比較することと、当該充電電流の大きさが当該予め定められた最大の充電電流値よりも大きいならば、充電電流を当該予め定められた最大の充電電流値まで減らすこととを含み得る。加えて、当該方法は、予め定められた最大の充電電流値を表わす信号を受けることを含み得る。充電電流を増やすことは、予め定められた増分だけ充電電流を増やすことと、入力電流の大きさを当該第１の予め定められた限界を表わす信号と比較する動作、および、当該入力電流の大きさが第１の予め定められた限界に到達するまで当該予め定められた増分だけ充電電流を増やすことの動作を繰り返すことと、を含み得る。さらに、充電電流を減らすことは、予め定められた大きさだけ充電電流を減らすことと、入力電流の大きさを当該第１の予め定められた限界を表わす信号と比較する動作、および、入力電流の大きさが当該第１の予め定められた限界よりも小さくなるまで、予め定められた大きさだけ充電電流を減らす動作を繰り返すことと、を含み得る。
【０００８】
上述の動作のいずれかまたはすべてを含む方法は、ソフトウェアで実行されてもよく、または、プログラム可能なゲートアレイ論理のようなハードウェア装置に組み込まれてもよい。たとえば、無停電電源装置は、命令でプログラムされたコントローラを有してもよく、当該命令は、プロセッサによって実行される結果として、当該コントローラおよび当該無停電電源装置に、当該方法を実行するように指示する。
【０００９】
他の実施例に従うと、無停電電源装置は、入力電力を受けるように構成された入力モジュールと、少なくとも１つのバッテリと、当該入力電力およびバッテリ電源の少なくとも１つから得られる出力電源を出力するように構成された出力モジュールと、充電電流を生成する調整可能なバッテリ充電器と、当該調整可能なバッテリ充電器に結合されてシステム制約を表わす信号を受けて、当該信号に基づいて当該調整可能なバッテリ充電器に対して、システムの制約に基づく充電電流の大きさを制御するために、基準を与えるコントローラとを含み得る。システム制約は、たとえば、最大入力電流値、いくらかのバッテリセルの最大充電電流、最大および／または最小の充電電流値を含み得る。
【００１０】
１つの例において、無停電電源装置は、さらに、コントローラに結合された比較器を含んでもよく、当該比較器は、信号と当該無停電電源装置に対する入力電流を受けて、入力電流の大きさを信号によって特定される最大の大きさと比較し、当該比較に基づいてエラー信号を生成する。コントローラは、当該エラー信号に基づいて基準を調整するように構成され得る。他の例では、無停電電源装置は、さらに、コントローラに結合された電流制限器を含んでもよく、当該電流制限器は、当該基準を受けて、予め定められた大きさの範囲内に充電電流を制限するために、当該基準を調整するように構成されている。他の例では、コントローラは、充電電流の大きさを最大充電電流値と比較し、かつ、充電電流の大きさを、最大充電電流値以下に維持するために、当該基準を調整するように構成されていてもよい。他の例では、コントローラは、バッテリ配列におけるいずれかのバッテリセルの最大充電電流の大きさ（Ｍａｘ＿Ｉ＿ｂａｔｔ）を製造者最大バッテリセル電流（Ｉ＿ｂａｔｔ＿ｌｉｍｉｔ）と比較し、かつ、個々のバッテリセルの電流を、当該提案された製造者の最大バッテリセル電流以下に維持するために、充電電流の基準を調整するように構成されていてもよい。
【００１１】
他の実施例に従うと、無停電電源装置は、入力電力を受けるように構成された入力モジュールと、少なくとも１つのバッテリを含むバッテリ配列と、当該入力電力およびバッテリ電源の少なくとも１つから得られる出力電源を供給するように構成された出力モジュールと、バッテリ配列を充電するために充電電流を生成するように構成されたバッテリ充電器と、当該バッテリ配列およびバッテリ充電器に結合されたコントローラとを含んでもよく、当該コントローラは、システム制約を表わす信号を受けて、かつ、当該信号に基づいて、システム制約に基づく充電電流の大きさを制御するためにバッテリ充電器に対して基準を与えるように構成されている。１つの例では、当該システム制約は、最大入力電流と最大充電電流とを含み得る。コントローラは、入力電流および充電電流を監視し、かつ、入力電流が最大入力電流を超えることを可能にすることなく、充電電流を実質的に最大充電電流に維持するために、充電電流を動的に調整するように構成されていてもよい。
【００１２】
さらに他の局面、実施例、および、これらの例示的な局面と実施例との利点は、以下に詳細に説明される。また、上記の情報および以下の詳細な説明は、さまざまな局面および実施例の例示的な例に過ぎず、また、請求された局面および実施例の本質および特徴を理解するための概観またはフレームワークを提供することを意図されていることが理解されるべきである。添付の図面は、さまざまな局面および実施例の例示および一層の理解を提供するために含まれており、この明細書に組み入れられ、そしてその一部を構成する。図面は、明細書の残りの部分とともに、説明されて請求された局面および実施例の原理および動作を説明するのに役立つ。
【００１３】
少なくとも１つの実施例のさまざまな局面が、添付の図面を参照して以下に説明される。図面において、それらは縮尺に応じて描くように意図されておらず、さまざまな図面において例示されている各々同一のまたは殆ど同一に等しい構成要素は、同じ番号によって示される。明瞭性の目的のために、すべての構成要素がすべての図面においてラベル付されていなくてもよい。図面は、例示および説明の目的のために与えられており、発明の限定の定義として意図されていない。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】無停電電源装置の１つの例のブロック図である。
【図２】この発明の局面に従う充電システムの１つの例のブロック図である。
【図３】図２の充電システムによって用いられ得る例示的な制御アルゴリズムを例示するフロー図である。
【図４】代替の実施例に従って修正される、図３のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
局面および実施例は、バックアップ時間を増加するために追加の外部バッテリキャパシティを有する無停電電源装置（ＵＰＳ）において、バッテリ再充電時間を削減するための方法および装置に向けられている。より特定的には、方法および装置は、以下に述べられるように、最大入力および／または最大バッテリセル充電電流のようなシステム制約が損なわれないことを確実にしながら、可変の条件の下でバッテリの充電電力を最適化するために、提供される。
【００１６】
ここで説明される方法および装置の実施例は、以下の記述または添付の図面において例示される構成要素の配列、または構成の詳細への適用において、実際に限られるものではないことに理解する必要がある。当該方法および装置は、他の実施例において実現でき、また、さまざまな方法で実際に行なわれ、または実行することができる。特定の実施の例は、例示的な目的のためだけにここで提供され、限定を意図しているものではない。特に、１つまたはそれよりも多い実施例のいずれかに関連して説明される動作、要素または特徴は、いずれかの他の実施例において同様の役割から除外されるものと意図されてはいない。また、ここで用いられている表現または用語は、記述のための目的であって、限定とみなされるべきではない。ここでの「含む（including）」、「備える（combrising）」、「有する（having）」、「含む（containing）」、「包含する（involving）」およびそれらの変形例の用法は、それらの後に列挙される項目および追加の項目と同様にそれらの均等物を包含することを意味する。
【００１７】
図１を参照して、バッテリ配列１２０、コントローラ１００、およびバッテリ充電器１０４を含む無停電電源装置の１つの例のブロック図が例示される。無停電電源装置はまた、一般的に交流直流コンバータを含む入力モジュール１２８と、直流交流コンバータを一般的に含む出力モジュールとを含む。１つの例では、無停電電源装置は、入力供給口１３２において、（たとえばメインから）交流信号を受け、入力モジュール１２８は、交流信号を、配線１３４に供給される直流信号に変換することができる。出力モジュール１３０は、この直流信号を、逆に、出力供給口１３６において供給される交流信号に変換することができる。入力供給口１３２において電力の損失があった場合には、バッテリ配列は、配線１３４に直流信号を供給し、または保持することができる。バッテリ配列の電圧および出力モジュール（配線１３４）の入力電圧の要求の互換性に応じて、当該バッテリ配列は、配線１３４に直接接続されることができ、または、当該バッテリ配列の電圧は、入力供給口１３２における電力の損失の後に、入力モジュール１２８を通して調整され得る。当該バッテリ配列が直流信号を供給することができる時間の長さは、無停電電源装置の「ランタイム」と呼ばれる。バッテリ充電器１０４は、バッテリ配列１２０を再充電するために使用され、さらに以下に説明されるように、コントローラ１００によって制御され得る。
【００１８】
図２を参照して、この発明の実施例に従うバッテリ充電システムの１つの例の機能的なブロック図が例示される。充電システムは、コントローラ１００と、電流制限器１０２と、充電器１０４とを含み得る。充電器１０４は、無停電電源装置に結合されたバッテリ配列１２０を充電するために用いられる充電電流を生成する。バッテリ配列１２０は、当該無停電電源装置に結合された外部の又は追加のいかなるバッテリとも同様に、無停電電源装置内部バッテリを含み得る。充電電流は、以下にさらに説明されるように、電流制限器１０２と共にコントローラ１００によって決定される。少なくともいくつかの局面に従うと、充電システムは、バッテリ充電電力を動的に最大化するように作動し、当該充電システムの条件に適合し、そして、これにより、システム制約のいずれをも損なうことなく、バッテリ充電時間を削減することができる。少なくともいくつかの実施例では、これらのシステム制約は、以下を含み得る：最大許容入力電流、各バッテリについての最大許容充電電流、および当該充電システムの電子機器が対処できる最大充電電流。各バッテリについての最大許容充電電流は、典型的には、バッテリの製造者の仕様によって規定される。同様に、充電システムが対処できる最大充電電流は、当該充電システムの仕様によって規定される。
【００１９】
無停電電源装置システムに対する入力電流は、メイン電源から、または、バイパス回路のような他の電力源から受けることができる。入力電流は、一般的には、出力負荷および充電電力の増加に従って、また、入力電圧の減少に従って増加する。出力負荷および充電電力に対する入力電流のこの依存性は、図１において、加算器１１４および２つの関数Ｋ１，Ｋ２として概念的に示されている。ブロック１１６は、入力電流が関数Ｋ１（この関数は線形、非線形などであり得る）によって規定される関係において充電電流に依存することを例示する。ブロック１１８は、当該入力電流がまた、関数Ｋ２（再び、この関数は線形、非線形などであり得る）によって規定される関係において出力負荷に依存することを例示する。加えて、ブロック１１６および１１８（すなわち関数Ｋ１およびＫ２）はまた、さまざまな大きさ又は各寄与の「ゲイン」を例示する。言い換えると、入力電流に対する出力負荷および充電電流の影響は、同じである必要はなく、また同様ですらなくてもよい。この入力電流は、充電電流における変更よりも、たとえば、出力負荷における変更によってさらに大きく影響され、また逆もあり得る。この変わり得る影響は、関数Ｋ１およびＫ２によって概念的に説明される。加算器１１４は、従属性が組み合わされること、それにより配線１０８における入力電流は、出力負荷および充電電流の両方の関数であり組み合わされることを概念的に例示する。最大入力電流は、入力回路のブレーカまたは無停電電源装置の入力供給および回路の電子装置を保護するためのヒューズによって決定され得る。入力電流は入力供給の保護によって制限されて、出力負荷は充電システムの外部で決定されるため、当該充電システムは少なくとも１つの実施例では、最大入力電流の限界を超えないように、充電電力（すなわち充電電流）を制御する。
【００２０】
１つの実施例に従うと、充電システムは、入力電流を計測し制御するためにコントローラ１００とともに用いられ得る比較器１０６を含み得る。比較器１０６は、配線１０８に供給される入力電流（Ｉｉｎ）を計測し、当該計測された電流を入力電流限界（Ｉｉｎ＿ｍａｘ）と比較する。上述のように、Ｉｉｎ＿ｍａｘは、入力供給保護回路に（たとえば、ヒューズまたはサーキットブレーカによって）基づき得る。入力電流限界を表わす信号は、配線１０４で供給され得る。１つの例では、この限界は、出力定格および推奨される入力保護スキームに基づいて、各無停電電源装置モデルについて、（コントローラ１００の）マイクロプロセッサにハードコード化され得る。他の例では、限界は、ユーザが選択した入力サーキットブレーカに応じて供給されてもよい。この比較に基づいて、比較器１０６は、配線１１２におけるエラー信号を生成し得る。このエラー信号は、最大許容充電電流基準値を当該エラー信号に基づいて設定できるコントローラ１００に送られる。この基準値は、生成されるべき充電電流の大きさを充電器１０４に示すために、充電器１０４に与えられ得る信号である。したがって、当該コントローラおよび当該比較器は、最大許容入力電流のシステム制約を損なわないように充電電流が制御されることを確実にするために用いられ得る。
【００２１】
上述のように、他のシステム制約は、バッテリの製造者の仕様によって決定されるように、各バッテリについての最大許容充電電流であってもよい。これらの制約が損なわれないことを確実にするため、当該システムは、充電電流を、バッテリ配列１２０についての最大および最小の適切なレベル以内に制限するために電流制限器１０２を用いてもよい。１つの実施例では、各バッテリについての当該最大および最小電流レベルは、無停電電源装置に結合されやすい種類の大抵のバッテリによって用いられる最小値に基づいて、プリセットされ得る。当該充電電流についての全体の最大の限界は、それから、いかなる特定の場合および充電電力に結合されるバッテリの数に基づいて決定され得る。１つの例では、無停電電源装置は、ある特定の通信プロトコルを介してバッテリと通信することが可能であり、したがって、どれだけのバッテリが結合されているか、および各バッテリセルの充電電流が何であるかを自動的に判断することができてもよい。
【００２２】
図２を参照して、この場合、結合されているバッテリの数およびいずれかのバッテリセルの充電電流（Ｍａｘ＿Ｉ＿ｂａｔｔ）を示す信号は、バッテリ配列１２０から配線１２６において当該コントローラによって受け取られ得る。このことは、たとえば、無停電電源装置およびバッテリがアメリカン・パワー・コンバージョン・コーポレーション（ＡＰＣ）によって提供される場合に当てはまり得る。他の例では、ユーザは、手動でバッテリの数を当該システムに入力してもよく、コントローラは、さらに以下に説明されるように、電流制限器１０２についての上限の電流限界（Ｉｃ＿ｍａｘ）を設定するために、この情報を用いることができる。当該上限の充電電流限界はそれから、いかなるときも、無停電電源装置に結合されたバッテリの数に基づいて動的に調整され得る。
【００２３】
さらに図２を参照して、１つの実施例に従うと、電流制限器１０２は、コントローラ１００から当該最大許容充電電流基準を受け取ることができ、そして、当該基準を、プリセットされた上限のおよび下限の電流限界と比較することができる。当該コントローラからの最大充電電流基準が、（バッテリの仕様または充電システムの仕様に基づいて）最大許容充電電流よりも大きい電流を特定した場合には、電流制限器１０２は、最大許容充電電流と等しい充電電流を特定するために、充電電流基準を引き下げることができる。同様に、もしコントローラ１００からの最大充電電流基準が、バッテリに必要とされる最小充電電流よりも小さい充電電流を特定した場合には、当該電流制限器は、プリセットされた下限値と等しくなるように、当該充電電流基準を増加することができる。制限された充電電流基準は、それから、電流制限器１０２から、バッテリ配列１２０を充電するために配線１２４に充電電流（Ｉｃ）出力を生成する充電器１０４に、供給される。
【００２４】
図３を参照して、当該バッテリ配列に供給される充電電流を設定するために、図２の充電システムによって実施され得る制御アルゴリズムの１つの例を示すフロー図が示される。このアルゴリズムは、当該充電電流を最大レベルに維持するために充電電流（Ｉｃ）を調整するために用いられることができ、当該レベルは、バッテリの限界によって設定される最大許容充電電流を超えず、その一方でまた、入力電流Ｉｉｎを、入力供給保護回路によって設定される最大値よりも小さく維持する。たとえば、もし出力負荷が増加すると、入力電流は、（上述のように関数Ｋ２によって決定されるように）増加し、そして最大許容入力電流を超過し得る。当該システムは、入力電流を削減するために充電電流を削減することを開始し得る。これは、図３のステップ２００および２０２に例示されている。
【００２５】
上述のように、コントローラ１００は、配線１０８における入力電流と、当該入力保護回路によって設定された最大許容入力電流との比較に基づくエラー信号を、比較器１０６から受けることができる。ステップ２００において、当該システムは、その後、配線１０８における入力電流が当該最大許容入力電流を超えているか否かを判断し得る。この条件が真であれば（すなわち、Ｉｉｎ＞Ｉｉｎ＿ｍａｘ）、ステップ２０２において、当該コントローラは、差分Ｉｃ＿ｒｅｆ（ΔＩｃ＿ｒｅｆ）の量だけ、充電電流基準（Ｉｃ＿ｒｅｆ）を減少し得る。したがって、新たな充電電流基準は、Ｉｃ＿ｒｅｆ＿ｎｅｗ＝Ｉｃ＿ｒｅｆ−ΔＩｃ＿ｒｅｆによって与えられる。ステップ２００および２０２は、当該入力電流がもはや当該最大値を超えなくなるまで（すなわち、ステップ２００における条件が偽になるまで）、充電電流を下げ続けるために繰り返されてもよい。したがって、当該システムは、充電電力を最適化することができる。なぜならば、充電電流ステップΔＩｃは、当該入力電流が最大の限界よりもちょうど下回る程度に十分小さくされるからである。
【００２６】
図３をさらに参照して、他の例では、充電電流を下げた後、当該システムは、新たな充電電流基準が最小充電電流限界（Ｉｃ＿ｍｉｎ）よりも大きいか又は小さい充電電流Ｉｃを特定するかどうかを判断し得る。もし、当該新たな充電電流Ｉｃ＿ｎｅｗが最小充電電流限界以下に設定されているとき（Ｉｃ＿ｎｅｗ＜Ｉｃ＿ｍｉｎ）、電流制限器１０２（図１を参照）は、当該新たな充電電流基準を最小許容値に設定するように（Ｉｃ＿ｒｅｆ＿ｎｅｗ＝Ｉｃ＿ｍｉｎ）、作動することができる（ステップ２０６において）。充電器１０４は、当該新たな充電電流基準を電流制限器１０２から受け取り、その特定した充電電流（Ｉｃ＿ｎｅｗ＝Ｉｃ＿ｍｉｎ）をバッテリ配列に出力する（ステップ２０８）。１つの例において、ステップ２０４は、ステップ２００および２０２が繰り返される前に生じてもよい。この例では、充電電流が最小レベルに一旦到達すると、もし入力電流が依然として最大許容入力電流を超えている場合には、他のステップが当該入力電流を引下げるために行なわれてもよい。少なくとも１つの例において、無停電電源装置および充電システムは、大抵の条件の下でこれが生じないように設計され得る。しかしながら、もし無停電電源装置が低入力電圧であって過負荷である場合には、入力電流は、固定された入力電流限界よりも大きくなり得る。したがって、少なくとも１つの例において、無停電電源装置および充電システムは、特定された通常は短い時間、この条件をサポートするように設計され得る。たとえば、無停電電源装置は、充電器を停止し、配線から、入力電流限界に近いに等しい入力電流を受け取り、そして、必要とされる電力の残りをバッテリから取得し得る。
【００２７】
出力負荷が引き下げられると、たとえば、入力電流はまた、上述のように減少し得る。この場合、ステップ２００において、コントローラは、入力電流Ｉｉｎが最大限界よりも小さいことを判定し得る。１つの実施例に従うと、当該コントローラはその後、充電電力が当該システムを最適な充電出力で作動する程度に増加されるように（ステップ２１０）、入力電流がある限界、ヒステリシス限界と呼ばれる点を下回るかどうか判定し得る。大抵の場合、入力電流は、幾ばくかの、一般的には僅かな変動を経験し得る。したがって、充電電流に関して入力電流が如何なるアクションもとられる前に落ち込むしきい値が設定され得る。このしきい値は、ヒステリシス限界と呼ばれ、その値は、入力電流において所定の変動を説明するように所定の変動を考慮に入れて設定される。したがって、予め定められた、通常の変動のレベルよりも大きな落ち込みが、入力電流において観察された場合にのみ、当該システムは、充電電流を変更するために作動し得る。当該ヒステリシス限界の設定は、システムの安定化を容易にし、入力電流における僅かな変動のみに基づく連続的な不必要な調整を行なうことから当該システムを保護し得る。
【００２８】
もしステップ２１０において、当該コントローラが、当該入力電流はヒステリシス限界の限界以内であると判断した場合には、充電電流の値の変更は必要とされない。したがって、ステップ２１８において、当該コントローラは、充電電流がその以前の値であり続けるように（Ｉｃ＿ｎｅｗ＝Ｉｃ）、最大充電電流基準値をそれまでと同じように維持することができる。
【００２９】
もしステップ２１０において、当該コントローラが、入力電流は当該ヒステリシス限界以下であると判断した場合には、これは当該システムが最適レベル以下で作動していること及び充電電流が増加されてもよいことを示す指示を供給する。したがって、ステップ２１２において、当該コントローラは、最大充電電流基準値をΔＩｃ＿ｒｅｆの量だけ増加し得る。したがって、新たな最大充電電流基準値Ｉｃ＿ｒｅｆ＿ｎｅｗは、Ｉｃ＿ｒｅｆ＋ΔＩｃ＿ｒｅｆとなる。充電電流の増加は、以下の条件の１つが満たされるまで続けられる：充電電流が当該バッテリ配列について許容される最大レベルに到達するか、または、当該入力電流が下限のヒステリシス限界を超えるまで。したがって、１つの例において、ステップ２１０および２１２は、入力電流が下限のヒステリシス限界を超えるまで繰り返され得る。代替的には、充電電流をΔＩｃの量だけ増加した後、ステップ２１４において、電流制限器は、新たな最大充電電流基準値Ｉｃ＿ｒｅｆ＿ｎｅｗを、プリセットされた限界と比較し、当該新たな、増加された充電電流基準値が当該バッテリ配列についての最大許容充電電流よりも大きな充電電流を識別するか否かを判断する。もし、新たな最大充電電流基準値が、充電電流が最大許容充電電流を超える程度であれば（Ｉｃ＞Ｉｂａｔｔ＿ｌｉｍｉｔ）、そのとき、電流制限器は、当該充電電流を最大許容値（Ｉｃ＿ｎｅｗ＝Ｉｂａｔｔ＿ｌｉｍｉｔ）に制限するために、充電電流基準値（ステップ２１６）を調整し得る。このプロセスは、当該入力電流およびバッテリの制約内において充電電流を最大値に維持することによって、充電出力を最適化する。
【００３０】
１つの実施例において、新たな充電電流値が一旦設定されて充電器に与えられると、当該システムは、当該新たな充電電流基準に応答するためのいくらかの時間を充電器に与えるために監視を繰り返し、調整プロセスを繰り返す前に、予め定められた時間間隔Δｔ待機し得る（ステップ２０８）。この実施例では、当該システムは、離散的な時間間隔で充電電流を調整することができる。他の実施例では、当該システムは、入力電流を絶えず監視し、特定のいかなる時間間隔の待機を行なうことなく、必要に応じて充電電流を調整することができる。
【００３１】
他の実施例に従うと、当該充電システムは、入力電流をステップ２１０において設定された限界と比較することよりも、むしろ、提案された製造者最大バッテリセル電流を下回る個別のバッテリセル電流を維持するために、最大バッテリセル電流制約に基づいて充電電流を調整することができる。この実施例についての図３の制御アルゴリズムの例を示すフロー図は、図４に例示されている。したがって、ステップ２００’において、当該システムは、バッテリ配列におけるいずれかのバッテリセルの最大充電電流（Ｍａｘ＿Ｉ＿ｂａｔｔ）を、製造者最大バッテリセル電流（Ｉ＿ｂａｔｔ＿ｌｉｍｉｔ）と比較し得る。もしこの条件が真であれば、当該システムはステップ２０２に進み、上述のようにΔＩｃの量だけ充電電流を削減する。もしこの条件Ｍａｘ＿Ｉ＿ｂａｔｔ＞Ｉ＿ｂａｔｔ＿ｌｉｍｉｔが偽であれば、ステップ２１０’において、当該コントローラは、入力電流を参照して上記で説明されたように、バッテリセルの電流が予め設定されたヒステリシス限界以内（すなわち、Ｍａｘ＿Ｉ＿ｂａｔｔ＜Ｉ＿ｂａｔｔ＿ｌｉｍｉｔ−Ｉ＿ｂａｔｔ＿ｈｙｓｔ）であるかどうかを判断する。これらのヒステリシス限界は、バッテリセル電流において通常の変動のために充電電流を増加しまたは減少させるという２つのプロセスの間で振動を防ぐように選択され得る。当該最大バッテリセル電流が当該ヒステリシス限界にあるか又はないかに依存して、当該システムは、上述のようにステップ２１２または２１８に進み得る。
【００３２】
要約すると、ここに説明された方法および装置は、追加の外部バッテリを含むＵＰＳシステム（無停電電源装置）について、充電電力を動的に最適化することにより、著しく長い再充電時間という問題に対する解決策を提供することができる。この発明の実施例に従う充電システムは、システム制約およびバッテリについての最大許容入力電流および最大許容充電電流のような制約に基づいて、その定格出力を自動的に調整することができる。そのような充電システムは、外部のバッテリ充電器の必要性および／または定格出力を排除し、または削減することができる。加えて、無停電電源装置は、バッテリ充電スキームに対して完全な制御を維持することができ、それにより、故障を検出し又は分離し、およびランタイムを正確に予測する能力を維持することができる。
【００３３】
このように少なくとも１つの実施例のさまざまな局面が説明されたが、さまざまな変形、修正および改良は当業者に容易に想到され得ることが理解されるべきである。たとえば、充電電流（およびしたがって充電電力）は、最大許容入力電流および最大許容バッテリ充電電流以外の入力に基づいて調整され得る。そのような変形、修正および改良は、この開示の一部であることが意図され、この発明の範囲内であることも意図される。したがって、前述の説明および図面は、例示のためだけのものであって、この発明の範囲は、添付された特許請求の範囲およびそれらの均等物の適正な解釈から判断されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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