(57)【要約】【課題】ブースト変換器によりバッテリ電圧をブーストするためのシステムおよび方法を提供する。【解決手段】態様は、整流器および電力変換器を含む電源内で電力変換器の入力側にバッテリの放電経路を結合することを含む。バッテリの充電経路は、電力変換器の出力側に結合され、プロセッサは、電力変換器の出力電圧をモニタする。プロセッサは、さらに、電力変換器の入力電圧をモニタし、電力変換器の出力電圧が閾値電圧未満に降下したことに応答して、プロセッサは放電経路を動作可能にする。【選択図】図３
2021511002.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源であって、
整流器入力バスおよび整流器出力バスを含む整流回路と、
電力変換器入力バスおよび電力変換器出力バスを含む電力変換器回路と、
放電経路および充電経路を含むバッテリであり、前記放電経路が前記電力変換器回路の前記入力バスに電子的に結合され、前記充電経路が前記電力変換器回路の前記出力バスに電子的に結合される、前記バッテリと、
３つのモードで前記電源を操作するように構成されたマイクロコントローラであり、前記３つのモードが、
電源モード、
バッテリ・バックアップ・モード、および
バッテリ充電モード
を含む、前記マイクロコントローラと
を含む、電源。
【請求項２】
前記電源モードが、
前記電力変換器出力バスの電圧出力を感知したことに応答して、前記マイクロコントローラによって前記バッテリの前記放電経路を動作不能にすること
を含む、請求項１に記載の電源。
【請求項３】
前記マイクロコントローラによって前記バッテリの前記放電経路を動作不能にすることが、
前記放電経路のスイッチをオフにすること
を含む、請求項２に記載の電源。
【請求項４】
前記バッテリ・バックアップ・モードが、
閾値電圧未満の前記電力変換器出力バスの電圧出力を感知したことに応答して、前記マイクロコントローラによって前記バッテリの前記放電経路を動作可能にすること
を含む、請求項１ないし３のいずれかに記載の電源。
【請求項５】
前記マイクロコントローラによって前記バッテリの前記放電経路を動作可能にすることが、
前記放電経路のスイッチをオンにすること
を含む、請求項４に記載の電源。
【請求項６】
前記バッテリ充電モードが、
前記バッテリの放電電流に１つまたは複数のパルスを感知したことに応答して、前記マイクロコントローラによって前記バッテリの前記放電経路を動作不能にすること
を含む、請求項１ないし５のいずれかに記載の電源。
【請求項７】
前記整流器入力バスが、幹線電源に電子的に結合される、請求項１ないし６のいずれかに記載の電源。
【請求項８】
前記電力変換器回路がブースト変換器である、請求項１ないし７のいずれかに記載の電源。
【請求項９】
前記バッテリがバッテリ・スタックである、請求項１ないし８のいずれかに記載の電源。
【請求項１０】
前記放電経路が１つまたは複数のダイオードを含む、請求項１ないし９のいずれかに記載の電源。
【請求項１１】
バッテリ電圧をブーストするための方法であって、前記方法が、
整流器および電力変換器を含む電源内で前記電力変換器の入力側にバッテリの放電経路を結合することと、
前記バッテリの充電経路を前記電力変換器の出力側に結合することと、
プロセッサによって前記電力変換器の出力電圧をモニタすることと、
前記プロセッサによって前記電力変換器の入力電圧をモニタすることと、
前記電力変換器の前記出力電圧が閾値電圧未満に降下したことに応答して、
前記プロセッサによって前記放電経路を動作可能にすることと
を含む、方法。
【請求項１２】
前記プロセッサによって前記放電経路を動作可能にすることが、
前記放電経路のスイッチをオンにすること
を含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記閾値電圧を超えた前記電力変換器の入力電圧を感知したことに応答して、前記プロセッサによって前記放電経路を動作不能にすること
をさらに含む、請求項１１または１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記プロセッサによって前記放電経路を動作不能にすることが、
前記放電経路のスイッチをオフにすること
を含む、請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記電力変換器がブースト変換器である、請求項１１ないし１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
電源であって、
電力変換器入力バスおよび電力変換器出力バスを含む電力変換器回路と、
放電経路および充電経路を含むバッテリであり、前記放電経路が前記電力変換器回路の前記入力バスに電子的に結合され、前記充電経路が前記電力変換器回路の前記出力バスに電子的に結合される、前記バッテリと、
３つのモードで前記電源を操作するように構成されたマイクロコントローラであり、前記３つのモードが、
電源モード、
バッテリ・バックアップ・モード、および
バッテリ充電モード
を含む、前記マイクロコントローラと
を含む、電源。
【請求項１７】
前記電源モードが、
前記電力変換器出力バスの電圧出力を感知したことに応答して、前記マイクロコントローラによって前記バッテリの前記放電経路を動作不能にすること
を含む、請求項１６に記載の電源。
【請求項１８】
前記マイクロコントローラによって前記バッテリの前記放電経路を動作不能にすることが、
前記放電経路のスイッチをオフにすること
を含む、請求項１７に記載の電源。
【請求項１９】
前記バッテリ・バックアップ・モードが、
閾値電圧未満の前記電力変換器出力バスの電圧出力を感知したことに応答して、前記マイクロコントローラによって前記バッテリの前記放電経路を動作可能にすること
を含む、請求項１６に記載の電源。
【請求項２０】
前記マイクロコントローラによって前記バッテリの前記放電経路を動作可能にすることが、
前記放電経路のスイッチをオンにすること
を含む、請求項１９に記載の電源。
【請求項２１】
バッテリ電圧をブーストするためのコンピュータ・プログラム製品であって、前記コンピュータ・プログラム製品が、処理回路により可読なコンピュータ可読記憶媒体であり、請求項１１ないし１５のいずれかに記載の方法を実行するための前記処理回路による実行のための命令を格納する、前記コンピュータ可読記憶媒体を含む、コンピュータ・プログラム製品。
【請求項２２】
コンピュータ可読媒体に格納され、デジタル・コンピュータの内部メモリにロード可能であるコンピュータ・プログラムであって、前記プログラムがコンピュータで実行されるとき、請求項１１ないし１５のいずれかに記載の方法を実行するためのソフトウェア・コード部分を含む、コンピュータ・プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、バッテリ・バックアップ電源に関し、より具体的には、ブースト変換器によるバッテリ電圧のブースティングに関する。
【背景技術】
【０００２】
データ操作（データ処理、管理、分析など）は、銀行業からオンライン小売りまでおよび保険業から航空会社までの現代ビジネスおよび産業の重要な要素になっている。多くの場合、これらのデータ操作は、会社の運営にとって重要であり、いかなるダウンタイムも何百万ドルまたは何十億ドルの収益の損失をもたらすことがある。企業は、これらのデータ操作を実行するために大型のＩＴ機器（限定はしないが、メインフレームなど）を使用する。操作はミッション・クリティカルであるので、ＩＴ機器自体が、ミッション・クリティカルであり、ダウンタイムを経験してはならない。
【０００３】
データ・センタ環境における大きいＩＴ機器は、主電力ラインから給電される。主ラインからの電力が失われた場合には、バックアップ発電機がオンになって、データ・センタおよびその中に含まれるＩＴ機器のすべてに電力を供給し続けることになる。しかしながら、主ライン電力の喪失と発電機の起動との間に遅延時間があることがあり、その間、ＩＴ機器は機能していないことになる。ミッション・クリティカルな用途およびＩＴ機器では、この遅延時間は容認されず、そのため、ミッション・クリティカルなＩＴ機器は、主ライン電力の障害と発電機の起動との間の時間（一般に、３０秒以下）の間でさえシステムが電力源を常に有することを保証するためにバッテリ・バックアップ・システムを有することになる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
それゆえに、当技術分野では前記の問題に対処する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
第１の態様から考察すると、本発明は、整流器入力バスおよび整流器出力バスを含む整流回路と、電力変換器入力バスおよび電力変換器出力バスを含む電力変換器回路と、放電経路および充電経路を含むバッテリであり、放電経路が電力変換器回路の入力バスに電子的に結合され、充電経路が電力変換器回路の出力バスに電子的に結合される、バッテリと、３つのモードで電源を操作するように構成されたマイクロコントローラであり、３つのモードが、電源モード、バッテリ・バックアップ・モード、およびバッテリ充電モードを含む、マイクロコントローラとを含む電源を提供する。
【０００６】
さらなる態様から考察すると、本発明は、バッテリ電圧をブーストするための方法を提供し、この方法は、整流器および電力変換器を含む電源内で電力変換器の入力側にバッテリの放電経路を結合することと、バッテリの充電経路を電力変換器の出力側に結合することと、プロセッサによって電力変換器の出力電圧をモニタすることと、プロセッサによって電力変換器の入力電圧をモニタすることと、電力変換器の出力電圧が閾値電圧未満に降下したことに応答して、プロセッサによって放電経路を動作可能にすることとを含む。
【０００７】
さらなる態様から考察すると、本発明は、電力変換器入力バスおよび電力変換器出力バスを含む電力変換器回路と、放電経路および充電経路を含むバッテリであり、放電経路が電力変換器回路の入力バスに電子的に結合され、充電経路が電力変換器回路の出力バスに電子的に結合される、バッテリと、３つのモードで電源を操作するように構成されたマイクロコントローラであり、３つのモードが、電源モード、バッテリ・バックアップ・モード、およびバッテリ充電モードを含む、マイクロコントローラとを含む電源を提供する。
【０００８】
さらなる態様から考察すると、本発明は、バッテリ電圧をブーストするためのコンピュータ・プログラム製品を提供し、コンピュータ・プログラム製品は、処理回路により可読なコンピュータ可読記憶媒体であり、本発明のステップを実行するための方法を実行するために処理回路によって実行するための命令を格納する、コンピュータ可読記憶媒体を含む。
【０００９】
さらなる態様から考察すると、本発明は、コンピュータ可読媒体に格納され、デジタル・コンピュータの内部メモリにロード可能であるコンピュータ・プログラムであり、前記プログラムがコンピュータで実行されるとき、本発明のステップを実行するためのソフトウェア・コード部分を含む、コンピュータ・プログラムを提供する。
【００１０】
本発明の実施形態は電源に関する。電源の非限定の例は、整流器入力バスおよび整流器出力バスを含む整流回路と、電力変換器入力バスおよび電力変換器出力バスを含む電力変換器回路とを含む。電源は、放電経路および充電経路を含むバッテリであり、放電経路が電力変換器回路の入力バスに電子的に結合され、充電経路が電力変換器回路の出力バスに電子的に結合される、バッテリを含む。電源は、３つのモードで電源を操作するように構成されたマイクロコントローラであり、３つのモードが、電源モード、バッテリ・バックアップ・モード、およびバッテリ充電モードを含む、マイクロコントローラをさらに含む。
【００１１】
本発明の実施形態は、バッテリ電圧をブーストするための方法に関する。この方法の非限定の例は、整流器および電力変換器を含む電源内で電力変換器の入力側にバッテリの放電経路を結合することを含む。バッテリの充電経路は、電力変換器の出力側に結合され、プロセッサは、電力変換器の出力電圧をモニタする。プロセッサは、さらに、電力変換器の入力電圧をモニタし、電力変換器の出力電圧が閾値電圧未満に降下したことに応答して、プロセッサは放電経路を動作可能にする。
【００１２】
本発明の実施形態は電源に関する。電源の非限定の例は、電力変換器入力バスおよび電力変換器出力バスを含む電力変換器回路を含む。電源は、放電経路および充電経路を含むバッテリであり、放電経路が電力変換器回路の入力バスに電子的に結合され、充電経路が電力変換器回路の出力バスに電子的に結合される、バッテリを含む。電源は、３つのモードで電源を操作するように構成されたマイクロコントローラであり、３つのモードが、電源モード、バッテリ・バックアップ・モード、およびバッテリ充電モードを含む、マイクロコントローラをさらに含む。
【００１３】
追加の技術的特徴および利益が、本発明の技法を介して実現される。本発明の実施形態および態様は、本明細書で詳細に説明され、請求される主題の一部と見なされる。よりよく理解するために、詳細な説明および図面を参照されたい。
【００１４】
本明細書に記載される独占権の詳細は、本明細書の結論の特許請求の範囲において詳細に指摘され明確に請求される。本発明の実施形態の前述および他の特徴および利点は、添付の図面に関連して行われる以下の詳細な説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つまたは複数の実施形態によるバッテリ・バックアップを有する電源のブロック図である。
【図２】本発明の１つまたは複数の実施形態によるバッテリ・ブーストを用いたバッテリ・バックアップを有する電源のブロック図である。
【図３】本発明の１つまたは複数の実施形態によるバッテリ・ブーストを用いたバッテリ・バックアップを有する電源の回路図である。
【図４】本発明の１つまたは複数の実施形態によるバッテリ電圧をブーストするための方法の流れ図である。
【図５】本発明の１つまたは複数の実施形態によるバッテリ電圧をブーストするための代替方法の流れ図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本明細書に示される図は例示である。本発明の範囲から逸脱することなく、図またはそこに記載された動作への多くの変形があり得る。例えば、アクションは異なる順序で実行されてもよく、またはアクションは追加、削除、もしくは変更されてもよい。さらに、「結合される」という用語およびその変形は、２つの要素間に通信経路を有することを記載しており、要素間に介在する要素／接続がない要素間の直接接続を意味しない。これらの変形のすべては本明細書の一部と見なされる。
【００１７】
本発明の様々な実施形態が、関連する図面を参照して本明細書で説明される。本発明の代替の実施形態が、本発明の範囲から逸脱することなく考案され得る。様々な接続および位置関係（例えば、上、下、隣接など）が、以下の説明および図面の要素間に記載される。これらの接続または位置関係あるいはその両方は、特に指定されない限り、直接的であっても間接的であってもよく、本発明は、この点において限定するように意図されていない。したがって、エンティティの結合は、直接的結合または間接的結合のいずれかを指すことができ、エンティティ間の位置関係は、直接的位置関係または間接的位置関係とすることができる。その上、本明細書に記載される様々なタスクおよびプロセス・ステップは、本明細書で詳細に記載されない追加のステップまたは機能を有するより包括的な手順またはプロセスに組み込むことができる。
【００１８】
特許請求の範囲および明細書を解釈するために、以下の定義および略語を使用することができる。本明細書で使用する「備える、含む（comprises）」、「備えている、含んでいる（comprising）」、「含む（includes）」、「含んでいる（including）」、「有する（has）」、「有している（having）」、「含有する（contains）」、または「含有している（containing）」という用語、あるいはそれらの他の変形は、非排他的な包括をカバーするように意図される。例えば、要素のリストを含む組成、混合物、プロセス、方法、物品、または装置は、必ずしもそれらの要素のみに限定されるのではなく、明確にリストされていないか、あるいはそのような組成、混合物、プロセス、方法、物品、または装置に固有の他の要素を含むことができる。
【００１９】
加えて、「例示的な」という用語は、本明細書では、「例、事例、または例示としての役割を果たす」ことを意味するように使用される。本明細書において「例示的な」として記載されるいかなる実施形態または設計も他の実施形態または設計よりも好ましいかまたは有利であると必ずしも解釈されるべきではない。「少なくとも１つの」および「１つまたは複数の」という用語は、１以上の任意の整数（すなわち、１、２、３、４など）を含むと理解することができる。「複数の」という用語は、２以上の任意の整数、すなわち、２、３、４、５などを含むと理解することができる。「接続」という用語は、間接的「接続」と直接的「接続」の両方を含むことができる。
【００２０】
「約」、「実質的に」、「近似的に」という用語、およびそれらの変形は、本願を出願する時点に使用可能な機器に基づく特定の量の測定に関連する誤差の程度を含むように意図される。例えば、「約」は、所与の値の±８％もしくは５％、または２％の範囲を含むことができる。
【００２１】
簡潔にするために、本発明の態様を行うことおよび使用することに関連する従来の技法は、本明細書において詳細に記載されることもあれば記載されないこともある。特に、本明細書に記載される様々な技術的特徴を実施するためのコンピューティング・システムおよび具体的なコンピュータ・プログラムの様々な態様はよく知られている。したがって、簡潔にするために、多くの従来の実施態様の詳細は、よく知られているシステムまたはプロセスあるいはその両方の詳細を提供することなく、本明細書では単に簡単に述べられるか、または完全に省略される。
【００２２】
次に、本発明の態様により具体的に関連する技術の概要を参照すると、大型のＩＴ機器は、多くの場合、効率のために電力アセンブリの内部で高電圧を使用する。主ラインが停止したとき、バッテリ・バックアップは、システム稼働を維持するために電力アセンブリに（すなわち、調整器／変換器アセンブリの内部に）高電圧電力を供給する必要がある。
【００２３】
システムを稼働中のままにするのに必要な高電圧電力をバッテリ・バックアップが供給するには、多数のバッテリ・セル（例えば、鉛酸、リチウム・イオンなど）を直列に接続する必要がある。この理由は、個々のセルの電圧がかなり低い（化学的性質に応じてセル当たり約１〜４Ｖ）可能性があり、一方、バッテリ・バックアップが高電圧（約２００〜４００Ｖ）を供給する必要があることである。多数のセルを直列に設置すると、高価になり、重くなる可能性がある。
【００２４】
多くの場合、ホールドアップ要件を満たすために必要とされる容量は、バッテリ・スタック電圧要件を満たすために要求される数よりも非常に少ない数のセルで満たすことができる。それゆえに、特定の高いスタック電圧に達するために多数のセルを使用することは、費用がかかり、容量が無駄になる観点から非効率になる可能性がある。
【００２５】
例えば、図１は、バッテリ・バックアップを有する電源のブロック図を示す。電源２００は、主ライン２０８の電源と、整流回路２０２と、電力変換器２０４と、電源２００の負荷２０６とを含む。バッテリ放電経路２１２は、中間バス２１０に電子的に結合され、中間バス２１０は、電力変換器２０４の出力部と負荷２０６の入力部とに結合される。バッテリ・バックアップのための充電経路および放電経路は、電力変換器２０４の出力部と負荷２０６の入力部との間の中間バス２１０に結合される。放電経路２１２は、負荷２０６に必要な電圧を電源故障時に生成するために、バッテリ・スタックを必要とする電力変換器２０４の出力部に配置される。
【００２６】
次に、本発明の態様の概要を参照すると、本発明の１つまたは複数の実施形態は、より低いスタック電圧に適応するように調整器／変換器アセンブリ・アーキテクチャを変更することなしに、バッテリ・スタックのセルの数を減少させる（それにより、金銭を節約し、重量を減少させる）方法を提供することによって、先行技術の上述の欠点に対処する。
【００２７】
本発明の上述の態様は、調整器／変換器アセンブリにおいてしばしば使用可能なブースト変換器を利用して、バッテリ・スタックから負荷への電圧をブーストすることによって、先行技術の欠点に対処する。これにより、バッテリ・スタックが含むセルを少なくする（コストおよび重量を減少させる）ことができ、そこで、制限は、負荷電圧要件ではなく、ブースト入力パラメータおよび所望のホールドアップ時間（容量）になる。これは、バッテリ・スタックの正極側を、中間バスとも呼ばれるブースト変換器の出力側の代わりにブースト変換器の入力側に接続することによって達成される。中間バスは、ブースト変換器／バッテリ・バックアップの負荷であり、最終段ＤＣ／ＤＣ変換器の入力部でもある。
【００２８】
次に、本発明の態様のより詳細な記載を参照すると、図３は、本発明の１つまたは複数の実施形態による、電力変換器を用いてバッテリ電圧をブーストする電源のブロック図を示し、図２は、バッテリ・バックアップを有する電源のブロック図を示す。電源３００は、主ライン３０８の電源に電子的に結合された整流器３０２の回路を含む。電源３００は、整流器３０２の回路と負荷３０６とに電子的に結合された電力変換器３０４をさらに含む。電源３００は、電源３００の電力変換器３０４を利用して、バッテリ・スタックから負荷３０６への電圧をブーストする。一実施形態では、電力変換器３０４はブースト変換器である。整流器３０２は、限定はしないが、ブリッジ整流器を含む任意のタイプ整流器とすることができる。本発明の１つまたは複数の実施形態では、電力変換器３０４の出力バス３１０は、バッテリの充電経路３１２に結合される。電力変換器３０４の入力バス３１４は、バッテリの放電経路３１６に結合される。電源３００は、例えば、幹線電力ラインなどの主ライン３０８の電源に結合することができる。電源３００の負荷３０６は、電力変換器３０４の出力バス３１０に結合することができる。
【００２９】
図３は、本発明の１つまたは複数の実施形態による、電力変換器を用いてバッテリ電圧をブーストする電源の回路図を示す。電源は、負荷３０６に接続された電力変換器３０４の回路に接続された整流器３０２の回路を含む。整流器３０２はまた、主ライン３０８に接続される。電力変換器３０４への入力バスは、バッテリ４０２の放電経路３１６に接続される。電力変換器３０４の出力バスは、バッテリ４０２の充電経路３１２に接続される。
【００３０】
本発明の１つまたは複数の実施形態では、マイクロコントローラ４２０は、主電力ライン３０８の状態に応じて３つのモードで電源を操作する。マイクロコントローラ４２０は、プロセッサなどの任意のタイプのコントローラとすることができる。３つのモードは、通常動作（例えば、電源モード）、電力停止（例えば、バッテリ・バックアップ・モード）、および電力停止から通常動作への戻り（例えば、バッテリ充電モード）である。
【００３１】
本発明の１つまたは複数の実施形態では、通常動作の間、電力変換器３０４は、交流−直流（ＡＣ／ＤＣ）変換器として動作し、整流器３０２は、主ライン３０８から入力交流（ＡＣ）正弦波を受け取り、直流を電力変換器３０４の入力部に出力する。いくつかの実施形態では、電力変換器３０４は、直流−直流（ＤＣ／ＤＣ）変換器として動作することができる。電力変換器３０４は、調整された電圧を負荷３０６に出力する。マイクロコントローラ４２０は、負荷３０６上で電力変換器３０４からの電圧出力を感知し、バッテリ４０２の放電経路３１６をオフにする（動作不能にする）。通常動作の間、整流器３０２の出力側のダイオード４０１のカソード電圧は、バッテリ４０２の電圧よりも高い。放電経路３１６を上がってバッテリ４０２に戻る逆流を防止するために、ダイオード４０７、４０８が放電経路に置かれる。この放電経路３１６に沿ったバッテリ４０２への抑制されない電流流れはバッテリの故障をもたらすことがあり、そうしたことから、ダイオード４０７、４０８が放電経路３１６で利用される。
【００３２】
本発明の１つまたは複数の実施形態では、バッテリ４０２の電圧が放電状態にある場合（例えば、主ライン３０８の電力喪失の場合にバッテリ・バックアップ・ユニットが電源にホールドアップを提供した後に）、マイクロコントローラ４２０は、電圧調整点の適切な電流まで充電経路３１２を誘導する。構成されている充電経路は、ほとんど電力損失なしに比較的高い充電率が可能である。バッテリ４０２が適切な電圧レベルに再充電されると、マイクロコントローラ４２０は、充電スイッチ４１２を利用しスイッチをオフ位置にすることによって、充電経路をオフにする。充電スイッチ４１２は、限定はしないが、トランジスタを含む任意のタイプのスイッチとすることができる。
【００３３】
本発明の１つまたは複数の実施形態では、電力停止モードは、バッテリのマイクロコントローラ４２０が電力変換器３０４の調整された出力電圧を感知したときに生じる。出力電圧が閾値電圧未満に降下すると、マイクロコントローラ４２０は、その降下を感知し、放電スイッチ４０３をオンにすることによって放電経路３１６をオンにする。放電スイッチ４０３は、限定はしないが、トランジスタを含む任意のタイプのスイッチとすることができる。放電経路３１６が動作可能にされると、整流器内のダイオード４０１は、ほとんど場合、バッテリ４０２の電圧がライン３１４の電圧よりも大きいので、逆バイアスされることになる。この時点で、バッテリ４０２は、放電経路３１６を介して電力変換器３０４の入力部に接続され、調整された電圧が負荷３０６に供給される。負荷３０６の電圧は、バッテリ４０２が放電しているとき、調整されたままである。バッテリ４０２の最大放電の点が電力変換器３０４の下限にあるように選択される場合、電源を過剰に設計する必要はない。
【００３４】
本発明の１つまたは複数の実施形態では、電力停止モードから通常動作に戻る際に、バッテリ４０２のバックアップで動作している間に主ライン３０８の電圧が戻ると、整流器３０２の出力は、ライン３１４のピークでバッテリ４０２の電圧を超えることになる。これにより、バッテリ４０２の放電電流はライン周波数でパルス化されることになる。マイクロコントローラ４２０は、このパルスを感知することになり、バッテリ４０２の放電経路３１６を切断する（スイッチ４０３を開にする）ことになる。
【００３５】
本発明の１つまたは複数の実施形態では、バッテリ４０２は、限定はしないが、バッテリ・スタックを含む任意のタイプのバッテリとすることができる。
【００３６】
図４は、本発明の１つまたは複数の実施形態によるバッテリ電圧をブーストするための方法の流れ図を示す。方法５００は、ブロック５０２に示すように、整流器および電力変換器を含む電源内で電力変換器の入力側にバッテリの放電経路を結合することを含む。ブロック５０４において、方法５００は、バッテリの充電経路を電力変換器の出力側に結合することを含む。方法５００は、ブロック５０６において、プロセッサによって電力変換器の出力電圧をモニタすることを含む。さらに、方法５００は、ブロック５０８に示されるように、プロセッサによって電力変換器の入力電圧をモニタすることを含む。そして、電力変換器の出力電圧が閾値電圧未満に降下したことに応答して、方法５００は、ブロック５１０において、プロセッサによって放電経路を動作可能にすることを含む。
【００３７】
追加のプロセスがさらに含まれてもよい。図４に示されたプロセスは例示を表していること、および他のプロセスが加えられてもよく、または本開示の範囲から逸脱することなく、既存のプロセスが、除去される、変更される、もしくは再配置されてもよいことを理解されたい。
【００３８】
図５は、本発明の１つまたは複数の実施形態によるバッテリ電圧をブーストするための代替方法の流れ図を示す。方法６００は、ブロック６０２に示されるように、バッテリ・スタックの正極側をブースト変換器の入力側に接続することを含む。バッテリ・スタックは、バッテリ・バックアップ放電経路に接続することができる。方法６００は、ブロック６０４において、バッテリ・スタックのバッテリ・バックアップ・ユニットのコントロール回路によって、ブースト変換器の調整された出力電圧を感知することを含む。ブロック６０６において、方法６００は、感知電圧が低電圧になることに基づいて、コントロール回路が放電経路を動作可能にし、ダイオード・ブリッジが逆バイアスされることを含む。感知電圧が低電圧になることは、電源故障（例えば、主電力ライン故障）に起因して生じている可能性がある。方法６００は、ブロック６０８に示されるように、バッテリ・スタックが放電している間調整された電圧を負荷に供給することを含む。負荷はブースト変換器の最終段である。追加として、バッテリは、別個の放電経路および充電経路を有し、バッテリは、正常動作モード中にブースト変換器の出力部から充電される。１つまたは複数の実施形態では、能動スイッチは、バッテリが放出している時期を制御することができる。１つまたは複数の実施形態では、放電経路の整流器を利用して、主ライン入力電圧がバッテリ・スタックに入らないようにする。方法６００は、主ライン入力電圧を感知することと、電力供給源を主ラインに戻すこととを含む。
【００３９】
追加のプロセスがさらに含まれてもよい。図５に示されたプロセスは例示を表していること、および他のプロセスが加えられてもよく、または本開示の範囲から逸脱することなく、既存のプロセスが、除去される、変更される、もしくは再配置されてもよいことを理解されたい。技術的な利益には、負荷に供給される電圧をブーストする電力変換器の効果のゆえにバッテリ内のセル数を減少させることが含まれる。セル数の減少により、バッテリの重量およびコストも減少する。セル数および重量の減少により、電源のパッケージングの小型化が可能になり、それは、軽量化および低コスト化にも寄与する。さらに、重量の減少により、バッテリ・バックアップのより容易な整備および交換が可能になる。
【００４０】
本発明は、統合の任意の可能な技術的詳細レベルでのシステム、方法、またはコンピュータ・プログラム製品、あるいはその組合せであり得る。コンピュータ・プログラム製品は、プロセッサに本発明の態様を実行させるためのコンピュータ可読プログラム命令を有する１つのコンピュータ可読記憶媒体（または複数の媒体）を含むことができる。
【００４１】
コンピュータ可読記憶媒体は、命令実行デバイスによって使用される命令を保持および格納することができる有形のデバイスとすることができる。コンピュータ可読記憶媒体は、例えば、限定はしないが、電子記憶デバイス、磁気記憶デバイス、光記憶デバイス、電磁気記憶デバイス、半導体記憶デバイス、または前述のものの任意の適切な組合せとすることができる。コンピュータ可読記憶媒体のより具体的な例の非網羅的なリストには、以下のもの、すなわち、ポータブル・コンピュータ・ディスケット、ハード・ディスク、ランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、消去可能プログラマブル読出し専用メモリ（ＥＰＲＯＭまたはフラッシュ・メモリ）、スタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）、ポータブル・コンパクト・ディスク読出し専用メモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、デジタル多用途ディスク（ＤＶＤ）、メモリ・スティック、フロッピ・ディスク、パンチカードまたは命令が記録された溝内の隆起構造などの機械的符号化デバイス、および前述のものの任意の適切な組合せが含まれる。本明細書で使用されるコンピュータ可読記憶媒体は、電波もしくは他の自由に伝播する電磁波、導波路もしくは他の伝送媒体を通って伝搬する電磁波（例えば、光ファイバ・ケーブルを通過する光パルス）、またはワイヤを通して伝送される電気信号などのそれ自体が一過性信号であると解釈されるべきではない。
【００４２】
本明細書に記載されるコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータ可読記憶媒体からそれぞれのコンピューティング／処理デバイスに、あるいはネットワーク、例えば、インターネット、ローカル・エリア・ネットワーク、ワイド・エリア・ネットワーク、または無線ネットワーク、あるいはその組合せを介して外部コンピュータまたは外部記憶デバイスにダウンロードされてもよい。ネットワークは、銅伝送ケーブル、光伝送ファイバ、無線伝送、ルータ、ファイアウォール、スイッチ、ゲートウェイ・コンピュータ、またはエッジ・サーバ、あるいはその組合せを含むことができる。各コンピューティング／処理デバイスのネットワーク・アダプタ・カードまたはネットワーク・インタフェースは、ネットワークからコンピュータ可読プログラム命令を受け取り、コンピュータ可読プログラム命令をそれぞれのコンピューティング／処理デバイス内のコンピュータ可読記憶媒体に格納するために転送する。
【００４３】
本発明の動作を実施するためのコンピュータ可読プログラム命令は、アセンブラ命令、命令セット・アーキテクチャ（ＩＳＡ）命令、機械命令、機械依存命令、マイクロコード、ファームウェア命令、状態設定データ、集積回路のための構成データ、またはＳｍａｌｌｔａｌｋ（Ｒ）、Ｃ＋＋などのようなオブジェクト指向プログラミング言語、および「Ｃ」プログラミング言語もしくは同様のプログラミング言語などの手続き型プログラミング言語を含む、１つまたは複数のプログラミング言語の任意の組合せで書かれたソース・コードもしくはオブジェクト・コードのいずれかとすることができる。コンピュータ可読プログラム命令は、完全にユーザのコンピュータ上で、部分的にユーザのコンピュータ上で、スタンドアロン・ソフトウェア・パッケージとして、部分的にユーザのコンピュータ上でおよび部分的にリモート・コンピュータ上で、または完全にリモート・コンピュータもしくはサーバ上で実行することができる。後者のシナリオでは、リモート・コンピュータは、ローカル・エリア・ネットワーク（ＬＡＮ）もしくはワイド・エリア・ネットワーク（ＷＡＮ）を含む任意のタイプのネットワークを通してユーザのコンピュータに接続されてもよく、またはその接続が外部コンピュータに（例えば、インターネット・サービス・プロバイダを使用してインターネットを通して）行われてもよい。いくつかの実施形態では、例えば、プログラマブル論理回路、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ（ＦＰＧＡ）、またはプログラマブル論理アレイ（ＰＬＡ）を含む電子回路は、本発明の態様を実行するために、コンピュータ可読プログラム命令の状態情報を利用して電子回路を個人専用にすることによってコンピュータ可読プログラム命令を実行することができる。
【００４４】
本発明の態様は、本発明の実施形態による方法、装置（システム）、およびコンピュータ・プログラム製品の流れ図またはブロック図あるいはその両方を参照して本明細書に記載されている。流れ図またはブロック図あるいはその両方の各ブロック、および流れ図またはブロック図あるいはその両方におけるブロックの組合せは、コンピュータ可読プログラム命令によって実施され得ることが理解されるであろう。
【００４５】
これらのコンピュータ可読プログラム命令は、コンピュータまたは他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサを介して実行される命令が流れ図またはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロック中に指定された機能／動作を実施するための手段を作り出すように、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または機械を生成するための他のプログラマブル・データ処理装置のプロセッサに提供され得る。これらのコンピュータ可読プログラム命令はまた、命令が格納されたコンピュータ可読記憶媒体が流れ図またはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロック中に指定された機能／動作の態様を実施する命令を含む製品を構成するように、コンピュータ、プログラマブル・データ処理装置、または他のデバイス、あるいはその組合せに対し、特定のやり方で機能するように指示することができるコンピュータ可読記憶媒体に格納されてもよい。
【００４６】
コンピュータ可読プログラム命令はまた、コンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で実行される命令が流れ図またはブロック図あるいはその両方の１つまたは複数のブロック中に指定された機能／動作を実施するように、コンピュータ、他のプログラマブル・データ処理装置、または他のデバイスにロードされて、一連の動作ステップをコンピュータ、他のプログラマブル装置、または他のデバイス上で実行させて、コンピュータ実施プロセスを生成させてもよい。
【００４７】
図の流れ図およびブロック図は、本発明の様々な実施形態によるシステム、方法、およびコンピュータ・プログラム製品の可能な実施態様のアーキテクチャ、機能、および動作を示す。これに関して、流れ図またはブロック図の各ブロックは、指定された論理機能を実施するための１つまたは複数の実行可能命令を含む命令のモジュール、セグメント、または一部を表すことができる。いくつかの代替実施態様において、ブロックに示された機能は、図に示された順序から外れて行われてもよい。例えば、連続して示されている２つのブロックは、実際には、実質的に同時に実行されてもよく、またはブロックは、時には、必要とされる機能に応じて逆順で実行されてもよい。ブロック図または流れ図あるいはその両方の各ブロック、およびブロック図または流れ図あるいはその両方のブロックの組合せは、指定された機能もしくは動作を実行する専用ハードウェア・ベース・システムによって実施されてもよく、または専用ハードウェアとコンピュータ命令の組合せを実行してもよいことにも留意されたい。
【００４８】
本発明の様々な実施形態の説明が、例示の目的で提示されたが、網羅的であることまたは開示された実施形態に限定することを意図するものではない。記載された実施形態の範囲から逸脱することなく、多くの変更および変形が当業者には明らかであろう。本明細書で使用された用語は、実施形態の原理、実際の応用、または市場で見られる技術に対する技術的改善を最も良く説明するように、または本明細書に記載された実施形態を当業者が理解できるように選ばれた。
【図１】
2021511002.tif 000003
【図２】
2021511002.tif 000004
【図３】
2021511002.tif 000005
【図４】
2021511002.tif 000006
【図５】
2021511002.tif 000007
【国際調査報告】
2021511002.tif 000008
2021511002.tif 000009