(57)【要約】バックアップ時間を決定するための、かつ、該バックアップ時間の遠隔監視を可能とするための監視システムを有するバックアップ電力システムは、所定の用途について全ての時間で複数のバッテリーによって提供され得る。当該バックアップ電力システムは、複数のバッテリー（１０（１）〜１０（ｎ））を有し、各バッテリーは、個々のバッテリーの劣化状態を監視するよう適合させた集積回路を有する。当該バックアップ電力システムはまた、データ管理ユニット（２５）を有し、該データ管理ユニットは、個々のバッテリーの利用可能な容量の合計、測定した周囲温度（３５）および継続的に更新された測定した適用電流負荷（３４）に基づいて、該複数のバッテリーから利用可能なバックアップ時間を評価するためのものである。該利用可能なバックアップ時間および該測定した適用電流負荷は、通信リンク（２８）を介して遠隔のユーザー（３０）がアクセス可能である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バックアップ電力システムであって、監視システムを有し、該監視システムは、所定の電流負荷を必要とする所定の用途において、常時、複数のバッテリーによって提供され得るバックアップ時間を決定し、かつ、該バックアップ時間の遠隔監視を可能とするためのものであって、
当該バックアップ電力システムは、
複数のバッテリーを有し、各バッテリーは、内部抵抗の測定に基づいて個々のバッテリーの劣化状態を監視するよう適合させた集積回路を有しており、
データ管理ユニットを有し、該ユニットは、個々のバッテリーの利用可能な容量の合計、測定した周囲温度および継続的に更新された測定した適用電流負荷に基づいて、該複数のバッテリーから利用可能なバックアップ時間を評価するよう作動し、
データを遠隔のユーザーと交換するための通信リンクを有し、前記利用可能なバックアップ時間および前記測定した適用電流負荷が、前記該通信リンクを介して遠隔のユーザーにアクセス可能となっている、
前記バックアップ電力システム。
【請求項２】
個々のバッテリーの利用可能な容量が、各複数のバッテリーの初期容量から各複数のバッテリーの送達された容量を差し引くことによって得られるものであり、該初期容量がバッテリーの劣化状態の値によって修正されている、請求項１に記載のバックアップ電力システム。
【請求項３】
各複数のバッテリーが、個々のバッテリーの内部温度を制御するための少なくとも１つの加熱エレメントを有し、測定した周囲温度が、全ての複数のバッテリーの少なくとも１つの加熱エレメントによって消費される予想バッテリー容量を相関させるために使用され、
データ管理ユニットが、前記少なくとも１つの加熱エレメントによって消費される予想バッテリー容量を初期容量から差し引くものである、請求項２に記載のバックアップ電力システム。
【請求項４】
複数のバッテリーから利用可能なバックアップ時間が、継続的に更新された、測定された適用電流負荷で割った個々のバッテリーの利用可能な容量の合計として計算される、請求項３に記載のバックアップ電力システム。
【請求項５】
データ管理ユニットに接続された負荷トランスミッタユニットをさらに有し、該負荷トランスミッタユニットは熱電対および電流トランスデューサに接続されており、該負荷トランスミッタユニットは、複数のバッテリーの位置での周囲温度を表す信号および適用電流負荷を表す信号を受信し、かつ、利用可能なバックアップ時間の計算のために、該信号をコンピューター読み取り可能なフォームで該データ管理ユニットに送信する、請求項４に記載のバックアップ電力システム。
【請求項６】
データ管理ユニットがメモリを有し、該メモリには、周囲温度および放電率の関数として、少なくとも１つの加熱エレメントによって消費される予想バッテリー容量の表が記憶されている、請求項５に記載のバックアップ電力システム。
【請求項７】
集積回路がメモリを有し、該メモリには、複数の初期バッテリー容量が記憶されており、各初期バッテリー容量は、バッテリーの劣化状態を表す放電曲線に相当し、該集積回路は、バッテリーの放電曲線の１つに相当する初期容量をその劣化状態に基づいて選択して送達された容量を決定し、かつ、該送達された容量の値をデータ管理ユニットに伝送する、請求項６に記載のバックアップ電力システム。
【請求項８】
劣化状態が、個々のバッテリーの内部抵抗の測定によって規定され、該内部抵抗が、化学的劣化およびエージングによるそれぞれの個々のバッテリーの劣化を表す、請求項７に記載のバックアップ電力システム。
【請求項９】
集積回路が、データ管理ユニットに送信されたデータの任意の転送に電子署名を提供する、請求項８に記載のバックアップ電力システム。
【請求項１０】
対応するバッテリー内で何らかの不具合が見つかった場合、集積回路が警報信号を発し、該警報信号はデータ管理ユニットに中継され、該警報信号は遠隔のユーザーによってアクセス可能である、請求項９に記載のバックアップ電力システム。
【請求項１１】
複数のバッテリーがリチウムポリマーバッテリーである、請求項３に記載のバックアップ電力システム。
【請求項１２】
所定の電流負荷を必要とする所定の用途において、常時、複数のバッテリーによって提供できるバックアップ時間を決定するための方法であって、当該方法は、
複数のバッテリーをデータ管理ユニットにカップリングするステップを有し、該複数のバッテリーの各バッテリーは、個々のバッテリーのパラメータを監視するよう適合した集積回路と、個々のバッテリーの内部温度を制御するための少なくとも１つの加熱エレメントとを有しており、
適用電流負荷読取りデバイスと周囲温度読取りデバイスとを、該データ管理ユニットにカップリングするステップを有し、
個々のバッテリーの劣化状態に基づいて初期バッテリー容量を決定するステップを有し、該劣化状態は内部抵抗測定によって規定され、
個々のバッテリーの送達された容量を計算するステップを有し、
測定した周囲温度に基づいて、各バッテリーの少なくとも１つの加熱エレメントによって消費される予想バッテリー容量を相関させるステップを有し、
各バッテリーの少なくとも１つの加熱エレメントによって消費される予想バッテリー容量と該送達された容量とを該初期バッテリー容量から差し引き、個々のバッテリーの利用可能な容量を得ることによって、該複数のバッテリーの合計の利用可能な容量を計算するステップを有し、全ての個々のバッテリーの利用可能な容量の合計が、該複数のバッテリーの合計の利用可能な容量であり、
合計の利用可能な容量を、電流負荷読取りデバイスから得た測定した電流負荷で割ることによって、該複数のバッテリーから利用可能なバックアップ時間を計算するステップを有し、
常時の遠隔監視のためにアクセス可能な該バックアップ時間の情報を持つステップを有する、
前記方法。
【請求項１３】
周囲温度および放電率の関数として、少なくとも１つの加熱エレメントによって消費される予想バッテリー容量の表をデータ管理ユニットのメモリに記憶するステップをさらに含む、請求項１２に記載のバックアップ時間を決定するための方法。
【請求項１４】
集積回路がメモリを有し、該メモリには、複数の初期バッテリー容量とバッテリー温度とが表の形式で記憶されており、各初期バッテリー容量は、バッテリーの劣化状態を表す放電曲線に相当し、該集積回路は、該初期バッテリー容量の１つを個々のバッテリーの劣化状態に基づいて選択して送達された容量を決定し、かつ、該送達された容量の値をデータ管理ユニットに転送する、請求項１３に記載のバックアップ時間を決定するための方法。
【請求項１５】
バッテリーの劣化状態の関数としての複数の初期バッテリー容量が、データ管理ユニットのメモリに記憶されており、該データ管理ユニットは、集積回路から受信した個々のバッテリーの劣化状態を表すデータに基づいて、該初期バッテリー容量の１つを選択する、請求項１１に記載のバックアップ時間を決定するための方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、電力システムの分野に関する。より特定すると、本発明は、バックアップ電力システム、ならびに、所定の電流負荷(current load)を必要とする所定の用途における、常時での、複数のバッテリーによって提供され得るバッテリーストリングバックアップ時間を決定するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
発明の背景
電気公共施設は、通常、通信ネットワークにエネルギーを供給する。歴史的に、伝統的なワイヤ線電話ネットワークは、９１１や警報システムのようなライフラインサービスを取り扱うために、非常に高い信頼性のレベル（９９．９９９％と９９．９９９９９％との間）を有することが要求されてきたが、電気事業は、９９．９％の信頼性のレベルしか提供しない。従って、電話会社にとっては、停電の場合にネットワーク設備に電力を供給するために８時間の待機エネルギーを有することが重要であり、かつ最良の実施であると考えられる。ワイヤレスやブロードバンドのような最近の通信技術もまた、高レベルのネットワーク信頼性に向かって動いている。
【０００３】
電源用のバッテリーは、通常バンクまたはストリングにて提供され、例えば、２４個のバッテリーのストリングは、通信プロバイダーの本社において、および遠隔地の通信局においてバックアップ目的のためにしばしば使用される。これらのバックアップバッテリー電力システムは、電気の供給停止または電気不足の場合に設備に電力を供給するためにエネルギーを提供する。従って、バッテリー電力システム、特にバックアップバッテリー電力システムの信頼性の維持は、非常に重要である。さらに、停電または電力不足の場合に必要な電力のレベルを予想できること、および、どこに追加のバッテリーが必要になるかを計画できることは重要である。
【０００４】
前世紀では、経営者および設備製造業者は、遠隔の厳しい環境におけるバッテリー信頼性に関連したコストおよびリスクを相殺するよう努力している。鉛蓄電池に関連した問題を克服するために、鉛蓄電池の設計の努力、充電システムの設計、ならびに監視および予測アルゴリズム技術に多くが費やされている。現在、鉛蓄電池はそれらの電気化学系によって達成できる最大性能に達していること、およびフィールド条件下でのそれらの短寿命に結びついたそれらの耐用命数の終わりを予測できないことに関連した根本的な問題は解決されないであろうことが認識される。
【０００５】
通信産業や、類似の要求を有する他の産業のいずれでも、エンドユーザーには、要求されるレベルで信頼性を維持する必要性がある。鉛蓄電池を用いた場合、それらの電気化学系の予測できない性質のため、この必要性は満足され得ない。鉛蓄電池の寿命にわたってそれらの充電状態（ＳＯＣ）または劣化状態（ＳＯＨ）を正確に決定することはほとんど不可能である。典型的には、エンドユーザーがバッテリーのＳＯＣおよびＳＯＨの正確な測定を有する唯一の時間は、新品のバッテリーのストリングを取り付けている間である。バッテリーがフィールド条件に曝されるとすぐに、エンドユーザーは、深いバッテリー放電を行うこと以外では、バッテリーのＳＯＣおよびＳＯＨをダイナミックに決定することはできず、これは、ＳＯＣおよびＳＯＨに影響を与え、全ての設備サイトがエンドユーザーによって視察されることを要求する。さらに、鉛蓄電池の予測不可能性のせいで、および電気負荷が監視もできず計算もできずバッテリーシステムに統合もできないという事実のせいで、各設備サイトで必要とされるリザーブ時間（典型的には８時間）は、概算も計算もできない。
【０００６】
通信産業における鉛蓄電池ストリングの伝統的なメンテナンスは、セル電圧や比重のような、バッテリーパラメータの定期的な測定を命じる一連の手順に重点が置かれている。バッテリーが、適切な水位、目視検査、ならびに正確な電圧および比重の読取りで物理的に維持されたならば、バッテリーは必要な時に必要な容量を提供するであろうと考えられた。しかし、バッテリーは、オンラインにされると、それらが適切に維持されたとしても、しばしば欠乏したか、または規定された容量よりもはるかに低い容量を生じた。これらのタイプの測定量が、バッテリー容量の正確な予測変数ではないことは、現在定着している。
【０００７】
寿命スパンにわたる鉛蓄電池の充電状態を予測または監視するために、種々のシステムおよび方法が発明されている。例えば、米国特許第６，２１１，６５４号は、鉛蓄電池の残存バックアップ時間または電流放電能力を概算するために、特定の間隔での電圧の読取りに基づく反復計算を開示している。開示された該方法は、バックアップ時間の概算しか提供せず、温度変数、設備の特定負荷、ならびにバッテリーの平均寿命および／または劣化を考慮していない。
【０００８】
一方、リチウムポリマー（ＬＰ）バッテリーは、比較的高い密度のエネルギー（低容積のパッケージで高いエネルギーを発生）、比較的高い安全性の限界を有し、非常に予測可能な電気化学系からエネルギーを生じる。リチウムポリマーバッテリーは、オンボードコントロールと、各バッテリーのＳＯＣおよびＳＯＨ（個々に温度変数を考慮する）を正確に測定することができる監視集積エレクトロニクスとを備えている。
【０００９】
バッテリーバックアップ電力システムを監視するために、非特定タイプのバッテリーについて、より進歩したシステムおよび方法が発明された。例えば、米国特許第５，７０５，９２９号は、バッテリーストリング（該バッテリーストリングの各バッテリー端子に接続された導線を含む）におけるバッテリーの容量を集中的に監視するための方法および装置を開示している。容量試験システムは、ａ）各バッテリーの端子に結合した導線を順次選択するために、導線間を切り換える、ｂ）導線の各選択したペアに結合したバッテリーの内部抵抗を測定する、ｃ）各バッテリーセルの内部抵抗を内部抵抗しきい値と比較する、および、ｄ）バッテリーの内部抵抗が内部抵抗閾値を超えた時に警報を誘発する。中央監視ステーションは、種々のバッテリーストリングからのバッテリー容量データおよび警報信号を監視し、バッテリー容量試験のスケジュールをたて、ｉ）試験のスケジュールをたてるために、ｉｉ）容量データのアップロードを初期化するために、およびｉｉｉ）ステータス情報を要求するために、制御コマンドを各容量試験システムに送信し、バッテリー容量データの分析を提供し、そしてネットワーク管理コンピューターに情報をアップロードする。このシステムは、以前の手動の試験手順に対する改良であるが、バッテリー電力システムの見掛けの劣化状態を良好または良好でないと決定し、バッテリーの不具合（警報）を検出し、警報を中央監視システムに中継し得るだけであるという点で不十分である。このシステムは、リアルタイムデータに基づいてバッテリーバックアップ時間を正確に予測することはできない。実際に停電が起こると、エンドユーザーは、バックアップシステムが持ちこたえるであろうという希望を失う。
【００１０】
さらに、バッテリーの容量または劣化状態を評価するためにバッテリーを試験する場合、公知のほとんどのシステムおよび装置は、バッテリー端子に短時間抵抗負荷をかけることによって、バッテリーから電流を引き出す。このことは、バッテリーは再充電されなければならないのでエネルギーの消費につながる。
【００１１】
電気公共施設が故障した場合にバックアップ電力システムとしてバッテリーパックを用いて通信産業および他の重要な産業の要求を満足するために、リアルタイムデータおよび設備負荷の変化に基づいてバッテリーバックアップ時間を正確に予測する信頼できる監視システムに対する必要性がある。
【００１２】
発明の要旨
広範な態様によれば、本発明は、バックアップ時間を決定するための、かつ、該バックアップ時間の遠隔監視を可能とするための監視システムを有するバックアップ電力システムを提供し、該バックアップ時間は、所定の電流負荷を必要とする所定の用途において、常時、複数のバッテリーによって提供され得る。当該バックアップ電力システムは、複数のバッテリーを有し、各バッテリーは、個々のバッテリーの劣化状態を監視するよう適合した集積回路を有する。当該バックアップ電力システムはまた、データ管理ユニットを有し、該データ管理ユニットは、該複数のバッテリーから利用可能なバックアップ時間を評価するためのものである。該バックアップ時間は、個々のバッテリーの利用可能な容量の合計、測定した周囲温度および継続的に更新された測定した適用（application）電流負荷に基づいて評価される。利用可能なバックアップ時間の値は、バックアップ電力システムの通信リンクを介して遠隔のユーザーがアクセス可能である。
【００１３】
本発明の実施の例の詳細な説明は、以下の図面を参照して、以下に提供される。
【００１４】
図面では、本発明の実施態様は、例として示される。説明および図面は、例示目的および理解の補助としてのみであり、本発明の限定の規定であると意図されないことが明白に理解されるべきである。
【００１５】
詳細な説明
図１は、リチウムポリマー（ＬＰ）バッテリー１０（１）〜１０（ｎ）のストリング１０を示すダイヤグラムであり、このストリングは、通信ネットワークに典型的な遠隔地の通信屋外施設にバックアップ電力源として設置されている。図１はまた、データ管理ユニット２５（ＤＭＵ）と負荷トランスミッタ(load transmitter)ユニット２６（ＬＴＵ）とを有する監視システム１２を描写している。監視システム１２は、各バッテリー１０（１）〜１０（ｎ）についてのバッテリー容量およびバッテリーストリング１０の全容量の集中監視を提供する。このような用途では、システムは完全に自動化されており、設置され初期化された後は手動の介入は必要でない。通信産業は、一般に、ＤＣ電力を通信設備に供給するために、バッテリーのストリング、すなわち、並列、直列、またはその両方で取り付けられたバッテリーのグループを利用する。バックアップ通信用途にリチウムポリマーバッテリーを使用して、２〜８つのＬＰバッテリー（定格７０Ａｈ）を並列に接続して、１４０Ａｈ〜５６０Ａｈの間の全理論容量を有するバッテリーストリングを形成する。議論した特定の電圧およびアンペア数は、例としてのみ提供され、特定の通信用途または他の用途に応じて、バッテリーまたはバッテリーストリングは異なる端子電圧、異なる定格を有してもよいこと、それら自体が並列に接続されたストリングにおいてより小さなバッテリーを直列に接続してもよいこと、異なる数のバッテリーを一緒に接続してもよいことなどが理解される。
【００１６】
本発明に従って、バックアップ電力システムの導入の例を図１に示す。バックアップ電力システムまたは電力源は、複数のＬＰバッテリー１０（１）〜１０（ｎ）を含み、これらバッテリーの全ては、並列接続で接続されており、公益事業のネットワークが故障した場合に通信キャビネットなどの負荷２０に電力を供給する。整流器２２は、公益事業のネットワークからＡＣライン電力を受け取り、電力を負荷２０に提供する。整流器２２は、負荷２０およびバッテリーストリング１０に接続されており、必要な際には整流された充電電圧を提供してＬＰバッテリー１０（１）〜１０（ｎ）のストリングを再充電する。データ管理ユニット２５は、データの記憶用のメモリとデータ処理用のプログラムアルゴリズムとを有し、各バッテリー１０（１）〜１０（ｎ）の集積制御診断回路と負荷トランスミッタユニット２６とに接続されている。データ管理ユニット２５はさらに、外部通信ポート２８を有し、このポートは、ＣＡＮ、ＵＳＢ、ＲＳ−２３２、ＩｒＤＡまたはＴＣＰ−ＩＰプロトコルを用いて市内接続（例えば、ポータブルコンピューター）を介して、あるいはＴＣＰ−ＩＰまたはモデムプロトコルを用いて遠隔ネットワーク監視ステーションにリンクされたインターネットまたは電話を介して、データを遠隔ユーザー３０へ送信および遠隔ユーザー３０から受信するよう適合されている。
【００１７】
前述のように、各ＬＰエネルギーモジュール１０（１）〜１０（ｎ）は、集積回路を有し、この集積回路は、モジュールの個々の臨界パラメータ（例えば、その劣化状態（ＳＯＨ）；その充電状態（ＳＯＣ）；その初期容量；その送達された容量）の診断評価を一定の間隔で実施し、その電子署名に従ってこのデータをデータ管理ユニット２５に提供し、このデータは、データ管理ユニット２５のメモリに記憶される。モジュールレベルでの充電状態は、
ＳＯＣ（％）＝（初期容量−送達された容量）／初期容量
として規定され、パーセンテージで表される。集積回路はまた、そのモジュール内で何らかの不具合（例えば、損傷したセルまたは欠陥セル）を発見した場合、警報信号を発し、この警報信号はデータ管理ユニット２５に中継される。
【００１８】
その診断を実施する場合、各モジュール１０（１）〜１０（ｎ）の集積回路は、好ましくは、小さな充電または放電の間に、モジュールの各個々の電気化学セルの内部抵抗を測定し（一度に１つのセル）、モジュールの劣化状態を確定する。モジュールの劣化状態は、化学的劣化およびエージングによるモジュールの劣化を表し、モジュールの初期容量のパーセンテージとして示される。モジュールの劣化状態のパーセンテージ値は、モジュールの充電状態の計算において初期容量に適用される。劣化状態の値はまた、集積回路のメモリに記憶された対応する放電曲線に基づいて初期容量の選択を決定するために使用され、これは送達された容量を計算するために使用される。送達された容量は、経時にモジュールによって送達された電流として計算され、これは放電曲線の下の面積を表す。選択された初期容量およびモジュールの充電状態は、劣化状態の値で調整され、モジュールの正確な利用可能な容量を決定する。
【００１９】
これらの反復放電は、小さいが、診断ルーチンを実施する間のいかなるエネルギーの消費をも回避するように、負荷２０に送られる。試験手順のこの特徴によって、当該システムが最小限のエネルギーの消費で任意の時間でモジュール１０（１）〜１０（ｎ）の状態を監視することが可能となる。
【００２０】
各モジュール１０（１）〜１０（ｎ）の利用可能な容量の決定は、データ管理ユニット２５のレベルで計算されてもよい。この場合、種々の劣化状態に対応する放電曲線は、集積回路のメモリの代わりにデータ管理ユニット２５のメモリに記憶され、測定された内部抵抗に基づくその選択は、データ管理ユニット２５によって実施される。データ管理ユニット２５は、各モジュール１０（１）〜１０（ｎ）から、その劣化状態の値を受け取り、各モジュールによって送達される電流を経時で監視して各モジュール１０（１）〜１０（ｎ）の送達された容量を計算する。次いで、各モジュールの利用可能な容量は、各ＬＰモジュール１０（１）〜１０（ｎ）について選択された初期容量および送達された容量に基づいて計算される。
【００２１】
データ管理ユニット２５はまた、負荷トランスミッタユニット２６を介して負荷２０およびキャビネットの周囲温度を監視する。特に、ＤＣ電流トランスデューサ３４および熱電対３５は、負荷トランスミッタユニット２６に接続されており、次いで、この負荷トランスミッタユニットは、負荷２０によって引き出された電流および通信キャビネット内部の実際の温度の進行中の読取りをデータ管理ユニット２５に提供する。負荷２０によって引き出された電流の進行中の読取りは、負荷電流に対してバッテリーストリング１０から利用可能な正確なバックアップ時間を効果的に評価するために、任意の所定の時間で通信設備の正確な電力要求を確立する必要がある。負荷は、要求に従って変動し、バッテリーストリング１０から利用可能なバックアップ時間に影響を及ぼすであろう。さらに、通信負荷は通常回線および高速回線の追加のせいで増大しそうであるので、電力の要求は増大しそうであり、これは、実際、バッテリーストリング１０から利用可能なバックアップ時間を減少させるであろう。データ監視ユニット２５は、通信設備における負荷の変化を監視し、バッテリーストリング１０がもはや有効な８時間のバックアップ時間を提供することができない場合、追加のモジュール１０（ｎ）が負荷の増大を補償する必要があることを遠隔のユーザー３０に気付かせることを保証する。
【００２２】
各ＬＰモジュール１０（１）〜１０（ｎ）は、１つ以上の加熱エレメント１４を有し、該加熱エレメントは、所定の条件（フローティング、充電および放電）でＬＰモジュールの電気化学を最適温度に維持または上げることを必要とされる。加熱エレメント１４は、電気で駆動される抵抗エレメントであり、必要とされる電流をそれらのそれぞれのモジュール１０（１）〜１０（ｎ）から直接引き出す。従って、加熱エレメント１４によって引き出されたエネルギーは、バックアップエネルギーとして利用可能ではなく、停電または電力不足の場合に負荷に対してモジュールストリング１０全体の正確な合計の利用可能な容量を得るために、個々のモジュールの初期容量から差し引かれなければならない。実験によって、完全放電を通じて加熱エレメント１４によって消費される容量は、キャビネットの周囲温度の関数として確立されている。周囲温度が低い（例えば、−４０℃など）場合、加熱エレメント１４は、周囲温度が高い（例えば、３０℃など）場合および放電条件のための最適温度（約６０℃である）に近い場合よりも多くのエネルギーを必要とするであろう。例えば、キャビネットの周囲温度が−２０℃である場合、Ｃ／８の負荷電流での完全放電中に、加熱エレメント１４によって９Ａｈが消費されるであろう。−４０℃から６５℃まで変動する周囲温度について、および種々の負荷電流について、加熱エレメント１４によって消費される容量の全範囲は、要約され、データ管理ユニット２５のメモリに記憶されている。
【００２３】
データ管理ユニット２５の主要な機能は、モジュールストリング１０全体の合計の利用可能な容量、各モジュール１０（１）〜１０（ｎ）の劣化状態を監視すること、電力システムの利用可能なバックアップ時間を計算し、この情報を遠隔のユーザー３０が利用可能なようにすることである。各モジュール１０（１）〜１０（ｎ）の臨界パラメータ（劣化状態、利用可能な容量、初期容量、送達された容量、モジュールレベルでの負荷電流）および負荷トランスミッタユニット２６からのデータ（周囲温度および電流負荷）が受信されてメモリに記憶されると、データ管理ユニット２５は、モジュールストリング１０全体の合計の利用可能な容量を計算し始める。データ管理ユニットは、最初に、周囲温度および瞬間負荷電流の読みについて、完全放電中に加熱エレメント１４によって消費されると予想される相当する容量（Ａｈ）をメモリから検索する。次いで、データ管理ユニット２５は、加熱エレメント１４によって消費されると予想される容量（Ａｈ）を各モジュール１０（１）〜１０（ｎ）の初期容量（Ａｈ）から減じ、モジュールストリング１０の合計の利用可能な容量を各モジュール１０（１）〜１０（ｎ）の修正した利用可能な容量の合計：Σ（初期容量−ヒーター容量−送達された容量）として計算する。電力システムの合計の利用可能な容量（Ｃ（Ａｈ）で表される）は、作動条件（瞬間負荷電流および周囲温度を含む）の特定のセットについて、満充電されたモジュール１０（１）〜１０（ｎ）から引き出され得る合計の利用可能なエネルギーである。モジュールストリング１０から利用可能なバックアップ時間は、システムの合計の利用可能な容量Ｃ（Ａｈ）をＡｍｐｓ（Ａ）で表される瞬間負荷電流で割った数値であり、時間で表される。最良の実施は、モジュール１０（１）〜１０（ｎ）がフローティングモードにある場合、計算したバックアップ時間が８時間でまたは８時間を超えて残ることを示す。更新された計算したバックアップ時間の値は、リアルタイムで遠隔のユーザー３０が利用可能である。
【００２４】
放電モードでは、ＬＰモジュール１０（１）〜１０（ｎ）の集積回路は、モジュールレベルで感知される電流を測定する。ＬＰモジュール１０（１）〜１０（ｎ）は並列で接続されているので、各モジュールによって感知される電流は、負荷２０に供給されかつＤＣ電流トランスデューサ３４によって測定される電流のフラクションである。各モジュールによって感知される電流負荷は、当該分野で周知の分路抵抗を介して測定され、継続的に監視される。各モジュールによって感知される電流負荷（Ａｍｐｓ（Ａ）で表される）は、データ管理ユニット２５に伝送される。データ管理ユニット２５は、各モジュール１０（１）〜１０（ｎ）の送達された容量を任意の時間で計算することができる。
【００２５】
通常、データ管理ユニット２５は、外部通信キャビネットのモジュールストリング１０を充電するために使用される整流器によって電力が供給される。停電の場合、ＬＰモジュールストリング１０は、直ちに負荷２０およびデータ管理ユニット２５にＤＣ電流を供給する。一次電力の損失の間、データ管理ユニット２５は、送達された容量を差し引くことによって各ＬＰモジュール１０（１）〜１０（ｎ）のバッテリー容量を監視し続け、かつ、負荷トランスミッタユニット２６からの瞬間負荷電流の読みに基づいて残りのバックアップ時間を計算し続け、モジュールストリング１０全体から利用可能な更新された残りのバックアップ時間を遠隔のユーザー３０に提供する。残りのバックアップ時間は短い間隔で更新され、それによって、遠隔のユーザー３０は、リアルタイムで通信キャビネットの状態を完全に認識する。
【００２６】
メモリに記憶された全てのデータ情報は、外部通信ポート２８を介して遠隔のユーザー３０が利用可能である。モジュール１０（１）〜１０（ｎ）からのデータおよび計算を集めることは、通常、予めプログラムされたルーチンを一定の間隔で用いて実施される。間隔および計算は、遠隔のユーザー３０によって修正されても、更新されても、変更されてもよい。
【００２７】
停電が起こった場合に各通信設備の場所で利用可能なリザーブ時間を確かに予測するという重大な問題は、集積エレクトロニクスおよび監視システムを有するＬＰモジュールを用いることによって解決され、この監視システムは、各バッテリーのＳＯＨおよびＳＯＣならびに設備の電気負荷を正確に監視する。その結果のバックアップ電力システムは、各通信設備の場所で利用可能なリザーブ時間に基づいて信頼性のレベルを正確かつ動的に決定することができ、かつ、各個々のモジュールの劣化状態および充電状態を監視してモジュールストリングに伴ういかなる問題も直ちに検出する。
【００２８】
本発明をその特定の変形例に関して記載したが、他の変形例および改変例が意図され、本発明の範囲内にある。従って、本発明は、上記記載によって限定されるべきではなく、添付の請求の範囲によって規定される。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図１は、遠隔地の通信屋外施設に設置された通信設備のバックアップ電力システムのダイヤグラムである。
【図１】
2004532596.tif 000003
【国際公開パンフレット】
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2004532596.tif 000020
2004532596.tif 000021
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004532596.tif 000022
2004532596.tif 000023
【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
2004532596.tif 000024
2004532596.tif 000025
【国際調査報告】
2004532596.tif 000026
2004532596.tif 000027