CN106451598A - 电池监控方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了电池监控方法和装置。根据一个方面，本文的实施方案提供不间断电源，该不间断电源包括：输入端，其被配置为接收输入电力；至少一个电池，其具有荷电状态且被配置为提供电池电力；输出端，其被配置为提供来自输入电力和电池电力中的至少一个的输出电力；以及控制器，其被耦合到电池且被配置为至少基于电池温度时间参数和荷电状态时间参数产生电池的期望运行时间。

Description

电池监控方法和装置
发明背景
1.发明领域
本发明的各方面是在电池技术的领域中，并且更具体地涉及准确地确定用于电力系统(诸如，结合不间断电源(UPS)系统)的电池的参数，或涉及监控电池的重复充电和放电的其它应用。
2.相关技术的讨论
使用不间断电源为敏感和/或关键负载例如计算机系统和其它数据处理系统提供经调节的不间断电力是已知的。许多不同的UPS产品是可用的，其包括从施耐德电气的获得的那些。在典型的UPS中，电池被用于在断电或电压降低的情况期间为关键负载提供备用电力。当被用在UPS中时，电池系统通常被要求定期地充电和放电，并且期望使用可以准确地监控电池系统的荷电状态和运行时间的电池监控系统。
发明概述
本文所讨论的各个方面和实施方案针对电池监控系统和装置，并且特别地针对准确地确定锂离子电池的荷电状态和期望运行时间。至少一个方面针对不间断电源，该不间断电源包括：输入端，其被配置为接收输入电力；至少一个电池，其具有荷电状态且被配置为提供电池电力；输出端，其被配置为提供来自输入电力和电池电力中的至少一个的输出电力；以及控制器，其被耦合到电池且被配置为至少基于电池温度时间参数和荷电状态时间参数，产生关于电池期望运行时间。
根据一个实施方案，控制器还被配置为至少基于期望运行时间和荷电状态时间参数，产生可用的荷电状态。在另一个实施方案中，在一个运行模式中，可用的荷电状态低于荷电状态。
根据一个实施方案，电池温度时间参数包括直到电池的温度超过最高允许温度阈值的持续时间，以及荷电状态时间参数包括直到电池的荷电状态被耗尽的持续时间。在一个实施方案中，控制器还被配置为将电池温度时间参数与荷电状态时间参数进行比较，并且确定电池温度时间参数和荷电状态时间参数中的较小者。在另一个实施方案中，控制器被配置为确定由输出端提供的输出电力，并且基于电池的荷电状态和确定的输出电力产生荷电状态时间参数。在另一个实施方案中，控制器被配置为确定电池的温度、确定电池热参数以及基于确定的输出电力、确定的温度和电池热参数产生温度时间参数。在一个实施方案中，电池包括锂离子电池。
另一个方面针对监控不间断电源中的电池的方法，该不间断电源具有耦合到电源的输入端、耦合到至少一个负载的输出端，该方法包括产生电池温度时间参数、产生荷电状态时间参数、将电池温度时间参数与荷电状态时间参数进行比较以确定电池温度时间参数和荷电状态时间参数中的较小者以及基于电池温度时间参数和荷电状态时间参数中的较小者产生电池的期望运行时间。
根据一个实施方案，该方法还包括至少基于期望运行时间和荷电状态时间参数，产生可用的荷电状态。在一个实施方案中，电池具有荷电状态，并且在一个运行模式中，可用的荷电状态低于荷电状态。根据一个实施方案，电池温度时间参数包括直到电池的温度超过最高允许温度阈值的持续时间，以及荷电状态时间参数包括直到电池的荷电状态被耗尽的持续时间。
在一个实施方案中，该方法包括确定由输出端提供的输出电力，其中，产生电池温度时间参数包括基于电池的荷电状态和确定的输出电力产生电池温度时间参数。根据一个实施方案，该方法包括确定电池的温度，以及确定电池热参数，其中，产生荷电状态时间参数包括基于确定的输出电力、确定的温度和电池热参数产生荷电状态时间参数。
至少一个方面针对不间断电源，该不间断电源包括：输入端，其被配置为接收输入电力；至少一个电池，其具有荷电状态且被配置为提供电池电力；输出端，其被配置为提供来自输入电力和电池电力中的至少一个的输出电力；以及用于至少基于电池温度时间参数产生电池的期望运行时间的装置。
根据一个实施方案，不间断电源还包括用于至少基于期望运行时间和荷电状态时间参数产生可用的荷电状态的装置。在一个实施方案中，在一个运行模式中，可用的荷电状态低于荷电状态。根据一个实施方案，电池温度时间参数包括直到电池的温度超过最高允许温度阈值的持续时间，以及荷电状态时间参数包括直到电池的荷电状态被耗尽的持续时间。
在一个实施方案中，不间断电源包括用于将电池温度时间参数与荷电状态时间参数进行比较并确定电池温度时间参数和荷电状态时间参数中的较小者的装置。根据一个实施方案，电池包括锂离子电池。
附图说明
附图不旨在按比例绘制。在附图中，用相似的数字来表示在各图中示出的每个相同的或几乎相同的组件。为了清楚起见，并不是每一个组件可以被标记在每个附图中。在附图中：
图1是示出电池充电和放电循环的一个示例的图表；
图2是根据各种示例的不间断电源的方框图；
图3是示出可以由图2的UPS系统实现的控制过程的一个示例的流程图；
图4是可以由图2的UPS系统实现的控制过程的一个示例的功能框图；
图5是根据各种示例示出电池充电和放电循环的一个示例的图表；以及
图6是可与图2的UPS系统一起使用的控制器。
详细描述
本文所讨论的方法和系统的示例并不将其应用限于下面描述中阐述的或者在附图中示出的组件的结构以及布置的细节。这些方法和系统能够实施于其他的实施例中，且能够以不同的方式进行实践或实施。本文提供的具体实施的示例仅用于说明性目的并不旨在限制。特别地，结合任何一个或者多个示例论述的动作、组件、元素以及特征不旨在排除任何其他的示例中的类似作用。
另外，本文所用的措辞和术语是出于描述的目的，不应视为限制。对本文以单数形式提到的系统和方法的示例、实施例、组件、元素或者动作的任何引用，也可以包括包含复数的实施例，以及本文以复数形式对任何实施例、组件、元素或者动作的任何引用也可以包括只包含单数的实施例。以单数形式或者复数形式的引用不旨在限制目前公开的系统或者方法、它们的组件、动作或者元素。本文使用“包括”、“包含”、“具有”、“含有”和“涉及”及其变型旨在包括其后列举的项目和其等价物以及额外的项目。对“或”的引用应解释为包含的，以便使用“或”描述的任何术语可以指示描述的术语的单个、多于一个和所有的任何一个。此外，在本文档和通过引用合并到本文中的文档之间的术语的不一致使用的情况下，在被合并的参考资料中的术语用法补充本文档的术语用法；对于不可调和的不一致性，以本文档中的术语用法为准。
当与UPS系统中的传统铅酸电池比较时，锂离子电池具有众多的优点，包括更高的能量密度、更长的寿命以及更宽的工作温度范围。典型锂离子电池系统的一个缺点是它们通常需要仔细地被监控，以便防止过热或过充电。在锂离子电池中，电池的温度在电池放电过程期间急剧地升高，并且在电池充电过程期间缓慢地升高。这使得连续放电/充电循环难以在不超过最高允许电池温度下进行。用于控制电池状态的传统系统包括电池监控系统(BMS)，其跟踪电池参数(诸如，电压、电流和电力)，并且估计荷电状态和运行时间。荷电状态指的是相比于当电池被完全充满时的可用量的从电池获得的能量的当前的量。荷电状态被表示为百分比(0％＝没有可用电荷以及100％＝完全充满)。运行时间指的是电池可以供应电池电力的时间长度。
虽然存在用于确定电池系统的荷电状态和运行时间的系统和方法，但是挑战仍然存在于提供锂离子电池的准确可用的荷电状态和期望运行时间。例如，监控电池状态的传统方法通常忽略温度对电池操作的影响。对解决温度变化的失败可能导致许多的情况，其中，电池不能传递由荷电状态估计的能量的全部的量，或者达到完全估计的运行时间。例如，接下来UPS中的连续的充电和放电循环，在随后的放电期间，电池可能在荷电状态已达到0％之前超过最高允许温度。在达到最高温度时，在电池的最终放电之前电池放电可被停止，其可能导致UPS的电池监控系统向使用者提供大于实际可用的可用的运行时间。在检测到过温检测或由于高温条件的电池的失效时，电池放电可由UPS停止。在任一情况下，UPS可以在向连接的负载提供的运行时间结束之前停止对连接的负载的电力传递，其可能导致数据的丢失。
由BMS向UPS的操作员报告的电池状态还经常是错误的。例如，尽管在再充电过程期间恢复一些容量，因为电池可能已超过或危险地接近超过最高允许温度，这种可用的电荷可以被不正确地显示为对使用者可用。随着快速充电锂离子电池充电器的研制，这样的情况更加频繁地出现，其限制电池从温度升高冷却的机会。
参照图1，其根据传统BMS控制的UPS系统电池在连续充电和放电循环期间的时间示出显示电压和温度的图表。例如，电池可以包括125kW锂离子电池。在示出的示例中，迹线102表示电池的电压并且迹线104表示电池的温度。图1示出了第一放电循环106、第一充电循环108以及第二放电循环110。在第一放电循环106期间，电池的端子两端的电压降低。在第一放电循环106的终点处，电池进入第一充电循环108，其中，电池的端子两端的电压稳定地增加。第一充电循环108被第二放电循环110中断，在第二放电循环110处，电池的端子两端的电压再次降低。
在图1示出的图表100中，由线112表示电池的最高允许温度(例如，示出为大约65℃)。如上所述，由于对电池的温度(例如，电池单元温度)的忽略直到已超过最高允许温度，出现了与传统的电池监控方法相关的一些问题。
如图1所示，电池的温度在电池的第一放电循环106期间快速地升高。图1示出了在第一放电循环106期间温度从大约27℃升高至大约64℃。第一放电循环106被示出为在大约17分钟的时间间隔期间发生在100kW的放电功率处。在第一放电循环106的终点处，电池缓慢地开始冷却。在第一充电循环108期间，电池温度被示出为经过5个小时的间隔降低至大约38℃。当第一充电循环108被第二放电循环110中断时，电池温度再次达到峰值。尽管在第二放电循环110期间具有可用的电荷，电池温度在电池完全放电之前超过最高允许温度。例如，尽管具有大约18分钟的电荷可用，在放电的12分钟之后的标记为114的位置处发生温度故障。因为在温度故障之前电池仍然具有可用的电荷，在这样的情况下，将不会传输将以其他方式防止断开负载的警告或警报。
本文所描述的各方面和实施方案提供了用于监控包括电池的热状态的电池状态、防止意外断开负载状况和对耦合的设备的潜在损坏和/或数据的丢失的方法和装置。
参照图2，其示出了根据各个方面和实施方案的UPS的一个示例的框图。UPS202向负载204提供来自AC电源210(例如，AC市电)或例如电池212的备用电源的稳压电力。虽然在图2中示出为包括单一电池，但是在各种实施方案中，电池212可以包括电池的阵列。UPS202包括AC-DC转换器206、DC-AC转换器208、继电器216、电池充电器222以及用于控制AC-DC转换器206、DC-AC转换器208、继电器216、电池212和电池充电器222的控制器214。UPS202具有耦合到AC电源210的输入端218以及耦合到负载204的输出端220。
在线运行模式期间和在控制器214的控制下，AC-DC转换器206将输入AC电压转换为DC总线处的DC电压。例如，DC总线可以被额定为高达+/-500VDC。在备用运行模式(可选地称为电池运行模式)中，在输入AC电力丢失时，继电器216被激活且UPS202产生源自电池212的DC电压。电池212可以供应DC电压的时间的长度被称为电池212的“运行时间”。电池充电器222用来对电池212进行再充电，并且可以由控制器100控制。在各种实施方案中，电池212可以在线运行模式期间充电。在线模式中，DC-AC转换器208从AC-DC转换器206接收DC电压，然而在备用运行模式期间，DC-AC转换器208从电池212接收DC电压。DC-AC转换器208将DC电压转换为输出AC电压，并且将AC输出传递至负载204。在各种实施方案中，继电器216被控制器214控制，例如，以在线模式和备用运行模式之间交替。如本文所讨论的，在各种实施方案中，电池212可以包括锂离子电池。
参照图3，其示出了可以由图2的UPS系统实现以监控在电池212处的可用的电荷的控制过程的一个示例的流程图。例如，过程300可以通过图2示出的UPS200的控制器214实现。该过程可以用来确定和提供期望运行时间和/或可用的荷电状态，其使电池保持在最大的荷电状态和运行时间而没有超过电池的最高允许温度。过程300包括以下动作：产生电池温度时间参数；产生荷电状态时间参数；将电池温度时间参数与荷电状态时间参数进行比较；以及产生期望运行时间。该流程还可以包括产生可用的荷电状态的动作。
在动作302中，控制器可以接收一个或多个电池测量值或参数，并且产生荷电状态时间参数。可以使用一个或多个传感器进行测量，所述一个或多个传感器耦合到电池和/或被包含在一个或多个电池的系统壳体之内。如本文所使用的，荷电状态时间参数包括在从电池汲取已知的电力处的用于在电池耗尽电荷之前电池可以传递电荷的持续时间。在各种实施方案中，响应于基于所接收的电池测量值、电池的参数、电池的状况以及从电池汲取的电力确定电池的荷电状态，执行动作302。电池的参数和状况可以通过控制器确定或从数据存储器中检索，诸如，在控制器的数据存储器处存储且编入索引的电池参数表。响应于产生电池的荷电状态，控制器可以接收或确定从电池汲取的电力以产生荷电状态时间参数。例如，125kW锂离子电池的放电循环可以在100kW处进行。
在动作304中，控制器可以接收一个或多个电池测量值或热参数，并且产生电池温度时间参数。如本文所使用的，电池温度时间参数包括在超过电池的允许的最高温度之前电池可以传递电荷的持续时间。例如，125kW锂离子电池可以具有65℃额定的最高允许温度。在各种实施方案中，控制器使用电池温度特性的一阶模型以产生电池温度时间参数。例如，可以根据以下等式产生电池温度时间参数：
其中，ΔT(t)包括环境温度和随放电循环期间的时间变化的电池温度之间的温差，k包括环境温度和电池温度之间的最大温差(即，固定的放电循环的稳态温差)，以及τ包括电池热时间常数(在τ处最大温差的63％将被达到)。每个参数可以是常数值或者从例如列出了随电池放电功率而变的参数的值的查找表中提取。虽然在各种实施方案中，控制器可以使用电池温度特性的一阶模型以产生电池温度时间参数，但是在各种实施方案中，其它的模型可以被使用并且在下面参考图4进一步描述。
根据各种实施方案，响应于产生电池温度时间参数和荷电状态时间参数，控制器可以比较这些参数中的每一个，并且产生电池的期望运行时间(动作306和动作308)。在各种实施方案中，产生电池的期望运行时间包括确定电池温度时间参数和荷电状态时间参数中的较小者。在确定较小参数中，控制器确保在电池温度超过允许的最大值之前电池将放出全部存储的电荷，以及如果电池将超过允许的最大值，则只有能够被放出而没有超过那个最大值的量被考虑。这样的实施方案提供了电池运行时间的更准确的确定，其将避免任何意外的温度故障、断开负载状况或丢失数据。
在另一个实施方案中，控制器可以基于期望运行时间产生可用的荷电状态(动作310)。应该认识到，在各种实施方案中，可用的荷电状态可以相等于荷电状态。然而，在一个运行模式中(例如，当电池已连续执行充电和放电循环时)，可用的荷电状态可以低于荷电状态。例如，可以根据以下等式产生可用的荷电状态：
其中，SOC是荷电状态。在各种实施方案中，控制器利用可用的荷电状态代替荷电状态。例如，当电池已达到可用的荷电状态的0值时，控制器可以停止放电循环，尽管荷电状态指示非0数字。如上所述，这防止电池超过最高允许电池温度放电。
虽然没有在图3中示出，但是在各种实施方案中，控制器可以向UPS的使用者或操作员显示或提供所产生的电池的期望运行时间或可用的荷电状态。例如，可以在UPS的用户界面处或在控制站处显示这些产生值。控制器还可以产生关于电池的状态或状况相对于所产生的期望运行时间或可用的荷电状态的一个或多个警报或警告。在一个实施方案中，控制器被配置为在电池的期望运行时间达到预定的最小阈值时产生和/或提供低电量警告。例如，电池可以将期望运行时间与预定的阈值进行比较，并且如果期望运行时间等于或少于预定的阈值，那么产生警告。同样地，如果期望运行时间等于或少于预定的阈值，控制器可以产生警报且向与UPS耦合的设备提供命令。在许多的实例中，这样的情况将指示电池的温度正在接近最高允许温度。因此，控制器可以命令UPS或耦合的设备以采取损坏预防措施，诸如，停止耦合的设备或UPS的运行。
现在参照图4，并继续参考图2，其示出了可以由图2的UPS200实现以监控由电池212传递的电荷的控制过程的一个示例的功能框图。如以上参考图3讨论的，在各种实施方案中，监控电池的过程可以包括：产生荷电状态(块402)；产生荷电状态时间参数(块404)，产生电池温度时间参数(块406)，以及将荷电状态时间参数与电池温度时间参数进行比较以确定荷电状态时间参数和电池温度时间参数中的较小者(即，最小值)(块408)。
在各种实施方案中，控制器执行一个或多个荷电状态算法或过程以产生电池的荷电状态。例如，控制器可以通过系统参数的直接测量值(诸如，电池测量值、电池参数以及电池状况)间接地产生电池的荷电状态。电池测量值可以包括电流、电压或温度，电池参数可以包括电池类型、电池单元的数量以及容量，以及电池状况可以包括电池的健康状态或使用年限。可以根据电流积分、卡尔曼滤波、基于电压的算法或一个或多个组合的方法产生荷电状态。虽然可以使用各种算法，但是在一个示例中，控制器在其运行时根据以下等式执行一系列的指令：
其中，Q包括电荷的数量，以及C10包括电池容量(例如，制造商提供的来自制造商数据表的电池容量)。电荷的数量可以根据下面的重复指令确定：
Q(n)＝Q(n-1)+Ibat*Ts，
其中，Q(n-1)包括在之前的采样时间处的电荷的数量，Ibat包括测量的电池电流，以及Ts包括采样时间。
响应于产生荷电状态，控制器被配置为产生荷电状态时间参数。如上所述，荷电状态时间参数包括直到电池被完全耗尽的时间。在各种实施方案中，控制器可以使用一个或多个电压传感器和电流传感器来直接或间接地测量由电池放出的电力。一旦被确定，控制器被配置为利用所确定的电池电力和荷电状态执行一系列的指令，以产生荷电状态时间参数。虽然可以使用各种算法，但是在一个示例中，控制器执行一系列的指令来索引运行时间估计的查找表。例如，查找表可以包括二维查找表(LT)，其具有两个输入参数(荷电状态(SOC)和放电功率(P))。因此，可以根据LT(SOC，P)产生荷电状态时间参数，其中，荷电状态的范围是从0％至100％。在各种实现中，查找表可以包括基于实验结果的多个估计的运行时间计算结果。在另一个实施方案中，控制器可以基于任何适当的算法确定荷电状态时间参数。
在各种实施方案中，与产生荷电状态时间参数并行的是，控制器被配置为产生电池温度时间参数。如上所述，电池温度时间参数包括直到达到最高允许的电池温度的时间。控制器可以直接或间接地测量一个或多个参数以产生电池温度时间参数。在一个实施方案中，控制器确定电池电力、电池温度以及电池热参数。例如，电池温度可以包括电池单元温度。在一个实施方案中，热参数可以包括基于特定的热模型的与电池相关的常量数据。例如，如上所述，在一个实施方案中，热参数可以包括k和τ。一旦被测量，控制器被配置为利用所确定的电池电力、电池温度和电池热参数执行一系列的指令，以产生电池温度时间参数。如上所述，在一个实施方案中，控制器可以执行实施电池特性的一阶模型的一系列的指令。然而，在各种其他实施方案中，控制器可以根据由电池制造商提供的自定义模型执行一系列的指令、基于电池电力以及电池温度和环境温度之间的温差引用查找表或者执行识别之前在第一电池放电循环期间确定的k和τ参数的自适应算法。
如果电池的热模型被编写成函数Tbat＝f(t)，那么函数可以是可逆的，t＝f-1(Tbat)，使得可以产生电池温度时间参数(即，t＝f-1(Tbatmax))。然而，在控制器被指示引用查找表的实现中，响应于查找表的索引和引用的产生，电池温度时间参数被自动地提供。在一些实例中，对于控制器可能有必要在两个查找表的值之间内插数值。
响应于不管是并行地还是顺序地产生荷电状态时间参数或电池温度时间参数，控制器被配置为产生电池的期望运行时间。因此，各种实施方案允许对意外断开负载状况的预防，以及允许准确且及时的警报和警告。在一个实施方案中，控制器被配置为执行确定包括荷电状态时间参数和电池温度时间参数的数据集的较小值的一系列的指令。在这样的实施方案中，控制器确定电池是否将在超过最高允许温度之前耗尽存储的电荷。如果最高允许温度没有被超过，则荷电状态时间参数作为电池的期望运行时间被提供。然而，如果在电池耗尽所有的电荷之前最高允许温度被超过，则电池温度时间参数作为电池的期望运行时间被提供(例如，直到最高温度阈值被超过的时间)。
在另一个实施方案中，响应于产生电池的期望运行时间，控制器还可以被配置为产生可用的荷电状态。如上所述，可用的荷电状态包括被调整为防止电池超过电池的最高允许温度的荷电状态。用于确定可用的荷电状态的各种过程在以上参考图3进行讨论。
虽然上面在离散值的上下文中进行描述，但是在各种实施方案中，荷电状态时间参数或电池温度时间参数可以由一系列的值或值的串组成。在另一个实施方案中，控制器还可以配置为不断地产生一系列的荷电状态时间参数或电池温度时间参数。因此，应该认识到，各种实施方案可以不断地实时监控，并且提供电池的可用的荷电状态和期望运行时间的及时且准确的产生。
现在参照图5，其示出了根据各种实施方案的电池充电和放电循环的一个示例的图表500。例如，电池可以包括锂离子125kW电池。纵坐标轴506示出运行时间(分钟)，并且横坐标轴508示出时间(分钟)。第一迹线502表示根据本文讨论的各个方面和实施方案管理的电池的充电和放电循环，以及第二迹线504表示由传统的BMS管理的电池的充电和放电循环。
在示出的示例中，在第一放电循环510的开始处，由第一迹线502和第二迹线504指示的运行时间大约是18分钟。如上所述，这向使用者或操作者传达了在从电池汲取的电力的目前水平处将电池完全放电将花费大约18分钟。在第一放电循环510的终点处，对比的系统的电池进入充电循环512，其中，每个电池的运行时间随着电池充电而缓慢地增加。如上所述，如果电池在再充电过程期间没有充分地冷却，在UPS的运行中可能出现问题。因为锂离子电池在放电循环期间温度急剧地升高，并且在充电循环期间温度缓慢地降低，所以可以出现问题。如所示，传统的BMS未能考虑不均匀的温度变化，并且相应地，不能提供准确的运行时间。图5示出不管电池和相关的UPS的任何温度限制的第二迹线504以稳定速率增加至最大的运行时间。相反地，第一迹线502示出稳定于期望运行时间的运行时间，以考虑电池和相关的UPS的热限制。
如图5所示，当第二放电循环514开始时，传统的BMS还示出当意外的温度故障发生在标记为516的位置处时，剩余大约6分钟的运行时间。相反地，本文讨论的各方面和实施方案准确地确定电池的最大期望运行时间，以提供充电的最长持续时间而没有超过电池的热限制和产生意外的故障。因此，迹线502示出在达到最高温度阈值之前的时刻处剩余0运行时间。
参照图6，其示出了控制器600的框图，其中，各个方面和功能被实践。参考图2中图示的UPS200对图6进行描述。例如，控制器600可以包括图2示出的控制器214。如所示，控制器600可以包括交换信息的一个或多个系统组件。更具体地，控制器600可以包括至少一个处理器602、电源(未示出)、数据储存器610、系统接口612、用户接口608、存储器604以及一个或多个互连机制606。控制器600还可以包括向其他组件提供电力的电源(未示出)。至少一个处理器602可以是任何类型的处理器或者多处理器。至少一个处理器602通过互连机制606被连接到包括一个或多个存储器设备604的其他系统组件。系统接口612将一个或多个传感器或UPS组件(例如，AC-DC转换器206、DC-AC转换器208或电池212)耦合到至少一个处理器602。
存储器604在控制器600的运行期间存储程序(例如，被编码成可由处理器602执行的指令序列)和数据。因此，存储器604可以是如动态随机存取存储器(“DRAM”)或者静态存储器(“SRAM”)的相对高性能易失性随机存取存储器。然而，存储器604可以包括用于存储数据的任何设备，诸如磁盘驱动器或其他非易失性储存器设备。各个示例可以将存储器604组织成特定的(并且在某些情况下)独有的结构来执行本文所公开的功能。这些数据结构可以被定尺寸以及被组织以存储关于特定数据和数据的类型的值。
控制器600的组件通过互连机制(诸如互连机制606)进行耦合。互连机制606可包括系统组件之间的任何通信耦合，如符合专用的或标准的计算总线技术如IDE、SCSI、PCI和InfiniBand等的一根或多根物理总线。互连机制606使通信(包括指令和数据)能够在控制器600的系统组件之间交换。
控制器600还可以包含一个或者多个用户接口设备608(例如输入设备、输出设备、以及输入设备/输出设备的组合)。接口设备可以接收输入或提供输出。更特别地，输出设备可以呈现用于外部显示的信息。输入设备可以接受来自外部源的信息。接口设备的例子包括键盘、鼠标设备、轨迹球、麦克风、触摸屏、打印设备、显示屏、扬声器、网络接口卡等。接口设备允许控制器600与诸如用户以及其他系统的外部实体交换信息并进行通信。
数据存储元件610包括被配置为存储非暂时性指令和其他数据的计算机可读和可写数据存储介质，并可以包括非易失性存储介质(诸如，光或磁盘、ROM或闪存)，以及易失性存储器(诸如，RAM)。指令可以包括可以由至少一个处理器602执行的可执行程序或其它代码来实施这里以下描述的任何功能。
尽管未在图6中示出，控制器600可以包括附加的组件和/或接口(诸如，通信网络接口(有线和/或无线))，以及至少一个处理器602可以包括节能处理器布置。在各种实施方案中，控制器600可包括数字信号处理器。
在以上描述的至少一些实施方案中，描述了具有改进的监控系统的电力系统。虽然主要在单相系统的上下文中进行描述，但是在其他实施方案中，电力系统可以包括如三相系统的多相系统。此外，虽然本文只讨论及示出为包括单一输入和单一输出，但是各种实施方案可包括输入和输出的任何组合。在其他实施方案中，本文讨论的各个方面和实施方案可以用在其他类型的UPS中并且用在包括锂离子电池的其他类型的设备中。例如，各方面和实施方案可包括用于监控在线UPS、离线UPS或线交互UPS中的电池参数的方法。另外，各方面和实施方案可包括用于监控移动设备、电力工具、电动车辆以及电信设备中的电池参数的方法。本文讨论的各方面和实施方案可包括用于实施本文讨论的任何功能的装置。
根据本公开的本文描述的各个方面和功能可被实现为硬件、软件、固件或其任何组合。使用各种硬件、软件或固件配置可以在方法、动作、系统、系统元素和组件内实现根据本公开的各个方面。此外，根据本公开的各个方面可以被实现为特定编程的硬件和/或软件。
在这样描述了本发明的至少一个实施方案的几个方面后，应认识到，本领域中的技术人员将容易想到各种改变、修改和提高。这种改变、修改和提高旨在是本公开的一部分，且旨在落入本发明的精神和范围内。因此，前文的描述和附图仅仅是示例性的。

Claims (20)

1.一种不间断电源，包括：
输入端，其被配置为接收输入电力；
至少一个电池，其具有荷电状态并且被配置为提供电池电力；
输出端，其被配置为提供来自所述输入电力和所述电池电力中的至少一个的输出电力；以及
控制器，其被耦合到所述电池并且被配置为至少基于电池温度时间参数和荷电状态时间参数产生所述电池的期望运行时间。
2.根据权利要求1所述的不间断电源，其中，所述控制器还被配置为至少基于所述期望运行时间和所述荷电状态时间参数产生可用的荷电状态。
3.根据权利要求2所述的不间断电源，其中，在一个运行模式中，所述可用的荷电状态低于所述荷电状态。
4.根据权利要求1所述的不间断电源，其中，所述电池温度时间参数包括直到所述电池的温度超过最高允许温度阈值为止的持续时间，以及所述荷电状态时间参数包括直到所述电池的所述荷电状态被耗尽为止的持续时间。
5.根据权利要求4所述的不间断电源，其中，所述控制器还被配置为将所述电池温度时间参数与所述荷电状态时间参数进行比较，并且确定所述电池温度时间参数和所述荷电状态时间参数中的较小者。
6.根据权利要求5所述的不间断电源，其中，所述控制器被配置为确定由所述输出端提供的所述输出电力，并且基于所述电池的所述荷电状态和所确定的输出电力产生所述荷电状态时间参数。
7.根据权利要求6所述的不间断电源，其中，所述控制器被配置为确定所述电池的温度、确定电池热参数以及基于所确定的输出电力、所确定的温度和电池热参数产生所述温度时间参数。
8.根据权利要求1所述的不间断电源，其中，所述电池包括锂离子电池。
9.一种监控不间断电源中的电池的方法，所述不间断电源具有耦合到电源的输入端、耦合到至少一个负载的输出端，所述方法包括：
产生电池温度时间参数；
产生荷电状态时间参数；
将所述电池温度时间参数与所述荷电状态时间参数进行比较，以确定所述电池温度时间参数和所述荷电状态时间参数中的较小者；以及
基于所述电池温度时间参数和所述荷电状态时间参数中的所述较小者，产生所述电池的期望运行时间。
10.根据权利要求9所述的方法，还包括至少基于所述期望运行时间和所述荷电状态时间参数产生可用的荷电状态。
11.根据权利要求10所述的方法，其中，所述电池具有荷电状态，并且在一个运行模式中，所述可用的荷电状态低于所述荷电状态。
12.根据权利要求9所述的方法，其中，所述电池温度时间参数包括直到所述电池的温度超过最高允许温度阈值为止的持续时间，以及所述荷电状态时间参数包括直到所述电池的所述荷电状态被耗尽为止的持续时间。
13.根据权利要求9所述的方法，还包括确定由所述输出端提供的输出电力，其中，产生所述电池温度时间参数包括基于所述电池的所述荷电状态和所确定的输出电力产生所述电池温度时间参数。
14.根据权利要求13所述的方法，还包括：
确定所述电池的温度；以及
确定电池热参数，
其中，产生所述荷电状态时间参数包括基于所确定的输出电力、所确定的温度和电池热参数产生所述荷电状态时间参数。
15.一种不间断电源，包括：
输入端，其被配置为接收输入电力；
至少一个电池，其具有荷电状态并且被配置为提供电池电力；
输出端，其被配置为提供来自所述输入电力和所述电池电力中的至少一个的输出电力；以及
用于至少基于电池温度时间参数产生所述电池的期望运行时间的装置。
16.根据权利要求15所述的不间断电源，还包括用于至少基于所述期望运行时间和荷电状态时间参数产生可用的荷电状态的装置。
17.根据权利要求16所述的不间断电源，其中，在一个运行模式中，所述可用的荷电状态低于所述荷电状态。
18.根据权利要求16所述的不间断电源，其中，所述电池温度时间参数包括直到所述电池的温度超过最高允许温度阈值为止的持续时间，以及所述荷电状态时间参数包括直到所述电池的所述荷电状态被耗尽为止的持续时间。
19.根据权利要求18所述的不间断电源，还包括用于将所述电池温度时间参数与所述荷电状态时间参数进行比较以及确定所述电池温度时间参数和所述荷电状态时间参数中的较小者的装置。
20.根据权利要求15所述的不间断电源，其中，所述电池包括锂离子电池。
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