CN106877482A - 不间断电源 - Google Patents

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Abstract

一种不间断电源包括：电池单元，该电池单元包括电池架，这些电池架被划分成包括第一电池的至少一个第一电池架和包括第二电池的至少一个第二电池架；整体控制单元，被配置为从放电模式和充电模式之中确定电池单元的操作模式；以及测量单元，被配置为监视在多个时间段的每一者期间负载的累积电能消耗量并且把与所述监视相关联的数据发送到整体控制单元。

Description

不间断电源
相关申请的交叉引用
本申请要求2015年9月24日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请10-2015-0135348号的优先权和权益，这里通过引用将该韩国专利申请的公开内容全部并入。
技术领域
本发明的实施例的一个或多个方面涉及不间断电源。
背景技术
一般而言，不间断电源(UPS)指的是用于在电能(power)中断或故障的情况下没有间断地立即供应电能的自动系统。UPS是诸如计算机之类的要求电能的连续(例如，不间断)供应的电子设备的组件。即使当电力(electricity)的电压或频率变化或者电力被瞬间切断时，UPS也稳定地供应电力，从而降低了计算机数据破坏或丢失的可能性(或者防止了计算机数据的破坏或丢失)并且避免了控制设备的停工或故障。
然而，UPS一般不具有管理能量(energy)存储系统的电能的功能，从而为了高效的电能管理需要额外的能量管理系统。
发明内容
另外的方面一部分将在接下来的描述中记载，一部分将通过该描述而清楚显现，或者可通过实践给出的实施例来获知。
根据本发明的一个或多个实施例，一种不间断电源(UPS)包括：电池单元，其连接到外部电网以从该电网接收电力并且连接到外部负载以向负载供应电力，电池单元包括多个电池架，每个电池架包括多个架电池管理系统(BMS)，这些电池架被划分成包括第一电池的至少一个第一电池架和包括第二电池的至少一个第二电池架；整体控制单元，被配置为从放电模式和充电模式之中确定电池单元的操作模式，其中在放电模式中，整体控制单元被配置为控制第一电池架和第二电池架以使得第一电池架的第一电池被放电到荷电状态(SOC)的第一参考值并且第二电池架的第二电池被放电到SOC的第二参考值；以及测量单元，被配置为监视在多个时间段的每一者期间负载的累积电能消耗量并且把与所述监视相关联的数据发送到整体控制单元，其中整体控制单元被配置为基于在每个时间段中由测量单元生成的数据来确定是否在放电模式中操作电池单元，并且其中SOC的第一参考值低于高退化率段，并且SOC的第二参考值被设置为高于高退化率段。
电池的寿命减小率可根据电池未被操作时电池的SOC而变化，并且其中具有在高退化率段中的SOC的电池的寿命减小率可大于电池的寿命减小率的平均值。
整体控制单元可被配置为在由测量单元测量到的负载的累积电能消耗量在给定时间段中变得大于第一参考电力量时确定放电模式为电池单元的操作模式。
整体控制单元可被配置为在将电池单元的操作模式确定为放电模式之后，在给定时间段结束时，或者第一电池架的第一电池被放电到SOC的第一参考值并且第二电池架的第二电池被放电到SOC的第二参考值时，停止电池单元在放电模式中的操作。
整体控制单元可被配置为在电池单元停止在放电模式中的操作之后，在负载的累积电能消耗量超过第二参考电力量时使第一电池架和第二电池架的第一电池和第二电池进一步放电，整体控制单元可不被限制为放电到第一参考值和第二参考值。
UPS还可包括：至少一个第一DC-DC转换器，其连接到第一电池架并被整体控制单元控制；以及至少一个第二DC-DC转换器，其连接到第二电池架并被整体控制单元控制。
整体控制单元可被配置为控制第一DC-DC转换器和第二DC-DC转换器以将电池架的SOC维持在高退化率段之外。
整体控制单元可被配置为在放电模式中控制第一电池架和第二电池架，以使得当满足切换条件时第二电池架的第二电池可被放电到SOC的第一参考值并且第一电池架的第一电池可被放电到SOC的第二参考值。
当第一电池架和第二电池架的放电次数达到预设的值时，可满足所述切换条件。
当第一电池架或第二电池架的累积放电量达到预设的值时，可满足所述切换条件。
架BMS可分别确定电池架的SOC，并且架BMS可将所确定的电池架的SOC发送给整体控制单元。
附图说明
通过以下结合附图对示范性实施例的描述，这些和/或其他方面将变得清楚并且更容易领会，附图中：
图1是根据本发明的一个实施例图示出不间断电源(UPS)及其外围结构的框图；
图2是根据本发明的一个实施例图示出UPS的框图；
图3是根据本发明的一个实施例图示出电池单元的框图；
图4是根据本发明的一个实施例图示出测量单元在每个时间段中测量到的负载的累积电能消耗量的示范性表格；并且
图5是根据本发明的一个实施例图示出第一和第二群组的第一和第二电池的累积放电量相对于放电次数的示范性曲线图。
具体实施方式
以下，将参考附图更详细描述示例实施例，附图中相似的标号始终指代相似的元件。然而，本发明可以以许多不同的形式实现，而不应当被解释为仅限于这里说明的实施例。更确切地说，这些实施例是作为示例来提供的，以使得本公开将会透彻且完整，并且将把本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。因此，对于本领域普通技术人员完整理解本发明的方面和特征来说不必要的过程、元素和技术可不被描述。除非另有注明，否则相似的标号在各幅附图和说明书各处表示相似的元素，从而将不重复对其的描述。在附图中，为了清晰起见可夸大元素、层和区域的相对大小。
应理解，虽然本文中可使用“第一”和“第二”这些词来描述各种元素，但这些元素不应当受这些词所限。这些词只是用于区分一个元素与其他元素。
在随后的描述中，技术术语只是用于说明特定的示范性实施例，而并不限制发明构思。单数形式的术语可包括复数形式，除非相反地提及。“包括”或“包含”的含义指明了属性、固定数目、步骤、过程、元素、组件及其组合，但并不排除其他属性、固定数目、步骤、过程、元素、组件及其组合。应理解，虽然本文中可使用“第一”和“第二”这些词来描述各种元素，但这些元素不应当受这些词所限。这些词只是用于区分一个元素与其他元素。
以下，将参考附图详细描述示范性实施例。在附图中，相似的标号指代相似的元素，并且对其的重复描述将被省略。
图1是根据本发明的示例实施例图示出不间断电源(UPS)100及其外围结构的示意图。
电力系统网络(或者电力网或电网)30包括发电厂、变电站、传输线等等。在正常状态中，电网30向负载40和/或UPS 100的电池单元200供应电力。然而，如果电网30处于异常状态中，则电力可能不被从电网30传输到UPS 100，从而电力可被从UPS 100的电池单元200传输到负载40。
负载40消耗从电网30和/或电池单元200供应的电力。例如，负载40可包括安装在家中或工厂(例如，制造厂)中的电气设备。
UPS 100是被配置为在电能中断或故障的情况下没有间断地立即供应电力的自动系统。UPS 100可以是诸如计算机之类的要求电能的连续供应的电子设备的组成部分。如果从电网30供应的电力的电压或频率变化或者来自电网30的电力的供应被瞬间中断或改变，则UPS 100稳定地供应电力，从而防止了计算机数据的破坏、丢失或删除或降低了其可能性，并且防止了控制设备的停工或故障或降低了其可能性。
根据示例实施例，虽然电网30不处于异常状态中，但UPS 100可作为能量存储设备向负载40供应电力。例如，在正常状态中，UPS 100可被用作能量存储设备。在正常状态中，通过考虑电能消耗的高峰时段或者电力的成本，UPS 100的电池单元200可与电网30一起向负载40供应电力。电池单元200可在夜间利用来自电网30的电力来充电。然而，因为UPS 100被设计为即使当难以从电网30接收电能时也连续供应电能，所以当UPS 100在正常状态中作为能量存储设备操作时，UPS 100将电池单元200中存储的电力的量维持在一定值或更高。
图2是根据本发明的示例实施例图示出UPS 100的框图。
参考图2，UPS 100包括整流器101、逆变器103、直流(DC)链路107和电池单元200。电池单元200包括多个电池架210(参见图3)和多个DC-DC转换器230(参见图3)。
逆变器103连接在负载40和整流器101之间。在放电模式中，逆变器103可根据电网30的电压的类型把从电池单元200输出的DC电压转换成交流(AC)电压(例如，为了匹配电压)。逆变器103可以是具有可逆的输入和输出侧的双向逆变器。
逆变器103可包括滤波器来从输出到电网30的AC电压中去除谐波。此外，逆变器103可包括锁相环(phase locked loop，PLL)电路以使得从逆变器103输出的AC电压的相位与电网30的AC电压的相位同步并从而降低无功功率。此外，逆变器103可具有诸如限制电压变化的范围、改善功率因数、去除DC分量或在瞬变现象期间提供保护之类的功能。当逆变器103未被使用时逆变器103的操作可被停止以降低或最小化电能消耗。
在充电模式中，整流器101将电网30的AC电压整流为DC电压以将电网30的电力存储在电池单元200中。整流器101可包括半导体整流器、电子管整流器或机械整流器。
DC链路107连接在整流器101和逆变器103之间，用于将DC链路电压维持在恒定电平。DC链路电压的电平可由于诸如电网30处的瞬时电压降或负载40中的峰值的发生之类的事件而变得不稳定。DC链路电压被稳定化以提供逆变器103和电池单元200的稳定操作。为此，DC链路107被连接在电池单元200、逆变器103和整流器101当中(例如，之间)，并且例如DC链路107可包括高电容量电容器。
旁路单元109连接在电网30和负载40之间。旁路单元109可形成与电网30和负载40之间由UPS 100形成的电能供应路径分离的电能供应路径。旁路单元109可允许从电网30通过UPS 100向负载40传输电能或从电网30直接向负载40传输电能。旁路单元109可包括继电器开关。如果电网30的电能的相位异常或者电网30异常地供应电能，则旁路单元109可中断电网30和负载40之间的电能传输路径。如果电网30的电能正常，则旁路单元109可开放电能传输路径以允许从电网30到负载40的直接电能传输。
测量单元111可根据时间段测量供应给负载40的电能的量。在一时间段(例如，预设的时间段)之后，测量单元111可新测量在下一时间段(例如，下一预设时间段)期间供应给负载40的累积电能的量。例如，测量单元111可对每个时间段(例如，每个预设时间段)测量供应给负载40的电能的量。例如，如果时间段(例如，预设时间段)是15分钟，则24小时可除以15分钟得到96个时间段，并且测量单元111可对每个时间段测量累积电能的量。对各个时间段测量的累积电能的量可被从测量单元111发送到整体控制单元105，并且测量单元111可通知整体控制单元105这些累积电能的量的任何一者是否大于阈值(例如，预设值)。此外，测量单元111可测量从电网30供应到负载40的电能和从UPS 100供应到负载40的电能，或者可只测量从电网30供应到负载40的电能。
整体控制单元105可监视电网30、电池单元200和负载40的状态，并且可根据监视的结果、算法(例如，预设的算法)等等来控制逆变器103、整流器101和电池单元200的操作。整体控制单元105可监视电网30中的电能故障的发生、电池单元200的荷电状态(state ofcharge，SOC)、负载40的电能消耗的量(或负载40消耗的电能的量)、时间，等等。此外，如果例如由于电网30中的电能故障而导致供应的电能不足，则整体控制单元105可确定负载40的电能消耗设备的优先级并且可控制负载40以根据电能消耗设备的优先级供应电能。
在一个实施例中，UPS 100可具有能量存储功能。整体控制单元105可基于当前时间、电池单元200的SOC、从电网30供应到负载40的电力的价格或者负载40消耗的电能的量来确定电池单元200的操作模式。在从电网30供应到负载40的电力的价格相对较高或者负载40的电能消耗处于其峰值的时间段期间，整体控制单元105可将放电模式确定(或者选择或识别)为电池单元200的操作模式。另一方面，在从电网30供应到负载40的电力的价格相对较低的夜间(或午夜)时段或者负载40的电能消耗相对较低的时间段期间，整体控制单元105可将充电模式确定(或者选择或识别)为电池单元200的操作模式。如果电池单元200的电池213被完全充电，则整体控制单元105可将放电模式确定(或者选择或识别)为电池单元200的操作模式以提高电能消耗的效率。此外，如果当前时间接近午夜(或夜间)电力时间段，则整体控制单元105可将放电模式确定为电池单元200的操作模式。
电池单元200可由从电网30通过DC链路107供应的电能充电或者可向负载40或电网30供应电能。
图3是根据本发明的示例实施例图示出电池单元200的框图。
参考图3，电池单元200可包括多个电池架210和多个DC-DC转换器230。电池架210可被划分成第一群组221和第二群组223。第一群组221的电池架210可被称为第一电池架210a，并且第二群组223的电池架210可被称为第二电池架210b。连接到第一电池架210a的DC-DC转换器230可被称为第一DC-DC转换器230a，并且连接到第二电池架210b的DC-DC转换器230可被称为第二DC-DC转换器230b。
电池架210可包括架电池管理系统(battery management system，BMS)211和电池213。第一电池架210a的电池213可被称为第一电池213a，并且第二电池架210b的电池213可被称为第二电池213b。在本发明的一些实施例中，每个电池架可包括一个或多个电池组(battery pack)。
架BMS 211控制电池架210的电池213的充电和放电操作。架BMS 211可监视电池213的状态，例如SOC、电压或电流，并且可以把通过监视获得的数据发送给整体控制单元105。整体控制单元105可基于从架BMS 211接收的数据向架BMS 211发送控制信号。
电池213可存储电力并且可包括电池芯(battery cell)作为子结构。每个电池213中包括的电池芯的数目可根据要求的输出电压来确定。各种二次电池芯可用作电池213的电池芯。电池芯的示例可包括镍镉电池芯、铅电池芯、镍金属氢化物(nickel metalhydride，NiMH)电池芯、锂离子电池芯和锂聚合物电池芯。
电池213可包括多个电池托盘。此外，电池架210可包括分别控制这些电池托盘的多个托盘BMS。托盘BMS可检测与这些托盘BMS分别相对应的电池托盘的电池芯的诸如电压、电流或温度之类的状态并且可将检测到的数据发送到架BMS 211。架BMS 211可分析从托盘BMS接收的数据以确定电池213的状态，例如SOC或健康状态(state of health，SOH)，并且可将所确定的数据发送给整体控制单元105。
DC-DC转换器230连接在DC链路107和电池架210的电池213之间以用于DC链路107的DC链路电压和电池213的电压之间的转换。在充电模式中，DC-DC转换器230可以把DC链路107的DC链路电压转换成用于对电池213充电的充电电压。在放电模式中，DC-DC转换器230可以把电池213的电压转换成要输出到DC链路107的电压。此时，从DC-DC转换器230输出的电压的电平可高于DC链路107的DC链路电压的电平，从而使电池213放电。如果不必对电池单元200充电或放电，则DC-DC转换器230可不被操作以降低或最小化电能消耗。
第一群组221的第一电池架210a可包括电池架210中的一些，并且第二群组223的第二电池架210b可包括其余电池架210。第一电池架210a的数目和第二电池架210b的数目可相等。
UPS 100是用于在电网30具有差错或问题时向负载40稳定供应电能的设备。例如，整体控制单元105可控制UPS 100的电池单元200以使得存储在电池单元200中的电力的量可被维持在等于或高于一定值，以便即使当在电网30中发生电能中断时也稳定地向负载40供应电力。即使当UPS 100的电池单元向负载40供应电力时，整体控制单元105也可控制电池单元200以使得电池单元200可仅被放电到一定程度，而不是被完全放电。例如，整体控制单元105可允许第一群组221的第一电池213a被放电到SOC的第一参考值并且第二群组223的第二电池213b被放电到SOC的第二参考值，以将电池单元200中存储的电力的量维持在一定值或更高。在接下来的描述中，除非另外提及，否则假定第一群组221的第一电池213a被放电到SOC的第一参考值，并且第二群组223的第二电池213b被放电到SOC的第二参考值。
当电池213未在使用中时，每个电池213的寿命减小率取决于电池213的SOC而变化。其中取决于电池213的荷电状态(SOC)而变化的电池213的寿命减小率高于电池213的寿命减小率的平均值的SOC的范围可被设置为高退化率段(或逃避充电段(evasion chargingband))。高退化率段可根据电池架210的电池213的类型和属性而变化。例如，当在电池单元200的电池213被放电到一定值的SOC之后电池单元200的电池213不被使用以备电能中断时，如果该一定值的SOC处于高退化率段中，则电池213的寿命可被不利影响，因为高退化率段中的电池213的寿命减小率相对较高。因此，第一和第二参考值可被设置为不同以将第一和第二群组221和223的第一和第二电池213a和213b维持在不同的荷电状态(SOC)。现在将在下文对此进行更详细描述。
根据本发明的一个实施例，第一和第二参考值可被设置为在高退化率段之外。例如，如果高退化率段是从40％到60％，则第一参考值可被设置为低于40％，并且第二参考值可被设置为高于60％。此外，第一和第二参考值可被设置成，使得即使当第一和第二群组221和223的第一和第二电池213a和213b在放电模式中被放电之后，电池单元200中存储的电力的量也可等于或大于一定值以为电能中断作准备。例如，如果该一定值是电池单元200的容量的50％，则第一参考值可被设置为80％，并且第二参考值可被设置为20％。在此情况下，在电池单元200在放电模式中被放电之后，第一群组221的第一电池213a的SOC可以是80％，并且第二群组223的第二电池213b的SOC可以是20％。从而，UPS 100可具有一定量的电力以为电能中断作准备。
在本发明的另一实施例中，整体控制单元105可基于由测量单元111为每个时间段(例如，每个预设时间段)测量的负载40的累积电能消耗的量来确定是否在放电模式中操作电池单元200。如果由测量单元111为每个时间段(例如，每个预设时间段)测量的累积电能消耗的量大于第一参考电力量，则电池单元200被放电。然后，如果第一群组221的第一电池213a被放电到SOC的第一参考值，并且第二群组223的第二电池213b被放电到SOC的第二参考值，则整体控制单元105停止电池单元200的放电。在此状态中，即使在下一时间段(例如，下一预设时间段)中负载40的累积电能消耗的量超过第一参考电力量，电池单元200也可不在放电模式中被操作。其原因是将UPS 100中存储的电力的量维持在一定值以为电能中断作准备。
在本发明的另一示例实施例中，整体控制单元105可以切换分别为第一群组221的第一电池213a和第二群组223的第二电池213b设置的第一和第二参考值。在放电模式中，整体控制单元105可控制第一群组221的第一电池213a和第二群组223的第二电池213b，以使得第一电池213a可被放电到SOC的第二参考值，并且第二电池213b可被放电到SOC的第一参考值。整体控制单元105可确定是否满足切换条件(例如，预设的切换条件)。如果整体控制单元105确定满足切换条件(例如，预设的切换条件)，则整体控制单元105可执行上述的切换操作。
例如，如果电池单元200的电池213被放电的次数等于阈值次数或者电池单元200的电池213的累积放电量变得等于阈值(例如，预设的值)，则可确定满足切换条件(例如，预设的切换条件)。所述次数(例如，预设的次数)或所述累积放电量(例如，预设的量)可被设置为N的倍数(其中N是整数)以恒定地执行切换操作。整体控制单元105可通过确定电池213之一是否被充电和放电了某一次数(例如，预设的次数)来确定是否满足切换条件(例如，预设的切换条件)。充电/放电次数可被设置为10的倍数。切换到充电模式、放电模式和电能中断模式的次数等于充电/放电次数。因此，每当模式切换的次数是10、20、30等等时，就满足了切换条件(例如，预设的切换条件)。可通过对放电次数计数来对充电/放电次数计数。
在本发明的另一实施例中，整体控制单元105可通过确定第一群组221的第一电池213a或第二群组223的第二电池213b的累积放电量是否达到阈值放电量(例如，预设的放电量)来确定是否满足切换条件(例如，预设的切换条件)。例如，阈值累积放电量可被设置为350％的倍数，例如350％、700％、1050％等等。如果第一参考值是30％并且第二参考值是70％，则当第一群组221的第一电池213a在被完全充电之后被放电到第一参考值时第一群组221的第一电池213a的放电量是70％，并且当第二群组223的第二电池213b在被完全充电之后被放电到第二参考值时第二群组223的第二电池213b的放电量是30％。在此情况下，如果第一群组221的第一电池213a被完全充电并随后被放电到第一参考值的次数是五次，则累积放电量是350％，从而满足切换条件(例如，预设的切换条件)。
图4是根据本发明的一个实施例图示出由测量单元111在每个时间段中测量到的负载40的累积电能消耗量的表格。
参考图4，一日的特定时间范围被划分成第一至第七时段(例如，第一、第二、第三、第四、第五、第六和第七时段)S1至S7(例如，S1、S2、S3、S4、S5、S6和S7)。测量单元111可在第一至第七时段S1至S7的每一者期间分别累积从电网30供应到负载40的电能的量。第一至第七时段S1至S7的每一者中的累积电能消耗量指的是在第一至第七时段S1至S7的每一者期间从电网30供应到负载40的电能的量。例如，在第一至第七时段S1至S7的每一者中分别累积电能消耗量。
第一至第七时段S1至S7中的累积电能消耗量是通过反复测量在每个时间段(例如，第一至第七时段S1至S7)中消耗的累积电能的量来获得的。所述时间段(或预设时间段)可通过将一日的24小时划分成N个时段来设置。在每个时段中，累积电能消耗量由测量单元111通过累积由负载40消耗的电能的量来测量。例如，所述时间段(或预设时间段)可基于由电力提供者设置用于计算电费单中的基本费用的特定时间段来确定。例如，电力提供者可对每个15分钟时段累积负载40的电能消耗量以计算基本电力费用。从而，每个时间段(或预设时间段)可被设置为15分钟时段。
根据本发明的示例实施例，整体控制单元105可限制在每个时间段(例如，预设时间段)中负载40从电网30接收的电能的量。整体控制单元105在每个时间段(例如，预设时间段)中可确定是否将电池单元200的电力供应给负载40。例如，如果每个时段中负载40的电能消耗量超过第一参考电力量，则整体控制单元105可在放电模式中操作电池单元200以限制从电网30到负载40的电能供应。测量单元111监视每个时段中从电网30供应给负载40的电能的量，并且整体控制单元105接收关于该监视的结果的信息。然后，整体控制单元105基于接收到的信息检查负载40的电能消耗量(例如，负载40的电能消耗)是否超过第一参考电力量。如果确定负载40的电能消耗量超过第一参考电力量，则整体控制单元105在放电模式中操作电池单元200。然后，负载40在整体控制单元105的控制下从电池单元200而不是电网30接收电能。由于从电池单元200向负载40供应电能，从电网30到负载40的电能供应可被限制到某个程度(例如，预定程度)。例如，如果第一参考电力量被设置为120kWh，那么因为负载40的电能消耗量在第一至第三时段S1至S3(例如，第一、第二和第三时段S1、S2和S3)的每一者中小于120kWh，所以在第一至第三时段S1至S3中只有电网30向负载40供应电力。然而，负载40的电能消耗量在第四至第七时段S4至S7(例如，第四、第五、第六和第七时段S4、S5、S6和S7)的每一者中超过120kWh。在第四时段S4中，因为负载40的累积电能消耗量大于120kWh，所以整体控制单元105在负载40的累积电能消耗量变得等于或大于120kWh时使电池单元200放电以从电池单元200向负载40供应超过120kWh的电力量。从而，从电池单元200供应给负载40的电力的量在第四时段S4中可以是30kWh，在第五时段S5中可以是60kWh，在第六时段中可以是100kWh，并且在第七时段S7中可以是30kWh。在负载40的电能消耗量超过第一参考电力量之后，电池单元200可单独向负载40供应电力，或者电池单元200和电网30两者可都向负载40供应电力。
根据本发明的示例实施例，整体控制单元105可确定(或者识别或选择)第一至第七时段S1至S7的每一者中电池单元200的操作模式。如果负载40的电能消耗量在给定时间段期间超过第一参考电力量，则整体控制单元105在放电模式中操作电池单元200，并且在该时间段之后，整体控制单元105停止在放电模式中电池单元200的操作。例如，在第四时段S4中可在放电模式中操作电池单元200以向负载40供应电能。然而，当在第四时段S4之后第五时段S5开始时，停止在放电模式中电池单元200的操作。此后，如果在第五时段S5中负载40的电能消耗量超过第一参考电力量，则整体控制单元105开始在放电模式中操作电池单元200。
例如，通过电网30供应电能的电力提供者在计算电费单中的基本电力费用时可考虑特定时间段期间负载40的电能消耗量。因此，在特定时间段中可限制电能消耗量以降低基本电力费用。例如，费率在高峰时段中相对较高，而如果负载40的电能消耗量在高峰时段期间增大，则基本费用会显著增大。因此，在特定时间段期间累积的负载40的电能消耗量可被维持在不大幅超过一定值的水平。根据本发明的示例实施例，如果负载40的电能消耗量超过一定值，则整体控制单元105可操作电池单元200以将电池单元200中存储的电力供应给负载40，从而对于特定时间段累积的负载40的电能消耗量可被调整到一定范围内。在此情况下，用户可从UPS 100的使用获得经济效益，并且UPS 100可被更高效地使用。
根据本发明的一实施例，即使从电网30供应到负载40的电能的量在每个时段中超过第一参考电力量，整体控制单元105也可不在放电模式中操作电池单元200。如参考图3所述，第一和第二群组221和223的放电量被限制。在第一群组221的第一电池213a被放电到SOC的第一参考值并且第二群组223的第二电池213b被放电到SOC的第二参考值之后，第一群组221的第一电池213a和第二群组223的第二电池213b不被进一步放电。例如，如果负载40的累积电能消耗量在给定时间段中超过第一参考电力量，则整体控制单元105可使电池单元200放电来向负载40供应电力。然而，在此情况下，如果电池单元200的电池213被放电到SOC的第一和第二参考值，那么即使负载40的累积电能消耗量在给定时间段中超过第一参考电力量，整体控制单元105也可不使电池单元200进一步放电。
在本发明的另一实施例中，如果负载40的累积电能消耗量在给定时间段中超过第二参考电力量，则整体控制单元105可使电池单元200进一步放电，而不限制为放电到参考图3描述的SOC的第一和第二参考值。在接下来的示例中，假定第一参考电力量是120kWh，并且第二参考电力量是200kWh。如果确定负载40的累积电能消耗量超过第一参考电力量，则整体控制单元105在放电模式中操作电池单元200。如参考图3所述，在放电模式中，整体控制单元105可在第一群组221的第一电池213a被放电到SOC的第一参考值并且第二群组223的第二电池213b被放电到SOC的第二参考值之后停止电池单元200的放电。例如，在第五时段S5中，整体控制单元105可在第一和第二群组221和223的第一和第二电池213a和213b被放电到SOC的第一和第二参考值之后停止在放电模式中电池单元200的操作。在第六时段S6中，即使负载40的累积电能消耗量超过第一参考电力量，电池单元200也可不被放电。此后，如果负载40的累积电能消耗量超过200kWh，则整体控制单元105可使电池单元200进一步放电，而不限制为将第一和第二群组221和223的第一和第二电池213a和213b放电到SOC的第一和第二参考值。
图5是根据本发明的一个实施例图示出第一和第二群组221和223的第一和第二电池213a和213b的累积放电量相对于第一和第二电池213a和213b被放电的次数的曲线图。
参考图5，水平轴表示放电次数或者被切换到放电模式的次数，并且垂直轴表示第一和第二群组221和223的第一和第二电池213a和213b的累积放电量。第一点D1表示第一群组221的第一电池213a相对于放电次数的累积放电量，并且第二点D2表示第二群组223的第二电池213b相对于放电次数的累积放电量。
累积放电量是以百分比(％)给出的，并且在接下来的描述中，将假定第一和第二群组221和223的第一和第二电池213a和213b在放电模式中被放电直到其荷电状态达到阈值(例如，预设值)为止。此外，假定没有发生电能中断并且每当放电次数变为5的倍数时就满足联系图3描述的切换条件(例如，预设的切换条件)。
在放电次数是从1至5时比较由第一和第二点D1和D2表示的累积放电量。由第一点D1表示的累积放电量对于每个放电周期增大80，从0到80、160、240、320和400。由第二点D2表示的累积放电量对于每个放电周期增大20，从0到20、40、60、80和100。随着放电次数增大，第一群组221的第一电池213a的累积放电量比第二群组223的第二电池213b的累积放电量增大得多得多。电池的寿命随着电池的累积放电量的增大而减小。从而，第一群组221的第一电池213a的寿命的减小可多于第二群组223的第二电池213b的寿命的减小。因此，第一群组221的第一电池213a的寿命和第二群组223的第二电池213b的寿命之间的差别随着时间而增大，从而电池单元200不可能被高效管理。因此，如参考图3所述，如果满足切换条件(例如，预设的切换条件)，则分别为第一群组221的第一电池213a和第二群组223的第二电池213b设置的第一和第二参考值可被相互切换。
如果放电次数变为5，则满足切换条件(例如，预设的切换条件)。此后，第一群组221的第一电池213a被放电到SOC的第二参考值，并且第二群组223的第二电池213b被放电到SOC的第一参考值。例如，在放电次数从6到10期间，第一群组221的第一电池213a的累积放电量对于每个放电周期增大20，并且第二群组223的第二电池213b的累积放电量对于每个放电周期增大80。因此，在放电次数从6至10期间，第一点D1在420、440、460、480和500处，并且第二点D2在180、260、340、420和500处。当放电次数为10时，第一群组221的第一电池213a的累积放电量等于第二群组223的第二电池213b的累积放电量，从而第一群组221的第一电池213a和第二群组223的第二电池213b可具有相似的寿命。
应当理解，应当仅在描述意义上考虑本文描述的本发明的示例实施例，这些示例实施例不是用于限制的。对每个示范性实施例内的特征或方面的描述通常应当被认为可用于其他示范性实施例中的其他类似的特征或方面。
虽然已参考附图描述了一个或多个示范性实施例，但本领域普通技术人员将会理解，在不脱离如所附权利要求限定的精神和范围的情况下，可对其进行形式和细节上的各种改变。

Claims (11)

1.一种不间断电源(UPS)，包括：
电池单元，连接到外部电网以从所述电网接收电力并且连接到外部负载以向所述负载供应电力，所述电池单元包括多个电池架，每个电池架包括多个架电池管理系统(BMS)，这些电池架被划分成包括第一电池的至少一个第一电池架和包括第二电池的至少一个第二电池架；
整体控制单元，被配置为从放电模式和充电模式之中确定所述电池单元的操作模式，其中，在所述放电模式中，所述整体控制单元被配置为控制所述第一电池架和所述第二电池架，以使得所述第一电池架的第一电池被放电到荷电状态(SOC)的第一参考值并且所述第二电池架的第二电池被放电到SOC的第二参考值；以及
测量单元，被配置为监视在多个时间段的每一者期间所述负载的累积电能消耗量并且把与所述监视相关联的数据发送给所述整体控制单元，
其中，所述整体控制单元被配置为基于在每个所述时间段中由所述测量单元生成的数据来确定是否在所述放电模式中操作所述电池单元，并且
其中，所述SOC的第一参考值低于高退化率段并且所述SOC的第二参考值高于所述高退化率段。
2.如权利要求1所述的UPS，其中，所述电池的寿命减小率根据在所述电池未被操作时所述电池的SOC而变化，并且其中，具有在所述高退化率段中的SOC的电池的寿命减小率大于所述电池的寿命减小率的平均值。
3.如权利要求1所述的UPS，其中，所述整体控制单元被配置为，在由所述测量单元测量到的所述负载的累积电能消耗量在给定时间段中变得大于第一参考电力量时，确定所述放电模式为所述电池单元的操作模式。
4.如权利要求3所述的UPS，其中，所述整体控制单元被配置为，在将所述电池单元的操作模式确定为所述放电模式之后，在所述给定时间段结束时，或者所述第一电池架的第一电池被放电到所述SOC的第一参考值并且所述第二电池架的第二电池被放电到所述SOC的第二参考值时，停止所述电池单元在所述放电模式中的操作。
5.如权利要求4所述的UPS，其中，所述整体控制单元被配置为，在所述电池单元停止在所述放电模式中的操作之后，在所述负载的累积电能消耗量超过第二参考电力量时使所述第一电池架和所述第二电池架的所述第一电池和所述第二电池进一步放电，而不限制为放电到所述第一参考值和所述第二参考值。
6.如权利要求1所述的UPS，还包括：
至少一个第一DC-DC转换器，其连接到所述第一电池架并且被所述整体控制单元控制；以及
至少一个第二DC-DC转换器，其连接到所述第二电池架并且被所述整体控制单元控制。
7.如权利要求6所述的UPS，其中，所述整体控制单元被配置为，控制所述第一DC-DC转换器和所述第二DC-DC转换器以将所述电池架的SOC维持在所述高退化率段之外。
8.如权利要求1所述的UPS，其中，所述整体控制单元被配置为，在所述放电模式中控制所述第一电池架和所述第二电池架，以使得当满足切换条件时所述第二电池架的第二电池被放电到所述SOC的第一参考值并且所述第一电池架的第一电池被放电到所述SOC的第二参考值。
9.如权利要求8所述的UPS，其中，当所述第一电池架和所述第二电池架的放电次数达到阈值时，满足所述切换条件。
10.如权利要求8所述的UPS，其中，当所述第一电池架或所述第二电池架的累积放电量达到阈值时，满足所述切换条件。
11.如权利要求1所述的UPS，其中，所述架BMS确定所述电池架的SOC，并且
所述架BMS将所确定的电池架的SOC发送给所述整体控制单元。
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