JP2011519254A - バイポーラ入力部を有する非絶縁充電器 - Google Patents

バイポーラ入力部を有する非絶縁充電器 Download PDF

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Abstract

正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスを有する無停電電源装置のためのシステムおよび方法が提供される。無停電電源装置は、インダクタ、第１の充電器出力部、および第２の充電器出力部を有するバッテリ充電器回路を含む。インダクタの第１の端に接続された第１のスイッチは、正のＤＣバスを第１の充電器出力部と結合するよう構成されている。インダクタの第２の端に接続された第２のスイッチは、負のＤＣバスをインダクタと結合するよう構成されている。中性ＤＣバスは第２の充電器出力部に結合可能である。バッテリ充電器回路は、第１の充電器出力部および第２の充電器出力部に結合されたバッテリを充電するために、正のＤＣバスおよび負のＤＣバスのうちの少なくとも一方から電力を引出すよう構成可能である。

Description

発明の背景
１．発明の分野
この発明の実施例は一般に、無停電電源装置バッテリの充電に関する。より特定的には、少なくとも１つの実施例は、バイポーラ入力部を有する非絶縁充電器に関する。
２．関連技術の説明
無停電電源装置（ＵＰＳ）は、多くの異なるタイプの電子機器に確実な電力を提供するために使用される。多くの場合、この電子機器は、ＵＰＳからの特定の電圧および／または電流入力を必要とする。ＵＰＳ電力出力の意図せぬ変動は電気機器に損傷を与えるおそれがあり、それは生産性の損失をもたらし、電気機器の高くつく修理または交換を必要とする場合がある。
図１は、調整された電力およびバックアップ電力を負荷１４０に提供する典型的なオンラインＵＰＳ１００のブロック図を提供する。図１に示すものと同様のＵＰＳは、ロードアイランド（RI）州ウエストキングストン（West Kingston）のアメリカン パワー コンバージョン（ＡＰＣ）コーポレイション（American Power Conversion Corporation）から入手可能である。ＵＰＳ１００は、整流器／昇圧コンバータ１１０と、インバータ１２０と、コントローラ１３０と、バッテリ１５０と、絶縁トランス充電器１６０とを含む。ＵＰＳは、入力ＡＣ電源のラインおよびニュートラルにそれぞれ結合する入力部１１２および１１４を有し、負荷１４０に出力ラインおよびニュートラルを提供する出力部１１６および１１８を有する。
ライン動作モードでは、コントローラ１３０の制御の下、整流器１１０は入力ＡＣ電圧を受取り、共通ライン１２４に対して出力ライン１２１および１２２で正および負の出力ＤＣ電圧を提供する。絶縁トランス充電器１６０は、絶縁トランスを用いてバッテリ１５０を充電するために採用可能である。バッテリ動作モードでは、入力ＡＣ電力を損失すると、整流器１１０はバッテリ１５０からＤＣ電圧を生成する。共通ライン１２４は、ＵＰＳ１００を通して連続的なニュートラルを提供するために、入力ニュートラル１１４および出力ニュートラル１１８に結合されていてもよい。インバータ１２０は整流器１１０からＤＣ電圧を受取り、ライン１１６および１１８で出力ＡＣ電圧を提供する。
ＵＰＳバッテリを充電するための既存の方式は、比較的大型の絶縁トランスを含む絶縁ハーフブリッジトポロジーを採用しており、それは高くつき、複数の高定格の関連部品を必要とし、磁束の不均衡によって飽和する場合があり、半導体装置の不良を引き起す。
発明の概要
少なくとも１つの局面は、正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスを有する無停電電源装置に向けられている。無停電電源装置は、インダクタ、第１の充電器出力部、および第２の充電器出力部を有するバッテリ充電器回路を含む。インダクタの第１の端に接続された第１のスイッチは、正のＤＣバスを第１の充電器出力部と結合するよう構成されている。インダクタの第２の端に接続された第２のスイッチは、負のＤＣバスをインダクタと結合するよう構成されている。中性ＤＣバスは第２の充電器出力部に結合可能である。バッテリ充電器回路は、第１の充電器出力部および第２の充電器出力部に結合されたバッテリを充電するために、正のＤＣバスおよび負のＤＣバスのうちの少なくとも一方から電力を引出すよう構成可能である。
少なくとも１つの他の局面は、正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスを有する無停電電源装置のバッテリを充電するための方法に向けられている。この方法は、バッテリ充電器回路の第１の充電器出力部を正のＤＣバスと結合するステップ、およびバッテリ充電器回路のインダクタを負のＤＣバスと結合するステップのうちの少なくとも一方を行なう。この方法は、バッテリ充電器回路の第２の充電器出力部を中性ＤＣバスと結合し、正のＤＣバスおよび負のＤＣバスのうちの少なくとも一方からの電流を、インダクタを通してバッテリに印加する。
少なくとも１つの他の局面は、正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスを有する無停電電源装置に向けられている。無停電電源装置は、インダクタ、第１の充電器出力部、および第２の充電器出力部を有するバッテリ充電器回路を含む。無停電電源装置は、第１の充電器出力部を正のＤＣバスと、およびインダクタを負のＤＣバスと選択的に結合するための手段を含む。第２の充電器出力部は中性ＤＣバスに結合可能である。バッテリ充電器回路は、バッテリを充電するために、正のＤＣバスおよび中性ＤＣバスのうちの少なくとも一方からの電流をインダクタに通すよう構成可能である。
これらの局面のさまざまな局面は、第１のスイッチおよび第２のスイッチを一斉に切換えるよう構成された制御モジュールを含んでいてもよい。制御モジュールは、第１の期間の間、正のＤＣバスを第１の充電器出力部と繰返し結合し、切り離すよう、第１のスイッチに指示可能である。制御モジュールは、第２の期間の間、負のＤＣバスをインダクタと繰返し結合し、切り離すよう、第２のスイッチに指示可能である。
さまざまな実施例では、第１のスイッチは、第１の連続期間の間、正のＤＣバスから間欠的に電流を通すよう構成可能であり、第２のスイッチは、第２の連続期間の間、中性ＤＣバスから間欠的に電流を通すよう構成可能である。第１および第２の期間は、少なくとも部分的に重複し得る。バッテリ充電器回路は、正のＤＣバスから、および負のＤＣバスから、電流を並行して受取るよう構成可能である。一実施例では、ＤＣ電源が、正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスのうちの少なくとも１つに結合可能である。
無停電電源装置は、上側電流しきい値と下側電流しきい値を生成して、インダクタのインダクタ電流を、上側電流しきい値と下側電流しきい値との間の値に制御するよう構成された制御モジュールを含み得る。制御モジュールは、インダクタ電流を上側電流しきい値未満で駆動するよう、第１のパルス幅変調制御信号デューティサイクルを調節可能であり、インダクタ電流を下側電流しきい値より上に駆動するよう、第２のパルス幅変調制御信号デューティサイクルを調節可能である。一実施例では、バッテリ充電器回路は、トランスおよび抵抗器を含むことが可能であり、制御モジュールは、インダクタ電流の値を求めるために、トランス電圧および抵抗器電圧のうちの少なくとも一方をサンプリングするよう構成可能である。
ここに開示されたシステムおよび方法の他の局面および利点は、単なる例示としてこの発明の原理を示す添付図面と関連して理解される以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。
図面の簡単な説明
添付図面は縮尺どおりに描かれるよう意図されてはいない。図中、さまざまな図面に示される各同一のまたはほぼ同一の構成要素は、同じ番号で表される。明確にするために、すべての図においてすべての構成要素に名前がつけられるとは限らない。
動作状態の無停電電源装置を示す機能ブロック図である。 動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器回路を示す機能ブロック図である。 動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器回路を示す機能ブロック図である。 動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器回路を示す機能ブロック図である。 動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器回路を示す機能ブロック図である。 動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器回路を示す機能ブロック図である。 動作状態の無停電電源装置のバッテリを充電するための方法を示すフローチャートである。
詳細な説明
この発明は、その用途が、以下の説明に述べる、または図面に示す構成要素の構造および構成の詳細に限定されない。この発明は他の実施例が可能であり、さまざまな方法で実践または実行可能である。また、ここに使用する表現および用語は説明のためであり、限定的であるとみなされるべきではない。「含む」、「備える」、または「有する」、「含有する」、「伴う」、およびそれらの変形のここでの使用は、その前に挙げられた項目、それらの均等物、および追加の項目を包含するよう意図されている。
この発明の少なくとも１つの実施例は、たとえば図１の無停電電源装置におけるバッテリへの配電の向上を提供する。しかしながら、この発明の実施例は無停電電源装置での使用に限定されておらず、一般に、他の電源装置または他のシステムで使用されてもよい。
例示のために図面に示すように、この発明は、正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスを有する無停電電源装置バッテリのバッテリを充電するためのシステムおよび方法において具現化されてもよい。これらのシステムおよび方法は、バッテリ充電器回路の第１の充電器出力部を正のＤＣバスと結合するステップ、およびバッテリ充電器回路のインダクタを負のＤＣバスと結合するステップのうちの少なくとも一方を選択的に行なう。これらのシステムおよび方法は、バッテリ充電器回路の第２の充電器出力部を中性バスと結合可能であり、正および負のバスのうちの少なくとも一方からの電力を、バッテリ充電器回路を通してバッテリに印加可能である。ここに開示されるシステムおよび方法の実施例は、バッテリ充電器回路のインダクタ電流を上側しきい値と下側しきい値との間に保つために、複数の制御信号デューティサイクルのうちの１つ以上を変調可能である。
図２は、動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器回路２００を示す機能ブロック図である。バッテリ充電器回路２００は一般に、正のＤＣバス２０５、中性ＤＣバス２１０および負のＤＣバス２１５を少なくとも含む。これらのバスラインは一般に、電気部品間で電力を送信または共有する。一実施例では、正のＤＣバス２０５は＋４００Ｖのバスラインを含み、中性ＤＣバス２１０は０Ｖのバスラインを含み、負のＤＣバス２１５は−４００Ｖのバスラインを含む。バスライン２０５、２１０および２１５は、電気部品間のインターフェイスとして作用してもよい。たとえば、正のＤＣバス２０５、中性ＤＣバス２１０および負のＤＣバス２１５の各々は、無停電電源装置（図２に図示せず）をバッテリ充電器回路２００と結合可能である。一実施例では、バッテリ充電器回路２００は無停電電源装置内に含まれていてもよい。たとえば、バスライン２０５、２１０および２１５は、無停電電源装置整流器の正および負の主要ラインと中性ラインとを含んでいてもよい。一実施例では、正のＤＣバス２０５、中性ＤＣバス２１０、および負のＤＣバス２１５は、無停電電源装置の電源と関連付けられ得る。
一実施例では、正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０は、少なくとも１つの第１のキャパシタ２２０の両側に接続する。一実施例における第１のキャパシタ２２０は、無停電電源装置整流器といった電圧源と関連付けられ得る。第１のキャパシタ２２０は、無停電電源装置への入力電圧と、直接、または介在する電気素子を介して関連付けられ得る。一実施例では、第１のキャパシタ２２０の正の充電側は正のＤＣバス２０５に接続可能であり、第１のキャパシタ２２０の負の充電側は中性ＤＣバス２１０に接続可能である。一実施例では、第１のキャパシタ２２０は、無停電電源装置整流器の正の主要ラインと中性ラインとの間に位置し得る。
バッテリ充電器回路２００は、少なくとも１つの第２のキャパシタ２２５も含んでいてもよく、それは一実施例では、中性ＤＣバス２１０を負のＤＣバス２１５と接続する。たとえば、第２のキャパシタ２２５は電圧源と関連付けられてもよい。一実施例では、第２のキャパシタ２２５の正の充電側は中性バス２１０に接続していてもよく、第２のキャパシタ２２５の負の充電側は負のバス２１５に接続していてもよい。一実施例では、第２のキャパシタ２２０は、無停電電源装置整流器の中性ラインと負の主要ラインとの間に位置し得る。一実施例では、第１のキャパシタ２２０および第２のキャパシタ２２５のうちの一方または双方が、無停電電源装置整流器内に含まれ得る。
バッテリ充電器回路２００は、少なくとも１つの第１のスイッチ２３０も含んでいてもよい。第１のスイッチ２３０は一般に、回路において接続を行なったり切断したりすることが可能な電気的または機械的装置を含む。たとえば、第１のスイッチ２３０は、少なくとも１つのトランジスタを含み得る。一実施例では、第１のスイッチ２３０は、少なくとも１つの電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）を含むが、他のタイプのトランジスタ（たとえば、バイポーラ接合、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタなどが使用されてもよい）。一実施例では、図２に示すように、ダイオード２３５が、バッテリ充電器回路２００の別個の要素であってもよい。バッテリ充電器回路２００の構成要素の電圧定格は、異なっていてもよい。たとえば、キャパシタ２２０およびキャパシタ２２５が各々４００Ｖに充電され、キャパシタ２５５が２００Ｖに充電される場合、キャパシタ２２０および２２５の各々は４５０Ｖの定格を有し得る。この例示的な実施例では、スイッチ２３０およびダイオード２３５は各々６００Ｖの定格を有し、スイッチ２４０およびダイオード２４５は８００Ｖの定格を有し、キャパシタ２５５は２５０Ｖの定格を有し得る。
第１のスイッチ２３０は開状態および閉状態のうちのいずれかで動作してもよく、第１のスイッチ２３０は一般に、これら２つの状態間を遷移し得る。開状態は一般に、第１のスイッチ２３０の両端に動作する回路接続を含まず（たとえば開回路）、閉状態は一般に、第１のスイッチ２３０の両端に動作する回路接続を含み（たとえば閉回路）、そのため、第１のスイッチ２３０の一方の側の要素は、第１のスイッチ２３０の別の側の要素に電気的に結合可能である。
一実施例では、第１のスイッチ２３０が閉じると、電流が正のＤＣバス２０５からバッテリ充電器回路２００を通って流れ得る。たとえば、第１のスイッチ２３０が閉鎖位置にある場合、バッテリ充電器回路２００は、正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０を結合する閉回路を含むことができ、そのため電流が正のＤＣバス２０５から提供され得る。別の実施例では、第１のスイッチ２３０が開放位置にある場合、バッテリ充電器回路２００は開回路を含みことができ、そのため正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０は結合されない。第１のスイッチ２３０が開いているこの実施例では、電流は正のＤＣバス２０５から引出されない。
バッテリ充電器回路２００は、少なくとも１つの第２のスイッチ２４０も含んでいてもよい。第２のスイッチ２４０は、少なくとも１つのトランジスタを含み得る。第２のスイッチ２４０は開状態および閉状態のうちのいずれかで動作してもよく、一般にこれら２つの状態間を遷移し得る。開状態は一般に、第２のスイッチ２４０の両端に動作する回路接続を含まず、閉状態は一般に、第２のスイッチ２４０の両端に動作する回路接続を含み、そのため、第２のスイッチ２４０の一方の側の要素は、第２のスイッチ２４０の別の側の要素に電気的に結合可能である。
一実施例では、第２のスイッチ２４０が閉じると、電流が中性ＤＣバス２１０からバッテリ充電器回路２００を通って流れ得る。たとえば、第２のスイッチ２４０が閉鎖位置にある場合、バッテリ充電器回路２００は、中性ＤＣバス２１０および負のＤＣバス２１５を結合する閉回路を含むことができ、そのため電流が中性ＤＣバス２１０から提供され得る。別の実施例では、第２のスイッチ２４０が開放位置にある場合、バッテリ充電器回路２００は開回路を含みことができ、そのため中性ＤＣバス２１０および負のＤＣバス２１５は結合されない。第２のスイッチ２４０が開いているこの実施例では、電流は負のＤＣバス２１５から引出されない。
バッテリ充電器回路２００は、少なくとも１つのバッテリ２５０と少なくとも１つのキャパシタ２５５とを含んでいてもよい。一実施例では、バッテリ２５０は少なくとも１つのバッテリストリングを含み得る。一実施例では、バッテリ充電器回路２００を含む無停電電源装置がバッテリ動作モードにある場合、バッテリ２５０は無停電電源装置に電力を提供可能である。バッテリ２５０によって出力された電力は、たとえば、インバータといった無停電電源装置の構成要素に、または無停電電源装置と関連付けられた負荷に直接、印加されてもよい。
一実施例では、バッテリ２５０は、少なくとも１つの正の端子ＶBATT +と少なくとも１つの負の端子ＶBATT -とを含み得る。図２に示すように、正の端子ＶBATT +は第１の充電器出力部２６０に接続していてもよく、負の端子ＶBATT -は第２の充電器出力部２６５に接続していてもよい。さまざまな実施例においてこれらの接続は逆になっていてもよく、そのため第１の充電器出力部２６０は負の端子ＶBATT -に接続可能であり、第２の充電器出力部２６５は正の端子ＶBATT +に接続可能である、ということが理解されるべきである。一実施例では、第１の充電器出力部２６０は、バッテリ２５０の正の端子ＶBATT +などの端子を、正のＤＣバス２０５と結合可能である。この実施例では、第１の充電器出力部２６０を介した正のＤＣバス２０５とバッテリ２５０との結合は、たとえば図２に示すようにここに説明される、第１のスイッチ２３０、ダイオード２４５、および他の構成要素といったバッテリ充電器回路２００のさまざまな構成要素を含み得る。一実施例では、第２の充電器出力部２６５は、バッテリ２５０の負の端子ＶBATT -などの端子を、中性バスライン２１０と結合可能である。図２に示す実施例は逆になっていてもよく、そのため第２の充電器出力部２６５がバッテリ２５０の正の端子ＶBATT +と結合し、バッテリ２５０の負の端子ＶBATT -が第１の充電器出力部２６０と結合する、ということが理解されるべきである。
一実施例では、バッテリ充電器回路２００は、少なくとも１つの制御モジュール２７０を含み得る。制御モジュール２７０は一般に、たとえば、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のいずれのスイッチングも制御する。制御モジュール２７０は、インダクタ２７５を通る電流といった、バッテリ充電器回路２００における電流を検知可能である。制御モジュール２７０は、たとえば、第１のスイッチ２３０または第２のスイッチ２４０の、開状態と閉状態とのスイッチングを制御する論理演算を実行するよう構成された少なくとも１つのプロセッサまたは回路を含んでいてもよい。一実施例では、制御モジュール２７０は、充電回路を含有する無停電電源装置の主要コントローラである。一実施例では、制御モジュール２７０は、たとえば、スイッチング動作を制御するために第１のスイッチ２３０または第２のスイッチ２４０に印加され得るデューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号を生成する、少なくとも１つの制御信号生成器を含んでいてもよい。一実施例では、第１のデューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号が第１のスイッチ２３０に印加可能であり、第２のデューティサイクルを有するパルス幅変調制御信号が第２のスイッチ２４０に印加可能である。この実施例では、（第１のスイッチ２３０に印加された）第１のデューティサイクルおよび（第２のスイッチ２４０に印加された）第２のデューティサイクルは、異なるデューティサイクルであり得る。
バッテリ充電器回路２００は、少なくとも１つのインダクタ２７５を含んでいてもよく、それは、たとえば１５％未満のインダクタンス公差を有していてもよいが、他の公差も可能である。一実施例では、インダクタ２７５の第１の端が第１のスイッチ２３０に接続可能であり、インダクタ２７５の第２の端が第２のスイッチ２４０に接続可能である。この例示的な実施例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０の状態に依存して、インダクタ２７５を通る電流が、正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０から提供されてもよい。たとえば、第１のスイッチ２３０が閉じている（すなわち、接続を形成している）場合、インダクタ２７５を通る電流は、正のＤＣバス２０５から中性ＤＣバス２１０への経路において提供可能である。この例示的な実施例を続けると、第２のスイッチ２４０が閉じている場合、インダクタ２７５を通る電流は、中性ＤＣバス２１０から負のＤＣバス２１５への経路において提供可能である。一実施例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０は同時に閉じることができる。この実施例では、インダクタ２７５を通る電流は、正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０の双方から並行して提供可能である。一実施例では、バッテリ２５０を充電するために、正のＤＣバス２０５および負のＤＣバス２１５のうちの少なくとも一方からの電流が、インダクタ２７５を通り、第１の充電器出力部２６０に沿って通されてもよい。この例示的な実施例では、第２の充電器出力部２６５は中性ＤＣバス２１０と結合されていてもよい。
一実施例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０は交互に切換わってもよく、そのため、一方のスイッチが開いている場合、他方は一般に閉じている。たとえば、インダクタ２７５が１００ｋＨｚで充電または放電する実施例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０は５０ｋＨｚで切換わってもよい。この例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０における放散は、インダクタ２７５のインダクタ周波数の半分で起こり得る。
別の実施例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０は一斉に切換わってもよく、そのため、双方のスイッチは同時に同じ状態となる。たとえば、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０は、同じ期間の全体または一部にわたって、ともに開いていてもよい。別の例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０は、同じ期間の全体または一部にわたって、ともに閉じていてもよい。第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０が同期して動作するこの例示的な実施例の例では、第１のスイッチ２３０、第２のスイッチ２４０、およびインダクタ２７５の各々は、たとえば１００ｋＨｚといった同じ周波数で動作可能である。さまざまな実施例では、これらの構成要素は、たとえば２０ｋＨｚ〜１５０ｋＨｚで変化する周波数で動作してもよい。
一実施例では、第２のスイッチ２４０が同じ状態（たとえば開状態）のままでいる間、第１のスイッチ２３０は状態を（たとえば開状態から閉状態に）繰り返し切換えることができる。第２のスイッチ２４０が開いたままとなっている間、第１のスイッチ２３０がある期間にわたって開放位置から閉鎖位置に繰り返し切換わる実施例では、電流は正のＤＣバス２０５からインダクタ２７５に提供可能である。この期間はたとえば１０ｍｓであってもよいが、他の期間も可能である。第２のスイッチ２４０が開いたままとなっている間、第１のスイッチ２３０が状態間をサイクル動作する一実施例では、電流は正のＤＣバス２０５のみからインダクタ２７５に提供可能である。他の実施例では、正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０のうちの一方または双方から、同じまたは異なる時間、電流経路がインダクタ２７５に提供可能である。
第２のスイッチ２４０が開いたままとなっている間、第１のスイッチ２３０が状態間を切換わる例示的な実施例を続けると、一実施例では、ある期間の後、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０の動作は逆になり得る。すなわち、第２のスイッチ２４０がある期間にわたって状態を繰り返し切換える（すなわち、繰り返し開いたり閉じたりする）間、第１のスイッチ２３０は１つの状態（たとえば開状態）のままでいる。この実施例では、たとえば、第２のスイッチ２４０がサイクル動作し、第１のスイッチ２３０が開いたままとなっている間、電流が中性ＤＣバス２１０からインダクタ２７５に提供されてもよい。さまざまな実施例では、一方のスイッチがさまざまな実施例では開状態または閉状態の一方であり得る単一の状態のままでいる間、別のスイッチが開状態と閉状態とで状態を繰り返し切換える、これらのサイクル動作は、継続してもよい。たとえば、１０ｍｓという第１の期間にわたって第１のスイッチ２３０が開状態にある状態で、第２のスイッチ２４０が開状態と閉状態との間を変動してもよい。第１の期間の後、同様に１０ｍｓであってもよいがそうでなくてもよい第２の期間にわたって、第１のスイッチ２３０が開状態と閉状態との間を変動する間、第２のスイッチ２４０が単一の状態（たとえば開状態）のままであってもよい。
たとえばスイッチが一斉に、交互に、または、一方が状態を変えない間に他方が状態を変える周期で動作するさまざまな実施例では、インダクタ２７５といったバッテリ充電器回路２００の要素は、正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０のうちの少なくとも一方から電流を提供され得る。これは交互にまたは並行して、もしくは、たとえば、連続する、重複する、または一部重複する期間の間、起こってもよい。
一実施例では、制御モジュール２７０は、インダクタ２７５の電流を検知可能である。たとえば、制御モジュール２７０は、抵抗器２８０またはトランス２８５のうちの少なくとも一方の電圧の表示をサンプリングし、検知し、もしくは他の態様で受取り、または取得してもよい。一実施例では、制御モジュール２７０は、たとえば、１：１００の巻数比を有し、公差が５％未満のトランスを含み得る電流トランス２８５の二次電圧を取得可能である。一実施例では、コントローラ２７０にインダクタ電流フィードバックを提供するために、抵抗器２８０およびトランス２８５の電圧は合計され得る。コントローラ２７０は次に、抵抗器２８０およびトランス２８５のうちの少なくとも一方の電圧測定値に基づいたインダクタ電流フィードバックを用いて、インダクタ２７５の電流を制御し、バッテリ２５０の電圧または電流を調整してもよい。
一実施例では、制御モジュール２７０は、たとえば、上側しきい値および下側しきい値によって規定可能なある範囲内にインダクタ電流が留まるように、インダクタ２７５の電流を概して制御するヒステリシス制御を採用している。たとえば、バッテリ充電器回路２００は、インダクタ電流を検知可能な電流検知トランス２８５および電流検知抵抗器２８０を含んでいてもよい。この検知されたインダクタ電流は、インダクタ電流がその範囲内にあるかどうかを判断するために、上側および下側しきい値に対して評価されてもよい。この例示的な実施例を続けると、インダクタ電流が最小しきい値に接近しているかまたは最小しきい値未満であることを、トランス２８５または抵抗器２８０からの情報が示す場合、制御モジュール２７０は、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの少なくとも一方を閉じることができ、電流が正のバス２０５および中性バス２１０のうちの少なくとも一方からインダクタ２７５に流れるための経路を作り出す。一実施例では、インダクタ電流が高すぎる（たとえば、最大しきい値に接近しているかまたは最大しきい値を超えている）ことを、抵抗器２８０およびトランス２８５のうちの１つ以上からの情報が示す場合、制御モジュール２７０は、たとえば第１のスイッチ２３０を開いてもよく、それは正のバス２０５からインダクタ２７５への電流の流れを遮断して、インダクタ電流を低下させる。一実施例では、制御モジュール２７０は、バッテリ２５０の電圧に関連する情報に基づいて、インダクタ電流を制御してもよい。たとえば、さまざまな実施例では、バッテリ２５０の電圧がしきい値を上回るかまたはそれ未満である場合、制御モジュール２７０は、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの一方を開くかまたは閉じて、電流がインダクタ２７５を通って流れるための経路を提供するかまたは除去してもよい。一実施例では、上側および下側しきい値は、バッテリ２５０の電圧に基づいて変わり得る。
制御モジュール２７０は、固定された周波数制御を含まないパルス幅変調（ＰＷＭ）手法を採用してもよい。しかしながら、一実施例では、たとえばスイッチ２３０および２４０が切換周期ごとに交互しない場合、固定された周波数制御が使用可能である。たとえば、制御モジュール２７０は、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０の各々に１つのＰＷＭ制御信号を生成するために、少なくとも１つの制御信号生成器を含んでいてもよい。制御モジュール２７０によって制御される各ＰＷＭ制御信号に、異なるデューティサイクルが関連付けられてもよい。制御モジュール２７０は、たとえば、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの少なくとも一方の状態を切換えて、インダクタ２７５を通る電流の流れを増加または減少させるよう、ＰＷＭ制御信号のデューティサイクルを調節してもよい。
一実施例では、制御モジュール２７０は、あるデューティサイクルを第１のスイッチ２３０に印加し、異なるデューティサイクルを第２のスイッチ２４０に印加してもよい。一実施例では、制御モジュール２７０から第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの少なくとも一方へのさまざまなデューティサイクルの集団的印加は、インダクタ電流を、上側電流しきい値と下側電流しきい値との間のレベルに保つ。一実施例では、第１のスイッチ２３０に関連付けられたデューティサイクルを制御するために使用される上側および下側しきい値は、第２のスイッチ２４０に関連付けられたデューティサイクルを制御するために使用される上側および下側しきい値とは異なり得る。一実施例では、制御モジュール２７０は、インダクタ電流を上側しきい値と下側しきい値との間に制御するよう、ＰＷＭ制御信号デューティサイクルを調節可能である。たとえば、第１のスイッチ２３０は、正のＤＣバス２０５からインダクタ２７５を通る電流の流れを遮断するよう、閉鎖位置から開放位置に切換わってもよく、それはインダクタ電流を減少させ得る。一実施例では、第２のスイッチ２４０は、負のＤＣバス２１５からインダクタ２７５を通る電流の流れが増加可能となるよう、開放位置から閉鎖位置に切換わることが可能である。
さまざまな実施例では、制御モジュール２７０がヒステリシス制御を用いて、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの一方または双方といったスイッチの状態を制御可能である、ということが理解されるべきである。これは、正のＤＣバス２０５、中性ＤＣバス２１０、および負のＤＣバス２１５のいずれからの電流の流れも調整可能である。この電流はインダクタ２７５を通って流れてもよく、第１の充電器出力部２６０および第２の充電器出力部２６５のうちの少なくとも一方を介してバッテリ２５０に印加されてもよい。バッテリ２５０に電流を印加することは通常、バッテリ２５０を充電する。
たとえば、正のＤＣバス２０５、中性ＤＣバス２１０、および負のＤＣバス２１５のいずれかからの電流の流れ、インダクタ２７５の電流または電圧、およびバッテリ２５０に印加された電流または電圧を調整するために、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの一方または双方が開かれ、または閉じられてもよい、ということがさらに理解されるべきである。バッテリ充電器回路２００の第１および第２の要素を識別する用語は、限定的であるよう意図されてはいない。たとえば、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０、または第１の充電器出力部２６０および第２の充電器出力部２６５といった第１および第２の要素は、同等のまたは相互交換可能な要素であり得る。
図３は、動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器回路２００を示す機能ブロック図である。図３に示す実施例では、第１のスイッチ２３０は閉鎖位置にあり、第２のスイッチ２４０は開放位置にある。この例示的な実施例では、閉じられた第１のスイッチ２３０は、正のＤＣバス２０５とバッテリ２５０との間の回路を完成させている。図３に示すように、インダクタ２７５には正のＤＣバス２０５から電流が提供可能であり、それは第１の充電器出力部２６０を介してバッテリ２５０に印加され得る。正のＤＣバス２０５、中性ＤＣバス２１０、または負のＤＣバス２１５のいずれかから電流を提供することは、これらのバスラインのいずれかに結合された電源から電流を提供することを含み得る、ということが理解されるべきである。図３に示すように、スイッチ２４０は開いており、この例のインダクタ２７５は負のＤＣバス２１５から電流を引出していない。
図３に示すように、第１のスイッチ２３０はインダクタ２７５の第１の端に接続されている。電流は、閉じられた第１のスイッチ２３０を通り、インダクタ２７５を通って、第１の充電器出力部２６０を介してバッテリ２５０に通り得る。一実施例では、インダクタ２７５は、電流がたとえばＤＣバスラインのうちの１つからそれを通って流れる場合に充電され得る。この実施例では、インダクタ電流は時間とともに増加してもよい。別の実施例では、インダクタ２７５は、電流がインダクタ２７５からバッテリ２５０に流出する場合に放電可能であり、この実施例では、インダクタ電流は時間とともに減少してもよい。図３は電流ループ３０５を示しており、それは、第１のスイッチ２３０が閉じられ、第２のスイッチ２４０が開いている図３の実施例では、バッテリ充電器回路２００を通って伝わる電流を概して示している。図示されているように、バッテリ充電器回路２００は、正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０に接続された電圧源から、第１のスイッチ２３０およびインダクタ２７５を通して電流を引出し、その電流をバッテリ２５０に印加し得ることが、見てわかる。たとえば、制御モジュール２７０は、正のＤＣバス２０５から電流を引出すために第１のスイッチ２３０を閉じることができ、バッテリ２５０を充電するためにインダクタ２７５を通る電流を増加させる。第２のスイッチ２４０が開いている間、第１のスイッチ２３０が閉じられている一実施例では、バッテリ充電器回路２００の電圧の約半分（一例では２００Ｖ）がインダクタ２７５に印加され、たとえば別の２００Ｖがバッテリ２５０またはキャパシタ２５５の両端に印加されてもよい、ということが理解されるべきである。
図４は、動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器回路２００を示す機能ブロック図である。図４の実施例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０は双方とも開いている。この例では、正のＤＣバス２０５および負のＤＣバス２１５は双方とも、インダクタ２７５から電気的に遮断されている。
一実施例では、正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０のうちの少なくとも一方からの電流が、インダクタ２７５を通りキャパシタ２５５を横断して、電流ループ４０５を通って循環してもよい。たとえば、バッテリ充電器回路２００の動作状態は、時間とともに変化してもよい。図４に示す動作状態の前の動作状態が、第１のスイッチ２３０が閉じられた実施例を含んでいたならば、電流は正のＤＣバス２０５から提供されたかもしれない。第２のスイッチ２４０が閉じられていたならば、電流は中性ＤＣバス２１０から提供されたかもしれない。また、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０が双方とも閉じられていたならば、電流は正のＤＣバス２０５および中性ＤＣバス２１０の双方から提供されたかもしれない。この例を続けると、これらの状態のうちのいずれかが図４に示す動作状態に変化した場合、電流ループ４０５に存在する電流は、インダクタ２７５および第１の充電器出力部２６０を通過して、バッテリ２５０を充電してもよい。
一実施例では、制御モジュール２７０は、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０の双方を開いてもよい。なぜなら、たとえば、インダクタ電流が上側しきい値に接近しているかまたは上側しきい値を超えているためである。別の実施例では、たとえば、バッテリ２５０、抵抗器２８０、トランス２８５、バッテリ充電器回路２００の他の要素、無停電電源装置、またはその負荷に過重の負荷をかけることを回避するために、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０は同時に開いていてもよい。
図５は、動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器２００回路を示す機能ブロック図である。図５の実施例では、第１のスイッチ２３０は開いており、第２のスイッチ２４０は閉じられている。図５に示す実施例のように、第２のスイッチ２４０が閉鎖位置にある実施例では、インダクタ２７５は中性ＤＣバス２１０からの電流をインダクタ２７５を通して受取ることができる。これは、たとえば、インダクタ電流を上側しきい値と下側しきい値との間のレベルに保つために行なわれてもよい。一実施例では、概して電流ループ５０５で示す経路においてインダクタ２７５を通って流れるインダクタ電流を増加させるために、制御モジュール２７０は第２のスイッチ２４０を閉じてもよい。この例示的な実施例を続けると、第２のスイッチ２４０が開状態に遷移する場合、インダクタ電流は図４に示すような電流ループ４０５を介してバッテリ２５０に印加されてもよい。第１のスイッチ２３０が開いている間、第２のスイッチ２４０が閉じられている一実施例では、バッテリ充電器回路２００の電圧（一例では４００Ｖ）のすべてまたは実質的にすべてがインダクタ２７５に印加されてもよい、ということが理解されるべきである。
第１のスイッチ２３０を開放位置のままにし、第２のスイッチ２４０を図５の閉鎖位置と図４の開放位置との間で繰返し切換えることにより、インダクタ電流は交互に増加し（電流が中性ＤＣバス２１０から提供されるため）、減少する（電流がバッテリ２５０に流出するため）。この実施例では、バッテリ充電器回路２００が、動作状態を図４および図５の状態間で繰返し変化させることにより、バッテリ２５０を充電するよう動作する。動作状態を図３および図４の状態間で繰返し変化させることが、インダクタ電流の増加をもたらし（電流が正のＤＣバス２０５から提供されるため）、インダクタ電流の減少をもたらす（電流がバッテリ２５０に流出するため）ということも理解されるべきである。
図６は、動作状態の無停電電源装置のバッテリ充電器回路２００を示す機能ブロック図である。図６の一実施例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０はともに閉じられている。図６に示すように、閉じられたスイッチ２３０および２４０により、インダクタ２７５は、（閉じられた第１のスイッチ２３０により）正のＤＣバス２０５および（閉じられた第２のスイッチ２４０により）中性ＤＣバス２１０の双方から充電可能となる。図６に示すように、電流ループ３０５は正のＤＣバス２０５からインダクタ２７５を充電して、この電力の少なくとも一部を第１の入力ライン２６０を介してバッテリ２５０に印加することができる。同様に図６に示すように、電流ループ５０５はインダクタ２７５を充電可能であり、この充電が次に、たとえば電流ループ３０５を介してバッテリ２５０に流出してもよい。
一実施例では、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの少なくとも一方が閉状態にあることが、インダクタ電流の増加を引起し得る。たとえば、制御モジュール２７０は、インダクタ電流をしきい値より上に駆動するために、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの一方または双方を閉じてもよい。この例を続けると、インダクタ電流が増加する速度を低下させるために、またはインダクタ電流を減少させるために、制御モジュール２７０は（図３〜図５に示すように）第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの一方または双方を開いてもよい。
図２〜図６のいずれかに示す実施例は各々、少なくとも１つの瞬間におけるバッテリ充電器回路２００の動作を示している。さまざまな実施例では、バッテリ充電器回路２００の動作状態は時間とともに変化し得る。たとえば、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０は、時間とともに、重複し得るさまざまなパターンで、開状態と閉状態との間を切換わっていてもよい。さまざまな実施例では、たとえば、第１のスイッチ２３０および第２のスイッチ２４０のうちの一方または双方が開かれてもよく、閉じられてもよく、開から閉に遷移してもよく、または閉から開に遷移してもよい。
さまざまな実施例では、バッテリ充電器回路２００の修正された構成が可能である、ということが理解されるべきである。たとえば、正のＤＣバス２０５、中性ＤＣバス２１０、および負のＤＣバス２１５のいずれかが、第１の充電器出力部２６０、第２の充電器出力部２６５、および図に示すもののような介在する回路構成要素、もしくは他の構成要素またはトポロジーを介して、バッテリ２５０のいずれかの端子と結合可能である。バッテリ充電器回路２００は、たとえば、バッテリの一端子が正および負のＤＣバスの中点または中性ラインに接続されているバッテリを充電するために、正および負のＤＣバスが入力部として使用されているトポロジーと互換性があり得る。これは、たとえば、二重変換無停電電源装置を含んでいてもよい。
図７は、動作状態の無停電電源装置のバッテリを充電するための方法７００を示すフローチャートである。一実施例では、無停電電源装置は、正のＤＣバス、中性ＤＣバスおよび負のＤＣバスを含む。方法７００は、バッテリ充電器回路の第１の充電器出力部を正のＤＣバスと結合する行為（行為７０５）を含んでいてもよい。第１の充電器出力部を正のＤＣバスと結合すること（行為７０５）は、バッテリ端子に接続された充電器出力部を介して、電源電圧と関連付けられた正のＤＣバスをバッテリに接続することを含んでいてもよい。一実施例では、正のＤＣバスと結合する行為（行為７０５）は、たとえば、１つ以上のトランス、ダイオード、インダクタ、またはスイッチといったバッテリ充電器回路の１つ以上の介在要素を介して、第１の充電器出力部を正のＤＣバスと接続することを含み得る。
一実施例では、第１の充電器出力部を正のＤＣバスと結合すること（行為７０５）は、バッテリ充電器回路のインダクタの第１の端で第１のスイッチング動作を行なうことを含み得る。たとえば、スイッチング動作は、たとえばＤＣバスをバッテリ入力ラインと結合する（行為７０５）電気的接続を完成させるためにスイッチを閉じてもよい。一実施例では、この第１のスイッチング動作は、ＤＣバスをバッテリ入力ラインと繰返し結合し、切り離すよう、ある期間の間、２回以上行なわれてもよい。さまざまな実施例では、正のＤＣバスを第１の充電器出力部と結合すること（行為７０５）により、バッテリ充電器回路のインダクタが、正のＤＣバスから充電され、バッテリ充電器回路と関連付けられたバッテリに電力を供給するようになる。
方法７００は、バッテリ充電器回路の少なくとも１つのインダクタを負のＤＣバスと結合する行為（行為７１０）も含んでいてもよい。さまざまな実施例では、インダクタを結合する行為（行為７１０）は、バッテリ充電器回路のインダクタを負のＤＣバスと、直接、またはたとえばスイッチといったバッテリ充電器回路の介在要素を介して接続することを含み得る。さまざまな実施例における方法７００は、正のＤＣバス結合（行為７０５）、負のＤＣバス結合（行為７１０）、または正のＤＣバス結合（行為７０５）および負のＤＣバス結合（行為７１０）の双方のいずれかを行なってもよい。
一実施例では、ＤＣバスをインダクタと結合すること（行為７１０）は、インダクタの第２の端で第２のスイッチング動作を行なうことを含み得る。たとえば、スイッチング動作は、たとえばＤＣバスをインダクタと結合する（行為７１０）電気的接続を完成させるためにスイッチを閉じてもよい。一実施例では、この第２のスイッチング動作は、負のＤＣバスをインダクタと繰返し結合し、切り離すよう、ある期間の間、２回以上行なわれてもよい。さまざまな実施例では、負のＤＣバスをインダクタと結合すること（行為７１０）により、インダクタが中性ＤＣバスから充電されるようになり、この充電が次に、バッテリ充電器回路と関連付けられたバッテリを充電するために供給されてもよい。
一実施例では、方法７００は、バッテリ充電器回路の第２の充電器出力部を中性ＤＣバスと結合する行為（行為７１５）を含み得る。たとえば、バッテリ端子は、バッテリ充電器回路の充電器出力部と接続してもよく、または他の態様でインターフェイスをとってもよく、充電器出力部は、電源と関連付けられた中性ＤＣバスに接続してもよい。さまざまな実施例では、中性ＤＣバスは、インダクタと正のＤＣバスおよび負のＤＣバスのうちの少なくとも一方とともに閉回路を形成してもよい。
一般に、正のＤＣバスと結合する行為（行為７０５）、負のＤＣバスと結合する行為（行為７１０）、または中性ＤＣバスと結合する行為（行為７１５）といった、ここに説明されたいずれの結合行為も、少なくとも２つの要素を直接、またはさまざまな回路構成要素といった１つ以上の介在要素を介して電気的に接続することを含んでいてもよい。一実施例における方法７００は、正のＤＣバス、負のＤＣバス、および中性ＤＣバスをそれぞれ、バッテリへの２つの充電器出力部、たとえば第１のバッテリ端子に接続する第１の充電器出力部、および第２のバッテリ端子に接続する第２の充電器出力部を含み得るバッテリ充電器回路と結合する上述の３つの結合行為（行為７０５、行為７１０、および行為７１５）を含み得る。
方法７００は、３つの出力部（たとえば、正、負、および中性）を有する電圧源が、２つの端子（たとえば正および負）を有するバッテリを充電する実施例を含み得る、ということが理解されるべきである。この例では、少なくとも１つのバッテリ端子が、電圧源の中性出力部（すなわち、中性ＤＣバス）と結合し、または他の態様で接続することが可能であり、他方のバッテリ端子は、電圧源の正の出力部または電圧源の負の出力部（すなわち、正のＤＣバスまたは負のＤＣバス）と結合可能である。
一実施例では、方法７００は、バッテリ充電器回路のインダクタを通して電流をバッテリに印加する行為（行為７２０）を実行可能である。一実施例では、電流印加（行為７２０）は、正のＤＣバスおよび中性ＤＣバスのうちの少なくとも一方からの電流を、インダクタを通してバッテリに印加することを含み得る。たとえば、第１および第２のスイッチング動作のうちの少なくとも一方が、バッテリを充電するために、正のＤＣバスおよび中性ＤＣバスの少なくとも一方からインダクタを通る経路においてインダクタ電流を制御することができる（行為７２０）。方法７００は一般に、正のＤＣバスと結合する行為（行為７０５）、負のＤＣバスと結合する行為（行為７１０）、および中性ＤＣバスと結合する行為（行為７１５）のうちの少なくとも１つの結果として、たとえば正のＤＣバスまたは負のＤＣバスから引出された電流を調整する、第１および第２のスイッチング動作の制御を含む。一般に、第１および第２のスイッチング動作の制御は、インダクタに引出された、またはインダクタから流出した電流の量を調整することにより、インダクタ電流を制御する。
一実施例では、図１〜図７の要素または行為は、無停電電源装置１００の要素を含む。たとえば、さまざまな実施例では、たとえば、制御モジュール２７０はコントローラ１３０を含み、バッテリ２５０はバッテリ１５０を含む。さらに、一実施例では、バッテリ充電器回路２００は、たとえば複数の入力、出力または中性ラインといった図１の要素に対応する図示しない要素を含み得ることが、明らかである。
なお、図１〜図７において、列挙された項目は個々の要素として図示されている。しかしながら、ここに説明されたシステムおよび方法の実際の実現化例では、それらは、デジタルコンピュータといった他の電子装置の分離できない構成要素であってもよい。このため、上述の要素および行為の少なくとも一部は、プログラム記憶媒体を含む製品において少なくとも一部が具現化され得るソフトウェアにより少なくとも一部が実現されてもよい。プログラム記憶媒体は、搬送波、コンピュータディスク（磁気または光学（たとえば、ＣＤまたはＤＶＤ、もしくは双方）、不揮発性メモリ、テープ、システムメモリ、およびコンピュータハードドライブのうちの１つ以上を含み得る。
以上より、ここに説明されたシステムおよび方法は無停電電源装置のバッテリを充電するための簡単で効果的な方法を提供する、ということが理解される。さまざまな実施例に従ったシステムおよび方法は、バッテリの一端子を電圧源の中性バスラインに接続することによってバッテリを充電すること、およびＤＣ源の正および負のバスラインを回路要素に接続してバッテリを充電することが可能である。これは、絶縁トランスおよび関連構成要素を含む絶縁ハーフブリッジトポロジーを不要にし、それはサイズを減少させ、コストを低下させつつ、効率および信頼性を高める。
ここに引用されたシステムおよび方法の実施例もしくは要素または行為についての単数形での言及は、複数のこれらの要素を含む実施例も包含していてもよく、ここの実施例もしくは要素または行為についての複数形での言及は、単一の要素のみを含む実施例も包含していてもよい。単数形または複数形での言及は、ここに開示されたシステムまたは方法、それらの構成要素、行為、または要素を限定するよう意図されていない。
ここに開示されたどの実施例も他の実施例と組合されてもよく、「実施例」、「いくつかの実施例」、「代替的な実施例」、「さまざまな実施例」、「一実施例」などについての言及は、必ずしも相互排他的であるとは限らない。どの実施例も他の実施例と、ここに開示された目的、目標、および要望と矛盾しない態様で組合されてもよい。
請求項に述べられた技術的特徴のあとに参照符号が続く場合、これらの参照符号は請求項の理解度を高めるという目的のためにのみ含まれたものであり、したがって、参照符号およびそれらの欠如のいずれも、請求項要素の範囲に対して限定的な効果を有していない。
当業者であれば、ここに説明されたシステムおよび方法が、その精神または本質的な特徴から逸脱することなく、他の特定の形で具現化され得ることを認識するであろう。たとえば、この発明の実施例は無停電電源装置に限定されておらず、一般に、他の電源装置、変換器、周波数変換器、ライン調整器、または他のシステムで使用されてもよい。前述の実施例はしたがって、あらゆる点で、説明されたシステムおよび方法を限定するものではなく例示するものと考えられるべきである。ここに説明されたシステムおよび方法の範囲はこのため、前述の説明ではなく請求項によって示されており、請求項の均等物の意味および範囲内で生じるあらゆる変更はしたがって、そこに包含されるよう意図されている。

Claims (24)

  1. 正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスと、
    インダクタ、第１の充電器出力部、および第２の充電器出力部を有するバッテリ充電器回路と、
    インダクタの第１の端に接続され、正のＤＣバスを第１の充電器出力部と選択的に結合するよう構成された第１のスイッチと、
    インダクタの第２の端に接続され、負のＤＣバスをインダクタと選択的に結合するよう構成された第２のスイッチとを備え、
    中性ＤＣバスは第２の充電器出力部に結合され、
    バッテリ充電器回路は、第１の充電器出力部および第２の充電器出力部に結合されたバッテリを充電するために、正のＤＣバスおよび負のＤＣバスのうちの少なくとも一方から電力を引出すよう構成されている、無停電電源装置。
  2. 第１のスイッチおよび第２のスイッチを一斉に切換えるよう構成された制御モジュールを備える、請求項１に記載の無停電電源装置。
  3. 第１の期間の間、正のＤＣバスを第１の充電器出力部と繰返し結合し、切り離すよう、第１のスイッチに指示するよう構成された制御モジュールを備える、請求項１に記載の無停電電源装置。
  4. 制御モジュールは、第２の期間の間、負のＤＣバスをインダクタと繰返し結合し、切り離すよう、第２のスイッチに指示するよう構成されている、請求項３に記載の無停電電源装置。
  5. 制御モジュールは、第１の期間の後の期間の間、負のＤＣバスをインダクタと繰返し結合し、切り離すよう、第２のスイッチに指示するよう構成されている、請求項４に記載の無停電電源装置。
  6. 第１の期間および第２の期間は各々、８〜１２ミリ秒である、請求項４に記載の無停電電源装置。
  7. 第１のスイッチは、第１の連続期間の間、正のＤＣバスから間欠的に電流を通すよう構成され、
    第２のスイッチは、第２の連続期間の間、中性ＤＣバスから間欠的に電流を通すよう構成されている、請求項１に記載の無停電電源装置。
  8. 第１の連続期間および第２の連続期間は、少なくとも部分的に重複している、請求項７に記載の無停電電源装置。
  9. バッテリ充電器回路は、正のＤＣバスから、および負のＤＣバスから、電流を並行して受取るよう構成されている、請求項１に記載の無停電電源装置。
  10. 正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスのうちの少なくとも１つに結合されたＤＣ電源をさらに備える、請求項１に記載の無停電電源装置。
  11. インダクタのインダクタ電流を、上側電流しきい値と下側電流しきい値との間の値に向けて駆動するよう構成された制御モジュールをさらに備える、請求項１に記載の無停電電源装置。
  12. 下側電流しきい値は０アンペアである、請求項１１に記載の無停電電源装置。
  13. バッテリ充電器回路は、電流トランスおよび抵抗器を含み、
    制御モジュールは、インダクタ電流の値を求めるために、トランス電圧および抵抗器電圧のうちの少なくとも一方をサンプリングするよう構成されている、請求項１１に記載の無停電電源装置。
  14. 充電器回路は、バッテリが正のＤＣバスおよび負のＤＣバスの各々から実質的に等しい量の電力を引出すよう構成されている、請求項１に記載の無停電電源装置。
  15. 正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスを有する無停電電源装置のバッテリを充電するための方法であって、
    バッテリ充電器回路の第１の充電器出力部を正のＤＣバスと結合するステップ、およびバッテリ充電器回路のインダクタを負のＤＣバスと結合するステップのうちの少なくとも一方と、
    バッテリ充電器回路の第２の充電器出力部を中性ＤＣバスと結合するステップと、
    正のＤＣバスおよび中性ＤＣバスのうちの少なくとも一方からの電流を、インダクタを通してバッテリに印加するステップとを備える、方法。
  16. 正のＤＣバスを第１のバッテリ出力部と結合するために、インダクタの第１の端で第１のスイッチング動作を行なうステップと、
    インダクタを負のＤＣバスと結合するために、インダクタの第２の端で第２のスイッチング動作を行なうステップとを備える、請求項１５に記載の方法。
  17. 第１のスイッチング動作および第２のスイッチング動作を一斉に行なうステップを備える、請求項１６に記載の方法。
  18. 正のＤＣバスを第１のバッテリ出力部と、負のＤＣバスをインダクタと並行して結合するステップを備える、請求項１６に記載の方法。
  19. 第１の期間の間、正のＤＣバスを第１の充電器出力部と繰返し結合し、切り離すよう、第１のスイッチング動作を行なうステップと、
    第２の期間の間、負のＤＣバスをインダクタと繰返し結合し、切り離すよう、第２のスイッチング動作を行なうステップとを備える、請求項１６に記載の方法。
  20. 上側インダクタ電流しきい値および下側インダクタ電流しきい値を生成するステップと、
    インダクタのインダクタ電流を、上側電流しきい値と下側電流しきい値との間の値に制御するステップとを備える、請求項１６に記載の方法。
  21. インダクタ電流の値を求めるために、バッテリ充電器回路トランス電圧およびバッテリ充電器回路抵抗器電圧のうちの少なくとも一方をサンプリングするステップを備える、請求項１９に記載の方法。
  22. バッテリの電圧に少なくとも部分的に基づいて、上側電流しきい値および下側電流しきい値のうちの少なくとも一方を調節するステップを備える、請求項１９に記載の方法。
  23. バッテリを充電するために、正のＤＣバスおよび負のＤＣバスの各々から実質的に等しい量の電力を、バッテリ充電器回路を通して引出すステップを備える、請求項１５に記載の方法。
  24. 正のＤＣバス、中性ＤＣバス、および負のＤＣバスと、
    インダクタ、第１の充電器出力部、および第２の充電器出力部を有するバッテリ充電器回路と、
    第１の充電器出力部を正のＤＣバスと、およびインダクタを負のＤＣバスと選択的に結合するための手段とを備え、
    第２の充電器出力部は中性ＤＣバスに結合され、
    バッテリ充電器回路は、バッテリを充電するために、正のＤＣバスおよび中性ＤＣバスのうちの少なくとも一方からの電流をインダクタに通すよう構成されている、無停電電源装置。
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