CN106410914A - 分布集中式电源管理系统 - Google Patents

Abstract

一种分布集中式电源管理系统，包括：电源输出端和电源输入端；所述电源输出端包括输出接口、电源输出端总线以及与所述电源输出端总线相连的一个以上电源输出管理单元，所述电源输出管理单元适于对电能的输出进行监测、控制与管理，所述输出接口适于在所述电源输出管理单元的控制下输出电能；所述电源输入端包括输入接口以及与所述输入接口相连的一个以上电源输入管理单元，所述电源输入管理单元适于对电能的输入进行监测、控制与管理；从所述输出接口输出的电能经由所述输入接口输入，或者从所述输入接口输入的电能经由所述输出接口输出。本发明技术方案能提高电能输入输出的效率。

Description

分布集中式电源管理系统

技术领域

本发明涉及电源管理技术领域，特别涉及一种分布集中式电源管理系统。

背景技术

电源系统(Power System)是由整流设备、直流配电设备、蓄电池组、直流变换器、机架电源设备等和相关的配电线路组成的总体。电源系统为各种电机提供各种高、低频交、直流电源，维护电机系统的平稳运行。所有电子系统都需要电源和某种形式的电源管理。系统电源需求多种多样，既有简单的3引脚调节器，也有复杂的提供多路输出的IC电压调节器；此外，高性能系统可能要求在工作期间连续监控电源电压和电流。

电源管理是指如何将电源有效分配给系统的不同组件。电源管理对于依赖电池电源的移动式设备至关重要。通过降低组件闲置时的能耗，优秀的电源管理系统能够将电池寿命延长两倍或三倍。电源管理技术也称作电源控制技术，它属于电力电子技术的范畴，是集电力变换、现代电子、网络组建、自动控制等多学科于一体的边缘交叉技术，现今已经广泛应用到工业、能源、交通、信息、航空、国防、教育、文化等诸多领域。

在某一供电设备为另一受电设备提供电源的情况下，电源管理又可以分为电源输入端(受电设备)的电源管理和电源输出端(供电设备)的电源管理，例如为某个设备充电时，该设备作为电源输入端，设备内部包含的电源管理模块会对输入的电能存入设备电池的过程进行监测、管理与控制，而为该设备提供电源的供电设备则作为电源输出端，其同样有可能存在电源管理模块，会对输出的电能进行监测、管理与控制。

现有技术中，在电源输入端的电源管理模块可能包括一个以上电源管理子模块，各个电源管理子模块分别用于对相应的负载进行电能输入的监测、管理与控制，如此能够在一定程度上提高电能存储或使用的效率。特别地，当所述负载为电池组时，则每个电源管理子模块实际上构成一个电池管理系统。在电源输出端，通过供电设备的电源输出接口与受电设备的电源输入接口之间的对接，将电能传输至电源输入端，电源输入端则通过输入端总线将电能传输到各个电源管理子模块。

然而，一方面，电能在输入端总线上的传输将导致线路上电能的损耗；另一方面，若电源输出端与电源输入端之间传输电能的方式为无线传输时，则电源输出端较难提供过大的输出电流，更何况过大输出电流的电源输出端也将导致成本和能耗升高、电能传输效率低以及存在安全隐患等缺点。因此，现有技术中包含电源输入端和电源输出端的电源管理系统对于电能的输入输出的效率较低。

发明内容

本发明要解决的问题是现有电源管理系统中对于电能的输入输出的效率较低。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种分布集中式电源管理系统，包括：电源输出端和电源输入端；所述电源输出端包括输出接口、电源输出端总线以及与所述电源输出端总线相连的一个以上电源输出管理单元，所述电源输出管理单元适于对电能的输出进行监测、控制与管理，所述输出接口适于在所述电源输出管理单元的控制下输出电能；所述电源输入端包括输入接口以及与所述输入接口相连的一个以上电源输入管理单元，所述电源输入管理单元适于对电能的输入进行监测、控制与管理；从所述输出接口输出的电能经由所述输入接口输入，或者从所述输入接口输入的电能经由所述输出接口输出。

可选的，所述输出接口和输入接口的数量均为一个，从所述输出接口输出的电能经由所述输入接口输入，所述电源输入端还包括电源输入端总线，所述输入接口通过所述电源输入端总线与所述一个以上电源输入管理单元相连；所述分布集中式电源管理系统还包括与各个电源输入管理单元一对一连接的一个以上负载，由所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下输入至各个相应的负载。

可选的，所述输出接口的数量为一个以上，且每个输出接口分别对应连接一个电源输出管理单元；所述输入接口的数量为一个以上，且每个输入接口分别对应连接一个电源输入管理单元；所述输出接口与所述输入接口一一对应，从任一输出接口输出的电能经由相应的输入接口输入；所述分布集中式电源管理系统还包括与各个电源输入管理单元一对一连接的一个以上负载，由所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下输入至各个相应的负载。

可选的，所述输出接口的数量为一个以上，且每个输出接口分别对应连接一个电源输出管理单元；所述输入接口的数量为一个以上，所述输出接口与所述输入接口一一对应，从任一输出接口输出的电能经由相应的输入接口输入；所述电源输入端还包括电源输入端总线，所有输入接口以及所有电源输入管理单元均连接至所述电源输入端总线；所述分布集中式电源管理系统还包括与各个电源输入管理单元一对一连接的一个以上负载，由所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下输入至各个相应的负载。

可选的，所述负载为适于存储电能的电池组。

可选的，各个电池组串联连接，每个电池组由一个以上单体电池包并联组成，每个单体电池包是由一颗以上锂电池串联形成。

可选的，所述输出接口为无线充电发射线圈，所述输入接口为无线充电接收线圈。

可选的，所述分布集中式电源管理系统还包括至少一个其他供电设备；所述输入接口的数量为一个以上，每个输入接口分别对应连接一个电源输入管理单元，所述其他供电设备适于与所述输入接口相连并向其所连接的输入接口传输电能；所述电源输入端还包括电源输入端总线，从所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下，经由所述电源输入端总线和所述电源输出端总线传输至各个电源输出管理单元及其相应的输出接口。

可选的，所述其他供电设备为蓄电池。

可选的，所述电源输出管理单元包括直流电源输出管理单元和交流电源输出管理单元；在所述直流电源输出管理单元的控制下，不同的输出接口能对外输出不同的直流电压；所述电源输出端还包括与所述交流电源输出管理单元相连的逆变器，所述逆变器在交流电源输出管理单元的控制下能对外输出不同的交流电压。

与现有技术相比，本发明的技术方案至少具有以下优点：

通过将电源输出端采用分布式的设计(“集中-分布”的架构)，使原先集中在一起的电能分为多个输出通道，每个输出通道由相应的电源输出管理单元对电能的输出进行监测、控制与管理，各个输出通道输出的电能能够直接通过各自的输出接口对接电源输入端的输入接口及其相应的电源输入管理单元，可以不再依靠电源输入端总线对于输入电能的汇集与分配，而是直接将电能输入到相应的负载(例如电池组)，由此提高了电能输入输出的效率。

特别地，当需要兼容已有电源输入端(具备电源输入端总线的受电设备)时，可以再将采用分布式设计的电源输出端重新集中起来，形成分布集中式(“集中-分布-集中”的架构)的电源输出端，如此仍然能实现对于已有电源输入端的兼容，使用更为方便、灵活。

特别地，当电源输出端与电源输入端之间传输电能的方式为无线传输时(电源输出端的输出接口为无线充电发射线圈，电源输入端的输入接口为无线充电接收线圈)，分布式设计的电源输出端也使各个电能输出通道的输出电流不会过大，克服了传统提供过大输出电流的电源输出端所导致的成本和能耗升高、电能传输效率低以及存在安全隐患等缺点；此外，即便是电源输入端为采用无线输入接口的传统电源输入端(具备电源输入端总线以及无线接收线圈的受电设备)，本发明的技术方案中的电源输出端仍能与之兼容。

特别地，当电源输入端与电源输出端集成为一体(“分布-集中-分布”的架构)时，采用分布集中式设计的电源输入端适于接受其他不同类型的供电设备的电能输入，将原先分散且可能大小不一的输入电能汇集起来，并通过电源总线(电源输入端总线和电源输出端总线的集成)将这些电能传输到电源输出端，经电源输出端的各个电源输出管理单元的控制，向其他不同类型的负载输出具备适合电压或电流的电能。

附图说明

图1是本发明的分布集中式电源管理系统的第一实施例示意图；

图2是本发明的分布集中式电源管理系统的第二实施例示意图；

图3是本发明实施例的分布集中式电源管理系统应用于电动汽车充电的示意图；

图4是本发明的分布集中式电源管理系统的第三实施例示意图；

图5是本发明的分布集中式电源管理系统的第四实施例示意图。

具体实施方式

现有技术中，包含电源输入端(受电设备)和电源输出端(供电设备)的电源管理系统，最多只是将电源输入端的电源管理模块分成一个以上电源管理子模块，各个电源管理子模块分别对其相应的负载进行电能输入的监测、管理与控制，如此能够在一定程度上提高电能存储或使用的效率，但是电能在输入端总线上的传输将导致线路上电能的损耗，特别地，若是具备无线输出接口的电源输出端还不太容易提供过大的输出电流，否则将导致成本和能耗升高(大电流输出的单个发射线圈是较难制备且非常耗能的)、电能传输效率低以及存在安全隐患等缺点，因此现有电源管理系统中对于电能的输入输出的效率较低。

对此，本申请发明人分析如下：

现有技术中，对于包含电源输入端(属于某个受电设备)和电源输出端(属于某个供电设备)的电源管理系统，但仅仅只是局限于在电源输入端采用了“分布式”的电源管理架构，却并未考虑在电源输出端采用类似的电源管理架构，究其原因，可能是因为电源输入端虽然包含一个以上的电源管理子模块，但是这些电源管理子模块一般仍需要通过总线予以连接，而且“一对一”的连接方式是电源输出端与电源输出端之间的常用连接方式，实际情况中通常也不会考虑采用“多对一”或“多对多”的连接方式，毕竟某个供电设备对某个受电设备采用多点连接的方式进行输电是非常繁琐且不切实际的事情(例如将一根以上的电源线同时接入某电子设备进行充电是极为少见的)，所以电源输入端设置总线连接多个电源管理子模块是惯用技术手段，这也限制了对电源输入端的电源管理架构做出改进；然而，如前所述，只在电源输入端采用“分布式”的电源管理架构仍然存在电能输入输出效率低下的问题，因此有必要改进电源输出端的电源管理架构，并与电源输入端的电源管理架构相匹配，形成一种分布集中式的电源管理系统，从而提高电能传输效率。

需要指出的是，“分布式控制”的概念很早便已在计算机技术领域中出现，DCS是分布式控制系统的英文缩写(Distributed Control System)，在国内自控行业又称之为集散控制系统，这是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。因此，DCS的概念最初是被应用于计算机自动化控制、计算机网络控制等领域，这些都仅仅属于弱电领域的应用。

除了计算机领域，分布式电源结构正在被诸如通信系统等电子系统越来越多地采用。与集中式电源结构相比，广泛的应用给分布式电源带来了成本上的优势。传统的集中电源系统使用单个整流器将交流电源转化成系统所需电压，因为该结构使用的元器件少，所以较便宜，在集中供电系统中，系统所需的电压在前端产生，然后再被输送到系统用电的各点上；与集中式电源相比，分布式电源结构(DPA，Distributed Power Architecture)采用前端整流器先将交流电转换成分布总线电压(通常是48V)，然后再通过系统分配给负载附近的DC/DC转换模块，并由DC/DC转换器来提供最终的输出电压。

由此可见，现有技术中的“分布式电源结构”通常是应用在电源输入端(受电设备)，且大多属于弱电系统的电源管理，这种情况下，由于几乎所有电子设备都是采用低压直流电源供电，供电电源要么是电池，要么是电池与DC/DC转换器的组合，或者是将交流电源转换为适合电子器件的低压直流电源，电源输出端的电源管理更偏重于电流电压的稳定性、输出功率控制等方面。因此，在电源输出端(供电设备)，特别是强电系统的电源管理中的电源输出端，本领域技术人员一般不会想到去采用“分布式电源结构”，更不会将其与电源输入端的“分布式电源结构”相匹配。

通过上面的分析可知，现有技术并未能在电源管理系统的电源输出端实现“分布式电源结构”，并将其与电源输入端的“分布式电源结构”相匹配，导致电能传输的效率较低。

为此，本发明技术方案提供一种分布集中式电源管理系统，包括：电源输出端和电源输入端；所述电源输出端包括输出接口、电源输出端总线以及与所述电源输出端总线相连的一个以上电源输出管理单元，所述电源输出管理单元适于对电能的输出进行监测、控制与管理，所述输出接口适于在所述电源输出管理单元的控制下输出电能；所述电源输入端包括输入接口以及与所述输入接口相连的一个以上电源输入管理单元，所述电源输入管理单元适于对电能的输入进行监测、控制与管理；从所述输出接口输出的电能经由所述输入接口输入，或者从所述输入接口输入的电能经由所述输出接口输出。

需要说明的是，在实际实施时，本发明技术方案中的所述电源输出端可以是属于某个供电设备，此时所述电源输入端属于某个受电设备；所述电源输出端和电源输入端也可以是属于同一个电能管理设备，该电能管理设备既可以接受其他供电设备的电能输入，又可以向其他负载输出电能。

此外，还要指出的是，现有技术中的强/弱电系统的电源管理中，可能会按照功率需求的不同，分配多个电源输出端为各自相应的受电设备进行供电，此时该电源管理系统的电源输出端也许会涉及“分布式电源结构”，但这一般只是具有一个以上输出接口，电源的输出管理则由一个电源输出管理模块负责控制，而且受电对象却涉及一个以上的受电设备，每个受电设备也只有一个输入接口及其相应的一个电源管理子模块，且在供电和受电过程中也不需要所有输出接口与相应输入接口之间同时对接工作(电能传输)，这明显不同于本发明技术方案，也与本发明技术方案要解决的技术问题有所不同。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例作详细的说明。

实施例一

本实施例中，所述电源输出端属于某个供电设备，而所述电源输入端则属于某个受电设备。例如：所述供电设备可以为电动汽车或混合动力汽车进行充电的充电桩，所述受电设备则为电动汽车或混合动力汽车的动力电池系统(包含充电接口和电源管理模块等)。

现有技术中的电动汽车，其动力电池系统的充电接口通常是一个，该充电接口通过电源总线(电源输入端总线)与一个以上的电源管理子模块相连，考虑到本发明技术方案中电源输出端的“分布式电源结构”能够兼容已有电动汽车的动力电池系统，则需要将经过“分布式”所形成的各个电能输出通道重新汇集至某个输出接口，该输出接口便能与现有技术中的输入接口对接，从而实现与已有电动汽车的动力电池系统的兼容。

因此，在本实施例中，所述输出接口和输入接口的数量均为一个，从所述输出接口输出的电能经由所述输入接口输入，所述电源输入端还包括电源输入端总线，所述输入接口通过所述电源输入端总线与所述一个以上电源输入管理单元相连；所述分布集中式电源管理系统还包括与各个电源输入管理单元一对一连接的一个以上负载，由所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下输入至各个相应的负载。

参阅图1，在电源输出端(属于充电桩)，电能经由电源输出端总线被分配至一个以上电源输出管理单元，如图1中的电源输出管理单元1、电源输出管理单元2、电源输出管理单元3、电源输出管理单元4、……、电源输出管理单元N-1、电源输出管理单元N(N是大于1的自然数)，在各个电源输出管理单元的控制下分别输出电能，每个电源输出管理单元对应输出的电能均汇集到同一个输出接口予以输出，该输出接口与电源输入端所具有的一个输入接口实现对接，两者对接的方式不限于有线连接的方式(例如常见的插头与插口的连接方式)，也可以采用无线连接的方式。

继续参阅图1，输出接口与输入接口对接之后，电能通过该输入接口输入电源输入端，开始对电动汽车的动力电池系统进行充电，由于在已有的动力电池系统中(电源输入端)，电源输入端总线仍然存在，输入的电能通过所述电源输入端总线到达各个电源输入管理单元，如图1中的电源输入管理单元1、电源输入管理单元2、电源输入管理单元3、电源输入管理单元4、……、电源输入管理单元N-1、电源输入管理单元N(N是大于1的自然数)。

本发明实施例中，所述负载可以为适于存储电能的电池组。本实施例中，动力电池系统中包含一个以上电池组，每一个电池组与相应的一个电源输入管理单元连接，如图1中与电源输入管理单元1相连的电池组1、与电源输入管理单元2相连的电池组2、与电源输入管理单元3相连的电池组3、与电源输入管理单元4相连的电池组4、……、与电源输入管理单元N-1相连的电池组N-1、与电源输入管理单元N相连的电池组N，在各个电源输入管理单元的控制下实现对各自相应电池组的充电。

本实施例中，在动力电池系统中，各个电池组串联连接，每个电池组由一个以上单体电池包并联组成，每个单体电池包是由一颗以上锂电池串联形成。在实际实施时，动力电池系统中的电池组可以参照特斯拉电动汽车电池组的设置方式，例如电池组板由16组电池组串联而成，并且每组电池组由6个单体电池包并联组成，每个单体电池包则是由74节18650锂电池串联形成，即每组电池组实际上由444节锂电池，整个电池组板共由7104节18650锂电池组成。每一组电池组都有其独立的电池管理系统(BMS，Battery ManagementSystem)，该电池管理系统(相当于本实施例中的电源输入管理单元)主要功能包括数据采集、电池状态计算、能量管理、热管理、安全管理、均衡控制和通信功能等。电池管理系统是对电池组进行安全监控及有效管理、提高蓄电池使用效率的装置。对电动汽车而言，通过该电池管理系统对电池组充放电的有效控制，可达到增加续航里程、延长使用寿命、降低运行成本的目的，并保证电池组应用的安全和可靠性。

本实施例中，当需要兼容已有电源输入端(具备电源输入端总线的受电设备)时，可以再将采用分布式设计的电源输出端重新集中起来，形成分布集中式(“集中-分布-集中”的架构)的电源输出端，如此仍然能实现对于已有电源输入端的兼容，使用更为方便、灵活。

实施例二

实施例一提供的分布集中式电源管理系统能满足与已有电源输入端的兼容，使本发明技术方案的分布集中式电源管理系统具有更广泛的适应性和灵活性，但对于电能输入输出效率仍存在较大的提升空间。

为此，本实施例提供能有效提升电能输入输出效率的分布集中式电源管理系统。本实施例中，所述输出接口的数量为一个以上，且每个输出接口分别对应连接一个电源输出管理单元；所述输入接口的数量为一个以上，且每个输入接口分别对应连接一个电源输入管理单元；所述输出接口与所述输入接口一一对应，从任一输出接口输出的电能经由相应的输入接口输入；所述分布集中式电源管理系统还包括与各个电源输入管理单元一对一连接的一个以上负载，由所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下输入至各个相应的负载。

本实施例中，仍然以对电动汽车或混合动力汽车的动力电池系统进行充电为例进行说明。

参阅图2，在电源输出端(属于供电机构)，电能经由电源输出端总线被分配至一个以上电源输出管理单元，如图2中的电源输出管理单元1、电源输出管理单元2、电源输出管理单元3、电源输出管理单元4、……、电源输出管理单元N-1、电源输出管理单元N(N是大于1的自然数)，在各个电源输出管理单元的控制下分别输出电能。本实施例中，每个电源输出管理单元都与其相应的一个输出接口相连，输出接口的数量与电源输出管理单元的数量相一致，如图2中与电源输出管理单元1相连的输出接口1、与电源输出管理单元2相连的输出接口2、与电源输出管理单元3相连的输出接口3、与电源输出管理单元4相连的输出接口4、……、与电源输出管理单元N-1相连的输出接口N-1、与电源输出管理单元N相连的输出接口N。

在电源输入端(动力电池系统)，仍然包含一个以上电源输入管理单元，如图2中的电源输入管理单元1、电源输入管理单元2、电源输入管理单元3、电源输入管理单元4、……、电源输入管理单元N-1、电源输入管理单元N，不过每个电源输入管理单元都与其相应的一个输入接口相连，输入接口的数量与电源输入管理单元的数量相一致，如图2中与电源输入管理单元1相连的输入接口1、与电源输入管理单元2相连的输入接口2、与电源输入管理单元3相连的输入接口3、与电源输入管理单元4相连的输入接口4、……、与电源输入管理单元N-1相连的输入接口N-1、与电源输入管理单元N相连的输入接口N。

本实施例中，输出接口与输入接口一一对应，例如输出接口1对应输入接口1、输出接口2对应输入接口2、输出接口3对应输入接口3、……、以此类推，从任一输出接口输出的电能经由相应的输入接口输入，输入接口则将电能传输至相应的电源输入管理单元，在电源输入管理单元的控制下为对应连接的电池组进行充电。

本实施例中的输出接口与输入接口之间实现对接的方式仍然不限于有线连接的方式(例如常见的插头与插口的连接方式)，而且在实际实施时优选采用无线连接的方式。因此，所述输出接口可以为无线充电发射线圈，所述输入接口可以为无线充电接收线圈，可以通过电磁感应式或磁场共振式实现供电机构对于电动汽车的无线充电。

本实施例中，动力电池系统中同样包含一个以上电池组，每一个电池组与相应的一个电源输入管理单元连接，这与实施例一中电源输入管理单元与相应电池组之间的连接关系是相同的，可以参阅实施例一中的相关内容，此处不再赘述。

本发明实施例的分布集中式电源管理系统应用于电动汽车充电还可以参阅图3，图3中示出了电动汽车以及为该电动汽车进行有线充电的充电桩和进行无线充电的供电机构(包含由多个无线充电发射线圈所形成的发射线圈阵列，与发射线圈阵列相连的充电电缆则未在图3中示出)。若采用传统的有线充电的方式，那么充电桩的有线输出接口通过充电线与电动汽车上的有线输入接口相连实现电动汽车动力电池系统的充电，对此可以参考实施例一的实现方式，当实施例一中采用有线充电，则有线输出接口可以对应图1的输出接口，有线输入接口可以对应图1的输入接口；若采用最近逐渐流行的无线充电的方式，那么供电机构的发射线圈阵列通过电磁感应式或磁场共振式与电动汽车上的接收线圈阵列相连实现电动汽车动力电池系统的无线充电，对此可以参考实施例二的实现方式，当实施例二中采用无线充电，则每个无线充电发射线圈对应图2中的一个输出接口，接收线圈阵列中的每个无线充电接收线圈(图3中未示出)对应图2中的一个输入接口，在实际实施时，每个无线充电发射线圈与各自相应的无线充电接收线圈位置对应，便能实现无线充电。

需要指出的是，本实施例中的电源输入端无需电源输入端总线，因为电能是通过各个输入接口直接到达相应的电源输入管理单元，在电源输入管理单元的控制下为对应连接的电池组进行充电；为了与电源输入端总线有所区别，本实施例中将输入接口与相应电源输入管理单元之间的电源线称为电源输入端传输线；因此，本实施例中的动力电池系统电池组的电源线布线是需要重新设计的，对于含有电源输入端总线的动力电池系统则需要采用其他实施方式，详见实施例三。

本实施例中，当电源输出端与电源输入端之间传输电能的方式为无线传输时(电源输出端的输出接口为无线充电发射线圈，电源输入端的输入接口为无线充电接收线圈)，分布式设计的电源输出端也使各个电能输出通道的输出电流不会过大，克服了传统提供过大输出电流的电源输出端所导致的成本和能耗升高、电能传输效率低以及存在安全隐患等缺点。

实施例三

由于实施例二中的电源输入端，需要重新设计动力电池系统电池组的电源线布线，那么对那些存在电源输入端总线的动力电池系统将不能适用，为了能够实现兼容，本实施例给出分布集中式电源管理系统的另一种实施方式。

本实施例中，所述输出接口的数量为一个以上，且每个输出接口分别对应连接一个电源输出管理单元；所述输入接口的数量为一个以上，所述输出接口与所述输入接口一一对应，从任一输出接口输出的电能经由相应的输入接口输入；所述电源输入端还包括电源输入端总线，所有输入接口以及所有电源输入管理单元均连接至所述电源输入端总线；所述分布集中式电源管理系统还包括与各个电源输入管理单元一对一连接的一个以上负载，由所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下输入至各个相应的负载。

参阅图4，电源输出端的结构以及功能与实施例二中图3所示的相同，可以参阅实施例二中相关描述，此处不再赘述；与实施例二的电源输入端有所区别的是，本实施例中的电源输入端还包含电源输入端总线，一个以上输入接口与所述电源输入端总线相连，如此通过各个输入接口输入的电能便能够由所述电源输入端总线实现汇集，再分配至与所述电源输入端总线相连的各个电源输入管理单元及其相应的电池组。

本实施例中，电源输入端所包含的电源输入管理单元与电池组，两者之间的结构和各自功能与实施例二或实施例一中描述的内容相同，此处不再赘述。

本实施例中，当电源输出端与电源输入端之间传输电能的方式为无线传输时(电源输出端的输出接口为无线充电发射线圈，电源输入端的输入接口为无线充电接收线圈)，即便是电源输入端为采用无线输入接口的传统电源输入端(具备电源输入端总线以及无线接收线圈的受电设备)，本实施例中的电源输出端仍能与之兼容。

实施例四

本实施例中，所述电源输出端和电源输入端是属于同一个电能管理设备，该电能管理设备既可以接受其他供电设备的电能输入，又可以向其他负载输出电能，因此也可以认为该电能管理设备既作为受电设备又作为供电设备。

下面对上述电能管理设备实际应用场景进行举例说明：在野外工作或生活的情况下，往往一个团队中每位成员都拥有类似“充电宝”等的移动电源，甚至有些移动电源还具有太阳能充电的功能(太阳能电池)，这些移动电源能够满足各个团队成员日常数码电子设备(例如手机、iPad、MP3等)的用电需求，但是对于一些需要较大电能输出的设备，依靠这些移动电源显然是“力不从心”的，这种情况下，可以利用本实施例给出的所述电能管理设备将各个移动电源拥有的电能汇集起来，经过该电能管理设备的电源管理后，再向其他不同类型的负载输出具备适合电压或电流的电能，例如无论用电设备需要的直流电还是交流电，何种电压的直流电或交流电，如此便能满足各类设备的用电之需。

因此，本实施例中，所述分布集中式电源管理系统还包括至少一个其他供电设备；所述输入接口的数量为一个以上，每个输入接口分别对应连接一个电源输入管理单元，所述其他供电设备适于与所述输入接口相连并向其所连接的输入接口传输电能；所述电源输入端还包括电源输入端总线，从所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下，经由所述电源输入端总线和所述电源输出端总线传输至各个电源输出管理单元及其相应的输出接口。

在具体实施时，所述其他供电设备可以为蓄电池，所述蓄电池具体可以是移动电源，例如普通的带有充放电控制板的移动电源、带有太阳能电池的移动电源等。

本领域技术人员知晓，移动电源是一种带有充放电控制板的蓄电池。最为典型的移动电源就是“充电宝”。内部通常配有多块蓄电池，电池之间并联连接，总电压通常是3.7V，充满时，使用5V充电器通过内置控制电路板对电池组充电，满电电压可以达到4.2V。当移动电源对外供电时，内置的3.7V电池组通过内置电路板进行升压，输出电压通常为5V，输出电流可以达到1～2A，提供各种数码电子设备充电。可以看出，移动电源的充电电压和输出电压是相同的，但与蓄电池的电压并不相同，这其中内置充放电电路板起着决定的作用。

如图5所示，本实施例的电源输入端包含一个以上输入接口，分别是输入接口1、输入接口2、输入接口3、输入接口4、……、输入接口N-1、输入接口N(N为大于1的自然数)，每个输入接口与各自相应的电源输入管理单元相连，分别是与输入接口1相连的电源输入管理单元1、与输入接口2相连的电源输入管理单元2、与输入接口3相连的电源输入管理单元3、……、以此类推。各个输入接口适于满足一个以上的其他供电设备(即蓄电池)的连接所需，输入接口中既可以包括常用的USB接口，也可以包括其他类型的接口，只要与蓄电池上的输出接口相匹配即可。在实际实施时，并不要求所有蓄电池均插入合适的输入接口，只需要图5所示的蓄电池1、蓄电池2、蓄电池3、蓄电池4、……、蓄电池N-1和蓄电池N中的至少一个蓄电池接入相应的电源输入端的输入接口，便能实现供电。

至少一个蓄电池接入合适的输入接口后，其输入的电能经由输入接口及其对应的电源输入管理单元，汇集到电源总线(本实施例中的“电源总线”可以理解为所述电源输入端总线和电源输出端总线的集成)上后传输至各个电源输出管理单元及其相应的输出接口。

本实施例中，所述电源输出管理单元可以包括直流电源输出管理单元和交流电源输出管理单元；在所述直流电源输出管理单元的控制下，不同的输出接口能对外输出不同的直流电压；所述电源输出端还包括与所述交流电源输出管理单元相连的逆变器，所述逆变器在交流电源输出管理单元的控制下能对外输出不同的交流电压。

继续参阅图5，本实施例的电源输出端包含的直流电源输出管理单元的数量可以是一个以上，分别是直流电源输出管理单元1、直流电源输出管理单元2、直流电源输出管理单元3、直流电源输出管理单元4、……、直流电源输出管理单元M(M为大于1的自然数)，每个直流电源输出管理单元均与各自相应的输出接口相连，分别是与电源输出管理单元1相连的输出接口1、与电源输出管理单元2相连的输出接口2、与电源输出管理单元3相连的输出接口3、与电源输出管理单元4相连的输出接口4、……、与电源输出管理单元M相连的输出接口M。本实施例中，在各个直流电源输出管理单元的控制下，相应输出接口对应输出的电压可以包括多种，例如24V、17.5V、12V、5V等，如此能够满足不同设备对于额定电压的要求。需要说明的是，在其他实施例中，也可以将一个以上的直流电源输出管理单元集成在一起，形成一个总的直流电源输出管理模块，或者将输出接口对应输出电压相同的直流电源输出管理单元集成。

在实际实施时，由于蓄电池连接数量、蓄电池自身所存储的电量等因素影响，所能汇集的电能也有所不同，各个电源输出管理单元可以根据当前所汇集的电能的情况，提供合适的电压输出，例如在输入电能不是很多的情况下，一方面可以只提供较低的电压输出，另一方面也可以在较少的输出接口提供电能输出，而在输入电能充足的情况下，则一方面可以提供较高的电压输出，另一方面也可以在更多的输出接口提供电能输出。

本实施例中，除了直流电源输出，还可以提供交流电源输出，此时电源输出端还包括与交流电源输出管理单元相连的逆变器，该逆变器在交流电源输出管理单元的控制下能够对外输出不同的交流电压，例如220V、380V的交流电压。需要说明的是，虽然图5中的220V、380V等并未标识其对应输出接口，但本领域技术人员能够理解的是，每个交流电压的输出实际上便对应为一个输出接口。

本实施例中，当电源输入端与电源输出端集成为一体(“分布-集中-分布”的架构)时，采用分布集中式设计的电源输入端适于接受其他不同类型的供电设备的电能输入，将原先分散且可能大小不一的输入电能汇集起来，并通过电源总线(电源输入端总线和电源输出端总线的集成)将这些电能传输到电源输出端，经电源输出端的各个电源输出管理单元的控制，向其他不同类型的负载输出具备适合电压或电流的电能。

本发明虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (10)

1.一种分布集中式电源管理系统，其特征在于，包括：电源输出端和电源输入端；所述电源输出端包括输出接口、电源输出端总线以及与所述电源输出端总线相连的一个以上电源输出管理单元，所述电源输出管理单元适于对电能的输出进行监测、控制与管理，所述输出接口适于在所述电源输出管理单元的控制下输出电能；所述电源输入端包括输入接口以及与所述输入接口相连的一个以上电源输入管理单元，所述电源输入管理单元适于对电能的输入进行监测、控制与管理；从所述输出接口输出的电能经由所述输入接口输入，或者从所述输入接口输入的电能经由所述输出接口输出。

2.根据权利要求1所述的分布集中式电源管理系统，其特征在于，所述输出接口和输入接口的数量均为一个，从所述输出接口输出的电能经由所述输入接口输入，所述电源输入端还包括电源输入端总线，所述输入接口通过所述电源输入端总线与所述一个以上电源输入管理单元相连；所述分布集中式电源管理系统还包括与各个电源输入管理单元一对一连接的一个以上负载，由所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下输入至各个相应的负载。

3.根据权利要求1所述的分布集中式电源管理系统，其特征在于，所述输出接口的数量为一个以上，且每个输出接口分别对应连接一个电源输出管理单元；所述输入接口的数量为一个以上，且每个输入接口分别对应连接一个电源输入管理单元；所述输出接口与所述输入接口一一对应，从任一输出接口输出的电能经由相应的输入接口输入；所述分布集中式电源管理系统还包括与各个电源输入管理单元一对一连接的一个以上负载，由所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下输入至各个相应的负载。

4.根据权利要求1所述的分布集中式电源管理系统，其特征在于，所述输出接口的数量为一个以上，且每个输出接口分别对应连接一个电源输出管理单元；所述输入接口的数量为一个以上，所述输出接口与所述输入接口一一对应，从任一输出接口输出的电能经由相应的输入接口输入；所述电源输入端还包括电源输入端总线，所有输入接口以及所有电源输入管理单元均连接至所述电源输入端总线；所述分布集中式电源管理系统还包括与各个电源输入管理单元一对一连接的一个以上负载，由所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下输入至各个相应的负载。

5.根据权利要求2至4任一项所述的分布集中式电源管理系统，其特征在于，所述负载为适于存储电能的电池组。

6.根据权利要求5所述的分布集中式电源管理系统，其特征在于，各个电池组串联连接，每个电池组由一个以上单体电池包并联组成，每个单体电池包是由一颗以上锂电池串联形成。

7.根据权利要求3或4所述的分布集中式电源管理系统，其特征在于，所述输出接口为无线充电发射线圈，所述输入接口为无线充电接收线圈。

8.根据权利要求1所述的分布集中式电源管理系统，其特征在于，还包括至少一个其他供电设备；所述输入接口的数量为一个以上，每个输入接口分别对应连接一个电源输入管理单元，所述其他供电设备适于与所述输入接口相连并向其所连接的输入接口传输电能；所述电源输入端还包括电源输入端总线，从所述输入接口输入的电能在所述电源输入管理单元的控制下，经由所述电源输入端总线和所述电源输出端总线传输至各个电源输出管理单元及其相应的输出接口。

9.根据权利要求8所述的分布集中式电源管理系统，其特征在于，所述其他供电设备为蓄电池。

10.根据权利要求8所述的分布集中式电源管理系统，其特征在于，所述电源输出管理单元包括直流电源输出管理单元和交流电源输出管理单元；在所述直流电源输出管理单元的控制下，不同的输出接口能对外输出不同的直流电压；所述电源输出端还包括与所述交流电源输出管理单元相连的逆变器，所述逆变器在交流电源输出管理单元的控制下能对外输出不同的交流电压。