CN107210623B - 适应性外部电池模块和相关系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的构思的实施例提供一种外部电池模块(EBM)，包括：通信服务器板(CSB)槽，所述通信服务器板槽被配置成接收CSB，其中，不管所述CSB是否位于所述CSB槽中，所述EBM都运行；以及电池充电器槽，所述电池充电器槽被配置成接收电池充电器，其中，不管所述电池充电器是否位于所述电池充电器槽中，所述EBM都运行。

Description

适应性外部电池模块和相关系统
技术领域
本发明的构思一般涉及不间断电源(UPS)，并且更具体地涉及用于UPS的外部电池模块。
背景技术
不间断电源(UPS)系统通常用在诸如数据中心、医疗中心和工业设备的设施中。UPS系统可以用在这些设施中，以在主公用电源故障的情况下，提供备用电力维持计算机、医疗装置和其它关键设备的运行。这些UPS系统通常具有“在线”配置，包括由DC链接耦连的整流器和逆变器，DC链接还耦连至备用电源，诸如电池。还可以使用其它UPS配置，诸如待机和在线交互配置。
可以使用外部电池模块(EBM)延长UPS的运行时间(备用时间)，并且EBM通常不具有任何内置的智能。换言之，EBM通常是具有固定数目的电池组的底座，没有任何监测电路。在EBM底座(模块化EBM)的多个槽中具有多个电池组的EBM中，目前没有任何成本有效的方式来识别电池的状态，例如识别特定的电池组是否具有需要更换的坏电池。
通过给所有电池组增加监测电路，可以提供智能EBM。不过，这是解决此问题的费用高的方式。因此，可能期望EBM中监测电池的改进方法。
发明内容
本发明的构思的一些实施例提供一种外部电池模块(EBM)，包括：通信服务器板(CSB)槽，所述通信服务器板槽被配置成接收CSB，并且，所述电池充电器槽被配置成接收电池充电器。不管所述CSB是否位于所述CSB槽中或者所述电池充电器是否位于所述电池充电器槽中，所述EBM都运行。
在另外的实施例中，当CSB位于所述CSB槽中时，所述EBM可以被配置成与不间断电源(UPS)的CSB通信。所述UPS可以被配置成控制和/或监测所述EBM。所述UPS可以被配置成经由控制器局域网(CAN)总线与所述EBM通信。
在又一些另外的实施例中，EBM可以被配置成传送在所述EBM中存在多少电池串；底座中哪些槽是空的；所述底座中哪些槽在使用中；所述底座中哪些槽有坏电池；何时加入EBM；存在多少总EBM。
在一些实施例中，所述UPS可以被配置成远程地使位于所述EBM中的所述电池充电器槽中的电池充电器接通和关断；远程地校准所述电池充电器；以及生成传送至用户的报警条件。
在另外的实施例中，所述UPS还可以被配置成使用槽选择电路和CAN总线网络自动地检测电池充电器在所述电池充电器槽中的存在。
在又一些另外的实施例中，所述UPS还可以被配置成检测由充电器传送的实际充电器功率，并使用检测的实际充电器功率估计电池时间剩余(BTR)。
在一些实施例中，位于所述电池充电器槽中的电池充电器是可以可热切换的。
在另外的实施例中，CSB可以位于所述CSB槽中，并且，电池充电器可以不位于所述电池充电器槽中。
在又一些另外的实施例中，CSB可以不位于所述CSB槽中，并且，电池充电器可以位于所述电池充电器槽中。
在一些实施例中，CSB可以不位于所述CSB槽中，并且，电池充电器可以不位于所述电池充电器槽中。
在另外的实施例中，所述EBM包括至少两个电池模块，并且其中，每个电池模块可以包括五个电池。
本发明的构思的另外的实施例提供一种用于监测备用电力的系统。所述系统包括：位于第一底座中的不间断电源(UPS)；以及至少一个外部电池模块(EBM)，所述至少一个外部电池模块耦连至所述UPS，并位于第二底座中。所述EBM包括：被配置成接收CSB的通信以及被配置成接收电池充电器的电池充电器槽。不管所述CSB是否位于所述CSB槽中或者所述电池充电器是否位于所述电池充电器槽中，所述EBM都运行。
在又一些另外的实施例中，所述至少一个EBM包括以菊花链形式链接在一起的多个EBM。
在一些实施例中，所述第一底座和第二底座可以是相同底座。
在另外的示例性中，所述第一底座和第二底座可以是不同底座。
在又一些另外的实施例中，所述UPS可以包括UPS CSB。当CSB位于所述CSB槽中时，所述EBM可以被配置成与所述UPS CSB通信。所述UPS可以被配置成监测所述EBM。
附图说明
图1是根据本发明的构思的一些实施例包括不间断电源(UPS)和多个外部电池模块(EBM)的系统的框图。
图2是根据本发明的构思的一些实施例的EBM的更为详细的框图。
图3是根据本发明的构思的一些实施例包括UPS和多个EBM的图1的系统的更为详细的框图。
图4是图解说明根据本发明的构思的各个实施例能够使用的数据处理器的框图。
具体实施方式
现在参照附图描述本发明的构思的特定的示例性实施例。然而，本发明的构思可以以许多不同的形式体现，不应当解读为局限于本文中陈述的实施例，提供这些实施例使得本公开将是全面、完整的，并将完全地将本发明的构思的范围传送至本领域技术人员。在附图中，相同的附图标记指相同的元件。要理解，在提到一个元件“连接至”或“耦连至”另一元件时，其可以直接连接至或耦连至另一元件，或者可以存在中间元件。如本文中使用的术语“和/或”包括一个或多个关联的所列项目的任何和所有组合。
本文中使用的术语是只出于描述特定实施例的目的，不旨在限制本发明的构思。如本文中使用的单数形式“一”和“所述”旨在也包括复数形式，除非另外明确指示。还要理解，术语“包括”和/或“包含”用在本说明书中时，指陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其组合的存在或附加。
除非另外指出，否则本文中使用的所有术语(包括科技术语)具有与本发明的构思所属领域的技术人员通常理解的相同含义。还要理解，诸如在常用字典中定义的那些术语应当解读为具有与其在本说明书的上下文和相关领域一致的含义，不以理想化或过于正式的含义解读，除非在本文中如此明确定义。
如上文讨论的，目前没有任何成本有效的方式来识别在模块化外部电池模块(EBM)中电池的状态，例如，识别特定电池组是否有需要更换的电池。通过将监测电路增加至所有的电池组，可以提供智能EBM。然而，这是解决此问题的费用高的方式。具体地，使用智能EBM，客户必须为包括该电路的费用高的EBM付费，而不管客户是否想要EBM中的智能。而且，如果外部电池充电器成为必需的，则不间断电源(UPS)没办法控制或监测外部充电器。除了这些问题之外，模块化EBM不能自动地检测在与EBM关联的底座中是否安装电池组和/或电池充电器。因此，当多个EBM以“菊花链(daisy-chain)”形式使用时，不存在任何容易/自动的方式检测有多少EBM和/或有多少电池组连接至UPS，不存在任何自动的方式更新与电池关联的电池剩余时间(BTR)，并可能需要用户介入。因此，如将在下文参照图1至4讨论的，本发明的构思的一些实施例用常规的智能EBM解决这些问题。
现在参照图1，将讨论根据本发明的构思的实施例的系统的基本框图。如图1中所示的，系统105包括UPS 110和以菊花链形式链接在一起的多个EBM 130。如本文中使用的“菊花链”指以线性串将两个或更多个装置连接在一起。如由虚线进一步图示的，UPS 110和EBM 130可以全部包括于单个底座107中。不过，在一些实施例中，在不偏离本发明的构思的范围下，UPS 110和EBM 130可以位于分开的底座中。要理解，只出于示例性目的，提供图1的配置，本发明的构思的实施例不局限于其配置。例如，尽管在图1中图示三个EBM 130，在不偏离本发明的构思的范围下，本发明的构思的实施例可包括多于或少于三个EBM。
为了延长运行时间(备份时间)，UPS 110使用EBM 130。常规EBM通常是“哑的(dumb)”，即没有任何智能的具有固定数目的电池串(电池组)的底座。不过，本发明的构思的实施例提供智能、适应性EBM 130。
现在参照图2，将讨论根据本发明的构思的一些实施例的EBM 130。如图2中图示的，EBM 130可以包括多个电池串，例如电池串1和2(240)。在一些实施例中，每个电池串1和2(240)可以包括两个模块，每个模块包括5个电池，因此，图2中的每个EBM总共有20个电池。不过，本发明的构思的实施例不局限于此配置。例如，一些实施例可以包括12个电池串，包括24个总模块和总共120个电池。如图2中还图示的，根据本发明的构思的实施例的EBM可以包括可选的智能卡250和/或可选的电池充电器260。智能卡250和/或电池充电器260的可选性质由虚线在图2中图示。因此，在本发明的构思的一些实施例中，EBM可以是“哑的”，即没有智能卡250，但可以通过添加智能卡250(例如在下文参照图3还讨论的通信服务器板(CSB))变成“智能的”。本发明的构思的实施例还可以包括可选的电池充电器260。因此，在不偏离本发明的构思的范围下，实施例可以是既不具有智能卡250也不具有电池充电器260的“哑的”；具有智能卡250的智能的；或者具有智能卡250和电池充电器260的智能的。
现在参照图3，将讨论系统306的更为详细的框图。如图3中图示的，系统306包括UPS(底座)315，UPS(底座)315包括UPS和多个EBM 330、331和332。UPS 315包括UPS CSB 370和电池充电器360。要理解，电池充电器是由虚线指示的UPS 315中的可选部件。如图3中还图示的，每个EBM 330、331和332配置有用于电池充电器360的“槽”和用于智能卡(例如CSB379)的“槽”。每个CSB 379包括移位寄存器375和微控制器(MCU)377。要理解，尽管本发明的构思的实施例讨论用于接收卡的“槽”，本发明的构思的实施例不局限于此配置。例如，在一些实施例中，在不偏离本发明的构思的范围下，可以在托盘中接收卡。
如图3中图示的，外部槽数据在UPS 315和CSB 379的移位寄存器375之间传送。这个槽数据提供至跨接电缆390，再返回UPS CSB 370。如下文还讨论的，此数据可以用来确定关于槽的信息，槽是否在使用中。例如，可以使用外部槽时钟信号检测CSB和充电器。
如上文讨论的，尽管EBM包括用于CSB和电池充电器的槽，但这些槽可以是空的，即CSB和/或电池充电器不需要安装在槽中以便EBM进行工作。例如，EBM 330既在提供的槽(槽1)中包括MCU 377又在提供的槽(槽2)中包括电池充电器360。因此，EBM 330既是智能的，又具有电池充电能力。EBM 331在提供的槽(槽3)中包括MCU 377，但在提供的槽(槽4)中不包括电池充电器360。因此，EBM 331是智能的，但不具有电池充电能力。最后，EBM 332在提供的槽(槽5)中不包括MCU 377，但在提供的槽(槽6)中包括电池充电器360。因此，EBM 332是“哑的”，但具有电池充电能力。在另外的实施例中，两个槽都不可以被使用，因此，提供不具有电池充电能力的哑EBM。
EBM CSB MCU 377可以在槽中机械附连到EBM。当电连接至UPS 315时，具有CSB的EBM能够与UPS通信。例如，EBM CSB能够传送EBM有多少个电池串；底座中哪些槽是空的/在使用中；如下文还讨论的使用中点电压，底座中哪些槽有坏电池；没有任何用户介入(自动地)EBM的加入；连接了多少EBM。
在一些实施例中，可选的电池充电器360是可热切换的模块，如上文讨论的，其能够由客户安装到EBM底座的槽的一个中。如本文中使用的“热切换”指在不从系统中去掉电力，在槽中放置电池充电器或从槽中拿掉电池充电器的能力。因此，在发明的构思的一些实施例中，电池充电器在EBM的槽之一中的存在能够被自动地检测，由充电器传送的实际充电器功率(瓦特)可以被检测，以便更好地估计BTR。
如图3中图示的，可以在UPS底座315中提供或者可以在单独的底座(未示出)中提供电池充电器360。因此，使用UPS CSB 370，UPS能够控制安装在EBM中的槽中的远程位置的(若干)电池充电器360。例如，UPS能够远程地接通和关断EBM中的电池充电器360，远程地校准电池充电器360。而且，在一些实施例中，UPS能够检测失效的电池充电器，并生成报警条件，报警条件能够传送至用户并显示在显示器395(例如UPS的前面板上的LCD)上。
在一些实施例中，UPS CSB 370可以感测电池充电器在槽中的存在。而且，UPS CSB370可以被配置成基于整个系统中在UPS底座和所有EBM内部附连的电池串的数目计算BTR。对于安装EBM的充电器的AC输入故障可以不传送至UPS。在这些实施例中，可以在UPS中传送不同的报警，这可以指示不充足的充电器能力。
再次参照图3，如图示的，UPS 315和智能EBM之间的通信经由外部/内部控制器局域网(CAN)总线。外部和内部CAN总线经由跨接线连接。EBM中可选的(若干)电池充电器360也经由CAN总线控制。EBM 330、331和332中的CSB 379例如经由EBM的背板将时钟信号传送至EBM中的每个槽。通过每个槽的此信号纹波与电池中心电压检测和电池充电器ID信号结合，有助于识别EBM中的每个槽是空的或在使用中，例如具有电池组或是空的。还可以确定电池组是坏的，需要更换。
如图3中图示的，在每个EBM底座中成双的内部槽选择总线允许CSB检测电池串和坏电池。可选的电池充电器360经由CAN总线由UPS控制和监测。如上文讨论的并在图3中图示的，EBM 332并不一定是智能的(即槽中没有CSB 377)，因为其具有由UPS 315控制可选的电池充电器360。因此，本发明的构思的实施例提供适应性EBM。通过简单地从槽中拿掉EBM的CSB模块377，如果客户如此选择，则其类似于哑EBM，因此，比用CSB的版本花较少的钱。通常，客户可能希望使菊花链中的前两个或三个EBM是智能的，并且可以选择使附加的EBM是哑的以控制成本。因此，本发明的构思的实施例允许客户根据其预算选择如何设计系统。而且，销售商也不必须在其仓库中储备单独类型的EBM。
现在参照图4，将讨论根据一些实施例可以包括在一个或多个通信模块120和/或UPS中的数据处理系统495的框图。如图4中图示的，数据处理系统495可以包括用户接口444，包括例如(若干)输入装置，诸如人机接口(MMI)，包括但不限于键盘或小键盘和触摸屏；显示器；扬声器和/或麦克风；以及与处理器438通信的存储器436。数据处理系统495还可以包括(若干)I/O数据端口446，其也与处理器438通信。可以使用I/O数据端口446在数据处理系统495和另一计算机系统或网络(诸如互联网服务器)之间使用例如互联网协议(IP)连接传递信息。这些部件可以是常规部件，诸如在许多常规的数据处理系统中使用的那些，其可以被配置成如本文中描述的运行。
上文参照方法、装置、系统和/或计算机程序产品的框图和/或流程图图示描述了示例性实施例。要理解，可以由计算机程序指令实现框图和/或流程图图示的块以及在框图和/或流程图图示中块的组合。这些计算机程序指令可以提供至通用计算机、专用计算机和/或其它可编程数据处理设备的处理器以提供机器，使得指令在经由计算机和/或其它可编程数据处理设备的处理器执行时，创建用于实现框图和/或流程图一个块或若干块中指定的功能/动作的装置(功能)和/或结构。
这些计算机程序指令还可以存储在计算机可读存储器中，其能够引导计算机或其它可编程数据处理设备以特定的方式起作用，使得存储在计算机可读存储器中的指令产生包括指令的制品，这些指令实现在框图和/或流程图的一个块或若干块中指定的功能/动作。
计算机程序指令还可以加载到计算机或其它可编程数据处理设备上，以使在计算机或其它可编程处理设备上执行一系列运行步骤，从而产生计算机实现的过程，使得在计算机或其它可编程处理设备上执行的指令提供用于实现在框图和/或流程图的一个块或若干块中指定的功能/动作的步骤。
相应地，可以以硬件和/或软件(包括固件、驻存软件、微代码等)实现示例性实施例。而且，示例性实施例可以采用计算机可使用或计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，计算机可使用或计算机可读存储介质具有体现在介质上的计算机可使用或计算机可读程序代码以由指令执行系统或与指令执行系统结合使用。在本文档的背景下，计算机可使用或计算机可读介质可以是能够包含、存储、传送、传播或传输程序以由指令执行系统、设备或装置使用或与指令执行系统、设备或装置结合使用的任何介质。
计算机可使用或计算机可读介质可以是例如但不局限于电、磁、光、电磁、红外或半导体系统、设备、装置或传播介质。计算机可读介质的更具体的示例(非详尽列表)可包括以下：具有一个或多个线路的电连接，便携式计算机磁盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤和便携式光盘只读存储器(CD-ROM)。注意，计算机可使用或计算机可读介质甚至可以是在其上打印程序的纸或另一适当介质，因为程序可以经由例如纸或其它介质的光学扫描以电子方式捕获，然后被编译、解释或根据需要另外以适当方式处理，然后存储在计算机存储器中。
出于开发方便，用于执行本文中讨论的数据处理系统的运行的计算机程序代码可以以高级编程语言，诸如Java、AJAX(异步JavaScript)、C和/或C++编写。此外，用于执行示例性实施例的运行的计算机程序代码还可以以其它编程语言诸如但不限于解释型语言编写。一些模块或例程可以以汇编语言或甚至是微代码编写，以增强性能和/或存储器使用。然而，实施例不局限于特定的编程语言。还要认识到，还可以使用离散硬件部件、一个或多个专用集成电路(ASIC)或现场可编程门阵列(FPGA)或编程数字信号处理器、编程逻辑控制器(PLC)或微控制器实现任一或所有的程序模块的功能。
还应当注意在一些替代性实现方式中，在块中指出的功能/动作可以与在流程图中指出的次序不同地出现。例如，显示为连续的两个块实际上可以基本上同时执行，或者取决于涉及的功能/动作，各块有时候可以以相反次序执行。而且，流程图和/或框图的给定块的功能可以分到多个块中，和/或流程图和/或框图的两个或更多个块的功能可以被至少部分地集成。
在附图和说明书中，已经公开了本发明构思的示例性实施例。尽管使用特定术语，但他们只是在通用和描述含义上使用的，不是出于限制目的使用的，本发明构思的范围由以下权利要求限定。

Claims (27)

1.一种用于不间断电源的外部电池模块，其中所述外部电池模块包括：
通信服务器板槽，所述通信服务器板槽被配置成仅接收通信服务器板，其中，不管所述通信服务器板是否位于所述通信服务器板槽中，所述外部电池模块都运行以给所述不间断电源提供电能；以及
电池充电器槽，所述电池充电器槽被配置成仅接收电池充电器，其中，不管所述电池充电器是否位于所述电池充电器槽中，所述外部电池模块都运行以给所述不间断电源提供电能。
2.根据权利要求1所述的外部电池模块：
其中，当通信服务器板位于所述通信服务器板槽中时，所述外部电池模块被配置成与不间断电源的通信服务器板通信；以及
其中，所述不间断电源被配置成控制和/或监测所述外部电池模块。
3.根据权利要求2所述的外部电池模块，其中，所述不间断电源被配置成经由控制器局域网总线与所述外部电池模块通信。
4.根据权利要求1所述的外部电池模块，其中，外部电池模块被配置成传送在所述外部电池模块中存在多少电池串；底座中哪些槽是空的；所述底座中哪些槽在使用中；所述底座中哪些槽有坏电池；何时加入外部电池模块；存在多少总外部电池模块；以及电池充电器是否安装。
5.根据权利要求2所述的外部电池模块，其中，所述不间断电源被配置成远程地使位于所述外部电池模块中的所述电池充电器槽中的电池充电器接通和关断；远程地校准所述电池充电器；检测失效的电池充电器；以及生成传送至用户的报警条件。
6.根据权利要求5所述的外部电池模块，其中，所述不间断电源还被配置成使用槽选择和控制器局域网总线通信自动地检测电池充电器在所述电池充电器槽中的存在。
7.根据权利要求6所述的外部电池模块，其中，所述不间断电源还被配置成检测由充电器传送的实际充电器功率，并使用检测的实际充电器功率估计电池时间剩余。
8.根据权利要求1所述的外部电池模块，其中，位于所述电池充电器槽中的电池充电器是能够热切换的。
9.根据权利要求1所述的外部电池模块，其中，通信服务器板位于所述通信服务器板槽中，并且其中，电池充电器不位于所述电池充电器槽中。
10.根据权利要求1所述的外部电池模块，其中，通信服务器板不位于所述通信服务器板槽中，并且其中，电池充电器位于所述电池充电器槽中。
11.根据权利要求1所述的外部电池模块，其中，通信服务器板不位于所述通信服务器板槽中，并且其中，电池充电器不位于所述电池充电器槽中。
12.根据权利要求1所述的外部电池模块，其中，所述外部电池模块包括至少两个电池模块，并且其中，每个电池模块包括五个电池。
13.一种用于监测备用功率的系统，所述系统包括：
位于第一底座中的不间断电源；以及
至少一个外部电池模块，所述至少一个外部电池模块耦连至所述不间断电源，并位于第二底座中，所述外部电池模块包括：
通信服务器板槽，所述通信服务器板槽被配置成仅接收通信服务器板，其中，不管所述通信服务器板是否位于所述通信服务器板槽中，所述外部电池模块都运行以给所述不间断电源提供电能；以及
电池充电器槽，所述电池充电器槽被配置成仅接收电池充电器，其中，不管所述电池充电器是否位于所述电池充电器槽中，所述外部电池模块都运行以给所述不间断电源提供电能。
14.根据权利要求13所述的系统，其中，所述至少一个外部电池模块包括以菊花链形式链接在一起的多个外部电池模块。
15.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一底座和所述第二底座是相同底座。
16.根据权利要求13所述的系统，其中，所述第一底座和所述第二底座是不同底座。
17.根据权利要求13所述的系统：
其中，所述不间断电源包括不间断电源通信服务器板；
其中，当通信服务器板位于所述通信服务器板槽中时，所述外部电池模块被配置成与所述不间断电源通信服务器板通信；以及
其中，所述不间断电源被配置成控制和/或监测所述外部电池模块。
18.根据权利要求17所述的系统，其中，所述不间断电源被配置成经由控制器局域网总线与所述外部电池模块通信。
19.根据权利要求13所述的系统，其中，外部电池模块被配置成传送在所述外部电池模块中存在多少电池串；底座中哪些槽是空的；所述底座中哪些槽在使用中；所述底座中哪些槽有坏电池；何时加入外部电池模块；存在多少总外部电池模块；是否安装电池充电器和电池时间剩余。
20.根据权利要求13所述的系统，其中，所述不间断电源被配置成远程地使位于所述外部电池模块中的所述电池充电器槽中的电池充电器接通和关断；远程地校准所述电池充电器；检测失效的电池充电器；以及生成传送至用户的报警条件。
21.根据权利要求20所述的系统，其中，所述不间断电源还被配置成使用槽选择电路和控制器局域网总线通信自动地检测电池充电器在所述电池充电器槽中的存在。
22.根据权利要求21所述的系统，其中，所述不间断电源还被配置成检测由充电器传送的实际充电器功率，并使用检测的实际充电器功率估计电池时间剩余。
23.根据权利要求13所述的系统，其中，位于所述电池充电器槽中的电池充电器是能够热切换的。
24.根据权利要求13所述的系统，其中，通信服务器板位于所述通信服务器板槽中，并且其中，电池充电器不位于所述电池充电器槽中。
25.根据权利要求13所述的系统，其中，通信服务器板不位于所述通信服务器板槽中，并且其中，电池充电器位于所述电池充电器槽中。
26.根据权利要求13所述的系统，其中，通信服务器板不位于所述通信服务器板槽中，并且其中，电池充电器不位于所述电池充电器槽中。
27.根据权利要求13所述的系统，其中，所述外部电池模块包括至少两个电池模块，并且其中，每个电池模块包括五个电池。
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