CN113572214A - 电源供应系统及其操作方法 - Google Patents

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罗铭翔
吴志鋐
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Abstract

本发明涉及一种电源供应系统及其操作方法。该电源供应系统包含多个电源供应单元与多个电池单元。各电源供应单元通过第一开关耦接至共用总线。各电池单元对应各电源供应单元，且各电池单元通过第二开关耦接至共用总线。任一电源供应单元借由导通对应的第一开关，及导通其他电池单元对应的第二开关，以通过共用总线从其他电池单元获得电能。

Description

电源供应系统及其操作方法
技术领域
本发明涉及一种电源供应系统及其操作方法，尤指一种共用电池的电源供应系统及其操作方法。
背景技术
近年来随着网际网络的发展，人类生活与网络技术已密不可分，愈来愈仰赖网络提供的信息及服务，例如：视频会议、远距工作、社群、交友网站及影音平台等诸多功能，以提供使用者各式各样的网际网络服务。
企业为提供这些服务，需架设云端服务器、边缘服务器或是使用数据中心以存储数据及使用者资料。在服务器的实际应用上，为保障使用者可以随时地享有网络服务以及确保数据完整性，必须提高系统的可靠度及考虑故障排除的及时性等问题。因此，服务器的电源架构通常使用冗余式电源供应器(redundant PSU)且支援热插拔(hot plug)的功能，例如采用N+1台电源供应单元(或称电源供应器，power supply unit,PSU)的备援模式，即使在有任一台PSU发生失效的情况时，仍然可以保持系统持续正常工作并且在更换故障的PSU时不会造成系统中断，借此提高稳定度、可靠度。
另一方面，为了防止前端供电系统失效，通常亦会在前端配置备援方案，例如集中式的不断电系统(UPS)、电池备援模块(backup battery unit,BBU)及备用发电机。然而相比于集中式UPS及BBU bank备援的应用，分散式BBU架构能提高配置灵活度，还能提升系统的电源效率，优化整体的可靠度。
如图1所示，现有的分散式PSU与BBU架构，亦或是图2内置式BBU的PSU，每台电源供应器会相对应配置一台BBU，当供电系统正常时，输入端的交流电经由PSU提供一直流电压供给系统之外，并额外对BBU进行充电。而当供电系统失效时，BBU端将提供电能输入至PSU，使PSU仍然能提供稳定的直流电压以保持系统持续工作不中断，并借由BBU提供电能的时间直到供电系统回复至正常。而传统架构下，由于一台PSU只相对应一台BBU，因此PSU仅能限制在本机电池固有的容量及规格下，提供额定且有限度的放电时间及电能。这也意味着电源框需要有多样化、多功能的电源管理策略来达成电池组的最大利用率。
为此，如何设计出一种电源供应系统及其操作方法，通过多个电池单元配合共用总线所提供的电能共享，使得电源供应单元不再局限于本机电池固有的容量及规格下，而能够充分地提供足够的放电时间及能量，有效地提高电池组的利用率，并且提高配置灵活度、提升系统的电源效率以及优化整体的稳定度与可靠度，乃为本案发明人所研究的重要课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种电源供应系统，解决现有技术的问题。
为达成上述目的，本发明所提出的电源供应系统，包含多个电源供应单元与多个电池单元。各电源供应单元通过第一开关耦接至共用总线。各电池单元对应各电源供应单元，且各电池单元通过第二开关耦接至共用总线。任一电源供应单元借由导通对应的第一开关，及导通其他电池单元对应的第二开关，以通过共用总线从其他电池单元获得电能。
借由所提出的电源供应系统，可通过多个电池单元配合共用总线所提供的电能共享，使得电源供应单元不再局限于本机电池固有的容量及规格下，而能够充分地提供足够的放电时间及能量，有效地提高电池组的利用率，并且提高配置灵活度、提升系统的电源效率以及优化整体的稳定度与可靠度。
本发明的另一目的在于提供一种共用电池的电源供应系统的操作方法，解决现有技术的问题。
为达成上述目的，本发明所提出的电源供应系统的操作方法，所述共用电池的电源供应系统包含多个电源供应单元与多个电池单元，且各电池单元对应各电源供应单元。所述操作方法包含：判断任一电源供应单元是否需要从其他电池单元获得电能；若任一电源供应单元需要从其他电池单元获得电能时，电源供应单元导通与共用总线之间的第一开关；电源供应单元通知其他的电源供应单元导通对应的其他电池单元与共用总线之间的第二开关，以从其他电池单元获得电能。
借由所提出的电源供应系统的操作方法，可通过多个电池单元配合共用总线所提供的电能共享，使得电源供应单元不再局限于本机电池固有的容量及规格下，而能够充分地提供足够的放电时间及能量，有效地提高电池组的利用率，并且提高配置灵活度、提升系统的电源效率以及优化整体的稳定度与可靠度。
为了能更进一步了解本发明为达成预定目的所采取的技术、手段及功效，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，相信本发明的目的、特征与特点，当可由此得一深入且具体的了解，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制者。
附图说明
图1：为现有分散式电源供应单元(PSU)与电池备援模组(BBU)的架构图。
图2：为现有内置BBU之PSU的架构图。
图3：为本发明电源管理系统第一实施例的方框图。
图4：为本发明电源管理系统第二实施例的方框图。
图5：为本发明电源管理系统第三实施例的方框图。
图6：为本发明电源供应系统中的单一电源供应单元与对应的电池单元的示意图。
图7A：为本发明电源供应系统的第一操作模式的示意图。
图7B：为本发明电源供应系统的第二操作模式的示意图。
图7C：为本发明电源供应系统的第三操作模式的示意图。
图7D：为本发明电源供应系统的第四操作模式的示意图。
图7E：为本发明电源供应系统的第五操作模式的示意图。
图7F：为本发明电源供应系统的第六操作模式的示意图。
图7G：为本发明电源供应系统的第七操作模式的示意图。
图8：为本发明电源供应系统的操作方法的流程图。
其中，附图标记说明如下：
PSU1～PSUN：电源供应单元
BBU1～BBUN：电池单元
11：充电电路
12：放电电路
13：控制电路
131：控制单元
132：开关单元
21：电池控制单元
PB：共用总线
SB：信号总线
CB：通讯总线
SWREQ1～SWREQN：第一开关
SWSUP1～SWSUPN：第二开关
SREQ1～SREQN：第一控制信号
SSUP1～SSUPN：第二控制信号
PC1～PCN：充电路径
PD1～PDN：放电路径
Q1：开关
R1：第一电阻
R2：第二电阻
SREQI/O：总线准位信号
SREQCMD：请求命令信号
S11～S13：步骤
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合附图说明如下。
本发明提出一种具备共用电池的电源框架，该框架能经由共享(share)或交换(exchange)的方式提高电池组应用的弹性及利用率，可以解决单一PSU放电时间受限于本机电池的容量限制，甚至能支援相应的PSU提供更大的输出功率。
请参见图3所示，其为本发明电源管理系统第一实施例的方框图。本发明的电源框架的一个特殊性是能够将电池视为本机电池或共用电池，其中共用电池可以是实体的，或者是通过本机电池上的软件层定义以虚拟方式实现。尽管电池可以是分散式的，并且可能在实体上是连接到各个不同位置的电源供应器，借由此电源框的配置方式和作业系统，能使电池组形同一组电池一起工作。
电源管理目的旨在提供一个易于取得连结的本机电池以及提高共用电池的灵活性和电池利用率的方法。请参见图4所示，其为本发明电源管理系统第二实施例的方框图。电源管理可借由外部统筹单元，通过通讯界面或是硬件I/O的信号做沟通，以此搜集各个BBU当下的输出电流或功率进行统一管理，判断各个BBU是否有额外的能力提供电能至共用电池组上。
请参见图5所示，其为本发明电源管理系统第三实施例的方框图。又或者，电源管理亦可由各自的PSU独立完成，借由PSU监控本机电池的输出电流及功率，并以此判断该本机电池是否能够提供电能至共用电池组上使用。在此电源管理的应用下，通过共用电池管理将有能力的BBU提供电能共享，这已经不局限于本机电池及PSU之间一对一的供给关系，而是由共用电池提供给有需求的PSU使用。如此一来本发明具有三大技术特征：
特征一：在额定功率内，由本机电池提供电能，直至本机电池示警前，再由共用电池来接手电力供应，可达到延长备援时间。
特征二：当大于额定功率，除了本机电池提供本身的额定功率，超额部分由共用电池补足供电，以此满足更大的功率输出。
特征三：当本机电池其相对电荷状态(Relative State-Of-Charge,RSOC，或称相对充电状态)较低时，可以将本机电池与其他组电池进行交换轮替使用，由新指定的电池搭配提供该PSU所需的电能，达成智能调整目的，将电池的利用率极大化。
借由前述的调配和控制，有效地将所有的BBU在放电过程中，达到最有效且最大化的电能源利用，因此，这是以最低成本提供高性能电源框设计的有效解决方案。本发明的详细运作原理将配合图6、图7A～图7G加以详述说明。
请参见图6所示，其为本发明电源供应系统中的单一电源供应单元与对应的电池单元的示意图。单一电源供应单元PSU包含充电电路11、放电电路12以及控制电路13。电源供应单元PSU通过第一开关SWREQ耦接至共用总线PB。电池单元BBU通过第二开关SWSUP耦接至共用总线PB。充电电路11提供电源供应单元PSU对所对应的电池单元BBU充电操作之用。放电电路12提供电池单元BBU对所对应的电源供应单元PSU放电操作之用。
控制电路13包含控制单元131与开关单元132。控制单元131提供第一控制信号SREQ控制第一开关SWREQ的导通与关断。控制单元131提供第二控制信号SSUP控制第二开关SWSUP的导通与关断，容后详细说明。开关单元132耦接控制单元131与信号总线SB。控制单元131可经由开关单元132从其他的电源供应单元所接收到的总线准位信号(request I/O)SREQI/O得知信号总线SB的电位电压，以判断是否有其他的电源供应单元提出支援请求。再者，当电源供应单元PSU无法从对应的电池单元获得足够的电能而需要请求其他电池单元供电支援时，控制单元131提供请求命令信号(request command)SREQCMD控制开关单元132。
举例来说，当电源供应单元PSU能够从对应的电池单元获得足够的电能而无需请求其他电池单元供电支援时，控制单元131提供低电位电压的请求命令信号SREQCMD，使得开关Q1为关断的状态，因此，信号总线SB为电源电压VDD通过第一电阻R1与第二电阻R2分压的高电位电压(例如5伏特，然不以此为限制本发明)。在其他实施例中，仅使用第一电阻R1(不需使用第二电阻R2)而同样能够获得高电位电压时，亦为可行的方案。反之，当电源供应单元PSU无法从对应的电池单元获得足够的电能而需要请求其他电池单元供电支援时，控制单元131提供高电位电压的请求命令信号SREQCMD，使得开关Q1为导通的状态，因此，信号总线SB因开关Q1导通而被拉低至接近接地电压的低电位电压(例如0伏特，然不以此为限制本发明)。
值得一提，用以实现总线准位检测以及请求命令信号提供的开关单元132非以上述的电路为限，举凡可实现总线准位检测以及请求命令信号提供的功能皆可作为开关单元132之用。并且，控制开关Q1的请求命令信号SREQCMD的电压准位非以上述举例为限制，亦可配合开关Q1的形态以相反电压准位进行对开关Q1的控制。
再者，电源供应系统还包含电池控制单元21，其中电池控制单元21系可设置于背板上，然不以此为限制本发明。电池控制单元21通过通讯总线CB，例如但不限于集成通讯总线(I2C bus)与控制单元131以及电池单元BBU通讯(沟通)，以进行电池单元BBU的RSOC检测与控制，容后详细说明。
因此，本发明所提供的共用电池的电源供应系统，可配合参见图7A所示，是包含多个电源供应单元PSU1～PSUN与多个对应电源供应单元PSU1～PSUN的电池单元BBU1～BBUN。各电源供应单元PSU1～PSUN通过第一开关SWREQ1～SWREQN耦接至共用总线PB。各电池单元BBU1～BBUN通过第二开关SWSUP1～SWSUPN耦接至共用总线PB。当任一电源供应单元PSU1～PSUN无法从对应的电池单元BBU1～BBUN获得足够的电能时，电源供应单元PSU1～PSUN导通第一开关SWREQ1～SWREQN，且通知其他的电源供应单元PSU1～PSUN导通对应的其他电池单元BBU1～BBUN与共用总线PB之间的第二开关SWSUP1～SWSUPN，使电源供应单元PSU1～PSUN通过共用总线PB从其他电池单元BBU1～BBUN获得电能。借此实现电能协调、共享，以达到最有效且最大化的电源应用。
以下，针对本发明所提供的共用电池的电源供应系统的不同操作模式(或称操作情境)加以详细说明。
请参见图7A所示，其为本发明电源供应系统的第一操作模式的示意图。在第一操作模式下，所述电源供应单元PSU1～PSUN为正常操作，因此除了可正常地提供系统所需电源之外，亦可对相对应的所述电池单元BBU1～BBUN进行充电。如图7A所示，所述电源供应单元PSU1～PSUN通过各自的充电路径PC1～PCN对所述电池单元BBU1～BBUN进行充电。在此操作模式下，由于各电源供应单元PSU1～PSUN无需请求其他电池单元供电支援，因此各自的控制单元131提供低电位电压的请求命令信号SREQCMD，使得信号总线SB为高电位电压(详细说明参见前述，在此不再赘述)。此时，所有的第一开关SWREQ1～SWREQN与第二开关SWSUP1～SWSUPN皆为关断的状态。
请参见图7B所示，其为本发明电源供应系统的第二操作模式的示意图。在第二操作模式下，当电源供应单元PSU1～PSUN的至少一者需要电池单元BBU1～BBUN提供备援时，如果在额定功率内，优先从电源供应单元PSU1～PSUN所对应的电池单元BBU1～BBUN提供电能，其余的电池单元BBU1～BBUN则继续保持充电状态，并且等待通讯或硬件信号的命令。举例来说，当第一台电源供应单元PSU1需要电池单元提供备援时，若是第一台电池单元BBU1能够提供足够的电能时，则优先由第一台电池单元BBU1对第一台电源供应单元PSU1进行备援供电。其中，电源供应单元PSU1～PSUN可知悉所对应的电池单元BBU1～BBUN是否能够提供足够的电能。因此，如图7B所示，第一台电池单元BBU1通过放电路径PD1对第一台电源供应单元PSU1进行放电。其余的电源供应单元PSU2～PSUN则通过各自的充电路径PC2～PCN继续对所对应的电池单元BBU2～BBUN进行充电。在此操作模式下，由于第一台电源供应单元PSU1能够从第一台电池单元BBU1获得足够的电能而无需请求其他电池单元供电支援，因此各自的控制单元131提供低电位电压的请求命令信号SREQCMD，使得信号总线SB为高电位电压。此时，所有的第一开关SWREQ1～SWREQN与第二开关SWSUP1～SWSUPN皆为关断的状态。
请参见图7C所示，其为本发明电源供应系统的第三操作模式的示意图。第三操作模式与第二操作模式主要的差异在于：第一台电源供应单元PSU1需要电池单元提供备援，然而第一台电池单元BBU1无法提供足够的电能。此时，第一台电源供应单元PSU1则需要请求其他电池单元BBU2～BBUN支援备援。举例来说，第一台电源供应单元PSU1需要提供3.5千瓦(kW)的电能，然而，第一台电池单元BBU1仅能够提供3千瓦的电能给第一台电源供应单元PSU1。因此，第一台电源供应单元PSU1则需要通过其他BBU2～BBUN提供0.5千瓦的电能支援。
此时，第一台电源供应单元PSU1通过自己的控制单元131提供高电位电压的请求命令信号SREQCMD，使得信号总线SB为低电位电压。并且，控制单元131通过第一控制信号SREQ1控制第一开关SWREQ1导通。再者，由于信号总线SB为低电位电压，其他的电源供应单元PSU2～PSUN通过各自所接收到的总线准位信号SREQI/O得知信号总线SB为低电位电压，并且因为判断本身并无提出支援请求，因此可知悉有其他的电源供应单元提出支援请求。此时，其他的电源供应单元PSU2～PSUN进一步判断所对应的电池单元BBU2～BBUN的电能(电池容量)状态，若有足够电能的，电源供应单元PSU2～PSUN则对所对应的电池单元BBU2～BBUN停止充电，并且通过第二控制信号SSUP2～SSUPN控制第二开关SWSUP2～SWSUPN导通，使得电池单元BBU2～BBUN耦接至共用总线PB，并且提供电能至共用总线PB供第一台电源供应单元PSU1使用。因此，在此状况下，第一台电源供应单元PSU1除了有第一台电池单元BBU1对其放电供电外，亦有其他的电池单元BBU2～BBUN所提供至共用总线PB的电能供其使用。
在一实施方式中，假设其他的电池单元BBU2～BBUN皆有能力(有足够的电能)支援第一台电源供应单元PSU1备援，而通过导通第二开关SWSUP2～SWSUPN耦接至共用总线PB，所述电池单元BBU2～BBUN中具有最高电压者，则优先提供电能至共用总线PB。举例来说，若第二台电池单元BBU2具有最高电压，则由第二台电池单元BBU2优先提供电能至共用总线PB。然而，若当第二台电池单元BBU2在提供电能至共用总线PB的过程中使其电压下降而低于第三台电池单元BBU3的电压时，则由第三台电池单元BBU3取代第二台电池单元BBU2提供电能至共用总线PB。若两者电压相同时，则由两台电池单元BBU2,BBU3共同提供电能至共用总线PB。
在另一实施方式中，假设第二台电池单元BBU2没有能力支援备援，而再其他的电池单元BBU3～BBUN有能力支援第一台电源供应单元PSU1备援时，则第二台电池单元BBU2对应的第二开关SWSUP2为关断的状态，使得第二台电源供应单元PSU2持续地对第二台电池单元BBU2充电，而再其他的电池单元BBU3～BBUN所提供支援备援的方式则如前所述，在此不再赘述。
请参见图7D所示，其为本发明电源供应系统的第四操作模式的示意图。第四操作模式与第三操作模式主要的差异在于：在第一台电源供应单元PSU1需要备援支援，且有能力支援第一台电源供应单元PSU1备援的其他电池单元BBU2～BBUN通过各自的第二开关SWSUP2～SWSUPN耦接至共用总线PB的状况下，若此时第二台电源供应单元PSU2也需要备援支援且第二台电池单元BBU2能够提供足够的电能给第二台电源供应单元PSU2时，则第二台电源供应单元PSU2通过第二控制信号SSUP2控制第二开关SWSUP2关断，使得电池单元BBU2与共用总线PB切离，并且第二台电池单元BBU2通过放电路径PD2对第二台电源供应单元PSU2进行放电。其他的电池单元BBU3～BBUN仍持续耦接共用总线PB，提供电能或者待命提供电能至共用总线PB。在此操作模式下，由于第一台电源供应单元PSU1无法从第一台电池单元BBU1获得足够的电能而需要请求其他电池单元供电支援(然而第二台电源供应单元PSU2能够从第二台电池单元BBU2获得足够的电能而无需请求其他电池单元供电支援)，因此第一台电源供应单元PSU1通过自己的控制单元131提供高电位电压的请求命令信号SREQCMD(而其他的电源供应单元PSU2～PSUN，包括第二台电源供应单元PSU2皆提供低电位电压的请求命令信号SREQCMD)，使得信号总线SB为低电位电压。
请参见图7E所示，其为本发明电源供应系统的第五操作模式的示意图。第五操作模式与第四操作模式主要的差异在于：第二台电源供应单元PSU2需要电池单元提供备援，然而第二台电池单元BBU2无法提供足够的电能。此时，第二台电源供应单元PSU2则需要请求其他电池单元BBU3～BBUN支援备援。举例来说，第二台电源供应单元PSU2需要提供3.5千瓦(kW)的电能，然而，第二台电池单元BBU2仅能够提供2.5千瓦的电能给第二台电源供应单元PSU2。因此，除了第一台电源供应单元PSU1需要通过其他BBU3～BBUN提供0.5千瓦的电能支援之外，第二台电源供应单元PSU2亦需要通过其他BBU3～BBUN提供1.0千瓦的电能支援。
此时，第二台电源供应单元PSU2通过自己的控制单元131提供高电位电压的请求命令信号SREQCMD，并且，控制单元131通过第一控制信号SREQ2控制第一开关SWREQ2导通。再者，由于信号总线SB为低电位电压，其他的电源供应单元PSU3～PSUN通过各自所接收到的总线准位信号SREQI/O得知信号总线SB为低电位电压，并且因为判断本身并无提出支援请求，因此可知悉有其他的电源供应单元提出支援请求。此时，其他的电源供应单元PSU3～PSUN进一步判断所对应的电池单元BBU3～BBUN的电能(电池容量)状态，若有足够电能的，则控制所对应的电池单元BBU3～BBUN持续地提供电能至共用总线PB供第一台电源供应单元PSU1与第二台电源供应单元PSU2使用。因此，在此状况下，第一台电源供应单元PSU1除了有第一台电池单元BBU1对其放电供电以及第二台电源供应单元PSU2除了有第二台电池单元BBU2对其放电供电外，亦有其他的电池单元BBU3～BBUN所提供至共用总线PB的电能供其使用。
请参见图7F与图7G所示，其分别为本发明电源供应系统的第六操作模式与第七操作模式的示意图。在此操作模式将更具体地说明RSOC的检测与控制。如图7F所示，电池控制单元21是通过通讯总线CB连接至所有电源供应单元PSU1～PSUN(的控制单元131)与所有电池单元BBU1～BBUN。电池控制单元21可通过检测的方式获知(得)各电池单元BBU1～BBUN的RSOC状态。
如图7F所示，当第一台电源供应单元PSU1尚不需要电池单元提供备援，然而第一台电池单元BBU1的RSOC异常或不足(以下以不足作为说明)，例如但不限制为低于20％(即临界状态值)。由于电池控制单元21得知第一台电池单元BBU1的RSOC不足，因此通过通讯总线CB告知第一电源供应单元PSU1以导通第一开关SWREQ1，并且由于第二台电池单元BBU2的RSOC是足够的，因此通过通讯总线CB告知第二电源供应单元PSU2以导通第二开关SWSUP2。此时，PSU1的备援电力路径，除了连接至自身第一台电池单元BBU1之外，也通过共用总线PB连接至第二台电池单元BBU2，以借由电池控制单元21的监测，事先建立RSOC足够的第二台电池单元BBU2与第一台电源供应单元PSU1的供电路径。此时，第一台电源供应单元PSU1处于正常操作，尚无需电池单元供电备援，故第二电源供应单元PSU2仍持续对第二台电池单元BBU2充电。
如图7G所示，当第一台电源供应单元PSU1需要电池单元提供备援，由于电池控制单元21已建立第二台电池单元BBU2与第一台电源供应单元PSU1的供电路径，故直接由第二台电池单元BBU2对第一台电源供应单元PSU1供电，此时第二台电源供应单元PSU2停止对第二台电池单元BBU2充电。再者，由于第一台电池单元BBU1的RSOC不足，无法参与对第一台电源供应单元PSU1供电，因此第一台电源供应单元PSU1仍维持对第一台电池单元BBU1充电。
附带一提，上述说明虽以第二台电池单元BBU2支援供电为例，然实际应用上，亦可通过多台电池单元BBU2～BBUN取代第一台电池单元BBU1对第一台电源供应单元PSU1供电。具体地，RSOC足够的电池单元BBU2～BBUN皆可耦接至共用总线PB对第一台电源供应单元PSU1提供电能共享，而RSOC不够的电池单元BBU2～BBUN则不参与供电支援。
再者，若仅以一台电池单元作为供电支援的话，可选择RSOC足够且为最高的一者。举例来说，若第二台电池单元BBU2的RSOC为80％，而其他的电池单元BBU3～BBUN为30％～70％(皆大于可支援供电的20％)，则可选择第二台电池单元BBU2取代第一台电池单元BBU1对第一台电源供应单元PSU1供电。
再者，除了前述的考量外，亦可以放电次数作为评估。举例来说，假设第二台电池单元BBU2的RSOC为80％，第三台电池单元BBU3的RSOC为75％(为RSOC的第二高者)，然而由于第三台电池单元BBU3的放电次数较第二台电池单元BBU2的放电次数少，因此可由第三台电池单元BBU3取代第一台电池单元BBU1对第一台电源供应单元PSU1供电。其中，放电次数可由电池控制单元21所得知。同样地，本发明不以单一台电池单元作为供电支援，可通过综合评估RSOC与放电次数，选择多台电池单元参与供电支援。借此，通过选择较高RSOC的电池单元和/或较低放电次数的电池单元作为供电支援，以延长电池使用寿命、容错率，并且提高电源供应系统的可靠度与稳定度。
附带一提，通过选择较高RSOC的电池单元和/或较低放电次数的电池单元作为供电支援的策略，亦同样适用前述图7A～图7E的操作模式。由于技术本质与精神与图7F、图7G相近甚至相同，因此不再多加赘述。
请参见图8所示，其为本发明电源供应系统的操作方法的流程图。共用电池的电源供应系统包含多个电源供应单元PSU1～PSUN与多个对应该电源供应单元PSU1～PSUN的电池单元BBU1～BBUN。各电源供应单元PSU1～PSUN通过第一开关SWREQ1～SWREQN耦接至共用总线PB。各电池单元BBU1～BBUN通过第二开关SWSUP1～SWSUPN耦接至共用总线PB。所述操作方法包含步骤如下。
首先，判断任一电源供应单元PSU1～PSUN是否需要从其他电池单元BBU1～BBUN获得电能(S11)。若任一电源供应单元PSU1～PSUN能够从对应的电池单元BBU1～BBUN获得足够的电能，表示各电源供应单元PSU1～PSUN无需请求其他电池单元供电支援。在此状况下，所述电源供应单元PSU1～PSUN为正常操作，因此除了可正常地提供系统所需电源之外，亦可对相对应的所述电池单元BBU1～BBUN进行充电。
若步骤(S11)的判断结果为“是”，即至少有一台电源供应单元PSU1～PSUN需要从其他电池单元BBU1～BBUN获得电能，因此，需要从其他电池单元BBU1～BBUN获得电能的该台电源供应单元PSU1～PSUN则导通所对应的第一开关SWREQ1～SWREQN(S12)，以请求其他电池单元BBU1～BBUN支援备援。
然后，该台电源供应单元PSU1～PSUN通知其他的电源供应单元PSU1～PSUN导通对应的其他电池单元BBU1～BBUN与共用总线PB之间的第二开关SWSUP1～SWSUPN，以从其他电池单元BBU1～BBUN获得电能(S13)。举例来说，若第一台电源供应单元PSU1需要电池单元提供备援，然而第一台电池单元BBU1无法提供足够的电能。此时，第一台电源供应单元PSU1则需要请求其他电池单元BBU2～BBUN支援备援。藉此，其他电池单元BBU2～BBUN提供电能至共用总线PB供第一台电源供应单元PSU1使用，使得第一台电源供应单元PSU1能够对其所供电的负载或后端受电装置提供足够的电能。
综上所述，本发明具有以下的特征与优点：通过多个电池单元(BBU)配合共用总线所提供的电能共享，使得PSU不再局限于本机电池固有的容量及规格下，而能够充分地提供足够的放电时间及能量，有效地提高电池组的利用率，并且提高配置灵活度、提升系统的电源效率以及优化整体的稳定度与可靠度。
以上所述，仅为本发明较佳具体实施例的详细说明与图示，而本发明的特征并不局限于此，并非用以限制本发明，本发明的所有范围应以下述的权利要求为准，凡合于本发明权利要求的精神与其类似变化的实施例，皆应包含于本发明的范畴中，任何熟悉该项技艺者在本发明的领域内，可轻易思及的变化或修饰皆可涵盖在以下本案的专利范围。

Claims (20)

1.一种电源供应系统，包含：
多个电源供应单元，各该电源供应单元通过一第一开关耦接至一共用总线；及
多个电池单元，各该电池单元对应各该电源供应单元，且各该电池单元通过一第二开关耦接至该共用总线；
其中，任一该电源供应单元借由导通对应的该第一开关，及导通其他电池单元对应的该第二开关，以通过该共用总线从其他电池单元获得电能。
2.如权利要求1所述的电源供应系统，其中，各该电源供应单元与对应的各该电池单元具有一放电路径。
3.如权利要求1所述的电源供应系统，其中，各该电源供应单元与对应的各该电池单元具有一充电路径。
4.如权利要求1所述的电源供应系统，其中，各该电源供应单元包含：
一开关单元；及
一控制单元，耦接该开关单元，并提供一第一控制信号控制该第一开关、提供一第二控制信号控制该第二开关以及提供一请求命令信号控制该开关单元。
5.如权利要求4所述的电源供应系统，其中，任一该电源供应单元的该控制单元从耦接该开关单元的一信号总线接收一总线准位信号，以判断其他的电源供应单元是否提出支援请求。
6.如权利要求5所述的电源供应系统，其中，当任一该电源供应单元需要从对应其他电源供应单元的电池单元获得电能时，该电源供应单元提供一第一电位电压的该请求命令信号控制该开关单元，使得该总线准位信号的电位电压为与该第一电位电压相反的一第二电位电压，并提供该第一控制信号导通该第一开关。
7.如权利要求5所述的电源供应系统，其中，当任一该电源供应单元的该请求命令信号的电位维持，而该总线准位信号的电位改变时，导通对应的该第二开关。
8.如权利要求5所述的电源供应系统，其中，该开关单元包含：
一开关，耦接该控制单元及该信号总线；及
一第一电阻，耦接该信号总线及一电源电压。
9.如权利要求1所述的电源供应系统，还包含：
一电池控制单元，通过一通讯总线耦接所述电源供应单元与所述电池单元，以获得任一所述电池单元的一相对电荷状态和/或一放电次数。
10.如权利要求9所述的电源供应系统，其中，所述其他电池的任一者的该相对电荷状态大于或者等于一临界状态值和/或所述其他电池的任一者的该放电次数为最少。
11.一种电源供应系统的操作方法，所述电源供应系统包含多个电源供应单元与多个电池单元，且各该电池单元对应各该电源供应单元；所述操作方法包含：
判断任一该电源供应单元是否需要从其他电池单元获得电能；
若任一该电源供应单元需要从其他电池单元获得电能时，该电源供应单元导通与一共用总线之间的一第一开关；及
该电源供应单元通知其他的电源供应单元导通对应的其他电池单元与该共用总线之间的一第二开关。
12.如权利要求11所述的电源供应系统的操作方法，其中，各该电源供应单元与对应的各该电池单元具有一放电路径，且该电池单元通过该放电路径对该电源供应单元放电。
13.如权利要求11所述的电源供应系统的操作方法，其中，各该电源供应单元与对应的各该电池单元具有一充电路径，且该电源供应单元通过该充电路径对该电池单元充电。
14.如权利要求11所述的电源供应系统的操作方法，其中，各该电源供应单元包含：
一开关单元；及
一控制单元，耦接该开关单元，并提供一第一控制信号控制该第一开关、提供一第二控制信号控制该第二开关以及提供一请求命令信号控制该开关单元。
15.如权利要求14所述的电源供应系统的操作方法，其中，任一该电源供应单元的该控制单元从耦接该开关单元的一信号总线接收一总线准位信号，以判断其他的电源供应单元是否提出支援请求。
16.如权利要求15所述的电源供应系统的操作方法，其中，当任一该电源供应单元需要从对应其他电源供应单元的电池单元获得电能时，该电源供应单元对应的该控制单元提供该请求命令信号控制该开关单元，使得该总线准位信号的电位改变，并提供该第一控制信号导通该第一开关。
17.如权利要求15所述的电源供应系统的操作方法，其中，当任一该电源供应单元的该请求命令信号的电位没改变，而该总线准位信号的电位改变时，导通对应的该第二开关。
18.如权利要求15所述的电源供应系统的操作方法，其中，该开关单元包含：
一开关，耦接该控制单元及该信号总线；及
一第一电阻，耦接该信号总线及一电源电压。
19.如权利要求11所述的电源供应系统的操作方法，其中，所述电源供应系统包含：
一电池控制单元，通过一通讯总线耦接所述电源供应单元与所述电池单元，以获得任一所述电池单元的一相对电荷状态和/或一放电次数。
20.如权利要求19所述的电源供应系统的操作方法，其中，所述其他电池的任一者的该相对电荷状态大于或者等于一临界状态值，和/或所述其他电池的任一者的该放电次数为最少。
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