CN202276167U

CN202276167U - 阵列式电池电源管理装置及其电池电源整合单元

Info

Publication number: CN202276167U
Application number: CN2011203904052U
Authority: CN
Inventors: 詹智强; 郑淼仁
Original assignee: Delta Optoelectronics Inc
Current assignee: Delta Optoelectronics Inc
Priority date: 2011-10-14
Filing date: 2011-10-14
Publication date: 2012-06-13
Anticipated expiration: 2021-10-14

Abstract

一种阵列式电池电源管理装置及其电池电源整合单元，阵列式电池电源管理装置包含至少两电池电源管理装置。每一该电池电源管理装置包含一总线单元与至少一电池电源整合单元。该电池电源整合单元包含一电池模块与一充放电模块。该电池模块具有一第一正极导电端子与一第一负极导电端子。该充放电模块具有一第二正极导电端子与一第二负极导电端子；该第二正极导电端子直接连接该第一正极导电端子，该第二负极导电端子直接连接该第一负极导电端子，以提供该电池模块与该充放电模块之间的电性连接，并使该电池模块与该充放电模块形成模块整合架构。

Description

阵列式电池电源管理装置及其电池电源整合单元

技术领域

本实用新型涉及一种电池电源管理装置及其电池模块与充放电模块，尤其涉及一种阵列式电池电源管理装置及其电池电源整合单元。

背景技术

不断电系统(Uninterruptible Power Supply，简称为UPS)，顾名思义，就是当停电时能够紧急取代市电，供应电力给设备。由于UPS功能及价格较其它紧急电源供应设备高，故一般均用于保护重要设备，例如计算机设备、监控仪器、消防设备、医疗仪器…等，以满足计算机及各种精密仪器对电力质量的严格要求。

请参见图1，为现有技术的电池电源管理装置的充放电操作方框示意图。该电池电源管理装置10A是扮演如同不断电供电装置(uninterruptedpower-supplying apparatus)的角色，当一外部交流电压源Vac正常供电时，该外部交流电压源Vac通过一电源转换单元20A转换为一外部直流电压源Vdc。在此操作状况下，该外部直流电压源Vdc可对一负载单元30A供电，并且，该外部直流电压源Vdc是也可经由一充电路径Pc对该电池电源管理装置10A充电，以储存电能。反之，当该外部交流电压源Vac发生故障或异常而无法正常供电时，该电池电源管理装置10A则可经由一放电路径Pd对该负载单元30A供电。如此，使得该负载单元30A无论在该外部交流电压源Vac正常供电或异常供电时，均能维持正常的操作。

如图1所示，该电池电源管理装置10A是具有多个电池模块105A_N与多个充放电模块106A_N。其中，每一电池模块105A_N是与对应的充放电模块106A_N电性连接，并且，通过一总线单元107A，将该些彼此串联连接的电池模块105A_N与充放电模块106A_N，再并联连接在同一电压电位上。也即，一第一电池模块105A_1是电性串联一第一充放电模块106A_1、一第二电池模块105A_2是电性串联一第二充放电模块106A_2，依此类推，最后，该些充放电模块106A_N再电性连接至该总线单元107A上，使得该电池电源管理装置10A能提供充电与放电的操作。

如上述的现有电池电源管理装置10A，该些电池模块105A_N与所对应的该些充放电模块106A_N之间是为独立操作的装置，因此，当该些电池模块105A_N与所对应的该些充放电模块106A_N通过上述的电性连接后，可通过具有充放电操作的功能。并且，该些电池模块105A_N与该些充放电模块106A_N之间是需要通过配线连接或铜排导接，才能以完成电性连接。再者，现有电池电源管理装置10A通常仅有一组，也因此，一旦该电池电源管理装置10A的该些电池模块105A_N或该些充放电模块106A_N中，有任何一个模块发生故障时，则必须将整个系统停机，才能够替换其中故障的模块。又若，因为有任何一个模块发生故障而导致该电池电源管理装置10A无法提供该负载单元30A足够的输出功率时，则可能导致整个系统发生异常误动作的情事。

因此，如何设计出一种阵列式电池电源管理装置及其电池电源整合单元，能够节省电性连接所需的配线程序与线材成本、能够提供更具弹性的供电效能，以及冗余的电源供应(redundant power supply)，使因应当电池电源管理装置发生异常故障时，能够通过备用的冗余电源供电，以维持整个系统的正常操作，乃为本实用新型所欲行克服并加以解决的一大课题。

实用新型内容

本实用新型的一目的在于提供一种阵列式电池电源管理装置以及电池电源整合单元，以克服现有技术的问题。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种电池电源整合单元，包含：

一电池模块，具有一第一正极导电端子与一第一负极导电端子，该第一正极导电端子与该第一负极导电端子之间具有一第一间距；及

一充放电模块，具有一第二正极导电端子与一第二负极导电端子，该第二正极导电端子与该第二负极导电端子之间具有一第二间距；

其中，该第二间距与该第一间距相等，使该第二正极导电端子直接连接该第一正极导电端子，该第二负极导电端子直接连接该第一负极导电端子，以提供该电池模块与该充放电模块之间的电性连接。

上述的电池电源整合单元，其中，该电池模块的该第一正极导电端子与该充放电模块的该第二正极导电端子分别具有一穿孔，并通过一螺丝穿过所对应的该些穿孔加以锁接；并该电池模块的该第一负极导电端子与该充放电模块的该第二负极导电端子分别具有一穿孔，并通过一螺丝穿过所对应的该些穿孔加以锁接。

上述的电池电源整合单元，其中，当该电池模块提供一充电操作时，该充放电模块接收一外部直流电压，并转换该外部直流电压的电压电位，以对该电池模块充电；当该电池模块提供一放电操作时，该充放电模块接收该电池模块所提供的一电池电压，并转换该电池电压的电压电位，以对一外部负载单元供电。

上述的电池电源整合单元，其中，该充放电模块为一直流-直流转换器，以提供该外部直流电压或该电池电压的电压电位为升压或降压的调节。

上述的电池电源整合单元，其中，该电池电源整合单元还包含设置于该充放电模块上的一散热单元。

为了达到上述目的，本实用新型提供一种阵列式电池电源管理装置，包含：

至少两电池电源管理装置，每一该电池电源管理装置包含：

一总线单元，具有一正极总线与一负极总线；及

至少一电池电源整合单元；该电池电源整合单元包含：

一充放电模块，具有一第二正极导电端子与一第二负极导电端子，该第二正极导电端子与该第二负极导电端子之间具有一第二间距，其中，该第二间距与该第一间距相等，使该第二正极导电端子直接连接该第一正极导电端子，该第二负极导电端子直接连接该第一负极导电端子，以提供该电池模块与该充放电模块之间的电性连接；

其中，该电池模块的该第一正极导电端子与该充放电模块的该第二正极导电端子电性连接该总线单元的该正极总线；该电池模块的该第一负极导电端子与该充放电模块的该第二负极导电端子电性连接该总线单元的该负极总线；并且，该每一该电池电源管理装置输出大于等于一外部负载单元所需的功率，以对该外部负载单元提供冗余的电源供应。

上述的阵列式电池电源管理装置，其中，该电池模块的该第一正极导电端子与该充放电模块的该第二正极导电端子通过一螺丝锁接，并该电池模块的该第一负极导电端子与该充放电模块的该第二负极导电端子通过一螺丝锁接。

上述的阵列式电池电源管理装置，其中，该总线单元的该正极总线还电性连接一外部直流电压的一正电端与一外部负载单元的一正电端；该总线单元的该负极总线还电性连接该外部直流电压的一负电端与该外部负载单元的一负电端。

上述的阵列式电池电源管理装置，其中，该总线单元提供一双向充放电路径；当该电池电源整合单元的该电池模块提供一充电操作时，该充放电模块分别通过该正极总线与该负极总线接收该外部直流电压，并转换该外部直流电压的电压电位，以对该电池模块充电；当该电池模块提供一放电操作时，该充放电模块接收该电池模块所提供的一电池电压，并转换该电池电压的电压电位，分别通过该正极总线与该负极总线对该外部负载单元供电。

上述的阵列式电池电源管理装置，其中，该充放电模块为一直流-直流转换器，以提供该外部直流电压或该电池电压的电压电位为升压或降压的调节。

上述的阵列式电池电源管理装置，其中，每一该电池电源管理装置还包含：

一握持部，以提供独立热插拔操作；及

一风扇，以提供风冷散热操作。

上述的阵列式电池电源管理装置，其中，该总线单元的该正极总线与一负极总线分别为一铜排。

上述的阵列式电池电源管理装置，其中，每一该电池电源管理装置的该电池电源整合单元数量，为配合该电池电源管理装置的额定输出功率。

上述的阵列式电池电源管理装置，其中，该些电池电源管理装置通过均流控制以同时供电，使每一该电池电源管理装置平均提供该外部负载单元所需的输出功率。

上述的阵列式电池电源管理装置，其中，该些电池电源管理装置通过切换控制以轮替供电，使每一该电池电源管理装置完全提供该外部负载单元所需的输出功率。

以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细描述，但不作为对本实用新型的限定。

附图说明

图1为现有技术的电池电源管理装置的充放电操作方框示意图；

图2为本实用新型的阵列式电池电源管理装置的充放电操作方框示意图；

图3为本实用新型的电池电源整合单元的一电池模块与一充放电模块的分解图；

图4为本实用新型的电池电源整合单元的该电池模块与该充放电模块的组合图；

图5为本实用新型的阵列式电池电源管理装置的示意图；及

图6为本实用新型的阵列式电池电源管理装置的热插拔操作示意图。

其中，附图标记

现有技术

10A 电池电源管理装置

105A_N电池模块

106A_N充放电模块

107A 总线单元

20A 电源转换单元

30A 负载单元

Vac 交流电压源

Vdc 直流电压源

Pc 充电路径

Pd 放电路径

本实用新型

10 阵列式电池电源管理装置

101_1～101_N 第一电池电源整合单元

102_1～102_N 第二电池电源整合单元

101h 第一握持部

102h 第二握持部

101f 第一风扇

102f 第二风扇

103 第一总线单元

104 第二总线单元

20 电源转换单元

30 负载单元

60 电池模块

62 第一正极导电端子

62h 穿孔

64 第一负极导电端子

64h 穿孔

80 充放电模块

82 第二正极导电端子

82h 穿孔

84 第二负极导电端子

84h 穿孔

72 螺丝

74 螺丝

Vac 交流电压源

Vdc 直流电压源

Pc 充电路径

Pd 放电路径

d1 第一间距

d2 第二间距

具体实施方式

兹有关本实用新型的技术内容及详细说明，配合附图说明如下：

本实用新型揭露一种阵列式电池电源管理装置，其中，该阵列式电池电源管理装置包含至少两电池电源管理装置。每一该电池电源管理装置包含一总线单元与至少一电池电源整合单元。该总线单元具有一正极总线与一负极总线。该电池电源整合单元包含一电池模块与一充放电模块。该电池模块具有一第一正极导电端子与一第一负极导电端子。该充放电模块具有一第二正极导电端子与一第二负极导电端子；该第二正极导电端子连接该第一正极导电端子，该第二负极导电端子连接该第一负极导电端子，以提供该电池模块与该充放电模块之间的电性连接，并使该电池模块与该充放电模块形成模块整合架构。其中，该电池模块的该第一正极导电端子与该充放电模块的该第二正极导电端子电性连接该总线单元的该正极总线；该电池模块的该第一负极导电端子与该充放电模块的该第二负极导电端子电性连接该总线单元的该负极总线。

为了方便说明，请配合参见图2，为本实用新型的阵列式电池电源管理装置的充放电操作方框示意图。该阵列式电池电源管理装置10包含至少两电池电源管理装置101，102。并且，每一电池电源管理装置101，102具有至少一电池电源整合单元101_1～101_N，102_1～102_N，以及一总线单元103，104。如上所述，每一该电池模块与所对应的充放电模块通过彼此的该正极导电端子与该负极导电端子对应连接，使得该电池模块与该充放电模块之间的电性连接，并使该电池模块与该充放电模块形成模块整合架构。其中，该电池模块的该正极导电端子与该充放电模块的该正极导电端子通过一螺丝锁接，并该电池模块的该负极导电端子与该充放电模块的该负极导电端子通过一螺丝锁接，以整合该电池模块与该充放电模块。值得一提，每一该电池电源管理装置为1U高度(4公分)的小型化设计。

请参见图3与图4，分别为本实用新型的电池电源整合单元的一电池模块与一充放电模块的分解图与组合图。图3仅绘出一个电池模块与一个充放电模块的分别立体图，由图3可明显看出，该电池模块60与该充放电模块80分别具有一正极导电端子62，82与一负极导电端子64，84。该电池模块60的该正极导电端子62与该负极导电端子64之间具有一第一间距d1；该充放电模块80的该正极导电端子82与该负极导电端子84之间所具有一第二间距d2，其中，该第二间距d2与该第一间距d1为实质相等。并且，该电池模块60的该第一正极导电端子62与该充放电模块80的该第二正极导电端子82分别具有一穿孔62h，82h，并通过一螺丝72穿过所对应的该些穿孔62h，82h加以锁接；并该电池模块60的该第一负极导电端子64与该充放电模块80的该第二负极导电端子84分别具有一穿孔64h，84h，并通过一螺丝74穿过所对应的该些穿孔64h，84h加以锁接，以整合该电池模块60与该充放电模块80以形成该电池电源整合单元。其中该电池电源整合单元还包含设置于该充放电模块80上的一散热单元86。

再请参见图2，该阵列式电池电源管理装置10扮演如同不断电供电装置(uninterrupted power-supplying apparatus)的角色，当一外部交流电压源Vac正常供电时，该外部交流电压源Vac通过一电源转换单元20转换为一外部直流电压源Vdc。在此操作状况下，该外部直流电压源Vdc可对一负载单元30A供电，并且，该外部直流电压源Vdc也可经由一充电路径Pc对该阵列式电池电源管理装置10充电，以储存电能。反之，当该外部交流电压源Vac发生故障或异常而无法正常供电时，该阵列式电池电源管理装置10则可经由一放电路径Pd对该负载单元30供电。如此，使得该负载单元30无论在该外部交流电压源Vac正常供电或异常供电时，均能维持正常的操作。

值得一提，该总线单元103，104的该正极总线还电性连接该外部直流电压Vdc的一正电端与一外部负载单元30的一正电端；该总线单元103，104的该负极总线还电性连接该外部直流电压Vdc的一负电端与该外部负载单元30的一负电端。其中该总线单元103，104的该正极总线与一负极总线分别为一铜排。因此，该总线单元103，104提供一双向充放电路径Pc，Pd；当该电池电源整合单元的该电池模块60提供一充电操作时，该充放电模块80分别通过该正极总线与该负极总线接收该外部直流电压Vdc，并转换该外部直流电压Vdc的电压电位，以对该电池模块60充电。其中，该充放电模块80为一直流-直流转换器(DC-DC converter)，以提供该外部直流电压Vdc或该电池电压的电压电位为升压或降压的调节。在本实施例中，该充放电模块80将大小为12伏特的该外部直流电压Vdc升压为该电池模块60充电所需的21伏特充电电压。当该电池模块60提供一放电操作时，该充放电模块80接收该电池模块60所提供的一电池电压，并转换该电池电压的电压电位，分别通过该正极总线与该负极总线对该外部负载单元30供电。

配合参见图5与图6，分别为本实用新型的阵列式电池电源管理装置的示意图与热插拔操作示意图。为了方便说明，以该阵列式电池电源管理装置为具有两个电池电源管理装置为例。由图5可看出，每一该电池电源管理装置还包含一握持部101h，102h，以提供独立热插拔(hot-plugging)操作。因此，通过可独立热插拔操作功能，使得一旦当该电池电源管理装置101，102的任一该电池电源整合单元发生故障或维修而需要更换时，可以在整个系统不停机的状态下，直接操作该握持部101h，102h，以抽拔出所需要更换的该电池电源整合单元所对应的该电池电源管理装置101，102，之后再通过松脱锁接于该电池电源整合单元的螺丝，将该电池模块60与该充放电模块80分开，而得以进行故障或维修的模块更换。

此外，每一该电池电源管理装置还包含一风扇101f，102f，可对该些总线单元103，104间所形成的风道，提供风冷散热操作。

再者，对于该阵列式电池电源管理装置所提供的输出功率将如下所述。本实用新型的另一技术特征在于该阵列式电池电源管理装置能以提供冗余的电源供应(redundant power supply)，以因应当电池电源管理装置发生异常故障时，能够通过备用的冗余电源供电，以维持整个系统的正常操作。因此，该阵列式电池电源管理装置10的每一该电池电源管理装置101，102提供大于等于该外部负载单元30所需的输出功率。为了方便说明，以下将以数据为例说明。假设每一该电池电源整合单元可提供1.2瓩(1,200W)的输出功率，因此，若该电池电源管理装置装设五个该电池电源整合单元，但不以此为限，则该电池电源管理装置则可提供最大输出功率为6瓩。又若，该阵列式电池电源管理装置且有两个电池电源管理装置，因此，该阵列式电池电源管理装置所能提供该负载单元的额定功率则为12瓩。换言之，每一该电池电源管理装置的该电池电源整合单元数量，是配合该电池电源管理装置的额定输出功率。举例来说，若该电池电源管理装置的额定输出功率为4.8瓩，则该电池电源管理装置则需要装置四个可提供1.2瓩输出功率的该电池电源整合单元。

再者，针对该阵列式电池电源管理装置的冗余的电源供应操作，将可提供两种不同控制方式，以上列数据为例，若该外部负载单元所需的功率为5瓩，因此，每一该电池电源管理装置均需装设五组(每组1.2瓩)的该电池电源整合单元：

一、该些电池电源管理装置通过均流控制以同时供电，使每一该电池电源管理装置平均提供该外部负载单元所需的输出功率。通过均流控制该两组电池电源管理装置并使同时供电，因此，每一组电池电源管理装置则平均输出2.5瓩。相对地，每一该电池电源管理装置的该些电池电源整合单元则平均输出0.5瓩。

二、该些电池电源管理装置通过切换控制以轮替供电，使每一该电池电源管理装置完全提供该外部负载单元所需的输出功率。通过切换控制该两组电池电源管理装置并使轮替供电，因此，每一组电池电源管理装置则需输出5瓩。相对地，每一该电池电源管理装置的该些电池电源整合单元则平均输出1.0瓩。其中，在此控制控制方式中，也可直接采以单组该电池电源管理装置全额供电，利用禁能停机其它电池电源管理装置，使保留一组电池电源管理装置，完全提供该外部负载单元所需的输出功率。

综上所述，本发明具有以下的优点：

1、该阵列式电池电源管理装置及其电池电源整合单元，能够节省电性连接所需的配线程序与线材成本；

2、通过弹性的电能控制，不仅可增加供电效能，更能提供冗余的电源供应(redundant power supply)，使因应当电池电源管理装置发生异常故障时，能够通过备用的冗余电源供电，以维持整个系统的正常操作。

当然，本实用新型还可有其它多种实施例，在不背离本实用新型精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本实用新型作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本实用新型所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种电池电源整合单元，其特征在于，包含：

2.根据权利要求1所述的电池电源整合单元，其特征在于，该电池模块的该第一正极导电端子与该充放电模块的该第二正极导电端子分别具有一穿孔，并通过一螺丝穿过所对应的该些穿孔加以锁接；并该电池模块的该第一负极导电端子与该充放电模块的该第二负极导电端子分别具有一穿孔，并通过一螺丝穿过所对应的该些穿孔加以锁接。

3.根据权利要求1所述的电池电源整合单元，其特征在于，当该电池模块提供一充电操作时，该充放电模块接收一外部直流电压，并转换该外部直流电压的电压电位，以对该电池模块充电；当该电池模块提供一放电操作时，该充放电模块接收该电池模块所提供的一电池电压，并转换该电池电压的电压电位，以对一外部负载单元供电。

4.根据权利要求3所述的电池电源整合单元，其特征在于，该充放电模块为一直流-直流转换器，以提供该外部直流电压或该电池电压的电压电位为升压或降压的调节。

5.根据权利要求1所述的电池电源整合单元，其特征在于，该电池电源整合单元还包含设置于该充放电模块上的一散热单元。

6.一种阵列式电池电源管理装置，其特征在于，包含：

至少两电池电源管理装置，每一该电池电源管理装置包含：

一总线单元，具有一正极总线与一负极总线；及

至少一电池电源整合单元；该电池电源整合单元包含：

7.根据权利要求6所述的阵列式电池电源管理装置，其特征在于，该电池模块的该第一正极导电端子与该充放电模块的该第二正极导电端子通过一螺丝锁接，并该电池模块的该第一负极导电端子与该充放电模块的该第二负极导电端子通过一螺丝锁接。

8.根据权利要求6所述的阵列式电池电源管理装置，其特征在于，该总线单元的该正极总线还电性连接一外部直流电压的一正电端与一外部负载单元的一正电端；该总线单元的该负极总线还电性连接该外部直流电压的一负电端与该外部负载单元的一负电端。

9.根据权利要求8所述的阵列式电池电源管理装置，其特征在于，该总线单元提供一双向充放电路径；当该电池电源整合单元的该电池模块提供一充电操作时，该充放电模块分别通过该正极总线与该负极总线接收该外部直流电压，并转换该外部直流电压的电压电位，以对该电池模块充电；当该电池模块提供一放电操作时，该充放电模块接收该电池模块所提供的一电池电压，并转换该电池电压的电压电位，分别通过该正极总线与该负极总线对该外部负载单元供电。

10.根据权利要求9所述的阵列式电池电源管理装置，其特征在于，该充放电模块为一直流-直流转换器，以提供该外部直流电压或该电池电压的电压电位为升压或降压的调节。

11.根据权利要求6所述的阵列式电池电源管理装置，其特征在于，每一该电池电源管理装置还包含：

一握持部，以提供独立热插拔操作；及

一风扇，以提供风冷散热操作。

12.根据权利要求6所述的阵列式电池电源管理装置，其特征在于，该总线单元的该正极总线与一负极总线分别为一铜排。

13.根据权利要求6所述的阵列式电池电源管理装置，其特征在于，每一该电池电源管理装置的该电池电源整合单元数量，为配合该电池电源管理装置的额定输出功率。

14.根据权利要求6所述的阵列式电池电源管理装置，其特征在于，该些电池电源管理装置通过均流控制以同时供电，使每一该电池电源管理装置平均提供该外部负载单元所需的输出功率。

15.根据权利要求6所述的阵列式电池电源管理装置，其特征在于，该些电池电源管理装置通过切换控制以轮替供电，使每一该电池电源管理装置完全提供该外部负载单元所需的输出功率。