CN205141819U - 电力备援系统 - Google Patents

Abstract

一种电力备援系统，包括至少一备援电源供应器、背板电路以及电池备援模块；备援电源供应器将交流电转换为第一直流电，并借助背板电路提供至负载；耦接背板电路的电池备援模块包括电池、电池管理单元、充电电路、至少一第一直流/直流转换器、外部控制接口与线上升压单元；第一直流/直流转换器将来自电池的电力转换为第二直流电；交流电存在时，第二直流电的电压低于第一直流电的电压，背板电路将第一直流电输出至负载；交流电不存在时，背板电路将第二直流电输出至负载；外部控制接口接收外部控制指令；线上升压单元耦接备援电源供应器的输出端，第一直流电的电流超出预设范围时，提升第二直流电的电压至大于第一直流电的电压，对负载稳压输出。

Description

电力备援系统

技术领域

本实用新型涉及一种电力备援系统，尤其涉及一种具有电池的电力备援系统。

背景技术

常见的电力备援系统如1+1备援、2+1备援或N+1备援系统，使用至少两个备援电源供应器并联，以提供负载电力。当其中一个电源供应器失效或无法正常供电时，其他的电源供应器能及时提供充足电力，维持正常稳定的供电给负载。然而，因应各种电源应用，电力备援系统的设计也受到挑战，需要因应使用情况而对供电机制进行设计或改良，以符合使用者的期待。让电力备援系统可以让用户更方便的使用，同时提供稳定供电的目的，是本领域研发人员或制造商需要努力的课题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，针对现有技术的不足提供一种电力备援系统，可提供负载的稳压输出。

本实用新型所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：一种电力备援系统，包括至少一备援电源供应器、背板电路以及电池备援模块；备援电源供应器具有输入端以及输出端，输入端接收交流电，输出端用以产生第一直流电；背板电路耦接备援电源供应器的输出端与负载之间；电池备援模块耦接背板电路，用以产生第二直流电，且接收外部控制指令；电池备援模块包括电池、电池管理单元、充电电路、至少一第一直流/直流转换器、外部控制接口与线上升压单元；电池管理单元耦接电池，控制电池的充放电；充电电路耦接备援电源供应器的输出端与电池管理单元，用以将第一直流电对电池充电；第一直流/直流转换器耦接于电池管理单元与背板电路之间，将来自电池的电力转换为第二直流电，并将第二直流电提供至背板电路；其中当交流电存在时，第一直流/直流转换器输出的第二直流电的电压低于第一直流电的电压，使背板电路将第一直流电输出至负载；当交流电不存在时，背板电路将来自电池备援模块的第二直流电输出至负载；外部控制接口耦接电池管理单元与第一直流/直流转换器的至少其中之一，用以接收外部控制指令；线上升压单元耦接备援电源供应器的输出端，侦测第一直流电，并在第一直流电的电流超出预设范围时，提升第二直流电的电压至大于第一直流电的电压，由此提供对负载的稳压输出。

更好地，电池备援模块更包括升压单元，耦接于备援电源供应器的输出端与充电电路之间。

更好地，外部控制接口为通用串行总线(USB)。

更好地，外部控制接口为无线控制接口。

更好地，无线控制接口是蓝牙控制接口，接收行动通信装置的外部控制指令。

更好地，第一直流/直流转换器是升压转换器。

更好地，第一直流/直流转换器是降压转换器。

更好地，背板电路包括电流监测器。

更好地，背板电路包括第二直流/直流转换器。

更好地，背板电路装设于模块框架内，模块框架容置备援电源供应器与电池备援模块。

综上所述，本实用新型提供一种电力备援系统在外部交流电存在时，除了供电给负载也可同时对电池充电，在外部交流电不存在时，则由电池备援模块供电。此电力备援系统利用了具有电池的电池备援模块，可以提供稳压输出、且线上升压单元可监控浪涌电流，由此对负载提供稳定的供电。

为了能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，但是此等说明与附图仅用来说明本实用新型，而非对本实用新型的权利要求保护范围作任何的限制。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的电力备援系统的电路方块图；

图2是本实用新型实施例提供的电力备援系统的外观示意图。

【附图标记说明】

1：电力备援系统

11：备援电源供应器

12：背板电路

13：电池备援模块

AC：交流电

V1：第一直流电

V2、V2’：第二直流电

121、125：电流监控器

122、123、124、134、135：直流/直流转换器

f：节点

131：电池

132：电池管理单元

133：充电电路

136：外部控制接口

CT：外部控制指令

137：线上升压单元

138：升压单元

12V、5V、+12V、+5V、+3.3V、-12V：电压

10：模块框架

具体实施方式

请参照图1，图1是本实用新型实施例提供的电力备援系统的电路方块图。电力备援系统1包括至少一备援电源供应器11、背板电路12以及电池备援模块13。电力备援系统1用以提供直流电力至负载。电力备援系统1将来自交流电AC的电力或者是来自电池备援模块13的电池131的电力转换为直流电。如图1所示，电力备援系统1可以提供+12V、+3.3V、+5V或-12V的直流电压，但本实用新型并不因此限定。本实用新型也不限定备援电源供应器11的数量，备援电源供应器11可以有多个，如常见的1+1备援电源供应器、2+1备援电源供应器，甚至是N+1备援电源供应器。

备援电源供应器11也可称为交流/直流转换器。备援电源供应器11具有输入端以及输出端，输入端接收交流电AC，输出端用以产生第一直流电V1，所述第一直流电V1可以是12V或5V，通常5V的电压也可以是用于系统待机电压，但本实用新型并不因此限定。背板电路12耦接备援电源供应器11的输出端与负载(图中未示出)之间，所述负载即连接背板电路12的+12V、+3.3V、+5V或-12V的直流输出端。电池备援模块13耦接背板电路12。如图1所示，借助于背板电路12，电池备援模块13可耦接备援电源供应器11输出12V的输出端，以节点f表示，以获得12V的第一直流电V1。

背板电路12可以包括电流监控器121、直流/直流转换器122、直流/直流转换器123、直流/直流转换器124与电流监控器125。电流监控器121将备援电源供应器11输出的12V转输出给负载。直流/直流转换器122将备援电源供应器11输出的12V降压为+3.3后再输出给负载。直流/直流转换器123将备援电源供应器11输出的12V降压为+5后再输出给负载。直流/直流转换器124将备援电源供应器11输出的12V转换为-12V后再输出给负载。另外，电流监控器125将备援电源供应器11输出的5V传送给负载，可用于待机电源。

电池备援模块13用以产生第二直流电V2、V2’，且接收外部控制指令CT。电池备援模块13包括电池131、电池管理单元132、充电电路133、至少一直流/直流转换器134或135、外部控制接口136、线上升压单元137与升压单元138。电池管理单元132耦接电池131。充电电路132通过升压单元138耦接备援电源供应器11的输出端，且充电电路132耦接电池管理单元132。直流/直流转换器134、135耦接于电池管理单元132与背板电路12之间。线上升压单元137耦接备援电源供应器11的输出端，图1中线上升压单元137通过节点f耦接备援电源供应器11输出的12V电压。另外，外部控制接口136可耦接电池管理单元132与直流/直流转换器134、135的至少其中之一，但本实用新型并不因此限定。在实际应用时，外部控制接口136可以耦接电池备援模块13内的任何电路，以对电池备援模块13进行控制。

充电电路133用以将第一直流电V1对电池充电。在本实施例中，升压单元138先将第一直流电V1升压后，充电电路133才利用升压后的第一直流电V1通过电池管理单元132对电池131充电。然而，本实用新型并不因此限定。当第一直流电V1的电压足够用以对电池131充电时，升压单元138也可以被省略或移除。

电池管理单元132控制电池131的充放电，以及提供电池寿命侦测、电池安全的保护。电池管理单元132能监控对电池131充放电的各种参数。例如：充电电压、充电电流、放电电压、放电电流、电池温度、充放电时间等等，并依据所监控的充放电参数控制电池131的充放电过程，或者保护电池131避免损坏或造成危险。

直流/直流转换器134、135将来自电池131的电力转换为第二直流电V2、V2’，并将第二直流电V2、V2’提供至背板电路12。直流/直流转换器134、135的数量是依据设计需要而决定，本实用新型并不限制所用的直流/直流转换器的数量，在图1中是以两个直流/直流转换器134、135分别产生不同的输出直流电压为例子。在图1中，直流/直流转换器134、135例如是降压转换器，但本实用新型并不因此限定。直流/直流转换器134、135也可以是升压转换器。直流/直流转换器134输出第二直流电V2是与备援电源供应器11输出的12V电性连接。直流/直流转换器135输出第二直流电V2’是与备援电源供应器11输出的5V电性连接。也就是说，在图1的实施例，备援电源供应器11与电池备援模块13两者其中之一都能够提供12V或5V的直流电压给背板电路12。

当交流电AC存在时，电池备援模块13可控制直流/直流转换器134、134输出的直流电V2、V2’的电压低于直流电V1的电压，使背板电路12将第一直流电V1的12V或5V的电压输出至负载。此时，背板电路12也可将第一直流电输V1的12V转换成其他的电压+3.3V、-12V再传送至负载。详细的说，电池备援模块13可以侦测备援电源供应器11所输出的第一直流电压V1是否正常(例如是否为12V或5V)，若备援电源供应器11的输出正常，则可控制直流/直流转换器134输出的第二直流电V2的电压略低于第一直流电V1的12V，例如第二直流电V2的电压是11.4V。此时，第二直流电V2’的电压也可略低于第一直流电V1的5V，例如第二直流电V2’的电压是4.8V，但本实用新型并不限定实际上所使用的电压值。此时，对电池备援模块13而言，电池备援模块13操作在充电模式，充电电路133通过电池管理单元132将(升压后的)第一直流电V1对电池充电131。另外，关于电池备援模块13侦测备援电源供应器11所输出的第一直流电V1的方式，例如是通过线上升压单元137侦测节点f的电压，但本实用新型并不限定电池备援模块13侦测第一直流电V1的方式。

当交流电AC不存在时，备援电源供应器11无法提供第一直流电V1，此时则可由电池备援模块13供电，背板电路12将来自电池备援模块13的第二直流电V2、V2’输出至负载。也就是说，将来自电池备援模块13的第二直流电V2的12V电压输出至负载，或者将来自电池备援模块13的第二直流电V2’的5V电压输出至负载，甚至是背板电路12将第二直流电V2的12V转换成其他的电压+3.3V、-12V再传送至负载。此时，电池备援模块13操作在放电模式，电池备援模块13可将第二直流电V2、V2’的电压提升至相同于在充电模式时的第一直流电V1的电压，如12V或5V，达到利用电池备援模块13替代备援电源供应器11供电的目的。

外部控制接口136用以接收外部控制指令CT。外部控制接口136可以是有线控制接口或者是无线控制接口。以有线控制接口为例，外部控制接口136例如为通用串行总线(USB)。无线控制接口则可以例如是蓝牙控制接口，以接收行动通信装置(例如智能型手机或平板电脑)的外部控制指令CT。据此，用户可以利用外部装置例如智能型手机控制电力备援系统1的电池备援模块13，由此调整或控制电池备援模块13的各项参数，如对电池的充放电参数、直流/直流转换器134、135所输出的电压大小，或者控制线上升压单元137的运作。在实际应用时，电力备援系统1的制造商或供货商可以提供可安装于智能型手机(或平板电脑)的应用程序于网络，让用户可上网安装此应用程序于自己的智能型手机(或平板电脑)，然后用户则可以使用自己的智能型手机(或平板电脑)自行操控此电力备援系统1的运作参数，提供使用者具有能够自行进行电源管理功能，由此提升电力备援系统1的使用与维护的方便性。

线上升压单元137可侦测第一直流电V1。备援电源供应器11以输出的12V作为例子来说明，在图1中线上升压单元137是通过节点f侦测第一直流电V1的12V电压，并在第一直流电V1的电流超出预设范围时，提升第二直流电V2的电压至大于第一直流电V1的电压，由此提供对负载的稳压输出。线上升压单元137可监控第一直流电V1的浪涌电流。依据正常工作时电流的合理预设范围，在第一直流电V1的电流超出预设范围时，可以判定此时有浪涌电流产生。为了避免浪涌电流对负载产生不良影响，此时线上升压单元137可控制直流/直流转换器134提升第二直流电V2的电压至大于第一直流电V1的电压，此时第二直流电V2供电给电流监控器121、直流/直流转换器122、直流/直流转换器123与直流/直流转换器124。同理，线上升压单元137也可控制直流/直流转换器135，以提升第二直流电V2’，此时电流监控器125则将第二直流电V2’输出给负载。

接着，请参照图2，图2是本实用新型实施例提供的电力备援系统的外观示意图。背板电路12装设于模块框架10内，模块框架10可容置备援电源供应器11与电池备援模块13。对于模块框架10备援电源供应器11与电池备援模块13都是可抽换。通过模块化的设计，可提升电力备援系统使用上的弹性。

综上所述，本实用新型实施例所提供的电力备援系统在外部交流电存在时，除了供电给负载也可同时对电池充电，在外部交流电不存在时，则由电池备援模块供电。此电力备援系统利用了具有电池的电池备援模块，可以提供稳压输出、且线上升压单元可监控浪涌电流，由此对负载提供稳定的供电。

以上所述仅为本实用新型的实施例，其并非用以局限本实用新型的权利要求保护范围。

Claims (10)

1.一种电力备援系统，其特征在于，包括：

至少一备援电源供应器，具有一输入端以及一输出端，该输入端接收一交流电，该输出端用以产生一第一直流电；

一背板电路，耦接该备援电源供应器的该输出端与一负载之间；以及

一电池备援模块，耦接该背板电路，用以产生一第二直流电，且接收一外部控制指令，该电池备援模块包括：

一电池；

一电池管理单元，耦接该电池，控制该电池的充放电；

一充电电路，耦接该备援电源供应器的该输出端与该电池管理单元，用以将该第一直流电对该电池充电；

至少一第一直流/直流转换器，耦接于该电池管理单元与该背板电路之间，将来自该电池的电力转换为该第二直流电，并将该第二直流电提供至该背板电路；其中当该交流电存在时，该第一直流/直流转换器输出的该第二直流电的电压低于该第一直流电的电压，使该背板电路将该第一直流电输出至一负载；当该交流电不存在时，该背板电路将来自该电池备援模块的该第二直流电输出至该负载；

一外部控制接口，耦接该电池管理单元与该第一直流/直流转换器的至少其中之一，用以接收该外部控制指令；以及

一线上升压单元，耦接该备援电源供应器的该输出端，侦测该第一直流电，并在该第一直流电的电流超出一预设范围时，提升该第二直流电的电压至大于该第一直流电的电压，由此提供对该负载的稳压输出。

2.根据权利要求1所述的电力备援系统，其特征在于，该电池备援模块更包括：

一升压单元，耦接于该备援电源供应器的该输出端与该充电电路之间。

3.根据权利要求1所述的电力备援系统，其特征在于，该外部控制接口为通用串行总线。

4.根据权利要求3所述的电力备援系统，其特征在于，该外部控制接口为一无线控制接口。

5.根据权利要求4所述的电力备援系统，其特征在于，该无线控制接口是一蓝牙控制接口，接收一行动通信装置的该外部控制指令。

6.根据权利要求1所述的电力备援系统，其特征在于，该第一直流/直流转换器是升压转换器。

7.根据权利要求1所述的电力备援系统，其特征在于，该第一直流/直流转换器是降压转换器。

8.根据权利要求1所述的电力备援系统，其特征在于，该背板电路包括一电流监测器。

9.根据权利要求1所述的电力备援系统，其特征在于，该背板电路包括一第二直流/直流转换器。

10.根据权利要求1所述的电力备援系统，其特征在于，该背板电路装设于一模块框架内，该模块框架容置该备援电源供应器与该电池备援模块。