CN216390591U - 一种不间断电源 - Google Patents

Abstract

提供一种不间断电源，其适于由锂电池供电，所述锂电池具有电池管理系统，所述不间断电源包括：软件通讯接口，适于通过第一通讯链路连接到所述电池管理系统，使用通讯协议转接所述不间断电源与所述锂电池的通讯，使得所述不间断电源能够获取所述锂电池的状态信息并通过所述电池管理系统控制所述锂电池；以及硬件通讯接口，适于通过第二通讯链路经由开关连接到所述电池管理系统，用于在所述第一通讯链路中断时通过闭合所述开关与所述电池管理系统通讯。

Description

一种不间断电源

技术领域

本实用新型涉及不间断电源，尤其涉及一种适于由锂电池供电的不间断电源。

背景技术

随着锂电池的发展，越来越多的用户接受并使用锂电池替代传统的铅酸电池，在不间断电源(Uninterruptible Power System，UPS)中配置锂电池也成为市场的进一步需求。由于UPS高可靠性和安全性的要求，UPS配置锂电池使用时，对于UPS及锂电池的安全性有着严格的要求。

实用新型内容

针对现有技术的上述不足，本实用新型提出了一种不间断电源，其适于由锂电池供电，所述锂电池具有电池管理系统，所述不间断电源包括：

软件通讯接口，适于通过第一通讯链路连接到所述电池管理系统，使用通讯协议转接所述不间断电源与所述锂电池的通讯，使得所述不间断电源能够获取所述锂电池的状态信息并通过所述电池管理系统控制所述锂电池；以及

硬件通讯接口，适于通过第二通讯链路经由开关连接到所述电池管理系统，用于在所述第一通讯链路中断时通过闭合所述开关与所述电池管理系统通讯。

优选地，所述不间断电源还包括显示控制单元，所述显示控制单元连接至所述软件通讯接口以及所述硬件通讯接口，用于显示所述锂电池的状态信息。

优选地，所述不间断电源还包括用于对所述不间断电源进行控制的外部监控系统。

优选地，所述通讯协议是Modbus协议或者Can总线协议。

优选地，所述通讯协议包含参数配置、状态显示、告警显示以及不间断电源与锂电池交互控制协议。

优选地，所述软件通讯接口包括RS485或RS232通用接口。

优选地，所述不间断电源还包括所述锂电池。

优选地，所述开关为干接点。

优选地，所述不间断电源被配置为工作于储能模式，所述第一通讯链路和所述第二通讯链路中的至少一个处于接通状态。

优选地，所述不间断电源被配置为当所述锂电池的电池容量达到预设的电池容量时，所述不间断电源停止储能模式。

在本实用新型的UPS中，用户与UPS之间的通讯回路以及锂电池与UPS之间的通讯回路分开，可以强化网络安全防护。锂电池的动力连接回路通过2级保护系统，包括UPS内部的直流保护和分断系统以及电池管理系统内部的直流保护系统，组成两级保护协同机制。软件通讯接口提供UPS与锂电池系统的实时通讯，协同处理系统信息。硬件通讯接口通过开关提供冗余保护机制，在软件通讯失效情况下，仍然可以对锂电池系统进行准确的分断控制。

附图说明

图1是根据本实用新型一个实施例的UPS系统的示意图；

图2示出了根据本实用新型一个实施例的UPS系统工作于正常通讯模式的示意图；

图3示出了根据本实用新型一个实施例的UPS系统工作于软件通讯异常模式的示意图；

图4示出了根据本实用新型一个实施例的UPS系统工作于储能模式的示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图通过具体实施例对本实用新型进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

目前的锂电池大多配备有电池管理系统(BMS)，主要负责控制电池的充电和放电以及实现电池状态估算等功能，实现电池状态监测、电池状态分析、电池安全保护、能量控制管理、电池信息管理等功能。BMS可以实时采集、处理、存储锂电池组运行过程中的重要信息，与外部设备如控制器交换信息，解决锂电池系统中安全性、可用性、易用性、使用寿命等关键问题。BMS能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。

现有的使用锂电池的UPS系统中，基本上采用与锂电池直接动力连接的方式，无法通过锂电池的BMS对其进行管理和控制。本实用新型中提供的UPS系统提供了两组通讯链路来交互锂电池的信息和状态，可通过UPS系统对锂电池进行参数配置、状态及告警显示以及告警保护等，保证UPS系统的可靠性和安全性。

图1是根据本实用新型一个实施例的UPS系统的示意图。如图1所示，UPS系统100包括外部监控系统101、UPS 102以及锂电池105。其中，用户可通过外部监控系统101对UPS102进行控制。外部监控系统101可以是计算机等用户上位机系统。在其他实施方式中，也可以省略外部监控系统101。锂电池105用于通过动力连接回路108连接至UPS 102，并向UPS102提供电能，其包括电池管理系统106。其中，锂电池105的正负极可以直接连接至UPS102，以向UPS 102提供电能。

UPS 102包括显示控制单元107、软件通讯接口103以及硬件通讯接口104。软件通讯接口103通过软件通讯链路109连接到锂电池105的BMS 106。软件通讯接口103可使用特定的通讯协议转接UPS 102与BMS 106的通讯，以获取锂电池105的状态信息，并向BMS 106发送控制信息。通讯协议可以是Modbus协议或者Can总线协议等，通讯协议可以包含参数配置、状态显示、告警显示以及UPS与锂电池交互控制协议等。软件通讯接口103可以包含RS485、RS232等通用接口。软件通讯链路109可以是有线的通讯链路也可以是无线的通讯链路。

硬件通讯接口104使用开关通过硬件通讯链路110连接到锂电池的BMS 106，用于在软件通讯异常时，获取锂电池105的状态信息，并向BMS 106发送控制信息。开关具有闭合和断开两种状态，优选地，该开关是干接点，其两个接点之间没有极性，可以互换，使得连接线路简单，便于控制。常见的干接点包括各种按键、继电器或者断路器等。通常，硬件通讯接口104将电压信号传输至BMS 106，以获取锂电池105的状态信息以及对锂电池105进行控制。

显示控制单元107连接至软件通讯接口103以及硬件通讯接口104，用于通过软件通讯接口103和/或硬件通讯接口104接收来自BMS 106的信息以显示锂电池105的状态，并且可以发送控制信息以对锂电池105进行控制，可以便捷了解掌握锂电池运行状态及健康状况。

本实用新型的UPS系统可以工作于三种模式，以下通过具体实施例对三种模式进行详细说明，在该实施例中，UPS选用伊顿93PR UPS，硬件通讯链路110使用干接点连接。

图2示出了根据本实用新型一个实施例的UPS系统工作于正常通讯模式的示意图。如图2所示，当软件通讯链路109可正常通讯时，UPS 102与锂电池105通过软件通讯链路109进行通讯。UPS 102可以获取锂电池105的状态信息，并将锂电池的状态信息显示在UPS 102的显示控制单元中，如图2所示的触摸屏信息和电池界面信息。显示控制单元中可显示电池电压、电池状态、电池容量以及通讯状态等信息。UPS 102也可以通过软件通讯链路109向锂电池105的BMS发送控制信号，以对锂电池105进行参数配置。在该正常通讯模式下，硬件通讯链路110处于干接点断开状态，干接点工作在冗余模式，硬件通讯链路110上没有信号传输。

图3示出了根据本实用新型一个实施例的UPS系统工作于软件通讯异常模式的示意图。如图3所示，当软件通讯链路109通讯中断后，控制硬件通讯链路110的干接点闭合，UPS 102与锂电池105通过硬件通讯链路110进行通讯。UPS 102可以获取锂电池105的状态信息，并将锂电池105的状态信息显示在UPS的显示控制单元中，如图3所示的触摸屏信息和电池界面信息。显示控制单元中可显示电池电压、电池状态、电池容量以及通讯状态等信息，如图3所示，此时通讯状态显示为异常，电池健康显示为异常。UPS 102也可以通过硬件通讯链路110向锂电池105的BMS发送控制信号，以对锂电池105进行参数配置。例如，UPS102可以根据预制参数定时控制锂电池105进行充放电，也可以通过电池电压侦测条件检测电池的状态。

图4示出了根据本实用新型一个实施例的UPS系统工作于储能模式的示意图。如图4所示，当UPS 102工作于储能模式时，UPS 102将锂电池105连接至外部电网，通过锂电池105向外部电网供电以缓解用电高峰期外部电网的压力。由于在储能模式下，UPS 102可主要用于监控锂电池105的电池容量，以避免该电池容量低于预设的电池紧急预留容量，其通讯要求相对简单。其中，预设的电池紧急预留容量指的是从标准锂电池的后备容量中预留可以保障负载紧急供电的能量，在储能模式下兼顾对负载的保护。因此，在该储能模式下，UPS 102既可以通过软件通讯链路109与锂电池105进行通讯，也可以通过硬件通讯链路110与锂电池105进行通讯，也可以同时使用软件通讯链路109和硬件通讯链路110与锂电池105进行通讯，本领域技术人员可以根据需要选择合适的通讯链路。在该储能模式下，UPS通过软件通讯链路109和/或硬件通讯链路110与锂电池105通讯，并实时管理锂电池系统的电池容量，当锂电池的电池容量达到预设的电池紧急预留容量时(例如达到50％时)，UPS系统可控制停止储能模式向外部电网输出电能。

根据本实用新型的一个实施例，可在锂电池上配置定制化电池连接端子，以便于锂电池与UPS的通讯和电力连接。

根据本实用新型的一个实施例，UPS系统100还可以包括电池槽，锂电池可以安装于该电池槽中，以便于现场统一安装规划。

在本实用新型的UPS系统中，用户与UPS之间的通讯回路以及锂电池与UPS之间的通讯回路分开，可以强化网络安全防护。锂电池的动力连接回路通过2级保护系统，包括UPS内部的直流保护和分断系统以及BMS内部的直流保护系统，组成两级保护协同机制。软件通讯接口提供UPS与锂电池系统的实时通讯，协同处理系统信息。硬件通讯接口通过开关提供冗余保护机制，在软件通讯失效情况下，仍然可以对锂电池系统进行准确的分断控制。

本实用新型的UPS系统可以对锂电池进行参数配置、状态及告警显示以及保护等，提高了UPS系统的可靠性和安全性。

虽然本实用新型已经通过优选实施例进行了描述，然而本实用新型并非局限于这里所描述的实施例，在不脱离本实用新型范围的情况下还包括所作出的各种改变以及变化。

Claims (10)

1.一种不间断电源，其适于由锂电池供电，所述锂电池具有电池管理系统，其特征在于，所述不间断电源包括：

软件通讯接口，适于通过第一通讯链路连接到所述电池管理系统，使用通讯协议转接所述不间断电源与所述锂电池的通讯，使得所述不间断电源能够获取所述锂电池的状态信息并通过所述电池管理系统控制所述锂电池；以及

硬件通讯接口，适于通过第二通讯链路经由开关连接到所述电池管理系统，用于在所述第一通讯链路中断时通过闭合所述开关与所述电池管理系统通讯。

2.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述不间断电源还包括显示控制单元，所述显示控制单元连接至所述软件通讯接口以及所述硬件通讯接口，用于显示所述锂电池的状态信息。

3.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述不间断电源还包括用于对所述不间断电源进行控制的外部监控系统。

4.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述通讯协议是Modbus协议或者Can总线协议。

5.根据权利要求4所述的不间断电源，其特征在于，所述通讯协议包含参数配置、状态显示、告警显示以及不间断电源与锂电池交互控制协议。

6.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述软件通讯接口包括RS485或RS232通用接口。

7.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述不间断电源还包括所述锂电池。

8.根据权利要求1所述的不间断电源，其特征在于，所述开关为干接点。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的不间断电源，其特征在于，所述不间断电源被配置为工作于储能模式，所述第一通讯链路和所述第二通讯链路中的至少一个处于接通状态。

10.根据权利要求9所述的不间断电源，其特征在于，所述不间断电源被配置为当所述锂电池的电池容量达到预设的电池容量时，所述不间断电源停止储能模式。

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