CN219018501U - 电池包及不间断电源装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种电池包及不间断电源装置。其中，电池包包括电池组件、开关电路及控制组件；控制组件与电池组件电连接，开关电路的第一端与直流母线连接，开关电路的第二端与电池组件连接。本实用新型通过控制组件根据电池组件的电量控制开关电路工作，以使直流母线输出相应的充电电流至电池组件，从而通过控制组件对开关电路的控制实现对电池组件充电电量的控制，以保证电池包充电的一致性，并提高电池包的使用寿命。

Description

电池包及不间断电源装置

技术领域

本实用新型涉及数据中心不间断电源装置技术领域，特别涉及一种电池包及不间断电源装置。

背景技术

数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。因此，数据中心中的需设不间断电源装置以保证为电子设备不间断供应电源。

但是，当并联的电池包中不同电池包的电量存在差异时，以相同的充电电流对电池包进行充电，会造成有的电池包未充满，而有的电池包过充的现象，这种充电不均衡的现象，严重降低了电池包的使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种电池包，旨在提高不间断电源装置对于不同电量的电池包充电的一致性。

为实现上述目的，本实用新型提出一种电池包，应用于不间断电源装置，所述不间断电源装置包括直流母线，所述电池包包括：

电池组件；

控制组件，所述控制组件与所述电池组件电连接，所述控制组件用于检测所述电池组件的电量；

开关电路，所述开关电路的第一端与所述直流母线连接，所述开关电路的第二端与所述电池组件连接，所述开关电路用于导通/断开所述开关电路的第一端和所述开关电路的第二端之间的通路；

所述控制组件用于根据所述电池组件的电量控制所述开关电路工作，以使所述直流母线输出相应的充电电流至所述电池组件。

在一实施例中，所述开关电路包括第一开关管，所述第一开关管的第一端与所述直流母线连接，所述第一开关管的第二端与所述电池组件的电源端电连接。

在一实施例中，所述第一开关管为功率管。

在一实施例中，所述电池包还包括单向导通组件，所述单向导通组件的第一端与所述开关电路的第一端电连接，所述单向导通组件的第二端与所述开关电路的第二端电连接，所述单向导通组件用于将所述电池组件输出的电压信号单向导通至所述直流母线。

在一实施例中，所述单向导通组件包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一开关管的第一端电连接，所述第一二极管的阳极与所述第一开关管的第二端电连接。

在一实施例中，所述单向导通组件还包括第二继电器，所述第二继电器的第一端与所述开关电路的第一端连接，所述第二继电器的第二端与所述开关电路的第二端连接。

在一实施例中，所述电池包还包括：

电流检测电路，所述电流检测电路的检测端与所述开关电路的第二端电连接，所述电流检测电路与所述控制组件电连接；

所述电流检测电路，用于检测流过所述开关电路的电流并输出电流检测信号；

所述控制组件，用于根据接收到的所述电流检测信号和所述电池组件的电量，控制所述开关电路工作，以使所述直流母线输出相应的充电电流至所述电池组件的电源端。

在一实施例中，所述电流检测电路包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述开关电路的第二端电连接，所述控制组件的检测端与所述第一电阻的一端及所述第一电阻的另一端互连。

本实用新型还提出一种不间断电源装置，所述不间断电源装置包括直流母线以及上述的电池包。

本实用新型技术方案通过控制组件根据电池组件的电量控制开关电路工作，以使直流母线输出相应的充电电流至电池组件，从而通过控制组件对开关电路的控制实现对电池组件充电电量的控制，以保证电池包充电的一致性，并提高电池包的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本实用新型电池包一实施例的整体框图；

图2为本实用新型电池包另一实施例的电路图；

图3为本实用新型电池包再一实施例的电路图；

图4为本实用新型电池包的电流检测电路一实施例的电路图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				10	直流母线	70	整流电路
20	开关电路	Q1	第一开关管
				30	电池组件	D1	第一二极管
40	控制组件	R1	第一电阻
				50	单向导通组件	S1	第一继电器
60	电流检测电路	S2	第二继电器

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

另外，在本实用新型中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。

目前，数据中心是全球协作的特定设备网络，可用来在internet网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。因此，数据中心中的需设不间断电源装置以保证为电子设备不间断供应电源。但是，当串联的电池包中不同电池包的电量存在差异时，以相同的充电电流对电池包进行充电，会造成有的电池包未充满，而有的电池包过充的现象，这种充电不均衡的现象，严重降低了电池包的使用寿命。

为了解决上述问题，本实用新型提出一种电池包，应用于不间断电源装置，所述不间断电源装置包括直流母线10。

参照图1和图3，在本实用新型一实施例中，所述电池包包括：电池组件30；控制组件40，所述控制组件40与所述电池组件30电连接，所述控制组件40用于检测所述电池组件30的电量；开关电路20，所述开关电路20的第一端与所述直流母线10连接，所述开关电路20的第二端与所述电池组件30连接，所述开关电路20用于导通/断开所述开关电路20的第一端和所述开关电路20的第二端之间的通路；所述控制组件40用于根据所述电池组件30的电量控制所述开关电路20工作，以使所述直流母线10输出相应的充电电流至所述电池组件30。

在本实施例中，开关电路20可以采用MOS管或者三极管等开关管实现。本实施例以开关电路20高电平开启为例，当控制组件40输出PWM信号至开关电路20的受控端时，可控制开关电路20处于开关状态，以将所述直流母线10输出的相应的直流电压至与其电连接的电池组件30，以使电池组件30按照相应的充电电流进行充电。

在本实施例中，控制组件40即为BMS(Battery Management System，电池管理系统)，可以采用主控制器来实现，例如MCU、DSP(Digital Signal Process，数字信号处理芯片)、FPGA(Field Programmable Gate Array，可编程逻辑门阵列芯片)、SOC(System OnChip，系统级芯片)等。可以理解的是，控制组件40根据检测到电池组件30的电量，输出相应占空比的PWM信号至对应开关电路20的受控端，以控制开关电路20工作，以使直流母线10输出相应的充电电流至电池组件30。需要说明的是，控制组件40中预设有电量-占空比的映射表，即每一电量对应一种电压，而电压决定电流，每一电流对应一个占空比，例如，当一电池组件30实际电量为80％时，控制组件40会根据预设的电量-占空比映射表，确定当前给电池组件30充电的电流为1A以及其对应的占空比为20％，便会输出占空比为20％的PWM信号至开关电路20的受控端，以使直流母线10输出至该电池组件30的充电电流为1A。如此，在实际应用中，当电池组件30的实际电量较低时，控制组件40可根据实际电量选择输出对应较高占空比的PWM信号，以加快电池组件30充电速度；当电池组件30的实际电量较高时，即将过充的电池组件30，控制组件40可根据实际电量选择输出对应较低占空比的PWM信号，以减慢电池组件30的充电速度，从而提高不间断电源装置对于不同电量的电池组件30充电的一致性。

本实用新型技术方案通过控制组件40根据电池组件30的电量控制开关电路20工作，以使直流母线10输出相应的充电电流至电池组件30，从而通过控制组件40对开关电路20的控制实现对电池组件30充电电量的控制，从而保证电池包充电的一致性，即可避免因以相同的充电电流进行充电会造成有的电池包未充满而有的电池包过充的现象，并提高了电池包的使用寿命。

参照图3，在一实施例中，所述开关电路20包括第一开关管Q1，所述第一开关管Q1的第一端与所述直流母线10连接，所述第一开关管Q1的第二端与所述电池组件30的电源端电连接。

在实际应用中，数据中心中的电子设备需要不间断供应电源，否则会导致系统故障从而造成大量的数据丢失。由此，本实施例设置不间断电源装置以保证为数据中心的电子设备不间断供应电源。具体而言，当市电供电时，市电可直接为数据中心的电子设备供应电源，还可同时为接入不间断电源装置的电池包充电以储电；当市电断电时，市电无法为数据中心的电子设备供应电源，但可通过接入不间断电源装置中的电池包放电以为数据中心的电子设备供应电源，从而可保证为数据中心的电子设备不间断供电。

在本实施例中，当控制组件40输出PWM信号至第一开关管Q1的受控端时，可控制第一开关管Q1导通，即可导通直流母线10至电池组件30的电源端之间的回路，从而使直流母线10输出充电电流至电池组件30的电源端，以为电池组件30进行充电。

进一步地，所述第一开关管Q1为功率管。可以理解的是，因为功率管上具有体二极管，由此，在不间断电源装置对外部设备进行放电的时候，电池组件30输出的电压可以经过为功率管的开关管的体二极管直接传输至直流母线10。如此，在实际应用中，不间断电源装置的充放电通路可以通过同一条开关电路20实现，相较于通过一开关放电以及另一开关充电的电路而言，该开关电路20更为简单，并降低了成本。

在一实施例中，所述开关电路20还包括第一继电器S1，所述第一继电器S1的第一端与所述直流母线10连接，所述第一继电器S1的第二端与所述第一开关管Q1的第一端连接。

在本实施例中，如若直流母线10输至电池组件30的充电电流并非与电池组件30相匹配的电流时，电池组件30便可能会出现过充的问题。因此，本实施例中设有第一继电器S1，在直流母线10输至电池组件30的充电电流并非与电池组件30相匹配的电流时，即可控制第一继电器S1断开，以停止直流母线10输出充电电流至电池组件30，从而避免安全事故的发生，进而提高了不间断电源装置的安全性。

参照图2和图3，在一实施例中，所述电池包还包括单向导通组件50，所述单向导通组件50的第一端与所述开关电路20的第一端电连接，所述单向导通组件50的第二端与所述开关电路20的第二端电连接，所述单向导通组件50用于将所述电池组件30输出的电压信号单向导通至所述直流母线10。

可以理解的是，由上述内容可知，在电池组件30放电的时候，电池组件30输出的电压可以经过为功率管的开关管的体二极管直接传输至直流母线10，在本实施例中，在电池组件30放电的时候，电池组件30输出的电压也可以经过单向导通组件50直接传输至直流母线10，即单向导通组件50和体二极管并联。如此，在实际放电的过程中，能够提高不间断电源装置的放电通路的载流能力，有效地降低功率管中体二极管因流过其自身的放电电流过大而导致的压降过大和过热。

其中，单向导通组件50包括第一二极管D1，所述第一二极管D1的阴极与所述第一开关管Q1的第一端电连接，所述第一二极管D1的阳极与所述第一开关管Q1的第二端电连接。本实施例通过设置第一二极管D1可在在实际放电的过程中，能够提高不间断电源装置的放电通路的载流能力，并起到降低功率管发热量的作用。

在另一实施例中，所述单向导通组件50还包括第二继电器S2，所述第二继电器S2的第一端与所述开关电路20的第一端连接，所述第二继电器S2的第二端与所述开关电路20的第二端连接。值得注意的是，第二继电器S2在电池组件30充电时是断开的，在电池组件30放电时是闭合的，即将电池组件30输出的电压信号单向导通至直流母线10。由于第二继电器S2的导通阻抗很低，因此在电池组件30放电时，绝大部分的输出电压会经过第二继电器S2传输至直流母线10，那么经过功率管中体二极管输出至直流母线10的电压会大大减少，从而降低了功率管中体二极管的温度。需要注意的是，第二继电器S2和第一二极管D1可以同时使用，以更进一步提高不间断电源装置的放电通路的载流能力。

参照图2，在一实施例中，所述电池包还包括：

电流检测电路60，所述电流检测电路60的检测端与所述开关电路20的第二端电连接，所述电流检测电路60与所述控制组件40电连接；所述电流检测电路60，用于检测流过所述开关电路20的电流并输出电流检测信号；所述控制组件40，用于根据接收到的所述电流检测信号和所述电池组件10的电量，控制所述开关电路20工作，以使所述直流母线10输出相应的充电电流至电池组件30的电源端。

在实际应用中，从直流母线10输至电池组件30的电源端的充电电流在传输过程中会有损耗，由此控制组件40检测到电池组件30的电量可能存在一定偏差，因此在开关电路20的第二端设置有电流检测电路60以检测流过开关电路20的电流。

其中，电流检测电路60可以采用任意可检测流过开关电路20电流的电流检测电路60实现，例如电阻等。可以理解的是，为了减少电阻带来的压降影响，电流检测电路60可以选用阻值较小的电流感测电阻或分流器来实现，例如5mΩ以下的电流感测电阻。

进一步地，所述电流检测电路60包括第一电阻R1，第一电阻R1为电流感测电阻，所述第一电阻R1的一端与所述开关电路20的第二端电连接，所述控制组件40的检测端与所述第一电阻R1的一端及所述第一电阻R1的另一端互连。在本实施例中，控制组件40通过内部的ADC端口检测流过第一电阻R1两端的电压值，从而计算获得第一电阻R1上的压降，进而根据已知的第一电阻R1的固定阻值以计算得出流过第一电阻R1的电流值，且由于第一电阻R1和开关电路20串联连接，因此流过第一电阻R1的电流值就是流过开关电路20的电流值。

在本实施例中，通过电流检测电路60检测流过开关电路20的电流值，控制组件40根据接收到的电流检测信号和电池组件30的电量来控制开关电路20工作。需要理解的是，控制组件40中预设有电量-占空比的映射表，即每一电量对应一种电压，而电压决定电流，每一电流对应一个占空比，控制组件40将电流检测信号对应的电流值和电池组件30的电量进行比较，由于充电电流在传输过程中有损耗而造成偏差，控制组件40可根据电流检测信号对应的电流值和电池组件30的电量的偏差值进行相应的调整，例如，当一电池组件30实际电量为20％时，其对应的电流为1A以及该电流对应的占空比为20％，但是由于充电电流传输过程中存在一定损耗，电流检测电路60检测到的电流值为0.8A，因此控制组件40可以适当调整增大占空比，以使得电池组件30实际接收到的充电电流为1A。如此，在实际应用中，通过上述设置，能够使得电池组件30实际接收到的电流接近与其电量对应的接收的理论充电电流，从而提高不间断电源装置对电池组件30充电的精确性。

本实用新型还提出一种不间断电源装置，该不间断电源装置包括直流母线10以及上述的电池包；该电池包的具体结构参照上述实施例，由于本不间断电源装置采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不一一赘述。

参照图3，在一实施例中，所述不间断电源装置还包括整流电路70，所述整流电路70的输入端与市电连接，所述整流电路70的输出端与所述直流母线10连接，所述整流电路70用于将所述市电进行整流后输至所述直流母线10。

在实际应用中，市电是交流电源，而电池包需接入为直流电源的充电电流，由此，不能直接接入市电对电池包进行充电，否则相当于一会儿给电池包充电，一会儿让电池包放电，电池包在这种状态下无法进行充电以储电。

其中，整流电路70可采用半波整流电路70或者桥式整流电路70等整流电路70实现。在本实施例中设置有整流电路70，整流电路70将为交流电的市电转换成为直流电的充电电流后，再将充电电流输出至直流母线10，以给电池包充电。

此外，本实施例还可以使用根据分流器上的预设电流的控制方法，当充电开关闭合的时候检测充电电流，当充电电流达到预设值时关闭充电开关；以此高频开合实现充电等效电流的控制。

以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的发明构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种电池包，应用于不间断电源装置，所述不间断电源装置包括直流母线，其特征在于，所述电池包包括：

电池组件；

控制组件，所述控制组件与所述电池组件电连接，所述控制组件用于检测所述电池组件的电量；

开关电路，所述开关电路的第一端与所述直流母线连接，所述开关电路的第二端与所述电池组件连接，所述开关电路用于导通/断开所述开关电路的第一端和所述开关电路的第二端之间的通路；

所述控制组件用于根据所述电池组件的电量控制所述开关电路工作，以使所述直流母线输出相应的充电电流至所述电池组件。

2.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述开关电路包括第一开关管，所述第一开关管的第一端与所述直流母线连接，所述第一开关管的第二端与所述电池组件的电源端电连接。

3.如权利要求2所述的电池包，其特征在于，所述第一开关管为功率管。

4.如权利要求3所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括单向导通组件，所述单向导通组件的第一端与所述开关电路的第一端电连接，所述单向导通组件的第二端与所述开关电路的第二端电连接，所述单向导通组件用于将所述电池组件输出的电压信号单向导通至所述直流母线。

5.如权利要求4所述的电池包，其特征在于，所述单向导通组件包括第一二极管，所述第一二极管的阴极与所述第一开关管的第一端电连接，所述第一二极管的阳极与所述第一开关管的第二端电连接。

6.如权利要求5所述的电池包，其特征在于，所述单向导通组件还包括第二继电器，所述第二继电器的第一端与所述开关电路的第一端连接，所述第二继电器的第二端与所述开关电路的第二端连接。

7.如权利要求1所述的电池包，其特征在于，所述电池包还包括：

电流检测电路，所述电流检测电路的检测端与所述开关电路的第二端电连接，所述电流检测电路与所述控制组件电连接；

所述电流检测电路，用于检测流过所述开关电路的电流并输出电流检测信号；

所述控制组件，用于根据接收到的所述电流检测信号和所述电池组件的电量，控制所述开关电路工作，以使所述直流母线输出相应的充电电流至所述电池组件的电源端。

8.如权利要求7所述的电池包，其特征在于，所述电流检测电路包括第一电阻，所述第一电阻的一端与所述开关电路的第二端电连接，所述控制组件的检测端与所述第一电阻的一端及所述第一电阻的另一端互连。

9.一种不间断电源装置，其特征在于，所述不间断电源装置包括直流母线以及如权利要求1-8任意一项所述的电池包。

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