CN219960166U - 电池供电装置及供电系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种电池供电装置及供电系统。该电池供电装置包括放电电路，放电电路的输入端与电池连接，放电电路的输出端与末端用电设备连接，且放电电路包括由第一输入端电路保护器、放电模组和输出端电路保护器依次串联形成的放电通路；上述电池供电装置中的放电电路一方面能够在供电电源对末端用电设备供电过程中出现供电异常时，可以立刻不间断地将电池的浮动输出电压转变成预设电压值的直流输出至末端用电设备，另一方面还可以保证末端用电设备稳定的、不间断的正常运行，高效保障系统供电的可靠性。

Description

电池供电装置及供电系统

技术领域

本申请涉及供电技术领域，特别是涉及一种电池供电装置及供电系统。

背景技术

随着直流供配电技术的发展，在数据中心中使用直流供配电技术优势逐步显现。直流供配电系统包括直流电源和电池，一方面，市电输入供电系统后，供电系统中的直流电源会将市电转换成直流电后输出以对数据中心供电，另一方面，在市电被中断或者直流电源故障时，供电系统通过电池释放电能以对数据中心供电。

然而，采用相关技术中供电系统中的电池对数据中心供电会导致供电电压不固定的情况。

实用新型内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种电池供电装置及供电系统，能够解决相关技术中的供电系统输出的供电电压不固定的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种电池供电装置，电池供电装置包括放电电路，放电电路的输入端与电池连接，放电电路的输出端与末端用电设备连接；

其中，放电电路包括由第一输入端电路保护器、放电模组和输出端电路保护器依次串联形成的放电通路。

在其中一个实施例中，放电模组包括至少两个并联设置的第一放电模块。

在其中一个实施例中，放电模组包括至少一个放电组件，放电组件设置有至少两个并联设置的第二放电模块、以及与至少两个并联设置的第二放电模块输入端连接的第二输入端电路保护器；

或者，放电模组包括至少两个并联设置的第三放电模块、以及与各第三放电模块串联的第三输入端电路保护。

在其中一个实施例中，放电电路还包括串联设置在放电模组和输出端电路保护器之间的第一二极管，第一二极管的正极与放电模组连接，第一二极管的负极与输出端电路保护器连接。

在其中一个实施例中，放电电路还包括设置在第一二极管与输出端电路保护器之间的热插拔端子和第二二极管；

或者，放电电路还包括设置在第一二极管与输出端电路保护器之间的热插拔端子、熔丝和第二二极管。

在其中一个实施例中，放电电路包括异常判断模块；异常判断模块的一端与末端用电设备连接，异常判断模块的另一端与输出端电路保护器连接。

在其中一个实施例中，异常判断模块包括：异常采集器以及与异常采集器连接的异常控制器。

在其中一个实施例中，供电电源包括交流供电电源；电池供电装置还包括充电电路，充电电路的输入端与交流供电电源连接，充电电路的输出端与电池连接。

在其中一个实施例中，供电电源包括直流供电电源；直流供电电源与电池连接。

在其中一个实施例中，当充电电路的输入端与交流供电电源连接时，充电电路中设置有由第三输入端电路保护器、充电模块依次串联形成的充电通路。

在其中一个实施例中，充电模块包括并联设置的至少两个第一电能变换组件；第一电能变换组件包括整流器；

或者，充电模块包括并联设置的至少三个第二电能变换组件，第二电能变换组件包括串联设置的第四输入端电路保护器和整流器。

在其中一个实施例中，放电电路的第一输入端电路保护器、输出端电路保护器、第二输入端电路保护器、第三输入端电路保护器和第四输入端电路保护器均包括熔断器或断路器。

第二方面，本申请实施例提供了一种供电系统，该供电系统包括：如上述第一方面中任一实施例的电池供电装置、直流供电装置以及电池；

其中，直流供电装置的第一端和电池供电装置的第一端均与供电电源连接，直流供电装置的第二端和电池供电装置的第二端均与末端用电设备连接，电池供电装置的第三端与电池连接。

在其中一个实施例中，直流供电装置包括交流输入电路保护器和整流电路；交流输入电路保护器的输出端与整流电路的输入端连接，整流电路的输出端分别与放电电路的输出端和末端用电设备的输入端连接。

在其中一个实施例中，整流电路包括至少两个并联设置的整流模块、以及与至少两个并联设置的整流模块的输入端连接的整流模块电路保护器；交流输入电路保护器的一端分别与各整流模块电路保护器的一端连接，各整流模块电路保护器的另一端分别与对应整流模块的输入端连接。

在其中一个实施例中，供电系统还包括串联设置在供电电源和直流供电装置之间的低压配电装置和变压器，变压器的输出端与低压配电装置的输出端连接。

附图说明

图1为一个实施例中电池供电装置的结构框架图；

图2为另一个实施例中电池供电装置的结构框架图；

图3为另一个实施例中电池供电装置的结构框架图；

图4为另一个实施例中电池供电装置的结构框架图；

图5为另一个实施例中电池供电装置的结构框架图；

图6为另一个实施例中电池供电装置的结构框架图；

图7为另一个实施例中电池供电装置的结构框架图；

图8为另一个实施例中电池供电装置的结构框架图；

图9为一个实施例中供电系统的结构框架图；

图10为一个实施例中供电系统中充电电路、放电电路和电池之间的电路结构图；

图11为另一个实施例中供电系统的整体结构图；

图12为一个实施例中供电系统的具体电路图。

附图标记说明：

电池供电装置 10； 放电电路 11；

第一输入端电路保护器 111； 放电模组 112；

输出端电路保护器 113； 第一放电模块 1121；

放电组件 1122； 第二放电模块 1122a；

第二输入端电路保护器 1122b； 第一二极管 114；

热插拔端子 115； 第二二极管 116；

熔丝 117； 充电电路 12；

第三输入端电路保护器 121； 充电模块 122；

电池 20； 末端用电设备 30；

供电电源 40； 直流供电装置 50；

交流输入电路保护器 51； 整流电路 52；

整流模块 521； 整流模块电路保护器 522；

末端设备保护器 53； 供电系统 01；

进线柜 60； 变压器 70；

低压配电装置 80。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请提供的电池供电装置及供电系统，适用于为末端用电设备进行不间断的稳压供电，可以适用于数据中心的服务器设备，例如风冷式服务器、喷淋式液冷服务器或者浸没式液冷服务器，特别适用于为高功率密度的浸没液冷服务器此类对输入电压范围要求比较苛刻的服务器供电，以保证末端用电设备稳定的、不间断的正常运行。

实施例一：

本申请实施例提供了一种电池供电装置10，该电池供电装置10包括：放电电路11，放电电路11的输入端与电池20连接，放电电路11的输出端与末端用电设备30连接，图1示出了电池供电装置10与电池20和末端用电设备30之间的连接关系框图；其中，电池供电装置10中的放电电路11包括由第一输入端电路保护器111、放电模组112和输出端电路保护器113依次串联形成的放电通路，图2示出了电池供电装置10中放电电路11的内部结构框图。

在实际应用中，当供电电源40对末端用电设备30供电过程中出现供电异常时，电池供电装置将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流。

具体地，电池供电装置10中的放电电路11可以将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流，为末端用电设备30提供不间断的稳压供电，而电池供电装置10中的放电电路11输出的直流电压不会随着电池20放电过程中输出端电压的变化而变化。其中，上述预设电压值可以略小于供电电源40对末端用电设备30供电电压，用以保证在供电电源40对末端用电设备30供电过程中出现供电异常时，电池供电装置10中的放电电路11可以立即对末端用电设备30进行不间断的稳压供电。

其中，为了减少电池供电装置10的维护成本，本申请实施例可以在放电电路11中设置输出端电路保护器113和第一输入端电路保护器111，进而隔离故障、保护放电模组112和电池20，使放电模组112和电池20等重要部件能够长期稳定工作、无需频繁更换。对应地，放电电路11包括依次串联的第一输入端电路保护器111、放电模组112和输出端电路保护器113，其中，第一输入端电路保护器111的一端与电池20的输出端连接，输出端电路保护器113的一端与末端用电设备30的输入端连接。

可选地，放电模组112可以为直流升降压式变换器，用于将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流。其中，上述放电电路11还可以包括二极管、MOS管、电阻、电容等部件。

在实际应用中，放电电路11中的第一输入端电路保护器111和输出端电路保护器113均可以通过短路器、熔断器等部件实现，第一输入端电路保护器111和输出端电路保护器113数量或类型可以相同，也可以不同。

可选地，输出端电路保护器113包括两端，其中，输出端电路保护器113的一端与末端用电设备30的输入端连接，以在末端用电设备30出现异常时对电池供电装置10起到保护作用。可选地，第一输入端电路保护器111也包括两端，其中，第一输入端电路保护器111的一端与电池20的输出端连接，以在放电模组112的输出电路出现异常时对电池20起到保护作用。

其中，在供电电源40出现异常的情况下，电池20和放电电路11与末端用电设备30依次串联形成放电通路，电池20输出的直流电输入至放电电路11中，放电电路11将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值，也就是对电池20输出的直流电压进行稳压处理，得到末端用电设备30所需的固定电压，并将该固定电压输入至末端用电设备30，以为末端用电设备30供电，进而能够抑制电池20放电时出现的电压不断变化现象，保证末端用电设备30能够稳定的、不间断的正常运行，高效保障系统供电的可靠性。

可选地，上述电池20可以为镍镉充电电池、镍氢充电电池、锂充电电池、铅酸电池，本申请实施例对电池20的类型不做限定。其中，电池20的容量可以根据末端用电设备30所需的供电电量、电池供电装置10中的放电电路11转变后的预设电压值、供电电流、放电倍率等确定。在本申请实施例中，末端用电设备30可以为IT设备、动力设备、照明或服务器等等。

这里需要说明的是，供电电源40对末端用电设备30进行供电的过程中出现了供电异常，或者供电电源的供电电压无法满足末端用电设备30的需求，该情况下，可能供电电源40可能出现了中断或者供电电源40的内部部件出现被损坏等状况。

在实际应用中，若供电电源40接入的是市电，即接入交流电，对应地，供电电源40对末端用电设备30进行供电的过程中出现供电异常，也就是市电供电异常、市电暂降或市电中断等。可选地，供电电源40可以对接收到的交流电进行处理得到为后端提供的直流电，该后端可以为末端用电设备30。

这里需要说明的是，供电电源40出现供电异常的情况下，电池20会处于放电模式；供电电源40未出现异常的情况下，电池20会处于充电模式，且在充电过程中，电池20充满电后，电池20会处于均充或者浮充模式。

另外，本申请实施例中的技术方案，与现有技术中高压直流电源的直流输出母线上直接连接电池20的方案相比，电池供电装置不仅可以实现电池20放电过程的稳压输出，还由于电池供电装置中的放电电路11对输出交流电的控制，降低了末端服务器配电单元保护器件的短路电流分断能力要求，有效减轻了电池供电装置设计的难度和成本。例如，当电池20容量较大时，直接连接直流母线往往会造成末端服务器配电单元短路电流增大，不得不选用更高短路电流分断能力的保护器件，这样会带来更高的电路设计成本。

本申请实施例的技术方案中，电池供电装置10的放电电路11中设置有由第一输入端电路保护器111、放电模组112和输出端电路保护器113依次串联形成的放电通路，能够在供电电源40对末端用电设备30供电过程中出现供电异常时，能够立刻不间断且稳定的预设电压为末端用电设备30进行供电；同时，在放电电路11的不同位置设置有电路保护器可以对放电模组112和电池20等重要部件进行保护，使重要部件能够长期稳定工作，无需频繁更换，进而减少电池供电装置的维护成本。

实施例二：

下面对电池供电装置10中放电电路11内放电模组112的内部结构进行说明。在一实施例中，如图3和图4所示，上述放电电路11中的放电模组112包括至少两个并联设置的第一放电模块1121。或者，上述放电电路11中的放电模组112包括至少一个放电组件1122，放电组件1122中设置有至少两个并联设置的第二放电模块1122a、以及与至少两个并联设置的第二放电模块1122a输出端连接的第二输入端电路保护器1122b。

其中，第一放电模块1121、第二放电模块1122a可以采用但不限于非隔离式直流电压变换器。

具体地，如图3所示，放电电路11中的放电模组112可以包括至少两个并联设置的第一放电模块1121(图3中仅示出了两个并联设置的第一放电模块1121)；第一放电模块1121，用于将电池20输入的不断变化的输出电压转变成预设电压值的直流输出，以稳定地向末端用电设备30供电。

在本申请实施例中，在放电模组112中设置第一放电模块1121，是为了在电池20为末端用电设备30供电时控制电池供电装置10的输出电压，以降低末端用电设备30中配电单元内保护器件的短路电流分断能力需求。

或者，如图4所示，放电电路11中的放电模组112可以包括至少一个放电组件1122，各放电组件1122并联设置，放电组件1122中设置有至少两个并联设置的第二放电模块1122a、以及与至少两个并联设置的第二放电模块1122a输入端连接的第二输入端电路保护器1122b。

在本申请实施例中，放电模组112中非隔离式直流电压变换器(即第一放电模块1121或第二放电模块1122a)的总数量可以通过可根据非隔离式直流电压变换器的容量、负载大小、冗余配置要求等信息进行确定。其中，放电模组112中各非隔离式直流电压变换器的转换参数可以相同，也可以不同，对此本申请实施例不做限定。

可选地，第二输入端电路保护器1122b也可以通过短路器、熔断器等部件实现。

在放电电路11中，各第二输入端电路保护器1122b的与其对应连接的所有第二放电模块1122a的输入端连接，另一端与第一输入端电路保护器111连接；其中，第二输入端电路保护器1122b的总数量与第二放电模块1122a的总数量可以相等，也可以不相等，对此本申请实施例不做限定。在本申请实施例中，为了节省放电电路11的制造成本、保障放电电路长期稳定的供电；采用一个第二输入端电路保护器1122b可以与至少2个第二放电模块1122a连接，也就是一个第二输入端电路保护器1122b可以同时对多个电路上重要器件起到保护作用；另外，如图4所示，当左侧第二输入端电路保护器1122b发挥保护作用时，右侧的第二输入端电路保护器1122b所连接的第二放电模块1122a可正常工作将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流，保障对末端用电设备30长期稳定的供电。

示例性地，电池供电装置10中的第二放电模块1122a的输入电压允许范围为280V～400V时，第二放电模块1122a的输出电压可以在280V～400V范围内任意设置，且第二放电模块1122a的额定功率为30kW时，4个第二放电模块1122a可以为一组，共用一个第二输入端电路保护器，为第二放电模块1122a提供过流和短路保护作用。各组内的所有第二放电模块1122a并联输出，这里第二放电模块1122a的总数量是根据末端用电设备30的功率进行配置，并且冗余配置(至少N+1)，如末端用电设备30的功率为400kW，则至少配置14(N)个第二放电模块1122a，共420kW的供电功率，并考虑冗余1个或2个。

本申请实施例的技术方案中，可以将第一放电模块1121或第二放电模块1122a设置为非隔离式直流电压变换器，不仅使得放电模块的结构简单、传输效率高，还可以降低放电模块的制造成本，从而降低了电池供电装置的制造成本；另外，在放电电路中除了设置非隔离式直流电压变换器外，还设置有电路保护器，从而使得在放电电路出现异常时，电路保护器能够对非隔离式直流电压变换器、电池等重要部件起到保护作用，减少故障影响范围、避免事故扩大、降低维护成本。

实施例三：

下面将介绍在供电系统中的供电电源40未出现异常的情况下，如何优选电池供电装置10为末端用电设备30供电，避免电池供电装置10与供电电源40出现供电竞争的设置结构。在本申请实施例中，如图5所示，放电电路11还包括串联设置在放电模组112和输出端电路保护器113之间的第一二极管114，第一二极管114的正极与放电模组112连接，第一二极管114的负极与输出端电路保护器113的一端连接；

其中，当供电电源40输出端的电压略小于放电模组112输出端的电压时，则可以立即由放电电路11将电池20不断变化的输出电压转变成上述预设电压值向末端用电设备30输出电流，使末端用电设备30几乎不能感受到供电的浮动，进而保证末端用电设备30稳定的、不间断的正常运行，高效保障系统供电的可靠性；同时，第一二极管114还可以保护防止放电模块输出端的电流反灌，确保各放电电路器件的安全，使放电模块等重要部件能够长期稳定工作；最后无论供电电源40是否异常，放电电路输出端均有电压持续输出(即空载)，进一步保障电路的不间断正常工作。

这里需要说明的是，首先，上述放电电路11输出端(即：第二母线输出端)一直具有电压(即：空载或热备)且略小于供电电源40输出端的电压，为了在供电电源40未出现供电异常的情况时，可优先由具有输出端的电压略大的供电电源40向末端用电设备30输出电流，在供电电源40出现供电异常或电压不稳定等情况时，放电电路11输出端的电压会大约此时供电电源40输出端电压，进而可以立即由放电电路11中的放电模组112向末端用电设备30输出电流。

其次，第一二极管114的正极与放电模组112的输出端连接，第一二极管114的负极与输出端电路保护器113的一端连接。这里需要说明的是，可进一步基于第一二极管114正向导通反向截止的原理，利用第一二极管114防止放电电路11的电流向第二放电模块1122a反灌，进一步保障第二放电模块1122a等重要器件长期稳定工作。

可选地，放电电路11中第一二极管114的总数量与第二放电模块1122a的总数量可以相等，也可以不相等。其中，第一二极管114可以为锗二极管或硅二极管等等，且放电电路11中各第一二极管114的类型可以相同，也可以不同。

实施例四：

在一些场景中，放电电路11还可以包括设置在第一二极管114与输出端电路保护器113之间的热插拔端子115和第二二极管116；其中，第一二极管114设置于热插拔端子115前端，第二二极管116设置在第二母线上，优选地；第二二极管116一端与第二母线连接，另一端与输出端电路保护器113连接，第二母输出端的电压为所有第二放电模块1122a输出端的电压之和；本实施例放电电路可实现放电电路的热备模式、防止电流向电路中重要器件进行反灌和放电电路11各支路快速维修等功能和作用。

具体的，一方面，本实施例放电电路可实现热备模式即可快速响应，迅速切换成放电电路11将电池20不断变化的输出电压转变成上述预设电压值的直流输出至末端用电设备30，使末端用电设备30几乎不能感受到供电的浮动，进而保证末端用电设备30能够稳定的、不间断的正常运行，高效保障系统供电的可靠性。其中，第一母线输出端的电压略大于第二母线输出端的电压，当末端用电设备30由供电电源40供电时，第二二极管116处于反向截止状态，虽然第二母线输出端持续具有电压，但不会向末端用电设备30输出电流(即：空载或热备)，以使供电电源40为末端用电设备30供电。另外，如果供电电源40出现异常的情况，则第一母线输出端的电压发生变化，只要一当第二母线输出端的电压大于第一母线输出端的电压，此时第二二极管116就会立即处于正向导通状态，第二母线输出端的电压立即向末端用电设备30输出电流。

另一方面，放电电路中各第一二极管114前端分别设置有热插拔端子115，且与第二放电模块1122a对应设置。当各第二放电模块1122a所在支路中任意支路出现了故障，通过断开热插拔快速维护故障支路或更换故障支路上的故障器件等，而不影响其他电路的正常工作；进一步提高了电路的安全性能、保障了放电电路持续、稳定不间断地正常工作。

或者，如图6所示，放电电路11还包括设置在第一二极管114与输出端电路保护器113之间的热插拔端子115、熔丝117和第二二极管116，其中，第一二极管114设置于热插拔端子115前端，第二二极管116设置在第二母线上。本实施例还可防止热插拔端子115出现异常，而导致放电电路11的短路故障、起火等事故；放电电路通过在热插拔端子115前端设置熔丝117，当热插拔端子117出现异常时，熔丝117断开，避免电路流向出现异常的热插拔端子115；进一步提高了电路的安全性能、保障了放电电路能够持续、稳定不间断地正常工作。

实施例五：

在一些场景中，放电电路11可能存在异常，该情况下需要检测放电电路11的异常工作状态，基于此，放电电路11中就可以设置检测自身实际工作状态的模块。在本实施例中，电池供电装置10中的放电电路11包括异常判断模块；异常判断模块的一端与末端用电设备30连接，异常判断模块的另一端与输出端电路保护器113连接；

当供电电源40的电压值略小于预设电压值或放电电路11的输出电压，则由放电电路11将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流。

具体地，放电电路11中设置有异常判断模块，异常判断模块的一端与末端用电设备30的输入端连接，异常判断模块的另一端与输出端电路保护器113的输出端连接。

异常判断模块，用于实时检测放电电路11中第一母线输出端的电压(或输出端电路保护器113输出端的电压)，并将检测到的第一母线输出端的电压与预设电压范围或预设电压阈值进行比较，若确定第一母线输出端的电压处于预设电压阈值范围内或低于预设电压阈值，表明供电电源40出现异常或不满足末端用电设备30的使用需求，则立即生成电池放电指令，并将电池放电指令发送给电池20，电池20接收并响应该电池放电指令以进入放电模式；若确定第一母线输出端的电压不在预设电压范围内或高于预设电压阈值，表明供电电源40未出现异常或满足末端用电设备30的使用需求，则可以生成电池充电指令，并将电池充电指令发送给电池20，电池20接收并响应该电池充电指令以进入充电模式。可选地，预设电压范围可以为[0，V_min]；或预设电压阈值可以为V_min。

同时，在异常判断模块检测到第一母线输出端的电压(或输出端电路保护器113输出端的电压)大于V_max时，表明供电电源40恢复正常且满足末端用电设备30的使用需求，则恢复由供电电源40对末端用电设备30供电，此时可以生成电池20充电指令，并将电池20充电指令发送给电池20，电池20接收并响应该电池20充电指令以从放电模式切换成充电模式。

本申请实施例的技术方案中，能够根据供电电源的工作状态控制对电池的工作模式进行切换，使得电池能够正常运行，避免发生工作模式错乱导致电池出现故障的情况。

实施例六：

下面对上述放电电路11中异常判断模块的内部结构进行说明。在一实施例中，上述放电电路11中的异常判断模块包括：异常采集器以及与异常采集器连接的异常控制器；

异常采集器，用于采集供电电路的异常信息；

异常控制器，用于根据异常信息判断出供电电源40对末端用电设备30供电过程中出现供电异常时，控制电池供电装置10将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流；其中，异常信息包括电路电压信息、或电路电流信息、或故障信息。

具体地，放电电路11中的异常判断模块包括异常采集器和异常控制器。可选地，异常采集器可以为互感器，该互感器可以为电压互感器。其中，异常采集器的一端与输出端电路保护器113的一端连接，异常采集器的另一端与末端用电设备30的输入端连接。

可选地，异常控制器与异常采集器可以为通信连接，该通信连接的方式可以为wifi、蓝牙、有线等连接方式。在本申请实施例中，异常采集器可以采集供电电源40的异常信息，并将采集到异常信息发送给异常控制器。可选地，异常信息包括供电电源40的电路电压信息、或供电电源40的电路电流信息、或供电电源40的故障信息。可选地，电路电压信息可以为供电电源40的输出电压值(或第一母线输出端的电压、输出端电路保护器113输出端的电压)，电路电流信息可以为供电电源40的电流值，故障信息可以为供电电源40的故障状态。

在实际应用中，异常控制器通过判断供电电源40的电路电压信息、或第一母线输出端的电压、或输出端电路保护器113输出端的电压是否处于预设电压范围内或低于预设电压阈值；若是，表明供电电源40对末端用电设备30供电过程中出现供电异常了，此时控制电池供电装置10将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流。可选地，预设电压范围可以是根据供电电源40正常工作状态时的电压确定的。

或者，异常控制器可以根据电路电流信息判断供电电源40的电路电流信息是否处于预设的电流范围内，若不是，表明供电电源40对末端用电设备30供电过程中出现供电异常了，此时也可以控制电池供电装置10将电池20的浮动输出电压转变成预设电压值的直流输出至末端用电设备30。可选地，预设的电流范围可以是根据供电电源40正常工作状态时的流经电流确定的。

或者，异常控制器可以根据故障状态判断供电电源40的故障状态是否为异常状态，若是，表明供电电源40对末端用电设备30供电过程中出现供电异常了，此时也可以控制电池供电装置10将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流。

本申请实施例的技术方案中，可以检测供电电源的异常信息，并根据供电电源的异常信息控制切换电池的工作模式，以对电池的工作模式进行管理，保证在供电电源出现异常的情况下控制电池进入放电模式，在供电电源未出现异常的情况下控制电池进入充电模式，使得电池不会出现异常工作模式的问题，并且在同一时刻仅进入一种工作模式，这样还能够降低电池发生故障的频率，延长电池的使用寿命。

实施例七：

在一实施例中，上述供电电源40包括交流供电电源或直流供电电源；如图7所示，电池供电装置10还包括充电电路12，充电电路12的输入端与交流供电电源连接，充电电路12的输出端与电池20连接，用于向电池20充电；

或者，直流供电电源直接与电池20连接，用于向电池20充电。

具体地，电池供电装置10中的充电电路12可以通过电阻、电容、二极管、电感、MOS管等电力电子器件；或变压器、电流转换器等部件实现。

其中，上述当供电电源40为交流供电电源时，对应地，充电电路12的输入端可以与交流供电电源连接，充电电路12的输出端与电池20的输入端连接。

这里需要说明的是，在供电电源40未出现异常的情况下，供电电源40、充电电路12以及电池20依次串联形成充电通路，供电电源40输出的交流电输入至充电电路12中，充电电路12对供电电源40输出的交流电进行整流处理，并将整流处理后的直流电输送至电池20，以为电池20充电。

本申请实施例的技术方案中，可以在供电电源40未出现异常且为末端用电设备供电30的过程中，通过电池供电装置10中的充电电路为电池20充电，保证电池20内电量充足，以备在供电电源40出现异常的情况下，能够让电池20为末端用电设备30充分、及时地供电，保证末端用电设备30稳定、不间断运行。也可以通过设置独立的直流供电电源或直流供电，例如高压直流电源直接向电池20进行充电。

实施例八：

为了加强对重要部件的保护、减少故障影响范围、便于后续的维修维护、保障装置长期稳定的工作，充电电路12中需要设置电路保护器。基于此，在一实施例中，当充电电路12的输入端与交流供电电源连接时，如图8所示，充电电路12中设置有由第三输入端电路保护器121、充电模块122依次串联形成的充电通路，用以将交流供电电源提供的交流电电能转换成电池20所需的直流电。

上述电池供电装置10中的充电模块122可以通过电阻、电容、二极管、电感、MOS管等电力电子器件；或变压器、电流转换器等部件实现。

其中，上述充电电路12中设置有电路保护器，即第三输入端电路保护器121，加强对设置在充电电路12上的重要部件的保护及更换维修等。可选地，第三输入端电路保护器121包括两端，第三输入端电路保护器121的一端与交流供电电源的输出端连接，第三输入端电路保护器121的另一端与充电模块122的输入端连接。具体的，第三输入端电路保护器121可以通过短路器、熔断器等部件实现，与第一输入端电路保护器111、第二输入端电路保护器1122b和输出端电路保护器113均可以相同，也可以不同。

本申请实施例的技术方案中，在充电电路中设置电路保护器和充电模块，不仅能够将交流供电电源提供的交流电电能转换成电池所需的直流电，还能够加强对重要部件的保护、减少故障影响范围、便于后续的维修维护、保障装置长期稳定的工作；进一步降低装置的生产制造、维护成本。

实施例九：

下面对充电电路12中的充电模块122的内部结构进行说明。在一实施例中，上述充电电路12中的充电模块122包括并联设置的至少两个第一电能变换组件；第一电能变换组件包括整流器；

或者，充电模块122包括并联设置的至少三个第二电能变换组件，第二电能变换组件包括串联设置的第四输入端电路保护器和整流器。

具体地，充电电路12中的充电模块122可以包括并联设置的至少两个第一电能变换组件，第一电能变换组件包括整流器。

或者，充电模块122可以包括并联设置的至少三个第二电能变换组件，各第二电能变换组件均包括串联设置的第四输入端电路保护器和整流器。可选地，第四输入端电路保护器的一端与供电电源40或第三输入端电路保护器121的输出端连接，第四输入端电路保护器的另一端与整流器的输入端连接。

其中，第一/第二电能变换组件可以通过电阻、电容、二极管、电感、MOS管等电力电子器件；或变压器、电流转换器等部件实现，用于将供电电源40输出的交流电进行处理得到电池20所需的直流电，并输入至电池20为其充电。

本实施例可根据电池20的储电量、充电速度、冗余充电配置；和第一/第二电能变换组件的转换参数等确定第一/第二电能变换组件的总数量；进一步解决一些对电池20的特殊使用需求问题，例如储电量需求较大、充电速度要求较快、冗余充电配置等问题。

本实施例的技术方案中，充电电路可将交流电转换成直流电为电池充电，以保证在供电电源出现供电异常时，能够让电池替代供电电源为末端用电设备不间断固定供电，同时，还可以将充电模块设置为整流器，使得充电模块的体积小、重量轻，进一步缩小电池供电装置的体积和重量，使得电池供电装置方便移动，能够被广泛使用。

实施例十：

在本申请实施例中，电池供电装置10中的第一输入端电路保护器111、输出端电路保护器113、第二输入端电路保护器1122b、第三输入端电路保护器121和第四输入端电路保护器均包括熔断器或断路器。

这里需要说明的是，电池供电装置10中的第一输入端电路保护器111、输出端电路保护器113、第二输入端电路保护器1122b、第三输入端电路保护器121和第四输入端电路保护器均可以为熔断器、或断电器、或漏电保护插座，但在本申请实施例中，为了提高电路保护器的选择性、限流特性和分断能力，电池供电装置10中的第一输入端电路保护器111、输出端电路保护器113、第二输入端电路保护器1122b、第三输入端电路保护器121和第四输入端电路保护器均可以设置为熔断器或断路器。因此，本实施例一方面能够加强对装置中各重要部件的保护、减少故障影响范围、便于后续对装置的维修维护；另一方面还能够保障装置中各重要部件能够长期稳定工作、无需频繁更换，保障了末端用电设备30稳定、不间断工作；另外，上述装置结构简单，使用方便，可进一步降低装置的生产制造、维护成本。

实施例十一：

如图9所示为本申请实施例提供的一种供电系统01的整体电路结构框图。该供电系统01包括如图1-8对应实施例中的电池供电装置10、直流供电装置50以及电池20；直流供电装置50的一端与供电电源40连接，直流供电装置50的另一端与末端用电设备30连接；直流供电装置50的第一端和电池供电装置10的第一端均与供电电源40连接，直流供电装置50的第二端和电池供电装置10的第二端均与末端用电设备30连接，电池供电装置10的第三端与电池20连接；

直流供电装置50，用于对供电电源40输出的交流电进行整流处理，并向末端用电设备30输出整流处理得到的直流电；

当供电电源40或直流供电装置50对末端用电设备30供电过程中出现供电异常时，电池供电装置10将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流。

具体地，供电系统01中的直流供电装置50的输入端与供电电源40的输出端连接，直流供电装置50的输出端与末端用电设备30的输入端连接。

在本申请实施例中，在供电电源40未出现异常且为末端用电设备30供电的情况下，供电电源40通过直流供电装置50为末端用电设备30供电，并且供电电源40、电池供电装置10中的充电电路12以及电池20依次串联形成充电通路，以为电池20充电；在供电电源40出现异常的情况下，电池20、放电电路11和末端用电设备30依次串联形成放电通路，以为末端用电设备30供电。

在供电系统01中的电池20为末端用电设备30供电时，需要对电池20输出的直流电压进行稳压处理后才能输出末端用电设备30正常运行时所需的固定电压，即预设电压值，以为末端用电设备30供电，但在电压处理过程中可能会产生一定的损耗，这样会浪费电池20的电能，同时，电池20的充放电次数在整个生命周期内是有限的，充放电次数较多，会缩短电池20的使用寿命，为了供电系统01能够正常运行，就需要对供电系统01中的电池20频繁更换，从而增加供电系统01的维护成本，基于此，通常在供电电源40未出现异常的情况下，会优选供电系统01中的直流供电装置50为末端用电设备30供电，为了实现该设计，在本申请实施例中，电池供电装置中的放电模组112的输出电压小于直流供电装置50的输出端的输出电压，且放电模组112的输出端设置的对应电压可仅略小于直流供电装置50的输出端设置的对应电压。

可选地，直流供电装置50包括两端，即输入端和输出端，其中，直流供电装置50的输入端与供电电源40的输出端连接，直流供电装置50的输出端与末端用电设备30连接。在本申请实施例中，直流供电装置50对供电电源40输出的交流电进行整流处理后将其输出的直流电输送至末端用电设备30中。其中，直流供电装置50输出的直流电的电压为固定电压。

在实际应用中，当供电电源40或直流供电装置50对末端用电设备30供电过程中出现供电异常时，电池供电装置10将电池20不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备30输出电流。

一个实施例中，直流供电装置50包括交流输入电路保护器51和整流电路52；交流输入电路保护器51的输出端与整流电路52的输入端连接，整流电路52的输出端分别与放电电路11的输出端和末端用电设备30的输入端连接。

具体地，直流供电装置50中的交流输入电路保护器51也可以短路器、熔断器等部件实现，在本申请实施例中，上述交流输入电路保护器51为断路器。可选地，交流输入电路保护器51用于为整流电路52中的整流模块提供相应的过流和短路保护。

可选地，直流供电装置50中的整流电路52可以通过电阻、电容、二极管等电力电子器件、或电流转换器进行实现。

其中，当末端用电设备30突然加载且阶跃功率较大时，或者末端用电设备30出现了部件的短路故障时，末端用电设备30的输入直流电瞬时增加，而直流供电装置50一般为隔离式整流器，响应速度较慢，所以该情况下也会造成为末端用电设备30的供电电压跌落，即直流供电装置50的输出电压跌落，这里需要说明的是，直流供电装置50的输出端设置有电压互感器，在该电压互感器检测到直流供电装置50的输出电压跌落后，电池20会进入放电模式。

在直流供电装置50的输出电压上升至末端用电设备30所需的固定电压时，为末端用电设备30供电的直流母线电压会上升至直流供电装置50的输出电压，超过电池供电装置10的输出电压，从而使该电池供电装置10不再输出电压，对电池20的放电过程结束，电池20开始进行充电模式，在电池20充满电后，接着进入浮充或均充模式。

示例性地，如图10所示为供电系统01中充电电路12、放电电路11和电池20之间对应的电路结构图，图10中是以第三输入端电路保护器121为断路器，电能变换电路为整流器、第一输入端电路保护器111和输出端电路保护器113为熔断器、第二输入端电路保护器1122b为断路器为例示意的，并且图10中的椭圆形表示互感器，当然，互感器不局限于设置在图10对应位置。其中，图10中三根线缆相当于一根交流母线，即三相交流母线(A、B和C交流母线)，两根线缆相当于一根直流母线，即直流母线。同时，图10中第一输入端电路保护器111的右端连接电池20，输出端电路保护器113的输出端与直流供电装置50直流母线连接，第三输入端电路保护器121的左端连接供电电源40。

在一些场景下，整流电路52可以为模块化设计，基于此，在一实施例中，上述整流电路52包括至少两个并联设置的整流模块521、以及与至少两个并联设置的整流模块521的输入端连接的整流模块电路保护器522；交流输入电路保护器51的一端分别与各整流模块电路保护器522的一端连接，各整流模块电路保护器522的另一端分别与对应整流模块521的输入端连接。

可选地，上述整流电路52中的整流模块521可以为整流器，在整流电路52中，整流模块521为冗余配置(至少N+1)。其中，整流模块521的额定功率一般为15kW～30kW，可根据末端用电设备30实际需要的负载功率进行数量配置。

可选地，整流电路52中的整流模块电路保护器522与交流输入电路保护器51的内部结构可以相同，也可以不相同。在实际应用中，每个整流模块的输入侧单独设置一个整流模块电路保护器522，当整流模块521故障时可以仅切换当前故障的整流模块521。这里需要说明的是，无论单个整流模块521的输入侧还是输出侧故障时，不影响整流电路52中其它非故障整流模块521正常工作。

另外，上述供电系统01还包括与至少两个并联设置的整流模块521连接的末端设备保护器53，各末端设备保护器53的一端与对应整流模块521的输出端连接，各末端设备保护器53的另一端与末端用电设备30连接。

可选地，末端设备保护器53与整流模块电路保护器522和交流输入电路保护器51的内部结构的内部结构均可以相同或不相同，在本申请实施例中，末端设备保护器53为直流断路器。

本申请实施例中的供电系统包括：电池供电装置、直流供电装置以及电池，直流供电装置，用于对供电电源输出的交流电进行整流处理，并向末端用电设备输出整流处理得到的直流电，并且当供电电源或直流供电装置对末端用电设备供电过程中出现供电异常时，电池供电装置将电池不断变化的输出电压转变成预设电压值向末端用电设备输出电流。采用上述供电系统能够通过电池供电装置在供电电源未出现异常的情况下对电池进行充电管理，并且在供电电源出现异常的情况下对电池进行放电管理以为末端用电设备供电，从而能够对末端用电设备进行不间断供电，保证末端用电设备不间断运行；另外，该供电系统中的直流供电装置没有直接与电池连接，使得直流供电装置为末端用电设备供电时，直流供电装置的输出电压不会因电池储电量的变化而变化；同时，供电系统中的电池与直流供电装置无连接关系，电池直接与电池供电装置连接，使得电池为末端用电设备供电时，电池输出的电压通过电池供电装置后也会输出固定的电压，并且直流供电装置为末端用电设备供电时电池电量的变化也不会影响直流供电装置输出固定电压，从而使得供电系统不管是直流供电装置还是电池为末端用电设备供电，均可以为末端用电设备提供固定的供电电压，从而使得供电系统中不管是直流供电装置还是电池为末端用电设备供电，均可以为末端用电设备提供固定的供电电压，能够使得末端用电设备正常运行，避免出现电压过高造成末端用电设备短路或者出现电压不足出现末端用电设备无法运行的情况，进一步可以延长末端用电设备的使用寿命，节省数据中心对末端用电设备的维护成本；此外，在供电系统中的电池容量较大时，该供电系统中没有将直流供电装置与电池直接连接的设置，这样能够避免电池直挂直流供电装置的直流母线出现末端用电设备的配电单元短路电流增大，需要选用更高短路电流分断能力的电路保护器对末端用电设备进行安全保护的问题，从而可以降低该供电系统中电路保护器的选型难度和经济制造成本。

实施例十二：

在一实施例中，供电系统01还包括串联设置在供电电源40和直流供电装置50之间的进线柜60、变压器70和低压配电装置80，进线柜60的输出端与变压器70的输入端连接，变压器70的输出端与低压配电装置80的输出端连接。如图11所示为对应的供电系统01的整体结构图，图11中低压配电装置80和直流供电装置50之间通过交流线缆连接，直流供电装置50与末端用电设备30之间通过直流线缆连接。

图12为供电系统01中直流供电装置50、放电电路11和电池20之间的电路结构图，其中图12中未示出第一二极管114的结构，图中两根线缆相当于一根直流母线，即两相直流母线。这里需要说明的是，图12中交流输入电路保护器51的左端与供电电源40连接，末端设备保护器53的右端连接末端用电设备30，第一输入端电路保护器111的右端连接电池20。

这里需要说明的是，该供电系统01在通过直流供电装置50为末端用电设备30供电时，供电电源40输出的交流电也会从充电电路12流出流向电池20为电池20充电，另外，电池20输出的电压还可以流向放电电路11以为末端用电设备30供电。其中，供电系统01中的直流供电装置50为末端用电设备30供电时，放电电路11相当于导线，该情况下，供电系统01的损耗较大，但供电系统01中的电池20为末端用电设备30供电时，放电电路11可以对电池20输出的直流电压进行稳压处理，得到末端用电设备30所需的固定电压，即预设电压值，并将该固定电压输入至末端用电设备30，以为末端用电设备30供电。

本申请实施例的技术方案中，在供电系统中设置进线柜、低压配电装置和变压器，从而使得供电电源输出的电压能够转换成直流供电装置可接收的电压，以保证供电电源输出的电压能够通过直流供电装置成功为末端用电设备供电，提高供电电源为末端用电设备供电的成功率。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种电池供电装置，其特征在于，所述电池供电装置包括放电电路，所述放电电路的输入端与电池连接，所述放电电路的输出端与末端用电设备连接；

其中，所述放电电路包括由第一输入端电路保护器、放电模组和输出端电路保护器依次串联形成的放电通路。

2.根据权利要求1所述的电池供电装置，其特征在于，所述放电模组包括至少两个并联设置的第一放电模块。

3.根据权利要求1所述的电池供电装置，其特征在于，所述放电模组包括至少一个放电组件，所述放电组件设置有至少两个并联设置的第二放电模块、以及与所述至少两个并联设置的第二放电模块输入端连接的第二输入端电路保护器；

或者，所述放电模组包括至少两个并联设置的第三放电模块、以及与各所述第三放电模块串联的第三输入端电路保护。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的电池供电装置，其特征在于，所述放电电路还包括串联设置在所述放电模组和所述输出端电路保护器之间的第一二极管，所述第一二极管的正极与所述放电模组连接，所述第一二极管的负极与所述输出端电路保护器连接。

5.根据权利要求4所述的电池供电装置，其特征在于，所述放电电路还包括设置在第一二极管与所述输出端电路保护器之间的热插拔端子和第二二极管；

或者，所述放电电路还包括设置在第一二极管与所述输出端电路保护器之间的热插拔端子、熔丝和第二二极管。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的电池供电装置，其特征在于，所述放电电路包括异常判断模块；所述异常判断模块的一端与所述末端用电设备连接，所述异常判断模块的另一端与所述输出端电路保护器连接。

7.根据权利要求6所述的电池供电装置，其特征在于，所述异常判断模块包括：异常采集器以及与所述异常采集器连接的异常控制器。

8.根据权利要求1-3中任一项所述的电池供电装置，其特征在于，所述电池供电装置还包括充电电路，所述充电电路的输入端与供电电源连接，所述充电电路的输出端与所述电池连接；所述供电电源包括交流供电电源。

9.根据权利要求1-3中任一项所述的电池供电装置，其特征在于，所述电池与供电电源连接；所述供电电源包括直流供电电源。

10.根据权利要求8所述的电池供电装置，其特征在于，当所述充电电路的输入端与所述交流供电电源连接时，所述充电电路中设置有由第三输入端电路保护器、充电模块依次串联形成的充电通路。

11.根据权利要求10所述的电池供电装置，其特征在于，所述充电模块包括并联设置的至少两个第一电能变换组件；所述第一电能变换组件包括整流器；

或者，所述充电模块包括并联设置的至少三个第二电能变换组件，所述第二电能变换组件包括串联设置的第四输入端电路保护器和所述整流器。

12.根据权利要求1-3中任一项所述的电池供电装置，其特征在于，所述放电电路中的第一输入端电路保护器、输出端电路保护器、第二输入端电路保护器、第三输入端电路保护器和第四输入端电路保护器均包括熔断器或断路器。

13.一种供电系统，其特征在于，所述供电系统包括：上述权利要求1-12中任一项所述的电池供电装置、直流供电装置以及电池；

其中，所述直流供电装置的第一端和所述电池供电装置的第一端均与供电电源连接，所述直流供电装置的第二端和所述电池供电装置的第二端均与末端用电设备连接，所述电池供电装置的第三端与所述电池连接。

14.根据权利要求13所述的供电系统，其特征在于，所述直流供电装置包括交流输入电路保护器和整流电路；所述交流输入电路保护器的输出端与所述整流电路的输入端连接，所述整流电路的输出端分别与所述放电电路的输出端和所述末端用电设备的输入端连接。

15.根据权利要求14所述的供电系统，其特征在于，所述整流电路包括至少两个并联设置的整流模块、以及与所述至少两个并联设置的整流模块的输入端连接的整流模块电路保护器；所述交流输入电路保护器的一端分别与各所述整流模块电路保护器的一端连接，各所述整流模块电路保护器的另一端分别与对应整流模块的输入端连接。

16.根据权利要求14或15所述的供电系统，其特征在于，所述供电系统还包括串联设置在所述供电电源和所述直流供电装置之间的进线柜、低压配电装置和变压器，所述进线柜的输出端与所述变压器的输入端连接，所述变压器的输出端与所述低压配电装置的输出端连接。