DE20122043U1 - System zum Detektieren defekter Batteriesäulen - Google Patents

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Abstract

Ein elektrischer Schrank zum Konfigurieren eines nicht unterbrechbaren Energiesystems, wobei der Schrank eine Vielzahl von Aufnahmestellen enthält, jeweils ausgebildet zum Empfangen entweder eines Energiemodus oder eine Batteriesäule, wobei jede Aufnahmestelle zumindest einen Anschlussverbinder, enthaltend einen ersten Energieverbinder, ausgebildet zum elektrischen Verbinden mit der Batteriesäule und einer Signalverbinder, ausgebildet zum elektrischen Verbinden mit dem Energiemodul umfasst.

Description

  • GEBIET DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung betrifft allgemeine modulare nicht unterbrechbare Stromversorgungs-(UPS, Englisch: Modular Uninterruptable Power Supply)-Systeme, und insbesondere betrifft sie Batterieüberwachungssysteme für die Anwendung in derartigen UPS-Systemen.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • In zunehmendem Umfang verlassen sich Geschäfte, Krankenhäuser, Einrichtungen und sogar Konsumer auf elektrisches und computerisiertes Gerät zum Ausführen ihrer täglichen Aktivitäten. Tatsächlich wird mit dem Fortschritt durch die neue Ökonomie in dem Informationszeitalter der Umfang der Vertrauenswürdigkeit und der erforderlichen Verfeinerung für die elektronische Ausrüstung ebenso erhöht. Unglücklicherweise führt eine derartig erweitere Anwendung und Verfeinerung der Entwicklung des elektronischen Geräts zu einer erhöhten Anforderung für eine zuverlässige, qualitative elektrische Versorgung, ohne die Betriebsschritte unterbrochen und kritische Daten verloren gehen können.
  • Trotz der Vorteile im Hinblick auf die Verfeinerung und Verfügbarkeit elektronischer und computerisierter Geräte, hat die Verfügbarkeit und Zuverlässigkeit qualitativ hochwertiger elektrischer Versorgungen und haben die Umfänge, die durch die wachsende Ökonomie erforderlich sind, nicht Schritt gehalten. Während viele Einheiten glauben, dass das Durchlaufen von Energieabsenkmaßnahmen eine adäquate Lösung für ihre Unfähigkeit darstellt, die durch ihre Kunden angeforderte elektrische Energie bereitzustellen, ist der Einfluss, den derartige Absenkmaßnahmen auf die Produktivität und Profitabilität eines Geschäfts haben, einfach dargelegt, nicht akzeptabel.
  • Zusätzlich zu der Unfähigkeit der Einheiten zum zuverlässigen Zuführen des Umfangs erforderlicher elektrischer Energie ist die Qualität der zugeführten Energie oft so gering, dass sie den Betrieb moderner, hoch entwickelter elektronischer und computerisierter Geräte beeinflusst. Spannungsabfälle und Spitzen sind bei Einrichtungsenergieleitungen relativ üblich, insbesondere während Perioden von Fabrikschichtänderungen in industrialisierten Gebieten. Andere Energiequalitätsprobleme können durch natürliche Gründe bewirkt sein, wie blitzinduzierte Spannungsspitzen, Spannungsabfälle bedingt durch zufälligen Kontakt mit Energieversorgungs- und Verteilungsgegenständen durch Tiere, Baumteile etc. Oftmals haben diese Energiequalitätsstörungen einen ungünstigeren Einfluss auf das elektronische und computerisierte Gerät als vollständige Energieverluste, da die Betriebscharakteristiken der Komponenten eines derartigen Geräts variiert. D.h., einige Abschnitte des elektronischen Geräts können mit dem Betrieb enden, bevor andere Abschnitte herunterfahren, was möglicherweise in einem fehlerhaften Betrieb, zu korrumpierten Daten etc. im Ergebnis führt.
  • Zum Überwinden dieser und anderer Probleme, die sich aus dem Fehlen der Quantitäten und der Qualität einer elektrischen Energieversorgung ergeben, die für moderne elektronische und computerisierte Geräte erforderlich sind, wurde nicht unterbrechbare Energieversorgungssysteme entwickelt. Diese Systeme erlauben typischerweise einer öffentlichen Hauptstromversorgung das Zuführen einer qualitativ hochwertigen, in der öffentlichen Stromversorgung erzeugten elektrischen Energie zu der angeschlossenen Last während Perioden der Verfügbarkeit.
  • Jedoch werden während Perioden eines Energieverlustes in der öffentlichen Stromversorgung oder bei Qualität unter einem Standard, diese Systeme das Anwenden der Energieeingabe der öffentlichen Stromversorgung stoppen und zu einer alternativen Quelle einer elektrischen Energie schalten, zum Erzeugen der erforderlichen Ausgabe für die angeschlossenen Lasten. Meistens erfolgt diese alternative Quelle elektrischer Energie ausgehend von einer Zahl elektrischer Speicherbatterien. Selbst in Systemen, die einen motorgetriebenen elektrischen Energiegenerator verwenden, sind Batterien immer noch typischerweise angewandt, zum Überbrücken der Lücke zwischen dem Verlust an Energie der öffentlichen Stromversorgung und der Verfügbarkeit des motorgetriebenen Generators, was typischerweise eine endliche Zeitperiode nach ihrem Start erfordert, bevor sie die Fähigkeit zum Versorgen der angeschlossenen Lasten hat. Da diese Anwendungen in großem Umfang in Hinblick auf ihren Typ, ihre Größe und Konfiguration, ferner Versorgungsanforderungen, Signalanforderungen und dergleichen variieren, ist dem Fachmann unmittelbar klar, dass ein Konzept mit einer einzigen Lösung, eine Größe passend für alle Anwendungen, nicht anwendbar ist, und dass eine Größe und Form von einem nicht unterbrechbaren Versorgungssystem nicht die Anforderungen sämtlicher Anwendungen erfüllen kann. Tatsächlich ist es oft der Fall, dass jede Anforderung eine signifikant unterschiedliche Konfiguration eines UPS-Systems erfordert.
  • Die zwei grundlegenden Komponenten, die in UPS-Systemen verwendet werden, umfassen Batteriesäulen und Energiemodule. Es ist auch bei bestimmten Anwendungen wünschenswert, Batterieladegeräte in den UPS-Systemen zu verwenden. Batteriesäulen haben positive und negative Anschlüsse, die miteinander parallel oder in Serie zum Bereitstellen der gewünschten kombinierten DC-Spannung und Stromstärke verbunden sein können. Energiemodule sind viel unterschiedlicher als Batteriesäulen und können dem Zweck einer Signalkonditionierung und der Umsetzung elektrischer DC-Energie in elektrische AC-Energie dienen. Da Energiemodule typischerweise über elektronische Steuersignale gesteuert werden, müssen Energiemodule mehrere Eingänge und mehrere Ausgänge haben. Als solche verwenden Energiemodule viel komplexere Anschlussverbinder als Batteriesäulen mit mehreren Eingangsstiften und mehreren Ausgangsstiften.
  • Die elektrischen Energiespeicherbatterien, die in typischen nicht unterbrechbaren Energieversorgungssystemen verwendet werden, sind ausgehend von einer Zahl individueller Batteriezellen konstruiert, die seriell gekoppelt sind, zum Erzeugen der Ausgangsspannung, die für das System erforderlich ist. Da für jede der individuellen Batteriezellen die Anforderung zum Erzeugen der geeigneten Ausgangsspannung besteht, ist der geeignete Betrieb jeder der Batteriezellen von größter Bedeutung für die Fähigkeit des Systems zum geeigneten Zuführen qualitativer Ausgangsenergie zu den angeschlossenen Lasten zum Vermeiden der oben diskutierten Probleme. Die Existenz einer nicht detektierten fehlerhaften Zelle kann zu einem Systemzusammenbruch während Perioden des Wegfalls der Energie der öffentlichen Stromversorgung dann führen, wenn die Batterien bei der Versorgung der angeschlossenen Last aufgerufen werden. Alternativ lässt sich die Dauer oder Qualität der durch das System für die Batterien zugeführten Ausgangsenergie in großem Umfang reduzieren, was ebenso von einem Anwenderstandpunkt nicht akzeptabel ist.
  • Zum Vermeiden der fortlaufenden Existenz einer fehlerhaften Batteriezelle ist irgendeine Form einer Batteriegesundheitsüberwachung für das UPS-System erforderlich. Ein derartiges Überwachungssystem ist beschrieben in einer Veröffentlichung, dargestellt bei der dreizehnten Internationalen Telekommunikations-Energie-Konferenz, gehalten in Kyoto, Japan, 5. bis 8.November 1991 mit dem Titel "Middle Point Voltage Comparison as a Simple and Practical but Effective Way to Ensure Battery Systems Capacity to Perform", geschrieben von Arto Glad, Pekka Waltari und Teuvo Suntio. Das in diesem Papier vorgeschlagene Überwachungssystem verwendet ein Spannungssignal UMPD, verwendet zu Darstellen der "Mittenpunkt"-Spannung, bestimmt als die Spannungsabweichung zwischen einer festen Referenzspannung und der "Mittenpunkt"-Spannung der Batteriefolge. Unglücklicherweise schließt dieses Papier, dass die Batteriefolge zu Entladen ist, bevor "die richtigen Anormalitäten" detektiert werden können. Insbesondere gibt dieses Papier an, dass die absolute Gesundheit der Batterie lediglich durch Entladung von ungefähr 70 bis 80% oder mehr der Batteriekapazität offenbart werden kann. Ähnlich erfordert auch eine andere Veröffentlichung, präsentiert bei der achtzehnten Internationalen Telekommunikations-Energie-Konferenz, 6. bis 10. Oktober 1996, in Boston, Massachusetts, mit dem Titel "A Systems Approach to Telecom Battery Monitoring and Control Using the Rectifier Power Plant", geschrieben von Kevin E. White, ebenso, dass die Batterie signifikant entladen wird, bevor die Gesundheit der Batterie bestimmt werden kann. Tatsächlich zeigt dieses letztere Papier an, dass die schwimmende Spannung keinen Hinweis auf eine schwache Batterie gibt, und es fordert, dass das gesamte Batterietesten unter Last ausgeführt wird.
  • Wenn die in den oben identifizierten Veröffentlichungen vorgeschlagenen Systeme gut eine adäquate Überwachung der Gesundheit der Batterie erzielen können, bringt die Anforderung zum Entladen von 70 bis 80% der Batteriekapazität lediglich zum Bestimmen der Gesundheit der Batterien signifikante Risiken dahingehend mit sich, dass die Fähigkeit des nicht unterbrechbaren Energieversorgungssystems zum Versorgen der angeschlossenen Last gefährdet ist, in dem Fall, in dem irgendein Energiefehler der öffentlichen Stromversorgung während oder in einer Periode mehrerer Stunden nach dem Auftreten des Überwachens auftritt, abhängig von der Fähigkeit des Systems zum erneuten Aufladen der Batterien zu ihrer vollen Kapazität nachdem sie 70 bis 80% entladen wurden. Ferner trägt die Komplexität der Schaltung, die zum Sperren und Begrenzen der Energieleitung der öffentlichen Stromversorgung erforderlich ist, signifikant zu den Kosten und der Komplexität eines derartigen Überwachungssystems bei, während die gesamte Systemzuverlässigkeit reduziert ist; und dies ist eine Kombination, die besonders mühevoll für ein System ist, das die Absicht zum Erhöhen des zuverlässigen Betriebs eines elektronischen und computerisierten Geräts verfolgt.
  • Demnach besteht eine Anforderung in dem technischen Gebiet für ein überwachtes System mit einer Fähigkeit zum Gewährleisten der Gesundheit und der Betriebsfähigkeit der Batterien, die in einem nicht unterbrechbaren Energieversorgungssystem eingesetzt werden, ohne der Anforderung, dass diese Batterien während dem Überwachungsbetrieb entladen werden.
  • KURZE ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
  • Das System der Erfindung erzielt ein neues und verbessertes nicht unterbrechbares Energieversorgungs-(UPS)-System mit einem modularen Schrank oder Gehäuse und ein Erzielen einer Erweiterbarkeit und Rekonfigurierbarkeit des UPS. Diese Erweiterbarkeit und Rekonfigurierbarkeit wird durch die Bereitstellung gemeinsamer Aufnahmeorte in dem Schrank oder dem Chassis ermöglicht, angepasst zum Aufnehmen irgendeiner der Komponenten, aus denen das UPS besteht. Insbesondere ist jede Aufnahmestelle des modularen Schranks oder Gehäuses ausgebildet zum Empfangen von Energiemodulen, Batteriesäulen und Batterieladegeräten. Dies ermöglicht eine maximale Flexibilität für den Verbraucher, der nun die Fähigkeit zum vollständigen Konfigurieren des UPS in Hinblick auf seine oder ihre eigenen bestimmten Anforderungen hat, sowie zum vollständigen Rekonfigurieren des UPS nach dem Ändern seiner eigenen oder ihrer eigenen Bedürfnisse, alles ohne der Anforderung zum Kaufen getrennter Schränke.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung enthält ein elektrischer Schrank zum Konfigurieren eines nicht unterbrechbaren Energiesystems eine Vielzahl von Aufnahmestellen, jeweils ausgebildet zum Empfangen entweder eines Energiemoduls oder einer Batteriesäule. Bei dieser Ausführungsform enthält jede Empfangsstelle einen Anschlussverbinder, der einen Energieverbinder enthält, ausgebildet zum elektrischen Verbinden mit der Batteriesäule, und einen Signalverbinder, ausgebildet zum elektrischen Verbinden mit dem Energiemodul. Ferner enthält jeder Aufnahmeort bevorzugt zwei getrennte Anschlussverbinder, ausgebildet bei nicht interferierenden Stellen. Bevorzugt sind der Signalverbinder und der Energieverbinder in einem einzigen Anschlussverbinder entlang einem gemeinsamen Streifen angeordnet, wobei die Energiemodule für eine Verbindung hiermit ausgebildet sind.
  • Der elektrische Schrank der Erfindung enthält ferner Partitionen zum Unterteilen der Aufnahmestellen in Schlitze. Eine Anwenderschnittstelle ist ausgebildet zum Bereitstellen eines Status jeder Aufnahmestelle zum Anzeigen der Anwendung der Aufnahmestelle. Dies wird bei einer Ausführungsform durch das Miteinbeziehen einer Messschaltung für jeden Aufnahmeort unterstützt, zum Anzeigen bei der Anwenderschnittstelle des Typs einer Einrichtung, die in der Aufnahmestelle positioniert ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist jede Aufnahmestelle ausgebildet zum Aufnehmen zumindest zweier Batteriesäulen. Bei dieser Ausführungsform enthält jede Empfangsstelle ein Paar von Anschlussverbindern, einen für jede unterschiedliche Batteriesäule. Zum Berücksichtigen der typischen Mitaufnahme eines Lüfters in jedem Energiemodul enthält jede Aufnahmestelle eine Entlüftungsöffnung, ausgebildet in großer Nähe zu diesem Lüfter.
  • Ein nicht eingreifendes Verfahren zum Überwachen der Betriebsheit elektrischer energiespeichernder Batterien in einem nicht unterbrechbaren Energieversorgungs-(UPS)-System wird ebenso präsentiert. Das UPS-System enthält zumindest einen Batteriekanal, wobei jeder zumindest zwei Batteriesäulen enthält, die in Serie gekoppelt sind, zum Zuführen der Ausgangsenergie zu einer angeschlossenen Last. Ein Batterieladegerät ist ebenso bevorzugt enthalten, zum Unterhalten und Wiederherstellen der Ladung der Batterien während einem normalen öffentlichen Stromversorgungsleitungsbetrieb. In diesem System enthält das Verfahren die Schritte zum Überwachen der Spannung bei dem Mittenpunkt zwischen den zwei Batteriesäulen während einem Ruhezustand des Betriebs der Batteriesäulen. Diese Spannung wird mit einem Nennwert für die Mittenpunktsspannung während dem Ruhezustand des Betriebs verglichen, und ein Mangel einer Betriebsbereitschaft beider Batteriesäulen wird angezeigt, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt weniger als der Nennwert, um eine vorgegebene Größe, ist.
  • In UPS-Systeme mit einer Zahl von parallel miteinander gekoppelten Batteriekanälen enthält der Schritt zum Überwachen den Schritt zum Überwachen einer Spannung für jeden der parallel gekoppelten Batteriekanäle bei dem Mittenpunkt. In einem solchen System enthält das Verfahren ferner die Schritte zum Berechnen des Nennwerts für die Mittenpunktsspannung während dem Ruhezustand des Betriebs der Batteriesäulen als Mittel der Spannungen, die für jeden parallel gekoppelten Batteriekanal überwacht werden. Ein Mangel an Betriebsbereitschaft eines Batteriekanals wird dann angezeigt, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt der Batteriesäulen für diesen Kanal weniger als ein vorgegebener Wert gegenüber dem Nennwert ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform enthält das Verfahren auch die Schritte zum Überwachen der Spannung bei dem Mittenpunkt während dem Puffern der Batteriesäulen und Vergleichen der Spannung mit einem Nennwert während dem Puffern. Ein Mangel an Betriebsbereitschaft einer der zwei Batteriesäulen kann dann angezeigt werden, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt gegenüber ihrem Nennwert um einen vorgegebenen Umfang variiert. Die Anzeige eines Mangels an Betriebsbereitschaft kann eine der zwei Batteriesäulen dann identifizieren, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt größer als der Nennwert um einen zweiten vorgegebenen Umfang ist, und die andere der zwei, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt um einen vorgegebenen Umfang kleiner als der Nennwert ist.
  • Bei UPS-Systemen, die eine Zahl von Batteriekanälen, gekoppelt parallel zueinander enthalten, überwacht eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Spannung für jeden der parallel gekoppelten Batteriekanäle bei dem Mittenpunkt zwischen den zwei Batteriesäulen während der Pufferung. Das Verfahren berechnet dann den Nennwert für die Mittenpunktspannung während der Pufferung der Batteriesäulen als Mittel der Spannungen, die für jeden parallel gekoppelten Batteriekanal überwacht werden. Ein Mangel an Betriebsbereitschaft eines Batteriekanals wird dann angezeigt, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt der Batteriesäulen für diesen Kanal gegenüber dem Nennwert um einen vorgegebenen Umfang variiert. Ein Mangel an Betriebsbereitschaft einer der zwei Batteriesäulen dieses Batteriekanals kann auch angezeigt werden, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt um einen vorgegebenen Umfang größer als der Nennwert ist, und der anderen der zwei Batteriesäulen, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt um einen vorgegebenen Umfang kleiner als der Nennwert ist.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform enthält das Verfahren auch die Schritte zum Überwachen der Spannung bei einem Mittenpunkt zwischen den zwei Batteriesäulen in einem Zustand des Entladens der Batteriesäulen, und das Vergleichen dieser Spannung mit einem Nennwert für die Mittenpunktspannung während dem Zustand des Entladens. Ein Mangel an Betriebsbereitschaft einer der zwei Batteriesäulen kann dann angezeigt werden, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt gegenüber dem Nennwert um einen vorgegebenen Umfang variiert. Ein Mangel an Betriebsbereitschaft einer der zwei Batteriesäulen wird angezeigt, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt niedriger als der Nennwert um den dritten vorgegebenen Umfang ist, und einer zweiten der zwei Batteriesäulen dann, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt um einen vorgegebenen Umfang größer als der Nennwert ist.
  • In UPS-Systemen mit einer Zahl von Batteriekanälen, die parallel miteinander gekoppelt sind, überwacht eine weitere Ausführungsform die Spannung für jeden der parallel gekoppelten Batteriekanäle bei dem Mittenpunkt zwischen den zwei Batteriesäulen während dem Zustand einer Entladung. Bei dieser Ausführungsform umfasst das Verfahren der vorliegenden Erfindung den Schritt zum Berechnen des Nennwerts für die Mittelpunktspannung während dem Zustand des Entladens als Mittel der für jeden parallel gekoppelten Batteriekanal überwachten Spannungen. Ein Mangel an Betriebsbereitschaft eines Batteriekanals kann dann angezeigt werden, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt der Batteriesäulen für diesen Kanal gegenüber dem Nennwert um den vorgegebenen Umfang variiert. Ein Mangel an Betriebsbereitschaft einer der zwei Batteriesäulen dieses Batteriekanals kann dann angezeigt werden, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt gegenüber dem Nennwert um den vorgegebenen Umfang kleiner ist, und wenn für die andere der zwei Batteriesäulen dieses Batteriekanals, wenn die Spannung bei dem Mittenpunkt um den vorgegebenen Umfang größer als der Nennwert ist.
  • Bei einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird auch ein Verfahren zum Detektieren und Identifizieren einer fehlerhaften Batteriesäule in einem nicht unterbrechbaren Energieversorgungs-(UPS)-System ebenso präsentiert. Bevorzugt enthält das UPS-System eine Vielzahl parallel verbundener Schlitze, in die Batteriesäulen gekoppelt werden können, sowie Energiemodulen und Batterieladeeinheiten, wie durch einen Anwender bestimmt und konfiguriert. Die Schlitze sind ausgebildet zum Aufnehmen zweier Batteriesäulen und zum Bereitstellen einer Serienkopplung hierzwischen. Das Verfahren enthält die Schritte zum Detektieren eines Vorliegens und eines Typs eines in jedem Schlitz installierten Geräts, zum Überwachen einer bei der Serienkopplung zwischen den zwei Batteriesäulen für jeden Schlitz, in die Batteriesäulen installiert sind, vorliegenden Spannung, zum Berechnen einer Mittenpunktspannung für alle Schlitze mit installierten Batteriesäulen, zum Vergleichen der Spannung für jeden Schlitz mit der durchschnittlichen Mittenpunktspannung für sämtliche Schlitze, und zum Identifizieren einer fehlerhaften Batteriesäule in einem Schlitz dann, wenn die Spannung für jeden zugewiesenen Schlitz gegenüber der Mittenpunktspannung um einen vorgegebenen Umfang abweicht.
  • Bei einer weiteren Ausführungsform enthält das Verfahren auch die Schritte zum Vergleichen der Spannung für jeden Schlitz mit einem vorgegebenen Erwartungswert, und zum Identifizieren einer fehlerhaften Batteriesäule in einem Schlitz dann, wenn die Spannung für ihren zugewiesenen Schlitz gegenüber einem vorgegebenen erwarteten Wert um einen vorgegebenen Umfang abweicht. Bevorzugt enthält das Verfahren auch den Schritt zum Bestimmen eines Betriebsmodus der Batteriesäule. Bei dieser Ausführungsform enthält der Schritt zum Vergleichen der Spannung für jeden Schlitz mit einem vorgegebenen erwarteten Wert den Schritt zum Vergleichen der Spannung für jeden Schlitz mit einem Betriebsmodus spezifischen vorgegebenen erwarteten Wert. Der Schritt zum Identifizieren einer fehlerhaften Batteriesäule in einem Schlitz kann dann in Schritt zum Identifizieren einer fehlerhaften Batteriesäule in einem Schlitz enthalten, wenn die Spannung für ihren zugewiesenen Schlitz gegenüber dem Betriebsmodus spezifischen vorgegebenen erwarteten Wert um einen vorgegebenen Umfang abweicht.
  • Ein Verfahren zum Detektieren defekter Batteriesäulen in einem modularen, redundanten nicht unterbrechbaren Energieversorgungs-(UPS)-System wird ebenso präsentiert. Wie diskutiert, enthält das UPS-System eine Zahl parallel verbundenen Schlitze, in die Batteriesäulen gekoppelt werden können, sowie Energiemodule und Batterieladegeräte, wie durch einen Anwender bestimmt und konfiguriert. Jeder Schlitz ist ausgebildet zum Aufnehmen von zwei Batteriesäulen sowie zum Bereitstellen einer Serienkopplung hierzwischen. Dieses System enthält eine Spannungsmessschaltung, gekoppelt mit jeder Serienkopplung jedes Schlitzes. Eine Spannungsmess-Auswahlschaltung ist mit jeder der Spannungsmessschaltungen gekoppelt, um diese selektiv freizugeben. Ein Controller ist mit der Spannungsmess-Auswahlschaltung gekoppelt, um die Spannungsmess-Auswahlschaltung zum Freigeben einer bestimmten Spannungsmessschaltung zu einem bestimmten Schlitz anzuweisen. Der Controller liest dann das Spannungsmesssignal für diesen bestimmten Schlitz von der Spannungsmessschaltung. Der Controller vergleicht das Spannungsmesssignal für den bestimmten Schlitz mit einem vorgegebenen erwarteten Wert. Er identifiziert dann einen Betriebsstatus der Batteriesäule auf der Basis dieses Vergleichs.
  • Bevorzugt liest der Controller das Spannungsmesssignal für jeden Schlitz, in dem die Batteriesäulen installiert sind, berechnet einen durchschnittlichen Spannungswert, und vergleicht das Spannungsmesssignal für jeden Schlitz mit dem durchschnittlichen Spannungswert zum Identifizieren des Betriebsstatus der Batteriesäulen für jeden Schlitz. Der Controller kann auch das Spannungsmesssignal für jeden Schlitz lesen, in die Batteriesäulen installiert sind, während einem Pufferungs- bzw. schwimmenden Lademodus. Er vergleicht dann das Spannungsmesssignal mit jedem Schlitz mit einem erwarteten Spannungswert für den Pufferungsmodus, und identifiziert eine der Batteriesäulen in einem Schlitz als fehlerhaft, wenn das Spannungsmesssignal für den zugewiesenen Schlitz weniger als der erwartete Spannungswert für den Pufferungsmodus ist. Die andere der Batteriesäulen in einem Schlitz wird als fehlerhaft dann identifiziert, wenn das Spannungsmesssignal für den zugewiesenen Schlitz größer als der erwartete Spannungswert für den Pufferungsmodus ist. Der Controller liest auch bevorzugt das Spannungsmesssignale für jeden Schlitz, in die Batteriesäulen während einem Entlademodus installiert sind, vergleicht das Spannungsmesssignal für jeden Schlitz mit einem erwarteten Spannungswert für den Entlademodus, und identifiziert eine der Batteriesäulen in einem Schlitz als fehlerhaft, wenn das Spannungsmesssignal für den zugewiesenen Schlitz kleiner als der erwartete Spannungswert für den Entlademodus ist. Die andere der Batteriesäulen in einem Schlitz wird als fehlerhaft dann identifiziert, wenn das Spannungsmesssignal für den zugewiesenen Schlitz größer als der erwartete Spannungswert für den Entlademodus ist.
  • Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält die Spannungsmess-Auswahlschaltung ein Schieberegister mit einem Takteingang und einem Schlitzauswahleingang von dem Controller. Das Schieberegister generiert sequentiell eine Zahl von Ausgabefreigabesignalen in Ansprechen auf den Takteingang und der Schlitzauswahl von dem Controller. Jedes der Ausgabefreigabesignale bewirkt betriebsgemäß das Anschalten eines Schaltelements zum Verbinden der Spannungsmessschaltung mit dem Controller. Bevorzugt ist das Schaltelement ein Metalloxydsilizium-Feldeffekttransistor (MOSFET).
  • Bei einer Ausführungsform enthält der elektrische Schrank ferner eine Haltebasis, Haltestäbe, beabstandet in rechteckiger Beziehung und in vertikalen Erstreckung von der Haltebasis, Seitenpaneelen, die sich vertikal zwischen unterschiedlichen Paaren der vier Haltestützen, und eine Zahl von Schrankbrettern, die sich horizontal zwischen den vier Haltestützen erstrecken. Bei dieser Ausführungsform sind die Empfangsstellen zwischen angrenzenden Schrankbrettern definiert. Der Schrank enthält ferner eine Rückpaneele in Zuordnung zu den Aufnahmestellen. Die Rückkonsole erstreckt sich allgemein rechtwinklig zu den Schrankbrettern und quer zwischen den Seitenwänden und zwei der Stützstäben, unter Unterstützung der Anschlussverbinder. Bevorzugt werden die Schrankbretter, die Seitenpaneelen und die Haltestäbe aus Blechmaterial hergestellt. Paare der Haltestäbe sind ferner verbunden und in beabstandeter Beziehung gehalten durch einen Steg aus Blechmaterial.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform enthält ein elektrischer Schrank zum Konfigurieren eines mit nicht unterbrechbaren Energiesystems mit Batteriesäulen und Modulen ein Haltegehäuse und eine Zahl universeller Zwischenräume, in dem Haltegehäuse definiert und so bemessen sind, dass sie entweder eine Batteriesäule und/oder ein Energiemodul aufnehmen. Der elektrische Schrank enthält ferner einen Anschlussverbinder für jeden universellen Zwischenraum, enthaltend einen Energieverbinder ausgebildet zum elektrischen Verbinden mit der Batteriesäule und einen Signalverbinder, ausgebildet mit zum elektrischen Verbinden mit dem Energiemodul. Bevorzugt enthält jeder universelle Zwischenraum zwei Anschlussverbinder angeordnet an nicht interferierenden Stellen. Das Gehäuse definiert ferner eine Führungsoberfläche für jeden universellen Zwischenraum. Die Führungsoberfläche ist ausgebildet zum Führen der Batteriesäule in elektrische Verbindung mit dem Energieverbinder und zum Führen des Energiemoduls in elektrische Verbindung mit dem Signalverbinder. Bevorzugt enthalten jeweils der Signal- und Energieverbinder einen Führungsmechanismus, der mit einem entsprechenden Führungsmechanismus entweder der Batteriesäule oder des Energiemoduls interagiert. Die Führungsoberfläche ist ausgebildet, um erstens entsprechende Führungsmechanismen für eine Interaktion anzuordnen, und dann jeweils die Batteriesäulen von Energiemodulen in elektrische Verbindung mit den Energieverbindern und den Signalverbindern zu bringen.
  • Bei einer Ausführungsform sind der Signalverbinder und der Energieverbinder in einem einzigen Anschlussverbinder entlang einem gemeinsamen Streifen angeordnet. Ferner ist das Energiemodul ausgebildet zum Verbinden des Energieverbinders zusätzlich zu dem Signalverbinder. Bevorzugt enthält der elektrische Schrank ferner eine Anwenderschnittstelle, ausgebildet zum Bereitstellen eines Status jedes universellen Zwischenraums oder zum Anzeigen der Anwendung des universellen Zwischenraums. Zusätzlich enthält jeder universelle Zwischenraum eine Messschaltung zum Anzeigen an die Anwenderschnittstelle des Typs der im universellen Zwischenraum positionierten Einrichtung.
  • Bei einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird eine Rückpaneele für die Anwendung in einem elektrischen Schrank eines modularen, nicht unterbrechbaren Energieversorgungs-(UPS)Systems präsentiert. Das UPS hat die Fähigkeit zum Miteinbeziehen jeder Kombination oder zum Ausschließen von Batteriesäulen, Energiemodulen und Batterieladegeräten im Rahmen der Kapazität des elektrischen Schranks, der eine Vielzahl identischer Aufnahmestellen mit der Fähigkeit zum Aufnehmen jeder Art von Batteriemodulen, Batteriesäulen und Batterieladegeräten aufweist. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung enthält die Rückpaneele eine Rückebene und einen ersten Anschlussverbinder. Dieser Anschlussverbinder enthält einen Energieverbinder, montiert an der Rückebene und ausgebildet, um elektrisch eine Verbindung mit der Batteriesäule, dem Energiemodul und dem Batterieladegerät versehen. Der Anschlussverbinder enthält auch einen Signalverbinder, montiert an der Rückebene und ausgebildet, um elektrisch eine Verbindung mit dem Energiemodul und dem Batterieladegerät zu erzielen.
  • Bei einer Ausführungsform der Rückpaneele enthält die Rückebene eine gedruckte Leiterplatte mit Energiespuren und Signalspuren, die hierin enthalten sind. Diese Energiespuren und Signalspuren sind betriebsgemäß mit dem Energieverbinder und dem Signalverbinder gekoppelt. Bevorzugt enthält die Rückpaneele ebenso einen zweiten Anschlussverbinder, in nichtinterferierender Beziehung mit dem ersten Anschlussverbinder positioniert. Bei einer weiteren Ausführungsform enthält die Rückpaneele ein Führungselement, das starr an der Rückebene montiert ist. Das Führungselement ist ausgebildet, um Flansche der Batteriesäulen, Energiemodulen und Batterieladegeräte aufzunehmen, zum Gewährleisten einer genauen Positionierung der Batteriesäulen, der Energiemodule und der Batterieladegeräte für einen Eingriff mit dem Anschlussverbinder.
  • Bei einer weiteren, alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung enthält ein nicht unterbrechbares Energiesystem (UPS) einen elektrischen Schrank mit einer Vielzahl universeller Aufnahmestellen, die hierin definiert sind. Die universellen Aufnahmestellen sind ausgebildet zum Aufnehmen von Batteriesäulen und Energiemodulen. Das UPS enthält ferner ein Energiemodul, das in einer der universellen Empfangsstellen positioniert ist, und eine Batteriesäule, die in einer anderen der universellen Empfangsstellen positioniert ist. Bevorzugt sind die universellen Empfangsstellen ferner ausgebildet zum Empfangen von Batterieladegeräten, und das UPS enthält ferner ein Batterieladegerät, das in einer Dritten der universellen Empfangsstellen positioniert ist. Zusätzlich enthält bei einer Ausführungsform jede der universellen Empfangsstellen einen Anschlussverbinder mit einem Energieverbinder und einem Signalverbinder, positioniert zum elektrischen Verbinden mit sowohl dem Energiemodul, als auch der Batteriesäule bei einem Einfügen.
  • Andere tägliche Probleme und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich anhand der folgenden detaillierten Beschreibung bei Heranziehung im Zusammenhang mit der begleitenden Zeichnung.
  • KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
  • Die beigefügte Zeichnung, die miteinbezogen ist und einen Teil der Spezifikation bildet, zeigt mehrere Aspekte der vorliegenden Erfindung und sie dient zusammen mit der Beschreibung zum Erläutern der Prinzipien der Erfindung. In den Zeichnungen zeigen:
  • 1 eine isometrische Ansicht eines elektrischen Schranks oder elektrischen Gehäuses zum Konfigurieren und Unterstützens eines UPS-Systems gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 2 eine Vorderansicht des in 1 dargestellten elektrischen Schranks;
  • 3 eine erweiterte Fragmentansicht eines Abschnitts nach 2;
  • 4 eine erweiterte Fragmentansicht eines Abschnitts nach 2;
  • 5a und 5b rückwärtige isometrische Ansichten eines Energiemoduls für die Anwendung in dem in 1 – 2 dargestellten elektrischen Schrank;
  • 6a und 6b rückwärtige isometrische Ansichten einer einzelnen Batterie einer Batteriesäule für die Anwendung in dem in 1 – 2 dargestellten elektrischen Schrank;
  • 7 eine Vorderansicht der Rückpaneele, die in dem Batterieschrank nach 1 verwendet wird;
  • 8 eine Seitenansicht der Rückpaneele nach 7;
  • 9 eine isometrische Darstellung der Rückpaneele nach 7;
  • 10 eine Rückansicht der Rückpaneele nach 7;
  • 11 eine isometrische Ansicht eines elektrischen Schranks und eines elektrischen Gehäuses zum Konfigurieren und Unterstützen eines UPS Systems ähnlich zu 1, jedoch mit entfernten Seitenpaneelen und einem entfernten Rückpaneel;
  • 12 ein vereinfachtes schematisches Diagramm zum Darstellen einer Ausführungsform der Batteriemittenpunkt-Messschaltung in Übereinstimmung mit einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 13 eine erweiterte, teilbruchstückartige, isometrische Ansicht eines elektrischen Schranks gemäß einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 14 eine isometrische Ansicht Rückendes eines Paars von Batteriesäulen, ausgebildet, um in einen Anschlussverbinder mit gemeinsamen Streifen des in 13 gezeigten Batterieschranks eingesteckt zu werden; und
  • 15 eine isometrische Ansicht des Rückendes eines Energiemoduls, ausgebildet um in dem Anschlussverbinder mit gemeinsamen Streifen des in 13 gezeigten Batterieschranks eingesteckt zu werden.
  • Wenn die Verbindung im Zusammenhang mit bestimmten bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wird, besteht keine Absicht, sich auf diese Ausführungsformen zu beschränken. Im Gegensatz hierzu besteht die Absicht, in der Abdeckung sämtlicher alternativen Modifikationen und Äquivalente, wie sie vom Sinngehalt und vom Schutzbereich der Erfindung umfasst sind, wie er in den angefügten Ansprüchen definiert ist.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Für die Zwecke der Darstellung wird eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in den 1 und 2 aufgenommen, als modulares Gehäuse oder elektrischer Schrank 20 zum Unterstützen und Organisieren von Batteriesäulen 22 und Energiemodulen 24 in einem nichtunterbrechbaren Energieversorgungssystem (UPS), für beispielhafte Anwendungen, wie der Bereitstellung von Energie für Computernetze, Telekommunikationsausrüstungen und irgendeiner anderen Anwendung, bei der eine nichtunterbrochene Energiequelle gewünscht ist. Das Kabinett 20 hat auch die Fähigkeit zum Halten von Batterieladegeräten 23, sofern gewünscht, die in demselben Typ von Einschubhaltestruktur oder Modulgehäuse 25, wie die Energiemodule 24 enthalten sind, und in die Rückpaneele in einer ähnlichen Weise eingesteckt werden. Das Modulgehäuse 25 gleitet horizontal und verriegelt bei der Einfügeposition. Weitere Details des Modulgehäuses 25 und der zugewiesenen Verriegelungshandhabungsstruktur sind beschrieben in der US Patentanmeldung mit der Seriennummer 09/538,056 mit dem Titel "MULTI-FUNCTION HANDLE AND MODULAR CHASSIS INCORPORATING SAME", zugewiesen dem vorliegenden Rechteinhaber, die gesamte Offenbarung hiervon ist hierdurch bezugnehmend mit aufgenommen.
  • Wie in 1 und 2 gezeigt, ist der Schrank 20 in individuelle Sektionen 26 zum Bereitstellen eines vertikalen Stapels bzw. einer vertikalen Säule aufgeteilt. Bei dieser Ausführungsform erzielt jede Sektion 26 drei Zwischenräume oder Schlitze 30 zum Aufnehmen der Batteriesäulen 22 oder Energiemodulen 24. Auf diese Weise lassen sich elektrische Schränke mit lediglich drei Schlitzen, oder alternativ sechs, neun oder zwölf oder mehr Schlitzen einfach unter Verwendung einer einzigen Größe von Seitenpaneelen 38 ausbilden. Es ist durch den Fachmann zu erkennen, dass jede Sektion lediglich einen Schlitz 30 haben muss, dass jedoch die Ausbildung jeder Sektion mit mehrfachen Schlitzen vom praktischen und Herstellungsgesichtspunkt vorteilhaft. Es sind auch andere Schlitzkonfigurationen möglich, einschließlich Seite-an-Seite-Horizontalschlitze als Alternative oder zusätzlich den gezeigten vertikal beabstandeten Schlitzen. Jede Batteriesäule 22 wird seitlich Seite an Seite in der dargestellten Ausführungsform eingehäust, so dass jede Batteriesäule 22 separat eingefügt werden kann, was die Anstrengung für den Servicetechniker bedingt durch das typische hohe Gewicht der Batteriesäulen 22 reduziert. Weniger oder mehr Batteriesäulen können ebenso gemäß anderen Ausführungsformen der Erfindung vorgesehen sein.
  • Der Energieversorgungsschrank 20 kann eine Haltebasis 32 enthalten, auf die individuelle Sektionen 26 gestapelt werden können. Der Schrank 20 kann auch ein äußeres Haltegehäuse umfassen, das aus zahlreichen Materialien aufgebaut sein kann, beispielsweise Plastik, Blech, Metall, Strukturschaum und andere ähnliche Materialien. Wie in der Ausführungsform dargestellt enthält das Gehäuse einen Metallrahmen mit vertikalen Eckhaltestäben 34, die anfänglich auf der Haltebasis 32 aufgebaut sind. Unter Bezug auf die 11 sind aneinandergrenzende vertikale Haltestäbe 34, die vertikal aufrecht von dem Schrank 20 stehen, mittels einem Steg 35 aus Blechmaterial an der Nähe der Oberseite und Unterseite der Haltestäbe wechselseitig beabstandet und verbunden. Paare der vertikalen Haltestäbe 34 sind gestanzt und aus einem gemeinsamen Blech gebildet. Die vertikalen Eckhaltestäbe 34 sind durch eine Frontpaneele (nicht gezeigt) abgedeckt, sowie eine Rückpaneele 40 und Seitenpaneelen 38. Die vertikale Höhe der Haltestäbe 34 ist bestimmt durch die Zahl der gewünschten Zwischenräume, und sie bestimmt die Zahl der bereitgestellten Sektionen 26, z.B. 3, 6, 9 oder 12. Eine Oberseite 42, die eine an Anwenderschnittstelle 43 mit einer Anzeige 45 umfasst, erstreckt sich über die Oberseite der Frontpaneele, Rückpaneele 48 und Seitenpaneel 38. In der dargestellten Ausführungsform werden die Paneele 38, 40 aus Blech gebildet, jedoch kann ein anderes Material verwendet werden, wie zuvor angezeigt.
  • Die Seitenpaneele 38 und Rückpaneele 40 enthalten auch Lüftungsöffnungen 44 für Kühlzwecke, wodurch eine Überhitzung eines UPS bei Anwendung vermieden wird. Bei der beschriebenen Ausführungsform und unter Bezug auf die 2, verlaufen die Belüftungsöffnungen 44 in der Rückpaneele 40 sämtlich entlang der linken Seite der Rückpaneele 40 und zurückgesetzt um einige Inch rückwärts gegenüber der Innenoberfläche 49 zum Aufnehmen der rückwärts vorstehenden Lüfter 70 (5a, 5b) der Energiemodulen 24. Auf diese Weise sind die Ventilatoren in unmittelbarer Nähe zu den Belüftungen 44 zum Vereinfachen einer Kühlung der Energiemodulen 24 positioniert.
  • Zum Bereitstellen der einzelnen Schlitze 30 werden einzelne Schrankbretter 28, die sich horizontal erstrecken, parallel gehalten, vertikal beabstandet gemäß einer Beziehung.
  • Wie die Seitenrückpaneele 38, 40 lassen sich die Schrankbretter 28 einfach aus Blech bilden. Die Ecken der Schrankbretter 28 werden eingeschnappt, montiert, fixiert oder anders an den vertikalen Haltestäben 34 gesichert. Die Schrankbretter 28 enthalten auch allgemein flache und allgemein glatte obere Oberflächen 46, was ein einfaches Gleiten in und aus den Schlitzen 30 der Batteriesäulen 23 und Energiemodulen 24 erlaubt. Die obere Oberfläche der Haltebasis 32 kann auch das erste Schrankbrett 33 bilden, d.h. die untere Oberfläche des untersten Schlitzes 30. Eine Plastikmittenschiene 47 schnappt in die Mitte jedes Schrankbretts 28 ein und erstreckt sich nach rückwärts. Unter Bezug auf die 4 ist nun zu erkennen, dass jede Mittenschiene 47 abgekantete Innenführungsoberflächen 51 bilden, die gegenüber entsprechenden inneren abgekanteten Führungsoberflächen 55 jeder Batteriesäule 22 zum Ausrichten der Batteriesäule 22 in geeigneter Position zum Einstecken derselben in ihre jeweiligen Anschlüsse gleiten. Unter Bezug nun auch auf die 3 ist zu erkennen, dass das Gehäuse 25 der Energiemodulen und der Batterieladegeräte eine längliche Nut 29 enthält, das über der Schiene 47 hinwegläuft. Das Schrankbrett 28 über jedem Schlitz 30 enthält einen abwärts abhängigen Flansch 57 an beiden Seiten, der parallele äußere Führungsoberflächen 59 bildet. Die äußeren Führungsoberflächen 59 stehen in Eingriff und gleiten gegenüber sowohl den Außenoberflächen der Batteriesäulen 22, als auch der Energiemodulen 24, wie in den 3 und 4 gezeigt, zum Ausrichten Batteriesäulen 22 und der Energiemodulen 24 in geeigneter Position zum Einstecken derselben in ihre jeweiligen Anschlüsse bzw. Terminals. Unter Bezug auf die 6a und 6b ist zu erkennen, dass die Batteriesäulen 22 ebenso eine abgekantete Oberfläche 61 enthält, die das Einfügen in die Schlitze 30 gegenüber den äußeren Führungsoberflächen 59 führt und vereinfacht.
  • In Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung sind die Schlitze 30 universell, und haben einfach die Fähigkeit, entweder zum Einführen und Einstecken der Energiemodulen 24 oder der zwei Batteriesäulen 22 oder einer anderweitig elektrisch mit dem Schrank 20 verbundenen Größe.
  • Bei der gewünschten Ausführungsform sind unterschiedliche Anschlussverbinderstellen für die Batteriesäulen 22 und die Energiemodulen 24 so ausgewählt, dass die Stellen der jeweiligen Anschlüsse in jedem Schlitz 30 nicht miteinander interferieren. Die Batteriesäulen 22 haben näherungsweise eine Hälfte der Breite der Energiemodulen 24. Das Energiemodul 22 und die zwei Seite an Seite vorliegenden Batteriesäulen 22 sind eng beieinanderliegend bemessen und gerade etwas kleiner als die Größe der Schlitze 30, so dass sie im wesentlichen den Schlitz ausfüllen und im wesentlichen eine Ausrichtung für das Einstecken in die jeweiligen Anschlussverbinder an der Rückseite 49 jeden Schlitzes erzielen. Demnach ist es nicht nur der Schrank 20, der neu ist, sondern es sind auch die Batteriesäulen 22 und die Energiemodule 24 neu, mittels ihrer ähnlichen Größen und den ausgewählten nichtinterferierenden Stellen ihrer jeweiligen Anschlussverbinder.
  • Unter Bezug auf die 3 lässt sich erkennen, dass die Rückseite 49 jedes Schlitzes 30 einen getrennten Energiemodul-Einsteckverbinder 50 und Batterieanschluss-Einsteckverbinder 52 bei unterschiedlichen Stellen aufweist. Jede Batteriesäule 22 enthält einen positiven und negativen Anschluss 54, 56 in der Form vorstehender Gabeln/Spitzen oder Stiele/Stützen (6a und 6b). Da bei der dargestellten Ausführungsform jeder Schlitz 30 zwei Batteriesäulen 22 aufnehmen kann, enthält die Rückseite 49 jedes Schlitzes 30 zwei Gruppen von Batterieanschluss-Einsteckverbindern 52 in der Form elektrischer positiver und negativer Buchsen 58, 60, positioniert für eine Ausrichtung mit den positiven und negativen Anschlüssen 54, 56 für eine Wechselpassung und eine elektrische Verbindung mit den positiven und negativen Anschlüssen 54, 56. Unter Bezug auf die 30 ist gezeigt, dass einer der Batterieanschluss-Einsteckverbinder 52 in der Nähe zu der horizontalen Mitte des Schlitzes 30 angeordnet ist, während der andere Batterieanschluss-Einsteckverbinder 52 in der Nähe des rechten Endes des Schlitzes 30 angeordnet ist. Die Einsteckverbinder für die Batteriesäulen 22 sind als Energieverbinder bekannt, da sie eine Rohenergiequelle oder Versorgung für das UPS-System bereitstellen.
  • Ähnlich sind die Energiemodul-Einsteckverbinder 50 der Rückpaneele 40 zum Verbinden mit entsprechenden Einsteckverbindern 51 an der Rückfläche der Energiemodule 24 positioniert (5a und 5b). Die Energiemodul-Einsteckverbinder 50 sind horizontal in der Nähe der Unterseite der Rückoberfläche 49 bereitgestellt, zwischen dem Paar der Batterieanschluss-Einsteckverbinder 52. Jeder Energiemodul-Einsteckverbinder enthält Buchsen für Pins mit unterschiedlicher bzw. mehrfacher Größe 62 für eine Wechselpassung und ein elektrischen Kontaktieren entsprechend wechselseitig eingepasster vorstehender Stifte 64, angeordnet in unterschiedlichen Anschlussverbindern 51 an der Rückoberfläche des Energiemoduls 24. Die Zahl der Stifte 54 ermöglicht eine Vielzahl von Eingängen, Ausgängen und das Steuern des Energiemoduls 24, oder sie sind in dem anderen Fall zum Führen großer Mengen von elektrischer Energie erforderlich. Insbesondere ist der bei der rechten Seite in 5a gezeigter einzelne Anschlussverbinder ein Signalverbinder 51b, und er führt elektrische Steuersignale zum Steuern der Betriebsausgabe des Energiemoduls 24. Der Signalverbinder 51b kann in einen entsprechenden Signalverbinder 50b (siehe 7) an der Rückpaneele 40 eingesteckt werden. Im Gegensatz hierzu sind die vier anderen Anschlussverbinder 51 Energieverbinder 51a, die elektrische Rohenergie von den Batteriesäulen 22 empfangen und ebenso konditionierte Energie für die Anwendung ausgeben. Die Energieverbinder 51a stehen in Verbindung mit den entsprechenden Energieverbindern 50a an der Innenoberfläche 49 der Rückpaneele 40. Die Energiemodul-Einsteckverbinder 50 und die Batterieanschluss-Einsteckverbinder 52 interferieren ebenso nicht mit den Belüftungsöffnungen 44 und den Lüftern 70, die entlang der linken Seite ausgerichtet sind.
  • Die Schlitze 30 sind universell und können jeweils entweder ein Energiemodul 24 oder eine Batteriesäule 22 aufnehmen, wie gewünscht, um besser die Energieversorgungsanforderung einer bestimmten Anwendung zu erfüllen. Es sind keine Änderungen bei dem Schrank 20 auszuführen, um die Zahl der Energiemodulen 24 oder Energiesäulen 22 zu schalten, solange die Gesamtheit nicht die Zahl der nummerierten Schlitze 30 übersteigt. Die vollständige Kapazität des Schranks 20 lässt sich verwenden, bevor ein anderer Schrank erforderlich ist. Der Endanwender hat die Fähigkeit zum Ergänzen zusätzlicher Batteriesäulen 22 oder Energiemodule 24, oder zum Schalten der Stellen der Batteriesäulen 22 und Energiemodule 24, wie gewünscht, ohne Besorgnis dahingehend, ob ein Schritt 30 zum Empfangen entweder einer Batteriesäule oder eines Energiemoduls ausgewiesen bzw. zugewiesen ist.
  • Sämtliche Einsteckverbinder 50, 52 sind an einer einzelnen Rückpaneele 40 vorgesehen, die eine elektrische Schaltung zum Anschließen der zahlreichen Schlitze 30 in betriebsgemäßer Weise bereitstellt. Die Rückpaneele 40 jeder Sektion 26 ist in 10 einschließlich einer gedruckten Leiterplatten "Rückebene" gezeigt, in der Spuren 63 an der Rück- und Vorderseite einer Substratplatte 65 geätzt sind. Die Spuren 63 enthalten Signalspuren 63b und Energiespuren 63a. Die schmaleren Signalsignalspuren 63b sind elektrisch mit Buchsen der Signalverbinder 50a verbunden und sie führen elektronische Steuersignale zu den Energiemodulen 24. Die breiteren Energiespuren 63a sind elektrisch mit den Buchsen der Energieverbinder 50a verbunden, und sie führen die primären elektrischen Energieausgaben der Batteriesäulen 23 in die Energiemodule 24 und sie geben ebenso die konditionierte elektrische Energie für die Anwendung aus. Es ist für den Fachmann zu erkennen, dass diskrete Drähte als Alternative zu den Spuren 63 verwendet werden können. Das Substratbord 65 stützt die Einsteckverbinder 50a – b, 52 an der Innenseite der Paneele 40, wie in 7 und 9 gezeigt (eine Seitenansicht der Rückpaneele 40 ist in 8 dargestellt). Die Einsteckverbinder 50a – b, 52 sind elektrisch mit den Spuren 63 in operativer Weise gekoppelt.
  • Führungsmechanismen sind ebenso vorgesehen zum präzisen Ausrichten der jeweiligen Einsteckverbinder der Batteriesäulen 22 und der Energiemodule 24 mit der Rückpaneele 40. Der Führungsmechanismus zum Führen der Verbindung der Energiemodule 24 ist in 5a dargestellt, und er nimmt die Form von sich rückwärts erstreckenden Plastikflanschen 66 an den Energiemodulen 24 an, die mit der entsprechenden Struktur und der Rückpaneele 40 wechselwirken. Die Plastikflansche 66 haben abgekantete Führungsoberflächen 67, die in Eingriff zu den Ecken 69 (siehe 9) der Aufnahmeschlitze 71 gelangen, definiert an dem Plastikführungselement 73 der Rückpaneele 40, die starr an der zu der Innenseite zeigenden Seite der Substratkarte 65 montiert ist. Die abgekanteten Führungsoberflächen 67 kontaktieren leicht die Ecken 69 zum Angleichen der Position des Energiemoduls 24, um zu gewährleisten, dass die Stifte 64 geeignet in den Buchsen aufgenommen sind.
  • Wie in den 6a und 6b gezeigt, nimmt der Führungsmechanismus zum Führen der Verbindung jedes Batteriestabes 22 die Form eines äußeren Plastikschutzes 75 an, der die positiven und negativen Anschlüsse 54, 56 umgibt, und der mit und über einen entsprechenden Plastikschutz 77 an dem Plastikführelement 73 der Rückpaneele 40 wechselwirkt und an dieses angepasst ist. Der Plastikschutz 77 an dem Plastikführungselement 73 enthält abgekantete Führungsoberflächen 79, die den entsprechenden Schutz 75 kontaktieren zum leichten Angleichen der Position der Batteriesäule 23, um zu gewährleisten, dass die positiven und negativen Anschlüsse 54, 56 geeignet in den positiven und negativen Sockeln 58, 60 aufgenommen sind.
  • Der Controller der Anwenderschnittstelle 43 bewirkt ein elektrisches Abtragen jedes Zwischenraums oder Schlitzes 30, um zu bestimmen, ob eine Batteriesäule 22, ein Energiemodul 24 oder eine andere Einrichtung in jedem der Schlitze 30 vorgesehen ist. Bei der beschriebenen Ausführungsform misst der Controller 43 elektrisch die Aktivität, beispielsweise den Ort der Spannung in jedem Schlitz 30. Beispielsweise bestimmt dann, wenn eine elektrische Aktivität bei dem Energiemodul genannten Einsteckverbindung 50 eines bestimmten Schlitzes 30 gemessen wird, dann der Controller 43, dass ein Energiemodul 24 in diesem Schlitz 30 vorliegt. Ähnlich bestimmt dann, wenn elektrische Aktivität in Zuordnung zu dem Batterieanschluss – Einsteckverbindung 52, in einem bestimmten Schlitz 30 gemessen wird, dann der Controller 43, dass ein Batteriemodul 22 in diesem Schlitz 30 vorliegt. Der Controller 43 kann ebenso detektieren und anzeigen, ob es irgendwelche Defekte des Einsteckmoduls 24 oder der Batteriesäulen 22 gibt, durch Vergleichen gemessener Spannungen oder elektrischer Signale mit gespeicherten Betriebsbereichen wodurch eine frühe Warnung an einen UPS-System-Wartungstechniker bereitgestellt wird. Das Abfragen wird bei Zeitintervallen derart ausgeführt, dass das System automatisch wieder auffrischt, zum Reflektieren neuer Information wenn Energiemodul 24 oder Batteriesäulen 22 gezogen oder geschaltet werden. Andere Sensormechanismen lassen sich ebenso verwenden, beispielsweise die Anwendung von Anzeigepins in der Verbindung zum Anzeigen eines bestimmten Typs eines Einsteckmoduls. Derartige Information lässt sich mit dem Controller 43 sammeln und an der Anzeige 45 betrachten.
  • Bei einer Ausführungsform nützt ein System zum Detektieren defekter Batteriesäulen in den modularen redundanten nicht unterbrechbaren Energieversorgungs(UPS)-System einen einzelnen Analogmesseingang 80 in den Mikrocontroller 43, wie in 12 dargestellt. Ein Fachmann erkennt jedoch, dass einzelne Analogmesseingänge, wie gewünscht, verwendet werden können. Die Messleitungen 82a-c , gekoppelt mit jedem der Batteriemittenabgriffspunkte an der Rückebene, sind selektiv mit dem einzelnen Analogmesseingang 80 gekoppelt, um dem Mikrocontroller 43 das Signal zum Überwachen der Spannung bei jedem dieser Punkte zu ermöglichen. Die Auswahlschaltung in dieser Ausführungsform enthält ein Schieberegister 84, das sequentiell ein elektronisches Schalten ermöglicht, wie einem MOSFET 86a-c zum Koppeln jeder der Messleitungen 82a-c mit dem einzelnen analogen Messeingang 80. Das Schieberegister 84 arbeitet in Kombination mit einem Takteingang 88 und einem Schlitzauswahleingang 90 von dem Mikrocontroller 43. In dieser Ausführungsform ist auch ein Modulsendeeingang 92a-c enthalten, damit der Mikrocontroller 43 unterschiedliche Typen von Modul unterscheiden kann, die die einzelnen Schlitze belegen können, wie vollständig nachfolgend beschrieben wird.
  • In der Ausführungsform des Batterieüberwachungssystems nach 12 richtet der Mikrocontroller 43 zunächst eine Grundlinie-Position (alle Null) durch das Schieberegister durch dessen Gesamtzyklus, z.B. 16 oder mehr Taktzyklen für ein typisches Schieberegister. Sobald diese Grundlinien-Position sämtlich Null eingerichtet ist, setzt der Mikrocontroller 43 die Schlitzauswahlleitung 90 für einen Taktzyklus auf hoch. Dies bewirkt, dass das Schieberegister 84 den ersten Schalter 86a freigibt, zum Koppeln der Messleitung 82a mit dem Analogmesseingang 80. Der Mikrocontroller 43 bewirkt dann das Messen der Spannung bei dem Batteriemittenabgriff für diesen Schlitz. Sobald dieser Lesevorgang abgezeichnet ist, wird die Schlitzauswahlleitung 90 auf niedrig genommen, und das Schieberegister 84 wird erneut so getaktet, dass sich der nächste Schlitz dann überwachen lässt, wenn die Schlitzauswahlleitung 90 erneut auf hoch genommen wird. Auf diese Weise wird jeder der einzelnen Schlitze durch die Mikrocontroller 43 in dieser sequentiellen Weise abgefragt. Bei jedem Takt zeigt die Spannung an dem Analogmesseingang die Bedingung des Batteriemittenabgriffs für jeden der aufeinanderfolgenden Schlitze an.
  • Wie oben beschrieben, ermöglicht das modulare UPS Gehäuse die Installation unterschiedlicher Typen von Modulen hierin. Insbesondere kann jeder Schlitz ein Paar von Batteriesäulen oder ein Batteriemodul oder ein Batterieladegerät aufnehmen. In einer Situation, in der ein Energiemodul in einem Schlitz installiert ist, führt das Spannungslesen bei der Batteriemittenabgriff-Messleitung 82 für diesen bestimmten Schlitz zu dem Lesen von Null. Um dem Mikrocontroller 43 das Differenzieren dieser Bedingung gegenüber einer Bedingung zu ermöglichen, bei der Batterien installiert, jedoch nicht betriebsbereit sind, enthält jeder Schlitz auch einen Modulsendeeingang 92a-c , wie oben eingeführt. Bei einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung geben die Energiemodulen und die Batterieladegeräte eine Rechteckwelle an diese Modulsendeleitung 92 aus, zum Anzeigen ihres Vorliegens in dem Schlitz. Während dem Abfragebetrieb führt, während das Schieberegister 84 sequentiell zu dem Schlitz gelangt, in dem das Energiemodul hierin installiert ist, dann, wenn das Schieberegister 84 den elektronischen Schalter, z.B. 86a , freigibt, die Rechteckwelle an der Modulsendeleitung 92a im Ergebnis zu einem An- und Abschalten des elektronischen Schalters 86a mit der Rate der Rechteckwelle. Auf diese Weise kann der Mikrocontroller 43 detektieren, dass ein Energiemodul in diesem bestimmten Schlitz installiert ist.
  • Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird die Rechteckwelle mit einer relativ geringen Frequenz, z.B. einem Zehntel der Taktrate, generiert. Der Mikrocontroller 43 hat dann die Fähigkeit zum Detektieren der Rechteckwelle mittels Änderungen von Null bis 5 Volt mit jedem zehnten Zyklus, hierdurch zu "entscheiden", dass ein Energiemodul an dieser Stelle moduliert ist. Als eine Alternative zum Detektieren des Vorliegens eines Moduls könnte ein zusätzliches Signal "Modul senden" zu dem Modul gesendet werden. Ist ein Modul bei dieser Stelle präsent, so sendet das Modul ein formatiertes CAN Signal zu der Zwischenverbindungskarte, unter Mitteilung seiner Systemadresse an diese. Das Zwischenverbindungsbord weiß, in welchem Schlitz das Modul vorliegt, da es die Zahl der ausgesendeten Taktpulse zählt. Liegt bei irgend einer vorgegebenen Datenverschiebung keine CAN Meldung vor oder wird eine unzureichende DC Spannung gegengekoppelt, so erkennt das System, dass der Schlitz leer ist.
  • Durch die Anwendung dieses Systems überwacht der Mikrocontroller 43 die Spannung bei dem Mittelpunkt der zwei Batteriesäulen in jedem einzelnen Schlitz. Da jede Säule normalerweise 60 Volt in einem typischen UPS System entspricht, ist die Nennspannung bei dem Batteriemittenabgriff 60 Volt. Unter normalen Betriebsbedingungen wird dieser Punkt immer ungefähr die Hälfte der gesamten Kettenspannung betragen. Während dem Pufferungsbetrieb, während dem die Ladung bei jeder der einzelnen Zellen in der Batteriesäule annäherungsweise 2.47 Volt erreicht, wird der Mittelpunkt dann zu einem Nennwert von annäherungsweise 74.1 Volt erhöht (in einem System mit 30 Zellen pro Batteriesäule). Bei einem niedrigen Batterieentladungspunkt während der Ladung, kann jede Zelle zu annäherungsweise 1.75 Volt reduziert werden, was demnach die Mittelpunkte annäherungsweise 52.5 Volt unter dieser Betriebsbedingung absenkt. Da diese Spannungen offensichtlich größer sind, als die durch einen typischen Mikrocontroller 43 gehandhabt werden können, wird der einzelne Spannungsmesswert für jeden Schlitz zu einem Pegel heruntergeteilt, der für den Mikrocontroller 43 sicher ist. Bei der wie in 12 dargestellten Ausführungsform wird die Spannungseingabe durch einen MΩ und einen 63.4 kΩ Widerstand skaliert, und mittels einer Zenerdiode zu einem sicheren Pegel abgeklemmt, zum Schützen des Mikrocontrollers 43 gegenüber einer Überspannungsbedingung.
  • Während des Betriebs fragt der Mikrocontroller 43 jeden der (3, 6, 9, oder 12) Schlitze in Folge ab, wie oben diskutiert. Anfänglich "lernt" der Mikrocontroller 43 die Nennspannung jeder Position, die geringfügig variiert, aufgrund der Toleranzen des Widerstands und der Batteriesäule. Primär strebt der Mikrocontroller 43 eine Konsistenz zwischen den Batteriepaaren in jedem Schlitz an. Variiert ein einzelner Schlitz um mehr als eine vorgegebene Größe gegenüber anderen Schlitzen, so markiert der Mikrocontroller 43 dahingehend, dass er ein Problem hat. Die Konsistenz zwischen den in den Schlitzen installierten Batteriesäulen wird während jeder der zahlreichen Betriebsbedingungen geprüft. Nominell erwartet der Mikrocontroller 43, eine Spannung annäherungsweise 3.58 Volt in einem Ruhezustand zu sehen, sowie 4.42 Volt während einem Pufferungsmodus, 3.13 Volt während einer geringen Batterientladungunterlass und 0.0 Volt dann, wenn keine Batterie in dem Schlitz installiert ist. Eine typische Variation dieser Werte kann auf annäherungsweise 1% bei geeigneter Auswahl der Messkomponenten begrenzt sein, obgleich größere Toleranzvariationen, wie erforderlich, berücksichtigt werden können. Eine Variation gegenüber diesen Zahlen um mehr als eine vorgegebene Größe, z.B. annäherungsweise 5% oder mehr, zeigt an, dass eine oder beide der Batterien in dem Schlitz gestört sind. Die einzelnen Lesevorgänge von jedem der einzelnen Schlitze werden gegen die Nennwerte verglichen, die für jede Betriebsbedingung erwartet werden, und/oder sie werden gegenüber einem mittleren Spannungswert verglichen, der ausgehend von den Spannungslesevorgängen für sämtliche der Schlitze mit jeder der installierten Batterien berechnet wird.
  • Wie das System auf unterschiedliche Fehlerbedingungen reagiert, ermöglicht der Mikrocomputer 43 das Detektieren, welche Batteriesäule in einem bestimmten Schlitz defekt ist. Das Erkennen, dass Batterien typischerweise bei Fehler eine hohe Impedanz haben (offene Zelle, trocken oder sulfatiert), zeigt, dass unterschiedliche Spannungsrisikovorgänge während bestimmter Betriebsmodi verwendet werden können, um zu identifizieren, welche der zwei Batteriesäulen in einem bestimmten Schlitz fehlerhaft ist. Beispielsweise erwartet der Mikrocontroller 43, dass er eine Nennspannung während einem Ruhemodus von 3.58 Volt dann zieht, wenn bei der "unteren" Batterie Fehler offen vorliegt. Mit diesem selben Fehler ist eine Spannung 5.10 Volt (entsprechend der Zenerklemmspannung) während dem Pufferungsmodus des Betriebs erwartet, und eine Spannung von 2.68 Volt wird dann erwartet, wenn die untere Batteriesäule während einer geringen Batterieentladung unter Lastbedingung offen ist. Ein Fehler offen der "oberen" Batteriesäule führt im Ergebnis zu einer Nennspannung von 3.58 Volt, die durch den Mikrocontroller 43 während sämtlicher Betriebsmodi gesehen wird. Haben beide Batteriesäulen ein Fehler offen, oder sind keine Batteriesäulen geeignet in einem bestimmten Schlitz installiert, so erwartet der Mikrocontroller 43, der eine Spannung von Null Volt sieht. Mit dieser Information kann der Mikrocontroller 43 eine defekte Batterie detektieren, durch Vergleichen der Messspannungen bei dem Batteriemittenabgriff entweder gegenüber sich selbst oder einem bekannten Nennwert. Auf diese Weise lässt sich die Betriebsbereitschaft oder der Mangel hier von der Batteriesäule, installiert in jedem der Schlitze, anzeigen.
  • Eine alternative Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in den 13-15 dargestellt, als Batterieschrank 100 mit einem Einstreifen-Anschlussverbinder 102 und einer Paneele 103. Mit Ausnahme der Konfiguration des Einstreifen-Anschlussverbinders 102 ist die zweite Ausführungsform dieselbe wie die erste Ausführungsform. Der Einstreifen-Anschlussverbinder 102 ist angepasst für ein Einstecken in beide Batteriesäulen 104 und von Energiemodul 106, und er enthält sowohl Signalverbinder als auch Energieverbinder. Die Energiemodulen 106 enthalten Metallgabeln-Spitzen 108 und Stifte 109, die jeweils in Spitzenaufnahmebuchsen 110 und Stiftaufnahmebuchsen 111 eingesteckt sind. Die Stifte 109 wirken als Signalverbinder, und sie übertragen elektronische Steuersignale, während die Spitzen/Gabeln 108 als elektrische Energieverbinder wirken und die roh und/oder konditionierte elektrische Energie übertragen. Jede Batteriesäule 104 hat auch zwei Gabeln/Spitzen 114, die in zwei derselben Gabel/Spitzenaufnahmebuchsen 110 die für die Energiemodule eingesteckt sind, zum Bereitstellen der elektrischen Rohenergie anzusehen. Als solches, werden zwei der vier Spitzenaufnahmebuchsen 110 an jeder Seite des Anschlussverbinders 102 für beide Batteriesäulen und Energiemodulen verwendet.
  • Sämtliche der hier zitierten Referenzen, einschließlich Patente, Patentanmeldungen und Veröffentlichungen sind hiermit in ihrer Gesamtheit auf Bezugnahme mit aufgenommen.
  • Die vorangehende Beschreibung zahlreicher Ausführungsformen der Erfindung wurde zum Zweck der Darstellung und Beschreibung präsentiert. Es wird nicht beabsichtigt, dass sie abschließend Erfolg oder die Erfindung auf die offenbarten präzisen Ausführungsformen einschränkt. Zahlreiche Modifikationen oder Variationen sind im Licht der obigen technischen Lehre möglich. Die diskutierten Ausführungsformen wurden gewählt und beschrieben, um die beste Darstellung der Prinzipien der Erfindung und ihre praktische Anwendung bereitzustellen, um hierdurch einen Fachmann in die Lage zu versetzen, die Erfindung in zahlreichen Ausführungsformen und mit zahlreichen Modifikationen zu verwenden, wie sie sich für die in Betracht gezogene bestimmte Anwendung eignen. Sämtliche derartige Modifikationen und Variationen liegen in dem Schutzbereich der Erfindung wie hier durch die angefügten Ansprüche bestimmt ist, bei Interpretierungen nur bei Übereinstimmung mit der Breite, die ihnen fairerweise rechtlich und billigerweise zukommt.

Claims (32)

  1. Ein elektrischer Schrank zum Konfigurieren eines nicht unterbrechbaren Energiesystems, wobei der Schrank eine Vielzahl von Aufnahmestellen enthält, jeweils ausgebildet zum Empfangen entweder eines Energiemodus oder eine Batteriesäule, wobei jede Aufnahmestelle zumindest einen Anschlussverbinder, enthaltend einen ersten Energieverbinder, ausgebildet zum elektrischen Verbinden mit der Batteriesäule und einer Signalverbinder, ausgebildet zum elektrischen Verbinden mit dem Energiemodul umfasst.
  2. Der elektrische Schrank nach Anspruch 1, wobei jede Aufnahmestelle einen ersten Anschlussverbinder und einen getrennten zweiten Anschlussverbinder, ausgebildet an nicht interferierenden Stellen enthält.
  3. Der elektrische Schrank nach Anspruch 1, wobei der Signalverbinder und der Energieverbinder als ein einziger Anschlussverbinder entlang einem gemeinsamen Streifen ausgebildet sind.
  4. Der elektrische Schrank nach Anspruch 3, wobei die Energiemodule ausgebildet sind, um eine Verbindung mit dem Energieverbinder zusätzlich zu dem Signalverbinder zu erzielen.
  5. Der elektrische Schrank nach Anspruch 1, ferner enthaltend Partitionen zum Aufteilen der Empfangsstellen in Schlitze.
  6. Der elektrische Schrank nach Anspruch 1, ferner enthaltend eine Anwenderschnittstelle, ausgebildet zum Bereitstellen eines Status jeder Empfangsstelle als Anzeige der Anwendung der Empfangsstelle.
  7. Der elektrische Schrank nach Anspruch 6, wobei jede Empfangsstelle eine Messvorrichtung enthält zum Anzeigen zu der Anwenderschnittstelle des Typs der in der Empfangsstelle positionierten Einrichtung.
  8. Der elektrische Schrank nach Anspruch 1, wobei jede Empfangsstelle ausgebildet ist zum Empfangen von zumindest zwei Batteriesäulen und wobei jede der Empfangsstellen ein Paar der ersten Anschlussverbinder enthält, einen ersten Anschlussverbinder für jede unterschiedliche Batteriesäule.
  9. Der elektrische Schrank nach Anspruch 1, wobei jedes Energiemodul einen Lüfter enthält und jede Empfangsstelle eine Belüftungsöffnung enthält, ausgebildet um in großer Nähe zu dem Lüfter eines hierin positionierten Energiemoduls vorzuliegen.
  10. Der elektrische Schrank nach Anspruch 1, ferner enthaltend: eine Haltebasis; Haltestäbe, wechselseitig beabstandet in dem rechteckiger Beziehung, die sich gegenüber der Haltebasis vertikal und parallel erstrecken; Seitenpaneele, die sich zwischen unterschiedlichen Paaren der vier Haltestützen vertikal und allgemein parallel erstrecken; und eine Vielzahl von Schrankbrettern, die sich horizontal zwischen den vier Haltestützen in beabstandeter Weise und paralleler Beziehung erstrecken, wobei die Empfangsstellen zwischen angrenzenden Schrankbrettern definiert sind; und eine Rückpaneele in Zuordnung zu der Empfangsstelle, wobei die Rückpaneele sich allgemein rechtwinklig zu den Schrankbrettern und quer zwischen den Seitenpaneelen und zwei der Haltestäben erstreckt, und die Rückpaneele den zumindest einen Anschlussverbinder hält.
  11. Der elektrische Schrank nach Anspruch 10, wobei die Schrankbretter, die Seitenpaneele und die Haltestäbe aus Blechmaterial hergestellt sind, Paare der Haltestäbe durch einen Steg aus Blechmaterial verbunden und beabstandet gehalten sind.
  12. Der elektrische Schrank nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl der Empfangsstellen auch ausgebildet ist, um ein Batterieladegerät zu empfangen, und wobei der erste Energieverbinder und der Signalverbinder ausgebildet sind, um ein elektrische Verbindung mit dem Batterieladegerät zu erzielen.
  13. Ein elektrischer Schrank zum Konfigurieren eines nicht unterbrechbaren Energiesystems mit Batteriesäulen und Modulen, enthaltend: ein Haltegehäuse; eine Vielzahl universeller Zwischenräume, definiert in dem Haltegehäuse, wobei jeder universelle Zwischenraum bemessen ist, um entweder eine Batteriesäule oder ein Batteriemodul zu empfangen; und zumindest einen Anschlussverbinder für jeden universellen Zwischenraum, enthaltend einen ersten Energieverbinder, ausgebildet zum elektrischen Verbinden mit der Batteriesäule und einen Signalverbinder, ausgebildet zum elektrischen Verbinden mit dem Energiemodul.
  14. Der elektrische Schank nach Anspruch 13, wobei jeder universelle Zwischenraum einen ersten Anschlussverbinder und einen getrennten zweiten Anschlussverbinder, angeordnet bei nicht interferierenden Stellen, enthält.
  15. Der elektrische Schrank nach Anspruch 14, wobei das Gehäuse eine Führungsoberfläche für jeden universellen Zwischenraum definiert, ausgebildet zum Führen der Batteriesäule in elektrischer Verbindung mit dem ersten Energieverbinder und zum Führen des Energiemoduls in elektrischer Verbindung mit dem Signalverbinder.
  16. Der elektrische Schrank nach Anspruch 15, wobei jeder der Signal- und Energieverbinder einen Führungsmechanismus enthält, der mit einem entsprechenden Führungsmechanismus an entweder der Batteriesäule oder dem Energiemodul interagiert, wobei die Führungsoberfläche ausgebildet ist, um zunächst den entsprechenden Führungsmechanismus für eine Wechselwirkung zu lokalisieren, und dann jeweils die entsprechenden Führungsmechanismen der Batteriesäulen und Energiemodule jeweils in elektrische Verbindung mit den Energieverbindern und Signalverbindern zu bringen.
  17. Der elektrische Schrank nach Anspruch 13, wobei der Signalverbinder und der Energieverbinder in einem einzigen Anschlussverbinder entlang einem gemeinsamen Streifen ausgebildet sind.
  18. Der elektrische Schrank nach Anspruch 17, wobei das Energiemodul ausgebildet ist für eine Verbindung zu dem Energieverbinder zusätzlich zu dem Signalverbinder.
  19. Der elektrische Schrank nach Anspruch 13, ferner enthaltend eine Anwenderschnittstelle, ausgebildet zum Bereitstellen eines Status jedes universellen Zwischenraums zum Anzeigen der Anwendung des universellen Zwischenraums.
  20. Der elektrische Schrank nach Anspruch 19, wobei jeder universelle Zwischenraum eine Messvorrichtung enthält, zum Anzeigen zu der Anwenderschnittstelle des Typs eine in dem universellen Zwischenraum positionierten Einrichtung.
  21. Der elektrische Schrank nach Anspruch 13, wobei das Haltegehäuse enthält: eine Haltebasis; Haltestäbe, die in rechtwinkliger Beziehung beabstandet sind und sich vertikal und parallel von der Haltebasis erstrecken; Seitenpaneelen, die sich vertikal und allgemein parallel zwischen unterschiedlichen Paaren der vier Haltestützen erstrecken; und eine Vielzahl von Schrankbrettern, die sich horizontal zwischen den vier Haltestützen in beabstandeter paralleler Beziehung erstrecken, wobei die universellen Zwischenräume zwischen den angrenzenden Schrankbrettern definiert sind; und eine Rückkonsole in Zuordnung zu den universellen Zwischenräumen, wobei die Rückkonsole sich allgemein rechtwinklig zu den Schrankbrettern erstreckt und quer zwischen den Seitenpaneelen und zwei der Haltestäbe, wobei die Rückpaneele den zumindest einen Anschlussverbinder hält.
  22. Der elektrische Schrank nach Anspruch 21, wobei die Schrankbretter, die Seitenpaneelen und die Haltestäbe aus Blechmaterial hergestellt sind, und Paare der Haltestäbe in beanstandeter Beziehung durch einen Steg aus Blechmaterial verbunden und gehalten sind.
  23. Der elektrische Schrank nach Anspruch 22, wobei die Rückpanelle eine Rückebene aus einer gedruckten Leiterplatte enthält.
  24. Der elektrische Schrank nach Anspruch 13, wobei jede Batteriesäule zu ungefähr einer halben Größe eines Energiemoduls dimensioniert ist, so dass jeder universelle Zwischenraum ausgebildet ist, um entweder zwei Batteriesäulen Seite an Seite oder ein Energiemodul aufzunehmen.
  25. Der elektrische Schrank nach Anspruch 13, wobei jeder universelle Zwischenraum bemessen ist, um zusätzlich ein Batterieladegerät zu empfangen, und wobei der zumindest eine Anschlussverbinder für jeden universellen Zwischenraum ausgebildet ist, um elektrisch mit dem Batterieladegerät verbunden zu sein.
  26. Eine Rückpaneele für die Anwendung in einem elektrischen Schrank eines modularen nicht unterbrechbaren Energieversorgungs-(UPS)-Systems, wobei das UPS die Fähigkeit hat, jede Kombination oder Ausschluss von Batteriesäulen, Energiemodulen und Batterieladegerät im Rahmen der Kapazität des elektrischen Schranks zu umfassen, wobei der elektrische Schrank eine Vielzahl identischer Empfangsstelle mit der Fähigkeit zum Empfangen irgendeiner Einheit aus den Energiemodulen, den Batteriesäulen und Batterieladegeräten zu empfangen, wobei die Rückpaneele enthält: eine Rückebene; und einen ersten Anschlussverbinder, wobei der erste Anschlussverbinder enthält: einen Energieverbinder, montiert an der Rückebene und ausgebildet für eine elektrische Verbindung mit der Batteriesäule, dem Energiemodul und dem Batterieladegerät; und einen Signalverbinder, montiert an der Rückebene und ausgebildet für eine elektrische Verbindung mit dem Energiemodul und dem Batterieladegerät.
  27. Die Rückebene nach Anspruch 26, wobei die Rückebene eine gedruckte Leiterplatte enthält, mit hierin enthaltenen Energie- und Signalspuren, wobei die Energiespuren und die Signalspuren betriebsgemäß jeweils mit dem Energieverbinder und dem Signalverbinder gekoppelt sind.
  28. Die Rückebene nach Anspruch 26, ferner enthaltend einen zweiten Anschlussverbinder, positioniert in nicht interferierender Beziehung mit dem ersten Anschlussverbinder.
  29. Die Rückebene nach Anspruch 26, ferner enthaltend ein Führungselement, das starr an der Rückebene montiert ist, wobei das Führungselement ausgebildet ist, um Flansche der Batteriesäulen, Energiemodulen und Batterieladegeräte zu empfangen, zum Gewährleisten einer geeigneten Positionierung der Batteriesäulen, Energiemodule und Batterieladegeräte für einen Eingriff mit dem Anschlussverbinder.
  30. Ein nicht unterbrechbares Energiesystem (UPS), enthaltend: einen elektrischen Schrank mit einer Vielzahl hierin definierter universeller Empfangsstellen, wobei die universellen Empfangsstellen ausgebildet sind, um Batteriesäulen und Energiemodule zu empfangen; ein Energiemodul, das in einer der universellen Empfangsstellen positioniert ist; und eine Batteriesäule, die in einem anderen der universellen Empfangsstellen positioniert ist.
  31. Das UPS nach Anspruch 30, wobei die universellen Empfangsstellen ferner ausgebildet sind, um Batterieladegeräte zu empfangen, und das UPS ferner ein Batterieladegerät enthält, positioniert in einer dritten der universellen Empfangsstellen.
  32. Das UPS nach Anspruch 30, wobei jede der universellen Empfangsstellen einen Anschlussverbinder enthält, mit einem Energieverbinder und einem Signalverbinder, positioniert für eine elektrische Verbindung sowohl mit dem Energiemodul als auch der Batteriesäule bei Einfügen hiervon.
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