TW201712995A - 直流備援設備 - Google Patents

Abstract

一種直流備援設備適用於電連接一個伺服器，並包含一個包括N個電池備援單元及一個電池備援控制單元的電池備援系統。該電池備援控制單元可以設置在該N個電池備援單元之外，也可以設置在該N個電池備援單元之其中一者之中。每一個電池備援單元電連接該電池備援控制單元，並提供一個狀態資訊及一個先前自我檢測資訊給該電池備援控制單元，以使得當一個輸入電源斷電時，該電池備援控制單元控制該N個電池備援單元之其中之至少一者提供電源給該伺服器，進而提供一種體積小、能源密度高、易於佈建、且信賴性高的直流備援設備。

Description

直流備援設備

本發明是有關於一種備援設備，特別是指一種直流備援設備。

參閱圖1，一種習知的交流備援設備適用一個供電系統及一個電腦系統。該供電系統包含至少一個例如二個交流變壓器(AC Transformer)91、92、至少一個例如二個發電機93、94、及一個電源分配單元97(Power Distribution Unit；PDU)。該電腦系統包含一個交流電源機櫃98(AC Power Shelf)、一個直流匯流排99、多個例如二個伺服器991、992、及多個例如二個儲存設備993、994。該電源分配單元97選擇二個輸電線之其中至少一者所傳送的交流輸出電力，供電至該交流電源機櫃98，以使該等伺服器991、992及該等儲存設備993、994能由足夠的電力來運作。

該二個交流變壓器91、92分別接收來自發電廠或其他變壓器的電力且將以降壓，以分別輸出二個交流輸出電力至對應的該二個輸電線。

該二個發電機93、94例如是一種柴油發電機， 並分別電連接該二個交流變壓器91、92且還電連接該電源分配單元97，並分別偵測該二個交流輸出電力，當偵測到該對應的交流輸出電力異常，例如電壓低於一個預定值時，該對應的發電機93、94的馬達就會運轉，以輸出另一個交流輸出電力至該對應的輸電線。

該習知的交流備援設備包含至少一個例如二個不斷電系統95、96(Uninterruptible Power System；UPS)，該二個不斷電系統95、96分別電連接該二個交流變壓器91、92，及該二個發電機93、94，並還電連接該電源分配單元97。每一個不斷電系統95、96包括一個交流直流轉換器(AC-to-DC Converter)、一個儲電模組、一個直流交流轉換器(DC-to-AC Converter)、及一個控制單元。每一個不斷電系統的該控制單元偵測該對應的輸電線的電壓值，當該控制單元偵測到該電壓值在一個正常範圍時，該控制單元控制該對應的交流直流轉換器將該對應的輸電線上的電力轉換成直流電，並將其電能儲存在該對應的儲電模組。當該控制單元偵測到該電壓值低於一個設定值時，該控制單元控制該對應的直流交流轉換器將該對應的儲電模組所儲存的電能釋放至該對應的輸電線。

該習知的交流備援設備是偵測輸電線的交流輸出電力是否正常，且具有該交流直流轉換器及該直流交流轉換器，使得設備的體積龐大，也安裝不易，再加上不論是在充電或放電都需要經過直流轉交流或交流轉直流的步驟，更使得能源轉換效率不佳。

因此，本發明之目的，即在提供一種體積小、能源密度高、易於佈建、且信賴性高的直流備援設備。

於是，本發明直流備援設備，適用於電連接一個伺服器，並包含一個電池備援系統。該電池備援系統包括N個電池備援單元及一個電池備援控制單元。其中，該電池備援控制單元可以設置在該N個電池備援單元之外，也可以設置在該N個電池備援單元之其中一者之中。

每一個電池備援單元電連接該電池備援控制單元，並提供一個狀態資訊及一個先前自我檢測資訊給該電池備援控制單元，以使得當一個輸入電源斷電時，該電池備援控制單元控制該N個電池備援單元之其中之至少一者提供電源給該伺服器。

在一些實施態樣中，該直流備援設備還適用於一個直流匯流排電連接於該直流備援設備及該伺服器之間，該輸入電源藉由該直流匯流排供電給該伺服器。

該N個電池備援單元之其中每一者適用於電連接該直流匯流排，並接收一個對應的第一控制信號。當該電池備援單元操作在一個啟動狀態時，根據該對應的第一控制信號，決定操作在一個放電模式及一個充電模式之間。當該電池備援單元操作在該放電模式時，該電池備援單元對該直流匯流排放電。當該電池備援單元操作在該充電模式時，該電池備援單元從該直流匯流排取得電能而充電。

該電池備援控制單元適用於電連接該直流匯流排，以偵測該直流匯流排的電壓值，並還電連接該N個電池備援單元。當該電池備援控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值小於一個第一預定電壓時，該電池備援控制單元判斷該輸入電源斷電，並產生該M1個指示該放電模式的第一控制信號，M1為正整數且M1不大於N。當該電池備援控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值在一個第一預定電壓範圍時，該電池備援控制單元產生該N個指示該充電模式的第一控制信號。

在一些實施態樣中，其中，當該N個電池備援單元之其中一者操作在該放電模式，且該電池備援單元被移除或發生故障時，該電池備援控制單元會調整該N個電池備援單元之其餘者操作在該放電模式，以提供電源給該伺服器。

在一些實施態樣中，該直流備援設備還適用於電連接一個交流電源機櫃，該交流電源機櫃包含一個電連接該直流匯流排的電源機櫃控制單元，以偵測該直流匯流排的電壓值。當該電源機櫃控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值小於一個第二預定電壓時，該電源機櫃控制單元產生該M2個指示該放電模式的第二控制信號，M2為正整數且M2不大於N。當該電源機櫃控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值在一個第二預定電壓範圍時，該電源機櫃控制單元產生該N個指示該充電模式的第二控制信號。其中，該電池備援系統的每一個電池備援單元還電連接該電 源機櫃控制單元以接收該對應的第二控制信號，當該電池備援單元操作在該啟動狀態時，還根據該對應的第一控制信號及該對應的第二控制信號，決定操作在該放電模式及該充電模式。

在一些實施態樣中，其中，該電池備援系統的每一個電池備援單元包含一個用以儲存電量的電池模組、一個充電模組、一個放電模組、及一個微控制器。該充電模組電連接該電池模組及該直流匯流排，並受控制在該充電模式時，將該直流匯排的電能對該電池模組充電。該放電模組電連接該電池模組及該直流匯流排，並受控制在該放電模式時，將該電池模組所儲存的電量對該直流匯流排放電，使該直流匯流排的電壓值為一個第三預定電壓。

該微控制器電連接該電池模組、該充電模組、該放電模組、該電池備援控制單元、及該電源機櫃控制單元，並接收來自該電池備援控制單元的對應的該第一控制信號，及來自該電源機櫃控制單元的對應的該第二控制信號，並還根據一個優先順序，以決定是根據對應的該第一控制信號，還是根據對應的該第一控制信號與對應的該第二控制信號，以控制該充電模組對該電池執行充電及控制該放電模組將該電池放電。

在一些實施態樣中，其中，當該電池備援系統的該電池備援控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值在一個第三預定電壓範圍之內時，該電池備援控制單元還產生一個指示啟動狀態的第三控制信號，且將該第三控制信號 傳送至每一個電池備援單元的該微控制器。該電池備援系統的每一個電池備援單元的該微控制器還電連接該直流匯流排，以偵測該直流匯流排的電壓值。當該微控制器偵測到該直流匯流排的電壓值在一個第四預定電壓範圍之內，且所接收的該第三控制信號指示該啟動狀態時，該電池備援單元操作在該啟動狀態。

在一些實施態樣中，其中，該電池備援系統的該電池備援控制單元還儲存該N個電池備援單元的該等狀態資訊及該等先前自我檢測資訊。

在一些實施態樣中，其中，該直流備援設備還包含(K-1)個該電池備援系統，K為正整數且大於1。該K個電池備援系統的該電池備援控制單元彼此電連接，且當該K個電池備援系統的該等電池備援單元操作在該啟動狀態時，該K個電池備援系統之其中一者會作為一個主控系統，其餘該(K-1)個電池備援系統之其中每一者會作為一個從屬系統。作為該主控系統的該電池備援系統的該電池備援控制單元能獲得作為該等從屬系統的該等電池備援系統的該等電池備援控制單元所儲存的該等狀態資訊及該等先前自我檢測資訊，並至少根據該等狀態資訊及該等先前自我檢測資訊，控制作為該等從屬系統的該等電池備援控制單元的該等電池備援單元操作在該放電模式及該充電模式。

或者在一些實施態樣中，該直流備援設備還適用於電連接一個交流電源機櫃，該交流電源機櫃包含一個 電源機櫃控制單元。當該電源機櫃控制單元偵測到該輸入電源斷電時，該電源機櫃控制單元產生多個控制信號。其中，該電池備援系統的該等電池備援單元還電連接該電源機櫃控制單元以接收該等控制信號，而提供電源給該伺服器。

本發明之功效是藉由該直流備援設備的多個電池備援系統取代習知的該交流備援設備的多個不斷電系統，而實現設備體積小、安裝較容易、且轉換效率較佳的優點，更重要的是，該等電池備援控制單元即使在電源機櫃控制單元發生故障時，仍然能夠獨立運作，使該等電池備援系統能夠正常地操作而大幅提升系統的信賴性。

1‧‧‧電池備援系統

11‧‧‧電池備援控制單元

12‧‧‧電池備援單元

121‧‧‧電池模組

122‧‧‧充電模組

123‧‧‧放電模組

124‧‧‧微控制器

13‧‧‧電池備援單元

2‧‧‧交流電源機櫃

21‧‧‧電源機櫃控制單元

22‧‧‧電源供應單元

23‧‧‧電源供應單元

3‧‧‧直流匯流排

41‧‧‧電源分配單元

42‧‧‧交流變壓器

43‧‧‧交流變壓器

51‧‧‧伺服器

52‧‧‧伺服器

53‧‧‧儲存設備

54‧‧‧儲存設備

SIBCU1‧‧‧第一控制信號

SIBCU2‧‧‧第一控制信號

SPSCU1‧‧‧第二控制信號

SPSCU2‧‧‧第二控制信號

SC1‧‧‧第三控制信號

SC2‧‧‧第三控制信號

91‧‧‧交流變壓器

92‧‧‧交流變壓器

93‧‧‧發電機

94‧‧‧發電機

95‧‧‧不斷電系統

96‧‧‧不斷電系統

97‧‧‧電源分配單元

98‧‧‧交流電源機櫃

99‧‧‧直流匯流排

991‧‧‧伺服器

992‧‧‧伺服器

993‧‧‧儲存設備

994‧‧‧儲存設備

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是一方塊圖，說明一種習知的交流備援設備；圖2是一方塊圖，說明本發明直流備援設備之一實施例；及圖3是一方塊圖，輔助圖2說明該實施例之一電池備援單元。

參閱圖2，本發明直流備援設備之實施例適用於電連接一個交流電源機櫃(AC Power Shelf)2、一個直流匯流排3、及多個電腦設備。該交流電源機櫃2電連接一個 電源分配單元(Power Distribution Unit；PDU)41。該電源分配單元41電連接至少一個例如二個交流變壓器42、43，並將該二個交流變壓器42、43之其中至少一者的交流輸出電力輸出至該交流電源機櫃2。

該交流電源機櫃2還電連接該直流匯流排3，並包含至少一個電源供應單元(Power Supply Unit；PSU)22、23及一個電源機櫃控制單元(Power Supply Control Unit；PSCU)21。在本實施例中，該交流電源機櫃2包含二個電連接該電源分配單元41及該直流匯流排3的電源供應單元22、23，但不在此限。該電源機櫃控制單元21電連接該電源分配單元41、該直流匯流排3、及該二個電源供應單元22、23，並控制該二個電源供應單元22、23之其中至少一者將所其所接收的交流輸出電力轉換成直流輸出電力，並將該直流輸出電力輸出至該直流匯流排3。輸出至該直流匯流排3的該直流輸出電力的電壓值具有一個電壓目標值，使得該直流匯流排3的電壓值實質等於該電壓目標值，在本實施例中，該電壓目標值為12.5伏特，但不在此限。特別補充說明的是：由於該直流匯流排3的阻抗值可以不為零，所以該直流匯流排3的電壓值會隨位置不同而有些微的差異，故，該直流匯流排3的電壓值不一定會完全等於該電壓目標值，而是實質等於該電壓目標值。

該電源機櫃控制單元21還偵測該直流匯流排3的電壓值，當該電源機櫃控制單元21偵測到該直流匯流排3的電壓值小於一個第二預定電壓時，該電源機櫃控制單 元21產生M2個指示一個放電模式的第二控制信號SPSCU1、SPSCU2。當該電源機櫃控制單元21偵測到該直流匯流排3的電壓值在一個第二預定電壓範圍時，該電源機櫃控制單元21產生N個指示一個充電模式的第二控制信號SPSCU1、SPSCU2。其中，M2及N都為正整數且M2不大於N。在本實施例中，該第二預定電壓小於該電壓目標值，如12.25伏特，該第二預定電壓範圍包含該電壓目標值，如為11.64~12.725伏特，但不在此限。另外要補充說明的是：在其他實施例中，該電源機櫃控制單元21也可以是偵測來自該電源分配單元41的該交流輸出電力，例如當偵測到該交流輸出電力有掉電、欠相、或是三相負載不平衡時，該電源機櫃控制單元21產生該M2個指示該放電模式的第二控制信號SPSCU1、SPSCU2。

在本實施例中，該第二控制信號SPSCU1、SPSCU2是由該交流電源機櫃2的該電源機櫃控制單元21產生，而在其他實施例中，該第二控制信號SPSCU1、SPSCU2也可以是由一個上位機產生。或者，該電源機櫃控制單元21及該上位機分別產生二組第二控制信號SPSCU1、SPSCU2。該上位機通常為監控端的一個機櫃管理設備，例如可為機櫃中的伺服器，或者機櫃管理的監控設備。

在本實施例中，該等電腦設備包括二個伺服器51、52及二個儲存設備53、54，但數量和種類都不在此限。該二個伺服器51、52及該二個儲存設備53、54都電連 接該直流匯流排3，以接收該直流輸出電力，進而作為其運作的電力。

該直流備援設備包含K個電池備援系統(Battery Backup System；BBS)1，K為正整數。每一個電池備援系統1包括N個電池備援單元(Battery Backup Unit；BBU)12、13及一個電池備援控制單元(Intelligent BBU Control Unit；IBCU)11。每一個電池備援單元12、13適用於電連接該直流匯流，且該電池備援控制單元11也適用於電連接該直流匯流排3。以下為說明方便起見，先以K=1為例作說明。此外，圖2僅畫出二個電池備援單元12、13，即N=2，但不在此限。

該電池備援控制單元11可以設置在該N個電池備援單元12、13之外，也可以設置在該N個電池備援單元12、13之其中一者之中。每一個電池備援單元12、13電連接該電池備援控制單元11，並提供一個狀態資訊及一個先前自我檢測資訊給該電池備援控制單元11，以使得當一個輸入電源斷電時，該電池備援控制單元11控制該N個電池備援單元12、13之其中之至少一者提供電源給該等電腦設備。

參閱圖2與圖3，該N個電池備援單元12、13之其中每一者包含一個電池模組121、一個充電模組122、一個放電模組123、及一個微控制器(Micro Controller；MCU)124。每一個電池備援單元12、13的該電池模組121用於儲存電量，例如包括多個串聯或並聯或串並聯且可重 複充電的二次電池，例如鉛蓄電池、鋰離子電池等，但不在此限。該先前自放電測試資訊例如是上次執行自放電測試的時間點等等的資訊，該狀態資訊例如是該等二次電池中有幾個是符合需求、幾個不符合需求、是否有故障等等的資訊。

該N個電池備援單元12、13之其中每一者接收一個對應的第一控制信號SIBCU1、SIBCU2。當該電池備援單元12、13操作在一個啟動狀態時，根據該對應的第一控制信號SIBCU1、SIBCU2，或者根據該對應的第一控制信號SIBCU1、SIBCU2及該對應的第二控制信號SPSCU1、SPSCU2，決定操作在一個放電模式及一個充電模式之間。當該電池備援單元12、13操作在該放電模式時，該電池備援單元12、13對該直流匯流排3放電。當該電池備援單元12、13操作在該充電模式時，該電池備援單元12、13從該直流匯流排3取得電能而充電。

該N個電池備援單元12、13之其中每一者的該充電模組122電連接該對應的電池模組121及該直流匯流排3，並受控制在該充電模式時，將該直流匯排的電能對該電池模組121充電。

該N個電池備援單元12、13之其中每一者的該放電模組123電連接該對應的電池模組121及該直流匯流排3，並受控制在該放電模式時，將該對應的電池模組121所儲存的電量對該直流匯流排3放電，使該直流匯流排3的電壓值為一個第三預定電壓。在本實施例中，該第三預 定電壓實質等於該電壓目標值，也就是不用完全等於該電壓目標值，如12.6伏特，而在其他實施例中，該第三預定電壓也可以完全等於該電壓目標值。

在本實施例中，該N個電池備援單元12、13之其中每一者的該微控制器124電連接該對應的電池模組121、該對應的充電模組122、該對應的放電模組123、該電池備援控制單元11、及該電源機櫃控制單元21，並接收來自該電池備援控制單元11的對應的該第一控制信號SIBCU1、SIBCU2，及來自該電源機櫃控制單元21的對應的該第二控制信號SPSCU1、SPSCU2，且還根據一個優先順序，以決定是根據對應的該第一控制信號SIBCU1、SIBCU2，還是根據對應的該第一控制信號SIBCU1、SIBCU2及對應的該第二控制信號SPSCU1、SPSCU2，以控制該充電模組122對該電池執行充電及控制該放電模組123將該電池放電。特別補充說明的是：圖3是以該電池備援單元12為例作說明，不同的電池備援單元12、13會有各自對應的該第一控制信號SIBCU1、SIBCU2、對應的該第二控制信號SPSCU1、SPSCU2、及對應的該第三控制信號SC1、SC2。

在本實施例中，該優先順序是該電源機櫃控制單元21及該電池備援控制單元11，也就是說該微控制器124根據該電源機櫃控制單元21的該第二控制信號SPSCU1、SPSCU2決定操作在該充電模式或該放電模式，而當該電源機櫃控制單元21發生異常時，該微控制器124 改為根據該電池備援控制單元11的該第一控制信號SIBCU1、SIBCU2決定操作在該充電模式或該放電模式。換句話說，在本實施例中，該微控制器124是根據該優先順序，以根據該對應的該第一控制信號SIBCU1、SIBCU2與對應的該第二控制信號SPSCU1、SPSCU2作決定。

而在其他實施例中，若該電源機櫃控制單元21及該上位機分別產生二組第二控制信號SPSCU1、SPSCU2，且該優先順序是該上位機、該電源機櫃控制單元21、及該電池備援控制單元11，則當該上位機運作正常時，該微控制器124是根據該上位機的該第二控制信號SPSCU1、SPSCU2來作決定，而當該上位機運作異常時，該微控制器124改為根據該電源機櫃控制單元21的該第二控制信號SPSCU1、SPSCU2來作決定，而當該上位機及該電源機櫃控制單元21運作異常時，該微控制器124改為根據該電池備援控制單元11的該第一控制信號SIBCU1、SIBCU2來決定。另外要補充說明的是：該電池備援控制單元11、該電源機櫃控制單元21、及該上位機之間具有相互電連接的一個串列通訊匯流排，如I2C(Inter-Integrated Circuit)，該電池備援控制單元11還以一個固定頻率發出一個第一確認信號至該串列通訊匯流排，當該上位機及該電源機櫃控制單元21在接收到該第一確認信號之後，卻沒有分別回應一個第二確認信號及一個第三確認信號，則該電池備援控制單元11判定該上位機或該電源機櫃控制單元21發生異常。

該N個電池備援單元12、13之其中每一者的該微控制器124還接收來自該電池備援控制單元11的一個對應的且指示一個啟動狀態的第三控制信號SC1、SC2，並還偵測該直流匯流排3的電壓值。當該微控制器124偵測到該直流匯流排3的電壓值在一個第四預定電壓範圍之內，且所接收的該對應的第三控制信號SC1、SC2指示該啟動狀態時，該電池備援單元12、13操作在該啟動狀態。在本實施例中，該第四預定電壓範圍包含該電壓目標值，如12~12.725伏特，但不在此限。

該電池備援系統1的該電池備援控制單元11偵測該直流匯流排3的電壓值，當該電池備援控制單元11偵測到該直流匯流排3的電壓值在一個第三預定電壓範圍之內時，該電池備援控制單元11產生指示該啟動狀態的該M3個第三控制信號SC1、SC2，且將該M3個第三控制信號SC1、SC2傳送至該N個電池備援單元12、13之其中M3個的該微控制器124。M3為正整數且不大於N。在本實施例中，該第三預定電壓範圍包含該電壓目標值，如12~12.725伏特，但不在此限。另外要補充說明的是：在本實施例中，該電池備援控制單元11可以產生M3個第三控制信號SC1、SC2以使該N個電池備援單元12、13據以判斷是否操作在該啟動狀態，而在其他實施例中，該電池備援控制單元11也可以只產生一個第三控制信號，並將該第三控制信號傳送至該N個電池備援單元12、13的每一者。

此外，當該電池備援控制單元11偵測到該直流 匯流排3的電壓值小於一個第一預定電壓時，該電池備援控制單元11判斷該輸入電源斷電，並產生該M1個指示該放電模式的第一控制信號SIBCU1、SIBCU2，M1為正整數且M1不大於N。當該電池備援控制單元11偵測到該直流匯流排3的電壓值在一個第一預定電壓範圍時，該電池備援控制單元11產生該N個指示該充電模式的第一控制信號SIBCU1、SIBCU2。該第一預定電壓範圍包含該電壓目標值。在本實施例中，該第一預定電壓小於該電壓目標值，如12.25伏特，該第一預定電壓範圍包含該電壓目標值，如11.64~12.725伏特(包含12伏特)，但不在此限。

還要補充說明的是：當該N個電池備援單元12、13之其中一者操作在該放電模式，且該電池備援單元被移除、更換、或發生故障時，該電池備援控制單元11會調整該N個電池備援單元12、13之其餘者操作在該放電模式，換句話說，該電池備援控制單元11會根據該N個電池備援單元12、13的狀態，調整合適數量的電池備援單元12、13來提供電源給該等電腦設備。

該電池備援系統1的該電池備援控制單元11還儲存該N個電池備援單元12、13的該等狀態資訊及該等先前自我檢測資訊。當K大於1時，該K個電池備援系統1的該電池備援控制單元11彼此電連接，例如可以是兩兩互相電連接，或者也可以是以一種匯流排的方式電連接，只要該K個電池備援控制單元11之其中任二者能夠互相傳遞資訊即可。當該K個電池備援系統1的該等電池備援單元 12、13操作在該啟動狀態時，該K個電池備援系統1之其中一者會作為一個主控系統(Master)，其餘該(K-1)個電池備援系統1之其中每一者會作為一個從屬系統(Slave)，作為該主控系統的該電池備援系統1的該電池備援控制單元11能獲得作為該等從屬系統的該等電池備援系統1的該等電池備援控制單元11所儲存的該等狀態資訊及該等先前自我檢測資訊，並至少根據該等狀態資訊及該等先前自我檢測資訊，控制作為該等從屬系統的該等電池備援控制單元11的該等電池備援單元12、13操作在該放電模式及該充電模式。換句話說，作為主控系統的該電池備援系統1的該電池備援控制單元11會偵測或蒐集該K個電池備援系統1的所有電池備援單元的運作狀態，且該K個電池備援控制單元11可以協同工作，以降低單一個電池備援控制單元11的管理負擔。

另外要補充說明的是：在本實施例中，該直流備援設備所適用的該交流電源機櫃2所包含的該至少一個電源供應單元22、23是一種交流轉直流的電源供應器，在其他實施例中，該至少一個電源供應單元22、23也可以是一種直流轉直流的電源供應器，不在此限。

再者，在前述的說明中，該N個電池備援單元12、13之其中每一者的該微控制器124可以根據來自該電池備援控制單元11的該對應的第一控制信號SIBCU1、SIBCU2，決定操作在該充電模式及該放電模式。或者，該N個電池備援單元12、13之其中每一者的該微控制器124 也可以根據該對應的第一控制信號SIBCU1、SIBCU2，及來自該電源機櫃控制單元21的該對應的第二控制信號SPSCU1、SPSCU2，決定操作在該充電模式及該放電模式。而在其他實施例中，該N個電池備援單元12、13之其中每一者的該微控制器124可以先根據該對應的第一控制信號SIBCU1、SIBCU2及該對應的第二控制信號SPSCU1、SPSCU2，決定操作在該充電模式及該放電模式。當該交流電源機櫃2的該電源機櫃控制單元21發生異常時，該N個電池備援單元12、13之其中每一者的該微控制器124改變成只根據該對應的第一控制信號SIBCU1、SIBCU2，決定操作在該充電模式及該放電模式。

在本實施例中，該電源機櫃控制單元21是設置於該交流電源機櫃2之內，而在其他實施例中，該電源機櫃控制單元21也可以被另一個控制單元所替換，且該控制單元的連接與操作方式都類似於該電源機櫃控制單元21，只是該控制單元是設置於一個上位機。該上位機通常可以是監控端的一個機櫃管理設備，例如可為機櫃中的伺服器，或者機櫃管理的監控設備。

綜上所述，藉由該直流備援設備的多個電池備援系統取代習知的該交流備援設備的多個不斷電系統，不但具有設備體積小、安裝較容易、且轉換效率較佳的優點，更重要的是當該交流電源機櫃的該電源機櫃控制單元發生故障時，或者即使沒有該電源機櫃控制單元時，該等電池備援控制單元仍然能夠正常地控制該等電池備援單元 操作在該放電模式及該充電模式而大幅提升系統的信賴性，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。

1‧‧‧電池備援系統

11‧‧‧電池備援控制單元

12‧‧‧電池備援單元

13‧‧‧電池備援單元

2‧‧‧交流電源機櫃

21‧‧‧電源機櫃控制單元

22‧‧‧電源供應單元

23‧‧‧電源供應單元

3‧‧‧直流匯流排

41‧‧‧電源分配單元

42‧‧‧交流變壓器

43‧‧‧交流變壓器

51‧‧‧伺服器

52‧‧‧伺服器

53‧‧‧儲存設備

54‧‧‧儲存設備

SIBCU1‧‧‧第一控制信號

SIBCU2‧‧‧第一控制信號

SPSCU1‧‧‧第二控制信號

SPSCU2‧‧‧第二控制信號

SC1‧‧‧第三控制信號

SC2‧‧‧第三控制信號

Claims (9)

1. 一種直流備援設備，適用於電連接一個伺服器，並包含一個電池備援系統，該電池備援系統包括N個電池備援單元及一個電池備援控制單元，N為正整數，其中該電池備援控制單元可以設置在該N個電池備援單元之外，也可以設置在該N個電池備援單元之其中一者之中，每一個電池備援單元電連接該電池備援控制單元，並提供一個狀態資訊及一個先前自我檢測資訊給該電池備援控制單元，以使得當一個輸入電源斷電時，該電池備援控制單元控制該N個電池備援單元之其中之至少一者提供電源給該伺服器。
2. 如請求項1所述的直流備援設備，還適用一個直流匯流排電連接於該直流備援設備及該伺服器之間，該輸入電源藉由該直流匯流排供電給該伺服器，其中：該N個電池備援單元之其中每一者適用於電連接該直流匯流排，並接收一個對應的第一控制信號，當該電池備援單元操作在一個啟動狀態時，根據該對應的第一控制信號，決定操作在一個放電模式及一個充電模式之間，當該電池備援單元操作在該放電模式時，該電池備援單元對該直流匯流排放電，當該電池備援單元操作在該充電模式時，該電池備援單元從該直流匯流排取得電能而充電；及該電池備援控制單元適用於電連接該直流匯流 排，以偵測該直流匯流排的電壓值，並還電連接該N個電池備援單元，當該電池備援控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值小於一個第一預定電壓時，該電池備援控制單元判斷該輸入電源斷電，並產生該M1個指示該放電模式的第一控制信號，M1為正整數且M1不大於N，當該電池備援控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值在一個第一預定電壓範圍時，該電池備援控制單元產生該N個指示該充電模式的第一控制信號。
3. 如請求項2所述的直流備援設備，其中，當該N個電池備援單元之其中一者操作在該放電模式，且該電池備援單元被移除、更換、或發生故障時，該電池備援控制單元會調整該N個電池備援單元之其餘者操作在該放電模式，以提供電源給該伺服器。
4. 如請求項3所述的直流備援設備，還適用於電連接一個交流電源機櫃，該交流電源機櫃包含一個電連接該直流匯流排的電源機櫃控制單元，以偵測該直流匯流排的電壓值，當該電源機櫃控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值小於一個第二預定電壓時，該電源機櫃控制單元產生該M2個指示該放電模式的第二控制信號，M2為正整數且M2不大於N，當該電源機櫃控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值在一個第二預定電壓範圍時，該電源機櫃控制單元產生該N個指示該充電模式的第二控制信號，其中，該電池備援系統的每一個電池備援單元還電連接 該電源機櫃控制單元以接收該對應的第二控制信號，當該電池備援單元操作在該啟動狀態時，還根據該對應的第一控制信號及該對應的第二控制信號，決定操作在該放電模式及該充電模式。
5. 如請求項4所述的直流備援設備，其中，該電池備援系統的每一個電池備援單元包含：一個電池模組，儲存電量；一個充電模組，電連接該電池模組及該直流匯流排，並受控制在該充電模式時，將該直流匯排的電能對該電池模組充電；一個放電模組，電連接該電池模組及該直流匯流排，並受控制在該放電模式時，將該電池模組所儲存的電量對該直流匯流排放電，使該直流匯流排的電壓值為一個第三預定電壓；及一個微控制器，電連接該電池模組、該充電模組、該放電模組、該電池備援控制單元、及該電源機櫃控制單元，並接收來自該電池備援控制單元的對應的該第一控制信號，及來自該電源機櫃控制單元的對應的該第二控制信號，並還根據一個優先順序，以決定是根據對應的該第一控制信號，還是根據對應的該第一控制信號與對應的該第二控制信號，以控制該充電模組對該電池執行充電及控制該放電模組將該電池放電。
6. 如請求項5所述的直流備援設備，其中， 當該電池備援系統的該電池備援控制單元偵測到該直流匯流排的電壓值在一個第三預定電壓範圍之內時，該電池備援控制單元還產生一個指示啟動狀態的第三控制信號，且將該第三控制信號傳送至每一個電池備援單元的該微控制器，該電池備援系統的每一個電池備援單元的該微控制器還電連接該直流匯流排，以偵測該直流匯流排的電壓值，當該微控制器偵測到該直流匯流排的電壓值在一個第四預定電壓範圍之內，且所接收的該第三控制信號指示該啟動狀態時，該電池備援單元操作在該啟動狀態。
7. 如請求項6所述的直流備援設備，其中，該電池備援系統的該電池備援控制單元還儲存該N個電池備援單元的該等狀態資訊及該等先前自我檢測資訊。
8. 如請求項7所述的直流備援設備，還包含(K-1)個該電池備援系統，K為正整數且大於1，該K個電池備援系統的該電池備援控制單元彼此電連接，且當該K個電池備援系統的該等電池備援單元操作在該啟動狀態時，該K個電池備援系統之其中一者會作為一個主控系統，其餘該(K-1)個電池備援系統之其中每一者會作為一個從屬系統，作為該主控系統的該電池備援系統的該電池備援控制單元能獲得作為該等從屬系統的該等電池備援系統的該等電池備援控制單元所儲存的該等狀態資訊及該等先前自我檢測資訊，並至少根據該 等狀態資訊及該等先前自我檢測資訊，控制作為該等從屬系統的該等電池備援控制單元的該等電池備援單元操作在該放電模式及該充電模式。
9. 如請求項1所述的直流備援設備，還適用於電連接一個交流電源機櫃，該交流電源機櫃包含一個電源機櫃控制單元，當該電源機櫃控制單元偵測到該輸入電源斷電時，該電源機櫃控制單元產生多個控制信號，其中，該電池備援系統的該等電池備援單元還電連接該電源機櫃控制單元以接收該等控制信號，而提供電源給該伺服器。