CN105576725B - 备援供电装置、其电池总成及其充放电控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电池总成，包含电源模块、插座连接器、驱动开关及活动挡臂。电源模块包含电池控制单元以及电连接电池控制单元的电池芯。插座连接器设置于电源模块并且通过电池控制单元而电连接电池芯，插座连接器具有插接口。驱动开关对应插座连接器的位置配置且电连接电池控制单元，且驱动开关预设断路。活动挡臂的一端阻挡于插接口之外并且能够朝向驱动开关摆动至触动驱动开关。

Description

备援供电装置、其电池总成及其充放电控制方法

技术领域

本发明有关于备援供电装置，尤指一种可预启动的备援供电装置、其电池总成及其充放电控制方法。

背景技术

为了保持伺服器设备的持续运作，现今的伺服器设备多设置有不间断电源(UPS，Uninterruptible Power Supply)，当伺服器设备的正常供电意外中断时，不间断电源能够提供伺服器设备紧急备援用电。

现有的不间断电源一般具备有一主机以及一电池，主机分别电连接市电电源、伺服器设备以及电池。当市电电源正常供电时，主机将市电电源分配分别供伺服器设备运作以及供电池充电；当市电电源中断时时，主机则将电池所储存的电力转输入至伺服器设备以供其继续运作。

现有的UPS电池皆为铅酸电池，铅酸的缺点为笨重体积大且寿命短。为了克服此缺点可以锂电池取代铅酸电池，且可以设置多个锂电池芯以增加储存电量。唯，现有的铅酸电池为单一电压规格，充电电路的配置相当单纯，但锂电池可能因电池芯数不同组合而产生不同的电压，故不同的锂电池不一定能与同一主机匹配连接。现有的UPS电池无调预先调整充放电的机制，一旦误接不相容的锂电池即可能造成过充而引燃。

有鉴于此，本发明人遂针对上述现有技术，特潜心研究并配合学理的运用，尽力解决上述的问题点，即成为本发明人改良的目标。

发明内容

本发明提供一种可预启动的备援供电装置、其电池总成及其充放电控制方法。

本发明提供一种电池总成，其包含电源模块、插座连接器、驱动开关以及活动挡臂。电源模块包含电池控制单元以及电连接电池控制单元的电池芯，控制单元用以控制电池芯进行充电或放电。插座连接器具有一插接口，其设置于电池模块并且通过电池控制单元而电连接电池芯以供各该电池芯进行充电或放电。驱动开关关预设断路，其对应插座连接器的位置配置且电连接电池控制单元，当驱动开关被触动导通时能够驱动电池控制单元使其断开与电池芯的电连接。活动挡臂的一端阻挡于插接口之外并且能够朝向驱动开关摆动至触动驱动开关。

较佳地，活动挡臂的另一端固定于电源模块而限定其摆动于插接口及驱动开关之间且活动挡臂具有弹性而能够复位阻挡于插接口之外。驱动开关被触动时驱使电池控制单元断开电池芯与插座连接器的电连接。插座连接器、驱动开关皆可为多个，各插座连接器分别通过电池控制单元而电连接电池芯，各驱动开关分别对应各插座连接器配置且分别电连接电池控制单元。

本发明提供一种备援供电装置，其用以桥接于一电子设备以及一市电电源之间，且其包含电源模块、插座连接器、驱动开关、活动挡臂、电源线以及主机。电源模块包含电池控制单元以及电连接电池控制单元的电池芯，控制单元用以控制电池芯进行充电或放电。插座连接器具有一插接口，其设置于电池模块并且通过电池控制单元而电连接电池芯以供各电池芯进行充电或放电。驱动开关预设断路，其对应插座连接器的位置配置且电连接电池控制单元，当驱动开关被触动导通时能够驱动电池控制单元而使电池控制单元断开与电池芯的电连接。活动挡臂的一端阻挡于插接口之外并且能够朝向驱动开关摆动至触动驱动开关。电源线的一端具有对应插接插座连接器的插头连接器。主机分别电连接电子设备以及市电电源，电源线的另一端电连接主机，主机用以调配市电电源、电子设备以及电源模块之间的电流分配。

较佳地，活动挡臂的另一端固定于电源模块而限定其摆动于插接口及驱动开关之间且活动挡臂具有弹性而能够复位阻挡于插接口之外。驱动开关被触动驱使电池控制单元断开电池芯与插座连接器的电连接。插座连接器、驱动开关皆可为多个，各插座连接器分别通过电池控制单元而电连接电池芯，各驱动开关分别对应各插座连接器配置且分别电连接电池控制单元。插头连接器的侧面凸设有凸耳，当插头连接器***插座连接器时，凸耳抵顶活动挡臂而使驱动开关启动。凸耳上开设有供螺丝穿设的穿孔，借以将插头连接器锁固于电源模块。电池芯较佳地为锂电池芯。

较佳地，备援供电装置还包含分别电连接电池控制单元以及主机的信号线。信号线用以供电池控制单元取得主机的电压状态，并且电压状态供电池控制单元据以控制各电池芯进行充电或放电

本发明提供一种电池总成的充放电控制方法，其步骤包含：提供电源模块、插座连接器、驱动开关以及活动挡臂，电源模块包含电池控制单元以及电连接电池控制单元的电池芯，插座连接器通过电池控制单元而电连接电池芯，驱动开关电连接电池控制单元且驱动开关预设断路；以电池控制单元检测驱动开关的导接状态；以电池控制单元断开插座连接器与电池芯之间的电连接；以电池控制单元调整电池芯的电压状态；以电池控制单元导通插座连接器与电池芯。

较佳地，步骤a中提供主机、电源线以及信号线。电源线的一端电连接主机，电源线的另一端具有对应插接插座连接器的插头连接器。信号线分别电连接电池控制单元以及主机，通过信号线取得主机的电压状态并且据以调整电池芯的电压状态为相匹配。活动挡臂的一端阻挡于插座连接器并且能够朝向驱动开关摆动至触动驱动开关，且其具有弹性而能够复位阻挡于插座连接器。

前述充放电控制方法还包含步骤：活动挡臂自插座连接器移开至触动导通驱动开关；以及将插头连接器插接插座连接器且抵顶活动挡臂使驱动开关保持导通，借以使得主机电性电连接电池芯。

本发明的备援供电装置、其电池总成及充放电控制方法，能够在插头连接器插接电池总成前预先调整电路为适当的状态，借以防止不当充电导致电池芯受损。

附图说明

图1本发明第一实施例的备援供电装置的示意图。

图2本发明第一实施例中电池总成的立体示意图。

图3本发明第一实施例中电池总成的一局部放大示意图。

图4本发明第一实施例中电池总成的另一局部放大示意图。

图5本发明第一实施例中插头连接器的示意图。

图6图5中插头连接器的插接示意图。

图7图5中插头连接器的另一插接示意图。

图8本发明第一实施例中插头连接器的另一方式示意图。

图9图8中插头连接器的插接示意图。

图10本发明第二实施例的充放电控制方法的流程图。

【符号说明】

10 电子设备

20 市电电源

30 备援电池

100 主机

200 电池总成

210 电源模块

211 外壳

212 电池控制单元

213 电池芯

220 插座连接器

221 插接口

230 驱动开关

240 活动挡臂

300 电源线

310 插头连接器

311 凸耳

312 穿孔

313 螺丝

400 信号线

a～g 步骤

具体实施方式

参阅图1及图2，本发明的第一实施例提供一种备援供电装置，其桥接于一电子设备10(例如伺服器设置)以及一市电电源20之间，本发明的备援供电装置包含有一主机100、一电池总成200、一电源线300以及一信号线400。主机100分别电连接前述的电子设备10及市电电源20，并且通过电源线300电连接电池总成200，借此管理电子设备10的供电以及电池总成200充放电的电力分配。于本实施例中，电池总成200包含有一电源模块210、至少一插座连接器220、至少一驱动开关230以及至少一活动挡臂240。

于本实施例中，电源模块210较佳地包含有一外壳211、一电池控制单元212以及电连接于此电池控制单元212的多个电池芯213，电池芯213较佳地为锂电池芯。电池控制单元212以及电池芯213容置于外壳211之内，电池控制单元212能够对应不同的充放电需求而调整该些电池芯213的电压状态，且本发明不限定电源模块210中所包含的电池芯213数量。

参阅图3及图4，插座连接器220设置于电池模块210的外壳211上，于本实施例中，电池模块210上较佳地设置有二个插座连接器220。各插座连接器220分别具有一插接口221，各插座连接器220分别电连接于电池控制单元212，并且通过电池控制单元212而电连接至各电池芯213。

于本实施例中，驱动开关230预设为断路，驱动开关230锁附于外壳211，且其依附设置于插座连接器220插接口221的一侧。驱动开关230电连接电池控制单元212，当驱动开关230被触动导通时，驱动开关230即驱使电池控制单元212断开电池芯213与插座连接器220之间的电连接。

于本实施例中，活动挡臂240为长条金属片弯折而成的弹性臂。活动挡臂240的其中一端锁附固定于电源模块210的外壳211上，活动挡臂240的另一端则延伸阻挡于插座连接器220的插接口221之外，借此而限定活动挡臂240能够摆动于插接口221及驱动开关230之间，且活动挡臂240能够被推抵而朝向驱动开关230摆动至触动驱动开关230导通。由于活动挡臂240具有弹性，因此当其被释放时能够复位阻挡于插接口221之外。前述为活动挡臂240的较佳实施方式，但本发明不以此为限，例如活动挡臂240也可以枢接在电源模块210的外壳211上，并且于其枢轴处设置复位元件(例如弹簧)使活动挡臂240被释放时能够复位阻挡于插接口221。

参阅图1、图2及图5，电源线300的一端具有对应插接任一插座连接器220的插头连接器310，电源线300的另一端则电连接于前述的主机100或者是另一个备援电池30。本实施例中，电池模块210上设置有二组插座连接器220而可供插接另一电源线300，另一电源线300可电连接至另一个备援电池30。

参阅图5至图7，于本实施例中，插头连接器310的侧面凸设有一凸耳311，当插头连接器310***插座连接器220时，其凸耳311抵顶于活动挡臂240而使活动挡臂240保持触动驱动开关230导通。凸耳311上开设有供一螺丝313穿设的一穿孔312，通过螺丝313而能够将插头连接器310锁附固定于电源模块210的外壳211以避免松脱。前述为插头连接器310的较佳实施方式，但本发明不以此为限，例如其也可以如图8及图9所示不具有凸耳311，通过插头连接器310本身的结构抵顶于活动挡臂240，且活动挡臂240较佳地可以依据其与插头连接器310的相对位置而弯折成相对应的适当形状以利于供插头连接器310推抵。

参阅图1，信号线400电连接于电池控制单元212以及主机100之间，其用于主机100与电池控制单元212的信号沟通，电池控制单元212可借此取得主机100的电压状态，并且据以将该些电池芯213调整为相匹配的电压状态。

参阅图1、图2、图5及图10，本发明的备援供电装置桥接于一电子设备10(例如伺服器设备)以及一市电电源20之间，当市电电源20正常供电时，主机100将市电电源20分流分别供应电子设备10运作以及供电池总成200充电。本发明的第二实施例提供一种电池总成的充放电控制方法，其包含后述的步骤。

步骤a：提供如第一实施例所述的备援供电装置，其结构概述如后。备援供电装置包含有一主机100、一电源模块210、一插座连接器220、一驱动开关230、一活动挡臂240、一电源线300以及一信号线400。电源模块210包含一电池控制单元212以及电连接电池控制单元212的至少一电池芯213。插座连接器220通过电池控制单元212而电连接各电池芯213，电池芯213较佳地为锂电池芯。驱动开关230电连接电池控制单元212且驱动开关230预设为断路。活动挡臂240的一端阻挡于插座连接器220并且能够朝向驱动开关230摆动至触动驱动开关230导通，活动挡臂240具有弹性而能够复位阻挡于插座连接器220。电源线300的一端电连接主机100，电源线300的另一端则具有对应插接插座连接器220的插头连接器310。信号线400电连接于电池控制单元212以及主机100之间。

步骤b：以电池控制单元212检测驱动开关230的导接状态，若检测到驱动开关230为预设的断路状态，则插座连接器220不进行充放电动作。若检测到驱动开关230导通，即指示活动挡臂240被自插座连接器220移开，因此插座连接器220能够***头连接器310插接，则接续进行步骤c。

步骤c：当检测到驱动开关230导通则以电池控制单元212断开插座连接器220与电池芯213之间的电连接，借此能够避免插头连接器310插接插座连接器220后对插座连接器220供入不适当的电源规格而导致电池芯213受损。

步骤d：接续步骤c，以电池控制单元212通过信号线400取得主机100的电压状态及工作需求(充电或放电)并且据以调整该些电池芯213的电压状态与主机100相匹配。

步骤e：接续步骤d，以电池控制单元212导通插座连接器220与电池芯213而使电池芯213开始工作，其可能是对主机100供电或者是主机100对电池芯213充电。

本发明的充放电控制方法包含有可选择性执行的步骤f以及步骤g，并且通过步骤f以及步骤g能够触动导通驱动开关230，此二步骤说明如后。

步骤f：接续步骤a，将活动挡臂240自插座连接器220移开而使得插头连接器310能够插接插座连接器220。而且，活动挡臂240被推移至触动驱动开关230而使得驱动开关230导通。

步骤g：接续步骤f，将插头连接器310插接插座连接器220，插头连接器310抵顶于活动挡臂240而固定活动挡臂240使活动挡臂240无法复位。因此，活动挡臂240持续触动驱动开关230，驱动开关230保持导通的状态。

接续步骤g之后执行前述的步骤b，电池控制单元212即能够检测到驱动开关230为导通状态，并且继续依序执行步骤c至步骤e以使得主机100电性电连接电池芯213后开始工作。

通过前述本发明的备援供电装置、其电池总成200及其充放电控制方法，在插接电池总成200的时候能够在插头连接器310***前预先调整电路为适当的状态。因此能够防止电池总成200在无预警的情况下被输入不适当的电源规格而导致电池芯213受损。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，非用以限定本发明的专利范围，其他运用本发明的专利精神的等效变化，均应俱属本发明的专利范围。

Claims (19)

1.一种电池总成，包含：

一电源模块，包含一电池控制单元以及电连接该电池控制单元的至少一电池芯，该控制单元用以控制该电池芯进行充电或放电；

一插座连接器，设置于该电源模块并且通过该电池控制单元而电连接该电池芯以供各该电池芯进行充电或放电，该插座连接器具有一插接口；

一驱动开关，对应该插座连接器的位置配置且电连接该电池控制单元，当该驱动开关被触动导通时能够驱动该电池控制单元而使该电池控制单元断开与该电池芯的电连接，且该驱动开关预设断路；以及

一活动挡臂，该活动挡臂的一端阻挡于该插接口之外并且能够朝向该驱动开关摆动至触动该驱动开关。

2.如权利要求1所述的电池总成，其中该活动挡臂的另一端固定于该电源模块而限定该活动挡臂能够摆动于该插接口及该驱动开关之间。

3.如权利要求1所述的电池总成，其中当该驱动开关被触动时，该驱动开关驱使该电池控制单元断开该电池芯与该插座连接器的电连接。

4.如权利要求1所述的电池总成，其中该活动挡臂具有弹性而能够复位阻挡于该插接口之外。

5.如权利要求1所述的电池总成，其中插座连接器为多个，驱动开关为多个，各插座连接器分别通过该电池控制单元而电连接该电池芯，各该驱动开关分别对应各该插座连接器配置且分别电连接该电池控制单元。

6.一种备援供电装置，用以桥接于一电子设备以及一市电电源之间，该备援供电装置包含：

一电源模块，包含一电池控制单元以及电连接该电池控制单元的至少一电池芯，该控制单元用以控制该电池芯进行充电或放电；

一插座连接器，设置于该电源模块并且通过该电池控制单元而电连接该电池芯以供各该电池芯进行充电或放电，该插座连接器具有一插接口；

一驱动开关，对应该插座连接器的位置配置且电连接该电池控制单元，当该驱动开关被触动导通时能够驱动该电池控制单元而使该电池控制单元断开与该电池芯的电连接，且该驱动开关预设断路；

一活动挡臂，该活动挡臂的一端阻挡于该插接口之外并且能够朝向该驱动开关摆动至触动该驱动开关；

一电源线，该电源线的一端具有对应插接该插座连接器的一插头连接器；以及

分别电连接所述电子设备以及所述市电电源的一主机，该电源线的另一端电连接该主机，该主机用以调配所述市电电源、所述电子设备以及该电源模块之间的电流分配。

7.如权利要求6所述的备援供电装置，其中该活动挡臂的另一端固定于该电源模块而限定该活动挡臂能够摆动于该插接口及该驱动开关之间。

8.如权利要求6所述的备援供电装置，其中当该驱动开关被触动时，该驱动开关驱使该电池控制单元断开该电池芯与该插座连接器的电连接。

9.如权利要求6所述的备援供电装置，其中该活动挡臂具有弹性而能够复位阻挡于该插接口之外。

10.如权利要求6所述的备援供电装置，还包含一信号线，分别电连接该电池控制单元以及该主机，该信号线用以供该电池控制单元取得该主机的一电压状态，并且该电压状态供该电池控制单元据以控制各该电池芯进行充电或放电。

11.如权利要求6所述的备援供电装置，其中插座连接器为多个，驱动开关为多个，各插座连接器分别通过该电池控制单元而电连接该电池芯，各该驱动开关分别对应各该插座连接器配置且分别电连接该电池控制单元。

12.如权利要求6所述的备援供电装置，其中该插头连接器的侧面凸设有一凸耳，当该插头连接器***该插座连接器时，该凸耳抵顶该活动挡臂而使该驱动开关启动。

13.如权利要求12所述的备援供电装置，其中该凸耳上开设有供一螺丝穿设的一穿孔，借以将该插头连接器锁固于该电源模块。

14.如权利要求6所述的备援供电装置，其中各该电池芯为锂电池芯。

15.一种电池总成的充放电控制方法，其步骤包含：

a.提供一电源模块、一插座连接器、一驱动开关以及一活动挡臂，该电源模块包含一电池控制单元以及电连接该电池控制单元的至少一电池芯，该插座连接器通过该电池控制单元而电连接该电池芯，该驱动开关电连接该电池控制单元且该驱动开关预设断路；

b.以该电池控制单元检测该驱动开关的导接状态，若该驱动开关导通则接续进行步骤c，

c.以该电池控制单元断开该插座连接器与该电池芯之间的电连接；

d.接续步骤c，以该电池控制单元调整该电池芯的电压状态；以及

e.接续步骤d，以该电池控制单元导通该插座连接器与该电池芯。

16.如权利要求15所述的电池总成的充放电控制方法，其中步骤a中，该活动挡臂的一端阻挡于该插座连接器并且能够朝向该驱动开关摆动至触动该驱动开关，该电池总成的充放电控制方法还包含一步骤f：接续步骤a，将该活动挡臂自该插座连接器移开至触动导通该驱动开关。

17.如权利要求16所述的电池总成的充放电控制方法，其中步骤a中提供一主机以及一电源线，该电源线的一端电连接该主机，该电源线的另一端具有对应插接该插座连接器的一插头连接器，该电池总成的充放电控制方法还包含一步骤g：接续步骤f，将该插头连接器插接该插座连接器且抵顶该活动挡臂使该驱动开关保持导通，借以使得该主机电性电连接该电池芯。

18.如权利要求17所述的电池总成的充放电控制方法，其中步骤a中提供一信号线，该信号线分别电连接该电池控制单元以及该主机，于步骤d中通过该信号线取得该主机的电压状态并且据以调整该电池芯的的电压状态为相匹配。

19.如权利要求17所述的电池总成的充放电控制方法，其中该活动挡臂具有弹性而能够复位阻挡于该插座连接器。