電源系統(tǒng)模塊的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種電源系統(tǒng)模塊。
【背景技術(shù)】
[0002]電源系統(tǒng)通常用于向負(fù)載提供電力。在此處，負(fù)載是DC負(fù)載，例如，一個(gè)計(jì)算機(jī)服務(wù)器、幾個(gè)計(jì)算機(jī)服務(wù)器、數(shù)據(jù)中心等。DC負(fù)載還可以是電信設(shè)備、軍事設(shè)備等。這種DC負(fù)載需要穩(wěn)定并且可靠的DC功率。
[0003]在圖1中，顯示了具有電源系統(tǒng)模塊PSS的典型現(xiàn)有技術(shù)的電源系統(tǒng)。電源系統(tǒng)模塊具有兩個(gè)AC輸入端子AC1、AC2以及正和負(fù)DC端子DCP、DCN。DC端子連接至DC總線，該總線再連接至負(fù)載。
[0004]將AC電源(通常是主電源(mains))輸入至電源系統(tǒng)中。電源系統(tǒng)模塊通常包括AC-DC轉(zhuǎn)換器和DC-DC轉(zhuǎn)換器，用于將穩(wěn)定并且可靠的DC功率提供給負(fù)載。從WO2009/028954中已知一個(gè)這種高效電源系統(tǒng)模塊，該模塊具有用于功率因子校正(PFC)的升壓轉(zhuǎn)換器以及LLC同步DC-DC轉(zhuǎn)換器。從由Eltek ASA銷售和推銷的FlatPack2HE產(chǎn)品系列中，也已知這種技術(shù)。
[0005]電源系統(tǒng)模塊還包括最少一個(gè)控制電路，通常是用于控制升壓轉(zhuǎn)換器和LLC轉(zhuǎn)換器的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)。每個(gè)這種電源系統(tǒng)模塊PSS設(shè)置于外殼內(nèi)，具有連接接口以連接至DC總線、AC總線并且還可能連接至通信總線(通?；谕ㄐ趴偩€標(biāo)準(zhǔn)，例如，CAN、RS485、12C 等)ο
[0006]負(fù)載還需要備用電源，來(lái)在AC主電源發(fā)生故障的情況下，確保UPS能力(不間斷電源)。備用電源可以包括DC備用，通常是電池裝置，將DC功率提供給DC總線。備用電源還可以包括AC備用，通常是柴油發(fā)電機(jī)，用于經(jīng)由AC開關(guān)設(shè)備連接至電源系統(tǒng)模塊PSS。
[0007]在圖2中，示意性顯示了典型的設(shè)備，具有在AC總線與DC總線之間連接的幾個(gè)電源系統(tǒng)模塊PSS。幾個(gè)電池連接至DC總線，作為DC備用，并且另外，幾個(gè)DC負(fù)載連接至DC總線。
[0008]鋰離子和鉛酸電池等的電池會(huì)由于過(guò)熱、短路或過(guò)量充電而爆炸或著火。因此，每個(gè)電池或每個(gè)電池組需要電池控制器，以便如果發(fā)生某些情況，就斷開電池。而且，如果一個(gè)電池爆炸或著火，那么就存在以下風(fēng)險(xiǎn)，即相鄰電池由于因第一次事故導(dǎo)致它們的溫度升高也會(huì)爆炸，并且引起連鎖反應(yīng)。
[0009]因此，通常定期地或連續(xù)地將關(guān)于電池電壓、電池電流以及電池溫度的信息發(fā)送給電池控制器，以便監(jiān)控每個(gè)電池的狀態(tài)。此外，電池可以具有內(nèi)裝的安全電路，該電路被配置為從DC總線斷開該電池，以防止事故。在圖2中，DC備用包括開關(guān)，用于根據(jù)來(lái)自電池控制器的信號(hào)，連接至DC總線以及從DC總線斷開。
[0010]數(shù)據(jù)中心可以包括多個(gè)機(jī)柜，每個(gè)機(jī)柜具有多個(gè)電源系統(tǒng)模塊和具有服務(wù)器形式的多個(gè)DC負(fù)載。這種數(shù)據(jù)中心是模塊化系統(tǒng)，其中，可以根據(jù)需要增加、去除或更換電源系統(tǒng)模塊、電池和/或服務(wù)器。
[0011]設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)中心的電源具有挑戰(zhàn)性。具有很多應(yīng)當(dāng)需要考慮的技術(shù)因素，例如:
[0012]-減少組件的空間，以便節(jié)省占地面積；
[0013]-減少組件的數(shù)量，以便節(jié)省占地面積；
[0014]-提高組件的效率，以便降低電量成本；
[0015]-平衡備用電池的需要(數(shù)據(jù)中心需要30-60秒長(zhǎng)的備用容量，使用太多電池比較昂貴，并且由于服務(wù)器停機(jī)時(shí)間增加的風(fēng)險(xiǎn)，所以使用太少電池也是昂貴的);
[0016]-減少了手工作業(yè)(大型數(shù)據(jù)中心可以具有必須手動(dòng)安裝的多達(dá)2-3000塊電池控制器)；
[0017]-通過(guò)降低電池事故的風(fēng)險(xiǎn)，尤其降低幾個(gè)相鄰電池發(fā)生故障的風(fēng)險(xiǎn)，來(lái)提高了安全性。
[0018]本發(fā)明的目標(biāo)在于，提供一種電源系統(tǒng)中使用的改進(jìn)的電源系統(tǒng)模塊，其中，總電源系統(tǒng)占用更少的空間，需要更少的時(shí)間來(lái)安裝，并且提高了安全性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0019]本發(fā)明涉及一種電源系統(tǒng)模塊，包括:
[0020]-第一和第二AC端子；
[0021]-正和負(fù)DC端子；
[0022]-外殼；
[0023]-AC-DC轉(zhuǎn)換器，其連接至該第一和第二 AC端子；
[0024]-DC-DC轉(zhuǎn)換器，其連接在該AC-DC轉(zhuǎn)換器與內(nèi)部DC總線之間；
[0025]-保護(hù)電路，其連接在該內(nèi)部DC總線與該正或負(fù)DC端子之間；
[0026]控制裝置，設(shè)置用于控制該AC-DC轉(zhuǎn)換器和/或該DC-DC轉(zhuǎn)換器；
[0027]其中，該AC-DC轉(zhuǎn)換器、該DC-DC轉(zhuǎn)換器以及該控制裝置設(shè)置在該外殼內(nèi)部；
[0028]其特征在于，該電源系統(tǒng)模塊進(jìn)一步包括備用電池裝置，其包括經(jīng)由電池管理系統(tǒng)連接至該內(nèi)部DC總線的備用電池，
[0029]其中，該備用電池裝置設(shè)置在該外殼內(nèi)部。
[0030]一方面，該電池管理系統(tǒng)連接至該控制裝置。
[0031]一方面，該電池管理系統(tǒng)包括電池監(jiān)控和控制系統(tǒng)，用于監(jiān)控該備用電池的狀態(tài)并且用于控制在該備用電池與該內(nèi)部DC總線之間的電流流動(dòng)。
[0032]一方面，該電池監(jiān)控和控制系統(tǒng)連接至該控制裝置。
[0033]一方面，該電池監(jiān)控和控制系統(tǒng)包括電壓傳感器、電流傳感器以及溫度傳感器，其中，該傳感器連接至該控制裝置。
[0034]一方面，該電池監(jiān)控和控制系統(tǒng)包括充電和/或放電電流控制裝置，用于在充電期間控制從該內(nèi)部DC總線供應(yīng)給該備用電池的充電電流和/或用于在放電期間控制從該備用電池供應(yīng)給該內(nèi)部DC總線的放電電流，其中，該充電和/或放電電流控制裝置連接至該控制裝置。
[0035]一方面，該電池管理系統(tǒng)包括電池安全系統(tǒng)，其被配置為如果不再滿足安全要求，那么從該內(nèi)部DC總線斷開該備用電池。
[0036]一方面，該電池安全系統(tǒng)包括電壓傳感器、電流傳感器以及溫度傳感器，其中，該電池安全系統(tǒng)進(jìn)一步包括連接至該傳感器的連接/斷開裝置，其中，該連接/斷開裝置被配置為:
[0037]-如果不再滿足固定的安全限度，那么從該內(nèi)部DC總線斷開該備用電池，并且
[0038]-如果再次滿足安全要求，那么將該備用電池與該內(nèi)部DC總線重新連接。
[0039]一方面，該電池安全系統(tǒng)獨(dú)立于該控制裝置和該電池監(jiān)控和控制系統(tǒng)。
[0040]一方面，該備用電池被配置為在超過(guò)30秒的時(shí)間段內(nèi)供應(yīng)該電源系統(tǒng)模塊的額定功率。
[0041]一方面，該模塊包括冷卻風(fēng)扇，用于吹風(fēng)穿過(guò)該外殼，其中，備用電池由冷卻風(fēng)扇來(lái)冷卻。
[0042]一方面，該備用電池設(shè)置在被設(shè)于該外殼內(nèi)的第一隔間中，其中，該冷卻風(fēng)扇吹風(fēng)穿過(guò)該第一隔間。
[0043]一方面，在第二隔間內(nèi)設(shè)置該AC-DC轉(zhuǎn)換器、該DC-DC轉(zhuǎn)換器和/或該控制裝置的電氣組件，其中，該第二隔間通過(guò)保護(hù)壁與該第一隔間分開。該保護(hù)壁可以由片金屬或鋁制成。
[0044]—方面，該第一隔間是具有由該冷卻風(fēng)扇提供的進(jìn)氣口和排氣口的封閉的隔間。
[0045]一方面，該備用電池的期望壽命在10到12年之間，并且該AC-DC轉(zhuǎn)換器、該DC-DC轉(zhuǎn)換器和/或該控制裝置的期望壽命在10到12年之間。
[0046]一方面，該冷卻風(fēng)扇還吹風(fēng)穿過(guò)該外殼的該第二隔間。
[0047]—方面，在該外殼的該第一隔間的后側(cè)上設(shè)置后排氣口。
[0048]一方面，該外殼被配置為安裝到機(jī)架或機(jī)柜；該第一和第二 AC端子通過(guò)該外殼引導(dǎo)并且被配置為連接至在該機(jī)架或機(jī)柜中設(shè)置的AC總線；并且該正和負(fù)DC端子通過(guò)該外殼引導(dǎo)并且被配置為連接至在該機(jī)架或機(jī)柜中設(shè)置的DC總線。
【附圖說(shuō)明】
[0049]現(xiàn)在，參照附圖，描述本發(fā)明的實(shí)施方式，其中:
[0050]圖1示出了在AC電源、DC負(fù)載以及電池之間連接的現(xiàn)有技術(shù)的電源系統(tǒng)；
[0051]圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)使用電源系統(tǒng)連接至幾個(gè)負(fù)載和幾個(gè)電池的方式。
[0052]圖3示出了本發(fā)明的第一實(shí)施方式；
[0053]圖4示出了圖3的備用電池裝置；
[0054]圖5不出了本發(fā)明的外殼的實(shí)施方式；
[0055]圖6a示意性示出了從上面觀看的外殼的實(shí)施方式，其中，去除了上壁；
[0056]圖6b示意性示出了外殼的后側(cè)；
[0057]圖7示出了連接至幾個(gè)負(fù)載的根據(jù)本發(fā)明的電源系統(tǒng)；
[0058]圖8a示出了機(jī)柜，其中，可以插入電源系統(tǒng)模塊；
[0059]圖8b示出了可以在這種機(jī)柜內(nèi)排列電源系統(tǒng)模塊的方式。
【具體實(shí)施方式】
[0060]