專利名稱：分布式后備電池管理系統(tǒng)及相應(yīng)的電子系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電池管理系統(tǒng)，特別是涉及一種分布式后備電池管理系統(tǒng)以及相應(yīng)的電子系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
在電池應(yīng)用中，常采用低壓大電流備電系統(tǒng)來為各類電子產(chǎn)品提供電能。低壓大電流備電系統(tǒng)一般采用多個(gè)后備電池以作為后備電源，且需要能夠進(jìn)行大電流充電這些后備電池以快速地進(jìn)行大功率備電操作。因此在低壓大電流備電系統(tǒng)非工作時(shí)要求其功耗比較低，而在低壓大電流備電系統(tǒng)工作時(shí)要求其能夠?qū)崿F(xiàn)零時(shí)間響應(yīng)。目前的主流的解決方案是使低壓大電流備電系統(tǒng)采用一體化模式。但是，上述方案的缺點(diǎn)在于:難以實(shí)現(xiàn)大電流控制；可擴(kuò)展性差；低壓大電流備電系統(tǒng)難以做冗余設(shè)計(jì)；以及在充電保護(hù)時(shí)，難以保證放電動作的零時(shí)間響應(yīng)。因此，亟需提供一種新的系統(tǒng)，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種新的分布式后備電池管理系統(tǒng)以及相應(yīng)的電子系統(tǒng)。本發(fā)明提供一種分布式后備電池管理系統(tǒng)，其包括多個(gè)后備電池單體模塊、通信模塊、中央監(jiān)控模塊以及喚醒模塊。其中，每個(gè)后備電池單體模塊分別連接至負(fù)載以供電給負(fù)載。該通信模塊分別連接該些后備電池單體模塊。該中央監(jiān)控模塊連接該通信模塊以通過該通信模塊而實(shí)現(xiàn)其與每個(gè)后備電池單體模塊之間的通信，以實(shí)時(shí)監(jiān)控該些后備電池單體模塊的狀態(tài)并轉(zhuǎn)發(fā)使用者命令。該喚醒模塊分別連接該些后備電池單體模塊，以喚醒該些后備電池單體模塊。優(yōu)選地，每個(gè)后備電池單體模塊分別通過母排線而連接至該負(fù)載。優(yōu)選地，每個(gè)后備電池單體模塊分別包括電池、電池管理系統(tǒng)模塊、AC/DC充電模塊以及DC/DC放電模塊。該電池管理系統(tǒng)模塊連接該電池以實(shí)時(shí)監(jiān)控并保護(hù)該電池，且決定該電池是執(zhí)行充電操作還是放電操作。該AC/DC充電模塊連接在交流電源與該電池管理系統(tǒng)模塊之間以執(zhí)行該充電操作。該DC/DC放電模塊，連接在該電池管理系統(tǒng)模塊與負(fù)載之間以執(zhí)行該放電操作。優(yōu)選地，該電池管理系統(tǒng)包括充電控制模塊以及放電控制模塊。該充電控制模塊連接該AC/DC充電模塊，以配合該AC/DC充電模塊而執(zhí)行該充電操作。而該放電控制模塊連接該DC/DC放電模塊，以配合該DC/DC放電模塊而執(zhí)行該放電操作。優(yōu)選地，該中央監(jiān)控模塊包括監(jiān)控設(shè)備、電源接口以及通信接口。該監(jiān)控設(shè)備用于實(shí)時(shí)地監(jiān)控該些后備電池單體模塊的狀態(tài)并轉(zhuǎn)發(fā)該使用者命令，該電源接口連接至母排線以獲取電能，而該通信接口連接至該通信模塊以通過通信模塊而實(shí)現(xiàn)該中央監(jiān)控模塊與該些后備電池單體模塊之間的通信。
優(yōu)選地，該中央監(jiān)控模塊進(jìn)一步包括休眠按鈕，以使該分布式后備電池管理系統(tǒng)進(jìn)入休眠省電狀態(tài)。優(yōu)選地，該通信模塊包括通信總線以及多個(gè)通信收發(fā)器，其中每個(gè)通信收發(fā)器分別連接在一個(gè)對應(yīng)的后備電池單體模塊與該通信總線之間。優(yōu)選地，該喚醒模塊包括喚醒總線多個(gè)喚醒按鈕，其中每個(gè)喚醒按鈕分別連接在一個(gè)對應(yīng)的后備電池單體模塊與該通信總線之間。本發(fā)明還提供一種電子系統(tǒng)，其包括負(fù)載以及分布式后備電池管理系統(tǒng)。該分布式后備電池管理系統(tǒng)包括多個(gè)后備電池單體模塊、通信模塊、中央監(jiān)控模塊以及喚醒模塊。其中，每個(gè)后備電池單體模塊分別連接至該負(fù)載以供電給負(fù)載。該通信模塊分別連接該些后備電池單體模塊。該中央監(jiān)控模塊連接該通信模塊以通過該通信模塊而實(shí)現(xiàn)其與每個(gè)后備電池單體模塊之間的通信，以實(shí)時(shí)監(jiān)控該些后備電池單體模塊的狀態(tài)并轉(zhuǎn)發(fā)使用者命令。該喚醒模塊分別連接該些后備電池單體模塊，以喚醒該些后備電池單體模塊。優(yōu)選地,每個(gè)后備電池單體模塊分別包括電池、電池管理系統(tǒng)模塊、AC/DC充電模塊以及DC/DC放電模塊。該電池管理系統(tǒng)模塊連接該電池以實(shí)時(shí)監(jiān)控并保護(hù)該電池，且決定該電池是執(zhí)行充電操作還是放電操作。該AC/DC充電模塊連接在交流電源與該電池管理系統(tǒng)模塊之間以執(zhí)行該充電操作。該DC/DC放電模塊，連接在該電池管理系統(tǒng)模塊與負(fù)載之間以執(zhí)行該放電操作。本發(fā)明的分布式后備電池管理系統(tǒng)可利用多個(gè)分布式的后備電池單體模塊以有效地均攤整個(gè)系統(tǒng)中的大電流。而每個(gè)獨(dú)立的后備電池單體模塊可有效地實(shí)現(xiàn)快速充、放電功能，且每個(gè)后備電池單體模塊中的充、放電模塊獨(dú)立分開，因此其可有效地實(shí)現(xiàn)備電零時(shí)間響應(yīng)功能。此外，中央監(jiān)控模塊能有效地監(jiān)控各個(gè)后備電池單體模塊，其可與喚醒模塊相互配合從而使分布式后備電池管理系統(tǒng)在正常工作模式與休眠省電模式之間進(jìn)行切換，從而降低了整個(gè)分布式后備電池管理系統(tǒng)的功耗。此外，整個(gè)分布式后備電池管理系統(tǒng)是利用通信模塊而實(shí)現(xiàn)多個(gè)后備電池單體模塊的分布式架構(gòu)，因此后備電池單體模塊可任意擴(kuò)展，其靈活性好，冗余性好，且可維護(hù)性好。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例所揭示的電子系統(tǒng)的示意圖。圖2為圖1所示的中央監(jiān)控模塊的示意圖。圖3為圖1所示的通信模塊的示意圖。圖4為后備電池單體模塊的示意圖。
具體實(shí)施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的電子系統(tǒng)以及分布式后備電池管理系統(tǒng)及相應(yīng)的電子系統(tǒng)其具體實(shí)施方式
、方法、步驟、結(jié)構(gòu)、特征及其功效，詳細(xì)說明如下。有關(guān)本發(fā)明的前述及其他技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，在以下配合參考圖式的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過具體實(shí)施方式
的說明，當(dāng)可對本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定目的所采取的技術(shù)手段及功效得以更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。圖1是本發(fā)明一較佳實(shí)施例所揭示的電子系統(tǒng)的示意圖。如圖1所示，電子系統(tǒng)100包括市電供電模塊110、負(fù)載120、母排線130以及分布式后備電池管理系統(tǒng)140。在本實(shí)施例中，負(fù)載120正常工作所需要的電能為48V的電壓以及500A的電流，即負(fù)載120所需要的電能規(guī)格為48V/500A。其中，市電供電模塊110連接一交流電源(例如市電)，從而接收市電所提供的交流電(AC)并將交流電轉(zhuǎn)換成直流電(DC)。此外，市電供電模塊110通過母排線130而連接負(fù)載120，因此市電所提供的電能可通過市電供電模塊110以及母排線130而提供給負(fù)載120，以利用市電而供電給負(fù)載120。分布式后備電池管理系統(tǒng)140包括多個(gè)后備電池單體模塊，以在市電停止供電給負(fù)載120時(shí)而利用這些后備電池單體模塊所存儲的電能而供電給負(fù)載120。在本實(shí)施例中，負(fù)載120的需求為48V/500A,而每個(gè)后備電池單體模塊的規(guī)格可為48V/25Ah,且分布式后備電池管理系統(tǒng)140包括20個(gè)后備電池單體模塊，因此，在放電過程中，20個(gè)48V/25Ah的后備電池單體模塊可均攤500A的大電流，而在充電過程中，每個(gè)后備電池單體模塊可分別吸收25A的充電電流，則I個(gè)小時(shí)即可充滿，從而達(dá)到一個(gè)小時(shí)充滿所有后備電池單體模塊的目的。具體地，分布式后備電池管理系統(tǒng)140包括中央監(jiān)控模塊141、通信模塊142、喚醒模塊143以及20個(gè)后備電池單體模塊144。圖2為圖1所示的中央監(jiān)控模塊141的示意圖。如圖1-2所示，中央監(jiān)控模塊141包括監(jiān)控設(shè)備1411、電源接口 1412以及通信接口 1413。其中，監(jiān)控設(shè)備1411可利用IXD觸摸顯示屏而實(shí)現(xiàn)，其內(nèi)設(shè)置有監(jiān)控軟件，從而實(shí)現(xiàn)監(jiān)控功能，并具有查詢以及轉(zhuǎn)發(fā)命令功能。電源接口 1412連接母排線130以獲取電能，當(dāng)母排線130掉電時(shí)則中央監(jiān)控模塊141自動掉電，從而使整個(gè)電子系統(tǒng)100進(jìn)入掉電模式，降低了整個(gè)電子系統(tǒng)100的功耗。通信接口 1413匹配與通信模塊142的類型，在本實(shí)施例中其可為CAN通信接口，其與通信模塊142連接，以通過通信模塊142而實(shí)現(xiàn)與其他模塊的通信。此外，中央監(jiān)控模塊141還設(shè)置有休眠按鈕1414，則使用者可利用此休眠按鈕1414而使分布式后備電池管理系統(tǒng)140進(jìn)入休眠省電狀態(tài)。圖3為圖1所示的通信模塊142的示意圖。如圖1及3所示，在本實(shí)施例中，通信模塊142可為CAN通信模塊，采用CAN技術(shù)而進(jìn)行通信。通信模塊142包括通信總線1421以及多個(gè)通信收發(fā)器1422(例如CAN通信收發(fā)器)。其中，通信總線1421具有2根屏蔽線1421a以及1421b，其上具有多個(gè)通信節(jié)點(diǎn)(未標(biāo)示)。這些CAN通信收發(fā)器1422分別連接在通信總線1421上的各個(gè)通信節(jié)電上。另，這些CAN通信收發(fā)器1422可分別連接這些后備電池單體模塊144中的CAN接口，以實(shí)現(xiàn)與這些后備電池單體模塊144的通信。此外，圖2所示的中央監(jiān)控模塊141中的通信接口 1413可連接至通信模塊142中的通信總線1421，從而藉由通信模塊142而實(shí)現(xiàn)中央監(jiān)控模塊141與這些后備電池單體模塊144之間的通信。由于通信模塊142由通信總線1421和多個(gè)CAN通信收發(fā)器1422而構(gòu)成，因此其支持?jǐn)U展，用戶可任意地?cái)U(kuò)展CAN通信收發(fā)器1422和后備電池單體模塊144的數(shù)量，則分布式后備電池管理系統(tǒng)140的靈活性好，冗余性較好，且可維護(hù)性好。請繼續(xù)參閱圖1，喚醒模塊143包括喚醒總線1431以及多個(gè)喚醒按鈕1432。其中，喚醒總線1432分別連接這些喚醒按鈕1432，這些喚醒按鈕1432分別對應(yīng)于這些后備電池單體模塊144，且每個(gè)喚醒按鈕1432分別連接在一個(gè)對應(yīng)的后備電池單體模塊144與喚醒總線1431之間，以在分布式后備電池管理系統(tǒng)140進(jìn)入休眠省電狀態(tài)后，喚醒對應(yīng)的后備電池單體模塊144以利用分布式后備電池管理系統(tǒng)140中的這些后備電池單體模塊144而供電給負(fù)載120。圖4為后備電池單體模塊144的示意圖。如圖1及4所示，后備電池單體模塊144包括電池 1440、AC/DC 充電模塊 1441、電池管理系統(tǒng)(Battery Management System, BMS)模塊1442、DC/DC放電模塊1443、通信接口 1444以及喚醒接口 1445。其中，通信接口 1444可為CAN通信接口，連接通信模塊142中的CAN通信收發(fā)器1422，以實(shí)現(xiàn)后備電池單體模塊144與通信模塊142之間的通信。而喚醒接口 1445連接喚醒模塊143中的喚醒按鈕1432，以獲取喚醒命令，從而在分布式后備電池管理系統(tǒng)140進(jìn)入休眠省電狀態(tài)后，喚醒對應(yīng)的后備電池單體模塊。電池管理系統(tǒng)模塊1442連接電池1440，以實(shí)時(shí)監(jiān)控電池1440的電壓、電流以及溫度，并實(shí)現(xiàn)充電過流保護(hù)、充電過壓保護(hù)、放電欠壓保護(hù)，放電過壓保護(hù)，放電過流保護(hù)，溫度保護(hù)，短路保護(hù)等各種保護(hù)功能。此外，電池管理系統(tǒng)模塊1442還包括有充電控制模塊14421以及放電控制模塊14422，以決定是對電池1440進(jìn)行充電操作還是進(jìn)行放電操作。AC/DC充電模塊1441連接在電池管理系統(tǒng)1442的充電控制模塊14421與交流電源之間，以配合充電控制模塊14421而對電池1440進(jìn)行充電操作。而DC/DC放電模塊1443連接在電池管理系統(tǒng)1442的放電控制模塊14422與母排線130之間，以配合放電控制模塊14422而對電池1440進(jìn)行放電操作以供電給負(fù)載120。綜上所述，本發(fā)明的分布式后備電池管理系統(tǒng)140可利用多個(gè)分布式的48V/25A的后備電池單體模塊144分別提供電能，從而有效地均攤整個(gè)系統(tǒng)中的大電流500A。而每個(gè)獨(dú)立的后備電池單體模塊144可有效地實(shí)現(xiàn)快速充、放電功能，且每個(gè)后備電池單體模塊144中的充、放電模塊獨(dú)立分開，因此其可有效地實(shí)現(xiàn)備電零時(shí)間響應(yīng)功能。此外，中央監(jiān)控模塊141能有效地監(jiān)控各個(gè)后備電池單體模塊144，其可與喚醒模塊143相互配合從而使分布式后備電池管理系統(tǒng)140在正常工作模式與休眠省電模式之間進(jìn)行切換，從而降低了整個(gè)分布式后備電池管理系統(tǒng)140的功耗。此外，整個(gè)分布式后備電池管理系統(tǒng)140是利用通信模塊142而實(shí)現(xiàn)多個(gè)后備電池單體模塊144的分布式架構(gòu)，因此后備電池單體模塊144可任意擴(kuò)展，其靈活性好，冗余性好，且可維護(hù)性好。因此，本發(fā)明中的電子系統(tǒng)100既可以利用市電供電模塊110來連接負(fù)載120，以利用市電直接供電給負(fù)載120 ;又可以利用分布式后備電池管理系統(tǒng)140中的這些后備電池單體模塊144在市電掉電時(shí)，供電給負(fù)載120。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種分布式后備電池管理系統(tǒng),其特征在于:該分布式后備電池管理系統(tǒng)包括: 多個(gè)后備電池單體模塊，每個(gè)后備電池單體模塊分別連接至負(fù)載，以供電給負(fù)載； 通信模塊，分別連接該些后備電池單體模塊； 中央監(jiān)控模塊，連接該通信模塊以通過該通信模塊而實(shí)現(xiàn)其與每個(gè)后備電池單體模塊之間的通信，以實(shí)時(shí)監(jiān)控該些后備電池單體模塊的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)發(fā)使用者命令；以及 喚醒模塊，分別連接該些每個(gè)后備電池單體模塊之間，以喚醒該些后備電池單體模塊。
2.如權(quán)利要求1所述的分布式后備電池管理系統(tǒng)，其特征在于:每個(gè)后備電池單體模塊分別通過母排線而連接至該負(fù)載。
3.如權(quán)利要求2所述的分布式后備電池管理系統(tǒng)，其特征在于:每個(gè)后備電池單體模塊分別包括: 電池； 電池管理系統(tǒng)模塊，連接該電池以實(shí)時(shí)監(jiān)控并保護(hù)該電池，且決定該電池是執(zhí)行充電操作還是放電操作； AC/DC充電模塊，連接在交流電源與該電池管理系統(tǒng)模塊之間以執(zhí)行該充電操作；以及 DC/DC放電模塊，連接在該電池管理系統(tǒng)模塊與負(fù)載之間以執(zhí)行該放電操作。
4.如權(quán)利要求3所述的分布式后備電池管理系統(tǒng)，其特征在于:該電池管理系統(tǒng)包括: 充電控制模塊，連接該AC/DC充電模塊，以配合該AC/DC充電模塊而執(zhí)行該充電操作；以及 放電控制模塊，連接該DC/DC放電模塊，以配合該DC/DC放電模塊而執(zhí)行該放電操作。
5.如權(quán)利要求2所述的分布式后備電池管理系統(tǒng),其特征在于:該中央監(jiān)控模塊包括: 監(jiān)控設(shè)備，以實(shí)時(shí)地監(jiān)控該些后備電池單體模塊的狀態(tài)并轉(zhuǎn)發(fā)該使用者命令； 電源接口，連接至母排線以獲取電能； 通信接口，連接至該通信模塊以通過通信模塊而實(shí)現(xiàn)該中央監(jiān)控模塊與該些后備電池單體模塊之間的通信。
6.如權(quán)利要求5所述的分布式后備電池管理系統(tǒng),其特征在于:該中央監(jiān)控模塊進(jìn)一步包括: 休眠按鈕，以使該分布式后備電池管理系統(tǒng)進(jìn)入休眠省電狀態(tài)。
7.如權(quán)利要求2所述的分布式后備電池管理系統(tǒng)，其特征在于:該通信模塊包括: 通信總線；以及 多個(gè)通信收發(fā)器，每個(gè)通信收發(fā)器分別連接在一個(gè)對應(yīng)的后備電池單體模塊與該通信總線之間。
8.如權(quán)利要求2所述的分布式后備電池管理系統(tǒng)，其特征在于:該喚醒模塊包括: 喚醒總線； 多個(gè)喚醒按鈕，每個(gè)喚醒按鈕分別連接在一個(gè)對應(yīng)的后備電池單體模塊與該通信總線之間。
9.一種電子系統(tǒng),其特征在于:該電子系統(tǒng)包括:負(fù)載；以及 分布式后備電池管理系統(tǒng)，其包括: 多個(gè)后備電池單體模塊，每個(gè)后備電池單體模塊分別連接至該負(fù)載，以供電給該負(fù)載； 通信模塊，分別連接該些后備電池單體模塊； 中央監(jiān)控模塊，連接該通信模塊以通過該通信模塊而實(shí)現(xiàn)其與每個(gè)后備電池單體模塊之間的通信，以實(shí)時(shí)監(jiān)控該些后備電池單體模塊的狀態(tài)，并轉(zhuǎn)發(fā)使用者命令；以及喚醒模塊，分別連接該些后備電池單體模塊之間，以喚醒該些后備電池單體模塊。
10.如權(quán)利要求9所述的電子系統(tǒng)，其特征在于:每個(gè)后備電池單體模塊分別包括: 電池； 電池管理系統(tǒng)模塊，連接該電池以實(shí)時(shí)監(jiān)控并保護(hù)該電池，且決定該電池是執(zhí)行充電操作還是放電操作； AC/DC充電模塊，連接在交流電源與該電池管理系統(tǒng)模塊之間以執(zhí)行該充電操作；以及 DC/DC放電模塊，連接在該電池管理系統(tǒng)模塊與負(fù)載之間以執(zhí)行該放電操作。
全文摘要
一種分布式后備電池管理系統(tǒng)，其包括多個(gè)后備電池單體模塊、通信模塊、中央監(jiān)控模塊以及喚醒模塊。每個(gè)后備電池單體模塊分別連接至負(fù)載以供電給負(fù)載。該通信模塊分別連接該些后備電池單體模塊。該中央監(jiān)控模塊連接該通信模塊以通過該通信模塊而實(shí)現(xiàn)其與每個(gè)后備電池單體模塊之間的通信。該喚醒模塊連接分別連接該些后備電池單體模塊，以喚醒該些后備電池單體模塊。因此，本發(fā)明的分布式后備電池管理系統(tǒng)可利用多個(gè)后備電池單體模塊而有效地均攤整個(gè)系統(tǒng)的大電流，以實(shí)現(xiàn)快速充、放電功能，實(shí)現(xiàn)備電零時(shí)間響應(yīng)功能，且其功耗較低，且可任意擴(kuò)展，其靈活性好，冗余性好，且可維護(hù)性好。
文檔編號H02J7/02GK103166294SQ20111042275
公開日2013年6月19日 申請日期2011年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月15日
發(fā)明者葛偉國 申請人:東莞鉅威新能源有限公司