本實(shí)用新型涉及電源管理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分布集中式電源管理系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電源系統(tǒng)(Power System)是由整流設(shè)備、直流配電設(shè)備、蓄電池組、直流變換器、機(jī)架電源設(shè)備等和相關(guān)的配電線路組成的總體。電源系統(tǒng)為各種電機(jī)提供各種高、低頻交、直流電源，維護(hù)電機(jī)系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行。所有電子系統(tǒng)都需要電源和某種形式的電源管理。系統(tǒng)電源需求多種多樣，既有簡單的3引腳調(diào)節(jié)器，也有復(fù)雜的提供多路輸出的IC電壓調(diào)節(jié)器；此外，高性能系統(tǒng)可能要求在工作期間連續(xù)監(jiān)控電源電壓和電流。

電源管理是指如何將電源有效分配給系統(tǒng)的不同組件。電源管理對于依賴電池電源的移動式設(shè)備至關(guān)重要。通過降低組件閑置時的能耗，優(yōu)秀的電源管理系統(tǒng)能夠?qū)㈦姵貕勖娱L兩倍或三倍。電源管理技術(shù)也稱作電源控制技術(shù)，它屬于電力電子技術(shù)的范疇，是集電力變換、現(xiàn)代電子、網(wǎng)絡(luò)組建、自動控制等多學(xué)科于一體的邊緣交叉技術(shù)，現(xiàn)今已經(jīng)廣泛應(yīng)用到工業(yè)、能源、交通、信息、航空、國防、教育、文化等諸多領(lǐng)域。

在某一供電設(shè)備為另一受電設(shè)備提供電源的情況下，電源管理又可以分為電源輸入端(受電設(shè)備)的電源管理和電源輸出端(供電設(shè)備)的電源管理，例如為某個設(shè)備充電時，該設(shè)備作為電源輸入端，設(shè)備內(nèi)部包含的電源管理模塊會對輸入的電能存入設(shè)備電池的過程進(jìn)行監(jiān)測、管理與控制，而為該設(shè)備提供電源的供電設(shè)備則作為電源輸出端，其同樣有可能存在電源管理模塊，會對輸出的電能進(jìn)行監(jiān)測、管理與控制。

現(xiàn)有技術(shù)中，在電源輸入端的電源管理模塊可能包括一個以上電源管理子模塊，各個電源管理子模塊分別用于對相應(yīng)的負(fù)載進(jìn)行電能輸入的監(jiān)測、管理與控制，如此能夠在一定程度上提高電能存儲或使用的效率。特別地， 當(dāng)所述負(fù)載為電池組時，則每個電源管理子模塊實(shí)際上構(gòu)成一個電池管理系統(tǒng)。在電源輸出端，通過供電設(shè)備的電源輸出接口與受電設(shè)備的電源輸入接口之間的對接，將電能傳輸至電源輸入端，電源輸入端則通過輸入端總線將電能傳輸?shù)礁鱾€電源管理子模塊。

然而，一方面，電能在輸入端總線上的傳輸將導(dǎo)致線路上電能的損耗；另一方面，若電源輸出端與電源輸入端之間傳輸電能的方式為無線傳輸時，則電源輸出端較難提供過大的輸出電流，更何況過大輸出電流的電源輸出端也將導(dǎo)致成本和能耗升高、電能傳輸效率低以及存在安全隱患等缺點(diǎn)。因此，現(xiàn)有技術(shù)中包含電源輸入端和電源輸出端的電源管理系統(tǒng)對于電能的輸入輸出的效率較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型要解決的問題是現(xiàn)有電源管理系統(tǒng)中對于電能的輸入輸出的效率較低。

為解決上述問題，本實(shí)用新型技術(shù)方案提供一種分布集中式電源管理系統(tǒng)，包括：電源輸出端和電源輸入端；所述電源輸出端包括輸出接口、電源輸出端總線以及與所述電源輸出端總線相連的一個以上電源輸出管理單元，所述電源輸出管理單元適于對電能的輸出進(jìn)行監(jiān)測、控制與管理，所述輸出接口適于在所述電源輸出管理單元的控制下輸出電能；所述電源輸入端包括輸入接口以及與所述輸入接口相連的一個以上電源輸入管理單元，所述電源輸入管理單元適于對電能的輸入進(jìn)行監(jiān)測、控制與管理；從所述輸出接口輸出的電能經(jīng)由所述輸入接口輸入，或者從所述輸入接口輸入的電能經(jīng)由所述輸出接口輸出。

可選的，所述輸出接口和輸入接口的數(shù)量均為一個，從所述輸出接口輸出的電能經(jīng)由所述輸入接口輸入，所述電源輸入端還包括電源輸入端總線，所述輸入接口通過所述電源輸入端總線與所述一個以上電源輸入管理單元相連；所述分布集中式電源管理系統(tǒng)還包括與各個電源輸入管理單元一對一連接的一個以上負(fù)載，由所述輸入接口輸入的電能在所述電源輸入管理單元的控制下輸入至各個相應(yīng)的負(fù)載。

可選的，所述輸出接口的數(shù)量為一個以上，且每個輸出接口分別對應(yīng)連接一個電源輸出管理單元；所述輸入接口的數(shù)量為一個以上，且每個輸入接口分別對應(yīng)連接一個電源輸入管理單元；所述輸出接口與所述輸入接口一一對應(yīng)，從任一輸出接口輸出的電能經(jīng)由相應(yīng)的輸入接口輸入；所述分布集中式電源管理系統(tǒng)還包括與各個電源輸入管理單元一對一連接的一個以上負(fù)載，由所述輸入接口輸入的電能在所述電源輸入管理單元的控制下輸入至各個相應(yīng)的負(fù)載。

可選的，所述輸出接口的數(shù)量為一個以上，且每個輸出接口分別對應(yīng)連接一個電源輸出管理單元；所述輸入接口的數(shù)量為一個以上，所述輸出接口與所述輸入接口一一對應(yīng)，從任一輸出接口輸出的電能經(jīng)由相應(yīng)的輸入接口輸入；所述電源輸入端還包括電源輸入端總線，所有輸入接口以及所有電源輸入管理單元均連接至所述電源輸入端總線；所述分布集中式電源管理系統(tǒng)還包括與各個電源輸入管理單元一對一連接的一個以上負(fù)載，由所述輸入接口輸入的電能在所述電源輸入管理單元的控制下輸入至各個相應(yīng)的負(fù)載。

可選的，所述負(fù)載為適于存儲電能的電池組。

可選的，各個電池組串聯(lián)連接，每個電池組由一個以上單體電池包并聯(lián)組成，每個單體電池包是由一顆以上鋰電池串聯(lián)形成。

可選的，所述輸出接口為無線充電發(fā)射線圈，所述輸入接口為無線充電接收線圈。

可選的，所述分布集中式電源管理系統(tǒng)還包括至少一個其他供電設(shè)備；所述輸入接口的數(shù)量為一個以上，每個輸入接口分別對應(yīng)連接一個電源輸入管理單元，所述其他供電設(shè)備適于與所述輸入接口相連并向其所連接的輸入接口傳輸電能；所述電源輸入端還包括電源輸入端總線，從所述輸入接口輸入的電能在所述電源輸入管理單元的控制下，經(jīng)由所述電源輸入端總線和所述電源輸出端總線傳輸至各個電源輸出管理單元及其相應(yīng)的輸出接口。

可選的，所述其他供電設(shè)備為蓄電池。

可選的，所述電源輸出管理單元包括直流電源輸出管理單元和交流電源輸出管理單元；在所述直流電源輸出管理單元的控制下，不同的輸出接口能 對外輸出不同的直流電壓；所述電源輸出端還包括與所述交流電源輸出管理單元相連的逆變器，所述逆變器在交流電源輸出管理單元的控制下能對外輸出不同的交流電壓。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的技術(shù)方案至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：

通過將電源輸出端采用分布式的設(shè)計(jì)(“集中-分布”的架構(gòu))，使原先集中在一起的電能分為多個輸出通道，每個輸出通道由相應(yīng)的電源輸出管理單元對電能的輸出進(jìn)行監(jiān)測、控制與管理，各個輸出通道輸出的電能能夠直接通過各自的輸出接口對接電源輸入端的輸入接口及其相應(yīng)的電源輸入管理單元，可以不再依靠電源輸入端總線對于輸入電能的匯集與分配，而是直接將電能輸入到相應(yīng)的負(fù)載(例如電池組)，由此提高了電能輸入輸出的效率。

特別地，當(dāng)需要兼容已有電源輸入端(具備電源輸入端總線的受電設(shè)備)時，可以再將采用分布式設(shè)計(jì)的電源輸出端重新集中起來，形成分布集中式(“集中-分布-集中”的架構(gòu))的電源輸出端，如此仍然能實(shí)現(xiàn)對于已有電源輸入端的兼容，使用更為方便、靈活。

特別地，當(dāng)電源輸出端與電源輸入端之間傳輸電能的方式為無線傳輸時(電源輸出端的輸出接口為無線充電發(fā)射線圈，電源輸入端的輸入接口為無線充電接收線圈)，分布式設(shè)計(jì)的電源輸出端也使各個電能輸出通道的輸出電流不會過大，克服了傳統(tǒng)提供過大輸出電流的電源輸出端所導(dǎo)致的成本和能耗升高、電能傳輸效率低以及存在安全隱患等缺點(diǎn)；此外，即便是電源輸入端為采用無線輸入接口的傳統(tǒng)電源輸入端(具備電源輸入端總線以及無線接收線圈的受電設(shè)備)，本實(shí)用新型的技術(shù)方案中的電源輸出端仍能與之兼容。

特別地，當(dāng)電源輸入端與電源輸出端集成為一體(“分布-集中-分布”的架構(gòu))時，采用分布集中式設(shè)計(jì)的電源輸入端適于接受其他不同類型的供電設(shè)備的電能輸入，將原先分散且可能大小不一的輸入電能匯集起來，并通過電源總線(電源輸入端總線和電源輸出端總線的集成)將這些電能傳輸?shù)诫娫摧敵龆耍?jīng)電源輸出端的各個電源輸出管理單元的控制，向其他不同類型的負(fù)載輸出具備適合電壓或電流的電能。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的分布集中式電源管理系統(tǒng)的第一實(shí)施例示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的分布集中式電源管理系統(tǒng)的第二實(shí)施例示意圖；

圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例的分布集中式電源管理系統(tǒng)應(yīng)用于電動汽車充電的示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的分布集中式電源管理系統(tǒng)的第三實(shí)施例示意圖；

圖5是本實(shí)用新型的分布集中式電源管理系統(tǒng)的第四實(shí)施例示意圖。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)有技術(shù)中，包含電源輸入端(受電設(shè)備)和電源輸出端(供電設(shè)備)的電源管理系統(tǒng)，最多只是將電源輸入端的電源管理模塊分成一個以上電源管理子模塊，各個電源管理子模塊分別對其相應(yīng)的負(fù)載進(jìn)行電能輸入的監(jiān)測、管理與控制，如此能夠在一定程度上提高電能存儲或使用的效率，但是電能在輸入端總線上的傳輸將導(dǎo)致線路上電能的損耗，特別地，若是具備無線輸出接口的電源輸出端還不太容易提供過大的輸出電流，否則將導(dǎo)致成本和能耗升高(大電流輸出的單個發(fā)射線圈是較難制備且非常耗能的)、電能傳輸效率低以及存在安全隱患等缺點(diǎn)，因此現(xiàn)有電源管理系統(tǒng)中對于電能的輸入輸出的效率較低。

對此，本申請發(fā)明人分析如下：

現(xiàn)有技術(shù)中，對于包含電源輸入端(屬于某個受電設(shè)備)和電源輸出端(屬于某個供電設(shè)備)的電源管理系統(tǒng)，但僅僅只是局限于在電源輸入端采用了“分布式”的電源管理架構(gòu)，卻并未考慮在電源輸出端采用類似的電源管理架構(gòu)，究其原因，可能是因?yàn)殡娫摧斎攵穗m然包含一個以上的電源管理子模塊，但是這些電源管理子模塊一般仍需要通過總線予以連接，而且“一對一”的連接方式是電源輸出端與電源輸出端之間的常用連接方式，實(shí)際情況中通常也不會考慮采用“多對一”或“多對多”的連接方式，畢竟某個供電設(shè)備對某個受電設(shè)備采用多點(diǎn)連接的方式進(jìn)行輸電是非常繁瑣且不切實(shí)際的事情(例如將一根以上的電源線同時接入某電子設(shè)備進(jìn)行充電是極為少見的)，所以電源輸入端設(shè)置總線連接多個電源管理子模塊是慣用技術(shù)手段，這也限制了對電源輸入端的電源管理架構(gòu)做出改進(jìn)；然而，如前所述，只在電 源輸入端采用“分布式”的電源管理架構(gòu)仍然存在電能輸入輸出效率低下的問題，因此有必要改進(jìn)電源輸出端的電源管理架構(gòu)，并與電源輸入端的電源管理架構(gòu)相匹配，形成一種分布集中式的電源管理系統(tǒng)，從而提高電能傳輸效率。

需要指出的是，“分布式控制”的概念很早便已在計(jì)算機(jī)技術(shù)領(lǐng)域中出現(xiàn)，DCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫(Distributed Control System)，在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)，這是相對于集中式控制系統(tǒng)而言的一種新型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，它是在集中式控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)上發(fā)展、演變而來的。因此，DCS的概念最初是被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)自動化控制、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)控制等領(lǐng)域，這些都僅僅屬于弱電領(lǐng)域的應(yīng)用。

除了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域，分布式電源結(jié)構(gòu)正在被諸如通信系統(tǒng)等電子系統(tǒng)越來越多地采用。與集中式電源結(jié)構(gòu)相比，廣泛的應(yīng)用給分布式電源帶來了成本上的優(yōu)勢。傳統(tǒng)的集中電源系統(tǒng)使用單個整流器將交流電源轉(zhuǎn)化成系統(tǒng)所需電壓，因?yàn)樵摻Y(jié)構(gòu)使用的元器件少，所以較便宜，在集中供電系統(tǒng)中，系統(tǒng)所需的電壓在前端產(chǎn)生，然后再被輸送到系統(tǒng)用電的各點(diǎn)上；與集中式電源相比，分布式電源結(jié)構(gòu)(DPA，Distributed Power Architecture)采用前端整流器先將交流電轉(zhuǎn)換成分布總線電壓(通常是48V)，然后再通過系統(tǒng)分配給負(fù)載附近的DC/DC轉(zhuǎn)換模塊，并由DC/DC轉(zhuǎn)換器來提供最終的輸出電壓。

由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中的“分布式電源結(jié)構(gòu)”通常是應(yīng)用在電源輸入端(受電設(shè)備)，且大多屬于弱電系統(tǒng)的電源管理，這種情況下，由于幾乎所有電子設(shè)備都是采用低壓直流電源供電，供電電源要么是電池，要么是電池與DC/DC轉(zhuǎn)換器的組合，或者是將交流電源轉(zhuǎn)換為適合電子器件的低壓直流電源，電源輸出端的電源管理更偏重于電流電壓的穩(wěn)定性、輸出功率控制等方面。因此，在電源輸出端(供電設(shè)備)，特別是強(qiáng)電系統(tǒng)的電源管理中的電源輸出端，本領(lǐng)域技術(shù)人員一般不會想到去采用“分布式電源結(jié)構(gòu)”，更不會將其與電源輸入端的“分布式電源結(jié)構(gòu)”相匹配。

通過上面的分析可知，現(xiàn)有技術(shù)并未能在電源管理系統(tǒng)的電源輸出端實(shí)現(xiàn)“分布式電源結(jié)構(gòu)”，并將其與電源輸入端的“分布式電源結(jié)構(gòu)”相匹配，導(dǎo)致電能傳輸?shù)男瘦^低。

為此，本實(shí)用新型技術(shù)方案提供一種分布集中式電源管理系統(tǒng)，包括：電源輸出端和電源輸入端；所述電源輸出端包括輸出接口、電源輸出端總線以及與所述電源輸出端總線相連的一個以上電源輸出管理單元，所述電源輸出管理單元適于對電能的輸出進(jìn)行監(jiān)測、控制與管理，所述輸出接口適于在所述電源輸出管理單元的控制下輸出電能；所述電源輸入端包括輸入接口以及與所述輸入接口相連的一個以上電源輸入管理單元，所述電源輸入管理單元適于對電能的輸入進(jìn)行監(jiān)測、控制與管理；從所述輸出接口輸出的電能經(jīng)由所述輸入接口輸入，或者從所述輸入接口輸入的電能經(jīng)由所述輸出接口輸出。

需要說明的是，在實(shí)際實(shí)施時，本實(shí)用新型技術(shù)方案中的所述電源輸出端可以是屬于某個供電設(shè)備，此時所述電源輸入端屬于某個受電設(shè)備；所述電源輸出端和電源輸入端也可以是屬于同一個電能管理設(shè)備，該電能管理設(shè)備既可以接受其他供電設(shè)備的電能輸入，又可以向其他負(fù)載輸出電能。

此外，還要指出的是，現(xiàn)有技術(shù)中的強(qiáng)/弱電系統(tǒng)的電源管理中，可能會按照功率需求的不同，分配多個電源輸出端為各自相應(yīng)的受電設(shè)備進(jìn)行供電，此時該電源管理系統(tǒng)的電源輸出端也許會涉及“分布式電源結(jié)構(gòu)”，但這一般只是具有一個以上輸出接口，電源的輸出管理則由一個電源輸出管理模塊負(fù)責(zé)控制，而且受電對象卻涉及一個以上的受電設(shè)備，每個受電設(shè)備也只有一個輸入接口及其相應(yīng)的一個電源管理子模塊，且在供電和受電過程中也不需要所有輸出接口與相應(yīng)輸入接口之間同時對接工作(電能傳輸)，這明顯不同于本實(shí)用新型技術(shù)方案，也與本實(shí)用新型技術(shù)方案要解決的技術(shù)問題有所不同。

為使本實(shí)用新型的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的具體實(shí)施例作詳細(xì)的說明。

實(shí)施例一

本實(shí)施例中，所述電源輸出端屬于某個供電設(shè)備，而所述電源輸入端則屬于某個受電設(shè)備。例如：所述供電設(shè)備可以為電動汽車或混合動力汽車進(jìn)行充電的充電樁，所述受電設(shè)備則為電動汽車或混合動力汽車的動力電池系 統(tǒng)(包含充電接口和電源管理模塊等)。

現(xiàn)有技術(shù)中的電動汽車，其動力電池系統(tǒng)的充電接口通常是一個，該充電接口通過電源總線(電源輸入端總線)與一個以上的電源管理子模塊相連，考慮到本實(shí)用新型技術(shù)方案中電源輸出端的“分布式電源結(jié)構(gòu)”能夠兼容已有電動汽車的動力電池系統(tǒng)，則需要將經(jīng)過“分布式”所形成的各個電能輸出通道重新匯集至某個輸出接口，該輸出接口便能與現(xiàn)有技術(shù)中的輸入接口對接，從而實(shí)現(xiàn)與已有電動汽車的動力電池系統(tǒng)的兼容。

因此，在本實(shí)施例中，所述輸出接口和輸入接口的數(shù)量均為一個，從所述輸出接口輸出的電能經(jīng)由所述輸入接口輸入，所述電源輸入端還包括電源輸入端總線，所述輸入接口通過所述電源輸入端總線與所述一個以上電源輸入管理單元相連；所述分布集中式電源管理系統(tǒng)還包括與各個電源輸入管理單元一對一連接的一個以上負(fù)載，由所述輸入接口輸入的電能在所述電源輸入管理單元的控制下輸入至各個相應(yīng)的負(fù)載。

參閱圖1，在電源輸出端(屬于充電樁)，電能經(jīng)由電源輸出端總線被分配至一個以上電源輸出管理單元，如圖1中的電源輸出管理單元1、電源輸出管理單元2、電源輸出管理單元3、電源輸出管理單元4、……、電源輸出管理單元N-1、電源輸出管理單元N(N是大于1的自然數(shù))，在各個電源輸出管理單元的控制下分別輸出電能，每個電源輸出管理單元對應(yīng)輸出的電能均匯集到同一個輸出接口予以輸出，該輸出接口與電源輸入端所具有的一個輸入接口實(shí)現(xiàn)對接，兩者對接的方式不限于有線連接的方式(例如常見的插頭與插口的連接方式)，也可以采用無線連接的方式。

繼續(xù)參閱圖1，輸出接口與輸入接口對接之后，電能通過該輸入接口輸入電源輸入端，開始對電動汽車的動力電池系統(tǒng)進(jìn)行充電，由于在已有的動力電池系統(tǒng)中(電源輸入端)，電源輸入端總線仍然存在，輸入的電能通過所述電源輸入端總線到達(dá)各個電源輸入管理單元，如圖1中的電源輸入管理單元1、電源輸入管理單元2、電源輸入管理單元3、電源輸入管理單元4、……、電源輸入管理單元N-1、電源輸入管理單元N(N是大于1的自然數(shù))。

本實(shí)用新型實(shí)施例中，所述負(fù)載可以為適于存儲電能的電池組。本實(shí)施 例中，動力電池系統(tǒng)中包含一個以上電池組，每一個電池組與相應(yīng)的一個電源輸入管理單元連接，如圖1中與電源輸入管理單元1相連的電池組1、與電源輸入管理單元2相連的電池組2、與電源輸入管理單元3相連的電池組3、與電源輸入管理單元4相連的電池組4、……、與電源輸入管理單元N-1相連的電池組N-1、與電源輸入管理單元N相連的電池組N，在各個電源輸入管理單元的控制下實(shí)現(xiàn)對各自相應(yīng)電池組的充電。

本實(shí)施例中，在動力電池系統(tǒng)中，各個電池組串聯(lián)連接，每個電池組由一個以上單體電池包并聯(lián)組成，每個單體電池包是由一顆以上鋰電池串聯(lián)形成。在實(shí)際實(shí)施時，動力電池系統(tǒng)中的電池組可以參照特斯拉電動汽車電池組的設(shè)置方式，例如電池組板由16組電池組串聯(lián)而成，并且每組電池組由6個單體電池包并聯(lián)組成，每個單體電池包則是由74節(jié)18650鋰電池串聯(lián)形成，即每組電池組實(shí)際上由444節(jié)鋰電池，整個電池組板共由7104節(jié)18650鋰電池組成。每一組電池組都有其獨(dú)立的電池管理系統(tǒng)(BMS，Battery Management System)，該電池管理系統(tǒng)(相當(dāng)于本實(shí)施例中的電源輸入管理單元)主要功能包括數(shù)據(jù)采集、電池狀態(tài)計(jì)算、能量管理、熱管理、安全管理、均衡控制和通信功能等。電池管理系統(tǒng)是對電池組進(jìn)行安全監(jiān)控及有效管理、提高蓄電池使用效率的裝置。對電動汽車而言，通過該電池管理系統(tǒng)對電池組充放電的有效控制，可達(dá)到增加續(xù)航里程、延長使用壽命、降低運(yùn)行成本的目的，并保證電池組應(yīng)用的安全和可靠性。

本實(shí)施例中，當(dāng)需要兼容已有電源輸入端(具備電源輸入端總線的受電設(shè)備)時，可以再將采用分布式設(shè)計(jì)的電源輸出端重新集中起來，形成分布集中式(“集中-分布-集中”的架構(gòu))的電源輸出端，如此仍然能實(shí)現(xiàn)對于已有電源輸入端的兼容，使用更為方便、靈活。

實(shí)施例二

實(shí)施例一提供的分布集中式電源管理系統(tǒng)能滿足與已有電源輸入端的兼容，使本實(shí)用新型技術(shù)方案的分布集中式電源管理系統(tǒng)具有更廣泛的適應(yīng)性和靈活性，但對于電能輸入輸出效率仍存在較大的提升空間。

為此，本實(shí)施例提供能有效提升電能輸入輸出效率的分布集中式電源管 理系統(tǒng)。本實(shí)施例中，所述輸出接口的數(shù)量為一個以上，且每個輸出接口分別對應(yīng)連接一個電源輸出管理單元；所述輸入接口的數(shù)量為一個以上，且每個輸入接口分別對應(yīng)連接一個電源輸入管理單元；所述輸出接口與所述輸入接口一一對應(yīng)，從任一輸出接口輸出的電能經(jīng)由相應(yīng)的輸入接口輸入；所述分布集中式電源管理系統(tǒng)還包括與各個電源輸入管理單元一對一連接的一個以上負(fù)載，由所述輸入接口輸入的電能在所述電源輸入管理單元的控制下輸入至各個相應(yīng)的負(fù)載。

本實(shí)施例中，仍然以對電動汽車或混合動力汽車的動力電池系統(tǒng)進(jìn)行充電為例進(jìn)行說明。

參閱圖2，在電源輸出端(屬于供電機(jī)構(gòu))，電能經(jīng)由電源輸出端總線被分配至一個以上電源輸出管理單元，如圖2中的電源輸出管理單元1、電源輸出管理單元2、電源輸出管理單元3、電源輸出管理單元4、……、電源輸出管理單元N-1、電源輸出管理單元N(N是大于1的自然數(shù))，在各個電源輸出管理單元的控制下分別輸出電能。本實(shí)施例中，每個電源輸出管理單元都與其相應(yīng)的一個輸出接口相連，輸出接口的數(shù)量與電源輸出管理單元的數(shù)量相一致，如圖2中與電源輸出管理單元1相連的輸出接口1、與電源輸出管理單元2相連的輸出接口2、與電源輸出管理單元3相連的輸出接口3、與電源輸出管理單元4相連的輸出接口4、……、與電源輸出管理單元N-1相連的輸出接口N-1、與電源輸出管理單元N相連的輸出接口N。

在電源輸入端(動力電池系統(tǒng))，仍然包含一個以上電源輸入管理單元，如圖2中的電源輸入管理單元1、電源輸入管理單元2、電源輸入管理單元3、電源輸入管理單元4、……、電源輸入管理單元N-1、電源輸入管理單元N，不過每個電源輸入管理單元都與其相應(yīng)的一個輸入接口相連，輸入接口的數(shù)量與電源輸入管理單元的數(shù)量相一致，如圖2中與電源輸入管理單元1相連的輸入接口1、與電源輸入管理單元2相連的輸入接口2、與電源輸入管理單元3相連的輸入接口3、與電源輸入管理單元4相連的輸入接口4、……、與電源輸入管理單元N-1相連的輸入接口N-1、與電源輸入管理單元N相連的輸入接口N。

本實(shí)施例中，輸出接口與輸入接口一一對應(yīng)，例如輸出接口1對應(yīng)輸入 接口1、輸出接口2對應(yīng)輸入接口2、輸出接口3對應(yīng)輸入接口3、……、以此類推，從任一輸出接口輸出的電能經(jīng)由相應(yīng)的輸入接口輸入，輸入接口則將電能傳輸至相應(yīng)的電源輸入管理單元，在電源輸入管理單元的控制下為對應(yīng)連接的電池組進(jìn)行充電。

本實(shí)施例中的輸出接口與輸入接口之間實(shí)現(xiàn)對接的方式仍然不限于有線連接的方式(例如常見的插頭與插口的連接方式)，而且在實(shí)際實(shí)施時優(yōu)選采用無線連接的方式。因此，所述輸出接口可以為無線充電發(fā)射線圈，所述輸入接口可以為無線充電接收線圈，可以通過電磁感應(yīng)式或磁場共振式實(shí)現(xiàn)供電機(jī)構(gòu)對于電動汽車的無線充電。

本實(shí)施例中，動力電池系統(tǒng)中同樣包含一個以上電池組，每一個電池組與相應(yīng)的一個電源輸入管理單元連接，這與實(shí)施例一中電源輸入管理單元與相應(yīng)電池組之間的連接關(guān)系是相同的，可以參閱實(shí)施例一中的相關(guān)內(nèi)容，此處不再贅述。

本實(shí)用新型實(shí)施例的分布集中式電源管理系統(tǒng)應(yīng)用于電動汽車充電還可以參閱圖3，圖3中示出了電動汽車以及為該電動汽車進(jìn)行有線充電的充電樁301和進(jìn)行無線充電的供電機(jī)構(gòu)(包含由多個無線充電發(fā)射線圈302a所形成的發(fā)射線圈陣列302，與發(fā)射線圈陣列302相連的充電電纜則未在圖3中示出)。若采用傳統(tǒng)的有線充電的方式，那么充電樁301的有線輸出接口301a通過充電線303與電動汽車304上的有線輸入接口304a相連實(shí)現(xiàn)電動汽車304動力電池系統(tǒng)的充電，對此可以參考實(shí)施例一的實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)實(shí)施例一中采用有線充電，則有線輸出接口301a可以對應(yīng)圖1的輸出接口，有線輸入接口304a可以對應(yīng)圖1的輸入接口；若采用最近逐漸流行的無線充電的方式，那么供電機(jī)構(gòu)的發(fā)射線圈陣列302通過電磁感應(yīng)式或磁場共振式與電動汽車304上的接收線圈陣列304b相連實(shí)現(xiàn)電動汽車304動力電池系統(tǒng)的無線充電，對此可以參考實(shí)施例二的實(shí)現(xiàn)方式，當(dāng)實(shí)施例二中采用無線充電，則每個無線充電發(fā)射線圈302a對應(yīng)圖2中的一個輸出接口，接收線圈陣列304b中的每個無線充電接收線圈(圖3中未示出)對應(yīng)圖2中的一個輸入接口，在實(shí)際實(shí)施時，每個無線充電發(fā)射線圈302a與各自相應(yīng)的無線充電接收線圈位置對應(yīng)，便能實(shí)現(xiàn)無線充電。

需要指出的是，本實(shí)施例中的電源輸入端無需電源輸入端總線，因?yàn)殡娔苁峭ㄟ^各個輸入接口直接到達(dá)相應(yīng)的電源輸入管理單元，在電源輸入管理單元的控制下為對應(yīng)連接的電池組進(jìn)行充電；為了與電源輸入端總線有所區(qū)別，本實(shí)施例中將輸入接口與相應(yīng)電源輸入管理單元之間的電源線稱為電源輸入端傳輸線；因此，本實(shí)施例中的動力電池系統(tǒng)電池組的電源線布線是需要重新設(shè)計(jì)的，對于含有電源輸入端總線的動力電池系統(tǒng)則需要采用其他實(shí)施方式，詳見實(shí)施例三。

本實(shí)施例中，當(dāng)電源輸出端與電源輸入端之間傳輸電能的方式為無線傳輸時(電源輸出端的輸出接口為無線充電發(fā)射線圈，電源輸入端的輸入接口為無線充電接收線圈)，分布式設(shè)計(jì)的電源輸出端也使各個電能輸出通道的輸出電流不會過大，克服了傳統(tǒng)提供過大輸出電流的電源輸出端所導(dǎo)致的成本和能耗升高、電能傳輸效率低以及存在安全隱患等缺點(diǎn)。

實(shí)施例三

由于實(shí)施例二中的電源輸入端，需要重新設(shè)計(jì)動力電池系統(tǒng)電池組的電源線布線，那么對那些存在電源輸入端總線的動力電池系統(tǒng)將不能適用，為了能夠?qū)崿F(xiàn)兼容，本實(shí)施例給出分布集中式電源管理系統(tǒng)的另一種實(shí)施方式。

本實(shí)施例中，所述輸出接口的數(shù)量為一個以上，且每個輸出接口分別對應(yīng)連接一個電源輸出管理單元；所述輸入接口的數(shù)量為一個以上，所述輸出接口與所述輸入接口一一對應(yīng)，從任一輸出接口輸出的電能經(jīng)由相應(yīng)的輸入接口輸入；所述電源輸入端還包括電源輸入端總線，所有輸入接口以及所有電源輸入管理單元均連接至所述電源輸入端總線；所述分布集中式電源管理系統(tǒng)還包括與各個電源輸入管理單元一對一連接的一個以上負(fù)載，由所述輸入接口輸入的電能在所述電源輸入管理單元的控制下輸入至各個相應(yīng)的負(fù)載。

參閱圖4，電源輸出端的結(jié)構(gòu)以及功能與實(shí)施例二中圖3所示的相同，可以參閱實(shí)施例二中相關(guān)描述，此處不再贅述；與實(shí)施例二的電源輸入端有所區(qū)別的是，本實(shí)施例中的電源輸入端還包含電源輸入端總線，一個以上輸入接口與所述電源輸入端總線相連，如此通過各個輸入接口輸入的電能便能夠由所述電源輸入端總線實(shí)現(xiàn)匯集，再分配至與所述電源輸入端總線相連的各 個電源輸入管理單元及其相應(yīng)的電池組。

本實(shí)施例中，電源輸入端所包含的電源輸入管理單元與電池組，兩者之間的結(jié)構(gòu)和各自功能與實(shí)施例二或?qū)嵤├恢忻枋龅膬?nèi)容相同，此處不再贅述。

本實(shí)施例中，當(dāng)電源輸出端與電源輸入端之間傳輸電能的方式為無線傳輸時(電源輸出端的輸出接口為無線充電發(fā)射線圈，電源輸入端的輸入接口為無線充電接收線圈)，即便是電源輸入端為采用無線輸入接口的傳統(tǒng)電源輸入端(具備電源輸入端總線以及無線接收線圈的受電設(shè)備)，本實(shí)施例中的電源輸出端仍能與之兼容。

實(shí)施例四

本實(shí)施例中，所述電源輸出端和電源輸入端是屬于同一個電能管理設(shè)備，該電能管理設(shè)備既可以接受其他供電設(shè)備的電能輸入，又可以向其他負(fù)載輸出電能，因此也可以認(rèn)為該電能管理設(shè)備既作為受電設(shè)備又作為供電設(shè)備。

下面對上述電能管理設(shè)備實(shí)際應(yīng)用場景進(jìn)行舉例說明：在野外工作或生活的情況下，往往一個團(tuán)隊(duì)中每位成員都擁有類似“充電寶”等的移動電源，甚至有些移動電源還具有太陽能充電的功能(太陽能電池)，這些移動電源能夠滿足各個團(tuán)隊(duì)成員日常數(shù)碼電子設(shè)備(例如手機(jī)、iPad、MP3等)的用電需求，但是對于一些需要較大電能輸出的設(shè)備，依靠這些移動電源顯然是“力不從心”的，這種情況下，可以利用本實(shí)施例給出的所述電能管理設(shè)備將各個移動電源擁有的電能匯集起來，經(jīng)過該電能管理設(shè)備的電源管理后，再向其他不同類型的負(fù)載輸出具備適合電壓或電流的電能，例如無論用電設(shè)備需要的直流電還是交流電，何種電壓的直流電或交流電，如此便能滿足各類設(shè)備的用電之需。

因此，本實(shí)施例中，所述分布集中式電源管理系統(tǒng)還包括至少一個其他供電設(shè)備；所述輸入接口的數(shù)量為一個以上，每個輸入接口分別對應(yīng)連接一個電源輸入管理單元，所述其他供電設(shè)備適于與所述輸入接口相連并向其所連接的輸入接口傳輸電能；所述電源輸入端還包括電源輸入端總線，從所述輸入接口輸入的電能在所述電源輸入管理單元的控制下，經(jīng)由所述電源輸入 端總線和所述電源輸出端總線傳輸至各個電源輸出管理單元及其相應(yīng)的輸出接口。

在具體實(shí)施時，所述其他供電設(shè)備可以為蓄電池，所述蓄電池具體可以是移動電源，例如普通的帶有充放電控制板的移動電源、帶有太陽能電池的移動電源等。

本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，移動電源是一種帶有充放電控制板的蓄電池。最為典型的移動電源就是“充電寶”。內(nèi)部通常配有多塊蓄電池，電池之間并聯(lián)連接，總電壓通常是3.7V，充滿時，使用5V充電器通過內(nèi)置控制電路板對電池組充電，滿電電壓可以達(dá)到4.2V。當(dāng)移動電源對外供電時，內(nèi)置的3.7V電池組通過內(nèi)置電路板進(jìn)行升壓，輸出電壓通常為5V，輸出電流可以達(dá)到1～2A，提供各種數(shù)碼電子設(shè)備充電?？梢钥闯?，移動電源的充電電壓和輸出電壓是相同的，但與蓄電池的電壓并不相同，這其中內(nèi)置充放電電路板起著決定的作用。

如圖5所示，本實(shí)施例的電源輸入端包含一個以上輸入接口，分別是輸入接口1、輸入接口2、輸入接口3、輸入接口4、……、輸入接口N-1、輸入接口N(N為大于1的自然數(shù))，每個輸入接口與各自相應(yīng)的電源輸入管理單元相連，分別是與輸入接口1相連的電源輸入管理單元1、與輸入接口2相連的電源輸入管理單元2、與輸入接口3相連的電源輸入管理單元3、……、以此類推。各個輸入接口適于滿足一個以上的其他供電設(shè)備(即蓄電池)的連接所需，輸入接口中既可以包括常用的USB接口，也可以包括其他類型的接口，只要與蓄電池上的輸出接口相匹配即可。在實(shí)際實(shí)施時，并不要求所有蓄電池均插入合適的輸入接口，只需要圖5所示的蓄電池1、蓄電池2、蓄電池3、蓄電池4、……、蓄電池N-1和蓄電池N中的至少一個蓄電池接入相應(yīng)的電源輸入端的輸入接口，便能實(shí)現(xiàn)供電。

至少一個蓄電池接入合適的輸入接口后，其輸入的電能經(jīng)由輸入接口及其對應(yīng)的電源輸入管理單元，匯集到電源總線(本實(shí)施例中的“電源總線”可以理解為所述電源輸入端總線和電源輸出端總線的集成)上后傳輸至各個電源輸出管理單元及其相應(yīng)的輸出接口。

本實(shí)施例中，所述電源輸出管理單元可以包括直流電源輸出管理單元和交流電源輸出管理單元；在所述直流電源輸出管理單元的控制下，不同的輸出接口能對外輸出不同的直流電壓；所述電源輸出端還包括與所述交流電源輸出管理單元相連的逆變器，所述逆變器在交流電源輸出管理單元的控制下能對外輸出不同的交流電壓。

繼續(xù)參閱圖5，本實(shí)施例的電源輸出端包含的直流電源輸出管理單元的數(shù)量可以是一個以上，分別是直流電源輸出管理單元1、直流電源輸出管理單元2、直流電源輸出管理單元3、直流電源輸出管理單元4、……、直流電源輸出管理單元M(M為大于1的自然數(shù))，每個直流電源輸出管理單元均與各自相應(yīng)的輸出接口相連，分別是與電源輸出管理單元1相連的輸出接口1、與電源輸出管理單元2相連的輸出接口2、與電源輸出管理單元3相連的輸出接口3、與電源輸出管理單元4相連的輸出接口4、……、與電源輸出管理單元M相連的輸出接口M。本實(shí)施例中，在各個直流電源輸出管理單元的控制下，相應(yīng)輸出接口對應(yīng)輸出的電壓可以包括多種，例如24V、17.5V、12V、5V等，如此能夠滿足不同設(shè)備對于額定電壓的要求。需要說明的是，在其他實(shí)施例中，也可以將一個以上的直流電源輸出管理單元集成在一起，形成一個總的直流電源輸出管理模塊，或者將輸出接口對應(yīng)輸出電壓相同的直流電源輸出管理單元集成。

在實(shí)際實(shí)施時，由于蓄電池連接數(shù)量、蓄電池自身所存儲的電量等因素影響，所能匯集的電能也有所不同，各個電源輸出管理單元可以根據(jù)當(dāng)前所匯集的電能的情況，提供合適的電壓輸出，例如在輸入電能不是很多的情況下，一方面可以只提供較低的電壓輸出，另一方面也可以在較少的輸出接口提供電能輸出，而在輸入電能充足的情況下，則一方面可以提供較高的電壓輸出，另一方面也可以在更多的輸出接口提供電能輸出。

本實(shí)施例中，除了直流電源輸出，還可以提供交流電源輸出，此時電源輸出端還包括與交流電源輸出管理單元相連的逆變器，該逆變器在交流電源輸出管理單元的控制下能夠?qū)ν廨敵霾煌慕涣麟妷海?20V、380V的交流電壓。需要說明的是，雖然圖5中的220V、380V等并未標(biāo)識其對應(yīng)輸出接口，但本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠理解的是，每個交流電壓的輸出實(shí)際上便對 應(yīng)為一個輸出接口。

本實(shí)施例中，當(dāng)電源輸入端與電源輸出端集成為一體(“分布-集中-分布”的架構(gòu))時，采用分布集中式設(shè)計(jì)的電源輸入端適于接受其他不同類型的供電設(shè)備的電能輸入，將原先分散且可能大小不一的輸入電能匯集起來，并通過電源總線(電源輸入端總線和電源輸出端總線的集成)將這些電能傳輸?shù)诫娫摧敵龆?，?jīng)電源輸出端的各個電源輸出管理單元的控制，向其他不同類型的負(fù)載輸出具備適合電壓或電流的電能。

本實(shí)用新型雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本實(shí)用新型，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本實(shí)用新型技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本實(shí)用新型技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本實(shí)用新型的技術(shù)實(shí)質(zhì)對以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本實(shí)用新型技術(shù)方案的保護(hù)范圍。