电源系统模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种电源系统模块。
【背景技术】
[0002]电源系统通常用于向负载提供电力。在此处，负载是DC负载，例如，一个计算机服务器、几个计算机服务器、数据中心等。DC负载还可以是电信设备、军事设备等。这种DC负载需要稳定并且可靠的DC功率。
[0003]在图1中，显示了具有电源系统模块PSS的典型现有技术的电源系统。电源系统模块具有两个AC输入端子AC1、AC2以及正和负DC端子DCP、DCN。DC端子连接至DC总线，该总线再连接至负载。
[0004]将AC电源(通常是主电源(mains))输入至电源系统中。电源系统模块通常包括AC-DC转换器和DC-DC转换器，用于将稳定并且可靠的DC功率提供给负载。从WO2009/028954中已知一个这种高效电源系统模块，该模块具有用于功率因子校正(PFC)的升压转换器以及LLC同步DC-DC转换器。从由Eltek ASA销售和推销的FlatPack2HE产品系列中，也已知这种技术。
[0005]电源系统模块还包括最少一个控制电路，通常是用于控制升压转换器和LLC转换器的数字信号处理器(DSP)。每个这种电源系统模块PSS设置于外壳内，具有连接接口以连接至DC总线、AC总线并且还可能连接至通信总线(通常基于通信总线标准，例如，CAN、RS485、12C 等)ο
[0006]负载还需要备用电源，来在AC主电源发生故障的情况下，确保UPS能力(不间断电源)。备用电源可以包括DC备用，通常是电池装置，将DC功率提供给DC总线。备用电源还可以包括AC备用，通常是柴油发电机，用于经由AC开关设备连接至电源系统模块PSS。
[0007]在图2中，示意性显示了典型的设备，具有在AC总线与DC总线之间连接的几个电源系统模块PSS。几个电池连接至DC总线，作为DC备用，并且另外，几个DC负载连接至DC总线。
[0008]锂离子和铅酸电池等的电池会由于过热、短路或过量充电而爆炸或着火。因此，每个电池或每个电池组需要电池控制器，以便如果发生某些情况，就断开电池。而且，如果一个电池爆炸或着火，那么就存在以下风险，即相邻电池由于因第一次事故导致它们的温度升高也会爆炸，并且引起连锁反应。
[0009]因此，通常定期地或连续地将关于电池电压、电池电流以及电池温度的信息发送给电池控制器，以便监控每个电池的状态。此外，电池可以具有内装的安全电路，该电路被配置为从DC总线断开该电池，以防止事故。在图2中，DC备用包括开关，用于根据来自电池控制器的信号，连接至DC总线以及从DC总线断开。
[0010]数据中心可以包括多个机柜，每个机柜具有多个电源系统模块和具有服务器形式的多个DC负载。这种数据中心是模块化系统，其中，可以根据需要增加、去除或更换电源系统模块、电池和/或服务器。
[0011]设计数据中心的电源具有挑战性。具有很多应当需要考虑的技术因素，例如:
[0012]-减少组件的空间，以便节省占地面积；
[0013]-减少组件的数量，以便节省占地面积；
[0014]-提高组件的效率，以便降低电量成本；
[0015]-平衡备用电池的需要(数据中心需要30-60秒长的备用容量，使用太多电池比较昂贵，并且由于服务器停机时间增加的风险，所以使用太少电池也是昂贵的);
[0016]-减少了手工作业(大型数据中心可以具有必须手动安装的多达2-3000块电池控制器)；
[0017]-通过降低电池事故的风险，尤其降低几个相邻电池发生故障的风险，来提高了安全性。
[0018]本发明的目标在于，提供一种电源系统中使用的改进的电源系统模块，其中，总电源系统占用更少的空间，需要更少的时间来安装，并且提高了安全性。
【发明内容】
[0019]本发明涉及一种电源系统模块，包括:
[0020]-第一和第二AC端子；
[0021]-正和负DC端子；
[0022]-外壳；
[0023]-AC-DC转换器，其连接至该第一和第二 AC端子；
[0024]-DC-DC转换器，其连接在该AC-DC转换器与内部DC总线之间；
[0025]-保护电路，其连接在该内部DC总线与该正或负DC端子之间；
[0026]控制装置，设置用于控制该AC-DC转换器和/或该DC-DC转换器；
[0027]其中，该AC-DC转换器、该DC-DC转换器以及该控制装置设置在该外壳内部；
[0028]其特征在于，该电源系统模块进一步包括备用电池装置，其包括经由电池管理系统连接至该内部DC总线的备用电池，
[0029]其中，该备用电池装置设置在该外壳内部。
[0030]一方面，该电池管理系统连接至该控制装置。
[0031]一方面，该电池管理系统包括电池监控和控制系统，用于监控该备用电池的状态并且用于控制在该备用电池与该内部DC总线之间的电流流动。
[0032]一方面，该电池监控和控制系统连接至该控制装置。
[0033]一方面，该电池监控和控制系统包括电压传感器、电流传感器以及温度传感器，其中，该传感器连接至该控制装置。
[0034]一方面，该电池监控和控制系统包括充电和/或放电电流控制装置，用于在充电期间控制从该内部DC总线供应给该备用电池的充电电流和/或用于在放电期间控制从该备用电池供应给该内部DC总线的放电电流，其中，该充电和/或放电电流控制装置连接至该控制装置。
[0035]一方面，该电池管理系统包括电池安全系统，其被配置为如果不再满足安全要求，那么从该内部DC总线断开该备用电池。
[0036]一方面，该电池安全系统包括电压传感器、电流传感器以及温度传感器，其中，该电池安全系统进一步包括连接至该传感器的连接/断开装置，其中，该连接/断开装置被配置为:
[0037]-如果不再满足固定的安全限度，那么从该内部DC总线断开该备用电池，并且
[0038]-如果再次满足安全要求，那么将该备用电池与该内部DC总线重新连接。
[0039]一方面，该电池安全系统独立于该控制装置和该电池监控和控制系统。
[0040]一方面，该备用电池被配置为在超过30秒的时间段内供应该电源系统模块的额定功率。
[0041]一方面，该模块包括冷却风扇，用于吹风穿过该外壳，其中，备用电池由冷却风扇来冷却。
[0042]一方面，该备用电池设置在被设于该外壳内的第一隔间中，其中，该冷却风扇吹风穿过该第一隔间。
[0043]一方面，在第二隔间内设置该AC-DC转换器、该DC-DC转换器和/或该控制装置的电气组件，其中，该第二隔间通过保护壁与该第一隔间分开。该保护壁可以由片金属或铝制成。
[0044]—方面，该第一隔间是具有由该冷却风扇提供的进气口和排气口的封闭的隔间。
[0045]一方面，该备用电池的期望寿命在10到12年之间，并且该AC-DC转换器、该DC-DC转换器和/或该控制装置的期望寿命在10到12年之间。
[0046]一方面，该冷却风扇还吹风穿过该外壳的该第二隔间。
[0047]—方面，在该外壳的该第一隔间的后侧上设置后排气口。
[0048]一方面，该外壳被配置为安装到机架或机柜；该第一和第二 AC端子通过该外壳引导并且被配置为连接至在该机架或机柜中设置的AC总线；并且该正和负DC端子通过该外壳引导并且被配置为连接至在该机架或机柜中设置的DC总线。
【附图说明】
[0049]现在，参照附图，描述本发明的实施方式，其中:
[0050]图1示出了在AC电源、DC负载以及电池之间连接的现有技术的电源系统；
[0051]图2示出了现有技术使用电源系统连接至几个负载和几个电池的方式。
[0052]图3示出了本发明的第一实施方式；
[0053]图4示出了图3的备用电池装置；
[0054]图5不出了本发明的外壳的实施方式；
[0055]图6a示意性示出了从上面观看的外壳的实施方式，其中，去除了上壁；
[0056]图6b示意性示出了外壳的后侧；
[0057]图7示出了连接至几个负载的根据本发明的电源系统；
[0058]图8a示出了机柜，其中，可以插入电源系统模块；
[0059]图8b示出了可以在这种机柜内排列电源系统模块的方式。
【具体实施方式】
[0060]