本发明涉及一种电池管理系统，具体公开一种基于数据中心的备用电池管理系统。
背景技术：
伴随着数据中心的飞速发展，供电可靠性问题、能耗问题与空间问题一直伴随着其发展。数据中心运营商亟待找到解决这些问题的有效方案。
在当代数据中心供电系统中必须具备的备用能源有两种，一是备用发电机(或完全独立的第二路市电)，用于在主供电电网故障时继续维持数据中心正常运行；二是备用电池，用于在主供电电网故障备用油机启动和切换时间内支持ups继续向关键it负载供电。
数据中心依靠不间断供电电源(ups)实现，这种方式存在以下问题：
1、传统ups由于在对数据中心服务器供电需要交流市电到直流变换，直流到交流变化两步，两次变换中存在15％左右的能量损耗；
2、ups系统的集中式方式单独占用数据中心大量空间，造成数据中心单位空间的效益下降；
3、传统ups采用铅酸电池储能，需要人工定期维护，故障率高、维护费用高。
技术实现要素：
为了解决现有技术中的缺陷，本发明的目的在于提供一种基于数据中心的备用电池管理系统。
本发明提供一种基于数据中心的备用电池管理系统，其包括多个备用电池单体模块、通信模块、中央监控模块以及唤醒模块。其中，每个备用电池单体模块分别连接至负载(数据中心，以下所述负载均可理解为数据中心)以供电给负载。该通信模块分别连接该些备用电池单体模块。该中央监控模块连接该通信模块以通过该通信模块而实现其与每个备用电池单体模块之间的通信，以实时监控该些备用电池单体模块的状态并转发使用者命令。该唤醒模块分别连接该些备用电池单体模块，以唤醒该些备用电池单体模块。
优选地，每个备用电池单体模块分别通过母排线而连接至该负载。
优选地，每个备用电池单体模块分别包括电池、电池管理系统模块、ac/dc充电模块以及dc/dc放电模块。该电池管理系统模块连接该电池以实时监控并保护该电池，且决定该电池是执行充电操作还是放电操作。该ac/dc充电模块连接在交流电源与该电池管理系统模块之间以执行该充电操作。该dc/dc放电模块，连接在该电池管理系统模块与负载之间以执行该放电操作。
优选地，该电池管理系统包括充电控制模块以及放电控制模块。该充电控制模块连接该ac/dc充电模块，以配合该ac/dc充电模块而执行该充电操作。而该放电控制模块连接该dc/dc放电模块，以配合该dc/dc放电模块而执行该放电操作。
优选地，该中央监控模块包括监控设备、电源接口以及通信接口。该监控设备用于实时地监控该些备用电池单体模块的状态并转发该使用者命令，该电源接口连接至母排线以获取电能，而该通信接口连接至该通信模块以通过通信模块而实现该中央监控模块与该些备用电池单体模块之间的通信。
优选地，该中央监控模块进一步包括休眠按钮，以使该备用电池管理系统进入休眠省电状态。
优选地，该通信模块包括通信总线以及多个通信收发器，其中每个通信收发器分别连接在一个对应的备用电池单体模块与该通信总线之间。
优选地，该唤醒模块包括唤醒总线多个唤醒按钮，其中每个唤醒按钮分别连接在一个对应的备用电池单体模块与该通信总线之间。
本发明的一种基于数据中心的备用电池管理系统可利用多个的备用电池单体模块以有效地均摊整个系统中的大电流。而每个独立的备用电池单体模块可有效地实现快速充、放电功能，且每个备用电池单体模块中的充、放电模块独立分开，因此其可有效地实现备电零时间响应功能。此外，中央监控模块能有效地监控各个备用电池单体模块，其可与唤醒模块相互配合从而使备用电池管理系统在正常工作模式与休眠省电模式之间进行切换，从而降低了整个备用电池管理系统的功耗。此外，整个备用电池管理系统是利用通信模块而实现多个备用电池单体模块的架构，因此备用电池单体模块可任意扩展，其灵活性好，冗余性好，且可维护性好。
附图说明
图1是数据中心供电系统示意图；
图2为图1中所示的中央监控模块的示意图；
图3为图1中所示的通信模块的示意图；
图4为中备用电池单体模块的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细说明。
图1是数据中心供电系统示意图。如图1所示，供电系统100包括市电110、负载(数据中心)120、母排线130以及备用电池管理系统140。在本实施例中，负载120正常工作所需要的电能为48v的电压以及500a的电流，即负载120所需要的电能规格为48v/500a。
其中，市电110连接一交流电源(例如市电)，从而接收市电所提供的交流电(ac)并将交流电转换成直流电(dc)。此外，市电110通过母排线130而连接负载120，因此市电所提供的电能可通过市电供电模块110以及母排线130而提供给负载120，以利用市电而供电给负载120。
备用电池管理系统140包括多个备用电池单体模块，以在市电停止供电给负载120时而利用这些备用电池单体模块所存储的电能而供电给负载120。在本实施例中，负载120的需求为48v/500a，而每个备用电池单体模块的规格可为48v/25ah，且备用电池管理系统140包括30个备用电池单体模块，因此，在放电过程中，30个48v/25ah的备用电池单体模块可均摊500a的大电流，而在充电过程中，每个备用电池单体模块可分别吸收25a的充电电流，则1个小时即可充满，从而达到一个小时充满所有备用电池单体模块的目的。
具体地，备用电池管理系统140包括中央监控模块141、通信模块142、唤醒模块143以及20个备用电池单体模块144。
图2为图1所示的中央监控模块141的示意图。如图1-2所示，中央监控模块141包括监控设备1411、电源接口1412以及通信接口1413。其中，监控设备1411可利用lcd触摸显示屏而实现，其内设置有监控软件，从而实现监控功能，并具有查询以及转发命令功能。电源接口1412连接母排线130以获取电能，当母排线130掉电时则中央监控模块141自动掉电，从而使整个电子系统100进入掉电模式，降低了整个电子系统100的功耗。通信接口1413匹配与通信模块142的类型，在本实施例中其可为can通信接口，其与通信模块142连接，以通过通信模块142而实现与其他模块的通信。此外，中央监控模块141还设置有休眠按钮1414，则使用者可利用此休眠按钮1414而使备用电池管理系统140进入休眠省电状态。
图3为图1所示的通信模块142的示意图。如图1及3所示，在本实施例中，通信模块142可为can通信模块，采用can技术而进行通信。通信模块142包括通信总线1421以及多个通信收发器1422(例如can通信收发器)。其中，通信总线1421具有2根屏蔽线1421a以及1421b，其上具有多个通信节点(未标示)。这些can通信收发器1422分别连接在通信总线1421上的各个通信节电上。另，这些can通信收发器1422可分别连接这些备用电池单体模块144中的can接口，以实现与这些备用电池单体模块144的通信。此外，图2所示的中央监控模块141中的通信接口1413可连接至通信模块142中的通信总线1421，从而藉由通信模块142而实现中央监控模块141与这些备用电池单体模块144之间的通信。由于通信模块142由通信总线1421和多个can通信收发器1422而构成，因此其支持扩展，用户可任意地扩展can通信收发器1422和备用电池单体模块144的数量，则备用电池管理系统140的灵活性好，冗余性较好，且可维护性好。
请继续参阅图1，唤醒模块143包括唤醒总线1431以及多个唤醒按钮1432。其中，唤醒总线1432分别连接这些唤醒按钮1432，这些唤醒按钮1432分别对应于这些备用电池单体模块144，且每个唤醒按钮1432分别连接在一个对应的备用电池单体模块144与唤醒总线1431之间，以在备用电池管理系统140进入休眠省电状态后，唤醒对应的备用电池单体模块144以利用备用电池管理系统140中的这些备用电池单体模块144而供电给负载120。
图4为备用电池单体模块144的示意图。如图1及4所示，备用电池单体模块144包括电池1440、ac/dc充电模块1441、电池管理系统(batterymanagementsystem，bms)模块1442、dc/dc放电模块1443、通信接口1444以及唤醒接口1445。其中，通信接口1444可为can通信接口，连接通信模块142中的can通信收发器1422，以实现备用电池单体模块144与通信模块142之间的通信。而唤醒接口1445连接唤醒模块143中的唤醒按钮1432，以获取唤醒命令，从而在备用电池管理系统140进入休眠省电状态后，唤醒对应的备用电池单体模块。
电池管理系统模块1442连接电池1440，以实时监控电池1440的电压、电流以及温度，并实现充电过流保护、充电过压保护、放电欠压保护，放电过压保护，放电过流保护，温度保护，短路保护等各种保护功能。此外，电池管理系统模块1442还包括有充电控制模块14421以及放电控制模块14422，以决定是对电池1440进行充电操作还是进行放电操作。
ac/dc充电模块1441连接在电池管理系统1442的充电控制模块14421与交流电源之间，以配合充电控制模块14421而对电池1440进行充电操作。而dc/dc放电模块1443连接在电池管理系统1442的放电控制模块14422与母排线130之间，以配合放电控制模块14422而对电池1440进行放电操作以供电给负载120。
综上所述，本发明的备用电池管理系统140可利用多个的48v/25a的备用电池单体模块144分别提供电能，从而有效地均摊整个系统中的大电流500a。而每个独立的备用电池单体模块144可有效地实现快速充、放电功能，且每个备用电池单体模块144中的充、放电模块独立分开，因此其可有效地实现备电零时间响应功能。此外，中央监控模块141能有效地监控各个备用电池单体模块144，其可与唤醒模块143相互配合从而使备用电池管理系统140在正常工作模式与休眠省电模式之间进行切换，从而降低了整个备用电池管理系统140的功耗。此外，整个备用电池管理系统140是利用通信模块142而实现多个备用电池单体模块144的架构，因此备用电池单体模块144可任意扩展，其灵活性好，冗余性好，且可维护性好。
因此，本发明中的电子系统100既可以利用市电供电模块110来连接负载120，以利用市电直接供电给负载120；又可以利用备用电池管理系统140中的这些备用电池单体模块144在市电掉电时，供电给负载120。
虽然本发明已以实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本发明所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求所界定者为准。