CN110138021B - 集成供电装置和系统、供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种集成供电装置和系统、供电方法，集成供电装置包括壳体、设置在所述壳体内的电池组单元、电池管控单元、电池充电单元和用于连接负载的输出稳压单元；所述电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元均连接至所述电池组单元；所述电池管控单元连接所述电池充电单元，且该电池管控单元用于控制所述电池充电单元对所述电池组单元充电，或者，控制所述电池组单元经所述输出稳压单元向所述负载供电。本发明能够实现对储能电池的集中管控，有效提高了储能电池充放电过程的可靠性和安全性，并减少了储能电池的维护成本。

Description

集成供电装置和系统、供电方法

技术领域

本发明实施例涉及电池应用技术领域，具体涉及一种集成供电装置和系统、供电方法。

背景技术

储能电池是保障电网中各设备不间断供电的重要设备之一，且能够应用于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合，而由于储能电池属于化学能产品，是个“哑”设备，无法做到信息化手段进行主动管控，因此，作用于储能电池的管控装置已成为相关企业研发的重点。

目前，对储能电池进行管控的方式，通常为将管控装置与分散设置的储能电池进行连接，来实现对分散设置的储能电池进行自动管理，并控制储能电池放电或充电。

然而，现有对储能电池进行管控的方式虽然能够实现对电池的自动管控，但由于现有方式中储能电池分散布置、待管控的储能电池数量庞大和运行过程智能化程度低的现状，势必会造成储能电池的维护时间、金钱成本的大量增加以及储能电池供电过程的可靠性不足的问题，并阻碍分布式供电技术的无法进行大规模应用。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的实施例提供一种集成供电装置和系统、供电方法，能够实现对储能电池的集中管控。

为解决上述技术问题，本发明提供以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种集成供电装置，所述集成供电装置包括：壳体、设置在所述壳体内的电池组单元、电池管控单元、电池充电单元和用于连接负载的输出稳压单元；

所述电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元均连接至所述电池组单元；

所述电池管控单元连接所述电池充电单元，且该电池管控单元用于控制所述电池充电单元对所述电池组单元充电，或者，控制所述电池组单元经所述输出稳压单元向所述负载供电。

进一步地，所述集成供电装置还包括：超级电容阵列；

所述超级电容阵列分别与所述电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元连接，使得所述电池管控单元在所述电池组单元无法满足负载供电需求时，控制所述超级电容阵列经所述输出稳压单元为所述负载供电，以及，控制所述电池充电单元对所述超级电容阵列进行充电。

进一步地，所述电池组单元包括：由多个单体电池连接而成的电池阵列，使得所述电池管控单元控制所述电池充电单元通过该电池阵列对任意数量的单体电池进行充电。

进一步地，所述电池组单元还包括：用于检测各所述单体电池的运行状态的检测子单元；

所述检测子单元与所述电池管控单元连接，使得若所述电池管控单元经所述检测子单元获知任意数量的单体电池发生故障，则将发生故障的单体电池隔离出所述电池阵列，以及，若所述电池管控单元经所述检测子单元获知任意数量的单体电池的电压落后于截止电压值，则控制所述电池充电单元对该任意数量的单体电池进行充电。

进一步地，所述集成供电装置还包括：设置在所述壳体内的通信单元，且该通信单元与控制中心通信；

所述通信单元分别连接所述电池组单元、电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元；

所述通信单元用于将所述电池组单元、电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元的运行状态发送至所述控制中心。

第二方面，本发明提供了一种集成供电系统，所述集成供电系统包括多个所述的集成供电装置；

多个所述集成供电装置与输出母线并联，且各所述集成供电装置之间用通信总线连接。

第三方面，本发明提供了一种应用所述的集成供电装置实现的供电方法，所述供电方法包括：

所述电池管控单元实时检测所述负载是否处于市电正常供电状态；

若是，则所述电池管控单元根据所述电池组单元的运行状态控制所述电池充电单元对所述电池组单元进行充电；

否则，所述电池管控单元控制所述电池组单元经所述输出稳压单元向所述负载供电。

进一步地，所述供电方法还包括：

所述电池管控单元控制检测子单元实时对组成所述电池组单元的电池阵列中的多个单体电池的运行状态；

若所述电池管控单元经所述检测子单元获知任意数量的单体电池发生故障，则将发生故障的单体电池隔离出所述电池阵列；

若所述电池管控单元经所述检测子单元获知任意数量的单体电池电量低于预设电量值，则控制所述电池充电单元对该任意数量的单体电池进行充电。

进一步地，所述供电方法还包括：

在所述电池管控单元根据所述电池组单元的运行状态控制所述电池充电单元对所述电池组单元进行充电的过程中，若所述电池管控单元经所述检测子单元获知所述电池组单元无法满足所述负载的供电需求，则所述电池管控单元控制超级电容阵列经所述输出稳压单元为所述负载供电；

其中，所述超级电容阵列分别与所述电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元连接。

进一步地，所述电池管控单元控制所述电池组单元经所述输出稳压单元向所述负载供电，包括：

所述电池管控单元获取所述负载的用电量，并根据所述负载的用电量确定最小放电单元；

所述电池管控单元在组成所述电池组单元的电池阵列中的多个单体电池中，选取与所述最小放电单元对应的单体电池经所述输出稳压单元向所述负载供电；

所述电池管控单元将未被选取的单体电池标记为削峰填谷用电池或能量调配用电池。

由上述技术方案可知，本发明实施例所述的一种集成供电装置，通过设置壳体、均设置在所述壳体内电池组单元、电池管控单元、电池充电单元和用于连接负载的输出稳压单元；所述电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元均连接至所述电池组单元；所述电池管控单元连接所述电池充电单元，且该电池管控单元用于控制所述电池充电单元对所述电池组单元充电，或者，控制所述电池组单元经所述输出稳压单元向所述负载供电，能够实现对储能电池的集中管控，有效提高了储能电池充放电过程的可靠性和安全性，并减少了储能电池维护的时间和金钱成本，并能够提高数据中心供电效率、电源资产利用率和机房利用率，进而有效提高了储能电池的供电效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一中的一种集成供电装置的结构示意图；

图2是本发明的包含辅助供电单元的集成供电装置的结构示意图；

图3是本发明的包含超级电容阵列的集成供电装置的结构示意图；

图4是本发明的包含检测子单元的集成供电装置的结构示意图；

图5是本发明的包含通信单元的集成供电装置的结构示意图；

图6是本发明的集成供电装置中壳体的结构示意图；

图7是本发明的集成供电装置安装在机柜中的结构示意图；

图8是本发明的应用实例中的集成供电装置的结构示意图；

图9是本发明的应用实例中的壳体的俯视图；

图10是本发明的应用实例中的壳体的一侧外壁的示意图；

图11是本发明的应用实例中的壳体的另一侧外壁的示意图；

图12是本发明实施例二中的一种集成供电系统的结构示意图；

图13是本发明实施例三二中的一种集成供电方法的流程示意图；

其中，1-集成供电装置；2-壳体；201-通信接口；202-运行指示灯；203-蜂鸣器；204-设备开关；3-电池组单元；301-单体电池；302-电池阵列；303-检测子单元；4-电池管控单元；5-电池充电单元；6-输出稳压单元；7-辅助供电单元；701-超级电容阵列；8-通信单元；9-机柜；10-输出母线；11-通信总线；12-负载；13-控制中心。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的实施例一提供一种集成供电装置1的具体实施方式，参见图1，所述集成供电装置1具体包括如下内容：

壳体2、设置在所述壳体2内的电池组单元3、电池管控单元4、电池充电单元5和用于连接负载12的输出稳压单元6；所述电池管控单元4、电池充电单元5和输出稳压单元6均连接至所述电池组单元3；所述电池管控单元4连接所述电池充电单元5。

在所述集成供电装置1中的电池管控单元4，用于控制所述电池充电单元5对所述电池组单元3充电，或者，控制所述电池组单元3经所述输出稳压单元6向所述负载12供电。可以理解的是，电池管控单元4控制所述电池充电单元5对所述电池组单元3充电还是向所述负载12供电的具体方式可以为根据DC母线来判断，在一种举例中，当检测到直流输出母线10电压小于对应的母线电设定值时，电池管控单元4控制所述电池组单元3向所述负载12供电，当检测到交流输入大于设定值，同时输出母线10电压大于或等于设定值时，电池管控单元4控制所述电池充电单元5对所述电池组单元3充电，电池管控单元4控制所述电池充电单元5对所述电池组单元3充电还是向所述负载12供电之间的执行顺序根据实际应用情况同时执行或交替执行。

在上述描述中，所述集成供电装置1中共设有5种类型的部件，分别为：壳体2、电池组单元3、电池管控单元4、电池充电单元5和输出稳压单元6，且对各部件的具体说明如下：

(1)壳体2：在集成供电装置1中，所述电池组单元3、电池管控单元4、电池充电单元5和输出稳压单元6均设置在所述壳体2中，且所述电池组单元3、电池管控单元4、电池充电单元5和输出稳压单元6在所述壳体2中的设置方式可以为可拆卸式设置，即可以利用卡槽或螺栓连接等方式将各单元固定设置在所述壳体2中，并在需要对其中的单元进行维修或更换时，直接将该单元取出进行维修或更换，而不会影响其他单元，进而能够有效提高所述集成供电装置1的使用寿命和维修便捷性。

(2)电池组单元3：所述电池组单元3由储能蓄电池组成，且该电池组单元3分别连接所述电池管控单元4、输出稳压单元6和电池充电单元5，所述电池组单元3用于根据所述电池管控单元4的控制指令向所述集成供电装置1外部的负载12进行供电或者根据所述电池管控单元4的控制指令接收所述电池充电单元5向其充电。

(3)电池管控单元4：在本实施例中，所述电池管控单元4可以包含一种用于对电池进行管理及控制的控制芯片，且该控制芯片可以为现有的电池管理芯片，且电池管理芯片的型号可以为HIP6301、IS6537、RT9237和ADP3168等等，在所述集成供电装置1的应用中，所述电池管控单元4实时检测所述负载12是否处于市电正常供电状态；若是，则所述电池管控单元4根据所述电池组单元3的运行状态控制所述电池充电单元5对所述电池组单元3进行充电；否则，所述电池管控单元4控制所述电池组单元3经所述输出稳压单元6向所述负载12供电。

在一种具体举例中，所述电池管控单元4为一种包含电池管理芯片的电池管控电路板，且电池管理芯片可以选用可重构电池网络控制专用芯片，例如型号为CTC2000的电池管理芯片，用于实现对电池组单元3的管控。

(4)电池充电单元5：所述电池充电单元5分别与所述电池组单元3和电池管控单元4连接，所述电池充电单元5用于根据所述电池管控单元4的控制命令向所述电池组单元3进行充电。可以理解的是，所述电池管控单元4也可以用于实时监控所述电池充电单元5的运行状态，若检测到所述电池充电单元5发生故障，则所述电池管控单元4向所述数据中心发送所述电池充电单元5发生故障的告警信息，且该告警信息中可以包括发生故障的电池充电单元5的标记编码，使得控制中心13能够根据该标记编码在预存的数据表格中查到该发生故障的电池充电单元5的具体位置，并派遣维修人员至该位置点对该发生故障的电池充电单元5进行维修或更换。

(5)输出稳压单元6：所述输出稳压单元6用于根据负载12能够接受的电压范围对所述电池组单元3输出的电压进行调节，以满足所述负载12的供电要求。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的集成供电装置1，能够实现对储能电池的集中管控，有效提高了储能电池充放电过程的可靠性和安全性，并减少了储能电池维护的时间和金钱成本，进而有效提高了储能电池对负载12的供电效率，并增加了储能电池的使用寿命。

在一种具体实施方式中，本发明提供的所述集成供电装置1中还设有辅助供电单元7，参见图2，所述辅助供电单元7具体包括如下内容：

所述辅助供电单元7分别与所述电池管控单元4、电池充电单元5和输出稳压单元6连接，使得所述电池管控单元4在所述电池组单元3无法满足负载12供电需求时，控制所述辅助供电单元7经所述输出稳压单元6为所述负载12供电，以及，控制所述电池充电单元5对所述辅助供电单元7进行充电。

在上述描述的基础上，参见图3，所述辅助供电单元7还可以具体为一种超级电容阵列701，在一种举例中，超级电容阵列701主要由超级电容组和双向DC/DC变换器在阵列中进行组合形成，其中的超级电容组是介于传统电容器与电池之间的一种新型电化学储能器件，超级电容组相比传统电容器有着更高的能量密度；相比电池有着更高的功率密度和超长的循环寿命，因此它兼具传统电容器与电池的优点，主要是利用电极/电解质界面电荷分离所形成的双电层，或借助电极表面、内部快速的氧化还原反应所产生的法拉第“准电容”来实现电荷和能量的储存的。因此，超级电容器具有充电速度快、大电流放电性能好、超长的循环寿命、工作温度宽等特点，进而使得该超级电容阵列701能够负责电池阵列302中电池单体隔离、动态重组时，输出能量，保证负载12的不间断供电，进而进一步提高了集成供电装置1对负载12进行供电的可靠性和安全性。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的集成供电装置1，通过辅助供电单元7，实现了电池组单元3和辅助供电单元7对负载12的双重供电机制，能够进一步提高储能电池充放电过程的可靠性和安全性，进而有效提高了储能电池对负载12的供电效率，并增加了储能电池的使用寿命。

在一种具体实施方式中，本发明还提供所述集成供电装置1中的所述电池组单元3的具体实施方式，所述电池组单元3具体包括如下内容：

由多个单体电池301连接而成的电池阵列302，使得所述电池管控单元4控制所述电池充电单元5通过该电池阵列302对任意数量的单体电池301进行充电。

可以理解的是，在本实施例中的单体电池301可以为单体锂电池或其他单体储能蓄电池，且由多个单体电池301连接而成的电池阵列302具体可以体现为：将多个单体锂电池安装在高频电力电子半导体阵列板上，实现电池能量流在微秒级的离散化和数字化，锂电池单体数量根据放电容量需求和电池组电压进行配置，使得所述集成供电装置1能够实现对单体电池301进行的有针对性的控制，进而在提高了集成供电装置1供电可靠性的同时，也提高了集成供电装置1的智能化程度。

在上述描述的基础上，参见图4，所述电池组单元3还中还设有用于检测各所述单体电池301的运行状态的检测子单元303。

所述检测子单元303与所述电池管控单元4连接中的各单体电池301分别连接，使得若所述电池管控单元4经所述检测子单元303获知任意数量的单体电池301发生故障，则将发生故障的单体电池301隔离出所述电池阵列302，以及，若所述电池管控单元4经所述检测子单元303获知任意数量的单体电池301的电压落后于截止电压值，则控制所述电池充电单元5对该任意数量的单体电池301进行充电。可以理解的是，所述截止电压值为一个预设的电压阈值，即若检测到某个单体电池301的电压小于该截止电压值，则说明该单体电池301的电压过低，需要进行充电；若某个单体电池301的电压大于该截止电压值，则说明该单体电池301的电压足够对外部负载12进行供电且暂时不需要充电。在一种举例中，所述截止电压值可以设置为单体电池301的电压最大值的30％至60％。

可以理解的是，所述检测子单元303可以为一种集成的综合运行参数检测装置，该综合运行参数检测装置能够对每节单体电池301的电压、电流和温度等运行参数进行实时检测，所述检测子单元303也可以为多个功能性不同的检测装置，这些检测装置分别对对每节单体电池301的电压、电流和温度等运行参数进行检查，这些检测装置均与各单体电池301相连，且这些检测装置均连接至所述电池管控单元4。

在一种举例中，某个电池阵列302中包括6个单体锂电池，且检测子单元303分别与6个单体锂电池连接，该6个单体锂电池并联连接在电池阵列302，以及，该6个单体锂电池分别为A至F，参见表1。

表1

由上表1可知，若所述集成供电装置1当前的状态为所述电池管控单元4控制所述电池组单元3经由所述输出稳压单元6向外部的负载12进行充电的状态，且所述集成供电装置1在该期间检测到单体锂电池D发生故障，则将该单体锂电池D隔离出所述电池阵列302，并检测其余的单体锂电池的供电量是否能够满足负载12用电需求，若可以则控制其余的单体锂电池持续向所述负载12供电，若其余的单体锂电池的供电量无法满足负载12用电需求，则控制所述辅助供电单元7持续向所述负载12供电。同时，所述电池管控单元4还可以向控制中心13发送该单体锂电池D的故障信息。

若所述集成供电装置1当前的状态为所述电池管控单元4控制所述电池组单元3经由所述输出稳压单元6向外部的负载12进行充电的状态，且所述集成供电装置1在该期间检测到单体锂电池B和F的电压均小于截止电压值，则将单体锂电池B和F标记为待充电状态，并在当前对负载12进行供电的过程结束后，控制所述电池充电单元5对所述单体锂电池B和F进行充电。

若所述集成供电装置1当前的状态为所述电池管控单元4检测获知外部负载12无需充电的状态，且所述集成供电装置1在该期间检测到单体锂电池B和F的电压均小于截止电压值，以及，单体锂电池D发生故障，则控制所述电池充电单元5对所述单体锂电池B和F进行充电，并将该单体锂电池D隔离出所述电池阵列302，并向控制中心13发送该单体锂电池D的故障信息。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的集成供电装置1，能够针对单体电池301进行准确且可靠地充电或放电控制，通过将控制对象精确到单位电池，能够更加有效地提高储能电池充放电过程的可靠性和安全性，并增加储能电池的使用寿命。

在一种具体实施方式中，本发明提供的所述集成供电装置1中还设有通信单元8，参见图5，所述通信单元8具体包括如下内容：

设置在所述壳体2内的通信单元8，且该通信单元8与控制中心13通信；所述通信单元8分别连接所述电池组单元3、电池管控单元4、电池充电单元5和输出稳压单元6；所述通信单元8用于将所述电池组单元3、电池管控单元4、电池充电单元5和输出稳压单元6的运行状态发送至所述控制中心13。

可以理解的是，前述的所述电池管控单元4与所述控制中心13通信均通过该通信单元8实现，所述通信单元8是负责控制中心13通与各单元之间通信的设备，它控制与远端数据设备连接的全部通信信道，实现包括差错控制、中断接入控制、确认控制、传输顺序和串并转换等功能。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的集成供电装置1，通过通信单元8的设置，有效提高了所述集成供电装置1的智能化程度，并使得控制中心13能够及时获知所述集成供电装置1中各部件的运行情况，进而提高了集成供电装置1的运行可靠性和安全性。

在一种具体实施方式中，本发明还提供所述集成供电装置1中的壳体2的具体实施方式，参见图6，所述壳体2具体包括如下内容：

所述壳体2上设有通信接口201，且所述通信单元8经所述通信接口201与所述控制中心13通信。

另外，所述壳体2上还设有运行指示灯202、蜂鸣器203和设备开关204。

在一种具体举例中，所述运行指示灯202、蜂鸣器203和设备开关204可以设置在所述壳体2的一侧外壁上，且所述运行指示灯202、蜂鸣器203和设备开关204均与所述电池管控单元4电连接，使得用户能够通过开启设备开关204而开启所述电池管控单元4，使得所述电池管控单元4控制各部件单体运行，包括控制所述运行指示灯202的开启；另外，在所述电池管控单元4获知单体电池或其他部件单体发生故障时，控制所述蜂鸣器203开启，使得维修人员能够根据所述蜂鸣器203发出的声音迅速获知故障发生位置。所述通信接口201可以设置在所述壳体2的另一侧外壁上，因为通信单元8根据功能划分可以为不止一个，因此与所述运行指示灯202、蜂鸣器203和设备开关204分侧设置能够更加清楚的进行所述集成供电装置1的功能显示，且使得对所述集成供电装置1的维修更为便捷。

在一种具体实施方式中，参见图7，本发明提供的所述集成供电装置1还可以安装在机柜9中，且所述集成供电装置1的外壳可以根据电池组单元3中单体电池301的数量和体积进行调整设置，以及，所述集成供电装置1的外壳根据待放置的机柜9进行形状及大小的调整设置，在一种举例中，所述机柜9可以为信息通信设备机柜9。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的集成供电装置1，实现机柜9级分布式供电，其中的机柜9级分布式供电是将电源和电池设备分散布置在ICT设备机柜9中，就近为ICT设备供电，供电效率高；无需设置电力电池室，机房空间利用率高；同时电源设备可实现柔性规划，按需扩容，实现成长与投资共同进行的建设模式。

为进一步的说明本方案，本发明还提供一种集成供电装置1的具体应用实例，参见图8，具体包括如下内容：

在本实施例中，所述电池组单元3具体为电池阵列302、电池管控单元4具体为电池管控电路板、电池充电单元5具体为充电电路板、辅助供电单元7具体为超级电容阵列701、输出稳压单元6具体为输出稳压电路板，以及，所述通信单元8具体为通信板。

为了能够满足机柜9级分布式供电技术推广应用要求，提高供电效率和机房空间利用率，本应用实例提出的一种应用于机柜9的集成供电装置1主要将电池阵列302、超级电容阵列701、电池管控电路板、电池管控芯片、充电电路板、通信板、输出稳压电路板等功能单元集成在一个独立机框中，可嵌入在机柜9中使用，实现对电池进行数字化管控和互联网化自动巡检运维。

各功能单元采用模块化架构设计，可快速集成安装在独立机框中，形成电池产品。各功能单元的功能用途情况如下：

电池阵列302：将多个锂电池单体安装在高频电力电子半导体阵列板上，实现电池能量流在微秒级的离散化和数字化，锂电池单体数量根据放电容量需求和电池组电压进行配置。

电池阵列302上设有单体电池301运行参数检测装置，对每节单体电池301的电压、电流和温度等运行参数进行实时检测。

2)电池管控电路板(含芯片)：选用可重构电池网络控制专用芯片，实现对电池阵列302进行管控。通过专用控制芯片及其状态指令集API，进行实时管理和控制电池阵列302中的任意一个电池单体，并可以查看任意单体电池301当前的状态，如SOC，电压，电流等。同时根据电池单体一致性情况，进行电池动态重组。

电池动态重组的实现，解决了如何在电池组中屏蔽单体电池301差异性问题，当电池组中的单体电池301的电流、温度出现不均衡现象或故障时，管控系统将其单体电池301进行屏蔽，剩余单体电池301进行重组应用。

3)电池充电电路板：负责对超级电容、锂电池进行充电管理。

4)超级电容阵列701：负责电池阵列302中电池单体隔离、动态重组时，输出能量，保证负载12不间断供电。

5)输出稳压电路板：根据负载12能够接受的电压范围，对电池输出电压进行调节，满足负载12供电要求。

6)通信板：负责各功能单元的监控信息采集，与后台进行通信。

在本应用例中，集成供电装置1是一个由多种不同储能介质构成的复合型储能系统，系统自动检测外部供电状态并自动在市电和电池之间切换。当外部供电正常时，系统根据当前电池状态给电池或电池组充电；当外部供电中断时，电池可以在1毫秒内全功率转换至放电状态，为负载12提供不间断电源。电池可以根据外部负载12的情况自动进行最小放电单元数的配置(根据负载12大小情况和备电时长实时计算电池容量输出配置)，因此具有灵活度高，可靠性好的优点。

另外，所述集成供电装置1外形结构参见图9至11，外形尺寸根据机柜9内部尺寸和电池容量进行确定，电池装置通过L型支架固定安装在机柜9内。

集成供电装置1前面板设有运行指示灯202、蜂鸣器203、手动开关和通信接口201等，其定义如下表2所示。

表2

以及，指示灯及蜂鸣器203功能定义如下表3所示。

表3

集成供电装置1后面板设有直流输入/输出接口、交流市电检测接口，所有接口选择专用接插件，直接与母排进行热插拔连接，方便安装维护。

从上述描述可知，本发明的集成供电装置1，采用数字化管控手段将电池固定串并联硬连接系统变成可软件定义的电池能量交换系统，相比现有电池应用，具有以下技术特点和价值：

(1)智能维护：100％数字化，互联网可视可管，支撑自动巡检维护。

(2)快速：标准机柜9设计，通用性强，快速安装部署。

(3)寿命长：电池组寿命接近电池单体寿命，电池使用寿命提升3倍。

(4)可靠性高：微秒级自动隔离故障单体，动态成组，不影响电池组整体性能。

(5)彻底解决了因电池运维成本高，影响大规模分散安装在ICT设备机柜9中使用的问题，实现了新形势下ICT行业对供电高效、灵活及可靠性等方面的需求，提高了系统可靠性、电源资产和机房利用率。

本发明的实施例二提供一种包含上述集成供电装置1的集成供电装置1系统的具体实施方式，参见图12，所述集成供电系统具体包括如下内容：

多个所述集成供电装置1与输出母线10并联，且各所述集成供电装置1之间用通信总线11连接。

在一种具体举例中，集成供电装置1系统由1台或多台集成供电装置1组成，每台集成供电装置1直接并联在输出母线10上，将其中一台集成供电装置1设为主机，每台集成供电装置1之间的信息通信部分由通信总线11完成，在主机上完成协议格式转换和数据处理，通过以太网口接入监控中心，每台集成供电装置1的功率输出能量可以通过互联网进行管控，同时能量可以在多台集成供电装置1之间进行调度。

对于每台集成供电装置1的功率输出能量可以通过互联网进行管控的应用举例：每台集成供电装置1的输出功率根据负载12大小情况和备电时长计算确定，在保证负载12备电要求的前提下，将电池富余容量用于削峰填谷或调度为其它用途。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的集成供电系统，能够实现对储能电池的集中管控，有效提高了储能电池充放电过程的可靠性和安全性，并减少了储能电池维护的时间和金钱成本，进而有效提高了储能电池对负载12的供电效率，并增加了储能电池的使用寿命。

本发明的实施例三提供一种应用所述集成供电装置1实现的供电方法的具体实施方式，参见图13，所述供电方法具体包括如下内容：

步骤100：所述电池管控单元4实时检测所述负载12是否处于市电正常供电状态；

若是，则执行步骤200，否则执行步骤300。

步骤200：所述电池管控单元4根据所述电池组单元3的运行状态控制所述电池充电单元5对所述电池组单元3进行充电；

步骤300：所述电池管控单元4控制所述电池组单元3经所述输出稳压单元6向所述负载12供电。

可以理解的是，所述电池管控单元4控制所述电池组单元3充电或控制所述电池组单元3自空闲状态向放电切换的具体切换方式根据DC母线来判断，放电状态向充电状态的切换根据AC和DC总线来判断，具体包括如下内容：

(1)当检测到直流输出母线10电压小于设定值时，电池切换为放电状态；

(2)当检测到交流输入大于设定值，同时输出母线10电压大于或等于设定值时，电池切换为充电状态。

交流输入电压和直流输出母线10电压设定值根据各电压等级情况设定，典型值参考如下表4和表5所示：

表4

输出直流电压等级	12V	48V	240V	336V
					设定电压值	12.4V	54V	270V	378V

表5

输入交流电压等级	220V	380V
			设定电压值	180V	300V

从上述描述可知，本发明的实施例提供的集成供电方法，能够实现对储能电池的集中管控，有效提高了储能电池充放电过程的可靠性和安全性，并减少了储能电池维护的时间和金钱成本，进而有效提高了储能电池对负载12的供电效率，并增加了储能电池的使用寿命。

在一种具体实施方式中，所述供电方法还具体包括如下内容：

在所述电池管控单元4根据所述电池组单元3的运行状态控制所述电池充电单元5对所述电池组单元3进行充电的过程中，若所述电池管控单元4经所述检测子单元303获知所述电池组单元3无法满足所述负载12的供电需求，则所述电池管控单元4控制辅助供电单元7经所述输出稳压单元6为所述负载12供电；其中，所述辅助供电单元7分别与所述电池管控单元4、电池充电单元5和输出稳压单元6连接。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的集成供电装置1，通过辅助供电单元7，实现了电池组单元3和辅助供电单元7对负载12的双重供电机制，能够进一步提高储能电池充放电过程的可靠性和安全性，进而有效提高了储能电池对负载12的供电效率，并增加了储能电池的使用寿命。

在一种具体实施方式中，所述供电方法还具体包括如下内容：

步骤A00：所述电池管控单元4控制检测子单元303实时对组成所述电池组单元3的电池阵列302中的多个单体电池301的运行状态。

步骤B00：若所述电池管控单元4经所述检测子单元303获知任意数量的单体电池301发生故障，则将发生故障的单体电池301隔离出所述电池阵列302。

步骤C00：若所述电池管控单元4经所述检测子单元303获知任意数量的单体电池301电量低于预设电量值，则控制所述电池充电单元5对该任意数量的单体电池301进行充电。

可以理解的是，所述步骤A00至C00，与步骤100至300之间的执行顺序根据实际应用情况分同时执行或交替执行。

从上述描述可知，本发明的实施例提供的集成供电装置1，能够针对单体电池301进行准确且可靠地充电或放电控制，通过将控制对象精确到单位电池，能够更加有效地提高储能电池充放电过程的可靠性和安全性，并增加储能电池的使用寿命。

在一种具体实施方式中，本发明还提供所述供电方法中步骤300的具体实施方式，所述步骤300具体包括如下内容：

步骤301：所述电池管控单元4获取所述负载12的用电量，并根据所述负载12的用电量确定最小放电单元。

步骤302：所述电池管控单元4在组成所述电池组单元3的电池阵列302中的多个单体电池301中，选取与所述最小放电单元对应的单体电池301经所述输出稳压单元6向所述负载12供电。

步骤303：所述电池管控单元4将未被选取的单体电池301标记为削峰填谷用电池或能量调配用电池。

在一种所述供电方法的应用举例中，所述电池管控单元4自动检测外部供电状态并自动在市电和电池之间切换。当外部供电正常时，系统根据当前电池状态给电池或电池组充电；当外部供电中断时，电池可以在1毫秒内全功率转换至放电状态，为负载12提供不间断电源。电池可以根据外部负载12的情况自动进行最小放电单元数的配置(根据负载12大小情况和备电时长实时计算电池容量输出配置)，因此具有灵活度高，可靠性好的优点，且所述供电方法能够实现的功能如表5所示。

表5

从上述描述可知，本发明的实施例提供的供电方法，能够实现对储能电池的集中管控，有效提高了储能电池充放电过程的可靠性和安全性，并减少了储能电池维护的时间和金钱成本，进而有效提高了储能电池对负载12的供电效率，并增加了储能电池的使用寿命。

以上所描述的集成供电装置等实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台大数据传输设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的实施例的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明的实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明的实施例各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种集成供电装置，其特征在于，所述集成供电装置包括：壳体、设置在所述壳体内的电池组单元、电池管控单元、电池充电单元、用于连接负载的输出稳压单元和超级电容阵列；

所述电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元均连接至所述电池组单元；

所述电池管控单元连接所述电池充电单元，且该电池管控单元用于控制所述电池充电单元对所述电池组单元充电，或者，控制所述电池组单元经所述输出稳压单元向所述负载供电；

所述电池管控单元还用于实时监控所述电池充电单元的运行状态，若检测到所述电池充电单元发生故障，则向数据中心发送所述电池充电单元发生故障的告警信息，所述告警信息包括所述电池充电单元的标记编码；

所述超级电容阵列分别与所述电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元连接，使得所述电池管控单元在所述电池组单元无法满足负载供电需求时，控制所述超级电容阵列经所述输出稳压单元为所述负载供电，以及，控制所述电池充电单元对所述超级电容阵列进行充电；

所述电池组单元包括：由多个单体电池连接而成的电池阵列，使得所述电池管控单元控制所述电池充电单元通过该电池阵列对任意数量的单体电池进行充电；

所述电池组单元还包括：用于检测各所述单体电池的运行状态的检测子单元；

所述检测子单元与所述电池管控单元连接，使得若所述电池管控单元经所述检测子单元获知任意数量的单体电池发生故障，则将发生故障的单体电池隔离出所述电池阵列，以及，若所述电池管控单元经所述检测子单元获知任意数量的单体电池的电压落后于截止电压值，则控制所述电池充电单元对该任意数量的单体电池进行充电；

所述检测子单元包括一个综合运行参数检测装置，所述综合运行参数检测装置用于对各所述单体电池的电压、电流和温度进行实时检测；或者，

所述检测子单元包括多个检测装置，各所述检测装置均与各所述单体电池相连，各所述检测装置分别连接至所述电池管控单元，各所述检测装置分别用于对每个单体电池的电压、电流和温度进行实时检测。

2.根据权利要求1所述的集成供电装置，其特征在于，所述集成供电装置还包括：设置在所述壳体内的通信单元，且该通信单元与控制中心通信；

所述通信单元分别连接所述电池组单元、电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元；

所述通信单元用于将所述电池组单元、电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元的运行状态发送至所述控制中心。

3.一种集成供电系统，其特征在于，所述集成供电系统包括多个如权利要求1至2任一项所述的集成供电装置；

多个所述集成供电装置与输出母线并联，且各所述集成供电装置之间用通信总线连接。

4.一种应用权利要求1至2任一项所述的集成供电装置实现的供电方法，其特征在于，所述供电方法包括：

所述电池管控单元实时检测所述负载是否处于市电正常供电状态；

若是，则所述电池管控单元根据所述电池组单元的运行状态控制所述电池充电单元对所述电池组单元进行充电；

否则，所述电池管控单元控制所述电池组单元经所述输出稳压单元向所述负载供电。

5.根据权利要求4所述的供电方法，其特征在于，所述供电方法还包括：

所述电池管控单元控制检测子单元实时对组成所述电池组单元的电池阵列中的多个单体电池的运行状态；

若所述电池管控单元经所述检测子单元获知任意数量的单体电池发生故障，则将发生故障的单体电池隔离出所述电池阵列；

若所述电池管控单元经所述检测子单元获知任意数量的单体电池电量低于预设电量值，则控制所述电池充电单元对该任意数量的单体电池进行充电。

6.根据权利要求5所述的供电方法，其特征在于，所述供电方法还包括：

在所述电池管控单元根据所述电池组单元的运行状态控制所述电池充电单元对所述电池组单元进行充电的过程中，若所述电池管控单元经所述检测子单元获知所述电池组单元无法满足所述负载的供电需求，则所述电池管控单元控制超级电容阵列经所述输出稳压单元为所述负载供电；

其中，所述超级电容阵列分别与所述电池管控单元、电池充电单元和输出稳压单元连接。

7.根据权利要求4所述的供电方法，其特征在于，所述电池管控单元控制所述电池组单元经所述输出稳压单元向所述负载供电，包括：

所述电池管控单元获取所述负载的用电量，并根据所述负载的用电量确定最小放电单元；

所述电池管控单元在组成所述电池组单元的电池阵列中的多个单体电池中，选取与所述最小放电单元对应的单体电池经所述输出稳压单元向所述负载供电；

所述电池管控单元将未被选取的单体电池标记为削峰填谷用电池或能量调配用电池。