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MODULARE STROMVERSORGUNG - Dokument DE69635208T2
 
PatentDe  


Dokumentenidentifikation DE69635208T2 14.06.2006
EP-Veröffentlichungsnummer 0000855097
Titel MODULARE STROMVERSORGUNG
Anmelder Invetech Operations Pty. Ltd., Mount Waverley, AU
Erfinder LOH, Pit-Kin, Negeri Sembilan, MY
Vertreter Weickmann & Weickmann, 81679 München
DE-Aktenzeichen 69635208
Vertragsstaaten AT, BE, CH, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LI, LU, MC, NL, PT, SE
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 10.10.1996
EP-Aktenzeichen 969323898
WO-Anmeldetag 10.10.1996
PCT-Aktenzeichen PCT/AU96/00637
WO-Veröffentlichungsnummer 0097014206
WO-Veröffentlichungsdatum 17.04.1997
EP-Offenlegungsdatum 29.07.1998
EP date of grant 21.09.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 14.06.2006
IPC-Hauptklasse H02J 1/10(2006.01)A, F, I, 20051017, B, H, EP
IPC-Nebenklasse H02J 9/06(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   G06F 1/26(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   H02J 3/38(2006.01)A, L, I, 20051017, B, H, EP   

Beschreibung[de]

Diese Erfindung betrifft eine modulare Stromversorgung. Eine besondere Anwendung der Erfindung betrifft unterbrechungsfreie Stromversorgungen für eine Verbindung z.B. zwischen einer Netzstromquelle und einer elektrischen Ausstattung, wie z.B. einer Computervorrichtung.

Die Stromversorgungsausstattung, wie z.B. unterbrechungsfreie Stromversorgungen (UPS = „uninterruptable power supplies"), wird oftmals beim Koppeln einer sensitiven elektrischen Vorrichtung, wie z.B. einer Computerausstattung, mit einer Netzstromquelle verwendet. Eine unterbrechungsfreie Stromversorgung, welche zwischen Netzstromquellen und einem Computer gekoppelt ist, ist in der Lage, eine Stromquelle bereitzustellen, welche nicht Gegenstand von Fluktuationen in der Netzstromquelle ist, und kann für den Fall eines Stromausfalls bezogen auf die Netzquelle Strom bereitstellen. Die Stromhandhabungskapazität der unterbrechungsfreien Stromquelle muss auf den Stromverbrauch der damit verbundenen elektrischen Vorrichtung abgestimmt werden, was dann einige Schwierigkeiten verursachen kann, wenn die elektrische Vorrichtung upgegradet wird oder zugefügt wird. Bei einer Computeranwendung z.B., bei welcher eine unterbrechungsfreie Stromquelle einen lokalen Netzwerk Server (LAN-Server) betreibt, der 1 kW Strom benötigt, kann die unterbrechungsfreie Stromversorgung derart gewählt werden, dass sie eine Kapazität von 1200 va hat. Dann, wenn der LAN-Server zu einem Modell hin upgegradet wird, welches 1,5 kW Strom benötigt, wird die UPS durch eine UPS mit zusätzlicher Stromhandhabungsfähigkeit ersetzt werden müssen.

Die JP 07184322 A offenbart eine UPS, welches die Merkmale des Oberbegriffs von Anspruch 1 umfasst. Die Erfindung ist durch die Merkmale der unabhängigen Ansprüche definiert. Bevorzugte Ausführungsformen sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Die Erfindung wird im Folgenden lediglich als Beispiel mit Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen ausführlicher beschrieben werden. Es stellt dar:

1 ist eine veranschaulichende Ansicht einer Ausführungsform der Erfindung, welche ein Gehäuse zeigt, das eine Mehrzahl von unterbrechungsfreien Stromversorgungsmodulen enthält;

2 ist ein schematisches Blockdiagramm einer Schaltung für ein unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul und Gehäuse;

3 ist ein detaillierteres schematisches Blockdiagramm einer Schaltung für ein UPS-Modul;

4A und 4B sind eine hintere- bzw. eine Querschnittsansicht eines UPS-Moduls;

5 ist eine Querschnittsansicht, welche einen bevorzugten Aufbau einer Schaltung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung zeigt;

6A, 6B und 6C sind Querschnittsansichten, welche eine Kopplung zwischen einem UPS-Modul und einem Gehäuse darstellen;

7 stellt Querschnittsansichten eines Verbinders zum Verbinden eines UPS-Moduls mit einem Gehäuse dar;

8 zeigt isometrische Explosionsansichten von Komponenten des Verbinders von 7;

9A, 9B und 9C stellen einen Mechanismus im hinteren Bereich eines UPS-Moduls zur Verhinderung eines Zugangs zu den elektrischen Verbindern darin dar;

10 zeigt eine isometrische Ansicht und Komponenten eines flachen Transformators; und

11 ist ein schematisches Diagramm eines Impedanznetzwerks zum Verarbeiten von Steuer/Regelsignalen.

Eine modulare unterbrechungsfreie Stromversorgung (UPS) 2 ist in 1 dargestellt und umfasst ein Gehäuse 4, welches dazu ausgebildet ist, eine Mehrzahl von unterbrechungsfreien Stromversorgungsmodulen 6 darin aufzunehmen. Das Gehäuse 4 umfasst eine Mehrzahl von Andockschachten, welche jeweils die Größe aufweisen, dass sie ein UPS-Modul 6 aufnehmen. Die UPS 2 dient zur Verbindung zwischen einer elektrischen Vorrichtung, wie z.B. einer Computerausstattung, und einer elektrischen Netzstromquelle, welche z.B. von einer elektrischen Wandsteckdose bereitgestellt werden kann. Im Betrieb wird, während die Netzstromquelle normal in Betrieb ist, von der Netzstromquelle der UPS 2 elektrischer Strom bereitgestellt, welcher durch die UPS-Module 6 fließt, die parallel verbunden sind, und wird Strom der elektrischen Vorrichtung bereitgestellt. Dann, wenn z.B. eine Unterbrechung bei der Zufuhr von Elektrizität bei der Netzstromquelle auftritt, funktionieren die UPS-Module 6 derart, dass sie Elektrizität von Energiespeichervorrichtungen, wie z.B. Batterien, welche in den UPS-Modulen 6 enthalten sind, der elektrischen Vorrichtung zuführen. Während somit die Netzstromquelle normal in Betrieb ist, verwenden die UPS-Module 6 weiterhin eine Strommenge von dieser, um die Energiespeichervorrichtungen aufzuladen.

Ein schematisches Blockdiagramm, welches Hauptkomponenten der UPS 2 zeigt, ist in 2 dargestellt. Das Gehäuse 4 ist mit einem Eingang 10 für elektrischen Strom und einem Ausgang 12 für elektrischen Strom gezeigt, welche mit einem internen Eingangs- bzw. Ausgangsstrombus 14, 16 verbunden sind. Eine Umgehungsschaltung 11 koppelt den Eingangs- und den Ausgangsstrombus 14, 16 und ist normalerweise in einem Zustand, durch welchen der Eingangs- und der Ausgangsstrombus nicht elektrisch durch die Umgehungsschaltung verbunden sind. Die Umgehungsschaltung 11 umfasst einen Schalter, welcher durch den Nutzer bedienbar ist und/oder betätigt wird, wenn alle Module 6 in dem Gehäuse entfernt sind, um ein Schalten der Umgehungsschaltung 11 zu einem Zustand zu bewirken, in welchem der Eingangs- und der Ausgangsstrombus unter Umgehung der Module 6 direkt gekoppelt sind. Zum Beispiel kann jeder Andockschacht mit einem Abtastschalter versehen werden, welcher dann betätigt wird, wenn ein UPS-Modul aus diesem entfernt wird, wobei die Abtastschalter z.B in Reihe gekoppelt sind. Die damit gekoppelte Umgehungsschaltung kann dann betätigt werden, wenn alle Module 6 entfernt worden sind.

Wenn das UPS-Modul 6 in dem Gehäuse 4 eingebaut ist, ist eine Verbindung von dem Stromeingabebus 14 zu einem Wechselstrom-zu-Gleichstromwandler 30 in dem UPS-Modul 6 hergestellt. Der Wechselstrom/Gleichstromwandler 30 empfängt Elektrizität von dem Eingabestrombus 14, welches ein elektrisches Wechselstrom-Signal ist, wie z.B. ein elektrisches Signal mit 50 Hz und 240 V, und stellt eine Gleichstromausgabe mit relativ hoher Spannung auf der Leitung 31 her. Die Hochspannungsleitung 31 ist zu einem Hochspannungsbus 18 in dem Gehäuse 4 derart mittels Dioden zurückgekoppelt, dass Strom von dem Bus 18 zu der Leitung 31 fließen kann. Die Verbindung mit dem Hochspannungsbus 18 gestattet, dass dem Modul 6 von einem (nicht gezeigten) Batteriemodul ein Hochspannungsstrom für eine zusätzliche Backup-Zeit zugeführt wird. In dem UPS-Modul 6 ist weiterhin ein Gleichstrom-zu-Wechselstromwandler 40 bereitgestellt, welcher die Hochspannungsgleichstromelektrizität von der Leitung 31 als Eingang aufweist, und welcher ein elektrisches Ausgangswechselstromsignal herstellt, das mit der Wechselstromelektrizität auf dem Eingangsstrombus 14 synchronisiert ist. Die Ausgabe des Gleichstrom/Wechselstromwandlers 40 ist zu dem Ausgangsstrombus 16 in dem Gehäuse 4 zurückgekoppelt. Der Gleichstrom/Wechselstromwandler 40 wird durch eine Pulsbreitenmodulationsschaltung 42 gesteuert/geregelt, welche durch ein Steuer/Regelmittel 38 in Form einer Mikrosteuerung/regelung betätigt wird. Die Mikrosteuerung/regelung arbeitet unter der Steuerung/Regelung von gespeicherten Anweisungscodes, jedoch kann jede geeignete Verarbeitungsschaltung für das Steuer/Regelmittel 38 verwendet werden, wie z.B. ein dedizierter anwenderspezifischer oder halb-anwenderspezifischer Logikschaltkreis. Während die Elektrizität, welche der Netzstromeingabe 10 zugeführt wird, ihr Signalniveau aufrechterhält, fließt der elektrische Strom von dem Eingangsstrombus 14 durch den Wechselstrom/Gleichstromwandler 30, den Gleichstrom/Wechselstromwandler 40 und zurück zu dem Ausgangsstrombus 16. Dieser Vorgang findet parallel in jedem der UPS-Module 6 statt, welche in dem Gehäuse 4 eingebaut sind.

Das UPS-Modul 6 umfasst ebenfalls eine Energiespeichervorrichtung in Form einer Batterie 32. Eine Ladeschaltung 34 ist derart gekoppelt, dass sie elektrischen Strom von dem Eingangsstrombus 14 erhält, und ist mit der Batterie 32 durch einen Schalter 44 derart gekoppelt, dass dann, wenn ein normales Signalniveau auf dem Eingangsstrombus 14 erhalten wird, erforderlichenfalls durch die Ladeeinrichtung 34 in der Batterie 32 elektrischer Strom gespeichert wird. Eine Gleichstrom-zu-Gleichstrom-Spannungsniveauwechslerschaltung 36 ist zwischen der Batterie und der Hochspannungsleitung 31 gekoppelt. Die Batterie 32 kann z.B. bei einem Niveau von ungefähr 12 V Gleichstrom in Betrieb sein, wie es für Batterien des Bleisäuretyps gewöhnlich ist, während die Hochspannungsleitung 31 in der Größenordnung von 350 V Gleichstrom liegen kann. Somit verringert die Ladeinrichtung 34 die Gleichstromspannung von der Hochspannungsleitung 31 derart, dass sie mit der Batterie 32 kompatibel ist, während der Wechselstrom/Gleichstromspannungswandler 36 die Gleichstromspannung von der Batterie erhöht. Wenn eine Stromfluktuation in der Netzstromquelle auftritt, welche dem Eingangsstrombus 14 zugeführt wird, wird dies durch die Mikrosteuer/regeleinrichtung 38 erfasst, welche ein Steuer/Regelsignal auf einem Steuer/Regelleitungsbus 20 in dem Gehäuse 4 ausgibt. Der Steuer/Regelleitungsbus 20 ist mit einer Steuer/Regelsignalverarbeitungsschaltung 24 und damit mit einem weiteren Steuer/Regelbus 22 gekoppelt. Die Steuer/Regelsignalverarbeitungsschaltung 24 empfängt Steuer/Regelsignale von den Mikrosteuer/regeleinrichtungen in jedem UPS-Modul 6, das in dem Gehäuse 4 eingebaut ist, und erzeugt ein Ausgabesteuer/regelsignal auf dem Steuer/Regelbus 22 auf der Grundlage der Signale, welche von jedem Modul 6 empfangen werden. Wenn eine Mehrheit der Mikrosteuer/regeleinrichtungen 38 ein Signal auf dem Steuer/Regelbus 20 ausgeben, welches eine Fluktuation einer Netzstromquelle anzeigt, bewirkt das resultierende Signal auf den Bus 22, dass die Mikrosteuer/regeleinrichtung 38 in jedem UPS-Modul 6 den entsprechenden Schalter 44 derart steuert/regelt, dass die Batterie 32 von der Ladeeinrichtung 34 getrennt wird. Dann, wenn eine Minderheit von Mikrosteuer/regeleinrichtungen 38 ein Stromfluktuationssignal auf den Bus 20 ausgibt, zeigt das resultierende Signal auf dem Bus 22 den Mikrosteuer/regeleinrichtungen an, dass es nicht erforderlich ist, dass Strom von den Batterien zugeführt wird, und die Netzstromquelle versorgt weiterhin den Ausgangsstrombus. Somit wird während der Fluktuation oder des Ausfalls der Netzstromquelle elektrischer Strom von der Batterie 32 zu der Hochspannungsleitung 31 durch den Wechselstrom/Gleichstromspannungswandler 36 zugeführt, so dass der Ausgangsstrombus 16 durch den Gleichstrom/Wechselstromwandler 40 in jedem eingebauten UPS-Modul 6 versorgt wird.

Obwohl die unterbrechungsfreie Stromversorgung 2, welche in den 1 und 2 dargestellt ist, ein Gehäuse umfasst, welches lediglich drei UPS-Module enthält, kann ein Gehäuse, welches viel mehr UPS-Module, wie z.B. sechs, zwölf, fünfzig oder mehr aufnimmt, aufgebaut werden, wobei alle UPS-Module 6 parallel arbeiten und die Mikrosteuer/regeleinrichtungen 38 darin auf einem Mehrheitsentscheidungsfindungsprozess arbeiten, wie oben dargestellt wurde. Alternativ kann ein einziges UPS-Modul 6 isoliert arbeiten, wobei es mit einem Gehäuse 4 gekoppelt ist, aber stattdessen direkt mit der Netzstromquelle als Eingang und mit der elektrischen Vorrichtung als Ausgang gekoppelt ist.

Ein ausführlicheres schematisches Blockdiagramm einer Schaltung, welche in einem unterbrechungsfreien Stromversorgungsmodul 6 enthalten ist, ist in 3 gezeigt. Die Verbindungen 50 zum Empfangen von Netzeingangsstrom sind auf der linken Seite der Figur gezeigt, und umfassen Leitungs-, neutrale- und Erdungsverbindungen. Die Netzstromeingangsverbindungen 50 können entweder von einer Kopplung mit einem Gehäuse 4, wie oben dargestellt wurde, abgeleitet sein, oder von einer direkten Verbindung zu einer Netzstromquelle, wie z.B. einer herkömmliche Wandsteckdose. Der Netzwechselstrom wird über Gleichrichterdioden einem Wechselstrom/Gleichstrom-Booster 30 eingegeben, welcher eine Gleichstromausgabe mit einer relativ hohen Spannung von +350 Volt, –350 Volt auf den Hochspannungsleitungen 31 erzeugt. Eine Ladeeinrichtungsschaltung 34 ist derart angeschlossen, dass sie elektrischen Strom von den Netzstromeingangsverbindungen empfängt, und erzeugt eine 12V-Ausgabe zum Laden der Batterien 32. Die Verbindung zwischen der Ladeeinrichtung 34 und den Batterien 32 wird durch einen Schalter 44 reguliert, welcher von der Mikrosteuer/regeleinrichtung 38 gesteuert wird. Die Batterien 32 sind weiterhin mit einem Gleichstrom/Gleichstrom-Wechselrichter 36 gekoppelt, welcher die 12V-Batteriespannung als Eingabe empfängt, und erzeugt eine Ausgabe, welche mit den Hochspannungsgleichstromleitungen 31 kompatibel ist. Ein Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichter 40 ist ebenso mit den Hochspannungsgleichstrom-Leitungen 31 gekoppelt, um eine Wechselstromspannungsausgabe zu erzeugen, welche mit der Netzstromeingabe kompatibel ist, die bei der Eingabeverbindung 50 empfangen wird. Der Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichter 40 wird durch eine Pulsbreitenmodulations-Steuer/Regelschaltung 42 (PWM-Steuer/Regelschaltung) gesteuert/geregelt, welche selbst durch die Mikrosteuerung/regelung 38 gesteuert/geregelt wird.

Die Mikrosteuerung/regelung 38 ist herkömmlich aufgebaut und kann z.B. eine Mikroprozessorschaltung, eine Eingangs/Ausgangsschaltung und nichtflüchtige Speicheranweisungscodes zum Steuern/Regeln der Mikroprozessorschaltung umfassen. Eine Wachhundschaltung 52 („watchdog circuit") ist mit der Mikrosteuerung/regelung 38 gekoppelt und fragt regelmäßig die Mikrosteuerung/regelung ab, um ein Fortsetzen eines normalen Betriebs zu bestimmen. Wenn die Wachhundschaltung 52 einen fehlerhaften Betrieb der Mikrosteuerung/regelung während einer Abfrage erfasst, dann agiert die Wachhundschaltung 52 derart, dass sie die Mikrosteuerung/regelung 38 zurücksetzt oder über eine Alarmschaltung 56 einen Alarm auslöst.

Die Mikrosteuerungs/regelungsschaltung 38 empfängt Abtasteingaben von der Netzstromeingangsquelle bei Verbindungen 50 durch eine Verbindungsabtastschaltung 68, welche der Mikrosteuerung/regelung Signale bereitstellt, die eine elektrische Wechselstromversorgung anzeigen, welche bei der Verbindung 50 vorhanden ist, und Synchronisierungssignale bereitstellt, und zwar nach Maßgabe der Wechselnetzstromelektrizität. Abtasteingaben werden der Mikrosteuerung/regelung ebenso bereitgestellt von der Ladeeinrichtung 34, der Hochspannungsgleichstromleitung 31, der Stromausgabe des Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichters 40 durch einen Strom-Abtasttransformator 64, der Spannungsausgabe des Wechselrichters 40, ebenso wie externe Steuer/Regelsignale durch Opto-Isolatorschaltungen 58. Die Mikrosteuerung/regelung 38 steht durch die Opto-Isolatoren 58 mit einer Schaltung, welche sich außerhalb des UPS-Moduls 6 befindet, in Verbindung. Einer der Opto-Isolatoren stellt eine Verbindung mit einer RS 232-Standardkommunikationsverbindung, einer weiterer Opto-Isolator stellt Intermodule-Kommunikationen zwischen weiteren UPS-Modulen 6 bereit, wenn sie in ein Gehäuse 4 eingebaut werden, während ein weiterer Opto-Isolator eine Verbindung mit einem Schalter und einer Anzeigelampe bereitstellt.

4A zeigt eine Rückansicht eines UPS-Moduls 6 in einer bevorzugten physischen Form und 4B stellt eine hintere Querschnittsansicht des Moduls 6 dar. Das Modul 6 ist in einem im Allgmeinen rechteckigen Kastengehäuse enthalten, dessen Rückseite einen Kühlungsventilator 69, einen externen Stromauslassstecker 70, eine externe Stromeinlassbuchse 72 und einen Verbindungsanschluss 74 lagert. Weiterhin ist eine Verbinderöffnung bereitgestellt, welche durch einen gelenkige Schutzklappe 80 bedeckt ist, die im Folgenden ausführlicher beschrieben werden wird. Wenn das UPS-Modul 6 als eine eigenständige Stromversorgung dient, ist die externe Stromeingangsbuchse 72 derart gekoppelt, dass sie Netzelektrizität empfängt, um die elektrische Netzeingangsverbindung 50 (3) zu versorgen, und der externe elektrische Ausgangsstecker 70 ist im Betrieb mit der elektrischen Vorrichtung gekoppelt. Die Kommunikationsbuchse 74 ist derart bereitgestellt, dass sie gestattet, dass die Mikrosteuerung/regelung 38 des UPS-Moduls 6 über ihren RS 232 Kommunikationsanschluss kommuniziert.

Wenn das UPS-Modul 6 in einem Gehäuse 4 eingebaut ist, werden der externe Stecker und die Buchse 70, 72 nicht verwendet, aber Verbindungen werden mit der Schaltung des UPS-Moduls durch Verbindungen hergestellt, welche hinter der Schutzklappe 80 an der Rückseite des Moduls bereitgestellt sind.

4B zeigt eine hintere Querschnittsansicht durch das UPS-Modul, welche die Batterie 32 darstellt, entlang welcher eine Hauptschaltungsplatine 90, eine Stromhybridvorrichtung 92 und eine Wärmesenkenplatte 94 angebracht sind. Der Aufbau dieser Abschnitte des UPS-Moduls 6 sind in Verbindung mit 5 ausführlicher beschrieben.

Das Aufbau-Layout von elektronischen Komponenten für ein unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul ist in einem Querschnitt in 5 dargestellt und umfasst im Wesentlichen einen Stromhybrid 92, eine gedruckte Hauptschaltungsplatine (PCB = „printed circuit board") 90 und eine Wärmesenkenplatte 94. Eine zusätzliche PCB 91 ist ebenfalls mit einem darauf angebrachten Transformator 96 gezeigt. Der Stromhybrid 92 umfasst ein Keramiksubstrat mit darauf angebrachten elektronischen Stromkomponenten 102. Eine Barrierestruktur 106 umgibt die elektronischen Stromkomponenten, welche an dem Keramiksubstrat 92 angebracht sind und stellt ein Mittel zum Halten von Drahtanschlüssen 98 bereit, welche das Stromhybrid 92, PCB 90 und PCB 91 miteinander verbinden. Die Barrierestruktur 106 stellt ebenso eine Umfangsbarriere zum Aufbringen einer konformen Beschichtung 104 über den elektronischen Stromkomponenten 102 bereit, sobald sie auf dem Keramiksubstrat angebracht sind, um die elektronischen Komponenten zu schützen. Die konforme Beschichtung 104 kann z.B. ein Epoxidharz umfassen. Die Barrierestruktur 106 stellt ebenso ein praktisches Mittel bereit, durch welches die PCB 90 mit darauf angebrachten Schaltungskomponenten 100 zu dem Stromhybrid 92 hinweisend angebracht ist. Die Unterseite des Stromhybridkeramiksubstrats ist an einer Wärmesenkenplatte 94 angebracht, welche z.B. eine Aluminiumplatte umfassen kann, um Wärme zu dissipieren, welche durch die elektronischen Stromkomponenten 102 erzeugt wurden, die auf dem Keramiksubstrat angebracht sind. Weiterhin ist ein auf der PCB 91 angebrachter Transformator 96 gezeigt, welcher im Folgenden ausführlicher beschrieben ist. Das Verfahren des Aufbauens der in 5 gezeigten Schaltungsanordnung ist unten beschrieben.

Das Keramiksubstrat 92 wird zunächst mit Kupferanschlussflächen in einer herkömmlichen Form präpariert, um elektronische Stromkomponenten 102, wie z.B. integrierte Schaltungschips, an der Fläche des Keramiksubstrats anzubringen. Eine Kupferfolienschicht wird dann mit Klebstoff auf die Substratfläche laminiert. Die Kupferfolie wird derart geätzt, dass sie Kupferbahnen bildet, um Stromsignale zwischen den elektronischen Komponenten 102 zu befördern. Die elektronischen Stromchips 102 werden dann an den Kupferanschlussflächen an der Fläche des Keramiksubstrats 92 durch Löten angebracht, um eine gute thermische Übertragung zwischen dem Chip 102 und dem Keramiksubstrat 92 zu erhalten. Dann werden die Schaltungskontakte der Chips 102 mit den Kupferbahnen drahtverbunden, welche an der Substratfläche haften, um die Schaltungsverbindungen für die Stromelektronik zu vervollständigen, welche an dem Stromhybrid angebracht sind. Die auf der Fläche angebrachten Komponenten, wie z.B. Stromerfassungswiderstände und -thermistoren, werden ebenfalls an den Kupferanschlussflächen auf dem Substrat angebracht. Zum Beispiel kann ein Thermistor auf dem Substrat 92 angebracht werden, um einen Übertemperatur-Zustand für das Substrat zu erfassen.

Die Unterseite des Keramiksubstrats 92 ist mit einer dünnen Kupferschicht versehen, welche fest an der Substratfläche angebracht ist. Diese wird verwendet, um das Substrat 92 durch Löten an der Aluminiumplattenwärmesenke 94 anzubringen. Um eine gute Verbindung zwischen der dünnen Kupferschicht an der Unterseite des Substrats 92 und der Aluminiumplatte 94 zu erreichen, wird die Aluminiumplatte mit Nickel und Zinn beschichtet, um gut mit Lötmittel zu haften.

Die Barrierestruktur 106, welche vorzugsweise ein isolierendes Material ist, wie z.B. ein wärmebeständiges Kunststoffmaterial, wird auf das Keramiksubstrat 92 aufgebracht, welches die daran angebrachten elektronischen Stromkomponenten 92 umgibt. Die Barrierestruktur 106 ist mit Anschlussverbindern 98 versehen, welche Drahtverbinder umfassen, die durch die Barrierestruktur 106 verlaufen und einen Abschnitt aufweisen, welcher zu der Ebene des Keramiksubstrats 92 quer verläuft, um ebenso eine Verbindung zu den Kupferbahnen des Keramiksubstrats herzustellen wie die plattierten Durchgangslöcher auf der PCB 90, wenn diese an der Barrierestruktur angebracht ist. Die Anschlussverbinder 98 werden an die Kupferbahnen auf dem Stromhybrid durch Aufschmelzlöten angebracht. Die Fläche des Keramiksubstrats 92 innerhalb der Barrierestruktur 106 wird dann mit einem Epoxidharz bedeckt, um die darauf angebrachten drahtverbundenen elektronischen Stromkomponenten zu schützen. Schließlich wird die PCB 90, welche Schaltungen mit Komponenten 100 und z.B. einen bereits angebrachten Transformator 96 aufweist, an der Barrierestruktur 106 angebracht, und Verbindungen werden durch Wellenlöten zu den Drahtverbindern 98 hergestellt. Enden der Verbinder 98, welche durch die Barrierestruktur 106 verlaufen, werden quer zu der PCB 90 für eine Anbringung zu der parallelen PCB 91 gekrümmt.

Ein Vorteil dieses Aufbauverfahrens resultiert aus Keramik, welches als ein Substrat verwendet wird, das eine gute elektrische Isolierung und thermische Leitfähigkeit bereitstellt, während es im Wesentlichen thermisch auf die darauf angebrachten elektronischen Chips abgestimmt ist. Eine Alternative ist, ein mit Polyamid oder Keramik gefülltes Epoxid als eine Isolierungsschicht zwischen Kupferfolienbahnen und einer Metallbasisplatte zu verwenden. Polyamid ist ein kostengünstiges Material, das den Nachteil einer geringen thermischen Leitfähigkeit hat. Ein Epoxidmaterial ist schwieriger handzuhaben, aber stellt eine hohe thermische Leitfähigkeit bereit. Der Nachteil dieses alternativen Verfahrens ist, dass die Kupferfolie und die Basisplatte unterschiedliche thermische Ausdehnungseigenschaften aufweisen könnten, da die Materialien verschieden sind. Dann, wenn dasselbe Material für die Basisplatte wie für die Kupferleitbahnen verwendet wird, sind die Herstellungskosten höher, da die Basisplatte (Wärmesenke) für eine strukturelle Festigkeit ausreichend dick sein muss. Die Probleme der thermischen Ausdehnung wären nicht so schwierig, wenn die Schaltungskomponenten, welche an dem Stromhybrid angebracht sind, gepackte Komponenten wären, wie z.B. eine T0220-Vorrichtung, aber falls, wie in dem vorliegenden Fall, reine integrierte Schaltungschips verwendet und zu den Kupferbahnen drahtverbunden werden, können thermische Spannungen die Schaltungskomponenten beschädigen, was erfordert, dass mechanische Spannungen wegen der thermischen Expansion sorgfältig angegangen werden.

Das beschriebene Aufbauverfahren bietet ebenso den Vorteil, dass Wassermessaufbaumethoden für die gesamte Schaltung angewendet werden können. Die Anschlussverbinder 98 z.B. stellen eine L-förmige Krümmung bei einem Abschnitt bereit, welcher an dem Stromhybrid anliegt, was ermöglicht, dass ein Aufschmelzlöten angewendet werden kann, während gerade Enden des Anschlussverbinders durch plattierte Durchgangslöcher in den PCB 90 und 91 verlaufen, sodass sie Wellenlöten ermöglichen.

Es wird nun auf die 6, 7 und 8 Bezug genommen. Das Mittel, durch welches ein UPS-Modul 6 mit einem Gehäuse 4 gekoppelt ist, wird nun beschrieben. Die 6A, 6B und 6C sind Querschnittsdarstellungen, welche den Verbindungsprozess zeigen, bei welchem ein UPS-Modul 6 in einem Andockschacht des Gehäuses 4 eingebaut wird, und ein Verbinder 100 und das UPS-Modul stellen eine elektrische Verbindung mit einer Buchse 102 in dem Gehäuse 4 her. Wie in Verbindung mit 4A erwähnt wurde, ist eine eingeklinkte Klappe 80 an der Rückseite des Moduls 6 bereitgestellt, um den Verbinder 100 in dem Modul abzuschirmen, wenn keine Verbindung zu der Buchse 102 hergestellt ist. Wie in den Figuren gezeigt ist, wird die Klappe 80 durch den Buchsenverbinder 102 zur Seite geschwenkt, wenn das Modul 6 in das Gehäuse 4 eingeführt wird, während der Verbinder 100 in die Buchse 102 derart verläuft, dass elektrische Verbindungen zwischen diesen hergestellt werden. Der Buchsenverbinder 102 in dem Gehäuse 4 ist mit den Bussen 14, 16, 18, 20 und 22 (2) gekoppelt, während elektrische Bahnen auf dem Verbinder 100 in dem Modul mit der Schaltungskomponente in dem Modul 6 gekoppelt sind. Der Verbinder 100 kann z.B. den Abschnitt einer gedruckten Schaltungsplatine umfassen, welche leitfähige Bahnen aufweist, die an einer oder beiden Seiten von dieser ausgebildet sind, um eine Verbindung mit jeweiligen Kontakten in dem Buchsenverbinder 102 herzustellen.

Es wird Bezug auf 7 genommen. Eine Querschnittsansicht eines Buchsenverbinders 102 ist in verschiedenen Stadien der Einführung eines Verbinders 100 gezeigt. Der Verbinder 102 umfasst ein Kunststoffgehäuse 104 mit einer Basis 112 zur Anbringung an einer Fläche in dem Gehäuse 4. An dem der Basis 112 gegenüberliegenden Ende des Gehäuses 104 ist eine Öffnung 106 zur Aufnahme des Verbinders 100 in der Längsrichtung der Buchse 102 bereitgestellt. In dem Gehäuse 104 ist ein verschiebbares Element 108 enthalten, welches mit der Öffnung 106 ausgerichtet ist, und mittels einer (nicht gezeigten) Feder elastisch zu der Öffnung 102 hin vorgespannt ist. An jeder Seite des verschiebbaren Elements 108 sind Kontaktelemente 110 bereitgestellt, welche derart ausgebildet sind, dass sie zu dem Zugang des Buchsenverbinders 102 hin elastisch vorgespannt sind, und Kontaktabschnitte an einem Ende desselben in der Nähe der Öffnung 106 aufweisen. Die anderen Enden 114 der Kontaktelemente 110 ragen von der Basis des Buchsenverbinders 102 aus vor, um eine Verbindung z.B. mit den Bussen herzustellen, welche in 2 diagrammartig dargestellt sind.

Wenn der Verbinder 100 nicht in die Buchse 102 eingeführt ist, ist das verschiebbare Element 108 in Anlage neben der Öffnung 106, und trennt die Kontaktabschnitte des Kontaktelements 110. Wenn der Verbinder 100 in Längsrichtung durch die Öffnung 106 der Buchse 102 eingeführt wird, wird das verschiebbare Element 108 zu der Basis der Buchse hin gedrückt, was ermöglicht, dass sich die Kontaktabschnitte der Kontaktelemente 110 zu dem Verbinder 100 hin bewegen, um die Fläche desselben zu berühren. Die Kontaktelemente 110 sind somit in der Lage, eine elektrische Verbindung mit den Bahnen herzustellen, welche auf der PCB ausgebildet sind, die den Verbinder 100 bildet, was gestattet, dass elektrische Signale von dem Verbinder 100 durch die Enden 114 des Kontaktelements 110 somit zu der Schaltung in dem Gehäuse 4 laufen.

8 stellt isometrische Explosionsansichten von Abschnitten dar, welche den Buchsenverbinder 102 bilden, was zeigt, wie eine Mehrzahl von elektrischen Verbindungen zu – Bahnen auf einem Schaltungsplatinenverbinder 100 hergestellt werden, indem eine Reihe von Kontaktelementen 110 in Schlitzen in dem Buchsenverbinder 102 bereitgestellt werden.

Um einen Zugang zu dem Verbinder 100 im Inneren eines UPS-Moduls 6 zu verhindern, während das Modul von dem Gehäuse 4 entfernt ist (wie z.B. während es als eigenständige Einheit in Betrieb ist), ist eine eingeklinkte Klappe 80 bereitgestellt, wie in 9 ausführlicher gezeigt ist. 9A stellt eine Rückansicht eines UPS-Moduls 6 dar, dessen eingeklinkte Klappe 80 schwenkbar ist, wie bei 124 angezeigt ist, und welches Klinken 122 an jedem Ende der Klappe 80 aufweist, um die Klappe in einer gewöhnlich eingeklinkten geschlossenen Position zu halten, wie in 9B und vergrößert in 9C gezeigt ist, wenn das UPS-Modul 6 in dem Gehäuse 4 eingebaut ist. Ein Vorsprung 120 an dem Ende des Buchsenverbinders 102 ist in Ausrichtung mit den Klinken 122, welche gegen eine winkelige Fläche der Klinke 122 während der Einführung derart drückt, dass er die Klappe 80 für einen schwenkbaren Zugang zu dem Inneren des Moduls 6 ausklinkt.

Die Fähigkeit der UPS-Module 6, in und aus dem Gehäuse 4 "heiß gewechselt" ("hot swapped") zu werden, wird durch einen Aufbau des Verbinders 100 und der Buchse 102 unterstützt, was einen Prozess einer sequenziellen Verbindungsbildung vereinfacht. Um eine Funkenbildung während einer Einführung eines UPS-Moduls 6 in das Gehäuse 4 oder einer Herausnahme aus diesem zu vermeiden, werden der Verbinder 100 und die Buchse 102 derart angeordnet, dass eine Erdungsverbindung vor den aktiven Stromverbindungen hergestellt wird. Zum Beispiel wird bei einem Einbau eines Moduls 6 in das Gehäuse 4 zuerst eine Erdungsverbindung zwischen dem Verbinder 100 und der Buchse 102 hergestellt. Das Herstellen der Erdungsverbindung wird durch die Mikrosteuer/regeleinrichtung 38 in dem Modul 6 erfasst, was sicherstellt, dass die Stromverbindungen mit der Schaltung des Moduls 6 ausgeschaltet werden, wie z.B. beim Öffnen des Stromausgangsrelais 62 und des Batterieladerelais 44. Anstelle des Erfassens des Herstellens einer Verbindung mit der Erdungsleitung, kann eine gesonderte Verbindung an dem Verbinder 100 und der Buchse 102 vorgesehen sein, zum Zweck, dem Modul 6 anzuzeigen, dass die Stromschaltungen des Moduls ausgeschaltet werden sollen. Wenn der Verbinder 100 weiterhin in die Buchse 102 eingeführt wird, werden die aktiven Stromverbindungen (Leitung und neutral) hergestellt, aber da die Stromschaltungen des Moduls nicht aktiviert sind, fließt während der Verbindung mit den aktiven Anschlüssen kein wesentlicher Strom, um Funken oder einen Überschlag zu vermeiden. Eine letzte Verbindung wird dann hergestellt, um dem Modul 6 anzuzeigen, dass die Stromschaltungen eingeschaltet werden können. Während der Entfernung des Moduls 6 aus dem Gehäuse 4, wird die oben beschriebene Reihenfolge umgekehrt, und ein weiteres Mal sind die Stromschaltungen des Moduls zu dem Zeitpunkt inaktiv, wenn die aktiven Verbindungen unterbrochen werden.

Eine Art und Weise, auf welche die Verbindungen, wie zwischen dem Verbinder 100 und der Buchse 102, wie oben beschrieben geordnet werden können, ist, die gedruckten Schaltungsplatinenbahnen, welche die Kontakte auf dem Verbinder 100 bilden, mit versetzten Enden an dem Rand des Verbinders 100 zu versehen, welcher in die Buchse eingeführt wird. Eine Anordnung dieses Typs ist in dem Verbinder 100 dargestellt, welcher in 8 gezeigt ist. Zum Beispiel kann der Kontaktstreifen, welcher durch das Bezugszeichen 101A bezeichnet ist, eine Erdungsverbindung für das Modul 6 umfassen, und dieser Kontaktstreifen endet sehr nahe am Ende des Verbinders 100, welcher in die Öffnung 106 der Buchse eingeführt ist. Wie somit einfach sichergestellt werden kann, würde ein Kontakt zuerst mit dem Kontaktstreifen 101A, dann mit 101B, dann mit den Streifen 101C und schließlich mit dem Kontaktstreifen 101D hergestellt werden, wenn der Verbinder 100 in die Buchse eingeführt wird. Alternativ kann der physische Rand des Verbinders 100, welcher in die Buchse eingeführt wird, selbst derart gestaffelt sein, dass ein Kontakt mit den verschiebbaren Elementen 108 in gestaffelter Weise hergestellt wird, wenn der Verbinder eingeführt wird. Bei einer weiteren Alternative können die Kontaktstreifen auf dem Verbinder 100 alle dieselbe Länge haben, und die verschiebbaren Elemente 108, welche derart aufgebaut sind, dass sie Flächen bei unterschiedlichen Höhen aufweisen, wie zwischen den verschiebbaren Elementen für die verschiedenen Kontakte, so dass der Rand des Verbinders 100 sequenziell gegen die verschiebbaren Elemente mit unterschiedlichen Flächenhöhen drückt, wenn der Verbinder eingeführt wird.

Falls alle UPS-Module 6 aus dem Gehäuse 4 zur gleichen Zeit entfernt wurden, kann das Gehäuse 4 ebenso mit einer Umgehungsschaltung versehen sein, welche das Fehlen aller Module 6 erfasst und die Stromeingangs- und Stromausgangsverbindungen 10, 12 derart direkt koppelt, dass sichergestellt wird, dass elektrischer Strom immer noch der damit verbundenen elektrischen Vorrichtung zugeführt wird. Dann, wenn bei einem Fehlen aller Module 6 eine Unterbrechung bei der Netzstromquelle auftritt, wird in ähnlicher Weise bei der elektrischen Vorrichtung eine Unterbrechung auftreten.

Es wird auf 11 Bezug genommen. Dort ist eine einfache Schaltung zur Beeinflussung der Mehrheitsentscheidungsfähigkeit der Module 6 gezeigt, welche in dem Gehäuse eingebaut sind, bei welchem jede Mikrosteuer/regeleinrichtung 38 ein spannungsbasiertes Steuer/Regelsignal (Vm1, Vm2 und Vm3) auf dem Steuer/Regelbus 20 bereitstellt (2). Die Steuer/Regelsignale sind als Eingabe zu dem in 11 gezeigtem Impedanznetzwerk 24 bereitgestellt, welches in dem Gehäuse 4 vorgesehen ist. Die resultierende Spannung VA bei dem zentralen Knoten des Impedanznetzwerks repräsentiert dann eine Mittelwertbildubg der Steuer/Regelsignale, welche durch jede der Module bereitgestellt werden, auf welche eine Schwellenbestimmung angewendet wird, um einen Logikzustand zu bestimmen, welcher durch die Mehrheit der Module 6 ausgegeben wird. Das resultierende am Schwellenwert angewendete Signal wird auf dem Steuer/Regelbus 22 zu den Modulen 6 zurückgeleitet (2).

Ein Transformator 96 des Typs, welcher in einer bevorzugten Form des UPS-Moduls 6 angewendet wird, ist in 10 mit einem im Allgmeinen herkömmlichen Ferritkern 200 dargestellt. Anstatt gewundene Kupferdrähte für die Spulen des Transformators zu verwenden, ist der Transformator 96 jedoch mit Spulen aufgebaut, welche entweder gebildet wird aus Bahnen auf einer gedruckten Schaltungsplatine 202, oder aus einer gestanzten Metallfolie 204. Die Enden 97 der gestanzten Spulen können mit Anschlüssen gebildet sein und können quer zu der Spulenebene gekrümmt sein, was eine leichte Verbindung mit einer Schaltungsplatine ermöglicht. Der resultierende Transformator 96 weist eine flache Bauform auf, da die Spulen 202, 204 relativ flach sind. Wie in einer Querschnittsansicht des Transformators 96 angezeigt ist, wechseln sich die Spulen 202, 204 mit (nicht gezeigten) Isolationsschichten ab. Ein Transformator dieses Typs braucht nicht beide, die gestanzten Kupferfolienspulen und die gedruckten Schaltungsplatinenspulen zu verwenden, sondern kann ausschließlich entweder die eine oder die andere verwenden. Diese flachen Transformatoren werden z.B. in dem Wechselstrom/Gleichstrom-Booster 30, dem Gleichstrom/Wechselstrom-Wechselrichter 40, der Ladeeinrichtung 34 und dem Gleichstrom/Gleichstrom-Wechselrichter 36 verwendet, welche ansonsten im Allgmeinen in herkömmlicher Weise aufgebaut sind. Die Stromnennleistung für die Transformatoren beträgt ungefähr 700 Watt, wobei sie bei ungefähr 16 bis 20 kHz arbeiten.

Die vorangegangene ausführliche Beschreibung der Erfindung wurde lediglich als Beispiel präsentiert, und viele Variationen werden für die Fachleute im Rahmen der Erfindung offensichtlich sein, welcher in den angehängten Ansprüchen definiert ist.


Anspruch[de]
  1. Unterbrechungsfreie Stromversorgung (2) zum Empfangen von elektrischem Netzstrom und zum Versorgen einer elektrischen Vorrichtung, umfassend:

    wenigstens ein unterbrechungsfreies Stromversorgungsmodul (6), wobei das Modul eine Energiespeichervorrichtung (32) umfasst;

    einen Netzstromeingang (10), welcher derart betriebsmäßig angeschlossen ist, dass er den elektrischen Netzstrom empfängt, und einen Ausgang von elektrischem Strom (12), welcher betriebsmäßig an die elektrische Vorrichtung angeschlossen ist;

    eine Ladeschaltung (34), welche an die Energiespeichervorrichtung (32) angeschlossen ist und welche derart betriebsmäßig angeschlossen ist, dass sie den elektrischen Netzstrom empfängt, um von diesem Energie in der Energiespeichervorrichtung zu speichern;

    eine Stromversorgungsschaltung, welche an die Energiespeichervorrichtung angeschlossen ist, und welche derart betriebsmäßig angeschlossen ist, dass sie den elektrischen Netzstrom empfängt, und welche betriebsmäßig angeschlossen ist, um der elektrischen Vorrichtung über den Ausgang von elektrischem Strom elektrischen Strom zuzuführen; und

    eine Steuer/Regelschaltung, welche an die Stromversorgungsschaltung angeschlossen ist und welche derart angeordnet ist, dass sie die Stromversorgungsschaltung steuert/regelt, um im Betrieb der elektrischen Vorrichtung von der Quelle des elektrischen Netzstroms oder von der Energiespeichervorrichtung aus elektrischen Strom selektiv zuzuführen, ein Gehäuse,

    dadurch gekennzeichnet, dass:

    das Gehäuse derart ausgebildet ist, dass es eine Mehrzahl von Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modulen (6) aufnimmt, wobei das Gehäuse den Netzstromeingang (10) und den Netzstromausgang (12) umfasst;

    die Ladeschaltung über das Gehäuse betriebsmäßig angeschlossen ist, um den elektrischen Netzstrom zu empfangen;

    die Stromversorgungsschaltung über das Gehäuse betriebsmäßig angeschlossen ist, um den elektrischen Netzstrom zu empfangen, und betriebsmäßig angeschlossen ist, um der elektrischen Vorrichtung elektrischen Strom über den Ausgang von elektrischem Strom in dem Gehäuse zu zuzuführen;

    Anschlussmittel vorgesehen sind, welche dazu ausgebildet sind, das Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modul mit dem Netzstromeingang und dem Ausgang von elektrischem Strom des Gehäuses elektrisch zu verbinden, wenn das Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modul darin aufgenommen ist, wobei das Gehäuse derart aufgebaut ist, dass jedes des wenigstens einen Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Moduls, welches in dem Gehäuse aufgenommen ist, derart angeschlossen ist, dass es parallel mit jedem weiteren Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modul darin in Funktion ist.
  2. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 1, wobei das Anschlussmittel einen Stecker- (100) oder einen Buchsenverbinder umfasst, und wobei das Gehäuse mit einer Mehrzahl von reziproken Buchsen (102) oder Steckern versehen ist, von welchen jeder dazu ausgebildet ist, mit einem jeweiligen Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modul eine Schnittstelle zu bilden, und von denen jede elektrische Zwischenverbindungen zwischen diesen für die parallele Verbindung von Modulen aufweist, wenn diese in dem Gehäuse aufgenommen sind.
  3. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 2, wobei das Gehäuse eine Mehrzahl von Andock-Schächten aufweist, von welchen jeder dazu ausgebildet ist, ein Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modul aufzunehmen, wobei jeder der Andock-Schächte mit einer reziproken Buchse (102) oder Stecker versehen ist.
  4. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 2 oder 3, wobei das Gehäuse eine Umgehungsschaltung (11) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, im Falle eines Fehlens von Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modulen in dem Gehäuse von dem Netzstromeingang zum Ausgang von elektrischem Strom Elektrizität zuzuführen.
  5. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 4, wobei sowohl die Anschlussmittel als auch die reziproke Gehäusebuchsen- oder -steckerverbinder eine vorbestimmte sequentielle Verbindung und Trennung einer Mehrzahl von elektrischen Verbindungen zwischen dem Modul und dem Gehäuse während der Einführung des Moduls in das Gehäuse bzw. der Entfernung des Moduls aus dem Gehäuse vereinfacht.
  6. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei das Anschlussmittel wenigstens eine Signalleitung (20) umfasst, um die Steuer/Regelschaltung im Betrieb an die Steuer/Regelschaltung von wenigstens einem weiteren Modul anzuschließen, wobei die Steuer/Regelschaltung umfasst:

    eine Alarmsignalausgabeschaltung zum Ausgeben eines Alarmsignals auf der wenigstens einen Steuer/Regelleitung auf eine Erfassung einer Fluktuation des elektrischen Netzstroms hin,

    eine Schaltung (24) zum Empfangen eines Hauptalarmsignals auf der wenigstens einen Signalleitung, und

    eine Schaltung zum Steuern/Regeln der Stromversorgungsschaltung, um im Betrieb auf Grundlage des Hauptalarmsignals Strom der elektrischen Vorrichtung zuzuführen.
  7. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 6, wobei das Gehäuse eine Mehrzahl von elektrischen Verbindern umfasst, um eine Verbindung mit der wenigstens einen Signalleitung von jeweiligen Modulen herzustellen, wenn diese in dem Gehäuse aufgenommen sind, wenigstens ein Modul umfasst, welches mit einem jeweiligen elektrischen Verbinder verbunden ist, und eine Steuer/Regelsignalverarbeitungsschaltung zum Empfang eines binären Alarmsignals von dem oder jedem Modul umfasst, welches in dem Gehäuse aufgenommen ist, und zum Ausgeben des Hauptalarmsignals, welches den Hauptbinärzustand des oder jedes empfangenen Alarmsignals anzeigt.
  8. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 7, wobei die Steuer/Regelsignalverarbeitungsschaltung ein Impedanz-Netzwerk zur Mittelwertsbildung des oder jedes empfangenen binären Alarmsignals und eine Schwellenschaltung umfasst, um das Hauptalarmsignal aus dem gemittelten Alarmsignal zu erzeugen.
  9. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das wenigstens eine Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modul mit elektronischen Komponenten wenigstens einer aus der Ladeschaltung und der Stromversorgungsschaltung aufgebaut ist, umfassend eine erste Gruppe von Komponenten, die eine relativ große Wärmedissipation erfordert, und umfassend eine zweite Gruppe von Komponenten, welche eine relativ geringe Wärmedissipation erfordert, und wobei die erste Gruppe von Komponenten auf einem Keramiksubstrat (92) angebracht ist, und mit Verbindungsstellen aus Metallfolienverbindungsbahnen drahtverbunden ist, die auf das Substrat laminiert sind.
  10. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 9, wobei die erste Gruppe von Komponenten auf einer ersten Seite des Substrates angebracht ist und mit einer konformen Beschichtung bedeckt ist, und eine Wärmesenke (94) an einer zweiten Seite des Substrates angebracht ist, welche der ersten Seite entgegengesetzt ist.
  11. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 10, wobei eine gedruckte Schaltungsplatine (90), welche die zweite Gruppe von Komponenten enthält, derart angebracht ist, dass sie zur ersten Seite des Substrates hinweist, und wobei Drahtanschlusseinsatzteile vorgesehen sind, welche sich zwischen der gedruckten Schaltungsplatine und dem Substrat zum elektrischen Anschluss zwischen beiden erstrecken.
  12. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei die Spannungsumwandlungsschaltung der Stromversorgungsschaltung wenigstens einen Transformator (96) mit Wicklungen umfasst, welche aus einer gedruckten Schaltungsplatine und einer ausgestanzten Metallfolie ausgebildet sind.
  13. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei jedes Modul zu einem eigenständigen Betrieb in der tage ist und umfasst:

    ein Modulstromeingang, welcher dazu ausgebildet ist, im Betrieb die Quelle des elektrischen Netzstroms für das jeweilige Modul bereitzustellen und

    einen Stromausgang, welcher dazu ausgebildet ist, im Betrieb der elektrischen Vorrichtung elektrischen Strom zuzuführen, wenn das Modul von dem Gehäuse getrennt ist.
  14. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, wobei jedes Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modul individuell oder kollektiv in das Gehäuse eingeführt werden kann und/oder von diesem entfernt werden kann, ohne die Stromversorgung der elektrischen Vorrichtung im Betrieb zu unterbrechen.
  15. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach Anspruch 14 und dazu ausgebildet, jedem Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modul zu gestatten, in das Gehäuse eingeführt und/oder aus diesem entfernt zu werden, wodurch seine elektrischer Parallelanschluss mit jedem weiteren Modul in dem Gehäuse gebildet und/oder unterbrochen wird, ungeachtet der Tatsache, ob der elektrische Strom der elektrischen Vorrichtung zu dieser Zeit von der Quelle von elektrischem Netzstrom oder von der Energiespeichervorrichtung (Energiespeichervorrichtungen) zugeführt wird.
  16. Unterbrechungsfreie Stromversorgung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei das Anschlussmittel einen Steckerverbinder (100) mit einer Mehrzahl von elektrischen Kontakten umfasst, und wobei eine in dem Gehäuse vorgesehene Buchse (102) dazu ausgebildet ist, eine elektrische Verbindung mit den Kontakten des Steckerverbinders herzustellen, wenn das entsprechende Modul in dem Gehäuse aufgenommen ist, wobei der Steckerverbinder und die Buchse derart aufgebaut sind, dass während der Einführung des Moduls in das Gehäuse oder der Entfernung des Moduls aus dem Gehäuse eine sequentielle Verbindung zu den jeweiligen der elektrischen Kontakte hergestellt wird, um zu ermöglichen, dass das Modul in das Gehäuse eingeführt wird oder aus diesem entfernt wird, ungeachtet der Quelle des elektrischen Stroms, welcher der elektrischen Vorrichtung zugeführt wird.
  17. Verfahren, um einer elektrischen Vorrichtung eine unterbrechungsfreie Stromversorgung bereitstellen, umfassend:

    Bereitstellen eines Gehäuses (4), welches eine Mehrzahl von individuell betreibbaren unterbrechungsfreien Stromversorgungsmodulen (6) umfasst;

    Bereitstellen eines Stromeingangs (10) in dem Gehäuse für eine Verbindung mit einer Netzstromquelle;

    Bereitstellen eines Stromausgangs (12) in dem Gehäuse für eine Verbindung mit der elektrischen Vorrichtung;

    Bereitstellen eines elektrischen Energiespeichermittels (32) in wenigstens einem der Module;

    Bereitstellen von parallelen Strombusverbindungen (14, 16) in dem Gehäuse für eine Verbindung des Stromeingangs und des Stromausgangs mit den individuellen Modulen;

    Versehen eines jeden der Module mit einem Steuer/Regelmittel (38) zum Erfassen einer Fluktuation in der Netzelektrizität und zum Ausgeben eines entsprechenden Alarmsignals;

    wobei von jedem Modul empfangene Alarmsignale in dem Gehäuse verarbeitet werden, um ein Hauptalarmsignal zu erzeugen, welches jedem Modul zugeführt wird und wobei Steuer/Regelschaltungen in den Modulen derart ansprechen, dass sie die Stromzufuhr zu dem Stromausgang von entweder dem Stromeingang oder dem elektrischen Energiespeichermittel auf Grundlage des Hauptalarmsignals steuern/regeln.
  18. Verfahren nach Anspruch 17, wobei die Alarmsignale verarbeitet werden durch Mittelwertbildung der Alarmsignale über die Anzahl von Modulen und indem eine Schwelle darauf angewendet wird, um das Hauptalarmsignal zu erzeugen.
  19. Ein Verfahren nach Anspruch 17 oder Anspruch 18, umfassend die Einführung in die Mehrzahl von Unterbrechungsfreie-Stromversorgung-Modulen oder die Entfernung von diesen, die Einführung ein oder mehrerer Module in das Gehäuse oder deren Entfernung aus diesem umfasst, ohne im Betrieb die Zufuhr von elektrischem Strom zu der elektrischen Vorrichtung zu unterbrechen.
Es folgen 12 Blatt Zeichnungen






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