CN103326408B - 蓄电池的充放电管理方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种蓄电池的充放电管理方法及装置。其中，该方法包括：监控蓄电池的放电深度，当放电深度达到放电深度阈值时，停止蓄电池的放电，对蓄电池进行充电，监控蓄电池的循环放电充电过程；记录蓄电池的放电充电的循环次数，当循环次数达到预定次数时，先后对蓄电池进行完全放电操作、预定时长的充电操作。通过本发明，可以有效地延长蓄电池的使用寿命。

Description

蓄电池的充放电管理方法及装置

技术领域

本发明涉及通信领域，具体而言，涉及一种蓄电池的充放电管理方法及装置。

背景技术

目前，移动运营商的网络覆盖越来越广，然而，石油紧缺和环境污染的日益严重使得传统的供电方式受到很大限制，运营商设备的供电方式也就逐步受到限制。这导致运营商越来越关注如何降低基站站点的总所有成本(Totalcostofownership，简称为TCO)，如何解决无市电的偏远地区或者市电较差地区的设备供电问题。因此，越来越多的通讯企业关注起混合供电的解决方案，在混合供电方式中，根据应用地区的资源不同，混合供电主要包括：油电混合供电、光柴混合供电、及风光柴混合供电等方式。

在混合供电解决方案中，主要包含以下组成部分：太阳能极板、风力发电机、柴油发电机、通讯电源、自动切换系统(Automatictransferswitch，简称为ATS)、及蓄电池。在传统的混合供电中，蓄电池管理通常采用定时充放电的方法，即：蓄电池充电或者放电时，启动定时计数器，当充电或者放电时间达到计数器的设定值时，停止充电或者放电。在蓄电池的使用过程中，其容量会逐渐下降，同时由于其内阻逐渐增大使得其充电接受能力也会变差。因此，采用定时充放电的方式管理蓄电池容易造成蓄电池过度放电和欠充电，进而导致蓄电池的寿命不断缩短，使蓄电池成为混合供电解决方案中的短板。

通常，在混合供电方案中，蓄电池的使用寿命取决于蓄电池的工作环境温度、蓄电池的放电深度、蓄电池的循环次数，及蓄电池的充电控制等关键因素，其中，蓄电池的工作环境温度与蓄电池的使用环境、为蓄电池配置的电池柜有关，而其余的三个因素则和蓄电池的充放电管理密切相关。因此，如何能制定出一套合理的蓄电池充放电管理方式成为了混合供电解决方案能够真正解决偏远地区的设备供电问题的关键问题。但是，目前，现有技术中并没有给出一套有效的、合理的蓄电池充放电管理方式，从而导致蓄电池的使用寿命较短的问题，也就无法解决偏远地区的设备供电问题。

针对相关技术中缺乏有效的、合理的蓄电池充放电管理方式而导致蓄电池的使用寿命较短的问题，目前尚未提出有效的解决方案。

发明内容

本发明提供一种蓄电池的充放电管理方法及装置，以至少解决上述问题。

根据本发明的一个方面，提供了一种蓄电池的充放电管理方法，包括：监控蓄电池的放电深度，当放电深度达到放电深度阈值时，停止蓄电池的放电，对蓄电池进行充电，监控蓄电池的循环放电充电过程；记录蓄电池的放电充电的循环次数，当循环次数达到预定次数时，先后对蓄电池进行完全放电操作、预定时长的充电操作。

优选地，当对蓄电池进行预定时长的充电操作后，该方法还包括：将循环次数清零。

优选地，放电深度阈值的范围为：20％-60％、以及预定次数的范围为80-90，其中，预定次数随着放电深度阈值的增大而减小。

优选地，完全放电操作的条件为蓄电池的放电深度达到100％或者蓄电池的电压降低至预定电压。

优选地，当将蓄电池作为混合供电电源中的第一电源时，在蓄电池的每次放电过程结束的情况下，由第二电源为蓄电池进行充电，其中，混合供电电源包括：第一电源和第二电源。

优选地，在蓄电池的每次放电过程中，保持蓄电池为用电设备供电的工作状态；在第二电源对蓄电池进行充电的过程中，由第二电源为用电设备供电。

优选地，第二电源包括以下之一：风力发电机、柴油发电机、以及太阳能极板。

根据本发明的另一方面，提供了一种蓄电池的充放电管理装置，包括：监控执行模块，用于监控蓄电池的放电深度，当放电深度达到放电深度阈值时，用于停止蓄电池的放电，对蓄电池进行充电，并循环蓄电池的放电充电过程；记录执行模块，用于记录蓄电池的放电充电的循环次数，当循环次数达到预定次数时，用于先后对蓄电池进行完全放电操作、预定时长的充电操作。

优选地，该装置还包括：清零模块，用于在对蓄电池进行预定时长的充电操作之后，将记录执行模块记录的循环次数清零。

优选地，放电深度阈值的范围为：20％-60％、以及预定次数的范围为80-90，其中，预定次数随着放电深度阈值的增大而减小。

通过本发明，采用对设定了较低放电深度的蓄电池进行充放电次数的统计，在充放电次数达到预定的次数时，对蓄电池进行完全放电后再进行长时间充电，解决了现有技术中对蓄电池充放电的管理不合理导致蓄电池寿命较短的问题，进而达到了可以为偏远地区的设备提供用电的技术效果。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明实施例的蓄电池的充放电管理方法流程示意图；

图2是根据本发明优选实施例的蓄电池的充放电管理流程图；

图3是根据本发明优选实施例的蓄电池的充放电示意图；

图4是根据本发明实施例的蓄电池的充放电管理装置的结构框图；

图5是根据本发明优选实施例的蓄电池的充放电管理装置的结构框图。

具体实施方式

下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

为了更好的理解本发明的方案，对现有技术中产生技术问题的原因进行简单的解释。

通常，混合供电方案中蓄电池工作在循环模式下，正常情况下蓄电池工作在浅循环且部分欠充状态。这样，就容易导致：(1)当多个蓄电池并联成蓄电池组时，在多个蓄电池经历多次循环过程后，蓄电池组中会出现一部分落后电池，这些落后电池的充电接受能力落后于其它的正常电池，在浅循环使用过程中，这种趋势不断被积累与放大；(2)蓄电池在每次循环过程中并没有达到满充电状态，蓄电池极板上的硫酸铅会不断累积，使电池液中的离子活性降低，必然影响蓄电池的容量和性能；(3)蓄电池长时间浅放电循环使用会出现蓄电池内部酸分层现象，影响蓄电池性能等。

在明确了产生技术问题的原因后，本发明针对导致技术问题的原因作了改进。

图1是根据本发明实施例的蓄电池的充放电管理方法流程示意图，如图1所示，该方法主要包括以下步骤(步骤S102-步骤S104)：

步骤S102，监控蓄电池的放电深度，当放电深度达到放电深度阈值时，停止蓄电池的放电，对蓄电池进行充电，监控蓄电池的循环放电充电过程；

步骤S104，记录蓄电池的放电充电的循环次数，当循环次数达到预定次数时，先后对蓄电池进行完全放电操作、预定时长的充电操作。

在本发明的一个优选实施方式中，放电深度阈值的范围为：20％-60％、以及预定次数的范围为80-90，其中，所述预定次数随着所述放电深度阈值的增大而减小。

在本实施例中，可以采用计数器对蓄电池的放电充电的次数进行记录，在实际应用中，为了方便进行下一次完全放电操作和预定时长的充电操作，当对蓄电池进行预定时长的充电操作后，将循环次数清零，这样，清零后的计数器就可以记录蓄电池的下一次放电充电的次数(即，循环次数)。

其中，在步骤S104中，完全放电操作的条件可以为蓄电池的放电深度达到100％或者蓄电池的电压降低至预定电压。

在本发明的一个优选实施方式中，当将蓄电池作为混合供电电源中的第一电源时，在蓄电池的每次放电过程结束的情况下，由第二电源为蓄电池进行充电，其中，混合供电电源包括：第一电源和第二电源。在实际应用中，在蓄电池的每次放电过程中，可以保持蓄电池为用电设备供电的工作状态；在第二电源对蓄电池进行充电的过程中，可以由第二电源为用电设备供电。其中，在实际应用中，第二电源包括以下之一：风力发电机、柴油发电机、以及太阳能极板。

在本发明的实施例中，对于每次循环放电充电过程，可以采用传统的定时充放电方法，在该方法中，可以设置发电机、蓄电池的运行时间，同时增加根据蓄电池的放电深度或者蓄电池的放电电压启动发电机，根据蓄电池的充电电流关闭发电机。具体到本实施例，本实施例的最大改进在于采用循环次数计数器对蓄电池的放电、充电的次数进行统计(每一次放电、充电视为一个循环)，当循环次数计数器统计的次数达到预先设定的次数阈值(该次数阈值可以根据实际使用情况的不同而设置为不同的值)时，对蓄电池进行一次完全放电，然后再启动发电机对蓄电池进行长时间的充电。需要说明的时，充电的时间也是可以根据工作人员的经验进行设置的，或者从多次实验结果中选取较为合适的时间值。当然，在实际应用中，对蓄电池的个数并不限定，可以将多个蓄电池并联以增加蓄电池的容量，从而可以为用电设备(移动运营商的通信设备)提供较长时间的供电。在将多节蓄电池设置成蓄电池组的时候，需要对每节蓄电池进行补充电，一般情况下，先对蓄电池进行均衡充电，再进入浮充充电阶段。充电的结束条件可以是定时结束，也可以根据蓄电池的充电电流判断蓄电池充满后再结束。

在本实施例提供的蓄电池充放电管理方法中，主要从蓄电池充放电循环次数、蓄电池的放电深度、发电机的工作时间进行了考虑。正常情况下蓄电池工作在浅循环且部分欠充状态，在间隔一定循环次数后，进行一次深放充，可以有利于落后电池的恢复，提高电池组间一致性，而且，可以将累积的硫酸铅转化为有效的活性物质，消除前期累积欠充对电池性能的影响，深放充还有利于电解液内酸浓度的平衡，不会使上下层的酸分层更趋严重，使处于钝化状态的活性物质激活，细化浅循环阶段的粗大晶粒，击破硫酸铅大晶粒，使活性物质与板栅间的钝化膜消除，特别能提高正极导电性能。

下面结合具体实施例对上述蓄电池的充放电管理方法进行详细描述。

图2是根据本发明优选实施例的蓄电池的充放电管理流程图，如图2所示，该方法包括以下步骤(步骤S202-步骤S214)。

步骤S202，蓄电池处于浅放电的工作状态；

步骤S204，对浅放电后的蓄电池进行充电；

步骤S206，循环计数器将每执行一次步骤S202和步骤S204的过程作为一次循环次数进行统计操作，并逐次记录统计数值；

步骤S208，判断记录的统计数值是否达到预先设定的次数值，如果达到，执行步骤S210，如果未达到，则返回执行步骤S202；

步骤S210，对循环次数达到预设次数值的蓄电池进行完全放电；

步骤S212，对完全放电结束的蓄电池进行长时间(预先设定)的充电；

步骤S214，待对蓄电池的长时间充电完成后，将循环计数器记录的统计数值清零以重新记录，返回步骤S202，重复上述过程。

例如，在实际中应用较多的油电混合供电模式下，主要由柴油发电机(DieselGenerator，简称为DG)、自动转换开关(ATS)、直流电源和蓄电池组成，其中，直流电源的集中监控单元(CentralSupervisorUnit，简称为CSU)是整个系统的控制核心，CSU既对蓄电池进行充放电管理也对柴油发电机进行启动/停止管理。为了持续满足用电设备的用电需求，发电机和蓄电池需要交替工作。通常，优先由蓄电池为负载(用电设备)供电，当蓄电池放出容量、电池电压或者工作时间达到设定值(三个参数均可以设置满足用电需求的设定值)时，CSU发出DGON(开启发电机)信号，启动柴油发电机进行工作为蓄电池充电，当发电机的工作时间(可以预先设定)或者蓄电池的末期电流达到设定值时，CSU发出DGOFF(关闭发电机)信号，停止柴油发电机为蓄电池充电。

请同时参考图3，图3是根据本发明优选实施例的蓄电池的充放电示意图。如图3所示，蓄电池和发电机工作在预先设定的周期性循环性模式下，蓄电池每放电充电一次作为一次循环，在引入本实施例提供的循环次数计数器对循环次数进行统计，蓄电池每放电充电一次，循环次数计数器执行加1操作，当循环次数计数器的统计数值达到设定值n(请参考表1，n的取值可以根据现场情况进行调整)时，对蓄电池进行一次完全放电，通常，完全放电的截止条件为蓄电池放出100％电量或蓄电池的电压降低至1.84V，其中，采用蓄电池的电压作为判断条件是为了避免蓄电池在使用过程中由于电容量不断减少而造成过放。在使用过程中，为了保障对用电设备(例如，移动运营商的通信设备)的持续供电使用电设备正常工作，在对蓄电池进行完全放电期间并不停止向用电设备供电(即，直流电源不执行下电的动作)。当蓄电池的完全放电结束后，启动发电机对蓄电池进行长时间的充电，待充电时间达到设定值(可以根据实际情况调整)时，停止发电机的工作使蓄电池退出长时间的充电阶段。同时，为了更好的执行下一深度充放电，将循环次数计数器清零，以便进入下一次n次循环。

在本实施例中，在蓄电池结束完全放电进入长时间的充电阶段后，需要实时检测蓄电池的充电电流，以蓄电池的末期电流是否达到预定值作为退出长时间充电的条件，避免出现蓄电池过充的情况。其中，长时间充电阶段的最长时间可以根据用户的要求设置，建议值请参见表1。

表1、混合供电解决方案中的建议值

放电深度(DOD)	循环次数(n)	长时间充电时间(h)
			20％	90	16
30％	90	16
			40％	90	16
50％	80	16
			60％	80	16

在本实施例的蓄电池的充放电管理方法中，各项参数都可以根据项目的实际情况进行设置，灵活多变，经过蓄电池厂家的多项测试、试验的证实，与采用传统混合解决方案相比，该蓄电池的充放电管理方法可以延长需电池的寿命50％左右。

采用上述实施例提供的蓄电池的充放电管理方法，对设定了较低放电深度的蓄电池进行充放电次数的统计，在充放电次数达到预定的次数时，对蓄电池进行完全放电后再进行长时间充电，解决了现有技术中对蓄电池充放电的管理不合理导致蓄电池寿命较短的问题，从而有效地延长了蓄电池的使用寿命。

图4是根据本发明实施例的蓄电池的充放电管理装置的结构框图，该装置用以实现上述实施例提供的蓄电池的充放电管理方法，该装置主要包括：监控执行模块10和记录执行模块20。其中，监控执行模块10，用于监控蓄电池的放电深度，当放电深度达到放电深度阈值时，用于停止蓄电池的放电，对蓄电池进行充电，并循环蓄电池的放电充电过程；记录执行模块20，连接至监控执行模块10，用于记录蓄电池的放电充电的循环次数，当循环次数达到预定次数时，用于先后对蓄电池进行完全放电操作、预定时长的充电操作。

图5是根据本发明优选实施例的蓄电池的充放电管理装置的结构框图，如图5所述，该装置还包括：清零模块30，连接至记录执行模块20，用于在对蓄电池进行预定时长的充电操作之后，将记录执行模块记录的循环次数清零。

在本发明的一个优选实施方式中，放电深度阈值的范围为：20％-60％、以及预定次数的范围为80-90，其中，所述预定次数随着所述放电深度阈值的增大而减小。

采用上述实施例提供的蓄电池的充放电管理装置，对设定了较低放电深度的蓄电池进行充放电次数的统计，在充放电次数达到预定的次数时，对蓄电池进行完全放电后再进行长时间充电，解决了现有技术中对蓄电池充放电的管理不合理导致蓄电池寿命较短的问题，从而有效地延长了蓄电池的使用寿命。

从以上的描述中，可以看出，本发明实现了如下技术效果：在间隔一定循环次数后，进行一次深放充，可以有利于落后电池的恢复，提高电池组间一致性，而且，可以将累积的硫酸铅转化为有效的活性物质，消除前期累积欠充对电池性能的影响，深放充还有利于电解液内酸浓度的平衡，不会使上下层的酸分层更趋严重，使处于钝化状态的活性物质激活，细化浅循环阶段的粗大晶粒，击破硫酸铅大晶粒，使活性物质与板栅间的钝化膜消除，特别能提高正极导电性能。简而言之，通过设定了较低放电深度的蓄电池进行充放电次数的统计，在充放电次数达到预定的次数时，对蓄电池进行完全放电后再进行长时间充电的方式，解决了现有技术中对蓄电池充放电的管理不合理导致蓄电池寿命较短的问题，从而有效地延长了蓄电池的使用寿命，进而达到了可以为偏远地区的设备提供用电的技术效果。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种蓄电池的充放电管理方法，其特征在于，包括：

监控蓄电池的放电深度，当所述放电深度达到放电深度阈值时，停止所述蓄电池的放电，对所述蓄电池进行充电，监控所述蓄电池的循环放电充电过程；

记录所述蓄电池的放电充电的循环次数，当所述循环次数达到预定次数时，先后对所述蓄电池进行完全放电操作、预定时长的充电操作。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，

当对所述蓄电池进行预定时长的充电操作后，所述方法还包括：将所述循环次数清零。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，

所述放电深度阈值的范围为20％-60％、以及所述预定次数的范围为80-90，其中，所述预定次数随着所述放电深度阈值的增大而减小。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述完全放电操作的条件为蓄电池的放电深度达到100％或者所述蓄电池的电压降低至预定电压。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其特征在于，包括：

当将所述蓄电池作为混合供电电源中的第一电源时，在所述蓄电池的每次放电过程结束的情况下，由第二电源为所述蓄电池进行充电，其中，

所述混合供电电源包括：所述第一电源和所述第二电源。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括：

在所述蓄电池的每次放电过程中，保持所述蓄电池为用电设备供电的工作状态；

在所述第二电源对所述蓄电池进行充电的过程中，由所述第二电源为所述用电设备供电。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述第二电源包括以下之一：

风力发电机、柴油发电机、以及太阳能极板。

8.一种蓄电池的充放电管理装置，其特征在于，包括：

监控执行模块，用于监控蓄电池的放电深度，当所述放电深度达到放电深度阈值时，用于停止所述蓄电池的放电，对所述蓄电池进行充电，并循环所述蓄电池的放电充电过程；

记录执行模块，用于记录所述蓄电池的放电充电的循环次数，当所述循环次数达到预定次数时，用于先后对所述蓄电池进行完全放电操作、预定时长的充电操作。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

清零模块，用于在对所述蓄电池进行预定时长的充电操作之后，将所述记录执行模块记录的所述循环次数清零。

10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，

所述放电深度阈值的范围为20％-60％、以及所述预定次数的范围为80-90，其中，所述预定次数随着所述放电深度阈值的增大而减小。