CN106532871A - 一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于通信基站动力系统直流电源技术领域，涉及一种合路单元装置及相应控制单元，包括开关电源、主控单元、负载、电池组合路单元及电池组；开关电源为电池组合路单元供电，每个主控单元配合一个电池组合路单元和一个电池组使用；所述合路单元由两只逆止二极管、两只控制充电状态的开关、电流采样元件组成，并进行一定步骤。

Description

一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法
技术领域
本发明属于通信基站动力系统直流电源技术领域，涉及一种合路单元装置及相应控制单元。
背景技术
电动汽车动力电池容量衰减到初始容量80％以下时，就需要更换。随着电动汽车的迅猛发展，越来越多的动力电池从电动汽车上退役下来。为有效利用其剩余容量，将其梯次利用到通信基站的电源系统作为后备电源，即节约了能源、又减少了污染排放。
通信基站动力系统直流电源系统通常是采用铅酸电池作为后备电源，铅酸电池的充放电管理由开关电源监控系统完成，没有独立的电池充放电管理系统。随着梯次锂电的存量越来越大，锂代铅无论从经济和技术上都成为可能。
梯次锂电池在通信基站中的充放电管理方法有效地控制梯次锂电池的充放电状态，避免电池过充或者放过，保证梯次锂电池安全可靠的使用。
发明内容
提供一种梯次锂电池在通信基站中的充放电管理方法，结合电池控制单元及合路单元完成梯次锂电的充放电管理，实现特制化智能化的管理模式，解决了梯次锂电池在通信基站中使用的安全可靠问题。
本发明提供的技术方案是：一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法，其特征在于：开关电源、主控单元、负载、电池组合路单元及电池组；开关电源为电池组合路单元供电，每个主控单元配合一个电池组合路单元和一个电池组使用；所述合路单元由两只逆止二极管、两只控制充电状态的开关、电流采样元件组成；其中对电池组合路单元和电池组采取以下步骤：
第一步初始化；
第二步检测电池组电压是否正常，不正常启动报警，正常启动限流充电回路；
第三步限流充电过程随时检测电池组的充电电流，电流小于设定值转为正常充电回路；
第四步正常充电过程中随时检测电池组电压，电池组电压大于设定值时，判断电池充满状态，充满后可继续浮充或搁置备用；
第五步运行过程中当开关电源有交流失电情况时，无延时进入放电状态；
第六步放电状态过程中随时检测电池组电压，电池组电压低于低电压保护值时，切断放电回路。
进一步的，所述电池合路单元还含有限流电阻和一只控制充电状态的开关。
进一步的，所述控制充电状态的开关为直流接触器、固态继电器、无触点开关中的一种或几种。
进一步的，所述电流采样元件为分流器或者霍尔传感器。
进一步的，所述主控单元具体为电池管理系统BMS。
进一步的，所述电池管理系统BMS含有系统级芯片SOC和GPRS模块。
进一步的，所述开关电源的供电源为风机、光伏板、市电、柴油发电机中的一种或几种。
本发明具有以下优点：
梯次锂电池在通信基站中的充放电管理方法解决了梯次锂电池在通信基站应用中的安全可靠问题，使车用动力电池退役后剩余能量能够得到充分的利用，减少了碳排放和环境污染，响应了国家在绿色经济、循环经济、低碳经济等的刚性需求，同时也有很好的经济效益和社会效益。
附图说明
图1为本发明含限流回路的一种方式的结构示意图；
图2为本发明含限流回路的另一种方式的结构示意图；
图3为本发明不含限流回路的一种方式的结构示意图；
图4为本发明不含限流回路的另一种方式的结构示意图；
图5为本发明基站组网图。
图1-5中附图标记：Z:负载；G1：电池组；R1:限流电阻；K11：充电开关、K12：放电开关、K13:限流开关；FL1:电流采样元件；BMS1：电池管理系统1、BMSn：电池管理系统n；其中n表示自然数。
具体实施方式
图1为本发明含限流回路的一种方式的结构示意图；合路单元由两只逆止二极管、三只控制充电状态的开关(充电开关K11、放电开关K12、限流开关K13，具体可以由直流接触器、固态继电器或者无触点开关来实现，视具体工况和实际要求来确定)、限流电阻(R1)、电流采样元件(FL1，具体可以有分流器或者霍尔传感器来实现，视具体工况和实际要求来确定)组成。
以图1合路单元为例：
限流充电
仅限流开关K13闭合，开关电源B+、B-向含FL1、R1、K13器件在内的电池组G1支路充电，同时带负载Z。
正常充电
仅充电开关K11闭合，开关电源B+、B-向含FL1、二极管、K11器件在内的电池组G1支路充电，同时带负载Z。
失电保护
当开关电源B+、B-失电时，此时仅放电开关K12闭合，电池组G1向负载Z供电，即电池组G1、负载Z、放电开关K12、另一个二极管、电流采样元件FL1形成闭合回路，完成在开关电源B+、B-失电情况下，对负载Z的供电。当电池组电压低于保护值时，断开放电开关K12，进行电池低电压保护。
图2为本发明含限流回路另一种方式的结构示意图。其与图1中主要区别在于限流电路(限流开关K13、电阻R1)接到开关电源B+一侧，其余限流充电、正常充电、失电保护的实现，以及实现的功能与图1中相应实现一致。
图3为本发明不含限流回路的一种方式的结构示意图。合路单元由两只逆止二极管、两只控制充电状态的开关(充电开关K11、放电开关K12，具体可以由直流接触器、固态继电器或者无触点开关来实现，视具体工况和实际要求来确定)、电流采样元件(FL1，具体可以有分流器或者霍尔传感器来实现，视具体工况和实际要求来确定)组成。
以图3合路单元为例：
正常充电
仅充电开关K11闭合，开关电源B+、B-向含FL1、二极管、K11器件在内的电池组G1支路充电，同时带负载Z。
失电保护
当开关电源B+、B-失电时，此时仅放电开关K12闭合，电池组G1向负载Z供电，即电池组G1、负载Z、放电开关K12、另一个二极管、电流采样元件FL1形成闭合回路，完成在开关电源B+、B-失电情况下，对负载Z的供电。当电池组电压低于保护值时，断开放电开关K12，进行电池低电压保护。
图4为本发明不含限流回路的另一种方式的结构示意图；其与图3中主要区别在于电池组支路(电池组G1、电流采样元件FL1)接到开关电源B-一侧，其余正常充电、失电保护的实现，以及实现的功能与图3中相应实现一致。
控制单元(BMS)的主要功能有：单电池电压采样、单电池温度采样、充放电电流采样、过欠压报警及保护、高低温报警及保护、限流保护、充放电状态控制、SOC等参数计算、数据存储、数据的智能分拣、数据远传等功能。合路单元、控制单元在整个基站组网系统中结构详见附图5。
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，本发明可以有各种可知的更改和变化。凡在本发明的原则和精神之内，所作出的任何等同替换、修改、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法，其特征在于：开关电源、主控单元、负载、电池组合路单元及电池组；开关电源为电池组合路单元供电，每个主控单元配合一个电池组合路单元和一个电池组使用；所述合路单元由两只逆止二极管、两只控制充电状态的开关、电流采样元件组成；其中对电池组合路单元和电池组采取以下步骤：
第一步初始化；
第二步检测电池组电压是否正常，不正常启动报警，正常启动限流充电回路；
第三步限流充电过程随时检测电池组的充电电流，电流小于设定值转为正常充电回路；
第四步正常充电过程中随时检测电池组电压，电池组电压大于设定值时，判断电池充满状态，充满后可继续浮充或搁置备用；
第五步运行过程中当开关电源有交流失电情况时，无延时进入放电状态；
第六步放电状态过程中随时检测电池组电压，电池组电压低于低电压保护值时，切断放电回路。
2.根据权利要求1所述一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法，其特征在于：所述电池合路单元还含有限流电阻和一只控制充电状态的开关。
3.根据权利要求1或2所述一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法，其特征在于：所述控制充电状态的开关为直流接触器、固态继电器、无触点开关中的一种或几种。
4.根据权利要求1所述一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法，其特征在于：所述电流采样元件为分流器或者霍尔传感器。
5.根据权利要求1所述一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法，其特征在于：所述主控单元具体为电池管理系统BMS。
6.根据权利要求5所述一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法，其特征在于：所述电池管理系统BMS含有系统级芯片SOC和GPRS模块。
7.根据权利要求1所述一种梯次锂电池在通信基站中的充放电控制方法，其特征在于：所述开关电源的供电源为风机、光伏板、市电、柴油发电机中的一种或几种。
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