CN107171400B - 利用新能源汽车给通信基站供电的系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明揭示了利用新能源汽车给通信基站供电的系统及方法，所述系统包括新能源汽车、给电装置、通讯基站，新能源汽车、给电装置、通讯基站依次连接；新能源汽车包括车载电池、电池管理系统BMS，车载电池连接电池管理系统BMS；给电装置包括：协议转换单元、缓启动单元、V/I监测单元、实时计费单元、DC/DC单元、控制管理单元；通讯基站包括基站电池、动力环境监控系统；车载电池连接缓启动单元，DC/DC单元分别连接缓启动单元、V/I监测单元、控制管理单元。本发明提出的通信基站供电系统及方法，将供电从逆变、整流的两级工作模式，变成DC/DC单级供电，效率大幅度提高；本发明能实现通信电源485接口与汽车的CAN接口的协议转换和互通，直接协议握手，安全性提高。
Description
技术领域
本发明属于基站供电技术领域，涉及基站供电系统，尤其涉及利用新能源汽车给通信基站供电的系统；同时，本发明还涉及利用新能源汽车给通信基站供电的方法。
背景技术
随着移动通信的发展和中国铁塔对三大通信运营商基站设施的共建共享整合工作的不断深入，每一个通信基站不仅是三站合一，而且是该区域唯一的通信设施，都上升到了“超级基站”、“VIP基站”的重要级别。电力作为现代通信系统的“血液”，一旦供电出现问题，将导致该区域通信系统全面中断。因此，通信基站的电力保障，已成为中国铁塔公司日常网络维护工作的重中之重。
目前，中国铁塔建设的基站普遍存在站址物业的管理衔接工作不畅、备用电池容量相对较小、第三方维护队伍技术力量和装备相对薄弱，导致由于供电中断引发的基站网络退服日趋增多。
另一方面，随着国家政策的大力支持，新能源汽车的不断普及，依靠微电网技术的电动汽车、燃料电动汽车替代传统的汽油发电机作为通信基站的应急供电保障手段。新能源汽车具有噪音污染低、维护用车和发电协同作业的优势，使新能源车作为微电站，给基站供电补电，成为今后的发展趋势。
目前，使用电动汽车作为通信基站应急供电保障设备，普遍采用逆变(DC/AC)技术，将电动汽车锂电池本身携带的直流电(DC)逆变为三相或两相交流电(AC)，连接到基站的交流配电系统后，通过开关电源的整流模块再将交流电(AC)转变为低压直流电(48VDC)，供通信基站及其各类负载使用。
现有应急供电保障方式存在如下问题：
(1)经过多级逆变(DC/AC)、整流(AC/DC)转换，供电效率只有75％，电能浪费严重；
(2)新能源车(电动车)，需要进行改造，加装外置逆变器(DC/AC)，成本较高、车辆电气风险增加；
(3)基站的电源系统与汽车的BMS系统各自独立工作，使现场的操作维护变得非常专业，无法实现各类电动车的便捷共享；
因此，开发一种智能通信基站用直流供电系统，克服传统电动汽车采用逆变器作为应急供电设备存在的种种弊端，提高电能利用效率、降低人员的技术难度、对各类新能源车具有普遍适用性是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种利用新能源汽车给通信基站供电的系统，可将供电从逆变(DC/AC)、整流(AC/DC)的两级工作模式，变成DC/DC单级供电，效率大幅度提高。
为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：
利用新能源汽车给通信基站供电的系统，所述系统包括：新能源汽车、给电装置、通讯基站，新能源汽车、给电装置、通讯基站依次连接；
所述新能源汽车包括车载电池、电池管理系统BMS，车载电池连接电池管理系统BMS；
所述给电装置包括：协议转换单元、缓启动单元、V/I监测单元、实时计费单元、DC/DC单元、控制管理单元；
所述通讯基站包括基站电池、动力环境监控系统；
所述车载电池连接缓启动单元，DC/DC单元分别连接缓启动单元、V/I监测单元、控制管理单元，控制管理单元分别通过RS485串行总线连接DC/DC单元、实时计费单元、协议转换单元，V/I监测单元分别连接实时计费单元、基站电池；
所述电池管理系统BMS通过CAN总线连接协议转换单元，协议转换单元通过RS485串行总线连接动力环境监控系统；
所述协议转换单元负责与电池管理系统BMS的通信，实时传输电池电压、电流、电池温度、电池容量等信息，并经控制管理单元的处理进行实时显示；负责通过RS485接口向通信基站动力环境监控系统上传运行信息；同时负责通过内置无线模块，实时将信息上传至运营平台，还可实现远程操控、系统升级；
所述缓启动单元用以负责输入电压缓慢上升，抑制启动时的大电流；
所述V/I监测单元用以实时监测输出端电压、电流，并将信息上传至实时计费单元；
所述实时计费单元用以实时计量电量，上传至控制管理单元，并实时显示；
所述DC/DC单元的输入端内置隔离变压器，与输出端进行电气隔离，再将车载电池提供的DC96V～500V转换成稳定的DC-48V，供基站负载使用；DC/DC单元配置三个DC/DC模块，实现n+1冗余配置；
所述控制管理单元作为高压直流供电系统的控制中心，负责接收、存储、处理各单元的运行数据，下发控制指令，保证整个系统正常运行；配置显示屏，实时显示供电信息。
上述的系统给通信基站供电的方法，所述方法包括如下步骤：
协议转换单元负责与电池管理系统BMS的通信，实时传输电池电压、电流、电池温度、电池容量等信息，并经控制管理单元的处理进行实时显示；负责通过RS485接口向通信基站动力环境监控系统上传运行信息；同时负责通过内置无线模块，实时将信息上传至运营平台，还可实现远程操控、系统升级；
缓启动单元输入电压缓慢上升，抑制启动时的大电流；
V/I监测单元实时监测输出端电压、电流，并将信息上传至实时计费单元；
实时计费单元实时计量电量，上传至控制管理单元，并实时显示；
DC/DC单元的输入端内置隔离变压器，与输出端进行电气隔离，再将车载电池提供的DC96V～500V转换成稳定的DC-48V，供基站负载使用；DC/DC单元配置三个DC/DC模块，实现n+1冗余配置；
控制管理单元作为高压直流供电系统的控制中心，负责接收、存储、处理各单元的运行数据，下发控制指令，保证整个系统正常运行；配置显示屏，实时显示供电信息。
利用上述的系统给通信基站供电的方法，所述方法包括如下步骤：
通信基站停电后，发电车辆到达现场，按以下流程进行操作：
1.连接器与车辆快充口插合，车辆处于不可行驶状态，车辆接口连接确认；
2.高压直流供电系统对供电线路进行检测，检测正常后控制管理单元通过协议转换单元向车载BMS发送放电请求，收到车载BMS确认信息，并通过控制管理单元显示放电准备就绪。操作人员通过启动/停止按键启动放电程序进入供电阶段；
3.在供电阶段，V/I监测单元实时采集输出端电压、电流参数，上传至实时计费单元进行电量计量，并通过控制管理单元显示电费信息；
控制管理单元实时监测市电状态，市电恢复后自动终止供电并显示市电恢复供电停止；
协议转换单元与车载BMS实时保持通信，监测车载电池容量，达到系统设定值自动停止供电，并通过控制管理单元显示容量下限供电停止；
4.供电结束后，操作人员按下启动/停止按键，控制管理单元控制连接器电子锁断开，并通过控制管理单元显示可以断开连接器，操作人员收线，本次供电过程结束。
利用新能源汽车给通信基站供电的系统，所述系统包括：新能源汽车、给电装置、通讯基站，新能源汽车、给电装置、通讯基站依次连接；
所述新能源汽车包括车载电池、电池管理系统BMS，车载电池连接电池管理系统BMS；
所述给电装置包括：协议转换单元、缓启动单元、V/I监测单元、实时计费单元、DC/DC单元、控制管理单元；
所述通讯基站包括基站电池、动力环境监控系统；
所述车载电池连接缓启动单元，DC/DC单元分别连接缓启动单元、V/I监测单元、控制管理单元，控制管理单元分别连接实时计费单元、协议转换单元，V/I监测单元分别连接实时计费单元、基站电池；
所述电池管理系统BMS连接协议转换单元，协议转换单元连接动力环境监控系统。
所述系统采用嵌入式模块化设计，符合标准19英寸机架安装规范要求，预装到基站配电机柜中；所述系统采用宽电压输入范围设计(DC96V～400V)，输出为标准的通信供电电压-48V；
所述系统采用模块化DC/DC单元并联模式工作，可以实现功率的灵活配置和N+1安全备用；所述系统的DC/DC单元的输入采用隔离变压、对地悬浮技术，确保供/受电系统安全；
系统控制单元通过CAN接口与汽车BMS系统通信，实现供电系统的自动工作，确保安全；系统控制单元具备通过232/485接口接入中国铁塔的动环系统管理，实现远程监控；系统输入端接口采用特种异形航空插头，安装到机柜配电单元，输出端直接与电池配电部分连接；
本发明的有益效果在于：本发明提出的利用新能源汽车给通信基站供电的系统及方法，通过新能源车发电的标准化利用(适用于各种不同型号的车辆)，不需要对汽车进行专门的硬件改造，不增加任何集成成本；专业化操作变成便捷的商业化服务(降低操作人员的专业技术要求，更加智能简便)。
本发明将供电从逆变(DC/AC)、整流(AC/DC)的两级工作模式，变成DC/DC单级供电，效率大幅度提高；本发明能实现通信电源485接口与汽车的CAN接口的协议转换和互通，直接协议握手，安全性提高。
附图说明
图1为本发明利用新能源汽车给通信基站供电的系统的组成示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施例。
实施例一
请参阅图1，本发明揭示了利用新能源汽车给通信基站供电的系统，所述系统包括：新能源汽车1、给电装置2、通讯基站3，新能源汽车1、给电装置2、通讯基站3依次连接。
所述新能源汽车1包括车载电池、电池管理系统BMS，车载电池连接电池管理系统BMS。所述给电装置2包括：协议转换单元26、缓启动单元21、V/I监测单元23、实时计费单元25、DC/DC单元22、控制管理单元24。所述通讯基站3包括基站电池、动力环境监控系统。
所述车载电池连接缓启动单元21，DC/DC单元22分别连接缓启动单元21、V/I监测单元23、控制管理单元24，控制管理单元24分别通过RS485串行总线连接DC/DC单元22、实时计费单元25、协议转换单元26，V/I监测单元23分别连接实时计费单元25、基站电池。
所述电池管理系统BMS通过CAN总线连接协议转换单元26，协议转换单元26通过RS485串行总线连接动力环境监控系统。
所述协议转换单元26负责与电池管理系统BMS的通信，实时传输电池电压、电流、电池温度、电池容量等信息，并经控制管理单元的处理进行实时显示；负责通过RS485接口向通信基站动力环境监控系统上传运行信息；同时负责通过内置无线模块，实时将信息上传至运营平台，还可实现远程操控、系统升级。
所述缓启动单元用以负责输入电压缓慢上升，抑制启动时的大电流。
所述V/I监测单元用以实时监测输出端电压、电流，并将信息上传至实时计费单元。
所述实时计费单元用以实时计量电量，上传至控制管理单元，并实时显示。
所述DC/DC单元的输入端内置隔离变压器，与输出端进行电气隔离，再将车载电池提供的DC96V～500V转换成稳定的DC-48V，供基站负载使用；DC/DC单元配置三个DC/DC模块，实现n+1冗余配置。
所述控制管理单元作为高压直流供电系统的控制中心，负责接收、存储、处理各单元的运行数据，下发控制指令，保证整个系统正常运行；配置显示屏，实时显示供电信息。
本发明还揭示了上述系统给通信基站供电的方法，所述方法包括如下步骤：
协议转换单元与电池管理系统BMS的通信，实时传输电池电压、电流、电池温度、电池容量等信息，并经控制管理单元的处理进行实时显示；负责通过RS485接口向通信基站动力环境监控系统上传运行信息；同时负责通过内置无线模块，实时将信息上传至运营平台，还可实现远程操控、系统升级；
缓启动单元输入电压缓慢上升，抑制启动时的大电流；
V/I监测单元实时监测输出端电压、电流，并将信息上传至实时计费单元；
实时计费单元实时计量电量，上传至控制管理单元，并实时显示；
DC/DC单元的输入端内置隔离变压器，与输出端进行电气隔离，再将车载电池提供的DC96V～500V转换成稳定的DC-48V，供基站负载使用；DC/DC单元配置三个DC/DC模块，实现n+1冗余配置；
控制管理单元作为高压直流供电系统的控制中心，负责接收、存储、处理各单元的运行数据，下发控制指令，保证整个系统正常运行；配置显示屏，实时显示供电信息。
通信基站停电后，发电车辆到达现场，按以下流程进行操作：
1.连接器与车辆快充口插合，车辆处于不可行驶状态，车辆接口连接确认；
2.高压直流供电系统对供电线路进行检测，检测正常后控制管理单元通过协议转换单元向车载BMS发送放电请求，收到车载BMS确认信息，并通过控制管理单元显示放电准备就绪。操作人员通过启动/停止按键启动放电程序进入供电阶段；
3.在供电阶段，V/I监测单元实时采集输出端电压、电流参数，上传至实时计费单元进行电量计量，并通过控制管理单元显示电费信息；
控制管理单元实时监测市电状态，市电恢复后自动终止供电并显示市电恢复供电停止；
协议转换单元与车载BMS实时保持通信，监测车载电池容量，达到系统设定值自动停止供电，并通过控制管理单元显示容量下限供电停止；
4.供电结束后，操作人员按下启动/停止按键，控制管理单元控制连接器电子锁断开，并通过控制管理单元显示可以断开连接器，操作人员收线，本次供电过程结束。
实施例二
利用新能源汽车给通信基站供电的系统，所述系统包括：新能源汽车、给电装置、通讯基站，新能源汽车、给电装置、通讯基站依次连接；
所述新能源汽车包括车载电池、电池管理系统BMS，车载电池连接电池管理系统BMS；
所述给电装置包括：协议转换单元、缓启动单元、V/I监测单元、实时计费单元、DC/DC单元、控制管理单元；
所述通讯基站包括基站电池、动力环境监控系统；
所述车载电池连接缓启动单元，DC/DC单元分别连接缓启动单元、V/I监测单元、控制管理单元，控制管理单元分别连接实时计费单元、协议转换单元，V/I监测单元分别连接实时计费单元、基站电池；
所述电池管理系统BMS连接协议转换单元，协议转换单元连接动力环境监控系统。
综上所述，本发明提出的利用新能源汽车给通信基站供电的系统及方法，通过新能源车发电的标准化利用(适用于各种不同型号的车辆)，不需要对汽车进行专门的硬件改造，不增加任何集成成本；专业化操作变成便捷的商业化服务(降低操作人员的专业技术要求，更加智能简便)。
本发明将供电从逆变(DC/AC)、整流(AC/DC)的两级工作模式，变成DC/DC单级供电，效率大幅度提高；本发明能实现通信电源485接口与汽车的CAN接口的协议转换和互通，直接协议握手，安全性提高。
这里本发明的描述和应用是说明性的，并非想将本发明的范围限制在上述实施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本发明的精神或本质特征的情况下，本发明可以以其它形式、结构、布置、比例，以及用其它组件、材料和部件来实现。在不脱离本发明范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其它变形和改变。
Claims (4)
1.利用新能源汽车给通信基站供电的系统，其特征在于，所述系统包括：新能源汽车、给电装置、通讯基站，新能源汽车、给电装置、通讯基站依次连接；
所述新能源汽车包括车载电池、电池管理系统BMS，车载电池连接电池管理系统BMS；
所述给电装置包括：协议转换单元、缓启动单元、V/I监测单元、实时计费单元、DC/DC单元、控制管理单元；
所述通讯基站包括基站电池、动力环境监控系统；
所述车载电池连接缓启动单元，DC/DC单元分别连接缓启动单元、V/I监测单元、控制管理单元，控制管理单元分别通过RS485串行总线连接DC/DC单元、实时计费单元、协议转换单元，V/I监测单元分别连接实时计费单元、基站电池；
所述电池管理系统BMS通过CAN总线连接协议转换单元，协议转换单元通过RS485串行总线连接动力环境监控系统；
所述协议转换单元负责与电池管理系统BMS的通信，实时传输电池电压、电流、电池温度、电池容量信息，并经控制管理单元的处理进行实时显示；负责通过RS485接口向通信基站动力环境监控系统上传运行信息；同时负责通过内置无线模块，实时将信息上传至运营平台，还可实现远程操控、系统升级；
所述缓启动单元用以负责输入电压缓慢上升，抑制启动时的大电流；
所述V/I监测单元用以实时监测输出端电压、电流，并将信息上传至实时计费单元；
所述实时计费单元用以实时计量电量，上传至控制管理单元，并实时显示；
所述DC/DC单元的输入端内置隔离变压器，与输出端进行电气隔离，再将车载电池提供的DC96V～500V转换成稳定的DC-48V，供基站负载使用；DC/DC单元配置三个DC/DC模块，实现n+1冗余配置；
所述控制管理单元作为高压直流供电系统的控制中心，负责接收、存储、处理各单元的运行数据，下发控制指令，保证整个系统正常运行；配置显示屏，实时显示供电信息。
2.利用权利要求1所述的系统给通信基站供电的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
协议转换单元负责与电池管理系统BMS的通信，实时传输电池电压、电流、电池温度、电池容量信息，并经控制管理单元的处理进行实时显示；负责通过RS485接口向通信基站动力环境监控系统上传运行信息；同时负责通过内置无线模块，实时将信息上传至运营平台，还可实现远程操控、系统升级；
缓启动单元输入电压缓慢上升，抑制启动时的大电流；
V/I监测单元实时监测输出端电压、电流，并将信息上传至实时计费单元；
实时计费单元实时计量电量，上传至控制管理单元，并实时显示；
DC/DC单元的输入端内置隔离变压器，与输出端进行电气隔离，再将车载电池提供的DC96V～500V转换成稳定的DC-48V，供基站负载使用；DC/DC单元配置三个DC/DC模块，实现n+1冗余配置；
控制管理单元作为高压直流供电系统的控制中心，负责接收、存储、处理各单元的运行数据，下发控制指令，保证整个系统正常运行；配置显示屏，实时显示供电信息。
3.利用权利要求1所述的系统给通信基站供电的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：
通信基站停电后，发电车辆到达现场，按以下流程进行操作：
步骤1、连接器与车辆快充口插合，车辆处于不可行驶状态，车辆接口连接确认；
步骤2、高压直流供电系统对供电线路进行检测，检测正常后控制管理单元通过协议转换单元向车载BMS发送放电请求，收到车载BMS确认信息，并通过控制管理单元显示放电准备就绪；操作人员通过启动/停止按键启动放电程序进入供电阶段；
步骤3、在供电阶段，V/I监测单元实时采集输出端电压、电流参数，上传至实时计费单元进行电量计量，并通过控制管理单元显示电费信息；
控制管理单元实时监测市电状态，市电恢复后自动终止供电并显示市电恢复供电停止；
协议转换单元与车载BMS实时保持通信，监测车载电池容量，达到系统设定值自动停止供电，并通过控制管理单元显示容量下限供电停止；
步骤4、供电结束后，操作人员按下启动/停止按键，控制管理单元控制连接器电子锁断开，并通过控制管理单元显示可以断开连接器，操作人员收线，本次供电过程结束。
4.利用新能源汽车给通信基站供电的系统，其特征在于，所述系统包括：新能源汽车、给电装置、通讯基站，新能源汽车、给电装置、通讯基站依次连接；
所述新能源汽车包括车载电池、电池管理系统BMS，车载电池连接电池管理系统BMS；
所述给电装置包括：协议转换单元、缓启动单元、V/I监测单元、实时计费单元、DC/DC单元、控制管理单元；
所述通讯基站包括基站电池、动力环境监控系统；
所述车载电池连接缓启动单元，DC/DC单元分别连接缓启动单元、V/I监测单元、控制管理单元，控制管理单元分别连接实时计费单元、协议转换单元，V/I监测单元分别连接实时计费单元、基站电池；
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