CN107632269A - 通信蓄电池在线充放电测试系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及蓄电池充放电管理领域，公开了一种通信蓄电池在线充放电测试系统，对通信蓄电池组实现在线充放电测试。本发明包括蓄电池组、开关网络、控制系统、电子功率负载、充电机、备用电池、肖特基二极管、市电检测电路以及用于检测蓄电池组的检测电路；进行放电测试时，控制系统控制第二开关组、第三开关组将需要测试的电池连接到电子功率负载上，通过检测电路行放电测试；进行充电测试，控制第二开关组、第四开关组将需要测试的电池连接到充电机上，通过检测电路充电测试；进行电池主动均衡，控制系统控制第二开关组、第五开关组将备用电池并联到需要均衡的电池上，通过备用电池进行充电。本发明适用于通信蓄电池组。

Description

通信蓄电池在线充放电测试系统

技术领域

本发明涉及蓄电池充放电管理领域，特别涉及通信蓄电池在线充放电测试系统。

背景技术

通信电源是通信设备中必不可少的组成部分，其作用是安全、稳定、可靠、不间断地为通信设备供电。在通信电源系统中，蓄电池组作为保障直流应急供电系统的重要组成部分，对保证通信系统正常运行具有重要意义。

通信蓄电池组，一般是由多个单体蓄电池串联组成，例如24个2V或8个6V或4个12V，目前，对通信蓄电池的使用、维护、检测的方法很多，但在蓄电池的使用过程中，由于蓄电池组容量、使用时间(年限)、单个电池的一致性差异以及通信设施或基站设备的负载不同等原因，使得蓄电池的工作状态不同，一旦市电停、断电后，其使用时间难以进行准确的估计，给维护、管理工作带来困难。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种通信蓄电池在线充放电测试系统，对通信蓄电池组实现在线充放电测试。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：通信蓄电池在线充放电测试系统，包括蓄电池组、开关网络、控制系统、电子功率负载、充电机、备用电池、肖特基二极管、市电检测电路以及用于检测蓄电池组的检测电路；其中，开关网络、检测电路分别受控制系统控制，市电检测电路与控制系统连接，检测电路与电子功率负载、充电机连接；

蓄电池组包括依次编号的N个单体电池，N为大于等于2的整数；开关网络包括第一开关、第二开关组、第三开关组、第四开关组、第五开关组，其中，第二开关组包括依次编号的N+1个开关，第三开关组包括依次编号的4个开关，第四开关组包括依次编号的4个开关，第五开关组包括依次编号的4个开关；

第二开关组、第三开关组、第四开关组中奇数编号的开关的一端同时连接在母线A上，且母线A与第二开关组中偶数编号的开关的一端连接，第二开关组、第三开关组、第四开关组中偶数编号的开关的一端连接在母线B上，且母线B与第二开关组中奇数编号的开关的一端连接；各单体电池的正极分别与第二开关组中前N个开关的另一端连接，蓄电池组的负极与第二开关组中第N+1个开关的另一端连接；第三开关组中开关1和开关2的另一端与电子功率负载的负极连接，第三开关组中开关3和开关4的另一端与电子功率负载的正极连接；第四开关组中开关1和开关2的另一端与充电机的输出负极连接，第四开关组中开关3和开关4的另一端与充电机的输出正极连接；第五开关组中开关1和开关2的另一端与备用电池的负极连接，第五开关组中开关3和开关4的另一端与备用电池的正极连接；

第一开关串联在蓄电池组的外部，肖特基二极管与第一开关并联。

进一步的本发明还包括限流电阻，开关网络还包括第六开关，限流电阻串联在备用电池的第五开关之间，且限流电阻与第六开关联。

具体的，若需要进行放电测试，则控制系统控制第二开关组、第三开关组将需要测试的电池连接到电子功率负载上，通过检测电路对需要测试的电池进行放电测试；若需要进行充电测试，控制第二开关组、第四开关组将需要测试的电池连接到充电机上，通过检测电路对需要测试的电池进行充电测试；若需要进行电池主动均衡，则控制系统控制第二开关组、第五开关组将备用电池并联到需要均衡的电池上，通过备用电池对需要均衡的电池进行充电。

进一步的，所述备用电池为单体蓄电池或由多个单体蓄电池组成的电池组。

进一步的，所述检测电路用于检测蓄电池组在充放电过程中的电压、电流、时间、温度数据。

进一步的，所述检测电路还用于检测蓄电池组备用状态下的电压值；当检测电路检测到蓄电池组的电压高于预设值时，控制系统控制第一开关断开，使通信电源不再对蓄电池组进行浮充，当检测电路检测到蓄电池组的电压小于预设值时，控制系统控制第一开关闭合，使通信电源对蓄电池组进行浮充。

本发明的有益效果是：通过本发明提供的系统，工作人员可利用蓄电池网管系统实现对通信机房或室外机箱里面蓄电池的参数在线检测，在特定的时间控制蓄电池组中的蓄电池主动对负载放电，得到蓄电池在不同温度下的放电电压、电流数据，并存储在系统中；在遇到市电停、断电时，蓄电池网管系统将检测电路实时传送的蓄电池参数与历史数据进行对比，可确地预计蓄电池的工作时间。该系统结构简单、使用方便，只需要一套通信蓄电池组的在线充放电管理系统，就可以实现对多个通信机房(基站)的蓄电池监测、管理。

此外本发明还可通过控制系统控制第二开关组、第五开关组将备用电池并联到需要均衡的电池上，通过备用电池对需要均衡的电池进行充电，进一步延长蓄电池组的整体寿命。

附图说明

图1为实施例通信蓄电池在线充放电测试系统的结构示意图。

图中编号：KA为开关网络的第一开关，KB为开关网络的第二开关组，KC为开关网络的第三开关组，KD为开关网络的第四开关组，KE为开关网络的第五开关组，KF为第六开关，KB1-KB5为分别第二开关组中的各个开关，KC1-KC4为分别第三开关组中的各个开关，KD1-KD4为分别第四切换组中的各个开关，KE1-KE4为分别第五开关组中的各个开关，D1-D4分别为各个蓄电池，T为肖特基二极管，R为限流电阻，A、B分别为不同的两条母线。

具体实施方式

本发明包括蓄电池组、开关网络、控制系统、电子功率负载、充电机、备用电池、肖特基二极管、市电检测电路以及用于检测蓄电池组的检测电路；其中，开关网络、检测电路分别受控制系统控制，市电检测电路与控制系统连接，检测电路与电子功率负载、充电机连接；

蓄电池组包括依次编号的N个单体电池，N为大于等于2的整数；开关网络包括第一开关、第二开关组、第三开关组、第四开关组、第五开关组，其中，第二开关组包括依次编号的N+1个开关，第三开关组包括依次编号的4个开关，第四开关组包括依次编号的4个开关，第五开关组包括依次编号的4个开关；

第二开关组、第三开关组、第四开关组中奇数编号的开关的一端同时连接在母线A上，且母线A与第二开关组中偶数编号的开关的一端连接，第二开关组、第三开关组、第四开关组中偶数编号的开关的一端连接在母线B上，且母线B与第二开关组中奇数编号的开关的一端连接；各单体电池的正极分别与第二开关组中前N个开关的另一端连接，蓄电池组的负极与第二开关组中第N+1个开关的另一端连接；第三开关组中开关1和开关2的另一端与电子功率负载的负极连接，第三开关组中开关3和开关4的另一端与电子功率负载的正极连接；第四开关组中开关1和开关2的另一端与充电机的输出负极连接，第四开关组中开关3和开关4的另一端与充电机的输出正极连接；第五开关组中开关1和开关2的另一端与备用电池的负极连接，第五开关组中开关3和开关4的另一端与备用电池的正极连接；第一开关串联在蓄电池组的外部，肖特基二极管与第一开关并联。

若需要进行放电测试，则控制系统控制第二开关组、第三开关组将需要测试的电池连接到电子功率负载上，通过检测电路对需要测试的电池进行放电测试；若需要进行充电测试，控制第二开关组、第四开关组将需要测试的电池连接到充电机上，通过检测电路对需要测试的电池进行充电测试；若需要进行电池主动均衡，则控制系统控制第二开关组、第五开关组将备用电池并联到需要均衡的电池上，通过备用电池对需要均衡的电池进行充电。

实施例

实施例提供一种通信蓄电池在线充放电测试系统，如图1所示，包括蓄电池组、开关网络、控制系统、电子功率负载、充电机、备用电池、限流电阻R、肖特基二极管T、传输电路、蓄电池网管系统、检测电路、通信电源以及通信负载；其中，蓄电池组由依次编号的4个12V单体个蓄电池D1-D4串联组成；蓄电池组接于通信电源和通信负载上，开关网络和检测电路分别受控制电路控制，市电检测电路与控制系统连接，控制系统与传输电路连接，传输电路与蓄电池网管系统连接，检测电路与电子功率负载、充电机连接。

开关网络包括第一开关KA、第二开关组KB、第三开关组KC、第四开关组KD、第五开关组KE，其中，第二开关组KB包括依次编号的5个开关，第三开关组KC包括依次编号的4个开关，第四开关组KD包括依次编号的4个开关，第五开关组KE包括依次编号的4个开关。其中：第三开关组KC、第四开关组KD、第五开关组KE中KD奇数编号(即1、3)的开关的一端同时连接在母线A上，且母线A与第二开关组KB中偶数编号(即2、4)的开关的一端连接，第三开关组KC、第四开关组KD、第五开关组KE中偶数编号(即2、4)的开关的一端连接在母线B上，且母线B与第二开关组KB中奇数编号(即1、3、5)的开关的一端连接；各单体电池的正极分别与第二开关组KB中前4个开关KB1-KB4的另一端连接，蓄电池组的负极与第二开关组KB中第5个开关KB5另一端连接；第三开关组中开关1KC1和开关2KC2的另一端与电子功率负载的负极连接，第三开关组中开关3KC3和开关4KC4的另一端与电子功率负载的正极连接；第四开关组中开关1KD1和开关2KD2的另一端与充电机的输出负极连接，第四开关组中开关3KD3和开关4KD4的另一端与充电机的输出正极连接；第五开关组中开关1KE1和开关2KE2的另一端与备用电池的负极连接，第五开关组中开关3KE3和开关4KE4的另一端与备用电池的正极连接；第一开关KA串联在蓄电池组的外部，肖特基二极管T与第一开关KA并联，肖特基二极管T的导通方向与蓄电池组的外部电流的流向相同。

控制系统为通用的控制电路；电子功率负载为与蓄电池参数相匹配的电子负载；检测电路为检测蓄电池充放电的电压、电流、时间、温度的检测电路；备用电池可以为一个12V单体蓄电池，或者2个6V单体蓄电池组成的电池组、或者6个2V单体蓄电池组成的电池组；传输电路为有线或无线通信传输电路；蓄电池网管系统为通用的计算机和相关网关。

实施例工作时，首先通过蓄电池网管系统和控制电路对蓄电池组中的单体蓄电池或多个蓄电池进行分组，并进行编号管理；在测试过程中，按照预先设定的程序逐个将单体电池或分组的电池通过开关网络从通信蓄电池组中切换出来，将切换出来的单体电池或分组电池对电子功率负载放电，连接到放电检测电路中，测试并记录蓄电池充放电的电压、电流、时间、温度等数据信息，上传到控制系统并通过通信电路传送到蓄电池网管系统，测试完成后，通过算法处理，一方面可以剔除测试出来的坏电池，另外可以预计整个蓄电池组的放电时间。

具体工作过程如下：

1、系统工作时,控制系统控制开关网络中开关KA闭合，控制开关KB1—KB4、开关KC1—KC4、开关KD1—KD4、开关KE以及开关KF全部断开，此时，通信蓄电池组可以为通信设备提供正常工作的48V备用电源，保证通信设备正常工作；

2、需要对通信蓄电池组中的单体蓄电池(或电池分组)进行测试时，通过控制系统和蓄电池网管系统控制开关网络，按照不同的开关断开、闭合组合方式，在同样保证通信蓄电池正常供电的情况下，对单体蓄电池或蓄电池分组充、放电进行测试。

例如，需要对附图中的通信蓄电池组的单体蓄电池进行测试时，则将附图中开关KA断开，使蓄电池组与通信设备的通信电源隔开，由于有肖特基二极管T存在，就能保证在测试单体电池过程中，市电停电后蓄电池组仍然能为通信设备供电，一旦系统通过市电检测电路检测到市电停电，将控制系统将控制开关KA闭合，从而实现无缝切换到蓄电池正常为通信设备供电状态中。当对蓄电池D1进行放电测试时，先断开开关KA，闭合开关KB1、KB2、KC1、KC4，将蓄电池D1连接到电子功率负载进行放电，检测电路测试并记录蓄电池D1的放电电压、电流、时间等数据，传送到控制系统和远程控制管理系统中；放电测试结束后(一般是放电至10.5V)，开关KB1、KB2闭合，开关KC1、KC4断开，同时，开关KD1、KD4闭合，由充电电路将蓄电池D1充满电后，将开关KB1、KB2、KD1、KD4断开，再将开关KA闭合，重新连接到直流充电电源上，保持正常的直流电源对蓄电池浮充充电状态；蓄电池组回复到备用供电状态。

同样，需要测试蓄电池D2时，依次将开关KA断开，开关KB2、KB3、KC2、KC3闭合；测试结束后，开关KC2、KC3断开，同时，开关KE2、KE3闭合，将蓄电池D2充满电后，将开关KB2、KB3、KE2、KE3断开，再将开关KA闭合，重新连接到直流充电电源上，保持正常的直流电源对蓄电池浮充充电状态。

同样，需要测试蓄电池组内任一单个电池或者电池组合，皆可用开关组合将蓄电池单独断开，完成放电测试和充电。

通过放电测试，远程控制管理系统根据采集的数据，完整地记录单体蓄电池一个放电周期内的放电电压、电流、温度等基本参数，得到对应蓄电池的放电曲线。当市电出现停、断电的时候，通过将实际检测各参数值与管理系统记录的数据信息进行比对，可以准确地预定蓄电池在不同季节(温度环境)下的工作时间。

3、实施例还可实现两种方式的主动均衡：①当在单体蓄电池测试过程中，市电停电，备用电池就通过闭合第五开关组KE和第二开关组KB并联到测试电池上实现对测试电池的均衡，如在测试蓄电池D2的过程中，市电停电，此时状态为KA断开，KB2、KB3、KC2、KC3闭合，市电检测电路检测到市电停电后反馈至控制电路，控制电路先控制KB2、KB3、KC2、KC3断开，KA闭合，当KA闭合后，再将开关KB2、KB3、KE1、KE4闭合、开关KF断开，使得备用电池与蓄电池D2并联，对蓄电池2进行补充充电。当系统检测到备用电池与蓄电池D2的电压差小于0.5V后，将开关KF闭合。当备用电池与蓄电池D2的电压差小于0.5V后，才将开关KF闭合的原因是：由于备用电池本身不具有限流电路，刚开始的进行充电的时候，备用电池与蓄电池D2的电压差可能较大，则充电电流比较大，利用限流电阻进行线路可保护备用电池和蓄电池，当电压差小于0.5V后，此时电流较小了，因此可以闭合开关KF，从而将限流电阻短路。

②当蓄电池组处于正常备用状态下，遇市电停电，系统对蓄电池组的单体电池电压进行检查，一旦检测到单体电池电压低于设定值后，将备用电池轮流并联到最低电压的单体电池上，对最低电压补充电，从而延长蓄电池组工作时间。例如：蓄电池D3的电压低于设定值，控制系统控制开关KB3、KB4、KE1、KE4、KF闭合使备用电池与蓄电池D3并联，实现对蓄电池D3的补充充电，进一步延长蓄电池组的整体寿命。

4、本发明还能对蓄电池组浮充方式改进：以往采用通信电源始终在线的方式对电池组浮充，补充本身的自放电；本发明可以通过检测电路检测蓄电池组备用状态下的电压值；当检测电路检测到蓄电池组的电压高于预设值(例如标称电压值的110％)时，控制系统控制第一开关断开，使通信电源不再对蓄电池组进行浮充，当检测电路检测到蓄电池组的电压小于预设值(例如标称电压值的105％)时，控制系统控制第一开关闭合，使通信电源对蓄电池组进行浮充。

以上描述了本发明的基本原理和主要的特征，说明书的描述只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (6)

1.通信蓄电池在线充放电测试系统，其特征在于，包括蓄电池组、开关网络、控制系统、电子功率负载、充电机、备用电池、肖特基二极管、市电检测电路以及用于检测蓄电池组的检测电路；其中，开关网络、检测电路分别受控制系统控制，市电检测电路与控制系统连接，检测电路与电子功率负载、充电机连接；

蓄电池组包括依次编号的N个单体电池，N为大于等于2的整数；开关网络包括第一开关、第二开关组、第三开关组、第四开关组、第五开关组，其中，第二开关组包括依次编号的N+1个开关，第三开关组包括依次编号的4个开关，第四开关组包括依次编号的4个开关，第五开关组包括依次编号的4个开关；

第三开关组、第四开关组、第五开关组中奇数编号的开关的一端同时连接在母线A上，且母线A与第二开关组中偶数编号的开关的一端连接，第三开关组、第四开关组、第五开关组中偶数编号的开关的一端连接在母线B上，且母线B与第二开关组中奇数编号的开关的一端连接；各单体电池的正极分别与第二开关组中前N个开关的另一端连接，蓄电池组的负极与第二开关组中第N+1个开关的另一端连接；第三开关组中开关1和开关2的另一端与电子功率负载的负极连接，第三开关组中开关3和开关4的另一端与电子功率负载的正极连接；第四开关组中开关1和开关2的另一端与充电机的输出负极连接，第四开关组中开关3和开关4的另一端与充电机的输出正极连接；第五开关组中开关1和开关2的另一端与备用电池的负极连接，第五开关组中开关3和开关4的另一端与备用电池的正极连接；

第一开关串联在蓄电池组的外部，肖特基二极管与第一开关并联。

2.根据权利要求1所述的通信蓄电池在线充放电测试系统，其特征在于，还包括限流电阻，开关网络还包括第六开关，限流电阻串联在备用电池的第五开关之间，且限流电阻与第六开关联。

3.根据权利要求1所述的通信蓄电池在线充放电测试系统，其特征在于，若需要进行放电测试，则控制系统控制第二开关组、第三开关组将需要测试的电池连接到电子功率负载上，通过检测电路对需要测试的电池进行放电测试；若需要进行充电测试，控制第二开关组、第四开关组将需要测试的电池连接到充电机上，通过检测电路对需要测试的电池进行充电测试；若需要进行电池主动均衡，则控制系统控制第二开关组、第五开关组将备用电池并联到需要均衡的电池上，通过备用电池对需要均衡的电池进行充电。

4.根据权利要求1或2或3所述的通信蓄电池在线充放电测试系统，其特征在于，所述备用电池为单体蓄电池或由多个单体蓄电池组成的电池组。

5.根据权利要求1或2或3所述的通信蓄电池在线充放电测试系统，其特征在于，所述检测电路用于检测蓄电池组在充放电过程中的电压、电流、时间、温度数据。

6.根据权利要求5所述的通信蓄电池在线充放电测试系统，其特征在于，所述检测电路还用于检测蓄电池组备用状态下的电压值；当检测电路检测到蓄电池组的电压高于预设值时，控制系统控制第一开关断开，使通信电源不再对蓄电池组进行浮充，当检测电路检测到蓄电池组的电压小于预设值时，控制系统控制第一开关闭合，使通信电源对蓄电池组进行浮充。