CN108110862A - 通信基站中梯次锂电池的充放电控制系统 - Google Patents

通信基站中梯次锂电池的充放电控制系统 Download PDF

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Abstract

一种通信基站中梯次锂电池的充放电控制系统,包括:电池管理单元、电池合路单元;电池管理单元及电池合路单元连接至一电池组;电池组通过电池合路单元连接至充电机;电池管理单元用于对该电池组进行参数采样、运行保护及充放电状态控制,计算电池组的电荷状态,并将采样数据发送至与其连接的主电池管理单元,或者发送至动力环境系统及GPRS模块,并通过控制电池合路单元,使充电机为电池组充电及放电操作;其中,采样数据至少包括单电池电压、单电池温度、充放电电流。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,有效地控制了梯次锂电池的充放电状态,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。

Description

通信基站中梯次锂电池的充放电控制系统
技术领域
[0001] 本发明涉及通信基站动力系统直流电源技术领域,特别涉及一种通信基站中梯次 锂电池的充放电控制系统。
背景技术
[0002] 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。
[0003] 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,在通信基站中的进行锂电池的充 放电合理管理已成为亟待解决的问题。
发明内容
[0004] 本发明实施例提供了一种通信基站中梯次锂电池的充放电控制系统,以结合电池 控制单元及合路单元完成梯次锂电的充放电管理,有效地控制了梯次锂电池的充放电状 态,实现特制化智能化的管理模式,避免电池过充或者放过,解决了梯次锂电池在通信基站 中使用的安全可靠问题。
[0005] 为了实现上述目的,本发明实施提供了一种通信基站中梯次锂电池的充放电控制 系统,包括:电池管理单元、电池合路单元;所述电池管理单元及电池合路单元连接至一电 池组;所述电池组通过电池合路单元连接至充电机;
[0006] 所述电池管理单元用于对该电池组进行参数采样、运行保护及充放电状态控制, 计算电池组的电荷状态,并将采样数据发送至与其连接的主电池管理单元,或者发送至动 力环境系统及GPRS模块,并通过控制所述电池合路单元,使所述充电机为所述电池组充电 及放电操作;其中,所述采样数据至少包括单电池电压、单电池温度、充放电电流。
[0007] 一实施例中,所述电池合路单元包括:第一逆止二极管、第二逆止二极管、三个控 制充放电状态的开关、限流电阻及电流采样元件。
[0008] 一实施例中,所述控制充放电状态的开关为直流接触器开关、固态继电器开关或 者无触点开关。
[0009] 一实施例中,所述控制充放电状态的开关包括:充电开关、放电开关及限流开关。
[0010] 一实施例中,所述充电机的正极端与负极端之间连接有一负载;所述电流采样元 件的一端与所述第一逆止二极管的正极、所述第二逆止二极管的负极及所述限流电阻的一 端分别连接,另一端通过所述电池组连接至所述充电机的正极端;所述第一逆止二极管的 负极通过所述充电开关连接至所述负极端与所述负载之间;所述第二逆止二极管的正极通 过所述放电开关连接至所述负极端与所述负载之间;所述限流电阻的另一端通过限流开关 连接至所述负极端与所述负载之间。
[0011] 一实施例中,所述充电机的正极端与负极端之间连接有一负载;所述电流采样元 件的一端与所述第一逆止二极管的负极、所述第二逆止二极管的正极及所述限流电阻的一 端分别连接,另一端通过所述电池组连接至所述充电机的负极端;所述第一逆止二极管的 正极通过所述充电开关连接至所述正极端与所述负载之间;所述第二逆止二极管的负极通 过所述放电开关连接至所述正极端与所述负载之间;所述限流电阻的另一端通过限流开关 连接至所述正极端与所述负载之间。
[0012] 一实施例中,所述电池合路单元包括:两只逆止二极管、两只控制充放电状态的开 关及电流采样元件。
[0013] 一实施例中,所述控制充放电状态的开关为直流接触器开关、固态继电器开关或 者无触点开关;所述控制充放电状态的开关包括:充电开关、放电开关。
[0014] 一实施例中,所述充电机的正极端与负极端之间连接有一负载;所述电流采样元 件的一端与所述第一逆止二极管的正极及所述第二逆止二极管的负极分别连接,另一端通 过所述电池组连接至所述充电机的正极端;所述第一逆止二极管的负极通过所述充电开关 连接至所述负极端与所述负载之间;所述第二逆止二极管的正极通过所述放电开关连接至 所述负极端与所述负载之间。
[0015] 一实施例中,所述充电机的正极端与负极端之间连接有一负载;所述电流采样元 件的一端与所述第一逆止二极管的负极及所述第二逆止二极管的正极分别连接,另一端通 过电池组连接至所述充电机的负极端;所述第一逆止二极管的正极通过所述充电开关连接 至所述正极端与所述负载之间;所述第二逆止二极管的负极通过所述放电开关连接至所述 正极端与所述负载之间。
[0016] 本发明实施例的有益效果在于,本发明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,有效地控制了梯次锂电池的充放电状态,实现特制化智能化的管理模式, 避免电池过充或者放过,解决了梯次锂电池在通信基站中使用的安全可靠问题。
附图说明
[0017] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现 有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本 发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以 根据这些附图获得其他的附图。
[0018] 图1为通信基站中梯次锂电池的充放电控制系统在整个基站组网系统中的结构示 意图;
[0019] 图2A为本发明一实施例的电池合路单元的电路示意图一;
[0020]图2B为本发明一实施例的电池合路单元的电路示意图二;
[0021]图3A为本发明另一实施例的电池合路单元的电路示意图一;
[0022]图3B为本发明另一实施例的电池合路单元的电路示意图二。
具体实施方式
[0023]下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完 整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于 本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他 实施例,都属于本发明保护的范围。
[0024]本发明实施例提供了一种通信基站中梯次锂电池的充放电控制系统,该通信基站 中梯次锂电池的充放电控制系统包括:电池管理单元、电池合路单元;所述电池管理单元及 电池合路单元连接至一电池组;所述电池组通过电池合路单元连接至充电机。
[0025]所述电池管理单元用于对该电池组进行参数采样、运行保护及充放电状态控制, 计算电池组的电荷状态,并将采样数据发送至与其连接的主电池管理单元,或者发送至动 力环境系统及GPRS模块。
[0026] —实施例中,参数采样可以包括:单电池电压采样、单电池温度采样以及充放电电 流采样。
[0027] —实施例中,运行保护可以包括:过欠压报警及保护、高低温报警及保护及限流保 护。
[0028]所述电池管理单元用于对与其连接的一组电池进行电荷状态(state of charge S0C)等参数计算、并将采样数据进行存储、智能分拣及远传等。
[0029] —实施例中,上述采样数据可以包括:单电池电压、单电池温度、充放电电流等。 [0030]图1为通信基站中梯次锂电池的充放电控制系统在整个基站组网系统中的结构示 意图,如图1所示,每组电池组及电池合路单元连接至对应的电池管理单元(Battery Management Unite BMU),构成本发明的充放电控制系统。图1所示的基站组网系统包含多 个充放电控制系统,每个充放电控制系统的电池管理单元均连接至主电池管理单元(BMU主 控),BMU主控连接至动力环境系统、GPRS模块及后台服务器,用于上送数据至动力环境系 统、GPRS模块及后台服务器。主电池管理单元用于接收各个电池管理单元上送的采样数据, 进行采样数据存储及管理,控制每组电池组的运行状态,计算电池组总的电荷状态,并将采 样数据上送至动力环境系统及GPRS模块。
[0031] 另一实施例中,主电池管理单元可以为多个电池管理单元中的一个,每个电池管 理单元均连接至动力环境系统、GPRS模块及后台服务器。
[0032]每个充放电控制系统的电池组通过电池合路单元连接至充电机,电池管理单元可 以通过控制合路单元,使得充电机为电池组充电及放电操作。
[0033] 一实施例中,电池合路单元包括:两个逆止二极管(可以称为第一逆止二极管、第 二逆止二极管)、三个控制充放电状态的开关、限流电阻R1及电流采样元件FL1。
[0034]所述控制充放电状态的开关可以为直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点 开关,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。
[0035] 一实施例中,控制充放电状态的开关包括:充电开K11关、放电开关K12及限流开关 K13〇
[0036]图2A为本发明一实施例的电池合路单元的电路示意图,该电池合路单元采用共地 (+48V)接法,如图2A所示,电池合路单元包括:第一逆止二极管、第二逆止二极管、充电开 K11关、放电开关K12及限流开关K13、限流电阻R1及电流采样元件FL1。充电机的正极端(B+) 与负极端(B-)之间连接有一负载Z,所述电流采样元件FL1的一端与所述第一逆止二极管的 正极、所述第二逆止二极管的负极及所述限流电阻R1的一端分别连接,电流采样元件FL1的 另一端通过电池组G1连接至所述充电机的正极端(B+);所述第一逆止二极管的正极通过所 述充电开关K11连接至所述负极端(B-)与所述负载Z之间;所述第二逆止二极管的正极通过 所述放电开关K12连接至所述负极端(B-)与所述负载z之间;所述限流电阻R1的另一端通过 限流开关K13连接至所述负极端(B-)与所述负载f之间。— _ —
[0037] 图2B为本发明一实施例的电池合路单元的电路示意图,该电池合路单元采用共_ 48V接法,如图2B所示,电池合路单元包括:第一逆止二极管、第二逆止二极管、充电开KU 关、放电开关K12及限流开关K13、限流电阻R1及电流采样元件FL1。充电机的正极端(B+)与 负极端3_)之间连接有一负载Z,所述电流采样元件几1的一端与所述第一逆止二极管的负 极、所述第二逆止二极管的正极及所述限流电阻R1的一端分别连接,另一端通过电池组G1 连接至所述充电机的负极端¢-);所述第一逆止二极管的正极通过所述充电开关Kii连接 至所述正极端(B+)与所述负载z之间;所述第二逆止二极管的负极通过所述放电开关K12连 接至所述正极端与所述负载Z之间;所述限流电阻R1的另一端通过限流开关K13连接至所述 正极端(B+)与所述负载Z之间。
[0038] 一实施例中,所述电池合路单元包括:两个逆止二极管(可以称为第一逆止二极 管、第二逆止二极管)、两个控制充放电状态的开关及电流采样元件FL1。
[0039] 所述控制充放电状态的开关可以为直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点 开关,视具体工况和实际要求来确定。电流采样元件%1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。
[0040] 一实施例中,控制充放电状态的开关包括:充电开K11关、放电开关K12。
[0041] 图3A为本发明另一实施例的电池合路单元的电路示意图,该电池合路单元采用共 地(+48V)接法,如图3A所示,电池合路包括:第一逆止二极管、第二逆止二极管、充电开K11 关、放电开关K12及电流采样元件FL1。充电机的正极端(B+)与负极端(B-)之间连接有一负 载Z,所述电流采样元件FL1的一端与所述第一逆止二极管的正极及所述第二逆止二极管的 负极分别连接,另一端通过电池组G1连接至所述充电机的正极端(B+);所述第一逆止二极 管的负极通过所述充电开关K11连接至所述负极端(B-)与所述负载之间;所述第二逆止二 极管的正极通过所述放电开关K12连接至所述负极端(B-)与所述负载之间。
[0042] 图3B为本发明另一实施例的电池合路单元的电路示意图,该电池合路单元采用 共-48V接法,如图3B所示,电池合路包括:第一逆止二极管、第二逆止二极管、充电开Kl 1关、 放电开关K12及电流采样元件FL1。充电机的正极端(B+)与负极端(B-)之间连接有一负载Z, 所述电流采样元件FL1的一端与所述第一逆止二极管的负极及所述第二逆止二极管的正极 分别连接,另一端通过电池组G1连接至所述充电机的负极端(B-);所述第一逆止二极管的 正极通过所述充电开关Kl 1连接至所述正极端(B+)与所述负载之间;所述第二逆止二极管 的负极通过所述放电开关K12连接至所述正极端(B+)与所述负载之间。
[0043]下面结合几种具体的实施例说明本发明的充放电管理:
[0044]系统初始化。
[0045] 检测电池电压是否正常,不正常启动报警;正常启动限流充电回路。
[0046]限流充电过程随时检测电池的充电电流,电流小于设定值转为正常充电回路。 [0047]正常充电过程中随时检测单只电池电压,电池电压大于设定值时,判断电池充满 状态,充满后可继续浮充或搁置备用。
[0048]运行过程中如有交流失电情况发生,无延时进入放电状态。
[0049]放电状态过程中随时检测单电池电压,单电池电压低于低电压保护值时,切断放 电回路。
[0050]本发明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,有效地控制了 梯次锂电池的充放电状态,实现特制化智能化的管理模式,避免电池过充或者放过,解决了 梯次锂电池在通信基站中使用的安全可靠问题。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。
[W)51]本领域内的技术人员应明白,本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序 产品。因此,本发明可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实 施例的形式。而且,本发明可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机 可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产 品的形式。
[0052]本发明是参照根据本发明实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程 图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流 程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序 指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产 生一个机器,使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实 现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。 [0053]这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特 定方式工作的计算机可读存储器中,使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指 令装置的制造品,该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或 多个方框中指定的功能。
[00M]这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上,使得在计 算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理,从而在计算机或 其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一 个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
[0055]本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例 的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员, 依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处,综上所述,本说明书内 容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种通信基站中梯次锂电池的充放电控制系统,其特征在于,包括:电池管理单元、 电池合路单元;所述电池管理单元及电池合路单元连接至一电池组;所述电池组通过电池 合路单元连接至充电机; 所述电池管理单元用于对该电池组进行参数采样、运行保护及充放电状态控制,计算 电池组的电荷状态,并将采样数据发送至与其连接的主电池管理单元,或者发送至动力环 境系统及GPRS模块,并通过控制所述电池合路单元,使所述充电机为所述电池组充电及放 电操作;其中,所述采样数据至少包括单电池电压、单电池温度、充放电电流。
2. 根据权利要求1所述的充放电控制系统,其特征在于,所述电池合路单元包括:第一 逆止二极管、第二逆止二极管、三个控制充放电状态的开关、限流电阻及电流采样元件。
3. 根据权利要求2所述的充放电控制系统,其特征在于,所述控制充放电状态的开关为 直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点开关。
4. 根据权利要求3所述的充放电控制系统,其特征在于,所述控制充放电状态的开关包 括:充电开关、放电开关及限流开关。
5. 根据权利要求4所述的充放电控制系统,其特征在于,所述充电机的正极端与负极端 之间连接有一负载;所述电流采样元件的一端与所述第一逆止二极管的正极、所述第二逆 止二极管的负极及所述限流电阻的一端分别连接,另一端通过所述电池组连接至所述充电 机的正极端;所述第一逆止二极管的负极通过所述充电开关连接至所述负极端与所述负载 之间;所述第二逆止二极管的正极通过所述放电开关连接至所述负极端与所述负载之间; 所述限流电阻的另一端通过限流开关连接至所述负极端与所述负载之间。
6. 根据权利要求4所述的充放电控制系统,其特征在于,所述充电机的正极端与负极端 之间连接有一负载;所述电流采样元件的一端与所述第一逆止二极管的负极、所述第二逆 止二极管的正极及所述限流电阻的一端分别连接,另一端通过所述电池组连接至所述充电 机的负极端;所述第一逆止二极管的正极通过所述充电开关连接至所述正极端与所述负载 之间;所述第二逆止二极管的负极通过所述放电开关连接至所述正极端与所述负载之间; 所述限流电阻的另一端通过限流开关连接至所述正极端与所述负载之间。
7. 根据权利要求6所述的充放电控制系统,其特征在于,所述电池合路单元包括:两只 逆止二极管、两只控制充放电状态的开关及电流采样元件。
8. 根据权利要求7所述的充放电控制系统,其特征在于,所述控制充放电状态的开关为 直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点开关;所述控制充放电状态的开关包括:充电 开关、放电开关。
9. 根据权利要求8所述的充放电控制系统,其特征在于,所述充电机的正极端与负极端 之间连接有一负载;所述电流采样元件的一端与所述第一逆止二极管的正极及所述第二逆 止二极管的负极分别连接,另一端通过所述电池组连接至所述充电机的正极端;所述第: 逆止二极管的负极通过所述充电开关连接至所述负极端与所述负载之间;所述第二逆止二 极管的正极通过所述放电开关连接至所述负极端与所述负载之间。
10. 根据权利要求8所述的充放电控制系统,其特征在于,所述充电机的正极端与负极 端之间连接有一负载;所述电流采样元件的一端与所述第一逆止二极管的负极及所述第二 逆止二极管的正极分别连接,另一端通过电池组连接至所述充电机的负极端;所述第二逆 止二极管的正极通过所述充电开关连接至所述正极端与所述负载之间;所述第二逆止二极 管的负极通过所述放电开关连接至所述正极端与所述负载之间。
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