CN112636456A - 机房主、备电池柜的电池单体周转方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提出机房主、备电池柜的电池单体周转方法，包括可向外部设备提供电能的主电池柜和备电池柜；所述主电池柜、备电池柜均以多块内置的可快速拔插的电池单体为储电体；所述主电池柜、备电池柜的电池单体可相互替换；所述主电池柜处设有可对内置的电池单体进行充电的充电模块；所述备电池柜处设有电量监测模块；所述电量监测模块可对内置的各电池单体进行电量监测，还能对备电池柜的储电体总电量进行监测；当备电池柜的储电体总电量低于警告阈值时，把备电池柜内的低电量电池单体拔插转移至主电池柜进行充电，并把主电池柜内的电量充足的电池单体拔插转移至备电池柜以使其储电体电量恢复正常；本发明可以实现绿色环保无排放的机房供电。

Description

机房主、备电池柜的电池单体周转方法
技术领域
本发明涉及机房设备技术领域，尤其是机房主、备电池柜的电池单体周转方法。
背景技术
在应急供电设计上，常用UPS电源或柴油发电机。
但UPS电源存在以下问题：
1、当设备对供电间隔时间要求苛刻的时候，不宜使用UPS电源；
2、供电方式有较长的反应时间，对充放电比较敏感的设备不能用这类电源；
3、设备的功率较大，需要的电量较多，使用UPS电源也是不合适的；
4、输入范围窄，输出供电质量差，因而综合可用性差。
柴油发电机存在的缺点是噪声大，严重影响周边环境；排出烟雾中含大量二氧化硫，污染环境；故障率高，日常维修繁琐；若安放在高层楼地下室，通风排烟困难，存在安全隐患，减振消音费用多；相较而言，采用电池进行循环发电，绿色环保无排放。
此外油机供电还有以下缺点：
1）油机运维成本也高；
2）油机转化率低、成本浪费。
3）油机使用场景受限；
4）油机产生废气和噪音，污染严重。
以往需要采油机供电，仅适用于对现有场景无特殊要求的地方，整体的复用性较差，带来了相当高的维护成本，同时也影响了客户体验，已经越来越不能适应发展需要，若能采用应急后盾设备整体作为供电保障，实现场景多元化，将很好的解决场景要求带来的限制。
综上所述，柴油发电机存在的缺点是噪声大，严重影响周边环境；排出烟雾中含大量二氧化硫，污染环境；故障率高，日常维修繁琐；若安放在高层楼地下室，通风排烟困难，存在安全隐患，减振消音费用多；相较而言，采用电池进行循环发电，可以实现绿色环保无排放。
发明内容
本发明提出机房主、备电池柜的电池单体周转方法，可以实现绿色环保无排放的机房供电。
本发明采用以下技术方案。
机房主、备电池柜的电池单体周转方法，所述周转方法包括可向外部设备提供电能的主电池柜和备电池柜；所述主电池柜、备电池柜均以多块内置的可快速拔插的电池单体为储电体；所述主电池柜、备电池柜的电池单体可相互替换；所述主电池柜处设有可对内置的电池单体进行充电的充电模块；所述备电池柜处设有电量监测模块；所述电量监测模块可对内置的各电池单体进行电量监测，还能对备电池柜的储电体总电量进行监测；当备电池柜的储电体总电量低于警告阈值时，把备电池柜内的低电量电池单体拔插转移至主电池柜进行充电，并把主电池柜内的电量充足的电池单体拔插转移至备电池柜以使其储电体电量恢复正常。
所述电池单体以多块并联方式连接为储电体。
所述电池单体为铁锂电池，各电池单体的储电容量相同。
所述主电池柜、备电池柜均包括嵌入式开关电源；所述嵌入式开关电源包括逆变器和充电模块；所述充电模块为锂电池充电模块。
所述备电池柜为带有可刹车脚轮的可移动备用电池柜。
当备电池柜的储电体总电量低于警告阈值时，所述电量监测模块告警。
当主电池柜或备电池柜处于可向外部设备正常提供电能的正常工况时，其内置的储电体的电量为基础容量；所述警告阈值的电量大于基础容量，当把备电池柜内的低电量电池单体拔插转移至主电池柜进行充电时，需使备电池柜的储电体电量不低于基础容量。
所述电池单体以快速接头接入主电池柜，所述主电池柜通过内置的抽拉式滑轨结构固定电池单体，以便于拔插电池单体。
所述储电体输出48V直流电，储电体的电力通过开关电源的逆变器转为可对外部设备供电的220V交流电；所述开关电源为5KW的嵌入式开关电源；所述电池单体为50AH的铁锂电池。
所述周转方法还包括调度平台软件，所述调度平台软件可采集各个电池单体的调度轨迹、充放电情况、电压和电池位置，并可把采集数据通过平台视图展示；
所述主电池柜为机房主电池柜；备电池柜为可移动应急备用电池柜；主电池柜、备电池柜均为不间断电源的电池柜；所述电池单体为包括铁锂电池的轻便储电装置；
所述不间断电源的机柜处设有与调度平台软件相连的物联网监控模块；所述调度平台软件通过物联网监控模块监测并采集各电池单体的电池信息，还可监测并采集不间断电源的工况信息；
所述不间断电源数量为多个，分设于不同地理位置的机房或应急作业场所；
所述电池单体处设有可与调度平台软件通讯的定位模块；所述物联网监控模块还通过电池单位的定位模块获取各个电池单体的精确位置数据并推送至调度平台软件；
当不间断电源以备电池柜为储电装置时，若不间断电源电量低于警告阈值，所述调度平台软件向工作人员提供可调度的机房主电池柜内的电池单体位置，使工作人员从该机房主电池柜处取用高电量的电池单体来更换备电池柜内的低电量电池单体，以补充备电池柜的电量，并在电池单体的调度周转过程中，把低电量的电池单体置于该机房主电池柜内充电。
当备用电池柜用于无市电接入场所或抢险救灾急需应急保障时，逆变器冷启动，以使备用电池柜的电池单体能立即通过逆变器向通讯主设备及救援设备输出电力；
所述电池单体的调度周转过程中以可移动的便携式电池箱来对电池单体暂存；所述便携式电池箱的箱体可容纳多块电池单体对电池单体进行保护；
所述电池单体的定位模块包括GPS装置和物联网通讯回传模组；所述物联网监控模块包括数据采集网关单元；
主电池柜柜门处设有采用人脸识别技术和门禁识别的安防装置，所述备电池柜的柜门采用NB物联网机柜锁，以确保电池单体周转过程的资产安全；
所述调度软件以交互界面实现对电池信息、调度信息、告警信息等模块的可视化，以及调度实施的可视、可控、可管；
所述调度软件以智能算法对电池单体的周转进行管控；
所述智能算法包括电池调度算法、电池隐患分析算法、电池健康状态管理算法；
所述电池调度算法是对GIS位置和距离分析、电池健康程度、可用电池数量数据综合运算得出的最优选择电池的健康程度算法；
所述电池隐患分析算法是通过电池日常放电数据及实时数据，分析电池性能，识别落后电池的算法；
所述电池健康状态管理算法支持自动检测电池的健康状态、电池剩余充放次数、电池衰减的综合运算，并可评估其健康度数据。
本发明能充分盘活机房（涵盖：备电采用锂电的机房）既有蓄电池，将现有备电能源充分利用，尽可能降低建设投资，达到降本增效。
本发明的优点还在于：
1、本技术方案由机房主电池柜、可移动备用电池柜组成一套零污染、零噪音新型组合应急电源，具备容量大、便携带、可快速充电等特点，能够在机房停电且油机无法发电保障时由维护人员紧急调度到机房现场用于供电保障，延长机房内电源设备不间断供电时长。
2、充分利用机房（BBU池、机房）既有蓄电池，将现有备电能源充分利用，尽可能降低建设投资，达到降本增效。
3、可移动备用电池柜当市电断电需要应急保障时，逆变器冷启动，蓄电池即可马上投入使用，是通过蓄电池48V的直流电输入通过逆变器可转为220V交流输出电不间断的为设备进行供电，电池的容量可根据不同的使用场景灵活配置，最高可达到250Ah。蓄电池分别通过快速接头接入，简化了安装，即插即用。配合机房主电池柜，将电池循环充电，保持电力的不间断输送。
4、主电池柜采用抽拉式滑轨结构，拿取铁锂电池方便。铁锂电池可放置在－20℃～＋60℃环境下，皆可稳定工作运行，其耐寒、抗高温特性，成功的为极端环境下应急供电保障提供强有力的支撑。
此外，以往需要采油机供电，仅适用于对现有场景无特殊要求的地方，整体的复用性较差，带来了相当高的维护成本，同时也影响了客户体验，已经越来越不能适应发展需要，本发明采用应急后盾方案来整体作为供电保障，可实现场景多元化，将很好的解决场景要求带来的限制。
在本发明中，技术方案是由机房主电池柜、可移动备用电池柜和软件管理平台组成，实现电池的调度轨迹、充放电情况、电压采集、电池位置采集等功能，可广泛用于日常应急故障抢修、防汛防灾、重保专项中，尤其适用于外市电不稳定、引电困难的保障区域，可利用铁锂电池的体积小、可快速拔插、可快充等功能实现保障续航，压降客户投诉，确保网络稳定度，提升客户感知。基于移动式后备电及管理平台，实现电池柜状况的数据实时收集、统计、分析，并将结果上报集团公司，为集团公司后期快速地指导各省市应急供电保障方案的实施提供有力的数据支持。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明进一步详细的说明：
附图1是本发明的主电池柜示意图；
附图2是本发明的备电池柜的示意图；
附图3是本发明的原理示意图；
图中：1-电池单体；2-可刹车脚轮；3-电量监测模块。
具体实施方式
如图所示，机房主、备电池柜的电池单体周转方法，所述周转方法包括可向外部设备提供电能的主电池柜和备电池柜；所述主电池柜、备电池柜均以多块内置的可快速拔插的电池单体1为储电体；所述主电池柜、备电池柜的电池单体可相互替换；所述主电池柜处设有可对内置的电池单体进行充电的充电模块；所述备电池柜处设有电量监测模块3；所述电量监测模块可对内置的各电池单体进行电量监测，还能对备电池柜的储电体总电量进行监测；当备电池柜的储电体总电量低于警告阈值时，把备电池柜内的低电量电池单体拔插转移至主电池柜进行充电，并把主电池柜内的电量充足的电池单体拔插转移至备电池柜以使其储电体电量恢复正常。
所述电池单体以多块并联方式连接为储电体。
所述电池单体为铁锂电池，各电池单体的储电容量相同。
所述主电池柜、备电池柜均包括嵌入式开关电源；所述嵌入式开关电源包括逆变器和充电模块；所述充电模块为锂电池充电模块。
所述备电池柜为带有可刹车脚轮2的可移动备用电池柜。
当备电池柜的储电体总电量低于警告阈值时，所述电量监测模块告警。
当主电池柜或备电池柜处于可向外部设备正常提供电能的正常工况时，其内置的储电体的电量为基础容量；所述警告阈值的电量大于基础容量，当把备电池柜内的低电量电池单体拔插转移至主电池柜进行充电时，需使备电池柜的储电体电量不低于基础容量。
所述电池单体以快速接头接入主电池柜，所述主电池柜通过内置的抽拉式滑轨结构固定电池单体，以便于拔插电池单体。
所述储电体输出48V直流电，储电体的电力通过开关电源的逆变器转为可对外部设备供电的220V交流电；所述开关电源为5KW的嵌入式开关电源；所述电池单体为50AH的铁锂电池。
所述周转方法还包括调度平台软件，所述调度平台软件可采集各个电池单体的调度轨迹、充放电情况、电压和电池位置，并可把采集数据通过平台视图展示。
本例中，主电池柜、备电池柜均可作为机房UPS的电池柜使用；
所述主电池柜为机房主电池柜；备电池柜为可移动应急备用电池柜；主电池柜、备电池柜均为不间断电源的电池柜；所述电池单体为包括铁锂电池的轻便储电装置；
所述不间断电源的机柜处设有与调度平台软件相连的物联网监控模块；所述调度平台软件通过物联网监控模块监测并采集各电池单体的电池信息，还可监测并采集不间断电源的工况信息；
所述不间断电源数量为多个，分设于不同地理位置的机房或应急作业场所；
所述电池单体处设有可与调度平台软件通讯的定位模块；所述物联网监控模块还通过电池单位的定位模块获取各个电池单体的精确位置数据并推送至调度平台软件；
当不间断电源以备电池柜为储电装置时，若不间断电源电量低于警告阈值，所述调度平台软件向工作人员提供可调度的机房主电池柜内的电池单体位置，使工作人员从该机房主电池柜处取用高电量的电池单体来更换备电池柜内的低电量电池单体，以补充备电池柜的电量，并在电池单体的调度周转过程中，把低电量的电池单体置于该机房主电池柜内充电。
当备用电池柜用于无市电接入场所或抢险救灾急需应急保障时，逆变器冷启动，以使备用电池柜的电池单体能立即通过逆变器向通讯主设备及救援设备输出电力；
所述电池单体的调度周转过程中以可移动的便携式电池箱来对电池单体暂存；所述便携式电池箱的箱体可容纳多块电池单体对电池单体进行保护；
所述电池单体的定位模块包括GPS装置和物联网通讯回传模组；所述物联网监控模块包括数据采集网关单元；
主电池柜柜门处设有采用人脸识别技术和门禁识别的安防装置，所述备电池柜的柜门采用NB物联网机柜锁，以确保电池单体周转过程的资产安全；
所述调度软件以交互界面实现对电池信息、调度信息、告警信息等模块的可视化，以及调度实施的可视、可控、可管；
所述调度软件以智能算法对电池单体的周转进行管控；
所述智能算法包括电池调度算法、电池隐患分析算法、电池健康状态管理算法；
所述电池调度算法是对GIS位置和距离分析、电池健康程度、可用电池数量数据综合运算得出的最优选择电池的健康程度算法；
所述电池隐患分析算法是通过电池日常放电数据及实时数据，分析电池性能，识别落后电池的算法；
所述电池健康状态管理算法支持自动检测电池的健康状态、电池剩余充放次数、电池衰减的综合运算，并可评估其健康度数据。
本例中，主、备电池柜均内置逆变器，使其可直接向外部设备供电，因此可替代UPS。

Claims (10)

1.机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：所述周转方法包括可向外部设备提供电能的主电池柜和备电池柜；所述主电池柜、备电池柜均以多块内置的可快速拔插的电池单体为储电体；所述主电池柜、备电池柜的电池单体可相互替换；所述主电池柜处设有可对内置的电池单体进行充电的充电模块；所述备电池柜处设有电量监测模块；所述电量监测模块可对内置的各电池单体进行电量监测，还能对备电池柜的储电体总电量进行监测；当备电池柜的储电体总电量低于警告阈值时，把备电池柜内的低电量电池单体拔插转移至主电池柜进行充电，并把主电池柜内的电量充足的电池单体拔插转移至备电池柜以使其储电体电量恢复正常。
2.根据权利要求1所述的机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：所述电池单体以多块并联方式连接为储电体。
3.根据权利要求2所述的机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：所述电池单体为铁锂电池，各电池单体的储电容量相同。
4.根据权利要求1所述的机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：所述主电池柜、备电池柜均包括嵌入式开关电源；所述嵌入式开关电源包括逆变器和充电模块；所述充电模块为锂电池充电模块。
5.根据权利要求1所述的机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：所述备电池柜为带有可刹车脚轮的可移动备用电池柜。
6.根据权利要求1所述的机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：当备电池柜的储电体总电量低于警告阈值时，所述电量监测模块告警；
当主电池柜或备电池柜处于可向外部设备正常提供电能的正常工况时，其内置的储电体的电量为基础容量；所述警告阈值的电量大于基础容量，当把备电池柜内的低电量电池单体拔插转移至主电池柜进行充电时，需使备电池柜的储电体电量不低于基础容量。
7.根据权利要求4所述的机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：所述电池单体以快速接头接入主电池柜，所述主电池柜通过内置的抽拉式滑轨结构固定电池单体，以便于拔插电池单体。
8.根据权利要求7所述的机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：所述储电体输出48V直流电，储电体的电力通过开关电源的逆变器转为可对外部设备供电的220V交流电；所述开关电源为5KW的嵌入式开关电源；所述电池单体为50AH的铁锂电池。
9.根据权利要求7所述的机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：
所述周转方法还包括调度平台软件，所述调度平台软件可采集各个电池单体的调度轨迹、充放电情况、电压和电池位置，并可把采集数据通过平台视图展示；
所述主电池柜为机房主电池柜；备电池柜为可移动应急备用电池柜；主电池柜、备电池柜均为不间断电源的电池柜；所述电池单体为包括铁锂电池的轻便储电装置；
所述不间断电源的机柜处设有与调度平台软件相连的物联网监控模块；所述调度平台软件通过物联网监控模块监测并采集各电池单体的电池信息，还可监测并采集不间断电源的工况信息；
所述不间断电源数量为多个，分设于不同地理位置的机房或应急作业场所；
所述电池单体处设有可与调度平台软件通讯的定位模块；所述物联网监控模块还通过电池单位的定位模块获取各个电池单体的精确位置数据并推送至调度平台软件；
当不间断电源以备电池柜为储电装置时，若不间断电源电量低于警告阈值，所述调度平台软件向工作人员提供可调度的机房主电池柜内的电池单体位置，使工作人员从该机房主电池柜处取用高电量的电池单体来更换备电池柜内的低电量电池单体，以补充备电池柜的电量，并在电池单体的调度周转过程中，把低电量的电池单体置于该机房主电池柜内充电。
10.根据权利要求7所述的机房主、备电池柜的电池单体周转方法，其特征在于：当备用电池柜用于无市电接入场所或抢险救灾急需应急保障时，逆变器冷启动，以使备用电池柜的电池单体能立即通过逆变器向通讯主设备及救援设备输出电力；
所述电池单体的调度周转过程中以可移动的便携式电池箱来对电池单体暂存；所述便携式电池箱的箱体可容纳多块电池单体对电池单体进行保护；
所述电池单体的定位模块包括GPS装置和物联网通讯回传模组；所述物联网监控模块包括数据采集网关单元；
主电池柜柜门处设有采用人脸识别技术和门禁识别的安防装置，所述备电池柜的柜门采用NB物联网机柜锁，以确保电池单体周转过程的资产安全；
所述调度软件以交互界面实现对电池信息、调度信息、告警信息等模块的可视化，以及调度实施的可视、可控、可管；
所述调度软件以智能算法对电池单体的周转进行管控；
所述智能算法包括电池调度算法、电池隐患分析算法、电池健康状态管理算法；
所述电池调度算法是对GIS位置和距离分析、电池健康程度、可用电池数量数据综合运算得出的最优选择电池的健康程度算法；
所述电池隐患分析算法是通过电池日常放电数据及实时数据，分析电池性能，识别落后电池的算法；
所述电池健康状态管理算法支持自动检测电池的健康状态、电池剩余充放次数、电池衰减的综合运算，并可评估其健康度数据。
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