CN113178926B - 用于通信基站均衡充放电控制方法及系统 - Google Patents
用于通信基站均衡充放电控制方法及系统 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了用于通信基站均衡充放电控制方法及系统,其通过对电池组中的每一节电池进行区分检测和管理,同时采集每一节电池的端电压、充电电流和温度,以此对每一节电池依次进行恒流充电、恒压充电和浮充,并在浮充过程中根据电池的温度调整浮充电压,通过对每一节电池进行恒流、恒压和浮充的三阶段充电,这样能够有效预防电池发生过充/欠充或者过放/欠放的情况,从而有效地提高电池的使用寿命和电池电量利用率以及保证通信基站的安全稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及通信基站用电管理的技术领域,特别涉及用于通信基站均衡充放电控制方法及系统。
背景技术
目前,通信基站大部分采用铅酸电池组作为后备电源进行储能。铅酸电池组均为整组管理,当其中一节铅酸电池出现问题,即使其他节铅酸电池并未失效,也会导致整组电池失效以及使铅酸电池组的供电时间严重缩短,更有甚者会使整组铅酸电池组无法正常使用。目前对于铅酸电池组均为整组放电管理,其并不能针对铅酸电池组中每一节铅酸电池各自的充放电时间进行差异区分管理,这必然会造成铅酸电池组存在过充/欠充或者过放/欠放的问题,这会严重影响铅酸电池的使用寿命和电池电量利用率以及无法保证通信基站的安全稳定运行。
发明内容
针对现有技术存在的缺陷,本发明提供用于通信基站均衡充放电控制方法及系统,其采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式;当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式;当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电,其中第一子模式和第二子模式的恒压充电电压不相同;当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压;可见,该用于通信基站均衡充放电控制方法及系统通过对电池组中的每一节电池进行区分检测和管理,同时采集每一节电池的端电压、充电电流和温度,以此对每一节电池依次进行恒流充电、恒压充电和浮充,并在浮充过程中根据电池的温度调整浮充电压,通过对每一节电池进行恒流、恒压和浮充的三阶段充电,这样能够有效预防电池发生过充/欠充或者过放/欠放的情况,从而有效地提高电池的使用寿命和电池电量利用率以及保证通信基站的安全稳定运行。
本发明提供用于通信基站均衡充放电控制方法,其特征在于,其包括如下步骤:
步骤S1,采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据所述实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式;
步骤S2,当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据所述实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式;
步骤S3,当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据所述实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电,其中第一子模式和第二子模式的恒压充电电压不相同;
步骤S4,当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据所述实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压;
进一步,在所述步骤S1中,采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据所述实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式具体包括:
步骤S101,采集通信基站中每节电池的实际剩余电量值以及剩余电量变化速率,其中,所述剩余电量变化速率是指电池在单位时间内的剩余电量下降量;
步骤S102,将所述实际剩余电量值与预设剩余电量阈值进行比对,以及将所述剩余电量变化速率与预设电量变化速率阈值进行比对;当所述实际剩余电量值小于预设剩余电量阈值以及所述剩余电量变化速率大于预设电量变化速率阈值时,将电池切换至恒流充电模式;否则,保持电池当前的放电模式不变;
进一步,在所述步骤S2中,当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据所述实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式具体包括:
步骤S201,当电池处于恒流充电模式时,将电池的充电电流保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时端电压;
步骤S202,将所述实时端电压与预设端电压阈值进行比对,当所述实时端电压等于所述预设端电压阈值时,将电池切换至恒压充电模式;否则,保持电池处于恒流充电模式不变;
进一步,在所述步骤S3中,当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据所述实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电具体包括:
步骤S301,当电池处于恒压充电模式时,将电池的充电电压保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时充电电流;
步骤S302,将所述实时充电电流与预设充电电流阈值进行比对;当所述实时充电电流大于或等于所述预设充电电流阈值,则对电池进行第一子模式的恒压充电;当所述实时充电电流小于所述预设充电电流阈值,则对电池进行第二子模式的恒压充电;其中,所述第一模式的恒压充电电压高于所述第二模式的恒压充电电压;
步骤S303,以预定时间间隔周期性地采集电池在恒压充电过程中的实时电池容量;将所述实时电池容量与电池的最大电量容量值进行比对,若所述实时电池容量等于所述最大电量容量值,则停止对电池进行恒压充电;否则,继续对电池进行恒压充电;
进一步,在所述步骤S4中,当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据所述实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压具体包括:
步骤S401,当完成对电池的恒压充电后,以预设时间间隔周期性地采集电池的实时电量和电池的实时温度;其中,所述实时温度是指电池正负电极的平均温度;
步骤S402,当完成对电池的恒压充电后,将电池切换至浮充模式;同时根据所述实时温度,对电池进行浮充对应的浮充电压进行线性补偿,从而调整对电池进行浮充的浮充电压;再根据调整后的浮充电压,对电池进行浮充;
步骤S403,以预设时间间隔周期性地采集在浮充过程中电池的实时电池容量;将所述实时电池容量与预设电池容量门限值进行比对,若所述实时电池容量大于或者等于所述预设电池容量门限值,则继续对电池进行浮充;否则,停止对电池进行浮充;其中,所述预设电池容量门限值是指电池的最大电量容量值的预设百分比。
本发明还提供用于通信基站均衡充放电控制系统,其特征在于,其包括恒流充电控制模块、恒压充电控制模块和浮充控制模块;其中,
所述恒流充电控制模块用于采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据所述实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式;
所述恒压充电控制模块用于当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据所述实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式;以及,当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据所述实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电,其中第一子模式和第二子模式的恒压充电电压不相同;
所述浮充控制模块用于当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据所述实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压;
进一步,所述恒流充电控制模块用于采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据所述实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式具体包括:
采集通信基站中每节电池的实际剩余电量值以及剩余电量变化速率,其中,所述剩余电量变化速率是指电池在单位时间内的剩余电量下降量;
将所述实际剩余电量值与预设剩余电量阈值进行比对,以及将所述剩余电量变化速率与预设电量变化速率阈值进行比对;当所述实际剩余电量值小于预设剩余电量阈值以及所述剩余电量变化速率大于预设电量变化速率阈值时,将电池切换至恒流充电模式;否则,保持电池当前的放电模式不变;
进一步,所述恒压充电控制模块用于当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据所述实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式具体包括:
当电池处于恒流充电模式时,将电池的充电电流保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时端电压;
将所述实时端电压与预设端电压阈值进行比对,当所述实时端电压等于所述预设端电压阈值时,将电池切换至恒压充电模式;否则,保持电池处于恒流充电模式不变;
进一步,所述恒压充电控制模块用于当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据所述实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电具体包括:
当电池处于恒压充电模式时,将电池的充电电压保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时充电电流;
将所述实时充电电流与预设充电电流阈值进行比对;当所述实时充电电流大于或等于所述预设充电电流阈值,则对电池进行第一子模式的恒压充电;当所述实时充电电流小于所述预设充电电流阈值,则对电池进行第二子模式的恒压充电;其中,所述第一模式的恒压充电电压高于所述第二模式的恒压充电电压;
以预定时间间隔周期性地采集电池在恒压充电过程中的实时电池容量;将所述实时电池容量与电池的最大电量容量值进行比对,若所述实时电池容量等于所述最大电量容量值,则停止对电池进行恒压充电;否则,继续对电池进行恒压充电;
进一步,所述浮充控制模块用于当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据所述实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压具体包括:
当完成对电池的恒压充电后,以预设时间间隔周期性地采集电池的实时电量和电池的实时温度;其中,所述实时温度是指电池正负电极的平均温度;
当完成对电池的恒压充电后,将电池切换至浮充模式;同时根据所述实时温度,对电池进行浮充对应的浮充电压进行线性补偿,从而调整对电池进行浮充的浮充电压;再根据调整后的浮充电压,对电池进行浮充;
以预设时间间隔周期性地采集在浮充过程中电池的实时电池容量;将所述实时电池容量与预设电池容量门限值进行比对,若所述实时电池容量大于或者等于所述预设电池容量门限值,则继续对电池进行浮充;否则,停止对电池进行浮充;其中,所述预设电池容量门限值是指电池的最大电量容量值的预设百分比。
相比于现有技术,该用于通信基站均衡充放电控制方法及系统采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式;当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式;当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电,其中第一子模式和第二子模式的恒压充电电压不相同;当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压;可见,该用于通信基站均衡充放电控制方法及系统通过对电池组中的每一节电池进行区分检测和管理,同时采集每一节电池的端电压、充电电流和温度,以此对每一节电池依次进行恒流充电、恒压充电和浮充,并在浮充过程中根据电池的温度调整浮充电压,通过对每一节电池进行恒流、恒压和浮充的三阶段充电,这样能够有效预防电池发生过充/欠充或者过放/欠放的情况,从而有效地提高电池的使用寿命和电池电量利用率以及保证通信基站的安全稳定运行。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例,对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
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。
图1为本发明提供的用于通信基站均衡充放电控制方法的流程示意图。
图2为本发明提供的用于通信基站均衡充放电控制系统的结构示意图。
具体实施方式
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作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。
参阅图1,为本发明实施例提供的用于通信基站均衡充放电控制方法的流程示意图。该用于通信基站均衡充放电控制方法包括如下步骤:
步骤S1,采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据该实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式;
步骤S2,当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据该实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式;
步骤S3,当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据该实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电,其中第一子模式和第二子模式的恒压充电电压不相同;
步骤S4,当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据该实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压。
上述技术方案的有益效果为:该用于通信基站均衡充放电控制方法通过对电池组中的每一节电池进行区分检测和管理,同时采集每一节电池的端电压、充电电流和温度,以此对每一节电池依次进行恒流充电、恒压充电和浮充,并在浮充过程中根据电池的温度调整浮充电压,通过对每一节电池进行恒流、恒压和浮充的三阶段充电,这样能够有效预防电池发生过充/欠充或者过放/欠放的情况,从而有效地提高电池的使用寿命和电池电量利用率以及保证通信基站的安全稳定运行。
优选地,在该步骤S1中,采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据该实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式具体包括:
步骤S101,采集通信基站中每节电池的实际剩余电量值以及剩余电量变化速率,其中,该剩余电量变化速率是指电池在单位时间内的剩余电量下降量;
步骤S102,将该实际剩余电量值与预设剩余电量阈值进行比对,以及将该剩余电量变化速率与预设电量变化速率阈值进行比对;当该实际剩余电量值小于预设剩余电量阈值以及该剩余电量变化速率大于预设电量变化速率阈值时,将电池切换至恒流充电模式;否则,保持电池当前的放电模式不变。
上述技术方案的有益效果为:在一般情况下,通信基站采用铅酸电池组作为供电电源,并且铅酸电池组中包括多节铅酸电池,每一节铅酸电池能够用于对通信基站的负载进行供电。铅酸电池组作为后备电源,当通信基站处于紧急情况下,会启动铅酸电池组进行应急供电,随着应急供电的时间越长,铅酸电池组中每一节铅酸电池的剩余电量也会逐渐降低,通过采集每节电池的实际剩余电量值以及剩余电量变化速率,能够准确地确定电池的剩余可供电时间;此外,当铅酸电池的连续工作时间越长和剩余电量越低时,铅酸电池在单位时间内的剩余电量下降值越大,即随着铅酸电池的放电持续时间越长,铅酸电池的电量损耗也越大,此时若铅酸电池仍处于放电状态,很容易导致铅酸电池过放电,而不利于后续对铅酸电池进行充电的效率。而将将该实际剩余电量值与预设剩余电量阈值进行比对,以及将该剩余电量变化速率与预设电量变化速率阈值进行比对,能够准确地确定电池是否处于过放电状态,并在该实际剩余电量值小于预设剩余电量阈值以及该剩余电量变化速率大于预设电量变化速率阈值(对应于电池处于过放电状态)时,将电池切换至恒流充电模式,从而及时地对电池进行充电,以保证电池的可持续运作。
优选地,在该步骤S2中,当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据该实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式具体包括:
步骤S201,当电池处于恒流充电模式时,将电池的充电电流保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时端电压;
步骤S202,将该实时端电压与预设端电压阈值进行比对,当该实时端电压等于该预设端电压阈值时,将电池切换至恒压充电模式;否则,保持电池处于恒流充电模式不变。
上述技术方案的有益效果为:在对电池进行充电的开始阶段,首先以恒定的充电电流对电池进行充电,以此使电池处于恒流充电模式,这样能够快速地对进行高效的充电。在对电池进行恒流充电过程中,采用分压电阻采集电池的端电压(即电池在开路状态下正负电极之间的电压),再利用RC滤波电路将采集得到的端电压信号进行滤波处理,从而去除端电压信号中干扰噪声,这样能够大大提高端电压的检测准确性。其中,为了提高采集端电压的实时性,可以预定时间间隔周期性地采集端电压,该预定时间间隔可为但不限于是2s或者5s。最后将电池对应的实时端电压预设端电压阈值进行比对,其中该预设端电压阈值可为对电池进行恒压充电时电池对应可接受的最大恒压充电电压值,这样能够有效地提高电池的充电效率以及便于将电池从恒流充电模式快速地切换至恒压充电模式。
优选地,在该步骤S3中,当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据该实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电具体包括:
步骤S301,当电池处于恒压充电模式时,将电池的充电电压保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时充电电流;
步骤S302,将该实时充电电流与预设充电电流阈值进行比对;当该实时充电电流大于或等于该预设充电电流阈值,则对电池进行第一子模式的恒压充电;当该实时充电电流小于该预设充电电流阈值,则对电池进行第二子模式的恒压充电;其中,该第一模式的恒压充电电压高于该第二模式的恒压充电电压;
步骤S303,以预定时间间隔周期性地采集电池在恒压充电过程中的实时电池容量;将该实时电池容量与电池的最大电量容量值进行比对,若该实时电池容量等于该最大电量容量值,则停止对电池进行恒压充电;否则,继续对电池进行恒压充电。
上述技术方案的有益效果为:当完成对电池的恒流充电操作后,紧接对电池进行恒压充电操作,在对电池进行恒压充电过程中,以恒定的充电电压对电池进行充电,这样能够有效地保证对电池进行深度的充电。在对电池进行恒压充电过程中,以预定时间间隔周期性地采集电池的实时充电电流,其中该预定时间间隔可为但不限于是2s或者5s,并且可采用由电流检测放大器MAX40056和精密电阻共同组成的电流检测器来检测该实时充电电流。随后,将该实时充电电流与预设充电电流阈值进行比对,其中该预设充电电流阈值可为电池的额定工作电流,当该实时充电电流大于或等于该预设充电电流阈值时,以较大的充电电压对电池进行恒压充电,并在后续当该实时充电电流小于该预设充电电流阈值时,以较小的充电电压对电池进行恒压充电直到电池的实时电池容量等于电池的最大电量容量值,这样能够最大限度地保证电池的充电电量稳定。
优选地,在该步骤S4中,当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据该实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压具体包括:
步骤S401,当完成对电池的恒压充电后,以预设时间间隔周期性地采集电池的实时电量和电池的实时温度;其中,该实时温度是指电池正负电极的平均温度;
步骤S402,当完成对电池的恒压充电后,将电池切换至浮充模式;同时根据该实时温度,对电池进行浮充对应的浮充电压进行线性补偿,从而调整对电池进行浮充的浮充电压;再根据调整后的浮充电压,对电池进行浮充;
步骤S403,以预设时间间隔周期性地采集在浮充过程中电池的实时电池容量;将该实时电池容量与预设电池容量门限值进行比对,若该实时电池容量大于或者等于该预设电池容量门限值,则继续对电池进行浮充;否则,停止对电池进行浮充;其中,该预设电池容量门限值是指电池的最大电量容量值的预设百分比。
上述技术方案的有益效果为:当完成对电池的恒压充电操作后,紧接对电池进行浮充操作,对电池进行浮充是为了更好地防止电池发生过充电。由于对电池进行浮充操作对应的浮充电压需要根据电池的实时温度进行相应的补偿,当浮充电压存在5%的误差就足以使电池的寿命缩短一半,为了保证电池的正常工作,需要准确地检测电池的实时温度,在实际应用中,可采用数字化传输的温度传感器DS18B20检测电池的实时温度。此外还可利用下面公式对浮充电压进行线性补偿计算,
Uf=Vt-(T-Tb)*k
在上述公式中,Uf表示线性补偿后确定的浮充电压,Tb表示预设标准温度,其取值可为25℃,Vt表示在预设标准温度Tb下的浮充电压值,T表示电池的实时温度,k表示预设温度补偿系数,其取值可为0.5-0.8。通过上述公式能够根据电池的实时温度准确地确定针对电池的浮充电压,从而保证对电池进行高效的浮充操作。此外,以预设时间间隔周期性地采集在浮充过程中电池的实时电池容量,能够快速直接地确定电池的实时容量情况,当该实时电池容量大于或者等于该预设电池容量门限值时,表明电池当前的充放电状态正常,可继续进行充放电,当该实时电池容量小于该预设电池容量门限值时,表明电池当前的充放电状态异常,此时需要对电池进行相应的检查,这样才能保证通信基站中电池组正常运行。
参阅图2,为本发明实施例提供的用于通信基站均衡充放电控制系统的结构示意图。该用于通信基站均衡充放电控制系统包括恒流充电控制模块、恒压充电控制模块和浮充控制模块;其中,
该恒流充电控制模块用于采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据该实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式;
该恒压充电控制模块用于当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据该实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式;以及,当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据该实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电,其中第一子模式和第二子模式的恒压充电电压不相同;
该浮充控制模块用于当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据该实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压。
上述技术方案的有益效果为:该用于通信基站均衡充放电控制系统通过对电池组中的每一节电池进行区分检测和管理,同时采集每一节电池的端电压、充电电流和温度,以此对每一节电池依次进行恒流充电、恒压充电和浮充,并在浮充过程中根据电池的温度调整浮充电压,通过对每一节电池进行恒流、恒压和浮充的三阶段充电,这样能够有效预防电池发生过充/欠充或者过放/欠放的情况,从而有效地提高电池的使用寿命和电池电量利用率以及保证通信基站的安全稳定运行。
优选地,该恒流充电控制模块用于采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据该实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式具体包括:
采集通信基站中每节电池的实际剩余电量值以及剩余电量变化速率,其中,该剩余电量变化速率是指电池在单位时间内的剩余电量下降量;
将该实际剩余电量值与预设剩余电量阈值进行比对,以及将该剩余电量变化速率与预设电量变化速率阈值进行比对;当该实际剩余电量值小于预设剩余电量阈值以及该剩余电量变化速率大于预设电量变化速率阈值时,将电池切换至恒流充电模式;否则,保持电池当前的放电模式不变。
上述技术方案的有益效果为:在一般情况下,通信基站采用铅酸电池组作为供电电源,并且铅酸电池组中包括多节铅酸电池,每一节铅酸电池能够用于对通信基站的负载进行供电。铅酸电池组作为后备电源,当通信基站处于紧急情况下,会启动铅酸电池组进行应急供电,随着应急供电的时间越长,铅酸电池组中每一节铅酸电池的剩余电量也会逐渐降低,通过采集每节电池的实际剩余电量值以及剩余电量变化速率,能够准确地确定电池的剩余可供电时间;此外,当铅酸电池的连续工作时间越长和剩余电量越低时,铅酸电池在单位时间内的剩余电量下降值越大,即随着铅酸电池的放电持续时间越长,铅酸电池的电量损耗也越大,此时若铅酸电池仍处于放电状态,很容易导致铅酸电池过放电,而不利于后续对铅酸电池进行充电的效率。而将将该实际剩余电量值与预设剩余电量阈值进行比对,以及将该剩余电量变化速率与预设电量变化速率阈值进行比对,能够准确地确定电池是否处于过放电状态,并在该实际剩余电量值小于预设剩余电量阈值以及该剩余电量变化速率大于预设电量变化速率阈值(对应于电池处于过放电状态)时,将电池切换至恒流充电模式,从而及时地对电池进行充电,以保证电池的可持续运作。
优选地,该恒压充电控制模块用于当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据该实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式具体包括:
当电池处于恒流充电模式时,将电池的充电电流保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时端电压;
将该实时端电压与预设端电压阈值进行比对,当该实时端电压等于该预设端电压阈值时,将电池切换至恒压充电模式;否则,保持电池处于恒流充电模式不变。
上述技术方案的有益效果为:在对电池进行充电的开始阶段,首先以恒定的充电电流对电池进行充电,以此使电池处于恒流充电模式,这样能够快速地对进行高效的充电。在对电池进行恒流充电过程中,采用分压电阻采集电池的端电压(即电池在开路状态下正负电极之间的电压),再利用RC滤波电路将采集得到的端电压信号进行滤波处理,从而去除端电压信号中干扰噪声,这样能够大大提高端电压的检测准确性。其中,为了提高采集端电压的实时性,可以预定时间间隔周期性地采集端电压,该预定时间间隔可为但不限于是2s或者5s。最后将电池对应的实时端电压预设端电压阈值进行比对,其中该预设端电压阈值可为对电池进行恒压充电时电池对应可接受的最大恒压充电电压值,这样能够有效地提高电池的充电效率以及便于将电池从恒流充电模式快速地切换至恒压充电模式。
优选地,该恒压充电控制模块用于当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据该实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电具体包括:
当电池处于恒压充电模式时,将电池的充电电压保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时充电电流;
将该实时充电电流与预设充电电流阈值进行比对;当该实时充电电流大于或等于该预设充电电流阈值,则对电池进行第一子模式的恒压充电;当该实时充电电流小于该预设充电电流阈值,则对电池进行第二子模式的恒压充电;其中,该第一模式的恒压充电电压高于该第二模式的恒压充电电压;
以预定时间间隔周期性地采集电池在恒压充电过程中的实时电池容量;将该实时电池容量与电池的最大电量容量值进行比对,若该实时电池容量等于该最大电量容量值,则停止对电池进行恒压充电;否则,继续对电池进行恒压充电。
上述技术方案的有益效果为:当完成对电池的恒流充电操作后,紧接对电池进行恒压充电操作,在对电池进行恒压充电过程中,以恒定的充电电压对电池进行充电,这样能够有效地保证对电池进行深度的充电。在对电池进行恒压充电过程中,以预定时间间隔周期性地采集电池的实时充电电流,其中该预定时间间隔可为但不限于是2s或者5s,并且可采用由电流检测放大器MAX40056和精密电阻共同组成的电流检测器来检测该实时充电电流。随后,将该实时充电电流与预设充电电流阈值进行比对,其中该预设充电电流阈值可为电池的额定工作电流,当该实时充电电流大于或等于该预设充电电流阈值时,以较大的充电电压对电池进行恒压充电,并在后续当该实时充电电流小于该预设充电电流阈值时,以较小的充电电压对电池进行恒压充电直到电池的实时电池容量等于电池的最大电量容量值,这样能够最大限度地保证电池的充电电量稳定。
优选地,该浮充控制模块用于当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据该实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压具体包括:
当完成对电池的恒压充电后,以预设时间间隔周期性地采集电池的实时电量和电池的实时温度;其中,该实时温度是指电池正负电极的平均温度;
当完成对电池的恒压充电后,将电池切换至浮充模式;同时根据该实时温度,对电池进行浮充对应的浮充电压进行线性补偿,从而调整对电池进行浮充的浮充电压;再根据调整后的浮充电压,对电池进行浮充;
以预设时间间隔周期性地采集在浮充过程中电池的实时电池容量;将该实时电池容量与预设电池容量门限值进行比对,若该实时电池容量大于或者等于该预设电池容量门限值,则继续对电池进行浮充;否则,停止对电池进行浮充;其中,该预设电池容量门限值是指电池的最大电量容量值的预设百分比。
上述技术方案的有益效果为:当完成对电池的恒压充电操作后,紧接对电池进行浮充操作,对电池进行浮充是为了更好地防止电池发生过充电。由于对电池进行浮充操作对应的浮充电压需要根据电池的实时温度进行相应的补偿,当浮充电压存在5%的误差就足以使电池的寿命缩短一半,为了保证电池的正常工作,需要准确地检测电池的实时温度,在实际应用中,可采用数字化传输的温度传感器DS18B20检测电池的实时温度。此外还可利用下面公式对浮充电压进行线性补偿计算,
Uf=Vt-(T-Tb)*k
在上述公式中,Uf表示线性补偿后确定的浮充电压,Tb表示预设标准温度,其取值可为25℃,Vt表示在预设标准温度Tb下的浮充电压值,T表示电池的实时温度,k表示预设温度补偿系数,其取值可为0.5-0.8。通过上述公式能够根据电池的实时温度准确地确定针对电池的浮充电压,从而保证对电池进行高效的浮充操作。此外,以预设时间间隔周期性地采集在浮充过程中电池的实时电池容量,能够快速直接地确定电池的实时容量情况,当该实时电池容量大于或者等于该预设电池容量门限值时,表明电池当前的充放电状态正常,可继续进行充放电,当该实时电池容量小于该预设电池容量门限值时,表明电池当前的充放电状态异常,此时需要对电池进行相应的检查,这样才能保证通信基站中电池组正常运行。
从上述实施例的内容可知,该用于通信基站均衡充放电控制方法及系统通过对电池组中的每一节电池进行区分检测和管理,同时采集每一节电池的端电压、充电电流和温度,以此对每一节电池依次进行恒流充电、恒压充电和浮充,并在浮充过程中根据电池的温度调整浮充电压,通过对每一节电池进行恒流、恒压和浮充的三阶段充电,这样能够有效预防电池发生过充/欠充或者过放/欠放的情况,从而有效地提高电池的使用寿命和电池电量利用率以及保证通信基站的安全稳定运行。
显然,本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样,倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内,则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (2)
1.用于通信基站均衡充放电控制方法,其特征在于,其包括如下步骤:
步骤S1,采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据所述实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式,其具体包括:
步骤S101,采集通信基站中每节电池的实际剩余电量值以及剩余电量变化速率,其中,所述剩余电量变化速率是指电池在单位时间内的剩余电量下降量;
步骤S102,将所述实际剩余电量值与预设剩余电量阈值进行比对,以及将所述剩余电量变化速率与预设电量变化速率阈值进行比对;当所述实际剩余电量值小于预设剩余电量阈值以及所述剩余电量变化速率大于预设电量变化速率阈值时,将电池切换至恒流充电模式;否则,保持电池当前的放电模式不变;
步骤S2,当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据所述实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式,其具体包括:
步骤S201,当电池处于恒流充电模式时,将电池的充电电流保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时端电压;
步骤S202,将所述实时端电压与预设端电压阈值进行比对,当所述实时端电压等于所述预设端电压阈值时,将电池切换至恒压充电模式;否则,保持电池处于恒流充电模式不变;
步骤S3,当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据所述实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电,其中第一子模式和第二子模式的恒压充电电压不相同,其具体包括:
步骤S301,当电池处于恒压充电模式时,将电池的充电电压保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时充电电流;
步骤S302,将所述实时充电电流与预设充电电流阈值进行比对;当所述实时充电电流大于或等于所述预设充电电流阈值,则对电池进行第一子模式的恒压充电;当所述实时充电电流小于所述预设充电电流阈值,则对电池进行第二子模式的恒压充电;其中,所述第一子 模式的恒压充电电压高于所述第二子 模式的恒压充电电压;
步骤S303,以预定时间间隔周期性地采集电池在恒压充电过程中的实时电池容量;将所述实时电池容量与电池的最大电量容量值进行比对,若所述实时电池容量等于所述最大电量容量值,则停止对电池进行恒压充电;否则,继续对电池进行恒压充电;
步骤S4,当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据所述实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压,其具体包括:
步骤S401,当完成对电池的恒压充电后,以预设时间间隔周期性地采集电池的实时电量和电池的实时温度;其中,所述实时温度是指电池正负电极的平均温度;
步骤S402,当完成对电池的恒压充电后,将电池切换至浮充模式;同时根据所述实时温度,对电池进行浮充对应的浮充电压进行线性补偿,从而调整对电池进行浮充的浮充电压;再根据调整后的浮充电压,对电池进行浮充;
步骤S403,以预设时间间隔周期性地采集在浮充过程中电池的实时电池容量;将所述实时电池容量与预设电池容量门限值进行比对,若所述实时电池容量大于或者等于所述预设电池容量门限值,则继续对电池进行浮充;否则,停止对电池进行浮充;其中,所述预设电池容量门限值是指电池的最大电量容量值的预设百分比。
2.用于通信基站均衡充放电控制系统,其特征在于,其包括恒流充电控制模块、恒压充电控制模块和浮充控制模块;其中,
所述恒流充电控制模块用于采集通信基站中每节电池的实际剩余电量状态;根据所述实际剩余电量状态,确定是否将电池切换至恒流充电模式,其具体包括:
采集通信基站中每节电池的实际剩余电量值以及剩余电量变化速率,其中,所述剩余电量变化速率是指电池在单位时间内的剩余电量下降量;
将所述实际剩余电量值与预设剩余电量阈值进行比对,以及将所述剩余电量变化速率与预设电量变化速率阈值进行比对;当所述实际剩余电量值小于预设剩余电量阈值以及所述剩余电量变化速率大于预设电量变化速率阈值时,将电池切换至恒流充电模式;否则,保持电池当前的放电模式不变;
所述恒压充电控制模块用于当电池处于恒流充电模式时,采集电池的实时端电压;并根据所述实时端电压,确定是否将电池切换至恒压充电模式,其具体包括:
当电池处于恒流充电模式时,将电池的充电电流保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时端电压;
将所述实时端电压与预设端电压阈值进行比对,当所述实时端电压等于所述预设端电压阈值时,将电池切换至恒压充电模式;否则,保持电池处于恒流充电模式不变;
所述恒压充电控制模块用于当电池处于恒压充电模式时,采集电池的实时充电电流;根据所述实时充电电流,对电池以此进行第一子模式的恒压充电和第二子模式的恒压充电,其具体包括:
当电池处于恒压充电模式时,将电池的充电电压保持在恒定值;同时以预定时间间隔周期性地采集电池的实时充电电流;
将所述实时充电电流与预设充电电流阈值进行比对;当所述实时充电电流大于或等于所述预设充电电流阈值,则对电池进行第一子模式的恒压充电;当所述实时充电电流小于所述预设充电电流阈值,则对电池进行第二子模式的恒压充电;其中,所述第一子 模式的恒压充电电压高于所述第二子 模式的恒压充电电压;
以预定时间间隔周期性地采集电池在恒压充电过程中的实时电池容量;将所述实时电池容量与电池的最大电量容量值进行比对,若所述实时电池容量等于所述最大电量容量值,则停止对电池进行恒压充电;否则,继续对电池进行恒压充电;
所述浮充控制模块用于当完成对电池的恒压充电后,采集电池的实时温度;将电池切换至浮充模式,并根据所述实时温度,调整在浮充过程中对电池施加的浮充电压,其具体包括:
当完成对电池的恒压充电后,以预设时间间隔周期性地采集电池的实时电量和电池的实时温度;其中,所述实时温度是指电池正负电极的平均温度;
当完成对电池的恒压充电后,将电池切换至浮充模式;同时根据所述实时温度,对电池进行浮充对应的浮充电压进行线性补偿,从而调整对电池进行浮充的浮充电压;再根据调整后的浮充电压,对电池进行浮充;
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