CN116526642A - 一种面向基站的电池储能系统 - Google Patents

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李玉昇
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张秀梅
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梁露露
张明
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Abstract

本发明公开一种面向基站的电池储能系统，涉及电池储能技术领域，该系统包括依次连接的变流器、能量控制器和基站电池组；变流器将交流市电转换为直流为基站电池组充电；能量控制器用于当基站电池组充电或者放电时，周期性获取基站电池组中每个电池单体的开路电压，计算基站电池组中电池单体的平均电压；将各电池单体的当前周期获取的开路电压与当前周期获得的平均电压进行比较，充电时若第i个电池单体的开路电压高于平均电压第一设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第一设定时间段的充电，放电时若第i个电池单体的开路电压低于平均电压第二设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第二设定时间段的放电。提高了基站电池组的利用效率。

Description

一种面向基站的电池储能系统
技术领域
本发明涉及电池储能技术领域，特别是涉及一种面向基站的电池储能系统。
背景技术
现有的基站普遍安装基站电池组，在直流供电电源断电时能够为基站不间断供电。目前，由于不能对基站电池组中各电池单体进行及时监控管理，基站电池组的电池组利用效率有待提高。
发明内容
本发明的目的是提供一种面向基站的电池储能系统，提高了基站电池组的利用效率。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种面向基站的电池储能系统，包括依次连接的变流器、能量控制器和基站电池组；所述变流器用于将交流市电转换为直流为所述基站电池组充电；
所述能量控制器用于当所述基站电池组充电时，周期性获取所述基站电池组中每个电池单体的开路电压，并根据各电池单体的开路电压计算所述基站电池组中电池单体的平均电压；将各电池单体的当前周期获取的开路电压与当前周期获得的平均电压进行比较，若第i个电池单体的开路电压高于所述平均电压第一设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第一设定时间段的充电；
所述能量控制器用于当所述基站电池组放电时，周期性获取所述基站电池组中每个电池单体的开路电压，并根据各电池单体的开路电压计算所述基站电池组中电池单体的平均电压；将各电池单体的当前周期获取的开路电压与当前周期获得的平均电压进行比较，若第i个电池单体的开路电压低于所述平均电压第二设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第二设定时间段的放电。
可选地，所述基站电池组为可重构电池网络，所述可重构电池网络为矩阵式排列的串并联电池组，每个电池单体串联一个电子开关。
可选地，还包括中央控制器和云平台，所述云平台与所述中央控制器连接，所述能量控制器与所述中央控制器连接，所述中央控制器用于将所述能量控制器采集的每个电池单体的实时开路电压发送到所述云平台，所述云平台用于运程查看各基站电池组中各电池单体的开路电压。
可选地，还包括电流传感器和温度传感器，所述电流传感器用于采集所述基站电池组的输出电流，所述温度传感器用于采集所述基站电池组的温度，所述电流传感器和所述温度传感器均与所述中央控制器连接，所述中央控制器还用于将所述温度传感器采集的温度和所述电流传感器采集的电流发送到所述云平台。
可选地，所述第一设定时间段和所述第二设定时间段均为3秒。
可选地，所述变流器为双向变流器，所述能量控制器还用于将所述基站电池组的部分电量输出到所述双向变流器，所述双向变流器用于将所述基站电池组输出的直流电转换为交流电并输出至交流市电。
可选地，还包括移动终端，所述移动终端与所述云平台连接，所述移动终端用于接收并查看各基站电池组中各电池单体的开路电压。
可选地，所述基站电池组为锂电池或者铅酸电池。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明通过当基站电池组充电或者放电时，均周期性获取基站电池组中每个电池单体的开路电压，并将各电池单体的开路电压与电池单体的平均电压进行比较，充电时若第i个电池单体的开路电压高于平均电压第一设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第一设定时间段的充电；放电时若第i个电池单体的开路电压低于所述平均电压第二设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第二设定时间段的放电，从而实现降低了各电池单体充放电的差异性，提高了基站电池组的利用效率。
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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种面向基站的电池储能系统结构示意图；
图2为本发明实施例提供的提供的可重构电池网络结构示意图。
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。
本发明的目的是提供一种面向基站的电池储能系统，提高了基站电池组的可靠性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
本发明公开了一种面向基站的电池储能系统，如图1所示，本发明一种面向基站的电池储能系统，包括依次连接的变流器102、能量控制器103和基站电池组104；所述变流器102用于将交流市电101转换为直流为所述基站电池组104充电。
基站电池组104用于为基站提供备用电源，具体为5G基站提供备用电源。基站电池组104为直流48V备电电池组。
所述能量控制器103用于当所述基站电池组104充电时，周期性获取所述基站电池组104中每个电池单体的开路电压，并根据各电池单体的开路电压计算所述基站电池组104中电池单体的平均电压；将各电池单体的当前周期获取的开路电压与当前周期获得的平均电压进行比较，若第i个电池单体的开路电压高于所述平均电压第一设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第一设定时间段的充电。i取值为1至N，N为基站电池组104中电池单体的数量。
所述能量控制器103用于当所述基站电池组104放电时，周期性获取所述基站电池组104中每个电池单体的开路电压，并根据各电池单体的开路电压计算所述基站电池组104中电池单体的平均电压；将各电池单体的当前周期获取的开路电压与当前周期获得的平均电压进行比较，若第i个电池单体的开路电压低于所述平均电压第二设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第二设定时间段的放电。
能量控制器103还用于周期性获取各电池单体的温度，当所述基站电池组104充放电时，若第i个电池单体的温度超过温度阈值，则将停止第i个电池单体的工作3秒。
能量控制器103还用于基于基站电池组104在各个充电时间段或者放电时间段的充放电特征，以及周期性获取的电池单体的开路电压对基站电池组104中个电池单体进行电压监测、健康状态(StateOfHealth，SOH)监测和荷电状态(StateOfCharge，SOC)监测，对不符合设定对应范围的电池单体进行隔离，优化基站电池组的充放电过程。
所述基站电池组104为可重构电池网络，如图2所示，所述可重构电池网络为矩阵式排列的串并联电池组，每个电池单体串联一个高频低压电子开关。通过能量控制器103控制可重构电池网络中的高频低压电子开关实现，各电池单体的开路电压的监测。
基于可重构电池网络的结构，可以实现退役动力电池单体或模组的精准充放电均衡和微秒级故障电池精准隔离，同时对电池进行“边用边测边管(on-the-go)”式的实时状态量测和性能分析，实现基于可重构电池网络的数字化梯次利用退役动力电池电、热、安全管控。
一种面向基站的电池储能系统还包括中央控制器和云平台，所述云平台与所述中央控制器通信连接，所述能量控制器103与所述中央控制器连接，所述中央控制器用于将所述能量控制器103采集的每个电池单体的实时开路电压发送到所述云平台，所述云平台用于运程查看各基站电池组104中各电池单体的开路电压。
当所述基站电池组104放电时，若第i个电池单体的开路电压低于所述平均电压第三设定阈值，则将第i个电池单体定义为故障电池，停止第i个电池单体的充放电，并将故障电池的编号传输到云平台，使工作人员及时知晓故障电池。
一种面向基站的电池储能系统还包括电流传感器和温度传感器，所述电流传感器用于采集所述基站电池组104的输出电流，所述温度传感器用于采集所述基站电池组104的温度，所述电流传感器和所述温度传感器均与所述中央控制器连接，所述中央控制器还用于将所述温度传感器采集的温度和所述电流传感器采集的电流发送到所述云平台。
所述第一设定时间段和所述第二设定时间段均为3秒。
第一设定阈值和第二设定阈值均为0.01V。
所述变流器102为双向变流器102，所述能量控制器103还用于将所述基站电池组104的部分电量输出到所述双向变流器102，所述双向变流器102用于将所述基站电池组104输出的直流电转换为交流电并输出至交流市电101。本发明通过云平台实现对各地分布的基站电池组104实现远程监控和调度，在保障基站内有效备电的前提下，构建大型分布式虚拟电厂，参与电网侧调峰、调频和电力需求响应。
一种面向基站的电池储能系统还包括移动终端，所述移动终端与所述云平台连接，所述移动终端用于接收并查看各基站电池组104中各电池单体的开路电压。
云平台还用于通过能量控制器103远程对各电池单体进行实时控制，实现对基站电池组104的动态可重构管控。
所述基站电池组104为锂电池或者铅酸电池。
本发明面向5G基站的电池储能系统通过分散布置、集中控制的方式，在5G基站内分别部署能量控制器作为存量电池系统(含梯次)的智能管理终端，通过云平台进行能量巡检和能量调度，将基站内大规模、分布式闲散电池单体盘活为可监、可控、可用、可计算、可调度的数字化能量资源，在保障基站内有效备电的前提下，构建大型分布式虚拟电厂，参与电网侧调峰、调频和电力需求响应。
本发明一种面向基站的电池储能系统具有以下技术效果。
易用性：本发明基于矩阵式动态可重构电池管控技术实现分布式、闲散、梯次电池资源的集群自律控制，即实现插即用和直流电源系统的友好接入，可实现电池系统近似免维护在线故障处理和精准核容，所以自身易用性高于基站现用直流48V备电系统。
可靠性：本发明实现了故障电池动态隔离、单体电池在线主动均衡修复、电池远程巡检和电池混用兼容，所以自身可靠性高于直流48V备电系统。
电池组利用率：本发明均衡电池单体之间的差异性，避免过充、过放、欠充和欠放现象，屏蔽故障电池单体，实现细粒化充放电管理，克服过充和过放带来的电池容量永久性衰减问题，提高了基站电池组的利用效率。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
本文中应用了具体个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 (8)

1.一种面向基站的电池储能系统，其特征在于，包括依次连接的变流器、能量控制器和基站电池组；所述变流器用于将交流市电转换为直流为所述基站电池组充电；
所述能量控制器用于当所述基站电池组充电时，周期性获取所述基站电池组中每个电池单体的开路电压，并根据各电池单体的开路电压计算所述基站电池组中电池单体的平均电压；将各电池单体的当前周期获取的开路电压与当前周期获得的平均电压进行比较，若第i个电池单体的开路电压高于所述平均电压第一设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第一设定时间段的充电；
所述能量控制器用于当所述基站电池组放电时，周期性获取所述基站电池组中每个电池单体的开路电压，并根据各电池单体的开路电压计算所述基站电池组中电池单体的平均电压；将各电池单体的当前周期获取的开路电压与当前周期获得的平均电压进行比较，若第i个电池单体的开路电压低于所述平均电压第二设定阈值，则对第i个电池单体进行停止第二设定时间段的放电。
2.根据权利要求1所述的面向基站的电池储能系统，其特征在于，所述基站电池组为可重构电池网络，所述可重构电池网络为矩阵式排列的串并联电池组，每个电池单体串联一个电子开关。
3.根据权利要求1所述的面向基站的电池储能系统，其特征在于，还包括中央控制器和云平台，所述云平台与所述中央控制器连接，所述能量控制器与所述中央控制器连接，所述中央控制器用于将所述能量控制器采集的每个电池单体的实时开路电压发送到所述云平台，所述云平台用于运程查看各基站电池组中各电池单体的开路电压。
4.根据权利要求3所述的面向基站的电池储能系统，其特征在于，还包括电流传感器和温度传感器，所述电流传感器用于采集所述基站电池组的输出电流，所述温度传感器用于采集所述基站电池组的温度，所述电流传感器和所述温度传感器均与所述中央控制器连接，所述中央控制器还用于将所述温度传感器采集的温度和所述电流传感器采集的电流发送到所述云平台。
5.根据权利要求1所述的面向基站的电池储能系统，其特征在于，所述第一设定时间段和所述第二设定时间段均为3秒。
6.根据权利要求1所述的面向基站的电池储能系统，其特征在于，所述变流器为双向变流器，所述能量控制器还用于将所述基站电池组的部分电量输出到所述双向变流器，所述双向变流器用于将所述基站电池组输出的直流电转换为交流电并输出至交流市电。
7.根据权利要求3所述的面向基站的电池储能系统，其特征在于，还包括移动终端，所述移动终端与所述云平台连接，所述移动终端用于接收并查看各基站电池组中各电池单体的开路电压。
8.根据权利要求1所述的面向基站的电池储能系统，其特征在于，所述基站电池组为锂电池或者铅酸电池。
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