CN1428887A

CN1428887A - 可充电电池的主动放电的方法和系统

Info

Publication number: CN1428887A
Application number: CN01139189A
Authority: CN
Inventors: 严宏明
Original assignee: Shanghai No 2 Research Institute of ZTE Corp
Current assignee: ZTE Corp
Priority date: 2001-12-22
Filing date: 2001-12-22
Publication date: 2003-07-09
Anticipated expiration: 2021-12-22
Also published as: CN1305168C

Abstract

本发明公开了用于可充电电池的主动放电的方法和系统，该方法包括以下步骤：使主电源的输出电流小于负载电路的负载电流的步骤；可充电电池的主动放电的电流和主电源输出的电流共同向负载电路供电的步骤。采用本发明所述方法和系统，一方面可充电电池主动放电的负载就是工作负载，不需要增加额外的放电假负载设备，实现了在线放电；另一方面，由于采用了在线放电的方式，对主动放电电流和容量能够进行更加简便、有效的控制，能很好地延长可充电电池的使用寿命。

Description

可充电电池的主动放电的方法和系统

技术领域

本发明涉及一种可充电电池的主动放电的方法，而且涉及一种可充电电池的主动放电的系统，更特别地，本发明涉及一种用于通信电源领域的一种可充电电池的主动放电的方法和系统。

背景技术：

一般而言，市电或各种形式的发电机作为用电系统的的主电源，而可充电电池作为主电源停电时的备用电源，同时也是通信电源系统必不可少的组成部分。可充电电池，包括铅酸电池、盐酸电池、氢-镍电池、锂电池和镉-镍电池等，作为备用电源，由充电电路的控制，在保持了一定时间的浮充充电状态后，要定期进行一次均充充电(也称为均衡充电，充电电压较浮充时的充电电压要高)，其目的是均衡各单节电池间的不平衡性，以延长其使用寿命。但是，即便如此，若主电源长期处于正常状态，可充电电池会长期只充电不放电，对电池寿命也是有害的。如有些电源系统，特别是通讯电源站点，在交流市电状况非常稳定，长时期交流不停电，电池就只能处于浮充或周期性均充两种状态，不会进入放电状态。在市电状况良好的条件下，定期对充满电的可充电电池进行一下主动放电实验，可以激活可充电电池内部的电化学活性，延长电池的寿命，以使其更好地为整个系统服务。传统的对可充电电池主动放电的方法有两种：一种是将可充电电池从整个电源系统脱开，然后将其接上额外的假负载电路进行一定时间的放电，这种放电方式必须由专业人员进行现场操控或由复杂的控制设备对放电过程进行监控，特别是对容量较大的可充电电池系统。同时，由于放电是在脱离电源系统本身的条件下进行的，一旦市电停电将可能对整个通信系统带来极大的危害，尤其是大电流系统。另一种是将主电源的输出电压调低到一定值，使其值小于可充电电池的正常电压，让可充电电池单独对负载电路供电，直到电池的电压降至与主电源输出电压一致。这种方法一般不能对电池的放电电压和电流情况进行控制，相当于直接对负载单独供电，如果主电源的输出电压调得过低，可充电电池损失容量较大，若此时市电停电，可充电电池便没有足够的能力再给负载供电，也会给整个通信系统带来不安全因素。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是为了克服现有现有的系统对可充电电池主动放电的方法存在操作方法和设备复杂、对主动放电过程中电池的电流和电压难于控制等技术问题，提出一种可充电电池的主动放电的方法。

另一方面，本发明所要解决的技术问题是为了克服现有现有的系统对可充电电池主动放电的方法存在操作方法和设备复杂、对放电过程难于控制等技术问题，提出一种可充电电池的主动放电的系统。

实现本发明所要解决的技术问题而采取的技术方案概括如下。

一方面，本发明的一种用于可充电电池的主动放电的方法，包括以下步骤：

使主电源的输出电流小于负载电路的负载电流的步骤；

可充电电池的主动放电的电流和主电源输出的电流共同向负载电路供电的步骤。

另一方面，本发明的一种实现可充电电池的主动放电的系统，所述系统包括可充电电池单元103、主电源电路101、电池充电控制电路102、限流控制电路104和负载电路105，其中：

可充电电池单元103的电流输出端与负载电路105相连；

主电源电路101用来处理来自系统外部的电源并向负载电路105输出负载电流，同时向电池充电控制电路102输出充电电流；

电池充电控制电路102用来控制主电源电路101向可充电电池单元103的充电过程；

限流控制电路104，用来判断可充电电池单元是否主动放电，并在进行可充电电池进行主动放电时，控制主电源电路101的输出电流不大于负载电路105的负载电流，使主电源电路101和可充电电池单元103同时向负载电路105供电，并与可充电电池单元103相连以采集电池的信息。

采用本发明所述方法和系统，一方面可充电电池主动放电的负载就是工作负载，不需要增加额外的放电假负载设备，实现了在线放电，同时可实现当遇到主电源意外中断时，直接从主动放电状态进入对负载电路的备用供电状态，中间勿需任何转换时间和转换设备，减少放电设备成本；另一方面，由于采用了在线放电的方式，对主动放电电流和容量能够进行更加简便、有效的控制，能很好地延长可充电电池的使用寿命。

附图说明

图1示出了本发明提供的一种可充电电池的主动放电的系统的原理框图；

图2示出了一种执行可充电电池的主动放电方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图，举例说明本发明的一个实施的方式。

该实现可充电电池的主动放电的系统，所述系统包括可充电电池单元103、主电源电路101、电池充电控制电路102、限流控制电路104和负载电路105，其中：

可充电电池单元103的电流输出端与负载电路105相连；

在本实施例中，系统是这样工作的：

首先，系统判断可充电电池是否应该进行主动放电，若由外部提供的系统主电源的状态非常好且长期稳定，可充电电池单元103中的电池或电池组极少甚至没有处于放电状态，或者可充电电池单元在保持了一定时间的浮充充电状态后，按系统设定，要定期进行一次均充充电(也称为均衡充电，充电电压较浮充时的充电电压要高)之前或者满足其他系统设定的需要对可充电电池单元进行主动放电的情形，这时用户就可以选择对可充电电池单元103进行主动放电。可充电电池单元103可以是一个或多个可充电电池的组合。

首先说明一下对可充电电池主动放电的电流大小的选择。一般，对于可充电电池而言，过大的放电电流容易使电池容量在短时间内损失很多，电池电压下降很快，放电进行的过程不好控制。在电池已老化或容量不足时，对电源系统的安全性会有一定影响。太小的放电电流则将使放电进行的时间太长，也容易产生“大马拉小车”的现象而拖垮电池。因此，在选择放电电流大小时，不可过大或过小。考虑到绝大多数电池厂家均能够提供可充电电池在恒定电流下的标准放电曲线，在本实施例中，参考上述标准放电曲线对应的恒定放电电流，选取电池主动放电电流的的大小恒定为m*C(比例系数m＝0.02～0.1，C代表可充电电池的额定容量)。当然选取其他的放电电流值或选取非恒定电流放电，并未超出本发明的范围。选取上述放电电流m*C，还可以通过在放电过程中实时地检测可充电电池的电压和累计放电进行时间，得到一条实际放电曲线。将电池的实际放电曲线与电池固有标准放电曲线进行比较，我们就可以方便地实现可充电电池的容量进行实时分析和预计，进而控制电池主动放电的电流大小或者是否终止电池放电并使主电源电路101供应全部的负载电路105的电流。

另一方面，对于可充电电池主动放电放掉的容量不能过大，这里主要考虑放电后保证电池仍有一定的供电能力，一旦主电源电路101停电，可充电电池单元103利用剩余的容量仍可继续工作一段时间，本实施例中选取放电后，可充电电池单元103主动放电后剩余容量为Qr＝50％～75％C(C代表可充电电池的额定容量)。放电完毕后，通过电池充电控制电路102对可充电电池单元103进行充电。这里，若选取放电电流大小恒定为m*C，则设定的放电时间T＝(C-Qr)/(m*C)

同时为保证电源系统运行安全可靠，可充电电池电压必须高于一定的电池安全电压值，一般是取比放电终止电压略高的一个值，放电终止电压由电池制造商在电池出厂时标注。若可充电电池因放电过度使电池电压低于电池放电终止电压，将有可能对电池和系统的安全性造成危害。

以下结合附图2，详述一个实现可充电电池的主动放电的系统的完整的主动放电过程的执行步骤：

判断可充电电池单元是否主动放电的步骤200，限流控制电路104可以依据以下条件作出判断：由外部提供的系统主电源的状态非常好且长期稳定，可充电电池单元103中的电池极少甚至没有处于放电状态，或者可充电电池单元在保持了一定时间的浮充充电状态后，按系统设定，要定期进行一次均充充电(也称为均衡充电，充电电压较浮充时的充电电压要高)之前或者满足其他系统设定的需要对可充电电池单元进行主动放电的情形，这时用户就可以选择对可充电电池单元103进行主动放电。

执行步骤201，首先通过主电源电路101判断当前的主电源状态是否良好，若不满足该条件则结束放电过程，若满足条件执行下一步骤202；

执行步骤202，实时采样当前的可充电电池电压Vb，并判断Vb是否大于电池安全电压Vs，若不满足该条件则执行步骤206对电池充电，若满足条件执行下一步骤203；

执行步骤203，实时采样当前的负载电路105总负载电流总电流Lr，并判断Lr是否大于设定的恒定放电电流m*C，若不满足该条件说明负载电流太小不适合进行小电流放电实验，则结束放电过程。若满足条件则通过电池充电控制电路102停止对可充电电池单元103的充电，并执行下一步骤204；

执行步骤204，根据当前的负载总电流Lr计算出当前的限流控制电路104的限流点CL，其计算公式是：CL＝Lr-m*C，此时主电源电路101的输出电流大小就被控制在CL。利用限流控制电路104具备的对主电源的限流输出功能，将其主电源输出电流限定在不大于负载电流的值，以使负载电路105的负载电流一部分由主电源电路101同时供给，同时另一部分由可充电电池单元103供给。随着放电的进行，负载电路105的负载电流会不断变化，为使可充电电池放电电流保持恒定，限流控制电路104设定的限流点必须随负载电路105的负载电流实时地作出相应调整，以使主电源电路101输出的电流相应变化。顺序执行下一步骤205；

执行步骤205，实时记录当前的可充电电池电压Vb和累计放电进行的时间t，若累计时间t小于设定的电池放电时间T，则继续放电，并执行步骤201，若达到T则执行下一步骤206；

执行步骤206，限流控制电路104不再对主电源电路101的输出电流做出限流控制，以使负载电路105的负载电流完全由主电流供给，可充电电池单元103不再对负载电路105输出电流。同时通过电池充电控制电路102对可充电电池单元103充电，结束主动放电的过程。

综上所述，本实施例中，采用本发明所述方法和系统，一方面可充电电池主动放电的负载就是工作负载，不需要增加额外的放电假负载设备，实现了在线放电，同时可实现当遇到主电源意外中断时，可充电电池单元103直接从主动放电状态进入对负载电路105的备用供电状态，中间勿需任何转换时间和转换设备，减少放电设备成本；另一方面，由于采用了在线放电的方式，对主动放电电流和容量能够进行更加简便、有效的控制，能很好地延长可充电电池的使用寿命。

尽管参照实施例对所公开的涉及可充电电池的主动放电的方法和系统进行了特别描述，本领域技术人员将能理解，在不偏离本发明的范围和精神的情况下，可以对它进行形式和细节的种种修改。因此，以上所建议的但不局限的修改都在本发明的范围之内。

Claims

1、一种用于可充电电池的主动放电的方法，包括以下步骤：

使主电源的输出电流小于负载电路的负载电流的步骤；

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述使主电源的输出电流小于负载电路的负载电流的步骤之前还包括以下步骤：

判断可充电电池单元是否主动放电的步骤。

3、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述使主电源的输出电流小于负载电路的负载电流的步骤还包括以下步骤：

用于可充电电池实际电压与可充电电池的安全电压比较的步骤。

4、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述使主电源的输出电流小于负载电路的负载电流的步骤还包括以下步骤：

用于当前实际的负载电路的总负载电流与设定的可充电电池主动放电电流比较的步骤。

5、根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述用于当前实际的负载电路的总负载电流与设定的可充电电池主动放电电流比较的步骤中，设定的可充电电池主动放电电流为恒定值。

6、据权利要求5所述的方法，其特征在于所述设定的为恒定值的可充电电池主动放电电流，值为(0.02-0.1)*C，C为可充电电池的额定容量。

7、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述使主电源的输出电流小于负载电路的负载电流的步骤还包括以下步骤：

用于实际累计的可充电电池主动放电时间与设定的可充电电池主动放电时间比较的步骤。

8、根据权利要求7所述的方法，其特征在于所述设定的可充电电池主动放电时间是可充电电池主动放电后，电池容量剩余为(50％-75％)*C对应的放电时间，C为可充电电池的额定容量。

9、根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于所述可充电电池的主动放电的电流和主电源输出的电流共同向负载电路供电的步骤，还包括以下步骤：

可充电电池主动放电电流等于负载电路总负载电流减去主电源向负载电路的输出电流。

10、一种用于通讯电源系统的对可充电电池的主动放电的方法，包括以下步骤：

使主电源的输出电流小于负载电路的负载电流的步骤；

11、一种实现可充电电池的主动放电的系统，所述系统包括可充电电池单元(103)、主电源电路(101)、电池充电控制电路(102)、限流控制电路(104)和负载电路(105)，其中：

可充电电池单元(103)的电流输出端与负载电路(105)相连；

主电源电路(101)用来处理来自系统外部的电源并向负载电路(105)输出负载电流，同时向电池充电控制电路(102)输出充电电流；

电池充电控制电路(102)用来控制主电源电路(101)向可充电电池单元(103)的充电过程；

限流控制电路(104)，用来判断可充电电池单元(103)是否主动放电，并在可充电电池单元(103)进行主动放电时，控制主电源电路(101)的输出电流不大于负载电路(105)的负载电流，使主电源电路(101)和可充电电池单元(103)同时向负载电路(105)供电，并与可充电电池单元(103)相连以采集电池的信息。

12、根据权利要求11所述的系统，其特征在限流控制电路(104)还包括用于可充电电池实际电压与可充电电池的安全电压比较的电路。

13、根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于限流控制电路(104)还包括用于当前实际的负载电路(105)的总负载电流与设定的可充电电池主动放电电流比较的电路。

14、根据权利要求13所述的系统，其特征在于所述设定的可充电电池主动放电电流为恒定值。

15、根据权利要求14所述的系统，其特征在于所述设定的为恒定值的可充电电池主动放电电流，值为(0.02-0.1)*C，C为可充电电池的额定容量。

16、根据权利要求11或12所述的系统，其特征在于限流控制电路(104)还包括用于实际累计的可充电电池主动放电时间与设定的可充电电池主动放电时间比较的电路。

17、根据权利要求16所述的系统，其特征在于所述设定的可充电电池主动放电时间是可充电电池主动放电后，电池容量剩余为(50％-75％)*C时对应的电池放电时间，C为可充电电池的额定容量。

18、根据权利要求11所述的系统，其特征在于限流控制电路(104)还包括用于使可充电电池单元(103)主动放电电流等于负载电路(105)总负载电流减去主电源电路(101)向负载电路(105)的输出电流。

19、一种用于通讯电源的实现可充电电池的主动放电的系统，所述系统包括可充电电池单元(103)、主电源电路(101)、电池充电控制电路(102)、限流控制电路(104)和负载电路(105)，其中：

可充电电池单元(103)的电流输出端与负载电路(105)相连；

限流控制电路(104)，用来判断可充电电池单元是否主动放电，并在进行主动放电时，控制主电源的输出电流不大于负载电路(105)的负载电流，使主电源电路(101)和可充电电池单元(103)同时向负载电路(105)供电，并与可充电电池单元(103)相连以采集电池信息。