CN201750183U - 一种通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置 - Google Patents
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Abstract
一种通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，设有由直流接触器及其控制电路组成的电控机械开关，电控机械开关的控制电路的控制输入端分别与磷酸铁锂电池的两端连接，直流接触器常闭触头和反向二极管并联组成组合保护开关，组合保护开关的反向二极管负极与整流器模块系统的正直流电压输出端连接，正极与磷酸铁锂电池的正端连接，磷酸铁锂电池的负端与整流器模块系统的负直流电压输出端连接。在保证磷酸铁锂电池放电连续性的前提下，对其提供过充电保护，充满电后及时断开充电电路，以避免长期浮充电造成电池循环寿命缩短，在电池电压放电至端电压低于设定的充电阈值时，闭合充电电路，以避免反向二极管继续导通，不再损耗电能和发热，提高放电效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及电池充电，特别是涉及一种通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置。
背景技术
现有通信基站储能元件广泛采用的铅酸蓄电池，正在被磷酸铁锂电池逐步取代。磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池，要求配置充电保护装置，以防止过充电和过放电，还要求在充满电后与充电整流器断开连接，以避免长期浮充电造成电池循环寿命缩短。此外，有些通信基站储能元件是磷酸铁锂电池与铅酸蓄电池混合并联使用，对充电保护装置的要求更高。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是弥补上述现有技术的缺陷，提供一种通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置。
本实用新型的技术问题通过以下技术方案予以解决。
这种通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，连接在整流器模块系统的正负两直流电压输出端，所述整流器模块系统与交流输入电源连接，将交流输入电源变成直流电压电源，所述整流器模块系统向负载提供电能，所述整流器模块系统的正直流电压输出端、负直流电压输出端分别与负载的一端连接。
这种通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置的特点是：
设有由直流接触器及其控制电路组成的电控机械开关，所述电控机械开关的控制电路的正负两控制输入端分别与所述磷酸铁锂电池的正负两端连接。
所述电控机械开关的直流接触器常闭触头和反向二极管并联组成组合保护开关，对所述磷酸铁锂电池提供过充电保护和过放电保护，所述组合保护开关的反向二极管负极与所述整流器模块系统的正直流电压输出端连接，所述组合保护开关的反向二极管正极与所述磷酸铁锂电池的正端连接，所述磷酸铁锂电池的负端与所述整流器模块系统的负直流电压输出端连接。
本实用新型的技术问题通过以下进一步的技术方案予以解决。
所述电控机械开关的控制电路包括基准电压电路，以及由电压跟随器、电压迟滞比较器和接触器驱动电路依次逐级连接组成的电子开关。
所述基准电压电路由阻容分压电路和三端可调分流基准源组成，其功能是为电压迟滞比较器提供比较基准电压。
所述电压跟随器是由第一运算放大器构成的电压跟随器，其电压放大倍数恒小于且接近1，所述电压跟随器的正输入端与磷酸铁锂电池正极经分压电阻连接、负输入端与输出端连接，输出端经电阻连接电压迟滞比较器的正输入端，其功能是实时检测磷酸铁锂电池的端电压。
所述电压迟滞比较器是由第二运算放大器构成的具有迟滞回环传输特性的电压比较器，输出端连接接触器驱动电路的驱动电压输入端。其功能是形成一定电压回差的工作范围。
所述接触器驱动电路是由场效应管组成的电子开关电路，所述直流接触器的线圈串联在电子开关电路的主回路，所述直流接触器的线圈两端反并联有续流二极管，所述电子开关电路的直流电源由整流器模块系统提供。
所述整流器模块系统的实际输出电压设定略高于磷酸铁锂电池过充电保护阈值。
本实用新型的技术问题通过以下再进一步的技术方案予以解决。
所述整流器模块系统是通信基站中原有的整流器模块系统。
这种通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，还连接在直流配电及二次下电保护电路的正负两输入端，所述直流配电及二次下电保护电路的正负两输入端也与整流器模块系统的正负两直流电压输出端连接，所述直流配电及二次下电保护电路的正负两直流电压输出端与负载的正负两端连接，向负载提供直流配电及二次下电保护。
所述直流配电及二次下电保护电路是通信基站中原有的直流配电及二次下电保护电路。
所述整流器模块系统的正负两直流电压输出端与铅酸蓄电池的正负两端分别连接，所述铅酸蓄电池与所述磷酸铁锂电池混合并联，向负载提供电能。
本实用新型与现有技术对比的有益效果是：
本实用新型采用电控机械开关的常闭触头和反向二极管并联组成组合保护开关，在保证磷酸铁锂电池放电连续性的前提下，对其提供过充电保护，充满电后及时断开充电电路，以避免长期浮充电造成电池循环寿命缩短，在电池电压放电至端电压低于设定的充电阈值时，闭合充电电路，以避免反向二极管继续导通，不再损耗电能和发热，提高放电效率。
附图说明
图1是本实用新型具体实施方式的电路图；
图2是图1中的控制电路的电路图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式并对照附图对本实用新型进行说明。
一种如图1、2所示的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，磷酸铁锂电池与铅酸蓄电池混合并联向负载提供电能。
本具体实施方式的充电保护装置，包括通信基站中原有的整流器模块系统、直流配电及二次下电保护电路。整流器模块系统与交流输入电源连接，将交流输入电源变成48V直流电压电源，铅酸蓄电池的正负两端分别与整流器模块系统的正负两直流电压输出端连接，向负载提供电能。直流配电及二次下电保护电路的正负两输入端也与整流器模块系统的正负两直流电压输出端连接，直流配电及二次下电保护电路的正负两直流电压输出端与负载的正负两端连接，向负载提供直流配电及二次下电保护。
设有由型号为GSZ2-400SB的直流接触器常闭触头K1以及控制电路组成的电控机械开关，电控机械开关的控制电路的正负两控制输入端分别与磷酸铁锂电池的正负两端连接。直流接触器常闭触头K1和反向二极管D1并联组成组合保护开关，对磷酸铁锂电池提供过充电保护和过放电保护。组合保护开关的反向二极管D1负极与整流器模块系统的正直流电压输出端连接，组合保护开关的反向二极管D1正极与磷酸铁锂电池的正端连接，磷酸铁锂电池的负端与整流器模块系统的负直流电压输出端连接。
整流器模块系统的实际输出电压设定略高于磷酸铁锂电池过充电保护阈值55V。
电控机械开关的控制电路包括10V基准电压电路，以及由电压跟随器、电压迟滞比较器和接触器驱动电路依次逐级连接组成的电子开关。
10V基准电压电路由阻容降压电路和型号为AZ431的三端可调分流基准源U01组成，10V基准电压电路功能是为电压迟滞比较器提供10V比较基准电压。
电压跟随器是由第一运算放大器U02A构成的电压跟随器，其电压放大倍数恒小于且接近1，电压跟随器的输入端与磷酸铁锂电池正极连接、另一输入端与输出端连接，输出端连接电压迟滞比较器的输入端，其功能是实时检测磷酸铁锂电池的端电压，第一运算放大器U02A型号为MC34072。
电压迟滞比较器是由第二运算放大器U02B构成的具有迟滞回环传输特性的电压比较器，输出端连接接触器驱动电路的驱动电压输入端。其功能是形成一定电压回差的工作范围。第二运算放大器U02A型号为MC34072。
接触器驱动电路是由型号为IRFR120N的场效应管Q1组成的电子开关电路，直流接触器的线圈K1B串联在电子开关电路的主回路，电子开关电路的直流电源48V由整流器模块系统提供，直流接触器的线圈K1B两端并联有续流二极管D11。接触器驱动电路功能是通过控制直流接触器线圈K1B得失电，实现组合保护开关中的直流接触器常闭触头K1断开或复位，从而对磷酸铁锂电池提供过充电保护和过放电保护。
正常充电时，直流接触器常闭触头K1接通充电回路，由于整流器模块系统实际输出电压设定略高于磷酸铁锂电池过充电保护阈值55V，反向二极管D1反向截止，磷酸铁锂电池通过直流接触器常闭触头K1由整流器模块系统提供的直流电压电源充电。
一旦磷酸铁锂电池充满电，电控机械开关的电压跟随器检测到磷酸铁锂电池处于充满电状态，电池电压达到过充电保护阈值55V时，电压迟滞比较器输出高电平，接触器驱动电路的开关晶体管Q1导通，串联在电子开关电路主回路的直流接触器线圈K1B得电，立即控制直流接触器常闭触头K1断开，此时，反向二极管D1仍然反向截止，磷酸铁锂电池只能通过反向二极管D1放电，磷酸铁锂电池与整流器模块系统断开连接，提供过充电保护，以避免长期浮充电造成电池循环寿命缩短，负载由整流器模块系统提供电能。
当交流输入电源断电时，整流器模块系统无输出，反向二极管D1由磷酸铁锂电池供电正向导通，负载由磷酸铁锂电池继续提供电能。
一旦电控机械开关的电压跟随器检测到磷酸铁锂电池放电至端电压低于设定的充电阈值52V时，电压迟滞比较器输出低电平，接触器驱动电路的开关晶体管Q1截止，串联在电子开关电路主回路的直流接触器线圈K1B失电，立即控制直流接触器常闭触头K1复位，闭合充电电路，磷酸铁锂电池通过接触器常闭触头K1由整流器模块系统提供的直流电压电源充电，常闭开关触头复位还将反向二极管D1旁路，以避免反向二极管D1继续导通，不再损耗电能和发热，提高放电效率。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本实用新型由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。
Claims (10)
1.一种通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，连接在整流器模块系统的正负两直流电压输出端，所述整流器模块系统与交流输入电源连接，所述整流器模块系统的正直流电压输出端、负直流电压输出端分别与负载的一端连接，其特征在于：
设有由直流接触器及其控制电路组成的电控机械开关，所述电控机械开关的控制电路的正负两控制输入端分别与所述磷酸铁锂电池的正负两端连接；
所述电控机械开关的直流接触器常闭触头和反向二极管并联组成组合保护开关，所述组合保护开关的反向二极管负极与所述整流器模块系统的正直流电压输出端连接，所述组合保护开关的反向二极管正极与所述磷酸铁锂电池的正端连接，所述磷酸铁锂电池的负端与所述整流器模块系统的负直流电压输出端连接。
2.如权利要求1所述的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，其特征在于：
所述电控机械开关的控制电路包括基准电压电路，以及由电压跟随器、电压迟滞比较器和接触器驱动电路依次逐级连接组成的电子开关。
3.如权利要求1或2所述的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，其特征在于：
所述基准电压电路由阻容分压电路和三端可调分流基准源组成。
4.如权利要求3所述的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，其特征在于：
所述电压跟随器是由第一运算放大器构成的电压跟随器，所述电压跟随器的正输入端与磷酸铁锂电池正极经电阻分压后连接、负输入端与输出端连接，其输出端经电阻连接电压迟滞比较器的正输入端。
5.如权利要求4所述的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，其特征在于：
所述电压迟滞比较器是由第二运算放大器构成的具有迟滞回环传输特性的电压比较器，其输出端连接接触器驱动电路的驱动电压输入端。
6.如权利要求5所述的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，其特 征在于：
所述接触器驱动电路是由场效应管组成的电子开关电路，所述直流接触器的线圈串联在电子开关电路的主回路，所述直流接触器的线圈两端反并联有续流二极管。
7.如权利要求6所述的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，其特征在于：
所述整流器模块系统的实际输出电压设定略高于磷酸铁锂电池过充电保护阈值。
8.如权利要求7所述的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，其特征在于：
所述整流器模块系统是通信基站中原有的整流器模块系统。
9.如权利要求8所述的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，其特征在于：
还连接在直流配电及二次下电保护电路的正负两输入端，所述直流配电及二次下电保护电路的正负两输入端也与整流器模块系统的正负两直流电压输出端连接，所述直流配电及二次下电保护电路的正负两直流电压输出端与负载的正负两端连接；
所述直流配电及二次下电保护电路是通信基站中原有的直流配电及二次下电保护电路。
10.如权利要求9所述的通信基站用磷酸铁锂电池充电保护装置，其特征在于：
所述整流器模块系统的正负两直流电压输出端与铅酸蓄电池的正负两端分别连接，所述铅酸蓄电池与所述磷酸铁锂电池混合并联。
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