CN208570836U - 削峰填谷工况下通信基站中多组电池的充放电控制系统 - Google Patents

Abstract

一种削峰填谷工况下通信基站中多组电池的充放电控制系统，包括：负荷开关、主电池管理单元、多个子电池管理单元、多组电池合路单元；每一组电池对应连接至一个电池合路单元及一个子电池管理单元；每组电池通过电池合路单元连接至充电机；每个所述子电池管理单元用于进行参数采样，通过开关进行充放电状态控制，并将采样数据发送至所述主电池管理单元；所述主电池管理单元用于接收所述子电池管理单元上送的采样数据，进行采样数据存储，控制每组电池组的运行状态，并将采样数据上送至动力环境系统及GPRS模块；每一所述电池合路单元包括：第一逆止二极管、第二逆止二极管、三个控制充放电状态的开关、限流电阻及电流采样元件。

Description

削峰填谷工况下通信基站中多组电池的充放电控制系统

技术领域

本实用新型涉及通信基站动力系统直流电源技术领域，特别涉及一种削峰填谷工况下通信基站中多组电池的充放电控制系统。

背景技术

电动汽车动力电池容量衰减到初始容量80％以下时，就需要更换电池。随着电动汽车的迅猛发展，越来越多的动力电池从电动汽车上退役下来。如果能够有效利用其剩余容量，将其梯次利用到通信基站的电源系统作为后备电源，即节约了能源、又减少了污染排放。

通信基站动力系统直流电源系统通常是采用铅酸电池作为后备电源，铅酸电池的充放电管理由开关电源监控系统完成，没有独立的电池充放电管理系统。随着梯次锂电的存量越来越大，锂代铅无论从经济和技术上都成为可能。而在逐步取代的过程中更多地基站存在多组电池并联的情况，多组电池可能都是铅酸、铅酸和锂电或者都是锂电。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种削峰填谷工况下通信基站中多组电池的充放电控制系统，以削峰填谷工况下完成多组电池的充放电控制，解决多组电池在通信基站中并联使用的环流及安全可靠等问题，有效延长电池的使用寿命。

为了实现上述目的，本实用新型实施提供了一种削峰填谷工况下通信基站中多组电池的充放电控制系统，包括：负荷开关、主电池管理单元、多个子电池管理单元、多组电池合路单元；每一组电池对应连接至一个电池合路单元及一个子电池管理单元；每一所述电池合路单元连接至所述负荷开关；每组电池通过电池合路单元连接至充电机；

每个所述子电池管理单元用于进行参数采样，通过开关进行充放电状态控制，并将采样数据发送至所述主电池管理单元；

所述主电池管理单元用于接收所述子电池管理单元上送的采样数据，进行采样数据存储，控制每组电池组的运行状态，并将采样数据上送至动力环境系统及GPRS模块；

每一所述电池合路单元包括：第一逆止二极管、第二逆止二极管、三个控制充放电状态的开关、限流电阻及电流采样元件。

一实施例中，所述控制充放电状态的开关为直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点开关。

一实施例中，所述控制充放电状态的开关包括：充电开关、放电开关及限流开关；所述电流采样元件的一端与所述第一逆止二极管的负极、所述第二逆止二极管的正极及所述限流电阻的一端分别连接，另一端通过对应的电池组连接至所述充电机的负极端；所述第一逆止二极管的正极通过所述充电开关连接至所述正极端；所述第二逆止二极管的负极连接至所述放电开关之后，通过所述负荷开关连接至所述正极端，并通过一负载连接至所述负极端；所述限流电阻的另一端通过限流开关连接至所述正极端。

一实施例中，所述电池组包括：一组铅酸电池及两组梯次电池；所述铅酸电池始终处于备电状态，在市电失电时间异常或者锂电池容量降低情况下，所述铅酸电池为负荷供电。

一实施例中，负载供电情况如下：在市电电价处于谷值时或者处于平值时始终由开关电源带负荷运行；市电失电或者市电电价处于峰值时，负荷开关断开，由所述梯次锂电池放电为负荷提供电源，所述梯次锂电池电压低于二次下电电压时由所述铅酸电池供电。

一实施例中，在电价处于谷值时，第一充电开关断开，同时第二放电开关、第二限流开关、第三放电开关及第三限流开关闭合，为两组梯次电池同时充电，当第一组梯次电池的电流低于设定值时，第二限流开关断开，同时第二充电开关闭合，第一组梯次电池进入正常充电状态；第二组梯次电池电流低于设定值时，第三限流开关断开，同时第三充电开关闭合，第二组梯次电池进入正常充电状态。

一实施例中，在电价处于峰值时，各组梯次电池为负载提供电源；负荷开关、第一充电开关、第一放电开关、第二充电开关及第三充电开关断开，两组梯次电池为负载无间断地提供电源。

为了实现上述目的，本实用新型实施提供了一种通信基站中多组电池的充放电控制系统，包括：负荷开关、主电池管理单元、多个子电池管理单元、多组电池合路单元；每一组电池对应连接至一个电池合路单元及一个子电池管理单元；每组电池通过电池合路单元连接至充电机；

每个所述子电池管理单元用于进行参数采样、运行保护及充放电状态控制，并将采样数据发送至所述主电池管理单元；

所述主电池管理单元用于接收所述子电池管理单元上送的采样数据，进行采样数据存储，控制每组电池组的运行状态，并将采样数据上送至动力环境系统及GPRS模块；

每一所述电池合路单元包括：第一逆止二极管、第二逆止二极管、两个控制充放电状态的开关及电流采样元件。

一实施例中，所述控制充放电状态的开关为直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点开关。

一实施例中，所述控制充放电状态的开关包括：充电开关、放电开关；

所述电流采样元件的一端与所述第一逆止二极管的负极及所述第二逆止二极管的正极分别连接，另一端通过对应的电池组连接至所述充电机的负极端；所述第一逆止二极管的正极通过所述充电开关连接至所述正极端；所述第二逆止二极管的负极连接至所述放电开关之后，通过所述负荷开关连接至所述正极端，并通过一负载连接至所述负极端。

本实用新型实施例的有益效果在于，利用本实用新型，可以在削峰填谷工况下完成多组电池的充放电控制，解决多组电池在通信基站中并联使用的环流及安全可靠等问题，有效延长电池的使用寿命。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，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为通信基站中多组电池的充放电控制系统在整个基站组网系统中的结构示意图；

图2为本实用新型一实施例的所有电池合路单元的电路示意图；

图3为本实用新型另一实施例的所有电池合路单元的电路示意图；

图4为本实用新型实施例的矩阵管理模式示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

削峰填谷工况是指利用一些地区市电在不同时段有着明显的峰谷电价差设计充放电策略来实现其经济性的基站。在削峰填谷工况下通信基站的多组电池充放电的控制策略能科学的对通信基站内多组电池进行充放电控制，充分利用电池的剩余能量，延长电池使用寿命，保证基站安全可靠运行。并且利用一些地区市电在不同时段有着明显的峰谷电价差设计充放电策略来实现其节省资金的投入。

本实用新型实施例提供了一种削峰填谷工况下通信基站中多组电池的充放电控制系统，该通信基站中多组电池的充放电控制系统包括：负荷开关、主电池管理单元、多个子电池管理单元、多组电池合路单元；每一组电池对应连接至一个电池合路单元及一个子电池管理单元；每组电池通过电池合路单元连接至充电机。

每个所述子电池管理单元用于对与其连接的一组电池进行参数采样、运行保护及充放电状态控制，并将采样数据发送至所述主电池管理单元。

一实施例中，参数采样可以包括：单电池电压采样、单电池温度采样以及充放电电流采样。

一实施例中，运行保护可以包括：过欠压报警及保护、高低温报警及保护及限流保护。

每个所述子电池管理单元可以对与其连接的一组电池进行电荷状态(state ofcharge SOC)等参数计算、并将第一数据进行存储、智能分拣及远传等。

一实施例中，上述采样数据可以包括：单电池电压、单电池温度、充放电电流等。

所述主电池管理单元用于接收所述子电池管理单元上送的采样数据，进行采样数据存储，控制每组电池组的运行状态，并将采样数据上送至动力环境系统及GPRS模块。

一实施例中，主电池管理单元可以为多个子电池管理单元中的一个。

图1为削峰填谷工况下通信基站中多组电池的充放电控制系统在整个基站组网系统中的结构示意图，如图1所示，每组电池组及合路单元连接至对应的电池管理单元(Battery Management Unite BMU)，每个与电池组对应的电池管理单元均连接至主电池管理单元(BMU主控)，BMU主控连接至动力环境系统、GPRS模块及后台服务器，用于上送数据至动力环境系统、GPRS模块及后台服务器。每组电池通过电池合路单元连接至充电机，电池管理单元可以通过控制合路单元，使得充电机为电池组充电及放电操作。

一实施例中，每一所述电池合路单元包括：两个逆止二极管(可以称为第一逆止二极管、第二逆止二极管)、三个控制充放电状态的开关、限流电阻R(R1、R2…Rn)及电流采样元件FL(FL1、FL2…FLn)。

所述控制充放电状态的开关可以为直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点开关，视具体工况和实际要求来确定。电流采样元件FL具体可以有分流器或者霍尔传感器来实现，视具体工况和实际要求来确定。

一实施例中，控制充放电状态的开关包括：充电开K11关、放电开关K12及限流开关K13。

图2为本实用新型一实施例的所有电池合路单元的电路示意图，该电池合路单元包含限流回路，如图2所示，以第一个电池合路单元为例(包括第一逆止二极管、第二逆止二极管、充电开K11关、放电开关K12及限流开关K13、限流电阻R1及电流采样元件FL1)，其他电池合路单元的连接方法与该电池合路单元一致。所述电流采样元件FL1的一端与所述第一逆止二极管的负极、所述第二逆止二极管的正极及所述限流电阻R1的一端分别连接，另一端通过对应的电池组G1连接至所述充电机的负极端(B-)；所述第一逆止二极管的正极通过所述充电开关K11连接至所述正极端(B+)；所述第二逆止二极管的负极连接至所述放电开关K12之后，通过所述负荷开关K0连接至所述正极端，并通过一负载Z连接至所述负极端；所述限流电阻R1的另一端通过限流开关K13连接至所述正极端(B+)。

一实施例中，每一所述电池合路单元包括：两个逆止二极管(可以称为第一逆止二极管、第二逆止二极管)、两个控制充放电状态的开关及电流采样元件FL(FL1、FL2…FLn)。

所述控制充放电状态的开关可以为直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点开关，视具体工况和实际要求来确定。电流采样元件FL具体可以有分流器或者霍尔传感器来实现，视具体工况和实际要求来确定。

一实施例中，控制充放电状态的开关包括：充电开K11关、放电开关K12。

图3为本实用新型另一实施例的所有电池合路单元的电路示意图二，该电池合路单元不包含限流回路，如图3所示，以第一个电池合路单元为例(包括第一逆止二极管、第二逆止二极管、充电开K11关、放电开关K12及电流采样元件FL1)，其他电池合路单元的连接方法与该电池合路单元一致。所述电流采样元件FL1的一端与所述第一逆止二极管的负极及所述第二逆止二极管的正极分别连接，另一端通过对应的电池组G1连接至所述充电机的负极端(B-)；所述第一逆止二极管的正极通过所述充电开关K11连接至所述正极端(B+)；所述第二逆止二极管的负极连接至所述放电开关K12之后，通过所述负荷开关K0连接至所述正极端(B+)，并通过一负载Z连接至所述负极端(B-)。

图4为本实用新型实施例的矩阵管理模式示意图，结合下式可知，多组电池在通信基站中可以采用矩阵管理方式，可以根据不同工况进行多组电池的充放电管理，充分利用电池的剩余能量，延长电池使用寿命，保证基站安全可靠运行。

其中，G1、G2…Gn分别为电池组，行为每个电池组的开关，列为电池组的充放电状态。

下面结合几种具体的实施例说明本实用新型的在削峰填谷工况下的充放电控制：

实例1削峰填谷工况(三组梯次电池G1、G2、G3，无市电)充放电策略：

削峰填谷工况(一组铅酸电池G1、两组梯次电池G2、G3)充放电策略：

1、系统运行策略：由梯次锂电池参与峰谷电价的循环充放电，铅酸电池始终处于备电状态，当市电失电时间异常或者锂电池容量降低情况下，铅酸电池负责给负荷供电。

2、负载供电：在市电电价处于谷值时或者处于平值时始终由开关电源带负荷运行；市电失电或者市电电价处于峰值时(此时断开K0开关)由梯次锂电池放电给负荷提供电源，梯次锂电池电压低于二次下电电压时由铅酸电池供电。

3、在电价处于谷值时，电池组进行充电：

1)在电价处于谷值时，断开开关K11，同时闭合第二限流开关K23、第二放电开关K22、第三限流开关K33、第三放电开关K32、开关给电池组G2、G3同时充电，分别检测每组充电电流，电池组G2电流低于设定值断开K23开关，同时合K21开关电池组G2进入正常充电状态；电池组G3电流低于设定值断开K33开关，同时合K31开关电池组G3进入正常充电状态；

2)充满后可选择梯次锂电池组同时进入备电搁置：断开K21、K31开关电池组G2、G3进入备电搁置状态；合K11开关使铅酸电池组继续浮充。

4、在电价处于平值时，电池组保持原有状态；

5、在电价处于峰值时，电池组进行放电：

1)在电价处于峰值时，各组梯次电池为负载提供电源。断开K0、K11、K21、K31、K12使开关电源不能为任何电池组充电也不能给负荷供电，因为K22、K32始终处于合位，电池组G2、G3可以为负载无间断地提供电源。

2)当放电电压低于二次下电电压时或者电价峰值期已过，合K0开关，重复3-5过程。

本实用新型中应用了具体实施例对本实用新型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实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，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实用新型的限制。

Claims (9)

1.一种削峰填谷工况下通信基站中多组电池的充放电控制系统，其特征在于，包括：负荷开关、主电池管理单元、多个子电池管理单元、多组电池合路单元；每一组电池对应连接至一个电池合路单元及一个子电池管理单元；每一所述电池合路单元连接至所述负荷开关；每组电池通过电池合路单元连接至充电机；

每个所述子电池管理单元用于进行参数采样，通过开关进行充放电状态控制，并将采样数据发送至所述主电池管理单元；

所述主电池管理单元用于接收所述子电池管理单元上送的采样数据，进行采样数据存储，控制每组电池组的运行状态，并将采样数据上送至动力环境系统及GPRS模块；

每一所述电池合路单元包括：第一逆止二极管、第二逆止二极管、三个控制充放电状态的开关、限流电阻及电流采样元件；

所述电池组包括：一组铅酸电池及两组梯次锂电池；所述铅酸电池始终处于备电状态，在市电失电时间异常或者锂电池容量降低情况下，所述铅酸电池为负荷供电。

2.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，所述控制充放电状态的开关为直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点开关。

3.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，所述控制充放电状态的开关包括：充电开关、放电开关及限流开关；所述电流采样元件的一端与所述第一逆止二极管的负极、所述第二逆止二极管的正极及所述限流电阻的一端分别连接，所述电流采样元件的另一端通过对应的电池组连接至所述充电机的负极端；所述第一逆止二极管的正极通过所述充电开关连接至所述充电机的正极端；所述第二逆止二极管的负极连接至所述放电开关之后，通过所述负荷开关连接至所述正极端，并通过一负载连接至所述负极端；所述限流电阻的另一端通过限流开关连接至所述正极端。

4.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，负载供电情况如下：在市电电价处于谷值时或者处于平值时始终由开关电源带负荷运行；市电失电或者市电电价处于峰值时，负荷开关断开，由所述梯次锂电池放电为负荷提供电源，所述梯次锂电池电压低于二次下电电压时由所述铅酸电池供电。

5.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，在电价处于谷值时，第一充电开关断开，同时第二放电开关、第二限流开关、第三放电开关及第三限流开关处于闭合状态，为两组梯次电池同时充电，当第一组梯次电池的电流低于设定值时，第二限流开关处于断开状态，同时第二充电开关处于闭合状态，第一组梯次电池进入正常充电状态；第二组梯次电池电流低于设定值时，第三限流开关断开，同时第三充电开关闭合，第二组梯次电池进入正常充电状态。

6.根据权利要求1所述的充放电控制系统，其特征在于，在电价处于峰值时，各组梯次电池为负载提供电源；负荷开关、第一充电开关、第一放电开关、第二充电开关及第三充电开关断开，两组梯次电池为负载无间断地提供电源。

7.一种通信基站中多组电池的充放电控制系统，其特征在于，包括：负荷开关、主电池管理单元、多个子电池管理单元、多组电池合路单元；每一组电池对应连接至一个电池合路单元及一个子电池管理单元；每组电池通过电池合路单元连接至充电机；

每个所述子电池管理单元用于进行参数采样、运行保护及充放电状态控制，并将采样数据发送至所述主电池管理单元；

所述主电池管理单元用于接收所述子电池管理单元上送的采样数据，进行采样数据存储，控制每组电池组的运行状态，并将采样数据上送至动力环境系统及GPRS模块；

每一所述电池合路单元包括：第一逆止二极管、第二逆止二极管、两个控制充放电状态的开关及电流采样元件；

所述电池组包括：一组铅酸电池及两组梯次锂电池；所述铅酸电池始终处于备电状态，在市电失电时间异常或者锂电池容量降低情况下，所述铅酸电池为负荷供电。

8.根据权利要求7所述的充放电控制系统，其特征在于，所述控制充放电状态的开关为直流接触器开关、固态继电器开关或者无触点开关。

9.根据权利要求7所述的充放电控制系统，其特征在于，所述控制充放电状态的开关包括：充电开关、放电开关；

所述电流采样元件的一端与所述第一逆止二极管的负极及所述第二逆止二极管的正极分别连接，另一端通过对应的电池组连接至所述充电机的负极端；所述第一逆止二极管的正极通过所述充电开关连接至所述充电机的正极端；所述第二逆止二极管的负极连接至所述放电开关之后，通过所述负荷开关连接至所述正极端，并通过一负载连接至所述负极端。