CN211790830U - 一种蓄电池储能控制装置以及基站电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种蓄电池储能控制装置以及基站电源系统，装置包括控制单元、UPS电源通信单元、周期信号发生器及电源单元，所述周期信号发生器，用于产生周期性的触发信号；所述控制单元，分别与所述电源单元、UPS电源通信单元、周期信号发生器连接，并在接收到所述周期信号发生器产生的触发信号时生成用于调整所述UPS电源的输出电压的充放电信号，并将所述充放电信号通过所述UPS电源通信单元发送到所述UPS电源，如此，在周期性的触发信号的触发下周期性地调整所述UPS电源的输出电压，可以实现所述蓄电池周期性充放电的储能运行，提高所述蓄电池的充放电频率，有效地利用基站直流电源系统的蓄电池做储能应用，提高蓄电池的应用效率。

Description

一种蓄电池储能控制装置以及基站电源系统

技术领域

本实用新型涉及蓄电池领域，尤其涉及一种蓄电池储能控制装置以及系统。

背景技术

随着电力、电网技术的不断发展，电力保障进一步加强，大面积、频繁性的停电事故发生概率越来越低。对于通信基站来说，一般为了保障基站用电安全，UPS电源(Uninterrupted Power Supply，不间断电源)都会有蓄电池组作为后备电源系统。平常情况下，基站用电由UPS电源负责，一旦停电，蓄电池组承担供电任务。但是随着电网技术发展，目前出现停电事故是偶然事件，越来越少，蓄电池长期处于浮充等待状态。由于蓄电池的设计寿命长达10年，实际使用寿命也长达8年左右，到了这个时期，即使从安装开始一直没供电使用，也要被退役更换，从使用效率角度，具有一定的资源浪费。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种蓄电池储能控制装置以及系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种蓄电池储能控制装置，包括控制单元、UPS电源通信单元、周期信号发生器及电源单元：

所述电源单元，连接基站的直流母线，并分别为所述控制单元、UPS电源通信单元、周期信号发生器供电；

所述UPS电源通信单元，用于实现UPS电源和所述控制单元之间的通信连接；

所述周期信号发生器，用于产生周期性的触发信号；

所述控制单元，分别与所述电源单元、UPS电源通信单元、周期信号发生器连接，并在接收到所述周期信号发生器产生的触发信号时生成用于调整所述UPS电源的输出电压的充放电信号，并将所述充放电信号通过所述UPS电源通信单元发送到所述UPS电源。

优选地，所述装置还包括：用于连接远程数据服务器的远程通讯单元，所述控制单元与远程通讯单元连接，并根据所述远程通讯单元接收到控制信号调整发送到所述UPS电源的充放电指令。

优选地，所述装置还包括：用于连接电池监测器的电池监测器通信单元，所述控制单元与电池监测器通信单元连接，并通过所述电池监测器通信单元从电池监测器获取电池监测数据。

优选地，所述装置还包括：

用于连接所述UPS电源的交流侧的交流检测单元，所述控制单元与所述交流检测单元连接，并通过所述交流检测单元对所述UPS电源的交流侧进行交流电流、交流电压的检测；

直流检测单元，包括第一直流检测通道和第二直流检测通道，且所述控制单元经由第一直流检测通道与UPS电源的直流侧连接，并通过所述第一直流检测通道检测UPS电源的直流侧的直流电流与直流电压；所述控制单元经由第二直流检测通道与蓄电池端连接，并通过所述第二直流检测通道检测蓄电池端的直流电流与蓄电池组电压。

优选地，所述远程通讯单元为以太网LAN通讯单元。

优选地，所述远程通讯单元为GPRS通信单元。

优选地，所述装置还包括：与所述控制单元连接的存储单元。

本实用新型另一方面还构造一种基站电源系统，包括：

UPS电源，连接直流母线，用于将直流母线的直流电转化为交流电输出；

蓄电池，连接所述直流母线；

如前任一项所述的储能控制装置。

本实用新型的蓄电池储能控制装置以及系统，具有以下有益效果：本实用新型的装置在周期性的触发信号的触发下周期性地调整所述UPS电源的输出电压，可以实现所述蓄电池周期性充放电的储能运行，从而提高所述蓄电池的充放电频率，有效地利用基站直流电源系统的蓄电池做储能应用，提高蓄电池的应用效率，节约经济，盘活基站资产，同时与长期浮充状态的电池相比，客观上促进蓄电池的内部活性物质的性能，防止过早盐化造成的失容老化，有效延长蓄电池的使用寿命。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图：

图1是本实用新型的基站蓄电池充放电控制系统的结构示意图；

图2是本实用新型的蓄电池储能控制装置的结构示意图；

图3是一种具体的周期性的触发信号的示意图。

具体实施方式

为了解决现有技术中蓄电池长期处于浮充等待状态，使用效率低，本实用新型设计了一种蓄电池储能控制装置，其可以根据周期性的触发信号，通过所述UPS电源通信单元周期性地的调整所述UPS电源的输出电压，实现所述蓄电池周期性充放电的储能运行，从而提高所述蓄电池的充放电频率，有效地利用基站直流电源系统的蓄电池做储能应用，提高蓄电池的应用效率，节约经济，盘活基站资产，同时与长期浮充状态的电池相比，客观上促进蓄电池的内部活性物质的性能，防止过早盐化造成的失容老化，有效延长蓄电池的使用寿命。

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的典型实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，所述“相连”或“连接”，不仅仅包括将两个实体直接相连，也包括通过具有有益改善效果的其他实体间接相连。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

参考图1所示，基站电源系统包括分别连接直流母线的蓄电池11和UPS电源10，UPS电源10是既有的设备，其用于将直流母线的直流电转化为交流电输出。具体的，UPS电源10的直流端经由一个接入开关K1连接直流母线，蓄电池11(一般是蓄电池组)的正极经由一个接入开关K2连接直流母线。本实用新型中在UPS电源10和蓄电池11之间增加了一个蓄电池储能控制装置100。

参考图2，蓄电池储能控制装置100具体包括：控制单元1、周期信号发生器2、UPS电源通信单元3、远程通讯单元4、电池监测器通信单元5、交流检测单元6、直流检测单元7、存储单元8、电源单元9。控制单元1分别与周期信号发生器2、UPS电源通信单元3、远程通讯单元4、电池监测器通信单元5、交流检测单元6、直流检测单元7、存储单元8、电源单元9连接。

其中，电源单元9采用DCDC电源模块，连接基站的直流母线，从母线输入直流电并给整个所述装置供电，即给交流检测单元6、直流检测单元7、控制单元1、周期信号发生器2、UPS电源通信单元3、电池监测器通信单元5、远程通讯单元4、存储单元8供电。其输入的直流电范围是18V至75V，输出是12V。电源单元9与控制单元1之间也可以采用PLC电力线载波通讯方式。

其中，UPS电源通信单元3用于实现所述UPS电源10和控制单元1之间的通信连接，本实施例的UPS电源通信单元3具体为RS232/485通信线路，因为UPS电源10一般都具有RS232/485串口，所以控制单元1只需按照UPS电源10的通讯协议发送通知即可。

其中，远程通讯单元4用于实现所述UPS电源10和控制单元1之间的通信连接，远程通讯单元4可以是以太网通讯单元，比如LAN网，也可以是GPRS通信单元。控制单元1可以将的相关数据可以通过远程通讯单元4上传到远程数据服务器。远程数据服务器也可以下发控制信号到控制单元1。

其中，存储单元8可以选用512M的Flash芯片。

其中，电池监测器通信单元5用于连接电池监测器12，所述控制单元1与电池监测器通信单元5连接，并通过所述电池监测器通信单元5从电池监测器12获取电池监测数据。电池监测器12是既有的结构，控制单元1只需根据电池监测器12的通信协议，读取蓄电池11单节电压、温度等状态信息，这些读取到的信息可以存储到存储单元8中。控制单元1收到电池监测器12的报警信息时，会通知所述UPS电源10将输出电压调整到蓄电池11既不充电也不放电的电压输出值水平，也就是使得直流电流为零。电池监测器12与控制单元1之间也可以采用PLC电力线载波通讯方式。

其中，周期信号发生器2只要是能产生周期性的触发信号即可，具体采用何种具体设备并不做限制，比如时间间隔发生器、脉冲信号发生器等等。如图3所示，就是一种具体的周期性的触发信号的示意图。例如图3中，信号上升代表蓄电池11需要进入充电阶段，信号下降代表蓄电池11需要进入放电阶段。

一方面，控制单元1在接收到所述周期信号发生器2产生的触发信号时生成用于调整所述UPS电源10的输出电压的充放电信号，并将所述充放电信号通过所述UPS电源通信单元3发送到所述UPS电源10，从而达到周期性地的调整所述UPS电源10的输出电压的效果，最终实现所述蓄电池11周期性充放电的储能运行。控制单元1只需告知UPS电源10启动蓄电池11充电或是启动蓄电池11放电，基站UPS电源10是通过调整输出电压来控制蓄电池11启动充电还是启动放电。比如控制单元1可以选取嵌入式ARM芯片，比如32位的LPC2478FBD28芯片，周期信号发生器2产生图3的触发信号，ARM芯片检测到触发信号上升时，告知ARM芯片通知UPS电源10需要让蓄电池11进入充电状态，ARM芯片检测到触发信号下降时，告知ARM芯片通知UPS电源10需要让蓄电池11进入放电状态。需要说明的是，触发信号所限定的充放电的时长可以自由设定，只要是能适当提高蓄电池11的充放电频率即可。

其他实施例中，优选地，为了同时能节省电费，优选地，充放电时间段可以根据当地峰谷电价机制的时间段设定，峰价时段蓄电池11放电，谷价时段蓄电池11充电，如果蓄电池11容量未达到设定的最低安全限值，平价阶段可以继续放电，如果蓄电池11容量谷价阶段未充满，平价阶段可以继续充电。

另一方面，本实施例的控制单元1与远程通讯单元4连接，并根据所述远程通讯单元4接收到控制信号调整发送到所述UPS电源10的充放电指令，比如说控制单元1接收到所述远程通讯单元4接收到关闭信号时，通知UPS电源10关闭蓄电池11充电功能即可。

其中，交流检测单元6用于连接所述UPS电源10的交流侧，所述控制单元1与所述交流检测单元6连接，并通过所述交流检测单元6对所述UPS电源10的交流侧进行交流电流、交流电压的检测。具体的，交流检测单元6包括交流传感器AC1、电流采样电路、电压采样电路，如图1中，电压采样电路直连到UPS电源10的交流侧，电流采样电路连接交流传感器AC1，交流传感器AC1套于交流侧的线缆外。其中的电流采样电路、电压采样电路的ADC采样器可以为TMS320专用PLC芯片的双路内置ADC采样器。本实施例中，交流传感器AC1具体使用的是柔性交流传感器AC1，量程根据直流系统蓄电池组额定容量决定，比如对于300Ah蓄电池组，选用20A柔性交流传感器AC1。

其中，直流检测单元7包括第一直流检测通道和第二直流检测通道，且所述控制单元1经由第一直流检测通道与UPS电源10的直流侧连接，并通过所述第一直流检测通道检测UPS电源10的直流侧的直流电流与直流电压；所述控制单元1经由第二直流检测通道与蓄电池11端连接，并通过所述第二直流检测通道检测蓄电池11端的直流电流与蓄电池组电压。参考图1，第一直流检测通道检测UPS电源10的直流侧的直流电流，UPS电源10的直流侧的直流电压无需检测，其就是母线电压，具体的，第一直流检测通道具体包括一个霍尔传感器H1和一个电流采样电路，电流采样电路连接霍尔传感器H1，霍尔传感器H1套于UPS电源10的直流侧的线缆外；第二直流检测通道检测蓄电池11正极端的直流电流与蓄电池组电压，具体的，第二直流检测通道除了包括一个霍尔传感器H2和一个电流采样电路，还包括一个电压采样电路，电流采样电路连接霍尔传感器H2，霍尔传感器H2套于蓄电池11正极端的线缆外，电压采样电路直连到蓄电池11正极，同理，第一直流检测通道的电流采样电路以及第二直流检测通道中的电压采样电路、电流采样电路，他们的ADC采样器也可以采用TMS320专用PLC芯片的内置ADC采样器。

其中，交流检测单元6采样到的电流电压交给控制单元1计算UPS交流侧的功率和/或电量，此处功率、电量既可以利用功率计量芯片、电量计量芯片来确定功率，也可以直接由CPU根据计算功率、电量，当然，本新型并不需要对此部分进行任何算法改进，因为功率、电量的计算方法是周知的，所以此处属于既有的功率计算方法的常规适应性应用。同理，控制单元1还可以根据直流检测单元7的检测信号确定算UPS直流侧的功率和/或电量，以及蓄电池组的功率和/或电量。这些功率、电量等数据将存储到存储单元8中，也可以通过远程通讯单元4上传。另外，根据这些功率、电量数据，控制单元1可以进一步根据各个时间段的电费收取标准计算电费。

综上所述，本实用新型的蓄电池储能控制装置以及系统，具有以下有益效果：本实用新型的装置在周期性的触发信号的触发下周期性地调整所述UPS电源的输出电压，可以实现所述蓄电池周期性充放电的储能运行，从而提高所述蓄电池的充放电频率，有效地利用基站直流电源系统的蓄电池做储能应用，提高蓄电池的应用效率，节约经济，盘活基站资产，同时与长期浮充状态的电池相比，客观上促进蓄电池的内部活性物质的性能，防止过早盐化造成的失容老化，有效延长蓄电池的使用寿命。

上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (8)

1.一种蓄电池储能控制装置，其特征在于，包括控制单元、UPS电源通信单元、周期信号发生器及电源单元：

所述电源单元，连接基站的直流母线，并分别为所述控制单元、UPS电源通信单元、周期信号发生器供电；

所述UPS电源通信单元，用于实现UPS电源和所述控制单元之间的通信连接；

所述周期信号发生器，用于产生周期性的触发信号；

所述控制单元，分别与所述电源单元、UPS电源通信单元、周期信号发生器连接，并在接收到所述周期信号发生器产生的触发信号时生成用于调整所述UPS电源的输出电压的充放电信号，并将所述充放电信号通过所述UPS电源通信单元发送到所述UPS电源。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：用于连接远程数据服务器的远程通讯单元，所述控制单元与远程通讯单元连接，并根据所述远程通讯单元接收到控制信号调整发送到所述UPS电源的充放电指令。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：用于连接电池监测器的电池监测器通信单元，所述控制单元与电池监测器通信单元连接，并通过所述电池监测器通信单元从电池监测器获取电池监测数据。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：

用于连接所述UPS电源的交流侧的交流检测单元，所述控制单元与所述交流检测单元连接，并通过所述交流检测单元对所述UPS电源的交流侧进行交流电流、交流电压的检测；

直流检测单元，包括第一直流检测通道和第二直流检测通道，且所述控制单元经由第一直流检测通道与UPS电源的直流侧连接，并通过所述第一直流检测通道检测UPS电源的直流侧的直流电流与直流电压；所述控制单元经由第二直流检测通道与蓄电池端连接，并通过所述第二直流检测通道检测蓄电池端的直流电流与蓄电池组电压。

5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述远程通讯单元为以太网LAN通讯单元。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述远程通讯单元为GPRS通信单元。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括：与所述控制单元连接的存储单元。

8.一种基站电源系统，其特征在于，包括：

UPS电源，连接直流母线，用于将直流母线的直流电转化为交流电输出；

蓄电池，连接所述直流母线；

如权利要求1-7任一项所述的储能控制装置。

Images