CN218633420U - 一种电池续航系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电池续航系统，属于电源技术领域，解决电池组中部分或单节蓄电池劣化会影响串联电池组整体供电水平以及单节蓄电池供电能力不均衡的问题。电池续航系统包括：整流器，经由直流母线与负载电连接，用于将交流电转换为直流电；以及续航电池组，以并联的方式与直流母线电连接并且续航电池组位于整流器和负载之间，其中，续航电池组包括串联连接的高等电池组、串联连接的中等电池组和串联连接的低等电池组中的一个任意两个以上的电池组。电池续航系统将原有蓄电池串联改为并联，确保各组蓄电池管理相对独立，每组蓄电池单体电池供电水平相对均衡，不仅提高电池组的供电水平，同时也延长了蓄电池的使用寿命。

Description

一种电池续航系统

技术领域

本实用新型涉及电源技术领域，尤其涉及一种电池续航系统。

背景技术

随着通信技术的发展，移动网络的应用已实现全民普及，通信基站的正常运行就显得非常重要。日常状态下，基站由市电供电；应急状态下，通过铅酸蓄电池供电，通信基站保障能力与铅酸蓄电池供电水平密切相关，目前蓄电池串联供电方式居多，市电断电后，由串联电池组进行供电(如图1所示)，保障基站的正常运行。

由于铅酸蓄电池供电由化学能转化为电能，有一定的寿命限制，随着时间推移，蓄电池供电能力逐渐变弱，同时单节蓄电池供电能力参差不齐，导致蓄电池串联组整体能力下降，很难长期满足基站3小时以上的供电需求。

现有情况下并没有切实可行的方式解决增加串联电池组整体供电水平以及单节蓄电池供电能力不均衡的问题，提升通信基站整体供电水平，仅能通过更换电池组提升供电效果。因此现有的技术存在以下明显的局限性：

1、受部分或单体电池效能影响，电池组串联无法发挥全部蓄电池的潜能；以及

2、电池组中部分或单节蓄电池劣化将影响整组蓄电池的供电水平。

实用新型内容

鉴于上述的分析，本实用新型旨在提供一种电池续航系统，用以解决电池组中部分或单节蓄电池劣化会影响串联电池组整体供电水平以及单节蓄电池供电能力不均衡的问题。

本实用新型的目的主要是通过以下技术方案实现的：

一种电池续航系统包括：整流器、直流母线、负载以及续航电池组，其中，所述整流器，经由所述直流母线与所述负载电连接，用于将交流电转换为直流电；以及所述续航电池组，以并联的方式与所述直流母线电连接并且所述续航电池组位于所述整流器和所述负载之间，其中，所述续航电池组包括串联连接的高等电池组、串联连接的中等电池组和串联连接的低等电池组中的任意两个电池组或全部电池组。

上述方案的有益效果如下：电池续航系统将原有蓄电池串联改为并联，确保各组蓄电池管理相对独立，每组蓄电池单体电池供电水平相对均衡，不仅提高电池组的供电水平，同时也延长了蓄电池的使用寿命。

基于上述方案的进一步改进，电池续航系统还包括电池分组装置，用于根据单体蓄电池的性能将多个单体蓄电池分组为所述高等电池组、所述中等电池组和所述低等电池组。

基于上述方案的进一步改进，电池续航系统还包括多个DC/DC模块，每个DC/DC模块连接在所述续航电池组中的一个与所述直流母线之间。

基于上述方案的进一步改进，所述DC/DC模块包括第一滤波电容器、第二滤波电容器、第三滤波电容器、第四滤波电容器、电感器、二极管、第一电阻器、第二电阻器和集成电路，其中，所述第一滤波电容器与所述第二滤波电容器并联连接，所述第一滤波电容器和所述第二滤波电容器的第一端与所述DC/DC模块的电压输入端连接，所述第一滤波电容器和所述第二滤波电容器的第二端与所述DC/DC模块的接地端连接；所述集成电路的电源输入管脚和所述电感器的第一端连接至所述DC/DC模块的电压输入端，所述集成电路的开关控制管脚连接至所述电感器的第二端和所述整流二极管的阳极，所述集成电路的电压反馈管脚连接至串联连接的第一电阻器和第二电阻器的第一端，以及所述集成电路的接地端连接至所述DC/DC模块的接地端；所述串联连接的第一电阻器和第二电阻器分别与所述第三滤波电容器和第四滤波电容器并联连接，其中，所述第二电阻器的第二端、所述整流二极管的阴极、所述第三滤波电容器的第一端以及所述第四滤波电容器的第一端连接至所述DC/DC模块的电压输出端，所述第一电阻器的第二端、所述第三滤波电容器的第二端以及所述第四滤波电容器的第二端与所述DC/DC模块的接地端连接。

基于上述方案的进一步改进，所述集成电路用于将低频电压转换为高频电压。

基于上述方案的进一步改进，所述整流器包括变压器、全波整流器、滤波器和稳压器，其中，所述变压器的原边连接工频交流电源；所述滤波器与所述稳压器并联连接；所述全波整流器的输入端连接所述变压器的副边，以及所述全波整流器的输出端与并联连接的滤波器和稳压器电连接。

基于上述方案的进一步改进，所述整流器还包括偏置电阻器，所述滤波器包括第五滤波电容器和第六滤波电容器以及所述稳压器包括稳压二极管和功率调制稳压三极管，其中，所述全波整流器的正向输出端连接至所述第五滤波电容器的第一端、所述偏置电阻器的第一端和所述功率调制稳压三极管的集电极，所述全波整流器的接地端连接至所述第五滤波电容器的第二端、所述稳压二极管的阳极和所述第六滤波电容器的第二端；所述功率调制稳压三极管的基极连接至所述偏置电阻器的第二端和所述稳压二极管的阴极；以及所述功率调制稳压三极管的发射极连接至所述第六滤波电容器的第一端。

基于上述方案的进一步改进，所述电池分组装置包括图像采集装置、电池检测装置、数据接收装置和处理器，其中，所述图像采集装置，用于采集多个单体蓄电池的外观图像；所述电池检测装置，用于在所述多个单体蓄电池浮充的情况下，检测所述多个单体蓄电池的电压值和内阻值；所述数据接收装置，用于接收所述多个单体蓄电池的外观图像数据和所述多个单体蓄电池的电压值和内阻值数据并提供给所述处理器；以及所述处理器，用于基于所述多个单体蓄电池的外观图像、所述多个单体蓄电池的电压和内阻，对所述多个单体蓄电池进行性能排序并将所述多个单体蓄电池分组为高等电池组、中等电池组和低等电池组。

基于上述方案的进一步改进，所述电池检测装置包括：电压传感器和电导仪，其中，所述电压传感器用于检测所述多个单体蓄电池的电压；以及所述电导仪用于测试所述多个单体蓄电池中的每个的内阻。

基于上述方案的进一步改进，所述负载包括基站设备、动环设备或直流服务器。

与现有技术相比，本实用新型至少可实现如下有益效果之一：

1、电池续航系统将原有蓄电池串联改为并联，确保各组蓄电池管理相对独立，每组蓄电池单体电池供电水平相对均衡，不仅提高电池组的供电水平，同时也延长了蓄电池的使用寿命。

2、根据现有单体蓄电池效能，对蓄电池进行性能排序，按照性能排序的序列将原有蓄电池串联改为并联，确保各组蓄电池管理相对独立，每组蓄电池单体电池供电水平相对均衡，不仅提高电池组的供电水平，同时也延长了蓄电池的使用寿命。

3、相比于现有技术，本实用新型通过电池组性能排序，采用蓄电池并联的方式，实现对通信基站负载的供电，有效充分发挥蓄电池潜能，最大程度保证通信基站的正常运行。

本实用新型中，上述各技术方案之间还可以相互组合，以实现更多的优选组合方案。本实用新型的其他特征和优点将在随后的内容中阐述，并且，部分优点可从说明书中变得显而易见，或者通过实施本实用新型而了解。本实用新型的目的和其他优点可通过文字以及附图中所特别指出的内容中来实现和获得。

附图说明

附图仅用于示出具体实施例的目的，而并不认为是对本实用新型的限制，在整个附图中，相同的参考符号表示相同的部件。

图1为现有蓄电池串联供电模式的电池组的示意图；

图2为根据本实用新型实施例的电池续航系统的示意图；

图3为根据本实用新型实施例的整流器的电路图；

图4为根据本实用新型实施例的DC/DC模块的电路图；

图5为根据本实用新型实施例的电池分组装置的框图。

具体实施方式

下面结合附图来具体描述本实用新型的优选实施例，其中，附图构成本申请一部分，并与本实用新型的实施例一起用于阐释本实用新型的原理，并非用于限定本实用新型的范围。

本实用新型的一个具体实施例，公开了一种电池续航系统。参考图2，电池续航系统包括：整流器、直流母线、负载以及续航电池组。整流器经由直流母线与负载电连接，用于将交流电转换为直流电；以及续航电池组，以并联的方式与直流母线电连接并且续航电池组位于整流器和负载之间，其中，续航电池组包括串联连接的高等电池组、串联连接的中等电池组和串联连接的低等电池组中的一个任意两个电池组或全部电池组。

与现有技术相比，本实施例提供的电池续航系统将原有蓄电池串联改为并联，确保各组蓄电池管理相对独立，每组蓄电池单体电池供电水平相对均衡，不仅提高电池组的供电水平，同时也延长了蓄电池的使用寿命。

下文中，将参考图2至图3，对根据本实用新型实施例的电池续航系统进行详细描述。参考图2，电池续航系统包括：电池分组装置、整流器、直流母线、多个DC/DC模块、负载以及续航电池组。

负载包括基站设备、动环设备或者直流服务器。

整流器经由直流母线与负载电连接，用于将交流电(例如工频交流电)转换为直流电。参考图3，整流器包括变压器T1、全波整流器D、滤波器和稳压器，其中，变压器的原边通过输入端子IN和接地输入端GND连接工频交流电源；滤波器与稳压器并联连接；全波整流器D的输入端连接变压器的副边，以及全波整流器的输出端与并联连接的滤波器和稳压器电连接。整流器还包括偏置电阻器R3，滤波器包括第五滤波电容器C5和第六滤波电容器C6以及稳压器包括稳压二极管D1和功率调制稳压三极管Q1，其中，全波整流器的正向输出端连接至第五滤波电容器C5的第一端(即，正极板端子)、偏置电阻器R3的第一端和功率调制稳压三极管Q1的集电极，全波整流器的接地端GND(接地输出端)连接至第五滤波电容器C5的第二端、稳压二极管D1的阳极和第六滤波电容器C6的第二端；功率调制稳压三极管Q1的基极连接至偏置电阻器R3的第二端和稳压二极管D1的阴极；以及功率调制稳压三极管Q1的发射极连接至第六滤波电容器C6的第一端(即，正极板端子)以及整流器的输出端OUT。

续航电池组，以并联的方式与直流母线电连接并且续航电池组位于整流器和负载之间，其中，续航电池组包括串联连接的高等电池组、串联连接的中等电池组和串联连接的低等电池组中的任意两个电池组或全部电池组，例如，串联连接的高等电池组和串联连接的中等电池组、串联连接的中等电池组和串联连接的低等电池组、串联连接的高等电池组和串联连接的低等电池组或者这三个电池组。电池分组装置，用于根据单体蓄电池的性能将多个单体蓄电池分组为高等电池组、中等电池组和低等电池组。具体地，参考图5，电池分组装置包括图像采集装置502、电池检测装置504、数据接收装置506和处理器508，其中，图像采集装置502，用于采集多个单体蓄电池的外观图像；电池检测装置504，用于在多个单体蓄电池浮充的情况下，检测多个单体蓄电池的电压值和内阻值；数据接收装置506，用于接收多个单体蓄电池的外观图像数据和多个单体蓄电池的电压值和内阻值数据并提供给处理器；以及处理器508，用于基于多个单体蓄电池的外观图像、多个单体蓄电池的电压(例如，根据多个单体蓄电池的电压获取单体蓄电池电压与整体电压平均值的偏离度)和/或内阻，对多个单体蓄电池进行性能排序并将多个单体蓄电池分组为高等电池组、中等电池组和低等电池组。电池检测装置504包括：电压传感器和电导仪，其中，电压传感器用于检测多个单体蓄电池的电压；以及电导仪用于测试多个单体蓄电池中的每个的内阻。

参考图4，每个DC/DC模块连接在续航电池组中的一个与直流母线之间。具体地。DC/DC模块包括第一滤波电容器C1、第二滤波电容器C2、第三滤波电容器C3、第四滤波电容器C4、电感器L、二极管VD、第一电阻器R1、第二电阻器R2和集成电路，其中，第一滤波电容器C1与第二滤波电容器C2并联连接，第一滤波电容器C1的第一端(即，正极板端子)和第二滤波电容器C2的第一端与DC/DC模块的电压输入端Vin连接，第一滤波电容器C1的第二端(即，负极板端子)和第二滤波电容器C2的第二端与DC/DC模块的接地端GND连接；集成电路的电源输入管脚4和电感器L的第一端连接至DC/DC模块的电压输入端Vin，集成电路的开关控制管脚3连接至电感器L的第二端和整流二极管VD的阳极，集成电路的电压反馈管脚5连接至串联连接的第一电阻器R1和第二电阻器R2的第一端，以及集成电路的接地端1连接至DC/DC模块的接地端GND；串联连接的第一电阻器R1和第二电阻器R2分别与第三滤波电容器C3和第四滤波电容器C4并联连接，其中，第二电阻器R2的第二端、整流二极管VD的阴极、第三滤波电容器C3的第一端以及第四滤波电容器C4的第一端(即，正极板端子)连接至DC/DC模块的电压输出端Vout，第一电阻器R1的第二端、第三滤波电容器C3的第二端以及第四滤波电容器C4的第二端(即，负极板端子)与DC/DC模块的接地端连接。集成电路用于将低频电压转换为高频电压。

下文中，以具体实例的方式，对根据本实用新型实施例的电池续航系统进行详细描述。

本实用新型根据现有单体蓄电池效能，对蓄电池进行排序，按照序列将原有蓄电池串联改为并联，确保各组蓄电池管理相对独立，每组蓄电池单体电池供电水平相对均衡，不仅提高电池组的供电水平，同时也延长了蓄电池的使用寿命。

1、蓄电池串联供电模式

整流器主要实现市电交流转直流，稳压为负载供电(参考图3)；电池组作为基站后备电源，在市电无法正常供电时启用，为负载供电；负载主要包括基站设备、动环设备或直流服务器等。

蓄电池串联后，总电压是单体(1块)蓄电池电压×电池数量，总容量AH不变，还是单体(1块)蓄电池的容量。例：单体2V、500AH的24块串联，总电压是2V×24＝48V，总容量是500AH不变。

蓄电池串联存在一个问题，即单体蓄电池效能下降，总体电压就会随之降低，这就像一个链条，串联在一起的电池越多，出现这种情况的几率就越高，到最后，一节“断开”的电池可能会中断电流的输送。而要更换“坏”电池也绝非易事，因为新老电池是互不匹配的。一般说来，新电池的容量要比老电池的高得多。

2、蓄电池并联供电模式

蓄电池并联后，总电压是单组蓄电池的电压，总容量AH是单组蓄电池容量×组数。例：单体2V、500AH的蓄电池，分为三组，每组串联。则每组电压为16V，通过DC-DC模块(DC/DC模块电路图见附件2)实现直流电压转换，将16V直流电压升压为负载需求电压。

与串联电路项目，在电池并联电路中，高阻抗或“开路”电池对整体功能能力影响较小；

电池组并联，每组之间相对独立，新/旧电池、优/劣电池可以混用，单个蓄电池异常，不用更换整个电池组，最大程度节约能源，降低维护费用；

性能相一致的单体电池，保证供电能力的一致性，降低优质电池的快速损耗。

3、通过并联实现蓄电池续航延寿的方法

(1)通过图像采集装置或测量工具对蓄电池性能进行定性或定量测量。具体地，定性测量，外观判断：是否存在外观破裂、漏液、膨胀等；内部检查：观察电池内部是否有脱落、极板断裂或保护层损坏等现象。具体地，定量测量，电压一致性检查：在电池浮充状态下，用电导仪或万用表检查单体蓄电池电压与整体电压均值的偏离度，单体蓄电池与整体电压均值的偏离度越大，性能越差；内阻检测：利用电导仪测试蓄电池内阻，内阻越大，电池额定容量与实际容量的差值越大，即性能越差。

(2)根据测量结果，按照优劣顺序对蓄电池进行排序并分组，例如24节电池分为优、中、劣性能不同的3组，每8节电池一组；

(3)每组蓄电池配备DC-DC模块，各模块均独立工作，互不影响，通过DC-DC模块接入直流母线，当市电正常，整流器正常工作时，根据电路压差原理，蓄电池进行静置或者充电；当市电断电，整流器停止工作时，蓄电池放电，为负载供电；

(4)供电过程中，当某组蓄电池失效或“断路”时，该组蓄电池无法继续供电，由于并联，改组蓄电池不影响其他电池组的正常工作，故此时由其他“健康”的电池组继续供电，保障通信基站继续运行；

(5)在蓄电池组有效供电时长内，只要有一组正常工作的蓄电池，便可以持续为通信基站供电，直至市电恢复正常。

(6)市电恢复后，根据实际需求为蓄电池进行充电，以备应急状态下继续为负载供电。

4、基于通信基站蓄电池根据性能排序，由串联改为并联，实现蓄电池整体供电水平，提升蓄电池使用寿命。

5、本申请提案的技术优点：

相比于现有技术，本提案通过电池组性能排序，采用蓄电池并联的方式，实现对通信基站负载的供电，有效充分发挥蓄电池潜能，最大程度保证通信基站的正常运行。

本实用新型不涉及任何软件方面的改进。本实用新型仅需要将各个具有相应功能的装置通过本实用新型实施例所给出的连接关系进行连接即可，其中并不涉及任何程序软件方面的改进。而至于各个相应功能的硬件装置之间的连接方式，均是本领域技术人员可以采用现有技术实现的，在此不做详细说明。

以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种电池续航系统，其特征在于，包括：整流器、直流母线、负载以及续航电池组，其中，

所述整流器，经由所述直流母线与所述负载电连接，用于将交流电转换为直流电；以及

所述续航电池组，以并联的方式与所述直流母线电连接并且所述续航电池组位于所述整流器和所述负载之间，其中，所述续航电池组包括串联连接的高等电池组、串联连接的中等电池组和串联连接的低等电池组中的任意两个电池组或全部电池组。

2.根据权利要求1所述的电池续航系统，其特征在于，还包括电池分组装置，用于根据单体蓄电池的性能将多个单体蓄电池分组为所述高等电池组、所述中等电池组和所述低等电池组。

3.根据权利要求1所述的电池续航系统，其特征在于，还包括多个DC/DC模块，每个DC/DC模块连接在所述续航电池组中的一个与所述直流母线之间。

4.根据权利要求3所述的电池续航系统，其特征在于，所述DC/DC模块包括第一滤波电容器、第二滤波电容器、第三滤波电容器、第四滤波电容器、电感器、二极管、第一电阻器、第二电阻器和集成电路，其中，

所述第一滤波电容器与所述第二滤波电容器并联连接，所述第一滤波电容器和所述第二滤波电容器的第一端与所述DC/DC模块的电压输入端连接，所述第一滤波电容器和所述第二滤波电容器的第二端与所述DC/DC模块的接地端连接；

所述集成电路的电源输入管脚和所述电感器的第一端连接至所述DC/DC模块的电压输入端，所述集成电路的开关控制管脚连接至所述电感器的第二端和整流二极管的阳极，所述集成电路的电压反馈管脚连接至串联连接的第一电阻器和第二电阻器的第一端，以及所述集成电路的接地端连接至所述DC/DC模块的接地端；

所述串联连接的第一电阻器和第二电阻器分别与所述第三滤波电容器和第四滤波电容器并联连接，其中，所述第二电阻器的第二端、所述整流二极管的阴极、所述第三滤波电容器的第一端以及所述第四滤波电容器的第一端连接至所述DC/DC模块的电压输出端，所述第一电阻器的第二端、所述第三滤波电容器的第二端以及所述第四滤波电容器的第二端与所述DC/DC模块的接地端连接。

5.根据权利要求4所述的电池续航系统，其特征在于，所述集成电路用于将低频电压转换为高频电压。

6.根据权利要求1所述的电池续航系统，其特征在于，所述整流器包括变压器、全波整流器、滤波器和稳压器，其中，

所述变压器的原边连接工频交流电源；

所述滤波器与所述稳压器并联连接；

所述全波整流器的输入端连接所述变压器的副边，以及所述全波整流器的输出端与并联连接的滤波器和稳压器电连接。

7.根据权利要求6所述的电池续航系统，其特征在于，所述整流器还包括偏置电阻器，所述滤波器包括第五滤波电容器和第六滤波电容器以及所述稳压器包括稳压二极管和功率调制稳压三极管，其中，

所述全波整流器的正向输出端连接至所述第五滤波电容器的第一端、所述偏置电阻器的第一端和所述功率调制稳压三极管的集电极，

所述全波整流器的接地端连接至所述第五滤波电容器的第二端、所述稳压二极管的阳极和所述第六滤波电容器的第二端；

所述功率调制稳压三极管的基极连接至所述偏置电阻器的第二端和所述稳压二极管的阴极；以及

所述功率调制稳压三极管的发射极连接至所述第六滤波电容器的第一端。

8.根据权利要求2所述的电池续航系统，其特征在于，所述电池分组装置包括图像采集装置、电池检测装置、数据接收装置和处理器，其中，

所述图像采集装置，用于采集多个单体蓄电池的外观图像；

所述电池检测装置，用于在所述多个单体蓄电池浮充的情况下，检测所述多个单体蓄电池的电压值和内阻值；

所述数据接收装置，用于接收所述多个单体蓄电池的外观图像数据和所述多个单体蓄电池的电压值和内阻值数据并提供给所述处理器；以及

所述处理器，用于基于所述多个单体蓄电池的外观图像、所述多个单体蓄电池的电压和内阻，对所述多个单体蓄电池进行性能排序并将所述多个单体蓄电池分组为高等电池组、中等电池组和低等电池组。

9.根据权利要求8所述的电池续航系统，其特征在于，所述电池检测装置包括：电压传感器和电导仪，其中，

所述电压传感器用于检测所述多个单体蓄电池的电压；以及

所述电导仪用于测试所述多个单体蓄电池中的每个的内阻。

10.根据权利要求1至9中的任一项所述的电池续航系统，其特征在于，所述负载包括基站设备、动环设备或直流服务器。

Images