專利名稱:蓄電池智能充放電裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明屬于通信領(lǐng)域供電技術(shù),具體涉及移動(dòng)通信系統(tǒng)中的全系列直放站內(nèi)部蓄 電池智能充放電裝置及其方法。
背景技術(shù):
移動(dòng)通信的高速發(fā)展,移動(dòng)用戶的高速增長及用戶對(duì)通信質(zhì)量的要求已越來越 高,同時(shí)給移動(dòng)運(yùn)營商帶來了極大商機(jī),也使運(yùn)營商對(duì)移動(dòng)通信系統(tǒng)的先進(jìn)性和可靠性帶 來挑戰(zhàn),由此運(yùn)營商將通過提高不同的技術(shù),來應(yīng)對(duì)通信領(lǐng)域產(chǎn)生的各種問題。直放站屬于移動(dòng)通信領(lǐng)域中繼技術(shù)的一種應(yīng)用,在目前無線通信領(lǐng)域中占有舉足 輕重的作用,其基本功能就是一個(gè)射頻信號(hào)放大器。直放站在功能上可分為下行鏈路和上 行鏈路,下行鏈路是直放站從通信基站獲取下行輸入信號(hào),將輸入信號(hào)經(jīng)過功率放大器放 大后,發(fā)射到覆蓋區(qū)域,形成從基站到終端的過程;上行鏈路則是覆蓋區(qū)域內(nèi)的通信設(shè)備接 受用戶的信號(hào),將其通過功率放大器處理后,將信號(hào)轉(zhuǎn)發(fā)至相應(yīng)基站,形成從終端到基站的 過程。上下鏈路給基站、直放站、終端等形成完整的雙工通信回路,保證中繼技術(shù)在覆蓋領(lǐng) 域的可靠應(yīng)用。光纖直放站是多種直放站中常見的一種,至少包含一臺(tái)近端直放站和一臺(tái)遠(yuǎn)端直 放站。其通信構(gòu)成是近端直放站從基站光纖獲得輸入信號(hào),處理后再通過光纖發(fā)往遠(yuǎn)端 直放站,遠(yuǎn)端直放站將光纖接收來的信號(hào)放大處理后再發(fā)射到覆蓋區(qū)域;反向則通過遠(yuǎn)端 直放站接收終端信號(hào)經(jīng)放大處理再通過光纖送回近端直放站,近端直放站再將信號(hào)返回基站。全職直放站是直放站的一種應(yīng)用,是運(yùn)營商為提高直放站在應(yīng)用過程的長期穩(wěn)定 性的一種應(yīng)用實(shí)例。也就是直放站在工作過程中,保證基本上永不停止運(yùn)行。從另一種說 法來講則是,直放站在外接電源出現(xiàn)問題的情況下,也要保證直放站正常地工作,因此要求 對(duì)直放站加裝外接大容量蓄電池來保障,蓄電池的技術(shù)運(yùn)用就成了關(guān)鍵。蓄電池存在著使用壽命的問題,隨著充電次數(shù)的增加,導(dǎo)致壽命逐步下降,最終成 為廢棄電池。電池的充電過程對(duì)電池壽命影響最大,其放電過程的影響則較小。也就是說, 絕大多數(shù)的蓄電池不是用壞的,而是充電“充壞”的。由此可見,一個(gè)好的充電方法對(duì)蓄電 池的使用壽命具有舉足輕重的作用。目前市場上有多種電池充電技術(shù),如恒壓充電法、恒流充電法、階段充電法、脈沖充電法、回流充電法、快速充電技術(shù)法、ReflexTM快速充電法、變電流間歇充電法、變電壓間 歇充電法、變電壓變電流波浪式間歇正負(fù)零脈沖快速充電法等等方法。但是這些充電方法 都存在著對(duì)充放電過程缺乏智能控制的缺點(diǎn),這就需要設(shè)計(jì)一種對(duì)充放電過程進(jìn)行自動(dòng)判 斷,對(duì)充放電階段進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換,對(duì)停充電控制、放電時(shí)間、充電速度、充電程度等進(jìn)行智能 控制的方法。這樣,有利于縮短充電時(shí)間,提高充電效率,降低能耗,延長蓄電池的使用壽 命。有鑒于此,尋求一種蓄電池智能充放電裝置及其方法成為該領(lǐng)域技術(shù)人員的追求目標(biāo)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)是提供一種蓄電池智能充放電裝置及其方法,它克服了上述現(xiàn)有技 術(shù)的困難,解決了傳統(tǒng)的充放電方法對(duì)充放電缺乏智能控制的問題,以達(dá)到運(yùn)用先進(jìn)的充 電方式來提高蓄電池使用壽命的目的。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種蓄電池智能充放電裝置,其輸入端連接直流輸入(DC In),輸出端連接負(fù)載 (RL),包括電池模塊(Bat)、微控制器(Mcu)、充電保護(hù)模塊(CP)、兩個(gè)放電保護(hù)模塊(DP)、 充電開關(guān)(CS)、放電開關(guān)(DS)、智能充電方式電路以及檢測模塊(MV);所述直流輸入(DC In)分別連接所述充電保護(hù)模塊(CP )的輸入端和第一放電保 護(hù)模塊(DP)的輸入端;所述充電保護(hù)模塊(CP)的輸出端連接所述充電開關(guān)(CS)的輸入端;所述充電開關(guān)(CS)的輸出端分別連接所述智能充電方式電路的輸入端;所述智能充電方式電路的輸出端連接電池模塊(Bat)正極;所述電池模塊(Bat)負(fù)極分別連接所述檢測模塊(MV)以及所述放電開關(guān)(DS);所述放電開關(guān)(DS)連接第二放電保護(hù)模塊(DP)的輸入端;所述第一放電保護(hù)模塊(DP)的輸出端和第二放電保護(hù)模塊(DP)的輸出端分別連 接所述負(fù)載(RL);所述微控制器(Mcu)分別連接并控制所述充電開關(guān)(CS)、放電開關(guān)(DS)、智能充 電方式電路以及檢測模塊(MV)。所述智能充電方式電路包括恒壓模塊(VC)、脈沖模塊(PC)以及回流模塊(BC)。所述蓄電池智能充放電裝置還包括外部接口(EI),其連接微控制器(Mcu)。一種蓄電池智能充放電方法,采用所述的蓄電池智能充放電裝置,充電方法包括 以下步驟Al、微控制器實(shí)時(shí)監(jiān)視電池狀態(tài),在電池不同的狀態(tài)情況下,根據(jù)蓄電池的特點(diǎn), 智能選擇蓄電池的充電模式,使電池處于最佳的充電狀態(tài);A2、在充電初期采用恒壓、脈沖、回流充電,使電池處于恢復(fù)的過程;A3、進(jìn)入穩(wěn)定充電時(shí)采用恒流、脈沖和回流充電模式對(duì)蓄電池充電;A4、在充電末期,采用涓流充電、脈沖充電等模式,將電池充到峰值狀態(tài),同時(shí)保留 電池參數(shù);以及放電方法包括以下步驟當(dāng)無負(fù)載時(shí)Bi、微控制器智能調(diào)節(jié)蓄電池的放電過程,電池本身的露電流控制在自身散發(fā)的 范圍內(nèi);B2、在電池緩慢釋放露電流的過程中,微控制器將不對(duì)電池進(jìn)行充電;B3、在電池放電達(dá)到預(yù)設(shè)的量值后才開始對(duì)電池進(jìn)行充電;當(dāng)有負(fù)載時(shí),蓄電池的放電在微控制器的智能調(diào)節(jié)下,放電電流會(huì)控制在預(yù)設(shè)范 圍內(nèi)并將控制電池的放電狀態(tài)。
本發(fā)明由于采用了以上技術(shù)方案,使之與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)按本發(fā)明的蓄電池智能充放電裝置及方法,能夠有效地完成整個(gè)充放電的過程, 在保證系統(tǒng)工作的同時(shí),保證對(duì)電池的有效管理;電池充電保護(hù)部分,保證了電池不會(huì)過 充,防止電池充壞;防止電池不間斷地充電,縮短電池的使用壽命;電池放電保護(hù)部分,保 證電池不會(huì)過度放電,在一定的程度上,維持電池的壽命;智能調(diào)節(jié),減少充電次數(shù),減少放 電次數(shù);智能控制,防止過充,防止過放;智能選擇充電方式,提高充電效率及優(yōu)化充電電 池;使用智能的充電模式,使電池處在充電次數(shù)少、放電次數(shù)少的狀態(tài);使用優(yōu)化的充電方 式,使電池充電時(shí)能到達(dá)極限的容量,又不至于過充;使用控制下的放電過程,讓電池不會(huì) 出現(xiàn)過放的情況,從而提高了電池的使用壽命。
圖1為本發(fā)明的一種蓄電池智能充放電裝置的模塊連接框圖。圖2為本發(fā)明的一種蓄電池智能充電方法的流程圖。圖3為當(dāng)無負(fù)載時(shí)本發(fā)明的一種蓄電池智能放電方法的流程圖。附圖標(biāo)記DC In為直流輸入,Bat為電池模塊,Mcu為微控制器,CP為充電保護(hù)模塊,DP為放 電保護(hù)模塊,CS為充電開關(guān),DS為放電開關(guān),VC為恒壓模塊,PC為脈沖模塊,BC為回流模 塊,MV為檢測模塊,EI為外部接口,RL為負(fù)載。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明。參看圖1,本發(fā)明提供了一種蓄電池智能充放電裝置,其輸入端連接直流輸 Λ (DC In, Direct Current),輸出端連接負(fù)載(RL,Resistive load),包括電池模塊 (Bat, Battery)、微控制器(Mcu, Micro Controller Unit)、充電保護(hù)模塊(CP, Charge protection)(DP, Dischargeprotection)(CS, Charge switch) > 放電開關(guān)(DS,Dischargeswitch)、恒壓模塊(VC,Constant voltage charge)、脈沖模塊 (PC, Pulsecharge)、回、流模塊(BC, Back discharge current)、檢IlJ模塊(MV, Measuring voltage)以及夕卜部 (EI, External Interface)。其中,所述直流輸入DC In分別連接所述充電保護(hù)模塊CP的輸入端和第一放電保 護(hù)模塊DP的輸入端;所述充電保護(hù)模塊CP的輸出端連接所述充電開關(guān)CS的輸入端;所述 充電開關(guān)CS的輸出端分別連接所述智能充電方式電路的輸入端;所述智能充電方式電路 的輸出端連接電池模塊Bat正極;所述電池模塊Bat負(fù)極分別連接所述檢測模塊MV以及 所述放電開關(guān)DS ;所述放電開關(guān)DS連接第二放電保護(hù)模塊DP的輸入端;所述第一放電保 護(hù)模塊DP的輸出端和第二放電保護(hù)模塊DP的輸出端分別連接所述負(fù)載RL ;所述微控制器 Mcu分別連接并控制所述充電開關(guān)CS、放電開關(guān)DS、智能充電方式電路、外部接口 EI以及檢 測模塊MV。所述智能充電方式電路包括恒壓模塊VC、脈沖模塊PC以及回流模塊BC。所述 外部接口 EI連接微控制器Mcu。參看圖2和圖3,本發(fā)明還提供了一種蓄電池智能充放電方法,采用上述的蓄電池 智能充放電裝置。
如圖2所示,充電方法包括以下步驟
Al、微控制器實(shí)時(shí)監(jiān)視電池狀態(tài),在電池不同的狀態(tài)情況下,根據(jù)蓄電池的特點(diǎn), 智能選擇蓄電池的充電模式,使電池處于最佳的充電狀態(tài)。A2、在充電初期采用恒壓、脈沖、回流充電,使電池處于恢復(fù)的過程。A3、進(jìn)入穩(wěn)定充電時(shí)采用恒流、脈沖和回流充電模式,使蓄電池穩(wěn)定快速地充電。A4、在充電末期,采用涓流充電、脈沖充電等模式,使電池充到峰值狀態(tài),同時(shí)保留 電池參數(shù)。如圖3所示,放電方法包括以下步驟當(dāng)無負(fù)載時(shí)Bi、微控制器智能調(diào)節(jié)蓄電池的放電過程,電池本身的露電流控制在自身散發(fā)的 范圍內(nèi)。B2、在電池緩慢釋放露電流的過程中,微控制器將不對(duì)電池進(jìn)行充電。B3、在電池放電達(dá)到預(yù)設(shè)的量值后才開始對(duì)電池進(jìn)行充電。當(dāng)有負(fù)載時(shí),蓄電池的放電在微控制器的智能調(diào)節(jié)下,放電電流會(huì)控制在預(yù)設(shè)范 圍內(nèi);同時(shí),將控制電池的放電狀態(tài),使蓄電池不可放虧,從而損壞蓄電池。本發(fā)明的蓄電池智能充放電技術(shù)用于移動(dòng)通信系統(tǒng)中的光纖直放站、全職直放站 內(nèi)部蓄電池智能充放電。這種智能充放電技術(shù)有利于縮短充放電時(shí)間,提高充放電效率,降 低能耗,延長蓄電池的使用壽命。本發(fā)明包含直流輸入、充電保護(hù)、充電控制開關(guān)、智能充電 方式電路、微處理器、電池監(jiān)測采樣、外部控制接口、放電控制開關(guān)、放電保護(hù)、直流智能帶 載、帶載輸出等部分,它們共同完成整個(gè)智能充放電過程。直流輸入給電池提供俯沖充電電壓和電流,要高于蓄電池的額定電壓和電流。直 流輸入進(jìn)入一級(jí)充電保護(hù)電路,保護(hù)電流倒灌燒壞直流輸入前端,由此形成隔離。之后,則 經(jīng)過充電開關(guān),充電開關(guān)由微控制器智能控制,隨時(shí)會(huì)關(guān)斷或開啟電池的充電過程。充電開關(guān)下一級(jí)則是智能充電方式電路,此部分由微控制器智能控制,在對(duì)蓄電 池充電過程中,按照一定的條件選擇充電方式,來完成對(duì)整個(gè)蓄電池的充電。充電方式包含 恒壓充電法、恒流充電法、脈沖充電法、ReflexTM快速充電法、回流充電法等多種方式,都在 合適的條件下激發(fā)充電模式。微控制器部分微控制通過監(jiān)測電池的電壓,參照電池的參數(shù),智能控制電池的充 電過程和放電過程,在整個(gè)系統(tǒng)中起著重要的作用。電池的放電過程也接受微控制器的控制,其開關(guān)動(dòng)作部分由放電開關(guān)部分完成。 放電保護(hù)的作用則具有防止電池過放、電池倒灌輸入鏈路等作用。本發(fā)明的蓄電池智能充放電技術(shù)具有如下主要功能1、行之有效的充放電技術(shù)。有效地完成整個(gè)充放電的過程,在保證系統(tǒng)工作的同 時(shí),保證對(duì)電池的有效管理。2、電池過充保護(hù)。電池充電保護(hù)部分保證了電池不會(huì)過充,防止電池充壞;防止電 池不間斷地充電,縮短電池的使用壽命。3、電池過放保護(hù)。電池放電保護(hù)部分保證電池不會(huì)過度放電,在一定的程度上維 持電池的壽命。4、有效地增加電池有效容量的時(shí)限。智能調(diào)節(jié),減少充電次數(shù),減少放電次數(shù);智能控制,防止過充,防止過放;智能選擇充電方式,提高充電效率及優(yōu)化充電電池。5、提高了電池的使用壽命。使用智能的充電模式,使電池處在充電次數(shù)少、放電次 數(shù)少的狀態(tài);使用優(yōu)化的充電方式,使電池充電時(shí)能到達(dá)極限的容量,又不至于過充;使用 控制下的放電過程,讓電池不會(huì)出現(xiàn)過放的情況,從而提高了電池的使用壽命。在本實(shí)施例中,蓄電池智能充放電裝置的具體組成包括電池Bat、檢測MV、微控 制器Mcu、放電開關(guān)DS、放電保護(hù)DPI、放電保護(hù)DP2、負(fù)載RL、充電保護(hù)CP、充電開關(guān)CSvg 壓VC、脈沖PC、回流BC、外部接口 EI。蓄電池智能充放電裝置的線路連接如下電池Bat分別接檢測MV、恒壓VC、脈沖PC、回流BC、放電開關(guān)DS,檢測MV另一端接 微控制器Mcu,微控制器Mcu分別接外部接口 EI、恒壓VC、脈沖PC、回流BC、充電開關(guān)CS、放 電開關(guān)DS,放電開關(guān)DS另一端接放電保護(hù)DP1,放電保護(hù)DPl另一端接負(fù)載RL、放電保護(hù) DP2,放電保護(hù)DP2另一端接充電保護(hù)CP,充電保護(hù)CP另一端接充電開關(guān)CS,充電開關(guān)CS 另一端分別接恒壓VC、脈沖PC、回流BC、微控制器Mcu,恒壓VC、脈沖PC,回流BC的另一端 接微控制器Mcu、電池Bat。蓄電池智能充放電裝置的工作過程如下充電過程微控制器實(shí)時(shí)監(jiān)視電池狀態(tài),在電池不同的狀態(tài)情況下,根據(jù)蓄電池的特點(diǎn),智能 選擇蓄電池的充電模式,使電池處于最佳的充電狀態(tài)。在充電初期采用恒壓、脈沖、回流充電,保證電池處于一個(gè)恢復(fù)的過程;進(jìn)入穩(wěn)定 充電時(shí)采用恒流、脈沖和回流充電模式,保證蓄電池能夠穩(wěn)定快速地充電;在充電末期,采 用涓流充電、脈沖充電等模式,保證電池能夠充到峰值狀態(tài),同時(shí)保留電池參數(shù)。放電過程在無負(fù)載情況下,微控制器智能調(diào)節(jié)蓄電池的放電過程,電池本身的露電流控制 在自身散發(fā)的范圍內(nèi)。在電池緩慢釋放露電流的過程中,微控制器將不對(duì)電池進(jìn)行充電。在 電池放電達(dá)到一定的量值后才開始對(duì)電池進(jìn)行充電。在有負(fù)載情況下,蓄電池的放電主要在微控制器的智能調(diào)節(jié)下,放電電流會(huì)控制 在一定的范圍內(nèi);同時(shí),將控制電池的放電狀態(tài),保證蓄電池不可放虧,從而損壞蓄電池。綜上所述,采用本發(fā)明的蓄電池智能充放電裝置及方法,能夠有效地完成整個(gè)充 放電的過程,在保證系統(tǒng)工作的同時(shí),保證對(duì)電池的有效管理;電池充電保護(hù)部分,保證了 電池不會(huì)過充,防止電池充壞;防止電池不間斷地充電,縮短電池的使用壽命;電池放電保 護(hù)部分,保證電池不會(huì)過度放電,在一定的程度上,維持電池的壽命;智能調(diào)節(jié),減少充電次 數(shù),減少放電次數(shù);智能控制,防止過充,防止過放;智能選擇充電方式,提高充電效率及優(yōu) 化充電電池;使用智能的充電模式,使電池處在充電次數(shù)少、放電次數(shù)少的狀態(tài);使用優(yōu)化 的充電方式,使電池充電時(shí)能到達(dá)極限的容量,又不至于過充;使用控制下的放電過程,讓 電池不會(huì)出現(xiàn)過放的情況,從而提高了電池的使用壽命。當(dāng)然,本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一般技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到,上述實(shí)施例僅是用來說明本發(fā) 明,而并非用作對(duì)本發(fā)明的限定,只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi),對(duì)上述實(shí)施例的變化、 變型等都將落在本發(fā)明權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種蓄電池智能充放電裝置,其輸入端連接直流輸入(DC In),輸出端連接負(fù)載(RL),其特征在于包括電池模塊(Bat)、微控制器(Mcu)、充電保護(hù)模塊(CP)、兩個(gè)放電保護(hù)模塊(DP)、充電開關(guān)(CS)、放電開關(guān)(DS)、智能充電方式電路以及檢測模塊(MV);所述直流輸入(DC In)分別連接所述充電保護(hù)模塊(CP)的輸入端和第一放電保護(hù)模塊(DP)的輸入端;所述充電保護(hù)模塊(CP)的輸出端連接所述充電開關(guān)(CS)的輸入端;所述充電開關(guān)(CS)的輸出端分別連接所述智能充電方式電路的輸入端;所述智能充電方式電路的輸出端連接電池模塊(Bat)正極;所述電池模塊(Bat)負(fù)極分別連接所述檢測模塊(MV)以及所述放電開關(guān)(DS);所述放電開關(guān)(DS)連接第二放電保護(hù)模塊(DP)的輸入端;所述第一放電保護(hù)模塊(DP)的輸出端和第二放電保護(hù)模塊(DP)的輸出端分別連接所述負(fù)載(RL);所述微控制器(Mcu)分別連接并控制所述充電開關(guān)(CS)、放電開關(guān)(DS)、智能充電方式電路以及檢測模塊(MV)。
2.如權(quán)利要求1所述的蓄電池智能充放電裝置,其特征在于所述智能充電方式電路 包括恒壓模塊(VC)、脈沖模塊(PC)以及回流模塊(BC)。
3.如權(quán)利要求2所述的蓄電池智能充放電裝置,其特征在于還包括外部接口(EI),其 連接微控制器(Mcu)。
4.一種蓄電池智能充放電方法,采用如權(quán)利要求1所述的蓄電池智能充放電裝置,其 特征在于充電方法包括以下步驟A1、微控制器實(shí)時(shí)監(jiān)視電池狀態(tài),在電池不同的狀態(tài)情況下,根據(jù)蓄電池的特點(diǎn),智能 選擇蓄電池的充電模式,使電池處于最佳的充電狀態(tài);A2、在充電初期采用恒壓、脈沖、回流充電,使電池處于恢復(fù)的過程; A3、進(jìn)入穩(wěn)定充電時(shí)采用恒流、脈沖和回流充電模式對(duì)蓄電池充電; A4、在充電末期,采用涓流充電、脈沖充電等模式,將電池充到峰值狀態(tài),同時(shí)保留電池 參數(shù);以及放電方法包括以下步驟 當(dāng)無負(fù)載時(shí)B1、微控制器智能調(diào)節(jié)蓄電池的放電過程,電池本身的露電流控制在自身散發(fā)的范圍內(nèi);B2、在電池緩慢釋放露電流的過程中,微控制器將不對(duì)電池進(jìn)行充電; B3、在電池放電達(dá)到預(yù)設(shè)的量值后才開始對(duì)電池進(jìn)行充電;當(dāng)有負(fù)載時(shí),蓄電池的放電在微控制器的智能調(diào)節(jié)下,放電電流會(huì)控制在預(yù)設(shè)范圍內(nèi) 并將控制電池的放電狀態(tài)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種蓄電池智能充放電裝置,其輸入端連接直流輸入,輸出端連接負(fù)載,包括電池模塊、微控制器、充電保護(hù)模塊、兩個(gè)放電保護(hù)模塊、充電開關(guān)、放電開關(guān)、智能充電方式電路以及檢測模塊。直流輸入分別連接充電保護(hù)模塊的輸入端和第一放電保護(hù)模塊的輸入端。充電保護(hù)模塊的輸出端連接充電開關(guān)的輸入端。充電開關(guān)的輸出端分別連接智能充電方式電路的輸入端。智能充電方式電路的輸出端連接電池模塊正極。電池模塊負(fù)極分別連接檢測模塊以及放電開關(guān)。微控制器分別連接并控制充電開關(guān)、放電開關(guān)、智能充電方式電路以及檢測模塊。本發(fā)明還涉及充電方法和放電方法。采用本發(fā)明,能夠有效地完成整個(gè)充放電的過程,在保證系統(tǒng)工作的同時(shí),保證對(duì)電池的有效管理,提高了電池的使用壽命。
文檔編號(hào)H02H7/18GK101834459SQ20101018679
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月27日
發(fā)明者蘭伙釵, 施華, 曹永貴, 董雪松, 袁春暉, 陳振濱, 黃燕華 申請人:上海東洲羅頓通信技術(shù)有限公司