本實用新型涉及一種通信用不同放電倍率電池組模塊并網控制器。

背景技術：

通信用直流穩(wěn)流控制器利用通信用標準磷酸鐵鋰電池組組合起來為基站或其他負載進行分攤供電的整體解決方案，現有技術采用單只或多只磷酸鐵鋰電池并聯作為發(fā)電設備，但安全和應用現場存在巨大的安全隱患，如反接事故、大電流沖擊等，同時不能解決與基站原有鉛酸電池混合使用等問題，所以通信規(guī)范中不建議使用。

目前通信基站電池續(xù)航設計施工主要是針對電網維護性及故障性停電，采用油機，即柴油或汽油發(fā)電機，作為應急供電保障性電源，由于通信基站數量龐大、分布廣，造成很多的基站存在油機發(fā)電困難，很難保障通信網絡暢通。因此，客戶迫切需要一種可以幫助他們解決應急供電問題的技術或者產品，同時通信行業(yè)傳統(tǒng)應急發(fā)電項目采用油機發(fā)電存在轉換效率低、需專用車輛運輸、管理難度大、現場操作風險大、專業(yè)人員操作、噪音大、煙塵大等擾民等實際使用困難。

技術實現要素：

本實用新型要解決的技術問題是現有的供電方式容易出現反接事故、大電流沖擊等，不能解決磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池混合使用，無法為通信基站服務，而現有的通信基站的應急供電保障性電源又無法實現有效的應急供電，且有污染，擾民。

為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：一種通信用不同放電倍率電池組模塊并網控制器，包括可移動電池組和直流穩(wěn)流控制器，所述可移動電池組為通信用標準的磷酸鐵鋰電池組；所述直流穩(wěn)流控制器包括五路電池輸入端口、一路充放電接口、一路GPRS接口、LED顯示器、主控CPU、直流母線電壓檢測電路、限流電路、直流母線負載電流自動檢測電路和EEPROM；所述電池輸入端口采用防反接口，每路防反接口的輸入端子對應連接一個-48V的電池包，電池包即磷酸鐵鋰電池組；五路防反接口的輸出端均連接限流電路的輸入端；所述限流電路的輸出端連接充放電接口；限流電路的控制端交互連接主控CPU；所述充放電接口連接通信基站的直流母線；所述直流母線連接并為各個負載供電；所述直流母線電壓檢測電路用于檢測直流母線電壓，直流母線電壓檢測電路的輸出端連接主控CPU；所述直流母線負載電流自動檢測電路用于檢測負載電流，直流母線負載電流自動檢測電路的輸出端連接主控CPU；所述EEPROM用于存放各個電池包的運行狀態(tài)數據，EEPROM的輸入端連接主控CPU的輸出端；所述LED顯示器用于顯示各個電池包的實時運行狀態(tài)數據，LED顯示器的輸入端連接主控CPU的輸出端；所述GPRS接口用于連接外接的PC機和主控CPU，并將EEPROM中存儲的信息上傳至外接的PC機；所述數據包括電池包電壓信息、電池包電流信息、直流母線電壓信息、電壓下限保護信息和限流設置信息。

具體的，所述防反接口內置電壓檢測電路，所述電壓檢測電路和直流母線電壓檢測電路結構相同，均包括電壓傳感器和DSP，電壓傳感器用于檢測對應的電池包或者直流母線的電壓值，電壓傳感器的信號輸出端連接DSP的輸入端，DSP的輸出端連接主控CPU，主控CPU以任意一個電池包為基準，根據該電池包的電壓值判斷其余電池包的接入是否正確。

具體的，限流電路采用數控buck電路。

本實用新型的優(yōu)點是：能防止反接和大電流沖擊，使磷酸鐵鋰電池和鉛酸電池混合使用為通信基站服務，實現有效的應急供電，不污染，不擾民。

附圖說明

圖1為本實用新型的電路示意圖。

圖2為本實用新型使用狀態(tài)示意圖。

圖3為本實用新型防反接電路原理圖(鉛酸電池組與磷酸鐵鋰電池組)。

圖4為本實用新型防反接電路原理圖(磷酸鐵鋰電池組與磷酸鐵鋰電池組)。

圖5為本實用新型限流控制原理示意圖。

具體實施方式

如圖1、2和5所示，本實用新型用于與現有的基站中的鉛酸電池混合使用，為通信基站提供5KW以內的充放電應急供電的裝置。

本實用新型包括可移動電池組和直流穩(wěn)流控制器，所述可移動電池組為通信用標準的磷酸鐵鋰電池組；所述直流穩(wěn)流控制器包括五路電池輸入端口、一路充放電接口、一路GPRS接口、LED顯示器、主控CPU、直流母線電壓檢測電路、限流電路、直流母線負載電流自動檢測電路和EEPROM；所述電池輸入端口采用防反接口，每路防反接口的輸入端子對應連接一個-48V的電池包，電池包即磷酸鐵鋰電池組；五路防反接口的輸出端均連接限流電路的輸入端；所述限流電路的輸出端連接充放電接口；限流電路的控制端交互連接主控CPU；所述充放電接口連接通信基站的直流母線；所述直流母線連接并為各個負載供電；所述直流母線電壓檢測電路用于檢測直流母線電壓，直流母線電壓檢測電路的輸出端連接主控CPU；所述直流母線負載電流自動檢測電路用于檢測負載電流，直流母線負載電流自動檢測電路的輸出端連接主控CPU；所述EEPROM用于存放各個電池包的運行狀態(tài)數據，EEPROM的輸入端連接主控CPU的輸出端；所述LED顯示器用于顯示各個電池包的實時運行狀態(tài)數據，LED顯示器的輸入端連接主控CPU的輸出端；所述GPRS接口用于連接外接的PC機和主控CPU，并將EEPROM中存儲的信息上傳至外接的PC機；所述數據包括電池包電壓信息、電池包電流信息、直流母線電壓信息、電壓下限保護信息和限流設置信息；限流電路采用數控buck電路。

上述裝置可實現三大功能：電壓檢測功能：通過模擬電路對輸出電壓進行差分采樣，然后做AD轉換送入DSP實現檢測電壓功能；防反功能：根據檢測到的輸出電壓，判斷是否有反接現象，以決定是否閉合繼電器實現防反功能；限流功能：通過Buck電路對輸出電流進行閉環(huán)控制實現限流功能；設置直流母線電壓檢測電路可實現自動判斷直流母線的接入情況，通過該情況主控CPU能夠判斷是否反接，判斷電壓差以及充放電電流的大小應該多少。此外，因為各個電池包也有電壓檢測，因此，可以實時檢測各端口電池包接入狀況，按電壓情況不同，自動分配放電及充電動作；放電中，電壓低于平均電壓，系統(tǒng)將該電池包剔出放電模式，并保護，等整體電壓與該電池包電壓相同時，再接入系統(tǒng)并引導放電。充電中，系統(tǒng)將剔出電壓等級高的電池，優(yōu)先對電壓低的電池進行充電，等電壓恢復到大致相同的水品，再接入系統(tǒng)一起充電。

放電：直流母線電壓下降，設備自動按設定限流進行放電；

充電：直流母線電壓至53V以上，設備給磷酸鐵鋰電池組進行充電，充電電流以輪訓方式進行。

待機：直流母線電壓與電池組電壓相同且沒有電流，系統(tǒng)設備進入待機節(jié)能模式。

如圖3-4所示，所述防反接口內置電壓檢測電路，所述電壓檢測電路和直流母線電壓檢測電路結構相同，均包括電壓傳感器和DSP，電壓傳感器用于檢測對應的電池包或者直流母線的電壓值，電壓傳感器的信號輸出端連接DSP的輸入端，DSP的輸出端連接主控CPU，主控CPU以任意一個電池包為基準，根據該電池包的電壓值判斷其余電池包的接入是否正確。這樣設置的好處是，該裝置以某一電池組為基礎判斷條件，判斷另一組電池組接入，如出現反接，主控CPU可向LED顯示屏輸出告警信息，并不接通并提示現場工作人員，安全可靠，可以快速檢測出是否反接。

本實用新型裝置可實現如下兩個作用或功能：

1、延長通信用基站備用電池(鉛酸電池)在網服務時長，保護客戶資產全生命周期應用與管理。

按通信行業(yè)標準，當蓄電池容量低于標稱容量80％以下時即應報廢。但有關調研顯示，盡管目前國內普遍使用的GFM型蓄電池設計壽命一般是8年甚至更高，但能夠在上述標準下使用超過3年的不足15％。大多數電池3年內出現問題，5年內完全報廢，根本達不到設計壽命。

利用通信用直流穩(wěn)流控制器及可移動電池組(磷酸鐵鋰電池)進行系統(tǒng)負載分擔優(yōu)化維護，對報廢蓄電池(80％容量)進系統(tǒng)備用所需容量補充處理，可以最大限度地延長基站的備電時長，既節(jié)約資金、減少成本，又有利于環(huán)保和節(jié)能降耗。

如通信基站配置電池容量為-48V500Ah，5年后容量剩下-48V400Ah，采用通信直流控制器增加-48V100Ah可移動電池，同樣達到-48V500Ah的備用時長及應用效果；當第二年容量變化為-48V350Ah，則只需要再增加-組-48V50Ah可移動電池，均可以滿足備用時長及現場應用。

按照通信行業(yè)對蓄電池及備用時長的需求，靈活配置該設備，可以減少大額建設成本，按照XX地市4000個站址蓄電池每年更換配置，可以節(jié)省30％以上的投資。

2、作為通信基站標準應急發(fā)電設備。

我們利用通信直流穩(wěn)流控制器及可移動電池(磷酸鐵鋰電池)結合產生了通信基站應急發(fā)電電源產品，當整體設備被移動到停電后的基站，直接接入直流母線，即可完成現場發(fā)電，具體發(fā)電時長為基站負載電流停電時長，如維護性停電，該區(qū)域停電5小時，基站電池只能支撐2小時，剩余的3小時均可以通過這種方式完成，達到發(fā)電3小時的目的。

根據通信行業(yè)地區(qū)發(fā)電的普遍需求為3-10小時，采用該技術均可以滿足這樣的發(fā)電應急保障需求。

此外，本實用新型還具有下列優(yōu)點：

便攜性：整體機組高度小于600mm，占地不到1平方便于1人攜帶，輕松上站；行李箱拉桿，方便移動，模塊化控制器與磷酸鐵鋰電池組可以隨意插拔，靈活配置。

易操作性：操作簡單，無需培訓“0”難度，輕松上手，快速接口，接線方便。

安全性：操作安全，防反接，無打火，電壓低于交流，運維更簡單，無燃料消耗，高效安全

經濟性：電能轉換，無其他能源消耗，經濟高效，投資低，復用性高，可以與現網電池組并聯，提高后備時長。

可靠性：系統(tǒng)高效可靠，輸出穩(wěn)定

通用性：可覆蓋通信基站95％的站點應用，通用性強，易推廣。

備用電池更換與延長電池備用方案：

電池容量與備用時長算法：

例1：宏基站3年后500Ah電池剩余容量425Ah*0.85*0.8＝289Ah 5小時率放電；基站實際負載50A，7小時共需電量50A*7h＝350Ah

采用直流穩(wěn)流設備，讓3年后的鉛酸電池按照10小時率放電計算，500Ah/425Ah/380Ah蓄電池35A-42A電流放電，可以放10小時，可移動電池100Ah-8-12A電流放電，那該基站實際放電時長將可以延長到10小時或規(guī)定服務時間，而不需要更換原電池。

室外一體化機柜負載25A標準服務時間3小時25A*3h＝75Ah現網電池容量為127.5Ah*0.75(放電倍率)*0.8(放電深度)＝76.5Ah 112.5Ah*0.75(放電倍率)*0.8(放電深度)＝67.5Ah建議不用更換現網電池；如備用時長需要10小時，現網電池放電電流控制在9A-12A左右，剩余電流配置可以移動式電池150Ah提供；

這種方式即保護了現網電池性能，又可以單獨作為可移動式發(fā)電單元。如負載15-40A，單純提供5小時發(fā)電任務的話，只需100-200Ah鐵鋰電池。

同容量更換

同容量意味著同一備用時長標準；

某地區(qū)共計6000個物理基站，今年共需更換1200個站；

如采用通信直流智能穩(wěn)流控制器及可移動電池組合與基站電池并聯共同工作；

采用可移動式電池組搭配投資模型與原現網電池更新改造投資減少10％-30％(約為860萬左右)

二、作為應急發(fā)電設備-通信直流智能穩(wěn)流均衡控制器(可移動電池)

通過上述建設模式，我們發(fā)現，我們解決如下問題：

1、存量電池資產最大化利用，節(jié)省投資(延長現網電池資產服務年限)

2、現網多出了440臺獨立發(fā)電單元，共計可移動電池安時數73000Ah；

3、XX地區(qū)3年配置完成，可移動發(fā)電單元為1320臺，可移動電池安時數219000Ah(滿足運營商3-10小時的應急發(fā)電保障需求)

采用可移動式電池組搭配投資模型可減少油機配置、維護及管理費用(約為500萬左右)

總結：通信直流智能穩(wěn)流均衡控制器在通信基站中的應用。