一種通信儲能電源系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種通信儲能電源系統(tǒng)，特別是一種涉及互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心、通信基站用的直流儲能電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的不間斷電源(UPS)的電池管理控制方式是，通過檢測控制單元檢測電池溫度、電流和電壓，外部整流控制單元根據(jù)檢測控制單元發(fā)來的溫度和電流數(shù)據(jù)調(diào)整充電電壓，容量檢測要停止充電輸入，開啟與電池并聯(lián)的電阻放電，外部過放保護(hù)單元根據(jù)數(shù)據(jù)檢測單元的電壓數(shù)據(jù)適時關(guān)閉放電。蓄電池正常情況下，通過外部整流電路將交流電轉(zhuǎn)換成低壓直流電給蓄電池，蓄電池通過逆變器把直流電轉(zhuǎn)換成220V、50Hz的正弦波交流提供給負(fù)載例如專利CN 103117594提出的一種電力系統(tǒng)中鋰電池儲能式直流電源控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的間斷電源(UPS)占用的空間較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，使用時效率低、維護(hù)難度大、擴容難，同時傳統(tǒng)的不間斷電源(UPS)中使用的逆變環(huán)節(jié)會對電網(wǎng)產(chǎn)生污染，而且存在單點故障，故障時間為每年31.5秒~5.26分鐘之間。
[0003]隨著技術(shù)發(fā)展，人們提出了高壓直流電源(HVDC)，相比傳統(tǒng)的不間斷電源(UPS)，高壓直流電源(HVDC)的控制簡單，可靠性更高，維護(hù)成本低，能耗也較低。一般的高壓直流電源(HVDC)在市電正常工作時，由高壓直流開關(guān)電源進(jìn)充電，電池組不對設(shè)備提供電能；當(dāng)交流電源故障時再由電池組向設(shè)備提供電能，保證設(shè)備的不間斷供電，如專利CN 103346612 A所提出的336V DC直流不間斷電源系統(tǒng)及供電方法。這種高壓直流電源(HVDC)缺少對電池組智能的充放電管理，在市電正常供電時，電池組一直處于充電狀態(tài)，容易造成過充，電池組容易損壞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種通過高壓直流電源(HVDC)及內(nèi)部電池管理單元的有效管理實現(xiàn)鋰離子電池組應(yīng)用于直流通信儲能系統(tǒng)時無需逆變環(huán)節(jié)，并能智能化充放電、自動均衡、實時檢測電池狀態(tài)、與機房電源系統(tǒng)實時通信的功能。用高壓直流替代傳統(tǒng)的不間斷電源(UPS)供電，整個生命周期內(nèi)平均節(jié)能20%到30%，平均節(jié)省投資超過40%。更重要的是由于高壓直流供電系統(tǒng)從根本上克服了不間斷電源(UPS)存在的單點故障問題，且維護(hù)操作方法簡便，使得系統(tǒng)的安全性、可靠性大大提高。電池部分使用的是電池相比傳統(tǒng)的蓄電池其工作環(huán)境溫度范圍寬，工作的溫度區(qū)間為10°C~65°C，解決了傳統(tǒng)蓄電池采集線易腐蝕、受溫度制約的弊端。
[0005]為解決上述問題，本發(fā)明的電源系統(tǒng)包括:電池組、充放電端口、電池保護(hù)單元、電壓轉(zhuǎn)換模塊、電池管理單元、常開延時開關(guān)、自鎖開關(guān)。
[0006]所述的充放電端口由充放電第一極和充放電第二極組成；所述的電池保護(hù)單元由共極性整流二極管、充電電子開關(guān)、放電電子開關(guān)構(gòu)成；所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊提供兩組電壓端，第一組電壓端由第一端口和第二端口構(gòu)成，第二組電壓端由第三端口和第四端口構(gòu)成；
所述的常開延時開關(guān)與自鎖開關(guān)串聯(lián)；
所述的電池組有三個回路連接，第一回路連接為電池組的第一極連接電池保護(hù)單元后連接充放電第一極，由充放電第二極與電池組的第二極相連；第二回路連接為電池組的第一極連接電池保護(hù)單元后連接電壓轉(zhuǎn)換模塊的第一端口，經(jīng)由電壓轉(zhuǎn)換模塊的第二端口到電池組的第二極；第三路連接為電池組的第一極連接常開延時開關(guān)與自鎖開關(guān)的串聯(lián)電路后連接到電壓轉(zhuǎn)換模塊的第一端，經(jīng)由電壓轉(zhuǎn)換模塊的第二端口到電池組的第二極；
所述的電池保護(hù)單元中的共極性整流二極管由兩個二極管共極性串聯(lián)構(gòu)成，電池保護(hù)單元中的充電電子開關(guān)與正向連接于電池組第一回路的二極管并聯(lián)，放電電子開關(guān)與反向連接于電池組第一回路的二極管并聯(lián)；所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊的第三端口與第四端口分別與電池管理單元的兩個供電端口相連；
所述的電壓轉(zhuǎn)換模塊的第三端口與第四端口分別與電池管理單元的兩個供電端口相連；
所述的電池管理單元，控制放電電子開關(guān)和充電電子開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。
[0007]在上述技術(shù)方案中市電正常供電狀態(tài)下，電池系統(tǒng)與市電并行給設(shè)備供電，同時還可以濾除電網(wǎng)串進(jìn)來的噪聲。市電出現(xiàn)故障中斷之后，立即由電池系統(tǒng)給機房IT設(shè)備供電。如果市電故障連續(xù)長時間存在，在此極端情況下，電池系統(tǒng)在達(dá)到關(guān)斷放電回路條件之后，相繼停止給設(shè)備供電、關(guān)閉內(nèi)部電路，以達(dá)到零功耗，避免電池系統(tǒng)長期擱置導(dǎo)致電芯過放；當(dāng)市電恢復(fù)供電，電池系統(tǒng)內(nèi)部電路自動激活，中央數(shù)據(jù)處理與控制單元按照電池組的充電曲線，發(fā)送指令給交直流測控單元，從而智能控制充電過程。同時電池系統(tǒng)具備完整的監(jiān)控和支持遠(yuǎn)程控制功能，操作人員可通通信模塊，發(fā)送對應(yīng)指令，實現(xiàn)機房電源系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。在維護(hù)IT設(shè)備過程中，需要取下高壓直流電池系統(tǒng)，則可直接拔出此系統(tǒng)，電池系統(tǒng)會自動停止工作，如此長期擱置也不存在能量損耗問題。
[0008]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的通信儲能電源系統(tǒng)增加通信模塊，所述的通信模塊與電池管理單元相連；所述的通信模塊能夠接受外部指令來控制電池管理單元。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的通信儲能電源系統(tǒng)增加應(yīng)急輸出口，所述的應(yīng)急輸出口連接在電池組的第一極和第二極之間；當(dāng)電池管理單元故障時，充電電子開關(guān)和放電電子開關(guān)均斷開，不能輸出電壓，電池組通過應(yīng)急輸出口臨時給外部設(shè)備供電。
[0010]更進(jìn)一步，所述的通信儲能電源系統(tǒng)增加第一保護(hù)電路，所述的第一保護(hù)電路連接在電池組和應(yīng)急輸出口之間。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的通信儲能電源系統(tǒng)增加第二保護(hù)電路，所述的第二保護(hù)電路連接在電池組的第一回路中的電池保護(hù)單元與充放電端口的充放電第一極之間。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的通信儲能電源系統(tǒng)增加第三保護(hù)電路，所述的第三保護(hù)電路連接在電池組的第二回路中的電池保護(hù)單元與電壓轉(zhuǎn)換模塊的第一端口之間。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的通信儲能電源系統(tǒng)增加單體電壓檢測和/或電流檢測和/或溫度檢測；所述的單體電壓檢測通過電壓采集排線檢測電池組的電壓，將檢測到的電池組的電壓信息傳遞到電池管理單元；所述的電流檢測由霍爾電流傳感器構(gòu)成，套接在充放電端口的充放電第一極上，通過霍爾電流傳感器檢測充放電端口的電流，將檢測到的充放電端口的電流信息傳遞到電池管理單元；所述的溫度檢測檢測電池組的表面溫度，將檢測到的電池組的溫度信息傳遞到電池管理單元。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的通信儲能電源系統(tǒng)增加防倒灌二極管D3和防倒灌二極管D4 ;防倒灌二極管D3正向連接在電池組的第二回路中的電池保護(hù)單元與電壓轉(zhuǎn)換模塊的第一端口之間，防倒灌二極管D4正向連接在電池組的第三回路中的常開延時開關(guān)與電壓轉(zhuǎn)換模塊的串聯(lián)電路和電壓轉(zhuǎn)換模塊的第一端口之間。
[0015]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的電池組的第一極為正極，電池組的第二極為負(fù)極；所述的充放電端口的充放電第一極為充放電正極，充放電第二極為充放電負(fù)極。
[0016]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述的電池組的第一極為負(fù)極，電池組的第二極為正極；所述的充放電端口的充放電第一極為充放電負(fù)極，充放電第二極為充放電正極。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的該優(yōu)選實施例的第一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖3是本