一種基于通信用不同放電倍率電池組模塊化應(yīng)用并網(wǎng)控制器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于通信用不同放電倍率電池組模塊化應(yīng)用并網(wǎng)控制器，其特征是：包括可移動(dòng)電池組和直流穩(wěn)流控制器，所述可移動(dòng)電池組為通信用標(biāo)準(zhǔn)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(fù)載電流自動(dòng)檢測電路和EEPROM。本發(fā)明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(wù)，實(shí)現(xiàn)有效的應(yīng)急供電，不污染，不擾民。
【專利說明】-種基于通信用不同放電倍率電池組模塊化應(yīng)用并網(wǎng)控制器
【背景技術(shù)】
[0001] 通信用直流穩(wěn)流控制器利用通信用標(biāo)準(zhǔn)憐酸鐵裡電池組組合起來為基站或其他 負(fù)載進(jìn)行分?jǐn)偣╇姷恼w解決方案，現(xiàn)有技術(shù)采用單只或多只憐酸鐵裡電池并聯(lián)作為發(fā)電 設(shè)備，但安全和應(yīng)用現(xiàn)場存在巨大的安全隱患，如反接事故、大電流沖擊等，同時(shí)不能解決 與基站原有鉛酸電池混合使用等問題，所W通信規(guī)范中不建議使用。
[0002] 目前通信基站電池續(xù)航設(shè)計(jì)施工主要是針對電網(wǎng)維護(hù)性及故障性停電，采用油 機(jī)，即柴油或汽油發(fā)電機(jī)，作為應(yīng)急供電保障性電源，由于通信基站數(shù)量龐大、分布廣，造成 很多的基站存在油機(jī)發(fā)電困難，很難保障通信網(wǎng)絡(luò)楊通。因此，客戶迫切需要一種可W幫助 他們解決應(yīng)急供電問題的技術(shù)或者產(chǎn)品，同時(shí)通信行業(yè)傳統(tǒng)應(yīng)急發(fā)電項(xiàng)目采用油機(jī)發(fā)電存 在轉(zhuǎn)換效率低、需專用車輛運(yùn)輸、管理難度大、現(xiàn)場操作風(fēng)險(xiǎn)大、專業(yè)人員操作、噪音大、煙 塵大等擾民等實(shí)際使用困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的供電方式容易出現(xiàn)反接事故、大電流沖擊等， 不能解決憐酸鐵裡電池和鉛酸電池混合使用，無法為通信基站服務(wù)，而現(xiàn)有的通信基站的 應(yīng)急供電保障性電源又無法實(shí)現(xiàn)有效的應(yīng)急供電，且有污染，擾民。
[0004] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種基于通信用不同放電倍率 電池組模塊化應(yīng)用并網(wǎng)控制器，包括可移動(dòng)電池組和直流穩(wěn)流控制器，所述可移動(dòng)電池組 為通信用標(biāo)準(zhǔn)的憐酸鐵裡電池組;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、L抓顯示器、主控CPU、直流母線電壓檢測電路、限流電路、直流母線 負(fù)載電流自動(dòng)檢測電路和EEPR0M;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(yīng)連接一個(gè)-48V的電池包，電池包即憐酸鐵裡電池組;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(gè)負(fù)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(fù)載電流自動(dòng)檢測電路用于檢測負(fù)載電流，直流母線負(fù)載電流 自動(dòng)檢測電路的輸出端連接主控CPU;所述趾PROM用于存放各個(gè)電池包的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)， 邸PROM的輸入端連接主控CPU的輸出端;所述L抓顯示器用于顯示各個(gè)電池包的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀 態(tài)數(shù)據(jù)，L抓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(jī)和 主控CPU，并將邸PROM中存儲(chǔ)的信息上傳外接的PC機(jī);所述數(shù)據(jù)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(hù)信息和限流設(shè)置信息。
[0005] 具體的，所述防反接口內(nèi)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(jié)構(gòu)相同，均包括電壓傳感器和DSP，電壓傳感器用于檢測對應(yīng)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 CPUW任意一個(gè)電池包為基準(zhǔn)，根據(jù)該電池包的電壓值判斷其余電池包的接入是否正確。
[0006] 具體的，限流電路采用數(shù)控buck電路。
[0007] 本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是:能防止反接和大電流沖擊，使憐酸鐵裡電池和鉛酸電池混合使 用為通信基站服務(wù)，實(shí)現(xiàn)有效的應(yīng)急供電，不污染，不擾民。
【附圖說明】
[0008] 圖1為本發(fā)明的電路示意圖。
[0009] 圖2為本發(fā)明使用狀態(tài)示意圖。
[0010] 圖3為本發(fā)明防反接電路原理圖(鉛酸電池組與憐酸鐵裡電池組）。
[0011] 圖4為本發(fā)明防反接電路原理圖（憐酸鐵裡電池組與憐酸鐵裡電池組）。
[0012]圖5為本發(fā)明限流控制原理示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013] 如圖1、2和5所示，本發(fā)明用于與現(xiàn)有的基站中的鉛酸電池混合使用，為通信基站 提供5KWW內(nèi)的充放電應(yīng)急供電的裝置。
[0014] 本發(fā)明包括可移動(dòng)電池組和直流穩(wěn)流控制器，所述可移動(dòng)電池組為通信用標(biāo)準(zhǔn)的 憐酸鐵裡電池組;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、L邸顯示器、主控CPU、直流母線電壓檢測電路、限流電路、直流母線負(fù)載電流自動(dòng)檢測 電路和EEPR0M;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(yīng)連接一個(gè)- 48V的電池包，電池包即憐酸鐵裡電池組;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(gè)負(fù)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(fù)載電流自動(dòng)檢測電路用于檢測負(fù)載電流，直流母線負(fù)載電流自動(dòng)檢測電路的輸 出端連接主控CPU;所述邸PROM用于存放各個(gè)電池包的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，EEPR0M的輸入端連接 主控CPU的輸出端;所述Lm)顯示器用于顯示各個(gè)電池包的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，Lm)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(jī)和主控CPU,并將邸PROM 中存儲(chǔ)的信息上傳外接的PC機(jī);所述數(shù)據(jù)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(hù)信息和限流設(shè)置信息;限流電路采用數(shù)控buck電路。
[0015] 上述裝置可實(shí)現(xiàn)Ξ大功能：電壓檢測功能:通過模擬電路對輸出電壓進(jìn)行差分采 樣，然后做AD轉(zhuǎn)換送入DSP實(shí)現(xiàn)檢測電壓功能;防反功能:根據(jù)檢測到的輸出電壓，判斷是否 有反接現(xiàn)象，W決定是否閉合繼電器實(shí)現(xiàn)防反功能;限流功能:通過Buck電路對輸出電流進(jìn) 行閉環(huán)控制實(shí)現(xiàn)限流功能;設(shè)置直流母線電壓檢測電路可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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W及充放電電流的大小應(yīng)該多少。 此外，因?yàn)楦鱾€(gè)電池包也有電壓檢測，因此，可W實(shí)時(shí)檢測各端口電池包接入狀況，按電壓 情況不同，自動(dòng)分配放電及充電動(dòng)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(hù)，等整體電壓與該電池包電壓相同時(shí)，再接入系統(tǒng)并引導(dǎo)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(jìn)行充電，等電壓恢復(fù)到大致相同的水品， 再接入系統(tǒng)一起充電。
[0016] 放電:直流母線電壓下降，設(shè)備自動(dòng)按設(shè)定限流進(jìn)行放電；
[0017] 充電：直流母線電壓至53VW上，設(shè)備給憐酸鐵裡電池組進(jìn)行充電，充電電流W輪 訓(xùn)方式進(jìn)行。
[0018] 待機(jī):直流母線電壓與電池組電壓相同且沒有電流，系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)入待機(jī)節(jié)能模式。
[0019] 如圖3-4所示，所述防反接口內(nèi)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(jié)構(gòu)相同，均包括電壓傳感器和DSP，電壓傳感器用于檢測對應(yīng)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CPUW任意一個(gè)電池包為基準(zhǔn)，根據(jù)該電池包的電壓值判斷其余電池包的接入是否正 確。運(yùn)樣設(shè)置的好處是，該裝置W某一電池組為基礎(chǔ)判斷條件，判斷另一組電池組接入，如 出現(xiàn)反接，主控CPU可向Lm)顯示屏輸出告警信息，并不接通并提示現(xiàn)場工作人員，安全可 靠，可W快速檢測出是否反接。
[0020] 本發(fā)明裝置可實(shí)現(xiàn)如下兩個(gè)作用或功能：
[0021] 1、延長通信用基站備用電池(鉛酸電池)在網(wǎng)服務(wù)時(shí)長，保護(hù)客戶資產(chǎn)全生命周期 應(yīng)用與管理。
[0022] 按通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)蓄電池容量低于標(biāo)稱容量80% W下時(shí)即應(yīng)報(bào)廢。但有關(guān)調(diào)研 顯示，盡管目前國內(nèi)普遍使用的GFM型蓄電池設(shè)計(jì)壽命一般是8年甚至更高，但能夠在上述 標(biāo)準(zhǔn)下使用超過3年的不足15%。大多數(shù)電池3年內(nèi)出現(xiàn)問題，5年內(nèi)完全報(bào)廢，根本達(dá)不到 設(shè)計(jì)壽命。
[0023] 利用通信用直流穩(wěn)流控制器及可移動(dòng)電池組(憐酸鐵裡電池）進(jìn)行系統(tǒng)負(fù)載分擔(dān) 優(yōu)化維護(hù)，對報(bào)廢蓄電池(80%容量)進(jìn)系統(tǒng)備用所需容量補(bǔ)充處理，可W最大限度地延長 基站的備電時(shí)長，既節(jié)約資金、減少成本，又有利于環(huán)保和節(jié)能降耗。
[0024] 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(dòng)電池，同樣達(dá)到-48V500Ah的備用時(shí)長及應(yīng)用效果；當(dāng)?shù)诙?容量變化為-48V350Ah，則只需要再增加-組-48V50Ah可移動(dòng)電池，均可W滿足備用時(shí)長及 現(xiàn)場應(yīng)用。
[0025] 按照通信行業(yè)對蓄電池及備用時(shí)長的需求，靈活配置該設(shè)備，可W減少大額建設(shè) 成本，按照XX地市4000個(gè)站址蓄電池每年更換配置，可W節(jié)省30% W上的投資。
[00%] 2、作為通信基站標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)急發(fā)電設(shè)備。
[0027] 我們利用通信直流穩(wěn)流控制器及可移動(dòng)電池(憐酸鐵裡電池）結(jié)合產(chǎn)生了通信基 站應(yīng)急發(fā)電電源產(chǎn)品，當(dāng)整體設(shè)備被移動(dòng)到停電后的基站，直接接入直流母線，即可完成現(xiàn) 場發(fā)電，具體發(fā)電時(shí)長為基站負(fù)載電流停電時(shí)長，如維護(hù)性停電，該區(qū)域停電5小時(shí)，基站電 池只能支撐2小時(shí)，剩余的3小時(shí)均可W通過運(yùn)種方式完成，達(dá)到發(fā)電3小時(shí)的目的。
[0028] 根據(jù)通信行業(yè)地區(qū)發(fā)電的普遍需求為3-10小時(shí)，采用該技術(shù)均可W滿足運(yùn)樣的發(fā) 電應(yīng)急保障需求。
[0029] 此外，本發(fā)明還具有下列優(yōu)點(diǎn)：
[0030] 便攜性:整體機(jī)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(dòng)，模塊化控制器與憐酸鐵裡電池組可W隨意插拔，靈活配置。
[0031] 易操作性:操作簡單，無需培訓(xùn)"0"難度，輕松上手，快速接口，接線方便。
[0032] 安全性:操作安全，防反接，無打火，電壓低于交流，運(yùn)維更簡單，無燃料消耗，高效 安全
[0033] 經(jīng)濟(jì)性：電能轉(zhuǎn)換，無其他能源消耗，經(jīng)濟(jì)高效，投資低，復(fù)用性高，可W與現(xiàn)網(wǎng)電 池組并聯(lián)，提高后備時(shí)長。
[0034] 可靠性:系統(tǒng)高效可靠，輸出穩(wěn)定
[0035] 通用性:可覆蓋通信基站95%的站點(diǎn)應(yīng)用，通用性強(qiáng)，易推廣。
[0036] 備用電池更換與延長電池備用方案：
[0037]
[0038] 電池容量與備用時(shí)長算法：
[0039] 例1:宏基站3年后500Ah電池剩余容量425Ah*0.85*0.8 = 289Ah 5小時(shí)率放電；基 站實(shí)際負(fù)載50A，7小時(shí)共需電量50A*化= 350Ah
[0040] 采用直流穩(wěn)流設(shè)備，讓3年后的鉛酸電池按照10小時(shí)率放電計(jì)算，500Ah/425Ah/ 380Ah蓄電池35A-42A電流放電，可W放10小時(shí)，可移動(dòng)電池100Ah-8-12A電流放電，那該基 站實(shí)際放電時(shí)長將可W延長到10小時(shí)或規(guī)定服務(wù)時(shí)間，而不需要更換原電池。
[004。 室外一體化機(jī)柜負(fù)載2 5A標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)時(shí)間3小時(shí)2 5 A*化=7 5Ah現(xiàn)網(wǎng)電池容量為 127.54}1*0.75(放電倍率)*0.8(放電深度）=76.54}1112.54扣0.75(放電倍率)*0.8(放電 深度）=67.5Ah建議不用更換現(xiàn)網(wǎng)電池;如備用時(shí)長需要10小時(shí)，現(xiàn)網(wǎng)電池放電電流控制在 9A-12A左右，剩余電流配置可W移動(dòng)式電池150Ah提供；
[0042] 運(yùn)種方式即保護(hù)了現(xiàn)網(wǎng)電池性能，又可W單獨(dú)作為可移動(dòng)式發(fā)電單元。如負(fù)載15- 40A，單純提供5小時(shí)發(fā)電任務(wù)的話，只需100-200Ah鐵裡電池。同容量更換
[0043]
[0044] 同容量意味著同一備用時(shí)長標(biāo)準(zhǔn)；
[0045]
[004引如采用通信直流智能穩(wěn)流控制器及可移動(dòng)電池組合與基站電池并聯(lián)共同工作；
[0049]
[0050] 采用可移動(dòng)式電池組搭配投資模型與原現(xiàn)網(wǎng)電池更新改造投資減少10%-30% (約為860萬左右）
[0051] 二、作為應(yīng)急發(fā)電設(shè)備-通信直流智能穩(wěn)流均衡控制器(可移動(dòng)電池）
[0052] 通過上述建設(shè)模式，我們發(fā)現(xiàn)，我們解決如下問題：
[0053] 1、存量電池資產(chǎn)最大化利用，節(jié)省投資(延長現(xiàn)網(wǎng)電池資產(chǎn)服務(wù)年限）
[0054] 2、現(xiàn)網(wǎng)多出了 440臺獨(dú)立發(fā)電單元，共計(jì)可移動(dòng)電池安時(shí)數(shù)73000Ah;
[0055] 3、XX地區(qū)3年配置完成，可移動(dòng)發(fā)電單元為1320臺，可移動(dòng)電池安時(shí)數(shù)219000Ah (滿足運(yùn)營商3-10小時(shí)的應(yīng)急發(fā)電保障需求）
[0056] 采用可移動(dòng)式電池組搭配投資模型可減少油機(jī)配置、維護(hù)及管理費(fèi)用（約為500萬 左右）
[0057] 總結(jié):通信直流智能穩(wěn)流均衡控制器在通信基站中的應(yīng)用。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于通信用不同放電倍率電池組模塊化應(yīng)用并網(wǎng)控制器，其特征是：包括可移 動(dòng)電池組和直流穩(wěn)流控制器，所述可移動(dòng)電池組為通信用標(biāo)準(zhǔn)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(fù)載電流自動(dòng)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(yīng)連接一個(gè)-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CRJ; 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(gè)負(fù)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(fù)載電流自動(dòng)檢測電路用于檢測負(fù)載電流，直流母線負(fù)載電流自動(dòng)檢測 電路的輸出端連接主控CPU; 所述EEPROM用于存放各個(gè)電池包的運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，EEPROM的輸入端連接主控CPU的輸 出立而； 所述LED顯示器用于顯示各個(gè)電池包的實(shí)時(shí)運(yùn)行狀態(tài)數(shù)據(jù)，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(jī)和主控CPU，并將EEPROM中存儲(chǔ)的信息上傳外接的 PC機(jī)； 所述數(shù)據(jù)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(hù)信 息和限流設(shè)置信息。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于通信用不同放電倍率電池組模塊化應(yīng)用并網(wǎng)控制 器，其特征是:所述防反接口內(nèi)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(jié)構(gòu)相同，均包括電壓傳感器和DSP，電壓傳感器用于檢測對應(yīng)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(gè)電池包為基準(zhǔn)，根據(jù)該電池包的電壓值判斷其余電池包的接入是否正確。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于通信用不同放電倍率電池組模塊化應(yīng)用并網(wǎng)控制 器，其特征是:限流電路采用數(shù)控buck電路。
【文檔編號】H02J3/38GK106058938SQ201610628365
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年8月2日
【發(fā)明人】陳亞峰, 郁元媛, 袁幽然
【申請人】南京鵬茂信息科技有限公司