基站多电池组协同放电系统的制作方法-k8凯发

1.本实用新型属于基站电池组技术领域，涉及一种基站多电池组协同放电系统。


背景技术：

2.公众通信网移动基站在长期运营过程中，随着电池容量的衰减，需要每隔一定时间补充配置备电电池组，以满足基站通信设备在交流停电后的备电时长，或者随着基站负载设备的扩容，也需要补充配置备电电池组。
早期铁塔公司和通信运营商在通信基站采用了大量的铅酸电池，后期扩容过程中，根据需扩容的容量要求，可能继续使用铅酸电池，也可能采用磷酸铁锂电池扩容，但需要借助电池合路器，实现新旧电池的组合使用，包括新旧铅酸电池的组合，或者铅酸电池与磷酸铁锂电池的组合。
3.为了控制成本，基站蓄电池在扩容过程中，可能仅对新扩容的多组铅酸电池或锂电池配置合路器，如图1所示。
新增的铅酸电池组或锂电池组通过合路器模块实现充电电压与限流管理，原有的铅酸电池组保持不变直接接入开关电源直流母线，利用开关电源的监控单元实现充电电压与限流管理。
当基站停电、电池放电时，电池合路器通常采用类似智能锂电的放电管理策略：合路器模块后端新增的铅酸电池组或锂电池组优先放电，以合路器模块的最大放电电流、或基站负载电流两者之间的较小值恒流放电，直至合路器后端新增电池组放电至低压保护后，如直流母线上直连的电池组还可继续放电，则母线电池组再继续对基站负载独立放电，直至放电保护。
4.但该策略会导致放电过程中合路器后端电池组、直流母线端直连电池组先后出现大电流独立带载放电。
在任一端或两端均采用铅酸电池的情况下，由于铅酸电池放电电流越大、实际有效放电容量越小，放电电流越小，实际有效放电容量越大的电化学特性，因此，基站停电后电池合路器采用其后端电池组优先放电的控制逻辑，无法实现基站铅酸电池组的最大放电容量、最长备电时间；在任一端或两端均采用铁锂电池的情况下，由于铁锂电池组在大电流放电条件下内部温升更高、更容易增加热失控的风险造成基站的安全隐患。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种基站多电池组协同放电系统，以解决现有电池组在大电流放电条件下内部温升高、容易增加热失控的风险造成基站的安全隐患的问题。
6.为了达到上述目的，本实用新型的基础方案为：一种基站多电池组协同放电系统，所述电池组包括原电池组和新电池组；
7.所述原电池组直接与直流母线连接，监控单元的控制信号输出端与原配置的开关电源的整流模块连接，原电池组配置有第一电压传感器；
8.所述新电池组配置有双向dc/dc模块和第二电压传感器，所述新电池组通过双向dc/dc模块与直流母线连接；
9.所述监控单元的输入端与第一电压传感器的输出端和第二电压传感器的输出端分别连接，监控单元通过整流模块控制原电池组的放电；
10.第一电压传感器的输出端和第二电压传感器的输出端分别与双向dc/dc模块的对应输入端连接，双向dc/dc模块控制新电池组的放电。
11.本基础方案的工作原理和有益效果在于：利用第一电压传感器和第二电压传感器，分别采集基站直流母线的电压变化趋势，即直流母线端的原电池组的放电电压，以及双向dc/dc模块后端的新电池组的电压变化趋势。
通过监控单元和双向dc/dc模块对比第一电压传感器和第二电压传感器采集的电压数值大小，从而动态调节原电池组和新电池组的电流，实现放电过程中双向dc/dc模块后端的新电池组和母线直连的原电池组放电电压趋同并相等，并最终同时下降至电池放电的低压保护阈值。
这样避免了电池组大电流放电，不存在控制电池组内部温升、增加热失控的风险，保障了基站的安全。
12.进一步，还包括负载电流传感器，所述负载电流传感器安装在直流母线的负载端，用于采集基站的负载电流并传输至双向dc/dc模块。
13.配置负载电流传感器，实时检测基站负载总电流，并告知双向dc/dc模块，以便后续双向dc/dc模块控制电池放电电流。
14.进一步，还包括交流供电采集模块，所述交流供电采集模块的输入端与基站的市电输入端连接，用于检测外市电信号并传输至双向dc/dc模块，所述双向dc/dc模块的控制信号输出端分别与新电池组和原电池组的放电控制端连接。
15.检测市电信息，判断是否交流停电，以便控制原电池组和新电池组放电。
16.进一步，还包括电池组容量检测机构，所述电池组容量检测机构分别采集新增电池组和直连电池组的容量并输入双向dc/dc模块。
17.根据新电池组和原电池组的容量，双向dc/dc模块可以此分配各自的初始放电电压，避免一个电池组独立带载大电流放电。
18.进一步，所述监控单元包括第一比较器和第一pwm控制器，所述第一比较器的输入端分别与第一电压传感器和第二电压传感器的输出端连接，第一比较器的输出端通过第一pwm控制器与原电池组的放电电流控制端连接。
19.利用第一比较器对比第一电压传感器和第二电压传感器采集的电压信号数值的大小，从而动态调整原电池组的放电电流，结构简单。
20.进一步，所述双向dc/dc模块包括第二比较器和第二pwm控制器，所述第二比较器的输入端分别与第二电压传感器和第一电压传感器的输出端连接，第二比较器的输出端通过第二pwm控制器与新电池组的放电电流控制端连接，双向dc/dc模块对新电池组的放电电流高低调节与监控单元控制原电池组放电操作相反。
21.利用第二比较器对比第一电压传感器和第二电压传感器采集的电压信号数值的大小，控制新电池组的放电电流，实现放电过程中新电池组和原电池组放电电压趋同并相等，操作简单。
22.进一步，所述原电池组和新电池组采用新铅酸、旧铅酸、梯级铁锂、普通铁锂、换电柜退役铁锂中的任意两者组合。
23.根据需要，任意选用合适的电池组，便于使用。
24.进一步，还包括动环监控单元，所述双向dc/dc模块和监控单元通过智能数据接口，将采集的信息传输至动环监控单元。
25.利用动环监控单元，将采集的相应信息汇总，便于工作人员查看。
附图说明
26.图1是本实用新型背景技术中现有基站蓄电池扩容结构示意图；
27.图2是本实用新型基站多电池组协同放电系统的结构示意图。
具体实施方式
28.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
29.在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
30.在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
31.本实用新型公开了一种基站多电池组协同放电系统，如图2所示，电池组包括原电池组和新电池组。
优选，原电池组和新电池组采用新铅酸、旧铅酸、梯级铁锂、普通铁锂、换电柜退役铁锂中的任意两者组合。
根据需要，任意选用合适的电池组，便于使用。
32.原电池组直接与直流母线电性连接，监控单元(csu，channel service unit,
也称通道服务单元)的控制信号输出端与原配置的开关电源的整流模块电性连接。
原电池组配置有第一电压传感器，第一电压传感器的输入端与原电池组的放电端电性连接，用于采集原电池组的放电电压信息。
本实用新型所采用的电压传感器，优选但不限于mik-dzv单相直流电压传感器。
33.新电池组配置有双向dc/dc模块和第二电压传感器，新电池组通过双向dc/dc模块与直流母线电性连接。
第二电压传感器的输入端与新电池组的放电端电性连接，用于采集新电池组的放电电压信息。
34.监控单元的输入端与第一电压传感器的输出端和第二电压传感器的输出端分别电性连接，监控单元通过整流模块控制原电池组的放电；通过监控单元对比第一电压传感器和第二电压传感器采集的电压数值大小，从而动态调节原电池组的电流。
当第一电压传感器采集的电压数值大于第二电压传感器采集的电压数值时，监控单元动态减小原电池组的放电电流；反之，则动态增大原电池组的放电电流。
35.第一电压传感器的输出端和第二电压传感器的输出端分别与双向dc/dc模块的对应输入端电性连接，双向dc/dc模块控制新电池组的放电。
通过双向dc/dc模块对比第一电压传感器和第二电压传感器采集的电压数值大小，从而动态调节新电池组的电流。
当第一电压传感器采集的电压数值大于第二电压传感器采集的电压数值时，双向dc/dc模块动态增大新电池组的放电电流；反之，则动态减小新电池组的放电电流。
这样实现放电过程中双
向dc/dc模块后端的新电池组和母线直连的原电池组放电电压趋同并相等，并最终同时下降至电池放电的低压保护阈值。
基站多电池组协同放电系统还包括负载电流传感器(如sz1k-50
的霍尔式电流传感器)，负载电流传感器安装在直流母线的负载端，用于实时采集基站的负载总电流并传输至双向dc/dc模块。
负载电流传感器采集的总电流-双向dc/dc模块自身放电电流＝基站原有电池的放电电流，通过双向dc/dc模块输出升压或输出降压来调整与原有电池电流的输出比例。
避免了电池组大电流放电，不存在控制电池组内部温升、增加热失控的风险，保障了基站的安全。
36.本实用新型的一种优选方案中，监控单元包括第一比较器和第一pwm控制器，本实用新型所采用的比较器优选但不限于
lm324、lm339，pwm控制器可采用st viperplus系列等。
第一比较器的输入端分别与第一电压传感器和第二电压传感器的输出端电性连接，第一比较器的输出端通过第一pwm控制器与原电池组的放电电流控制端电性连接。
第一比较器的输出端通过第一pwm控制器直接与原电池组的减小放电电流控制端连接，第一比较器的输出端经非门后通过第一pwm控制器，与原电池组的增大放电电流控制端电性连接。
37.第一比较器对比第一电压传感器和第二电压传感器采集的电压信号数值的大小，当第一电压传感器采集的电压数值大于第二电压传感器采集的电压数值时，第一比较器输出高电平的减小控制信号，至原电池组的减小放电电流控制端，减小原电池组的放电电流。
反之，第一比较器输出低电平经非门后为高电平，高电平传输至原电池组的增大放电电流控制端，增大原电池组的放电电流。
38.本实用新型的一种优选方案中，双向dc/dc模块包括第二比较器和第二pwm控制器，第二比较器的输入端分别与第二电压传感器和第一电压传感器的输出端电性连接，第二比较器的输出端通过第二pwm控制器与新电池组的放电电流控制端电性连接。
同理，第二比较器的输出端通过第二pwm控制器直接与原电池组的增大放电电流控制端电性连接，第二比较器的输出端经非门后通过第二pwm控制器，与新电池组的减小放电电流控制端电性连接。
39.当第一电压传感器采集的电压数值大于第二电压传感器采集的电压数值时，第二比较器输出高电平的增大控制信号，至新电池组的增大放电电流控制端，增大新电池组的放电电流。
反之，第二比较器输出低电平经非门后为高电平，高电平传输至新电池组的减小放电电流控制端，减小新电池组的放电电流。
40.双向dc/dc模块对新电池组的放电电流高低调节，与监控单元控制原电池组放电操作相反。
41.本实用新型的一种优选方案中，基站多电池组协同放电系统还包括交流供电采集模块，交流供电采集模块的输入端与基站的市电输入端电性连接，用于检测外市电信号并传输至双向dc/dc模块。
交流供电采集模块也可采用电压传感器或电流传感器，双向dc/dc模块的控制信号输出端分别与新电池组和原电池组的放电控制端电性连接。
检测市电信息，判断是否交流停电，以便控制原电池组和新电池组放电。
42.更优选的，基站多电池组协同放电系统还包括电池组容量检测机构，电池组容量检测机构分别采集新增电池组和直连电池组的容量并输入双向dc/dc模块，双向dc/dc模块分配新电池组和原电池组的初始放电电流。
根据新电池组和原电池组的容量，分配各自的初始放电电流，避免一个电池组独立带载大电流放电。
具体电池组容量检测机构可采用库
伦计(例如ti的bq76920
库仑计芯片)或者阻抗跟踪计量检测装置。
新电池组和原电池组的初始放电电流可设置，可随机分配；也可根据新电池组和原电池组的容量百分比来分配各自的初始放电电流，该方法采用现有技术，不是本实用新型的改进点，在此不作赘述。
43.本实用新型的一种优选方案中，基站多电池组协同放电系统还包括动环监控单元(fsu)，双向dc/dc模块和监控单元通过智能数据接口(如rs485接口、rs232接口、rs422接口等)，将采集的信息传输至动环监控单元。
利用动环监控单元，将采集的相应信息汇总，便于工作人员查看。
44.本技术方案通过基站电池合路器(即双向dc/dc模块)，改进的电池放电控制策略，实现合路器后端的新电池组或直流母线直连的原电池组，在基站交流停电后的直流负载条件下，尽可能均放出各自的最大有效容量，控制好延长基站的备电时间。
或实现新电池组和原电池组，在基站交流停电后的直流负载条件下，尽可能避免大电流放电以控制电池组内部温升、增加热失控的风险，保障基站的安全。
45.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。
而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
46.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。