本實(shí)用新型屬于通信基站動(dòng)力系統(tǒng)直流電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及主控單元、多組電池的合路單元裝置及相應(yīng)控制單元。

背景技術(shù)：

電動(dòng)汽車動(dòng)力電池容量衰減到初始容量80％以下時(shí)，就需要更換。隨著電動(dòng)汽車的迅猛發(fā)展，越來(lái)越多的動(dòng)力電池從電動(dòng)汽車上退役下來(lái)。為有效利用其剩余容量，將其梯次利用到通信基站的電源系統(tǒng)作為后備電源，即節(jié)約了能源、又減少了污染排放。

通信基站動(dòng)力系統(tǒng)直流電源系統(tǒng)通常是采用鉛酸電池作為后備電源，即鉛酸電池的充放電管理由開關(guān)電源監(jiān)控系統(tǒng)完成，沒(méi)有獨(dú)立的電池充放電管理系統(tǒng)。隨著梯次鋰電的存量越來(lái)越大，鋰代鉛無(wú)論從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上都成為可能。而在逐步取代的過(guò)程中更多地基站存在多組電池并聯(lián)的情況，多組電池可能都是鉛酸、鉛酸和鋰電或者都是鋰電。

多組電池在通信基站中的矩陣管理方法有效地管理基站中多組電池的充放電情況，根據(jù)不同工況選用不同模式，充分利用電池的剩余能量，延長(zhǎng)電池使用壽命，保證基站安全可靠運(yùn)行。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種多組電池在通信基站中的矩陣控制方法，結(jié)合多組電池控制單元及合路單元完成多組電池的充放電管理，根據(jù)不同使用工況實(shí)現(xiàn)特制化智能化的管理模式，解決了多組電池(全鉛酸、部分鉛酸加部分梯次鋰電、全鋰電)在通信基站中并聯(lián)使用的環(huán)流及安全可靠等問(wèn)題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種多組電池組在通信基站中的矩陣控制裝置，其特征在于：包括多個(gè)負(fù)載、開關(guān)電源、多組主控單元、多組電池組合路單元及多組電池組，開關(guān)電源為多組電池組合路單元供電，其中每個(gè)主控單元配合一個(gè)電池組合路單元和一個(gè)電池組使用；所述多組電池組合路單元由兩只逆止二極管、三只控制充電狀態(tài)的開關(guān)、限流電阻、電流采樣元件組成。

進(jìn)一步的，所述控制充電狀態(tài)的開關(guān)為直流接觸器、固態(tài)繼電器、無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)的一種或幾種。

進(jìn)一步的，所述電流采樣元件為分流器或者霍爾傳感器。

進(jìn)一步的，所述主控單元具體為電池管理系統(tǒng)BMS。

進(jìn)一步的，所述電池管理系統(tǒng)BMS，含有系統(tǒng)級(jí)芯片SOC和GPRS模塊。

進(jìn)一步的，所述開關(guān)電源的供電源為風(fēng)機(jī)、光伏板、市電、柴油發(fā)電機(jī)中的一種或幾種。

主控單元每個(gè)站只配一個(gè)，其主要功能有：接收每組電池的控制單元上送的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，數(shù)據(jù)管理，控制每組電池組的運(yùn)行狀態(tài)，計(jì)算電池組總的SOC，上送數(shù)據(jù)給動(dòng)力環(huán)境系統(tǒng)及GPRS模塊。合路單元每組電池配一個(gè)。

本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.多組鋰電池在通信基站中屬于首次應(yīng)用，在通信基站中的矩陣管理方法解決了多組電池在通信基站應(yīng)用中的環(huán)流及安全可靠問(wèn)題，能夠適應(yīng)不同類型、不同容量電池之間的并聯(lián)，實(shí)現(xiàn)了多組電池(尤其是鋰電池)依次、同時(shí)充電，同時(shí)放電。

2.使車用動(dòng)力電池退役后剩余能量能夠得到充分的利用，減少了碳排放和環(huán)境污染，響應(yīng)了國(guó)家在綠色經(jīng)濟(jì)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)等的剛性需求，同時(shí)也有很好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)用新型帶限流回路一種方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型帶限流回路另一種方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型不帶限流回路一種方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實(shí)用新型不帶限流回路另一種方式的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實(shí)用新型合路單元-電池組的示意圖；

圖6為本實(shí)用新型基站組網(wǎng)圖。

圖1-6中附圖標(biāo)記：KO：負(fù)荷開關(guān)；Z:負(fù)載；G1：電池組、G2：電池組、Gn：電池組；R1:限流電阻、R2：限流電阻、Rn：限流電阻；K0:開關(guān)，K11：充電開關(guān)、K12：放電開關(guān)、K13:限流開關(guān)、K21：充電開關(guān)、K22：放電開關(guān)、K23：限流開關(guān)、Kn1：充電開關(guān)、Kn2：放電開關(guān)；Kn3：限流開關(guān)；FL1:電流采樣元件、FL2：電流采樣元件、FLn：電流采樣元件；BMS1：電池管理系統(tǒng)1、BMSn：電池管理系統(tǒng)n；其中n表示自然數(shù)。

具體實(shí)施方式

圖1為本實(shí)用新型帶限流回路一種方式的結(jié)構(gòu)示意圖；第一組合路單元由兩只逆止二極管、三只控制充電狀態(tài)的開關(guān)(充電開關(guān)K11、放電開關(guān)K12、限流開關(guān)K13，具體可以由直流接觸器、固態(tài)繼電器或者無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)、限流電阻(R1)、電流采樣元件(FL1，具體可以有分流器或者霍爾傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)組成；第二組合路單元由兩只逆止二極管、三只控制充電狀態(tài)的開關(guān)(充電開關(guān)K21、放電開關(guān)K22、限流開關(guān)K23，具體可以由直流接觸器、固態(tài)繼電器或者無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)、限流電阻(R2)、電流采樣元件(FL2，具體可以有分流器或者霍爾傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)組成；以此類推第N組合路單元由兩只逆止二極管、三只控制充電狀態(tài)的開關(guān)(充電開關(guān)Kn1、放電開關(guān)Kn2、限流開關(guān)Kn3，具體可以由直流接觸器、固態(tài)繼電器或者無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)、限流電阻(Rn)、電流采樣元件(FLn，具體可以有分流器或者霍爾傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)組成。行為控制電池組開關(guān)列為電池組充放電狀態(tài)矩陣：

以第一組合路單元為例：

限流充電

僅限流開關(guān)K13閉合，開關(guān)電源B+、B-向含F(xiàn)L1、R1、K13器件在內(nèi)的電池組G1支路充電，同時(shí)帶負(fù)載Z。

正常充電

僅充電開關(guān)K11閉合，開關(guān)電源B+、B-向含F(xiàn)L1、二極管、K11器件在內(nèi)的電池組G1支路充電，同時(shí)帶負(fù)載Z。

失電保護(hù)

當(dāng)開關(guān)電源B+、B-失電時(shí)，此時(shí)僅放電開關(guān)K12閉合，電池組G1向負(fù)載Z供電，即電池組G1、負(fù)載Z、放電開關(guān)K12、另一個(gè)二極管、電流采樣元件FL1形成閉合回路，完成在開關(guān)電源B+、B-失電情況下，對(duì)負(fù)載Z的供電。當(dāng)電池組電壓低于保護(hù)值時(shí)，斷開放電開關(guān)K12，進(jìn)行電池低電壓保護(hù)。

上述第一組合路單元、第二組合單元、直至第N組合路單元能夠?qū)崿F(xiàn)依次充電或同時(shí)充電，并能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)放電。

圖2為本實(shí)用新型帶限流回路另一種方式的結(jié)構(gòu)示意圖。其與圖1中主要區(qū)別在于限流電路(限流開關(guān)K13、電阻R1)接到開關(guān)電源B+一側(cè)，其余限流充電、正常充電、失電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)，以及實(shí)現(xiàn)的功能(實(shí)現(xiàn)的功能是指：第一組合路單元、第二組合單元、直至第N組合路單元能夠?qū)崿F(xiàn)依次充電或同時(shí)充電，并能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)放電)與圖1中相應(yīng)實(shí)現(xiàn)一致。

圖3為本實(shí)用新型不帶限流回路一種方式的結(jié)構(gòu)示意圖。第一組合路單元由兩只逆止二極管、兩只控制充電狀態(tài)的開關(guān)(充電開關(guān)K11、放電開關(guān)K12，具體可以由直流接觸器、固態(tài)繼電器或者無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)、電流采樣元件(FL1，具體可以有分流器或者霍爾傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)組成；第二組合路單元由兩只逆止二極管、兩只控制充電狀態(tài)的開關(guān)(充電開關(guān)K21、放電開關(guān)K22，具體可以由直流接觸器、固態(tài)繼電器或者無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)、電流采樣元件(FL2，具體可以有分流器或者霍爾傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)組成；以此類推第N組合路單元由兩只逆止二極管、兩只控制充電狀態(tài)的開關(guān)(充電開關(guān)Kn1、放電開關(guān)Kn2，具體可以由直流接觸器、固態(tài)繼電器或者無(wú)觸點(diǎn)開關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)、電流采樣元件(FLn，具體可以有分流器或者霍爾傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，視具體工況和實(shí)際要求來(lái)確定)組成。

控制單元(BMS)每組電池配一個(gè)，其主要功能有：?jiǎn)坞姵仉妷翰蓸印坞姵販囟炔蓸?、充放電電流采樣、過(guò)欠壓報(bào)警及保護(hù)、高低溫報(bào)警及保護(hù)、限流保護(hù)、充放電狀態(tài)控制、SOC等參數(shù)計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)的智能分揀、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳等功能。

行為控制電池組開關(guān)列為電池組充放電狀態(tài)矩陣：＝。

主控單元、合路單元、控制單元在整個(gè)基站組網(wǎng)系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)附圖6.

以第一組合路單元為例：

正常充電

僅充電開關(guān)K11閉合，開關(guān)電源B+、B-向含F(xiàn)L1、二極管、K11器件在內(nèi)的電池組G1支路充電，同時(shí)帶負(fù)載Z。

失電保護(hù)

當(dāng)開關(guān)電源B+、B-失電時(shí)，此時(shí)僅放電開關(guān)K12閉合，電池組G1向負(fù)載Z供電，即電池組G1、負(fù)載Z、放電開關(guān)K12、另一個(gè)二極管、電流采樣元件FL1形成閉合回路，完成在開關(guān)電源B+、B-失電情況下，對(duì)負(fù)載Z的供電。當(dāng)電池組電壓低于保護(hù)值時(shí)，斷開放電開關(guān)K12，進(jìn)行電池低電壓保護(hù)。

上述第一組合路單元、第二組合單元、直至第N組合路單元能夠?qū)崿F(xiàn)依次充電或同時(shí)充電，并能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)放電。

圖4為本實(shí)用新型不帶限流回路另一種方式的結(jié)構(gòu)示意圖。其與圖3中主要區(qū)別在于電池組支路(電池組G1、電流采樣元件FL1)接到開關(guān)電源B-一側(cè)，其余正常充電、失電保護(hù)的實(shí)現(xiàn)，以及實(shí)現(xiàn)的功能(實(shí)現(xiàn)的功能是指：第一組合路單元、第二組合單元、直至第N組合路單元能夠?qū)崿F(xiàn)依次充電或同時(shí)充電，并能夠?qū)崿F(xiàn)同時(shí)放電)與圖3中相應(yīng)實(shí)現(xiàn)一致。

圖5為本實(shí)用新型合路單元-電池組的示意圖；圖6為本實(shí)用新型基站組網(wǎng)圖。

實(shí)施例1(一組鉛酸、兩組梯次電池、三四類市電)：

有第一、二、三組合路單元，其中一組用鉛酸作電池組、兩組用梯次鋰電池,當(dāng)應(yīng)用于三四類市電(像圖6中所示市電、柴機(jī))作為開關(guān)電源的情況。適合的充電方式：依次充電、鉛酸充滿后繼續(xù)浮充、梯次鋰電充滿后根據(jù)要求可選擇浮充或備電擱置，交流失電后同時(shí)放電，放電到二次下電電壓時(shí)，切斷放電回路。當(dāng)市電正常時(shí)，負(fù)載始終由充電機(jī)(開關(guān)電源)供電。

實(shí)施例2(三組梯次電池、新能源工況)：

第一、二、三組合路單元均用梯次鋰電池，當(dāng)應(yīng)用于新能源工況時(shí)(即圖6中風(fēng)機(jī)和/或光伏板作為開關(guān)電源B+、B-來(lái)源時(shí))。適合的充電方式：同時(shí)充電，因?yàn)樵O(shè)有限流保護(hù)，不會(huì)發(fā)生過(guò)充。充滿后，根據(jù)要求可浮充，可備電擱置。放電時(shí)，由梯次鋰電帶載放電。

實(shí)施例3(一組鉛酸、兩組梯次電池、削峰填谷工況)：

有第一、二、三組合路單元，其中一組用鉛酸作電池組、兩組用梯次鋰電池,用于解決開關(guān)電源削峰填谷現(xiàn)象的情況。適合的運(yùn)行方式：需要充電時(shí)同時(shí)充電，需要放電時(shí)斷開充電機(jī)與負(fù)載的連接，由梯次鋰電帶載放電，鉛酸備用；

谷供電8小時(shí)：開始充電；平供電8小時(shí)，保持充滿狀態(tài)；峰供電電池放電。

實(shí)施例4(兩組鉛酸，正常工況)：

有第一、二組合路單元、兩組均用鉛酸作電池組的正常工況。多組電池矩陣管理模式不但對(duì)梯次電池能有效管理，對(duì)原來(lái)配有兩組鉛酸的蓄電池也能有效管理，即可避免電池組間并聯(lián)產(chǎn)生環(huán)流，也可靈活選擇充放電策略及滿電運(yùn)行方式；

適合的運(yùn)行方式：可同時(shí)充電或依次充電；放電時(shí)同時(shí)放電；

實(shí)施例5(原有方案，特殊工況—有時(shí)需停用)：

多組電池矩陣管理模式的特殊工況，例如：有時(shí)需停用的基站，不但能遠(yuǎn)程切斷負(fù)載(斷開負(fù)荷開關(guān)K0)，而且能隨時(shí)補(bǔ)充電池自放電。避免電池長(zhǎng)期擱置自放電過(guò)大影響電池使用壽命。

以上所述僅為本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施例而已，并不用于限制本實(shí)用新型，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本實(shí)用新型可以有各種可知的更改和變化。凡在本實(shí)用新型的原則和精神之內(nèi)，所作出的任何等同替換、修改、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。