本發(fā)明涉及電源管理技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種電源管理系統(tǒng)及一種電源管理方法。

背景技術(shù)：

通信設(shè)備等重要的精密用電設(shè)備多直接采用直流供電，其電源來自交流電網(wǎng)并通過整流裝置變換為穩(wěn)定、干凈的直流電。為了保證設(shè)備能夠連續(xù)不間斷的工作，通信電源系統(tǒng)通常并聯(lián)有蓄電池組作為基站的備用電源或不間斷電源，以防止交流電斷電或故障時設(shè)備斷電。目前，通信設(shè)備大多采用鉛酸或者鐵鋰電池作為基站的備用電源當(dāng)不間斷電源。

隨著科技的發(fā)展，通信設(shè)備的更新?lián)Q代，通信基站用電功率越來越大，且隨著電池的長期使用會導(dǎo)致容量減小，故現(xiàn)有基站的備用電池的容量存在明顯不足。當(dāng)外界停電時間稍長時，備用電池的電能就會耗盡，從而停止輸出。

綜上所述，如何有效地解決通信供電系統(tǒng)中備用電池容量不足且難以很方便的擴(kuò)容等問題，是目前本領(lǐng)域技術(shù)人員急需解決的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種電源管理系統(tǒng)及電源管理方法，其可以有效地解決通信供電系統(tǒng)中備用電池容量不足且難以很方便的擴(kuò)容等問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種電源管理系統(tǒng)，與負(fù)載連接，包括電源裝置，所述電源裝置包括mcu和由若干個電池并聯(lián)組成的電池組，在每個電池的并聯(lián)支路上設(shè)有與該電池串聯(lián)的電池切換裝置，所述mcu與各電池切換裝置控制連接；所述電源裝置的數(shù)量為若干個，各電源裝置相互并聯(lián)；所述電源管理系統(tǒng)還包括對所述若干個電源裝置進(jìn)行管理的管理裝置；

所述管理裝置包括：系統(tǒng)電源監(jiān)控模塊、選擇模塊和中央處理模塊；

所述系統(tǒng)電源監(jiān)控模塊，用于對與負(fù)載連接的系統(tǒng)電源的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，并在系統(tǒng)電源上電和下電時實時通知中央處理模塊；

所述選擇模塊，用于從所述若干個電源裝置中選取當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置，通知中央處理模塊；

所述中央處理模塊，用于在所述系統(tǒng)電源下電時，控制當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行放電，且在該電源裝置放電結(jié)束后切換至下一個具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行放電；在所述系統(tǒng)電源上電時，對當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行充電，且在該電源裝置充電結(jié)束后切換至下一個具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行充電。

可選的，所述電源管理系統(tǒng)還包括地址決策模塊，用于依次對各個電源裝置分配唯一地址。

可選的，所述電源裝置的mcu，還用于在接收到所述中央處理模塊的充電指令時，控制本電源裝置內(nèi)的主用電池先充電，在主用電池充滿后再控制備用電池充電。

可選的，所述電源裝置的mcu，還用于在接收到所述中央處理模塊的放電指令時，控制本電源裝置內(nèi)的主用電池先放電，在主用電池放完后再控制備用電池放電。

可選的，所述電池切換裝置包括串聯(lián)的電池充放電控制單元和電流測量單元；

所述電池充放電控制單元包括并聯(lián)的機(jī)械開關(guān)和電子開關(guān)，且在電子開關(guān)所在的并聯(lián)支路上設(shè)有與該電子開關(guān)串聯(lián)的肖特基二極管；

所述電流測量單元為分流器。

一種電源管理方法，所述電源管理方法應(yīng)用于如上任一所述的電源管理系統(tǒng)，包括：

對與負(fù)載連接的系統(tǒng)電源進(jìn)行實時監(jiān)控；

在所述系統(tǒng)電源下電時，從所述若干個電源裝置中選取當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置并控制該電源裝置進(jìn)行放電，且在當(dāng)前電源裝置放電結(jié)束后切換至下一個具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行放電；

在所述系統(tǒng)電源上電時，從所述若干個電源裝置中選取當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置并對該電源裝置進(jìn)行充電，且在當(dāng)前電源裝置的電量充電結(jié)束后切換至下一個具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行充電；

可選的，所述電源管理方法還包括依次對各個電源裝置分配唯一地址的步驟；

在控制各電源裝置放電或者充電時，按照已分配的地址信息向當(dāng)前電源裝置發(fā)送相應(yīng)的控制指令。

可選的，所述依次對各個電源裝置分配唯一地址的步驟包括：

在初始時刻，為各個電源裝置設(shè)置初始地址；

針對當(dāng)前正進(jìn)行地址分配的電源裝置，讀取本電源裝置的初始地址，并在通訊總線上廣播本電源裝置的初始地址信息；若收到地址沖突消息，則變更本電源裝置的地址后再進(jìn)行廣播，直至變更后的地址唯一；

同時，針對當(dāng)前未進(jìn)行地址分配的電源裝置，獲取通訊總線上的廣播信息，若本電源裝置的地址與所述廣播信息中包含的地址沖突，則在通訊總線上返回地址沖突消息。

可選的，所述控制當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行放電的方法包括：控制當(dāng)前電源裝置的主用電池先放電，在該主用電池放光后再由備用電池放電；

所述對當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行充電的方法包括：先對當(dāng)前電源裝置的主用電池充電，在該主用電池充滿后再對備用電池充電。

可選的，所述在當(dāng)前電源裝置放電結(jié)束/充電結(jié)束時切換至下一個具有最大剩余總電量的電源裝置的方法包括：

導(dǎo)通當(dāng)前電源裝置的電子開關(guān)；

斷開當(dāng)前電源裝置的機(jī)械開關(guān)；

導(dǎo)通下一個電源裝置的電子開關(guān)；

斷開當(dāng)前電源裝置的電子開關(guān)；

導(dǎo)通下一個電源裝置的機(jī)械開關(guān)；

斷開下一個電源裝置的電子開關(guān)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明實施例具有以下技術(shù)效果：

本發(fā)明實施例通過多組電源裝置的并聯(lián)使用，不但可以有效實現(xiàn)直流電源系統(tǒng)擴(kuò)容，同時可以將多組小容量舊電池舊物利用，通過數(shù)量的增多保證通信電源系統(tǒng)的容量和可靠性，極大的節(jié)約了擴(kuò)容成本，提高舊物或者因容量較小無法使用的電池的使用率，且能夠使得各個電池的使用壽命趨于一致。實現(xiàn)簡單快速，無需改變各電源裝置內(nèi)的連線狀態(tài)、位置等。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的電源裝置的電路原理圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的多個電源裝置并聯(lián)組網(wǎng)的原理結(jié)構(gòu)圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法的總流程圖；

圖4為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法中的地址分配子流程圖；

圖5為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法中的充電子流程圖；

圖6為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法中的放電子流程圖；

圖7為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法中的電源裝置切換子流程圖。

附圖中標(biāo)記如下：

機(jī)械開關(guān)k1，機(jī)械開關(guān)k2，電子開關(guān)q1，電子開關(guān)q2，肖特基二極管d1，肖特基二極管d2，分流器i1，分流器i2，主用電池bat1，備用電池bat2，當(dāng)前電源裝置h_src、下一電源裝置h_dst。

具體實施方式

本發(fā)明實施例公開了一種電源管理系統(tǒng)及電源管理方法，以擴(kuò)充供電系統(tǒng)中備用電池的電量，提高并聯(lián)使用電源裝置充放電過程的合理性和可靠性。

下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-圖7，圖1為本發(fā)明實施例提供的電源裝置的電路原理圖；圖2為本發(fā)明實施例提供的多個電源裝置并聯(lián)后的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法的總流程圖；圖4為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法中的地址分配子流程圖；圖5為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法的充電子流程圖；圖6為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法的放電子流程圖；圖7為本發(fā)明實施例提供的電源管理方法中的電源裝置切換子流程圖。

實施例一

請參閱圖1，本實施例提供了一種電源裝置，其包括有電池組和mcu；電池組中包括并聯(lián)的兩個電池bat1和bat2，可分別作為主用電池和備用電池。

在每個電池bat1/bat2所在的并聯(lián)支路上，設(shè)有與該電池bat1/bat2串聯(lián)的電池切換裝置，用于由mcu控制實現(xiàn)本支路上電池的充電或者放電。電池切換裝置包括串聯(lián)的電池充放電控制單元和電流測量單元；其中，電池充放電單元包括并聯(lián)的機(jī)械開關(guān)k1/k2和電子開關(guān)q1/q2，且在電子開關(guān)q1/q2所在的并聯(lián)支路上設(shè)有與電子開關(guān)q1/q2串聯(lián)的肖特基二極管d1/d2；電流測量單元具體可以為分流器i1/i2。

在本實施例中，以電池bat1作為主用電池、電池bat2作為備用電池為例進(jìn)行描述。此時，機(jī)械開關(guān)k1為控制主用回路的直流接觸器；機(jī)械開關(guān)k2為控制備用回路的直流接觸器；電子開關(guān)q1為主用續(xù)流回路開關(guān)管，電子開關(guān)q2為備用續(xù)流回路的開關(guān)管。

實施例二

本發(fā)明的實施例提供了一種電源管理系統(tǒng)，既可以滿足單組電池組的獨(dú)立使用，實現(xiàn)電池管理和擴(kuò)容，同時也可以滿足多組電池組的并聯(lián)使用。任意時刻僅單組電池組中主用電池或者備用電池在線，同時對電池狀況較好的電池優(yōu)先使用，達(dá)到多組電池組最終使用壽命趨于一致的目的。

上述電源管理系統(tǒng)，包括并聯(lián)的若干個電源裝置，以及對若干個電源裝置進(jìn)行管理的管理單元。

電源裝置如圖1和圖2所示，包括主用和備用兩路電池通道，每路電池通道分別接入鋰電池或者鉛酸電池。每路電池通道中設(shè)有機(jī)械開關(guān)k和電子開關(guān)q，兩個開關(guān)相互配合實現(xiàn)本電源裝置中主用電池與備用電池的可靠切換。

若干個電源裝置并聯(lián)工作組網(wǎng)結(jié)構(gòu)如圖2所示，各個電源裝置通過通訊總線實現(xiàn)互聯(lián)，實現(xiàn)相互之間的通訊；且每個電源裝置在接收到放電/充電指令時，按照主用電池先放電/充電、備用電池后放電/充電的原則，控制主用電池和備用電池的狀態(tài)進(jìn)行切換。

管理裝置包括：地址決策模塊、系統(tǒng)電源監(jiān)控模塊、選擇模塊和中央處理模塊。

其中，地址決策模塊，用于依次對各個電源裝置分配唯一地址；

系統(tǒng)電源監(jiān)控模塊，用于對與負(fù)載連接的系統(tǒng)電源的狀態(tài)進(jìn)行實時監(jiān)控，并在系統(tǒng)電源上電和下電時實時通知中央處理模塊；

選擇模塊，用于從所有電源裝置中選取當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置，通知中央處理模塊；

中央處理模塊，用于在系統(tǒng)電源下電時，控制當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行放電，且在該電源裝置放電結(jié)束后切換至下一個具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行放電；在系統(tǒng)電源上電時，對當(dāng)前具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行充電，且在該電源裝置充電結(jié)束后切換至下一個具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)行充電。

實施例三

基于實施例二提供的電源管理系統(tǒng)，本實施例三提供了一種電源管理方法，實現(xiàn)對并聯(lián)的多組電池組的有效管理，如圖3所示，包括以下步驟：

步驟s101、在各個電源裝置上電后，控制各個電源裝置的電子開關(guān)導(dǎo)通、繼電器開關(guān)斷開，保證負(fù)載可靠供電。

步驟s102、通過地址決策子流程確定各個電源裝置的地址，保證各個電源裝置的地址唯一，便于并聯(lián)的各個電源裝置之間的切換配合以及狀態(tài)信息上報等。

步驟s103、比較各個電源裝置的剩余總電量(包括本電源裝置中主用電池和備用電池的剩余容量之和)，選定具有最大剩余總電量的單個電源裝置，對此電源裝置進(jìn)行步驟s104至步驟s105中的操作，對于其他電源裝置進(jìn)行步驟s106中的操作。

步驟s104、對于具有最大剩余總電量的電源裝置，控制其機(jī)械開關(guān)斷開、電子開關(guān)閉合，使得該電源裝置進(jìn)入常態(tài)工作狀態(tài)。

步驟s105、識別負(fù)載外接的系統(tǒng)電源的當(dāng)前狀態(tài)，若系統(tǒng)電源當(dāng)前上電，則控制選定的具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)入充電子流程；若系統(tǒng)電源當(dāng)前下電，則控制選定的具有最大剩余總電量的電源裝置進(jìn)入放電子流程。

步驟s106、對于其他電源裝置，控制其電子開關(guān)斷開，使其進(jìn)入充放電待機(jī)狀態(tài)。

上述流程中，在每個電源裝置的地址確定之后，根據(jù)單個電源裝置的剩余總電量進(jìn)行充放電管理。工作時剩余總電量最大的電源裝置優(yōu)先工作；在需要優(yōu)先工作的電源裝置選定之后，將其繼電器開關(guān)導(dǎo)通、電子開關(guān)閉合以使其進(jìn)入常態(tài)工作狀態(tài)，同時其他不需要工作的設(shè)備則直接斷開電子開關(guān)以使其進(jìn)入充放電待機(jī)狀態(tài)；此后，根據(jù)系統(tǒng)電源情況實現(xiàn)充放電管理。這種方式，保證了優(yōu)先使用狀況良好的電源裝置，使得各個電源裝置的使用壽命趨于一致。

較佳的，請參閱圖4，上述電源管理方法中，給各個電源裝置依次分配地址的地址決策子流程包括步驟：

步驟s201、讀取當(dāng)前電源裝置的初始地址。

在電源裝置上電時，將各電源裝置的地址設(shè)為默認(rèn)值1。

步驟s202、在通訊總線上，通過地址請求幀向其他電源裝置廣播其本電源裝置的地址信息。

步驟s203、在廣播本電源裝置的地址后，若收到其他電源裝置發(fā)送來的地址沖突幀，則將本電源裝置的地址加1后返回至步驟s202。

步驟s204、在接收到其他電源裝置的地址請求幀時，判斷地址請求幀中包含的地址是否與本電源裝置的地址相同，若相同，則返回地址沖突幀，之后返回至步驟s202；若不同，則執(zhí)行下一步。

步驟s205、判斷地址競爭是否結(jié)束，即通訊總線中是否沒有地址沖突幀，若有，則返回至步驟s202；否則，結(jié)束本地址決策子流程。

該地址決策子流程中，在電源裝置上電后，需要根據(jù)保存在電源裝置中的初始地址進(jìn)行再次決策。決策結(jié)束后，并聯(lián)的各組電源裝置的地址將唯一，便于后期設(shè)備的充放電管理。決策過程中通過廣播幀將本電源裝置的地址廣播，如果收到與本地址沖突的沖突幀，則地址加1，繼續(xù)廣播，否則證明本地址可用，不修改本地址。

較佳的，請參閱圖5，上述電源管理方法中，在負(fù)載外接的系統(tǒng)電源上電時，對當(dāng)前選定的電源裝置充電的充電子流程包括步驟：

步驟s301、實時監(jiān)控系統(tǒng)外接電源是否下電，若下電則控制當(dāng)前工作的電源裝置進(jìn)入放電子流程；否則，執(zhí)行下一步。

步驟s302、當(dāng)前電源裝置的充電單元是否已充滿電量，若是則執(zhí)行步驟s303，否則返回至步驟s301。

步驟s303、判斷當(dāng)前電源裝置的充電單元是否為主用電池，若是則將充電單元切換至備用電池后返回至步驟301；否則執(zhí)行步驟s304。

步驟s304、選取其他電源裝置中具有最大剩余總電量的電源裝置，作為下一個進(jìn)行充電的電源裝置。

步驟s305、記錄當(dāng)前電源裝置的剩余總電量，方便后續(xù)的切換管理。

步驟s306、對選取的下一個電源裝置的主用電池進(jìn)行充電控制，之后返回至步驟s301。

在上述充電子流程中，按照主用電池先充電、備用電池后充電的原則來控制主用電池和備用電池的充電管理。

較佳的，請參閱圖6，上述電源管理方法中，在負(fù)載外接的系統(tǒng)電源下電時，當(dāng)前選定的電源裝置的放電子流程包括步驟：

步驟s401、實時監(jiān)控系統(tǒng)外接電源是否上電，若上電則控制當(dāng)前工作的電源裝置進(jìn)入充電子流程；否則，執(zhí)行下一步。

步驟s402、當(dāng)前電源裝置的放電單元是否已放光電量，若是則執(zhí)行步驟403，否則返回至步驟401。

步驟s403、判斷當(dāng)前電源裝置的放電單元是否為主用電池，若是則將放電單元切換至備用電池后返回至步驟401；否則執(zhí)行步驟404。

步驟s404、選取其他電源裝置中具有最大剩余總電量的電源裝置，作為下一個進(jìn)行放電的電源裝置。

步驟s405、記錄當(dāng)前電源裝置的剩余總電量，方便后續(xù)的切換管理。

步驟s406、控制選取的下一個電源裝置的主用電池進(jìn)行放電，之后返回至步驟s401。

在上述充電子流程中，按照主用電池先放電、備用電池后放電的原則來控制主用電池和備用電池的放電管理，

充電過程中，實時判定是否系統(tǒng)外接電源下電。如果下電則進(jìn)入放電子流程。若處于充電狀態(tài)，則按照主用電池充滿再充備用電池，而后才是下一組設(shè)備進(jìn)行充電。已經(jīng)充滿電的設(shè)備(主用、備用電池均已充滿)則不再進(jìn)行充電。

較佳的，請參閱圖7，基于圖1所示的電源裝置，本實施例對電源裝置進(jìn)行切換的方法包括：

為方便描述，下面將采用h_src表示源切換電源裝置，即當(dāng)前正在工作的電源裝置，h_dst表示目的切換電源裝置，即期望工作的電源裝置。

步驟501、導(dǎo)通源回路的電子開關(guān)q1/q2，防止因系統(tǒng)電壓掉電導(dǎo)致負(fù)載掉電，此時該回路可以放電。

步驟502、斷開源回路的機(jī)械開關(guān)k1/k2，源回路可以放電但不能充電。

步驟503、導(dǎo)通目的回路的電子開關(guān)q1/q2，兩個回路均可以對負(fù)載放電但不能充電。

步驟504、斷開源回路的電子開關(guān)q1/q2，僅目的回路的電子開關(guān)q2/q1導(dǎo)通。

步驟505、導(dǎo)通目的回路的機(jī)械開關(guān)k1/k2，此時目的回路的電子開關(guān)q1/q2和機(jī)械開關(guān)k1/k2均導(dǎo)通。

步驟506、斷開目的回路的電子開關(guān)q1/q2，此時目的回路僅有機(jī)械開關(guān)k1/k2導(dǎo)通。

以上切換過程中，電子開關(guān)q1/q2的作用是切換過程中過渡使用，不可長時間工作(秒級以內(nèi))，原因在于負(fù)載電流很大，長時間工作發(fā)熱嚴(yán)重，電子開關(guān)q1/q2的性能會隨著溫度升高急劇惡化。使用電子開關(guān)q1/q2和機(jī)械開關(guān)k1/k2的組合使用，可以保證既能可靠保證對負(fù)載供電，又能實現(xiàn)切換。

綜上，上述管理方法既可以應(yīng)用于單個電源裝置，也可以應(yīng)用于多組電源裝置的并聯(lián)使用。通過多組電源裝置的并聯(lián)使用，不但可以有效實現(xiàn)直流電源系統(tǒng)擴(kuò)容，同時可以將多組小容量舊電池舊物利用，通過數(shù)量的增多保證通信電源系統(tǒng)的容量和可靠性，極大的節(jié)約了擴(kuò)容成本，提高舊物或者因容量較小無法使用的電池的使用率。而且，實現(xiàn)簡單快速，無需改變各電源裝置內(nèi)的連線狀態(tài)、位置等。

還需要說明的是，在本說明書中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。