通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統的制作方法
【專利摘要】本申請公開了一種通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，連接到外部的市電輸入模塊和通信負載，其特征在于，包括：智能控制模塊、整流模塊組、磷酸鐵鋰蓄電池組、電流控制模塊和開關模塊，智能控制模塊連接市電輸入模塊，接收市電供電；智能控制模塊還連接到整流模塊組，整流模塊組連接到通信負載，用于將接收到的市電供電經整流模塊組的處理后向通信負載供電；智能控制模塊還連接到蓄電池組，用于向蓄電池組充電；蓄電池組分別經由電流控制模塊和開關模塊連接到通信負載。
【專利說明】
通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統
技術領域
[0001]本申請涉及電源技術領域，具體地說，涉及一種通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統。
【背景技術】
[0002]自磷酸鐵鋰蓄電池引進通信行業以來，由于比傳統鉛酸蓄電池體積小、重量輕、壽命長、節能環保等技術優勢，始終受到人們的高度關注并開始了廣泛的應用。但是，磷酸鐵鋰蓄電池組內每個單體電池的電壓不平衡，一直是困擾維護人員的一個棘手的安全問題。對此，各個制造商在蓄電池組出廠時都安裝了蓄電池管理系統(簡稱BMS)，使得蓄電池在運行中保持每個單體電池的電壓不平衡控制在偏差很小的范圍。BMS的使用，從表面上看，蓄電池組內每個單體電池平衡了，但是運行實踐證明，BMS系統也帶來許多不利因素，主要問題是:
[0003]1)BMS系統使蓄電池組容量下降、壽命縮短。BMS系統工作原理是在蓄電池組內每個單體電池的兩端安裝一個平衡器(如MOS管)，當某個單體電池電壓較高時，給MOS管一個控制信號，MOS管給該電池取走一定的電能，經過相應的處理，將該能量傳遞到某個單體電池電壓較低的蓄電池兩端充電，從而達到整組電池端電壓平衡。根據大量實驗證明，磷酸鐵鋰蓄電池組在充足電后，持續浮充就會出現磷酸鐵鋰蓄電池組每個單體蓄電池電壓不平衡的現象，且是隨機的，并不存在單體電壓高低與單體容量有相關性，這種容量迀移的方法是一個“偽命題”。
[0004]2)從長期運行實踐來看，蓄電池組內容量落后的電池，往往充電時先達到充足狀態，持續浮充通常落后電池電壓首先升高，此時如平衡器將本來容量落后的電池再取走一定的容量，使得該電池容量更小，長期運行，形成惡性循環，因蓄電池組是串聯使用的，任何一只電池容量減少，就標志著該組蓄電池容量減少，該組蓄電池提前結束壽命。
[0005]3)由于平衡器的使用，BMS系統本身也消耗能量，不符合節能減排的設計思路。
[0006]4)BMS系統不僅增加了投資成本，還增加了運行維護工作量，即增加了運營成本。
【實用新型內容】
[0007]有鑒于此，本申請所要解決的技術問題是提供了一種通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，能夠實現磷酸鐵鋰蓄電池組單體電壓平衡，自放電小、容量保障、安全系數高。
[0008]為了解決上述技術問題，本申請有如下技術方案:
[0009]本實用新型提供一種通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，連接到外部的市電輸入模塊和通信負載，其特征在于，
[0010]包括:智能控制模塊、整流模塊組、磷酸鐵鋰蓄電池組、電流控制模塊和開關模塊，
[0011]所述智能控制模塊連接所述市電輸入模塊，接收市電供電；
[0012]所述智能控制模塊還連接到所述整流模塊組，所述整流模塊組連接到通信負載，用于將接收到的市電供電經整流模塊組的處理后向所述通信負載供電；
[0013]所述智能控制模塊還連接到所述蓄電池組，用于向所述蓄電池組充電；
[0014]所述蓄電池組分別經由所述電流控制模塊和所述開關模塊連接到所述通信負載。
[0015]優選地，其中:
[0016]所述電流控制模塊由二極管構成，所述二極管的正極連接到所述蓄電池組，所述二極管的負極連接到所述通信負載。
[0017]優選地，其中:
[0018]所述開關模塊為繼電器。
[0019]優選地，其中:
[0020]所述智能控制模塊連接到所述蓄電池組，用于檢測蓄電池組的充電情況。
[0021]優選地，其中:
[0022]所述智能控制模塊連接到所述蓄電池組，檢測到所述蓄電池組需補充電量時，自動將所述繼電器閉合，對所述蓄電池組進行浮充充電；當蓄電池組電量充滿時，所述智能控制模塊對所述蓄電池組進行持續浮充充電。
[0023]優選地，其中:
[0024]所述智能控制模塊連接到所述蓄電池組，向所述蓄電池組充電；所述蓄電池組經由所述繼電器連接到所述通信負載，所述蓄電池組充電完成且所述蓄電池組的不平衡度達到預設閾值時，所述繼電器斷開，使得所述蓄電池組進入靜置狀態。
[0025]優選地，其中:
[0026]所述蓄電池組分別經由二極管和繼電器連接到所述通信負載，所述蓄電池組處于靜置狀態且所述市電輸入模塊向所述智能控制模塊供電異常時，所述蓄電池組通過所述二極管自動向所述通信負載供電并自動閉合所述繼電器。
[0027]優選地，其中:
[0028]所述蓄電池組分別經由二極管和繼電器連接到所述通信負載，所述市電輸入模塊向所述智能控制模塊正常供電且所述蓄電池組處于浮充工作狀態時，所述繼電器閉合;若所述市電輸入模塊向所述智能控制模塊供電異常時，所述蓄電池組通過所述閉合的繼電器向所述通信負載供電。
[0029]與現有技術相比，本申請所述的通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，達到了如下效果:
[0030]第一、本申請通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，在蓄電池至系統母線之間串接半導體二極管，當蓄電池組需要充電或放電時，用繼電器節點短路二極管；當智能控制模塊檢測到蓄電池單體電壓不平衡度達到某個閾值時，斷開繼電器節點，通過二極管的隔離作用，蓄電池組處于靜置狀態，自動慢慢恢復平衡狀態。這種采用模擬靜置的方法解決單體電池電壓不平衡的方法，取消磷酸鐵鋰蓄電池組的BMS，使供電系統結構簡化，安全系統提高，節省投資和運營費用。
[0031]第二、本申請通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，通過高頻開關電源系統工作狀態的轉換，讓磷酸鐵鋰蓄電池組模擬靜置達到單體電池端電壓平衡的方法，控制簡單、安全，既節省了投資，又減少了維護工作量，同時還節省了BMS系統不必要的能耗。
【附圖說明】
[0032]此處所說明的附圖用來提供對本申請的進一步理解，構成本申請的一部分，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構成對本申請的不當限定。在附圖中:
[0033]圖1為本實用新型通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統的構成示意圖；
[0034]圖2為本實用新型通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統一種實施例的構成示意圖。
【具體實施方式】
[0035]如在說明書及權利要求當中使用了某些詞匯來指稱特定組件。本領域技術人員應可理解，硬件制造商可能會用不同名詞來稱呼同一個組件。本說明書及權利要求并不以名稱的差異來作為區分組件的方式，而是以組件在功能上的差異來作為區分的準則。如在通篇說明書及權利要求當中所提及的“包含”為一開放式用語，故應解釋成“包含但不限定于”。“大致”是指在可接收的誤差范圍內，本領域技術人員能夠在一定誤差范圍內解決所述技術問題，基本達到所述技術效果。此外，“耦接”一詞在此包含任何直接及間接的電性耦接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接于一第二裝置，則代表所述第一裝置可直接電性耦接于所述第二裝置，或通過其他裝置或耦接手段間接地電性耦接至所述第二裝置。說明書后續描述為實施本申請的較佳實施方式，然所述描述乃以說明本申請的一般原則為目的，并非用以限定本申請的范圍。本申請的保護范圍當視所附權利要求所界定者為準。
[0036]實施例1
[0037]參見圖1所示為本申請所述通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統100的構成示意圖，該系統100連接到外部的市電輸入模塊60和通信負載70，包括:智能控制模塊10、整流模塊組20、磷酸鐵鋰蓄電池組30、電流控制模塊40和開關模塊50。所述智能控制模塊10連接所述市電輸入模塊60，接收市電供電；所述智能控制模塊10還連接到所述整流模塊組20，所述整流模塊組20連接到通信負載70，用于將接收到的市電供電經整流模塊組20的處理后向所述通信負載70供電；所述智能控制模塊10還連接到所述蓄電池組30，用于向所述蓄電池組30充電；所述蓄電池組30分別經由所述電流控制模塊40和所述開關模塊50連接到所述通信負載70。
[0038]實施例2
[0039]進一步地，參見圖2，在實施例1的基礎上，開關模塊50優選為繼電器51，電流控制模塊40優選由二極管41構成，二極管41的正極連接到蓄電池組30，二極管41的負極連接到通信負載70。
[0040]本申請中的智能控制模塊1連接到蓄電池組3O，用于檢測蓄電池組3 O的充電情況。當檢測到蓄電池組30需補充電量時，自動將繼電器51閉合，對蓄電池組30進行浮充充電；當蓄電池組30電量充滿時，智能控制模塊10對蓄電池組30進行持續浮充充電。
[0041]當市電輸入模塊60正常向智能控制模塊10供電，系統100處于浮充工作狀態，繼電器51節點閉合，高頻開關電源系統一邊給負載供電一邊對蓄電池組30充電。當蓄電池組30充滿電，進入持續浮充狀態，此時，蓄電池組30的不平衡度開始增大，隨著浮充時間的延長，不平衡度越來越大，一旦不平衡度達到某個閾值，繼電器51的節點將斷開，蓄電池組30進入靜置狀態。通常，蓄電池組30靜置24小時后，蓄電池單體端電壓就能夠達到完全平衡狀態。[0042 ]當蓄電池組30靜置一段時間后(例如15天)，智能控制模塊1檢測到蓄電池組30需要補充電量時，自動將繼電器51節點閉合，高頻開關電源系統自動調整系統的電壓，對蓄電池組30進行浮充充電。當蓄電池組30充滿電，又進入持續浮充狀態，蓄電池組30的不平衡度開始增大，當不平衡度達到預設閾值時，繼電器51節點斷開，蓄電池組30進入自動恢復單體端電壓平衡狀態。
[0043]當蓄電池組30處于靜置狀態，市電出現異常時，蓄電池組30通過二極管41自動向通信負載70供電，為了減小二極管41的壓降，自動將繼電器51節點閉合；當市電恢復正常時，系統自動進入對蓄電池組30進行浮充充電的浮充狀態。
[0044]當市電正常，蓄電池組30處于浮充工作狀態，繼電器51節點閉合，此時如果市電出現異常(例如突然掉電)，蓄電池組30通過繼電器51閉合節點，向通信負載70供電。
[0045]實施例3
[0046]以下提供一種將本申請中通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統應用于某無線通信基站通信電源系統中的應用實施例。
[0047]上述無線通信基站通信電源系統，由16只磷酸鐵鋰蓄電池串成的蓄電池組、高頻開關電源系統、蓄電池組電壓檢測系統、智能控制器、交直流配電系統組成。
[0048]系統工作過程為:當市電正常，系統處于浮充工作狀態，工作電壓為56.3V，繼電器節點閉合，高頻開關電源系統一邊給負載供電一邊對蓄電池組充電；電池電壓檢測模塊實時檢測每只單體電池端電壓，并將數據整理分析后送智能監控模塊；當不平衡度達到300mv(單體最高電壓與單體最低電壓差值，此值也可由用戶自己設定)，繼電器節點斷開，蓄電池組進入靜置狀態，同時，系統將浮充電壓自動調整到53.5V運行。市電異常時，蓄電池組通過二極管自動向通信負載供電，為了減少二極管的壓降，自動將繼電器節點閉合;當市電恢復正常時，高頻開關電源自動將輸出電壓升至56.3V，系統進入浮充限流工作狀態。當蓄電池組充滿后，持續浮充，蓄電池組不平衡度開始增大，當不平衡度達到300mv時，繼電器節點斷開，蓄電池組進入自動恢復單體端電壓平衡狀態，智能控制模塊自動將輸出電壓降低到53.5V運行。
[0049]實施例4
[0050]以下提供另一種將本申請中通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統應用于某網絡通信室外機柜通信電源系統中的應用實施例。
[0051]上述某網絡通信室外機柜通信電源系統，由15只磷酸鐵鋰串成的蓄電池組、高頻開關電源系統、蓄電池組電壓檢測系統、智能控制器、交直流配電系統組成。
[0052]系統工作過程:當市電正常，系統處于浮充工作狀態，工作電壓為53V，繼電器節點閉合，高頻開關電源系統一邊給負載供電一邊對蓄電池組充電；電池電壓檢測模塊實時檢測每只單體電池端電壓，并將數據整理分析后送智能監控模塊；當不平衡度達到300mv(單體最高電壓與單體最低電壓差值)，繼電器節點斷開，蓄電池組進入靜置狀態，同時，系統將浮充電壓自動調整到52.5V運行。市電異常時，蓄電池組通過二極管自動向通信負載供電，為了減少二極管的壓降，自動將繼電器節點閉合;當市電恢復正常時，高頻開關電源自動將輸出電壓上升，保持0.2C電流充電，直至充電電壓達到53V，系統進入浮充限流工作狀態。當蓄電池組充滿后，持續浮充，蓄電池組不平衡度開始增大，當不平衡度達到300mv時，繼電器節點斷開，蓄電池組進入自動恢復單體端電壓平衡狀態，智能控制模塊自動將輸出電壓降低到52V運行。
[0053]通過以上各實施例可知，本申請存在的有益效果是:
[0054]第一、本申請通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，在蓄電池至系統母線之間串接半導體二極管，當蓄電池組需要充電或放電時，用繼電器節點短路二極管；當智能控制模塊檢測到蓄電池單體電壓不平衡度達到某個閾值時，斷開繼電器節點，通過二極管的隔離作用，蓄電池組處于靜置狀態，自動慢慢恢復平衡狀態。這種采用模擬靜置的方法解決單體電池電壓不平衡的方法，取消磷酸鐵鋰蓄電池組的BMS，使供電系統結構簡化，安全系統提高，節省投資和運營費用。
[0055]第二、本申請通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，通過高頻開關電源系統工作狀態的轉換，讓磷酸鐵鋰蓄電池組模擬靜置達到單體電池端電壓平衡的方法，控制簡單、安全，既節省了投資，又減少了維護工作量，同時還節省了BMS系統不必要的能耗。
[0056]本領域內的技術人員應明白，本申請的實施例可提供為方法、裝置、或計算機程序產品。因此，本申請可采用完全硬件實施例、完全軟件實施例、或結合軟件和硬件方面的實施例的形式。而且，本申請可采用在一個或多個其中包含有計算機可用程序代碼的計算機可用存儲介質(包括但不限于磁盤存儲器、CD-ROM、光學存儲器等)上實施的計算機程序產品的形式。
[0057]上述說明示出并描述了本申請的若干優選實施例，但如前所述，應當理解本申請并非局限于本文所披露的形式，不應看作是對其他實施例的排除，而可用于各種其他組合、修改和環境，并能夠在本文所述發明構想范圍內，通過上述教導或相關領域的技術或知識進行改動。而本領域人員所進行的改動和變化不脫離本申請的精神和范圍，則都應在本申請所附權利要求的保護范圍內。
【主權項】
1.一種通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，連接到外部的市電輸入模塊和通信負載，其特征在于， 包括:智能控制模塊、整流模塊組、磷酸鐵鋰蓄電池組、電流控制模塊和開關模塊， 所述智能控制模塊連接所述市電輸入模塊，接收市電供電； 所述智能控制模塊還連接到所述整流模塊組，所述整流模塊組連接到通信負載，用于將接收到的市電供電經整流模塊組的處理后向所述通信負載供電； 所述智能控制模塊還連接到所述蓄電池組，用于向所述蓄電池組充電； 所述蓄電池組分別經由所述電流控制模塊和所述開關模塊連接到所述通信負載。2.根據權利要求1所述通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，其特征在于， 所述電流控制模塊由二極管構成，所述二極管的正極連接到所述蓄電池組，所述二極管的負極連接到所述通信負載。3.根據權利要求1所述通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，其特征在于， 所述開關模塊為繼電器。4.根據權利要求1?3之任一所述通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，其特征在于， 所述智能控制模塊連接到所述蓄電池組，用于檢測蓄電池組的充電情況。5.根據權利要求4所述通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，其特征在于， 所述智能控制模塊連接到所述蓄電池組，檢測到所述蓄電池組需補充電量時，自動將所述繼電器閉合，對所述蓄電池組進行浮充充電；當蓄電池組電量充滿時，所述智能控制模塊對所述蓄電池組進行持續浮充充電。6.根據權利要求3所述通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，其特征在于， 所述智能控制模塊連接到所述蓄電池組，向所述蓄電池組充電；所述蓄電池組經由所述繼電器連接到所述通信負載，所述蓄電池組充電完成且所述蓄電池組的不平衡度達到預設閾值時，所述繼電器斷開，使得所述蓄電池組進入靜置狀態。7.根據權利要求6所述通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，其特征在于， 所述蓄電池組分別經由二極管和繼電器連接到所述通信負載，所述蓄電池組處于靜置狀態且所述市電輸入模塊向所述智能控制模塊供電異常時，所述蓄電池組通過所述二極管自動向所述通信負載供電并自動閉合所述繼電器。8.根據權利要求6所述通過高頻開關電源控制磷酸鐵鋰蓄電池組的系統，其特征在于， 所述蓄電池組分別經由二極管和繼電器連接到所述通信負載，所述市電輸入模塊向所述智能控制模塊正常供電且所述蓄電池組處于浮充工作狀態時，所述繼電器閉合;若所述市電輸入模塊向所述智能控制模塊供電異常時，所述蓄電池組通過所述閉合的繼電器向所述通信負載供電。
【文檔編號】H01M10/44GK205544405SQ201620100839
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年2月1日
【發明人】趙長煦, 趙長玉, 方曉琴
【申請人】東臺銀信鋼結構工程有限公司