专利名称：交直流一体化48v磷酸铁锂电池通信电源系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电源系统，特别是涉及一种交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统。
背景技术：
目前，在通信行业中所大量使用的阀控式密封铅酸蓄电池，经过数年的建设及运行维护，存在日益突出的下述问题。1、能量重量比、能量体积比都较低，电池重量重，占地面积大，对于楼板承重和机房面积要求较高，给机房、基站选址带来很大的困难。2、运行环境温度要求高，阀控式密封铅酸蓄电池能够正常工作的温度范围比较窄，对于环境相对恶劣的一些直放站等室外一体化基站，由于温度变化范围大，阀控式铅酸蓄电池的使用寿命大大降低。3、充放电效率低，随着充放电频次的增加，充放电效率会逐步下降。4、寿命短，平均寿命为3-5年。5、铅酸蓄电池中大量使用铅，而铅是重金属，对人体和环境都将造成危害，为此铅酸电池对环境污染较大。磷酸铁锂电池是一种正极材料为磷酸亚铁锂(LiFePO4)的新型蓄电池。磷酸铁锂电池由于具有循环寿命长、耐高温、体积小、重量轻、无污染等优点，因此在移动通信、电动汽车、国家电网等行业有着广泛应用前景。基于上述问题，寻找新的后备电源，例如磷酸铁锂电池来替代铅酸蓄电池是势在必行的。
实用新型内容为避免以上现有技术的不足，本实用新型提供一种交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统，从而提供一种能够满足节能、节材、节地等节能减排要求的通信用后备式磷酸铁锂电池配套电源系统。根据本实用新型，提供了一种交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统，该交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统可以包括容纳在机箱内的48V磷酸铁锂电池组模块，其在市电断电时提供48V直流输出；逆变器模块，其与48V磷酸铁锂电池组模块连接，在市电断电时将48V直流转换为220V交流输出；以及开关电源模块。该开关电源模块可以包括模块化电池管理系统，其用于对48V磷酸铁锂电池组模块的充电和放电进行管理；以及整流模块，其与所述48V磷酸铁锂电池组模块连接，以在市电正常时通过对市电输入整流提供恒流输出，并且在48V磷酸铁锂电池组模块的电池组容量下降时对该48V磷酸铁锂电池组模块充电。在优选实施例中，该开关电源模块还可以包括充放电监控模块，其与48V磷酸铁锂电池组模块连接，用以监测所述48V磷酸铁锂电池组模块在充电和放电过程中的参数，并且该充放电监控模块与该模块化电池管理系统连接，以向所述模块化电池管理系统提供监测数据。在优选实施例中，该开关电源模块还可以包括一二次下电控制模块，其用于保护该48V磷酸铁锂电池组模块。在优选实施例中，该整流模块可以提供50A的恒流输出。在优选实施例中，该开关电源模块可以包括5个该整流模块。在优选实施例中，该交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统还可以包括用于承载48V磷酸铁锂电池组模块的底座，该底座下方设有滑轮。在优选实施例中，该底座和该滑轮的高度可以为30-70mm，例如可以为30mm或者 50mmo在优选实施例中，该48V磷酸铁锂电池组模块、开关电源模块和逆变器模块可以从下到上顺序堆叠在该机箱内。在优选实施例中，该48V磷酸铁锂电池组模块、开关电源模块和逆变器模块与该机箱的内侧之间的余隙可以为10-50mm，例如可以为30mm。在优选实施例中，该48V磷酸铁锂电池组模块、开关电源模块和逆变器模块在堆叠方向上的余隙可以为10-50mm，例如可以为30mm。在优选实施例中，该48V磷酸铁锂电池组模块、开关电源模块和逆变器模块的长度可以为482. 6mm。在优选实施例中，该48V磷酸铁锂电池组模块、开关电源模块和逆变器模块的宽度可以为:354-654mm，例如可以为504mm。在优选实施例中，该48V磷酸铁锂电池组模块、开关电源模块和逆变器模块的高度分别可以为200-400mm、445mm和88mm。优选地，该48V磷酸铁锂电池组模块的高度可以为 276mm。在优选实施例中，该48V磷酸铁锂电池组模块可以包括16个3. 2V的单体磷酸铁锂电池。相对于现有技术，本实用新型克服了铅酸蓄电池在通信系统应用中存在的缺陷， 具备高寿命、宽温度范围、大电流充放电性能优异、体积小、重量轻、节能环保等突出特点。 具体而言，在通信系统应用中，本实用新型的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统可以具备以下优点。1.能量密度高标称电压为3. 2V，能量密度是铅酸电池的4倍左右，体积和重量相当于同容量阀控式铅酸蓄电池的1/3左右，减小蓄电池的占地面积，楼板的承重问题。2.安全性强磷酸铁锂正极材料具有良好的电化学性能，充放电平台十分平稳， 充放电过程中结构稳定，电池不燃烧、不爆炸、安全性好。3.温度范围宽可以在-20°C +70°C外部温度的环境中正常工作，高温对其寿命的影响很小，可以减少空调耗电、节能并且解决室外电源的备用电池等繁杂问题。4.高功率输出标准放电为0. 2C、可3C充放电。5.长循环寿命常温IC充放电，单体经2000次循环后容量仍大于80%，充放电循环次数约2000次(相当于目前使用的阀控式铅酸蓄电池500次的4倍)，降低了由更换蓄电池而产生的人力成本。[0031]6.绿色环保整个生产过程清洁无毒，所有原料都无毒，废旧电池可完全回收，对环境无污染，有助于提升整个通信运营商的能效水平、降低总体拥有成本(TCO)等。下面通过附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。
图1示出根据本实用新型的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统的结构示意图；以及图2A、2B、2C分别示出根据本实用新型的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统沿着长度、宽度和高度方向的尺寸示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。图1所示为本实用新型的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统100的结构示意图。如图1所示，交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统100可以包括容纳在机箱110内的48V磷酸铁锂电池组模块120，该48V磷酸铁锂电池组模块120可以在市电断电时提供48V直流输出。交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统100还可以包括逆变器模块140，其与48V磷酸铁锂电池组模块120连接，在市电断电时将48V直流转换为 220V交流输出。该交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统100还可以包括开关电源模块130。优选地，该开关电源模块130可以包括模块化电池管理系统(BMS)132，其用于对48V磷酸铁锂电池组模块120的充电和放电进行管理。优选地，该开关电源模块130还可以包括整流模块138，其与所述48V磷酸铁锂电池组模块120连接，以在市电正常时通过对市电输入整流提供恒流输出，并且在48V磷酸铁锂电池组模块120的电池组容量下降时对该48V磷酸铁锂电池组模块120充电。例如，模块化电池管理系统132具备对整个48V磷酸铁锂电池组模块120进行智能间歇式充放电管理功能。通过实例的方式，智能间歇式充放电步骤可以包括恒流-恒压充电过程Tl、48V磷酸铁锂电池组模块120开路静置过程T2、间歇式补充电过程T3以及48V 磷酸铁锂电池组模块120放电过程T4。在恒流-恒压充电过程Tl，模块化电池管理系统132可以根据各单体电池的电压进行充电控制，控制电池单体和电池组的充电电压满足充电限制电压要求，直到所有电池都充满电。例如，在48V磷酸铁锂电池组模块120完成整个恒流-恒压充电过程Tl后，48V磷酸铁锂电池组模块120可以由模块化电池管理系统132控制进入开路静置状态T2。在电池组开路静置状态T2中，当48V磷酸铁锂电池组模块120容量减少到电池组充电限制电压初始容量的75% 95% SOC (电池组容量)时，由模块化电池管理系统132控制48V磷酸铁锂电池组模块120重新进入补充电状态T3，补充电方式也遵循恒流-恒压充电方式。优选地，在48V磷酸铁锂电池组模块120开路静置状态时，若交流电停电，模块化电池管理系统 132能够控制48V磷酸铁锂电池组模块120无延迟进入放电状态。在本实用新型的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统100的优选实施例中，开关电源模块130还可以包括充放电监控模块136。该充放电监控模块136可以与48V 磷酸铁锂电池组模块120连接，用以监测48V磷酸铁锂电池组模块120在充电和放电过程中的参数。另外，该充放电监控模块136可以与该模块化电池管理系统132连接，以向所述模块化电池管理系统132提供监测数据。优选地，该开关电源模块130还可以包括用于保护48V磷酸铁锂电池组模块120 的一二次下电控制模块134。优选地，在交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统100的工作期间，在市电正常的情况下，整流模块138提供所需要的功率，同时给48V磷酸铁锂电池组模块120充电；在市电断电的情况下，由48V磷酸铁锂电池组模块120提供电能，保证直流电源系统正常运行，实现不间断供电功能。一二次下电控制模块134具备二次下电的功能。当48V磷酸铁锂电池组模块120的电池电压过低时，一二次下电控制模块134切断48V磷酸铁锂电池组模块120供电，保护48V磷酸铁锂电池组模块120的使用寿命。在一实施例中，该整流模块138可以提供50A的恒流输出。例如，该开关电源模块 130可以包括5个整流模块138，从而提供各种输出电流组合的可能性。根据本实用新型的实施例，该逆变器模块140与48V磷酸铁锂电池组模块120 连接，从而在市电断电时将48V直流转换为220V交流输出。该逆变器模块140能够接收 40-58V的直流输入以提供220V的交流输出。根据本实用新型的实施例，该交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统100 还可以包括用于承载48V磷酸铁锂电池组模块120的底座150。可选地，该底座150下方设有滑轮152。这样设计目的是为了减少48V磷酸铁锂电池组模块120与开关电源模块130 之间的间距。同时，为了方便对问题磷酸铁锂电池单体进行更换，可以在底座上增加一个拉手(图中未示出)，方便推拉底座150。根据本实用新型的实施例，该48V磷酸铁锂电池组模块120可以包括16个3. 2V 的单体磷酸铁锂电池。以下参考图2A、2B、2C，描述根据本实用新型的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统沿着长度、宽度和高度方向的尺寸。图2A-2C中箭头旁边的数字表示相应的尺寸，其单位为mm (为了图示清楚而在图中略去单位)。如图2A-2C所示，48V磷酸铁锂电池组模块120、开关电源模块130和逆变器模块 140可以从下到上顺序堆叠在机箱110内。48V磷酸铁锂电池组模块120、开关电源模块130 和逆变器模块140与该机箱110的内侧之间的余隙可以为10-50mm，例如可以为30mm。可选地，该48V磷酸铁锂电池组模块120、开关电源模块130和逆变器模块140在堆叠方向上的余隙可以为10-50mm，例如可以为30mm。可选地，该48V磷酸铁锂电池组模块120、开关电源模块130和逆变器模块140的长度可以为482. 6mm。可选地，该48V磷酸铁锂电池组模块120、开关电源模块130和逆变器模块140的宽度可以为:354-654mm，例如可以为504mm。可选地，该48V磷酸铁锂电池组模块120、开关电源模块130和逆变器模块140的高度分别为200-400mm、445mm和88mm。例如，48V磷酸铁锂电池组模块120的高度可以为 276mm。[0053]可选地，该底座150和该滑轮152的高度可以为30_70mm，例如可以为30mm或者 50mmo根据本实用新型的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统可以应用于室内和/或室外的应用场合。室内宏基站数量多，覆盖广，要求供电可靠，所以一般都有两组电池备电。站内铅酸电池占地面积大、重量过重，当话务量增多而引起扩容需求时站内空间制约了新增设备的可能。通过采用根据本实用新型的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统，可以降低机房中电源及电池的占地面积，满足设备扩容的需求。同时，磷酸铁锂电池耐高温性能优异，可以将站内空调启动温度提高到35度左右，能够降低空调的能耗，通过节省电费有效降低运营成本，在节能、节地、节材三方面达到节能减排的目的。室外通信基站由于太阳直射等环境问题，内置的铅酸蓄电池寿命通常不超过2 年。然而，根据本实用新型的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统，由于采用磷酸铁锂电池，耐高温性能优异，寿命可以达到5-10年。以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
权利要求1.一种交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，包括容纳在机箱(110) 内的48V磷酸铁锂电池组模块(120)，其在市电断电时提供48V直流输出；逆变器模块 (140)，其与48V磷酸铁锂电池组模块(120)连接，在市电断电时将48V直流转换为220V交流输出；以及开关电源模块(130)，其中该开关电源模块(130)包括模块化电池管理系统(132)，其用于对48V磷酸铁锂电池组模块(120)的充电和放电进行管理；以及整流模块(138)，其与所述48V磷酸铁锂电池组模块(120)连接，以在市电正常时通过对市电输入整流提供恒流输出，并且在48V磷酸铁锂电池组模块(120)的电池组容量下降时对该48V磷酸铁锂电池组模块(120)充电。
2.根据权利要求1的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该开关电源模块(130)还包括充放电监控模块(136)，其与48V磷酸铁锂电池组模块 (120)连接，用以监测所述48V磷酸铁锂电池组模块(120)在充电和放电过程中的参数，并且该充放电监控模块(136)与该模块化电池管理系统(132)连接，以向所述模块化电池管理系统(132)提供监测数据。
3.根据权利要求1的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该开关电源模块(130)还包括一二次下电控制模块(134)，其用于保护48V磷酸铁锂电池组模块(120)。
4.根据权利要求1的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该整流模块(138)提供50A的恒流输出。
5.根据权利要求4的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该开关电源模块(130)包括5个该整流模块(138)。
6.根据权利要求1-5中任意一项的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统 (100)，其特征在于，还包括用于承载48V磷酸铁锂电池组模块(120)的底座(150)，该底座 (150)下方设有滑轮(152)。
7.根据权利要求6的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该底座(150)和该滑轮(152)的高度为30-70mm。
8.根据权利要求1-5中任意一项的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统 (100)，其特征在于，该48V磷酸铁锂电池组模块(120)、开关电源模块(130)和逆变器模块 (140)从下到上顺序堆叠在该机箱(110)内。
9.根据权利要求8的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该48V磷酸铁锂电池组模块(120)、开关电源模块(130)和逆变器模块(140)与该机箱 (110)的内侧之间的余隙为10-50mm。
10.根据权利要求8的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该48V磷酸铁锂电池组模块(120)、开关电源模块(130)和逆变器模块(140)在堆叠方向上的余隙为10-50mm。
11.根据权利要求8的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该48V磷酸铁锂电池组模块(120)、开关电源模块(130)和逆变器模块(140)的长度为 482. 6mm。
12.根据权利要求8的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该48V磷酸铁锂电池组模块(120)、开关电源模块(130)和逆变器模块(140)的宽度为354-654mm。
13.根据权利要求8的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统(100)，其特征在于，该48V磷酸铁锂电池组模块(120)、开关电源模块(130)和逆变器模块(140)的高度分别为 200-400mm、445mm 和 88mm。
14.根据权利要求1-5中任意一项的的交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统 (100)，其特征在于，该48V磷酸铁锂电池组模块(120)包括16个3. 2V的单体磷酸铁锂电池。
专利摘要一种交直流一体化48V磷酸铁锂电池通信电源系统，包括容纳在机箱内的48V磷酸铁锂电池组模块，其在市电断电时提供48V直流输出；逆变器模块，其与电池组模块连接，在市电断电时将48V直流转换为220V交流输出；以及开关电源模块。开关电源模块包括模块化电池管理系统，其用于对电池组模块的充电和放电进行管理；以及整流模块，其与电池组模块连接，以在市电正常时通过对市电输入整流提供恒流输出，并且在电池组模块的电池组容量下降时对电池组模块充电。通过本实用新型，提供一种能够满足节能、节材、节地等节能减排要求的后备式磷酸铁锂电池通信电源系统。
文档编号H02J7/00GK202309497SQ20112044516
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月11日 优先权日2011年11月11日
发明者何心刚, 包静, 蔡晶 申请人:北京宝盒精英科技有限公司