一种基于新能源和多组电池管理的通信基站动力后备系统的制作方法

本实用新型属于通信基站动力后备系统电源技术领域，涉及新能源为基站供电。

背景技术：

新能源工况通信基站动力系统直流电源系统原方案是采用铅酸电池作为后备电源，由于铅酸电池的循环寿命远远小于梯次锂电池，铅酸电池用于该工况通常一年左右就要更换电池，使用成本较高。而梯次锂电用于该工况可使用3-5年，经济性将优于铅酸电池30％以上。随着梯次锂电的存量越来越大，锂代铅无论从经济和技术上都成为可能。

新能源工况是指在不用或少用市电的情况下充分利用绿色能源(太阳能、风能)实现基站通信负荷的供电的基站。在新能源工况下通信基站的多组电池充放电的控制策略能科学的对通信基站内多组电池进行充放电控制，充分利用梯次锂电池的剩余能量，延长电池使用寿命，保证基站安全可靠运行。

技术实现要素：

本实用新型所解决的技术问题在于提供一种新能源和多组电池配合使用以保障通信基站带负载不间断供电，并解决了多组电池在通信基站中并联使用的环流及安全可靠等问题。

本实用新型采用的技术方案是：一种基于新能源和多组电池管理的通信基站动力后备系统，其特征在于：包括负载、风力发电机、太阳能光伏板、多个控制单元、多个合路单元及多个电池组，风力发电机和太阳能光伏板经过开关电源为多个电池组提供电源；其中每个所述控制单元配合一个合路单元和一个电池组使用；每个所述合路单元由两只逆止二极管、两只控制充电状态的开关、电流采样元件组成；或每个所述合路单元由两只逆止二极管、三只控制充电状态的开关、限流电阻、电流采样元件组成，其中的一只控制充电状态的开关和限流电阻作为限流回路。

进一步的，市电电源经过开关电源为多个电池组提供电源。

进一步的，所述控制充电状态的开关为直流接触器、固态继电器、无触点开关中的一种或几种。

进一步的，所述电流采样元件为分流器或者霍尔传感器。

进一步的，所述控制单元具体为电池管理系统BMS。

进一步的，所述的多个电池组具体为三个梯次电池组。

进一步的，风力发电机通过风能控制器为多个电池组提供电源、太阳能光伏板通过太阳能控制器为多个电池组提供电源、市电电源通过主控单元对多个合路单元的控制以实现对多组电池的充放电。

本实用新型的优点：

1.在新能源工况下通信基站的多组电池充放电的控制解决了多组电池在通信基站应用中的环流及安全可靠问题，能够科学地按照电池充放电特性运行，有效延长电池使用寿命，适应不同类型、不同容量电池之间的并联。

2.使车用动力电池退役后剩余能量能够得到充分的利用，减少了碳排放和环境污染，响应了国家在绿色经济、循环经济、低碳经济等的刚性需求，同时也有很好的经济效益和社会效益。

3.备用电源切换可靠。通过互锁连接方式，使新能源与电池组互补为负载供电，并在新能源和电池组不适合供电时由市电代为供电，梯次供电，保证了供电的可靠性。

附图说明

图1为本实用新型带限流回路一种方式的结构示意图；

图2为本实用新型带限流回路另一种方式的结构示意图；

图3为本实用新型不带限流回路一种方式的结构示意图；

图4为本实用新型不带限流回路另一种方式的结构示意图；

图5为本实用新型新能源工况动力后备系统示意图；

图1-5中附图标记：Z:负载；G1：电池组、G2：电池组、Gn：电池组；R1:限流电阻、R2：限流电阻、Rn：限流电阻；K11：充电开关、K12：放电开关、K13:限流开关、K21：充电开关、K22：放电开关、K23：限流开关、Kn1：充电开关、Kn2：放电开关；Kn3：限流开关；FL1:电流采样元件、FL2：电流采样元件、FLn：电流采样元件；BMS1：电池管理系统1、BMSn：电池管理系统n；其中n为整数，且n≥1。

具体实施方式

图1为本实用新型带限流回路一种方式的结构示意图。以图1中第一个合路单元为例说明：

限流充电

限流开关K13、放电开关K12闭合，开关电源B+、B-向含FL1、R1、K13器件在内的电池组G1支路充电，同时带负载Z。

正常充电

充电开关K11、放电开关K12闭合，开关电源B+、B-向含FL1、二极管、K11器件在内的电池组G1支路充电，同时带负载Z。

失电保护

当开关电源B+、B-失电时，此时放电开关K12闭合，电池组G1向负载Z供电，即电池组G1、负载Z、放电开关K12、另一个二极管、电流采样元件FL1形成闭合回路，完成在开关电源B+、B-失电情况下，对负载Z的供电保护。

通过对第一个合路单元、第二个合路单元、直至第N个合路单元控制能够实现对第一组电池组、第二组电池组、直至第N组电池组进行依次充电或同时充电，并能够实现同时放电。

图2为本实用新型带限流回路另一种方式的结构示意图。其与图1中主要区别在于限流电路(限流开关K13、电阻R1)接到开关电源B+一侧，其余限流充电、正常充电、失电保护的实现，以及实现的功能(实现的功能是指：通过对第一个合路单元、第二个合路单元、直至第N个合路单元控制能够实现对第一组电池组、第二组电池组、直至第N组电池组进行依次充电或同时充电，并能够实现同时放电)与图1中相应实现一致。

图3为本实用新型不带限流回路一种方式的结构示意图。以图3中第一个合路单元为例说明：

正常充电

充电开关K11、放电开关K12闭合，开关电源B+、B-向含FL1、二极管、K11器件在内的电池组G1支路充电，同时带负载Z。

失电保护

当开关电源B+、B-失电时，此时放电开关K12闭合，电池组G1向负载Z供电，即电池组G1、负载Z、放电开关K12、另一个二极管、电流采样元件FL1形成闭合回路，完成在开关电源B+、B-失电情况下，对负载Z的供电保护。

通过对第一个合路单元、第二个合路单元、直至第N个合路单元控制能够实现对第一组电池组、第二组电池组、直至第N组电池组进行依次充电或同时充电，并能够实现同时放电。

图4为本实用新型不带限流回路另一种方式的结构示意图。其与图3中主要区别在于电池组支路(电池组G1、电流采样元件FL1)接到开关电源B-一侧，其余正常充电、失电保护的实现，以及实现的功能(实现的功能是指：通过对第一个合路单元、第二个合路单元、直至第N个合路单元控制能够实现对第一组电池组、第二组电池组、直至第N组电池组进行依次充电或同时充电，并能够实现同时放电)与图3中相应实现一致。

图5为本实用新型新能源工况动力后备系统示意图；风力发电机通过风能控制器为多个电池组提供电源、太阳能光伏板通过太阳能控制器为多个电池组提供电源、市电电源通过主控单元对多个合路单元的控制以实现对多组电池的充放电。实施例1

当带有限流回路(如图1、图2)三组梯次电池G1、G2、G3，无市电时：

1、负载供电：在风、光能源充足的状态下始终由开关电源带负荷运行；其它情况由蓄电池放电给负荷提供电源。

2、电池组充电过程：

1)在风、光能源消失一段时间后恢复供电，同时合K13、K12、K23、K22、K33、K32、开关给电池组G1、G2、G3同时充电，分别检测每组充电电流，电池组G1电流低于设定值断开K13开关，同时合K11开关电池组G1进入正常充电状态；电池组G2电流低于设定值断开K23开关，同时合K21开关电池组G2进入正常充电状态；电池组G3电流低于设定值断开K33开关，同时合K31开关电池组G3进入正常充电状态；

2)充满后可选择三组梯次锂电同时进入备电搁置：断开K11、K21、K31开关电池组G1、G2、G3进入备电搁置状态；也可以选择部分电池组继续浮充，部分电池组备电搁置，只需把选择备电搁置的电池组相应的充电开关断开即可。

3、电池组放电过程：

1)在风、光能源消失后，电池组需无间断地为负载提供电源。因为K12、K22、K32始终处于合位，可以同时为负载无间断地提供电源，当放电电压低于二次下电电压时，同时断开K12、K22、K32开关，避免电池过放造成对电池寿命的损害。

2)在风、光能源恢复后重复以上过程。

实施例2

当带有限流回路(如图1、图2)三组梯次电池G1、G2、G3，有市电时：

1、负载供电：在风、光能源充足的状态下始终由开关电源带负荷运行；其它情况由蓄电池放电给负荷提供电源；电池放电到二次下电电压风、光能源仍没有恢复，此时投入市电，开关电源带载。

2、电池组充电过程：

1)在风、光能源消失一段时间后恢复供电，同时合K13、K12、K23、K22、K33、K32、开关给电池组G1、G2、G3同时充电，分别检测每组充电电流，电池组G1电流低于设定值断开K13开关，同时合K11开关电池组G1进入正常充电状态；电池组G2电流低于设定值断开K23开关，同时合K21开关电池组G2进入正常充电状态；电池组G3电流低于设定值断开K33开关，同时合K31开关电池组G3进入正常充电状态；

2)充满后可选择三组梯次锂电同时进入备电搁置：断开K11、K21、K31开关电池组G1、G2、G3进入备电搁置状态；也可以选择部分电池组继续浮充，部分电池组备电搁置，只需把选择备电搁置的电池组相应的充电开关断开即可。

3、电池组放电过程：

1)在风、光能源消失后，电池组需无间断地为负载提供电源。因为K12、K22、K32始终处于合位，可以同时为负载无间断地提供电源，当放电电压低于二次下电电压时，同时断开K12、K22、K32开关，避免电池过放造成对电池寿命的损害。

2)电池组电压低于二次下电电压时，如果风、光能源仍没有恢复，此时投入市电，由市电带载，保证负荷的不间断供电。

3)在风、光能源恢复后，断开市电，重复以上过程。

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，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种可知的更改和变化。凡在本实用新型的原则和精神之内，所作出的任何等同替换、修改、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。