分布式全在线蓄电池组的充放电测试设备的制作方法

【技术领域】

本发明涉及一种基站蓄电池组的维护系统，特别涉及一种分布式全在线蓄电池组的充放电测试设备。

背景技术：

通信行业现有无线基站电源后备蓄电池维护管理，因无线基站数量多、规模大、维护工作劳动强度高、成本高、风险大，维护工作任务繁重，以及浪费能源问题，致使大部分的电池容量放电测试维护工作未能落实到位，导致对无线通信基站在线后备蓄电池组的实际容量不了解，应急保障供电时长不清楚，常因市电中断不能有效地进行应急发电调度管理，往往导致无线基站通信中断事故的发生，蓄电池被提前报废，这些问题一直困扰着整个通信行业电源维护管理工作者和具体维护工作人员。

为实现无线通信基站电源在线后备蓄电池组全在线无人值守智能化监控管理，由远程监控自动完成在线蓄电池充放电的容量测试，及时掌控现网所有在线电池组容量及保障供电时长的数据，降低维护人员的劳动强度，减少维护成本开支、提高网络运行质量和整体维护工作效率，提升网络安全运营的综合维护管理水平，采取科学有效的维护管理技术，延长蓄电池组使用寿命，实现全网在线蓄电池组充放电容量自动检测及系统自动维护管理。

传统使用智能化假负载进行离线测试设备，其放电操作、供电及恢复，全过程均采用离线方式进行，对于只有一组蓄电池组的系统来说，此时如果出现市电中断的情况，则无后备的蓄电池组给用户系统设备供电，造成用户系统设备工作中断，酿成重大事故。再则，被测蓄电池组离线深度放电后，其组端电压严重偏低，此时如果直接将被测蓄电池组并接到系统，则会出现很大冲击电流，严重影响电池的使用寿命，因此传统的蓄电池维护方法存在维护测试安全隐患问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题，在于提供一种分布式全在线蓄电池组的充放电测试设备，实现了无线通信基站电源在线后备蓄电池组全在线无人值守智能化监控管理。

本发明是这样实现的：一种分布式全在线蓄电池组的充放电测试设备，所述基站蓄电池组分为在线通信电源及在线后备蓄电池组，其特征在于：所述充放电测试设备包括电池组在线切换装置、mcu单元、高频dc/dc变换器、工作电源电路、驱动控制电路、单体电压检测设备、电流/电压数据采集电路、远程通信电路以及数据存储及人机交互电路；

所述在线通信电源及在线后备蓄电池组均连接所述电池组在线切换装置，通过所述电池组在线切换装置选通在线后备蓄电池组连接在所述工作电源电路的两端为该充放电测试设备的输入工作电源；所述电池组在线切换装置还与所述高频dc/dc变换器并接；所述mcu单元还分别连接所述高频dc/dc变换器、所述工作电源电路、所述单体电压检测设备、所述电流/电压数据采集电路、所述远程通信电路以及所述数据存储及人机交互电路。

进一步的，所述充放电测试设备具有一第一接线端子a；

所述电池组在线切换装置具有两个输入端b1、b2，两输出端c1、c2，并包括等电位连接开关k1、等电位连接开关k2、在线续流保护电路d1和在线续流保护电路d2；

所述等电位连接开关k1与所述在线续流保护电路d1并接后分别连接所述输入端b1和输出端c1；

所述等电位连接开关k2与所述在线续流保护电路d2接后分别连接所述输入端b2和输出端c2；

所述输入端b1、b2分别连接在线通信电源及在线后备蓄电池组的一端，所述工作电源电路的两端分别所述输出端c1和所述第一接线端子a。

进一步的，所述在线续流保护电路d1和在线续流保护电路d2均为大功率二极管，功率为？。

进一步的，所述电池组在线切换装置还具有两个在线测试切换开关kb，kc，所述在线测试切换开关kb包括三个接线端kb1、kb2、kb3，所述在线测试切换开关kc包括三个接线端kc1、kc2、kc3；所述接线端kb1连接所述输入端b1，所述接线端kb2连接所述输入端b2；所述接线端kc1连接所述输出端c1，所述接线端kc2连接所述输出端c2；

所述高频dc/dc变换器包括输入端id+、id-和输出端od+、od-；所述id+连接所述第一接线端子a；所述输入端id-、od+连接后与所述接线端kb3连接；所述od-与所述接线端kc3连接。

进一步的，所述在线通信电源及在线后备蓄电池组的正极连接一正极母排，负极连接一负极母排，所述输出端c1、c2连接至所述正极母排和负极母排之一，所述第一接线端子a则连接至所述正极母排和负极母排的另外之一。

进一步的，所述高频dc/dc变换器为一高频开关电源电路，其输出电压、电流为连续可调，同时具有恒流限压、稳压限流，过电压、过电流、短路功能。

本发明具有如下优点：

1、本发明的充放电测试设备与被测试的电池组进行串接，保证被测的蓄电池组始终处于安全在线状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电，实现被测的蓄电池组以测试设备设定的放电参数在线对实际负荷放电；通过电池组在线切换装置选通在线通信电源连接在所述工作电源电路的两端为该充放电测试设备的输入工作电源，满足蓄电池组的放电特性、相关通信电源运行维护规程标准及蓄电池组维护测试要求，放电检测全在线式并维护了放电安全节能；

2、与传统使用智能化假负载进行离线测试对比，本发明的充放电测试设备的各电路模块的协作，有效地解决了离线放电操作、供电及恢复在线全过程维护测试安全隐患问题，具有节能、操作简便安全、在线供电安全、测试结束自动进行在线充电及恢复等电位连接等优点。

【附图说明】

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。

图1为本发明充放电测试设备一实施例的结构示意图。

图2为本发明充放电测试设备另一实施例的结构示意图。

图3为本发明充放电测试设备的组网应用拓扑图。

【具体实施方式】

请参阅图1和图2所示，通信行业现有无线基站，基站蓄电池组分为在线通信电源及在线后备蓄电池组，图中有两组蓄电池组，蓄电池组1和蓄电池组2，蓄电池组1和蓄电池组2通过连接状态分为在线通信电源及在线后备蓄电池组，所述在线通信电源及在线后备蓄电池组的正极连接一正极母排3，负极连接一负极母排4，通信设备实际负载5和-48v系统整流器6的两端分别连接正极母排3和负极母排4。

本发明的充放电测试设备100包括电池组在线切换装置101、mcu单元102、高频dc/dc变换器103、工作电源电路104、驱动控制电路105、单体电压检测设备106、电流/电压数据采集电路107、远程通信电路108以及数据存储及人机交互电路109。

所述在线通信电源及在线后备蓄电池组均连接所述电池组在线切换装置，通过所述电池组在线切换装置选通在线后备蓄电池组连接在所述工作电源电路104的两端，以为该充放电测试设备100的输入工作电源；所述电池组在线切换装置101通过所述驱动控制电路连接所述mcu单元102；所述电池组在线切换装置101还与所述高频dc/dc变换器102并接；所述mcu单元还分别连接所述高频dc/dc变换器102、所述工作电源电路104、所述单体电压检测设备106、所述电流/电压数据采集电路107、所述远程通信电路108以及所述数据存储及人机交互电路109。

图中所示，所述充放电测试设备100具有第一接线端子a，第二接线端子b1和b2，第三接线端子c1和c2。

所述充放电测试设备100的所述电池组在线切换装置101具有两个输入端b1、b2(也是充放电测试设备的第二接线端子b1、b2)，两输出端c1、c2(也是充放电测试设备的第三接线端子c1、c2)，并包括等电位连接开关k1、k2、在线续流保护电路d1、d2；所述在线续流保护电路d1和在线续流保护电路d2均为大功率二极管，功率为500w以上。

所述等电位连接开关k1与所述在线续流保护电路d1并接后分别连接所述输入端b1和输出端c1；

所述等电位连接开关k2与所述在线续流保护电路d2接后分别连接所述输入端b2和输出端c2；

所述输入端b1、b2分别连接在线通信电源及在线后备蓄电池组的一端，所述工作电源电路的两端分别所述输出端c1和所述第一接线端子a。

所述电池组在线切换装置101还具有两个在线测试切换开关kb，kc，所述在线测试切换开关kb包括三个接线端kb1、kb2、kb3，所述在线测试切换开关kc包括三个接线端kc1、kc2、kc3；所述接线端kb1连接所述输入端b1，所述接线端kb2连接所述输入端b2；所述接线端kc1连接所述输出端c1，所述接线端kc2连接所述输出端c2；

所述高频dc/dc变换器103包括输入端id+、id-和输出端od+、od-；所述id+连接所述第一接线端子a；所述输入端id-、od+连接后与所述接线端kb3连接；所述od-与所述接线端kc3连接。

所述输出端c1、c2连接至所述正极母排和负极母排之一，所述第一接线端子a则连接至所述正极母排和负极母排的另外之一。

上述各电路模块的功能表述如下：

所述mcu单元2：以mcu单元的系统程序指令为控制模式，以控制所有与其相连及相关的所有外围电路或模块；

所述电池组在线切换装置101：

(1)内部集成一个或两个大功率二极管d1、d2作为在线续流保护电路，当被测蓄电池组进行在线测试工作状态时，其大功率二极管连接于蓄电池组与通信电源系统设备的直流配电屏之间，保证被测的蓄电池组始终处于安全在线状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电，该大功率二极管的负极接cx端(输出端c1、c2)，正极接bx端(输入端b1、b2)；

(2)内部集成等电位连接开关k1、k2，在完成被测蓄电池组放电测试结束后，以及自动完成在线限流充电后，进行等电位安全连接恢复被测蓄电池组至在线正常工作；

(3)内部集成在线测试切换开关kb，kc，结合等电位连接开关k1、k2；为在线工作的蓄电池组执行与输出端的连接切换置于“在线测试”或“在线非测试”连接工作状态的执行开关(被测蓄电池组连接“在线测试”端即被测蓄电池组处于全在线充放电测试状态；被测蓄电池组连接连接“在线非测试”端即被测蓄电池组处于等电位在线连接状态，不在于全在线充放电测试工作状态)，所述在线测试切换开关kb，kc与k1、k2配合具有让被测电池组先接后离功能(以蓄电池组1为例，实施先接后离功能是默认情况下，先将kb投向kb1，kc投向kc1，延时500ms后再将k1断开；对于蓄电池组2，同理类推)，可对在线蓄电池组自动投置“在线测试”状态与“在线非测试”及的切换过程均处于在线供电安全状态，其安全保护功能不变，可靠性优良。默认情况下，kb，kc都断开，没有任何一端投切，k1，k2为常闭闭合状态；此时两组电池组均保持等电位在线连接状态。

所述高频dc/dc变换器103为一高频开关电源电路，内部集成自动限流充电电路，其输出电压、限流充电电流为连续可调，同时具有过电压、过电流、短路、过温等高可靠性的自动控制保护功能。

所述工作电源电路104，其输入两端连接于在线工作电源的两端，为所述整个充放电测试设备100提供工作电源。

所述驱动控制电路105，为驱动控制电池组在线切换装置101的执行选择在线工作的蓄电池组切换置于“在线测试”或“在线非测试”即等电位在线连接工作状态的关键控制电路。

所述电压和电流采集电路106，为全在线蓄电池组放电测试设备检测在线被测蓄电池组的在线电压、组端电压、充电电流和放电电流。

所述电流/电压数据采集电路107，采集测量蓄电池组的充放电电流，蓄电池组端电压，系统通信电源电压(在线端电压)，电池单体的电压等等。

所述远程通信电路108，为光电隔离的rs485电路，外接gprs模块或rs485转以太网模块实现远程通信。

所述数据存储及人机交互电路109，为sd卡电路和若干按键、lcd显示屏等组成。

本发明充放电测试设备100在现场安装接线有两种模式，根据用户现场安装标准选择对应的模式进行安装，现分别说明如下：

1：负极串联模式，请参考图1，充放电测试设备100的第一接线端子a为正极端，接蓄电池组中在线通信电源的正极端(原在线蓄电池组接电源工作地的正极端)，第二接线端子b1和b2为负极，接在蓄电池组负极端，第三接线端子c1和c2为负极，接在线通信电源的负极端(-48v通信电源系统设备中的-48v直流屏负极母排)；

2：正极串联模式，请参考图2，第一接线端子a为负极端，接蓄电池组中在线通信电源的负极端，第二接线端子b1和b2为正极，接在蓄电池组正极端，第三接线端子c1和c2为正极，接在线通信电源的正极端和接地(-48v通信电源系统设备中的-48v直流屏正极母排)。

本发明的充放电测试设备100的工作原理：

1、当在线测试切换开关kb中的kb3合向kb1，kc中的kc3合向kc1，且k1断开，k2闭合的时候，蓄电池组1进入在线测试回路状态，蓄电池组2保持等电位在线连接状态；此时蓄电池组1为在线后备蓄电池组，蓄电池组2为在线通信电源。

2、同理，当kb3合向kb2，kc3合向kc2，k2断开，k1闭合的时候，蓄电池组2进入在线测试回路状态，蓄电池组1保持等电位在线连接状态，此时蓄电池组2为在线后备蓄电池组，蓄电池组1为在线通信电源。

3、最后，当被测蓄电池组测试完毕，限流充电结束后，在线测试切换开关kb，kc都断开，没有任何一端投切，k1，k2恢复为常闭闭合状态。被测蓄电池组将恢复到默认的等电位在线连接状态，此时两组电池组的正负极直接并接在通信开关电源正负极上，电池组处于在线浮充电状态。

如图3所示，本发明的充放电测试设备100在组网时，通过gprs/4g/rj45tcpip模块、各种无线网络或无线网络连接至云网络主机/服务器或内网主机/服务器，最后经无线路由器/交换机，发送至相关人员的pc客户端，实现远程控制。

综上所述，本发明为实现无线通信基站电源在线后备蓄电池组全在线无人值守智能化监控管理，由远程监控自动完成在线蓄电池充放电的容量测试，及时掌控现网所有在线电池组容量及保障供电时长的数据，降低维护人员的劳动强度，减少维护成本开支、提高网络运行质量和整体维护工作效率，提升网络安全运营的综合维护管理水平，采取科学有效的维护管理技术，延长蓄电池组使用寿命，实现全网在线蓄电池组充放电容量自动检测及系统自动维护管理，且还具有下述特点：

(1)本发明的充放电测试设备以在线通信电源及在线后备蓄电池组两端的电压为该测试设备的输入工作电源，满足蓄电池放电特性、相关通信电源运行维护规程标准及蓄电池组维护测试要求，放电检测全在线式并维护了放电安全节能。

(2)本发明的充放电测试设备具有在线蓄电池组对通信设备负荷安全节能放电功能，适用于现网不同的各种通信设备负荷供电电源在线后备蓄电池组进行在线恒流放电测试。

(3)通过无缝连接技术，本发明的充放电测试设备与被测试的电池组进行串接，保证被测的蓄电池组始终处于安全在线状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电，实现被测的蓄电池组以测试设备设定的放电参数在线对实际负荷放电。

(4)本发明的充放电测试设备完成放电容量测试之后，由在线整流器输出工作电源通过测试设备自动控制进行在线限流充电，并完成等电位安全连接。

(5)本发明的充放电测试设备与传统使用智能化假负载进行离线测试对比，有效地解决了离线放电操作、供电及恢复在线全过程维护测试安全隐患问题，具有节能、操作简便安全、在线供电安全、测试结束自动进行在线充电及恢复等电位连接等优点。

(6)本发明的充放电测试设备具备单体电池在线检测和告警保护功能，在“设备”电路设计中采用单体有线电压测试管理系统，维护检测操作简便，提高系统维护工作安全。

(7)本发明的充放电测试设备的输出具有稳压限流、稳流限压控制保护功能，以及输出过电流、过电压保护及过压关机保护功能，具备通信后备电池组在线放电容量检测和安全供电保护特点。

(8)本发明的充放电测试设备具备维护操作、参数设置简单，智能化程度高，保护功能强等特点，该全在线式电池组放电测试系统操作界面友好，依照系统提示操作，即可完成通信在线电池组容量检测，并自动保存数据，以便维护分析与管理；

(9)本发明的充放电测试设备的mcu单元的控制系统输出，具有标准数据接口，以及rs485接口，扩展tcp/ip网络，gprs/3g/4g接口，使用灵活方便。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是熟悉本技术领域的技术人员应当理解，我们所描述的具体的实施例只是说明性的，而不是用于对本发明的范围的限定，熟悉本领域的技术人员在依照本发明的精神所作的等效的修饰以及变化，都应当涵盖在本发明的权利要求所保护的范围内。