本发明涉及通信领域，尤其涉及一种用于通信基站的钛酸锂电池储能供电系统及其控制方法。
背景技术：
目前通信基站行业中的主设备大多采用直流不间断供电系统提供直流电源输出，所述供电系统由组合式开关电源和铅酸蓄电池组组成，主流的额定供电电压等级为-48v(或-24v)。由于铅酸电池的能量密度低、循环次数低、维护成本高、极端环境下不能正常工作等原因，近年来通信基站的备用电源逐渐被锂电池所代替，钛酸锂电池具有高效、快充、耐宽温、免维护等优点，完美解决通信基站行业目前使用铅酸电池作为其备用电源所带来的痛点。
市电失电时，通信基站的后备电源保障方式通常采用蓄电池组储能和移动或固定发电机组应急启动发电的保障方式。蓄电池是组合电源系统的重要组成部分，是保障通信设备不间断供电的核心设备。
基站都是地处边远偏僻的高山上，采用市电输入需要架设架空线，而架设的架空线在雷雨天气易遭雷击，容易造成基站的通信设备损坏，影响通信的稳定性。架空线路需要定期检査和维护才能确保安全可靠的供电。蓄电池是基站电源系统的最后一道防线，其重要性不言而喻，但是基站蓄电池组的维护却一直是行业中的最大难题之一。蓄电池的维护以日常的检测和预测性维修为主。具体来说需要对蓄电池组进行定期的核对性放电测试和容量测试，再根据测试的结果对蓄电池进行更换和维修处理。
技术实现要素：
有鉴于此，本发明的目的是提供一种使用方便、节能环保且功能齐全的用于通信基站的钛酸锂电池储能供电系统及其控制方法，当基站电源供电系统发生故障时，作为应急备用电源使用。
根据本发明的第一方面，提供一种用于通信基站的钛酸锂电池储能供电系统，其特征在于，包括钛酸锂电池系统，所述钛酸锂电池系统能够在直流供电模式和交流供电模式间切换。
进一步的，还包括交流市电、通信基站交流负载、通信基站直流负载、通信电源、充放电控制器、双向逆变器，所述交流市电通过所述双向逆变器与所述钛酸锂电池系统相连，所述钛酸锂电池系统通过所述双向逆变器与所述通信基站交流负载相连，所述钛酸锂电池系统通过所述充放电控制器与所述通信基站直流负载相连，所述通信电源与所述通信基站直流负载相连。
进一步的，所述钛酸锂电池系统为交流供电模式时，在所述交流市电正常供电状态下，所述交流市电通过所述双向逆变器为所述钛酸锂电池系统充电；在所述交流市电失电状态下，所述钛酸锂电池系统通过所述双向逆变器逆变为交流电压，为所述通信基站交流负载供电，同时所述钛酸锂电池系统通过所述通信电源输出直流电压，为所述基站直流负载供电。
进一步的，所述钛酸锂电池系统为直流供电模式时，在所述交流市电正常供电状态下，所述交流市电通过所述通信电源为所述钛酸锂电池系统充电；在所述交流市电失电状态下，所述钛酸锂电池系统通过充放电控制器输出直流电压，为所述基站直流负载供电。
进一步的，还包括电池管理系统，所述电池管理系统对所述钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池进行管理。
进一步的，所述电池管理系统对所述钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池进行管理，包括：识别已损坏的电池，去除所述已损坏的电池，或用其它未损坏的电池替换所述已损坏的电池；和/或，采集、和/或存储钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池的具体信息；和/或，当单体电池的充电电压和/或电池组的充电总电压超过预设的允许值时停止充电，断开双向逆变器或通信电源与钛酸锂电池系统的连接，当充电电压恢复到允许值后，通过手动恢复或自动恢复对电池管理的功能；和/或，当单体电池的放电电压和/或电池组的放电总电压低于预设的电压警告值时，发出报警提示；和/或，当单体电池的放电电压和/或电池组的放电总电压低于预设的保护值时，立即停止放电，断开通信基站交流负载和/或通信基站直流负载与钛酸锂电池系统的连接，并伴有报警提示；和/或，当钛酸锂电池系统输入或者输出的电流超过预设的电流警告值时，发出报警提示；和/或，当电池组发生短路时停止放电，断开通信基站交流负载和/或通信基站直流负载与钛酸锂电池系统的连接，并伴有报警提示；和/或，当电池温度和/或环境温度超过预设的过温警告值，或者低于预设的低温警告值时，发出报警提示；和/或，当检测到环境温度和/或钛酸锂电池系统电池组内部温度超过预设的过温警告值，或者低于预设的低温警告值时，断开双向逆变器、或通信电源、或通信基站交流负载和/或通信基站直流负载与钛酸锂电池系统的连接，并伴有报警提示，当环境温度或电池组内部温度恢复到预设的允许值后，可通过手动恢复或自动恢复对电池管理的功能；和/或，根据预先设定的单体电池电压上/下限阈值，记录电压超标的单体电池并发送提示消息；和/或，监控电池的剩余容量，使电池的剩余余量维持在预设的合理范围内；和/或，对电池组中的单体电池进行均衡充电,使电池组中单体电池都达到均衡一致的状态；和/或，提供与电源监控系统进行通讯的接口，传输和/或显示电池组状态、报警、电池剩余容量、和/或电池的健康状况信息。
进一步的，还包括通信基站动力环境监控系统，所述双向逆变器、dc/dc转换器、充放电控制器、电池管理系统、通信基站直流负载分别与所述通信基站动力环境监控系统通讯，所述通信基站动力环境监控系统用于实现对钛酸锂电池储能供电系统中上述各个组成单元的监控管理。
根据本发明的第二方面，提供一种用于通信基站的钛酸锂电池储能供电系统的控制方法，所述钛酸锂电池储能供电系统包括钛酸锂电池系统，其特征在于，该方法包括下述步骤：将所述钛酸锂电池系统从直流供电模式切换为交流供电模式，或将所述钛酸锂电池系统从交流供电模式切换为直流供电模式。
进一步的，所述钛酸锂电池储能供电系统还包括交流市电、通信基站交流负载、通信基站直流负载、通信电源、充放电控制器、双向逆变器，所述交流市电通过所述双向逆变器与所述钛酸锂电池系统相连，所述钛酸锂电池系统通过所述双向逆变器与所述通信基站交流负载相连，所述钛酸锂电池系统通过所述充放电控制器与所述通信基站直流负载相连，所述通信电源与所述通信基站直流负载相连。
进一步的，所述钛酸锂电池系统为交流供电模式时，在所述交流市电正常供电状态下，所述交流市电通过所述双向逆变器为所述钛酸锂电池系统充电；在所述交流市电失电状态下，所述钛酸锂电池系统通过所述双向逆变器逆变为交流电压，为所述通信基站交流负载供电，同时所述钛酸锂电池系统通过所述通信电源输出直流电压，为所述基站直流负载供电。
进一步的，所述钛酸锂电池系统为直流供电模式时，在所述交流市电正常供电状态下，所述交流市电通过所述通信电源为所述钛酸锂电池系统充电；在所述交流市电失电状态下，所述钛酸锂电池系统通过充放电控制器输出直流电压，为所述基站直流负载供电。
进一步的，使用电池管理系统对所述钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池进行管理。
进一步的，使用所述电池管理系统对所述钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池进行管理，具体包括下述步骤：识别已损坏的电池，去除所述已损坏的电池，或用其它未损坏的电池替换所述已损坏的电池；和/或，采集、和/或存储钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池的具体信息；和/或，当单体电池的充电电压和/或电池组的充电总电压超过预设的允许值时停止充电，断开双向逆变器或通信电源与钛酸锂电池系统的连接，当充电电压恢复到允许值后，通过手动恢复或自动恢复对电池管理的功能；和/或，当单体电池的放电电压和/或电池组的放电总电压低于预设的电压警告值时，发出报警提示；和/或，当单体电池的放电电压和/或电池组的放电总电压低于预设的保护值时，立即停止放电，断开通信基站交流负载和/或通信基站直流负载与钛酸锂电池系统的连接，并伴有报警提示；和/或，当钛酸锂电池系统输入或者输出的电流超过预设的电流警告值时，发出报警提示；和/或，当电池组发生短路时停止放电，断开通信基站交流负载和/或通信基站直流负载与钛酸锂电池系统的连接，并伴有报警提示；和/或，当电池温度和/或环境温度超过预设的过温警告值，或者低于预设的低温警告值时，发出报警提示；和/或，当检测到环境温度和/或钛酸锂电池系统电池组内部温度超过预设的过温警告值，或者低于预设的低温警告值时，断开双向逆变器、或通信电源、或通信基站交流负载和/或通信基站直流负载与钛酸锂电池系统的连接，并伴有报警提示，当环境温度或电池组内部温度恢复到预设的允许值后，可通过手动恢复或自动恢复对电池管理的功能；和/或，根据预先设定的单体电池电压上/下限阈值，记录电压超标的单体电池并发送提示消息；和/或，监控电池的剩余容量，使电池的剩余余量维持在预设的合理范围内；和/或，对电池组中的单体电池进行均衡充电,使电池组中单体电池都达到均衡一致的状态；和/或，提供与电源监控系统进行通讯的接口，传输和/或显示电池组状态、报警、电池剩余容量、和/或电池的健康状况信息。
进一步的，使用通信基站动力环境监控系统实现对钛酸锂电池储能供电系统中各个组成单元的监控管理，所述双向逆变器、dc/dc转换器、充放电控制器、电池管理系统、通信基站直流负载分别与所述通信基站动力环境监控系统通讯。
本发明的钛酸锂电池系统中各个体电池的性能指标稳定，单体电池的输入电压偏差较小，保证始终输出稳定48v直流电压，满足通信基站重要直流负载的需要。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为根据本发明实施例的钛酸锂电池系统逆变为直流供电模式时的供电示意图；
图2为根据本发明实施例的钛酸锂电池系统转换为交流供电模式时的供电示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明具体实施例及相应的附图对本发明技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明一个实施例，公开了一种用于通信基站的钛酸锂电池储能供电系统，包括交流市电1、通信基站交流负载21、通信基站直流负载22、通信电源3、钛酸锂电池系统4、充放电控制器5、电池管理系统6、dc/dc转换器7、通信基站动力环境监控系统8和双向逆变器9。交流市电1通过双向逆变器9为钛酸锂电池系统4充电，钛酸锂电池系统4通过双向逆变器9与通信基站交流负载21相连，钛酸锂电池系统4通过充放电控制器5与通信基站直流负载22相连，电池管理系统6通过dc/dc转换器7与钛酸锂电池系统4相连，通信电源3与通信基站直流负载22相连，双向逆变器9、dc/dc转换器7、充放电控制器5、电池管理系统6和通信基站直流负载22分别与通信基站动力环境监控系统8进行通讯。
该钛酸锂电池储能供电系统具备交流供电模式和直流供电模式。
请参阅图1，图1为根据本发明实施例的钛酸锂电池系统逆变为直流供电模式时的供电示意图。
当钛酸锂电池系统转换为直流供电模式时，在市电正常供电状态下，交流市电1通过通信电源3为钛酸锂电池系统6充电；在市电失电状态下，钛酸锂电池系统6通过充放电控制器5输出-48v直流电压，为通信基站直流负载22供电。
在直流供电模式下，该钛酸锂电池储能供电系统的充放电控制器5直接与直流-48v母线连接，减少能量在交流和直流之间的转换，提高了能源利用效率。
请参阅图2，图2为根据本发明实施例的钛酸锂电池系统转换为交流供电模式时的供电示意图。
当钛酸锂电池系统逆变为交流供电模式时，在市电正常供电状态下，交流市电1通过双向逆变器9为钛酸锂电池系统4充电；在市电失电状态下，钛酸锂电池系统4通过双向逆变器9转换为交流电压，为通信基站交流负载21供电，同时交流电压通过通信电源3转换为48v直流电压，为基站直流负载22供电。
根据本发明实施例的钛酸锂电池储能供电系统还包括电池管理系统6。
其中，使用所述电池管理系统6，可以对所述钛酸锂电池系统进行管理。例如：可以只对所述钛酸锂电池系统中的电池组进行管理，也可以只对电池组中的单体电池，还可以对所述钛酸锂电池系统中的电池组、以及所述电池组中的单体电池一并进行管理。
下面通过一些具体的例子，对使用所述电池管理系统6对所述钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池进行管理的过程进行具体说明。需要说明的是，所述电池管理系统6对所述钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池进行管理时，可以根据具体的使用需求，执行以下各例子中的任一种例子或任几种例子中的相应管理操作。
在一个例子中，所述电池管理系统6监测单体电池的工作状况，识别出钛酸锂电池系统4中的已损坏电池，并剔除掉已损坏电池或用其它未损坏电池替换已损坏电池。
例如：在一些可能只需要识别电池是否损坏的场合，只需要识别出已损坏的电池即可。
例如：在一些需要识别电池是否损坏并对损坏电池进行处理的场合，还需要对识别出已损坏的电池进行去除(或剔除)，或用其它未损坏电池替换已损坏电池。
在一个例子中，电池管理系统6采集、和/或存储钛酸锂电池系统4中各组电池的具体信息，例如充电总电压、放电总电压、充电总电流、放电总电流、电池组温度、各组中单体电池的充电电压、放电电压、充电电流、放电电流、电池剩余电量、环境温度等，管理钛酸锂电池系统4中各组电池电压、各组电池电流、各组电池单体最高电压、各组电池单体最低电压、各组电池最高温度、各组电池最低温度、各组电池soc、各组电池告警信息、综合处理各组电池参数、四遥(遥测、遥控、遥信、遥调)内容、确定电池系统的充放电状态和运行参数要求、与基站动力环境监控系统通信等功能。
例如：在一些只需要对钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池的具体信息进行监测的场合，可以只通过能够获取相应信息的传感器采集到相应信息即可。
例如：在一些还需要对钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池的具体信息进行存储以备查验或对比的场合，还需要通过存储器对采集到的钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池的具体信息进行存储。
例如：在一些只需要对钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池的具体信息进行查验的场合，只需从预先存储的存储器中调用所需的钛酸锂电池系统中的电池组和/或电池组中的单体电池的具体信息即可，可以免去还需要现场采集的繁琐操作。
在一个例子中，电池管理系统6具有电池组保护功能、电池充电限流、电池单体均衡、电池组及电池单体运行信息(电压、电流及温度等)采集、电池组信息存储等多种功能。
在一个例子中，电池管理系统6具有保护与告警功能有：充电总电压高保护及恢复功能、放电总电压低告警功能、单体电池电压低保护及恢复功能、单体电池电压高保护及恢复功能、短路保护功能、充电过流保护功能、电池过温保护及恢复功能、电池低温保护及恢复功能。
根据本发明的一个实施例，所述电池管理系统6可以包括下述功能：
在一个例子中，过压保护及恢复功能，当单体电池的充电电压和/或电池组的充电总电压超过允许值时，立即停止充电，断开充电单元设备(双向逆变器9或通信电源3)与钛酸锂电池系统4的连接，当充电电压恢复到允许值后，可通过手动恢复或自动恢复对电池管理的功能。
在一个例子中，过放报警功能，当单体电池的放电电压和/或电池组的放电总电压低于警告值时，发出报警提示。
在一个例子中，过放保护功能，当单体电池的放电电压和/或电池组的放电总电压低于保护值时，立即停止放电，断开用电设备(通信基站交流负载21和/或通信基站直流负载22)与钛酸锂电池系统4的连接，并伴有报警提示。
在一个例子中，过流报警，当钛酸锂电池系统4输入或者输出的电流超过警告值时，发出报警提示。
在一个例子中，短路保护功能，当电池组发生短路时，立即停止放电，断开用电设备与钛酸锂电池系统4的连接，并伴有报警提示。
在一个例子中，过温/低温报警功能，当电池温度或环境温度超过过温警告值，或者低于低温警告值时，发出报警提示。
在一个例子中，过温/低温保护功能，当检测到环境温度或钛酸锂电池系统4电池组内部温度超过过温警告值，或者低于低温警告值时，立即断开充电或者用电设备与钛酸锂电池系统4的连接,并伴有报警提示。当环境温度或电池组内部温度恢复到允许值后，可通过手动恢复或自动恢复对电池管理的功能，但不影响电池放电功能。
在一个例子中，单体电池电压过低/过高保护及恢复功能，根据设定的单体电池电压上/下限阈值，实时/定时地记录电压超标的单体电池并上报动力环境监控系统，以便维护人员及时维护，确保整组电池性能不受影响。
在一个例子中，估测电池组soc(stateofcharge，电池的荷电状态)，即电池剩余电量。维持soc在合理的范围内，防止由于过充或者过放对电池的损伤，随时预报电池的剩余容量。
在一个例子中，单体电池均衡功能，由于钛酸锂电池制造工艺复杂及锂离子的相对活跃性,所以电池组中单体电池电压随着充放电次数的变化存在不一致的现象。对电池组中的单体电池进行均衡充电,使电池组中单体电池都达到均衡一致的状态,可以有效地延长电池组的使用寿命,大大地提高电池组的工作效率。
在一个例子中，并口通讯，提供与电源监控系统进行通讯的接口，传输和显示电池组状态、报警、soc、soh(stateofhealth,电池的健康状况)等信息，实现远程监控和管理干预。
通信基站动力环境监控系统8能够对充放电控制器、dc/dc转换器7、电池管理系统6、空调等各种动力智能设备的监控管理，通过串行数据和网络ip包之间的数据转换，从而完成远程管理，扩展串口，将传统的串行设备联网，串行设备互相通信等；可接入ip摄像机，实现图像监控、门禁以及报警的联动功能；能够实现温湿度、水浸、红外、烟感、防盗等报警监控功能；实现对摄像机、灯光等联动控制功能。
综上所述，本发明提供了一种使用方便、节能环保且功能齐全的电源系统，当基站电源供电系统发生故障时，作为应急备用电源使用。钛酸锂电池系统的意义在于不仅把绿色和环保作为前提，同时满足国家对智能电网发展战略的需要，避免环境污染，促进国家新能源产业的发展，从而带来巨大的社会效益。
附图仅仅是一个实施例的简要示意图，但保证附图中的流程均是实施本发明所必须的内容，在实际使中伴随着需求的不同及产品的不同部分功能步骤的实现方式可进行灵活的替换。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照上述实施例对本发明进行了一定程度的说明，阅读本发明人员应当理解：其依然可以对上述实施例中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；这些修改或者替换并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例描述的范围。