电池供电管理系统技术方案

本申请公开了一种电池供电管理系统，包括电池状态监测模块、功率变换模块和控制模块，其中所述控制模块根据所述电池状态监测模块采集的电池数据及所述功率变换模块采集的蓄电池组数据和供电母线状态，控制所述功率变换模块使得在所述供电母线连接的直流供电系统发生故障时控制所述蓄电池组经所述功率变换模块向所述供电母线放电，或者在所述直流供电系统正常且所述蓄电池组处于非满电状态时控制所述供电母线经所述功率变换模块向所述蓄电池组充电，或者在所述直流供电系统正常且所述蓄电池组处于满电状态时使得所述功率变换模块处于待机热备状态。本发明专利技术可适用于锂离子电池组的供电管理，提高锂电池的应用安全性和智能化程度，延长电池使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本申请涉及供电的电路装置领域，尤其涉及电池供电管理系统。
技术介绍
通信机房的直流供电系统由交流配电屏、整流器、蓄电池组、直流配电屏、直流-直流变换设备组成。直流系统的电压等级有48V、24V、240V等，以48V电压等级为主。蓄电池组在直流供电系统中承担后备电源功能，在交流市电或整流器故障时，为通信设备提供直流电源。蓄电池组目前主要使用铅酸电池。由于大容量锂离子电池与铅酸电池相比，具有高能量密度、大放电电流能力、低自放电率、长寿命等优点，随着其价格的下降，在通信机房的48V直流供电系统中使用锂离子电池，已经成为发展趋势。但锂离子电池在状态监测、充放电管理等方面有较高的要求，类似铅酸电池的粗放式使用方式不利于发挥锂离子电池的优点。
技术实现思路
为了克服现有技术中存在的不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种电池供电管理系统，其适用于锂离子电池组的供电管理，提高锂离子电池的应用安全性和智能化程度，延长电池使用寿命。为解决上述技术问题，本专利技术电池供电管理系统，包括：电池状态监测模块、功率变换模块和控制模块，所述控制模块分别与所述电池状态监测模块和所述功率变换模块连接；其中，所述电池状态监测模块用于至少监测蓄电池组的每一单体的电压并传给所述控制模块；所述功率变换模块用于至少监测蓄电池组的电压并传给所述控制模块，及所述功率变换模块的输出用于连接到供电母线；所述控制模块根据所述电池状态监测模块采集的电池数据及所述功率变换模块采集的蓄电池组数据和供电母线状态，控制所述功率变换模块使得在所述供电母线连接的直流供电系统发生故障时控制所述蓄电池组经所述功率变换模块向所述供电母线放电，或者在所述直流供电系统正常且所述蓄电池组处于非满电状态时控制所述供电母线经所述功率变换模块向所述蓄电池组充电，或者在所述直流供电系统正常且所述蓄电池组处于满电状态时使得所述功率变换模块处于待机热备状态。作为本专利技术所述系统的改进，所述系统还包括保护模块，所述保护模块连接在所述功率变换模块和所述供电母线之间并用于对所述功率变换模块进行过流和过压保护。作为本专利技术所述系统的另一种改进，所述功率变换模块包括：用于与所述蓄电池组并联的第一电容，第一电容与所述蓄电池组的负极之间接有电流传感器，第一功率开关和第二功率开关串联后与第一电容并联，与供电母线并联的第二电容，第三功率开关和第四功率开关串联后与第二电容并联，第一功率开关和第二功率开关之间的中点与第三功率开关和第四功率开关之间的中点之间接一电感器，第二电容并联有一电压传感器；及包括功率开关驱动电路，用于接收来自控制模块的控制信号驱动第一、第二、第三和/或第四功率开关的工作状态。作为本专利技术所述系统的进一步改进，所述功率变换模块包括过流和过压保护子模块。作为本专利技术所述系统的再进一步的改进，第一、第二、第三和第四功率开关中的每一个包括MOSFET晶体管及与其反向并联的二极管。作为本专利技术所述系统的又一种改进，充电电流和/或放电电流由所述控制模块根据电网的峰-平-谷电价和分布时段及备用容量需求进行控制。作为本专利技术所述系统的进一步改进，所述充电电流为蓄电池组总容量与备用容量的差除以谷段时长与蓄电池组总电压的积，所述放电电流为蓄电池组总容量与备用容量的差除以峰段时长与蓄电池组总电压的积。作为本专利技术所述系统的再一种改进，控制所述蓄电池组经所述功率变换模块向所述供电母线放电通过设置低于供电母线额定电压的参考电压进行控制，在确定供电母线的电压低于所述参考电压时，控制所述蓄电池组放电；及在确定供电母线的电压高于所述参考电压时，控制所述蓄电池组停止放电。作为本专利技术所述系统的另一种改进，所述系统还包括与所述控制模块连接的显示模块，所述显示模块用于显示所述蓄电池组及所述系统的状态信息。作为本专利技术所述系统的又一种改进，所述系统还包括与所述控制模块连接的通信模块，所述通信模块用于将所述蓄电池组及所述系统的状态信息传送到远程管理中心。本专利技术充分考虑多种锂离子电池串联方案，通过统一的电池供电管理系统，适应不同锂离子电池组电压，在交流市电或整流器故障时，为直流供电系统提供稳定的直流输出，并在故障恢复后，根据锂离子电池状态进行充电电流管理，确保锂离子电池组的安全。本专利技术可以极大地提高锂离子电池在通信机房直流供电系统中应用的安全性和智能化程度，延长电池使用寿命，为通信设备提供高质量的后备电源。结合附图阅读本专利技术实施方式的详细描述后，本专利技术的其它特点和优点将变得更加清楚。附图说明图1为根据本专利技术的系统的一实施例的结构示意图。图2为根据本专利技术的功率变换模块的一实施例的电路示意图。图3为根据本专利技术的系统的应用场景示意图。为清晰起见，这些附图均为示意性及简化的图，它们只给出了对于理解本专利技术所必要的细节，而省略其他细节。具体实施方式下面参照附图对本专利技术的实施方式和实施例进行详细说明。通过下面给出的详细描述，本专利技术的适用范围将显而易见。然而，应当理解，在详细描述和具体例子表明本专利技术优选实施例的同时，它们仅为说明目的给出。下面的实施例均以用于通信机房的48V直流供电为例，本专利技术的技术方案可类似地适用于其它电压等级的直流供电。同样，本说明书中以锂离子电池组为例进行说明，本专利技术的技术方案可类似地应用于其它可再充电的蓄电池组，并具有同样的优点。图1示出了根据本专利技术一实施例的电池供电管理系统100的结构示意图。该实施例的系统包括：电池状态监测模块1、DCDC功率变换模块2、控制模块3和保护模块4，所述控制模块3分别与所述电池状态监测模块1和所述DCDC功率变换模块2连接，保护模块4连接在DCDC功率变换模块2与电池供电管理系统的输出之间。在使用时，电池状态监测模块1分别与串联连接的锂离子电池组C(由锂离子电池C1、C2……Cn串联而成)的每一单体电池连接，DCDC功率变换模块2与整个锂离子电池组C并联，电池供电管理系统的输出即为48V直流供电母线。锂离子电池组C经本专利技术的电池供电管理系统与通信机房的48V直流供电系统连接，如图3所示。电池状态监测模块1可使用电池电压测量芯片(AD转换芯片)如LTC6802型芯片对锂离子电池组中的每一个电池单体进行电压检测，控制模块3可以通过串行数据总线(SPI总线)从所述电池电压测量芯片读取检测结果。电压状态监测也可使用本领域已知的任何其它适当的方式进行。在实施例中，电池状态监测模块1还可对蓄电池组温度、蓄电池组充放电电流进行实时检测，并将检测数据送至控制模块3。DCDC功率变换模块2用于至少监测蓄电池组的电压及48V直流供电母线的状态数据并传给所述控制模块3。控制模块3根据所述电池状态监测模块1采集的电池数据及所述DCDC功率变换模块2采集的蓄电池组数据和供电母线状态，控制所述DCDC功率变换模块2的工作状态，可以处于待机热备、48V直流供电母线向蓄电池组充电、蓄电池组向48V直流供电母线放电三种工作状态之一。具体地，在所述供电母线连接的直流供电系统(如图3中所示，交流市电或整流器)发生故障时，控制模块3控制所述蓄电池组C经所述DCDC功率变换模块2向所述供电母线放电；或者，在所述直流供电系统正常且所述蓄电池组处于非满电状态时，控制模块3控制所述供电母线经所述DCDC功率变换模块2向所述蓄电池组C充电；或者，在所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池供电管理系统，其特征在于，所述系统包括：电池状态监测模块、功率变换模块和控制模块，所述控制模块分别与所述电池状态监测模块和所述功率变换模块连接；其中，所述电池状态监测模块用于至少监测蓄电池组的每一单体的电压并传给所述控制模块；所述功率变换模块用于至少监测蓄电池组的电压并传给所述控制模块，及所述功率变换模块的输出用于连接到供电母线；所述控制模块根据所述电池状态监测模块采集的电池数据及所述功率变换模块采集的蓄电池组数据和供电母线状态，控制所述功率变换模块使得在所述供电母线连接的直流供电系统发生故障时控制所述蓄电池组经所述功率变换模块向所述供电母线放电，或者在所述直流供电系统正常且所述蓄电池组处于非满电状态时控制所述供电母线经所述功率变换模块向所述蓄电池组充电，或者在所述直流供电系统正常且所述蓄电池组处于满电状态时使得所述功率变换模块处于待机热备状态。

【技术特征摘要】
1.一种电池供电管理系统，其特征在于，所述系统包括：电池状态监测模块、功率变换模块和控制模块，所述控制模块分别与所述电池状态监测模块和所述功率变换模块连接；其中，所述电池状态监测模块用于至少监测蓄电池组的每一单体的电压并传给所述控制模块；所述功率变换模块用于至少监测蓄电池组的电压并传给所述控制模块，及所述功率变换模块的输出用于连接到供电母线；所述控制模块根据所述电池状态监测模块采集的电池数据及所述功率变换模块采集的蓄电池组数据和供电母线状态，控制所述功率变换模块使得在所述供电母线连接的直流供电系统发生故障时控制所述蓄电池组经所述功率变换模块向所述供电母线放电，或者在所述直流供电系统正常且所述蓄电池组处于非满电状态时控制所述供电母线经所述功率变换模块向所述蓄电池组充电，或者在所述直流供电系统正常且所述蓄电池组处于满电状态时使得所述功率变换模块处于待机热备状态。2.根据权利要求1所述的电池供电管理系统，其特征在于，所述功率变换模块包括过流和过压保护子模块。3.根据权利要求1所述的电池供电管理系统，其特征在于，所述电池供电管理系统还包括保护模块，所述保护模块连接在所述功率变换模块和所述供电母线之间并用于对所述功率变换模块进行过流和过压保护。4.根据权利要求1所述的电池供电管理系统，其特征在于，所述功率变换模块包括：用于与所述蓄电池组并联的第一电容，第一电容与所述蓄电池组的负极之间接有电流传感器，第一功率开关和第二功率开关串联后与第一电容并联，与供电母线并联的第二电容，第三功率开关和第四功率开关串联后与第二电容并联，第一功率开关和第二功率...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟盟，牛利勇，王磊，沈茂盛，戚慧源，
申请(专利权)人：北京知行新能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11