具有“3+1”保护功能的电池共用管理器及通信基站供电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种具有“3+1”保护功能的电池共用管理器及通信基站供电系统，所述电池共用管理器包括：温度采样单元、单片机系统、电池电压隔离采样单元、电池组、第一隔离驱动单元、电流隔离采样单元、第二隔离驱动单元、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和电阻；本方案的电池共用管理器当放电时，第一MOS管、第二MOS管截止，第三MOS管、第四MOS管工作于MOS管线性工作区，电流通过第三MOS管、第四MOS管以及第一二极管、第二二极管进行放电，由于体二极管第一二极管、第二二极管的存在，可以避免放电电池组组间环流。同时由于第三MOS管、第四MOS管工作于线性工作区，可以实现放电限流，对过度深放电进行保护。

Battery Common Manager with \3+1\ Protection Function and Power Supply System of Communication Base Station

【技术实现步骤摘要】
具有“3+1”保护功能的电池共用管理器及通信基站供电系统
本技术涉及电池
，特别是涉及一种具有“3+1”保护功能的电池共用管理器及通信基站供电系统。
技术介绍
通信基站电源系统主要包含开关电源、备电电池、开关电源管理器和备电电池(主要是铅酸电池)充放电管理器。充电过程管理器主要管理的是1或2组特性一致的电池组对基站设备的充电；放电过程管理器的管理包含两级保护，分别是：一次下电电压保护及二次下电电压保护。一次下电保护启动后，对大多数基站设备停止直流供电；但保留对重要设备(如传输设备)的供电，直到二次下电保护启动时，断开基站所有设备供电。通常情况下，存量开关电源在备电容量剩余30％位置(约47V电压)时设置一次下电保护启动点；二次下电保护在备电容量放光(约43.2V)时启动。其中，铅酸电池组的充放电管理，尤其是铅酸电池组的充放电管理，需要考虑电池组的“充电3保护”和“放电1保护”问题，即电池的“3+1”保护管理。充电3保护系指：过充电保护、欠充电保护和高温环境充电保护。放电1保护系指：过度深放电保护。过充电保护是指铅酸蓄电池过充，过放会氧化极板，造成活性物质脱落，严重的过充往往伴随电池充电热失控，对电池造成不可恢复的损害。造成电池过充的原因主要是大、小电池组的荷电状态不一致，充电时不同电池组的充电进程不同，当新旧电池、不同品牌、不同类型电池混用时，各端口电池组在并联充电模式下，由于不同电池组处于不同的充电进程，可能会导致某组电池出现过充。此外还有其它一些因素，如开关电源电压精度不够、开关电源的电池管理参数设置不合理、空调维护保障不及时以及开关电源周期均充时间设置不合理等。关于欠充电保护，目前开关电源常用的充电管理方式是：充电超过10小时或者连续充电电流小于0.01C10且持续3小时，转浮充。目前铁塔公司的基站，在增加电池容量而不增加开关电源整流模式输出功率或频繁停电的情况下，电池很有可能处于欠充状态，增加铅酸电池硫化的风险且备电时间减少。增加蓄电池共用管理器后，应通过设置开关电源的均充周期(缩短均充周期参数值)，并由蓄电池共用管理器配合判断各端口电池组是否需要接入均充，或者设置开关电源的浮充电压至蓄电池组群的最高均充电压，有蓄电池共用管理器来管理蓄电池的整个充电过程，并按一定的均充周期对铅酸蓄电池进行均衡充电，从而实现端口电池组的防“欠充”管理。关于高温环境充电保护，电池组损坏还有一个重要的因素是充电环境温度。在空调故障情况下，电池存在高温充电的风险。高温环境下充电会增加电池热失控、失水的风险。应防止在过高的环境温度下对电池进行大电流的恒流充电，可采用环境温度负反馈来调整充电电流占空比的充电模式，可以较好的保护电池不被“充坏”。蓄电池共用管理器对铅酸电池的高温环境充电保护默认方案：(1)当环境温度低于35℃时，原则上应按厂家推荐的温度补偿系数自动调整端口的充电电压，使之与环境温度相匹配，考虑到系统电路复杂性和综合成本，建议采用先恒压限流，后脉冲冲电的方式对电池进行充电保护。(2)当环境温度高于等于35度，小于等于45度时，不允许铅酸电池组接入开关电源进行均衡充电(此时蓄电池共用管理器输入端电压值较高，约为56.4V)；可允许接入脉充电流进行浮充充电(此时开关电源输出电压值约53.2V)，温度越高，充电电流的占空比越小；电池组在充电间隙的端电压越高，充电电流的战空比越小。(3)环境温度高于45℃时，应断开充电回路，避免热失控造成的铅酸电池损失。关于过度深放电保护，为防止端口电池组过度深放电对铅酸电池组造成损害，应对电池组的放电容量进行计量，并对蓄电池组的放电深度进行一定的限制，以降低蓄电池所受损伤。在共同并联放电模式下，放电电流自动均衡，实际放电容量需根据不同放电电流进行分段积分计量，并结合环境温度和放电电流值换算成标准容量C10，分段计量并换算出基于标称容量的放电深度系数α,将放电深度控制在设定值。对于梯级锂电池，其电压平台较高，由于存量基站开关电源大多数原有备电电池以铅酸电池为主，施工过程中出现一次下电电压没有另行设置的概率极高，过度深放保护功能，也将对铅酸、梯级锂电混用场景，或梯级电池独立使用场景提供有效放电管理。目前，现有的电池共用管理器的电路原理图如图1所示，其虽然解决了不同类型、不同容量、不同批次的电池组并联使用的问题。通过软件的改进可以解决“三加一”保护中“三”问题，但是“三加一”保护中“一”，即过度深放电保护、匹配不同电压平台的蓄电池种类还不能解决。
技术实现思路
针对现有技术存在的现有的电池共用管理器不能解决过度深放电保护的问题，本技术提供一种具有“3+1”保护功能的电池共用管理器及通信基站供电系统。本申请的具体方案如下：一种具有“3+1”保护功能的电池共用管理器，包括：温度采样单元、单片机系统、电池电压隔离采样单元、电池组、第一隔离驱动单元、电流隔离采样单元、第二隔离驱动单元、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和电阻；所述单片机系统的第一模数转换端和电池电压隔离采样单元的输出端连接，所述电池电压隔离采样单元的第一输入端和电池组的正极连接，所述电池组的正极还连接至工作地，所述电池电压隔离采样单元的第二输入端和电池组的负极连接，所述电池电压隔离采样单元还连接至参考地；所述电池组的负极还和第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极均连接，所述第一MOS管的栅极和第一隔离驱动单元的正输入端、第二MOS管的栅极均连接，第一MOS管的源极和第一驱动隔离单元的负输入端、第二MOS管的源极均连接；所述第一二极管的正极和第一MOS管的源极连接，所述第一二极管的负极和第一MOS管的漏极连接，所述第二二极管的正极和第二MOS管的源极连接，所述第二二极管的负极和第二MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极还和电阻的一端、电流隔离采样单元的第一输入端均连接，所述电阻的另一端和电流隔离采样单元的第二输入端、第二隔离驱动单元的负输入端、第三MOS管的源极和第四MOS管的源极均连接，所述第三MOS管的栅极和第二隔离驱动单元的正输入端、第四MOS管的栅极均连接，所述第三MOS管的漏极、第四MOS管的漏极均和电池共用管理器的开关电源端口连接，所述第三二极管的正极和第三MOS管的源极连接，所述第三二极管的负极和第三MOS管的漏极连接，所述第四二极管的正极和第四MOS管的源极连接，所述第四二极管的负极和第四MOS管的漏极连接；所述第二隔离驱动单元的输出端和单片机系统的数模转换端连接，所述第二隔离驱动单元还连接至参考地，所述电流隔离采样单元的输出端和单片机系统的第二模数转换端连接，所述电流隔离采样单元还连接至参考地，所述第一隔离驱动单元的输出端和单片机系统的脉冲宽度调制端连接，所述第一隔离驱动单元还连接至参考地；所述单片机系统还和温度采样单元连接。优选地，所述第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管均为体二极管。一种通信基站供电系统，包括：负载、通信用开关电源、下电开关、至少两组的电池组和上述的电池共用管理器；所有电池组的两端和电池共用管理器的电池端口连接；通信用开关电源的两端和电池共用管理器的开关电源端口连接；负载通过下电开关连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有“3+1”保护功能的电池共用管理器，其特征在于，包括：温度采样单元、单片机系统、电池电压隔离采样单元、电池组、第一隔离驱动单元、电流隔离采样单元、第二隔离驱动单元、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和电阻；所述单片机系统的第一模数转换端和电池电压隔离采样单元的输出端连接，所述电池电压隔离采样单元的第一输入端和电池组的正极连接，所述电池组的正极还连接至工作地，所述电池电压隔离采样单元的第二输入端和电池组的负极连接，所述电池电压隔离采样单元还连接至参考地；所述电池组的负极还和第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极均连接，所述第一MOS管的栅极和第一隔离驱动单元的正输入端、第二MOS管的栅极均连接，第一MOS管的源极和第一驱动隔离单元的负输入端、第二MOS管的源极均连接；所述第一二极管的正极和第一MOS管的源极连接，所述第一二极管的负极和第一MOS管的漏极连接，所述第二二极管的正极和第二MOS管的源极连接，所述第二二极管的负极和第二MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极还和电阻的一端、电流隔离采样单元的第一输入端均连接，所述电阻的另一端和电流隔离采样单元的第二输入端、第二隔离驱动单元的负输入端、第三MOS管的源极和第四MOS管的源极均连接，所述第三MOS管的栅极和第二隔离驱动单元的正输入端、第四MOS管的栅极均连接，所述第三MOS管的漏极、第四MOS管的漏极均和电池共用管理器的开关电源端口连接，所述第三二极管的正极和第三MOS管的源极连接，所述第三二极管的负极和第三MOS管的漏极连接，所述第四二极管的正极和第四MOS管的源极连接，所述第四二极管的负极和第四MOS管的漏极连接；所述第二隔离驱动单元的输出端和单片机系统的数模转换端连接，所述第二隔离驱动单元还连接至参考地，所述电流隔离采样单元的输出端和单片机系统的第二模数转换端连接，所述电流隔离采样单元还连接至参考地，所述第一隔离驱动单元的输出端和单片机系统的脉冲宽度调制端连接，所述第一隔离驱动单元还连接至参考地；所述单片机系统还和温度采样单元连接。...

【技术特征摘要】
1.一种具有“3+1”保护功能的电池共用管理器，其特征在于，包括：温度采样单元、单片机系统、电池电压隔离采样单元、电池组、第一隔离驱动单元、电流隔离采样单元、第二隔离驱动单元、第一MOS管、第二MOS管、第三MOS管、第四MOS管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管和电阻；所述单片机系统的第一模数转换端和电池电压隔离采样单元的输出端连接，所述电池电压隔离采样单元的第一输入端和电池组的正极连接，所述电池组的正极还连接至工作地，所述电池电压隔离采样单元的第二输入端和电池组的负极连接，所述电池电压隔离采样单元还连接至参考地；所述电池组的负极还和第一MOS管的漏极、第二MOS管的漏极均连接，所述第一MOS管的栅极和第一隔离驱动单元的正输入端、第二MOS管的栅极均连接，第一MOS管的源极和第一驱动隔离单元的负输入端、第二MOS管的源极均连接；所述第一二极管的正极和第一MOS管的源极连接，所述第一二极管的负极和第一MOS管的漏极连接，所述第二二极管的正极和第二MOS管的源极连接，所述第二二极管的负极和第二MOS管的漏极连接，所述第一MOS管的源极还和电阻的一端、电流隔离采样单元的第一输入端均连接，所述电阻的另一端和电流隔离采样单元的第二输入端、第二隔离驱动单元的负输入端、第三MOS管的源极和...

【专利技术属性】
技术研发人员：饶武辉，胡永成，陈建德，田军，郭春明，李明，蒋蔚，赵海，钟喜，
申请(专利权)人：中国铁塔股份有限公司江西省分公司，广州市极越电子有限公司，广州杰赛科技股份有限公司，江西懿科通讯技术股份有限公司，
类型：新型
国别省市：江西,36