[发明专利]可扩展通信后备电源锂电池管理系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及新能源技术领域，尤其涉及电池管理系统，更具体的说涉及可扩展通信后备电源锂电池管理系统。

背景技术

传统的通讯设备后备电源采用阀控式铅酸电池，这种电源存在使用寿命短、维护成本高等缺点，而3G通信时代大背景下基站部署规模增加而且更加灵活，传统的铅酸蓄电池占地面积大、维护困难，难以满足需求。锂电池相对铅酸电池使用寿命是其3倍多，相同容量的铁锂电池的体积和重量是铅酸蓄电池的1/3，而且可以任意连接摆放，对建筑空间、承重等都没有特殊要求，大大降低了场地租用成本。锂电池代替铅酸电池作为通讯后备电源已是产业发展趋势。

电池管理系统是锂电池组应用的必配组件。目前的锂电池管理系统(BMS)技术主要集中电动汽车领域。主要关注点包括：单节电池电压采样精度、电池组的温度采样及其与电池剩余容量(SOC)的关系、电池组的充放电特性、电池组SOC的精度、电池组的均衡能力、电池本身的安全性等。

虽然通讯设备后备电源所占的空间也是希望越小越好，但相对与汽车来说其可占用的空间要宽松的多，这就给设计具有冗余特性后备电源系统提供可能。对于电动汽车，其充电电流越大充电时间就会越短，电动汽车用的BMS一般不会限流充电，这种方式对电池会降低电池的使用寿命。由于对于通信后备电源来讲对充电时间没有要求，本发明提出了充电限流技术。对于电动汽车用BMS，即使当系统由于欠压进入休眠状态以后，也具有强制电池组放电功能。对于通信用后备电源当系统进入休眠状态以后，不需要强制放点功能。基于这一特点，本发明提出一种休眠状态极低功耗解决方案。有关文献中提到系统最终功耗达到145uA，本专利系统最终达到4.5uA。本身功耗越低，通讯后备电源的使用效率就越高且系统的发热也越少，系统安全性、可靠性就会提高。

发明内容

针对相关技术领域文献和以上现有技术的不足，在大量现有文献研究和长期在相关领域研发实践的基础上，根据通信设备的特点，本发明提出“低功耗可扩展通信后备电源管理系统”，使锂电池组更好的应用于通讯行业。克服了现有锂电池管理系统、无冗余、待机功耗较高等缺点，并且实现了系统充电限流、过流报警、短路保护等功能；同时具有了冗余、可扩展特性从而提高了系统稳定性。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：一种低功耗可扩展通信后备电源锂电池管理系统，该系统包括至少两个分管理模块，系统实现冗余特性，分管理模块相互并联后分别与充电机、负载连接，分管理模块进行通信。所述分管理模块外部接口设有四个拨码开关；所述分管理模块设有多用途按钮；所述分管理模块设有运行、报警、电池容量指示灯。所述分管理模块包括主控单元、以及分别与主控单元连接的充放电器反接单元、主通道单元、外部控制单元、通信单元、前级控制单元、前级信号采样单元、分管理模块供电单元；所述前级控制单元还与前级信号采用单元连接。所述主通道单元包括放电控制回路、充电限流控制、过流短路信号锁定、过流短路信号检测、过流短路信号反馈；放电时从电池组正端流出经过负载，从负载流出到充电隔离开关，进入放电开关、放电取样电阻最后回到电池组负端形成放电回路；充电时电流从充电机PARK+流出进入电池组，从电池组负端流出，从电感L1流出经放电隔离二极管进入充电开关后入充电取样电阻，最后回到充电机PARK-端形成充电回路，充放电通道相互独立，实现充电限流功能。所述放电控制回路控制放电开关的通断，过流短路信号检测并联到放电开关上，过流短路信号锁定、过流短路信号反馈连接到过流短路信号检测。所述分管理模块供电单元在系统处于休眠状态时自动停止电源工作，在系统接入充电机后会主动唤醒，转入正常工作状态。所述前级采样单元与主控单元设有隔离电路。

一种可扩展通信后备电源锂电池管理系统方法，包括以下步骤：步骤一、系统外设初始化并系统自检；步骤二、进入程序主循环；步骤三、电池组信息采集；步骤四、电池容量SOC计算；步骤五、系统状态报警。所述的主循环，是一种类型于多任务软件管理机制，就是采用为系统中每项任务处理分配一定时间。所述电池容量SOC计算通过电流积分法计算，包括以下步骤，步骤一、电流采样；步骤二、电流采样时间获取；步骤三、积分计算；步骤四、获取电压、温度、充电值；步骤五、确定修正参数；步骤六、获取当前电量。以上步骤随主循环一起循环。