基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统

摘要

本发明专利公开了一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统，包括梯次利用锂离子电池组、电池管理器、双向逆变器、主动均衡控制装置、保护装置、5G基站负载，所述电网通过双向逆变器为梯次利用电池组充电；所述梯次利用电池组通过双向逆变器与5G基站负载相连；所述主动均衡控制装置主要包括均衡控制器、变压器、电池组监控器等。上述储能供电系统中，均衡控制装置通过在充电期间对电荷进行再分配实现对梯次利用电池组主动均衡，使电池组中性能不一的各个单体电池均达到满容量状态，促进梯次利用电池在储能供电系统中的使用，延长梯次利用电池的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明专利属于电源管理和电信号检测领域，具体涉及一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统。

背景技术

新能源汽车动力电池的使用寿命一般约为 3-5 年，其关键部件的锂离子电池在性能下降至80%左右便需要更换;而这些退役下来的电池仍具有初始性能的70%-80%，因此完全可以继续满足储能电池上的应用。

通常，通信基站采用铅酸蓄电池组作为储能供电系统,但是，因为5G通信基站功耗较大，能量密度相对较低的铅酸蓄电池难以支撑，另外，大规模使用铅酸蓄电池也会造成环境污染和带来后续回收的麻烦,因此，采用基于梯次利用锂离子电池组储能系统为5G通信基站供电，保障5G通信基站负载不间断的工作，既能促进环境保护，又能极大降低运营成本。

然而，随着时间的推移，梯次利用电池组中单体电池的性能不一的特性会进一步放大,如果对电池组充电时不进行均衡，弱电池单元会比强电池单元先达到满容量，电池组充放电不一致，从而导致电池的使用寿命不长，并会因为电池频繁更换而增加成本。

综上所述，一个基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统十分必要。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明专利的目的是提供一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统，为5G基站提供不间断电源，其中，均衡控制装置对梯次利用电池组主动均衡，使梯次电池组电压、电池模块内单体电池的平均电压值与均衡控制装置设定的电压关系相匹配，延长梯次利用电池的使用寿命。

实现上述目的的技术方案是:一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统，包括双向逆变器、主动均衡控制装置、梯次利用电池组、电池管理器、5G基站负载、保护装置，其中：所述双向逆变器与梯次利用电池组相连，双向逆变器用于将电网输出的交流电转化为直流电以给梯次利用电池组充电，或者为所述梯次利用电池组输出的直流电转化为交流电为所述5G基站负载供电；所述梯次利用电池组通双向逆变器与通信基站交流负载相连；所述梯次利用电池组与电池管理系统相连。

上述的一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统，在电网正常供电状态下，电网输出的交流电通过双向逆变器为梯次利用电池组充电；在电网失电状态下，梯次利用电池组通过双向逆变器转换为交流电压，为5G基站负载和保护装置供电。

上述的一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统，其中，所述系统主动均衡控制装置包括均衡控制器、变压器、电池组监控器等，主动均衡控制装置对所述梯次利用电池组主动均衡。

上述的一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统，其中，所述电池管理器用于采集所述梯次利用电池组的状态信息。

上述的一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统，其特征在于，主动均衡控制装置主要包括均衡控制器和电池组监控器，均衡控制器包括荷电状态处理模块、均衡性判断模块以及均衡模块，其中荷电状态处理模块能够通过单体荷电状态，对退役锂离子电池建模进行计算得到荷电状态数据；均衡性判断模块用来判断单体电池是否处于均衡状态；均衡模块通过在充电期间对电荷进行再分配，能够使电池组达到满容量状态；电池组监控器读取均衡控制器单元格参数，同时可以反馈信号到均衡控制器。

本发明专利将梯次利用电池用于储能供电系统中，通过均衡控制装置在充电期间对电荷进行再分配对梯次利用电池组主动均衡，使电池组内的单体电池均达到满容量状态，充分利用梯次电池的性能,延长梯次利用电池的使用寿命。

附图说明

图1是根据本发明专利实施例的梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统的方框示意图。

图2是根据本发明专利一个实施例的梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统的方框示意图。

图3是根据本发明专利一个实施例的梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统的均衡控制装置原理框图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明专利进行详细地描述，但是应该指出本发明专利的实施不限于以下的实施方式。

见图1，一种基于梯次利用电池主动均衡电路控制的5G基站储能供电系统，包括电网1、保护装置2、双向逆变器3、系统主动均衡控制装置4、梯次利用电池组5、电池管理器6、5G基站负载7。

根据本发明专利的一个实施例，梯次利用电池组5由新能源汽车退役下来的锂离子电池构成。需要说明的是，新能源汽车电池的性能在衰减到额定性能的80%后就不能继续在汽车上使用，但可以在5G基站储能供电系统中继续使用，从而可以对新能源汽车的动力电池进行回收再利用。

双向逆变器3与梯次利用电池组5相连，双向逆变器用3于将电网1输出的交流电转化为直流电以给梯次利用电池组5充电，或者为梯次利用电池组5输出的直流电转化为交流电为5G基站负载7供电；梯次利用电池组5通双向逆变器3与5G基站7交流负载相连；梯次利用电池组5与电池管理系统6相连；所述双向逆变器3、梯次利用电池组5、保护装置2、电池管理器6和5G基站负载7分别与所系统主动均衡控制装置4相连。

见图1，梯次利用电池组5逆变为交流供电模式时，在电网1正常供电状态下，电网l通过双向逆变器3为梯次利用电池组5充电；在电网1失电状态下，梯次利用电池组5通过双向逆变器3转换为交流电压，为5G基站负载7供电。

电池管理器6用于采集梯次利用电池组5的状态信息。具体地，本实施方案中，电池管理器6包括堆电池管理单元60、电池电子控制单元61和电池管理单元611，堆电池管理单元60与多个电池电子控制单元61相连，多个电池电子控制单元61与多个电池管理单元611相连，多个电池管理单元611与相应的电池单元51中的多个动力电池对应以分别对多个动力电池进行控制。

下面结合图2对本发明专利实施例的一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统的具体结构和工作原理进行详细描述，如图2的实施例，梯次利用电池组5包括多个电池单元51，多个电池单元51对应多个容量档次，每个电池单元51包括多个相互串联的处于同一个容量档次的动力电池；在用电低谷时段，梯次利用电池组5用于存储电能，在用电高峰时段或者断电时，梯次利用电池组5为5G基站负载7供电；如图2的实施例，双向逆变器3具体包括:多个逆变器模块柜31和逆变器控制柜32。其中，多个逆变器模块柜31与多个电池单元51对应相连；逆变器控制柜32用于分别对多个逆变器模块柜31进行控制。其中，双向逆变器3与梯次利用电池组5之间可通过电缆连接。

具体而言，主动均衡控制装置4主要包括均衡控制器40和电池组监控器44，均衡控制器40包括荷电状态处理模块41、均衡性判断模块42以及均衡模块43，其中荷电状态处理模块41能够通过单体荷电状态，对退役锂离子电池建模进行计算得到荷电状态数据；均衡性判断模块42用来判断单体电池是否处于均衡状态；均衡模块43通过在充电期间对电荷进行再分配，能够使电池组达到满容量状态；电池组监控器44读取均衡控制器单元格参数，同时可以反馈信号到均衡控制器40。

见图3，主动均衡控制器采样梯次利用电池组模块内任意单体电池的电压值，主动均衡控制器具有模数转换功能的单片机；电池组监控器读取单元格参数和启动平衡。

综上所述，根据本发明专利实施例提出的一种基于梯次利用电池主动均衡控制的5G基站储能供电系统，通过梯次利用电池组储存电能，能够将淘汰的梯次利用电池在储能供电系统中继续使用，同时均衡控制装置对梯次利用电池组主动均衡，主动均衡通过在充电期间对电荷进行再分配，能够使电池组达到满容量状态，延长梯次利用电池的使用寿命。

尽管上面已经示出和描述了本发明专利的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明专利的限制；对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。