[实用新型]一种通信基站的锂电池管理系统

说明书

技术领域

本实用新型属于电池的技术领域，特别涉及用于通信基站的锂电池管理系统。

背景技术

目前动力电池已广泛用于通讯基站领域，为了符合输出功率及电压要求，往往需要将电池串并联成电池组使用，甚至需要上百节单体电池串联来提供能量。尽管同批次同型号的动力电池在出厂前都经过了严格筛选，使得这些电池在电压及容量方面一致，但在使用过程中不可避免会使电池组中的电池一致性变差。比如在使用时，电池组充电过程中有个别电池会最先到达充电截止电压，而其他电池还未充满就停止充电了，这使得整个电池组能够使用的能量减少。同样在放电过程中，个别电池最先到达放电截止电压，其他电池还未放完电电池组就停止放电了，使得电池组有多余能量未放光，影响了使用效率。如果忽视这种现象而对电池组继续进行充电或放电，将有可能导致电池内部发生不可逆的反应，不仅影响电池使用寿命，甚至有可能会导致安全隐患。而如果为了保护电池的角度出发停止继续充电或放电，则电动能量利用率又会大大降低。这就是电池组的“木桶效应”。

通信基站中电池组“木桶效应”是指电池组在充放电过程中，电池组中的最差电池的容量决定了电池组的容量。在电池的使用过程中，最差电池是最容易出现过充和过放的，这使得这节电池的容量加快衰减，与其他电池之间的不一致性进一步加大，最终导致电池失效，影响了电池组整体的使用寿命。

发明内容

针对上述食品安全和卫生问题，本实用新型的目的在于提供一种通信基站的锂电池管理系统，该系统及方法针对小区、学校、家庭、楼宇等范围较小的局部区域进行能源管理，旨在改变过去能源使用的粗放型管理模式，提供无线化、网络化、智能化的能源综合监测分析平台，帮助用户清晰掌握能源使用情况，对能源进行合理规划、统筹调度，以达到提高能效、降低成本的目的。

本实用新型的另一个目的在于提出一种通信基站的锂电池管理系统，该系统及方法采集数据准确可靠，利用效率高，且结合了GIS技术，直观反映不同地域能耗差异以及能耗资源空间分布情况，有利于提高能耗信息管理效率。

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为：

一种通信基站的锂电池管理系统，所述系统包括有微处理器单元、数据采集电路、均衡控制单元、均衡保护单元、数据存储单元、通信单元、上位机监测单元，所述数据采集电路、均衡控制单元、均衡保护单元、数据存储单元、通信单元、上位机监测单元分别连接于微处理器单元。

所述微处理器单元MCU为ST公司的32位微处理器STM32F103C8T6。微处理器单元是电池管理系统的核心控制单元，该单元实现与其他单元通信、反馈、数据处理以及控制等工作，主要包括了采集数据、实现SOC估计算法、电池均衡控制，电池保护控制以及与上位机通信等功能。数据采集功能是用微处理器自带的ADC模块进行对电压、电流和温度的模拟量采集。然后在微处理器内部进行算法估计，算出SOC值，再根据该值判断是否要进行均衡和保护控制，当出现电池组内单体电池电量不一致时，开启均衡控制单元，微处理器输出脉宽调制波形用于控制MOSFET的通断，如果出现过充或过放，微处理器将断开电池主回路中的开关管。微处理器单元与上位机之间进行485通信，将采集到的电压电流等数据以及估算出的SOC值在上位机上显示。

数据采集电路主要用于采集电池工作时相关的数据，包括电池电压、充放电电流和电池温度。

进一步，电池管理系统中的数据采集电路需要对采集的电池模拟信号(如电流、电压、温度)进行模/数转换后，才能进入到系统的处理单元。一般情况下需用专用的A/D芯片来实现ADC变换。但对于STM32F103C8T6微处理器，其芯片内部含有10路通道、精度高达12位的ADC模块，也就是说，ADC该模块集成于STM32F103C8T6微处理器内，可以用于采集0V到基准电压之间的模拟电压信号，这不仅大大简化了电路的设计，而且芯片的集成提高了整个数据采集的稳定性。

所述数据采集电路包括有电池电压检测电路、电流检测电路、温度检测电路；其中，电池电压检测电路为传统的电阻分压方式，设置电阻阻值比例，使输入到单片机的电压不超过参考电压。

进一步，采用单体电池的电压检测电路对输入到微处理器的电压信号进行了处理，电压检测电路中运放采用LM358芯片，前级为差分输入电路，后级为一个RC滤波处理和电压跟随电路。该电路设计能有效消除储能单体电压纹波，并且可以实现阻抗匹配。

电流检测电路通采用霍尔传感器，即用型号为LTS6-NP的霍尔传感器来测量电流。