通信蓄电池切换系统工程设计

2015-03-15岑祺，魏意

通信电源技术 2015年6期

岑祺，魏意

（福建省邮电规划设计院有限公司，福建福州350000）

0 引言

铁塔公司成立后，运营商基站的铁塔及电源配套收归铁塔公司并开放给其他运营商。其他运营商共站后，通信设备的增加需要蓄电池扩容，在保障原有蓄电池继续使用的情况下就会出现新老蓄电池并联，不同品牌蓄电池并联，不同类型蓄电池并联，并联后部分蓄电池充电不足，部分蓄电池出现过充且充电功率较大等问题。目前蓄电池采用直接并联的方式来增加容量，蓄电池组间没有电气隔离，电池组间会因内阻不同产生环流，因此上述问题无法通过传统的方式解决。本文通过最新研究成果“通信蓄电池切换系统”来解决上述问题。

1 蓄电池切换系统功能简介

鉴于上述现有技术存在的问题，本文提出一种蓄电池充放电切换系统，其结构简单，可轮流对单组蓄电池而非所有蓄电池充电，解决了超过4组蓄电池因环流不能直接并联的问题，保证每组蓄电池不会出现过冲电或充电不足的状态，同时降低了电源对蓄电池的充电功率。

蓄电池切换系统可解决现有蓄电池并联技术下存在的问题，如：

（1）可实现电源对各组蓄电池的轮流充电或各组蓄电池对设备的轮流供电；

（2）解决了不同类型蓄电池并联使用的问题，如解决了铁锂电池和铅酸蓄电池并联的问题；

（3）通过切换方式解决了已经使用了不同年限的蓄电池并联使用的问题，如解决新蓄电池和老蓄电池并联的问题；

（4）解决了不同品牌的蓄电池并联使用的问题；

（5）可轮流对单组蓄电池充电而非同时对所有蓄电充电，保证每组蓄电池不会出现过充电或充电不足的状态，降低了电源对蓄电池的充电功率。

2 蓄电池切换系统结构及模块功能

2.1 蓄电池切换系统整体结构

如图1所示，蓄电池切换系统包含以下切换模块：蓄电池切换系统负极排1、蓄电池切换系统正极排2、直流接触器3、直流接触器4、二极管5、熔断器6、蓄电池组（1）7、直流接触器8、直流接触器9、二极管10、熔断器11、蓄电池组（2）12、直流接触器13、直流接触器14、二极管15、熔断器16、蓄电池组（n）17

2.2 蓄电池切换系统控制模块结构及工作方式

2.2.1 蓄电池切换系统控制模块结构

如图2所示，蓄电池切换系统控制器模块包含：采集模块19、控制模块20、输入模块21、显示模块22、驱动模块23。

图1 蓄电池切换系统

2.2.2 蓄电池切换系统控制模块工作方式

蓄电池切换系统控制器（18）由信息采集模块（19）、控制模块（20）、输入模块（21）、显示模块（22）和驱动模块（23）组成。

（1）信息采集模块19定义的以下检测状态：

表1 信息采集器

（2）输入模块（21）定义表2中的输入内容，可通过键盘将以下内容输入到控制模块（20）中。

表2 输入模块

（3）显示模块（22）定义表3显示内容。

表3 显示模块

（4）驱动模块23接收到控制模块20的指令后，可驱动直流接触器KM11～KMn1，KM12～KM1n完成相应的动作。

（5）控制模块20采用微处理器，具有逻辑控制、存储和输出指令等功能。

（6）蓄电池切换系统控制器18工作说明：

通过输入模块21设定“可放电电压-U工作”，“需充电电压-U停止”、“最小充电电流-Imin”；信息采集模块19快速巡检各组蓄电池的电压U1～Un、“充电状态-U充”、“放电状态—U放”及“充电电流-I充”，输入到控制模块20中进行更新存储；当控制模块20中“充电状态-U充”为“1”时，进入充电状态；当“放电状态-U放”为“1”时，进入放电状态。

当进入放电状态，控制模块20对比“可放电电压-U工作”和各组蓄电池组电压U1～Un，电压大于“可放电电压-U工作”的各蓄电池组，均可以进行放电，按照1～n的顺序进行放电。当放电的蓄电池组电压低于“需充电电压-U停止”时，该蓄电池组停止工作，切换至下一组蓄电池放电。具体切换指令由控制模块20发送至驱动模块23，驱动模块23驱动直流接触器KM11～KMn1，KM12～KM1n等进行切换。

当进入充电状态，控制模块20对比“可放电电压-U停止”和各组蓄电池组电压U1～Un，各蓄电池组电压小于“可放电电压-U停止”的，均可以进行充电，按照1～n的顺序进行放电。当充电蓄电池组的“充电电流-I充”小于“最小充电电流-Imin”时，该蓄电池组停止充电，切换至下一组蓄电池充电。具体切换指令由控制模块20发送至驱动模块23，驱动模块23发送至驱动直流接触器KM11～KMn1，KM12～KM1n做出相应的动作。

3 蓄电池切换系统的充放电切换方式

3.1 蓄电池切换系统的放电切换方式

蓄电池切换系统负极排1、蓄电池切换系统正极排2对蓄电池组（1）7供电时，系统控制器18控制直流接触器4、直流接触器3闭合，电流流经直流接触器4、直流接触器3对蓄电池组（1）7充电。充电完成后，切换至对蓄电池组（2）12充电，这时系统控制器18控制直流接触器4、直流接触器3断开，而直流接触器8、直流接触器9闭合，电流流经直流接触器8、直流接触器9对蓄电池组（2）12充电。蓄电池组（2）12完成充电，切换至下一组蓄电池组时，重复以上切换方式。

3.2 蓄电池切换系统的放电切换方式

蓄电池组（1）7对蓄电池切换系统负极排1、蓄电池切换系统正极排2供电时，切换系统控制器18使直流接触器4和直流接触器3闭合，电流流经直流接触器4、直流接触器3，由蓄电池组（1）7进行供电。蓄电池组（1）7完成供电后，系统控制器18控制直流接触器4断开、直流接触器3闭合，蓄电池组（1）7电流流经直流接触器3及二极管5。当采集模块19检测到需要蓄电池切换时，系统控制器18控制直流接触器8闭合，蓄电池组（2）12通过二极管D10及直流接触器8对蓄电池切换系统负极排1、蓄电池切换系统正极排2供电，同时因二极管D5的阻隔，蓄电池组（2）12不会对蓄蓄电池组（1）7充电。

蓄电池组（2）12放电正常后，蓄电池切换系统控制器18控制直流接触器3断开，蓄电池组（1）7与蓄电池切换系统负极排1完全断开，蓄电池切换系统控制器18控制直流接触器9闭合，蓄电池组（2）12通过直流接触器8、直流接触器9对蓄电池切换系统负极排1放电。蓄电池组（2）12完成供电后，切换至下一组蓄电池组时，重复以上切换方式。