可扩展通信后备电源锂电池管理系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种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，分管理模块相互并联后分别与充电机、负载连接，分管理模块之间通过串口通信，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，本实用新型专利技术适应了现代通讯设备对后备电源的要求，具有极低的待机功耗、系统可自动切换电池组使系统稳定性极大提高。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术涉及一种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，分管理模块相互并联后分别与充电机、负载连接，分管理模块之间通过串口通信，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，本技术适应了现代通讯设备对后备电源的要求，具有极低的待机功耗、系统可自动切换电池组使系统稳定性极大提高。【专利说明】可扩展通信后备电源锂电池管理系统
本技术涉及新能源
，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。
技术介绍
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 —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，本技术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，本技术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。
技术实现思路
针对相关
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，本技术提出“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，本技术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LI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。 本技术具备的有益效果是:本技术适应了现代通讯设备对后备电源的要求，具有极低的待机功耗、系统可自动切换电池组使系统稳定性极大提高。通过整个电池组的冗余设计、提高系统的稳定性和可靠性；采用特殊设计方案实现了系统待机极低功耗功能；根据流过放电回路电流等级的不同分别采用软硬件方式实现过流报警和短路保护功能；采用通用芯片实现充电限流技术，更好适应通信后备电源的技术要求。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术具体实施例的整体方案原理图； 图2为本技术具体实施例的模块内部工作原理图； 图3为本技术具体实施例的主通道工作原理图； 图4为本技术具体实施例的放电回路原理图； 图5为本技术具体实施例的模块内部工作原理图； 图6为本技术具体实施例的模块自身供电原理图； 图7为本技术具体实施例的前级采样电路； 图8为本技术具体实施例的前级复位及供电控制电路； 图9为本技术具体实施例的前级采样与主控隔离电路； 图10为本技术具体实施例的系统软件框图； 图11为本技术具体实施例的系统工作流程图； 图12为本技术具体实施例的系统SOC执行流程图。 【具体实施方式】 下面对照附图，通过对实施例的描述，对本技术的【具体实施方式】如所涉及的控制系统，相互间的连接关系，及实施方法，作进一步详细的说明，以帮助本领域的技术人员对本技术的专利技术构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。 方案原理图如图1所示:采用模块化设计，模块之间采用RS485通信，每个模块进行并联。这种结构最大程度保证电池组输出电压的稳定，同时系统实现级联，提高系统的冗余。通过RS485可以将系统数据输出。每个模块外部接口设计四个拨码开关，用于设置模块的硬件地址，一共可设为16个；每个模块设置一个多用途按钮用于完成模块开机/激活、关机/休眠、复位功能；每个模块设置运行(RUN)、报警(ALM)、电池容量(SOC)指示灯；其中RUN、ALM各设置I个指示灯，SOC设置4个指示灯。每个模块内部的工作原理图。如图2所示:由7个部分组成，主通道部分完成模块的充、放电控制，也包含恒流充电、过流短路保护等功能；通讯部分完成模本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可扩展通信后备电源锂电池管理系统，其特征在于：该系统包括至少两个分管理模块，分管理模块相互并联后分别与充电机、负载连接，分管理模块之间通过串口通信。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阚宏林，肖亚平，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：新型
国别省市：安徽;34