通信蓄電池切換系統(tǒng)工程設(shè)計

岑 祺，魏 意

（福建省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限公司，福建福州350000）

0 引 言

鐵塔公司成立后，運營商基站的鐵塔及電源配套收歸鐵塔公司并開放給其他運營商。其他運營商共站后，通信設(shè)備的增加需要蓄電池擴容，在保障原有蓄電池繼續(xù)使用的情況下就會出現(xiàn)新老蓄電池并聯(lián)，不同品牌蓄電池并聯(lián)，不同類型蓄電池并聯(lián)，并聯(lián)后部分蓄電池充電不足，部分蓄電池出現(xiàn)過充且充電功率較大等問題。目前蓄電池采用直接并聯(lián)的方式來增加容量，蓄電池組間沒有電氣隔離，電池組間會因內(nèi)阻不同產(chǎn)生環(huán)流，因此上述問題無法通過傳統(tǒng)的方式解決。本文通過最新研究成果“通信蓄電池切換系統(tǒng)”來解決上述問題。

1 蓄電池切換系統(tǒng)功能簡介

鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本文提出一種蓄電池充放電切換系統(tǒng)，其結(jié)構(gòu)簡單，可輪流對單組蓄電池而非所有蓄電池充電，解決了超過4組蓄電池因環(huán)流不能直接并聯(lián)的問題，保證每組蓄電池不會出現(xiàn)過沖電或充電不足的狀態(tài)，同時降低了電源對蓄電池的充電功率。

蓄電池切換系統(tǒng)可解決現(xiàn)有蓄電池并聯(lián)技術(shù)下存在的問題，如：

（1）可實現(xiàn)電源對各組蓄電池的輪流充電或各組蓄電池對設(shè)備的輪流供電；

（2）解決了不同類型蓄電池并聯(lián)使用的問題，如解決了鐵鋰電池和鉛酸蓄電池并聯(lián)的問題；

（3）通過切換方式解決了已經(jīng)使用了不同年限的蓄電池并聯(lián)使用的問題，如解決新蓄電池和老蓄電池并聯(lián)的問題；

（4）解決了不同品牌的蓄電池并聯(lián)使用的問題；

（5）可輪流對單組蓄電池充電而非同時對所有蓄電充電，保證每組蓄電池不會出現(xiàn)過充電或充電不足的狀態(tài)，降低了電源對蓄電池的充電功率。

2 蓄電池切換系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及模塊功能

2.1 蓄電池切換系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)

如圖1所示，蓄電池切換系統(tǒng)包含以下切換模塊：蓄電池切換系統(tǒng)負極排1、蓄電池切換系統(tǒng)正極排2、直流接觸器3、直流接觸器4、二極管5、熔斷器6、蓄電池組（1）7、直流接觸器8、直流接觸器9、二極管10、熔斷器11、蓄電池組（2）12、直流接觸器13、直流接觸器14、二極管15、熔斷器16、蓄電池組（n）17

2.2 蓄電池切換系統(tǒng)控制模塊結(jié)構(gòu)及工作方式

2.2.1 蓄電池切換系統(tǒng)控制模塊結(jié)構(gòu)

如圖2所示，蓄電池切換系統(tǒng)控制器模塊包含：采集模塊19、控制模塊20、輸入模塊21、顯示模塊22、驅(qū)動模塊23。

圖1 蓄電池切換系統(tǒng)

2.2.2 蓄電池切換系統(tǒng)控制模塊工作方式

蓄電池切換系統(tǒng)控制器（18）由信息采集模塊（19）、控制模塊（20）、輸入模塊（21）、顯示模塊（22）和驅(qū)動模塊（23）組成。

（1）信息采集模塊19定義的以下檢測狀態(tài)：

表1 信息采集器

（2）輸入模塊（21）定義表2中的輸入內(nèi)容，可通過鍵盤將以下內(nèi)容輸入到控制模塊（20）中。

表2 輸入模塊

（3）顯示模塊（22）定義表3顯示內(nèi)容。

表3 顯示模塊

（4）驅(qū)動模塊23接收到控制模塊20的指令后，可驅(qū)動直流接觸器KM11～KMn1，KM12～KM1n完成相應的動作。

（5）控制模塊20采用微處理器，具有邏輯控制、存儲和輸出指令等功能。

（6）蓄電池切換系統(tǒng)控制器18工作說明：

通過輸入模塊21設(shè)定“可放電電壓-U工作”，“需充電電壓-U停止”、“最小充電電流-Imin”；信息采集模塊19快速巡檢各組蓄電池的電壓U1～Un、“充電狀態(tài)-U充”、“放電狀態(tài)—U放”及“充電電流-I充”，輸入到控制模塊20中進行更新存儲；當控制模塊20中“充電狀態(tài)-U充”為“1”時，進入充電狀態(tài)；當“放電狀態(tài)-U放”為“1”時，進入放電狀態(tài)。

當進入放電狀態(tài)，控制模塊20對比“可放電電壓-U工作”和各組蓄電池組電壓U1～Un，電壓大于“可放電電壓-U工作”的各蓄電池組，均可以進行放電，按照1～n的順序進行放電。當放電的蓄電池組電壓低于“需充電電壓-U停止”時，該蓄電池組停止工作，切換至下一組蓄電池放電。具體切換指令由控制模塊20發(fā)送至驅(qū)動模塊23，驅(qū)動模塊23驅(qū)動直流接觸器KM11～KMn1，KM12～KM1n等進行切換。

當進入充電狀態(tài)，控制模塊20對比“可放電電壓-U停止”和各組蓄電池組電壓U1～Un，各蓄電池組電壓小于“可放電電壓-U停止”的，均可以進行充電，按照1～n的順序進行放電。當充電蓄電池組的“充電電流-I充”小于“最小充電電流-Imin”時，該蓄電池組停止充電，切換至下一組蓄電池充電。具體切換指令由控制模塊20發(fā)送至驅(qū)動模塊23，驅(qū)動模塊23發(fā)送至驅(qū)動直流接觸器KM11～KMn1，KM12～KM1n做出相應的動作。

3 蓄電池切換系統(tǒng)的充放電切換方式

3.1 蓄電池切換系統(tǒng)的放電切換方式

蓄電池切換系統(tǒng)負極排1、蓄電池切換系統(tǒng)正極排2對蓄電池組（1）7供電時，系統(tǒng)控制器18控制直流接觸器4、直流接觸器3閉合，電流流經(jīng)直流接觸器4、直流接觸器3對蓄電池組（1）7充電。充電完成后，切換至對蓄電池組（2）12充電，這時系統(tǒng)控制器18控制直流接觸器4、直流接觸器3斷開，而直流接觸器8、直流接觸器9閉合，電流流經(jīng)直流接觸器8、直流接觸器9對蓄電池組（2）12充電。蓄電池組（2）12完成充電，切換至下一組蓄電池組時，重復以上切換方式。

3.2 蓄電池切換系統(tǒng)的放電切換方式

蓄電池組（1）7對蓄電池切換系統(tǒng)負極排1、蓄電池切換系統(tǒng)正極排2供電時，切換系統(tǒng)控制器18使直流接觸器4和直流接觸器3閉合，電流流經(jīng)直流接觸器4、直流接觸器3，由蓄電池組（1）7進行供電。蓄電池組（1）7完成供電后，系統(tǒng)控制器18控制直流接觸器4斷開、直流接觸器3閉合，蓄電池組（1）7電流流經(jīng)直流接觸器3及二極管5。當采集模塊19檢測到需要蓄電池切換時，系統(tǒng)控制器18控制直流接觸器8閉合，蓄電池組（2）12通過二極管D10及直流接觸器8對蓄電池切換系統(tǒng)負極排1、蓄電池切換系統(tǒng)正極排2供電，同時因二極管D5的阻隔，蓄電池組（2）12不會對蓄蓄電池組（1）7充電。

蓄電池組（2）12放電正常后，蓄電池切換系統(tǒng)控制器18控制直流接觸器3斷開，蓄電池組（1）7與蓄電池切換系統(tǒng)負極排1完全斷開，蓄電池切換系統(tǒng)控制器18控制直流接觸器9閉合，蓄電池組（2）12通過直流接觸器8、直流接觸器9對蓄電池切換系統(tǒng)負極排1放電。蓄電池組（2）12完成供電后，切換至下一組蓄電池組時，重復以上切換方式。

4 總 結(jié)

通信蓄電池切換系統(tǒng)解決了新老蓄電池不能并聯(lián)，不同品牌蓄電池不能并聯(lián)，不同類型蓄電池不能并聯(lián)，并聯(lián)后部分蓄電池充電不足，部分蓄電池出現(xiàn)過充且充電功率較大等問題。通信蓄電池切換系統(tǒng)有效地解決了鐵塔公司蓄電池擴容問題，保護了原有的大量投資。面對百萬數(shù)量級的現(xiàn)存基站，通信蓄電池切換系統(tǒng)有著廣闊的市場前景。

［1］中華人民共和國工業(yè)和信息化部.通信用閥控式密封鉛酸蓄電池 YD／T 799-2010［S］.2010.

［2］中華人民共和國工業(yè)和信息化部.通信用閥控式密封膠體蓄電池 YD／T 1360-2005［S］.2005.

［3］中華人民共和國工業(yè)和信息化部.通信用磷酸鐵鋰電池組 第1部分：集成式電池組YD／T 2344.1［S］.2011.