5G通信后備電源用磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的研制

熊盼盼

摘 要：磷酸鐵鋰電池作為5G通信后備電源應(yīng)用電池，具有較為突出的安全性以及低溫循環(huán)穩(wěn)定性/環(huán)境友好性等特征優(yōu)勢(shì)，對(duì)5G通信后備電源用磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的研究，是當(dāng)前有關(guān)領(lǐng)域研究和關(guān)注的重點(diǎn)。本文通過對(duì)5G通信后備電源用磷酸鐵鋰電池集成系統(tǒng)的分析，從鋰電池制作工作以及電池正極材料選擇/BMS電池管理系統(tǒng)應(yīng)用/集成藍(lán)牙通信云平臺(tái)監(jiān)控等方面，對(duì)其系統(tǒng)的研制研究進(jìn)行分析論述，以為有關(guān)實(shí)踐及研究提供參考。

關(guān)鍵詞：5G通信后備電源磷酸鐵鋰電池集成系統(tǒng)研制

5G通信技術(shù)作為通信領(lǐng)域的最新技術(shù)，與4G技術(shù)相比具有更為顯著作用和優(yōu)勢(shì)。其中，后備電源作為5G通信基站正常進(jìn)行信息傳輸?shù)闹匾獋溆秒娫矗軌驅(qū)κ须娭袛嗲闆r下的5G通信基站正常信息傳輸提供重要保障和支持，而磷酸鐵鋰電池作為5G通信后備電源的最佳電池類型，由于其電池安全性較高，且具有較突出的環(huán)境友好性與低溫循環(huán)穩(wěn)定性等特征優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際設(shè)計(jì)和應(yīng)用中十分受歡迎。

1磷酸鐵鋰電池的特點(diǎn)及應(yīng)用場(chǎng)景

1.1磷酸鐵鋰電池的特點(diǎn)

磷酸鐵鋰電池屬于鋰電池的一種。當(dāng)前，進(jìn)行鋰電池制作所采用的正極材料主要類型有磷酸鐵鋰/鈷酸鋰/錳酸鋰和鎳鈷錳等，由于不同正極材料的成本及性能具有差異，從而對(duì)不同正極材料制作的鋰電池在具體行業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用及其商業(yè)化程度也存在不同的影響。

對(duì)磷酸鐵鋰電池的主要特點(diǎn)，可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行分析。

1）磷酸鐵鋰電池的體積小/重量輕，與相同容量的前鉛酸鋰電池相比，其電池體積以及重量只達(dá)到鉛酸鋰電池的1/3左右，且電池的能量密度較高。

2）磷酸鐵鋰電池的高溫性能較好，電池容量受環(huán)境溫度影響較小。

3）磷酸鐵鋰電池的容量較小，但電池使用壽命較長(zhǎng)，具有大電流/快速充放電特點(diǎn)。

4）電池安全性較高，在針刺以及擠壓等惡劣條件下仍具備較高的安全性。

5）具有一定的清潔與環(huán)保性能。磷酸鐵鋰電池材料中無重金屬及稀有金屬成分含量，材料的安全性較高，在具體生產(chǎn)與使用中所產(chǎn)生的污染影響也比較小，屬于綠色環(huán)保電池產(chǎn)品。

1.2磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用場(chǎng)景分析

當(dāng)前，磷酸鐵鋰電池因其自身的性能與特征優(yōu)勢(shì)，在通信行業(yè)領(lǐng)域中已經(jīng)具有一定的推廣和應(yīng)用，尤其是在通信工程室內(nèi)站以及室分站/樓道交接間等場(chǎng)景中的應(yīng)用更為廣泛，并且由于磷酸鐵鋰電池的體積較小/重量輕等特點(diǎn)，應(yīng)用效果十分顯著。

2 5G通信后備電源用磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)研制分析

結(jié)合當(dāng)前通信行業(yè)領(lǐng)域中對(duì)磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用及研究現(xiàn)狀，隨著磷酸鐵鋰電池的應(yīng)用與研究不斷發(fā)展，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)置與工作運(yùn)行方法也不斷改善。其中，采用磷酸鐵鋰電池替代通信后備電源中的鉛酸電池，同時(shí)將其直接以掛接方式設(shè)置在系統(tǒng)母排上，使其電池在工作運(yùn)行中處于在線浮充狀態(tài);或者是通過為磷酸鐵鋰電池配置BMS系統(tǒng)，對(duì)電池充放電過程進(jìn)行控制，并將其掛接在系統(tǒng)母排上，使其以在線浮充狀態(tài)進(jìn)行工作運(yùn)行;為磷酸鐵鋰電池配置BMS系統(tǒng)，對(duì)電池充放電以及系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行控制，同時(shí)利用轉(zhuǎn)換裝置將蓄電池掛接在系統(tǒng)母排上，使其在系統(tǒng)工作運(yùn)行中處于智能間歇式充放電狀態(tài)等，上述三種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)置與電池工作方式，是當(dāng)前磷酸鐵鋰電池在通信行業(yè)中應(yīng)用的主要系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作運(yùn)行模式。其中，第三種系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與運(yùn)行模式的系統(tǒng)安全性以及循環(huán)壽命均比較高，也是當(dāng)前相關(guān)行業(yè)領(lǐng)域開展磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)研究中所關(guān)注的一種重要模式。如下圖1所示，即為上述第三種系統(tǒng)模式的具體結(jié)構(gòu)組成以及智能間歇式充放電工作狀態(tài)示意圖。

上述對(duì)磷酸鐵鋰電磁應(yīng)用系統(tǒng)及工作方式的第三種設(shè)計(jì)方案中，是通過對(duì)磷酸鐵鋰電池配置BMS系統(tǒng)，從而對(duì)電池充放電過程以及系統(tǒng)工作狀態(tài)進(jìn)行控制，同時(shí)利用轉(zhuǎn)換裝置將電池掛接在系統(tǒng)母排上，使其在系統(tǒng)工作運(yùn)行中根據(jù)電源需求實(shí)現(xiàn)智能間歇式的充放電工作狀態(tài)轉(zhuǎn)變，對(duì)電池集成系統(tǒng)以及通信后備電源的正常工作進(jìn)行支持。需要注意的是，上述磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與工作運(yùn)行模式，和傳統(tǒng)通信行業(yè)中的鉛酸鋰電池在線浮充工作運(yùn)行模式存在區(qū)別，其電源系統(tǒng)運(yùn)行中的電池工作狀態(tài)表現(xiàn)為智能間歇式充放電狀態(tài)，并且在電池的這一工作狀態(tài)下，電源系統(tǒng)的運(yùn)行需要經(jīng)歷以下四個(gè)不同的工作變化階段，即電池恒流-恒壓充電以及開路靜置/補(bǔ)充電/電池放電等不同階段，并且各工作階段中的系統(tǒng)運(yùn)行工作狀態(tài)切換是由BMS系統(tǒng)通過轉(zhuǎn)換裝置進(jìn)行狀態(tài)轉(zhuǎn)換控制，從而對(duì)整個(gè)通信后備電源系統(tǒng)的正常運(yùn)行以及磷酸鐵鋰電池正常工作進(jìn)行支持。其中，在電池的恒流-恒壓充電工作階段，磷酸鐵鋰電池的充電方式與傳統(tǒng)通信后備電源中的鉛酸鋰電池充電方式相一致;而在電池開路靜置工作階段中，電池在完成恒流-恒壓充電工作后即進(jìn)入該工作階段，并且這一階段的系統(tǒng)供電運(yùn)行中電池屬于離線式工作情況，通信負(fù)載供電是由整流設(shè)備進(jìn)行支持，而作為后備電源的磷酸鐵鋰電池近在自放電形式下實(shí)現(xiàn)部分電池容量損失。在后備電源電池補(bǔ)充電工作階段，是通過所配置的BMS系統(tǒng)對(duì)電池組的開路靜置狀態(tài)進(jìn)行控制，并且在電池容量損失至電池組充電限制電壓的初始容量規(guī)定范圍時(shí)，一般為初始容量的75%至95%之間，則會(huì)通過BMS系統(tǒng)對(duì)電池組補(bǔ)充電狀態(tài)進(jìn)行控制，并且在電池補(bǔ)充電狀態(tài)時(shí)也需要遵循相應(yīng)的恒流-恒壓充電方式及要求，從而對(duì)通信后備電源系統(tǒng)以及磷酸鐵鋰電池工作狀態(tài)的正常運(yùn)行進(jìn)行支持。

3結(jié)束語

總之，對(duì)5G通信后備電源用磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)的研究，有利于促進(jìn)磷酸鐵鋰電池在5G通信后備電源中的設(shè)計(jì)和應(yīng)用，提高其后備電源電池集成系統(tǒng)的研制水平，為5G通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行以及基站安全穩(wěn)定工作提供良好的基礎(chǔ)支持，具有十分積極的作用和意義。

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