蓄電池智能充放電裝置及其方法
2023-05-01 19:37:11
專利名稱：蓄電池智能充放電裝置及其方法
技術領域：
本發明屬於通信領域供電技術，具體涉及移動通信系統中的全系列直放站內部蓄 電池智能充放電裝置及其方法。
背景技術：
移動通信的高速發展，移動用戶的高速增長及用戶對通信質量的要求已越來越 高，同時給移動運營商帶來了極大商機，也使運營商對移動通信系統的先進性和可靠性帶 來挑戰，由此運營商將通過提高不同的技術，來應對通信領域產生的各種問題。直放站屬於移動通信領域中繼技術的一種應用，在目前無線通信領域中佔有舉足 輕重的作用，其基本功能就是一個射頻信號放大器。直放站在功能上可分為下行鏈路和上 行鏈路，下行鏈路是直放站從通信基站獲取下行輸入信號，將輸入信號經過功率放大器放 大後，發射到覆蓋區域，形成從基站到終端的過程；上行鏈路則是覆蓋區域內的通信設備接 受用戶的信號，將其通過功率放大器處理後，將信號轉發至相應基站，形成從終端到基站的 過程。上下鏈路給基站、直放站、終端等形成完整的雙工通信迴路，保證中繼技術在覆蓋領 域的可靠應用。光纖直放站是多種直放站中常見的一種，至少包含一臺近端直放站和一臺遠端直 放站。其通信構成是近端直放站從基站光纖獲得輸入信號，處理後再通過光纖發往遠端 直放站，遠端直放站將光纖接收來的信號放大處理後再發射到覆蓋區域；反向則通過遠端 直放站接收終端信號經放大處理再通過光纖送回近端直放站，近端直放站再將信號返回基站。全職直放站是直放站的一種應用，是運營商為提高直放站在應用過程的長期穩定 性的一種應用實例。也就是直放站在工作過程中，保證基本上永不停止運行。從另一種說 法來講則是，直放站在外接電源出現問題的情況下，也要保證直放站正常地工作，因此要求 對直放站加裝外接大容量蓄電池來保障，蓄電池的技術運用就成了關鍵。蓄電池存在著使用壽命的問題，隨著充電次數的增加，導致壽命逐步下降，最終成 為廢棄電池。電池的充電過程對電池壽命影響最大，其放電過程的影響則較小。也就是說， 絕大多數的蓄電池不是用壞的，而是充電「充壞」的。由此可見，一個好的充電方法對蓄電 池的使用壽命具有舉足輕重的作用。目前市場上有多種電池充電技術，如恆壓充電法、恆流充電法、階段充電法、脈衝充電法、回流充電法、快速充電技術法、ReflexTM快速充電法、變電流間歇充電法、變電壓間 歇充電法、變電壓變電流波浪式間歇正負零脈衝快速充電法等等方法。但是這些充電方法 都存在著對充放電過程缺乏智能控制的缺點，這就需要設計一種對充放電過程進行自動判 斷，對充放電階段進行自動轉換，對停充電控制、放電時間、充電速度、充電程度等進行智能 控制的方法。這樣，有利於縮短充電時間，提高充電效率，降低能耗，延長蓄電池的使用壽 命。有鑑於此，尋求一種蓄電池智能充放電裝置及其方法成為該領域技術人員的追求目標。
發明內容
本發明的任務是提供一種蓄電池智能充放電裝置及其方法，它克服了上述現有技 術的困難，解決了傳統的充放電方法對充放電缺乏智能控制的問題，以達到運用先進的充 電方式來提高蓄電池使用壽命的目的。本發明的技術解決方案如下一種蓄電池智能充放電裝置，其輸入端連接直流輸入(DC In)，輸出端連接負載 (RL)，包括電池模塊(Bat)、微控制器(Mcu)、充電保護模塊(CP)、兩個放電保護模塊(DP)、 充電開關(CS)、放電開關(DS)、智能充電方式電路以及檢測模塊(MV)；所述直流輸入(DC In)分別連接所述充電保護模塊(CP )的輸入端和第一放電保 護模塊(DP)的輸入端；所述充電保護模塊(CP)的輸出端連接所述充電開關(CS)的輸入端；所述充電開關(CS)的輸出端分別連接所述智能充電方式電路的輸入端；所述智能充電方式電路的輸出端連接電池模塊(Bat)正極；所述電池模塊(Bat)負極分別連接所述檢測模塊(MV)以及所述放電開關(DS)；所述放電開關(DS)連接第二放電保護模塊(DP)的輸入端；所述第一放電保護模塊(DP)的輸出端和第二放電保護模塊(DP)的輸出端分別連 接所述負載(RL)；所述微控制器(Mcu)分別連接並控制所述充電開關(CS)、放電開關(DS)、智能充 電方式電路以及檢測模塊(MV)。所述智能充電方式電路包括恆壓模塊(VC)、脈衝模塊(PC)以及回流模塊(BC)。所述蓄電池智能充放電裝置還包括外部接口(EI)，其連接微控制器(Mcu)。一種蓄電池智能充放電方法，採用所述的蓄電池智能充放電裝置，充電方法包括 以下步驟Al、微控制器實時監視電池狀態，在電池不同的狀態情況下，根據蓄電池的特點， 智能選擇蓄電池的充電模式，使電池處於最佳的充電狀態；A2、在充電初期採用恆壓、脈衝、回流充電，使電池處於恢復的過程；A3、進入穩定充電時採用恆流、脈衝和回流充電模式對蓄電池充電；A4、在充電末期，採用涓流充電、脈衝充電等模式，將電池充到峰值狀態，同時保留 電池參數；以及放電方法包括以下步驟當無負載時Bi、微控制器智能調節蓄電池的放電過程，電池本身的露電流控制在自身散發的 範圍內；B2、在電池緩慢釋放露電流的過程中，微控制器將不對電池進行充電；B3、在電池放電達到預設的量值後才開始對電池進行充電；當有負載時，蓄電池的放電在微控制器的智能調節下，放電電流會控制在預設範 圍內並將控制電池的放電狀態。
本發明由於採用了以上技術方案，使之與現有技術相比，本發明具有以下優點按本發明的蓄電池智能充放電裝置及方法，能夠有效地完成整個充放電的過程， 在保證系統工作的同時，保證對電池的有效管理；電池充電保護部分，保證了電池不會過 充，防止電池充壞；防止電池不間斷地充電，縮短電池的使用壽命；電池放電保護部分，保 證電池不會過度放電，在一定的程度上，維持電池的壽命；智能調節，減少充電次數，減少放 電次數；智能控制，防止過充，防止過放；智能選擇充電方式，提高充電效率及優化充電電 池；使用智能的充電模式，使電池處在充電次數少、放電次數少的狀態；使用優化的充電方 式，使電池充電時能到達極限的容量，又不至於過充；使用控制下的放電過程，讓電池不會 出現過放的情況，從而提高了電池的使用壽命。
圖1為本發明的一種蓄電池智能充放電裝置的模塊連接框圖。圖2為本發明的一種蓄電池智能充電方法的流程圖。圖3為當無負載時本發明的一種蓄電池智能放電方法的流程圖。附圖標記DC In為直流輸入，Bat為電池模塊，Mcu為微控制器，CP為充電保護模塊，DP為放 電保護模塊，CS為充電開關，DS為放電開關，VC為恆壓模塊，PC為脈衝模塊，BC為回流模 塊，MV為檢測模塊，EI為外部接口，RL為負載。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作詳細說明。參看圖1，本發明提供了一種蓄電池智能充放電裝置，其輸入端連接直流輸 Λ (DC In, Direct Current)，輸出端連接負載(RL，Resistive load)，包括電池模塊 (Bat, Battery)、微控制器(Mcu, Micro Controller Unit)、充電保護模塊(CP, Charge protection)(DP, Dischargeprotection)(CS, Charge switch) > 放電開關(DS，Dischargeswitch)、恆壓模塊(VC，Constant voltage charge)、脈衝模塊 (PC, Pulsecharge)、回、流模塊(BC, Back discharge current)、檢IlJ模塊(MV, Measuring voltage)以及夕卜部 (EI, External Interface)。其中，所述直流輸入DC In分別連接所述充電保護模塊CP的輸入端和第一放電保 護模塊DP的輸入端；所述充電保護模塊CP的輸出端連接所述充電開關CS的輸入端；所述 充電開關CS的輸出端分別連接所述智能充電方式電路的輸入端；所述智能充電方式電路 的輸出端連接電池模塊Bat正極；所述電池模塊Bat負極分別連接所述檢測模塊MV以及 所述放電開關DS ；所述放電開關DS連接第二放電保護模塊DP的輸入端；所述第一放電保 護模塊DP的輸出端和第二放電保護模塊DP的輸出端分別連接所述負載RL ；所述微控制器 Mcu分別連接並控制所述充電開關CS、放電開關DS、智能充電方式電路、外部接口 EI以及檢 測模塊MV。所述智能充電方式電路包括恆壓模塊VC、脈衝模塊PC以及回流模塊BC。所述 外部接口 EI連接微控制器Mcu。參看圖2和圖3，本發明還提供了一種蓄電池智能充放電方法，採用上述的蓄電池 智能充放電裝置。
如圖2所示，充電方法包括以下步驟
Al、微控制器實時監視電池狀態，在電池不同的狀態情況下，根據蓄電池的特點， 智能選擇蓄電池的充電模式，使電池處於最佳的充電狀態。A2、在充電初期採用恆壓、脈衝、回流充電，使電池處於恢復的過程。A3、進入穩定充電時採用恆流、脈衝和回流充電模式，使蓄電池穩定快速地充電。A4、在充電末期，採用涓流充電、脈衝充電等模式，使電池充到峰值狀態，同時保留 電池參數。如圖3所示，放電方法包括以下步驟當無負載時Bi、微控制器智能調節蓄電池的放電過程，電池本身的露電流控制在自身散發的 範圍內。B2、在電池緩慢釋放露電流的過程中，微控制器將不對電池進行充電。B3、在電池放電達到預設的量值後才開始對電池進行充電。當有負載時，蓄電池的放電在微控制器的智能調節下，放電電流會控制在預設範 圍內；同時，將控制電池的放電狀態，使蓄電池不可放虧，從而損壞蓄電池。本發明的蓄電池智能充放電技術用於移動通信系統中的光纖直放站、全職直放站 內部蓄電池智能充放電。這種智能充放電技術有利於縮短充放電時間，提高充放電效率，降 低能耗，延長蓄電池的使用壽命。本發明包含直流輸入、充電保護、充電控制開關、智能充電 方式電路、微處理器、電池監測採樣、外部控制接口、放電控制開關、放電保護、直流智能帶 載、帶載輸出等部分，它們共同完成整個智能充放電過程。直流輸入給電池提供俯衝充電電壓和電流，要高於蓄電池的額定電壓和電流。直 流輸入進入一級充電保護電路，保護電流倒灌燒壞直流輸入前端，由此形成隔離。之後，則 經過充電開關，充電開關由微控制器智能控制，隨時會關斷或開啟電池的充電過程。充電開關下一級則是智能充電方式電路，此部分由微控制器智能控制，在對蓄電 池充電過程中，按照一定的條件選擇充電方式，來完成對整個蓄電池的充電。充電方式包含 恆壓充電法、恆流充電法、脈衝充電法、ReflexTM快速充電法、回流充電法等多種方式，都在 合適的條件下激發充電模式。微控制器部分微控制通過監測電池的電壓，參照電池的參數，智能控制電池的充 電過程和放電過程，在整個系統中起著重要的作用。電池的放電過程也接受微控制器的控制，其開關動作部分由放電開關部分完成。 放電保護的作用則具有防止電池過放、電池倒灌輸入鏈路等作用。本發明的蓄電池智能充放電技術具有如下主要功能1、行之有效的充放電技術。有效地完成整個充放電的過程，在保證系統工作的同 時，保證對電池的有效管理。2、電池過充保護。電池充電保護部分保證了電池不會過充，防止電池充壞；防止電 池不間斷地充電，縮短電池的使用壽命。3、電池過放保護。電池放電保護部分保證電池不會過度放電，在一定的程度上維 持電池的壽命。4、有效地增加電池有效容量的時限。智能調節，減少充電次數，減少放電次數；智能控制，防止過充，防止過放；智能選擇充電方式，提高充電效率及優化充電電池。5、提高了電池的使用壽命。使用智能的充電模式，使電池處在充電次數少、放電次 數少的狀態；使用優化的充電方式，使電池充電時能到達極限的容量，又不至於過充；使用 控制下的放電過程，讓電池不會出現過放的情況，從而提高了電池的使用壽命。在本實施例中，蓄電池智能充放電裝置的具體組成包括電池Bat、檢測MV、微控 制器Mcu、放電開關DS、放電保護DPI、放電保護DP2、負載RL、充電保護CP、充電開關CSvg 壓VC、脈衝PC、回流BC、外部接口 EI。蓄電池智能充放電裝置的線路連接如下電池Bat分別接檢測MV、恆壓VC、脈衝PC、回流BC、放電開關DS，檢測MV另一端接 微控制器Mcu，微控制器Mcu分別接外部接口 EI、恆壓VC、脈衝PC、回流BC、充電開關CS、放 電開關DS，放電開關DS另一端接放電保護DP1，放電保護DPl另一端接負載RL、放電保護 DP2，放電保護DP2另一端接充電保護CP，充電保護CP另一端接充電開關CS，充電開關CS 另一端分別接恆壓VC、脈衝PC、回流BC、微控制器Mcu，恆壓VC、脈衝PC，回流BC的另一端 接微控制器Mcu、電池Bat。蓄電池智能充放電裝置的工作過程如下充電過程微控制器實時監視電池狀態，在電池不同的狀態情況下，根據蓄電池的特點，智能 選擇蓄電池的充電模式，使電池處於最佳的充電狀態。在充電初期採用恆壓、脈衝、回流充電，保證電池處於一個恢復的過程；進入穩定 充電時採用恆流、脈衝和回流充電模式，保證蓄電池能夠穩定快速地充電；在充電末期，採 用涓流充電、脈衝充電等模式，保證電池能夠充到峰值狀態，同時保留電池參數。放電過程在無負載情況下，微控制器智能調節蓄電池的放電過程，電池本身的露電流控制 在自身散發的範圍內。在電池緩慢釋放露電流的過程中，微控制器將不對電池進行充電。在 電池放電達到一定的量值後才開始對電池進行充電。在有負載情況下，蓄電池的放電主要在微控制器的智能調節下，放電電流會控制 在一定的範圍內；同時，將控制電池的放電狀態，保證蓄電池不可放虧，從而損壞蓄電池。綜上所述，採用本發明的蓄電池智能充放電裝置及方法，能夠有效地完成整個充 放電的過程，在保證系統工作的同時，保證對電池的有效管理；電池充電保護部分，保證了 電池不會過充，防止電池充壞；防止電池不間斷地充電，縮短電池的使用壽命；電池放電保 護部分，保證電池不會過度放電，在一定的程度上，維持電池的壽命；智能調節，減少充電次 數，減少放電次數；智能控制，防止過充，防止過放；智能選擇充電方式，提高充電效率及優 化充電電池；使用智能的充電模式，使電池處在充電次數少、放電次數少的狀態；使用優化 的充電方式，使電池充電時能到達極限的容量，又不至於過充；使用控制下的放電過程，讓 電池不會出現過放的情況，從而提高了電池的使用壽命。當然，本技術領域內的一般技術人員應當認識到，上述實施例僅是用來說明本發 明，而並非用作對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對上述實施例的變化、 變型等都將落在本發明權利要求的範圍內。
權利要求
一種蓄電池智能充放電裝置，其輸入端連接直流輸入(DC In)，輸出端連接負載(RL)，其特徵在於包括電池模塊(Bat)、微控制器(Mcu)、充電保護模塊(CP)、兩個放電保護模塊(DP)、充電開關(CS)、放電開關(DS)、智能充電方式電路以及檢測模塊(MV)；所述直流輸入(DC In)分別連接所述充電保護模塊(CP)的輸入端和第一放電保護模塊(DP)的輸入端；所述充電保護模塊(CP)的輸出端連接所述充電開關(CS)的輸入端；所述充電開關(CS)的輸出端分別連接所述智能充電方式電路的輸入端；所述智能充電方式電路的輸出端連接電池模塊(Bat)正極；所述電池模塊(Bat)負極分別連接所述檢測模塊(MV)以及所述放電開關(DS)；所述放電開關(DS)連接第二放電保護模塊(DP)的輸入端；所述第一放電保護模塊(DP)的輸出端和第二放電保護模塊(DP)的輸出端分別連接所述負載(RL)；所述微控制器(Mcu)分別連接並控制所述充電開關(CS)、放電開關(DS)、智能充電方式電路以及檢測模塊(MV)。
2.如權利要求1所述的蓄電池智能充放電裝置，其特徵在於所述智能充電方式電路 包括恆壓模塊(VC)、脈衝模塊(PC)以及回流模塊(BC)。
3.如權利要求2所述的蓄電池智能充放電裝置，其特徵在於還包括外部接口(EI)，其 連接微控制器(Mcu)。
4.一種蓄電池智能充放電方法，採用如權利要求1所述的蓄電池智能充放電裝置，其 特徵在於充電方法包括以下步驟A1、微控制器實時監視電池狀態，在電池不同的狀態情況下，根據蓄電池的特點，智能 選擇蓄電池的充電模式，使電池處於最佳的充電狀態；A2、在充電初期採用恆壓、脈衝、回流充電，使電池處於恢復的過程； A3、進入穩定充電時採用恆流、脈衝和回流充電模式對蓄電池充電； A4、在充電末期，採用涓流充電、脈衝充電等模式，將電池充到峰值狀態，同時保留電池 參數；以及放電方法包括以下步驟 當無負載時B1、微控制器智能調節蓄電池的放電過程，電池本身的露電流控制在自身散發的範圍內；B2、在電池緩慢釋放露電流的過程中，微控制器將不對電池進行充電； B3、在電池放電達到預設的量值後才開始對電池進行充電；當有負載時，蓄電池的放電在微控制器的智能調節下，放電電流會控制在預設範圍內 並將控制電池的放電狀態。
全文摘要
本發明涉及一種蓄電池智能充放電裝置，其輸入端連接直流輸入，輸出端連接負載，包括電池模塊、微控制器、充電保護模塊、兩個放電保護模塊、充電開關、放電開關、智能充電方式電路以及檢測模塊。直流輸入分別連接充電保護模塊的輸入端和第一放電保護模塊的輸入端。充電保護模塊的輸出端連接充電開關的輸入端。充電開關的輸出端分別連接智能充電方式電路的輸入端。智能充電方式電路的輸出端連接電池模塊正極。電池模塊負極分別連接檢測模塊以及放電開關。微控制器分別連接並控制充電開關、放電開關、智能充電方式電路以及檢測模塊。本發明還涉及充電方法和放電方法。採用本發明，能夠有效地完成整個充放電的過程，在保證系統工作的同時，保證對電池的有效管理，提高了電池的使用壽命。
文檔編號H02H7/18GK101834459SQ20101018679
公開日2010年9月15日 申請日期2010年5月27日 優先權日2010年5月27日
發明者蘭夥釵, 施華, 曹永貴, 董雪松, 袁春暉, 陳振濱, 黃燕華 申請人:上海東洲羅頓通信技術有限公司