CN101834459A - 蓄电池智能充放电装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种蓄电池智能充放电装置，其输入端连接直流输入，输出端连接负载，包括电池模块、微控制器、充电保护模块、两个放电保护模块、充电开关、放电开关、智能充电方式电路以及检测模块。直流输入分别连接充电保护模块的输入端和第一放电保护模块的输入端。充电保护模块的输出端连接充电开关的输入端。充电开关的输出端分别连接智能充电方式电路的输入端。智能充电方式电路的输出端连接电池模块正极。电池模块负极分别连接检测模块以及放电开关。微控制器分别连接并控制充电开关、放电开关、智能充电方式电路以及检测模块。本发明还涉及充电方法和放电方法。采用本发明，能够有效地完成整个充放电的过程，在保证系统工作的同时，保证对电池的有效管理，提高了电池的使用寿命。

Description

蓄电池智能充放电装置及其方法

技术领域

本发明属于通信领域供电技术，具体涉及移动通信系统中的全系列直放站内部蓄电池智能充放电装置及其方法。

背景技术

移动通信的高速发展，移动用户的高速增长及用户对通信质量的要求已越来越高，同时给移动运营商带来了极大商机，也使运营商对移动通信系统的先进性和可靠性带来挑战，由此运营商将通过提高不同的技术，来应对通信领域产生的各种问题。

直放站属于移动通信领域中继技术的一种应用，在目前无线通信领域中占有举足轻重的作用，其基本功能就是一个射频信号放大器。直放站在功能上可分为下行链路和上行链路，下行链路是直放站从通信基站获取下行输入信号，将输入信号经过功率放大器放大后，发射到覆盖区域，形成从基站到终端的过程；上行链路则是覆盖区域内的通信设备接受用户的信号，将其通过功率放大器处理后，将信号转发至相应基站，形成从终端到基站的过程。上下链路给基站、直放站、终端等形成完整的双工通信回路，保证中继技术在覆盖领域的可靠应用。

光纤直放站是多种直放站中常见的一种，至少包含一台近端直放站和一台远端直放站。其通信构成是：近端直放站从基站光纤获得输入信号，处理后再通过光纤发往远端直放站，远端直放站将光纤接收来的信号放大处理后再发射到覆盖区域；反向则通过远端直放站接收终端信号经放大处理再通过光纤送回近端直放站，近端直放站再将信号返回基站。

全职直放站是直放站的一种应用，是运营商为提高直放站在应用过程的长期稳定性的一种应用实例。也就是直放站在工作过程中，保证基本上永不停止运行。从另一种说法来讲则是，直放站在外接电源出现问题的情况下，也要保证直放站正常地工作，因此要求对直放站加装外接大容量蓄电池来保障，蓄电池的技术运用就成了关键。

蓄电池存在着使用寿命的问题，随着充电次数的增加，导致寿命逐步下降，最终成为废弃电池。电池的充电过程对电池寿命影响最大，其放电过程的影响则较小。也就是说，绝大多数的蓄电池不是用坏的，而是充电“充坏”的。由此可见，一个好的充电方法对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。

目前市场上有多种电池充电技术，如恒压充电法、恒流充电法、阶段充电法、脉冲充电法、回流充电法、快速充电技术法、ReflexTM快速充电法、变电流间歇充电法、变电压间歇充电法、变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法等等方法。但是这些充电方法都存在着对充放电过程缺乏智能控制的缺点，这就需要设计一种对充放电过程进行自动判断，对充放电阶段进行自动转换，对停充电控制、放电时间、充电速度、充电程度等进行智能控制的方法。这样，有利于缩短充电时间，提高充电效率，降低能耗，延长蓄电池的使用寿命。

有鉴于此，寻求一种蓄电池智能充放电装置及其方法成为该领域技术人员的追求目标。

发明内容

本发明的任务是提供一种蓄电池智能充放电装置及其方法，它克服了上述现有技术的困难，解决了传统的充放电方法对充放电缺乏智能控制的问题，以达到运用先进的充电方式来提高蓄电池使用寿命的目的。

本发明的技术解决方案如下：

一种蓄电池智能充放电装置，其输入端连接直流输入(DC In)，输出端连接负载(RL)，包括电池模块(Bat)、微控制器(Mcu)、充电保护模块(CP)、两个放电保护模块(DP)、充电开关(CS)、放电开关(DS)、智能充电方式电路以及检测模块(MV)；

所述直流输入(DC In)分别连接所述充电保护模块(CP)的输入端和第一放电保护模块(DP)的输入端；

所述充电保护模块(CP)的输出端连接所述充电开关(CS)的输入端；

所述充电开关(CS)的输出端分别连接所述智能充电方式电路的输入端；

所述智能充电方式电路的输出端连接电池模块(Bat)正极；

所述电池模块(Bat)负极分别连接所述检测模块(MV)以及所述放电开关(DS)；

所述放电开关(DS)连接第二放电保护模块(DP)的输入端；

所述第一放电保护模块(DP)的输出端和第二放电保护模块(DP)的输出端分别连接所述负载(RL)；

所述微控制器(Mcu)分别连接并控制所述充电开关(CS)、放电开关(DS)、智能充电方式电路以及检测模块(MV)。

所述智能充电方式电路包括恒压模块(VC)、脉冲模块(PC)以及回流模块(BC)。

所述蓄电池智能充放电装置还包括外部接口(EI)，其连接微控制器(Mcu)。

一种蓄电池智能充放电方法，采用所述的蓄电池智能充放电装置，充电方法包括以下步骤：

A1、微控制器实时监视电池状态，在电池不同的状态情况下，根据蓄电池的特点，智能选择蓄电池的充电模式，使电池处于最佳的充电状态；

A2、在充电初期采用恒压、脉冲、回流充电，使电池处于恢复的过程；

A3、进入稳定充电时采用恒流、脉冲和回流充电模式对蓄电池充电；

A4、在充电末期，采用涓流充电、脉冲充电等模式，将电池充到峰值状态，同时保留电池参数；

以及放电方法包括以下步骤：

当无负载时：

B1、微控制器智能调节蓄电池的放电过程，电池本身的露电流控制在自身散发的范围内；

B2、在电池缓慢释放露电流的过程中，微控制器将不对电池进行充电；

B3、在电池放电达到预设的量值后才开始对电池进行充电；

当有负载时，蓄电池的放电在微控制器的智能调节下，放电电流会控制在预设范围内并将控制电池的放电状态。

本发明由于采用了以上技术方案，使之与现有技术相比，本发明具有以下优点：

按本发明的蓄电池智能充放电装置及方法，能够有效地完成整个充放电的过程，在保证系统工作的同时，保证对电池的有效管理；电池充电保护部分，保证了电池不会过充，防止电池充坏；防止电池不间断地充电，缩短电池的使用寿命；电池放电保护部分，保证电池不会过度放电，在一定的程度上，维持电池的寿命；智能调节，减少充电次数，减少放电次数；智能控制，防止过充，防止过放；智能选择充电方式，提高充电效率及优化充电电池；使用智能的充电模式，使电池处在充电次数少、放电次数少的状态；使用优化的充电方式，使电池充电时能到达极限的容量，又不至于过充；使用控制下的放电过程，让电池不会出现过放的情况，从而提高了电池的使用寿命。

附图说明

图1为本发明的一种蓄电池智能充放电装置的模块连接框图。

图2为本发明的一种蓄电池智能充电方法的流程图。

图3为当无负载时本发明的一种蓄电池智能放电方法的流程图。

附图标记：

DC In为直流输入，Bat为电池模块，Mcu为微控制器，CP为充电保护模块，DP为放电保护模块，CS为充电开关，DS为放电开关，VC为恒压模块，PC为脉冲模块，BC为回流模块，MV为检测模块，EI为外部接口，RL为负载。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

参看图1，本发明提供了一种蓄电池智能充放电装置，其输入端连接直流输入(DC In，Direct Current)，输出端连接负载(RL，Resistive load)，包括电池模块(Bat，Battery)、微控制器(Mcu，Micro Controller Unit)、充电保护模块(CP，Charge protection)、放电保护模块(DP，Dischargeprotection)、充电开关(CS，Charge switch)、放电开关(DS，Dischargeswitch)、恒压模块(VC，Constant voltage charge)、脉冲模块(PC，Pulsecharge)、回流模块(BC，Back discharge current)、检测模块(MV，Measuring voltage)以及外部接口(EI，External Interface)。

其中，所述直流输入DC In分别连接所述充电保护模块CP的输入端和第一放电保护模块DP的输入端；所述充电保护模块CP的输出端连接所述充电开关CS的输入端；所述充电开关CS的输出端分别连接所述智能充电方式电路的输入端；所述智能充电方式电路的输出端连接电池模块Bat正极；所述电池模块Bat负极分别连接所述检测模块MV以及所述放电开关DS；所述放电开关DS连接第二放电保护模块DP的输入端；所述第一放电保护模块DP的输出端和第二放电保护模块DP的输出端分别连接所述负载RL；所述微控制器Mcu分别连接并控制所述充电开关CS、放电开关DS、智能充电方式电路、外部接口EI以及检测模块MV。所述智能充电方式电路包括恒压模块VC、脉冲模块PC以及回流模块BC。所述外部接口EI连接微控制器Mcu。

参看图2和图3，本发明还提供了一种蓄电池智能充放电方法，采用上述的蓄电池智能充放电装置。

如图2所示，充电方法包括以下步骤：

A1、微控制器实时监视电池状态，在电池不同的状态情况下，根据蓄电池的特点，智能选择蓄电池的充电模式，使电池处于最佳的充电状态。

A2、在充电初期采用恒压、脉冲、回流充电，使电池处于恢复的过程。

A3、进入稳定充电时采用恒流、脉冲和回流充电模式，使蓄电池稳定快速地充电。

A4、在充电末期，采用涓流充电、脉冲充电等模式，使电池充到峰值状态，同时保留电池参数。

如图3所示，放电方法包括以下步骤：

当无负载时：

B1、微控制器智能调节蓄电池的放电过程，电池本身的露电流控制在自身散发的范围内。

B2、在电池缓慢释放露电流的过程中，微控制器将不对电池进行充电。

B3、在电池放电达到预设的量值后才开始对电池进行充电。

当有负载时，蓄电池的放电在微控制器的智能调节下，放电电流会控制在预设范围内；同时，将控制电池的放电状态，使蓄电池不可放亏，从而损坏蓄电池。

本发明的蓄电池智能充放电技术用于移动通信系统中的光纤直放站、全职直放站内部蓄电池智能充放电。这种智能充放电技术有利于缩短充放电时间，提高充放电效率，降低能耗，延长蓄电池的使用寿命。本发明包含直流输入、充电保护、充电控制开关、智能充电方式电路、微处理器、电池监测采样、外部控制接口、放电控制开关、放电保护、直流智能带载、带载输出等部分，它们共同完成整个智能充放电过程。

直流输入给电池提供俯冲充电电压和电流，要高于蓄电池的额定电压和电流。直流输入进入一级充电保护电路，保护电流倒灌烧坏直流输入前端，由此形成隔离。之后，则经过充电开关，充电开关由微控制器智能控制，随时会关断或开启电池的充电过程。

充电开关下一级则是智能充电方式电路，此部分由微控制器智能控制，在对蓄电池充电过程中，按照一定的条件选择充电方式，来完成对整个蓄电池的充电。充电方式包含恒压充电法、恒流充电法、脉冲充电法、ReflexTM快速充电法、回流充电法等多种方式，都在合适的条件下激发充电模式。

微控制器部分：微控制通过监测电池的电压，参照电池的参数，智能控制电池的充电过程和放电过程，在整个系统中起着重要的作用。

电池的放电过程也接受微控制器的控制，其开关动作部分由放电开关部分完成。放电保护的作用则具有防止电池过放、电池倒灌输入链路等作用。

本发明的蓄电池智能充放电技术具有如下主要功能：

1、行之有效的充放电技术。有效地完成整个充放电的过程，在保证系统工作的同时，保证对电池的有效管理。

2、电池过充保护。电池充电保护部分保证了电池不会过充，防止电池充坏；防止电池不间断地充电，缩短电池的使用寿命。

3、电池过放保护。电池放电保护部分保证电池不会过度放电，在一定的程度上维持电池的寿命。

4、有效地增加电池有效容量的时限。智能调节，减少充电次数，减少放电次数；智能控制，防止过充，防止过放；智能选择充电方式，提高充电效率及优化充电电池。

5、提高了电池的使用寿命。使用智能的充电模式，使电池处在充电次数少、放电次数少的状态；使用优化的充电方式，使电池充电时能到达极限的容量，又不至于过充；使用控制下的放电过程，让电池不会出现过放的情况，从而提高了电池的使用寿命。

在本实施例中，蓄电池智能充放电装置的具体组成包括：电池Bat、检测MV、微控制器Mcu、放电开关DS、放电保护DP1、放电保护DP2、负载RL、充电保护CP、充电开关CS、恒压VC、脉冲PC、回流BC、外部接口EI。

蓄电池智能充放电装置的线路连接如下：

电池Bat分别接检测MV、恒压VC、脉冲PC、回流BC、放电开关DS，检测MV另一端接微控制器Mcu，微控制器Mcu分别接外部接口EI、恒压VC、脉冲PC、回流BC、充电开关CS、放电开关DS，放电开关DS另一端接放电保护DP1，放电保护DP1另一端接负载RL、放电保护DP2，放电保护DP2另一端接充电保护CP，充电保护CP另一端接充电开关CS，充电开关CS另一端分别接恒压VC、脉冲PC、回流BC、微控制器Mcu，恒压VC、脉冲PC，回流BC的另一端接微控制器Mcu、电池Bat。

蓄电池智能充放电装置的工作过程如下：

充电过程：

微控制器实时监视电池状态，在电池不同的状态情况下，根据蓄电池的特点，智能选择蓄电池的充电模式，使电池处于最佳的充电状态。

在充电初期采用恒压、脉冲、回流充电，保证电池处于一个恢复的过程；进入稳定充电时采用恒流、脉冲和回流充电模式，保证蓄电池能够稳定快速地充电；在充电末期，采用涓流充电、脉冲充电等模式，保证电池能够充到峰值状态，同时保留电池参数。

放电过程：

在无负载情况下，微控制器智能调节蓄电池的放电过程，电池本身的露电流控制在自身散发的范围内。在电池缓慢释放露电流的过程中，微控制器将不对电池进行充电。在电池放电达到一定的量值后才开始对电池进行充电。

在有负载情况下，蓄电池的放电主要在微控制器的智能调节下，放电电流会控制在一定的范围内；同时，将控制电池的放电状态，保证蓄电池不可放亏，从而损坏蓄电池。

综上所述，采用本发明的蓄电池智能充放电装置及方法，能够有效地完成整个充放电的过程，在保证系统工作的同时，保证对电池的有效管理；电池充电保护部分，保证了电池不会过充，防止电池充坏；防止电池不间断地充电，缩短电池的使用寿命；电池放电保护部分，保证电池不会过度放电，在一定的程度上，维持电池的寿命；智能调节，减少充电次数，减少放电次数；智能控制，防止过充，防止过放；智能选择充电方式，提高充电效率及优化充电电池；使用智能的充电模式，使电池处在充电次数少、放电次数少的状态；使用优化的充电方式，使电池充电时能到达极限的容量，又不至于过充；使用控制下的放电过程，让电池不会出现过放的情况，从而提高了电池的使用寿命。

当然，本技术领域内的一般技术人员应当认识到，上述实施例仅是用来说明本发明，而并非用作对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对上述实施例的变化、变型等都将落在本发明权利要求的范围内。

Claims (4)

1.一种蓄电池智能充放电装置，其输入端连接直流输入(DC In)，输出端连接负载(RL)，其特征在于：包括电池模块(Bat)、微控制器(Mcu)、充电保护模块(CP)、两个放电保护模块(DP)、充电开关(CS)、放电开关(DS)、智能充电方式电路以及检测模块(MV)；

所述直流输入(DC In)分别连接所述充电保护模块(CP)的输入端和第一放电保护模块(DP)的输入端；

所述充电保护模块(CP)的输出端连接所述充电开关(CS)的输入端；

所述充电开关(CS)的输出端分别连接所述智能充电方式电路的输入端；

所述智能充电方式电路的输出端连接电池模块(Bat)正极；

所述电池模块(Bat)负极分别连接所述检测模块(MV)以及所述放电开关(DS)；

所述放电开关(DS)连接第二放电保护模块(DP)的输入端；

所述第一放电保护模块(DP)的输出端和第二放电保护模块(DP)的输出端分别连接所述负载(RL)；

所述微控制器(Mcu)分别连接并控制所述充电开关(CS)、放电开关(DS)、智能充电方式电路以及检测模块(MV)。

2.如权利要求1所述的蓄电池智能充放电装置，其特征在于：所述智能充电方式电路包括恒压模块(VC)、脉冲模块(PC)以及回流模块(BC)。

3.如权利要求2所述的蓄电池智能充放电装置，其特征在于：还包括外部接口(EI)，其连接微控制器(Mcu)。

4.一种蓄电池智能充放电方法，采用如权利要求1所述的蓄电池智能充放电装置，其特征在于：

充电方法包括以下步骤：

A1、微控制器实时监视电池状态，在电池不同的状态情况下，根据蓄电池的特点，智能选择蓄电池的充电模式，使电池处于最佳的充电状态；

A2、在充电初期采用恒压、脉冲、回流充电，使电池处于恢复的过程；

A3、进入稳定充电时采用恒流、脉冲和回流充电模式对蓄电池充电；

A4、在充电末期，采用涓流充电、脉冲充电等模式，将电池充到峰值状态，同时保留电池参数；

以及放电方法包括以下步骤：

当无负载时：

B1、微控制器智能调节蓄电池的放电过程，电池本身的露电流控制在自身散发的范围内；

B2、在电池缓慢释放露电流的过程中，微控制器将不对电池进行充电；

B3、在电池放电达到预设的量值后才开始对电池进行充电；

当有负载时，蓄电池的放电在微控制器的智能调节下，放电电流会控制在预设范围内并将控制电池的放电状态。

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