一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智能管理装置与系统

1、中国移动集团重点中国移动集团重点/ /联合研发项目联合研发项目结题汇报报告结题汇报报告项目名称：项目名称：项目编号：项目编号：一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智能管理装置与系统体化配套电源智能管理装置与系统第2页整理课件整理课件 开题计划完成情况开题计划完成情况目目 录录二、主要研究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）第3页整理课件整理课件1.1 1.1 研究背景及目标（开题报告）研究背景及目标（开题报告） 中国的通信业正处在高速发展期，通信设备趋向于集成化、小型化、轻型中国的通信业正处在高速发展期，通信设备趋向于集成化、小型化、轻型化；

2、节能减排是社会可持续发展的需要，也是中国移动的企业责任。对通信化；节能减排是社会可持续发展的需要，也是中国移动的企业责任。对通信用后备电源特别是电池提出了新的挑战，对其使用温度范围、比能量、寿命、用后备电源特别是电池提出了新的挑战，对其使用温度范围、比能量、寿命、对环境的影响等提出了更高的要求：高比能量、强环境适应性、耐高温、长对环境的影响等提出了更高的要求：高比能量、强环境适应性、耐高温、长寿命、维护量少、生产和使用过程的环保等。寿命、维护量少、生产和使用过程的环保等。 一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智能管理装置与系统硬件由一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智

3、能管理装置与系统硬件由50-250ah48v铁锂电池组模块铁锂电池组模块(可根据不同的现场使用环境及对蓄电池后备放电时间的要可根据不同的现场使用环境及对蓄电池后备放电时间的要求求.来选用大小容量不同的蓄电池组来选用大小容量不同的蓄电池组)、对偶双自然冷却隔热风道模块、互交差三级均衡、对偶双自然冷却隔热风道模块、互交差三级均衡控制充电管理模块、环境监测监控单元模块、铁锂电池层叠梯田智能循环充电模块、交控制充电管理模块、环境监测监控单元模块、铁锂电池层叠梯田智能循环充电模块、交流流AC四路输出控制模块、四路输出控制模块、DC/DC四路输出控制模块组成。来共同完成解决锂电池由于四路输出控制模块组成。

4、来共同完成解决锂电池由于一次过放电，就会造成蓄电池不可恢复的报废的主要问题一次过放电，就会造成蓄电池不可恢复的报废的主要问题,研究目标研究目标研究背景研究背景第4页整理课件整理课件1.2 1.2 主要研究内容及分工（开题报告）主要研究内容及分工（开题报告） 单位单位分工内容分工内容负责人负责人联系电话联系电话总部计划部绿色行动小组总部计划部绿色行动小组立项，总体协调总部采购部总部采购部磷酸铁锂电池分项研究浙江移动浙江移动1、牵头实施。2、各种新型电池的性能测试，适合场景的归类，场景试点。设计院设计院总体研究配合甘肃公司甘肃公司一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智能管理装置与系统研

5、究广西公司广西公司3G室分站点、BBU和RRU供电电池研究，站点试验。河南公司河南公司磷酸铁锂电池测试，站点试验。研究院研究院蓄电池技术特性梳理第5页整理课件整理课件1.3 1.3 开题计划完成情况总结开题计划完成情况总结 以下项目研发产生的专利已通过集团组织专家的终审。发明专利交底书已提交以下项目研发产生的专利已通过集团组织专家的终审。发明专利交底书已提交国家专利局国家专利局.专利申请号等相关证明正在审批中专利申请号等相关证明正在审批中.1.一种锂聚合物蓄电池智能自适应充电管理装置和系统。专利申请号一种锂聚合物蓄电池智能自适应充电管理装置和系统。专利申请号200910117282.22.一种

6、通风装置、系统、后备电池真空控制方法及恒温控制方法一种通风装置、系统、后备电池真空控制方法及恒温控制方法3. 一种移动通信用后备式铁锂电池层叠梯田智能循环充电管理的装置与系统一种移动通信用后备式铁锂电池层叠梯田智能循环充电管理的装置与系统4. 一种移动通信用后备式铁锂电池互交差三级均衡控制充电管理装置与系统一种移动通信用后备式铁锂电池互交差三级均衡控制充电管理装置与系统5. 一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统第6页整理课件整理课件一一. . 开题计划完成情况开题计划完成情况目目 录录二、主要研

7、究成果（整合后）二、主要研究成果（整合后）第7页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案的设计核心本方案的设计核心,放弃现有传统的设计思路放弃现有传统的设计思路.重点解决锂电池配套系统如何在重点解决锂电池配套系统如何在室外安装及正常使用室外安装及正常使用.并使用一套全新的锂电池充电均衡管理技术全面解决方案并使用一套全新的锂电池充电均衡管理技术全面解决方案.来重点解决由于目前锂电池在实际应用普遍存在以下十类问题来重点解决由于目前锂电池在实际应用普遍存在以下十类问题. 1. 动力型磷酸铁锂锂电池在放电时，管理系统电路如何实现动力型磷酸铁锂锂电池在放电时，管理系统电路如何实现“剔

8、除剔除”功能？功能？ 2. 在其中一节出现电量不足、电压过低时，电池管理系统可以自动剔除节电在其中一节出现电量不足、电压过低时，电池管理系统可以自动剔除节电芯，同时保证电池组不间断输出。芯，同时保证电池组不间断输出。 3. 对于高电压、大电流的负载（比如对于高电压、大电流的负载（比如120V/200A），动力电池管理系统如何），动力电池管理系统如何实现，能保证其稳定性？实现，能保证其稳定性？ 4. 如何解决单体电池循环过程中有个别出现突然死亡现象，再次循环时又正如何解决单体电池循环过程中有个别出现突然死亡现象，再次循环时又正常？常？ 5. 能否保证动力锂电池组充电时可以短时高效，比如对能否保证

9、动力锂电池组充电时可以短时高效，比如对100AH/120V电池组，电池组，如何能在如何能在4-6小时充满电？小时充满电？ 6. 对于电池组，能否实现单体充电、串联放电，如何实现这样的管理系统？对于电池组，能否实现单体充电、串联放电，如何实现这样的管理系统？ 7. 如何解决电池一致性不好问题？主要指电池内阻差异。如何解决电池一致性不好问题？主要指电池内阻差异。 8. 如何提高磷酸铁锂正极材料不同批次之间稳定性差异？如何提高磷酸铁锂正极材料不同批次之间稳定性差异？ 9. 电池大电流放电发热怎样降到最低？电池大电流放电发热怎样降到最低？ 10. 那种电解液更适合磷酸铁锂动力电池使用，添加剂种类、如何

10、防止电池气那种电解液更适合磷酸铁锂动力电池使用，添加剂种类、如何防止电池气胀？从而实现技术的突破与进步胀？从而实现技术的突破与进步.第8页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智能管理装置与系统硬件由一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智能管理装置与系统硬件由50-250ah48v铁锂电池组模块铁锂电池组模块(可根据不同的现场使用环境及对蓄电池后备放电时间的要求可根据不同的现场使用环境及对蓄电池后备放电时间的要求.来选来选用大小容量不同的蓄电池组用大小容量不同的蓄电池组)、对偶双自然冷却隔热风道模块、互交差三级均衡控制

11、充电管、对偶双自然冷却隔热风道模块、互交差三级均衡控制充电管理模块、环境监测监控单元模块、铁锂电池层叠梯田智能循环充电模块、交流理模块、环境监测监控单元模块、铁锂电池层叠梯田智能循环充电模块、交流AC四路输出四路输出控制模块、控制模块、DC/DC四路输出控制模块组成。来共同完成解决锂电池由于一次过放电，就会造四路输出控制模块组成。来共同完成解决锂电池由于一次过放电，就会造成蓄电池不可恢复的报废的主要问题成蓄电池不可恢复的报废的主要问题, 互交差三级均衡控制充电管理模块、铁锂电池层叠梯田智能循环充电模块主要功能实现互交差三级均衡控制充电管理模块、铁锂电池层叠梯田智能循环充电模块主要功能实现了锂电

12、池充放电过程中的内部均衡控制保护了锂电池充放电过程中的内部均衡控制保护. 移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统.是对锂电池组是对锂电池组故障进行诊断与维护是电池管理系统的重要功能。根据移动通信用室内外一体化后备式锂离故障进行诊断与维护是电池管理系统的重要功能。根据移动通信用室内外一体化后备式锂离子电池组故障和外部特性之间的特点与关系，建立了电池组故障诊断维护系统的模型，并给子电池组故障和外部特性之间的特点与关系，建立了电池组故障诊断维护系统的模型，并给出了系统判断所用规则、历史档案数据内容以及电池组运行

13、性能评估的算法，来对整体以上出了系统判断所用规则、历史档案数据内容以及电池组运行性能评估的算法，来对整体以上六大系统系统的运行过程的指导和修正六大系统系统的运行过程的指导和修正.并最后通过试验对结果进行了验证的一种方法并最后通过试验对结果进行了验证的一种方法 . 本方案设计双体内胆铸铝室外一体化通信基站机箱的设计的通风系统、通风装置、通信本方案设计双体内胆铸铝室外一体化通信基站机箱的设计的通风系统、通风装置、通信后备电池室内外一体系统、真空控制方法及恒温控制方法，采用了一套全新的风道设计通风后备电池室内外一体系统、真空控制方法及恒温控制方法，采用了一套全新的风道设计通风系统，可以对后备锂蓄电池

14、组以及相连的设备进行通风和温度控制。并且，采用半导体制冷系统，可以对后备锂蓄电池组以及相连的设备进行通风和温度控制。并且，采用半导体制冷热片与毛细低温换热器结合使用组成微型智能空调，可以解决单独使用时的结露现象。同时热片与毛细低温换热器结合使用组成微型智能空调，可以解决单独使用时的结露现象。同时还对利用通风系统对后备蓄电池组进行真空控制，以及存放后备电池外的其他设备进行恒温还对利用通风系统对后备蓄电池组进行真空控制，以及存放后备电池外的其他设备进行恒温控制，避免各种设备发生故障、燃烧的概率，大大降低了室外设备的故障概率。控制，避免各种设备发生故障、燃烧的概率，大大降低了室外设备的故障概率。 同

15、时本方案相应开发同时本方案相应开发WLAN网络交换机网络交换机8口、口、16口、口、24口的在线式后备口的在线式后备80ah/120ah/160ah锂电池配套电源装置与系统以及一种移动通信用便携式锂电应急发电系锂电池配套电源装置与系统以及一种移动通信用便携式锂电应急发电系统统.第9页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利一发明专利一.一种移动通信用后备式铁锂电池层叠梯田智能循环充电管理的装置与系统一种移动通信用后备式铁锂电池层叠梯田智能循环充电管理的装置与系统本方案为了实现层叠梯田智能循环充电本方案为了实现层叠

16、梯田智能循环充电的技术要求。故本电路由的技术要求。故本电路由P89LPC936 Flash单片机与单片机与TLC548数模转换器通过数模转换器通过采样电路实时采集电池的端电压和充电采样电路实时采集电池的端电压和充电电流，经内部计算决定下一阶段的充电电流，经内部计算决定下一阶段的充电电压和电流。然后送出控制信号给双芯电压和电流。然后送出控制信号给双芯片脉宽调制器模块控制充电电流和电压片脉宽调制器模块控制充电电流和电压的大小，并协调好的大小，并协调好DC/DC高频隔离变换高频隔离变换器、层叠梯田智能循环充电系统模块、器、层叠梯田智能循环充电系统模块、互交差多级单体均衡控制模块和其他各互交差多级单体

17、均衡控制模块和其他各外围电路模块工作来共同组成新型智能外围电路模块工作来共同组成新型智能循环充电管理的装置与系统。主要有工循环充电管理的装置与系统。主要有工作模式、蓄电池电压、容量、充电模式、作模式、蓄电池电压、容量、充电模式、时间限定、工作参数调时间限定、工作参数调 ，工作模式分为，工作模式分为自动和手动，蓄电池电压有自动和手动，蓄电池电压有4.2 V、12 V、18 V、24 V、30 V、36 V，48 V容量项容量项从从2Ah至至300Ah，共，共26项，充电模式为项，充电模式为AB正常、整组初充、整组单体层叠梯田正常、整组初充、整组单体层叠梯田智能循环充、智能循环充、AB快充，时间限

18、定功能可快充，时间限定功能可以设定充电开始的时间和充电结束时间以设定充电开始的时间和充电结束时间等等.第10页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利二发明专利二.一种移动通信用后备式铁锂电池互交差三级均衡控制充电管理装置与系统一种移动通信用后备式铁锂电池互交差三级均衡控制充电管理装置与系统本方案采用二个本方案采用二个LTC1769或或(LTC1760)电流模式脉冲宽度调电流模式脉冲宽度调制（制（PWM）的电池充）的电池充电电IC与四个与四个S-8204B或或(LS9208) 3节节/4/7节电池串联用电池保节电

19、池串联用电池保护护IC及三个及三个TMP300温度控制开关温度控制开关IC共同共同组成互交差三级单体组成互交差三级单体均衡采样控制模块系均衡采样控制模块系统。统。1.第一级均衡控制电路硬件设计与工作原理说明第一级均衡控制电路硬件设计与工作原理说明 第一级均衡控制是由四个第一级均衡控制是由四个S-8204B或或(LS9208)3/4/7节电池串联用电节电池串联用电池保护池保护IC及三个及三个TMP300温度控制开关温度控制开关IC共同组成备有过电流保护功能共同组成备有过电流保护功能的电路的电路.其主要的任务是首先进行对每单体的锂电池充放电及运行过程的其主要的任务是首先进行对每单体的锂电池充放电及

20、运行过程的各项数据的检测与保护并实现四个锂电池为一组的均衡控制各项数据的检测与保护并实现四个锂电池为一组的均衡控制.第11页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利二发明专利二.一种移动通信用后备式铁锂电池互交差三级均衡控制充电管理装置与系统一种移动通信用后备式铁锂电池互交差三级均衡控制充电管理装置与系统2第二级均衡控制电路硬件设计与工作原理说明第二级均衡控制电路硬件设计与工作原理说明第二级均衡控制电路是由两个第二级均衡控制电路是由两个LTC1769或或(LTC1760)组成组成. LTC1769内置三个两线系统

21、管理总线内置三个两线系统管理总线接口使接口使LTC1769能实现诸如跟踪两组或两个电池的内部电压和电流之类的伺服功能，并允许一个两能实现诸如跟踪两组或两个电池的内部电压和电流之类的伺服功能，并允许一个两线系统管理总线线系统管理总线cpu主机监视任一电池组的状态主机监视任一电池组的状态.这种伺服技术能使充电的准确度同电池内部电压和这种伺服技术能使充电的准确度同电池内部电压和电流测量值只有电流测量值只有0.2的误差的误差.3.第三级温度监控早期预警锂电池故障均衡控制电路硬件设计与工作原理说明第三级温度监控早期预警锂电池故障均衡控制电路硬件设计与工作原理说明由于锂电池串联使用，电池组的质量取决于性能

22、最差的那节电池。电池的充放电效率随使用时由于锂电池串联使用，电池组的质量取决于性能最差的那节电池。电池的充放电效率随使用时间的增加到逐渐降低，其周期平均温升也逐渐增大。所以本案的核心以不同电流和使用环境对电池间的增加到逐渐降低，其周期平均温升也逐渐增大。所以本案的核心以不同电流和使用环境对电池组进行恒流充放电，单片机组进行恒流充放电，单片机cpu自动采集记录多级方式监测电池组及各节电池的温度数值，并根据自动采集记录多级方式监测电池组及各节电池的温度数值，并根据单片机单片机cpu内置正常蓄电池充放电的不同温度不同倍率及同倍率不同温度下单组内置正常蓄电池充放电的不同温度不同倍率及同倍率不同温度下单

23、组/单体表温变化值温单体表温变化值温度数学模型数据库比对度数学模型数据库比对.对锂电池进行性能评估对锂电池进行性能评估. 来及时修正锂电池充电过程中的输出电流的大小来及时修正锂电池充电过程中的输出电流的大小. 单片机单片机cpu内置正常蓄电池充放电的同温不同倍率及同倍率不同温度下单组内置正常蓄电池充放电的同温不同倍率及同倍率不同温度下单组/单体表温变化值温单体表温变化值温度数学模型数据库建立工作原理与方法的说明度数学模型数据库建立工作原理与方法的说明.本方案主要采用以下步骤完成温度数学模型数据库的建立本方案主要采用以下步骤完成温度数学模型数据库的建立.第12页整理课件整理课件2.12.1主要研

24、究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利二发明专利二.一种移动通信用后备式铁锂电池互交差三级均衡控制充电管理装置与系统一种移动通信用后备式铁锂电池互交差三级均衡控制充电管理装置与系统单体编单体编号号1 12 23 34 45 56 67 78 8温度值温度值24.69524.82824.55324.73424.94224.8924.96324.87单组编单组编号号910111213141516温度值温度值24.93124.82224.83124.91724.96124.92524.91824.752单组编单组编号号A1A1A2A2B1B1B2B2

25、温度值温度值24.83124.91724.96124.92524.54624.89924.96824.748最佳电池最佳电池2 28 8101011111616故障电池故障电池1137 最佳单组电池最佳单组电池A1-1B1-2 故障单组电池故障单组电池 A2-2B2-1TMP300 LCT1769(LCT1760)设定测设定测温过程和参数温过程和参数CPU选通选通TMP300 单节电池温度单节电池温度CPU选通选通LCT1769单组电池温度单组电池温度读取单节电池温度读取单节电池温度读取单组电池温度读取单组电池温度校正和储存温度数据校正和储存温度数据绘制各过程温度曲线绘制各过程温度曲线电池单体

26、单组性能评估电池单体单组性能评估电池单体单组故障告警电池单体单组故障告警电池单体单组启动循环充放电管理系统电池单体单组启动循环充放电管理系统方案实验主要验证预充后的电池在不同测试温度（方案实验主要验证预充后的电池在不同测试温度（5、10、15、20、25、30）环境）环境下以不同的倍率（下以不同的倍率（0.1C、0.2C、0.3C、0.4C、0.5C、0.6C、0.7C、0.8 C、0.9C、1.0C）单组）单组/单体表单体表温变化值情况。温变化值情况。本方案放电过程故障判断应用系统程序流程图如图。实际测试对象对本方案放电过程故障判断应用系统程序流程图如图。实际测试对象对16节锂电池（容量节锂

27、电池（容量10安时安时）。放电温度）。放电温度25度度.1c放电到放电到3V. 数据处理过程如下：数据处理过程如下：对单体对单体/单组个过程全部电池温度曲线取平均，获得一条平均曲线。与单组个过程全部电池温度曲线取平均，获得一条平均曲线。与CPU内置的标准温度数学内置的标准温度数学模型模型数据库进行比对数据库进行比对.计算各电池曲线和平均曲线的均方差，但到本过程各电池温度一致性系数。与数学模型数据库计算各电池曲线和平均曲线的均方差，但到本过程各电池温度一致性系数。与数学模型数据库比对比对.得出不同点得出不同点.并对应相应的温度不同单体并对应相应的温度不同单体/单组电池单组电池.对各过程的温度一致

28、性系数进行加权平均，得到全过程各单组电池温度一致性系数。对各过程的温度一致性系数进行加权平均，得到全过程各单组电池温度一致性系数。对全过程各电池温度一致性系数进行电池性能评估排序，排查出相应的性能下降电池对全过程各电池温度一致性系数进行电池性能评估排序，排查出相应的性能下降电池. 表电池温度一致性分析表电池温度一致性分析表电池性能评估排序表电池性能评估排序第13页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利三发明专利三. 一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智能管理装置与系统之一种移动通信用后备式铁锂电池

29、室内外一体化配套电源智能管理装置与系统之一一 双体内胆铸铝室外一体化通信基站机箱设备置换对偶冷热风道自然冷却诱导式双体内胆铸铝室外一体化通信基站机箱设备置换对偶冷热风道自然冷却诱导式微型加热制冷智能空调通风系统硬件设计与原理说明。微型加热制冷智能空调通风系统硬件设计与原理说明。 为了充分利用设备外部在不同季节的热（冷）能力，为了充分利用设备外部在不同季节的热（冷）能力， 本设计力图尽可能地利本设计力图尽可能地利用可再生的洁净自然能源。由于设备运行时夏季制冷能耗远远大于冬季供热能耗，用可再生的洁净自然能源。由于设备运行时夏季制冷能耗远远大于冬季供热能耗，故为设计了设备内部置换对偶双自然冷却诱导式

30、微型加热制冷智能空调通风系统，故为设计了设备内部置换对偶双自然冷却诱导式微型加热制冷智能空调通风系统，以满足设备运行通风换气和降温。以满足设备运行通风换气和降温。 置换对偶双冷热风道自然冷却诱导式通风装置就是利用两组两个双向有源风置换对偶双冷热风道自然冷却诱导式通风装置就是利用两组两个双向有源风扇与两组两个半导体制冷片扇与两组两个半导体制冷片/毛细低温热管毛细低温热管/独立冷热风道独立冷热风道/导流板组成一种微型加导流板组成一种微型加热制冷智能空调装置热制冷智能空调装置.该系统产生射流的诱导特性，在送风口处导入新鲜空气，该系统产生射流的诱导特性，在送风口处导入新鲜空气，经过制冷或加热后空气采用

31、超薄型空气流导流板以高速喷出的空气主流，诱导及经过制冷或加热后空气采用超薄型空气流导流板以高速喷出的空气主流，诱导及搅拌周围大量的热冷空气，一方面稀释设备舱内空间的高温气体并降温，另一方搅拌周围大量的热冷空气，一方面稀释设备舱内空间的高温气体并降温，另一方面带动空气沿着预设的流程至设定方向，从而达到在进风口处引入新风，在排风面带动空气沿着预设的流程至设定方向，从而达到在进风口处引入新风，在排风口处顺利排出热气的目的，保证了设备舱空间良好的恒温换气效果。口处顺利排出热气的目的，保证了设备舱空间良好的恒温换气效果。第14页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利

32、技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利三发明专利三. 一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智能管理装置与系统之一种移动通信用后备式铁锂电池室内外一体化配套电源智能管理装置与系统之一一本方案根据锂电池的特性要求。本方案在热风道内增功一个负大气压重力式阀门。本方案根据锂电池的特性要求。本方案在热风道内增功一个负大气压重力式阀门。从而实现了蓄电池舱全密封负大气压真空状态，这样可以使锂电池发生的燃烧事从而实现了蓄电池舱全密封负大气压真空状态，这样可以使锂电池发生的燃烧事故概率降到最低的程度。故概率降到最低的程度。第15页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主

33、要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利四发明专利四. 一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统本方案是对锂电池组故障本方案是对锂电池组故障进行诊断与维护是电池管进行诊断与维护是电池管理系统的重要功能。根据理系统的重要功能。根据移动通信用室内外一体化移动通信用室内外一体化后备式锂离子电池组故障后备式锂离子电池组故障和外部特性之间的特点与和外部特性之间的特点与关系，建立了电池组故障关系，建立了电池组故障诊断维护系统的模型，并诊断维护系统的模型，并给出了系统判断所用规则、给出了系统判

34、断所用规则、历史档案数据内容以及电历史档案数据内容以及电池组运行性能评估的算法，池组运行性能评估的算法，来对整体以上六大系统系来对整体以上六大系统系统的运行过程的指导和修统的运行过程的指导和修正正.并最后通过试验对结并最后通过试验对结果进行了验证的一种方果进行了验证的一种方法法 .第16页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利四发明专利四. 一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统1. 后备式单体充放电超级电容维护保

35、护模块的硬件设计及后备式单体充放电超级电容维护保护模块的硬件设计及工作原理说明工作原理说明:1.1. 后备式单体充放电超级电容电路的总体构图如图所示后备式单体充放电超级电容电路的总体构图如图所示 后备式单体充放电超后备式单体充放电超级电容维护保护模块级电容维护保护模块层叠梯田智能循层叠梯田智能循环充放电模块环充放电模块220V市电市电互交差三级均衡控互交差三级均衡控制充电管理模块制充电管理模块-48V锂电池组锂电池组三级温度监控早期三级温度监控早期预警锂电池故障均预警锂电池故障均衡控制模块衡控制模块 本方案利用二个本方案利用二个LTC1769或或(LTC1760)电流模式脉冲宽度调制（电流模式

36、脉冲宽度调制（PWM）的电池充电）的电池充电IC与四个与四个S-8204B或或(LS9208) 3节节/4/7节节电池串联用电池保护电池串联用电池保护IC及三个及三个TMP300温度控制开关温度控制开关IC共同组成互交差三级单体均衡采样控制模块电路中充电用共同组成互交差三级单体均衡采样控制模块电路中充电用FET.放电用放电用FET端子外接各支路超级电容维护保护输出整流电路端子外接各支路超级电容维护保护输出整流电路.来完成对单体锂电池维护和保护来完成对单体锂电池维护和保护. 各支路超级电容维护保护输出整流电路根据锂电池端电压的变化情况控制超级电容电流的输出和关断各支路超级电容维护保护输出整流电路

37、根据锂电池端电压的变化情况控制超级电容电流的输出和关断.从而达到并实现均衡从而达到并实现均衡采样控制管理系统电路采样控制管理系统电路“剔除剔除”功能功能. 如在其中一节锂出现电量不足、电压过低时，温度过高等如在其中一节锂出现电量不足、电压过低时，温度过高等.三级均衡采样控制管理系统在三级均衡采样控制管理系统在自动剔除节电芯外，各支路超级电容维护保护输出整流电路自动开启替代剔除节电芯的输出自动剔除节电芯外，各支路超级电容维护保护输出整流电路自动开启替代剔除节电芯的输出.从而保证电池组不间断输出。如单从而保证电池组不间断输出。如单组组/单体超级电容电流输出不能满足电池组的输出要求单体超级电容电流输

38、出不能满足电池组的输出要求. 两组各支路超级电容维护保护输出整流电路自动将没有放电的剩余单组两组各支路超级电容维护保护输出整流电路自动将没有放电的剩余单组/单体超级电容的电流加载到正在工作的超级电容上面单体超级电容的电流加载到正在工作的超级电容上面.后备式单体充放电超级电容维护保护模块的充电由层叠梯田智能循环充放电模块内置的总组恒流后备式单体充放电超级电容维护保护模块的充电由层叠梯田智能循环充放电模块内置的总组恒流/恒压恒压/脉充模块中恒流充脉充模块中恒流充电方式来完成电方式来完成.第17页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专

39、利技术简介发明专利四发明专利四. 一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统 1.2. 层叠梯田智能循环充放电电压层叠梯田智能循环充放电电压/电流电流/容量与规则标准库自动建立方法工作说明容量与规则标准库自动建立方法工作说明蓄电池容量之侦测方法近年来得到广泛的研究，根据量测的方式主要可分为：比重计法、开路电压法、内阻量测法、放电蓄电池容量之侦测方法近年来得到广泛的研究，根据量测的方式主要可分为：比重计法、开路电压法、内阻量测法、放电曲线查表法、库仑计量测法等等。要能够长期准确的侦测出电池的容量，相当困

40、难。克服此一困难，先决条件之一是必须建立曲线查表法、库仑计量测法等等。要能够长期准确的侦测出电池的容量，相当困难。克服此一困难，先决条件之一是必须建立一个周详的电池管理控制流程，将电池之充电、放电、维护、容量侦测法则、老化、温度效应等因素纳入考虑。本方案综合各一个周详的电池管理控制流程，将电池之充电、放电、维护、容量侦测法则、老化、温度效应等因素纳入考虑。本方案综合各项因素。项因素。 配合厂商所提供的电池放电曲线，结合多种方法，发展出一种多级式蓄电池容量及故障侦测方法。配合厂商所提供的电池放电曲线，结合多种方法，发展出一种多级式蓄电池容量及故障侦测方法。图即为电池量测平台的操作窗口。图即为电池

41、量测平台的操作窗口。一般来说一般来说,充电的过程比较单纯。因此充电的过程比较单纯。因此, 规则标准库规则标准库规划的实验都是比较着重于放电的过程。针对放电规划的实验都是比较着重于放电的过程。针对放电的过程的过程,基本上归纳成两个变量基本上归纳成两个变量: 温度温度(T)、电流、电流(I)。放电温度分为放电温度分为75、65、55、45、35、25、15、 5、5等九项等九项,而每项温度里再采而每项温度里再采取十四种定电流放电取十四种定电流放电,电流大小分别为电流大小分别为1.5C、 1.4C、1.3C、1.2C、1.1C、1.0C、0.9C、0.8C、0.7C、0.6C、0.5C、0.4C、0

42、.3C、 0.2C。 在流程的规划上，本方案是采用在流程的规划上，本方案是采用,先充满电后放电的先充满电后放电的流程流程,规划如图。规划如图。 X和和Y根据不同的温度而改变根据不同的温度而改变,公式公式如下：如下：(T为放电时的温度为放电时的温度) 第18页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利四发明专利四. 一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统蓄电池蓄电池放入恒温箱放入恒温箱设定恒温箱设定恒温箱稳定在稳定在25

43、30分钟分钟采用电流采用电流(0.2C)进进行放电截止条件为行放电截止条件为电压小于电压小于3V30分钟分钟 采用电流、电压（采用电流、电压（2.15A，4.2V）模式充电截止条件为电流小）模式充电截止条件为电流小于于100mA.30分钟分钟 设定恒温箱到指设定恒温箱到指定的温度并稳定定的温度并稳定一段时间一段时间X 分钟分钟 采用当前指定的值进行直采用当前指定的值进行直流模式放电流模式放电截止条件为电压小于截止条件为电压小于3V.Y 分钟分钟 实验流程实验流程 图已经很清楚的解释整个实验的流程图已经很清楚的解释整个实验的流程,大致大致上分成两大部分。前半部是充电的部分上分成两大部分。前半部是

44、充电的部分,后半部后半部是放电的部分。开始充电之前是放电的部分。开始充电之前,要使恒温箱稳定要使恒温箱稳定在在25,然后进然后进 行行0.2C放电的动作放电的动作,此步骤只是此步骤只是让电池先有一个完整放空的情况让电池先有一个完整放空的情况,让充电的初始让充电的初始条件相同条件相同,截止的条件为电压小于截止的条件为电压小于3伏伏,接着等待接着等待30分钟的化学平衡后，开始充电分钟的化学平衡后，开始充电(2.15A,4.2V),截止条件为电流小于截止条件为电流小于100mA。 到这里都属于前半部到这里都属于前半部,目的只是为了让放电之目的只是为了让放电之前前,电池有相同的初始状态电池有相同的初始

45、状态(满充满充),接着设定恒温接着设定恒温箱到指定的温度，等待一段时间后，设定指定箱到指定的温度，等待一段时间后，设定指定的电流后的电流后,开始进行放电开始进行放电,截止条件是电压小于截止条件是电压小于3V,经过这样的步骤就算完成一个循环然后再重复经过这样的步骤就算完成一个循环然后再重复进行着进行着,直到所有温度和电流都进行过后实验才直到所有温度和电流都进行过后实验才结束。结束。 第19页整理课件整理课件2.12.1主要研究成果主要研究成果 本方案主要各项核心专利技术简介本方案主要各项核心专利技术简介发明专利四发明专利四. 一种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统一

46、种移动通信用室内外一体化后备式铁锂电池故障诊断与维护管理装置与系统 (表1)放电电流 总放电量(mAh) (表2)放电电流 总放电量(mAh) (表3)放电电流 总放电量(mAh) (表4)放电电流 总放电量(mAh) 1.5C 2003.645828 1.5C 2080.180733 1.5C2090.342563 1.5C 1061.531325 1.4C 2018.533822 1.4C 2088.279548 1.4C2094.046236 1.4C 1112.832557 1.3C 2031.780803 1.3C 2095.354937 1.3C2097.920587 1.3C 1

47、160.980108 1.2C 2048.970225 1.2C 2102.924436 1.2C2105.488626 1.2C 1207.853866 1.1C 2066.533977 1.1C 2106.466549 1.1C2109.610285 1.1C 1255.500858 1.0C 2069.116276 1.0C 2111.283958 1.0C2114.200503 1.0C 1302.503425 0.9C 2076.123323 0.9C 2116.255684 0.9C2118.005468 0.9C 1363.204646 0.8C 2085.022886 0.8C

48、 2116.470585 0.8C2122.423709 0.8C 1411.610678 0.7C 2091.611737 0.7C 2128.749868 0.7C2126.005984 0.7C 1464.009357 0.6C 2097.391117 0.6C 2155.486917 0.6C2129.907054 0.6C 1520.053309 0.5C 2102.64903 0.5C 2132.279643 0.5C2135.162769 0.5C 1566.80311 0.4C 2108.024766 0.4C 2135.071727 0.4C2137.948396 0.4C

49、1618.322909 0.3C 2113.945065 0.3C 2138.048345 0.3C2141.600182 0.3C 1673.308423 0.2C 2116.862271 0.2C 2141.582818 0.2C2145.672755 0.2C 1737.677182 相同温度下相同温度下,不同电流的规则标准库建立不同电流的规则标准库建立(表表1)电池在电池在25时，各种放电电流所放出的容量时，各种放电电流所放出的容量 (表表2) 电池在电池在45时，各种放电电流所放出的容量时，各种放电电流所放出的容量 (表表3)电池在电池在65时，各种放电电流所放出的容量时，各种放电电流所放出的容量 (表表4)电池在电池在-5时，各种放电电流所放出的容量时，各种放电电流所放出的容量 由这四个温度就可以很明显的看出由这四个温度就可以很明显的看出,在相同温度下在相同温度下,电流越大电流越大,放出的电量越少。放出的电量越少。 相同电流下相同电流下,不同温度的规则标准库建立不同温度的规则标准库建立此时放电温度() 周期计数 充入电量(mAh) 内阻25 1 2117.46 0.140378 45 16 2099.16 0.121333 5 32 2085.74 0.129444 65 46 2058.07 0.118395 -5 61 2020.09 0.139968