随着社会经济的迅速发展,移动通信基站作为推动我国社会发展的核心部分,在我国信息传递以及人们的日常生活中有着极其重要的作用。随着用户规模的日益扩大和通信业务量的增长,移动通信基站采取节能减排的措施已经刻不容缓。蓄电池是保障通信设备不间断供电的关键设备,传统基站蓄电池建设成本是开关电源建设成本的3倍左右,因此加强蓄电池的管理,改善其使用状况,有效延长蓄电池使用寿命,具有重要意义。同时节能减排与低成本运营之间有着相辅相成、缺一不可的联系。
　　
　　蓄电池在基站建设的前期及后期存在以下问题:
　　
　　在蓄电池的实际配置中,考虑后期负载扩容需求,往往会出现蓄电池容量配置过高的的情况,这样虽然解决了蓄电池后备时间的问题,但也导致了电池投入成本过高、电池容量使用不充分等问题。
　　
　　电池容量使用不充分存在两个方面,一是配置的电池容量过高,增加投资压力;二是当电池容量不满足后备要求时,整组的电池就会被淘汰,蓄电池还有容量,但却无法继续提供服务。蓄电池厂家多,型号多,给后续电池更新增添麻烦,体现在:“品种繁多,容量差别大,旧电池利用率低;若对原有电池组扩容,并联使用时必须是同品牌、同型号、同容量、同批次使用;为避免基站因扩容需要更换电池,普遍采用大容量电池;电池更换必须两组同时更换,电池的建设和维护成本居高不下”。
　　
　　电池模块化与电池共用管理器的一系列创新方法和技术手段应用于通信基站建设,有效的解决了上述问题。
　　
　　1 电池模块化
　　
　　电池模块化就是把大容量电池运用单位改变为小容量电池运用单位,再把小单位电池组作为基本电池模块,通过电池模块叠加实现基站电池容量的精准配置,电池模块化的基本原则就是最小冗余配置的原则,基站电池容量配置应以满足后备保障时间为前提,建设初期应按实际负荷需求配置电源模块。以后再根据实际需求逐步补充或更换电池模块。
　　
　　2 电池共用管理器(图1)
　　
　　在通信电源机房中,电池共用管理器安装于开关电源与电池组之间,作为多组电池接入开关电源的合路装置,同时保证电池组之间无环流。电池共用管理器可控制各组电池的充、放电电流、保证每组电池平衡工作。充电方式可为多组电池共同充电或分组充电,放电方式则为多组电池共同放电,即各组电池组通过电池共用管理器同时向负载供电,电池组之间不允许有环流存在,应用于各基站的新建或改造。
　　
　　用户通过设备面板对蓄电池组的使用进行控制管理设置,为产品的不同电池端口设置不同的浮充电压、均充电压值,并按电池容量大小分配充电电流。在分组工作模式下,用户可以按需选择蓄电池组的充放电顺序;在同步工作模式下,各组蓄电池同时放电,每组蓄电池分担的工作电流相对变小,蓄电电池放电率越低释放出的容量就越大。
　　
　　(1)电池共用管理器基本功能
　　
　　①可支持多路差异电池;
　　
　　②电池之间保持隔离状态,避免环流发生;
　　
　　③可单独设置浮充电压、均充电压、终止充电压值;
　　
　　④可同步充、放电,也可分组充、放电;
　　
　　⑤蓄电池组定向充放电;
　　
　　⑥电池定时充放电及电池组活化;
　　
　　⑦友好的人机操作界面。可连接FSU、实时监控;
　　
　　⑧可实现定时管理、分时供电。
　　
　　(2)电池共用管理器采用的技术
　　
　　①定时记忆功能;
　　
　　②电池定向充放电管理;
　　
　　③智能自适应功率分配技术;
　　
　　④电池定时充放电及活化功能;
　　
　　⑤混合充放电管理;
　　
　　⑥电池电压电流采集技术;
　　
　　⑦大功率MOS管高速切换技术。
　　
　　(3)电池共用管理器的用途
　　
　　①智能化的并联电池管理系统;
　　
　　②实现蓄电池资源的合理化配置;
　　
　　③实现削峰填谷分时供电;
　　
　　④支持不同类型的电池并联使用;
　　
　　⑤实现蓄电池定向充放电管理。
　　
　　(4)电池共用管理器的价值
　　
　　①隔离保护可延长电池使用寿命;
　　
　　②电池重组可减少旧电池的浪费;
　　
　　③限流充电提高电池寿命削峰填谷;
　　
　　④电池利旧可减少新电池的投资;
　　
　　⑤滚动扩容可提高投资的使用率;
　　
　　⑥分时供电管理节约运营成本。
　　
　　3 电池共用管理器在电池模块化中的应用
　　
　　传统开关电源与电池组连接示意图如图2所示。图3为电池共用管理器电池接入示意图。
　　

　　(1)电池共用管理器的技术创新
　　
　　电池共用管理器能够实现差异蓄电池的并联工作,在并联充、放电过程中,通过时分方式切断并联蓄电池组之间的环流通道,消除电池组之间相互充电、限压等不良影响,使多组性能有差异的不同容量、不同厂商、不同新旧的蓄电池组得以并联共用,从而提高蓄电池组的整体使用寿命和效率。实现同类型电池同充同放的功能,这样对于接入多组容量不同的电池在负荷的分担上保证电流的合理性。
　　
　　电池共用管理器采用时分技术手段,一方面保障电池容量组合使用的需求,另一方面从技术上保证蓄电池供电的稳定性和可靠性。
　　
　　(2)共用电池组在新建方案上的应用
　　
　　新建站在传统建设时通常会配置超时间备电要求的大容量蓄电池,以防止系统在一段时间内不会因为电池容量下降导致后备时间不足,另外一方面为以后的系统扩容预留容量,否则一旦负荷增加,这组电池组不能满足备电要求就要更换,通过实施电池模块化应用思路,前期配置时只需要考虑当前的负荷即可,在后期增加系统或者负荷时再按照电池模块化的思路增加电池组。
　　
　　在新建站中勘察设计工作可以做到工况预留。在初期勘察设计阶段就考虑到后期系统、电池安装的位置与线缆路由,那么在后期增加电池配置时即可减少勘察和设计的工作量。
　　
　　(3)共用电池管理在存量改造方案的应用
　　
　　当基站需要增加新的通信系统时,原有电池容量可能存在不满足要求的情况,在保留原有电池的基础上,核准新增系统的的总体负载,计算出需要的电池容量,针对增加部分进行电池组配置,通过电池共用管理器为整套通信系统供电。
　　
　　4 电池共用管理器在电池模块化中的应用
　　
　　峰谷电价作为国家推动企业错峰用电的手段之一,由于电池的充电放及循环使用次数等特性原因,削峰填谷的任务由锂电池完成最合适。在大多数情况下,锂电池需要与铅酸蓄电池共同作用于基站,电池共用管理器技术可以有效的解决锂电池与铅酸蓄电池共用的问题。
　　
　　举例:如果基站原有2组500Ah蓄电池,现在实测电池容量为800Ah,不能保证后备时间,传统做法只能将两组蓄电池换掉。若采用电池合路器,用户只需补充一组梯次电池。若新增梯次电池容量为500Ah,电池成本约为0.8万元,电池合路器成本0.3万元,则本方案设实际投资为1.1万元。对梯次电池定时放电管理,53V50A,500Ah可以满足10h,可以连续放电26.5kW,白天电价1.3元/度,晚上电价0.42元/度,26.5kW差价23.32元,年节约费用=365×23.32=8511.8(元);一年半即可实现运行成本转盈利。
　　
　　5 结束语
　　
　　电池共用管理器有效解决了以下5个方面问题:
　　
　　①完美的实现电池模块化方案,做好一次设计多次接入,一次建设多次扩容预留;
　　
　　②降低建设采购的资金压力,创造显著的经济效益,减少初期投资,提高新建站和改造站的利润率;
　　
　　③对电池接入要求放宽,不再要求同容量、同品牌、同批次、同新旧,且可以接入多组电池;
　　
　　④提高电池容量的使用效率;
　　
　　⑤将其他如梯次电池和削峰填谷等响应国家号召的绿色应用完美实现。
　　
　　在通信基站电源行业以电池共用管理器为核心的电池模块化建设思路和方案将是未来蓄电池的发展趋势!
　　
　　作者简介
　　
　　李永兴,男,1989年04月生,从事电源行业工作8年,现任厦门市爱维达电子有限公司市场部产品经理,主要致力于通信基站电源产品的售前支持,技术交流等工作。
　　
　　张丽清,女,1989年10月生,从事电源行业工作8年,现任厦门市爱维达电子有限公司市场部产品经理,主要致力于通信基站电源产品的售前支持,技术交流等工作。
　　
　　王培境,男,1991年03月生,从事电源行业工作6年,现任厦门市爱维达电子有限公司市场部产品经理,主要致力于通信基站电源产品的售前支持,技术交流等工作。
　　
　　林志鹏,男,1989年07月生,从事通信行业8年,现任厦门市爱维达电子有限公司市场部经理,对通信基站后备电源、数据中心电源、工业用电源和电力用电源的解决方案配置建议与应用有丰富经验。
　　
　　编辑：Harris