分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的制作方法

专利名称：分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的制作方法
技术领域：
本发明是涉及通信网内电源维护设备，特别是涉及一种分布式全在线蓄电池组充 放电测试设备。
背景技术：
通信行业现有无线基站电源后备蓄电池维护管理，因无线基站数量多规模大、维 护工作劳动强度高、成本高、风险大、维护工作任务繁重，以及浪费能源问题，致使大部分的 电池容量放电测试维护工作未能落实到位，导致对无线通信基站后备蓄电池组的实际容量 不了解，应急保障供电时长不清楚，常因市电中断不能有效地进行应急发电调度管理，往往 导致无线基站通信中断事故的发生，蓄电池被提前报废，这些问题一直困扰着整个通信行 业电源维护管理工作者和具体维护工作人员。为实现无线通信基站电源后备蓄电池组全在线无人值守智能化监控管理，由远程 监控自动完成在线蓄电池充放电的容量测试，及时掌控现网所有在线电池组容量及保障供 电时长的数据，降低维护人员的劳动强度，减少维护成本开支、提高网络运行质量和整体维 护工作效率，提升网络安全运营的综合维护管理水平，采取科学有效的维护管理技术，延长 蓄电池组使用寿命，实现全网在线蓄电池组充放电容量自动检测及系统自动维护管理。

发明内容本发明要解决的主要的技术问题，在于提供一种全在线蓄电池组设备系统，实现 在线蓄电池组对通信设备负荷安全节能充放电和辅助恒流充放电负载智能控制调节充放 电负载电流的功能，其具有智能、操作简便和安全节能的功能。本发明是这样实现的一 DC-DC主机工作电源，一控制单元，一蓄电池组在线测试 切换开关、第二安全保护电路、一蓄电池组在线测试转换控制电路，一正负极性转换开关， 相互并接的一安全保护电路、一自动限流充电和等电位连接安全控制电路、一 DC-DC变换 器，以及相互串接的一恒流放电负载智能控制电路和一放电负载电路；所述控制单元再进 一步包括一 MCU单元、以及均与该MCU单元连接的一电流/电压数据采集及转换控制电 路、蓄电池组单体电压检测设备、数据存储器、远程通信电路、LCD显示和键盘输入；所述正 负极性转换开关的输入并接于所述安全保护电路、自动限流充电和等电位连接安全控制电 路、DC-DC变换器，输出并接蓄电池组在线测试切换开关的输出的两端；所述蓄电池组在线 测试转换控制电路分别与蓄电池组在线测试切换开关、MCU单元以及DC-DC主机工作电源 连接；所述蓄电池组在线测试切换开关的输入与第二安全保护电路的对应的输入并联，再 连接于在线的蓄电池组；蓄电池组在线测试切换开关其中一输出与第二安全保护电路的 输出端连接，另一输出与安全保护电路、自动限流充电和等电位连接安全控制电路、DC-DC 变换器并接的一端连接，以及与所述恒流放电负载智能控制电路的一端连接；所述设备中 DC-DC主机工作电源的输出与所述恒流放电负载智能控制电路、所述控制单元连接；所述 DC-DC变换器分别与所述电流/电压数据采集及转换控制电路及MCU单元连接；所述MCU单元还分别与所述恒流放电负载智能控制电路、自动限流充电和等电位连接安全控制电路、 正负极性转换开关、蓄电池组在线测试切换开关、第二安全保护电路、蓄电池组在线测试转 换控制电路连接；所述设备中DC-DC主机工作电源的输入连接于在线通信工作电源的两 端，提供正常工作电源。较佳的，还包括一电源正反向极性工作保护电路，该电源正反向极性工作保护电 路的输入分别与所述蓄电池组在线测试切换开关和正负极性转换开关连接，输出分别与所 述恒流放电负载智能控制电路、DC-DC变换器连接。或者是所述DC-DC变换器、所述恒流放 电负载智能控制电路均具有正反向极性电源工作的特点。较佳的，上述技术方案还包括一 AC/DC开关电源，所述DC-DC主机工作电源为 DC-DC电源，该AC/DC开关电源的输出和输入分别连接所述DC-DC主机工作电源和市电。较佳的，上述技术方案还包括至少一电流检测电路，可为一电流传感器，所述各电 流检测电路在该设备中耦合监测所述在线蓄电池组的充放电工作电源的各个输入端，为分 布式全在线蓄电池组充放电测试设备检测在线蓄电池组的充电、放电电流。较佳的，所述第二安全保护电路包括一大功率双向电源静态开关管、一直流接触 器或电器开关以及一用于控制和保护该大功率双向电源静态开关管和直流接触器或电器 开关工作的自动控制保护电路，且所述大功率双向电源静态开关管和直流接触器或电器开 关并联连接。较佳的，若所述蓄电池组在线测试切换开关具有先接后离功能，则所述第二安全 保护电路只需包括一大功率双向电源静态开关管、用于控制和保护该大功率双向电源静态 开关管工作的自动控制保护电路，而可省略直流接触器或电器开关；因蓄电池组在线测试 切换开关具有先接后离功能，可对在线蓄电池组在线充放电测试状态与在线非测试状态的 切换过程均处于在线供电安全状态，其安全保护功能不变，可靠性更优。本发明的优点在于1、该分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的设计与应用，以在线通信电源及 后备蓄电池组两端的电压为该测试设备的输入工作电源，满足蓄电池放电特性、相关通信 电源运行维护规程标准及蓄电池组维护测试要求，放电检测全在线式并维护了放电安全节 能。2、该分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系统的设计与应用，具有在线蓄电池 组对通信设备负荷安全节能放电功能以及在线智能负载恒流放电功能。同时满足在线各种 不同通信设备负荷电流的情况下，均能实现在线蓄电池组的恒流放电容量测试适用于现网 不同的各种通信设备负荷供电电源后备蓄电池组进行在线恒流放电测试。3、分布式全在线蓄电池组充放电测试设备具备在线通信设备节能放电和在线负 载放电功能，综合性强，使用范围广泛。4、分布式全在线蓄电池组充放电测试设备具有正负电源极性开关选择转换控制 功能，满足不同正、负通信电源的蓄电池组在线恒流放电测试使用，智能化程度高，功能强， 使用灵活安全。5、通过无缝连接技术，与被测试的电池组进行串接，保证被测的蓄电池组始终处 于安全在线状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电，实现被测的蓄电池组以测试设 备设定的放电参数在线对实际负荷放电和在线智能负载放电。
6、当在线通信设备实际负荷，满足被测蓄电池组恒流放电时，该设备系统自动关 闭在线智能负载放电；当在线通信设备实际负荷不满足被测蓄电池组恒流放电时，该设备 系统将自动控制在线智能负载恒流放电，实现被测蓄电池组在线恒流放电容量测试目的。7、完成放电容量测试之后，由在线整流器输出工作电源通过测试设备自动控制进 行在线限流充电，并完成等电位安全连接。8、与传统使用智能化假负载进行离线测试对比，有效地解决了离线放电操作、供 电及恢复在线全过程维护测试安全隐患问题，具有节能、操作简便安全、在线供电安全、测 试结束自动进行在线充电及恢复等电位连接等优点。9、与先进的在线“蓄电池组放电测试设备”对比，并具有蓄电池组在线安全节能放 电测试功能与在线恒流智能负载放电测试功能。满足现网各种不同的通信设备负荷的蓄电 池组恒流放电测试，更加实用，并具备安全节能放电测试功能。10、单体电池在线检测和告警保护功能，在“设备”电路设计中采用单体无线电压 测试管理系统或单体有线电压测试管理系统，维护检测操作简便，提高系统维护工作安全。11、该全在线蓄电池组测试设备系统的输出具有稳压限流、稳流限压控制保护功 能，以及输出过电流、过电压保护及过压关机保护功能，具备通信后备电池组在线放电容量 检测和安全供电保护特点。12、该全在线蓄电池组测试设备系统具备维护操作、参数设置简单，智能化程度 高，保护功能强等特点，该全在线式电池组放电测试系统操作界面友好，依照系统提示操 作，即可完成通信在线电池组容量检测，并自动保存数据，以便维护分析与管理；13、该全在线式电池组放电测试系统MCU单元的控制系统设置一路交流备份电 源，以便适时查阅、读取、拷贝测试数据，以及历史事件记录；14、该全在线式电池组放电测试系统的MCU单元的控制系统输出，具有标准数据 接口，以及USB接口和IP网络接口，使用灵活方便。

下面参照附图结合实施例对本发明作进一步的说明。图1是本发明分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的实施例一的原理结构框 图。图2是本发明分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的实施例二的原理结构框 图。图3是本发明分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的实施例三的原理结构框 图。图4是本发明分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的实施例四的原理结构框 图。图5是实施例一、实施例三和实施例四与-48V通信电源系统无缝连接操作示意 图。图6是实施例一、实施例三和实施例四与-48V通信电源系统设备接线示意图。图7是实施例二、实施例三和实施例四与+24V通信电源系统设备接线示意图。图8是实施例一和实施例三应用于-48V通信电源系统时在线放电状态下的原理结构框图，其中省略控制单元部分。图9是实施例一和实施例三应用于-48V通信电源系统时在线充电状态下的原理 结构框图，其中省略控制单元部分。图10是实施例四应用于-48V通信电源系统时在线放电状态下的原理结构框图， 其中省略控制单元部分。图11是实施例四应用于-48V通信电源系统时在线充电状态下的原理结构框图， 其中省略控制单元部分。
具体实施方式本发明的分布式全在线蓄电池组充放电测试设备是应用于一种全在线蓄电池组 设备系统，所述全在线蓄电池组设备系统通常还包括一被测蓄电池组和通信设备。该通信 设备由该蓄电池组作为后备电源供电。现举以下4个实施例，并说明其工作原理。实施例一请参阅图1所示，一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备包括一DC-DC主机 工作电源1、一控制单元2、一安全保护电路3、一自动限流充电和等电位连接安全控制电路 4、一恒流放电负载智能控制电路5、一放电负载电路6、第二安全保护电路10、一正负极性 转换开关11、一 DC-DC变换器12，一蓄电池组在线测试切换开关13、以及一蓄电池组在线 测试转换控制电路14。所述控制单元2再进一步包括一 MCU单元21、以及均与该MCU单元 21连接的一电流/电压数据采集及转换控制电路22、蓄电池组单体电压检测设备23、数据 存储器24、远程通信电路25、IXD显示和键盘输入26 ；所述安全保护电路3、自动限流充电和等电位连接安全控制电路4、DC-DC变换器 12相互并接，其并接的两端分别为D+1端和D-1端，且所述安全保护电路3的正、负极分别 连接D+1端和D-1端，所述恒流放电负载智能控制电路5和放电负载电路6相互串接；所述正负极性转换开关11输入并接于安全保护电路3、自动限流充电和等电位连 接安全控制电路4、DC-DC变换器12，输出并接蓄电池组在线测试切换开关13的输出的两 端；所述蓄电池组在线测试切换开关13的输入与第二安全保护电路10的对应的输入 并联后，连接于在线的蓄电池组；且该蓄电池组在线测试切换开关13其中一输出与第二安 全保护电路10的输出端连接，另一输出与安全保护电路3、自动限流充电和等电位连接安 全控制电路4、DC_DC变换器12并接的一端连接，以及与恒流放电负载智能控制电路5的一 端连接；所述设备中DC-DC主机工作电源1的输出与所述恒流放电负载智能控制电路5、所 述蓄电池组在线测试转换控制电路14以及所述控制单元2连接，DC-DC主机工作电源1的 输入两端之一端与所述相互并联蓄电池组在线测试切换开关13和第二安全保护电路10的 输出端连接，另一端与所述DC-DC变换器12、放电负载电路6的公共电源一端连接；所述DC-DC变换器12分别与所述电流/电压数据采集及转换控制电路22及MCU 单元21连接；所述MCU单元21还分别与所述恒流放电负载智能控制电路5、自动限流充电 和等电位连接安全控制电路4、正负极性转换开关11、蓄电池组在线测试切换开关13、第二安全保护电路10、蓄电池组在线测试转换控制电路10连接；所述被测蓄电池组由蓄电池组在线测试切换开关13的输出连接至并联的DC-DC 变换器12，以及恒流放电负载智能控制电路5的输入，提供整机正常工作电源；所述设备中 DC-DC主机工作电源1的输入两端连接于在线工作电源的两端，为提供主机正常工作电源。上述各电路模块的功能表述如下所述DC-DC主机工作电源1 为所述恒流放电负载智能控制电路5、所述控制单元 2提供工作电源；所述控制单元2 本电路模块以MCU单元21的系统程序指令为控制模式，以控制 恒流放电负载智能控制电路5、自动限流充电和等电位连接安全控制电路4 ；所述安全保护电路3 可为一大功率二极管，当被测蓄电池组进行在线测试工作 状态时，其大功率二极管经正负极性转换开关11和蓄电池组在线测试切换开关13串行连 接于通信蓄电池组与通信电源系统设备的直流配电屏之间，保证被测的蓄电池组始终处于 安全在线状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电，该大功率二极管的负极接D+1端， 正极接D-1端；所述自动限流充电和等电位连接安全控制电路4:在完成被测蓄电池组放电测试 结束后，自动进行在线限流充电，以及进行等电位安全连接恢复被测蓄电池组至在线正常 工作；所述恒流放电负载智能控制电路5 根据放电设备系统的设置参数，自动完成被 测蓄电池组进行在线假负载恒流放电的控制与测试；所述放电负载电路6 由恒流放电负载智能控制电路5控制被测蓄电池组允许通 过放电负载电流的工作电路；所述第二安全保护电路10 包括一大功率双向电源静态开关管、一直流接触器以 及一用于控制和保护该大功率双向电源静态开关管和直流接触器工作的自动控制保护电 路(均未图示)，且所述大功率双向电源静态开关管和直流接触器并联连接。该第二安全保 护电路10保证被测蓄电池组充电或放电测试过程中均能能实时在线不间断安全供电。同 时也是完成充放电转换控制和完成等电位连接的主要电路之一。所述正负极性转换开关11 为连接正负工作电源极性的选择转换开关，适用于正 负不同的通信电源在线蓄电池组的充电、放电测试控制转换。所述DC-DC变换器12 为一高频开关电源电路，其输出电压、电流为连续可调，同 时具有恒流限压、稳压限流，过电压、过电流、短路等高可靠性的自动控制保护功能。所述蓄电池组在线测试切换开关13 为在线工作的蓄电池组执行与输出端的连 接切换置于“在线测试”或“在线非测试”连接工作状态的执行开关(被测蓄电池组连接“在 线测试”端即被测蓄电池组处于全在线充放电测试状态；被测蓄电池组连接连接“在线非测 试”端即被测蓄电池组处于完全在线连接状态，不在于全在线充放电测试工作状态)，若所 述蓄电池组在线测试切换开关13具有先接后离功能，则所述第二安全保护电路10只需包 括一大功率双向电源静态开关管、用于控制和保护该大功率双向电源静态开关管工作的自 动控制保护电路，而可省略直流接触器或电器开关；因蓄电池组在线测试切换开关13具有 先接后离功能，可对在线蓄电池组自动投置“在线测试”状态与“在线非测试”状态的切换 过程均处于在线供电安全状态，其安全保护功能不变，可靠性更优。。
所述蓄电池组在线测试转换控制电路14 为驱动控制蓄电池组在线测试切换开 关13的执行选择在线工作的蓄电池组切换置于“在线测试”或“在线非测试”连接工作状 态的关键控制电路。本实施例还可包括一 AC/DC开关电源7和N个电流检测电路8，该AC/DC开关电 源7的输出和输入分别连接所述DC-DC主机工作电源1和市电，用以将市电引入以作为主 机电源的交流输入供电电源；所述电流检测电路8可为一电流传感器，所述电流检测电路8 连接所述全在线蓄电池组放电测试设备的各接线端，为全在线蓄电池组放电测试设备检测 在线被测蓄电池组的充电、放电电流。请再参考图1，为了将本实施例的分布式全在线蓄电池组充放电测试设备应用时 连接方便，将连接所述放电负载电路6、DC-DC变换器12、所述DC-DC主机工作电源1的输 入引出一电源输出线，具有第一接线端子A ；再将蓄电池组在线测试切换开关13对应并联 连接的第二安全保护电路10—接点上引出一电源输出线，在设备内经电流检测电路8与第 二接线端子B进行了连接，具有第二接线端子B，即与在线蓄电池组一端的接线端子B1 BN(N具体可根据实际用户需求配置，依据通信电源设计规范并联蓄电池组数配置4)； 再将并接的电源正负极性转换开关11、第二安全保护电路10及蓄电池组在线测试切换开 关13、DC-DC主机工作电源1的公共点上，引出一电源输出线，具有第三接线端子D。请再参考图1，所述DC-DC变换器12、自动限流充电和自恢复等电位连接安全控制 保护电路4、安全保护电路3并接输出具有2个正负接线公共端子(正极D+1端，负极D-1 端)连接于电源正负极性转换开关11，其中对应DC-DC变换器12、DC-DC主机工作电源1、 所述恒流放电负载智能控制电路5等输入工作电源的正、负端与第一接线端子A、第二接线 端子B1 BN、第三接线端子D的正负需对应连接，以适应-48V通信电源系统设备的在线蓄 电池组充电、放电维护测试设备。结合图5所示，其第一接线端子A为负极接蓄电池组在线 工作电源端负极，第二接线端子B为正极接在线蓄电池组电源正极端(原在线蓄电池组接 电源工作地的正极端)，第三接线端子D为正极接在线电源工作地(-48V通信电源系统设备 中的-48V直流屏正极母排)；实施例二如图2所示，本实施例二与上述实施例一的结构基本相同，二者的区别在于所述 DC-DC变换器12、自动限流充电和自恢复等电位连接安全控制保护电路4、安全保护电路3 并接的输出连接于电源正负极性转换开关11的输入2个正负接线公共端子(正极D+1端， 负极D-1端)与实施例一中的对应端子极性相反。其余结构可参阅上述实施例一中的描述， 此处不再重复。请参考图6，本实施例二的第一接线端子A为正极接蓄电池组在线工作电源端正 极，第二接线端子B为负极接在线蓄电池组电源负极端(原在线蓄电池组接电源工作地的 负极端)，第三接线端子D为负极接在线电源工作地(+24V通信电源系统设备中的+24V直 流屏负极母排)与实施例一正负极性状态相反，适应+24V通信电源系统设备的在线蓄电池 组充电、放电维护测试，其余均相同。实施例三如图3所示，本实施例三的分布式全在线蓄电池组充放电测试设备与上述实施例 一、实施例二的结构及接线端子相同，区别在于在本实施例三中，所述DC-DC变换器12、DC-DC主机工作电源1、所述恒流放电负载智能控制电路5均具有正反向极性电源工作的特 点。可实现以最佳安全的操作方式，同时适用于不同正、负的通信电源在线蓄电池组的充放 电维护测试，并与上述的实施例一和实施例二的工作连接方式相同，无论工作电源是正极 还是负极接地，该设备进行在线维护测试时，只需操作蓄电池组侧连接的电源工作接地端， 避免了操作碰地短路的风险，并具有对在线蓄电池组恒流限压充电及稳压限流充电维护功 能，维护测试使用更加灵活、安全简便。因此本实施例三同时具有实施例一和实施例二的两种功能，对并接的DC-DC变换 器12、自动限流充电和自恢复等电位连接安全控制保护电路4、安全保护电路3的正负极2 个接线公共端子(正极D+1端，负极D-1端)与电源正负极性转换开关11的两种连接，因 该分布式全在线蓄电池组充放电测试设备具有自动识别在线正、负工作电源及诊断控制保 护功能，并能自动完成控制电源正负极性转换开关11的正负极性转换输出，实现对被测蓄 电池组的充电和放电的自动控制转换，故能同时自适应于正、负两种通信直流电源系统设 备中的在线通信蓄电池组充电、放电维护测试的使用。图3与图1、图2显示状态完全相同， 可参阅实施例一中的描述，此处不再重复；实施例四请参阅图4，本实施例四是对实施例三的一种变换，其与实施例三相比，二者的区 别在于本实施例四的分布式全在线蓄电池组充放电测试设备还包括一电源正反向极性工 作保护电路9，该电源正反向极性工作保护电路9的输入分别与所述蓄电池组在线测试切 换开关13和正负极性转换开关11连接，输出与DC-DC变换器12、所述串接的恒流放电负载 智能控制电路5和放电负载电路6连接，其余结构均与实施例三相同。说明实施例三中的分布在所述DC-DC变换器12、DC-DC主机工作电源1、恒流放 电负载智能控制电路5的输入电源正反向极性工作保护电路功能，而实施例四是将由一电 源正反向极性工作保护电路9的输出供给DC-DC变换器12、恒流放电负载智能控制电路5 二个功能模块。因此，上述这两个实施例具有相同的功能，同样适应于-48V和+24V两种通 信电源系统设备的工作与应用。请再参考图4，为了将本实施例的分布式全在线蓄电池组充放电测试设备应用时 连接方便，将连接所述电源正反向极性工作保护电路9、所述DC-DC主机工作电源1的输入 引出一电源输出线，具有第一接线端子A ；再将蓄电池组在线测试切换开关13对应并联连 接的第二安全保护电路10 —接点上引出一电源输出线，在设备内经电流检测8与第二接线 端子B进行了连接，具有第二接线端子B，即与在线蓄电池组一端的接线端子B1 BN(N具 体可根据实际用户需求配置，依据通信电源设计规范并联蓄电池组数配置4)；再将并 接的电源正负极性转换开关11、第二安全保护电路10及蓄电池组在线测试切换开关13、 DC-DC主机工作电源1的公共点上，引出一电源输出线，具有第三接线端子D。如图5和图6所示，是实施例一、以及实施三和实施例四与-48V通信电源系统设 备接线示意图。通过被测蓄电池组连接该分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的输入接 线端子即第一接线端子A (负极)和第二接线端子B (正极)作为电池组在线测试设备的工 作电源。其输出接线端子即第三接线端子D(正极)与第二接线端子B两端串接在被测蓄电 池组与在线通信设备工作电源之间，第三接线端子D连接于通信电源设备系统直流配电屏 的正极汇集排。-48V电源工作地为正极接地，根据分布式全在线蓄电池组充放电测试设备MCU单元21的菜单选择、参数设置，自动控制电源正负极性转换开关11的输出正负极性转 换并与DC-DC变换器12的输出连接，完成选择被测的蓄电池组处于在线充电或放电工作状 态，再次选择控制被测的蓄电池组的蓄电池组在线测试切换开关13输出至“在线测试”端 一经电源正负极性转换开关11连接于DC-DC变换器12，完成将DC-DC变换器12的输出串接 于被测的蓄电池组与通信电源系统设备之间，通过分布式全在线蓄电池组充放电测试设备 系统控制DC-DC变换器12的输出电压(接线端子B、D两端电压)，起到蓄电池组全在线充 电与放电测试目的。另，二被测的蓄电池组经蓄电池组在线测试切换开关13输出至“在线 测试”端连接于所述恒流放电负载智能控制电路5，使被测的蓄电池组与所述串接的恒流放 电负载智能控制电路5、放电负载电路6并联，作为该被测蓄电池组在线恒流放电工作时， 由该分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系统，根据被测的蓄电池组对所在线的通信设 备负载放电电流的大小(即通信设备负载电流大小)自动控制恒流放电负载智能控制电路 5进行辅助调节控制放电负载6的工作电流，确保被测蓄电池组在线恒流放电。如图5所示，是实施例一以及实施例三和实施例四与-48V通信电源系统无缝连接 操作示意图。使用时，将全在线蓄电池组放电测试设备通过“设备”无缝连接技术串行连接于通 信蓄电池组与通信电源系统设备的直流配电屏之间，保证蓄电池组始终处于安全在线工作 状态，不影响对通信系统设备的正常安全供电。全在线蓄电池组放电测试设备的输入工作 电源由被测蓄电池组电源提供。操作过程中，蓄电池组仅拆电池组正极端子(电源工作地 线)，即与整流器供电电源的正极汇集线间进行串联连接，操作简单安全。在线无缝连接技术的操作过程如下所述通信电源系统的蓄电池组设备全在线 无缝连接操作，将分布式全在线蓄电池组充放电测试设备串接在线蓄电池组的正极或负极 上(电源工作地线)，即与整流器、负载设备的供电电源的正极或负极汇集线间进行串联连 接，分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的接入应遵守“先接三，后拆一”的原则，电池组 放电测试设备完成测试退出服务时，应遵守“先接一，后拆三”的原则。请参阅图5，以-48V 通信电源被测蓄电池组为例，“先接三，后拆一”即为先接分布式全在线蓄电池组充放电测 试设备的电源输出线L1、L2、L3，即将该测试设备的接线端子B、A、D分别连接至蓄电池组正 极(即原蓄电池组连接电源工作地的接线端子)接线端子B、负极接线端子或直流配电屏 输出一分路A1和-48V通信电源供电正极汇集排GD，后拆被测蓄电池组正极接线端原电源 连接线L5，即断开蓄电池组正极接线端子C1与-48V通信电源供电正极汇集排GD的连接； “先接一，后拆三”即为被测蓄电池组完成测试，并自动进行限流充电到等电位自动连接退 出服务，应先接被测蓄电池组正极端子C1的原电源连接线L5，后拆C1端电源线LI、A1端 电源线L2和⑶端电源线L3。再如图7所示，是实施例二、实施例三和实施例四与+24V通信电源系统设备接线 示意图。通过被测蓄电池组连接该分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的输入接线端子 即第一接线端子A(正极)和第二接线端子B(负极)作为电池组在线测试设备的工作电源。 其第三接线端子D (负极)与第二接线端子B串接在线蓄电池组与在线通信设备工作电源 之间，第三接线端子D连接于通信电源设备系统直流配电屏的负极汇集排。+24V电源工作 地为负极接地，根据分布式全在线蓄电池组充放电测试设备MCU单元21的菜单选择、参数 设置，自动控制电源正负极性转换开关11的输出正负极性转换，输入并与DC-DC变换器12的输出连接，自动选择被测的蓄电池组处于在线充电或放电工作状态，再次选择控制被测 的蓄电池组的蓄电池组在线测试切换开关13输出至“在线测试”端一经电源正负极性转换 开关11连接于DC-DC变换器12，完成将DC-DC变换器12的输出串接于被测的蓄电池组与 通信电源系统设备之间，通过分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系统控制DC-DC变换 器12的输出电压(第二和第三接线端子B、D两端电压)，起到电池组全在线充电与放电测 试目的。另，二被测的蓄电池组经蓄电池组在线测试切换开关13输出至“在线测试”端连 接于所述恒流放电负载智能控制电路5，使被测的蓄电池组与所述串接的恒流放电负载智 能控制电路5、放电负载电路6并联，作为该被测蓄电池组在线恒流放电工作时，由该分布 式全在线蓄电池组充放电测试设备系统，根据被测的蓄电池组对所在线的通信设备负载放 电电流的大小(即通信设备负载电流大小)自动控制恒流放电负载智能控制电路5进行辅 助调节控制放电负载6的工作电流，确保被测蓄电池组在线恒流放电。结合图8至图9，下面以-48V通信电源后备蓄电池组在线充放电容量测试工作原 理为例，说明实施例一和实施例三的应用工作原理。现在选择其中一组-48V被测蓄电池组I进行在线容量放电测试，如图8中所示的 被测蓄电池组I进行在线放电容量测试，该人工、自动或远程监控控制的方式，由分布式全 在线蓄电池组充放电测试设备的MCU单元程序控制输出一指令信号通过蓄电池组在线测 试转换控制电路驱动控制蓄电池组在线测试切换开关，选择一被测蓄电池组I进行在线放 电容量测试。该被测蓄电池组I经蓄电池组在线测试切换开关13的切换输出，使被测蓄电 池组处于“在线测试”工作状态。被测蓄电池组I正极连接的B1端经蓄电池组在线测试切 换开关13的输出置“在线测试”工作状态，一经由电源正负极性转换开关11导通连接至D-1 端(第三接线端子D导通连接至D+1端)，二给所述的DC-DC变换器12、所述串接的恒流放 电负载智能控制电路5和放电负载电路5提供工作电源。于此一被测蓄电池组I正极串接 于分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的B1端口，经蓄电池组在线测试切换开关连接， 使被测蓄电池组I电源与恒流放电负载智能控制电路、放电负载电路(即恒流放电负载及 智能控制系统电路)串联支路完成并联连接，于此二蓄电池组正极串接于分布式全在线蓄 电池组充放电测试设备的B1端口，经蓄电池组在线测试切换开关13的输出连接电源正负 极性转换开关11导通连接于D-1端与相互并联的安全电路3、DC-DC变换器12输出、自动限 流充电和等电位连接安全控制电路4串联，输出并接D+1端连接至第三接线端子D，完成将 DC-DC变换器12的输出串接于被测的被测蓄电池组I与-48V通信电源系统直流配电屏之 间，通过分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系统控制DC-DC变换器12的输出电压(第 二和第三接线端子B、D两端电压)，使被测蓄电池组I处于在线容量放电或在线充电维护测 试工作状态，其他蓄电池组经蓄电池组在线测试切换开关的输入导通连接置“在线非测试” 端输出连接至第三接线端子D均保持在线工作正常状态，此时由分布式全在线蓄电池组充 放电测试设备系统依据选择、功能及参数设置自动完成被测蓄电池组在线恒流放电及充电 维护测试。请参阅图8，被测蓄电池组I在线容量放电测试过程，根据测试参数设置，以I放电 1电流进行在线容量的恒流放电测试，当在线通信设备负载电流与在线工作的蓄电池组浮 充电流之和(I设备+1浮充电流)大于被测蓄电池组I进行的恒流放电电流I放电1时，分 布式全在线蓄电池组充放电测试设备系统自动控制DC-DC变换器12，以自动稳流控制输出电压U0，提高在线输出稳定的电压U在线=U电池组1+U0，满足被测蓄电池组I在线对通信 设备负载恒流放电测试工作要求，自动禁止或关闭恒流放电负载智能控制电路5与电池组 放电负载电路6，保持恒定电流对在线通信设备负载进行放电I放电1 = IB1 = ID+1+IA1 =I放电D+I浮充+1工控+IA ； (IB1放电为串接分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的 输入工作电流，I放电D为被测蓄电池组I对通信设备负载供电电流，I浮充为其他在线工 作的蓄电池组浮充工作电流；I工控为分布式全在线蓄电池组充放电测试设备中的DC-DC 主机工作电源1的工作电流，该DC-DC主机工作电源1提供相关控制单元2的工作电源； ID+1为DC-DC变换器12输出工作的电流IA为被测蓄电池组I给DC-DC变换器12和恒流 放电负载智能控制电路5与电池组放电负载电路6提供输入电源的工作电流之和。此时， I恒流负载=0。IA = I恒流负载+IDC-DC = IDC-DC)，在线通信设备工作电流I设备=I 整流器+1放电D，此时，正常工作的整流器或高频开关电源输出电流I整流器小于通信设 备负载工作电流I设备；在正常工作情况下，其-48V整流器或高频开关输出电流I整流器 为通信设备负载工作电流I负载、被测蓄电池组I放电电流I放电D与在线工作的蓄电池 组浮充电流I浮充之和。放电过程，被测蓄电池组I的电压随着放电电流和时间的延长，电 池组电压也随之下降，通过分布式全在线蓄电池组充放电测试设备自动稳流控制调整输出 电压U0，提升在线工作电压，使被测蓄电池组I以恒定的电流进行在线容量放电测试。当 在线通信设备负载电流与在线工作的蓄电池组浮充电流之和(I设备+1浮充电流)小于被 测蓄电池组I进行的恒流放电电流I放电1时，分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系 统优先自动控制DC-DC变换器12，以自动稳流控制输出电压U0，提高在线输出稳定的电压 U在线=U电池组1+U0，满足被测蓄电池组I在线优先对通信设备负载进行恒流供电，同时 自动根据实际在线通信设备负载进行限压稳流数值，自动控制调整辅助恒流放电负载智能 控制电路5与放电负载电路6的电流，保持被测蓄电池组I进行在线恒流放电。此时，被测 蓄电池组I对在线通信设备负载和分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系统的控制辅 助恒流放电负载进行放电I放电1 = IB1放电=ID+1+IA1 = I放电D+I浮充+1工控+IA =I放电D+I浮充+1工控+1恒流负载+IDC-DC ；IA= I恒流负载+IDC-DC)，在线通信设 备工作电流I设备=I放电D。此时，正常工作的整流器或高频开关电源输出电流I整流器 小于通信设备负载工作电流I设备和被测蓄电池组I放电电流I放电1，且无电流输出。在 正常工作情况下，其-48V整流器或高频开关输出电流I整流器为通信设备负载工作电流I 设备、被测蓄电池组I放电电流I放电D与在线工作的蓄电池组浮充电流I浮充之和。放 电过程，被测蓄电池组I的电压随着放电电流和时间的延长，电池组电压也随之下降，通过 分布式在线蓄电池组充放电容量综合维护测试设备自动稳流控制调整输出电压U0，提升在 线工作电压，使被测蓄电池组I以恒定的电流进行放电容量测试。进行放电测试的分布式 全在线蓄电池组充放电测试设备，具有设备在线电压限压保护、过压保护，被测蓄电池组放 电低压保护、单体电池放电终止低压保护，以及电池放电工作限流和过流保护，以及蓄电池 组、单体、在线充电过电压、稳压限流、恒流限压等等保护。具体参数设置，用户可根据实际 测试需求进行设定，为避免用户参数设置错误，分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系 统还具有参数设置上限保护功能，以保证分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系统运行 使用安全。 在线放电结束后，自动充电到等电位恢复在线工作连接原理如图9所示
被测蓄电池组I在线放电测试结束后，分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系 统自动控制DC-DC变换器12和恒流放电负载及智能控制系统电路5处于关闭状态，IA电 流趋于0。同时分布式全在线蓄电池组充放电测试设备自动控制自动限流充电和等电位连 接安全控制电路4，以及第二保护电路10进入一阶段的充电恢复过程，利用在线-48V整流 器或高频开关电源设备的系统输出电压，通过自动限流充电和等电位连接安全控制电路4 对被测蓄电池组I进行限流充电(原理图省略，该阶段对被测的蓄电池组充电原理同分布 式全在线蓄电池组放电测试设备)，_48V整流器或开关电源输出电流I整流器=I设备+1 充电D，被测蓄电池组I充电电流IB1充电=I充电D-(I浮充+1工控)，随着充电电流和 时间的延长，被测蓄电池组I的电压也随之升高，当接近与在线电压趋于等电位时，由分布 式全在线蓄电池组充放电测试设备系统进行智能诊断其充电电流、电压差等满足条件时， 将被测蓄电池组I自动转入二阶段的恒流充电及稳压限流充电，自动控制第二安全保护电 路10中的一大功率电源静态开关管导通，使在线-48V整流器或高频开关电源设备的系统 输出电压通过该电源静态开关管对被测蓄电池组进行充电，以及完成等电位安全连接，从 此分布式全在线蓄电池组充放电测试设备系统将被测蓄电池组I自动转入二阶段的充电 恢复过程，于此通过系统自动控制电源正负极性转换开关8的输出极性转换连接及自启动 DC-DC变换器12，并关闭第二安全保护电路10的等电位连接，自动调节DC-DC变换器12的 输出电压，提升被测蓄电池组I的电压，从而对被测蓄电池组I进行在线稳压限流充电工作 (当被测蓄电池组I的充电电压未达到系统参数设置的充电电压值时，DC-DC变换器12处 于恒流充电工作状态)，如图9所示，被测蓄电池组I充电电流IB1充电=I充电D- (I浮充 +1工控)-IDC-DC，此时被测蓄电池组I两端的电压UE1 = UI在线电压+U0大于或等于在 线-48V整流器或高频开关电源设备的系统正常输出电压，在充电过程中，系统实时自动检 测被测蓄电池组I的充电电压及电流，并自动诊断，被测蓄电池组I完成充电恢复容量时， 系统将自动调节DC-DC变换器12的输出电压并关闭其电压的输出，待被测蓄电池组I电压 等于在线工作电压时，系统将自动控制第二安全保护电路10进行或驱动安全等电位电路 并完成等电位连接，以及完成蓄电池组在线测试切换开关13的切换置“在线非测试”状态， 结束被测蓄电池组I充放电维护测试及完全恢复在线工作全过程。蓄电池组逐一在线放电、充电恢复至“在线非测试”工作原理全过程该分布式全在 线蓄电池组充放电测试设备通过系统程序菜单选择功能、参数的设置后，将由MCU单元程 序自动控制蓄电池组在线测试转换控制电路驱动控制蓄电池组在线测试切换开关13进行 “在线测试”与“在线非测试”工作模式的转换及自动控制，进行被测蓄电池组逐一在线容 量放电测试，并自动恢复在线工作状态。如前所述，被测蓄电池组I在线放电测试结束，到 完成充电恢复容量和等电位恢复在线工作全过程的基础上，分布式全在线蓄电池组充放电 测试设备将自动进行下一被测的蓄电池组进行在线放电测试。重复上述工作过程(原理同 上)，自动完成所有在线蓄电池组容量逐一在线充放电测试维护工作。如前所述的放电工作过程中，被测蓄电池组I在线安全供电由安全保护电路3和 第二安全保护电路10双重供电安全保护；而在充电过程中，若市电发生中断或整流器(高 频开关电源设备)故障，导致其他在线蓄电池组放电至在线低压的现象，由此第二安全保 护电路10中的大功率双向电源静态开关管正向导通连接于在线工作电源，以及进行等电 位安全连接保护，同时自动关闭DC-DC变换器12的输出，保证被测蓄电池组I充电或放电测试过程中均能实时在线不间断安全供电。请结合图10和图11说明实施例四的工作原理，应用工作原理与实施例一、实施例 三相比，区别在于实施例四的DC-DC变换器12、串接的恒流放电负载智能控制电路5和放 电负载电路6的输入工作电源，经由电源正反向极性工作保护电路9提供；被测蓄电池组 I正极串接于分布式全在线蓄电池组充放电测试设备的B1端口，经蓄电池组在线测试切换 开关连接电源正反向极性工作保护电路9，使被测蓄电池组I电源与电源正反向极性工作 保护电路9、恒流放电负载智能控制电路5、放电负载电路6(即恒流放电负载及智能控制系 统电路)串联支路完成并联连接。其余部分与实施例一、实施例三的相同，可参照其相关描 述，此处不予重复。实施例二、实施例三和实施例四与+24V通信电源系统设备的在线充放电工作原 理如图7所示，是实施例二、实施例三以及实施例四与+24V通信电源系统设备的接 线示意图。其与上述实施例一、实施例三以及实施例四以-48V通信电源后备蓄电池组在线 放电容量测试工作原理相比，二者的区别在于连接设备的第一接线端子A、第二接线端子 B、和第三个接线端子D的正负极性均相反，因此在线放电容量测试时，工作电流方向相反。 但工作原理相同，可参考前文的描述，此处不予重复。综上所述，本发明分布式全在线蓄电池组充放电测试设备实现了无线通信基站电 源后备蓄电池组全在线无人值守远程监控管理；彻底解决了长期困扰着通信行业电源维护 管理工作者和现场维护人员的问题，能及时掌控现网所有在线电池组容量，提高了应急通 信保障能力及资源调度管理水平，简化了维护管理流程，提高了工作效率，节省大量维护成 本，提升网络运营安全及综合运行维护管理水平。
权利要求
一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备，其特征在于包括一DC-DC主机工作电源，一控制单元，一蓄电池组在线测试切换开关、第二安全保护电路、一蓄电池组在线测试转换控制电路，一正负极性转换开关，相互并接的一安全保护电路、一自动限流充电和等电位连接安全控制电路、一DC-DC变换器，以及相互串接的一恒流放电负载智能控制电路和一放电负载电路；所述控制单元再进一步包括一MCU单元、以及均与该MCU单元连接的一电流/电压数据采集及转换控制电路、蓄电池组单体电压检测设备、数据存储器、远程通信电路、LCD显示和键盘输入；所述正负极性转换开关的输入并接于所述安全保护电路、自动限流充电和等电位连接安全控制电路、DC-DC变换器，输出并接蓄电池组在线测试切换开关的输出的两端；所述蓄电池组在线测试转换控制电路分别与蓄电池组在线测试切换开关、MCU单元以及DC-DC主机工作电源连接；所述蓄电池组在线测试切换开关的输入与第二安全保护电路的对应的输入并联，再连接于在线的蓄电池组；蓄电池组在线测试切换开关其中一输出与第二安全保护电路的输出端连接，另一输出与安全保护电路、自动限流充电和等电位连接安全控制电路、DC-DC变换器并接的一端连接，以及与所述恒流放电负载智能控制电路的一端连接；所述设备中DC-DC主机工作电源的输出与所述恒流放电负载智能控制电路、所述控制单元连接；所述DC-DC变换器分别与所述电流/电压数据采集及转换控制电路及MCU单元连接；所述MCU单元还分别与所述恒流放电负载智能控制电路、自动限流充电和等电位连接安全控制电路、正负极性转换开关、蓄电池组在线测试切换开关、第二安全保护电路、蓄电池组在线测试转换控制电路连接；所述设备中DC-DC主机工作电源的输入连接于在线通信工作电源的两端，提供正常工作电源。
2.如权利要求1所述的一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备，其特征在于还 包括一电源正反向极性工作保护电路，该电源正反向极性工作保护电路的输入分别与所述 蓄电池组在线测试切换开关和正负极性转换开关连接，输出分别与所述恒流放电负载智能 控制电路，DC-DC变换器连接。
3.如权利要求1所述的全在线蓄电池组充放电测试设备，其特征在于所述DC-DC变 换器、DC-DC主机工作电源、所述恒流放电负载智能控制电路均具有正反向极性电源工作的 特点。
4.如权利要求1所述的一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备，其特征在于还 包括一 AC/DC开关电源，所述DC-DC主机工作电源为DC-DC电源，该AC/DC开关电源的输出 和输入分别连接所述DC-DC主机工作电源和市电。
5.如权利要求1所述的一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备，其特征在于还 包括至少一电流检测电路，所述各电流检测电路在该设备中耦合监测所述被测蓄电池组的 充放电工作电源的各个输入端。
6.如权利要求3所述的一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备，其特征在于所 述电流检测电路为一电流传感器。
7.如权利要求1所述的一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备，其特征在于所 述安全保护电路为一大功率二极管。
8.如权利要求1所述的一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备，其特征在于所 述第二安全保护电路包括一大功率双向电源静态开关管、一直流接触器以及一用于控制和 保护该大功率双向电源静态开关管和直流接触器工作的自动控制保护电路，且所述大功率 双向电源静态开关管和直流接触器并联连接。
9.如权利要求1所述的一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备，其特征在于所 述蓄电池组在线测试切换开关具有先接后离功能，且所述第二安全保护电路包括一大功率 双向电源静态开关管、用于控制和保护该大功率双向电源静态开关管工作的自动控制保护 电路。
全文摘要
本发明提供了一种分布式全在线蓄电池组充放电测试设备，其包括一DC-DC主机工作电源，一控制单元，一蓄电池组在线测试切换开关、第二安全保护电路、一蓄电池组在线测试转换控制电路，一正负极性转换开关，相互并接的一安全保护电路、一自动限流充电和等电位连接安全控制电路、一DC-DC变换器，以及相互串接的一恒流放电负载智能控制电路和一放电负载电路；本发明可作为一组或多组蓄电池组逐一在线进行充电与放电的维护测试，实现在线蓄电池组对通信设备负荷安全节能放电和辅助恒流放电负载智能控制调节放电负载电流的功能，其具有智能、操作简便和安全节能的功能。
文档编号H02J7/00GK101860051SQ20101016270
公开日2010年10月13日 申请日期2010年4月9日 优先权日2010年4月9日
发明者林明星, 石卫涛 申请人:福州福光电子有限公司;石卫涛