作品来历：中国搬动成都分公司1序文因为5G的本身技巧特质，5G筑造耗电量大，这对后备电源体系提出了挑衅。跟着企业降本增效战术的深切促进，5G筑立中，不成以将

因为5G的本身技巧特质，5G筑造耗电量大，这对后备电源体系提出了挑衅。跟着企业降本增效战术的深切促进，5G筑立中，不成以将会聚层机房中的原有开合电源和电池整个更新，务必充满琢磨到筑造的兼容性、扩充性，通过扩充整流模块、扩充电池组的办法告终低本钱的5G筑立。从5G筑立中会聚机房直流电力负载环境剖判入手，通过对后备电池筑设环境的咨议，提出正在正在5G+4G高负荷条目下，怎样充满诈欺而今铁锂电池新技巧，最低本钱告终5G新基站机房后备电源电池的筑设计划。

现有5G基站筑立，采用的阵列有源AAU天线，具有高频率、高功耗、大带宽的特质。经常，一个5G基站需筑设3组AAU天线，个中一组AAU天线满负荷的功率泯灭就已逾越1kw。如基站为4G/5G共址筑立，那么实质功耗将逾越10kw。所正在辖区内5G站点后备电源举行统计结果显示，有50%基站的备用电池以及60%基站的电源模块不行餍足需求。

5G基站主筑造，厉重由BBU和AAU构成。BBU的厉重功用是职掌基带数字信号措置。AAU是将信号原委模仿转化、高频调制、功率放大后，通过天线G期间的RRU+天线。AAU的功率受到生意负荷的影响较大，而BBU的功率则相对安祥得众。

AAU是由DAC（数模转换）、RF（射频单位）、PA（功放）和天线等个别构成。经常基站功耗的筹划公式如下：

P基站：基站主筑造功耗；NTRX:TRX链道数目；PPA：PA功耗；PRF：RF功耗；PBB：BBU功耗。

基站的功耗由BBU、PA以及RF的功耗合伙构成，假若TRX链道扩充，那么基站的总功耗将随之扩充。

PA功耗。PA是基站发射体系的要害器件，厉重职掌将正本低功率的射频信号通过PA放大后，经天线发射出去。与此同时，PA也是出力最低、最耗电的部件，日常基站大约一半的功耗来自PA。PA功耗=输出功率÷PA功耗出力。

②机房温度。空调毛病、筑造扩充等缘由都将导致机房温度的升高，从而扩充泄电流，而这将直接导致P1的上升。

③生意负载转折。当流量的需求量扩充时，基站到场作事的天线的数目也会跟着扩充，每一根天线都是相连功率放大器，这就导致功耗的升高。

④预留的影响。经常环境下，基站正在电源等个别都有肯定扩展性的琢磨，这些扩充个别实质上也会对基站功耗酿成影响。

遵从尺度恳求，会聚机房后备电源起码要抵达四小时的供电时长。5G生意的发达，势必会叠加重心网、无线网筑造，那么对应的直流开合电源及蓄电池组将变成压力，发挥式样为开合电源扩容模块、开合电源换型以及调换大容量蓄电池组等。基于现有电源保护尺度，电源配套容量亏欠将成为常态。因而，有须要对机房的电池、电源等个别举行须要的改制。

铅酸电池通过众年的发达，技巧仍然很成熟。然而铅酸电池正在5G期间中的流弊日益显露，存正在能量密度低、体积大、放电系数低、轮回寿命次数少，对机房境况恳求厉苛、后期保护本钱高，运输未便等流弊。

假设电池放电深度为L，充放电轮回次数为N，则L=30%时，N=1200；L=50%时，N=600；L=100%时，N=300；L=150%，N=2。电池的过放电将极大影响其机能。

此外，机房的温度对阀控式密封铅酸蓄电池的寿命也会形成较大影响。温度上升会使得电极板的侵蚀速率加快，从而低重电池的容量以至操纵寿命。最佳的操纵温度应该正在25度安排。但因为天色、空调毛病、筑造扩充等方面的缘由，至极环境下机房温度以至可能抵达七十度的高温，电池正在云云的温度下会有变形、分割的危机。

现有机房承载了4G、5G、传输等筑造，跟着筑造的增加，功率泯灭也增大，假若崭露无意断电的环境，大宗的筑造就须要电池可能开释出大电流。但铅酸电池正在高倍率放电方面发挥较差。1h率仅能放电55%，3H率仅能放电75%。

磷酸铁锂电池，是一种操纵磷酸铁锂（LiFePO4）举动正极质料，碳举动负极质料的锂离子电池，单体额定电压为3.2V，充电截止电压为3.6V~3.65V。通常都配有电池束缚体系（BMS），该体系席卷参数筑立、讯息搜集、告警上报、数据上传以及电池组管制等，厉重职掌当地电池组的束缚作事。BMS体系可有用对电池举行束缚，极大低重了保护本钱。

能够看出，磷酸铁锂电池具有作事电压高、能量密度大、轮回寿命长、安定机能好、自放电率小、无纪念效应的所长。

基站铅酸电池常睹的容量有150AH、300AH、500AH、1000AH。磷酸铁锂电池常睹的容量有50AH、100AH、150AH。这些电池容量偏小，因而务必众组并联操纵。

基站假若整个操纵50AH铁锂电池举行筑设后备电源，须要29只电池，每个电池柜装8只电池，须要4个柜子。而开合电源大大批都只要两个电池接线柱。正在高负载环境下，不成避免的崭露众个电池复接的环境。

正在大范围的5G筑立中，充满诈欺现有资源，盘活机能精良的铅酸电池组，与磷酸铁锂电池组告终混淆操纵，避免崭露投资糟蹋。举例：基站华夏有两组500AH铅酸电池机能精良，5G筑立又须要举行电池扩容，且扩容的电池是磷酸铁锂电池，现场就变成了两组500AH铅酸电池，和9只50AH磷酸铁锂电池组态混用的众组态形式。

遵从国家尺度《通讯用磷酸铁锂电池组第1个别集成式电池组》（YD/T2444.1-2011），对梯次电池容量检测采用内阻法举行检测。选用内阻仪务必具备静态内阻测试、放电内阻测试、充电内阻测试本事。其容量亏欠的判定尺度为：梯次电池100AH容量电池模块组，其放电内阻值务必小于15mΩ；梯次电池50AH容量电池模块组，其放电内阻值务必小于30mΩ。梯次电池的静态内阻值和充电内阻值仅举动判定梯次电池容量的参考根据。

铁锂电池的内阻值分歧较大。遵从国家尺度，50AH铁锂电池的内阻值应当正在20-30MΩ。然而跟着电池操纵时辰的扩充，电池内阻也会逐渐扩充[4]。咱们把这些内阻分歧庞杂的电池直接并联正在一同，就像用是非纷歧的木板来围一个水桶。团体电池中，大内阻值电池的存正在，就似乎水桶中的短板，导致整组电池无法积蓄更众的能量，从而酿成实质后备时深入远低于表面时长。

电道的叠加供给了一个思绪，假若能让每个并联的电池都依旧相对独立性，互相之间的内阻值不再产生彼此功用，便是能够告终分歧内阻电池的并联。就似乎实际生存中的瓶子一律，咱们把水桶变为瓶子，每个电池视为一个稀少的瓶子，不管瓶子的容量或众或少，咱们把每个瓶子都充饱，也就取得电池组的整个容量。用水桶表面时，电池并联的数目越众越容易崭露短板效应。用瓶子表面时，咱们并联越众的电池，就会取得越大的电池组总容量。瓶子表面的道理便是割断了电池组之间由内阻值分歧而形成的环流。

近年来，为餍足5G发达对通讯电源提出的新需求，为了告终分歧品种、型号、品牌、批次或厂家，以至新旧电池之间的周密兼容和并联，充满表现百般蓄电池的储能本事，有用盘活存量资源，崭露了两类分歧技巧途径的蓄电池并联筑造。一种是电池共用束缚器，一种是环流截止器。

通讯电源串联复用体系是环流截止技巧的一种范例操纵，其告终道理是：充满诈欺肖特基势垒场效应机合（SchottkyBarrierDiode，缩写SBD）中特定金属和半导体质料相连触时，半导体的能带弯曲，变成肖特基势垒。电子电流只可从肖特基势垒高的地偏向肖特基势垒低的地方活动，从电子偏向性活动的基础物理特征上保障了电流的单导游通、低功耗、超高速的特征。正在今世工业化高纯度半导体的坐褥工艺下，肖特基势垒的接触面可能做的足够大，能够有用的通过大电流。串联复用筑造充满诈欺电子晶体单导游通的物理特征，告终电子的定向制订活动的办法，即使正在电池组内部存正在电压压差的环境下，也能告终割断电池组内部环流电流一定的逆向搬动途径，高效告终电池组并联扩容。

正在割断电池组之间环流的技巧上，充满激勉电子晶体的基础物理特征，因而不须要再格外采办管制线道和原件，即可最高效告终环流阻断，避免了采用DC-DC技巧的能量转化吃亏、线道管制差错等题目。不只能正在分歧的电池组之间高效割断环流电流，告终并联扩容，还能告终每组电池组内部每只电池间的主动双向平衡，改良电池组内部特征，晋升较差电池机能，避免一只掉队电池拖垮另一组有用电池的环境，极大巩固了电池组的有用容量。

要处分单个电池组内部，分歧电池之间的内阻分歧，就务必采用双向主动平衡。当蓄电池组中单体电池容量分歧性抵达肯定水平时，通过能量无损转变的办法把容量较高的电池的一个别容量转变到容量较低的电池，且电池组中大肆两只电池之间能够直接举行双向的能量通报，以抵达蓄电池组中单体电池容量均衡的主意。通过操纵平衡器

采用串联复用模块2对电池组间的环流举行阻断。串联复用模块2能够凭据电池组的容量巨细，凭据其正在特定电压下输出的电流的弧线特质，主动调理每组电池组输出电流的巨细，让全面电池组都能正在整个时辰段内对外输出电流，能有用晋升蓄电池的放电深度，扩充电池组的操纵容量。串联复用模块2通过电气元件，串正在-48V体系的正极上，起到阻断环流电流和均负载电流的功用。详睹图2。

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综上所述，环流截止器技巧可能充满诈欺电子晶体单导游通的物理特征，告终电子的定向活动，即使正在电池组内部存正在电压差的环境下，也能告终割断电池组内部环流一定的逆向搬动途径，高效告终电池组并联扩容。告终分歧类型、分歧厂家、分歧容量的铅酸与铅酸、铅酸与铁锂、铁锂与铁锂电池之间的并联。最大水平的告终降本增效倾向。

某基站的基础环境：两个分歧厂家品牌的电池，5只梯次电池，负载电流逾越100A，站址紧急水平高。开合电源输出电流、输出电压检测结果与实质吃紧偏向，电池外部条目卑劣。该基站1、2、3号电池为中天科技梯次电池，变成一个小电池组①；4、5号为新木电子电池，变成一个小电池组②；之后两个小电池组又正在开合电源处并联，变成一个大的电池组。电池组内部内阻分歧较大，环流较大。

用基站自己电流举行放电，放电30分钟后，整组电池电压降低到50.3V，低于梯次电池组标称51.2V电压，凭据铁锂梯次电池的放电特征，低于标称电压后，电池电压降降低速速，故估计整组放电时长小于1.5小时。

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加装筑造后，正在串联复用的监控平台可睹，梯次电池电压为54.73V。用基站自己电流举行放电，放电60分钟后，整组电池电压为51.8V，仍高于51.2V的标称电压值，预估后备时长逾越3小时。电流电压数据如表2。

从以上数据能够懂得：加装串联复用筑造后，电池内部没有环流，从而大幅度晋升了电池对外输出本事，耽误了蓄电池寿命。

该技巧最大水平的诈欺掉队电池中的代价。通常来说容量大于80%标称容量的电池为平常电池，容量小于80%标称容量的电池为掉队电池。凭据操纵环境，从100%的容量降低到80%的容量，须要4-6年。从80%的容量降低到10%的容量，须要2-3年。采用环流截止器技巧后，能够懂得为电池寿命从4-6年晋升到6-9年。耽误寿命后，电池上下站的安置费、中转费、仓储费以及保护费都能够大幅度俭朴。

正在5G+4G高负载环境下，电池筑设众数大幅度扩充，新增电池众为磷酸铁锂电池，且每次集采的品牌分歧，不成避免的崭露众组态混用的环境。采用电池组并联筑造，告终分歧品种、分歧品牌、分歧新旧电池的混用，是告终企业降本增效恳求的必由之道。

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