5G通信后备电源用磷酸铁锂电池系统的研制

熊盼盼

摘 要：磷酸铁锂电池作为5G通信后备电源应用电池，具有较为突出的安全性以及低温循环稳定性/环境友好性等特征优势，对5G通信后备电源用磷酸铁锂电池系统的研究，是当前有关领域研究和关注的重点。本文通过对5G通信后备电源用磷酸铁锂电池集成系统的分析，从锂电池制作工作以及电池正极材料选择/BMS电池管理系统应用/集成蓝牙通信云平台监控等方面，对其系统的研制研究进行分析论述，以为有关实践及研究提供参考。

关键词：5G通信后备电源磷酸铁锂电池集成系统研制

5G通信技术作为通信领域的最新技术，与4G技术相比具有更为显著作用和优势。其中，后备电源作为5G通信基站正常进行信息传输的重要备用电源，能够对市电中断情况下的5G通信基站正常信息传输提供重要保障和支持，而磷酸铁锂电池作为5G通信后备电源的最佳电池类型，由于其电池安全性较高，且具有较突出的环境友好性与低温循环稳定性等特征优势，在实际设计和应用中十分受欢迎。

1磷酸铁锂电池的特点及应用场景

1.1磷酸铁锂电池的特点

磷酸铁锂电池属于锂电池的一种。当前，进行锂电池制作所采用的正极材料主要类型有磷酸铁锂/钴酸锂/锰酸锂和镍钴锰等，由于不同正极材料的成本及性能具有差异，从而对不同正极材料制作的锂电池在具体行业领域中的应用及其商业化程度也存在不同的影响。

对磷酸铁锂电池的主要特点，可以从以下几个方面进行分析。

1）磷酸铁锂电池的体积小/重量轻，与相同容量的前铅酸锂电池相比，其电池体积以及重量只达到铅酸锂电池的1/3左右，且电池的能量密度较高。

2）磷酸铁锂电池的高温性能较好，电池容量受环境温度影响较小。

3）磷酸铁锂电池的容量较小，但电池使用寿命较长，具有大电流/快速充放电特点。

4）电池安全性较高，在针刺以及挤压等恶劣条件下仍具备较高的安全性。

5）具有一定的清洁与环保性能。磷酸铁锂电池材料中无重金属及稀有金属成分含量，材料的安全性较高，在具体生产与使用中所产生的污染影响也比较小，属于绿色环保电池产品。

1.2磷酸铁锂电池的应用场景分析

当前，磷酸铁锂电池因其自身的性能与特征优势，在通信行业领域中已经具有一定的推广和应用，尤其是在通信工程室内站以及室分站/楼道交接间等场景中的应用更为广泛，并且由于磷酸铁锂电池的体积较小/重量轻等特点，应用效果十分显著。

2 5G通信后备电源用磷酸铁锂电池系统研制分析

结合当前通信行业领域中对磷酸铁锂电池的应用及研究现状，随着磷酸铁锂电池的应用与研究不断发展，其系统结构设置与工作运行方法也不断改善。其中，采用磷酸铁锂电池替代通信后备电源中的铅酸电池，同时将其直接以挂接方式设置在系统母排上，使其电池在工作运行中处于在线浮充状态;或者是通过为磷酸铁锂电池配置BMS系统，对电池充放电过程进行控制，并将其挂接在系统母排上，使其以在线浮充状态进行工作运行;为磷酸铁锂电池配置BMS系统，对电池充放电以及系统工作状态进行控制，同时利用转换装置将蓄电池挂接在系统母排上，使其在系统工作运行中处于智能间歇式充放电状态等，上述三种系统结构设置与电池工作方式，是当前磷酸铁锂电池在通信行业中应用的主要系统结构与工作运行模式。其中，第三种系统结构与运行模式的系统安全性以及循环寿命均比较高，也是当前相关行业领域开展磷酸铁锂电池系统研究中所关注的一种重要模式。如下图1所示，即为上述第三种系统模式的具体结构组成以及智能间歇式充放电工作状态示意图。

上述對磷酸铁锂电磁应用系统及工作方式的第三种设计方案中，是通过对磷酸铁锂电池配置BMS系统，从而对电池充放电过程以及系统工作状态进行控制，同时利用转换装置将电池挂接在系统母排上，使其在系统工作运行中根据电源需求实现智能间歇式的充放电工作状态转变，对电池集成系统以及通信后备电源的正常工作进行支持。需要注意的是，上述磷酸铁锂电池系统结构与工作运行模式，和传统通信行业中的铅酸锂电池在线浮充工作运行模式存在区别，其电源系统运行中的电池工作状态表现为智能间歇式充放电状态，并且在电池的这一工作状态下，电源系统的运行需要经历以下四个不同的工作变化阶段，即电池恒流-恒压充电以及开路静置/补充电/电池放电等不同阶段，并且各工作阶段中的系统运行工作状态切换是由BMS系统通过转换装置进行状态转换控制，从而对整个通信后备电源系统的正常运行以及磷酸铁锂电池正常工作进行支持。其中，在电池的恒流-恒压充电工作阶段，磷酸铁锂电池的充电方式与传统通信后备电源中的铅酸锂电池充电方式相一致;而在电池开路静置工作阶段中，电池在完成恒流-恒压充电工作后即进入该工作阶段，并且这一阶段的系统供电运行中电池属于离线式工作情况，通信负载供电是由整流设备进行支持，而作为后备电源的磷酸铁锂电池近在自放电形式下实现部分电池容量损失。在后备电源电池补充电工作阶段，是通过所配置的BMS系统对电池组的开路静置状态进行控制，并且在电池容量损失至电池组充电限制电压的初始容量规定范围时，一般为初始容量的75%至95%之间，则会通过BMS系统对电池组补充电状态进行控制，并且在电池补充电状态时也需要遵循相应的恒流-恒压充电方式及要求，从而对通信后备电源系统以及磷酸铁锂电池工作状态的正常运行进行支持。

3结束语

总之，对5G通信后备电源用磷酸铁锂电池系统的研究，有利于促进磷酸铁锂电池在5G通信后备电源中的设计和应用，提高其后备电源电池集成系统的研制水平，为5G通信网络的正常运行以及基站安全稳定工作提供良好的基础支持，具有十分积极的作用和意义。

参考文献：

[1]莫汝智，冼健，李勇志，等.氢燃料电池在通信基站后备电源领域中的应用[J].通信电源技术，2019，（S1）：44-48.

[2]李延涛，张辉，李艳杰.磷酸铁锂电池在通信基站的应用研究[J].电源技术，2017，（2）：202-204.

[3]胡桂荣，胡国波，闫旭.超级电容在配网终端作为后备电源的应用[J]，2019，（1）：165-166.