48V通信后备铁锂电池PACK系统规格手册
(版本：V1.1)
编 制 : 朱艳
审 核: 张一
批 准 : 张一
上海际芯微电子有限公司
二零一二年 零九月
目录
1．引言 (3)
2．铁锂电池基本原理及主要技术指标 (3)
2.1 锂离子电池的工作原理 (3)
2.2 铁锂PACK系统的工作原理 (4)
2.3 铁锂PACK管理系统保护功能及参数说明 (5)
3．面板功能介绍 (9)
3.1电池输出端口 (9)
3.2 “RST”复位键 (9)
3.3 通讯接口 (9)
3.4 通信地址设置 (10)
3.5 LED指示灯 (11)
4．使用环境要求 (12)
5．开关电源的参数设置要求 (12)
6．日常使用与维护注意事项 (13)
6.1 PACK外观 (13)
6.2 PACK安装前注意事项 (15)
6.3 PACK安装后维护注意事项 (15)
7．常见问题分析及解决办法 (16)
7.1放电过流保护 (16)
7.2电池连接点发热 (16)
7.3温度保护 (16)
7.4通信故障 (16)
7.5 PACK无电压输出 (16)
8．包装、运输、存储 (16)
8.1包装 (16)
8.2运输 ................................................................................................................ (17)
8.3存储 ................................................................................................................ (17)
1．引言
通信后备式铁锂电池系统是上海际芯微电子有限公司研发的高科技产品，铁锂电池PACK系统由铁锂电池单体、电池管理系统（BMS）、外壳和相关部件构成。高性能的电池管理系统（BMS）具备对电池的过充、过放、过流、短路、温度异常等情况具有保护功能，具备遥测、遥信、遥控等功能，可以与计算机等智能设备进行通信，能够实现远程集中监控，能够实时的监控单体电池的各种工作参数和状态。
该产品以其集成化、小型化、轻型化、智能型集中监控、电池维护护和管理、无人值守、使用安全方便、节能环保等特点被广泛应用于接入网设备、远端交换局、移动通信设备、传输设备、卫星地面站、微波通信设备等通信领域作为后备电源。
2.铁锂电池基本原理及主要技术指标
2．1锂离子电池的工作原理
所谓的锂离子电池是指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极结 构的二次电池，人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅电池”，俗称“锂电”。
锂离子电池的内部结构如下图所示:
铁锂电池由正极材料(LiFePO4)、中间的电解质(LiPF6)、 聚乙烯隔膜、负极碳组成，当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时则反之。
锂离子电池电极反应:
2．2铁锂PACK系统的工作原理
通信铁锂电池PACK系统的工作原理如下图所示：交流市电220V输入，经过整流电源模块后输出-48V，在电网正常的情况下，整流电源模块对负载进行供电，同时对电池进行充电，在交流输入断电的情况下，负载由电池提供电能，以保证通信设备可以正常运行，实现不间断供电的功能，当电池电压低至40V时，PACK会自动切断电池对外放电，以避免锂电池的过放电，以保护电池的寿命和性能。
通信用铁锂电池PACK系统的工作原理图
对于UPS（交流不间断电源系统），也需要电池作为能量的后备存储载体，其工作原理与开关电源基本相同，以在线式UPS为例，工作流程如下：交流市电220V输入，经UPS内部整流处理后在内部输出48V直流，当电池需要被充电时由该48V提供充电电流，内部的48V直流电再通过逆变器逆变为稳定的220V交流电输出，在电网正常的情况下 UPS提供外部交流负载需要的功率同时，也对铁锂电池进行充电，在交流输入断电的情况下，铁锂电池通过逆变器将48V直流电逆变为220V 交流电输出，保证交流电源系统的正常运行，以实现不间断供电的功能。
工作原理图
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2．3铁锂PACK 管理系统（BMS）的功能及参数说明
规格值与说明
PACK 整体规格
单位
10AH 20AH 30AH 40AH 50AH
100AH 150AH 200AH
系统适用电池类型 磷酸铁锂 系统串联节数 串 16 系统标称电压 V 48
系统电池容量 AH 依次为10、20、30、40、50、100、150、200 系统最大浮充电压 V 58（CELL=3.625伏） 系统最大峰值充电电流 1C （峰值时间=5秒）
系统最大连续充电电流 0.5C 系统最大峰值放电电流 1.5C(峰值时间=5秒)
系统最大连续放电电流
1C PACK 过、欠保护规格
单位 规格值与说明 电芯过压告警 V 3.7‐‐‐(软件可设置) 电芯过压保护 V 3.8‐‐‐(软件可设置) 电芯过压恢复 V 3.6‐‐‐(软件可设置) 电芯欠压告警 V 2.6‐‐‐(软件可设置) 电芯欠压保护 V 2.5‐‐‐(软件可设置) 电芯欠压恢复 V 2.7‐‐‐(软件可设置) PACK 总电压过压告警 V 58.5 (CELL=3.65伏）---(软件可设置) PACK 总电压过压保护 V 60 (CELL=3.75伏) ---(软件可设置) PACK 总电压过压恢复 V 58 (CELL=3.60伏) ---(软件可设置) PACK 过电流保护规格
单位 规格值与说明 每组（48V/50AH ）放电过流告警 1.2C ‐‐‐(软件可设置) 每组（48V/50AH ）放电过流保护
1.5C （决策时间=1秒）‐‐‐(软件可设置)
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每组（48V/50AH ）放电过流保护恢复 自动恢复
每组（48V/50AH ）放电短路告警 大于5C （延迟时间=100微秒） 每组（48V/50AH ）放电过流保护 大于5C （延迟时间=100微秒）
每组（48V/50AH ）放电短路恢复 自动恢复，但需要负载阻值大于100K 或断开负载‐‐‐(软件可设置) PACK 充电自动限流调节规格
0 ~ 1C---(软件可设置)
PACK 温度保护规格 单位 规格值与说明
电芯过温、低温告警 ℃ 60 / -10‐‐‐(软件可设置) 电芯过温、低温保护 ℃ 65 / -15‐‐‐(软件可设置) 电芯过温、低温保护恢复 ℃ 50 / 0 ‐‐‐(软件可设置)
PACK 容量（SOC ）保护规格
单位 规格值与说明
电池组容量过低告警 20% SOC ‐‐‐(软件可设置) 电池组容量过低保护 10% SOC ‐‐‐(软件可设置) 电池组容量过低保护恢复 15% SOC ‐‐‐(软件可设置)
PACK 内部侦测告警规格 单位 规格值与说明
单体电芯电压侦测电缆断线告警
有，软件自动判断 温度传感器失效告警 有，软件自动判断
PACK 电芯均衡功能规格
单位 规格值与说明
被动均衡电流
mA 0 ~ 500‐‐‐(软件可设置) ▲主动无损动态均衡电流（可选项）
A 2‐‐‐(软件可设置)
主控制器通信接口规格
单位 规格值与说明
主控制器与BMS 通信接口兼容数量 个 20 主控制器上传通信RS ‐232接口 个 1 主控制器上传通信RS ‐485接口 个 1 主控制器调试RS ‐232接口 个 1
主控制器LCD 液晶显示
点阵 ≧120*64（单色屏，带高亮度背光）
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PAC 内部BMS 通信接口规格 单位 规格值与说明 BMS 与主控制器通信RS ‐485接口 个 1
BMS 调试RS ‐232接口 个 1 电子部件功耗 类型 单位 规格值与说明
平均峰值电流
mA ≤50 平均静态电流
mA ≤20 BMS 自耗电 平均休眠电流
mA ≤0.5 平均峰值电流
mA ≤500 平均静态电流
mA ≤200 主控制器自耗电 平均休眠电流
mA ≤100 PACK 通路特性 单位 规格值与说明
充、放电回路电阻
m Ω ≤20 对外壳绝缘电阻
M Ω ≥100 测量精度 测试条件 规格值与说明 电压测量精度 环境温度=25℃，湿度小于80%RH ±0.5%*满量程（单体电芯满量程=3.8V，PACK 总电压满量程=60V） 电流测量精度 环境温度=25℃，湿度小于80%RH 2%*满量程（满量程=1.5C） 温度测量精度 温度范围= -15~65℃ ±3℃ SOC 计算精度 环境温度=25℃，湿度小于80%RH 80%~100%SOC 时为5%，50%~80%SOC 时为8%，10%~50%SOC 时为10% PACK 加热与散热规格 类型 单位 规格值与说明
加热电源 取自PACK 内部48V 加热器功率 200W/组 加热器组数 2组
加热位置 PACK 内部电池仓 开始加热温度 -10℃ 加热
低温自动加热功能 （选配项） 停止加热温度 0℃
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风扇电源 取自PACK 内部BMS 上的5V 电源 风扇功率 1.5W/个
风扇数量 2个 风扇启动温度
45℃ 冷却
高温散热风扇
（选配项）
风扇停止温度
35℃ PACK 休眠规格 类型 单位规格值与说明
深度休眠启用
为了在运输、储存过程中降低PACK 内部BMS 的功耗，PACK 设置了休眠功能，PACK 面板上的电
量指示灯和其它状态指示灯全部熄灭，蜂鸣器不报警，对外通信关闭，则系统进入休眠模式。
休眠触发方式 PACK 面板上的IDLE （休眠）按键触发5次开启。 休眠 模块休眠功能
休眠解除 PACK 面板上的RST 复位按键触发5次解除。
规格项目12 类型 单位规格值与说明
环境温度 ℃
‐30~85 储运环境
相对湿度
RH% ≤95%，无凝露 环境温度 ℃
‐20~65 相对湿度
RH% ≤90%，无凝露 环境 使用环境 大气压力
kPa 70~110 规格项目13 控件目 单位规格值与说明
耐震性
10Hz ～55Hz ，30m/s 2，2h ，试验后PACK 可以正常工作。 机械强度测试
耐冲击
高度1m 自由跌落，6面，10次，试验后可以正常工作。 规格项目14 控件目 单位规格值与说明
防水防尘等级 在以下灰尘环境下，直径大于5um 的灰尘浓度≤3×104粒/m3，灰尘粒子是非导电、导磁和腐蚀性的；无防水要求。 MTBF 时间 平均大于5万小时
3.面板功能介绍
3.1电池输出接口
48V系列的电池PACK系统产品采用4芯大电流接线端子，主要是考虑电池PACK并联时使用。接线端子的 4个引脚从左到右定义为电池+、电池+、电池负、电池负。
不同规格电池 输出端口接线配置说明
PACK容量 输出端子规格 接线线径要求 线鼻子 要求
48V/10AH M4 2.5mm2 2.5-5
48V/20AH M6 大于6mm2 4-6
48V/30AH M6 大于6mm2 4-6
48V/40AH M6 大于10mm2 4-6
48V/50AH M6 大于10mm2 4-6
48V/100AH M10 大于20mm2 8-10
48V/150AH M10 大于25mm2 8-10
48V/200AH M10 大于35mm2 10-20
3.2 “RST”复位键
“RST”表示复位，在系统出现异常时，可以使用此键对系统进行复位，恢复系统的正常运行，例如将系统从休眠模式下唤醒等。
3.3 通信接口
对于RS485级联通讯接口，在PACK联时，数据传输采用RS485串口通讯方，RS485接口定义见下表，并联后的PACK系统内部BMS使用RS485通讯方式。上位机（或主控制器）系统对各个Slave Pack（从机PACK）数据的获取都是通过主机PACK(或主控制器)来实现的。
RS485接口定义
引脚 定义说明（接口类型为RJ11,4芯）
1 差分信号A
2 差分信号B
3 5V电源（带隔离）
4 信号地（带隔离）
波特率 最大通信波特率为1Mbit/s,默认为1200bit/s
通信协议 标准协议是ModBus-RTU或电总协议，可定制特殊协议
电池系统上传数据时采用RS232串行接口通讯方式，RS232接口定义见下表。通过 RS232串口可以对电池系统进行后台集中监控，将电池系统的工作状态和告警等信息传到远端监控中心，实现远程监控。
RS232接口定义
引脚 定义说明（接口类型为DB9,母头） 2 向外部发送信号（TX） 3
从外部接收信号（RX） 5 信号地（带隔离） 其它 悬空 波特率 最大通信波特率为1Mbit/s,默认为1200bit/s 通信协议 标准协议是ModBus-RTU 或电总协议，可定制特殊协议
3.4 通信地址设置 详见软件操作手册。
按一下面板上的ADRESS 按钮，原来显示容量的7个指示灯将改为显示当前的PACK 地址，显示时间为5秒，之后这些将指示灯将再次现实PACK 的容量（SOC ）。
显示顺序 LED-1 LED-2LED-3 LED-4LED-5LED-6LED-7代表含义
亮 灭 灭 灭 灭 灭 灭 从机1（SLAVE） 亮 亮 灭 灭 灭 灭 灭 从机2（SLAVE） 亮 亮 亮 灭 灭 灭 灭 从机3（SLAVE） 亮 亮 亮 亮 灭 灭 灭 从机4（SLAVE） 亮 亮 亮 亮 亮 灭 灭 从机5（SLAVE） 亮 亮 亮 亮 亮 亮 灭 从机6（SLAVE） 亮 灭 灭 灭 灭 灭 亮 主机1(MASTER) 亮 亮 灭 灭 灭 灭 亮 主机2(MASTER) 亮 亮 亮 灭 灭 灭 亮 主机3(MASTER) 亮 亮 亮 亮 灭 灭 亮 主机4(MASTER) 亮 亮 亮 亮 亮 灭 亮 主机5(MASTER)
亮
亮
亮
亮
亮
亮
亮
主机6(MASTER)
当常按ADRESS 按钮超过5秒后，则进入地址设置模式，每短按1次ADRESS 按钮，只是灯的状态将按照上述表格中的指示进行循环。
当需要退出地址设置模式时，再次按ADRESS 按钮超过5秒后，则进入正常模式。
循 环
3.5 LED指示灯
LED指示灯说明
版权：上海际芯微电子有限公司 https://www.doczj.com/doc/073700859.html, peter@https://www.doczj.com/doc/073700859.html,
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4．使用环境要求
1 环境温度:-20~+65℃(推荐使用温度:-15 ~ +50℃);
2 贮存温度:-40~+85℃;
3 相对湿度:5%~95%RH;
4 海拔:不超过4000m;
5 没有导电尘埃与腐蚀性气体的场所人
5．开关电源的参数设置要求
对应不同容量的铁锂电池PACK,客户机房中开关电源的参数设置见下表： 设置项目 48V/10AH 48V/20AH 48V/30AH 48V/40AH 48V/50AH 48V/100~200AH 备注
浮充电压 53.5V~55V 53.5V~55V 53.5V~55V 53.5V~55V 53.5V~55V 53.5V~55V 均充电压 56.4V 56.4V 56.4V 56.4V 56.4V 56.4V 充电限流 0.1C~0.2C 0.1C~0.2C 0.1C~0.2C 0.1C~0.2C 0.1C~0.2C 0.1C~0.2C 一般建议为0.2C 以下
高压警告值 57V 57V 57V 57V 57V 57V 低压警告值 45V 45V 45V 45V 45V 24V 电压温度补偿 关闭 关闭 关闭 关闭 关闭 关闭 环境温度过高 45 45 45 45 45 45 均充周期 3个月 3个月 3个月 3个月 3个月 3个月
周期均充时间 12H 12H 12H 12H 12H 12H
均转浮条件 无需设置 无需设置 无需设置 无需设置 无需设置 无需设置
浮转均条件 无需设置 无需设置 无需设置 无需设置 无需设置 无需设置 具备自动定时充电，电池容量低于95%时进行补充 电池容量设置 10AH 20AH 30AH 40AH
50AH 100~200AH 按实际总容量设置
6.日常使用与维护注意事项
6.1 PACK外观
说明：图片仅供参考，由于设计的优化，不同版本会做局部调整，实际规格以出货包装箱里随带的手册为准。
48V/10AH(1U高度，宽度*高度*深度=483*44*297毫米)
48V/20~30AH(2U高度，宽度*高度*深度=483*88*330毫米)
48V/40~50AH(4U高度，宽度*高度*深度=483*177*400毫米)
48V/100AH(6U高度，宽度*高度*深度=483*266*373毫米)
48V/150AH(8U高度，宽度*高度*深度=483*355*373毫米)
48V/200AH(10U高度，宽度*高度*深度=483*444*373毫米)
48V通信后备铁锂电池系统主控制器(3U高度，宽度*高度*深度=483*133*150毫米)
6.2 PACK安装前注意事项
1．检查电池的使用环境是否满足要求，电池使用环境温度在15~ 30℃之间时，电池的充放电性能状态最好，电池安装位置应远离热源。
2．电池出厂时已经进入休眠状态，需要用RST键盘触发激活后才能正常使用。
3．PACK可以并联使用，但严禁串联，且并联使用的个数是有限制的，不能无限制并联，如有需求请咨询上海际芯公司，避免出现问题。
4．对于室外一体化机柜安装 应选择遮阴通风的地方，避免暴晒，以防电池因长时间日照而引起高温保护(超过 65度电池不能进行充放电)。
5．不建议将负载直接接到电池的输出端子上，以防电池没有被激活导致设备长时间掉电。 6．在使用存储与运输的过程当中应避免电池短路。
7．PACK应防尘,避免雨淋,禁止直接将PACK整体淹入水中,禁止将PACK在高温高热源旁使用或搁置,以防起火。
8．禁止将不符合PACK电压等级的电源、负载等装置接在PACK的两端。
9．禁止将小容量电池和大功率电源设备及大功率负载错误配置使用。
10．严禁将不同容量、不同类型、不同制造厂家的电池混合使用。
6.3 PACK安装后维护注意事项
1．检查PACK的智能间歇式充电是否正常,在遇到下列情况之寸时 需要及时进行补充电。
(1)放电容量达到或超过额定容量 20%及以上。
(2)小电流深放电超过 48小时及以上。
(3)电池过放电至保护。
(4)电池经常充电不足。
(5)电池停止使用或存储超过三个月及以上。
2．定期检查电池外观、接线端子、连接线、指示灯等是否正常。
3．定期通过软件对电池单体电压进行一致性检查，浮充状态下电池单体电压应在 3.3V以上，建议至少每3个月进行一次检查。
4．定期检查理PACK配套使用的 UPS、开关电源系统的通风是否良好，防尘措施是否完善。5．定期检查开关电源系统的参数是否符合通信铁锂电池PACK的技术要求。
7．常见问题分析及解决办法
7.1 放电过流保护
原因：
(1)负载电流过大，超出电池放电过流保护值。
(2)BMS故障。
解决：
（1）确认负载电流大小，配置合适负载或更换大容量PACK。
（2）复位BMS，若仍然不能排除，请联系供应商。
7.2 电池连接点发热
原因：连接处未拧紧，电阻大，容易发热。
解决：将连接处清洁干净，重新拧紧。
7.3 温度保护
原因：环境温度可能过高或过低。
解决：
（1） 若温度过高，检查并保证使用环境能够正常通风散热。
（2） 若温度过低，加查并保证电池加热元件能够加热。
（3） 检查PACK内部的电池温度传感器，若有异常，请联系供应商。
7.4 通信故障
原因：
（1） 通信线路连接不良。
（2） P ACK地址编码错误。
（3） P ACK内部BMS故障。
解决：
（1）检查通信电缆。
（2）复位不BMS。
7.5 PACK无电压输出
原因：PACK处于休眠状态或BMS故障。
解决：按面板上的RST键激活或联系供应商进行维修。
8．包装、运输、存储
8.1 包装
PACK单体进行整体包装 以确保产品在搬运运输 贮存中不受任何有害气体 化学污染静电 潮湿和机械损伤。
8.2 运输
搬运过程应注意以下方面:
(1)应轻拿轻放避免设备受剧烈震动。
(2)禁止倒置翻滚摔撞电池避免破坏PACK的外观。
(3)PACK应避免暴晒雨淋，禁止直接将PACK整体淹入水中。
(4)禁止将正负极短路。
8.3 存储
(1)存放期超过3个月的PACK应进行补充电,建议用小型开关电源对电池进行充电,充电完成后可以通过软件将PACK强制进行休眠状态。
(2)电池应存放在干燥、清洁、通风、无腐蚀气体的环境中，要远离火源，避免暴晒。