閥控式密封鉛酸蓄電池的充電直接關(guān)系到蓄電池在實際使用中的壽命,。本文介紹目前所采用蓄電池充電技術(shù)出現(xiàn)的一些問題，主要是沒有真正實現(xiàn)監(jiān)控和充電方式與蓄電池實際使用狀況和要求的完全統(tǒng)一,。電池長期運行時的差錯得不到及時糾正,，因而影響了蓄電池的實際使用壽命。本文從開關(guān)電源對閥控電池容量及壽命的影響角度,，討論了閥控電池浮充狀態(tài)的分析判斷方法,，并提出了通過開關(guān)電源在線充放電的控制，來調(diào)整閥控電池充電狀態(tài)的技術(shù),，達到對電池在線維護,、改善性能、延長壽命的目的,。該充電方案可以充分發(fā)揮蓄電池的使用價值,，用開關(guān)電源在線運行方式恢復落后蓄電池組的容量,。
1 概述
蓄電池是通信系統(tǒng)不間斷運行的保證，但在使用過程中,，由于各方面的原因會使其性能提前下降、容量降低,。當容量降低到一定程度,，就要影響到通信系統(tǒng)的正常運行。隨著信息社會對通信系統(tǒng)供電安全性和通訊可靠性的要求越來越高,，蓄電池本身運行的可靠性和安全性也已經(jīng)得到了越來越高的關(guān)注,。然而，從上世紀80 年代使用閥控式鉛酸蓄電池開始,，20 多年來人們一直被閥控電池的可靠性問題所困擾,，往往是市電發(fā)生故障了，系統(tǒng)直流電源也跟著就沒了,，或者只能維持很短的時間,。為此人們作了很多探索，提出了很多閥控電池的失效機理,，也對閥控電池的測試作了很多研究,，從核對性放電到測量單體電壓，再到測試電池靜態(tài)內(nèi)阻,，也有人提出了蓄電池的測試數(shù)學模型等等,。但是并沒有對閥控式鉛酸蓄電池提出有效的維護手段。
本文是從蓄電池在線維護的角度出發(fā),，詳細介紹傳統(tǒng)開關(guān)電源蓄電池充電技術(shù)出現(xiàn)的一些問題,。討論了開關(guān)電源充電方式對蓄電池性能的影響，及其充電參數(shù)設置和電池容量的關(guān)系;提出了對可能發(fā)生或已經(jīng)表現(xiàn)出的落后電池進行在線維護的技術(shù),，詳細介紹蓄電池在網(wǎng)運行過程中通過不同的階段 來調(diào)整開關(guān)電源充電參數(shù)方法來提高電池組的性能,，延長蓄電池組使用壽命，并以較為成熟和低成本的技術(shù)方案予以實現(xiàn),。
2 現(xiàn)行開關(guān)電源充電方式不合理之處
移動通信基站開關(guān)電源設備目前所采用蓄電池充電方式均未能遵從電池內(nèi)部的物理化學規(guī)律,，使整個充電過程存在著嚴重的過充電和析氣等現(xiàn)象，充電效率低,。是造成蓄電池容量下降的一個原因,。
目前移動通信基站所使用開關(guān)電源設備對蓄電池充電方式是傳統(tǒng)恒壓充電方式，用于技術(shù)狀態(tài)良好的蓄電池進行補充充電是可行的,。然而移動通信基站開關(guān)電源之所以采用恒壓充電方式,，充電電源的電壓在全部充電時間里保持恒定的數(shù)值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高,，電流逐漸減少,。與恒流充電法相比,，其充電過程更接近于最佳充電曲線。用恒定電壓快速充電,。由于充電初期蓄電池電動勢較低,，充電電流很大，隨著充電的進行,，電流將逐漸減少,，因此，只需簡易控制系統(tǒng),。 這種充電方法電解水很少,，避免了蓄電池過充。但在充電初期電流過大,，對蓄電池壽命造成很大影響,，且容易使蓄電池極板彎曲，造成電池報廢,。
采用恒壓充電時,，一個重要問題就是要選擇適當?shù)某潆婋妷海舫潆婋妷哼x得過高,，則充電初期的充電電流就會過大,，這對蓄電池不利;若充電電壓選得過低，不僅會使充電速度減慢,，而且會過早地停止充電,，造成蓄電池充電不足。所以若選擇的充電電壓適當,，則既能防止充電初期充電電流過大,，又能使蓄電池基本上充足電。恒壓充電的缺點是充電電壓恒定,，充電電流不能控制和自由調(diào)節(jié)因此不能適應對各種不同技術(shù)狀態(tài)的蓄電池進行充電,，同時也不能保證蓄電池徹底充足電。
3 開關(guān)電源的充電管理
高頻開關(guān)電源具有電池管理系統(tǒng),。它采用二級監(jiān)控模式,，能對電池的端電壓、充放電電流,、電池房溫度及其它參數(shù)作實時在線監(jiān)測,。可準確根據(jù)電池的充放電情況估算電池容量的變化,，還能在電池放電后按用戶事先設置的條件自動轉(zhuǎn)入限流均充狀態(tài),，通過控制母線電壓來完成電池的正常均充過程，并可自動完成電池的定時均充維護,，均/浮充電壓溫度補償?shù)裙ぷ?，實現(xiàn)了全智能化,，不需任何人工干預。
電池管理的基本思想是：以電池組保有容量,、電池充電電流為依據(jù),，控制電池由浮充轉(zhuǎn)入均充。以充電電流,，充電時間為依據(jù),，控制電池由均充轉(zhuǎn)入浮充。如果系統(tǒng)配有溫度傳感器,，其均/浮充電壓可根據(jù)溫度作適當補償,。
保證負載電流基本不變,，以電池電流和總負載電流作為主要參考依據(jù)(主要輸入基準),，通過調(diào)節(jié)模塊輸出電壓及限流點，穩(wěn)定負載電流,，控制電池電流及電壓,，防止電池充電過流。
電池管理曲線如圖1所示,。監(jiān)控模塊可以實施對電池的全自動管理,。為了實現(xiàn)此功能，各充電模塊必須設置在“自動”工作狀態(tài),。
圖1 監(jiān)控模塊的工作曲線
監(jiān)控模塊對電池的智能化管理主要體現(xiàn)在以下三種工作狀態(tài)中,。
3.1 正常充電狀態(tài)
監(jiān)控模塊自動記錄均充和浮充的開始時刻，在上電初始如果監(jiān)控模塊發(fā)現(xiàn)均充過程尚未結(jié)束,，則會繼續(xù)進行均充,。如果上電前是處于限流均充狀態(tài)，則繼續(xù)進行限流均充,，如果是處于恒壓均充狀態(tài),。則繼續(xù)進行恒壓均充。在限流均充時,。當充電電壓達到恒壓均充電壓值的時候,，會自動轉(zhuǎn)入恒壓均充。
在浮充情況下,，若浮充電流大于設定值(轉(zhuǎn)均充參考電流),，或電池組剩余容量小于設定值(轉(zhuǎn)均充容量比)，則監(jiān)控模塊會自動控制模塊進行均充,。對電池進行均充時,，充電電流應該是監(jiān)控模塊設置的限流值，此階段為電池恒流充電階段,，電池的電壓是隨著時間增加而增大的：當電池電壓增大到一定值時,，充電進入恒壓階段,，在恒壓階段，充電電流不斷減小,，以充電電流減小到0.01C10A為開始計時點,，3 小時后恒壓充電階段結(jié)束，充電電壓降低,，投入浮充狀態(tài),。至此充電過程完成。充電控制曲線如圖2所示,。
圖2 蓄電池正常充電模式
3.2 定時均充狀態(tài)
用戶可選擇是否采用定時均充這種維護方式,，還可對定時均充的時間間隔及每次均充的時間進行設定。一旦設定,。電池管理程序就可自動計算電池定時均充的時間,，以便確定在何時啟動定時均充，何時停止定時均充,，所有這些操作都是自動進行的,，運行維護人員可在現(xiàn)場通過監(jiān)控模塊上的顯示來明確這一過程，也可在遠程監(jiān)控中心的主機上查看這一過程,。一般電池每隔30 天均充一次,。
3.3放電后均充狀態(tài)
交流停電后，電池組放電,，給設備供電,。再次恢復交流供電時，若電池電流大于設定值(轉(zhuǎn)均充參考電流),?；螂姵亟M剩余容量小于設定值(轉(zhuǎn)均充容量比)，則監(jiān)控模塊會自動控制模塊進行均充,。在監(jiān)控模塊的軟件設置中,，電池放電后，轉(zhuǎn)均充條件有兩個：電池現(xiàn)有容量,、電池電流,。兩個條件中的任意一個達到即進行轉(zhuǎn)換。
3.4 溫度補償
用戶可選擇是否對均/浮充電壓進行溫度補償,，并可對溫度補償中心點,，溫度補償系數(shù)進行設置。一旦設定,，監(jiān)控模塊就會根據(jù)電池房的溫度自動對均/浮充電壓進行調(diào)節(jié),。
3.5 容量分析
用戶可設置電池的充電效率、放電特性曲線等參數(shù)來調(diào)整電池容量的計算結(jié)果。監(jiān)控模塊可根據(jù)電池電流,、充放電狀態(tài)以及充放電系數(shù)對電池容量進行估算,。公式為Q=IXA，每隔15 秒計算一次電池容量的變化量,，并在菜單上實時顯示出來,，使用戶能一目了然地看到電池容量的實時變化。
3.6 自動與手動相結(jié)合
監(jiān)控模塊可在“自動”和“手動”兩種方式下工作,，在“自動”方式下,。監(jiān)控模塊可自動完成上述的所有功能，完全不需人工干預：在“手動”方式下,，電池的管理交給維護人員來完成,。維護人員可手動調(diào)節(jié)模塊的輸出電壓實現(xiàn)電池的均/浮充轉(zhuǎn)換：通過對模塊的限流點調(diào)節(jié)。實現(xiàn)對電池的限流調(diào)節(jié),。此時監(jiān)控模塊只通過通訊口采集各模塊的數(shù)據(jù)及配電數(shù)據(jù),。不對模塊作任何控制處理。因而不會在放電后作自動均/浮充轉(zhuǎn)換,。也不會啟動定時均充,，但仍可對電池的容量進行估算,。由于長期均充會導致電池壽命下降,，為了防止在“手動”方式下均充時間過長，監(jiān)控模塊會自動監(jiān)視均充時間,。當均充時間超過用戶設定的定時均充時間時,，就會轉(zhuǎn)入浮充。