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(fù)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(dāng)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(jì)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(xué)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(shè)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(shè)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(xué)規(guī)律，使整個充電過程存在著嚴(yán)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(shè)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(dāng)?shù)某潆婋妷?，若充電電壓選得過高，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(dāng)，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(yīng)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?？蓽?zhǔn)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(shè)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)裙ぷ鳎瑢崿F(xiàn)了全智能化，不需任何人工干預(yù)。

　　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(dāng)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(zhǔn))，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(shè)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(dāng)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(shè)定值(轉(zhuǎn)均充參考電流)，或電池組剩余容量小于設(shè)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(yīng)該是監(jiān)控模塊設(shè)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(dāng)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(shè)定。一旦設(shè)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(shè)備供電。再次恢復(fù)交流供電時，若電池電流大于設(shè)定值(轉(zhuǎn)均充參考電流)?；螂姵亟M剩余容量小于設(shè)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(shè)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(shè)置。一旦設(shè)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(shè)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(yù)：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(dǎo)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(dāng)均充時間超過用戶設(shè)定的定時均充時間時，就會轉(zhuǎn)入浮充。