高频开关通信电源对蓄电池的影响(二)

图7中是兰州师专基站的浮充电压数据，可以看到某几节电池浮充电压明显的偏离平均电压，有些蓄电池处于长期欠充状态，放电测试也同样验证了分析结果。

从以上分析和数据可以得出：

(1)开关电源充电参数会对阀控式铅酸蓄电池的浮充电压会对电池容量和寿命产生影响;

(2)由于电池制造工艺的非一致性，也由于蓄电池总是成组使用的，导致了实际使用中浮充电压离散性不可避免的存在。

当蓄电池由于多种原因导致亏电后，再使用恒压充电方式进行补充充电，因恒压充电方式固有的不足，蓄电池不能完全充足，极板表面硫化现象不能完全消除，蓄电池投入使用后，又容易再次发生亏电故障。如此不良循环的恶果就是，蓄电池极板表面硫化现象越来越严重，蓄电池的容量越来越小，蓄电池的技术状态越来越差。这是造成移动通信基站蓄电池提前报废的一个主要原因。

恒压充电法，我们看到开关电源的输出电压，始终是在开关电源设计者认为蓄电池安全受电的最高允许电压上，低于这个电压，将无法使蓄电池充满，这个电压是否真的安全?

充电过程中，如果单体蓄电池的充电电压比电池自身实时的电压高出100mV，通过蓄电池的充电电流要比蓄电池的最大安全受电电流要增大10倍以上。而充电前蓄电池一般都是在放完电后，这时的蓄电池是处在最低的电压上。如单体铅酸蓄电池，放电后一般为2.0V，而此时的充电电压如果是恒定在2.25～2.4V，可见充电器输出的电压和蓄电池电压的差已远远大于100mV。这样的恒压充电，通过蓄电池的充电电流将是蓄电池最大安全电流的几十倍，如果开关电源的输出功率与容量足够大的话，必定会造成蓄电池的损坏，如果开关电源的容量不够，那就必定会造成开关电源的过载烧毁。经过改进后的恒压限流充电方式，为了能保障蓄电池和开关电源不致遭到损坏的厄运，却降低了充电效率，增加了损耗，延长了充电时间，虽然绝大多数的开关电源设有环境温度变化的跟踪补偿能力，但是开关电源此时还保存着最大的电流输出能力。

我们知道，蓄电池较长时间亏电状态，极板极易产生硫化，而恒压充电方式又很难消除极板硫化现象，充电时较大的充电电流除用于消除极板硫化现象外，还会电解水，所以充电时蓄电池很快就产生了大量气泡，给人以蓄电池已充足电的假象。如果仔细观察就会发现，极板硫化的蓄电池充电时，很快就能产生大量气泡，而正常的蓄电池则是在充电终了时才会产生大量气泡。仅从气泡产生的时间就是不一样的，是有较大区别的。由于极板硫化，蓄电池的容量就会大大降低，直接影响蓄电池的正常使用。也就是说，使用恒压充电方式很难恢复蓄电池的额定容量。

理论和实践证明，蓄电池的充放电是一个复杂的电化学过程。一般地说,充电电流在充电过程中随时间呈指数规律下降,不可能自动按恒流或恒压充电。充电过程中影响充电的因素很多,诸如电解液的浓度、极板活性物的浓度、环境温度等的不同,都会使充电产生很大的差异。随着放电状态、使用和保存期的不同,即使是相同型号、相同容量的同类蓄电池的充电也大不一样。

但对于"用时间长了"的蓄电池，其失效原因各种各样。尤其是移动通信基站长期频繁停电或环境温度达不到蓄电池组的要求，这是目前电池正极板软化最严重的问题。并且失水是大量发生的严重的问题，维护的重要环节就是补加水。。事实上，所有的铅酸蓄电池，只要使用一段时间，其正极板的活性物质的结构和化学组成就已经改变了，也就是说，所有"用时间长了"的蓄电池，其正极板都或多或少存在着问题。如果采取同一种模式和方法进行蓄电池充电管理，是不可行也是完全不现实的。至此，我们可以看出，造成阀控式蓄电池使用中出现早期性能下降和损失容量的重要原因，大多是传统蓄电池充电技术落后与过程控制不力所致。

5 开关电源蓄电池参数设置的基本方法

由于阀控电池平时一直处于浮充电状态，所以只有三种可能，即正常浮充状态、过充状态、欠充状态。这一状态的判别，并不是简单的在某一时刻去测量单体电池浮充电压，而是应该通过一段时间的电压数据分析，如自身离散度的变化、相对整组离散度的变化等，再辅以内阻的变化，才能较为准确的获得浮充电状态。

5.1.对确认过充的电池，予以在线活化。

当电池处于长期过充电状态，将加速正极板的腐蚀，影响电池容量。过充的电池会在浮充电压中得到表现，并依据本文提及的分析方法得出判断，通过在线对过充电池适当调整浮充电压，可改善过充对电池造成的损害，并使电池恢复到正常浮充电状态。

5.2对确认欠充的电池，予以在线补充电。

长期充电不足或是在放电后没有及时完全充电，将导致负极板的硫酸盐化，使原本处于欠充的负极板PbSO4无法得到还原，并影响电池容量。欠充的电池会在浮充电压中得到表现，并依据本文提及的分析方法得出判断，及时予以在线补充电，改善可能出现的硫化现象，使电池恢复到正常浮充电状态。

5.3保持良好的浮充状态

决定电池寿命的要素主要有三个：第一是产品原始质量;第二是维护是否合理;第三是电池是否处于良好的浮充运行状态。

单体浮充电压是根据电池厂家要求设定的，阀控电池一般在2.23～2.27V 之间。单体浮充电压对阀控电池的寿命有着明显的影响，图8说明了这一影响的关系。

图8 浮充电压和寿命的关系

可以看出同样的温度下，浮充电压过低(2.21V)或过高(2.30V)对电池寿命都是不利的。

浮充运行是指整流器与蓄电池并联供电于负载，如图9所示。当交流电正常供应时，负载电流由交流电经整流后直接供电于负载，蓄电池处于微电流充电状态;当交流电停供时才由蓄电池单独供电于负载，故蓄电池经常处于充足状态，大大减少了充放电循环周期，延长了电池寿命。

图9 浮充原理图

5.4浮充电压的选择

蓄电池浮充电压的选择是对电池维护得好坏的关键。如果选择得太高，会使浮充电流太大，不仅增加能耗，对于密封电池来说，还会因剧烈分解出氢氧气体而使电池爆炸。如果选择太低，则会使电池经常充电不足而导致电池加速报废。

整流器稳压精度必须达到±1%;IC为蓄电池充电电流，主要是补充蓄电池的自放电;由于蓄电池处于浮充(充足)状态，E2和r02基本不变。对于开口型电池，因电解液由各使用单位自行配制，故充电开始有所差异。对阀控式密封铅酸蓄电池，出厂时已成为定值，为此:

式中，Q为蓄电池组的额定容量;r%为电池一昼夜自放电占额定容量的百分比，则:

由此可见，浮充电压应按电池的容量、自放电的多少而定，而不应千篇一律，照抄国外或沿用老资料，特别是阀控式密封铅酸蓄电池，其自放电很小，故可降低浮充电压。对于阀控式密封铅酸蓄电池，因电解液、隔离板均由厂家出厂时密封为定值，故应增加一个自放电的指标。

合理选择浮充电压。各种蓄电池浮充电压不尽相同，在理论上需要浮充电压产生的电流是以达到补偿自放电电量以及单放电电量，和维持氧循环需要。但在实际工作中还需根据电池组工作年限及各种情况来定，需考虑电池结构状态，正极极栅腐蚀速率，电池内气体的排放，通信设备在浮充系统基础电压的要求等。有些长时间电池放电后需长时间补充能量，则临时需调高浮充电压。对于如负载电流为40～50A,300AH 蓄电池放电时间只有2～4小时。浮充电压设置方法为24h自放电量及充放电效率，故需比平常提高浮充电压0.1～0.5V。

作者：包静   来源：UPS与机房