4 合理管理的效果
根据以上的介绍分析，蓄电池的运行状况，受控于与之联接配套的直流配电模块整流和智能管理于一体化的高频开关电源。蓄电池在容量正常时，就是在网运行1～3年该充电方法是完全可行的。但是移动基站移动通信基站蓄电池时常处在频繁放电、深放电、过放电状态下及使用环境较恶劣，加上开关电源对蓄电池充电方式的技术的局限性。如蓄电池只有在完全放电的情况下才能够检测到其真实容量，而在正常使用情况下是无法检测到。开关电源所采集的蓄电池放电电压、放电电流以及放电时间，来实现简单的容量估算。另外，蓄电池在没有充电饱和的情况下放电，所计算出来的容量也不是真实容量。每次开关电源的均充电是根据电池组剩余容量、电池充电电流为依据，控制电池由浮充转入均充，以充电电流，充电时间为依据，控制电池再由均充转入浮充。在蓄电池容量下降后或出现硫化后以上的判断条件将无法满足充电要求。由于移动通信基站蓄电池日常充电维护管理主要靠开关电源设备，因此解决蓄电池容量下降问题更本出路在于开关电源充电问题。
在蓄电池组实际运行时，开关电源并不是对每个电池单独控制充电的，而是控制整组电池的充电电压。如要求单体浮充电压为2.25V时，对通信电源的24节电池组，则整组电池电压设为：24×2.25=54V;这时，由于电池生产过程中材料、工艺等非一致性，导致了单体电池性能参数的非一致性，每个单体电池并没有按理想设定的浮充电压(2.25V)在充电!虽然流过各单体电池的浮充电流是相同的，但由于电池组中各单体电池特性存在离散性，这个浮充电流对某些电池可能是过量的，对某些电池又是欠量的，而且这种过量和欠量又是动态的，在不同的使用环境(如温度影响)、使用年份(如充放电次数)等物理因素和蓄电池内部硫酸盐化进程等因素的作用下会发生不规则的变化，造成蓄电池单节的自放电率出现差异， 导致保有容量出现差异，这种状况在现行的充电运行方式下是无法干预的。因此在达到现行的所谓电池充足标准下，各电池其实处于程度不等的“荷不满”。由于电池处于“荷不满”状态，试图用各种方法去检测其容量，也就变得毫无意义，因为电池单体处在不同的起跑线上。
图3记录了一组电池使用初期单体电池浮充电压的变化。
图3 一组蓄电池的电压变化
显然，单体电池浮充电压波动很大，高的超过了2.30V以上，低的在2.20V以下，这就为蓄电池的失效埋下了种子。
过高的浮充电压意味着对电池的过充，加速了正极板腐蚀并减少了电池寿命;这就会造成个别单体蓄电池长时间均浮充造成过量充电，其危害大致有正负极板有效物质的脱落、变形、增加电解液的损耗、干涸，过充电严重时易造成电池温度升高，自放电加速，外壳膨胀鼓包、变形等。
同样，过低的浮充电压意味着对电池的欠充，加速负极板腐蚀，也减少了电池寿命;并且同时会造成个别单体蓄电池充电不足，难以补充电池本身自放电，时间久了，即易形成极板硫酸化。
电池组中各单体电池电压会相互影响，产生更大的波动，加强了过充和欠充现象。
图4描述了充电电压与极板腐蚀速率的关系，显示了过高和过低的充电电压对极板腐蚀的影响。
图4 充电电压与腐蚀速度的关系
在对实际运行的蓄电池组浮充电压数据进行分析后，开关电源充电不足造成浮充电压的偏离现象是普遍存在的，特别是在网运行2～3年的蓄电池组。尽管理论和实践都证明，单体电池的浮充电压和电池容量没有相关性，但是浮充电压的离散度却和电池性能有相关性，通过放电测试验证了浮充电压长期偏离对容量的影响，尤其是浮充电压离散度更能表征对电池容量产生的影响。
图5中是兰州苦水移动基站一组蓄电池组中其中1#与7#电池的浮充电压与平均浮充电压的比较图，显然1#电池处于长期欠充电状态，7#电池处于长期过充电状态。
图5 两个电池的浮充电压对比
图6所示的放电数据完全证实了这一判断，1#电池由于长期处于欠充电状态，放电电 压明显低于平均电压，且在放电终止时回升缓慢，而7#电池由于处于长期过充电状态，放电电压也明显低于平均电压，但在放电终止时迅速跳跃回升，表现了内阻较大的作用。
图7 两个电池的放电对比
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。
5.5均充电压的设定
5.5.1电池在使用过程中，有时会发生容量、端电压不一致的情况。为防止其发展为故障，电池要定期履行均衡充电。此外，电池单独向通信负荷供电在15min以上，也依均衡充电来补足电池的容量。一般均充电压比浮充电压高出0.05～0.07V/只，以限流定时来进行。
充电所需的时间，由蓄电池放电深度、限流值选择的大小、电池充电期间的温度以及充电设备的性能等因素决定。通常为 0.15～0.25C10A。但也有的为0.1 C10A和0.3C10A设置的。如温差较大，故常年温度在-20℃～35℃之间，室内一般在0℃～45℃之间变化。如空调没有在一直运行，需对均充电压定期调整,均充电压提高0.1～0.3v。充电时间一般以放出电量的1.2倍估算，IC20～30小时率充电时间一般以放出电量的1.6～1.8倍估算。
也有个别厂家不设均充电压，即只有浮充电压。当电池放电后需充电时，仍依浮充电压值充电，而设置最大充电电流值为0.2～0.25C10A。
要注意对于均充电时间不宜过长，不然将使电池内盈余气体增多，影响氧再化合效率，而且使板栅腐蚀度增加，从而损坏电池。
5.5.2定时均充周期
一般为在线运行一年内并定期作容量试验可设置为60天，如发生个别电池经常充电不足的现象，即形成“落后电池”。因此，通常每个月对蓄电池组进行—次均充电，蓄电池经过治疗性修复后要及时更改为正常值。否则后造成健康电池便陪随着落后电池过充电，使有效物质从极扳栅跌落，影响电池寿命、造成新的落后电池及电池容量下降。
5.5.3定时均充时间
一般为在线运行一年内并定期作容量试验蓄电池良好可设置为10～12小时，蓄电池组已出现落后电池可根据具体情况设在对均充电压调整后,仍可设定为6～12小时。
5.5.4转浮充参考电流
一般为在线运行一年内并定期作容量试验，蓄电池良好可设置为8～10A. 蓄电池组已出现落后电池的，可根据具体情况设在对均充浮充电压调整后,可设定为6～3A.
5.5.5衡压均充时间
一般为在线运行一年内并定期作容量试验蓄电池良好可设置为3小时，蓄电池组已出现落后电池可根据具体情况设在对均充浮充电压调整后，可设定为4～5小时。如遇到特殊情况可进行手动调整。
5.5.6转均充判断电池容量
蓄电池放电是极板膨胀过程，充电是极板缩小过程，也就是说，每经过—次充放电循环周期，构成正负极板的分子就要从静态经过一次膨胀和收缩的动态过程。不管蓄电池放出多少容量就均充都会造成焦耳热，严重会使蓄电池出现热失控。热失控将会使蓄电池迅速失水，隔膜内电解液很快干枯，并会使有效物质从极板栅掉下变成沉淀物，引起极板有效面积减少，容量降低，直至报废。
一般的设置方法可根据以往统计蓄电池放电情况灵活设定。在线运行一年内并定期作容量试验蓄电池良好可设置为70～85%。蓄电池组已出现落后电池可根据具体情况设在对均充浮充电压调整后,可设定为85～95%。
5.5.7转均充判断电池电压
根据在线蓄电池具体情况，对均充浮充电压调整可设定为48.75～47.8V。
5.5.8 转均充判断放电时间
根据在线蓄电池具体情况，对均充浮充电压调整后,充电时间可设定为0～3小时.
5.5.9蓄电池充电效率
根据在线蓄电池具体情况，对均充浮充电压及限流值调整后,运行1年以上的蓄电池组可设定为97～120%，运行2～4年以上的蓄电池组可设定为93～95%.
5.5.10蓄电池充电过流点
如果当高电压充电不限流时，电池内因过大充电电流使电极上活性物质小孔中电解液浓度急剧增加，而电解液的扩散速度此时不能满足浓差极化与电化学极化综合速度的要求必然产生很大的过电位的趋向，影响了充电深度。因此充电过流点应限制在0.25C10A以内。
5.5.11 蓄电池充电限流点
充电初始电流过大，对电池损害较大，当电池失水较多时往往热失控就发生在放电过后的充电过程中，因此，充电最大电流应掌握到0.10～0.23C10A为好。充电电流以理论计算满足自放电补偿电量需要浮充电流以42mA/100AH。实际工作中还应考虑氧循环的需要及蓄电池放电次数，最大充电电流不能大于20小时率充电电流的1.6倍及10小时率充电电流的1.2倍。