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开关电源的蓄电池管理功能

来源:开关电源模块厂家   发布时间:2019-01-02   点击量:205

开关电源模块

开关电源系统在保证设备安全可靠供电的同时,其最重要的功能就是蓄电池管理。不同的厂家实现的方法各有不同,但是都必须完成如下管理功能:温度补偿、充电智能限流、自动均充功能、周期均充、欠压保护告警功能。

1、温度补偿功能

众所周知正确的浮充电压是保护蓄电池正常寿命的基本保证。电压过低,电池充不满;电压过高,容易造成电池失水。温度高,电池化学反应加剧,此时需通过降低浮充电压来减缓化学反应;温度低,化学反应减缓,此时需通过升高浮充电压来增强化学反应,以保证充电能量的正常转换。

温度补偿功能是通过电源设备的前台监控单元来实现的,它是通过检测蓄电池温度,然后根据实测的温度来调节蓄电池的浮充电的。温度补偿是以25℃为基准,以每节(2V)-3mV/℃进行调节。对于通信电源使用的48V电池组来说,计算公式为△V=(T-25)×(-3mV)×24。例如:电池温度为10℃,那么此时蓄电池的浮充电压为53.5+(10-25)×(-3mV)×24= 53.5+1.08=54.58V。所以说在安装温度补偿装置的基站,当你在冬天或夏天看到蓄电池的浮充电压高于53.5V或低于53.5V,这是温度补偿所致,属正常现象。

2、充电智能限流功能

蓄电池的充电电流要求在0。1C~0。25C,C为蓄电池的容量。荐值为0。15C。如果过大,电池就会迅速产生大量气体造成膨胀变形、活性物质脱落甚至出现“热失控现象”,导致蓄电池及早失效而报废;如果充电电流过小,那么充电时间就会变得比较长,甚至导致蓄电池充不饱,长期也会影响电池的正常寿命。开关电源的智能限流就是系统根据蓄电池的容量(事先必须在监控参数中正确设定蓄电池容量)、负载所需电流的大小来自动计算整流器的限流点。计算公式为:单体(整流器)限流点=(0。15C+负载电流)÷单体个数,C为系统蓄电池的总容量。

3、欠压保护功能

所谓二次下电就是电源系统将输出负载分成两组:一组为一次下电负载,它脱离系统的下电电压较高,一般为45。5V以上(可自行设定),驳接一些不太重要的设备,例如BTS

等;另一组为二次下电负载,它脱离系统的下电电压比较低,一般不得低于44V,驳接一些重要设备,例如传输设备等。

阀控铅酸密封电池原理

阀控密封蓄电池是利用阴吸收原理使电池得以密封。电池充电时,正极会析出氧气,负极会析出氢气。正极析氧是在正极充电量达到70%时就开始了。析出的氧气达到负极,跟负极起下述反映,达到阴极吸收的目的。

2Pb+O2=2PbO 2Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

负极析氢则要在充电达到90%时才开始,再加上氧在负极的还原作用及负极本身氢过电位的提高,从而避免了大量析氢反应。

影响蓄电池寿命的因素

1、蓄电池的失水

对一般密封铅蓄电池而言,由于采用“贫液式”设计,电池的正极和负极活性物质的量及电解液的量处于最佳匹配状态,所以电池容量对电解液量极为敏感,存在如下关系:电池失水10%,容量降低20%;失水25%,电池寿命结束。

2、蓄电池的失水

电池失水途径有:电池槽、盖渗漏;环境温度过高;节流阀频繁开启或阀门开启后关闭不了,导致氢气和氧气逸出,同时带走酸雾;热失控现象。其中,热失控现象是指电池在充电后期(或浮充状态),由于没有及时调整充电电压,使电池的充电电流和温度发生一种累积性的相互增强作用,此时电池温度急剧上升,从而导致电池槽盖膨胀变形,失水速度加大,甚至电池损坏。

3、蓄电池的使用条件

众所周知,蓄电池使用的环境温度、充放电流、放电深度、电池容量的合理配置、定期维护是保证电池正常寿命的关键。环境温度过高,蓄电池中的化学反应加剧,在充电过程中蓄电池的减压阀会频繁开启,从而加速了失水速度,降低了蓄电池寿命。放电深度以及放电电流和终止电压与蓄电池寿命之间的关系也是非常密切的,蓄电池使用的环境温度与寿命之间的关系蓄电池工作温度会影响到蓄电池的容量、内阻、充电效率、充电电流等。温度升高,蓄电池的容量会增加,内阻减小,充电效率增加。若为同一浮充电压,充电电流增加,寿命少。

结 论:从一定程度来说,蓄电池的寿命是由其循环次数来决定,而不是以使用多少年来衡量的。 放电电流越大,时间越短,实际放出的容量越小;放电电流越小,时间越长,实际放出的容量就越大(即放电深度越深)。所以放电过大和过小,都应尽力避免。过大时电池会因在极短时间内降至极低而导致失效,过小则会造成深度放电而低效报废。

开关蓄电池的充放电特性

1、蓄电池的放电过程

蓄电池的放电电流不宜太大,一般情况下可选用10小时放电率来进行放电,要尽量避免大电流(小于1H放电率)。放电到终止电压时必须采取保护措施,不得继续放电。以10H放电率放电时,终止电压为43.2V。当电源系统直流断路器将负载断开后,蓄电池的端电压会向上反弹。

2、蓄电池的充电过程

蓄电池充电过程是电能转化成化学能的过程,充电电压和电流要合适,偏大和偏小均会影响蓄电池的寿命。一般情况下采用0.1C电流来充电,浮充和均充电压的选择要依据电池厂家的推荐值来设定。

蓄电池容量的配置

1、蓄电池容量配置依据

对于给通信设备供电的蓄电池来说,合理的配置蓄电池容量是非常重要的。容量偏小不能满足通信设备在停电较长的情况下正常供电,影响正常通信;容量太大不仅是一种浪费,

也会影响蓄电池的寿命,所以要合理选择蓄电池的容量。选择蓄电池容量主要是根据负载电流、蓄电池的效率、停电时间长短和频繁程度以及扩容情况来决定。可根据下列公式来进行蓄电池容量的选择:C=[(负载电流+备用负载电流)×10]÷蓄电池效率×A。式中C代表蓄电池容量,A表示所需放电时间的加权系数=所需放电时间(小时)÷10。

举例说明如下:有一移动基站BTS满负荷电流为15A,传输设备工作电流为5A,还准备增加一套CDMA设备,其所需电流为20A。该基站经常停电,停电时间约为24小时。计算所需电池容量为C=(15+5+20)×10÷0.85×2.4=1119,故选用500AH两组电池即可。如果停电时间太长,例如48小时,是不能用增加电池容量的办法来实现,而应考虑用发电机来发电,否则将影响到蓄电池的寿命。

蓄电池的安装

1、蓄电池放置

在安装蓄电池时,要避免将蓄电池放在阳光直射的地方要远离热源;要避免放置地环境过于潮湿和有带电粉尘存在。电池要垂直摆放,尽量避免倾斜;要保证蓄电池的正常散热。

2、蓄电池连线的选择

材料:多股铜芯软线缆,绝缘层为双护套。线径:在选择蓄电池导线时不但要考虑到载流量,还要考虑导线的压降。一般情况下全程压降不得大于3V。所以选择导线线径时要将如下因素考虑进去:蓄电池均充时的最大电流0.20C、每平方毫米导线的最大允许通过电流(电流在1A~41A时,每平方毫米载流量为4A;电流41A~100A时,每平方毫米载流量为2A;电流在100A~200A时,每平方毫米载流量为1.6A;电流在200A以上时,每平方毫米载流量为1.2A)、导线长度带来的压降(截面积≥2ρIL,I为最大充电电流,L为蓄电池连接导线的最大长度,ρ为铜导线的导电率)。在选取蓄电池的连接导线时,一般在一定的范围内截面积越大越好。

3、蓄电池和电源之间的连接

在安装蓄电池时,为了安全,将蓄电池的熔丝拔掉或在蓄电池组中断开某两节蓄电池之间的连接铜片。在连接前首先要用万用表测量蓄电池的端电压,然后将电源设备的输出电压微调到蓄电池端电压值。此时可将蓄电池的熔丝推上或将连接铜片连接上。

4、注意事项

在安装蓄电池时,所用的扳手必须用绝缘胶布缠好;蓄电池之间的连接导线或连接铜条的螺钉一定要拧紧,不得有任何松动;蓄电池的引出线要有明确的正负标志,一般情况下正极采用蓝色或红色导线,负极采用黑色导线;蓄电池的正极接到电源的工作地上,负极接到电源的蓄电池接线端子上;在接蓄电池之前应将其熔丝拔掉,安装好蓄电池并确认正负连接无误时方可将熔丝推上。


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