閥控式密封鉛酸蓄電池的充電直接關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出現的一些問題，主要是沒有真正實現監控和充電方式與蓄電池實際使用狀況和要求的完全統一。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的分析判斷方法，并提出了通過開關電源在線充放電的控制，來調整閥控電池充電狀態的技術，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揮蓄電池的使用價值，用開關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的正常運行。隨著信息社會對通信系統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得到了越來越高的關注。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，往往是市電發生故障了，系統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，再到測試電池靜態內阻，也有人提出了蓄電池的測試數學模型等等。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，詳細介紹傳統開關電源蓄電池充電技術出現的一些問題。討論了開關電源充電方式對蓄電池性能的影響，及其充電參數設置和電池容量的關系;提出了對可能發生或已經表現出的落后電池進行在線維護的技術，詳細介紹蓄電池在網運行過程中通過不同的階段 來調整開關電源充電參數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方案予以實現。
2 現行開關電源充電方式不合理之處
移動通信基站開關電源設備目前所采用蓄電池充電方式均未能遵從電池內部的物理化學規律，使整個充電過程存在著嚴重的過充電和析氣等現象，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電源設備對蓄電池充電方式是傳統恒壓充電方式，用于技術狀態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。 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的充電電壓，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，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節因此不能適應對各種不同技術狀態的蓄電池進行充電，同時也不能保證蓄電池徹底充足電。
3 開關電源的充電管理
高頻開關電源具有電池管理系統。它采用二級監控模式，能對電池的端電壓、充放電電流、電池房溫度及其它參數作實時在線監測。可準確根據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入限流均充狀態，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/浮充電壓溫度補償等工作，實現了全智能化，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，控制電池由浮充轉入均充。以充電電流，充電時間為依據，控制電池由均充轉入浮充。如果系統配有溫度傳感器，其均/浮充電壓可根據溫度作適當補償。
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(主要輸入基準)，通過調節模塊輸出電壓及限流點，穩定負載電流，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。監控模塊可以實施對電池的全自動管理。為了實現此功能，各充電模塊必須設置在“自動”工作狀態。
圖1 監控模塊的工作曲線
監控模塊對電池的智能化管理主要體現在以下三種工作狀態中。
3.1 正常充電狀態
監控模塊自動記錄均充和浮充的開始時刻，在上電初始如果監控模塊發現均充過程尚未結束，則會繼續進行均充。如果上電前是處于限流均充狀態，則繼續進行限流均充，如果是處于恒壓均充狀態。則繼續進行恒壓均充。在限流均充時。當充電電壓達到恒壓均充電壓值的時候，會自動轉入恒壓均充。
在浮充情況下，若浮充電流大于設定值(轉均充參考電流)，或電池組剩余容量小于設定值(轉均充容量比)，則監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束，充電電壓降低，投入浮充狀態。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
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場通過監控模塊上的顯示來明確這一過程，也可在遠程監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
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(轉均充參考電流)。或電池組剩余容量小于設定值(轉均充容量比)，則監控模塊會自動控制模塊進行均充。在監控模塊的軟件設置中，電池放電后，轉均充條件有兩個：電池現有容量、電池電流。兩個條件中的任意一個達到即進行轉換。
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，溫度補償系數進行設置。一旦設定，監控模塊就會根據電池房的溫度自動對均/浮充電壓進行調節。
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來調整電池容量的計算結果。監控模塊可根據電池電流、充放電狀態以及充放電系數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 自動與手動相結合
監控模塊可在“自動”和“手動”兩種方式下工作，在“自動”方式下。監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。維護人員可手動調節模塊的輸出電壓實現電池的均/浮充轉換：通過對模塊的限流點調節。實現對電池的限流調節。此時監控模塊只通過通訊口采集各模塊的數據及配電數據。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，監控模塊會自動監視均充時間。當均充時間超過用戶設定的定時均充時間時，就會轉入浮充。