蓄電池在惡劣應(yīng)用環(huán)境下面臨的問(wèn)題

隨著室外基站應(yīng)用增多，惡劣應(yīng)用環(huán)境下蓄電池故障逐漸凸顯出來(lái)，如巴基斯坦、印度等南亞地區(qū)，既給運(yùn)營(yíng)商造成了經(jīng)濟(jì)損失又損害了運(yùn)營(yíng)商的客戶滿意度。針對(duì)在惡劣應(yīng)用環(huán)境下蓄電池大量損壞，中興通訊進(jìn)行了廣泛調(diào)研，深入了解蓄電池的應(yīng)用場(chǎng)景，調(diào)查分析蓄電池故障原因。問(wèn)題的關(guān)鍵不在蓄電池本身，問(wèn)題出在室外蓄電池柜沒(méi)有考慮對(duì)蓄電池進(jìn)行高溫防護(hù)。要想根本解決問(wèn)題，必須提供蓄電池在室外惡劣環(huán)境下應(yīng)用的綜合解決方案。

室外蓄電池柜主動(dòng)散熱技術(shù)的對(duì)比分析

室外柜的散熱方式有多種選擇，哪種散熱方式適合室外蓄電池柜呢?這要從蓄電池的產(chǎn)品特性說(shuō)起。對(duì)于通信直流電源系統(tǒng)中的鉛酸蓄電池，用戶最關(guān)注的是使用壽命。影響鉛酸蓄電池使用壽命的主要因素是環(huán)境溫度和電網(wǎng)條件。

鉛酸蓄電池的使用壽命與環(huán)境溫度密切相關(guān)。環(huán)境溫度越高，蓄電池的使用壽命越短。當(dāng)環(huán)境溫度高于蓄電池設(shè)計(jì)壽命要求溫度(25oC)時(shí)，溫度每上升10oC，使用壽命縮短一半。

蓄電池的放電次數(shù)、放電深度直接影響蓄電池使用壽命。放電次數(shù)越多、放電深度越深，蓄電池的使用壽命越短。也就是說(shuō)電網(wǎng)頻繁停電會(huì)降低蓄電池的使用壽命。

對(duì)于室外基站，通常情況下運(yùn)營(yíng)商無(wú)力改善電網(wǎng)條件或者改善電網(wǎng)條件的成本太高、無(wú)法承受，所以我們從降低蓄電池的工作環(huán)境溫度入手，來(lái)提高蓄電池的使用壽命。

室外柜的傳統(tǒng)散熱方式是風(fēng)扇直通風(fēng)或熱交換器，但這兩種方式都不能使柜內(nèi)溫度低于柜外的環(huán)境溫度。對(duì)于高溫地區(qū)(一般在40℃以上)的應(yīng)用場(chǎng)景，需要通過(guò)主動(dòng)散熱，使室外蓄電池柜的柜內(nèi)溫度低于柜外的環(huán)境溫度。中興通訊突破常規(guī)，組合創(chuàng)新，把制冷部件引入了室外蓄電池柜。

通信主設(shè)備(如GSM、傳輸?shù)?和直流電源的功率變化部分(整流器)在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中都會(huì)發(fā)熱，而蓄電池卻不同。根據(jù)蓄電池充放電的電化學(xué)機(jī)理，蓄電池放電時(shí)不發(fā)熱。正常充電時(shí)(不過(guò)充電)基本不發(fā)熱。即蓄電池在正常使用過(guò)程中的發(fā)熱量可以忽略，因此，室外蓄電池柜內(nèi)沒(méi)有熱源，需要的制冷量小，據(jù)測(cè)算，通常情況下室外蓄電池柜只要200—400W的制冷量就夠了。熱電制冷(ThermoelectricCooler，即TEC)空調(diào)采用新興的半導(dǎo)體制冷技術(shù)，對(duì)于室外蓄電池柜的應(yīng)用場(chǎng)景，TEC空調(diào)和傳統(tǒng)壓縮機(jī)空調(diào)相比有很多優(yōu)勢(shì)：

1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高。整個(gè)制冷器由熱電制冷模塊和導(dǎo)線連接而成，不需要壓縮機(jī)，沒(méi)有機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)部件，因而無(wú)振動(dòng)、無(wú)摩擦、無(wú)噪聲?？煽啃愿?、壽命長(zhǎng)(在32℃環(huán)境下壽命大于100,000小時(shí))。

2)制冷不受交流停電影響。采用直流48V供電，在交流停電時(shí)由蓄電池給TEC空調(diào)供電，室外蓄電池柜內(nèi)仍然可以實(shí)現(xiàn)制冷。

3)制冷效率與制冷量。在大容量情況下，熱電制冷的效率不及蒸氣壓縮式制冷。但是蒸氣壓縮式制冷機(jī)的效率隨容量的減小而下降，且壓縮機(jī)也不可能做得過(guò)小，而熱電制冷的效率與容量大小無(wú)關(guān)，在冷量負(fù)荷小的應(yīng)用領(lǐng)域具有優(yōu)勢(shì)。對(duì)于室外蓄電池柜應(yīng)用場(chǎng)景(冷量負(fù)荷小)，采用TEC空調(diào)是一個(gè)理想選擇。

4)體積小。特別適合室外柜安裝。

5)性價(jià)比。綜合以上分析，室外蓄電池柜采用TEC空調(diào)，性價(jià)比高。

6)維護(hù)方便。TEC空調(diào)不需要制冷劑循環(huán)、沒(méi)有壓縮機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，定期關(guān)注一下防蟲(chóng)網(wǎng)不要被堵住即可，維護(hù)工作量很小。

7)綠色環(huán)保。不用氟利昂制冷劑，對(duì)大氣臭氧層無(wú)損害，綠色環(huán)保。

基于以上分析，我們選用綜合性能優(yōu)于傳統(tǒng)壓縮機(jī)空調(diào)的TEC空調(diào)作為室外蓄電池柜的制冷部件。

高溫防護(hù)能力良好的系列化TEC室外蓄電池柜

TEC室外蓄電池柜由TEC空調(diào)、柜體、隔熱保溫層等組成。為了滿足安裝不同容量和不同種類蓄電池需要，中興通訊設(shè)計(jì)了系列TEC蓄電池柜，兩種典型的機(jī)柜如圖1所示。圖左機(jī)柜最大可以安裝2組狹長(zhǎng)形12V150AhAGM或者膠體蓄電池。圖右機(jī)柜最大可以安裝6組狹長(zhǎng)形12V150AhAGM或者膠體蓄電池(也可以安裝3組寬體12V150Ah或者200Ah膠體蓄電池)。為了達(dá)到理想的降溫效果，要求機(jī)柜具備良好的隔熱效果，我們對(duì)隔熱棉進(jìn)行了專業(yè)設(shè)計(jì)，盡量使用整張?jiān)牧隙鴾p少開(kāi)孔和裁剪，隔熱棉采用40mm厚度。與TEC模塊一樣采用IP55防護(hù)等級(jí)設(shè)計(jì)。

TEC蓄電池柜在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)充分考慮制冷效果和產(chǎn)品可靠性，選用先進(jìn)的制冷芯片，高可靠性的風(fēng)扇，保溫性良好的隔熱棉。TEC蓄電池柜具備良好的高溫防護(hù)能力。