浅谈恶劣环境下的蓄电池应用方案

　　通信直流电源是基础电信设备，为通信主设备提供供电保障。蓄电池组是通信直流电源系统中的重要组成部分，相当于备用电源，是通信直流电源系统的最后一道防线。

　　在电信业务的初期发展过程中，运营商对蓄电池关注较少，在交流停电时蓄电池能供电就可以了。近年来，电信运营领域的竞争加剧、愈演愈烈，运营商对蓄电池的使用寿命、维护工作量、TCO非常关注，要求越来越高。

　　随着通信网络的发展与技术进步，为了节省建设成本、加快建设周期，在城乡结合部、小城镇和农村地区，运营商往往不建设机房或者移动方舱，而是采用室外柜方案安置通信主设备及直流电源系统。近年来，全球主流运营商的新建基站中，室外基站的比例逐年提高。对于低纬度及沙漠化的国家或地区（如南亚、非洲等），高温对室外基站的影响很大。室外基站一般处于偏远地区，电力保障较差，尤其在发展中国家。室外基站经常面对高温、电网频繁停电的恶劣工作环境。通信直流电源系统的室外应用渐趋主流，蓄电池经常处于高温、电网频繁停电的恶劣应用环境。

　　蓄电池在恶劣应用环境下面临的问题

　　随着室外基站应用增多，恶劣应用环境下蓄电池故障逐渐凸显出来，如巴基斯坦、印度等南亚地区，既给运营商造成了经济损失又损害了运营商的客户满意度。针对在恶劣应用环境下蓄电池大量损坏，中兴通讯进行了广泛调研，深入了解蓄电池的应用场景，调查分析蓄电池故障原因。问题的关键不在蓄电池本身，问题出在室外蓄电池柜没有考虑对蓄电池进行高温防护。要想根本解决问题，必须提供蓄电池在室外恶劣环境下应用的综合解决方案。

　　室外蓄电池柜主动散热技术的对比分析

　　室外柜的散热方式有多种选择，哪种散热方式适合室外蓄电池柜呢？这要从蓄电池的产品特性说起。对于通信直流电源系统中的铅酸蓄电池，用户最关注的是使用寿命。影响铅酸蓄电池使用寿命的主要因素是环境温度和电网条件。

　　铅酸蓄电池的使用寿命与环境温度密切相关。环境温度越高，蓄电池的使用寿命越短。当环境温度高于蓄电池设计寿命要求温度（25 oC）时，温度每上升10oC，使用寿命缩短一半。

　　蓄电池的放电次数、放电深度直接影响蓄电池使用寿命。放电次数越多、放电深度越深，蓄电池的使用寿命越短。也就是说电网频繁停电会降低蓄电池的使用寿命。

　　对于室外基站，通常情况下运营商无力改善电网条件或者改善电网条件的成本太高、无法承受，所以我们从降低蓄电池的工作环境温度入手，来提高蓄电池的使用寿命。

　　室外柜的传统散热方式是风扇直通风或热交换器，但这两种方式都不能使柜内温度低于柜外的环境温度。对于高温地区（一般在40℃以上）的应用场景，需要通过主动散热，使室外蓄电池柜的柜内温度低于柜外的环境温度。中兴通讯突破常规，组合创新，把制冷部件引入了室外蓄电池柜。

　　通信主设备（如GSM、传输等）和直流电源的功率变化部分（整流器）在设备运行过程中都会发热，而蓄电池却不同。根据蓄电池充放电的电化学机理，蓄电池放电时不发热。正常充电时（不过充电）基本不发热。即蓄电池在正常使用过程中的发热量可以忽略，因此，室外蓄电池柜内没有热源，需要的制冷量小，据测算，通常情况下室外蓄电池柜只要200—400W的制冷量就够了。热电制冷（Thermoelectric Cooler，即TEC）空调采用新兴的半导体制冷技术，对于室外蓄电池柜的应用场景，TEC空调和传统压缩机空调相比有很多优势：

　　1） 结构简单、可靠性高。整个制冷器由热电制冷模块和导线连接而成，不需要压缩机，没有机械转动部件，因而无振动、无摩擦、无噪声。可靠性高、寿命长（在32℃环境下寿命大于100，000小时）。

　　2）制冷不受交流停电影响。采用直流48V供电，在交流停电时由蓄电池给TEC空调供电，室外蓄电池柜内仍然可以实现制冷。

　　3） 制冷效率与制冷量。在大容量情况下，热电制冷的效率不及蒸气压缩式制冷。但是蒸气压缩式制冷机的效率随容量的减小而下降，且压缩机也不可能做得过小，而热电制冷的效率与容量大小无关，在冷量负荷小的应用领域具有优势。对于室外蓄电池柜应用场景（冷量负荷小），采用TEC空调是一个理想选择。

　　4）体积小。特别适合室外柜安装。

　　5）性价比。综合以上分析，室外蓄电池柜采用TEC空调，性价比高。

　　6） 维护方便。TEC空调不需要制冷剂循环、没有压缩机转动，定期关注一下防虫网不要被堵住即可，维护工作量很小。

　　7） 绿色环保。不用氟利昂制冷剂，对大气臭氧层无损害，绿色环保。

基于以上分析，我们选用综合性