钛酸锂电池具有体积小、重量轻、能量密度高、密封性能好、无泄露、无记忆效应、自放电率低、充放电迅速、循环寿命超长、工作环境温度范围宽、安全稳定绿色环保等特点,所以在通信电源领域具有非常广泛的应用前景。

8 钛酸锂电池组与开关电源配套使用

针对钛酸锂电池的特性,在基站直流开关电源设置时,只须把浮充电压和均充电压调整到该电池组所需要的充电电压53.9V即可。这里需要特别说明的是,相对于密封阀控铅酸电池而言,钛酸锂电池的充电过程并不是浮充加均充的工作模式,只需满足电池充电时所需要的充电电压(必须在通信设备供电电压范围内)。因为电池即便是长期处于均充电状态下,由于自身的BMS保护功能,电池性能是不会发生改变的。

在安装电池组时,将该组电池进行离线测试,测试充电前的开路电压正常后,并接入直流屏配电电池保险上。

测试后,调整开关电源直流供电电压与之对应,分别将该组电池接入系统进行补充电。此时开关电源充电压设置为53.9V,充电电流限制为每组30A。同时为了防止电源监控模块损坏,模块自主工作时充电电压过高,将所有运行的开关电源模块进行调整,调整后对该组电池组进行补充电,随着电池电压升高,充电电流会相应减小,当每个-48V电池模块电压和开关电源的充电电压非常接近时,充电电流逐渐减小,随后电池组的BMS系统进行了保护,充电系统通过每个模块的BMS控制与电池断开,电池模块充电完成。

电池静止后进行了放电试验,采用0.1C10放电电流放电,即对电池单独放电电流为30A。放电时间为10h,实验后该电池放出容量为300Ah,电池组放出了额定容量的100%,所以电池组放出的容量完全满足额定容量的要求。

9 维护中对钛酸锂电池组容量试验和核对放电实验

根据动力维护规程,蓄电池组使用三年必须进行容量试验,使用六年后每年进行一次容量试验,准确地监测电池组的实际容量,确保在市电和电源设备出现故障时,蓄电池组能够保障通信设备正常运行的时间。

目前,通信基站配置两组电池,开关电源与钛酸锂电池组为并联间歇充电方式,所以,电池组无法脱离供电系统,无法单独对电池做容量试验。具体试验方法如下:

(1)方法一:带实际负荷的条件下进行(或实际负荷加上假负载)

为确保在这种情况下直流供电系统安全可靠的供电,对柴油发电机组进行检查,保障柴油发电机组运行正常,同时针对直流供电系统的负荷情况,确定电池组的放电倍率,符合3h率、5h率或10h率放电,最好环境温度为25℃左右,按10h率进行容量试验。实施电池容量试验时,把开关电源的浮充电压设定为46V,用BMS监控电池组单体的电压和保护,同时用直流钳型表检测电池放电电流是否正确,以确保用电设备供电安全。利用自身的电池BMS系统对电池组进行实时检测数据并打印存档。

(2)方法二:利用全在线充、放电智能设备进行

全在线充、放电智能设备能实现对一个直流供电系统并联的两组中的某一组电池进行在线放电和充电,以恒定电流对实际负荷进行在线放电至设定的截止电压后,自动恢复充电,所以整个放电和充电过程中,被测电池组始终在线,同时钛酸锂电池组的BMS系统也起到了对电池组的二次保护功能。与离线放电有所不同的是,一旦市电中断,该组电池还可以立即投入使用,而且整个系统上还有另一组电池时刻处于在线浮充备用状态,使用此种放电与传统的离线放电相比,可以使系统有尽可能多的备份电池容量,最大限度地降低了放电过程中系统供电瘫痪风险。全在线设备在连接电池组时,只在正极进行操作,而不用拆卸电池组负极到直流供电系统的电池组保险,防止了操作不当而引起短路的风险;电池组放电结束后,能自动转入充电恢复程序,不仅避免了离线容量试验时电池组间因电压差而造成的火花现象,而且还避免因另一组在线备用电池对该组电池的大电流反灌充电而破坏电池性能的发生。在线设备串联单组电池的放电节能方式,是将电池组中的电能直接释放到实际负载中,不像离线放电是将电能以热量形式消耗,所以串联在线设备对电池组放电方法达到了节能目的。

10 钛酸锂电池组的维护

(1)钛酸锂电池的运行环境要求

根据电池对环境的要求,室温不宜超过60℃;避免阳光对电池直射,朝阳窗户应作遮阳处理;确保电池组之间预留足够的维护空间。

(2)钛酸锂电池使用注意事项

通过动环集中监控系统与BMS实时对电池组的总电压、电流、单体电压、SOC、SOH、温度进行监测。同时,通过电池监测装置了解电池充放电曲线及性能,定期进行测量,发现故障及时处理。

(3)钛酸锂组经常检查的项目

应经常检查电池模块的极柱连接线(条)是否松动;是否有损伤、变形或腐蚀等现象;连接处有无松动,电池模块壳体有无损伤、渗漏和变形,电池及连接处温升是否异常;BMS数据线接触情况;电池组保护装置的动作是否可靠;对电池组的输出保险温升检查和信号保险进行告警实验。根据厂家提供的技术参数和现场环境条件,通过BMS系统检查电池组及单体电压是否满足要求,检测开关电源对电池组间歇充电时的充电电流是否在要求的范围内。检测开关电源供电系统对电池组的充电电压和限流值的设置是否正确。

(4)钛酸锂电池组正常运行的电压要求

钛酸锂间歇式充电压一般设置为单体电池:2.45～2.55V,也是钛酸锂电池组运行在最佳的工作状态下。开关电源设置稳定工作电压为53.9～56.1V。厂家技术说明书有特殊要求的,以厂家电池说明书为准,但必须满足通信直流电源-48V宽电压供电电压的维护标准要求。

11 结束语

钛酸锂电池的性能测试、容量试验和现场安装,日前在某地顺利完成。验证了本文所述内容的正确性。图22为钛酸锂电池组的安装现场。