蓄電池在惡劣應(yīng)用環(huán)境下面臨的問題
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，如巴基斯坦、印度等南亞地區(qū)，既給運營商造成了經(jīng)濟損失又損害了運營商的客戶滿意度。針對在惡劣應(yīng)用環(huán)境下蓄電池大量損壞，中興通訊進行了廣泛調(diào)研，深入了解蓄電池的應(yīng)用場景，調(diào)查分析蓄電池故障原因。問題的關(guān)鍵不在蓄電池本身，問題出在室外蓄電池柜沒有考慮對蓄電池進行高溫防護。要想根本解決問題，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。
室外蓄電池柜主動散熱技術(shù)的對比分析
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)品特性說起。對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。當環(huán)境溫度高于蓄電池設(shè)計壽命要求溫度(25 oC)時，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。也就是說電網(wǎng)頻繁停電會降低蓄電池的使用壽命。
對于室外基站，通常情況下運營商無力改善電網(wǎng)條件或者改善電網(wǎng)條件的成本太高、無法承受，所以我們從降低蓄電池的工作環(huán)境溫度入手，來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。對于高溫地區(qū)（一般在40℃以上）的應(yīng)用場景，需要通過主動散熱，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)備運行過程中都會發(fā)熱，而蓄電池卻不同。根據(jù)蓄電池充放電的電化學(xué)機理，蓄電池放電時不發(fā)熱。正常充電時(不過充電)基本不發(fā)熱。即蓄電池在正常使用過程中的發(fā)熱量可以忽略，因此，室外蓄電池柜內(nèi)沒有熱源，需要的制冷量小，據(jù)測算，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(Thermoelectric Cooler，即TEC)空調(diào)采用新興的半導(dǎo)體制冷技術(shù)，對于室外蓄電池柜的應(yīng)用場景，TEC空調(diào)和傳統(tǒng)壓縮機空調(diào)相比有很多優(yōu)勢：
1) 結(jié)構(gòu)簡單、可靠性高。整個制冷器由熱電制冷模塊和導(dǎo)線連接而成，不需要壓縮機，沒有機械轉(zhuǎn)動部件，因而無振動、無摩擦、無噪聲。可靠性高、壽命長(在32℃環(huán)境下壽命大于100,000小時)。
2）制冷不受交流停電影響。采用直流48V供電，在交流停電時由蓄電池給TEC空調(diào)供電，室外蓄電池柜內(nèi)仍然可以實現(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的效率隨容量的減小而下降，且壓縮機也不可能做得過小，而熱電制冷的效率與容量大小無關(guān)，在冷量負荷小的應(yīng)用領(lǐng)域具有優(yōu)勢。對于室外蓄電池柜應(yīng)用場景(冷量負荷小)，采用TEC空調(diào)是一個理想選擇。
4）體積小。特別適合室外柜安裝。
5）性價比。綜合以上分析，室外蓄電池柜采用TEC空調(diào)，性價比高。
6) 維護方便。TEC空調(diào)不需要制冷劑循環(huán)、沒有壓縮機轉(zhuǎn)動，定期關(guān)注一下防蟲網(wǎng)不要被堵住即可，維護工作量很小。
7) 綠色環(huán)保。不用氟利昂制冷劑，對大氣臭氧層無損害，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)計了系列TEC蓄電池柜，兩種典型的機柜如圖1所示。圖左機柜最大可以安裝2組狹長形12V 150Ah AGM或者膠體蓄電池。圖右機柜最大可以安裝6組狹長形12V 150Ah AGM或者膠體蓄電池（也可以安裝3組寬體12V 150Ah或者200Ah膠體蓄電池）。為了達到理想的降溫效果，要求機柜具備良好的隔熱效果，我們對隔熱棉進行了專業(yè)設(shè)計，盡量使用整張原材料而減少開孔和裁剪，隔熱棉采用40mm厚度。與TEC模塊一樣采用IP55防護等級設(shè)計。
TEC蓄電池柜在產(chǎn)品設(shè)計時充分考慮制冷效果和產(chǎn)品可靠性，選用先進的制冷芯片，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能力。