喬 健，李志華

（深圳市比亞迪鋰電池有限公司，廣東 深圳518119）

0 引 言

IDC機房中的直流系統(tǒng)是由蓄電池組、充電設(shè)備、直流屏等設(shè)備組成，其中的蓄電池是一種與通信系統(tǒng)運行相對獨立的電源系統(tǒng)，在機房交流電完全中斷的情況下或其它事故狀態(tài)下，仍能可靠工作，甚至成為設(shè)備工作的唯一能源供給者。目前機房直流系統(tǒng)中的蓄電池大多采用閥控式鉛酸蓄電池，電池本身的質(zhì)量、結(jié)構(gòu)、工藝缺陷及使用不當?shù)葐栴}，常常導(dǎo)致一些蓄電池早期失效。

1 閥控式鉛酸蓄電池存在的問題

1.1 使用壽命達不到正常周期

受環(huán)境溫度、充電電壓和過度放電等因素影響，閥控式鉛酸蓄電池的使用壽命經(jīng)常達不到額定年限。

（1）環(huán)境溫度的影響

（2）充電電壓

蓄電池在長期的過充電狀態(tài)下，正極因析氧反應(yīng)，水被消耗，H＋增加，從而導(dǎo)致正極附近酸度增加，板柵也因腐蝕加速而變薄，使電池容量降低同時因水損耗加劇，導(dǎo)致蓄電池有干涸的危險，從而影響蓄電池壽命。

（3）過度放電

蓄電池過度放電主要發(fā)生在交流電源停電后，蓄電池長時間為負載供。當蓄電池因過度放電到時電壓過低時，電池內(nèi)部將會有大量的硫酸鉛被吸附到電池陰極表面造成“硫酸鹽化”現(xiàn)象。硫酸鉛是一種絕緣體，在陰極上形成的硫酸鹽越多，蓄電池的內(nèi)阻越大，電池的充放電性能就越差，蓄電池的使用壽命就縮短。

（4）長期浮充電

蓄電池在長期浮充電狀態(tài)下，只充電不放電勢必會造成蓄電池的陽極極板鈍化，導(dǎo)致蓄電池內(nèi)阻增大，容量大幅下降，蓄電池使用壽命縮短。

1.2 存在短時間電池崩潰的隱患

容量已嚴重不足的閥控式鉛酸蓄電池，在浮充狀態(tài)下，端電壓顯示正常、溫度正常、無漏液，但在站用交流失電或意外低電壓的情況下，會短時間崩潰。此外，在過充電狀態(tài)下VRLA電池存在燃燒、爆炸隱患；并且，對環(huán)境仍存在一定程度的污染。

但是，對于意識形態(tài)是什么、有什么特征等基本理論問題，馬克思主義理論界一直存在爭論。尤其是，在基本特征層面，思想來源的實踐性，利益主體的特殊性和基本內(nèi)容的虛假性，作為一種具有廣泛影響的理解范式，其在理論邏輯和實踐效果層面的不足之處正在顯現(xiàn)。為了更加準確地把握意識形態(tài)概念的基本特征，我們十分有必要回到馬克思意識形態(tài)思想的形成史之中，特別是很有必要探討意識形態(tài)問題展開的境域和方式。

2 磷酸鐵鋰電池的優(yōu)越性

鋰離子電池的優(yōu)點是能量比大，循環(huán)壽命長，自放電率小，無記憶效應(yīng)和環(huán)境污染。鋰離子電池的正極材料是鈷酸鋰、錳酸鋰和磷酸鐵鋰等，負極是碳素材料。根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩大類。

2.1 磷酸鐵鋰電池的優(yōu)點

（1）超長壽命：常溫1C充放電，單體經(jīng)2 000次循環(huán)后容量仍大于80%。

（2）使用安全：磷酸鐵鋰正極材料具有良好的電化學(xué)性能，充放電平臺十分平穩(wěn)，充放電過程中結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，電池不燃燒、不爆炸、安全性好。

（3）能量密度高：標稱電壓為3.2 V，能量密度是鉛酸電池的4倍左右，體積小、重量輕。

（4）高功率輸出：可大電流充放電，磷酸鐵鋰電池可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，最大放電電流可達3C。

（5）高溫性能好：外部溫度55℃時電池正常工作。

（6）綠色環(huán)保：該電池不含任何重金屬，整個生產(chǎn)過程清潔無毒，所有原料都無毒。

2.2 使用磷酸鐵鋰電池可以解決的問題

（1）磷酸鐵鋰電池在長期浮充狀態(tài)下，本身容量變化較小。利用此特性，在保證直流電源安全性前提下，實施在線不完全容量充放電檢驗，實現(xiàn)機房直流蓄電池組免維護安全運行。

（2）解決機房蓄電池安全問題，取消專用蓄電池室。

（3）解決機房蓄電池廢棄處理問題。

3 磷酸鐵鋰電池在高壓直流系統(tǒng)的應(yīng)用

3.1 高壓直流系統(tǒng)

在通訊行業(yè)中的專用設(shè)備，一直采用直流48 V開關(guān)電源，作為其主要供電方式的UPS電源也在其中大量應(yīng)用，但傳統(tǒng)交流UPS固有的特點，決定了其具有可靠性差、轉(zhuǎn)換效率低、輸入電流諧波大等一系列缺點，大型交流UPS系統(tǒng)故障造成的通信阻斷頻繁發(fā)生，造成重大的經(jīng)濟損失和社會影響。直流開關(guān)電源供電的可靠性遠高于交流UPS。而對IDC數(shù)據(jù)設(shè)備而言，采用220 V以上合適的高壓直流來代替原有交流220 V來供電，技術(shù)上是完全可行的。圖1所示為比亞迪高壓直流系統(tǒng)。

3.1.1 高壓直流供電有以下優(yōu)點

（1）供電可靠性大大提高。停電時，蓄電池可以直接提供給負載，確保供電的不間斷；直流電壓的參數(shù)只有電壓幅值一個，各整流模塊間不存在相位同步的問題，系統(tǒng)電路拓撲結(jié)構(gòu)簡單，可靠性大大提高，整流模塊間的并聯(lián)相對交流UPS而言要簡單，整流模塊即使脫離了控制模塊，只要輸出電壓穩(wěn)定，也能并聯(lián)輸出電能。

（2）工作效率高。高壓直流系統(tǒng)減少逆變環(huán)節(jié)功率的損耗，減低了線損。高壓直流系統(tǒng)整流模塊的并機技術(shù)簡單，可以采用大量模塊并聯(lián)，使單模塊的容量使用率比交流UPS提高了很多。交流UPS由于涉及到復(fù)雜的同步并機技術(shù)，整機維護和擴容只能依賴于廠家，而采用高壓直流后，就如普通的48 V直流系統(tǒng)一樣，雖然電壓增高了，但只要做好安全防護措施，更換維護和擴容都是便捷的。又由于高壓直流的輸出為“浮地”，沒有零線，因此也就沒有了“零地”電壓對設(shè)備造成的不明原因的干擾和故障。

圖1 比亞迪高壓直流系統(tǒng)原理圖

3.1.2 高壓直流供電系統(tǒng)待解決的問題

對直流輸出配電的要求增高：直流電由于沒有“過零點”，滅弧相對困難，所以對配電所需的直流空氣開關(guān)的性能要求增高，相應(yīng)的成本也會略有增加，同時電纜的消耗會略有增加，主要原因是由原有的三相四線制供電變化成一相兩線制后，對于300 V以下的直流電壓，電纜的耗銅會略有增加。

3.2 磷酸鐵鋰電池在高壓直流系統(tǒng)中的應(yīng)用

針對上述高壓直流磷酸鐵鋰電池的特性，所以在進行電源設(shè)備選型或設(shè)置時，只須把浮充電壓或均充電壓調(diào)整到鐵鋰電池的充電電壓。相對于閥控鉛酸電池而言，磷酸鐵鋰電池的充電過程并不是浮充加均充的充電模式，只要滿足磷酸鐵鋰電池充電時所需要的充電電壓。因為磷酸鐵鋰電池即便是長期處于均充電狀態(tài)下，由于自身BMS的保護功能，電池性能是不會發(fā)生改變的。磷酸鐵鋰電池在這方面的優(yōu)勢非常明顯。另外高壓直流電源系統(tǒng)的實時監(jiān)控、穩(wěn)壓限流、模塊休眠、均浮充自動轉(zhuǎn)換、電池溫度補償、智能化管理等功能的設(shè)置，可以直接參照鉛酸電池的設(shè)置就可以了。只要把充電電壓提高到磷酸鐵鋰電池所需的充電電壓。每組電池的總電壓后，調(diào)整開關(guān)電源直流供電電壓與之對應(yīng)，將鐵鋰電池接入系統(tǒng)進行補充電。此時開關(guān)電源充電壓設(shè)置為278 V，充電電流限制為每組10 A。電池組初始充電電流10.1 A，隨著電池組電壓升高，充電電流會相應(yīng)減小，當電池組電壓和開關(guān)電源的充電電壓非常接近時，電池組的充電電流逐漸減小為0A，此時電池組的BMS系統(tǒng)進行了保護，充電系統(tǒng)通過BMS與電池斷開，電池充電完成。

3.3 比亞迪磷酸鐵鋰電池的設(shè)計優(yōu)勢

（1）按單體磷酸鐵鋰電池電壓重新配置系統(tǒng)。

（2）能夠開發(fā)適應(yīng)磷酸鐵鋰電池的充電模塊，以適應(yīng)磷酸鐵鋰電池管理。

（3）設(shè)計磷酸鐵鋰電池并聯(lián)單元結(jié)構(gòu)組件。

（4）對磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)進行了最優(yōu)設(shè)計，圖2為比亞迪磷酸鐵鋰電池管理（BMS）系統(tǒng)。其管理內(nèi)容包括：

圖2 比亞迪磷酸鐵鋰電池管理（BMS）系統(tǒng)

a.常態(tài)管理內(nèi)容：控制模塊開始處于“常態(tài)電壓”，并根據(jù)“均充電流限流點”和負載電流控制模塊總輸出電流。

b.均充管理內(nèi)容：控制模塊輸出“均充電壓”，并根據(jù)“均充電流限流點”和負載電流控制模塊總輸出電流。

4 結(jié)束語

隨著現(xiàn)代通訊行業(yè)的發(fā)展趨勢，通訊機房里面的設(shè)備對直流電源系統(tǒng)提出了更高的要求，傳統(tǒng)鉛酸電池由于其自身不耐高溫，過度放電，早期失效，以及需要大量的維護工作等缺陷，阻礙著通訊行業(yè)的現(xiàn)代化進程。以磷酸鐵鋰為正極材料的新型充電電池，其安全性能和循環(huán)壽命超過其他材料，此外還具有無毒、無污染、原材料來源廣泛的特點。將磷酸鐵鋰電池運用通訊基站中直流電源系統(tǒng)中是可行的，而且將可以大大提高設(shè)備運行的可靠性和穩(wěn)定性。