Hauptursachen für verkürzte Batterielebensdauer in Basisstationen

1. Die Rolle von Batteriepacks in Kommunikationssystemen

Derzeit verwenden die meisten Kommunikationsstromversorgungssysteme moderne ventilgeregelte Bleibatterien (VRLA). Diese Batterien haben typischerweise eine Einzelzellenspannung von 2 V und werden in Reihe geschaltet, um 48-V- oder 24-V-Systeme zu bilden. Die Hauptfunktionen dieser Batterien bestehen darin, Kommunikationsgeräte zu schützen und den reibungslosen Betrieb des Netzwerks sicherzustellen. In Bezug auf den Geräteschutz spielen die Batterien zusammen mit unterbrechungsfreien Stromversorgungen (USV) und Schaltnetzteilen eine wichtige Rolle bei der Verhinderung von Spannungsspitzen und Transienten im Stromnetz. Sie schützen Kommunikationsgeräte wirksam und verhindern Standortausfälle. In Bezug auf den Netzwerkbetrieb halten die Batterien zusammen mit USV- und Schaltnetzteilen den Systembetrieb während Stromunterbrechungen aufrecht und filtern Störspannungen heraus, um die Kommunikationsqualität sicherzustellen.

Nach dem Einbau in Kommunikationsbasisstationen müssen diese Batterien normalerweise mehrere Jahre lang nicht ausgetauscht werden. Daher ist es wichtig, die Batteriewartung zu verbessern, um ihre Betriebsbedingungen zu verbessern, was wiederum die Lebensdauer der Batterie effektiv verlängern kann. Die Online-Batterieüberwachung spielt bei der Wartung von Kommunikationsstromsystemen eine unverzichtbare Rolle, insbesondere in unbemannten Umgebungen.

2. Aktueller Stand der Batterietechnologie in Kommunikationssystemen

Batteriepacks sind ein entscheidender Teil der unterbrechungsfreien Gleichstromversorgung der Basisstation, mit Investitionen, die mit denen in Schaltnetzteilanlagen vergleichbar sind. Die meisten mobilen Basisstationen verwenden ventilgeregelte, versiegelte Bleibatterien (VRLA), die im späten 20. Jahrhundert entwickelt wurden. Aufgrund ihrer ventilgeregelten, versiegelten Struktur benötigen diese Batterien keine Säure- oder Wasserwartung, sind frei von Säurelecks oder -nebel und können neben Geräten im selben Raum installiert werden. Sie sind beliebt aufgrund ihrer kompakten Größe, ihres geringen Gewichts, ihrer geringen Selbstentladung, ihres minimalen Wartungsaufwands, ihrer langen Lebensdauer, ihrer Benutzerfreundlichkeit und Zuverlässigkeit. Es ist jedoch wichtig zu beachten, dass die elektrochemischen Prinzipien von VRLA-Batterien zwar unverändert geblieben sind, die steigenden Anforderungen an die Batterieleistung jedoch zu strengeren Wartungsanforderungen geführt haben. Außerdem bezeichneten Hersteller diese Batterien früher manchmal als "wartungsfreidddhh, was einige Wartungsmitarbeiter glauben ließ, dass die Batterien keine Wartung erforderten. Dieser Irrtum hatte nachhaltige Auswirkungen und führte dazu, dass der Wartung und Prüfung der Batterien nicht genügend Aufmerksamkeit geschenkt wurde.

Die häufigsten Probleme bei der aktuellen Nutzung von Basisstationsbatterien sind schneller Kapazitätsverlust, kurze Lebensdauer und häufige Standortausfälle. Die Batteriequalität der großen VRLA-Hersteller entspricht im Allgemeinen den Anforderungen der Betreiber, obwohl es zwischen den Herstellern Unterschiede in Qualität und Leistung gibt. Die Batteriequalität selbst ist jedoch nicht der Hauptgrund für den schnellen Kapazitätsverlust und die verkürzte Lebensdauer. Wenn man die Batteriestruktur, die Leistung und die Bedingungen vor Ort berücksichtigt, ist es offensichtlich, dass VRLA-Batterien unter normalen Umständen 1-4 Jahre halten sollten, ohne dass die Kapazität deutlich abnimmt. Die Hauptfaktoren, die die Batterielebensdauer beeinflussen, hängen mit der Betriebsumgebung und den Wartungspraktiken an Basisstationen zusammen.

Hauptursachen für schnellen Kapazitätsverlust und verkürzte Lebensdauer von Basisstationsbatterien:

Häufige Stromausfälle und lange, unregelmäßige Stromausfallzeiten: Das häufige Laden und Entladen von Batterien aufgrund von Stromausfällen kann zu einem frühen Ausfall der Batterie führen. Ein häufiges Problem ist die Sulfatierung der negativen Platten, die ein typisches Zeichen für einen frühen Kapazitätsverlust ist. Wenn eine Basisstation häufige Stromausfälle erfährt, entlädt sich die Batterie, bevor sie vollständig aufgeladen ist, was zu einer Unterladung führt. Wiederholte Unterladung führt zu einem kumulativen Kapazitätsverlust, wodurch die Kapazität der Batterie in kurzer Zeit erheblich sinkt und ihre Lebensdauer verkürzt wird.

Falsche Einstellungen des Schaltnetzteils: Wenn die Spannungseinstellungen für den Unterspannungsschutz und die Reset-Spannung für das Schaltnetzteil der Basisstation zu niedrig sind, kann es zu einer Über- oder Tiefentladung der Batterie kommen, was die Sulfatierung der negativen Platten beschleunigt. Die richtigen Werte für den Unterspannungsschutz müssen basierend auf dem Laststrom eingestellt werden. Derzeit wird der Unterspannungsschutz oft zu niedrig eingestellt, was zu einer Überentladung führt. Wenn die Batterie wiederholt überentladen und nicht vollständig wieder aufgeladen wird, verkürzt sich ihre Lebensdauer erheblich.

Raue Betriebsumgebung: Wenn die Basisstation nach Stromausfällen nicht klimatisiert ist, steigt die Innentemperatur, was die Lebensdauer der Batterie verkürzt. Wenn die Klimaanlage defekt ist und nicht rechtzeitig repariert wird oder wenn Stromausfälle den Betrieb der Klimaanlage verhindern, können die Temperaturen in der Station 70 °C überschreiten, was die Batterieleistung stark beeinträchtigt. Hohe Temperaturen beschleunigen das thermische Durchgehen und verursachen Korrosion der positiven Platten, Plattenverformung und Anschwellen oder Rissbildung der Batterie, was letztendlich zu einer schnellen Abnahme der Batteriekapazität und einer verkürzten Lebensdauer führt.

Fehler beim Wiederaufladen nach Entladung: In einigen abgelegenen Gebieten kommt es häufig und über längere Zeiträume zu Stromausfällen. Wenn die Batterie bis zu ihrer Endspannung entladen wird und nicht rechtzeitig wieder aufgeladen wird, verringert sich die Kapazität der Batterie und ihre Lebensdauer verkürzt sich. Wenn die Erhaltungsladespannung des Schaltnetzteils zu niedrig ist, kann die Batterie über längere Zeiträume in einem unterladenen Zustand bleiben.

3. Die Notwendigkeit der Batterieüberwachung

Wie bereits erwähnt, ist das Kommunikationsstromversorgungssystem das Rückgrat des Kommunikationsnetzwerks und die Backup-Batterie die letzte Verteidigungslinie. Kommt es zu einem Unfall aufgrund eines Batterieausfalls im Kommunikationsgeräteraum, können die Folgen katastrophal sein. Um den reibungslosen Betrieb von Kommunikationsnetzwerken zu gewährleisten, konzentrieren sich die Betreiber zunehmend auf die Wartung und Prüfung der Batterien. Sie haben strenge Wartungsstandards wie IEEE1189-2005 übernommen und verlassen sich nun auf effektivere Überwachungssysteme.

Herkömmliche Wartungsmethoden, wie z. B. regelmäßige Entladetests, unterliegen aufgrund von Personalmangel, abgelegenen Standorten und langen Testzeiten Einschränkungen. Batterieüberwachungssysteme bieten gegenüber herkömmlichen Methoden mehrere Vorteile:

Reduzierter manueller Arbeitsaufwand für Messungen und Batterieprüfungen vor Ort.

Kontinuierliche Überwachung des Batteriezustands ohne die Notwendigkeit regelmäßiger Besuche, was Kosten spart.

Verbesserte Zuverlässigkeit der Stromversorgung, wodurch Systemausfallzeiten reduziert werden.

Frühzeitiger Austausch defekter Batterien, bevor andere Zellen beeinträchtigt werden. Dadurch wird die Lebensdauer des gesamten Batteriesystems verlängert.

Besseres Management der Batterieaustauschzyklen, wodurch eine proaktive Beschaffung gewährleistet und der Bedarf an Massenaustausch reduziert wird.

Verbesserte Kundenzufriedenheit durch Minimierung von Stromunterbrechungen.

Verbesserte Systemzuverlässigkeit und Produktionskapazität durch frühzeitiges Erkennen fehlerhafter Batterien.

Verwendung einer patentierten Impedanzmesstechnologie, um Batterieprobleme im Frühstadium zu erkennen.

Fernüberwachung und Trendanalyse zur Verbesserung der Managementeffizienz.

Genaue Verfolgung der Batterieleistung bei Stromausfällen, wodurch die Betriebsplanung und -bereitschaft verbessert wird.

Obwohl die Implementierung von Batterieüberwachungssystemen kurzfristig die Betriebskosten erhöht, ist sie aufgrund der langfristigen Vorteile – wie einer Verlängerung der Batterielebensdauer um 30 %, einer Verringerung des Wartungsaufwands um 75 % und einer Senkung der Wartungskosten um 80 % – eine lohnende Investition. Außerdem werden Standortausfälle reduziert, die Kommunikationszuverlässigkeit verbessert und die Kundenzufriedenheit gesteigert.