Principales causes de la réduction de la durée de vie des batteries des stations de base

1. Le rôle des batteries dans les systèmes de communication

Actuellement, la majorité des systèmes d'alimentation de communication utilisent des batteries plomb-acide scellées à régulation par soupape (VRLA) avancées. Ces batteries ont généralement une tension de cellule unique de 2 V et sont connectées en série pour former des systèmes de 48 V ou 24 V. Les principales fonctions de ces batteries sont de protéger les équipements de communication et d'assurer le bon fonctionnement du réseau. En termes de protection des équipements, les batteries, ainsi que les systèmes d'alimentation sans interruption (UPS) et les systèmes d'alimentation à découpage, jouent un rôle essentiel dans la prévention des surtensions, des pics et des transitoires du réseau électrique, protégeant efficacement les appareils de communication et empêchant les pannes de site. En ce qui concerne le fonctionnement du réseau, les batteries, ainsi que les systèmes d'alimentation sans interruption et à découpage, maintiennent le fonctionnement du système pendant les coupures de courant et filtrent la tension parasite, garantissant ainsi la qualité des communications.

Une fois installées dans les stations de base de communication, ces batteries ne nécessitent généralement pas de remplacement pendant plusieurs années. Il est donc essentiel d'améliorer la maintenance des batteries pour améliorer leurs conditions de fonctionnement, ce qui peut à son tour prolonger efficacement leur durée de vie. La surveillance en ligne des batteries joue un rôle indispensable dans la maintenance des systèmes d'alimentation de communication, en particulier dans les environnements sans personnel.

2. État actuel de la technologie des batteries dans les systèmes de communication

Les batteries sont un élément essentiel de l'alimentation sans interruption CC de la station de base, avec des investissements comparables à ceux des équipements d'alimentation à découpage. La plupart des stations de base mobiles utilisent des batteries plomb-acide scellées à régulation par soupape (VRLA) développées à la fin du 20e siècle. En raison de leur structure scellée à régulation par soupape, ces batteries ne nécessitent pas d'entretien d'acide ou d'eau, sont exemptes de fuites d'acide ou de brouillard et peuvent être installées à côté d'équipements dans la même pièce. Elles sont populaires en raison de leur taille compacte, de leur poids léger, de leur faible autodécharge, de leur entretien minimal, de leur longue durée de vie, de leur commodité et de leur fiabilité. Cependant, il est important de noter que si les principes électrochimiques des batteries VRLA restent inchangés, les exigences croissantes en matière de performances des batteries ont rendu leur entretien plus rigoureux. De plus, au début, les fabricants ont parfois qualifié ces batteries de « sans entretien », ce qui a conduit certains membres du personnel de maintenance à croire que les batteries ne nécessitaient aucun entretien. Cette idée fausse a eu un impact durable, entraînant une attention insuffisante à l'entretien et aux tests des batteries.

Les problèmes les plus courants liés à l'utilisation actuelle des batteries des stations de base sont la perte rapide de capacité, la courte durée de vie et les pannes fréquentes du site. La qualité des batteries des principaux fabricants de VRLA répond généralement aux exigences des opérateurs, bien qu'il existe des différences de qualité et de performances entre les fabricants. Cependant, la qualité de la batterie elle-même n'est pas la principale raison de la perte rapide de capacité et de la réduction de la durée de vie. Compte tenu de la structure de la batterie, des performances et des conditions sur site, il est évident que dans des circonstances normales, les batteries VRLA devraient durer de 1 à 4 ans sans baisse significative de capacité. Les principaux facteurs affectant la durée de vie de la batterie sont liés à l'environnement d'exploitation et aux pratiques de maintenance des stations de base.

Principales causes de la perte rapide de capacité et de la durée de vie réduite des batteries des stations de base :

Pannes de courant fréquentes et temps de coupure de courant longs et irréguliers : les charges et décharges fréquentes des batteries dues à des pannes de courant peuvent entraîner une défaillance prématurée de la batterie. Un problème courant est la sulfatation des plaques négatives, qui est un signe typique de perte de capacité précoce. Si une station de base subit des coupures de courant fréquentes, la batterie se décharge avant d'être complètement rechargée, ce qui entraîne une sous-charge. Une sous-charge répétée entraîne une perte de capacité cumulative, ce qui entraîne une baisse significative de la capacité de la batterie en peu de temps et réduit sa durée de vie.

Paramètres d'alimentation de commutation incorrects : si les paramètres de tension pour la protection contre les sous-tensions et la tension de réinitialisation de l'alimentation de commutation de la station de base sont trop faibles, la batterie peut subir une décharge excessive ou une décharge profonde, ce qui accélère la sulfatation des plaques négatives. Des valeurs de protection contre les sous-tensions appropriées doivent être définies en fonction du courant de charge. Actuellement, la protection contre les sous-tensions est souvent réglée trop bas, ce qui entraîne une décharge excessive, et lorsque la batterie est déchargée de manière répétée et n'est pas complètement rechargée, sa durée de vie est considérablement réduite.

Environnement d'exploitation difficile : après une panne de courant, si la station de base n'est pas climatisée, la température interne augmente, réduisant ainsi la durée de vie de la batterie. Si le système de climatisation est défectueux et n'est pas réparé à temps, ou si des pannes de courant empêchent le courant alternatif de fonctionner, les températures dans la station peuvent dépasser 70 °C, ce qui a de graves répercussions sur les performances de la batterie. Les températures élevées accélèrent l'emballement thermique, provoquant la corrosion des plaques positives, la déformation des plaques et le gonflement ou la fissuration de la batterie, ce qui entraîne finalement une diminution rapide de la capacité de la batterie et une réduction de sa durée de vie.

Échec de recharge après décharge : dans certaines régions isolées, les pannes de courant sont fréquentes et durent longtemps. Si la batterie se décharge jusqu'à sa tension de terminaison et n'est pas rechargée à temps, la capacité de la batterie diminue et sa durée de vie est raccourcie. De même, si la tension de charge flottante de l'alimentation à découpage est trop faible, la batterie peut rester dans un état de sous-charge pendant de longues périodes.

3. La nécessité de surveiller la batterie

Comme nous l'avons vu précédemment, le système d'alimentation de communication est l'épine dorsale du réseau de communication et la batterie de secours est la dernière ligne de défense. Lorsqu'un accident survient en raison d'une panne de batterie dans la salle des équipements de communication, les conséquences peuvent être catastrophiques. Pour assurer le bon fonctionnement des réseaux de communication, les opérateurs se concentrent de plus en plus sur la maintenance et les tests des batteries. Ils ont adopté des normes de maintenance strictes, telles que la norme IEEE1189-2005, et s'appuient désormais sur des systèmes de surveillance plus efficaces.

Les méthodes de maintenance traditionnelles, telles que les tests de décharge périodiques, présentent des limites en raison des contraintes de personnel, des emplacements éloignés et des temps de test longs. Les systèmes de surveillance des batteries offrent plusieurs avantages par rapport aux méthodes traditionnelles :

Travail manuel réduit pour la mesure sur site et l'inspection des batteries.

Surveillance continue de l'état de santé de la batterie sans nécessiter de visites périodiques, ce qui permet de réduire les coûts.

Fiabilité améliorée de l’alimentation électrique, réduisant les temps d’arrêt du système.

Remplacement précoce des batteries défectueuses avant qu'elles n'affectent les autres cellules, prolongeant ainsi la durée de vie globale du système de batterie.

Meilleure gestion des cycles de remplacement des batteries, garantissant un approvisionnement proactif et réduisant le besoin de remplacements en masse.

Amélioration de la satisfaction client en minimisant les interruptions de courant.

Amélioration de la fiabilité du système et de la capacité de production grâce à l’identification précoce des batteries défaillantes.

Utilisation d'une technologie de mesure d'impédance brevetée pour détecter les problèmes de batterie dès les premiers stades.

Surveillance à distance et analyse des tendances, améliorant l'efficacité de la gestion.

Suivi précis des performances de la batterie lors de pannes de courant, améliorant la planification et la préparation opérationnelles.

Bien que la mise en œuvre de systèmes de surveillance de batterie augmente les coûts d'exploitation à court terme, les avantages à long terme (comme l'allongement de la durée de vie de la batterie de 30 %, la réduction de la charge de travail de maintenance de 75 % et la diminution des coûts de maintenance de 80 %) en font un investissement rentable. Cela réduit également les pannes de site, améliorant la fiabilité des communications et la satisfaction des clients.