1. 引言
SELEX1119A型DME设备是由SELEX公司生产，主要用于飞机航路飞行和精密进近的陆基导航设备 [1] 。在1119A型设备中BCPS主要有三个功能，首先是将整流后的直流电提供给发射机，满足发射机所需的工作电压；其次是将设备电池提供的工作电压传递给发射机；最后是在市电可用的情况下给设备电池充电，因此BCPS板件是设备电源系统中的重要桥梁。目前关于SELEX测距仪设备BCPS板件的研究仅仅是针对设备供电系统的组成进行介绍 [2] ，对BCPS板件内部故障的案例分析较少。因此本文将针对BCPS板件故障时的故障现象进行深入分析，理清排故思路，探究故障原因，排查潜在隐患，优化设备电池配备。
2. 设备故障现象
某日湖北境内导航台SELEX119A型DME设备一号机告警切机，通过PMDT监控了解到Battery1电压告警，监控显示电池电压为41.8 V，明显低于告警门限48 V。通过万用表对电池电压进行测量发现电池电压与监控显示一致。实地观察发现，一号机运行时设备面板主要告警灯亮红灯，在电池电压低的情况下，设备底部面板仍显示涓流充电，当切换为2号机时设备正常运行。
3. 设备故障现象分析
针对上述故障现象，接下来将对其进行逐一分析：
1) PMDT监控软件中Batterry1电压低产生告警，表明设备通过自检测得1号机设备电池电压低于48 V告警门限。
2) LCU设备面板“主要告警”指示灯变红，表明DME设备产生主要告警，从而导致设备切机 [3] 。
3) 通过万用表检测电池实际电压与监控显示一致：表明设备监控不存在误告警情况
4) 设备切机后二号机正常运行，表明主备机公共部分故障概率较低，设备一号机单机故障可能性大
5) 设备一号机运行时电池电压有持续降低的趋势，而BCPS在DME设备起到电池充电作用，因此BCPS或设备电池故障的概率较大。
4. 故障判断与排故思路
为进一步确认故障原因和故障点，首先对DME设备的电池进行检查，经过测量后设备电池电压为40 V，而在正常情况下设备电池电压不会低于48 V，可见设备电池掉电严重。当处于浮充状态下的设备电池电压为54 V，同时设备面板将会快充状态，然而面板此时显示为涓流充电，表明了设备电池未处于充电状态。
为了排除因电池故障导致设备电池电压偏低的故障因素，我们将DVOR和DME设备电池进行对换，具体方法是将DME和DVOR设备电池的进线进行对换，利用DVOR的BCPS板件对DME设备电池充电。通过检查设备状态及电池的电压趋势发现，DME设备电池电压逐步上升，电源面板指示灯均正常，通过该项检查从而排除了设备电池故障的因素。
紧接着针对DME设备电池的充电回路进行逐级的排查：
1) 充电线缆及空开的排查：利用万用表对电池输出、输入空开以及线缆进行检查未发现短路及断路点，由此可知电池至设备BCPS板件间的充电回路正常。
2) 检查设备交流输入：如图1所示利用万用表对TB3的TRANSMITTER LINE IN孔和地线孔进行检查，交流输入电压在220 V ± 10%~15%范围内，说明交流输入正常。
Figure 1. AC MONITOR circuit diagram
图1. AC MONITOR电路图
3) 检查BCPS上级板件Power Supply与BCPS板件之间回路是否正常，首先检查BCPS模块输入端是否正常，如图2所示通过分析BCPS与Power Supply之间的电路图发现，E1、E2接线柱为BCPS板件的输入端口，经检测该接线柱电压为48 V，满足正常电压标准。
Figure 2. BCPS and Power Supply circuit diagram
图2. BCPS与Power Supply电路图
4) 检查BCPS板件与电池间回路：如图3所示通过分析BCPS板件内部电路图，图4 E7、E8接线柱为BCPS与电池的连接端口，该接线柱正常情况下应满足充电电压54 V的标准。为了避免电池电压对接线柱电压测量的影响，首先断开电池与BCPS板件的连接，对E7、E8接线柱进行检测，然而经查发现该接线柱电压为0 V，表明BCPS板件的充电回路异常。
Figure 3. BCPS and battery connection circuit diagram
图3. BCPS与电池连接电路图
因此针对BCPS的充电回路我们进行了针对性排查，首先E7接线柱不能提供54 V的充电电压是导致电池掉电的关键。如图5所示通过分析BCPS板件模块框图发现，其内部48~54.2 V升压模块用于提供充电电压，因此该升压模块故障的可能性大。
如图6所示，BCPS内部DC-DC模块位于电路图PS1位置，对应于BCPS板件的背面散热鳍片的底部。如图7所示，拆开BCPS底部散热鳍片，发现BCPS升压模块电路已被烧毁，从而导致充电电压为0，电池持续掉电。
Figure 6. BCPS boost module circuit diagram
图6. BCPS升压模块电路图
5. 设备故障结果分析
通过故障的排查与梳理，最终发现由于BCPS内部升压模块烧毁，导致充电电压输出为0，从而使得设备电池持续掉电。因此根据该故障现象和结果，本文针对BCPS升压模块的烧毁原因进行进一步的论证。
通过查询SELEX 1119A型测距仪设备的技术手册，发现该设备建议使用45 Ah或75 Ah设备电池组，而该导航台的测距仪设备采用的是四节120 Ah的电池组。因此我们从阀控密封式铅酸蓄电池的充电工艺角度去分析，电池容量的大小的不同对BCPS充电电路所带来的影响。
铅酸蓄电池容量用符号C来表示单位库伦(C)或安时(Ah)，指在一定条件下(如温度、放电终止电压等)，蓄电池放电至终止电压时所能提供的电量，蓄电池容量为放电时间与电流的积分，即：
其中C为容量单位库伦或安时，i(t)为t时刻放电电流，t为放电终止时刻时间。
目前充电蓄电池充电主要有四种基本模式：恒压充电、恒流充电、恒流恒压充电以及恒流恒压恒压(三段式充电方法)。阀控密封式铅酸蓄电池常用的是三段式充电方法 [4] 。
其中三段式充电方法主要分为恒流阶段、恒压阶段以及涓流阶段(图8)。其中恒流阶段主要利用额定充电电流I1给电池充电，其中I1一般限制在0.4 C，其中C为蓄电池容量，直到充电电压达到额定电压V1时转入第二阶段进行恒压充电，其中充电电流I2随时间逐渐减小，但仍与蓄电池容量成正比。最后当I2低于某一个设定值后进入涓流充电阶段。
综上所述，电池容量过大时所需要的充电电流也会随之增加。此外设备正常工作时，BCPS板件不仅给发射机提供48 V直流工作电压，同时给设备电池充电 [4] ，因此过大容量的电池会使得充电电流长期高于板件的限定值，从而导致BCPS升压模块烧毁。
Figure 8. Three-stage charging method voltage and current change curve
图8. 三段式充电法电压与电流变化曲线
6. 分析与总结
针对此次因使用大容量设备电池导致BCPS升压模块烧毁，从而产生设备电池掉电的案例，本文将从设备、环境、人员、管理几个方面进行分析和总结。
1) 人为因素。设备电池一般由设备厂家配置，但在设备安装过程中，主观认为大容量电池可以提供更长的后备时间，但是忽视了设备技术资料中相关参数要求。设备运行的过程中，设备运行稳定、参数正常，导致维护人员在该过程中很难发现该隐患。
2) 设备因素。此次故障的出现是由于长时间使用大容量设备电池，导致BCPS板件中电池充电电流长时间过大。设备监控软件没有关于设备电池容量的监控，也无明显的预警、告警提示。而且由于放电电流的存在，监控软件设置的关于电流值预警和告警门限相对也比较大，对日常运行中的偏大电流缺少有效的监控和预警。
3) 环境因素。电池容量导致设备运行不稳定情况并不常见，设备电池放电维护后进行充电时，其电流值才会有明显变化，在日常运行中，电流值偏大一些并不会超出门限导致告警，但是长时间运行可能导致设备相关板件的元器件损坏，此类异常现象不明显，不易察觉。
4) 管理因素。在日常的放电维护中，未将电池容量的记录加入维护记录表中。忽视了电池容量等常规参数的记录。
综上，专业知识和经验对于设备运维工作十分重要，一方面可以帮助我们快速确定、排查故障，另一方面可以透过现象看本质，不被表面的问题误导从而直击根本。在日常的工作中当出现设备电池持续掉电的情况时，常常会因蓄电池故障率高的传统印象，从而第一时间去更换电池，忽略了对设备本身的隐患排查。因此针对众多的故障现象，我们需要结合理论知识与实际情况理清排查思路逐一排除，最终将故障原因精确到点。