蓄電池的充放電特性

蓄電池具有自放電效應(yīng)。從生產(chǎn)制造車(chē)間到用戶使用，大約要延誤數(shù)月的時(shí)間。

以PA-NASONIC蓄電池為例，在30℃的環(huán)境溫度下貯藏8個(gè)月，蓄電池的殘存容量?jī)H為出廠時(shí)的一半，因此對(duì)于新購(gòu)買(mǎi)的與UPS配套的蓄電池，一般要進(jìn)行一次較長(zhǎng)時(shí)間的充電，這叫做初充電。蓄電池的初充電電流大小應(yīng)按0.1C來(lái)充電，蓄電池在放電終了后可進(jìn)行再充電，這叫正常充電。目前在UPS中普遍采用兩種充電方式：浮充和脈充。所謂浮充電是指整流器的輸出與蓄電池并聯(lián)工作，并同時(shí)向負(fù)載供電，實(shí)際上此時(shí)整流器提供的電流分兩路，一路送給負(fù)載，另一路送給蓄電池，以補(bǔ)充蓄電池自身內(nèi)部損耗，浮充充電工作方式接線簡(jiǎn)單，對(duì)改善UPS輸出瞬態(tài)響應(yīng)特性有好處。脈沖充電的特點(diǎn)是充電電流隨蓄電池容量而變化，用這種方式充電，可以縮短充電時(shí)間。

1.充電電壓

由于UPs蓄電池屬于備用工作方式，市電正常情況下處于充電狀態(tài)，只有停電時(shí)才會(huì)放電。為延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命，UPS的充電器一般采用恒壓限流的方式控制，蓄電池充滿后即轉(zhuǎn)為浮充狀態(tài)。

對(duì)于端電壓為12V的蓄電池，正常的浮充電壓在13.5~13.8V之間。浮充電壓過(guò)低，蓄電池充不滿，浮充電壓過(guò)高，會(huì)造成過(guò)電壓充電。當(dāng)浮充電壓超過(guò)14V時(shí)，即認(rèn)為是過(guò)電壓充電。嚴(yán)禁對(duì)蓄電池組過(guò)電壓充電，因?yàn)檫^(guò)電壓充電會(huì)造成蓄電池中的電解液所含的水被電解成氫和氧而逸出，使電解液濃度增大，導(dǎo)致蓄電池壽命縮短，甚至損壞。

2.充電電流

蓄電池充電電流一般以C來(lái)表示，C的實(shí)際值與蓄電池容量有關(guān)。舉例來(lái)講，如果是100Ah的蓄電池：C為100A。松下鉛酸免維護(hù)蓄電池的最佳充電電流為0.1C左右，充電電流決不能大于0.3C。充電電流過(guò)大或過(guò)小都會(huì)影響蓄電池的使用壽命。

理想的充電電流應(yīng)采用分階段定流充電方式，即在充電初期采用較大的電流，充電一定時(shí)間后，改為較小的電流，至充電末期改用更小的電流。充電電流的設(shè)計(jì)一般為0.1C，當(dāng)充電電流超過(guò)0.3C時(shí)可認(rèn)為是過(guò)電流充電。避免用快速充電器充電，否則會(huì)使蓄電池處于“瞬時(shí)過(guò)電流充電”和“瞬時(shí)過(guò)電壓充電”狀態(tài)，造成蓄電池可供使用電量下降甚至損壞蓄電池。過(guò)電流充電會(huì)導(dǎo)致蓄電池極板彎曲，活性物質(zhì)脫落，造成蓄電池供電容量下降，嚴(yán)重時(shí)會(huì)損壞蓄電池。

3.充電方式

鉛酸蓄電池放電產(chǎn)物是硫酸鉛，若不及時(shí)轉(zhuǎn)化掉，會(huì)使蓄電池處于充電不足狀態(tài)，從而降低蓄電池放電容量和縮短蓄電池使用壽命。因此，必須使蓄電池組處于充足電狀態(tài)。對(duì)不同情況，可分浮充和均充。

（1）浮充充電。在線式蓄電池組是長(zhǎng)期并聯(lián)在充電器和負(fù)載線路上，作為后備電源的工作方式。一般情況下，都采用浮充充電，單體蓄電池電壓控制在2.25V（相對(duì)于2V蓄電池），并定期觀察、記錄浮充電壓變化。如果單體蓄電池電壓偏低，說(shuō)明蓄電池充電不足，容量不夠，應(yīng)注意跟蹤。

（2）均衡充電。所謂均衡充電是把每個(gè)蓄電池單元并聯(lián)起來(lái)，用統(tǒng)一的充電電壓進(jìn)行充電。如果蓄電池組在浮充過(guò)程中存在落后蓄電池（單體電壓低于2.20V，相對(duì)于2V蓄電池），或浮充3個(gè)月后，宜進(jìn)行均充過(guò)程，其單體蓄電池控制在2.35V，充6~8h（注意，一次均充時(shí)間不宜太長(zhǎng)），然后調(diào)回到浮充電壓值，再觀察落后蓄電池電壓變化，如電壓仍未到位，相隔兩周后再均充一次。一般情況下，新的蓄電池組經(jīng)過(guò)6個(gè)月浮充、均充后，其電壓會(huì)趨于一致。均衡充電電流一般選0.3C或略小于0.3C。額定電壓為12V的蓄電池，均衡充電電壓一般選14.5V。

當(dāng)UpS的蓄電池在使用中遇到下述情況之一時(shí)，要想恢復(fù)蓄電池的可充放電特性，應(yīng)采用均衡充電的辦法來(lái)解決。

1）過(guò)量放電使得蓄電池的端電壓低于蓄電池所允許的放電終了電壓。對(duì)12V的M型鉛酸蓄電池而言，其放電終了電壓為10.5V左右。

2）UPS蓄電池組中，各蓄電池單元之間的端電壓差別超過(guò)1V左右。

3）長(zhǎng)時(shí)間放置不用，超過(guò)靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)間的蓄電池。常溫環(huán)境，一般UPS蓄電池的靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)間為9個(gè)月。當(dāng)溫度為31~40℃時(shí)，靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)間為5個(gè)月（包括新購(gòu)蓄電池）。

4）重新更換了電解液的蓄電池。

5）放電后末能及時(shí)充電的蓄電池。

6）長(zhǎng)期工作于浮充狀態(tài)（即UPS長(zhǎng)期工作于市電狀態(tài)）并超過(guò)靜態(tài)存儲(chǔ)時(shí)間。

7）不慎放電，將蓄電池端電壓放至低于終止電壓。

對(duì)于NP6-12型密封式鉛酸蓄電池，其均衡充電電壓為14V左右，最大允許的均衡充電電流小于0.28C；對(duì)于LCL12V24P型密封式鉛酸蓄電池，其均衡充電電壓為14V左右最大允許的均衡充電電流小于8A。

（8）溫度補(bǔ)償。雖然蓄電池的工作溫度范圍很寬，可在-15~+45℃范圍內(nèi)運(yùn)行，但是蓄電池運(yùn)行最佳環(huán)境溫度為25℃左右，如果環(huán)境溫度變化較大，需用溫度系數(shù)進(jìn)行補(bǔ)償（-3mV/℃）。

（9充電操作。蓄電池的初充電電流大小一般按說(shuō)明書(shū)中的規(guī)定值，或按額定容量1/10的電流來(lái)進(jìn)行。使用中正常充電時(shí)，最好采用分級(jí)定流充電方式，即在充電初期用較大電流，充電一定時(shí)間后，改用較小電流，至于充電后期，改用更小電流。這種充電方法的充電效率較高，它所需充電時(shí)間較短，充電效果也好，對(duì)延長(zhǎng)蓄電池壽命有利。有的新型智UPS采用定期自動(dòng)監(jiān)測(cè)及循環(huán)充電的方式進(jìn)行對(duì)蓄電池充電，以延長(zhǎng)蓄電池壽命。

（10）治療性充放電。對(duì)于蓄電池治療性充放電過(guò)程，從放電容量和蓄電池電壓值判斷每只蓄電池的“健康情況”，因?yàn)椴煌烹娙萘窟^(guò)程中每只蓄電池的電壓變化就代表了該蓄電池“健康”狀況，如有不合格的蓄電池，應(yīng)采取補(bǔ)救措施。

有些UPS蓄電池欠電壓是由于UPS逆變器末級(jí)驅(qū)動(dòng)電路損壞，造成蓄電池放電所致。若在修好電路故障后，應(yīng)及時(shí)將蓄電池接入原電路充電，仍然會(huì)使蓄電池復(fù)好如初。問(wèn)題在于欠電壓的蓄電池?zé)o法使UPS啟動(dòng)成功。此時(shí)，可用如下辦法解決：

1）先用好的蓄電池將UPS啟動(dòng)到市電狀態(tài)后，再撤掉好蓄電池?fù)Q上待充電的欠電壓蓄電池。在調(diào)換蓄電池時(shí)，要求UpS空載運(yùn)行。一般UpS迸入市電狀態(tài)后，只要保持輸入市電正常，撤掉蓄電池不會(huì)影響市電供電狀態(tài)。給欠電壓的蓄電池充電過(guò)程中，應(yīng)注意觀察蓄電池的充電電流。

2）將欠電壓的蓄電池先充電到10.5V（相對(duì)于12V蓄電池）以上，便可使UPS成功啟動(dòng)。

4.放電要求

蓄電池實(shí)際放出的容量與放電電流有關(guān)，放電電流越大，蓄電池的效率越低。例如，

12V/24Ah的蓄電池當(dāng)放電電流為0.4C時(shí)，放電至終止電壓的時(shí)間是1小時(shí)50分，實(shí)際輸出容量17.6Ah，效率為73.3[%]。當(dāng)放電電流為7C時(shí)，放電至終止電壓的時(shí)間僅為20s，實(shí)際輸出容量0.93Ah，效率為3.9[%]。所以應(yīng)避免大電流放電，以提高蓄電池的效率。一般電路設(shè)計(jì)和用戶選擇負(fù)載時(shí)，都要保護(hù)UPS蓄電池逆變放電電流不超過(guò)2C。

放電深度對(duì)蓄電池使用壽命的影響也非常大，蓄電池放電深度越深，其循環(huán)使用次數(shù)就越少。雖然UPS郡有蓄電池低電壓保護(hù)功能，一般單節(jié)蓄電池放電至10.5V（相對(duì)于12V蓄電池）左右時(shí)，UpS就會(huì)自動(dòng)關(guān)機(jī)，但是如果UPS處于輕載放電或空載放電的情況下，盡管小電流放電能提高蓄電池的效率，但是當(dāng)用極小電流（小于0.05C）長(zhǎng)時(shí)間放電時(shí)，將導(dǎo)致蓄電池實(shí)際放出容量超過(guò)其額定容量，從而造成蓄電池嚴(yán)重的深度放電。當(dāng)蓄電池放電深度為100[%]時(shí)，蓄電池實(shí)際使用壽命約為200~250次充放電循環(huán)；放電深度為50[/%]

時(shí)，約為500~600次充放電循環(huán)。因此，在使用UPS時(shí)，既要避免重載過(guò)電流放電，又

要避免長(zhǎng)時(shí)間輕載放電造成蓄電池深度放電。更要避免蓄電池短路放電，否則，會(huì)嚴(yán)重?fù)p壞蓄電池的再充電能力和儲(chǔ)電能力，縮短使用壽命。在蓄電池的實(shí)際應(yīng)用中，不是首先追求放出容量的百分之多少，而是要關(guān)注發(fā)現(xiàn)和處理落后蓄電池，經(jīng)對(duì)落后蓄電池處理后再做核對(duì)性放電實(shí)驗(yàn)。這樣可防止事故，以免放電中落后蓄電池惡化為反極蓄電池。