目前UPS现已广泛运用在各个经济领域，在通讯、电子商务、金融、医疗、石化、工业自动化等领域起到重要的效果，不仅是维护UPS所带的负载自身，更重要是维护负载所生产出来的产品，如电脑中的数据。蓄电池作为UPS中的重要组成部分，关于规范时刻机器，一般约占UPS电源总本钱的1/4，关于长时刻UPS电源而言，蓄电池的本钱可能超越UPS电源主机的本钱。由于蓄电池自身或许电池办理上的原因，目前有许多UPS电源毛病是由蓄电池引起（1/3）。因而有必要加强对蓄电池特性的了解，正确选配和运用蓄电池，尽可能地延伸蓄电池的运用寿数。一起如何办理蓄电池成为各个UPS厂家要点研究的问题。 2 蓄电池的特性 2.1 铅酸蓄电池的作业原理 　　UPS中蓄电池大多选用铅酸蓄电池（下同），蓄电池是一种将化学能和电能彼此转化的装置，蓄电池需先用直流电源对其充电，将电能转化为化学能储存起来，蓄电池阳极的活性物质是二氧化铅（PbO2）阴极的活性物质是是铅(Pb)，电解液是稀硫酸(H2SO4).其化学反应式 　　电池是由单个的“原电池”组成，每个原电池的电压大约是2V，一个12V的电池由6个原电池组成。 2.2 免维护 　　封密式免维护铅酸蓄电池，具有敞口式铅酸蓄电池一切的长处，所谓免维护，是相对敞口式电池需求经常加水而言的。整个蓄电池是全封闭的（电池的氧化复原反应均在密闭的外壳内部循环进行），因而免维电池没有“有害气体”溢出。不需进行加水等日常的运转维护。能够安装在主机房，适合无人之手值守机房。 2.3 电池容量与放电率的联系 　　蓄电池的容量是指它的蓄电才能。它是以充足了电的蓄电池，放电至规则的停止电压的电量。规范YD/T799-2002　　规则2V、6V、 12V密封蓄电池的额外容量均为规范温度下（25℃）10小时放电率（I=0.1C10A）的容量。该规范明确指出6V、12V蓄电池的容量以10h放电率为基准。可是老的职业惯例而且目前绝大部分厂家为：关于2V电池，是以10小时放电率（I=0.1C10A）来界说容量，而关于6V和12V电池，则以 20小时放电率（I=0.05C20A）的容量。 　　放电率与容量的联系：蓄电池放出的容量随放电电流的增大而削减。高放电进程是极板外表的有用物质产生强制性的变化，生成的硫酸铅很简单阻塞极板上的小孔，极板深层的有用物质就没有参与化学反应。这样蓄电池的内阻增大，电压下降就快，使电池不能放出悉数的容量。 10h放电率放出容量为100％，20h放电率放出容量为105％，而3h放电率放出容量为75％，1h放电率放出容量为52％。放电电流与容量的联系可由下式决定： 　　Q=Q0(I/I0)n-1 　　式中Q ――I放电电流时的容量（Ah） 　　Q0 ――10h放电率时的额外容量（Ah） 　　I0 ――10h放电率的额外放电电流（A） 　　I――非10h放电率的放电电流（A） 　　n――蓄电池放电容量指数，其值为I/I0＜3　n=1.313; I/I0≥3, n=1.414 　　以上意味着以10h放电率界说容量的蓄电池比20h放电率界说容量的电池的容量更足一些。在其它条件相同的条件下，则前者的本钱更高些。 2.4 温度与容量的联系 　　一般状况下，容量与温度有如下联系： 　　C25---25℃时蓄电池的放电容量（Ah） 　　Ct---t℃时蓄电池的放电容量（Ah） 　　t---电解液的平均温度（℃） 　　上式习惯电解液温度为－15℃～35℃。若温度低于，则容量削减更为明显，当温度超越35℃时，则容量反而削减。 　　特别关于室外型UPS用的蓄电池，假如需求尽可能充沛利用蓄电池的容量，有必要改进电池的外壳温度。 2.5 电解液数量和浓度与容量的联系 　　恰当添加电解液数量和进步电解液的浓度，能够添加电池的容量，但有必要在允许规模，不然会加快极板的腐蚀，缩短电池的寿数。 2.6 极板面积与容量的联系 　　关于必定厚度的极板，面积越大，参与反应的有用物质越多，电池的容量越大。 2.7 欠充电与容量的联系 　　几回欠充电后，极板深层的硫酸铅不能复原，负极板将硫化，极板的有用物质削减则电池容量削减，所以电池不能长时刻处于欠充电状况。关于装备电池容量较大的长延时UPS特别在停电比较频频的当地运用，充电器的容量有必要满足。 2.8 放电率与停止电压的联系 　　蓄电池放电时电压不能低于停止电压，不然会损害电池寿数。放电电流与停止电压联系如下表： 2.9 浮充与均充 　　由于电解液和极板中存在有杂质，这种杂质会在极板上构成部分放电，这种部分放电现象便是“自放电”，自放电随电池的老化程度而加重。浮充电便是将充足电的蓄电池组与充电器一起并接在直流母线上，以弥补电池的自放电，大体上使蓄电池经常坚持在充溢电的状况。浮充电的电压各个厂家稍有不同，在2.15± 0.05左右，浮充电流可按 　　I=0.0009Q0 　　式中I是浮充所需求的电流值（A），Q0是蓄电池的额外容量(Ah）。该电流值仅仅用于弥补自放电的损失，假如电池没有充溢，则该电流需求增大。 　　以浮充电进行运转的蓄电池，由于电池组中每个电池的不均衡性形成每个电池的自放电是不一样的，而对电池组的浮充电流是共同的，成果会出现部分电池处于欠充电状况。　　 　　为了使蓄电池组中每个电池处于健康状况，必定的时刻后有必要对电池进行一次均充。均衡充电进程便是使蓄电池容量的恢复进程。均衡充电电压一般坚持在2.35V. 　　关于大部分中小容量UPS，选用的先限流后衡压的充电办法，限流值是依据充电器自身和电池容量而定的，不超越充电器的电流最大输出才能和0.25 C10 A的充电电流。至于限压值一般处于浮充和均充电压值之间的一个值，这个也与一些电池厂家表明不需求均充的说法共同。 　　长时刻的均充（高压充电）简单形成电池过充，易使电池发热鼓包，从而缩短电池的运用寿数。只浮充不均充便会使电池欠充，形成个别电池落后。 　　不同的电池有一个最佳的浮充电压（必定的温度下），有必守时刻的均充效果更好。充电时刻取决于放电量、充电电流和温度。 2.10 电池寿数与放电深度 　　电池的运用寿数与电池的放电深度密切相关，关于标称寿数为3～5年密封电池而言，其联系如下表： 　　因而为了延伸电池的运用寿数，非迫不得已，不要让电池处于深度放电状况，一般UPS厂家设计计划，当UPS处于满载或半载条件下放电到自动关机的电池的放电深度为50%左右（标机深度浅，长机深度深），假如UPS电源在过度轻载（放电电流小于0．05 C20 A）放电到UPS电源自动关机，则电池会由于深度放电而提前损坏。也是UPS厂家主张用户装备负载不要太轻的原因之一。当然，高档次的UPS除了有长机和标机有不同的停止电压，还有依据负载的巨细来决定停止电压。有用的延伸电池的运用寿数。 　　别的将UPS的沟通输入电压规模拓展，能够有用的削减电池的放电次数， 3 UPS电源中蓄电池容量的装备 3.1UPS中电池电压设定 　　一般来说，UPS中的标称电池电压（或12V电池的个数）没有哪个规范规则，是厂家依据选用的电路拓扑需求、机箱结构、功率等级、本钱需求等来设计的。 　　后备式方波输出的UPS，一般选用12V或24V电池，经过推挽及变压器升压得到220V的沟通方波。一般功率在1kVA以下。在线互动式一般选用24V或48V的电池。 　　单进单出传统在线式，一般选用16节*12V=192V，充电电压为216V左右，由于该电压与低限值沟通整流后的电压相当（75%*220*1.414*0.9=210V）。以3～15kVA单进单出机器居多。 　　关于三进单出的传统电路结构，一般先选用自耦变压器（或隔离变压器）降压，也适用16节*12V=192V或许32节384V。 　　至于三进三出机器，则电池电压等级更多，有348V、360V、576V、720V。 　　关于小功率高频机器，1kVA的电池电压以36V的居多，也有24V或48V的，2kVA一般为72V，也有2kVA和3kVA为了电池兼容，都选用96V的。原则是选用N个7AH的电池满足标机的时刻（5—10分钟）需求，以到达最佳性价比。 3.2 UPS中电池容量的装备核算 　　我们知道，电池实践可运用的容量与放电电流巨细、环境温度、电池的新旧等有关。要想准确核算容量是很难的工作。 　　假设放电进程中为恒功率放电，（UPS输出功率不变，尽管逆变功率在变，但为了核算便利，忽略不计），在放电初期，电池电压高，放电电流小，此刻逆变的功率也高。　　相反，在放电即将停止时，电池电压低，放电电流大。也便是在放电进程中电流是变化的，而且从电池的放电特性曲线看，不同的放电电流，电池的端电压也不同，工程设计公式为： 　　P是UPS的标称输出功率（VA），cosф是用户负载的功率因数，一般取为0.7。η是UPS的逆变功率, N是电池个数，E是电池放电电压(V)，能够设定为12V(刚开始放电时电压高于12V，放电停止前电压低于12V，可是整个放电进程在12V左右支撑时刻最长). 　　在得出电流后，依据用户需求的支撑时刻，I*t=Ah,便能够得到需求的安时数，然后再依据放电特性曲线或特性表进行批改。 　　考虑到绝大多数用户实践运用的负载一般为额外值的50～80%，因而许多UPS代理商一般按照80%甚至60%核算。因而有两种核算办法，一是按UPS额外输出容量核算，二是按实践负荷所需功率核算。 　　下面临一台10KVA电池电压为192V 或240V的UPS分别需求1h3h10h24h的电池容量进行核算： 　　放电电流： 　　假如按100%的负载核算，则电池放电电流为42(A) 　　假如用户需求支撑时刻为10小时,则容量100%可用,直接得出10h*42A=420Ah 　　支撑时刻为24小时,则容量约105%可用,得24h*42A/105%=960Ah 　　支撑时刻为3小时,则容量约75%可用,得3h*42A/75%=168Ah 　　支撑时刻为1小时,则容量约52%可用,得1h*42A/52%=80Ah 　　假如按80%的负载核算，则42*80%=33.6(A) 　　假如用户需求支撑时刻为10小时,则容量100%可用,直接得出10h*33.6A=336Ah 　　支撑时刻为24小时,则放电电流为1/24 C10A=0.042 C10A,查表知约105%容量可用,得24h*33.6A/105%=768Ah 　　支撑时刻为3小时,则容量约75%可用,得3h*33.6A/75%=135Ah 　　支撑时刻为1小时,则容量约52%可用,得1h*33.6A/52%=64Ah 　　假如电池电压为240VDC，按100%的负载核算，电池电压高，相应逆变时功率比较高， 　　则电池放电电流为32.4(A)，则单个电池的容量能够减小可是串连电池的数量增多。 　　用户及出售工程师可能会依据实践需求状况、本钱,决定是装备80%仍是装备100%的电池容量。在资金容许的状况下,装备也能够选择高于核算值,可是也不宜超出太多，不然电池放电是处于小电流放电,寿数也会缩短。 4 UPS中蓄电池的办理 　　UPS中选用电池的效果便是在停电时电池能起到不间断的效果,一起需求选用的电池的寿数尽可能长.电池办理的可靠性和完善性成为各个UPS厂家竞赛的要点之一. 4.1 电池的充电办理 　　（1） 根本的限流限压操控 　　充电电流既不能太大，也不能太小。正常充电电流较小，电池负极分出的H2和正极分出的O2，简直彻底复合成H2O，假如充电电流过大，气体来不及悉数复合，导致电池内部压力增大，引起排气阀门敞开，形成电池失水，因而有必要限制充电电流，一般不要超越0.25C（A）比较合适。由于电池在充电进程中，电池内阻会产生变化，所以以恒定的电流值充电会获得满意的成果。 　　当充电电流削减，电压渐渐升高，电池容量渐渐添加，则电压便维持在一个恒定的值坚持不变。尔后便维持一个很小的电流对电池进行浮充。 　　（2）能进行均浮充转化 　　首先进行限流限压充电，可是该“限压”是一个均衡的充电电压，比较高。均充必守时刻后，再自动转为电压较低的浮充。 　　在以下几种状况下，开始进行均充浮充的循环： 　　UPS的沟通输入停电后再来电； 　　手动开机后； 　　电池进行自测完成后； 　　长时刻浮充后。 　　（3）分阶段充电办法 　　长时刻浮充会导致电池极板活性老化，使电池内阻增大，使充进去的能量除了弥补电池自放电的耗费外，大部分转化为内阻发热的功率。选用分阶段充电战胜该问题： 　　分阶段充电办法计划：第一阶段是限流均衡充电阶段，均充到电池容量的大约90%（时刻约5小时到48小时适宜）；第二阶段是空隙阶段，这时停止充电一个短时刻（数分钟到数小时），让第一阶段分出的H2和分出的O2充沛复合；第三阶段是浮充阶段，这阶段对电池进行浮充充电，将电池充到容量接近100%（一周左右）；第四阶段是休眠阶段，这阶段不给电池充电，利用电池的自身的漏电流放电，一直到规则的电压下限（20――30天左右）。据实验该充电办法能够进步电池寿数40%左右。 　　（4）温度补偿 　　环境温度变化时，有必要对浮充电压进行校对，校对系数为18mV/℃（标称12V的电池）。为简单计，能够分级校对，如： 　　电池静置时，温度太高，电池的自放电加重。电池运用条件推荐为20℃--25℃，温度太低，电池放电容量下降，充电接受才能下降。温度太高，反映加重，导致失水，极板腐蚀加重。电池的充电电压经过温度补偿来改动，温度高时，充电电压下降，使电池处于最佳浮充状况。 可是，当环境温度升高时，电池自身固有的寿数仍然会缩短。实践表明，即使配备了温度补偿，对这种电池固有的老化现象也无回天之力。 　　严厉讲，保证电池服务最佳计划是将环境温度操控在20℃--25℃，操控放电次数、放电深度、放电和充电电流以及守时冲放电的周期。简直没有谁能满足电池厂家要求的条件，因而到达电池厂家给出的期望寿数是很难的。 　　依据环境温度的高低来调理充电电压。对电池寿数有进步，可是最好的温度补偿是改进电池的环境温度，使之到达20℃--25℃ 4.2 电池剩余容量的预算 　　电池容量动态核算,是经过电池电流对时刻的积分来核算的,它反映了电池充入的或放出的容量的多少,一起有时需求大致了解电池的”好坏程度”,因而需求进行容量的估计.用户能够启动容量估计来预测容量. 　　容量预算的根本办法是:获取一组无缺的规范电池的0.05C10 A放电电压曲线后,对电池进行以0.05C10A电流放电,每隔一段时刻比较一下放电端电压及放出的容量.例如某规范电池0.05C10A放电到 12.5V用了200分钟,而所测电池0.05C10A放电到12.5V只用了150分钟,则该电池的静置容量为额外容量的150/200*100%= 75%. 　　许多状况需求不是等真正停电后知道电池能支撑多长时刻，由于假如到这时才发现电池容量不行为时已晚。所以希望能对电池的容量能进行一个预估。在UPS开机时或运转必守时刻时或能进行在线手动的对电池的测验。该测验特别是带了重要负载后的在线测验是承当必定的风险的。主张电池只支撑很短的一个时刻，最好是负载需求的能量由市电和电池分管，这样能够避免因电池容量缺乏形成猝不及防的UPS输出中断问题。 　　可是许多UPS的容量预算是依据电池的电压直接预算的百分比。不管怎样，容量预算仅仅是“预算”，一般做到10%的精度现已相当不错的了。 4.3 电池的放电办理 　　（1） 不同负载有不同的停止电压 　　电池容量得不到及时弥补，长久使得负极板晶核，极板硫酸化，电池难以复原。因而有必要避免电池过放电。一般要有欠压告警、低压关机功用。依据电池容量及负载巨细来设置放电停止电压，既保证能到达放出满足的容量，充沛利用电池的容量，又不对电池形成损害。关于长延时机器或小负载时，由于放电电流相对电池容量小，因而电池维护点应该设置较高 　　（2）二次下电功用 　　UPS在电池必定的前提下，负载小则放电时刻长，负载大则放电时刻短。而有时 UPS的负载有的更重要，需求支撑更长的时刻，如当UPS带移动基站时，传输设备比基站设备更重要，由于前者不仅影响该基站，而且会影响上级下级基站的信号传输，因而在市电停电后希望能支撑更长的时刻。所以当停电电池支撑必守时刻后第一次切除相对不重要的负载的供电，当电池电压到达停止电压时再关机断掉重要负载的供电。