蓄电池基础知识Word下载.docx
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如果表中所列的功率值均小于P，可通过多组电池并联来达到功率要求，一般并联不应超过4组。
下面举例说明：
例如一台80kVA梅兰日兰UPS后备15min，已知UPS输出功率因数cosφ为0.8，逆变器效率η为0.94，正常工作电压为384V，最低工作电压Umin为320V，则配套蓄电池组N应为32节（384V／12V）12V／节电池串联，根据式
（1）得出P=354.6W，根据式
（2）得出放电终止电压UT=1.67V。
如我们选用美国GNBSprinter系列电池，根据GNBSprinter样本提供的在25℃时每单元恒功率放电数据表，查找15min列下等于或稍大于354.6W的功率值为373W，对应的型号为S12V370，其额定容量为100Ah，也就是说，用32节GNBS12V370蓄电池串联，可以满足该UPS系统的要求。
如果选用2V／节电池串联，则在2V系列电池的恒功率放电数据表中查出相应型号，整组串联电池数量为6N。
（2）电流定型法
这是根据某一品牌蓄电池的恒流放电曲线来确定蓄电池容量和型号的方法。
首先计算UPS系统要求的蓄电池最大放电电流：
Imax=Scosф／（ηUmin） （3）
式（3）中各符号的含义与功率定型法中所定义的相同。
在计算出电池串联数量N和放电终止电压UT后，就可以根据UPS要求的后备时间从蓄电池恒流放电曲线中查出放电速率n，然后根据放电速率的定义：
n=Imax／C10，得出配置蓄电池的额定容量C10并确定电池型号。
下面仍以80kVA梅兰日兰UPS后备15min系统配套美国GNBSprinterl2V电池为例来说明。
首先按式（3）计算蓄电池的最大放电电流，Imax=212．8A，由式
（2）得出每2V单元的放电终止电压UT=1.67V。
在sprinter恒流放电曲线图（图6）中，根据后备时间15min（横坐标）和放电终止电压1.67V（纵坐标），可得出放电速率n为2.13C（容量）。
据此可得电池的额定容量为：
C=Imax／n=100Ah（即C10）。
100Ah所对应的型号为S12V370，即用32节GNBS12V370电池串联能满足系统要求。
图6sprinter恒流放电曲线图
2蓄电池寿命的选择
蓄电池的寿命有两项衡量指标，一是浮充寿命，即在标准温度和连续浮充状态下，蓄电池能放出的最大容量不小于额定容量的80%时所使用的年限；
二是80%深度循环充放电次数，即满容量电池放掉额定容量的80%后再充满电，如此可循环使用的次数。
通常，工程技术人员仅注重前者，而忽略了后者。
80%深度循环充放电次数代表着蓄电池实际可以使用的次数，在经常停电或市电质量不高的情况下，当蓄电池的实际使用次数已经超过规定的循环充放电次数时，尽管实际使用时间还没达到标定的浮充寿命，但蓄电池其实已经失效，如果不能及时发现则会带来较大的事故隐患。
所以，在选择蓄电池时，我们对两项寿命指标都应予以重视，在市电经常中断的条件下，后者就尤为重要。
在选择UPS配套蓄电池时，我们应考虑足够的浮充寿命裕量。
根据经验，蓄电池的实际使用寿命往往只有标定浮充寿命的50%～80%。
这是因为蓄电池实际浮充寿命与定义标准温度、实际环境温度、电池充电电压、使用维护等众多因素有关。
当实际环境温度比定义标准环境温度每升高10℃，蓄电池会因为内部化学反应速度增加一倍而导致浮充寿命缩短一半，所以，UPS蓄电池机房应配备空调设备。
在定义温度值方面，欧洲标准为20℃，中国、日本、美国等标准为25℃。
20℃10年浮充寿命的蓄电池如换算到25℃标准，仅相当于7～8年浮充寿命。
配套蓄电池的标称浮充寿命应该是用我们希望的蓄电池实际使用寿命除以一个寿命系数后所得的数值。
这一寿命系数通常凭经验确定，蓄电池可靠性高的可取为0.8，可靠性低的可取为0.5。
3单个蓄电池电压的选择
VRLA按单节电压分有12V／节、6V／节、4V／节和2V／节等四种不同形式。
从经济方面来看，UPS正常工作电压一定，选用的电池单节电压越高，电池组所用的串联电池数量越少，配套电池组的价格也越便宜。
但从安全性方面来看，选用的电池单节电压越低，整个系统越安全。
如果12V／节的电池坏了一节，整个蓄电池后备系统就少了12V，UPS主机就有可能开启低压报警功能使整个UPS系统不能正常工作。
所以在选用12V／节蓄电池时，多采用多组并联来达到UPS系统要求，万一有一组出问题，还有其他组的电池可运作。
4蓄电池所能承受的纹波系数
在UPS系统中，蓄电池还起到滤波器的作用，承受UPs输入纹波电压和纹波电流的冲击。
如果所选蓄电池承受纹波系数的能力较差，而纹波系数又比较大，则会使蓄电池过早地失效而引起不能放电的事故。
IEC蓄电池标准规定，VRLA应能承受0.5%的纹波系数，但使用UPS的场合，纹波系数都比较大，有的甚至达到2%，所以应对蓄电池的可承受纹波系数按实际情况提出要求。
5蓄电池性能均一性
从理论上讲，蓄电池的电压、内阻、寿命等性能应该是一致的，可以无限多组数地进行并联以达到要求的容量。
但在实际生产过程中，由于所用材料纯度、生产工艺、工作人员、生产环境温度等差异，同一条流水线上制造的蓄电池通常在性能上有一定的差异，即使同一品牌同一型号相同生产日期生产的蓄电池，性能也不可能做得完全一致，这一点可以通过测量比较蓄电池的单节开路电压看出来。
工程人员通常采用便宜的小容量电池多组并联来达到UPS要求的较大蓄电池容量，如果采用性能均一性较差的电池多组并联，性能差、电压低的电池组就会将性能好的蓄电池组拖垮，导致整套UPS蓄电池系统提前失效。
目前性能均一性主要根据蓄电池电压均一性来衡量，国内有多种标准要求，例如信息产业部YD／T799--1996标准要求为：
25℃时整组蓄电池2V单元浮充电压差不大于±
50mV，开路电压差不大于±
20mV；
电力部DL／T637--1997标准要求是：
25℃时，如电池系统采用2V／节电池，开路电压最高的一节与最低的一节差异不超过30mV，6V／节电池不超过40mV，12V／节电池则不超过60mV。
一般蓄电池并联组数不应超过4组，为防止整套蓄电池系统的提前失效，在选择蓄电池时，应该在性能均一性方面提出要求。
当确定了蓄电池型号之后，在一套UPS系统中最好要求厂家提供同一批次的蓄电池产品，以减小性能方面的差异。
同样道理，不同品牌或者新旧程度不同的蓄电池，由于存在较大的性能差异，建议不要混合使用。
最后，要特别指出的是即使选择了恰当的VRLA，也需要进行一些必要的日常维护和管理，避免蓄电池过早失效。
在谈谈UPS蓄电池的维护
随着科技的不断发展，UPS的性能越来越好，平均无故障工作时间越来越长，整机的可靠性越来越高。
做好UPS中消耗品蓄电池的维护变得尤为重要。
1新电池的初充电
新的蓄电池在安装完毕后，一般要进行一次较长时间的充电，充电电源要按照说明书中的规定进行充电，待电池组充电完毕后，进行一次放电，放电后再次充电，目的是延长电池的使用寿命，提高电池的活性和充放电特性。
2定期充放电
UPS电源内部的蓄电池长期闲置不用或使蓄电池长期处在浮充状态而不放电，会导致电池中大量的硫酸铅吸附到电池的阴极表面，形成所谓的电池阴极板的“硫酸盐化”，由于硫酸铅是一种绝缘体，它的形成必将对电池的充放电产生极不好的影响，因为在阴极板上形成的硫酸盐越多，电池的内阻越大，电池的可充放电性能越差，从而导致电池“老化”、“活性”下降，使蓄电池的使用寿命大大缩短。
应该每隔3～4个月，人为地通过中断市电或通过软件／硬件控制手段将UPS的整流器／充电器置于关闭状态，让UPS中的蓄电池放电。
对于这种为“激活”电池而进行的电池放电操作，它的放电时间以控制在正常放电时间的1／3～1／4为宜。
3严禁深度放电
密封免维护蓄电池的使用寿命与蓄电池的放电深度密切相关。
放电深度是指用户在蓄电池使用的过程中，电池放出的安时数占它的标称容量安时数的百分比。
深度放电会造成蓄电池内部极板表面硫酸盐化，导致蓄电池的内阻增大，严重时会使个别电池出现“反极”现象和电池的永久性损坏。
电池的放电深度严重影响电池的使用寿命，非迫不得已，不要让电池处于深度放电状态。
4尽量避免过电流充电
过流充电易造成电池内部的正负极板弯曲，使极板表面的活性物质脱落，造成电池可供使用容量下降，严重的会造成电池内部极板短路而损坏。
5尽量避免蓄电池过压充电
过压充电往往会造成蓄电池电解液所含的水被电解分离成氢气和氧气而逸出，从而使电池使用寿命缩短。
6更换活性下降、内阻过大的电池
（1）随UPS电源使用时间的延长，总有部分电池的充放电特性会逐渐变坏，端电压明显下降，这种电池的性能不可能再依靠UPS电源内部的充电电路来解决，继续使用会存在隐患，应及时更换。
（2）对于蓄电池内阻增大，用正常的充电电压对电池进行充电已不能使蓄电池恢复其充电特性的电池应及时更换。
电池的内阻一般在10～30mΩ，如电池的内阻超过200mΩ上，将不足以维持UPS的正常运行，对内阻偏大的电池必须更换。
7避免蓄电池新旧混用或新旧电池混合充电
由于新电池的内阻都比较小，而旧电池的内阻都有不同程度的增大，当新旧电池混合在一起充电时，由于旧电池的内阻大，分压会相对偏大，极容易造成过压充电现象；
而对于新电池，内阻较小，充电电压小但电流偏大，又容易造成过流现象，所以在充放电过程中应避免新旧电池混充。
8蓄电池的使用环境
电池的使用寿命与环境温度密切相关，电池处于较低温度时，蓄电池中的锌板容易粉化，失去蓄电性能，造成永久性损坏。
温度过高时，电池的容量也会下降，严重的会造成永久性损坏。
根据电池生产厂家的技术规范，电池的最佳使用温度是20～25℃，在该温度范围使用，可延长电池的使用寿命
一，铅蓄电池的一些基本知识
了解铅蓄电池的一些必要知识，对使用、维修蓄电池以及维修充电器是非常重要的。
但是，电化学是非常深奥的，天津大学朱松然老师编著的《铅蓄电池技术》ISBN7-111-09609-6/TM.929是目前最据权威的著作。
但是，即使是理工科大学本科生没有老师辅导，自学也是困难的。
下面的内容仅供院内需要这方面知识的居民了解一些普通知识，看懂多少算多少。
１、关于铅蓄电池的工作原理，简单的说充电就是将电能变成化学能，放电就是将化学能变成电能。
这种可以反复充电－放电－充电－放电的电池也叫二次电池。
铅蓄电池主要构成：
有正极和负极，正负极板之间夹有绝缘但可以透过电解液的隔板，里面有电解液稀硫酸。
正极为二氧化铅，负极为绒状铅。
放电过程，正极和负极都变为硫酸铅，硫酸浓度变低；
充电过程，正极变为二氧化铅，负极变为绒状铅，硫酸浓度增加。
２、关于电池的容量，有多种表示电池容量的方法，专业用一般用安时（Aｈ）或瓦时（Wｈ）表示，电动车却习惯用行驶公里数表示。
容量用字母Ｃ（Ａ．ｈ）表示。
容量Ｃ与放电条件有关，同一块电池放电率不同，给出的Ａ．ｈ数也不同。
放电率有小时率（时间率）和电流率两种不同的表示方法。
小时率是以一定的电流放完额定容量所需要的时间来表示。
汽车和进口电池多用２０ｈ率容量。
固定型或摩托车蓄电池用１０ｈ率容量。
牵引型和电动车蓄电池用５ｈ率容量。
以最常见的１２伏１０Aｈ电瓶为例，充足后放电到１０．５伏算放电完毕。
如果用２安放电，５小时降到到１０．５伏，容量Ｃ＝２Ａ×
５ｈ＝１０Ａ．ｈ（安时）；
还是这块电瓶，如果用１．２安放电，１０小时降到到１０．５伏，容量Ｃ＝１．２Ａ×
１０ｈ＝１２Ａ．ｈ（安时）。
前面称５小时放电率，用Ｃ５表示，后面称１０小时放电率，用Ｃ１０表示，Ｃ的下脚标就是小时率。
电流率也称倍率，是指电池放电时的放电电流的数值为额定容量值的倍数。
如放电电流为０．１Ｃ２０，对于１２０Ａ．ｈ（Ｃ２０）的电池，即以０．１╳１２０＝１２Ａ的电流放电。
放电电流越大容量越小，反之增大。
一般电动自行车平均放电在５Ａ左右。
还有，容量与温度有关，摄氏降到５度左右，容量降到７０％左右，温度升高后，容量会回升。
容量的测定需要电量测试仪或放电仪。
但是，国外汽车也有用专用（配套的）内阻表检测显示容量（大概值）的，简单方便，需要积累经验数据。
准确判断电池充足的方法比较复杂，需要综合电解液比重、端电压变化曲线、充电电流和析气状况等。
电动车充电器判断电池充足的根据是：
在某恒定电压时，充电电流小到某值为充满。
这里，恒定电压和电流的值与具体电池有关，与电池自放电有关。
电池不接负载，正负极桩头间电压，叫开路电压，该电压与许多因素有关，其中与硫酸浓度有很大关系，在一定范围内浓度高开路电压就高。
电动车专用电瓶的浓度比普通电池高。
因此，普通６单元（单体）的电池，端开路电压约12.6Ｖ，而电动车专用电池则是１３．４Ｖ左右。
３、关于电池的寿命，也有多种表示方法，与多种因素有关。
比较专业的以充足→放光（如１２伏电池端电压降到到１０．５伏）→充足→放光…，直到电池容量降到额定值的７０％左右时的循环次数，一般电池约为３００－５００次。
电动车销售商和用户，习惯用行驶里程能保证不小于某值的年和月表示。
电池的寿命除产品自身质量外，主要与使用、维护等有关。
其中与充放电情况关系极大，连续大电流放电，频繁深度放电，没有负脉冲的大电流充电，都会明显影响寿命。
还有，普通蓄电池在震动环境中使用，没有防震措施，也会影响寿命。
浅放（电）勤充（电），有针对性的及时养护均可延长寿命。
４、关于电池的失效，各种电池的失效是有规律的。
例如ＵＰＳ（不间断电源）用电池，正常使用的失效主要是正极板腐蚀和活性物质脱落，负极板主要是硫化。
这类电池硫酸比重低（世界名牌阳光和汤浅约１．２０－１．２２），使用一般处于浮充状态寿命较长。
但是，城市一般停电不频繁，电池很少深度放电，因此极板深处的活性物质不能很充分转换，容易造成钝化，容量下降。
石家庄地区，汽车电瓶的硫酸比重在1.24－1.26，冬天高些。
电动车电池的失效，使用一般属于循环状态，失效主要是：
①失水，②硫化，储藏时间长的和长期充电不足的，负极会硫酸盐化（过去的书里也叫硫酸化，本文简称硫化），③阳极（正极）软化，电摩和电动自行车不同，因大电流放电容易造成正极板软化。
正极板活性物质是氧化铅，氧化铅分α－PbO2和β－PbO2，其中，α－PbO2物理特性坚硬，容量比较小，以多孔状附着在极板，用于扩大极板面积和支撑极板，相当于树枝；
β－PbO2依附在α－PbO2构成的骨架上面，其荷电能力比α－PbO2强很多，相当于树叶。
氧化铅放电以后形成硫酸铅，充电时硫酸铅又还原为氧化铅，相当于光合作用。
正常情况下，仅β－PbO2参加反应。
但是，深度过放电时，α－PbO2也会参加反应，形成硫酸铅。
由于酸环境中充电，硫酸铅只能够生成β－PbO2，这样，α－PbO2大量减少，树枝的支持作用变坏，活性物质容易脱落，形成“黑水”，这就是所谓的正极板软化。
正极板一旦出现软化，起到支持作用的多孔结构也被破坏了，降低了参与电化学反应的面积，电池容量就下降，很快寿命终止。
电池在生产过程中，α－PbO2是在碱性环境中生成的，β－PbO2是在酸性环境中生成的，然后将α－PbO2和β－PbO2混合形成正极板。
所以，新的电池在最初几次充放电时，一部分α－PbO2在还原时变成了β－PbO2，容量有所上升。
由于电池制造的不一致性，串联使用时，经过若干次充放循环后，容量、端电压、内阻相对变差的电池，俗称落后电池。
如果不采取措施及时补救，不仅会加剧落后电池的损坏，还会殃及无辜。
最常见的现象就是电池在使用一段时间后，即使是名牌电池也会充胀。
原因是某电池的一个单元（单体）落后，由于（大部分）充电器不能正确判断，按正常情况继续给串联的电池充电，加剧失水，缺水造成氧循环通路增多形成热失控，发现不及时，就会充胀、鼓包。
识别、维护、维修落后电池是检验衡量维修电池技术的重要标志之一。
下面用白话重复一下上述内容的实际意义：
一、关于电动车的容量。
以最常见的普通电动自行车的铅蓄电池为例：
同样一块电池，按电动车标准是10安时；
按汽车、摩托电池国标是12安时；
按国际标准是14安时。
同样一块电瓶，容量不同，原因就是，放电率不同。
目前电动自行车使用最多的是10安时的三块（36V），还有电摩常用17安时的4块（48V）。
二、关于电池寿命。
国际上100多年来，充、放电率以0.1C为较好，电池寿命较长。
0.1C率就是十分之一C，例如10安时就是1安（A）。
仅从寿命考虑，如果按着这个标准选电动自行车电池。
目前，普通电动自行车电机功率一般为180瓦到250瓦，平路电流大约5安培（A）。
应选5x10=50安时的电瓶，36伏车50安时12伏的电池三块，别说妇女，男的也搬不动（院内小车上的电池大多数是12伏的，容量40安时左右）。
当然这么大容量的电池可以骑到北京市。
再仅从寿命考虑看充电器，应该充电10－14小时。
显然，是不现实的。
因此，电动自行车电池的选用近乎于它的极限状态，但是起步和上坡，脚踏助力，6个月及时保养电池，并配用合适的充电器，使用1年到2年没问题。
电摩就要命了，放电电流严重超标，没有脚蹬子，较重的塑料壳子，如果每天骑行30公里，很难超过1年。
这里还告诉大家规律：
几块电池，损坏首先坏一块；
一块是6个格，损坏首先坏一格；
这块6个格，坏两头几率高于中间4格；
正极所在格损坏率又高于负极所在格。
三、你身旁充满了各种各样的电池，因为普通水就是电解质，不同金属（物质）在电解液里都可能形成一个电池，这是因为电极电势不同的缘故。
即使是同一种金属，晶格不同电极电势也不同，例如水桶虽属同一张铁皮，碰伤处就是晶格发生了变化和没碰伤处电极电势不同了，形成了电池，容易腐蚀。
再有，没伤的铁桶水和空气交面处也容易生锈。
知道了上述知识，介绍一个合理应用的例子。
大家知道钢铁轮船在大海里如何防锈蚀吗？
海水可是很好的电解质啊，涂漆只能解决部分位置的问题，入水部分是这样解决的：
在入水的部分，焊上锌板（干电池负极也是锌），这样，铁和锌由于电极电势不同，在海水里形成电池，腐蚀的是锌板（可更换的），保护了钢铁。
这个方法用到家用热水器，在热水器水桶的里面固定一个不同电极电势的金属棒，消耗（可更换的）金属棒，延长了金属桶的寿命。
咱们生活区的热水管腐蚀严重，利用这一原理，用多孔的锌片，装在游刃就是活接头处，并且取代空调盘管的滤网，就会大大延长热水管的寿命。
四、几个大家关心的问题
1、电动车电池和一般汽车电池虽然原理相同，但是具体构造有区别。
汽车一般启动时电流虽然很大，但是时间短，车发动后大部分时间是充电。
因此，极板比电动车电池极板薄，如果装在生活载人三轮上可以。
电动车则是连续放电
2、电动车电池为了快速充电，电压较高，因此最常见的失效就是缺水，缺水后，充电电池发热，有时充电器不转灯。
电动车电池一般是阀控电池，顾名思义，是密封的，但是有单向阀，当内部气体压力过大时，通过单向阀排除体外。
这类电池通过可以拆卸的单向阀所在孔，补充二次蒸馏水。
一般骑行半年就应改保养加水，最好选在进入夏天前，千万不要加硫酸（补充液）。
加水易少不易不易多，参考值为每安时0.5－1毫升。
例如10安时电瓶，每格（孔）加5－7毫升。
加的水应该是二次蒸馏水，但是现在买不到了，可以用制药的的去离子水，或学校实验室的蒸馏水。
加水后，静置几小时，就可以充电了。
3、不管骑行多远，都要及时充电，也就是浅放（电）勤充（电）。
这和早期手机的镍镉电池不同，镍镉电池记忆效应严重。
充电时，要注意电池温度，如果明显发热，就要及时停止充电，并送检。
电池每格电压随温度上升下降，一般为4毫伏/度，好的充电器有温度补偿功能，遗憾的是目前99％的充电器没有温度补偿。
以36V电池温度变化15度为例，36V电池由18个格组成，4x15x18＝1080毫伏，变化一伏多。
如果以冬天为准，夏天很可能造成充电电池发热，如果以夏天为准，冬天很可能造成充电不足。
浅放（电）勤充（电）可以延长电池使用寿命，但是每一个月要深放一次电。
目的是，使极板深处活性物质得到转换。
深放电，就是车上电量指示到最低。
4、不间断电源（UPS）的电池，硫酸比重低。
城市不经常停电，每3个月左右，要放一次电，放电量70％左右。
目的同样是，使极板深处活性物质得到转换。
否则，电池寿命也会缩短。
5、汽车电池、UPS电池不适宜作电动车电池。
如果用于电动车，要增大容量，使用时避免深放电。
不间断电源电池容量的计算
负载一定时，容量的计算公式：
W*T
C=
Bf*Pf*Vb
C（AH）：
电池容量
Vb（V）：
截止电压（LowDc开机电压）
Pf：
机器效益（0.8）
W（W）：
负载容量
Bf：
电池放电率（0.6）
T（H）：
放电时间
例如：
客户购买一台MD710SL/48V长延时1小时使用，该如何选择电池容量（满载700W工作）。
已知Vb=41.5V，W=700W，T=1H，根据
W*T700*1
C===35AH
Bf*Pf*Vb0.6*0.8*41.5
考虑到电池放电率、选取的电池容量大于计算容量，故选取电池为：
12V/38AH*4PCS
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