非凡FIAMM蓄电池12SPX100/12V100AH船舶照明

非凡FIAMM蓄电池12SPX100/12V100AH船舶照明

FIAMM是一个性集团公司，其总部位于意大利，成立于1940年，拥有七十多年生产工业电池的历史，在意大利、美国、ZG投资建厂专业生产阀控式铅酸密封蓄电池，成为备用电源的极具实力的供货商之一。 作为意大利非凡公司的子公司，武汉非凡电池有限公司在阀控式免维护铅酸蓄电池（超细玻璃纤维隔板和胶体电池）的备用电源种类如通信类，UPS型以及其它应用类（如应急和循环类）电源的生产和设计上拥有进的技术。

关于阀控式铅酸蓄电池深度放电的必要性

近几年，有线电视事业在我国得到了飞速发展，为观众提供丰富多彩的电视节目，丰富了我们的文化生活，特别是有线电视网新近开发的多功能增值业务、数据业务，更为我国信息化建设注入了新的活力，因此，要确保有线电视网的安全运营和优质播出是至关重要的。有线电视前端是该系统的心脏，为了保证系统心脏工作稳定，前端必需使用UPS不间断电源。UPS电源可以解决电源断电、电压下陷、电源浪涌、减幅振荡、电源*、电源突波、电源波动、交换瞬变及谐波失真等由市电电源质量差对前端设备造成的危害。本文就如何设计和维护UPS蓄电池谈一下自己的经验与体会。

一、UPS不间断电源的工作原理

UPS（uninterrupted power supply）电源包括两部分主机和蓄电池，目前UPS分三种技术分：

1、后备式（VFD），电源在市电正常供电时，市电通过交流旁路通道直接向负载供电，此时主机上逆变器不工作，只是在市电停电时，才由蓄电池供电，经逆变器驱动负载。因此它对市电品质基本没有改变。

2、在线互动式（VI），在市电正常的情下，输入输出信号完全相同，当市电输入信号超过一个范围，对电压和电流进行调整后输出，但输出频率不变，没有市电时由电池直流变交流供给设备工作；典型厂家是APC，采用德尔它技术；

3、在线式（VFI），在市电正常时，它首先将交流变成直流电，然后进行脉宽调制、滤波，再将直流电重新变成交流电源向负载供电；一旦市电中断，立即改为蓄电池通过逆变器对负载供电；因此,在线式UPS电源输出的是与市电网完全隔离的纯净的正弦波电源，大大改善了供电的品质，保护了负载安全、有效的工作。典型厂家有爱默森和中达。

二、UPS额定输出容量的选择

    首先计算前端的负载功率，为确保UPS的系统GX率和尽可能地延长UPS的使用寿命，一般负载功率应满足UPS额定功率的60-70%。例如我们前端，需要不间断供电的设备有卫星接收机、调制器、混合器、光发光收电脑及网络交换等，统计总功率为4500VA，因此我们选择4500÷75%≈6428VA，所以就选择了6500W的在线式主机。

三、UPS用蓄电池型号

通过本次研讨会讨论，UPS用蓄电池型号有12V系列共8个型号，12V24Ah、12V38Ah、12V50Ah、12V6h、12V80Ah、12V100Ah、12V150Ah、12V200Ah，2V系列共7个型号，2V200Ah、2V300Ah、2V400Ah、2V500Ah、2V600Ah、2V800Ah、2V1000Ah。

四、UPS用蓄电池技术参数

1、使用环境

室内使用温度范围：0~40℃，湿度≤93%，海拔不超过4000m；

户外使用温度范围：-40~50℃，湿度≤93%，海拔不超过4000m；

2、均浮充电压

浮充电压：2.23V~2.27V/单体

均充电压：2.30V~2.40V/单体

3、容量保存率，28天≥96%

4、密封反应效率≥95%

5、开路电压≤20mV/单体，48小时后电池间电压差≤90mV/单体

6、壳体要在50kPa压力下不变形

7、其它指标符合YD/T 799-2002标准

五、蓄电池选型

实践过程中，我们总结出下面的公式，可以对蓄电池进行选型：

蓄电池容量型号=UPS额定功率/工作电压×满载工作时间   ×安全系数/功率因数

其中：安全系数为1.25~1.4，工作温度低时安全系数大

功率因数为0.8

例如我们的UPS系统，主机额定工作功率5KW，工作电压96V，满载工作时间 6小时，对蓄电池进行选型。
   根据公式：

蓄电池容量型号=UPS额定功率/工作电压×满载工作时间   ×安全系数/功率因数

蓄电池容量型号=5000W/96V×6h×1.25/0.8=488Ah

查电池型号为500Ah，，2V500Ah电池48只串联

选型容量采用向上靠原则，每组电池Z多并联两路

六、配线选择  

    合理选择配线是很重要的，线径太细，电流太大，容易发热而引起火灾；线径太粗，则造成浪费。根据金属导线的电气特性，一般多股铜芯线容量为6A/mm ,铝线容量为4A/mm ，确定主机功率后，可以参考下表选择配线和空气开关。

七、UPS系统维护   

1、主机的维护及注意事项  

    UPS主机一般是智能型的，它对环境温度要求不高，但要求室内清洁卫生，否则灰尘遇潮湿会引起主机工作紊乱；主机中的参数在使用中不能随意改变；在断电时，应避免带负载启动UPS电源，应先关掉负载，等UPS启动后再开启负载，否则会有多负载的冲击电流和供电电流造成UPS电源瞬间过载，严重时会损坏变换器；不能让UPS电源经常处于满载或过载。  

    众所周知，在相同的负载下，环境温度对UPS的供电时间有直接的影响，这与UPS的蓄电池工作环境温度有关。UPS蓄电池设计时的理想环境温度为25℃，在这一温度附近蓄电池可在状态工作，当环境温度超过25℃以上时，理论上，温度每升高10℃，电池的使用寿命将缩短一半。为达到理想的测试效果，将环境温度稳定在24℃-26℃之间。另外，UPS的供电时间还和负载的大小及负载类型有关，对于后备式方波输出的UPS电源，当负载为纯电阻或微带电容性负载的话，其输出负载量应取其额定输出功率的40%～60%，这时50Hz方波电源中所包含的3次谐波成分将接近于0；若UPS的负载接近于空载或超过85%时，输出电压中的3次谐波将达到正弦波的20%，这将对计算机的电源和显示器造成很大危害。由于测试环境中没有可精确度量并可调节的微电容性负载，所以在测试时，采用了可调节的纯电阻负载来求得这两款UPS的供电时间和负载关系曲线，在测试中，这两款UPS电源如果将供电时间保持在15～25分钟左右的话，其所带负载应为额定负载的45%～60%，负载越大供电时间越会急剧减小，所以使用中一定要注意其负载应保持在额定负载的30%～60%之间，   

2、蓄电池的维护及注意事项  

    尽管使用的是免维护蓄电池，但从广义来说一定的维护还是必要的。首先它对环境温度要求较高，工作环境一般要求在20℃-25℃之间，低于15℃时，其放电容量下降，温度每降低1℃，其容量下降1%，而温度过高（大于30℃）其寿命就会缩短；其次，要防止电池短路或深度放电，深度放电会造成电池内阻增大或充电电压过低从而导致降低甚至失去充电能力，放电程度越深，循环寿命越短；第三，要避免大电流充放电，否则会造成电池极板膨胀变形，使得极板活性物质脱落，内阻增大，容量下降，寿命缩短；第四，由于组合电池电压很高，存在电击危险，因此装卸导电联接条、输出线时应有安全保障；第五，对于不经常停电的地区，建议用户每隔三个月对UPS进行一次人为的断电，让UPS电源在逆变状态下工作一段时间，防止电解液沉淀，以便让蓄电池维持良好的充放电特性，延长使用寿命；第六，搬运电池时不要触动极柱和安全排气阀；第七，不能用二氧化碳灭火器，一旦发生火灾，可用四氧化碳之类的灭火器；第八，不能把不同容量、不同厂家、不同性能的电池联在一起，否则会影响整组蓄电池的性能。  

    同时，要定期对电池进行检查、测量，并做好记录。检查项目包括：整组电池的浮充电压，单体电池浮充电压，测单体电池电压时，应在电池放电状态下进行，否则测得的结果会是假电压，经验作法是在测量时，万用表两端并联一个1-3欧母的电阻丝；检查电池是否损坏，壳、盖间有无泄漏，表面是否有灰尘等杂物，电池架、连接线、端子是否有松动或锈蚀等。单体电池电压不能低于标称值的70%，判断是漏液还是酸雾的标志是观察极柱是否有液体淅出，有液体淅出证明是漏液现象，否则是酸雾，漏液主要集中在蓄电池正、负极接线端子处，酸雾溢出主要是排气阀附近。一旦当发现电池电压异常、物理损伤、电解液泄漏、温度异常等现象，应找出原因并及时更换有故障的蓄电池。  

    通常，要实现UPS的电池智能管理需要考虑多个方面，其中Z重要的就是智能化的充放电管理和灵活的电池维护管理。电池精确的充放电管理，是延长电池寿命的重要因素，而电池维护操作的方便、灵活，则是保证系统安全、易用的关键。在早期的电信机房中，通常采用将220V交流电源经过整流，为48V电池组充电，由电池组直接给程控交换机供电。随着计算机网络和通信网络在电信机房的应用，需要为其提供高质量的220V的交流电源。由于有现有的48V电池组，所以通常采用电池组+逆变器的方法，将48V直流变换为220V交流电源为网络供电。但是经过实践证明，这种方法存在着许多弊病。  

    有线电视网新近开发的多功能增值业务、数据业务，更为我国信息化建设注入了新的活力，因此，要确保有线电视网的安全运营和优质播出是至关重要的。有线电视前端是该系统的心脏，为了保证系统心脏工作稳定，前端必需使用UPS不间断电源。要合理地进行UPS电池的充放电管理，首先要准确全面地监控每一节电池的状态，包括电池容量、后备时间等。目前，大多数中、大容量UPS都设计并具备了此项功能，其主要作用是：检测电池性能以及电池回路是否正常。 在放电环节需要特别控制过度放电给电池带来的损害。容易造成电池过放电的因素主要是电池保护电压设置错误，以及小负载、长时间小电流放电。保护电压设置的错误比较容易被修正；但小负载、长时间小电流放电由于其随机性，不容易被控制，且小电流放电极易造成电池的深度放电，损坏电池。这就需要UPS能够根据负载情况智能化地动态调整电池保护电压。  

    以APC公司的Smart-UPS RT系列为例，它具备智能化的电池诊断和充放电管理功能，拥有电池状态指示灯，可以提供非常直观的状态视图，能够实时显示电池容量和后备时间。它的CellGuard智能电池管理功能可以实现精确的电池充电控制，防止电池的过充或欠充。定期的自动电池充放电管理系统能使电池长期保持的状态，并可以对电池的损坏进行预警。另外其快速智能充电功能FastCharge、电池热补偿和保护功能，可有效地保护负载。  

    便于智能化管理的UPS，在设计、制造过程中都应该以用户的安全、易用为首要准则，充分考虑UPS在使用时的方方面面。目前，越来越多的UPS产品采用模块化电池阵列，甚至能实现在塔式和机架式之间进行灵活转换，既方便了安装和维护，又保证了系统的扩展性和兼容性。APC的Smart-UPS RT就是能在塔式和机架式形态之间自由转换的典范，包括外置电池包在内都能进行灵活的安排。它的抽拉式电池设计，支持在线热更换，让用户能像拉抽屉一样更换电池，更为便捷与安全。  

    一般的UPS电池使用寿命为三至六年，而智能化管理保护下的电池，将获得更高的可用性。可灵活更换的电池模块，也让个别电池的损坏不再成为影响整个UPS使用的致命伤。拥有了高度灵活、操作方便、智能管理的UPS系统，整个IT系统就拥有了一颗健康QL的心脏。

非凡FIAMM蓄电池12SPX100/12V100AH船舶照明

化学电源是人类目前可以利用的GX能源之一。蓄电池也称作二次电源，它是一种把化学反应所释放出来的能量直接转变成直流电能的装置。蓄电池按照其电解液的不同，通常分为酸性电池和碱性电池。近几十年来，由于交通、通讯、计算机产业的高速发展，其产品系列、产品种类、产品性能发生了巨大变化，以此满足不同用途的需要。目前，蓄电池主要应用于各种车辆、船舶、飞机等内燃机的起动以及照明、蓄能、不间断电源、移动通讯、便携式电动工具、电动玩具当中。
总之, 蓄电池在国防、工农业生产、交通运输、电力、电子、通讯、教学、科研、YL卫生以及人们日常生活中被广泛应用。 常用的蓄电池有铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、铁镍蓄电池、金属氧化物蓄电池、锌银蓄电池、锌镍蓄电池、氢镍蓄电池、锂离子蓄电池等。

常用蓄电池介绍

   1．铅酸蓄电池负极为铅,正极为二氧化铅，电解液为稀硫酸，主要有起动型、固定型、牵引型、动力型和便携型，常为开口或防酸式(GF),少量为胶体电解液蓄电池(GEL)。近年来,，特别是VRLA（Valve Regulated Lead Acid Battery）蓄电池的出现，在某些领域已经能够取代碱性蓄电池和干电池，使铅酸蓄电池发挥更大的作用。由于铅酸蓄电池价格低廉，适于低温高倍率放电，因此应用广泛，是我国的电信行业中后备电源的主要产品。但同时由于铅酸 蓄电池比能量偏低，生产过程有毒、污染环境等不利因素，一定程度上影响了其使用范围。    

   2．镉镍蓄电池负极为镉，正极为氧化镍，电解液为氢氧化钾水溶液。常见外形是方形、扣式和圆柱形，其有开口、密封和全密封三种结构。按极板制造方式又分有极板盒式、烧结式、压成式和拉浆式。镉镍蓄电池具有放电倍率高、低温性能好，循环寿命长等特点。      

   3．金属氢化物镍蓄电池是新开发出来的新产品，负极为吸氢稀土合金，正极为氧化镍，电解液为氢氧化钾、氢氧化锂水溶液，比能量是镉镍蓄电池1.5-2倍，具有可快速充电、优良的高倍率放电性能和低温放电性能，价格便宜，无污染，被称为绿色环保电池。      

  4．铁镍蓄电池负极为铁粉，正极为氧化镍，电解液为氢氧化钾或氢氧化钠水溶液。具有结构坚固、耐用、寿命长等特点，比能量较低，多用于矿井运输车动力电源。      

   5．锌银蓄电池负极为锌，正极为氧化银，电解液为氢氧化钾水溶液，具有较高的比能量及优良的高倍率放电性能，但价格偏高，多用于军事工业及武器系统。    

   6．锌镍蓄电池负极为锌，正极为氧化镍，电解液为氢氧化钾水溶液，具有高比能量，价格较低；但寿命较短，近年来锌镍蓄电池的循环寿命有了较大提高，预计随着循环寿命的提高将获得更广泛应用。      

   7．锂离子蓄电池负极是碳(石墨)，正极是氧化钴锂，由于采用有机电解质液，具有电压高、比能量高及优良的循环寿命，安全无污染，被称为绿色电源。常作为通讯工具和便携器材的电源。

   总之，我国的蓄电池工业随着各行各业的发展获得了迅速发展机会。至今目前，我国从事蓄电池生产的企业已达千家之多。同时，免维护、阀控密封式铅酸蓄电池、金属氧化物物镍蓄电池、锂离子蓄电池等新型蓄电池也各有侧重的应用于各行各业中。

导致蓄电池使用寿命短个原因：电池本身引起的

为什么这么说呢！在前一期里我们知道了铅酸电池的工作原理，铅酸蓄电池充放电的过程是电化学反应的过程，充电时，硫酸铅形成氧化铅，放电时氧化铅又还原为硫酸铅。而硫酸铅是一种非常容易结晶的物质，当电池中电解溶液的硫酸铅浓度过高或静态闲置时间过长时，就会“抱成”团，结成小晶体，这些小晶体再吸引周围的硫酸铅，就象滚雪球一样形成大的惰性结晶，结晶后的硫酸铅充电时不但不能再还原成氧化铅，还会沉淀附着在电极板上，造成了电极板工作面积下降，这一现象叫硫化。这时电池容量会逐渐下降，直至无法使用。当硫酸铅大量堆集时还会吸引铅微粒形成铅枝，正负极板间的铅枝搭桥就造成电池短路。如果极板表面或密封塑壳有缝隙，硫酸铅结晶就会在这些缝隙内堆积，并产生膨胀张力，使极板断裂脱落或外壳破裂，造成电池不可修复性物理损坏。所以，导致铅酸蓄电池失效和损坏的主要机理就是电池本身无法避免硫化。

第二个原因：电池生产的原因

针对电动自行车用铅酸蓄电池的特殊性，各个电池制造商采取了多种方法。Z典型的方法如下：

①增加极板数量。把原设计的单格5片6片制改为6片7片制，7片8片制，甚至8片9片制。靠减薄极板厚度和隔板，增加极板数量来提高电池容量。

②提高电池的硫酸比重。原来浮充电池的硫酸比重一般都在1.21~1.28之间，而电动自行车的电池的硫酸比重一般都在1.36～1.38左右，这样可以提供较大的电流，提升电池的初期容量。

③增加正极板活性物质氧化铅的用量和比例。增加氧化铅就增加了参与放电的电化学反应物质，也就增加了放电时间，增加了电池容量。通过这些措施，电池的初期容量满足了电动自行车的容量要求，特别是改善了电池的大电流放电的特性。但是，极板增加了，硫酸的容量就减少了，电池发热导致大量失水，同时，电池的微短路和铅枝搭桥的概率增加了。提高硫酸比重增加了电池的初期容量，但是，硫化现象就更严重。密封电池的Z基本原理之一就是正极板析氧以后，氧气直接到负极板，被负极板吸收而还原为水，考核电池这个技术指标的参数叫做“密封反应效率”，这种现象叫做“氧循环”。这样，电池的失水很少，实现了“免维护”，就是免加水。为此，都要求负极板容量做的比正极板容量大一些，又称为负极过渡。增加正极板活性物质必然使得，负极过渡减少了，氧循环变差了，失水增加了，又会造成硫化。这些措施虽然提升了电池的初期容量，但是却会造成失水和硫化，而失水和硫化又会相互促成，结果却是牺牲电池的寿命。

④还有就是极群组装虚焊问题。容易产生虚焊的地方是极板。而每个电池的单格有15片极板，就是15个焊点，一个电池有6个单格，就有90个焊点，一组电池由3个12V电池组成，就有270个焊点。如果一个焊点存在虚焊，该单格容量就下降，进而该单格形成电池落后，造成整个电池都落后，电池就会形成严重的不均衡，使这组电池提前失效。就算虚焊控制在万分之一，平均每37组电池就会有一组电池存在虚焊，这是不能够允许的。而铅钙合金板栅的电池，在焊接的时候会析出钙而掩盖虚焊问题，这样，很多电池制造商宁愿采用低锑合金的板栅而没有采用铅钙合金。而低锑合金的板栅析氧析氢电压更低，电池出气量大，失水相对严重，电池更容易硫化。

从以上我们可以看出：为什么电池有好有坏，有的厂家生长的电池相同使用条件下寿命会更长。

第三个原因：电动车使用环境本身引起的原因

只要是铅蓄电池，在使用的过程中都会硫化，但其它领域的铅酸电池却比电动自行车上使用的铅酸电池有着更长的寿命，这是因为电动自行车的铅酸电池有着一个更容易硫化的工作环境。

①深度放电
用在汽车上的铅蓄电池只是在点火时单向放电，点火后发电机会对电池自动充电，不造成电池深度放电。而电动自行车在骑行时不可能充电，经常会超过60%的深度放电，深放电时，硫酸铅浓度增加，硫化就会相当严重。

②大电流放电
电动车20公里巡航电流一般是4A，这个值已经高于其它领域的电池工作电流，而超速超载的电动车的工作电流就更大。电池制造商都进行过1C充电70％，2C放电60％的循环寿命试验。经过这样的寿命试验，可达到充放电循环350次寿命的电池很多，但是实际在用的效果就相差甚远了。这是因为大电流工作增加了50%的放电深度，电池会加速硫化。所以，电动摩托车的电池寿命更短，因为电动摩托车的车身太重，电机功率大，在巡航时工作电流达8A以上。有的甚到达到10A.

③充放电频率高
用在后备供电领域的电池，只有在停电时才会放电，如果一年停8次电，要达到10年的寿命，只用做到80次循环充电寿命，而电动车一年充放电循环300次以上很常见。甚到有的人可能一天充好几次 ，充的时间很短，没有充饱就使用了。

④短时充电
由于电动自行车是交通工具，可充电的时间不多，要在8小时内完成36伏或48伏的20安时充电，这就必须提高充电电压（一般为单节2.7~2.9伏），当充电电压超过单节电池的析氧电压（2.35伏）或析氢电压（2.42伏）时，电池就会因过度析氧而开阀排气，造成失水，使电解液浓度增加，电池的硫化现象加重。

⑤放电后不能及时充电
作为交通工具，电动自行车的充电及放电被完全分离开来，放电后很难有条件及时充电，而放电后形成的大量硫酸铅如果超过半小时不充电还原为氧化铅，就会硫化结晶。

第四个原因：电动自行车生产方面的原因

大多数车的控制器都留了一个限速插头，一些车厂干脆就去掉限速器出厂，既可以吸引看重车速的客户，也能降低成本，这样的车在高速行驶时电流非常大，会严重缩短电池寿命。

12V铅酸电池的保护电压为10.5V，如果是36V电池组，保留电压就是31.5V，目前大多数车厂采用的控制器欠压保护电压也都是31.5V。表面上看这是正确的，但是，实际当36V电池组只剩下31.5V电压时，由于电池存在容量差，肯定就会有一个电池电压低于10.5V，该电池就处于过放电状态。这时候，过放电的电池容量急剧下降，这时对电池的损伤影响不仅仅是该单只电池，而是影响整组电池的寿命。其实，在电池电压低于32V以后一直到27V，所增加的续行能力不到2公里，而对电池的损伤却非常大。只要出现这样的情况10次，电池的容量就会低于标称容量的70%。另外，一些用户发现电池在欠压以后，过10分钟，电池又不欠压了，就又采取给电行驶，这对电池破坏更大，而大多数车的说明书没有给用户以警示。目前多数控制器内部都有可调的电位器，而这个可调的电位器的振动漂移是比较严重的。在价格竞争中，面对更注重车外表的用户群，很少有产品采用抗振动的精密多圈电位器，这样的控制器发生振动后漂移也不奇怪。

第五个原因：充电设备的原因

业界广为流传的一句话就是：电池不是用坏的，而是充坏的。为了满足电动自行车电池的短时高容量充电，在三段式恒压限流充电中，不得不通过提高恒压值到2.47V～2.49V。这样，大大超过电池正极板析氧电压和负极板析氢电压。一些充电器制造商的产品为了降低充电时间的指示，提高了恒压转浮充的电流，而使得充电指示充满电以后，还没有充满电，就靠提高浮充电压来弥补。这样，很多充电器的浮充电压超过单格电压2.35V，这样在浮充阶段还在大量析氧。而电池的氧循环又不好，这样在浮充阶段也在不断的排气。恒压值高了，保证了充电时间，但是牺牲的是失水和硫化。恒压值低了，充电时间和充入电量又难以保证。在改善电池的电池板栅合金、提高析气电位、改善氧循环性能，提高密封反应效率的基础上，控制充电充电电压在2.42V以下，也就是在析氢电位以下。这样做必然会导致充电时间的延长，这就必须在大电流充电（限流充电）的状态下，加入去极化的负脉冲，改善电池的充电接受能力，在大电流充电的时候多充入一些电量，缩短充电时间。70％的2C电流充电，是电池在充电接受能力比较大的时候，对电池采用大电流充电，对电池的损伤比较小。电池基本上没有高于严重析氢电压。一旦高于析氢电压，电池也会快速的失水。使用这类充电器，必须采用连续充放电，如果中途停止几天充电，电池就会产生比较严重的硫化而提前失效。而用户使用电池，是无法保证每次使用以后，都能够及时充电的，一年以内发生数次没有及时充电的情况，电池的硫化就会积累。一些充电器制造商把某些功能夸大，成品的功效其实没有其宣传的那样好。