有哪些办法可以延长UPS中电池组的使用寿命？

天师猫神

在线式UPS电源，因为它的电路设计合理，驱动功率元件容量所取的余量大，因而电源电路故障率很低，相比之下，由电池组所引发的故障率上升至60％以上。可见，正确地使用和维护好电池是延长电池组寿命、降低UPS电源总故障率的关键因素之一。


1、定期检查


定期检查各单元电池的端电压和内阻。对12V单元电池来说，在检查中如果发现各单元电池间的端电压差超过0.4V以上或电他的内阻超过80mΩ以上时，应该对各单元电池进行均衡充电，以恢复电池的内阻和消除各单元电池之间的端电压不平衡。均衡充电时充电电压取13.5～13.8V即可。经过良好均衡充电处理的电池绝大多数都可将其内阻恢复到30mΩ以下。


UPS电源在运行过程中，由于各单元电池特性随时间变化而产生的上述不均衡性是不可能再依靠UPS电源内部的充电回路来消除的，所以对这种特性已发生明显不均衡性的电池组，若不及时采取脱机均充处理的话，其不均衡度就会越来越严重。


2、重新浮充


UPS电源停机10天以上，在重新开机之前，应在不加负载的条件下启动UPS电源以利用机内的充电回路重新对蓄电池浮充10～12h以上再带载运行。UPS电源长期处于浮充状态而没有放电过程，相当于处在“储存待用”状态。如果这种状态持续的时间过长，造成蓄电池因“储存过久”而失效报废，它主要表现为电池内阻增大，严重时内阻可达几Ω。


我们发现：在室温20℃下，存储1个月后，电池可供使用的容量为其额定值的97%左右，如果储存6个月不用，它的可使用容量变为额定容量的80％。如果储存温度升高，它的可使用容量还会降低。因此建议用户最好每隔20°C个月有意地拔掉市电输入，让UPS电源工作于由蓄电池向逆变器提供能量的状态。但这种操作不宜时间过长，在负载为额定输出的30％左右时，约放电10min即可。


3、减少深度放电


电池的使用寿命与它被放电的深度密切相关。UPS电源所带的负载越轻，市电供电中断时，蓄电他的可供使用容量与其额定容量的比值越大，在此情况下，当UPS电源因电池电压过低而自动关机时电池被放电的深度就比较深。


实际过程如何减少电池被深度放电的事情发生呢？方法很简单：当UPS电源处于市电供电中断，改由蓄电池向逆变器供电状态时，绝大多数UPS电源都会以间隙4s左右响一次的周期性报警声，通知用户现在是由电池提供能量。当听到报警声变急促时，就说明电源已处于深度放电，应立即进行应急处理，关闭UPS电源。不是迫不得以，一般不要让UPS电源一直工作到因电池电压过低而自动关机才结束。


4、利用供电高峰充电


对于UPS电源长期处于市电低电压供电或频繁停电的用户来说，为防止电池因长期充电不足而过早损坏，应充分利用供电高峰（如深夜时间）对电池充电以保证电池在每次放电之后有足够的充电时间。一般电池被深度放电后，再充电至额定容量的90%至少需要10～12h左右。


5、注意充电器的选用


UPS电源用的免维护密封电池不能用可控硅式的“快速充电器”进行充电。这是因为这种充电器会造成蓄电池同时处于既“瞬时过流充电”又“瞬时过压充电的恶劣充电状态。这种状态会使电池可供使用容量大大下降，严重时会使蓄电池报废。在采用恒压截止型充电回路的UPS电源时，注意不要将电池电压过低保护工作点调得过低，否则，在它充电初期容易产生过流充电。当然，最好选用既具有恒流，又有恒压的充电器对其进行充电。


6、保证电源环境温度


电池可供使用的容量与环境温度密切相关。一般情况下，电池的性能参数都是室温为20℃条件下标定的，当温度低于20℃时，蓄电他的可供使用容量将会减少，而温度高于20℃时，其可供使用的容量会略有增加。不同厂家不同型号的电池受温度影响的程度不同。据统计，在-20℃时，蓄电池可供使用容量只能达到标称容量的60％左右。可见温度的影响不可忽视。


当然，要延长电池组的使用寿命不但在维护使用上要注意，而且在选择时就应充分考虑负载特性（电阻性、电感性、电容性）及大小。不要长期使电池处于过度轻载运行，以免电池放电电流过小导致电池报废。


通常有两种方法。


第一种方法是通过测量电池瞬时短路电流来估算电池的内阻，进而判断电池电量是否充足；第二种方法是用电流表串联一只阻值适当的电阻，通过测量电池的放电电流计算出电池内阻，从而判断电池电量是否充足。


第一种方法的最大优点是简便，用万用表的大电流档就可直接判断出干电池的电量，缺点是测试电流很大，远远超过干电池允许放电电流的极限值，在一定程度上影响干电池使用寿命。第二种方法的优点是测试电流小，安全性好，一般不会对干电池的使用寿命产生不良影响，缺点是较为麻烦。


笔者用MF47型万用表对一节新2号干电池和一节旧2号干电池分别用上述两种方法进行测试对比。假设ro是干电池内阻，RO是电流表内阻，用第二种测试方法时，RF是附加的串联电阻，阻值3欧姆，功率2W。


实测结果如下。新2号电池E=1.58V（用2.5V直流电压档测量），电压表内阻为50k欧姆，远大于ro，故可近似认为1.58V是电池的电动势，或称开路电压。用第一种方法时，万用表置5A直流电流档，电表内阻RO=0.06欧姆，测得电流为3.3A。所以ro+RO=1.58V÷3.3A≈0.48欧姆，ro=0.48-0.06=0.42欧姆。用第二种方法时，测得电流为0.395A，RF+ro+RO=1.58V÷0.395A=4欧姆，电流500mA档内阻为0.6欧姆，所以ro=4-3-0.6=0.4欧姆。


旧2号电池用第一种方法测量时，先测得开路电压E=1.2V，电表内阻RO=6欧姆，读数为6.5mA，万用表置50mA直流电流档，ro+RO=1.2V÷0.0065A≈184.6欧姆，ro=184.6-6=178.6欧姆。用第二种方法，测得电流为6.3mA，ro+RO+RF=1.2V÷0.0063A=190.5欧姆，ro=190.5-6-3=181.5欧姆。


显然两种测试方法的结果基本一致。最终计算结果的微小差别是由于读数误差、电阻RF的误差以及接触电阻等多方面因素造成的，这种微小误差不致影响对电池电量的判断。如果被测电池的容量小、电压高，则应将RF的阻值适应增大。

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