数据中心机房UPS蓄电池充电放电原理以及几种充电方式解析完整版

数据中心机房U P S蓄电池充电放电原理以及

几种充电方式解析 HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】

前言：

蓄电池在机房UPS中广泛的应用，铅酸蓄电池的充放电是个复杂的电化学过程，尽管很多电池都有很长的设计寿命，但在实际应用中，由于充电方式不当或维护不到位，大大缩短了电池寿命，为了延长电池使用寿命，必须理解充电原理并采用合理的充电放电方式，本文在介绍电池故障原因的同时，着重分析蓄电池充电放电的原理以及UPS蓄电池的几种充电方式。

1

机房UPS蓄电池充电原理

1、UPS浮充充电时，请用充电电压单格（20℃时的设定值），进行定电压充电或以下的电流进行定电流充电。温度有0C以下或40C以上时，有必要对充电电压进行修正，以20C为起点每变化一度，单格电压变化-3mv。

2、循环充电时，充电电压以单格（20℃时的设定值），进行定电压电压充电。温度在5C以下或35℃以上进行充电时，以20℃为起点，每变化一度充电电压调整-4mv/单格。

3、充电初期电流控制在以下。

4、充电量设为放电量的100-120%，但环境温度在5C以下时，设为120-130%。

5、温度越低（5C以下）充电结束时间越长，温度越高（35C以上）越容易发生过充电，所以特别是在循环使用时，在5C～30C内进行充电较好。

6、为防止过充电尽量安装充电计时器，或自动转换成涓流式充电方式。

7、充电时电池温度要控制在-15C～+40C的范围内。

2

机房UPS蓄电池放电原理

1、放电时请将电池温度控制在-15℃-+50℃的范围内。

2、连续放电电流请控制在3CA以下（H控制在6ＣA以下）。

3、放电终止电压依电流的大小而变化，大体如下所述。注意放时，电压不得低于下述电压。

4、放电以后请迅速充电。如不小心过放电之后也请立即充电。

3 UPS蓄电池的几种充电方式

UPS蓄电池的充电方式主要有恒流充电、恒压充电、快速充电、均衡充电、恒压限流充电、智能充电这几种方式：

1、恒流充电

恒流充电是用分段恒流的方法进行充电。一般是通过充电装置自身调整来实现的。可以任意选择和调整充电电流，适应性较强，特别适用于小电流长时间充电，也有利于容量恢复较慢的UPS蓄电池充电。缺点是初始充电电流过小，充电后期充电电流又过大充电时间长、析出气体多、对极板的冲击较大、能耗较高、效率较低(不超过65%)，在充电过程中需有人看守，一般在初充电和在小电流进行去硫充电才使用。因恒流充电的变型是分段恒流充电，所以充电时为避免充电后期电流过大，应及时调整充电电流，还应注意充电电流的大小、充电时间、转换电流的时机及充电终止电压的选取等。

第一阶段充电至单格电压上升至且电解也有气泡冒出，电解液相对密度2h时不变时时转入第二阶段，第二阶段充至电解液大量。放出气泡且相对密度和蓄电池单格电压3h时不变时为止，经过充电循环，继续充电至电解液密度上升至cm3，后不再上升为止。同步充电，充电时间h25-3520-3010-123-56。

4

2、恒压充电

恒压充电是指每只单格UPS蓄电池均以一恒定电压(一般取单格电池数乘以进行充电。特点是：初始充电电流相当大，UPS蓄电池电动势和电解液体相对密度上升较快，随着充电的延续，充电电流逐渐减小，在充电终期只有很小的电流通过;充电时间短、能耗低，一般充电4～5hUPS蓄电池即可获得本身容量的90%～95%;如果充电电压选择得当，8h即可完成整个充电过程，且整个充电过程不需人照看，这种充电方式广泛用于补充充电。由于初始充电初电流过大，对放电深度过大的UPS 蓄电池充电时，会引起初始充电电流急骤上升，易造成被充UPS蓄电池过流或充电设备损坏。充电过程中由于不能调整充电电流，因此不适用于UPS蓄电池的初充电和去硫充电。充电过程中对UPS蓄电池电压的变化很难补偿，所以对容量恢复较慢的UPS蓄电池完全充电很难完成。

在充电之前应正确选择充电电压(表2)。若充电电压过高，会引起充电初始充电电流过大，严重时会引起极板弯曲变形、活性物质大量脱落以及UPS蓄电池温升过高等;过低则会使UPS蓄电池充电不足，导致容量降低、寿命缩短。

5 3、快速充电

快速充电是指以大电流方法的充电方式。快速充电不产生大量的气泡又不发热，从而可缩短充电时间。目前，常用的快速充电主要有脉冲充电和大电流递减快充两种。

（1）脉冲快速充电的特点是，采用1～2倍的C20A大电流充电，使UPS蓄电池在短时间内充至额定容量的50%～60%。当UPS蓄电池单格电压充至时即停止充电，由控制电路自动转为脉冲充电;即先停充25～40ms(前停充)，接着再放电或反充电，使UPS蓄电池反向通过一个较大的脉冲电流(脉冲深度为充电电流的～3倍，脉冲宽度为150～l000um)，然后再停止充电25ms(后停充)，如此循环直至充足。

（2）大电流递减充电主要是利用了UPS蓄电池在低荷电状态时具有高充电接受的特点，开始以大电流冲电(一般采用1～2倍C20A)，然后以一定的电流差值(50A)递减，最后降至一定的电流值，直至UPS蓄电池充足。上述方法具有充电时间短(一般新UPS蓄电池初充电不超过5h，补充充电只需～、空气污染小、省电节能以及不需专人看管等优点。一般适用于要求在极短的时间内对UPS蓄电池实施快速充电的场合，也普遍适用于城市公共汽车在停歇、休息时间内对UPS蓄电池补充充电。

快速充电的能量转换效率低。快速脉冲充电UPS蓄电池析出的气体总量虽然减少，但因出气率高，易造成极板活性物质脱落。因此在正常情况下不宜用此法对新启用的UPS蓄电池进行初充电。

6

4、均衡充电

均衡充电是以小电流(1/20C20A)进行1—3h的充电过程。主要用来消除一组浮充电运行(即将直流电源和UPS蓄电池并联连接的工作方式)UPS蓄电池在同样运行条件下，由于某种原因造成的全组电池不均衡而形成的差别，以达到全组电池的均衡。此方法一般不能频繁使用，但当UPS蓄电池出现下列情况之一时。必须进行均衡充电：

（1）UPS蓄电池组长时间在电流放电，或长时间担负直流电荷后未及时充电时。（2）UPS蓄电池个别单格电压、电解液密度偏低，全组电池产生差别时。

（3）没有按规定周期实施充、放电时。

5、恒压限流充电

恒压限流充电主要是用来补救恒压充电时充电电流过大的缺点(方法同恒压充电)，通过充电电源和被充UPS蓄电池之间串联一电阻(限流电阻)来自动调节充电电流。当充电电流过大时，其限流电阻上的压降也大，从而减小了充电电压;当充电电压过小时，限流电阻上的压降也很小，充电设备输出的电压损失也小，这样就自动调节了充电电流，使之不超过某个限度。该方法目前广泛用于免维护电池的初充电和普通UPS蓄电池的补充充电。