UPS用固定铅酸电池的选用
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UPS用固定密封铅酸电池的选用 上海西恩迪蓄电池有限公司
摘要幻灯片
• 概述 • UPS配置电池的种类 • 胶体& AGM • 电池的容量选择 • 电池的寿命选择 • 电池的电压和串并联 • 电池能够承受的纹波系数 • 电池室排气和通风 • 电池室排气和通风（续） • 固定铅酸电池标准
May 18, 2019
May 18, 2019
7
电池的容量选择
1.蓄电池容量AH的选择 放电截止电压为1.8V，可提供的恒电流与放电时间乘积—C10 放电截止电压为1.75V,可提供的恒电流与放电时间的乘积—C20
然而，不同品牌相同容量电池仅仅代表他们在10小时率或20小时率，容量 一致，而在10分钟、20分钟、1小时能够提供的恒功率或者恒电流将有很大 的差异。
May 18, 2019
10
电池能够承受的纹波系数
蓄电池在UPS中不仅有后备能源的功能，也有直流电容的功效，所以蓄电池能 够承受的纹波系数成为一个重要的指标。IEC规定为浮充电压的0.5%RMS.
建议纹波电压小于1.5%RMS，如果超过这个值，将产生显著的热量，增加热失 控的可能性。
May 18, 2019
11
电池室排气和通风
当给一个典型的铅酸电池充电时，超过需要的维护性充电电流 的那部分电流将电解水，然后生成氧气和氢气，并从电池释放出来。 因为4%的氢气浓度是一个明火爆炸点，所以，氢气的通风特别需 要关注。鉴于这个原因，建议氢气累计浓度不超过2%。
由于电解液较AGM电解液多20%，又采用富液式的非紧装配，所以体积较AGM大。
比较 AGM √ GEL AGM √ GEL
电气性 能
热失控
工作温 度 摇溶性
一致性 寿命
离子在凝胶中扩散的途径越弯曲，结构中孔隙越狭窄，所受到的阻碍也越大。因而胶体 密封铅蓄电池内阻要比AGM密封铅蓄电池要大。所以，AGM高功率放电性能更优秀。
May 18, 2019
4
胶体& AGM
循环原 理
体积
胶体
AGM
都采用阴极吸收原理，正极充电到70%时，正极析氧，负极充电到90%时，负极析氢气。 胶体是经过初期的“富液式”反应，凝胶产生的裂缝，提供氧循环通道。所以，前期使 用必须通风良好。AGM有10%的隔膜空隙，不填充电解液，正极的氧气通过这些空隙，到 阴极复合。
2748 2154
西恩迪C&D 12-370DNT(100AH，设计寿命12年)
2761 2153
20
30
45 60
1176 972 742 613
1487 1130 852 675
1782 1344 978 774
1859 1360 1015 836
单节放电功率(w)
3000 2500 2000 1500 1000 500
0 10
恒功率放电比较(EPV1.75V)
阳光 A412/100A(100AH, 设计寿命10年）
松下LC-XB12110(100AH, 设计寿命6年)
15 20 30 45 60 时间(mins)
GNB Sprinter S12V370(100AH,设计寿命 10年)
西恩迪C&D 12370DNT(100AH，设计寿命 12年)
2.蓄电池循环寿命 放电深度(DOD)80%,蓄电池的能够循环的次数。
两者均应重视，无论哪个寿命先到期，都将会导致电池失效。供电环境恶 略的情况下，尤其考虑循环寿命。
May 18, 2019
9
电池的电压和串并联
一般会有12V/6V/4V/2V四类电池，需要从经济成本和电池需求容量两方面考 虑选择； 串联的数量取决于与UPS的配套，以节数可以调节为佳； 并联组数一般不超过4组。
May 18, 2019
6
胶体 & AGM-电性能
恒功率放电表比较（EPV1.75V）
10
15
阳光 A412/100A(100AH,设计寿命10年）
1636 1348
松下LC-XB12110(100AH,设计寿命6年)
2134 1705
GNB Sprinter S12V370(100AH,设计寿命10年)
AGM √
AGM密封铅蓄电池采用了贫液式紧装配设计，隔板中必须保持10%的孔隙不准电解液进入， 因而电池内部的导热性差，热容量小。充电时正极产生的氧到达负极和负极铅反应时会 产生热量，如不及时导走，则会使电池温度升高；如若没有及时降低充电电压，则充电 AGM 电流就会加大，析氧速度增大，又反过来使电池温度升高。如此恶性循环下去，就会引 起热失控现象。
Βιβλιοθήκη Baidu
胶体电池低温性能的问题，胶体电池的热容量大，因此自身温度缓冲性能好一些，从测 试结果来看-30度要搁置12小时以上才能完全冷透。从容量上来看如果持续低温使用，那 AGM 么-30度以下胶体电池有较大优势，启动性能则明显有优势，
由于胶体属于触变性凝胶，胶体电池在受到剧烈震动的时候内部胶体会软化，因此如果 安装在车辆上使用一般来说应该保持蓄电池直立放置，否则容易出现漏液，除非是采用 了特殊的挡板设计。
AGM √
胶体的微裂缝的形成是随机性的， 有太多的影响因素。 如果微裂缝分布不均匀， 必然 导致电池很多性能方面的不足。
AGM √
就设计而言两个因素：正极板栅耐腐蚀性能和电池的水损耗速度对寿命影响最大。
AGM √
GEL
GEL √
GEL √ GEL GEL GEL √
May 18, 2019
5
胶体 & AGM-胶体的内部状况
2
概述
蓄电池是UPS的心脏，不恰当的电池配置，会影响UPS的后备时间不 足、不能放电等事故，或者造成资源浪费。
May 18, 2019
3
UPS配置电池的种类
1.防酸式铅酸电池（开口电池、富液电池） 早期使用较多，优点：寿命长、可靠性性好、浮充电电流小；缺点：维护 工作量大、体积大、占地面积大。
2.VRLA免维护铅酸电池（密封电池、贫液电池） 相对于早期的开口电池，体积小，维护工作量小，而广泛应用于UPS电源中。 VRLA电池由于固定硫酸的载体不同，分为GEL和AGM. GEL:硫酸电解液和SiO2混合物充满电池内腔。 AGM:吸附式超细玻璃纤维不饱和的吸附硫酸电解液。
所以，UPS电池选择，一定是考察在后备时间段的恒功率或恒电流。
May 18, 2019
8
电池的寿命选择
1.蓄电池浮充寿命 在标准温度和连续浮充状况下，放电容量能够达到80%额定容量的年限。 标准温度中国定义为25摄氏度。（欧洲一般定为20摄氏度，10年—7年） 由于使用环境温度的影响，一般要考虑浮充寿命的裕量。（寿命系数考虑 在0.7—0.8）
摘要幻灯片
• 概述 • UPS配置电池的种类 • 胶体& AGM • 电池的容量选择 • 电池的寿命选择 • 电池的电压和串并联 • 电池能够承受的纹波系数 • 电池室排气和通风 • 电池室排气和通风（续） • 固定铅酸电池标准
May 18, 2019
May 18, 2019
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电池的容量选择
1.蓄电池容量AH的选择 放电截止电压为1.8V，可提供的恒电流与放电时间乘积—C10 放电截止电压为1.75V,可提供的恒电流与放电时间的乘积—C20
然而，不同品牌相同容量电池仅仅代表他们在10小时率或20小时率，容量 一致，而在10分钟、20分钟、1小时能够提供的恒功率或者恒电流将有很大 的差异。
May 18, 2019
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电池能够承受的纹波系数
蓄电池在UPS中不仅有后备能源的功能，也有直流电容的功效，所以蓄电池能 够承受的纹波系数成为一个重要的指标。IEC规定为浮充电压的0.5%RMS.
建议纹波电压小于1.5%RMS，如果超过这个值，将产生显著的热量，增加热失 控的可能性。
May 18, 2019
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电池室排气和通风
当给一个典型的铅酸电池充电时，超过需要的维护性充电电流 的那部分电流将电解水，然后生成氧气和氢气，并从电池释放出来。 因为4%的氢气浓度是一个明火爆炸点，所以，氢气的通风特别需 要关注。鉴于这个原因，建议氢气累计浓度不超过2%。
由于电解液较AGM电解液多20%，又采用富液式的非紧装配，所以体积较AGM大。
比较 AGM √ GEL AGM √ GEL
电气性 能
热失控
工作温 度 摇溶性
一致性 寿命
离子在凝胶中扩散的途径越弯曲，结构中孔隙越狭窄，所受到的阻碍也越大。因而胶体 密封铅蓄电池内阻要比AGM密封铅蓄电池要大。所以，AGM高功率放电性能更优秀。
May 18, 2019
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胶体& AGM
循环原 理
体积
胶体
AGM
都采用阴极吸收原理，正极充电到70%时，正极析氧，负极充电到90%时，负极析氢气。 胶体是经过初期的“富液式”反应，凝胶产生的裂缝，提供氧循环通道。所以，前期使 用必须通风良好。AGM有10%的隔膜空隙，不填充电解液，正极的氧气通过这些空隙，到 阴极复合。
2748 2154
西恩迪C&D 12-370DNT(100AH，设计寿命12年)
2761 2153
20
30
45 60
1176 972 742 613
1487 1130 852 675
1782 1344 978 774
1859 1360 1015 836
单节放电功率(w)
3000 2500 2000 1500 1000 500
0 10
恒功率放电比较(EPV1.75V)
阳光 A412/100A(100AH, 设计寿命10年）
松下LC-XB12110(100AH, 设计寿命6年)
15 20 30 45 60 时间(mins)
GNB Sprinter S12V370(100AH,设计寿命 10年)
西恩迪C&D 12370DNT(100AH，设计寿命 12年)
2.蓄电池循环寿命 放电深度(DOD)80%,蓄电池的能够循环的次数。
两者均应重视，无论哪个寿命先到期，都将会导致电池失效。供电环境恶 略的情况下，尤其考虑循环寿命。
May 18, 2019
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电池的电压和串并联
一般会有12V/6V/4V/2V四类电池，需要从经济成本和电池需求容量两方面考 虑选择； 串联的数量取决于与UPS的配套，以节数可以调节为佳； 并联组数一般不超过4组。
May 18, 2019
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胶体 & AGM-电性能
恒功率放电表比较（EPV1.75V）
10
15
阳光 A412/100A(100AH,设计寿命10年）
1636 1348
松下LC-XB12110(100AH,设计寿命6年)
2134 1705
GNB Sprinter S12V370(100AH,设计寿命10年)
AGM √
AGM密封铅蓄电池采用了贫液式紧装配设计，隔板中必须保持10%的孔隙不准电解液进入， 因而电池内部的导热性差，热容量小。充电时正极产生的氧到达负极和负极铅反应时会 产生热量，如不及时导走，则会使电池温度升高；如若没有及时降低充电电压，则充电 AGM 电流就会加大，析氧速度增大，又反过来使电池温度升高。如此恶性循环下去，就会引 起热失控现象。
Βιβλιοθήκη Baidu
胶体电池低温性能的问题，胶体电池的热容量大，因此自身温度缓冲性能好一些，从测 试结果来看-30度要搁置12小时以上才能完全冷透。从容量上来看如果持续低温使用，那 AGM 么-30度以下胶体电池有较大优势，启动性能则明显有优势，
由于胶体属于触变性凝胶，胶体电池在受到剧烈震动的时候内部胶体会软化，因此如果 安装在车辆上使用一般来说应该保持蓄电池直立放置，否则容易出现漏液，除非是采用 了特殊的挡板设计。
AGM √
胶体的微裂缝的形成是随机性的， 有太多的影响因素。 如果微裂缝分布不均匀， 必然 导致电池很多性能方面的不足。
AGM √
就设计而言两个因素：正极板栅耐腐蚀性能和电池的水损耗速度对寿命影响最大。
AGM √
GEL
GEL √
GEL √ GEL GEL GEL √
May 18, 2019
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胶体 & AGM-胶体的内部状况
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概述
蓄电池是UPS的心脏，不恰当的电池配置，会影响UPS的后备时间不 足、不能放电等事故，或者造成资源浪费。
May 18, 2019
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UPS配置电池的种类
1.防酸式铅酸电池（开口电池、富液电池） 早期使用较多，优点：寿命长、可靠性性好、浮充电电流小；缺点：维护 工作量大、体积大、占地面积大。
2.VRLA免维护铅酸电池（密封电池、贫液电池） 相对于早期的开口电池，体积小，维护工作量小，而广泛应用于UPS电源中。 VRLA电池由于固定硫酸的载体不同，分为GEL和AGM. GEL:硫酸电解液和SiO2混合物充满电池内腔。 AGM:吸附式超细玻璃纤维不饱和的吸附硫酸电解液。
所以，UPS电池选择，一定是考察在后备时间段的恒功率或恒电流。
May 18, 2019
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电池的寿命选择
1.蓄电池浮充寿命 在标准温度和连续浮充状况下，放电容量能够达到80%额定容量的年限。 标准温度中国定义为25摄氏度。（欧洲一般定为20摄氏度，10年—7年） 由于使用环境温度的影响，一般要考虑浮充寿命的裕量。（寿命系数考虑 在0.7—0.8）