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老偶
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1 阀控铅酸电池内部温度的变化对于电池的可靠性十分重要单体电池或整体电池的温差应严格控制在 3K ( 例如 : 在电池柜内当一个电池在另一个之上时 ) 此外, 我们应该考虑到每个单体电池或整体电池内部反应的不同, 扰乱了电池内部的平衡, 导致了整个电池的突然失效相邻单体电池或整体电池外壳的温差 >5K 表明了由于使用或生产等原因造成的失效 4.4 充电曲线 / 充电时间在下面的文章中, 提供了一些挑选出来的图 ( 图 17a 至 17h), 这些图可以使我们 : 确定 / 估算充电时间确定 / 估算电池电压电流和充电状态 ( 以百分数或充电系数表示 ), 它们与以下因素有关 : IU 充电时规定的电池电压放电深度电池容量整流器额定电流 ( 电池充电所用的部分 ) 每张图中这些都是指导值在这些图中, 还标明了充电系数所有的图都以目前计算机程序 (/6/) 为基础这些图可分为两组, 根据其标题分为 : 第一组 ( 图 17a 至 17d) 按 IU 或 IUI 图的电池充电充电时间 =f( 整流器额定电流 ) 目的是根据整流器额定电流 ( 充电时实际能达到的部分 )(x 轴 ) 确定必需的充电时间 (y 轴 ) 不同曲线上的数字标明了充电系数, 例如 : 0.90= 充电系数为 0.9, 也就是说充电电量为电池先前放出电量的 90% 1.00= 充电系数为 1.0, 也就是说充电电量为电池先前放出电量的 100% 1.2 = 充电系数为 1.2, 也就是说充电电量为电池先前放出电量的 120% 该曲线适用于开口铅酸电池图上给出了下列数据 : 电池电压 (2.4V 或其它值 ) 电池容量 ( 为了简化以 100Ah 为例 ) 放电深度 (80% 或其它值 ) 图第二部分的电流为 0A 表明为 IU 充电如果第二部分的电流不为 0 则为 IUI 充电这些数据必需按要求设置图解 (17d): 100Ah 电池,80% 放电后以 2.4V/ 单体 IUI 充电整流器以 10A 充电, 经过大约 9h 后充电系数为 1.0, 也就是说, 以前放掉的 80% 容量恢复了虽然还有少量的活性物质没有重新生成, 但大部分的容量已经恢复, 可以中断电源了经过大约 20h, 充电系数达到了 1.2, 也就是说, 经过这么长的时间后, 充电过程包括酸的内部混合已经完成了注意, 切记 : 单体电池为 2.23V( 甚至 2.25V) 时, 对于酸的内部混合来说 1.2 的充电系 82

2 数是不够的 ( 看 ) 即使是 2.4V 的单体电压, 在不利的环境中 ( 如 : 高电池低电解液温度 ),20h 的充电时间及 1.2 的充电系数也是不够的 83

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5 第二组 ( 图 17e 至 17h) 根据 IU IUI 图给电池充电以下参数与第一组相同 : 电池电压整流器电流 ( 输入值 ) 电池容量放电深度该图显示 : 86

6 在图的上部 : 电压曲线在图的中部 : 电流曲线在图的下部 : 左面的 y 轴为充电状态, 最高至 100%, 右面的 y 轴为充电系数垂直的竖线可以帮助看图输入相同的参数时, 第一组和第二组的图中, 充电时间有点不同, 这是由于计算机储存的数据造成的第一组图中的数据是最新的 ( 数据 = 生产许可和 HP71 计算基础时的变化引起的技术基本量 ) 在任何情况下, 这些图可以帮助我们分析, 总结趋势, 提出工程应用以及经济结论例如 ( 图 17e,f): 与 10A/100Ah 相比,20A/100Ah 用整流器充电也是可以得到的但其所减少的充电时间 ( 以充电系数 1.2,80% 放电, 电压 =2.4V/ 单体 ): ( 10A/100Ah 充电时间约为 : 18h 100%) 20A/100Ah 充电时间约为 : 14.5h 仅节约 20%? 同时, 还要发生偶然性的损坏, 因此, 没有必要用太好的整流器 87

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10 5. 循环工作充电 - 放电循环 : 电池反复连续充放电 ( 摘自 /1/) 电池在每次放电后立即充电, 即为一个循环在充电中要有充电系数现在每个固定型电池无论其运输前情况如何, 都至少经过一次循环, 例如在生产厂或在用户手中电源失效或作容量检测循环工作在这里是描述那些固定型电池的工作模式, 它们不是纯粹的应急电源, 而是可以进行预期的或一定程度的放 / 充电工作例如 : 火车照明用电池移动测量站用固定型电池太阳能储能用固定型电池如果铅酸电池是用来循环工作, 那么它的使用寿命或工作寿命最好用循环次数表示而不是用年来表示这是由于充放电过程中热量的产生使得腐蚀过程加速, 而且在正极上增加了氧气的逸出 ( 充电过程 ) 另外, 在充放电过程中体积发生周 91

11 期性变化使得活性物质损失为了统一, 我们设一参照值, 对于固定型电池采用 80% 的放电深度在一个较低的放电深度下循环次数可能会成比例的提高例如 : 电池类型 OGi 80% 放电, 循环次数约 700 次 40% 放电, 循环次数可能达到 1400 次, 这是由于上面提到的影响因素在每个循环中成比例地减少在上面给出的循环使用例子中太阳能储能用固定型电池是最需要的在这里电池长时间地保持着充放电状态依靠太阳能给电池充电, 再通过所连接的负载放电这种操作易引起电池内部单体电池电压酸密度的不平衡, 定期全充电或均衡充电更适用于这种情况下面的提示对防止和改正错误有帮助太阳能储能装置中电池的工作环境需要特别注意, 除了遵守一般的操作指导, 下面的测量和保养工作也是十分重要的所有电压的测量与记录 ( 处于阳光照射下和满充电的电池 ) 所有单体电池的电压应尽可能一致 ( 平均电压 +/-0.05V) 根据装置短暂的工作情况, 电池电压应在 2.15V 至 2.4V 电压低于平均值 0.2V 或绝对值低于 2.15V 的应被更换在测量过程中电池不应被断开酸密度的测量与记录加水之前, 电解液的密度原则上应测量酸的密度应尽量一致但在工作条件下, 平均值 +/-0.02kg/l 的偏差是允许的如果某电池的电压也同样偏离平均值, 则该电池应被更换加水单体电池的电解液高度应首先检查一致性, 并记录偏差每个电池应尽量加水至最高的电解液刻度至少应记录所用水的总量电池连接线的检查应检查所有连接线是否处于最低的位置如果有必要或有可能, 则将它们压低检查密封槽内是否涂油如有必要, 移去连接线, 将新的油涂在密封槽内电池塞的检查 a) 复合塞 (AquaGen 塞 ) 这种塞应紧密牢固地插入由于它们的材料为塑料, 只能适当塞紧任何泄露都会导致塞子的失效正常情况下, 任何复合塞在其内部都应有一层冷凝的水珠如果没有, 则尽管电池其它性能正常 ( 如电压酸密度电解液高度 ), 也有必要更换塞子 b) 陶瓷塞陶瓷塞也应紧密配合, 这种材料允许其紧密配合外部赃物应除去, 如有可能应清洗, 至少应用刷子刷掉 ( 不要用金属刷 ) 6 寿命使用寿命耐久能力 - 定义及影响因素 6.1 词条定义 (/1/) 寿命 : 电池不经修复 ( 例如单体电池或整体电池 ) 从第一次使用到失效的时间 (DIN40042,1970 年 6 月 ) 92

12 注 : 如果一个单体电池由于短路发生了不可逆的损坏, 则该电池的寿命已经终止, 但作为整体的电池组的使用寿命并没有结束使用寿命 : 电池在指定的负载和遵守维修规则的情况下的使用时间对于同一类型的电池规定一个可靠系数为其极限值 (DIN40042,1970 年 6 月 ) 注 : 这里考虑的是整个电池组对于固定型铅酸电池组的使用寿命, 规定额定容量的 80% 为极限值如果达到该值, 那么该电池组在此极限值条件下的使用寿命终止对于电池在指定的负载和遵守维修规则的情况下的使用, 我们经常用寿命一词, 实际上, 它是指使用寿命耐久能力 : 试验室中电池的耐久能力是在一定的电气和物理负载下测试的根据使用要求的不同, 测试包括 : - 充 / 放电循环 - 恒流过载 - 恒压过载 - 振动冲击这里通常是破坏性试验如果 DIN 标准中没有规定这些数据, 那么应该阐述其测试结果忍耐能力测试的结果允许只有实际工作中的使用寿命注 : 最后这句是重要的, 测试条件通常严于实际使用条件 6.2 影响因素固定型电池的使用寿命与以下条件有关 : 应急工作偶然放电电解液的平均温度为 20 使用寿命是以年来表示的循环工作既可以用电池最大可能的循环次数 ( 一定的放电深度 ) 来表示, 也可以用一段时间来表示, 但其间每天 ( 每月每年 ) 的循环次数必须表明让我们回到应急工作下的使用寿命 : 温度的影响温度的增加会加速腐蚀过程, 温度的降低则限制了腐蚀过程, 下面是经验公式 : 年平均温度超过参考值 10, 则腐蚀速率增加 1 倍, 所以使用寿命减少一半例如 : GroE 电池的使用寿命 :15-18 年 ( 平均 16.5 年 ) 使用寿命随年平均温度减少如下 : 25 减为 = 年 =8-8.5 年 =6-6.5 年 =4-4.5 年在低温下使用寿命相应地增加浮充电压的影响浮充电压高于规定的电压, 与温度增加一样, 将导致浮充电流较高或总充电电流较高 ( 见图 15,15a), 增加了水的离解, 同时增加了正极上氧气的不必要的逸出加剧了腐蚀, 减少了使用寿命更主要的, 由于电压的增加, 产生的气泡可能破坏部分活性物质 ( 开口铅酸电池 ) 93

13 大量活性物质的脱落, 减少了使用寿命杂质的影响硫酸及添加的水没有达到 DIN43530 第 1-4 部分的纯度要求, 或者杂质通过其它途径进入电解液可能导致浮充电流的增加同样前面提到的现象也会发生 ( 增加水的离解腐蚀活性物质的脱落 ) 7. 工程应用 ( 专用 ) 7.1 电池的并联开口少维护铅酸蓄电池铅酸电池的并联与以下条件有关 : IU 充电单体电池的数量相同单体电池或极板的类型相同如果上述条件满足, 那么即使电池容量不同, 也可以并联使用充放电电流的比例就是电池容量的比例密封 ( 阀控 ) 免维护铅酸蓄电池 (VRLA 蓄电池 ) 应尽可能避免并联使用, 我们应知道给出的电流状况如不能避免, 那么只有容量相同单体数相同或单元数相同时才能并联使用同时, 连接端子的电缆长度接插件以及材料均应相同不同年龄的电池不能并联使用! 这是由于它们内阻的不同, 可能造成严重的影响 ( 例如由于一个单体电池导致失效没有或只有少量电流流出 ) 7.2 新的单体或单元放入老的电池组中开口少维护铅酸蓄电池对于用户或电池生产商来说, 这都是不能令人满意的但也有更新它的必要 : 在老电池中更换一个或多个单体电池 ( 或单元电池 ), 例如 : 因为极板间的微短路没有排除, 或者只是简单地由于用户希望延长其电池的使用寿命新的单体电池浮充电压往往与其他单体明显的不同通常新的单体电压值较高作者也没有遇到过新电池电压较低的情况, 其影响是可以想象的, 如果从电池内部发生电化学反应的可能性来考虑的话一个有经验的用户应首先在 DIN43539( 第 4 部分 ) 允许的范围内, 应以浮充电压的平均值为主, 允许 +0.1V 至 -0.05V 的误差以下是给出的电压范围 : 最小值 2.18V- 最大值 2.33V/ 单体 ( 2.23V/ 单体 ) 如果新的单体电池在这个范围内, 那么用户最多需要一些解释说明如果浮充电压高于上限, 那么他将遇到一些问题, 如德国技术监督协会或其它监督机构, 因为他们会怀疑电池工作的可靠性这些怀疑是毫无根据的, 没有理由的因为 : 新单体电池提高了电压水平, 使正常反应更完全随着时间的推移这种不同将会趋于平衡工作的可靠性没有被削弱在更换新电池之前, 用户应知道以下几点说明 : 由于大部分是老电池, 新电池被迫接受较高的浮充电压, 但较高的电压是往后为补偿自放电才必须的这并不损坏电池的性能, 只是在一定程度上导致人为的老化电压逐渐调整到老电池的水平是我们所希望的 94

14 新组装的电池将至少与其它的电池寿命相同无论怎样, 都要尽量少用新电池应以一定的百分比为上限 ( 理论上为 50%, 但应更少 ), 它们的影响渐次增大, 例如 : 它限制了浮充电流在极端情况下 : 如果一个老电池组的大部分被新单体电池取代, 那么后者将限制浮充电流然而当通过老电池的电流低于所需要的电流时, 将导致老电池慢慢地硫酸盐化同时, 其它因素也应注意 : 由于整流器总的电压是一定的, 因此一个单体电池电压的升高必然限制一个或更多电池的电压这就是为什么新电池应尽量少用的进一步的原因 (10-20%) 甚至当老电池电压已有明显的差距时, 也应少用新电池密封 ( 阀控 ) 免维护铅酸蓄电池 (VRLA 蓄电池 ) 更换新电池的条件更为苛刻这是由于新老电池的内部情况不同主要表现为内阻的不同具体的说, 生产的差异 ( 不同批次 ) 使用的差异 ( 水的损失干涸程度 ) 可能使电池组内部不平衡在实际使用过程中, 单体电池或整体电池的更换数量不能超过总数的 10% 7.3 铅酸蓄电池在低温条件下工作电池在高温条件下使用 ( 例如在最高温度 55 左右 ) 是十分清楚的 : 容量明显提高使用寿命明显减少我们更感兴趣的是铅酸电池在低于 0 下的工作情况容量肯定减少 ( 见图 3), 电池在这方面的设计应注意 : 电解液什么时间凝固? 图 2c 给出了答案由图可知, 只要酸的标称密度是起始点, 那么铅酸电池的工作就不存在问题因为电解液的凝固点密度 1.22kg/l 时约为 -35 密度 1.24kg/l 时约为 -45 这样的温度在我们的纬度是很难遇到的如果是电池放电, 那么凝固点可能上升到大约 -15, 例如密度为 1.14kg/l 时电解液在放电过程中温度也会上升, 有可能减少冰晶格的生成硫酸在放电过程中浓度不断降低, 也需要一定的时间才能完全凝固放电后立即充电也能减少这方面的影响权衡利弊, 铅酸电池不应设计为在 -20 以下工作 7.4 不同放电深度的电池组并联使用下面讨论这种应用情况 : 当供电电源失效的时候, 负载由类型容量单体电池数量均相同的电池组继续供电在浮充模式下, 整流器给每组电池的充电应分开进行在失效的情况下, 一组电池先供电, 如果其不足以供电时, 那么开关接通第二组电池继续供电问题是 : 当接通充满电的电池时, 流过放完电的电池的补偿电流有多高? 例如 : 95

15 两组 54 只单体的 5OPzS350 第一组电池设计为 35A 放电 10h, 终压 1.8V/ 单体为了计算方便, 需要放完电的电池及充满电的电池内阻其值如下 : 5OPzS 充足电的电池 :R i =0.744m Ω 放完电的电池 :R i =1.116m Ω (100% 放电的内阻因子为 :1.5, 见图 9) 从下面的等效线路可算出所求的电流值 : I U 1 U 2 (R 1 ) (R 2 ) 充足电的放完电的 I= Δ U/(R 1 + R 2 ) Δ U= U 1 - U 2 这里 : U 1 = 搁置电压 =2.08V/ 单体 U 2 = 放电终止电压 =1.8V/ 单体 I=(2.08V-1.8V)/(0.744m Ω m Ω )= A 由于电压立刻被修正, 因此补偿电流只是一个脉冲 ( 不足 1 秒 ): -U 1 下降 I R 1 = A 0.744mΩ=0.112V, 降为 1.968V/ 单体 -U 2 上升 I R 2 = A 1.116mΩ=0.168V, 升为 1.968V/ 单体这里计算的电流值 (150A) 是一个极端值, 因为如果将线路电阻 ( 电线等 ) 计算在内的话, 其影响更大 96

供充放一体电源及充电电源手册_0_.doc

供充放一体电源及充电电源手册_0_.doc 2010. 05 供充放一体电源及充电电源适用于铅酸电池锂电池镍氢电池实现不间断供电采用自动均 / 浮充恒流 / 恒压零电流 -ΔV 检测 / 涓充 / 滴充技术提供各种保护显示各种工作状态目录 SCD 供充放一体电源 ( 锂电池系列 )-----------1 SCD 供充放一体电源 ( 铅酸电池系列 )----------3 C 充电电源 ( 镍氢电池系列 )-------------------------5