北京萊姆電子有限公司   安雲良 （譯）

    鉛酸蓄電池至今已經存在了大約150年
，至今仍然保持著最初的形式；富(fu)液(ye)蓄(xu)電(dian)池(chi)這(zhe)麼(me)多(duo)年(nian)來(lai)幾(ji)乎(hu)沒(mei)有(you)發(fa)生(sheng)過(guo)任(ren)何(he)重(zhong)大(da)改(gai)變(bian)。唯(wei)一(yi)的(de)改(gai)變(bian)不(bu)外(wai)乎(hu)是(shi)在(zai)添(tian)加(jia)材(cai)料(liao)方(fang)麵(mian)有(you)一(yi)些(xie)改(gai)動(dong)
，在(zai)有(you)些(xie)特(te)種(zhong)的(de)極(ji)板(ban)中(zhong)少(shao)量(liang)加(jia)入(ru)了(le)各(ge)種(zhong)金(jin)屬(shu)
，不(bu)過(guo)
，即(ji)使(shi)在(zai)今(jin)天(tian)，純(chun)鉛(qian)極(ji)板(ban)蓄(xu)電(dian)池(chi)仍(reng)然(ran)是(shi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)最(zui)長(chang)、最可靠的鉛酸蓄電池類型之一。

    在過去150年裏，最大的進展無疑是大約三十多年前出現的密封式單體蓄電池Cell或整體蓄電池(Monobloc )。SLA（密封鉛酸）類型、VRLA（閥控式鉛酸）類型、AGM類型和凝膠類型都具有一個共同特征
，即這些類型均為密封類型
，並采用氣體再複合技術
，使得氣體能夠在充電後重新複合成電解液。VRLA、AGM和SLA類型蓄電池的極板陣列附近存在充足的自由空間，為氣體的存儲、滲透創造了條件。這些蓄電池中不存在液態電解液，僅在玻璃纖維（如果是膠體電池，則為膠體懸濁液）中存在少量電解液。這就使得這些蓄電池類型能夠方便的應用在包括辦公室或公共區域等在內的非專業受控環境（無需專門的蓄電池室）場合，可隨意疊放而無需製冷；不需要特別的環境控製或排風裝置等，很少或根本不需要進行任何維護。

    電池廠家的宣傳大概就是以上這樣。當然，實際情況並非完全如此
；密封電池並不是完全密封
，而是采用了壓力（Presure  value）排氣閥，排氣閥允許氣體在內部壓力過大（通常是過度充電或不利環境引發的結果）時shi逸yi出chu。如ru果guo沒mei有you足zu夠gou的de製zhi冷leng條tiao件jian，則ze不bu能neng把ba這zhe些xie電dian池chi安an裝zhuang到dao狹xia小xiao的de空kong間jian
，如ru果guo需xu要yao保bao證zheng合he理li的de使shi用yong壽shou命ming，則ze應ying安an裝zhuang風feng扇shan。現xian在zai


，所suo有you這zhe些xie要yao求qiu都dou已yi經jing是shi一yi般ban性xing常chang識shi了le，而er不bu是shi最zui早zao引yin入ru密mi封feng蓄xu電dian池chi時shi所suo宣xuan稱cheng的de那na樣yang“無需特別維護”。

    lingwai，yijingbeishijianzhengmingdeshi，xinxingxudianchibichuantongdefuyexudianchiduichongdianhehuanjingwentigengmingan。jishiqingweidechangqiguochongdoukenengdaozhidianjieyesunshi，bingqieyaodadaoshengchengdeshiyongshouming
，huanjingwendubixuwendingzaidayue25攝氏度。

 

    多(duo)年(nian)來(lai)，蓄(xu)電(dian)池(chi)行(xing)業(ye)已(yi)經(jing)意(yi)識(shi)到(dao)，為(wei)了(le)確(que)保(bao)密(mi)封(feng)蓄(xu)電(dian)池(chi)能(neng)夠(gou)達(da)到(dao)其(qi)最(zui)大(da)可(ke)靠(kao)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)
，必(bi)須(xu)小(xiao)心(xin)維(wei)護(hu)
，並(bing)進(jin)行(xing)定(ding)期(qi)測(ce)試(shi)，以(yi)便(bian)在(zai)某(mou)些(xie)小(xiao)問(wen)題(ti)影(ying)響(xiang)到(dao)整(zheng)個(ge)蓄(xu)電(dian)池(chi)組(zu)前(qian)被(bei)及(ji)時(shi)發(fa)現(xian)，以(yi)防(fang)在(zai)電(dian)網(wang)供(gong)電(dian)故(gu)障(zhang)時(shi)蓄(xu)電(dian)池(chi)組(zu)不(bu)能(neng)向(xiang)負(fu)載(zai)供(gong)電(dian)。

 

 

    圖1列出了在密封蓄電池的使用壽命中會遇到的各種問題。有些問題是設計缺陷
，有些是製造缺陷，其中至少兩種失效形式（硫化和正極板腐蝕）將最終導致所有鉛酸蓄電池徹底失效。盡管如此，監控蓄電池組的浮充電和溫度從而避免過早出現硫化或正極板腐蝕仍然是很重要的。

    不利的環境條件會縮短備用蓄電池組的使用壽命；持續不利的環境溫度會顯著縮短密封蓄電池組的使用壽命（圖2）。

    作為UPS係統的一個必要組成部分，蓄電池組的故障率與UPS或充電機的故障率不同，UPS或充電部分的電子器件的壽命可能會超過25年。大多數蓄電池組廠商都承認，對於一個設計壽命為10到12年的蓄電池，前五年內的故障率為0.3%-0.4%是很合理的，對於電化學設備而言這樣的故障率已經是很低的了。換句話說，這意味著每安裝1000個單體蓄電池（Cell）或整體蓄電池(Monobloc)，就會有3到4個會出現故障。

    不幸的是

，由於無法檢測到電池組中僅有的幾個蓄電池缺陷，以至於很多的備用蓄電池組甚至無法達到6到7niandeshiyongshouming，yushejishoumingxiangchashenyuan。shijishang，daduoshuguzhangtiaojiandoukeyibeijishijiancedao，congerbimianzainanxingguzhangdefasheng。zaizuizaoyinruzhengtidanyuanshi，changshangshengchengwuxuweihu，shijishang，yequeshimeiyoushenmebanfakeyiceshihejiancezhexiemifeng

、不透明的單元。在經過許多年後
，大量的實踐證據才迫使整個行業重新考慮這種免維護聲稱的合理性。

 

    要了解為什麼維護或監控這些係統如此至關重要 ，必須了解以下事實：因為這些蓄電池以串聯方式連接成蓄電池組，一旦某個蓄電池發生故障而導致開路
，整個蓄電池組就會徹底無法工作。每年都會有成百上千的備用蓄電池發生故障，而隻有在出現電網供電故障時才會真正發現這些故障，為時已晚！這也相應地會對重要負載造成數以百萬英鎊計的資金損失。

    另外
，在實際使用中可以發現，存在早期缺陷的蓄電池也會“傳染”zhouweidexudianchi，ruguobucaiqubujiucuoshi，zhezhongquexianxudianchihuidadajiasuzhenggexudianchizudeehua，zhehuibizaifaxianwentihoulijitihuanquexianxudianchideehuasuduyaokuaideduo。

 

    良liang好hao的de計ji劃hua性xing維wei護hu是shi確que保bao備bei用yong蓄xu電dian池chi組zu裝zhuang置zhi達da到dao其qi設she計ji使shi用yong壽shou命ming的de最zui起qi碼ma的de手shou段duan和he措cuo施shi。至zhi少shao建jian議yi對dui蓄xu電dian池chi組zu及ji其qi電dian氣qi連lian接jie進jin行xing外wai觀guan檢jian查zha
，並bing每mei六liu個ge月yue（最好每三個月）liyongyigeyouzhizukangceshiyiceshiyicisuoyouxudianchijiqilianjiexian。youyuchongdianqijuedinglezhenggexudianchizudechongdiandianya，xudianchiduandianyabuhuiyubiaozhuncankaozhiyoutaidachabie，yincichufeixudianchiyijingchuxianzainanxingguzhang，fouzejinjinceliangxudianchideduandianyabudakenengjiancedaorenheqianzaiguzhang。

 

    應該至少每年對蓄電池組進行一次核對性放電測試。如果蓄電池組3-4年都不進行一次充/放(fang)電(dian)
，蓄(xu)電(dian)池(chi)組(zu)電(dian)解(jie)液(ye)就(jiu)會(hui)出(chu)現(xian)分(fen)層(ceng)現(xian)象(xiang)
，即(ji)電(dian)解(jie)液(ye)會(hui)分(fen)解(jie)為(wei)酸(suan)溶(rong)液(ye)濃(nong)度(du)各(ge)不(bu)相(xiang)同(tong)的(de)液(ye)體(ti)層(ceng)，這(zhe)會(hui)影(ying)響(xiang)到(dao)蓄(xu)電(dian)池(chi)在(zai)斷(duan)電(dian)時(shi)的(de)供(gong)電(dian)能(neng)力(li)。這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)會(hui)最(zui)終(zhong)導(dao)致(zhi)在(zai)硫(liu)酸(suan)濃(nong)度(du)較(jiao)高(gao)的(de)區(qu)域(yu)出(chu)現(xian)極(ji)板(ban)腐(fu)蝕(shi)。

 

    計ji劃hua性xing維wei護hu的de問wen題ti是shi，像xiang汽qi車che的de年nian檢jian一yi樣yang
，計ji劃hua維wei護hu實shi際ji上shang隻zhi針zhen對dui當dang時shi有you效xiao。另ling外wai，因yin為wei測ce量liang或huo測ce試shi參can數shu的de不bu同tong，以yi及ji維wei護hu是shi否fou操cao作zuo正zheng確que，有you時shi甚shen至zhi連lian當dang時shi有you效xiao都dou做zuo不bu到dao。

 

    xuduoshixiaomoshikeyizaihenduandeshijianneifazhanchengxudianchichedishixiao，youshihouyejiujigexingqi。namedingqiweihudefangshinenggouzaixudianchifashengrushangtusuoshideguzhangdegailvhuiyouduodane？

    甚至I.E.E.E.所建議的維護，以及電阻或阻抗測試（即使更為全麵），仍然無法讓用戶了解在定期維護期間到底會發生什麼，這也就是定期維護的最大弱點。

 

    實際上，除了電阻測試外，蓄電池單獨放電測試是維護中唯一真正有用的一件事。

 

    這是判定蓄電池組是否能夠達標的唯一絕對有效的方法。不幸的是


，電池組單獨測試與季度檢查會同樣遇到同一個基本問題：用(yong)戶(hu)在(zai)測(ce)試(shi)完(wan)成(cheng)後(hou)的(de)第(di)二(er)天(tian)就(jiu)不(bu)敢(gan)說(shuo)蓄(xu)電(dian)池(chi)組(zu)是(shi)否(fou)將(jiang)會(hui)正(zheng)常(chang)運(yun)行(xing)下(xia)去(qu)
，實(shi)際(ji)上(shang)，在(zai)放(fang)電(dian)測(ce)試(shi)後(hou)進(jin)行(xing)充(chong)電(dian)常(chang)常(chang)會(hui)加(jia)速(su)落(luo)後(hou)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)失(shi)效(xiao)，這(zhe)種(zhong)現(xian)象(xiang)並(bing)不(bu)少(shao)見(jian)，而(er)這(zhe)種(zhong)失(shi)效(xiao)通(tong)常(chang)在(zai)出(chu)現(xian)下(xia)一(yi)次(ci)電(dian)網(wang)供(gong)電(dian)故(gu)障(zhang)時(shi)才(cai)會(hui)被(bei)檢(jian)測(ce)到(dao)。另(ling)外(wai)，獨(du)立(li)放(fang)電(dian)測(ce)試(shi)（通常會消耗幾個小時）是一個高成本
、具有破壞性的過程（包括重新充滿電），大型係統甚至耗費1到2天才能完成此類測試。

 

    監jian控kong數shu據ju的de質zhi量liang在zai很hen大da程cheng度du上shang取qu決jue於yu被bei監jian控kong的de是shi什shen麼me參can數shu。在zai十shi幾ji年nian前qian，廉lian價jia的de監jian控kong係xi統tong通tong常chang隻zhi會hui監jian控kong蓄xu電dian池chi組zu的de總zong電dian壓ya，有you時shi會hui把ba蓄xu電dian池chi組zu一yi分fen為wei二er進jin行xing比bi較jiao。采cai用yong分fen別bie測ce量liang兩liang部bu分fen的de電dian壓ya然ran後hou進jin行xing比bi較jiao的de方fang式shi對dui蓄xu電dian池chi組zu進jin行xing監jian控kong，這zhe種zhong方fang式shi可ke以yi算suan得de上shang是shi最zui不bu成cheng功gong的de方fang法fa了le，因yin為wei此ci類lei係xi統tong不bu大da可ke能neng敏min感gan到dao可ke以yi檢jian測ce到dao因yin為wei一yi個ge缺que陷xian蓄xu電dian池chi而er導dao致zhi的de在zai半ban個ge蓄xu電dian池chi組zu的de230伏電壓上出現的千分之幾伏的變化，同時
，來自整流器/逆變器的大量係統噪音也會大大增加檢測難度。

 

    有些連續監控係統監控單個蓄電池的電壓，以及表示放電性能的電池組電流。如前所述，因為充電器/整(zheng)流(liu)器(qi)決(jue)定(ding)了(le)蓄(xu)電(dian)池(chi)組(zu)的(de)總(zong)電(dian)壓(ya)，所(suo)以(yi)除(chu)非(fei)電(dian)池(chi)已(yi)經(jing)發(fa)生(sheng)災(zai)難(nan)性(xing)故(gu)障(zhang)，否(fou)則(ze)蓄(xu)電(dian)池(chi)或(huo)整(zheng)體(ti)單(dan)元(yuan)電(dian)壓(ya)僅(jin)會(hui)發(fa)生(sheng)微(wei)小(xiao)變(bian)化(hua)。因(yin)此(ci)，監(jian)控(kong)單(dan)個(ge)蓄(xu)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)的(de)主(zhu)要(yao)優(you)點(dian)是(shi)在(zai)發(fa)生(sheng)電(dian)網(wang)供(gong)電(dian)故(gu)障(zhang)後(hou)的(de)放(fang)電(dian)過(guo)程(cheng)中(zhong)或(huo)獨(du)立(li)放(fang)電(dian)測(ce)試(shi)過(guo)程(cheng)中(zhong)收(shou)集(ji)數(shu)據(ju)。

 

    zhezhongshujudangranshifeichangyouyongdeshuju，ruguoduizhijiayihelijilu，keyibangzhujiancedaoshixiaoxudianchi。buguo

，zhezhongjiankongjuyouyudingqiweihuxiangtongdequedian
，zhiyouzaifangdianguochengzhongcaihuikekaodijiancedaoquexianxudianchi（在實際使用中正常放電，或在每年一次的測試中放電）。

 

    不bu過guo，多duo年nian來lai
，更geng昂ang貴gui的de蓄xu電dian池chi組zu監jian控kong係xi統tong一yi直zhi提ti供gong對dui單dan個ge蓄xu電dian池chi的de內nei部bu電dian阻zu或huo阻zu抗kang進jin行xing監jian控kong的de功gong能neng
，這zhe些xie功gong能neng屬shu於yu係xi統tong的de標biao準zhun功gong能neng。已yi經jing有you很hen多duo人ren針zhen對dui此ci問wen題ti完wan成cheng了le許xu多duo測ce試shi，也ye過guo很hen多duo文wen章zhang
，就jiu蓄xu電dian池chi劣lie化hua與yu內nei部bu電dian阻zu或huo阻zu抗kang值zhi之zhi間jian的de關guan係xi進jin行xing了le對dui比bi。盡管兩者之間沒有直接關係，但通常與“新蓄電池”為基準，內阻偏差的確可以指示出蓄電池存在潛在故障。

 

    盡jin管guan阻zu抗kang已yi經jing使shi用yong多duo年nian，而er且qie看kan起qi來lai是shi一yi個ge無wu需xu進jin行xing昂ang貴gui的de放fang電dian測ce試shi即ji可ke檢jian測ce蓄xu電dian池chi潛qian在zai失shi效xiao故gu障zhang的de好hao辦ban法fa，不bu過guo某mou些xie行xing業ye人ren士shi對dui內nei阻zu測ce試shi的de方fang式shi還hai有you疑yi問wen，認ren為wei這zhe種zhong這zhe種zhong方fang法fa不bu是shi非fei常chang可ke靠kao。稍shao後hou會hui對dui產chan生sheng這zhe種zhong疑yi慮lv主zhu要yao原yuan因yin之zhi一yi做zuo出chu解jie釋shi。

 

    首先，我們必須確保電池監控係統能夠測量所有關鍵參數。為確保最高的供電可靠性需要監控蓄電 池組供電係統係統的五個關鍵參數
，這些參數包括：

 

l        單個蓄電池端電壓：是在放電和充電過程中記錄充放電曲線，反映蓄電池性能的最有用的參數。

 

l        單個蓄電池溫度：是潛在蓄電池問題（包括熱失控）早期檢測中的關鍵參數。工作溫度對於密封蓄電池組尤其重要
；過長時間處於不利溫度將顯著影響使用壽命。

對於溫度是可以補償的

，不過有時候這會導致其自身出現問題，稍後會詳細討論這些問題。

 

l        單個蓄電池阻抗或電阻：該參數與單個蓄電池溫度參數大概是針對蓄電池失效模式進行檢測的兩個最有效的參數
，不過這裏有所保留，稍後進一步討論。

 

l        充電和放電電流（電池組）：用於正常放電電流檢測或對表現不良蓄電池組的即時放電檢測，也用於檢測在放電過程中同時也在吸收電流的蓄電池組（放電的同時也在充電）
，這是一個危險的狀態。

 

l        電池組浮充電流（LEM正在研發中）：盡管尚需生產出一種可靠的浮電流傳感器
，可以肯定的一點是
，處於失效狀態的蓄電池在浮充電流方麵與正常狀態不同。

 

    如果所有這些參數都被有效的監控起來，您的蓄電池組基本上就擁有了當今最全麵
、最可靠（在檢測潛在蓄電池失效方麵）的係統
，不過在這些參數的測量方式上或許還存在著這樣或那樣的問題。

 

    盡管蓄電池“簡單”阻抗（單一頻率時的VAC/IAC）或電阻（複數的直流“實部”，與“虛部”相對應）值(zhi)在(zai)失(shi)效(xiao)蓄(xu)電(dian)池(chi)檢(jian)測(ce)過(guo)程(cheng)中(zhong)是(shi)一(yi)個(ge)非(fei)常(chang)強(qiang)大(da)的(de)工(gong)具(ju)，不(bu)過(guo)通(tong)常(chang)認(ren)為(wei)這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)提(ti)供(gong)的(de)信(xin)息(xi)不(bu)是(shi)特(te)別(bie)可(ke)靠(kao)。在(zai)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)中(zhong)

，經(jing)常(chang)會(hui)出(chu)現(xian)電(dian)阻(zu)或(huo)阻(zu)抗(kang)監(jian)控(kong)無(wu)法(fa)檢(jian)測(ce)到(dao)劣(lie)化(hua)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)事(shi)例(li)
，或(huo)者(zhe)電(dian)阻(zu)值(zhi)表(biao)明(ming)存(cun)在(zai)一(yi)個(ge)劣(lie)化(hua)蓄(xu)電(dian)池(chi)而(er)在(zai)隨(sui)後(hou)的(de)放(fang)電(dian)測(ce)試(shi)中(zhong)被(bei)證(zheng)明(ming)是(shi)好(hao)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)事(shi)例(li)。某(mou)些(xie)事(shi)例(li)可(ke)能(neng)是(shi)杜(du)撰(zhuan)、沒有根據的，不過很多這樣的傳言確實影響到該參數監控有效性和可靠性的推廣。

 

    電阻或阻抗監控的可靠性被懷疑的主要原因可能是：在蓄電池組處於浮充狀態下，采用小電流測試或不太可靠的測量方法測量內阻或電阻

，會得到各種非常戲劇性的測試結果。

 

    圖4示意圖圖解說明了小測試電流和/或不良測試技術下得到的內阻結果。充滿狀態下的蓄電池開路電壓大約為每個蓄電池(Cell) 2.1-2.15伏（VPC）。在進行浮充時，該數值提高到大約2.27 VPC。對在浮充電狀態下的蓄電池進行測試時必須采用足夠電流以確保被測試的蓄電池的電壓響應來自於蓄電池本身“能量層”（Cell energy layer）
，而不是來自於可以被稱為“視在能量層”(Apparent energy layer)的區域，浮充時的過壓和電化學反應的反電動勢（Back EMF）導致生成這種視在能量層。1-2安培的低測試電流通常無法從蓄電池吸引足夠能量以穿透蓄電池能量層，從而會得出誤導性數據。

 

    圖5示意圖說明了一個在浮充狀態下測試蓄電池內阻的有效方法。這種方法采用一個持續幾秒鍾的單電流脈衝放電。這種方法采用40A或更高的測試電流，利用測試電流（N）剛剛停止後的初始恢複電壓除以點P處(chu)的(de)測(ce)試(shi)電(dian)流(liu)，就(jiu)可(ke)以(yi)得(de)到(dao)穩(wen)定(ding)的(de)內(nei)阻(zu)數(shu)據(ju)。這(zhe)種(zhong)方(fang)法(fa)是(shi)最(zui)安(an)全(quan)的(de)內(nei)阻(zu)測(ce)試(shi)方(fang)法(fa)之(zhi)一(yi)，在(zai)實(shi)際(ji)運(yun)用(yong)中(zhong)也(ye)得(de)到(dao)了(le)可(ke)靠(kao)的(de)測(ce)試(shi)結(jie)果(guo)。但(dan)是(shi)該(gai)方(fang)法(fa)的(de)缺(que)點(dian)也(ye)很(hen)明(ming)顯(xian)，就(jiu)是(shi)製(zhi)造(zao)和(he)安(an)裝(zhuang)成(cheng)本(ben)非(fei)常(chang)高(gao)，因(yin)為(wei)必(bi)須(xu)把(ba)承(cheng)載(zai)著(zhe)較(jiao)高(gao)電(dian)流(liu)的(de)連(lian)接(jie)電(dian)纜(lan)連(lian)接(jie)到(dao)監(jian)控(kong)櫃(gui)上(shang)，不(bu)夠(gou)安(an)全(quan)。

    另一種方法（圖6所示，安裝要簡單得多
，電纜用量極少）是在每個蓄電池上連接一個很小的本地模塊，以吸收小測試脈衝電流。

 

    因為要在一個很小體積的模塊內實現電流測試，出於溫升方麵的考慮
，需要對測試電流做一些限製（最大12A）。weibaozhengcileixitongdekekaoxing
，keyipeihecaiyongmouzhongsuanfayuceshidianliuxiangpipeidefangshijinxing，gaisuanfakeyibaozhengxudianchidianyadexiangyinglaiyuanyuxudianchibenshendenengliangceng（而不是來自視在能量層）
，並且可以保證充電機以及蓄電池形成的該視在能量層不會對返回值的精確性造成影響。