在UPS中,電池充電器是一個非常重要的組成部分,電池_回收UPS電源_的充電條件對電池壽命影響很大。
2021/5/10 16:57:31 點擊:682
讓UPS使用同一種電池技術(shù),不同廠家的電池壽命差別很大,這對用戶來說很重要,因為更換電池的成本很高(UPS售價的30%)。電池組故障會降低系統(tǒng)的可靠性,是很煩人的事。
電池組溫度影響電池可靠性
電池自然老化過程受溫度影響較大。BUV27具體的實驗數(shù)據(jù)顯示,每升5攝氏度的溫度會使電池壽命減少10%,因此UPS應(yīng)該設(shè)計成使電池溫度盡可能低。全部聯(lián)機和備用/聯(lián)機混合UPS比備用或聯(lián)機互動式UPS發(fā)熱量更高(因此前者需要安裝風(fēng)扇),這是備用或聯(lián)機互動式UPS電池更換周期更長的重要原因。由于APCUPS電池的溫度被降低到最小,因此可以更好地滿足系統(tǒng)的可靠性要求。
在去年年底更新電池立法之后,歐盟最近發(fā)布了新的電池法規(guī)提案細(xì)則,旨在取代目前的電池指令,使電池行業(yè)的監(jiān)管從指令變?yōu)榉ㄒ?guī)。
據(jù)歐盟網(wǎng)站介紹,該新電池法規(guī)(2020/353)的提案長達(dá)100頁,包括79條規(guī)則、14個附件和約30條二級立法,這是歐盟委員會首次為具體行業(yè)和產(chǎn)品制定立法,也是歐洲綠色協(xié)議應(yīng)對氣候變化和促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
據(jù)高工鋰電了解,新電池法規(guī)(2020/353)提議對歐洲電池產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行更全面的監(jiān)管,包括引入碳排放、原材料供需、可重復(fù)使用原材料使用率等具體的環(huán)境法規(guī),同時要求在2024年7月1日起,只有已經(jīng)有碳足跡報告的充電工業(yè)和電動車電池才能投放市場。
另外,歐盟今后只允許符合歐盟相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品在歐洲境內(nèi)流通,其最終目標(biāo)是成為國際電池行業(yè)標(biāo)準(zhǔn),即歐盟電池標(biāo)準(zhǔn)。
歐洲在新能源汽車,尤其是動力電池方面長期以來一直落后于亞洲,而隨著電動化進(jìn)程的加快,歐盟電池產(chǎn)業(yè)鏈上的短板開始顯露出來,這也迫使其加快立法步伐,以促進(jìn)電池產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。
許多業(yè)內(nèi)人士向高工鋰電指出,該法案對于碳排放、原材料供需、原材料再利用比例等方面的具體環(huán)保規(guī)定,以及對于碳足跡的明確要求,一旦落地實施,可能對包括韓國、中國、日本等在內(nèi)的亞洲電池產(chǎn)業(yè)鏈產(chǎn)生一定影響。
特別是對于在這一領(lǐng)域投資仍不大的中國產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)來說,如果想要考慮歐洲及全球化布局,就必須提前布局。
另外,據(jù)德國媒體報道,歐盟還計劃在法律條款中規(guī)定對進(jìn)入歐盟市場的電池的最低回收限額,從2027年起,電動汽車中的電池需要申報其回收的鈷、鉛、鋰和鎳的數(shù)量,預(yù)計從2030年起,最低回收限額將正式實施,鈷建議限額為12%,鉛為85%,鋰和鎳建議限額為4%,從2032年起,鈷、鋰和鎳的限額將分別提高到20%、10%和12%。
電瓶的設(shè)計影響電瓶的可靠性。
在恒壓或“浮充”的情況下,電池的充放電狀態(tài)對UPS電池的壽命影響最大。實際上,充電狀態(tài)的電池壽命要比單純的存儲狀態(tài)長得多。由于充電可以延緩電池的自然老化過程,所以UPS無論在運行或停機時都應(yīng)該讓電池繼續(xù)充電。
全部APCUPS無論運行或停機狀態(tài)電池都處于充電狀態(tài),市場上許多UPS沒有此功能。盡管這個特性增加了UPS的成本,但是考慮到更換電池的成本,UPS的總體使用成本就會降低。
蓄電池電壓影響蓄電池可靠性
電池組由單個“原電池”組成,每個原電池的電壓約為2伏特,當(dāng)原電池串聯(lián)時,可形成電壓較高的電池組;12伏特的電池組由6個原電池組成,24伏特的電池組由12個原電池組成等等。當(dāng)UPS的電池充電時,每一個串聯(lián)的原電池都要充電。如果原電池的性能稍有不同,就會導(dǎo)致一些原電池的充電電壓高于其他的,這部分電池會提前老化。當(dāng)某一電池串聯(lián)時,當(dāng)某一電池性能下降時,整個電池性能也會下降。實驗表明,串聯(lián)的原電池數(shù)目與電池壽命有關(guān),電池電壓越高,老化越快。
在UPS容量一定的情況下,設(shè)計時應(yīng)盡量讓電池電壓最小,這樣UPS電池的壽命就越長,在電池電壓一定的情況下,應(yīng)選擇串聯(lián)數(shù)較少的高原電池,而不是串聯(lián)數(shù)較多的原電池。一些廠家使用UPS的電池電壓比較高,這是因為在一定容量情況下,電壓越高,電流越小,UPS可以選擇更細(xì)的導(dǎo)線和功率更小的半導(dǎo)體,從而降低UPS成本。在UPS中,容量約1KVA的電池電壓通常是24~96V。像Smart-UPS1250電池這樣的容量級APCUPS選擇了最低的24V電壓。
相對來說,APCUPS較低的電池電壓延長了電池壽命,其電池壽命為3~5年,而有的UPS電池一般只能使用1年!換電池的成本在UPS十年使用期內(nèi)比UPS本身的售價高出兩倍!盡管這種UPS的設(shè)計相對簡單,而且成本較低,但是“潛在的”更換電池是非常昂貴的。
電池紋波電流影響電池組的可靠性
理論上,為了延長UPS電池的使用壽命,應(yīng)該使電池全部處于“浮充”或恒壓充狀態(tài)。充滿電的電池會吸收極小的充電器電流,即所謂的“浮流”或“自放電”電流。雖然電池制造商非常建議,但一些UPS(大量在線式)的設(shè)計卻使電池承受額外的小電流,即所謂的紋波電流。根據(jù)能量守恒原理,當(dāng)電池連續(xù)向逆變器供電時,就會產(chǎn)生紋波電流,逆變器根據(jù)能量守恒原則,必須輸入直流電產(chǎn)生交流輸出。這種電池形成一個小的充放電周期,其充放電電流頻率是UPS輸出頻率(50或60Hz)的兩倍。
一般備用型、APC在線交互型或備用型/鐵磁型UPS沒有紋波電流,根據(jù)不同的設(shè)計方法,其他設(shè)計UPS會產(chǎn)生不同大小的紋波電流。只需查看UPS的結(jié)構(gòu)圖,就可以知道UPS是否會產(chǎn)生紋波電流。
若聯(lián)機式UPS的電池位于充電器和逆變器之間,則電池會產(chǎn)生紋波電流,一般稱為“雙變換”UPS。
若使用截止二極管、繼電器、變換器或整流器將電池與逆變器隔離,則電池將無紋波電流。這個設(shè)計的UPS當(dāng)然不會總是“聯(lián)機”,因此這個UPS被稱為“混合備份/聯(lián)機”UPS。
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