掌握电池的寿命和UPS的可靠性

wuql2006

　　即使UPS使用的是同样的电池技术，不同厂家的电池寿命大不一样， 这一点对用户很重要，因为更换电池的成本很高(UPS售价的30％)。 电池故障会减小系统的可靠性，是非常烦人的事情。

/ f8 t/ @6 l5 q　　电池温度影响电池可靠性
0 y( v4 Z, G. [: O- U# L7 |9 h4 i
6 F2 r9 P0 Z2 C. C2 Q. g& h2 w1 y! n　　温度对电池的自然老化过程有很大影响。详细的实验数据表明温度每上升摄氏5度，电池寿命就下降10％，所以UPS的设计应让电池保持尽可能低的温度。所有在线式和后备／在线混合式UPS比后备式或在线互动式UPS运行时发热量要大( 所以前者要安装风扇)，这也是后备式或在线互动式UPS电池更换周期相对较长的一个重要原因。APC UPS电池的温度降到最低了，所以它能更好地满足系统可靠性要求。

　　电池充电器设计影响电池可靠性
# a3 o# K' Z+ x/ [% q- ^+ R
: d6 g. }& \% x! p! Z3 N　　电池充电器是UPS非常重要的一部分，电池的充电条件对电池寿命有很大影响。 如果电池一直处于恒压或“浮充”型电池充电状态，则UPS 电池寿命能最大程度提高。事实上电池充电状态的寿命比单纯储存状态的寿命长得多。因为电池充电能延缓电池的自然老化过程，所以UPS无论运行还是停机状态都应让电池保持充电。
% v& _5 u9 Z' D/ M# |# s- p/ b% d+ ~4 B
; @9 F/ f! z  m3 I3 H" V+ v9 z　　所有APC UPS无论运行还是停机状态电池都处在充电状态，市场上的很多UPS没有这种功能。虽然这一功能使UPS 成本提高， 但如果考虑到更换电池的花费， 则UPS总的使用成本降低了。
9 l; x' v2 h) h
& k, v( z  U9 T' i　　电池电压影响电池可靠性
4 H" [: J  Y4 p% W& p5 b
; x* P; Z: K* @　　电池是个单个的“原电池”组成，每一个原电池电压大约2伏， 原电池串联起来就形成了电压较高的电池，一个12伏的电池由6个原电池组成，24 伏的电池由12个原电池组成等等。UPS的电池充电时，每个串联起来的原电池都被充电。 原电池性能稍微不同就会导致有些原电池充电电压比别的原电池高，这部分电池就会提前老化。只要串联起来的某一个原电池性能下降，则整个电池的性能就将同样下降。试验证明电池寿命和串联的原电池数量有关，电池电压越高，老化的就越快。
  c! `) F! F0 b
　　UPS容量一定时，设计时应尽可能让电池电压最低，这样UPS电池寿命就越长，对于电池电压一定时，应选择数量少电压高原电池串联的电池，不要选择数量多电压低的原电池串联的电池。有些厂家UPS的电池电压比较高，这是因为容量一定时， 电压越高，电流就越小，就可选用较细的导线和功率较小的半导体， 从而降低UPS成本。容量1KVA左右的UPS的电池电压一般为24￣96V。这种容量等级的APC UPS 如Smart-UPS 1250电池电压选择了最低的24V。

　　APC UPS较低的电池电压相对延长了电池寿命，APC UPS电池寿命为3￣5年，而有些UPS的电池典型寿命只有1年！在UPS十年的使用期里，更换电池的成本比UPS本身售价高出两倍！虽然这类UPS设计比较容易，成本也较低， 但“潜在的”更换电池则成本很高。
8 L- G. q5 T+ T
- _6 i( i  T6 W! u- `　　电池纹波电流影响电池可靠性
$ z, \/ y5 A5 W2 ?' C- |
/ I4 w/ L' [9 p- p　　理想情况下，为了延长UPS电池寿命， 应让电池总保持在“浮”充电或恒压充状态。这种状态下充满电的电池会吸收很小的充电器电流，它称为“浮”或“自放电”电流。尽管电池厂商如此推荐，有些UPS的设计(很多在线式) 使电池承受一些额外的小电流，称为纹波电流。纹波电流是当电池连续地向逆变器供电时产生的，因为据能量守恒原理，逆变器必须有输入直流电才能产生交流输出。这样电池形成了小充放电周期，充放电电流的频率是UPS输出频率(50或60Hz)的两倍。

　　普通后备式、APC在线互动式或后备／铁磁式UPS不会有纹波电流，其它设计的UPS会产生大小不等的纹波电流，这取决于具体的设计方法。只要检查一下UPS的结构图就能知道该UPS能否产生纹波电流。

　　如果在线式UPS的电池在充电器和逆变器之间，那么电池就会有纹波电流，这是普通的“双变换”UPS。

0 [7 X( {+ O9 d5 h. f# N　　如果用截止二极管、继电器、变换器或整流器把电池与逆变器隔离开，那么电池就不会有纹波电流。当然这种设计的UPS不总是一直“在线”，所以这种UPS被称为“混合后备／在线式”UPS。
( C8 m6 v& \( R  U! @2 ^( p
! H3 }' C+ L% M  d5 J3 I　　总结
, F$ N, D2 C, P: m  \4 X  U
/ I0 a1 a) t& L- G1 }: X　　电池是UPS系统中最不可靠的部分，但是UPS设计得好坏直接影响到电池的可靠性。让电池一直保持充电状态(即使UPS停机)能延长电池的寿命， 尽量避免选用电池电压高的UPS。有的UPS设计会使电池产生纹波电流，造成电池不必要的过热。大多数UPS使用的电池都差不多，但UPS设计不同会大大影响电池的寿命。