6.4 电池的过放电问题

　　标准中规定了应急电源的强制放电功能,这主要是考虑特殊情况下应急电源放电90min后若仍需要应急供电时采取的一种极端工作状态。因为电池在过放电状态下其性能和寿命都会受到较大的影响。

　　过放电是指蓄电池在深放电时超过了规定的终止电压后仍继续放电的一种使用状态。经常处于这种使用状态下的铅蓄电池,不论是富液式还是贫液式,负极都会出现硫酸盐化而使电池失效。在VRLA电池中负极的硫酸盐化的几率大于一般铅蓄电池。此外,以Pb-Ca合金为板栅材料,采用AGM隔板和氧复合技术的VRLA电池是贫液式设计,硫酸电解液的量往往起到了限制容量的作用。在过放电过程中,当电解液中的H2SO4因参与放电反应而被耗尽时,在电解液几乎呈中性甚至弱碱性的环境中,作为放电产物的PbSO4的溶解度却大大增加。有数据表明:一旦H2SO4被耗尽,当电解液呈中性时,Pb2+浓度会骤然升高2个数量级,这时隔板中电解液内所含游离Pb2+的含量会增加100倍。通常在这种情况下,隔膜内极易形成铅枝晶(铅绒)短路并导致电池失效。其机理为:伴随充电反应的发生,硫酸浓度将升高,PbSO4在隔膜内的孔隙中析出,被还原成Pb或氧化成PbO2后引起渗透短路。值得一提的是，长期处于过放电放置的VRLA电池的正极板栅还可能出现异常腐蚀，在较短的时间内，板栅会全部腐蚀烂完。另一方面，过放电使电解液内阻增大，使得电池在过放电的初期发热。而且在过放电过程中，正极活性物质的膨胀明显，严重时将造成电池不可逆的“鼓肚子”现象。因此在日常的使用中应注意对强制放电功能的使用。

　　6.5 电池充电

　　为使蓄电池组保持满荷电状态并能反复循环使用,充电器是EPS不可缺少的部分。因EPS通常工作于备用状态,不需在线运行,所以EPS中一般不配置全功率整流器,应急供电时由蓄电池为逆变器供电,市电正常时,EPS通过切换开关直接向负载供市电,并由充电器对蓄电池充电。通常要求EPS的循环充电时间不大于24h,充电器的额定输出电流值一般为电池组额定安时数的5%～10%。例如用于消防应急照明的EPS需要提供90min的应急供电时间,综合逆变器效率和蓄电池放电效率等因素,标准配备电池组的总容量(电池组额定电压×电池组总安时数)一般为EPS额定输出功率值的2～2.5倍,因此充电器的额定输出功率一般为EPS额定功率的10%～25%。当充电器功率较大时,可以在更短的时间内完成蓄电池的再充电。

　　EPS中的充电器一般采用恒流恒压二阶段充电方式或恒压限流的充电方式。充电器的好坏对蓄电池的使用寿命影响较大,应保证最大充电电流不超过所配用蓄电池的允许值,浮充电压符合配用蓄电池的推荐值,如具备温度补偿特性则更佳,高频纹波电流应控制在较低水平。当然也可以采用其他充电方式,如循环充电方式、自动均充-浮充控制等,但在控制上略为复杂。市电正常时,EPS中的充电器通常还需要为控制系统供电。充电器应具备高可靠性和良好的自保护功能,应能适应较宽的输入交流电压范围,以保证在各种恶劣供电环境中正常充电并为EPS的控制系统供电。因充电器功率较小,且多数时间内工作于轻载状态，其交流输入功率因数和谐波含量等指标并不十分重要。EPS中的充电器可采用高频开关电源技术实现,也有部分大功率EPS采用了晶闸管相控整流型充电器。