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锂电池较铅酸电池在UPS系统中的优越性(二)

锂电池较铅酸电池在UPS系统中的优越性(二) 联方云天
2017-12-15
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前面给大家简单探讨了锂电池UPS较铅酸电池UPS的一些优势,今天从数据的角度,详细比较下二者在性能上的差异。

1、电池单体信息

参与实验比较的两款电池为铅酸蓄电池(VRLA)和磷酸铁锂电池(LFP)。使用两种电池搭配UPS系统,记录不同运行情况下的各项参数。

电池性能规格书:

为了更加贴合实际应用场景,锂电池为单体电芯进行测试,铅酸电池按照传统将6个2V单体串联封装为1只12V电池进行测试。

2.在UPS应用中,电池的工作状态

电池在UPS的应用中很关键,当市电正常时,UPS主机在对负载输出的同时对电池进行充电,充电的电流、电压由电池和主机共同决定。在实际的应用中,UPS系统绝大多数时间都处在该状态。当市电中断或异常时,UPS将瞬间切换至电池模式,通过电池的逆变输出,为负载持续供电。

下表为UPS实际运行状态的示例说明:

3.测试内容

为了保证测试结果的准确性,在该试验中,两种电池均处于相同的测试条件下,如环境温度、湿度、充放电条件。在该情况下,完成对电池的容量测量、开路电压测量、内阻测量、以及自放电测量。

4.实验结果

对于电池这种能量载体而言,大家最关注的无疑是它能存储多少电能,及电池的容量。而电池的实际容量,是跟电池使用时的工作温度以及放电电流有着密切关系的。所以,针对这两种电池的容量,我们做了如下测试。

将两种电池置于15℃,25℃,35℃,45℃的环境下,分别进行0.25C,0.5C,1C,2C,3C,4C的放电。在本次测试中,电池的充电均采用先恒流-后恒压(CC-CV)的充电方式,放电时进行恒流(CC)放电。

测试结果如下:





从实验数据中可以看出,锂电池的容量,基本不受环境温度和放电电流的影响,即便处于比较恶劣的运行环境中,锂电池也可以完全的释放出内部存储的电能,对于UPS这种稳定性第一的电源设备而言是至关重要的。而且容量不受运行环境的影响,也保证了锂电池在UPS应用中,可以准确计算出剩余电量以及后备时间,而铅酸UPS在这个数据的计算上,往往是不准确的。显而易见,铅酸电池的放电系数是与放电电流负相关的。当放电电流较小时,铅酸电池的放电表现还是比较优秀的,但是当放电电流较大时,它能释放的能量还不到30%(15℃、4C)。

对于所有UPS系统而言,当电池进行放电时,随着电池电压的不断下降,电池的放电电流势必要上升。所以在放电的后期阶段,电池一定会进行持续大电流放电。这时,锂电池依旧能够如期释放所有能量,而铅酸电池就有些差强人意了。所以,作为UPS的备源电池而言,锂电池对环境的适应性和放电时的综合效率,都是优于铅酸电池的。



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