蓄电池充电机的浮充功能是否能解决蓄电池热失控问题？
2018-10-15 9:30:12 点击：
在高可靠的电源系统（直流电源或UPS）中，蓄电池有非常重要的地位，是提高系统可靠性与实现系统功能的保证，为了提高蓄电池本身可靠性且让蓄电池处于最佳工作状态，电源和UPS都有蓄电池管理功能，如蓄电池充电机浮充、均充、温度补偿、在线测试和欠压保护等等。除此之外，还可外加蓄电池专用监控系统，可测蓄电池组电压、电流、温度，各单体电压，有的还可测量内阻等，可以说是一个非常完美的系统，但在实际使用时，仍然会存在一些问题：各种数据采集上来了，但如果没有应用好，还是不能发现并解决问题。
举一个真实的案例：2017年？月处理一起蓄电池热失控事故，这个事故以及其他几起事故一样，源于蓄电池热失控，而且都有预兆，如果能及时处理还是能避免事故（该事故后，客户安排一次全网蓄电池排查，按指导发现并处理几起处于萌芽状态的蓄电池），因此总结出来以达抛砖引玉之功效，供业内同行交流完善，期待更优的蓄电池监控方案让厂家和客户受益。
本报告为不让读者产生联想，所以不配原始照片，原始监控信息截图也重新排版，最大限度客观公正的交流本次案例，原蓄电池改名为：土特，用户名改为：（三大通信公司之一）。
一、设备信息：
1.1 设备型号： 维谛技术有限公司Netsure 801 CA6 2、负载电流： 788A
1.2 系统配置： 配套三组48V 3000AH土特牌蓄电池 4、故障时间： 2017-？-25
系统最大电流：788+6000*0.1=1388A，按要求可配16只，所以配置有富余。
二、事件经过（以后台监控时间分析）：
2017-？-24 凌晨1：11分起发生定时均充；2017-？-24 13：11：08强制转为蓄电池充电机浮充状态；维护人员发现两组土特电池有鼓胀变形且表面温度高。
三、故障原因分析：
3.1 知识点：关于部分充电参数设置
维谛电源关于蓄电池管理部分参数很强大，可依据蓄电池的参数进行精确管理：
> 均充功能可开启或关闭，均充参数可设置；
>可按需开启定时均充，周期与每次均充持续时长均可设置；
>定时均充主要功能是均衡蓄电池单体间的电压差异，每次持续时间是固定且可设置的。
>有几种蓄电池测试功能，适合各种需求；
>有蓄电池温度补偿功能，可保证在全温度区间蓄电池处于最佳工作状态。
因土特蓄电池需要均充功能，所以系统开启了均充功能，机房电源设定均充保护时间为12小时，小于土特蓄电池推荐均充时间16小时（电池壳体上印刷），确认所有参数设置正确。
3.2 数据分析
3.2.1 经导出监控M810G的历史控制数据（已忽略模块控制及告警信息），可以确认？月24日1：11分的均充是由定时均充触发；均充12小时后显示因Time out转蓄电池充电机浮充，是由均充保护时间到触发！
从正常曲线可看出，电池均充后主要有两个阶段，恒流充电阶段与恒压充电阶段，转均充初期是恒流充电阶段，电流最大，随着充电电压上升到均充电压后，电流会慢慢变小，充电后期电流几乎为0；
3.2.3 再继续分析机房的蓄电池（分析损坏的第一组蓄电池数据）：
均充从1：11分起，1：12分达初期均充电压56.3V，进入恒压充电状态；
蓄电池电流在1：12分达到初期最大值135A，然后慢慢下降到118A、104A、93A，可看出蓄电池一直未达限流点（300A），说明蓄电池电量比较足，所以从1:12分起充电电流已处于下降阶段，到1:16分已下降至最低值93A，整体趋势（不考虑数值大小）符合充电曲线；
3.2.4.到10:31分时达电流突然增大到185A，再增加到196A，最大达到206A，这一段明显不符合蓄电池充电特性曲线，说明电池在此前已经积累了热失控的条件，最终热失控才会导致电流异常增大！
3.2.5 从3.2.4的表也可看出，整个周期内，蓄电池电流均未超过300A（即0.1C10），说明电源限流功能是正常；
3.2.6 依据YDT799-2010阀控电池标准的7.20.3部分定义（定义为蓄电池充电机浮充恒压状态），在恒压状态下，蓄电池电流变化大于50%就可能发生热失控，在第一个恒压同期内从最小92A变到216A，变化超2倍，所以很大概率判断蓄电池发生热失控，表现之一就是变形鼓胀；
3.2.7 从后台监控的电池电流数据也能发现蓄电池在均充之前已有异常：从5月15日（最早的数据）起电流为7.4A，第一组蓄电池充电机浮充电流一直在慢慢增大，至5月23日该电流已增大到10.9A，而这个值在蓄电池充电机浮充条件下应接近于0（电池组二、三均为0），如果依据这样的趋势，即使不发生均充，蓄电池也会发生故障！
3.2.8 关于蓄电池充电机浮充电流大小的标准
关于蓄电池充电机浮充状态下蓄电池电流应该多大？查询国内没有相关标准，我们在IEEE1188-2005中找到对应的参数及标准；
该标准说明了在蓄电池充电机浮充状态下达到稳态的蓄电池，可能会有微弱的充电电流，该电流与蓄电池容量有一定的比例关系，每100AH大约会有不超过50mA的电流，折合成3000AH的蓄电池最大应该为4.5A，超过的基本可判断为异常；
依据我们经验，正常蓄电池充电机浮充达到稳态了，是基本测不到电流的（很小）；
标准也给了一个极限数据，如果这个电流超过三倍了，肯定就是故障了，可能的问题是：电池单体失水、负极自放电、内部短路；而依据监控数据，在均充前该组蓄电池电流达到10.9A，远超过标准，所以，我们可确认，在均充前蓄电池已损坏！！！
3.2.9 关于蓄电池充电机浮充电流的业内专家佐证
向一位在国内知名蓄电池厂家朋友了解到，他们内部有一个标准，正常状态下蓄电池充电机浮充电流超过0.5%充电电流。按充电电流为0.1C10倍率算，每安时电流蓄电池充电机浮充电流应不超0.05%A，换算成100AH的蓄电池则电流为0.05A（即 50 mA），结果与IEEE1188-2005的参考蓄电池充电机浮充电流定义完全一致。
四、结论：
4.1 从电源的控制逻辑分析，电源逻辑是正确的；
4.2 从电源的限流特性分析，电源准限定了充电电流，整个周期没有超过0.1C10，满足电池的要求；
4.3 电池异常发生在均充周期前，只是因蓄电池的定期均充加速了由量变到质变的过程；
五、建议：
5.1 机房未配置空调，环境温度较高，建议配置空调，降低热失控风险并提高电池寿命。
5.2 为维护人员配置红外成像仪，用于快速发现温度异常的单体与连接点。
5.3 依据多次蓄电池问题处理经验，蓄电池充电机浮充状态下的充电电流很有参考价值，如果监控上来，可以发现早期热失控状态的蓄电池：本次事件后，公司依据我方建议，组织维谛、土特、维护人员做了一次巡检，发现几组处理热失控早期的蓄电池，经过土特售后工程师的处理（补水、调整蓄电池间隔），后面运行正常。
5.4 蓄电池充电机浮充电流是蓄电池一个非常重要的参数，需要重点关注，本案例如能提前对蓄电池进行处理，不仅可挽救两组3000AH蓄电池，更可降低机房安全风险。
5.5 如果机房没有配空调，建议启用温度补偿功能，温度高了可适当降低充电电压，降低热失控风险。
举一个真实的案例：2017年？月处理一起蓄电池热失控事故，这个事故以及其他几起事故一样，源于蓄电池热失控，而且都有预兆，如果能及时处理还是能避免事故（该事故后，客户安排一次全网蓄电池排查，按指导发现并处理几起处于萌芽状态的蓄电池），因此总结出来以达抛砖引玉之功效，供业内同行交流完善，期待更优的蓄电池监控方案让厂家和客户受益。
本报告为不让读者产生联想，所以不配原始照片，原始监控信息截图也重新排版，最大限度客观公正的交流本次案例，原蓄电池改名为：土特，用户名改为：（三大通信公司之一）。
一、设备信息：
1.1 设备型号： 维谛技术有限公司Netsure 801 CA6 2、负载电流： 788A
1.2 系统配置： 配套三组48V 3000AH土特牌蓄电池 4、故障时间： 2017-？-25
系统最大电流：788+6000*0.1=1388A，按要求可配16只，所以配置有富余。
二、事件经过（以后台监控时间分析）：
2017-？-24 凌晨1：11分起发生定时均充；2017-？-24 13：11：08强制转为蓄电池充电机浮充状态；维护人员发现两组土特电池有鼓胀变形且表面温度高。
三、故障原因分析：
3.1 知识点：关于部分充电参数设置
维谛电源关于蓄电池管理部分参数很强大，可依据蓄电池的参数进行精确管理：
> 均充功能可开启或关闭，均充参数可设置；
>可按需开启定时均充，周期与每次均充持续时长均可设置；
>定时均充主要功能是均衡蓄电池单体间的电压差异，每次持续时间是固定且可设置的。
>有几种蓄电池测试功能，适合各种需求；
>有蓄电池温度补偿功能，可保证在全温度区间蓄电池处于最佳工作状态。
因土特蓄电池需要均充功能，所以系统开启了均充功能，机房电源设定均充保护时间为12小时，小于土特蓄电池推荐均充时间16小时（电池壳体上印刷），确认所有参数设置正确。
3.2 数据分析
3.2.1 经导出监控M810G的历史控制数据（已忽略模块控制及告警信息），可以确认？月24日1：11分的均充是由定时均充触发；均充12小时后显示因Time out转蓄电池充电机浮充，是由均充保护时间到触发！
一般由定时均充触发的均充是属于定期均衡性充电，不是因为蓄电池容量不足，主要是为均衡各单体电压，因监控设置了定时均充，所以系统有定时均充动作是符合逻辑的！
正常条件下的定时均充，均非电量不足引起，因此一般都不会触发均充保护，本例由均充保护时间触发，说明在第一个均充周期内，有异常！
从正常曲线可看出，电池均充后主要有两个阶段，恒流充电阶段与恒压充电阶段，转均充初期是恒流充电阶段，电流最大，随着充电电压上升到均充电压后，电流会慢慢变小，充电后期电流几乎为0；
3.2.3 再继续分析机房的蓄电池（分析损坏的第一组蓄电池数据）：
均充从1：11分起，1：12分达初期均充电压56.3V，进入恒压充电状态；
蓄电池电流在1：12分达到初期最大值135A，然后慢慢下降到118A、104A、93A，可看出蓄电池一直未达限流点（300A），说明蓄电池电量比较足，所以从1:12分起充电电流已处于下降阶段，到1:16分已下降至最低值93A，整体趋势（不考虑数值大小）符合充电曲线；
3.2.4.到10:31分时达电流突然增大到185A，再增加到196A，最大达到206A，这一段明显不符合蓄电池充电特性曲线，说明电池在此前已经积累了热失控的条件，最终热失控才会导致电流异常增大！
3.2.5 从3.2.4的表也可看出，整个周期内，蓄电池电流均未超过300A（即0.1C10），说明电源限流功能是正常；
3.2.6 依据YDT799-2010阀控电池标准的7.20.3部分定义（定义为蓄电池充电机浮充恒压状态），在恒压状态下，蓄电池电流变化大于50%就可能发生热失控，在第一个恒压同期内从最小92A变到216A，变化超2倍，所以很大概率判断蓄电池发生热失控，表现之一就是变形鼓胀；
3.2.7 从后台监控的电池电流数据也能发现蓄电池在均充之前已有异常：从5月15日（最早的数据）起电流为7.4A，第一组蓄电池充电机浮充电流一直在慢慢增大，至5月23日该电流已增大到10.9A，而这个值在蓄电池充电机浮充条件下应接近于0（电池组二、三均为0），如果依据这样的趋势，即使不发生均充，蓄电池也会发生故障！
3.2.8 关于蓄电池充电机浮充电流大小的标准
关于蓄电池充电机浮充状态下蓄电池电流应该多大？查询国内没有相关标准，我们在IEEE1188-2005中找到对应的参数及标准；
该标准说明了在蓄电池充电机浮充状态下达到稳态的蓄电池，可能会有微弱的充电电流，该电流与蓄电池容量有一定的比例关系，每100AH大约会有不超过50mA的电流，折合成3000AH的蓄电池最大应该为4.5A，超过的基本可判断为异常；
依据我们经验，正常蓄电池充电机浮充达到稳态了，是基本测不到电流的（很小）；
标准也给了一个极限数据，如果这个电流超过三倍了，肯定就是故障了，可能的问题是：电池单体失水、负极自放电、内部短路；而依据监控数据，在均充前该组蓄电池电流达到10.9A，远超过标准，所以，我们可确认，在均充前蓄电池已损坏！！！
3.2.9 关于蓄电池充电机浮充电流的业内专家佐证
向一位在国内知名蓄电池厂家朋友了解到，他们内部有一个标准，正常状态下蓄电池充电机浮充电流超过0.5%充电电流。按充电电流为0.1C10倍率算，每安时电流蓄电池充电机浮充电流应不超0.05%A，换算成100AH的蓄电池则电流为0.05A（即 50 mA），结果与IEEE1188-2005的参考蓄电池充电机浮充电流定义完全一致。
四、结论：
4.1 从电源的控制逻辑分析，电源逻辑是正确的；
4.2 从电源的限流特性分析，电源准限定了充电电流，整个周期没有超过0.1C10，满足电池的要求；
4.3 电池异常发生在均充周期前，只是因蓄电池的定期均充加速了由量变到质变的过程；
五、建议：
5.1 机房未配置空调，环境温度较高，建议配置空调，降低热失控风险并提高电池寿命。
5.2 为维护人员配置红外成像仪，用于快速发现温度异常的单体与连接点。
5.3 依据多次蓄电池问题处理经验，蓄电池充电机浮充状态下的充电电流很有参考价值，如果监控上来，可以发现早期热失控状态的蓄电池：本次事件后，公司依据我方建议，组织维谛、土特、维护人员做了一次巡检，发现几组处理热失控早期的蓄电池，经过土特售后工程师的处理（补水、调整蓄电池间隔），后面运行正常。
5.4 蓄电池充电机浮充电流是蓄电池一个非常重要的参数，需要重点关注，本案例如能提前对蓄电池进行处理，不仅可挽救两组3000AH蓄电池，更可降低机房安全风险。
5.5 如果机房没有配空调，建议启用温度补偿功能，温度高了可适当降低充电电压，降低热失控风险。
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