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鋰電池在UPS應(yīng)用中的安全性保護(hù)分析

來(lái)源:存能電氣  日期:2019-03-27 10:50  瀏覽量:

  鋰電池在UPS應(yīng)用中的安全性保護(hù)分析。在UPS電源行業(yè)中,隨著用戶需求的后備時(shí)間越來(lái)越長(zhǎng),鋰電池體積更小、重量更輕、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn),已經(jīng)成為儲(chǔ)能部件的改革重點(diǎn),也代表了UPS電源行業(yè)的改革步伐,與UPS主機(jī)息息相關(guān)。但鋰電池UPS安全性一直是被詬病的,今天小編就來(lái)詳聊此問(wèn)題。

  鋰電池在UPS應(yīng)用中的安全性保護(hù)分析

鋰電池ups.jpg

  ●鋰電池安全的影響因素

  鋰電池受一些因素影響時(shí)可能會(huì)發(fā)生熱失控,如環(huán)境溫度過(guò)高,機(jī)械破壞、鋰電池內(nèi)部嚴(yán)重制造缺陷等,但材料不同,熱失控后的危害程度存在較大差別。此外,電池單體容量越大,熱失控越劇烈。

  ●鋰電池UPS系統(tǒng)對(duì)BMS電池管理系統(tǒng)的要求

  雖然BMS鋰電池并不能解決鋰電池的安全性根本問(wèn)題,但UPS電源選用合適的單體電芯為磷酸鐵鋰電池包時(shí),系統(tǒng)的穩(wěn)定性和適應(yīng)性就要靠BMS了。所以,現(xiàn)在BMS的研發(fā),大都是行業(yè)用戶,而非電芯生產(chǎn)廠家。

  鋰電池系統(tǒng)對(duì)BMS電池的要求,有以下八點(diǎn):

BMS電池.jpg

  1.單體均衡電壓:?jiǎn)误w電壓大于該值時(shí),開啟均衡;

  2.恢復(fù)充電電壓:充電保護(hù)后,最高單體電壓大于該值時(shí),恢復(fù)充電;

  3.恢復(fù)放電電壓:放電保護(hù)后,最低單體電壓大于該值時(shí),恢復(fù)放電;

  4.統(tǒng)關(guān)機(jī)單體值:最低單體小于該值時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)斷電關(guān)機(jī);

  5.最高單體一級(jí)報(bào)警值:最高單體一級(jí)報(bào)警值;

  6.最高單體二級(jí)報(bào)警值:最高單體大于該值時(shí),產(chǎn)生二級(jí)報(bào)警,繼而充電接觸器斷開;

  7.最低單體一級(jí)報(bào)警值:最低單體一級(jí)報(bào)警值;

  8.最低單體二級(jí)報(bào)警值:最低單體小于該值時(shí),產(chǎn)生二級(jí)報(bào)警,繼而放電接觸器斷開。

  從四個(gè)角度考量鋰電池UPS電源的安全性

  1.高質(zhì)量的電芯生產(chǎn)和質(zhì)量管控

  目前全球頂級(jí)的鋰電池制造商都已經(jīng)采用了先進(jìn)的自動(dòng)化生產(chǎn)線,只有通過(guò)高質(zhì)量的生產(chǎn)工藝管控才能保證電芯的高品質(zhì)和高度一致性。由于鋰電池UPS的嚴(yán)格質(zhì)量管控,加上自身循環(huán)壽命相比鉛酸電池有了很大的提升,因此在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域,很多大品牌的鋰電池可以做到10年質(zhì)保。

  2.完善的BMS設(shè)計(jì)

  BMS鋰電池管理系統(tǒng)是整個(gè)鋰電池系統(tǒng)安全的核心技術(shù)所在。當(dāng)UPS電池發(fā)生任何過(guò)壓充電、過(guò)流放電、電池短路等故障時(shí),通過(guò)BMS可以迅速切斷故障電流,防止電池發(fā)生熱失控風(fēng)險(xiǎn)。

  3.鋰電池的化學(xué)材料

  對(duì)于數(shù)據(jù)中心鋰電池UPS而言,由于其短時(shí)間大電流放電、放電功率大、長(zhǎng)期備電浮充等應(yīng)用特點(diǎn),比較適合的是磷酸鐵鋰、錳酸鋰、NCM三元鋰技術(shù)。存能電氣認(rèn)為,鋰電池UPS電源系統(tǒng)的安全,需要綜合考慮負(fù)極材料、電解液、隔膜材料、電芯外殼封裝、電池模塊成組、BMS、熔絲保護(hù)、直流斷路器、生產(chǎn)制造工藝水平、質(zhì)量管控等眾多因素。

  4.鋰電池與UPS的兼容性測(cè)試

  與鉛酸電池不同,鋰電池是自帶BMS的,是一種智能型電池,具備自我管控能力,并與UPS主機(jī)進(jìn)行通訊。當(dāng)鋰電池充滿電后它會(huì)自動(dòng)從UPS充電器上脫開,傳統(tǒng)的UPS軟件設(shè)計(jì)可能會(huì)認(rèn)為這是電池故障而發(fā)出告警。因此,在使用鋰電池UPS之前需要與之進(jìn)行嚴(yán)格的匹配測(cè)試才可以,并需要針對(duì)這款鋰電池對(duì)UPS更新固件。

  鋰電池安全性采取措施

  鋰電池廠商一般會(huì)采用常見(jiàn)的三種安全手段,一是熱封閉隔膜,當(dāng)出現(xiàn)針刺或擠壓的時(shí)候,能夠保證隔膜迅速黏連,阻止內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)。

  二是隨著溫度升高而電阻變大的PTC電阻,當(dāng)鋰電池出現(xiàn)問(wèn)題時(shí),電阻變大,從而減小電流,保障電池安全,這點(diǎn)類似于保險(xiǎn)絲。

  三是安全閥,如果電池內(nèi)部氣壓增大,那么安全閥就會(huì)爆裂釋放內(nèi)部壓力從而保證電池不會(huì)出現(xiàn)爆炸的情況,一般圓柱形電池的正極都有安全閥。

  在未來(lái)一段很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi),鋰電池依然是UPS電源的主流選擇,而加強(qiáng)鋰電池的安全性,也是目前多數(shù)廠商的努力方向,相信在不久后,鋰離子電池變得更加安全。

  為什么鋰電池需要BMS管理系統(tǒng)?

  鋰電池BMS管理系統(tǒng)能有效的對(duì)鋰電池組進(jìn)行有效的監(jiān)控、保護(hù)、能量均衡和故障警報(bào),進(jìn)而提高整個(gè)動(dòng)力電池組的工作效率和使用壽命。鋰電池UPS由于其工作電壓高、體積小、質(zhì)量輕、能量密度大、無(wú)記憶效應(yīng)、無(wú)污染、自放電小、循環(huán)壽命長(zhǎng)等眾多優(yōu)點(diǎn)而被廣泛使用在各種精密設(shè)備上。

  為了減小維護(hù)的工作量,降低維護(hù)成本,需要鋰電池BMS管理系統(tǒng)具有準(zhǔn)確的電荷狀態(tài)估算功能以準(zhǔn)確掌握電池的電荷狀態(tài),更有目的地進(jìn)行電池更換工作;同時(shí)還需要電池管理系統(tǒng)具有較低的自身功耗,以降低維護(hù)頻率,延長(zhǎng)電池的使用壽命。因此對(duì)長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)供電的遠(yuǎn)程監(jiān)控儀表,合理地設(shè)計(jì)鋰電池BMS管理系統(tǒng)對(duì)設(shè)備的維護(hù)有著非常重要的意義。

  針對(duì)鋰電池在UPS電源中材料、制造和使用過(guò)程中的諸多安全隱患,如何對(duì)容易產(chǎn)生安全問(wèn)題的部分進(jìn)行改進(jìn),是鋰電池生產(chǎn)制造商需要解決的問(wèn)題。存能電氣是一家致力于鋰電池UPS研發(fā)及應(yīng)用的電源企業(yè),靈活滿足各行業(yè)客戶的差異化需求以及高效創(chuàng)新的追求。

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