煤矿用镍氢后备电源控制电池组与控制单体电池的区别及影响.doc

矿用镍氢后备电源随谈引言：自2011年以来，随着国家安标中心政策的调整，铅酸电池开始逐渐退出煤矿井下后备电源行业，接踵而来的是镍氢电池及锂离子电池在煤矿后备电源的广泛应用。镍氢电池及锂离子电池在煤矿井下的安全问题，一直受到安标中心的高度重视，相继出台了镍氢电池和锂离子电池的征集意见稿（标准参见国家安标网）。镍氢电池及锂电池都需要有电池组管理系统，但现在行业内没有统一的标准，各检测机构也是参照国标进行检测，不过随着检测机构经验的增加，检测内容越来越趋于规范。这就给煤矿设备生产厂家带来了不少麻烦，镍氢电源产品琳琅满目，厂家也不知如何选择！出现厂家买的电源不能用，能用寿命又短是很正常的事情。更让生产厂家哭笑不得的事是产品在送检的过程中，检测机构告诉厂家电源通不过！不是资料不够，就是性能过不了，给厂家带来不少的损失。为了营造更好的市场竞争氛围，基于自己对镍氢电池及电池组管理系统的了解（锂离子电池已有相关标准，在此不做讨论），以作此文，供相关人员参考，不足之处，请多批评指正（QQ:2371639158）。一、电池组长期搁置没有电的问题过放电析氢 （一）事件起因：厂家的电源运送到矿山或者放在库房中，电池处于搁置状态是很正常的现象，设计不好的管理系统直接会消耗电池的电量，明明有电的电池，到矿山上没有电了或者从库房拿出待用的时候没电了，令人费解。（二）原因：管理系统静态耗电。（三）危害：一旦管理系统静态耗电，必然造成电池组过放电，同时造成电池组不可逆的伤害，以及电池组容量与寿命的下降。（四）测试方法：取两组电源充饱电，一组立刻连接负载放电，一组搁置三天再进行放电，记录下两组电源的放电时间。放电时间如果差距较大，就说明电源存在管理系统静态耗电。（五）解决方法：选择静态不耗电的管理系统。二、判断管理系统控制电池组的方法及控制电池组的危害 （一）控制电池组原理：控制电池组的管理电路靠的是控制整体电池组的电压来充电、放电。可是镍氢电池的充电电压平台是随温度变化而变化的（备注：温度只是影响电池组电压平台的一种因素）。在不同的环境中对电源进行充电，能轻易的判定管理电路否控制电池组。（二）具体测试方法：有条件的企业可以做简单的三种环境温度条件下的测试，取三组电源，分别做0-5摄氏度、常温15-30摄氏度、30-45摄氏度的充电、放电测试。（三）控制到电池组的电源结果如下：1、0-5摄氏度充电、放电的电源，放出的电量低于常温放电量的一半。2、15-30摄氏度充电、放电的电源与平常工作一样。3、30-45摄氏度充电、放电的电源可能一直都不会停止充电。（四）测试结果分析：1、0-5摄氏度。在该温度下，镍氢电池充电电压平台会非常高，单体镍氢电池的在充电的时候电压会迅速从1.2V，上升到1.5V左右。控制电池组的电源会很快停止充电。危害：电池组充不进电，直接导致放不出电，达不到安标2h放电要求。2、30-45摄氏度。在该温度下，镍氢电池充电电压平台会非常低，单体电池电压的充电平台最高也不过1.3V，而且电池组在充电过程中会有发热现象，电池组整体电压会越来越低，也就是说可能永远也达不到控制电池组设计的充电截止电压，电池一直充电的结果可想而知！危害：电池组可能严重过充，有造成电池组爆炸的可能性。3、 总结：安标中心的要求是矿用后备电源的工作温度是0-40度控制电池组整体电压的弊端，经过上述分析，想必大家都比较清楚了。控制电池组显然是达不到要求的！控制单体电池能避免上述这些情况吗？答案是YES。通过控制单体电池，时刻监控每一个电池，每一个电池都不能出现过充现象，单体电池不出现过充，同时还得保证电源的整体放出的电量。这样就对电池的品质与管理系统的功能要求非常高了。三、控制电池组的寿命问题 （一） 事件回放：某矿用电源技术人员采购了两组矿用镍氢后备电源。一个电源是控制电池组；一个电源是控制单体电池。技术人员作了这样的对比实验。分别在室温（15-25）下对电池组进行充电，在确认电池组都充电饱和的情况下，分别对电池组用同等大小的负载进行放电。最后的结果是控制到单体电池的电源放电时间略高于控制电池组的电源15分钟左右。技术人员询问控制电池组厂家的人员：为什么你的电源比别人的电源少放十多分钟呢？该厂家人员回答“为了保证电池组的绝对安全，防止过放电造成析氢，所以我们在设计的时候做了控制，只放出额定容量的80%”。所谓隔行如隔山，技术人员对于这样的解释，觉得非常合理，没有什么不妥，况且控制电池组的产品比控制单体电池的成本略低15%-20%，技术人员把测试情况告诉公司领导。一些完全追求最低成本的单位，毫不犹豫的选择了控制电池组的电源。不过不是所有的单位都会这样做，大多数煤矿设备厂家都会调研，调研的结果可能是双方各执一词都说我的电源在给煤科院供货，我有多少多少客户，怎么办？没有关系，现在就针对这一小小的电源放电问题做一个剖析。希望在分享的同时，对您的工作有所帮助。哈哈！分享快乐！（二）放电时间分析：控制电池组因为管理系统设计简单，所以基本无法发现单体电池是否有问题。举个例子：假设一个20串8Ah的镍氢电源以2安培放电，电池组放出7.6Ah的电量，镍氢电源输出电压24V，相当于负载功率为48W。那么正常工作可以放3小时48分钟，如果电池组中有一支电池有问题，输出电压变成22.8V，电流48/22.8=2.1A;放出电量7.6A/2.1A=3小时36分钟。也就是说，控制到电池组，如果其中的一支电池有问题，那么厂家验收电源的时候，一两次电源充电、放电是看不出多大放电时间变化的。更不知道电源中有一只或者多只电池已经析氢。控制到单体电池的管理系统就不同了，如果其中有一支单体电池有问题，按安标的要求属于单体电池异常，整体电池组是不能工作的。一支电池坏了，除了放电时间少了十多分钟，可能大家觉得没有什么，可是电源的寿命却会受到非常大的影响！因为一只电池出了问题，由于无法发现，同时十几分钟的时间也容易忽略或者故意忽略不讲。举个例子吧！我把电池组比做一个年轻人，这个年轻人认为自己很健康，虽然感觉身体一直有点小毛病，但认为自己年轻，拖一拖、忍一忍就过去了。可是几个月或者几年后发现确实不能再拖了，去医院一查，原来是重症！此时后悔没有早点去做深入检查，可是后悔又有什么用？人的生命才是最重要的，其它的东西与生命比起来实在是太渺小。扯远了，继续说控制电池组的电源的单支电池，经过3-5个月的使用，技术人员发现，容量大大折扣，找电源厂家，电源厂家可能会以电池反复使用为籍口。因为产品已经拿了安标了，如果为了一个部件重新送检，得不偿失呀，这个时候单位也只有打碎牙往肚里吞了。很多东西是体制造成的，就不愤青了，嘻嘻。（三）解决方法：其实判断电源好坏的方法很简单，将电源充饱电，用0.5C的电流对电源进行放电，第一次放电后可以让电源与负载一直保持相连3天时间，如果3天过后平均每支电池低于0.9V，你就可以考虑你是否有能力承受过放电析氢带来的损失，这是判断电源是否有过放电的最简单的方法。如果这一关都过不了，毫不客气的说，这样的矿用后备电源就是垃圾！把它放到煤矿井下，