在UPS的運行中，如何監視蓄電池的工作狀態，并精確地預測其臨界失效期和如何延長蓄電池的有效壽命，是保證UPS供電系統穩定、可靠的關鍵。
能否正確地理解和選用好的UPS蓄電池管理功能，對UPS本身的高可靠性和高利用效率具有至關重要的影響。這是因為一旦市電電源因故發生故障時，UPS將依靠蓄電池組所提供的直流能源來維持UPS逆變器的正常工作。此時，如果因管理不善而導致蓄電池過早老化、損壞。它勢必會導致UPS電源自動關機，從而造成計算機網絡、電信網絡和數據通信網絡等關鍵用戶工作的徹底癱瘓。
實踐表明，由于對蓄電池的使用特性和對UPS的蓄電池管理功能不熟悉或理解不夠，致使原預期使用壽命為10年的蓄電池，其實實際使用壽命僅有1~2年。基于上述原因，有要對造成蓄電池加速老化，容量下降的原因進行分析，采用先進的蓄電池管理技術來延長蓄電池的實際使用壽命，從各種具有蓄電池管理功能的UPS產品中選擇出最適合供電要求的蓄電池配置和管理方案。從而盡可能降低由于蓄電池使用不當所帶來的不必要的損失。
對精確地預測蓄電池臨界失效期，一般很少做到。有的UPS廠家已經擁有這項技術，但并沒有真正應用于產品，比如對每一屆蓄電池進行監測；單元蓄電池定時充放電；某一節蓄電池出現故障，可以及時通知更換等，因成本太高，很少實際應用。因此對大容量的UPS仍采用人工維護，定時監測蓄電池狀況。
既然不能精確地預測蓄電池的臨界失效期，UPS廠商在盡可能延長蓄電池壽命上采取了相應的技術措施，即蓄電池管理技術。由于產品成本的原因，大容量UPS應用蓄電池管理技術比較完善，而對中小功率的UPS采用該項技術較少。但隨著技術的發展，有的UPS廠家已經在小至lkVA的UPS內設有豐富的蓄電池管理技術。
一、蓄電池管理技術
相關資料表明，造成蓄電池的實際容量(Ah數)下降、內阻增大等"老化"問題的主要原因是:在蓄電池不斷的充放電過程中，蓄電池內部陽極極板鈍化，水分揮發丟失。顯然，一旦在蓄電池內部過早地出現上述現象，必然會造成蓄電池的實際使用壽命遠遠低于其設計壽命。大量的運行統計資料表明，導致蓄電池性能惡化的因素可大致分為外部和內部兩種，影響蓄電池壽命的外部因素有:
1.環境溫度
大量的運行數據證明，過高的環境工作溫度是導致免維護蓄電池使用壽命縮短的主要原因。環境溫度偏高導致蓄電池使用壽命縮短的原因有:
(1)當環境溫度升高時，蓄電池所允許的浮充電壓的閥值將逐漸下降。此時，如果采用浮充電壓閥值為固定值的設計方案(對于12V蓄電池而言，浮充電壓為13.5V)，勢必會將蓄電池組置于“過電壓充電”工作狀態。顯然，這必將會導致蓄電池加速老化。解決蓄電池工作環境溫度變化對其壽命影響的技術措施是采用"帶溫度補償"的充電設計方案時，通過將蓄電池的典型浮充電壓-溫度關系曲線存儲在微處理器的EPROM存儲器中的辦法，再利用配置在蓄電池柜中的溫度傳感器所測得的蓄電池組的實測溫度信號來實時自動調整充電器的浮充電壓，從而將蓄電池組置于最佳的浮充電壓-溫度工作狀態，實現溫度補償功能。
(2)當環境溫度升高時，蓄電池組本身固有的"存儲壽命"會逐漸縮短。
GFM系列蓄電池的放電容量和溫度的關系。蓄電池放電容量隨溫度的升、降而隨之增大、減小。
溫度升高時，應降低充電電壓，否則蓄電池中極板受硫酸腐蝕加劇，從而使其壽命縮短。當環境溫度低于25℃時，充電電壓應提高，以防止充電不足。
GFM系列蓄電池在不同工作環境溫度下的使用壽命曲線。保持蓄電池工作在最佳的環境溫度對蓄電池的壽命是極為重要的。
實踐表明是否配置帶"溫度補償功能"的充電器對這種造成蓄電池壽命縮短有一定的影響。
同未配置帶"溫度補償功能"的充電器相比，帶"溫度補償功能"的充電器可以使蓄電池組的實際使用壽命有一定的增長。然而，并不可能利用配置帶"溫度補償"充電器的辦法來徹底消除由于溫升偏高而造成蓄電池的實際使用壽命被縮短的問題。
環境溫度偏低時，盡管它不會對蓄電池的使用壽命造成不利影響。它會造成由免維護蓄電池所提供的有效容量下降。例如:當環境溫度從25℃下降到0℃時，它會造成蓄電池的有效放電容量下降20%~30%。對于此點，當今的UPS中的"溫度補償"充電器均對它無能為力，這是因為其溫度補償范圍被設計在25~55℃之間。
基于上述原因，對于絕大多數蓄電池組來說，要想真正消除它的實際使用壽命縮短或蓄電池的有效放電容量下降等不利影響，最佳選擇應該是控制蓄電池的工作環境溫度，盡量設法將蓄電池的環境工作溫度控制在20~25℃范圍內，當用戶在使用帶"溫度補償功能"的充電器時，應按照UPS廠家的安裝說明，正確地配置和安裝溫度傳感器在蓄電池柜中的位置和溫度傳感器與UPS主機的通信接口之間的通信電纜。否則，會導致因UPS的充電系統的“誤動作”而造成蓄電池被“過電壓充電”，從而加速老化，效果適得其反。
2.深度放電
蓄電池被深度放電是造成蓄電池的使用壽命被縮短的另一個重要原因，這種情況極易發生在蓄電池的自動關機保護電路采用具有固定的“蓄電池電壓過低自動關機”閥值設計方案的UPS中(絕大多數中小型UPS均采用此種設計方案)。當這種UPS被配置成長延時UPS供電系統(例如：4h/8h蓄電池后備供電時間)，而它所接實際負載量較小時，一旦市電停電，蓄電池就會被"深度放電"。對于UPS供電系統而言，當用戶的后接負載量很輕時(所謂的“大馬拉小車”現象)，對UPS主機而言，肯定有利于降低逆變器的故障。然而，對于同UPS配套的長延時蓄電池組而言，則會因蓄電池被"深度放電"而造成蓄電池的實際使用壽命成10倍地縮短。
當蓄電池的放電速率為0.6C時，UPS的后接負載所需的蓄電池放電電流為蓄電池容量的60%。一旦市電停電，隨著停電時間的延長，蓄電池的端電壓將逐漸下降。當放電時間為62min左右時，單元蓄電池的端電壓將下降到它的"蓄電池電壓過低自動關機"閥值1.67V(相對于2V蓄電池)，從而迫使UPS進入自動關機狀態，讓蓄電池停止放電。而此時的"蓄電池電壓過低自動關機"閥值比在0.6C放電速率下蓄電池所允許的臨界關機電壓值1.6V要高。所以，蓄電池是處于正常的放電狀態，而被自動關機終止放電。
當蓄電池的放電速率為0.l6C時，UPS的后接負載所需的蓄電池放電電流僅為蓄電池容量的16%，即用戶的負載很輕，一旦市電停電，而且讓蓄電池一直放電到因"蓄電池電壓過低"而自動關機時，此時由于單元蓄電池的實際放電電壓1.67V要比在0.16C放電速率時所允許的臨界放電電壓1.75V低，從而迫使蓄電池進入被“深度放電”的狀態，必將造成蓄電池組過早地報廢失效。
從上面的分析可見，為了能最大限度地獲得最長的"安全放電時間"，而又不致造成蓄電池被“深度放電”的關鍵是讓“蓄電池電壓過低自動關機電壓”的閥值能隨著用戶的負載量的大小而自動調整，并使它永遠高于在該放電速率下所允許的臨界放電電壓值。近年來，由于數字信號處理技術和微處理器被廣泛地應用在UPS中，UPS開發了防蓄電池被“深度放電”的蓄電池管理系統。
3.蓄電池深度放電管理系統
(1)定時自動關機方案。當市電停電后，如果蓄電池組因放電電流較小而使它的放電時間超過原設計的"滿載后備供電時間"時，UPS所允許的最長放電時間為原來所預置的蓄電池“后備供電時間”的3倍。當放電時間達到此時刻時，不管蓄電池組是否還有足夠的容量可供使用，UPS都將執行自動關機操作，不讓蓄電池因放電電流過小而進入"深度放電"工作區。例如:如果UPS的蓄電池組后備時間為l5min(帶100%負載)，不管用戶的實際負載有多輕，只要市電的停電時間超過45min，UPS都將進入自動關機狀態(盡管此時的蓄電池還有數量可觀的可供安全使用的容量存在)。
(2)“三階段”調整的“蓄電池電壓過低自動關機”方案。為防止蓄電池被“深度放電”，UPS采用如下的三階調整“蓄電池自動關機”技術:
1)當蓄電池的放電時間小于30min時，它的“蓄電池電壓過低自動關機”閥值為1.67V/單元蓄電池(相當于12V蓄電池的自動關機電壓為10V)。
2)當蓄電池的放電時間大于30min，小于60min時，它的"蓄電池電壓過低自動關機電壓"值被自動調高到1.75V/單元蓄電池(相當于12V蓄電池的關機電壓為10.5V)。
3)蓄電池的放電時間大于60min時，它的"蓄電池電壓過低自動關機電壓"值再被調到1.85V。單元蓄電池(相當于12V蓄電池的關機電壓為11V)。
(3)閥值隨負載電流變化的全自動調整方案。這是一種用微處理器和數字信息處理技術來實時調節“蓄電池電壓過低”自動關機的最理想方案，UPS微處理器的EPRUM內存儲有一條典型的蓄電池放電時間與其對應的“蓄電池電壓過低自動關機”閥值的變化曲線，以保證在任何蓄電池放電時間，任何負載變化量的工作條件下，實際的"蓄電池自動關機"電壓值永遠高于其相對應的允許臨界放電電壓值。當市電供電中斷時，隨著蓄電池的實際放電時間的增長，UPS所執行的"蓄電池電壓過低自動關機"的閥值也隨之而平滑地上調，從而到達既充分利用蓄電池的能源，又不致造成蓄電池被"深度放電"的雙贏目標。
4.蓄電池的充放電循環次數
運行實踐表明，蓄電池所允許的充放電循環次數是有限的。因此，盡可能地選用具有寬輸入電壓變化范圍的UPS是延長蓄電池使用壽命的有效途徑。近年來，由于在中、小型UPS整流器的設計中采用高頻脈寬調制技術，將UPS的市電輸入電壓變化從傳統的220V±15%(滿載)擴展到220V—25%~220V+27%(滿載)的范圍。顯然，如果用戶選用這種UPS就會大大減少蓄電池組的充放電次數，有利于延長蓄電池的使用壽命。但對于特定的蓄電池而言，它所允許的蓄電池充放電循環次數還與蓄電池的放電電流大小密切相關。一般來說，蓄電池的放電電流越小(這意味著蓄電池的放電時間越長)，則蓄電池所允許的充放電循環次數則越小。蓄電池所允許的充放電循環次數。
用戶在配置長延時UPS時，應充分考慮到蓄電池的充放電循環次數。為此可以考慮采用將多組并聯蓄電池組中的各組蓄電池置于順序放電狀態，而不是讓整組蓄電池處于統一的單組放電工作方式。當然，采用這種配置方案會導致設備的安裝成本增大。
5.蓄電池充電器
(1)充電器的性能。采用恒壓恒流分段式充電技術，對蓄電池進行最優充電，充電電流的紋波盡可能小，才能延長蓄電池的壽命。最優充電電流隨著蓄電池容量的不同而不同，因此隨著后備時間的不同、蓄電池容量的不同要求充電器的充電電流可增加或減少。現在有部分UPS產品為了共用充電器，將充電器的功率做得比較大，針對用戶的實際蓄電池配置，調整充電器的充電電流。這樣做的優點是可以滿足不同蓄電池配置的要求，缺點是浪費成本，同時如果限制充電電流的裝置失效，或用戶維護不當，就會損壞蓄電池。有的廠家采用正常配置設計充電器的功率，后備時間過長或過短的UPS就無法兼顧了。現在最好的方案是充電器模塊設計，采用不同的數目模塊配置，以實現并聯均流的充電器，既可節約成本，又可滿足用戶不同的要求。
(2)均浮充功能。研究發現蓄電池在正常使用過程中，會發生電解液液面位置、密度、溫度的變化，各個蓄電池的端電壓、蓄電池內阻的變化不均衡情況。這種不均衡情況會導致蓄電池組輸出電壓過低或蓄電池組內阻過大，長期下去會縮短蓄電池的壽命。為防止這種不均衡情況不斷加劇，在一定時間內，應提高充電電壓，對蓄電池單元進行充電，使各蓄電池單元都達到均衡一致的狀態，起到活化蓄電池的目的。從而大大延長蓄電池壽命。均浮充轉換技術就是根據對蓄電池充電電流的檢測及蓄電池容量情況的判斷，自動進行蓄電池均浮充轉換。為此要求配置的充電器具有均浮充自動轉換功能，以提高UPS系統的可用性。
二、中大型UPS蓄電池的監測管理
目前，中大型UPS被廣泛地應用在許多重要的部門，其工作穩定性和可靠性顯得極其重要。特別是中大型UPS系統在要求備用時間較長時，免維護蓄電池的價格甚至超過UPS主機的價格。對免維護蓄電池進行合理的監測管理和適當配置容量有利延長免維護蓄電池壽命和節約開支。因此，中大型UPS免維護蓄電池作為UPS系統中的儲能裝置，其作用是在失去市電或市電質量超出用電設備允許的范圍時，向負載提供電能，是組成UPS系統的關鍵設備之一。同時，免維護蓄電池又是一種價格昂貴的消耗品。因此，如何對免維護蓄電池進行合理使用和管理以延長其使用壽命，一直是UPS生產廠家多年來研究和改進的課題。隨著科學技術的發展，UPS免維護蓄電池管理趨向于更科學、更嚴謹、更智能化。
由于中大型UPS系統的直流母線電壓很高，一般為400V左右，所以中、大型UPS系統采用蓄電池組。一組蓄電池一般由32節單體蓄電池(單體蓄電池的額定電壓為12V)或180節單體蓄電池(單體蓄電池的額定電壓為2V)串聯組成。蓄電池組在UPS系統中是循環運行的，有兩種運行狀態:一種是充電狀態，另一種是放電狀態。
根據蓄電池在中大型UPS系統中運行的特點，應選擇合適的測試管理方法和適當的配置容量，以延長蓄電池使用壽命，減少UPS系統故障率。UPS系統對蓄電池的監測管理包括蓄電池組均勻性判斷和對每個單體蓄電池的電壓、電流、實際容量、剩余容量和工作溫度等進行實時監測。它具有浮充、均衡充電、在線放電測試和故障告警等功能;能自動循環充放電，活化診治落后單體蓄電池，提高蓄電池壽命;不僅浮充電壓穩定而且具有溫度補償的功能。
1.智能化的充電功能
蓄電池充電性能是影響蓄電池壽命的重要因素之一。早期的UPS以及目前一些小功率UPS只控制充電電壓而不控制充電電流，這樣在蓄電池充電初期，由于蓄電池端電壓與充電電壓存在較大的壓差，極易因充電電流過大而造成蓄電池損壞。智能化的充電管理能夠根據使用條件、使用環境自動調節充電機理，從而為蓄電池創造良好的運行條件，有效延長蓄電池的使用壽命。
選用有蓄電池的智能化管理的UPS，其配有蓄電池充電電流傳感器(SH2)，可以通過調整整流器的輸出電壓(即蓄電池的充電電壓)從而控制蓄電池的充電電流。以適應不同類型蓄電池的充電管理，以支持多種蓄電池的使用。根據不同類型的蓄電池，其充電機理會自動進行調整改變。只需在蓄電池安裝時，在控制面板輸入蓄電池類型即可。
(1)閥控密封鉛酸蓄電池:采取先恒流后恒壓的充電方式。充電初期充電電流較大，UPS根據所配置的蓄電池容量自動將充電電流限制在0.lC~0.2C(用戶可通過控制面板調整)，對蓄電池進行恒流充電，確保蓄電池充電時安全快速。當蓄電池容量達到80%后，UPS內的充電器自動轉為浮充電壓對蓄電池進行恒壓充電。
(2)開口式鉛酸蓄電池:采取先均充后浮充的充電方式。開口式鉛酸蓄電池對充電電流沒有嚴格的要求，為盡快完成對蓄電池的充電，首先充電電壓被自動調整到均充電壓。當蓄電池容量達到80%后，UPS內的充電器自動轉為浮充電壓對蓄電池進行恒壓充電。
(3)鎳鉻蓄電池:根據用戶配備的鎳鉻蓄電池型號、容量自動調整充電方式，以適應于各類鎳鉻蓄電池的使用。
2.具有浮充電壓溫度補償功能
通過在蓄電池組現場安裝溫度傳感器，UPS會實時取得蓄電池的環境溫度數據，并根據蓄電池環境溫度的變化自動調節浮充電壓。鉛酸蓄電池的額定運行溫度范圍是l0~30℃，在15~25℃范圍內，充電電壓不必隨溫度的變化進行調整，如果運行溫度不在此范圍內，充電電壓應隨溫度的變化自動予以調整。溫度調整系數為-5mV/CELL/℃，可以在-3~-8mV/CELL/℃范圍內設定。
3.蓄電池的自動檢測功能
蓄電池自動檢測的主要作用是:檢測蓄電池性能以及蓄電池回路是否正常。基本原理是通過強迫蓄電池放電，檢測蓄電池在一定時間內的放電電流和電壓降。然后與UPS內存儲的放電曲線進行比較，給出蓄電池目前的品質狀態。在檢測技術上，各UPS廠家有所不同。
在強迫蓄電池放電方面，有些廠家采取停止整流器工作的方式;有些廠家采取降低整流器輸出電壓的方式。顯然，后者更先進更可靠，因為這種方式不會由于蓄電池或蓄電池回路存在故障而造成輸出斷電。
在測試程序方面，大多數UPS是將測試時間間隔設置為24h;每次測試放電時間為6min，UPS采取恒功率放電，由于不受負載波動的影響，所得參數較準確。
在UPS中設計安裝了蓄電池接觸器，蓄電池接入系統由UPS自動控制，避免了由于蓄電池的開關閉合時間不當帶來的人為故障，確保UPS在蓄電池檢測時的可靠性，蓄電池測試在以下情況將自動執行:
(1)系統啟動后的60s。
(2)市電中斷時。
(3)市電恢復后24h。
(4)測試失敗后的60s。
(5)手動命令。
每次放電測試后，UPS均會對測試數據進行記錄和分析，并顯示分析結果。UPS的蓄電池自動檢測方法較傳統方法的不同之處在于:
(1)測試頻度高，每24h進行一次。這樣可以使用戶及時掌握蓄電池的運行情況，在蓄電池出現性能下降的征兆時就進行維護處理。避免了傳統方法中蓄電池在測試間隔期間(3~6個月)性能迅速下降甚至完全損壞的可能。由于用傳統方法測試時，放電時間長、蓄電池放電容量大(20%)，故不可能進行如此頻繁的測試，否則將影響蓄電池的使用壽命。
(2)測試持續時間短，每次只需6s基本不消耗蓄電池容量。這樣，即使在蓄電池檢測后立刻發生市電停電的情況，UPS的后備時間也不會受到損失。
4.過放電自動保護
蓄電池過放電是指當蓄電池放電降至最低保護電壓時，蓄電池已處于被深度放電的狀態。造成蓄電池過放電的原因主要有:
(1)蓄電池最低保護電壓設置錯誤。
(2)小負載，長時間小電流放電。在并機冗余系統中，輕載、長時間小電流放電造成的過放電情形很常見。這是因為，在系統設計時，UPS的容量就留有一定的余量，而配備蓄電池時，一般要求按滿負載設計。實際應用中，負載往往只能達到UPS容量的30%左右。根據這一情況，如果設計系統后備時間為30min，則實際放電時間可達到4h左右，極易造成蓄電池的過放電。
通過修正相關設置可以糾正最低保護電壓設置錯誤，但解決不了因小負載、長時間小電流放電造成的過放電。因此，更為先進的保護方式是:UPS可以根據負載情況動態調整蓄電池最低保護電壓。智能過放電保護單元中內置的微處理器會根據蓄電池的放電電流自動調節關斷電壓，保護蓄電池免受過放電損壞。
5.后備時間顯示及低電壓報警
當UPS由于各種原因切換到由蓄電池供電時，用戶需要及時了解系統后備時間，采取相應措施。當蓄電池電壓降到低限時，報警通知用戶，然后自動關機以防止蓄電池深度放電。
蓄電池放電時，UPS會根據蓄電池的類型、蓄電池容量、浮充電壓、蓄電池最低放電電壓等資料，結合當前的負載情況，實時計算蓄電池的后備時間、蓄電池電壓過低的預警值以及系統關機的最低值。計算每30s更新一次，以消除因負載變動引起的誤差，確保檢測精度。后備時間在液晶控制屏上實時顯示。
當蓄電池電壓到達蓄電池預警低電壓時，UPS聲音報警頻率會加快;如果配合UPS隨機提供的電源管理軟件，則可以實現網絡設備順序關機的功能。預警時間額定值為5min，可以在2~254min范圍內設置。蓄電池預警低電壓和預警時間是兩個獨立的參數，當蓄電池可供電時間少于預警時間值或蓄電池電壓低于預警電壓設置值時，均會報警。
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