天力蓄电池持续监测保证不间断电源(UPS)可以随时启用
来源:    发布时间: 2019-12-25 11:29   229 次浏览   大小:  16px  14px  12px
越来越依靠技能为咱们供给安全感:相机、应急电话乃至安全照明都给人牢靠的感觉,让咱们明白,假如需求,能够随时运用它们。

越来越依靠技能为咱们供给安全感:相机、应急电话乃至安全照明都给人牢靠的感觉,让咱们明白,假如需求,能够随时运用它们。保证紧迫情况下的可用性依靠于不出过失的电源,这相应意味着高品质的备用电池。可是,怎么知道备用电池真的不出过失呢?
这个问题困扰着依靠电池供给应急电源的设备制造商。怎么知道在最需求的时分,它能够发挥作用,这关于不间断电源(UPS)制造商尤其重要,蓄电池因为UPS的仅有用途是在主电源发作毛病时保证核算机体系或医疗设备的电力供给。在这些情况下,电力供给和在确认的时刻与供给容差范围内供电是极其必要的。
大大都备用电池运用多个阀控铅酸蓄电池(VRLA)做成全体电池组。尽管称作“免维护”,但这项技能有众所周知的不足,其中的任何一个都或许形成电池低效乃至彻底不起作用。
因而,弱、老化或其他“不健康”的电池构成这些体系的严重危险,需求定时维护检查它们的健康状态(SOH)与荷电状态(SOC)。不论这些维护多么频繁,在维护检查间隙仍有发作电池毛病的危险。为了战胜这种情况,一些公司正转向供给继续原位SOH和SOC监测的体系。
2继续监测
继续监测似乎是个简单的解决办法,但在现实中面临经济上的难题。继续监测计划通常需求增加50%的电池本钱,假如把设备和运行考虑在内,增加比例乃至高达70%。面对这么高的本钱,在提示电池寿命终结的均匀无毛病时刻(MTBF)之前定时替换电池,或许是更经济的做法。可是,天力蓄电池官网和例行维护一样,这也充溢不确认性,因为环境条件对电池的MTBF有很大影响。
制造商因而把目光转向低本钱的继续监测体系,全面确诊电池在各个条件下的SOH和SOC。2007年3月,供给这类智能变送器的专业公司LEM与密封及排气式铅酸电池确诊和办理领域领先的权威机构RWTH亚琛大学协作,确立了先进的低本钱电池监测办理的发展方向。
在其他制造商追逐更“时尚”的电池技能时,RWTH亚琛大学则已建立起技能中心并增强其力量,集中研究最为成熟和遍及销售的电池化学工艺。LEM-亚琛结成长期协作联系,共同研究VRLA富液和胶体电池的毛病形式,开发包括SOH和SOC在内的下一代监测与剖析体系。
经过这种协作和了解用户需求,LEM继续开发用于继续监测的“Sentinel”解决计划,总算研制出最新一代产品SentinelIII。Sentinel能够丈量电池电压、内部温度和内部阻抗,其确诊丈量水准可比美高度杂乱且昂贵的实验设备,但本钱因素使其可用作继续监测计划。
为了开发Sentinel,如图1所示,LEM运用上述实验设备并选用众多的电池样品和品牌,进行广泛的研发。在这个项目中,Sentinel运用和复制了电化学阻抗频谱剖析法。在解释高性价比的单芯片解决计划中怎么复制这项先进技能之前,值得咱们确切阐明的是它实现的确诊水准以及怎么维护基于电池的UPS的完整性。

用于评价监测设备的测验设置
3老化问题
这类体系大多采用铅酸电池技能,天力蓄电池众所周知的技能缺陷是老化导致容量衰减,内阻升高。不过,因为这项技能如此成熟,老化情况也广为人知,因而能够经过探测几种情况确认老化情况。
容量下降是尤其遍及的影响之一,这基本是电池的运用形式形成的。在UPS内部,电池以高电流放电,导致电极上生成大的晶体。可经过适当调节电池,部分地控制这种情况,但事实证明在严重情况下这是不可逆的。这种情况也会生成小的晶体,称作“树枝晶”,假如没有探测到的话,或许会连在一起形成电池短路。
内部腐蚀使端子的薄片落到电极上,也或许形成短路。导致腐蚀的重要因素包括温度、电压和部分酸液浓度,通常影响正极端子。这些老化效应都导致电池容量或电量丢失,因而任何一种确诊都必须能够辨别它们,以便在灾祸性毛病发作之前采纳适当举动。
以上效应导致电池容量或电量下降。任何一类确诊都应当以辨别这些老化效应为目标。
在已进行的测验中,运用电化学阻抗谱蓄电池(RWTH亚琛大学的EISmeter剖析仪)进行全谱丈量,运用一系列的正弦波形丈量电池,测得整个频谱的阻抗。经过傅立叶剖析核算给定频率的实践和假想的电压响应部分,得出丈量成果。经过剖析电压响应与励磁电流的幅角及相角联系,获得杂乱的阻抗成果。
关于Sentinel解决计划而言,这是不切实践的,因为做到这一点所需的处理才干会使继续监测体系的任何解决计划失掉商业可行性。因而,咱们面临的挑战是开发这样一种办法:只能运用一种频率进行丈量,但能获得堪比EISmeter的成果。
4趋势剖析
丈量成果显现,用EISmeter和用Sentinel测得的两个数值非常一致。尽管运用Sentinel反馈的数值稍高,但这简单经过校准予以补偿。可是,基于电池确诊的目的,关于重要性来说,这种偏差是相对而非绝对的。因为丈量是继续进行的,因而,重要的是从成果中清楚看出趋势数据。这些数据加上均采用单一集成电路测得的温度和电压值,构成Sentinel解决计划的信息根底。
Sentinel是第一个用于监测VRLA和富液电池的单块集成电路(体系芯片),蓄电池官网能够丈量单个电池和整个电池的内部温度、电压和标准阻抗。每个SentinelIII模块监测标称电压在0.9V到16V之间的单个电池或电池组,经过S-BUS总线的通讯总线向S-BOX的数据记录器陈述数据。
Sentinel的功能是取得测验的要害电气参数,以确认电池能否在主电源发作毛病时发挥作用。
单个串行总线最多能够接入250个而最多设定为六组的Sentinel模块,最多可监测六条起浮/放电电流,使设备变得极其轻松,只需运用预设端子的数据总线电缆将插头插入插座即可。
每个Sentinel都有温度丈量东西,继续丈量直接固定在电池盒上的传感器片探测到的单个电芯的外表温度。这关于探测潜在的热失控来说是不可或缺的,也使智能温控丈量单个电池温度,使制作电池温度散布成为或许。在此之前,这仍是一项费用昂贵的附加服务。
LEM独一无二的实在能量层阻抗丈量法以及更强壮耐久的测验电流,保证每次测得的成果精确且可重复。采用设定频率经过对整个电池进行屡次“短时微放电”丈量阻抗,阻抗与频率的联系

起先,这个单一的较长预处理脉冲动作在开始制作丈量脉冲之前,把电芯带入正确的“能量层”状态。后者生成不同的电芯电压响应,结合脉冲电流参照值,供给阻抗值。
Sentinel的阻抗测验办法只涉及所测验的电芯。不需求经过电池部件的高电流,而且内阻丈量进程不搅扰直流线路。
这是初次在单芯或整个电池监测中综合丈量温度、阻抗和电压。SentinelIII(外形见图4)体系能够精确丈量温度(误差+/-2°C,丈量范围为–10°Cto+70°C)、放电(动态)(+/-0.5%)和起浮(静态)电压及纹波电流,是现在在售的最全面的电池监测体系。
另外在设计上,SentinelIII设备简单,天力蓄电池花费的时刻约为设备其他体系所需时刻的四分之一。这是经过单片电路设计和简化通讯体系实现的。各独立单元采用LEM的S-BUS总线的专有通讯总线,独立运行,却由S-BOX的中心智能单元直接控制。监控器和数据记录器有全面的警报参数和数据存储设备()。

监控器和电池数据记录器
正是具体的丈量加上智能化的数据剖析,才干供给关于实在电池情况和可用性的牢靠陈述。SentinelIII供给电芯或整个电池的精确温度、电压和阻抗数据。中心数据记录与剖析单元的软件盯梢必定时刻的数据改变情况,提取趋势信息,随时向用户供给备用电池投入运用后的实在性能。在单个电芯或整个电池层面,体系辨别出毛病的电池组件,针对彻底失效生成警报,并请求进行人工查验。因为S-BOX盒也接入网络服务器,可经过互联网检查所有的性能、趋势和警报数据;以标准信息形式供给非紧迫状态更新数据,使办理员可从世界任何地方监测设备。
因为Sentinel自身由受监测的电池供电,因而设计上在大都时刻保持“睡眠”形式,只在进行丈量时才“唤醒”。唤醒周期用时不足100ms,大约每(5-10)min唤醒一次。鉴于SentinelIII分散内部电阻的测验载荷电流,为减小内部温度上升,阻抗丈量周期的最短时刻为10min。与电池参数改变的时刻比较,蓄电池这个间隔很短,实践中许多操作员会要求延伸阻抗丈量周期的间隔。因而,在绝大大都时刻里,Sentinel耗费极少的主电池电量。
考虑到对杂乱电子设备依靠程度的日益加深,UPS体系或许更多地运用铅酸电池。单个电芯发作毛病或许引发采用UPS作为应急电源的体系灾祸。可是,运用LEM的Sentinel能够预测、避免体系灾祸的发作,从而在间接损害发作之前,提前进行高性价比的校正。
LEM坚信,继续监测对这些应用有重要意义,但它的本钱不该超越电池本钱的15%。因为咱们现已知道,大大都毛病形式中是阻抗发作了改变,所以,迄今为止这是探测电池失效退化的最有用办法。为了获得实在的读数,必须在足以穿透当前“表面”负荷的电流水平上测验电池,为此开发的Sentinel也能自动优化阻抗信号测验水平。