UPS不間斷電源的啟用與持續(xù)監(jiān)測(cè)

我們?cè)絹碓揭蕾嚰夹g(shù)為我們提供安全感：相機(jī)、應(yīng)急電話甚至安全照明都給人可靠的感覺，讓我們明白，如果需要，可以隨時(shí)使用它們。確保緊急情況下的可用性依賴于不出差錯(cuò)的電源，這相應(yīng)意味著高品質(zhì)的備用電池。但是，如何知道備用電池真地不出差錯(cuò)呢?

這個(gè)問題困擾著依賴電池提供應(yīng)急電源的設(shè)備制造商;如何知道在您最需要的時(shí)候，它能夠發(fā)揮作用?這對(duì)不間斷電源(UPS)制造商尤其重要，因?yàn)?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/UPS">UPS的唯一用途是在主電源發(fā)生故障時(shí)確保計(jì)算機(jī)系統(tǒng)或醫(yī)療設(shè)備的電力供應(yīng)。在這些情況下，電力提供和在確定的時(shí)間和供給容差范圍內(nèi)供電是極其必要的。

大多數(shù)備用電池使用多個(gè)閥控鉛酸(VRLA)電芯做成整體電池。雖然稱作“免維護(hù)”，但這項(xiàng)技術(shù)有眾所周知的不足，其中的任何一個(gè)都可能造成電池低效甚至完全不起作用。

因此，弱、老化或其他“不健康”的電池構(gòu)成這些系統(tǒng)的嚴(yán)重危險(xiǎn)，需要定期維護(hù)檢查它們的健康狀態(tài)(SOH)與荷電狀態(tài)(SOC)。不論這些維護(hù)多么頻繁，在維護(hù)檢查間隙仍有發(fā)生電池故障的風(fēng)險(xiǎn)。為了克服這種狀況，一些公司正轉(zhuǎn)向提供持續(xù)原位SOH和SOC監(jiān)測(cè)的系統(tǒng)。

持續(xù)監(jiān)測(cè)

這似乎是個(gè)簡單的解決辦法，但在現(xiàn)實(shí)中面臨經(jīng)濟(jì)上的難題。持續(xù)監(jiān)測(cè)方案通常需要增加50%的電池成本，如果把安裝和運(yùn)行考慮在內(nèi)，增加比例甚至高達(dá)70%。面對(duì)這么高的成本，在提示電池壽命終結(jié)的平均無故障時(shí)間(MTBF)之前定期更換電池，可能是更經(jīng)濟(jì)的做法。然而，和例行維護(hù)一樣，這也充滿不確定性，因?yàn)榄h(huán)境條件對(duì)電池的MTBF有很大影響。

制造商因而把目光轉(zhuǎn)向低成本的持續(xù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，全面診斷電池在各個(gè)條件下的SOH和SOC。2007年3月，供應(yīng)這類智能變送器的專業(yè)公司LEM與密封及排氣式鉛酸電池診斷和管理領(lǐng)域領(lǐng)先的權(quán)威機(jī)構(gòu)RWTH亞琛大學(xué)合作，確立了先進(jìn)的低成本電池監(jiān)測(cè)管理的發(fā)展方向。

在其他制造商追逐更“時(shí)尚”的電池技術(shù)時(shí)，RWTH亞琛大學(xué)則已建立起技術(shù)中心并增強(qiáng)其力量，集中研究最為成熟和普遍銷售的電池化學(xué)工藝。LEM-亞琛結(jié)成長期合作關(guān)系，共同研究VRLA(閥控鉛酸)富液和膠體電池的故障模式，開發(fā)包括SOH和SOC在內(nèi)的下一代監(jiān)測(cè)與分析系統(tǒng)。

通過這種合作和了解用戶需要，LEM持續(xù)開發(fā)用于持續(xù)監(jiān)測(cè)的“Sentinel”解決方案，終于研制出最新一代產(chǎn)品Sentinel III。Sentinel能夠測(cè)量電池電壓、內(nèi)部溫度和內(nèi)部阻抗，其診斷測(cè)量水準(zhǔn)可媲美高度復(fù)雜且昂貴的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，但成本因素使其可用作持續(xù)監(jiān)測(cè)方案。

為了開發(fā)Sentinel，如圖1所示，LEM使用上述實(shí)驗(yàn)設(shè)備并選用眾多的電池樣式和品牌，進(jìn)行廣泛的研發(fā)。在這個(gè)項(xiàng)目中，Sentinel運(yùn)用和復(fù)制了電化學(xué)阻抗頻譜分析法。在解釋高性價(jià)比的單芯片解決方案中如何復(fù)制這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)之前，值得我們確切說明的是它實(shí)現(xiàn)的診斷水準(zhǔn)以及如何保護(hù)基于電池的UPS的完整性。