因?yàn)檫@種設(shè)計(jì)采用了一個(gè)蓄電池配一個(gè)模塊的方式,并且其目標(biāo)是為了降低對蓄電池組每只蓄電池都監(jiān)控起來的總成本(包括安裝成本和電纜連接),所以LEM Sentinel 采用了一個(gè)LEM定制的片上系統(tǒng)SoC;高度的集成度大大降低了模塊的成本,串行通信進(jìn)一步簡化了安裝,更少的部件確保了模塊更高的可靠性。LEM Sentinel模塊采用和LEM其他傳感器器件一樣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),目標(biāo)是6西格瑪可靠性。
Sentinel模塊具有產(chǎn)生一個(gè)中等大小的電流測試信號的能力,即最大12A的測試電流。這種測試電流與一種特有的算法配合使用就可以判斷出電壓的響應(yīng)是來自視在能量層還是來自蓄電池本身能量層, 從而可以保證該種阻抗測試方法的高可靠性?捎脕頇z測蓄電池的老化或潛在失效問題。
圖8中列舉了一個(gè)實(shí)際測試波形圖的實(shí)例。在測試中,以預(yù)先設(shè)定好的方式從被測試的蓄電池獲取電流,并對響應(yīng)電壓進(jìn)行測量。然后利用這些波形進(jìn)行分析,最后 計(jì)算出內(nèi)阻。
圖8中的波形為單一頻率波形,事實(shí)上我們也可以使用多種頻率波形,以便在高系統(tǒng)噪聲條件下得出更為安全的測試結(jié)果,這樣也可以對蓄電池的幾個(gè)參數(shù)分別測量,比如電解液電阻、雙層電容性阻抗和金屬電阻等

圖8:源自受控電流測試信號的電壓響應(yīng)(LEM Sentinel產(chǎn)品)
單個(gè)蓄電池溫度
VRLA(閥控式鉛酸)蓄電池特別容易受到持續(xù)不利的溫度的影響。
充電器的充電電壓優(yōu)化會(huì)在一定程度上抵消對蓄電池的影響,繪制一張蓄電池組的溫度分布圖會(huì)比單純依賴于某一點(diǎn)的環(huán)境溫度要好的多,因?yàn)橛眠@種方法可以通過某種方式(比如重新排列蓄電池?cái)[放位置等)防止受影響的區(qū)域的蓄電池惡化。而不是僅僅根據(jù)一個(gè)溫度點(diǎn)來決定充電機(jī)總電壓的方式,這樣會(huì)使某些區(qū)域的電池情況更加惡化(圖8)。
圖8:一個(gè)蓄電池室的不良設(shè)計(jì)示意圖
在高于34攝氏度的溫度條件下,溫度補(bǔ)償功能會(huì)把浮充電壓降低到一個(gè)很低的數(shù)值(小于2.2VPC),這時(shí)正極板很可能會(huì)出現(xiàn)問題,硫化會(huì)大大加速,從而導(dǎo)致問題不但沒有解決,反而會(huì)更糟!
所以,在測量單個(gè)蓄電池溫度時(shí),正確布置溫度測量設(shè)備是極端重要的。
連續(xù)監(jiān)控或計(jì)劃性定期維護(hù)—總結(jié)
除非使用者能做到每月至少一次認(rèn)真完成定期維護(hù),并且定期維護(hù)至少包括蓄電池的互連阻抗和單個(gè)蓄電池溫度,否則不大可能在故障變得嚴(yán)重前檢測到所有電池失效。這種方法要求投入大量人力,因而并不適合每種應(yīng)用(比如無人值守的偏遠(yuǎn)地區(qū))。另外,必須保持定期維護(hù)的詳細(xì)記錄,以便確保可以利用這些 數(shù)據(jù)進(jìn)行趨勢分析,從而檢測出可能的電池失效。實(shí)際上,如果頻繁進(jìn)行(例如每月一次),許多計(jì)劃維護(hù)程序很有可能在月復(fù)一月、年復(fù)一年的執(zhí)行過程中變成敷衍了事。
連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng),除了需要對報(bào)警做出響應(yīng)外,即使最基本的連續(xù)監(jiān)控過程也不需要任何人為干預(yù)。一旦完成投資,連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)就成為一個(gè)自動(dòng)系統(tǒng),不需任何進(jìn)一步投資。(而且如果有必要,我們甚至可以說,很多監(jiān)控系統(tǒng)可以通過減少替換整個(gè)電池組的費(fèi)用彌補(bǔ))。如果把成本均攤到UPS及蓄電池組系統(tǒng)的整個(gè)使用壽命,其成本會(huì)比定期維護(hù)要低得多。另外,如果采用芯片級片上系統(tǒng)(SoC)技術(shù)和更好的安裝技術(shù)(例如,蓄電池連接采用定制好的插接件,并采用節(jié)省成本的預(yù)先準(zhǔn)備好的插接電纜),蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)的總體擁有成本(Total Cost of Ownership)會(huì)大幅下降。
只要對所有重要參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控,連續(xù)監(jiān)控就能夠?qū)崿F(xiàn)比年度維護(hù)更高的可靠性。目前連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)被大量使用的原因在于用戶越來越意識到認(rèn)識到以上事實(shí)的重要性:畢竟連續(xù)監(jiān)控系統(tǒng)是一筆非常昂貴的投資,只有在真正需要時(shí)才會(huì)發(fā)揮作用。 另外,這種認(rèn)識的提高的同時(shí)也伴隨著監(jiān)控成本的顯著降低,這種降低主要得益于此類監(jiān)控系統(tǒng)的生產(chǎn)方式,這種方式在設(shè)計(jì)上采用定制設(shè)計(jì)的芯片級片上系統(tǒng)(SoC)以便最大限度地降低部件數(shù)量,同時(shí)采用大規(guī)模工業(yè)化的生產(chǎn)方式,這是傳統(tǒng)小型手工作坊型公司完全不具備的
顯而易見,全面連續(xù)的監(jiān)控方式比傳統(tǒng)的計(jì)劃性定期維護(hù)不但是好得多、可靠得多的保護(hù)備用蓄電池的方法,而且在整個(gè)蓄電池組使用壽命內(nèi)比計(jì)劃性定期維護(hù)更節(jié)省成本,而且這些優(yōu)點(diǎn)隨著時(shí)間的推移會(huì)變得越來越突出。
目前LEM Sentinel蓄電池監(jiān)控系統(tǒng)在全世界很多國家都有著非常好的應(yīng)用。下面是LEM Sentinel系統(tǒng)的配置圖以及實(shí)際使用圖片。


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