UPS不間斷電源的啟用與持續監測

我們越來(lái)越依賴(lài)技術(shù)為我們提供安全感：相機、應急電話(huà)甚至安全照明都給人可靠的感覺(jué)，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(lài)于不出差錯的電源，這相應意味著(zhù)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呢?

這個(gè)問(wèn)題困擾著(zhù)依賴(lài)電池提供應急電源的設備制造商;如何知道在您最需要的時(shí)候，它能夠發(fā)揮作用?這對不間斷電源(UPS)制造商尤其重要，因為UPS的唯一用途是在主電源發(fā)生故障時(shí)確保計算機系統或醫療設備的電力供應。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供電是極其必要的。

大多數備用電池使用多個(gè)閥控鉛酸(VRLA)電芯做成整體電池。雖然稱(chēng)作“免維護”，但這項技術(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”的電池構成這些系統的嚴重危險，需要定期維護檢查它們的健康狀態(tài)(SOH)與荷電狀態(tài)(SOC)。不論這些維護多么頻繁，在維護檢查間隙仍有發(fā)生電池故障的風(fēng)險。為了克服這種狀況，一些公司正轉向提供持續原位SOH和SOC監測的系統。

持續監測

這似乎是個(gè)簡(jiǎn)單的解決辦法，但在現實(shí)中面臨經(jīng)濟上的難題。持續監測方案通常需要增加50%的電池成本，如果把安裝和運行考慮在內，增加比例甚至高達70%。面對這么高的成本，在提示電池壽命終結的平均無(wú)故障時(shí)間(MTBF)之前定期更換電池，可能是更經(jīng)濟的做法。然而，和例行維護一樣，這也充滿(mǎn)不確定性，因為環(huán)境條件對電池的MTBF有很大影響。

制造商因而把目光轉向低成本的持續監測系統，全面診斷電池在各個(gè)條件下的SOH和SOC。2007年3月，供應這類(lèi)智能變送器的專(zhuān)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)先的權威機構RWTH亞琛大學(xué)合作，確立了先進(jìn)的低成本電池監測管理的發(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)中心并增強其力量，集中研究最為成熟和普遍銷(xiāo)售的電池化學(xué)工藝。LEM-亞琛結成長(cháng)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(kāi)發(fā)包括SOH和SOC在內的下一代監測與分析系統。

通過(guò)這種合作和了解用戶(hù)需要，LEM持續開(kāi)發(fā)用于持續監測的“Sentinel”解決方案，終于研制出最新一代產(chǎn)品Sentinel III。Sentinel能夠測量電池電壓、內部溫度和內部阻抗，其診斷測量水準可媲美高度復雜且昂貴的實(shí)驗設備，但成本因素使其可用作持續監測方案。

為了開(kāi)發(fā)Sentinel，如圖1所示，LEM使用上述實(shí)驗設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)項目中，Sentinel運用和復制了電化學(xué)阻抗頻譜分析法。在解釋高性?xún)r(jià)比的單芯片解決方案中如何復制這項先進(jìn)技術(shù)之前，值得我們確切說(shuō)明的是它實(shí)現的診斷水準以及如何保護基于電池的UPS的完整性。