經(jīng)濟實(shí)用的備用電池監測解決方案

這項傳統技術(shù)之所以廣為應用，有很多原因，尤其是鉛酸電池經(jīng)濟實(shí)惠，而且具備杰出的可靠性。不過(guò)雖然杰出卻并不完美。VRLA電池使用壽命有限（設計壽命一般為12年），通常關(guān)鍵系統使用這種電池作為備用電源，不過(guò)定期更換。故障可能、確實(shí)時(shí)有發(fā)生。在一個(gè)典型的備用電源系統中，這種電池的作用正如其名—它們始終保持完全充滿(mǎn)電的狀態(tài)等待主電源失效。而完全充滿(mǎn)電狀態(tài)則通過(guò)連續的小電流“浮”充電維持。如果浮充電流低于某設定限值，則電池內部電解產(chǎn)生的氣體就會(huì )再化合。在這種情況下，浮充電壓即使略高于單個(gè)電池標準值2.27 V，也有可能損壞電池。小幅過(guò)電壓將導致電解液析出多于再化合處理量的更多氣體，這些未被處理的氣體會(huì )通過(guò)安全閥溢出。如果電池溫度過(guò)高，即使充電電壓適當，也會(huì )導致電解液損耗。

其他失效模式包括早期硫酸化、極柱和板柵連接不良、極板和板柵連接不良、電解液層化及板柵加速腐蝕。另外還有一種雖然少卻是災難性的失效模式——熱失控，這是VRLA和膠體電池所特有的一種失效模式，可以引起爆炸起火。防范熱失控的唯一方法是監測電池內部溫度。

僅僅監測電池電壓對檢測鉛酸電池容量下降所起的作用非常有限，這一點(diǎn)已經(jīng)得到業(yè)內公認。當電池性能正在下降時(shí)，通常呈現的是標稱(chēng)電壓，直到釋放大電流時(shí)方能顯現出來(lái)，而這時(shí)它的容量已經(jīng)嚴重降低，端電壓過(guò)早跌落。通過(guò)測量電解液確切比重來(lái)確定電池狀態(tài)，這種方法對密封VRLA或膠體電池不適用；常規上，檢驗電池容量采用的唯一辦法是將整個(gè)電池組放電至受控狀態(tài)以下，不過(guò)這種方法需要電池停止使用。此外，深度放電還會(huì )降低鉛酸電池的壽命；在定期對其備用電池進(jìn)行放電測試以及其主電源具備高可靠性的系統上，大多采用這種測試方案確定電池使用壽命。

近來(lái)，可以進(jìn)行連續監測的非介入式電子法可以檢測單個(gè)電池的臨近失效狀態(tài)，這種方法既能節約成本，又能維持整個(gè)系統的可用性。此類(lèi)系統的前身通常測量電池或電池組（電池行業(yè)術(shù)語(yǔ)，指封裝于同一殼體內的多個(gè)電池）電壓—盡管其局限性眾所周知—加上充/放電流和周?chē)鷾囟?。一些系統試圖測量或推測電池內阻，其成效各有不同。

LEM的Sentinel系統是基于依賴(lài)簡(jiǎn)單的基本參數模擬測量進(jìn)行轉變的領(lǐng)先產(chǎn)品，現在已經(jīng)發(fā)展到第3代即Sentinel III。它在單片定制設計的SoC（系統芯片）集成電路上整合了模擬和數字技術(shù)。該裝置配置在一個(gè)測量端電壓、電池內部溫度以及內部阻抗的模塊內，對于可以提供精確測量結果、費用又在大多數備用系統配置能承受的預算范圍內的系統而言，它是設計時(shí)一個(gè)關(guān)鍵要素。