《电子技术应用》

不间断电源UPS可以随时启用吗?

2016/9/1 9:39:00

我们越来越依赖技术为我们提供安全感:相机、应急电话甚至安全led照明都给人可靠的感觉,让我们明白,如果需要,可以随时使用它们。确保紧急情况下的可用性依赖于不出差错的电源,这相应意味着高品质的备用电池。但是,如何知道备用电池真地不出差错呢?

  这个问题困扰着依赖电池提供应急电源的设备制造商;如何知道在您最需要的时候,它能够发挥作用?这对不间断电源(UPS)制造商尤其重要,因为UPS的唯一用途是在主电源发生故障时确保计算机系统或医疗设备的电力供应。在这些情况下,电力提供和在确定的时间和供给容差范围内供电是极其必要的。

  大多数备用电池使用多个阀控铅酸(VRLA)电芯做成整体电池。虽然称作“免维护”,但这项技术有众所周知的不足,其中的任何一个都可能造成电池低效甚至完全不起作用。

  因此,弱、老化或其他“不健康”的电池构成这些系统的严重危险,需要定期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生电池故障的风险。为了克服这种状况,一些公司正转向提供持续原位SOH和SOC监测的系统。

  持续监测

  这似乎是个简单的解决办法,但在现实中面临经济上的难题。持续监测方案通常需要增加50%的电池成本,如果把安装和运行考虑在内,增加比例甚至高达70%。面对这么高的成本,在提示电池寿命终结的平均无故障时间(MTBF)之前定期更换电池,可能是更经济的做法。然而,和例行维护一样,这也充满不确定性,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成本的持续监测系统,全面诊断电池在各个条件下的SOH和SOC。2007年3月,供应这类智能变送器的专业公司LEM与密封及排气式铅酸电池诊断和管理领域领先的权威机构RWTH亚琛大学合作,确立了先进的低成本电池监测管理的发展方向。

  在其他制造商追逐更“时尚”的电池技术时,RWTH亚琛大学则已建立起技术中心并增强其力量,集中研究最为成熟和普遍销售的电池化学工艺。LEM-亚琛结成长期合作关系,共同研究VRLA(阀控铅酸)富液和胶体电池的故障模式,开发包括SOH和SOC在内的下一代监测与分析系统。

  通过这种合作和了解用户需要,LEM持续开发用于持续监测的“Sentinel”解决方案,终于研制出最新一代产品Sentinel III。Sentinel能够测量电池电压、内部温度和内部阻抗,其诊断测量水准可媲美高度复杂且昂贵的实验设备,但成本因素使其可用作持续监测方案。

  为了开发Sentinel,如图1所示,LEM使用上述实验设备并选用众多的电池样式和品牌,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分析法。在解释高性价比的单芯片解决方案中如何复制这项先进技术之前,值得我们确切说明的是它实现的诊断水准以及如何保护基于电池的UPS的完整性。


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