LEM蓄電池在線監測處理方案

一、蓄電池監控的必要性

隨著我國通訊、電力、UpS等行業的迅猛發展，蓄電池的用量也在快速增加。就目前我們的蓄電池使用條件，常常會發生一些意想不到的狀況發生，比如看似正常的蓄電池放電時卻放不出電來。這種狀況的發生主要原由在于蓄電池的運行狀態沒有得到有效的監測，一旦由多個蓄電池串聯構成的蓄電池包中出現某一塊蓄電池失效，就會導致整個蓄電池包不能正常放電。蓄電池作為安全不間斷供電的最后一道保障措施，同時也是不間斷供電系統里面最不安全的因素。從系統理論我們了解，系統的安全程度取決于系統中最不安全的因素，也就是我們常常引用的“木桶理論”。

二、蓄電池監控的現狀

1．計劃性維護

目前就蓄電池的維護而言最常規的做法是至少每年對蓄電池包進行一次核對性放電探測。因為如果蓄電池包3-4年都不進行一次充/放電，蓄電池包電解液就會出現分層現象，即電解液會分析為酸溶液濃度各不相同的液體層，這會影響到蓄電池在斷電時的供電能力。這種現象會最終導致在硫酸濃度較高的區域出現極板腐蝕。

但是采取這種計劃性的維護，由于兩次維護間隔時間太長而并不能連續監測蓄電池的狀態；同時用戶在進行過放電探測后的第二天就不敢說蓄電池包是不是將會正常運行下去；另外，放電探測通常會消耗幾個小時甚至幾天的時間，這是一個高成本、對電池具有破壞性、不安全的過程（包括重新洋溢電）。

2．通過監控電池電壓來監測蓄電池針對蓄電池的運行機理和失效模式，國內已經有相關的標準出臺，在直流供電的場合安裝對蓄電池監測的必要裝置，比如電壓巡檢儀等。但是依據后備蓄電池的工作條件，有可能長期不放電，在兩次定期核對性放電探測期間，同樣有可能失效，而電池的端電壓是完全正常的。如下圖（摘自IEEE）：

由此可以看出僅測試電壓是完全不夠的，并且還容易誤導用戶，將壞電池作為好電池來使用，這種危害相當大。那么有無好的方法能夠更加有效地監測蓄電池的狀態，并且能夠在蓄電池性能下降到一定程度的時候給出預警信號，使我們能夠在蓄電池失效之前將電池更換或專門維護，從而避免災難性的斷電情況的發生呢？答案是肯定的，通過測量蓄電池的內部電阻的狀態可以有效地預測蓄電池的劣化程度，也就是能夠準確的監測蓄電池的健康狀態SOH(StatusOfHealth)。如下圖：

黃色趨勢線顯示蓄電池的內阻在10月到11月期間因為各種原由急劇上升，因此可以判斷出蓄電池的狀態已經嚴重劣化，經過對電池的放電證實的確是電池已經失效。

三、LEM蓄電池監控模塊解析

從以上的分解中我們可以歸納出監控蓄電池的幾個必備條件：

1）需要進行連續監控

2）需要對單個蓄電池監控

3）需要監控蓄電池的內阻

LEM公司針對蓄電池的運行機理以及失效模式開發出了世界上體積最小同時各種功能高度集成的智能蓄電池傳感器Sentinel，能夠準確測量單體蓄電池的內阻、溫度以及電壓等參數，通過串口通訊協議對其進行操作，實現對蓄電池的連續監控。如圖：

該器件的常規參數如下：

1.測量電壓1.5V-15V，精度+/-0.5%

2.溫度誤差，+/-2℃

3.內阻的測量重復度+/-2%

4.全部采用接插件，安裝極為快捷

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