LEM蓄電池智能傳感器的應用
一、蓄電池監控的必要性
隨著我國通訊、電力、UPS等deng行xing業ye的de迅xun猛meng發fa展zhan，蓄xu電dian池chi的de用yong量liang也ye在zai快kuai速su增zeng加jia。就jiu目mu前qian我wo們men的de蓄xu電dian池chi使shi用yong條tiao件jian，經jing常chang會hui發fa生sheng一yi些xie意yi想xiang不bu到dao的de狀zhuang況kuang發fa生sheng，比bi如ru看kan似si正zheng常chang的de蓄xu電dian池chi放fang電dian時shi卻que放fang不bu出chu電dian來lai。這zhe種zhong狀zhuang況kuang的de發fa生sheng主zhu要yao原yuan因yin在zai於yu蓄xu電dian池chi的de運yun行xing狀zhuang態tai沒mei有you得de到dao有you效xiao的de監jian測ce，一yi旦dan由you多duo個ge蓄xu電dian池chi串chuan聯lian構gou成cheng的de蓄xu電dian池chi組zu中zhong出chu現xian某mou一yi塊kuai蓄xu電dian池chi失shi效xiao，就jiu會hui導dao致zhi整zheng個ge蓄xu電dian池chi組zu不bu能neng正zheng常chang放fang電dian。
蓄(xu)電(dian)池(chi)作(zuo)為(wei)安(an)全(quan)不(bu)間(jian)斷(duan)供(gong)電(dian)的(de)最(zui)後(hou)一(yi)道(dao)保(bao)障(zhang)措(cuo)施(shi)，同(tong)時(shi)也(ye)是(shi)不(bu)間(jian)斷(duan)供(gong)電(dian)係(xi)統(tong)裏(li)麵(mian)最(zui)不(bu)安(an)全(quan)的(de)因(yin)素(su)。從(cong)係(xi)統(tong)理(li)論(lun)我(wo)們(men)知(zhi)道(dao)，係(xi)統(tong)的(de)安(an)全(quan)程(cheng)度(du)取(qu)決(jue)於(yu)係(xi)統(tong)中(zhong)最(zui)不(bu)安(an)全(quan)的(de)因(yin)素(su)，也(ye)就(jiu)是(shi)我(wo)們(men)經(jing)常(chang)引(yin)用(yong)的(de)“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組進行一次核對性放電測試。因為如果蓄電池組3-4 年都不進行一次充/放fang電dian，蓄xu電dian池chi組zu電dian解jie液ye就jiu會hui出chu現xian分fen層ceng現xian象xiang，即ji電dian解jie液ye會hui分fen解jie為wei酸suan溶rong液ye濃nong度du各ge不bu相xiang同tong的de液ye體ti層ceng，這zhe會hui影ying響xiang到dao蓄xu電dian池chi在zai斷duan電dian時shi的de供gong電dian能neng力li。這zhe種zhong現xian象xiang會hui最zui終zhong導dao致zhi在zai硫liu酸suan濃nong度du較jiao高gao的de區qu域yu出chu
現極板腐蝕。
但是采取這種計劃性的維護，由於兩次維護間隔時間太長而並不能連續監測蓄電池的狀態；同時用戶在進行過放電測試後的第二天就不敢說蓄電池組是否將會正常運行下去；另外，放電測試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（包括重新充滿電）。
2 ．通過監控電池電壓來監測蓄電池
zhenduixudianchideyunxingjiliheshixiaomoshi，guoneiyijingyouxiangguandebiaozhunchutai，zaizhiliugongdiandechangheanzhuangduixudianchijiancedebiyaozhuangzhi，birudianyaxunjianyideng。danshigenjuhoubeixudianchidegongzuotiaojian，youkenengchangqibufangdian，zailiangcidingqiheduixingfangdianceshiqijian，tongyangyoukenengshixiao，erdianchideduandianyashiwanquanzhengchangde。ruxiatu（摘自IEEE）：
由此可以看出僅檢測電壓是完全不夠的 ，並且還容易誤導用戶，將壞電池作為好電池來使用，這種危害相當大。
那na麼me有you無wu好hao的de辦ban法fa能neng夠gou更geng加jia有you效xiao地di監jian測ce蓄xu電dian池chi的de狀zhuang態tai，並bing且qie能neng夠gou在zai蓄xu電dian池chi性xing能neng下xia降jiang到dao一yi定ding程cheng度du的de時shi候hou給gei出chu預yu警jing信xin號hao，使shi我wo們men能neng夠gou在zai蓄xu電dian池chi失shi效xiao之zhi前qian將jiang電dian池chi更geng換huan或huo專zhuan門men維wei護hu，從cong而er避bi免mian災zai難nan性xing的de斷duan電dian情qing況kuang的de發fa生sheng呢ne？答da案an是shi肯ken定ding的de，通tong過guo測ce量liang蓄xu電dian池chi的de內nei部bu電dian阻zu的de狀zhuang態tai可ke以yi有you效xiao地di預yu測ce蓄xu電dian池chi的de劣lie化hua程cheng度du，也ye就jiu是shi能neng夠gou準zhun確que的de監jian測ce蓄xu電dian池chi的de健jian康kang狀zhuang態taiSOH(Status Of Health)。如下圖：
黃色趨勢線顯示蓄電池的內阻在10月到11月期間因為各種原因急劇上升，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 蓄電池監控模塊介紹
從以上的分析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. 內阻的測量重複度+/- 2%
4. 全部采用接插件，安裝極為快捷
5. 省電模式下<3mA
6. 5年質量保證
比較市場同類蓄電池監控產品簡單來說主要有以下4個優點：
1）分布式安裝，模塊與蓄電池一一對應，現場布線簡單且工程成本低
2）獨立的模塊使得監控非常靈活，相對於集中式監控產品來說在蓄電池數量少的地方更凸顯優勢。
3）模塊采用脈衝電流放電法測量內阻（見下圖），放電電流小（12v蓄電池放電電流小於 2A），不但安全且對蓄電池不易造成傷害。
4) 瑞士總部與RWTH亞琛大學合作多年潛心研究的測量算法，測量的阻值可靠（見下圖），抗幹擾能力強，質保期5年
說明：瑞士LEM總部在德國AACHEN工業大學進行了長期測試，圖中經由LEM模塊測量出的內阻與實驗室設備EISmeter分析儀測量出的阻值基本一致
四、 LEM 蓄電池監控係統介紹
LEM的電池監控解決方案是一個完整的解決方案，包括一係列組件，能夠簡單快速的安裝，該方案包括以下組件：
&# 8226;Sentinel：可以測量單個VRLA電池或富液式電池的電壓，溫度和內阻，通過專屬總線S-BUS傳送給數據記錄器S-BOX。
&# 8226;電流傳感器：電流傳感器檢測電池組的狀態（充電，放電或者浮充狀態）。
&# 8226;S-BUS Converter：該模塊將S-BUS協議轉換成標準的串行輸出協議。
&# 8226;S-BOX：帶有Ethernet接口的數據記錄裝置，用來記錄每一個Sentinel的趨勢和報警。
&# 8226;Cellview Net：和S-BOX配合使用的可視化軟件，用於圖形化顯示各種數據，報警以及生成各種報告。
如下圖：
當然OEM廠商也可以僅使用LEM提供的Sentinel模塊，與其自身的係統配合形成具有自身特色的蓄電池監控係統。這些廠家既可以是UPS製造商，也可以是專門開發蓄電池監控係統的集成商。
LEM的sentinel模塊目前已經在國內尤其是電力行業得到了很好的應用，如下圖：
總之，該套解決方案非常適合目前的通訊、電力以及UPS後備蓄電池的監控；相信LEM的蓄電池監控產品必將對我國的安全用電係統做出應有的貢獻。
崔先生 +86 1355 204 3760 （北京）
於先生 +86 1862 155 9286 （上海）
趙先生 +86 1372 558 4673 （深圳）
