完善实用的蓄电池监测技术

数据中心基础设施的运行必须具备高可靠性。互联网服务器群和通信交换中心为了保证近乎100%的“无故障运行时间”或系统可用性,大多都依赖一种非常成熟的设备——铅酸蓄电池,而数据存储中心设备采用的大多是高新技术。通常,这些关键节点和许多其他重要部门均配备后备电源,后备电源的转换设备是逆变器,逆变器对阀控铅酸(VRLA)蓄电池或性能类似的密封式胶体电池组装的电池组提供电源转换。

1 蓄电池参数的监测

这项传统技术之所以被广泛应用有很多因素,尤其是铅酸蓄电池经济实惠,并具备杰出的可靠性,不过虽然杰出却并不完美。VRLA蓄电池使用寿命有限(设计寿命一般为12年),通常关键负载使用VRLA蓄电池作为备用电源,并定期更换,但电池故障时有发生。在一个典型的备用电源系统中,电池组始终保持完全充满电的状态以防市电失效,而充满电状态则通过连续的小电流浮充电维持。如果浮充电流低于某设定限值,则电池内部电解产生的气体就会再化合。在这种情况下,浮充电压即使略高于单个电池标准值2.27V,也有可能损坏电池。少量过电压就会导致电解液析出更多气体,这些未被处理的气体会通过安全阀溢出。如果蓄电池温度过高,即使充电电压适当,也会导致电解液损耗。

蓄电池其他失效模式包括早期硫酸化、极柱和板栅连接不良、极板和板栅连接不良、电解液层化及板栅加速腐蚀。另外,还有一种虽然发生机率较小却是灾难性的失效模式——热失控,这是VRLA蓄电池和胶体蓄电池所特有的一种失效模式,会引起爆炸起火。防范热失控的唯一方法是对电池内部温度进行监测。

监测电池电压对检测铅酸电池容量下降所起的作用非常有限,这一点已经得到业内人士公认。当电池性能正在下降时,通常呈现的是标称电压,直到释放大电流时方能显现出来,而这时其容量已经严重降低,端电压过早跌落。通过测量电解液比重来确定电池状态,这种方法对密封VRLA蓄电池或胶体电池并不适用;常规情况,检验电池容量采用的唯一办法是将整个电池组放电至受控状态以下,不过这种方法需要将电池停止使用。此外,深度放电还会降低铅酸电池的寿命;在定期对其备用电池进行放电测试及其市电可靠性较高的系统中,大多采用这种测试方案确定电池使用寿命。

可以进行连续监测的非介入式电子法可检测单个电池的临近失效状态,这种方法既能节约成本,又能维持整个系统的可用性。此类系统的前身通常测量单体电池或电池电压、充/放电流和周围温度。一些系统试图测量或推测电池内阻,其成效各有不同。

LEM公司的Sentinel系统是基于依赖简单的基本参数模拟测量进行转变的领先产品,现在已经发展到第3代即Sentinel III。它在单片定制设计的SoC(系统芯片)集成电路上整合了模拟和数字技术。该装置配置在一个测量端电压、电池内部温度以及内部阻抗的模块内,对于可以提供精确测量结果而成本又能承受的系统而言,它是设计的一个关键要素。

文章来源：ups不间断电源维修/solve_ups.asp