UPS不間斷電源的啟用與持續監測

我們越來越依賴技術為我們提供安全感：相機、應急電話甚至安全照明都給人可靠的感覺，讓我們明白，如果需要，可以隨時使用它們。確保緊急情況下的可用性依賴于不出差錯的電源，這相應意味著高品質的備用電池。但是，如何知道備用電池真地不出差錯呢?

這個問題困擾著依賴電池提供應急電源的設備制造商;如何知道在您最需要的時候，它能夠發揮作用?這對不間斷電源(UPS)制造商尤其重要，因為UPS的唯一用途是在主電源發生故障時確保計算機系統或醫療設備的電力供應。在這些情況下，電力提供和在確定的時間和供給容差范圍內供電是極其必要的。

大多數備用電池使用多個閥控鉛酸(VRLA)電芯做成整體電池。雖然稱作“免維護”，但這項技術有眾所周知的不足，其中的任何一個都可能造成電池低效甚至完全不起作用。

因此，弱、老化或其他“不健康”的電池構成這些系統的嚴重危險，需要定期維護檢查它們的健康狀態(SOH)與荷電狀態(SOC)。不論這些維護多么頻繁，在維護檢查間隙仍有發生電池故障的風險。為了克服這種狀況，一些公司正轉向提供持續原位SOH和SOC監測的系統。

持續監測

這似乎是個簡單的解決辦法，但在現實中面臨經濟上的難題。持續監測方案通常需要增加50%的電池成本，如果把安裝和運行考慮在內，增加比例甚至高達70%。面對這么高的成本，在提示電池壽命終結的平均無故障時間(MTBF)之前定期更換電池，可能是更經濟的做法。然而，和例行維護一樣，這也充滿不確定性，因為環境條件對電池的MTBF有很大影響。

制造商因而把目光轉向低成本的持續監測系統，全面診斷電池在各個條件下的SOH和SOC。2007年3月，供應這類智能變送器的專業公司LEM與密封及排氣式鉛酸電池診斷和管理領域領先的權威機構RWTH亞琛大學合作，確立了先進的低成本電池監測管理的發展方向。

在其他制造商追逐更“時尚”的電池技術時，RWTH亞琛大學則已建立起技術中心并增強其力量，集中研究最為成熟和普遍銷售的電池化學工藝。LEM-亞琛結成長期合作關系，共同研究VRLA(閥控鉛酸)富液和膠體電池的故障模式，開發包括SOH和SOC在內的下一代監測與分析系統。

通過這種合作和了解用戶需要，LEM持續開發用于持續監測的“Sentinel”解決方案，終于研制出最新一代產品Sentinel III。Sentinel能夠測量電池電壓、內部溫度和內部阻抗，其診斷測量水準可媲美高度復雜且昂貴的實驗設備，但成本因素使其可用作持續監測方案。

為了開發Sentinel，如圖1所示，LEM使用上述實驗設備并選用眾多的電池樣式和品牌，進行廣泛的研發。在這個項目中，Sentinel運用和復制了電化學阻抗頻譜分析法。在解釋高性價比的單芯片解決方案中如何復制這項先進技術之前，值得我們確切說明的是它實現的診斷水準以及如何保護基于電池的UPS的完整性。