完善的测量与分析成就经济实用的备用电池监测方案

路的全部阻抗因素都遵循近似的曲线；在 早期失效或容量下降阶段，没有大幅改变。如果将阻抗用作单个电池工作状态的主要指示，它将不会给出任何有意义的指示，除非容量下降幅度超过25-30%。 因为行业标准是更换性能下降至规定性能80％以下的电池，显而易见，必须尽早识别可能的失效。

图3 Randles参数随电池寿命或放电而渐进。不同电阻参数表现出相同的曲线形状，而双电层电容表现出的早期变化可以检测到。

不过，在Randles等效电路中，有一种参数在单个电池失效（单纯的金属腐蚀除外，这种失效模式会通过Rm参数的增大而显现）早期就会改变，这就是Cdl，双电层电容。图3最下面那条曲线显现了其特性；此外，对于处于正常放电阶段的性能正常的电池，以及假定完全充满电的正在失效的电池，其Cdl曲线的形状是相似的。

监测技术

本文未对这种监测技术详加描述，下文对其进行了简单介绍。

逐个向单个电池馈入测试信号，无需在整个电池组内注入大电流，也不存在对外部系统直流连接的干扰。采用双极测试信号对原有算法进行了改良，不过 结果证明单极信号可靠性更高。然而，在采用单极信号进行测试时，出现直流漂移。简单消除这种漂移并不能保持数据集特性，而其特性是准确测定参量所必需的。 采用频率扫描的方式重排不同频率的信号脉冲（包含测试信号），可使电池电压响应与预定曲线吻合。

一旦潜在漂移曲线变得有规则，就能设置固件算法对这种漂移建模并消除它，从而得到适合直接输入Sentinel算法的平均零电压数据集。这种方 法可将漂移误差降至0.1％以下，也不会导致数据集出现明显失真。因此波形测量中也可以采用这种算法，从而使等效电路参数的准确度更高。

诸多测量功能和算法处理均被集成到单片集成电路中。Sentinel模块既可测量单个电池单体，也可测量整个12V电池）。多达250个测量 点，均以模块形式开展测量，测量结果可以通过专用数据总线提交到电池数据记录器，S-Box。在大规模的电池组系统中，可以对几股这样的数据流进行合成， 使得本地或远程上行管理系统可以利用S-Box内集成的网络服务器经由标准总线或因特网连接使用这些数据流。

通过利用测量SoC确定每个电池的真实状态，不仅仅可以提供检测临近失效这种成熟的监测架构就能具备的功能；还可以设置其他功能和服务。

例如，电池组内的单个电池的内阻通常各不相同。随着时间推移，这种状态就会产生问题。SoC智能控制系统可以快速检测这些单个电池，端电压优化系统可以转移不能继续充电的单个电池周围的浮电流…

实时充电管理可以延长电池寿命：在端电压相同的情况下，VRLA电池内的浮充电流比富液电池内的高。这可能加速阳极板腐蚀，降低电池的有效使用 寿命，最多达30％。对一定比例使用寿命消除浮充可以降低这种不良效应。不过这种对循环寿命的副作用也有一个好处，就是降低热失控的发生率。

一种电池安装模块也可以提供整个寿命周期内的端电压和温度记录，以为制造商和用户所用。

过度放电保护：这种装置在充电器/UPS系统中很常见，尤其是电池监测器，它们根据平均单个电池电压终止放电以保护电池。不过，性能较差的电池的端电压可能比电池平均电压低很多，而且在其达到终止电压以前，一直放电良好。因此开发了一种高精动态‘Time To Run（剩余运行时间）’算法，在任何单个电池即将耗尽时均会给出警告。

备用电池参数监测必需尽可能详尽，以便生成最能准确体现电池状态的结果。这不仅仅是一个技术问题，同时还是一个经济问题。避免在用电池失效是不 可或缺的，不过过早更换尚未临近寿命终期的电池是极端不合算的。除了测量每个电池的电压、阻抗和放电性能，LEM还将监测电池内部温度设置为标准功能；这 居于世界领先地位。目前LEM正在开发一种采用磁通门技术的浮充传感器，其分辨率高于10mA，没有或几乎没有温度漂移，大电流放电后几乎没有剩磁，测量 重复精度更高。集成这些高级特性，电池监测器不再是价格昂贵的附加系统，而是极端合算的整体寿命管理系统。