Batériový monitorovací systém s vyvažovaním BMSV pre batérie typu VRLA – AGM, GEL
Aktívne monitorovanie a vyvažovanie batérií prináša nasledujúce výhody:
- Detekuje bezprostrednú hrozbu poruchy batérie
- Zamedzuje prebíjaniu batérie
- Zamedzuje nedobitiu batérie
- Predchádza sulfatácii
- Detekuje problém s batériou monitorovaním teploty a vnútorného odporu
- Individuálne reguluje napätie batérie
- Zabraňuje nekontrolovateľným tepelným reakciám
- Predlžuje životnosť až o 25 %
- Včas identifikuje nutnú výmenu batérií
Batériový monitorovací systém BMSV v reálnom čase monitoruje a signalizuje stavy akumulátorových batérií ako napätie/odpor jednotlivých článkov/batérií batériovej sady, rozváženie napätí článkov/batérií, nadmerné vybíjacie, resp. nabíjacie prúdy batériovej sady, odchýlku teploty akumulátorov od stanovenej hodnoty a ďalších parametrov. Prekročenie každého z uvedených parametrov môže viesť k zničeniu celej batériovej sady, preto je potrebné mať okamžitú informáciu o stave batérií.
Meracie moduly (MM) sú pripojené priamo na jednotlivé batérie. Monitorujú napätie, vnútorný odpor a teplotu každej batérie. Meracie moduly aktívne vyvažujú napätie batérií, aby sa zabezpečilo správne napätie na každej jednej batérii počas celého nabíjacieho procesu, ako aj po jeho skončení. Tento proces nazývame vyvažovanie alebo ekvalizácia.
Existujú tri najväčšie problémy batérií, ktoré vieme vďaka monitoringu odhaliť a eliminovať:
Problém č. 1: SULFATÁCIA
K najväčšej sulfatácii dochádza pri nedobíjaní. Sulfatáciu podporuje hlboké vybíjanie, vybíjanie alebo nabíjanie veľkými prúdmi. Tento proces znižuje kapacitu batérie a zvyšuje jej vnútorný odpor.
Príznaky sulfatácie:
- zníženie kapacity – pri nabíjaní má elektrolyt vyššiu teplotu, jednotlivé články začínajú „plyňovať“ skoro po začatí nabíjania, svorkové napätie batérie môže byť v priebehu nabíjania vyššie
Účinnou prevenciou rizika sulfatácie je pravidelné a správne dobíjanie. Ďalším problémom je, že sulfát má väčší objem ako aktívna hmota, vďaka čomu dochádza k mechanickému namáhaniu článkov, postupnému oddeľovaniu a vypadávaniu aktívnej hmoty, čo je nevratný proces.
Problém č. 2: VNÚTORNÝ ODPOR
Vnútorný odpor/vodivosť súvisí s kondíciou/stavom batérie. Veľkosť vnútorného odpor závisí od:
- veku batérie, histórie batérie (doby uskladnenia, času v udržiavacom režime, prevádzkovej teploty), stavu nabitia batérie, teploty batérie, stavu batérie v čase merania: hodnoty sa môžu líšiť, pokiaľ nebudú prijaté namerané hodnoty v rovnakom čase, napríklad, keď sú batérie na udržiavacom napätí alebo v nepripojenom stave.
Problém č. 3: TEPELNÁ DEGRADÁCIA
Pri VRLA batériách existuje nebezpečenstvo tepelnej degradácie. Tento stav je dôsledkom tepla vznikajúceho v článku a má za následok zrýchlené vysychanie elektrolytu, a tiež v extrémnych prípadoch, tavenie alebo narušenie plastového puzdra.
Nasledujúce podmienky môžu prispieť k tepelnej degradácii:
- vysoká teplota okolia, nedostatočný odstup medzi batériami, nedostatočná kompenzácia napätia od teploty, nastavenie nesprávneho udržiavacieho napätia, chyba/porucha jednotlivého článku v rámci batérie, porucha nabíjačky.
ÚLOHY, VÝHODY A VLASTNOSTI BATÉRIOVÉHO MONITORINGU S VYVAŽOVANÍM:
Detekovať bezprostrednú hrozbu poruchy batérie
Typické problémy batérie, ako sú sulfatácia, korózia, plyňovanie, vysychanie, teplotná degradácia sú zistiteľné vďaka správnemu monitorovaniu. Zmeny v napätí, impedancii a teplote, ktoré sú monitorované predpovedajú nástup týchto stavov.
Zamedzenie nedobíjaniu/prebíjaniu batérie – obnova kapacity batérie
Systém zaručuje vďaka vyvažovaciemu procesu plné nabitie a optimálne fungovanie systému batérie. Tento proces taktiež zabraňuje nechcenému nedobitiu/prebitiu niektorých článkov/batérií, čoho výsledkom je optimálne napätie batérie. Týmto spôsobom sa vo výraznej miere zamedzí sulfatácii, a tým aj strate kapacity – správnym nabíjaním dôjde k obnoveniu kapacity.
Predchádzanie sulfatácii
Sulfatácia je často vážny problém pre batérie vzhľadom na to, že sú buď trvalo udržiavané na úrovni nabitia alebo sú ponechávané bez nabíjania po dlhú dobu. Bez správneho riadenia nie je zaručené, že všetky batérie budú plne nabité. Dosť často sú niektoré batérie prebíjané, zatiaľ čo ostatné zostávajú neúplne nabité. Vyvažovací proces spomaľuje sulfatáciu tým, že udržuje všetky batérie na rovnakej úrovni napätia a udržiava ich v ideálnej SOC.
Predĺžená životnosť až o 25 %
Životnosť reťazca batérií je závislá na najslabšom článku v najslabšej batérii v reťazci. Typicky v UPS je životnosť takéhoto reťazca 50 až 60 % toho, čo sa udáva ako projektovaná životnosť batérie. Vďaka procesu vyvažovania je každá z batérií v reťazci udržiavaná na optimálnej úrovni napätia, čo odstraňuje škodlivé účinky v prípade nesprávneho nabíjania alebo poruchy niektorého článku/batérie.
Konštantná starostlivosť stanovená procesom vyvažovania bola preukázaná priemernou zvýšenou životnosťou batérií o viac ako 25 %. Systém dokazuje, že je možné dosiahnuť a dokonca prekročiť životnosť udávanú výrobcom – za predpokladu, že batérie neobsahujú skryté technologické poruchy/odchýlky z výroby!
Zo štatistiky poruchovosti batérií – pokles kapacity, ktorú sme vyhodnotili za posledných 10 rokov, vychádza, že pri 12-ročných batériách do piateho roku nasadenia sa u zákazníka muselo vymeniť 8 percent batérií, pričom v 8. roku prevádzky to bolo už takmer 30 percent, ktoré vykazovali nízku kapacitu alebo vysoký vnútorný odpor!
(Išlo o 12 V batérie typu VRLA s kapacitami od 100 do 200 Ah v celkovom počte viac ako 4000 ks, u ktorých bola známa kompletná evidencia.)
Ochrana nových batérií
Vyvážením napätia batérií daného systému batérií sa zabraňuje poškodeniu spôsobeného susednými batériami v systéme. Preto aj nová batéria môže byť vymenená do reťazca starších bez rizika poškodenia prebíjaním a kompletná výmena všetkých batérií v takomto prípade nie je potrebná.
Individuálna regulácia napätia
Pomocou procesu vyvažovania systém reguluje napätie každého článku/batérie. Tento proces má za následok optimálny výkon a predĺženú životnosť batérií.
Zabránenie nekontrolovateľným tepelným reakciám
Pomocou výstupných kontaktov relé je systém schopný odpojiť batérie od nabíjačky v prípade teplotných procesov alebo zastaviť nabíjanie, ak to napájací systém umožňuje.
Identifikácia nutnej výmeny batérií
Na základe sledovania trendov impedancie systém umožňuje užívateľovi detekovať slabé alebo poškodené batérie v počiatočných fázach zhoršenia. Včasná kontrola/výmena takýchto batérií je životne dôležitá pre zlepšenie životnosti a bezpečnosti batériového systému ako celku.
Jednoduchšia údržba
Systém zlepšuje kvalitu služieb tým, že poskytuje diaľkové monitorovanie cez internet – LAN, GSM, VPN alebo akejkoľvek inej siete. Systém taktiež umožňuje otestovať batérie bez toho, aby sa požadovalo ich odpojenie od systému. Údržba a testovanie prebiehajú v reálnych prevádzkových podmienkach a nevyžadujú prestoje.
Komponenty systému BMSV
Celý systém sa skladá z riadiacej jednotky (MP) a príslušného počtu meracích modulov (MM) rovnakého konštrukčného prevedenia, prúdových sond (CP), teplotných snímačov (MT) a príslušného počtu prepojovacích vodičov a vodičov napäťových snímačov.