數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的運(yùn)行必須具備高可靠性。互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器群和通信交換中心為了保證近乎100%的“無故障運(yùn)行時間”或系統(tǒng)可用性,大多都依賴一種非常成熟的設(shè)備——鉛酸蓄電池,而數(shù)據(jù)存儲中心設(shè)備采用的大多是高新技術(shù)。通常,這些關(guān)鍵節(jié)點和許多其他重要部門均配備后備電源,后備電源的轉(zhuǎn)換設(shè)備是逆變器,逆變器對閥控鉛酸(VRLA)蓄電池或性能類似的密封式膠體電池組裝的電池組提供電源轉(zhuǎn)換。

1 蓄電池參數(shù)的監(jiān)測

這項傳統(tǒng)技術(shù)之所以被廣泛應(yīng)用有很多因素,尤其是鉛酸蓄電池經(jīng)濟(jì)實惠,并具備杰出的可靠性,不過雖然杰出卻并不完美。VRLA蓄電池使用壽命有限(設(shè)計壽命一般為12年),通常關(guān)鍵負(fù)載使用VRLA蓄電池作為備用電源,并定期更換,但電池故障時有發(fā)生。在一個典型的備用電源系統(tǒng)中,電池組始終保持完全充滿電的狀態(tài)以防市電失效,而充滿電狀態(tài)則通過連續(xù)的小電流浮充電維持。如果浮充電流低于某設(shè)定限值,則電池內(nèi)部電解產(chǎn)生的氣體就會再化合。在這種情況下,浮充電壓即使略高于單個電池標(biāo)準(zhǔn)值2.27V,也有可能損壞電池。少量過電壓就會導(dǎo)致電解液析出更多氣體,這些未被處理的氣體會通過安全閥溢出。如果蓄電池溫度過高,即使充電電壓適當(dāng),也會導(dǎo)致電解液損耗。

蓄電池其他失效模式包括早期硫酸化、極柱和板柵連接不良、極板和板柵連接不良、電解液層化及板柵加速腐蝕。另外,還有一種雖然發(fā)生機(jī)率較小卻是災(zāi)難性的失效模式——熱失控,這是VRLA蓄電池和膠體蓄電池所特有的一種失效模式,會引起爆炸起火。防范熱失控的唯一方法是對電池內(nèi)部溫度進(jìn)行監(jiān)測。

監(jiān)測電池電壓對檢測鉛酸電池容量下降所起的作用非常有限,這一點已經(jīng)得到業(yè)內(nèi)人士公認(rèn)。當(dāng)電池性能正在下降時,通常呈現(xiàn)的是標(biāo)稱電壓,直到釋放大電流時方能顯現(xiàn)出來,而這時其容量已經(jīng)嚴(yán)重降低,端電壓過早跌落。通過測量電解液比重來確定電池狀態(tài),這種方法對密封VRLA蓄電池或膠體電池并不適用;常規(guī)情況,檢驗電池容量采用的唯一辦法是將整個電池組放電至受控狀態(tài)以下,不過這種方法需要將電池停止使用。此外,深度放電還會降低鉛酸電池的壽命;在定期對其備用電池進(jìn)行放電測試及其市電可靠性較高的系統(tǒng)中,大多采用這種測試方案確定電池使用壽命。

可以進(jìn)行連續(xù)監(jiān)測的非介入式電子法可檢測單個電池的臨近失效狀態(tài),這種方法既能節(jié)約成本,又能維持整個系統(tǒng)的可用性。此類系統(tǒng)的前身通常測量單體電池或電池電壓、充/放電流和周圍溫度。一些系統(tǒng)試圖測量或推測電池內(nèi)阻,其成效各有不同。

LEM公司的Sentinel系統(tǒng)是基于依賴簡單的基本參數(shù)模擬測量進(jìn)行轉(zhuǎn)變的領(lǐng)先產(chǎn)品,現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到第3代即Sentinel III。它在單片定制設(shè)計的SoC(系統(tǒng)芯片)集成電路上整合了模擬和數(shù)字技術(shù)。該裝置配置在一個測量端電壓、電池內(nèi)部溫度以及內(nèi)部阻抗的模塊內(nèi),對于可以提供精確測量結(jié)果而成本又能承受的系統(tǒng)而言,它是設(shè)計的一個關(guān)鍵要素。

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