FAQs: Sentinel Batteriemanagementsystem
Anmerkung: Die Begriffe „Zelle“ und „Monoblock“ werden hier synonym verwendet.
- Wie kam LEM zur Batterieüberwachung?
- Warum lieber dauerhafte Überwachung als regelmäßige Wartung?
- Was ist das Sentinel-System?
- Ist Sentinel ein kosteneffektives System?
- Was ist das Besondere am Sentinel-System?
- Ist das Sentinel-System lediglich ein intelligentes Wandler-Modul?
- Das Sentinel-Modul wird von der Zelle gespeist; wird dadurch die Zelle entleert?
- Was passiert, wenn die Batterie eine gewisse Zeit vom Netz getrennt ist?
- Warum ist es besser, nicht die Raum-, sondern die Zelltemperatur zu messen?
- Benötige ich für verschiedene Blockspannungen verschiedene Sentinels?
- Verursachen Impedanztests Störgeräusche im DC-Zwischenkreis?
- Wie stellt Sentinel zuverlässige Impedanzmessungen sicher?
- Wie effektiv sind Impedanzmessungen zur Fehlererkennung überhaupt?
- Welches ist die effektivste Testmethode: Impedanz, Konduktanz oder Widerstand?
- Ist Sentinel sicher?
- Kann Sentinel bei einem Fehler einen Kurzschluss verursachen?
- Sentinel ist ein „Einkabel“-Kommunikationssystem, was, wenn es zu einem Kommunikationsausfall kommt?
Wie kam LEM zur Batterieüberwachung?
LEM ist ein Unternehmen mit Sitz in der Schweiz, das qualitativ hochwertige Hochtechnologiekomponenten produziert und weltweit Hersteller Nr.1 von Halleffekt- sowie Fluxgate-Strommessgeräten. Mehr als 25 Jahre lang hat LEM die Strom- und Spannungsparameter von Batterien gemessen. LEM Stromwandler überwachen BESS Alaska, die mit 45 Megawatt bei 5000 Volt größte Batterie der Welt. Im Jahr 2003 erwarb LEM Guardian Link, dessen innovative, patentierte Batterieanalysen und Überwachungssysteme viele Industrie- und Regierungspreise gewonnen haben. Diese fortschrittliche Technologie wird nun von LEM in den kosteneffektivsten Wandler integriert, der je für batteriebetriebene Notstromsysteme auf den Markt kam.
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Warum lieber dauerhafte Überwachung als regelmäßige Wartung?
Regelmäßige Wartung ist natürlich nicht verkehrt, aber Fehler können zwischen zwei Wartungsterminen auftauchen und die Batterie daran hindern, ihre eigentliche Leistung zu bringen. Hinzu kommt, dass Wartung nur wirklich effektiv sein kann, wenn regelmäßig ein vollständiges Programm inklusive u.a. dem Temperaturmesssystem „Thermal Mapping“ und Messen der Rauschspannung durchlaufen wird. So hat beispielsweise der US-amerikanische Paketdienst UPS trotz sorgsamer Ausführung der vom IEEE empfohlenen Wartungsverfahren 40% seiner Batterieanlagen im Wert von 3 Mio. US-Dollar bereits vor Ablauf auch nur der Hälfte ihrer vorgesehenen Lebensdauer verloren. Nach einem Test kam Joseph Parrino, Manager für Gebäudetechnik, zu dem Schluss, dass Früherkennung mittels dauerhaftem Überwachungssystem zur Vermeidung katastrophaler Ausfälle von unschätzbarem Wert ist (Proc. BATTCON 2004).
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Was ist das Sentinel-System?
Das Sentinel-System ist ein dauerhaftes Überwachungssystem für Notstrombatterien auf einem einzigen Chip (integrierter Schaltkreis). Das Modul ist in eine Zelle oder einen Monoblock eingebaut, die Nominalspannung beträgt 2,0 bis 12 Volt. Sentinels sind intelligente Wandler, die Klemmenspannung, Temperatur sowie Impedanz einer Zelle messen. Die Zellenspannung wird sowohl unter statischen (Erhaltungsladung) als auch dynamischen (Entladung) Bedingungen gemessen.
Ist Sentinel ein kosteneffektives System?
Dauerhafte Überwachung verhindert nicht nur katastrophale Ausfälle, sondern verringert auch die benötigten Wartungstermine und ermöglicht durch Früherkennung ein Austauschen der betroffenen Zelle(n) bevor die gesamte Batterie in Mitleidenschaft gezogen ist.
Die Kosten vieler Batterieüberwachungssysteme liegen aber bei zwischen 40% und 50% der Anschaffungskosten für die Batterie selbst. Hinzu kommen dann noch „versteckte“ Kosten wie z.B. für die Installation zzgl. 25-200% für den Austausch der Zelle(n).
LEM ist der Meinung, dass Batterieüberwachung enorm wichtig ist, effiziente Überwachung aber nicht mehr als 10-15% der Anschaffungskosten für die Batterie ausmachen sollte.
Darüber hinaus ist Sentinel so angelegt, dass zur Installierung nur 25% der Zeit benötigt werden, die für den Einbau anderer Systeme veranschlagt wird; kostengünstige vorkonfektionierte Kommunikationsverbindungen sowie Stromversorgungs- und Sensorleitungen gehören dazu. Mit diesem Ansatz kann der ROI in weniger als einem Jahr erreicht werden.
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Was ist das Besondere am Sentinel-System?
Zum ersten Mal wurden Zelltemperatur, Impedanz und Klemmenspannung in einem einzigen Modul für eine Zelle oder einen Monoblock vereint. Exakte Messung von Temperatur, Entladung, Float und Rauschspannung in einem machen Sentinel zum komplettesten auf dem Markt erhältlichen Batterieüberwachungssystem.
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Ist das Sentinel-System lediglich ein intelligentes Wandler-Modul?
Nein. Das System verfügt auch über zwei äußerst kosteneffektive Überwachungsgeräte – je für bis zu 250 Zellen und vier Stränge (MicroGuard) – sowie ein PC-basiertes Softwareprogramm für die optische Anzeige, Analyse und Archivierung (CellView).
Zudem stellt LEM qualitativ hochwertige Wandler für Erhaltungslade- sowie Entladestrom speziell für Notstrombatteriesysteme her.
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Das Sentinel-Modul wird von der Zelle gespeist; wird dadurch die Zelle leerlaufen?
Das Sentinel-Modul wird zwar von der Zelle versorgt, in die es eingebaut ist, aber das System ist so konzipiert, dass es im Schlafmodus läuft, wenn es nicht gerade Messungen vornimmt (weniger als 1/10 Sekunde alle 5-10 Minuten). Im Schlafmodus zieht Sentinel weniger als ein Tausendstel Ampere aus der Zelle. Bei Erhaltungsladespannung ist der Einfluss auf den Ladestrom gleich Null.
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Was passiert, wenn die Batterie eine gewisse Zeit vom Netz getrennt ist?
Wenn die Batterie eine Weile „offline“ ist, fällt Sentinel in einen Schlafmodus bis er vom Überwachungssystem abgerufen wird. Im normalen Betriebsmodus zieht das Modul im Schnitt weniger als 1 Ampere-Stunde pro Monat von der Zelle.
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Warum ist es besser, nicht die Raum-, sondern die Zelltemperatur zu messen?
Wenn auch nur noch begrenzt, besteht für einige Zellarten immer noch die Gefahr einer thermischen Instabilität. Durch Überwachen der Raumtemperatur ist es nicht möglich, eine beginnende thermische Instabilität festzustellen. Indem das Sentinel-Modul die Temperatur der Zelloberfläche überwacht, kann es ungewöhnliche Zelltemperaturen erkennen und vorzeitig ein Alarmsignal senden.
Eine gemeinsame Untersuchung von Telstra Laboratories und Bell Communications hat ergeben, dass ein nur geringes Ansteigen der Klemmenspannung einer bestimmten Zelle ausreichte, um die Bedingungen für eine thermische Instabilität zu schaffen (Proc. INTELEC 1996). Selbst wenn Thermal Mapping durchgeführt wird ist regelmäßige Wartung zur Vorbeugung dieses Problems ungeeignet, da Telstra & Bell herausgefunden haben, dass Zeitspannen von weniger als 200 Stunden entscheidend sein können.
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Benötige ich für verschiedene Blockspannungen verschiedene Sentinels?
Sentinel besitzt ein vollautomatisches Stromversorgungssystem zwischen 1,5 und 15 Volt, so dass man keiner blockspezifischen Sentinel-Systeme bedarf. Zusätzlich optimiert Sentinel auch automatisch für jede Blockspannung den Messpegel des Impedanzsignals.
Verursachen Impedanztests Störgeräusche im DC-Zwischenkreis?
Nein; die einzelnen Zellen lokal zu testen stellt die beste Möglichkeit dar, elektrisches Rauschen an den Batterieanschlüssen zu vermeiden. Außerdem kann auf diese Weise am besten verhindert werden, dass Ladegerät, Wechselrichter oder Systemkomponenten in die Impedanzmessungen mit eingebunden werden.
Wie stellt Sentinel zuverlässige Impedanzmessungen sicher?
Um Messfehler zu vermeiden ist es wichtig, die Messung nicht bei Erhaltungsladung vorzunehmen, sondern dann, wenn genügend Strom zur Verfügung steht, um die im Schaltkreis vorhandene Oberflächenladung zu durchdringen. Sentinel ist so programmiert, dass der Teststrom optimiert wird, was dieses Problem auf ein Minimum reduziert.
Wie effektiv sind Impedanzmessungen zur Fehlererkennung überhaupt?
Zum aktuellen Zeitpunkt ist das Messen von Impedanz / Konduktanz / Widerstand einer Zelle die sicherste Methode, um eine Verschlechterung oder eine beginnende Störung zu erkennen. Die Impedanz ist ein Wert, der sich aufgrund der meisten Fehlerursachen sowie exponentiell mit der Lebensdauer verändert, und die Entwicklung der Zellimpedanzwerte zu beobachten heißt, sich diese Veränderungen voll und ganz zu Nutze zu machen.
Welches ist die effektivste Testmethode: Impedanz, Konduktanz oder Widerstand?
LJe nachdem, um welche Anlage es geht, gehen hier die Meinungen auseinander. In Wahrheit gibt es aber nur ganz geringfügige Unterschiede, vorausgesetzt der Test wird „intelligent“ ausgeführt (d.h. mit dem Wissen, welche Frequenzen und Testströme welche Zellreaktionen hervorrufen). Konduktanz ist nichts anderes als der Kehrwert des Zellwiderstands, und bei verschiedenen Testfrequenzen entsprechen sich Widerstand und Impedanz.
Ist Sentinel sicher?
Sentinel-Module werden gemäß der international geltenden Sicherheitsstandards hergestellt und sind auf 600 Volt DC ausgelegt, und die Kommunikationsverbindung ist pro Modul auf 5000 Volt festgelegt. Das Sentinel-Gehäuse wurde unter Härtebedingungen getestet, um zu vermeiden, dass Menschen aufgrund einer versehentlichen Beschädigung einen Elektroschock erleiden können, und ist außerdem aus flammenhemmenden Materialien hoher Resistenz hergestellt. Außerdem wurde Sentinel auf seine Kompatibilität mit allen gängigen EMV-Normen getestet.
Die Sentinel-Stromversorgungs- und Sensorleitungen sind ebenfalls auf 600 Volt DC ausgerichtet, und die doppelt isolierten Kabel sowohl der genannten als auch der Kommunikationskabel erfüllen die Industriestandards.
Kann Sentinel bei einem Fehler einen Kurzschluss verursachen?
Alle Sentinels haben interne Sicherungen und öffnen sich im Störungsfall. Eine Übertemperatur im Modul veranlasst Sentinel zu einem umgehenden Abschalten aller Stromkomponenten.
Sentinel ist ein „Einkabel“-Kommunikationssystem, was, wenn es zu einem Kommunikationsausfall kommt?
Es gibt in der Leitung keine aktiven Komponenten, so dass die Systemintegrität sehr hoch ist. Aber auch wenn dies bei den meisten Anlagen nicht nötig ist, kann zur doppelten Absicherung das letzte Modul der Leitung (zusätzlich zum ersten) zurück zum Überwachungsgerät führen. Damit ist die Systemintegrität doppelt gesichert und die Möglichkeit eines Ausfalls praktisch nicht mehr gegeben.