透过BMS掌握SOC 大幅推升机房电池管理效能

海湾能源科技总经理林一明。

不可讳言，伴随企业营运与IT关联性日益深化，备援电池对于信息机房的重要性，自然与日俱增，按理说各企业本应为此严阵以待，但迄今电池管理机制仍有欠成熟且不到位；究其主因，乃是由于电池犹如「哑巴」，以致让人很难做到有效管理。

海湾能源科技总经理林一明表示，正因为电池不讲话，所以企业机房的管理者，永远不知道电池组的荷电状态(Status of Charge；SOC)，意即无法预先探知电池的寿命，既然如此，只好另辟蹊径，藉由量测电池两端电压作为参考数据，再佐以学习曲线回推，藉以作为判断基准，然而这般方法失之精准，实有改善必要；因此他主张藉助电池管理系统(BMS)，针对电池组善设智能化管理机制，让原本开不了口的电池懂得说话，懂得回馈SOC信息。

仅靠两端电压加经验法则  不足以解决难题

然而，要想有效解决电池管理问题，林一明建议，首先得从界定电池的选用类型开始做起。他指出，有关商品化电池的选用之道，必须留意几个重要原则，包括需要了解单节电池的使用寿命与材料寿命之比较信息，需要洞悉电池在集体使用时，容易受限于单体的一致性因素，接着也有必要探知环境温度对电池的影响，以及各种电池的成本比较。

事实上，不管技术如何演进，商品化电池大抵仍铅酸、锂离子等两大系列，且不论哪一系列，都不会因技术演进而致汰旧换新，如同看似老迈的铅酸电池，由于掌握了价格低、易商品化、适合做大容量电池等种种利基，迄今用量仍大，且每年都还维持5~7%的正成长，至于锂系列电池，则非常适合做小容量电池，恰好与铅酸电池形成互补，故而相互取代的机会不大。

林一明特别介绍铅酸电池的进化版，也就是全胶体电池。据悉，35年前有科学家基于环保，遂将电池中的硫酸予以固化，冀望借此改善电池寿命，并让使用温度的范围更加广阔，但唯一未能解决的致命伤，即是容量问题，因而使该专利为之延宕，直至1996年波斯湾战争，美军发现战车电池中的硫酸，会与空气结合产生侵蚀性，导致战车失灵，于是由五角大厦重托民间，重新研究全胶体电池，才让这类电池于2005年走向商品化。

总结全胶体电池的优势，在于自放电比率偏低、无漏液问题、循环寿命成本单价仅0.05美元，比铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池或锂铁电池都来得低，而浮充寿命长达7？10年，亦优于上述各类型电池，此外其循环寿命虽仅有锂离电池的一半，但也较其他种类电池胜出许多。

善用BMS智能化管理  建构模块化长效电池

至于智能化管理？BMS的显着效益，林一明认为关键点便在于「平衡」，只因电池内含化学物质，受限于化学特性无法完全确保一致性，故仅能退而求其次营造较佳的相对一致性，此即为智能化管理的功效所在，唯有仰赖个中的平衡功能，方能确使电池组寿命极大化，并能有效管理单节电池的电压、电流、充放电时间与温度，否则此问题一日不解，便永远无可避免「老鼠屎坏一锅舟」的难题，意即任何坏的电池，往往会拖垮整组电池的使用寿命。

以现今信息机房为例，经常使用2V工业电池，大举串联24颗而至48Vdc容量，倘若中间有坏体潜藏，一定犹如传染病一般，让其他好的电池随它一起向下沈沦，此时不管是检测两端或个别电池的电压，都只是参考数据，不足以彻底解决问题，唯今之计，必须设法掌控单节电池，知道它们的SOC，才能求取相对一致性。

林一明进一步解释，倘若未使用BMS，不仅缺乏诸如「主动平衡管理」、「延长电池使用寿命」、「提升储备容量」等维护功能，若欲执行管理维护，只能定期安排工作人员赴现场检测，一旦发现坏品电池亦应随时更换，此外数据内容也仅限一般电压检测数据，且无异常通知机制，也无法节省电力。

反观若是采用BMS，即可进行模块化运用，透过4颗12V单节电池串联为48V大电池，如此一来，便有了一致性，让换修时可同进同出。
在此前提下，若企业果真具备48V大型储能系统建置需求，即可套用上述模式，但务必另外加载电池管理系统BMS，再选用12V胶态电池，便能发挥相得益彰之妙效。

林一明指出，胶态电池循环寿命平均达450次，优于单节酸电池的250次，且支持下达摄氏负40度的低温放电优势；至于BMS，旨在解决方案串并联后的一致性变异所造成的衰减麻烦，且可显示个别电池的电压、电流、温度与容量等细部信息；此外尚有另一机制－BMS数据获取器，其可提供RS232平台，经由无线传输实现线上监控功能。

林一明强调，尽管以4颗电池串为1个Pac模块，但不意谓其扩充能力，就这麽到此为止，企业仍可视众多模块为大电池，继续进行并联或串联，再搭配上层管理制，即可望把电池容量格局放得更大。必须留意的是，电池皆有「内部高温逾45度必定崩坏」宿命，但为了担心崩坏而耗用大量制冷资源，也流于矫枉过正，反倒导致能耗飙高，值此时刻，只要有BMS看管，就能在温升达45度时才启动强制散热，进而在节能减碳、机房安全等两天平端之间，找到最佳平衡点。