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Sentinel : Composant pour la surveillance des batteries

Remarque: dans ce contexte, les termes 'cellule' et 'monobloc' sont équivalents

Qu'apporte LEM à la gestion des batteries de secours?

LEM, fabricant multinational de composants de haute technologie basé en Suisse, est le premier fabricant mondial de modules de mesure de courant et de tension électriques. Il y a plus de 25 ans que LEM mesure le courant et la tension des batteries. Les capteurs de courant LEM veillent sur la batterie la plus puissante du monde, BESS Alaska, avec 45 mégawatts à 5000 volts. En 2003, LEM a acquis Guardian Link dont les systèmes brevetés d'analyse et de surveillance des batteries ont reçu de nombreuses distinctions. LEM intègre actuellement cette technologie de pointe dans les capteurs intelligents au meilleur rapport prix/performances jamais fabriqués pour la surveillance des batteries de secours.

Pourquoi prévoir une surveillance continue plutôt qu'une maintenance périodique?

Il est certainement utile d'assurer la maintenance régulière des batteries, mais les défaillances peuvent se produire entre deux contrôles. De plus, à moins que les visites de routine ne soient approfondies – incluant p. ex. le relevé graphique des températures et la mesure du bruit et des ondulations – elles ne sont pas entièrement satisfaisantes. Une exemple l'illustre parfaitement: bien qu'il ait scrupuleusement suivi les procédures de maintenance recommandées par l'IEEE, le service de colis UPS des Etats-Unis a perdu 40% de son parc de batteries de $ 3 mios avant la moitié de leur durée de vie prévue. Examens faits, le Facilities Engineering Manager Joseph Parrino a conclu qu'il était essentiel de disposer d'un système de surveillance continu pour diagnostiquer les dysfonctionnements à temps et limiter ainsi les pannes ruineuses (Proc. BATTCON 2004).

En quoi consiste Sentinel?

Sentinel est un dispositif de surveillance continue des batteries de secours basé sur un seul circuit intégré. Les modules sont intégrés individuellement à chaque cellule, ou monobloc, de tension nominale pouvant aller de 2,0 à 12,0 volts. Les modules Sentinel sont des capteurs intelligents qui mesurent la tension finale des cellules, leur température et leur impédance. La tension des cellules est mesurée à la fois en mode de fonctionnement statique (floating) et dynamique (décharge).

Sentinel est-il rentable?

Outre le fait qu'elle prévient les pannes catastrophiques, la surveillance continue réduit les visites de maintenance et permet la détection précoce des dysfonctionnements, permettant le remplacement anticipé d'une ou plusieurs cellules avant que tout le parc ne soit affecté.
Les systèmes de surveillance des batteries coûtent fréquemment de 40 à 50% du prix des batteries elles-mêmes. S'y ajoutent des frais 'cachés' – installation, etc. – qui peuvent représenter de 25 à 200% du coût des batteries.
LEM pense que la surveillance est importante mais ne devrait pas représenter plus de 10 à 15% du coût des batteries.
Les modules Sentinel permettent une installation typiquement quatre fois plus rapide que les systèmes concurrents, grâce entre autres à leurs câbles puissance et signal aux terminaisons déjà préparées. Cela permet souvent d'amortir l'investissement en moins d'une année.

En quoi Sentinel est-il spécial?

C'est le premier à combiner dans un seul module la mesure de la température, de l'impédance et de la tension finale des cellules individuelles ou monoblocs. Avec sa mesure précise de la température, du courant de décharge, du courant de flottement et du courant d'ondulation, Sentinel est l’outil de surveillance des batteries le plus complet du marché.

Sentinel n'est-il qu'un module capteur intelligent?

Non. LEM propose également de deux excellents moniteurs, l'un pouvant suivre jusqu'à 250 cellules et quatre chaînes de cellules (MicroGard), ainsi que d'un logiciel PC de visualisation, d'analyse et d'archivage (CellView).
LEM produit par ailleurs des capteurs de courant de flottement et de décharge de haute qualité spécifiquement conçus pour les systèmes de batteries de secours.

Les Sentinel sont alimentés par les cellules elles-mêmes; est-ce que cela ne va pas les décharger?

Sentinel tire l'énergie nécessaire à son fonctionnement de la cellule à laquelle il est connecté. Mais comme le module se met en mode « veille » lorsqu'il n’est pas sollicité entre les prises de mesures (moins d'un dixième de seconde toutes les 5 à 10 minutes), il puise en général moins d'un milliampère dans la cellule. En charge float, la consommation est sans effet sur le courant de charge.

Que se passe-t-il si la batterie est momentanément déconnectée?

Lorsque la batterie est laissée en circuit ouvert, Sentinel reste en veille jusqu'à ce que qu’il soit à nouveau interrogé. En mode de fonctionnement habituel, les modules Sentinel consomment en moyenne moins d'un ampère-heure par mois de leur cellule.

Pourquoi est-il préférable de surveiller la température de la cellule plutôt que la température ambiante?

Bien que peu fréquent, l'emballement thermique reste un danger pour certains types de cellules. La mesure de la température ambiante ne permet pas d'en détecter les prémices. Sentinel, qui surveille la température de surface de la cellule, y détectera toute température anormale et enverra un signal d'alarme avant l'emballement permettant ainsi une action rapide et ciblée des équipes de maintenance.
Selon les recherches effectuées par Telstra Laboratories & Bell Communications, il suffit d'une petite augmentation de la tension finale des cellules pour créer les conditions d'un emballement thermique (Proc. INTELEC 1996). Malheureusement. la maintenance, même régulière, a peu de chance de permettre la détection d'une telle situation, même lorsqu'on tient le graphique des températures à jour puisque, selon Telstra & Bell, bien des choses peuvent se jouer en moins de 200 heures.

Me faut-il des modules Sentinel différents en fonction de la tension nominale de la batterie?

Oui. Pour un bloc de 2V, il faut commander un Sentinel LV et pour un bloc de 6 ou 12V un Sentinel HV.

La mesure de l'impédance provoque-t-elle du bruit électrique sur le bus CC?

Non. Tester chaque cellule individuellement, à sa place, est le meilleur moyen d'éviter de créer un bruit électrique aux terminaux des batteries. C'est également le meilleur moyen d'éviter d'inclure un chargeur, un onduleur ou un composant système dans les mesures d'impédance.

Comment Sentinel assure-t-il la mesure fiable de l'impédance?

Pour éviter les erreurs de lecture des cellules en charge flottante, il est essentiel de tester les cellules lorsqu'elle fournissent un courant suffisant pour pénétrer la charge de 'surface' du circuit. La procédure de test de Sentinel est programmée pour optimiser le courant de contrôle, ce qui réduit au minimum ce type de problèmes.

La mesure de l'impédance est-elle le bon moyen de détecter les défaillances?

La mesure de l'impédance, de la conductance et de la résistance d'une cellule est à ce jour le meilleur moyen de détecter la détérioration d'une cellule ou l'imminence d'une défaillance. On sait que l'impédance change avec la majorité des types de dysfonctionnements, et de manière exponentielle avec l'âge de la batterie; suivre l'évolution de l'impédance des cellules est la meilleure manière de suivre les cellules.

Quelle est la méthode de contrôle la plus efficace: impédance, conductance ou résistance?

Chaque fournisseur défend la méthode qu'utilise son matériel! En fait, si les mesures sont conduites de manière intelligente (c'est-à-dire en sachant quelles fréquences et quels niveaux de courant de contrôle provoquent quelles réactions dans la cellule), il n'y a que peu de différence entre ces méthodes. La conductance n'est après tout que l'inverse de la résistance et la résistance est, à certaines fréquences, la même que l'impédance.

Sentinel est-il sûr?

Les modules Sentinel satisfont les normes de sécurité internationales et sont dimensionnés en accord avec celles-ci. Il en est de même pour les câbles de communication de chaque module.
Sentinel satisfait également toutes les normes CEM pertinentes. Les modules Sentinel garantissent naturellement à l’opérateur toute la sécurité qu’il est en droit d’attendre.

En cas de défaillance, Sentinel peut-il provoquer un court-circuit?

Tous les modules Sentinel sont équipés de fusibles internes qui coupent le circuit en cas de défaillance. La surchauffe d'un module provoque la coupure immédiate de tous les composants de puissance.

Sentinel possède un mode de communication mono-fil; que se passe-t-il en cas de panne des communications?

Comme il n'y a aucun composant actif sur la ligne, la fiabilité du système est extrêmement élevée. Bien que cela ne soit pas nécessaire dans les installations de taille habituelle, on peut encore augmenter la sécurité en raccordant le dernier module de la ligne (en plus du premier) au moniteur. En fermant ainsi la boucle, on double la fiabilité du système de communication et supprime pratiquement toute possibilité de défaillance.

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