BACS 電池管理系統的獨特技術及其與歐洲議會 EU BattG 2024「能源通過量」的關係
「BACS 電池管理系統」在 20 年前剛進入市場時，就迅速吸引了對電池安全性要求極高的客戶關注。短短 10 年內，BACS 電池管理系統成為固定式電池在關鍵應用領域的重要技術，現在更被許多國際企業視為系統的「非官方標準」。BACS 電池管理系統不斷調整以滿足這些高要求客戶的需求，如今已經成為歐盟市場無可爭議的領導者，在美國的這個專業領域也排名第二。
BACS 電池管理系統具備主動式電池管理功能，內建電池平衡技術。這種技術對於穩定鋰電池是不可或缺的，而當這項技術應用於鉛酸電池和鎳鎘電池後，經過幾年也展現出類似的正面效果。電池平衡（又稱「均衡」）可以確保鉛酸、鎳鎘等串聯組成高電壓系統的電池保持穩定。與鋰電池一樣，BACS電池管理系統 能夠監測電池健康狀態（SOH）並判斷電池的充電狀態（SOC）。
對於熟悉鋰電池技術的客戶來說，BACS 電池管理系統並不測量 SOP（電池功率狀態）。SOP 主要針對鋰電池，因為鋰電池特別容易因深度放電或過載而受損。相較之下，鉛酸和鎳鎘電池即使短時間內經歷深度放電或過載，也不會造成永久性損壞。此外，這類電池主要用於緊急備用電源，因此不會遇到鋰電池可能受損的危險狀況。
電池平衡技術能夠大幅提升電池系統測量數據的準確性，尤其是在測量阻抗時更是關鍵。透過平衡技術，所有電池單元都能維持在「健康」的電壓範圍內，使阻抗測量更加精確。其他電池管理系統（BMS）雖然也能進行阻抗測量，但如果沒有平衡技術，測量結果就無法互相比較，因為每個電池單元的電壓會有所不同！
使用 BACS 電池管理系統時，電池的阻抗總是在相同的電壓下測量，因此可以直接進行比較！如果某顆電池的阻抗異常，系統就能明顯辨識出來，讓使用者一眼就能看出問題所在。
這代表 BACS 電池管理系統可以有效提升幾乎所有使用電池的 UPS（不斷電系統）的可靠性與壽命，無論是哪種類型的電池技術，目前市面上的電池都適用！
目前 BACS 的使用者名單幾乎涵蓋了各大產業的重要企業，彷彿是業界的「名人堂」。BACS 電池管理系統徹底改變了市場規則，已成為西方世界的數據中心及重要民用與軍事基礎設施的首選解決方案！
自 2021 年起，BACS 電池管理系統就為鉛酸電池提供了電量百分比顯示功能（SoC，電池充電狀態）。到了 2022 年，這項功能也擴展到鎳鎘電池（NiCd）與鋰鈦氧電池（LTO），無論是浮充（維持電量）或間歇充電模式，都能精準顯示電池容量。
電池的容量反映了電池內部狀況的重要資訊！
電動車製造商在管理電池放電行為方面開發了許多有趣的技術。如果電池模組內有某顆電池出現故障，放電方式與測量方法都需要進行調整，否則計算出的總電量將會是完全不準確的「估計值」。
如果有多顆電池發生故障，整個電池模組可能需要「斷開」，以降低起火風險。因此，每輛電動車的電池組內都會設置比實際使用量更多的電池，其中一部分作為「備用單元」，平時不會參與驅動車輛。
在電動車中，鋰電池系統必須設計得比實際需求更大，這樣才能避免潛在風險，並在某些電池故障時進行替換，確保整體電池組的 SOC（充電狀態）仍能維持最低續航里程。
這個概念同樣適用於 UPS（不斷電系統）中的鋰電池！
汽車業所使用的鋰電池擁有極高的能量密度，因此在充放電技術上，遠遠超越了目前大多數 UPS 系統所使用的方法。特別是在 UPS 系統中，通常會採用兩種極端的方式：一是使用最簡單的充電技術，搭配傳統的鉛酸電池或鎳鎘（NiCd）電池；二是使用最先進的充電技術，搭配容量大幅超標的鋰電池。但這兩種方式都面臨一個共同的問題——UPS 幾乎不會放電，導致電池的充電狀態（SOC）難以檢測與校準。因此，在 UPS 系統中，所有電池都被默認為「充滿電」且「健康」，以便計算系統的備援運行時間與總容量。但如果其中一顆電池出現異常或老化，這樣的計算方式將會變得極為不準確。大多數 UPS 使用者甚至沒有意識到這個誤差，因為 UPS 系統幾乎不會放電，導致大家不會懷疑 SOC（充電狀態）或備援運行時間的測量數據是否有誤。
由於 UPS 系統的 SOC 值是「模擬計算」出來的，因此要準確檢查與修正這些數據，必須投入大量的時間與資源，且需定期執行才能確保「健康狀態」的可靠性與趨勢分析。一般來說，只有高重要性的数据中心或軍事設施才會定期進行「容量測試」，來驗證這些數據的準確性。
透過電池容量顯示功能，BACS 電池管理系統提供了一種可自動化的方案，取代傳統需要人工執行的複雜「容量測試」，這不僅提高了效率，也大幅降低了維護成本。
此外，與一般電池監控系統不同，BACS 電池管理系統允許「延後」更換電池的時機，例如調整到適合的維護時段進行更換，而不是立即更換電池。
- BACS 電池管理系統內建的「電池平衡」功能，確保即使某顆電池較弱，仍可暫時維持運行，直到適當的維護時段再進行更換。此外，阻抗趨勢顯示功能能夠預測這種狀況還能持續多久，讓維護計劃更有彈性。BACS 電池管理系統是唯一能夠允許新舊電池共存的系統，即使新裝入的電池與舊電池的阻抗不同，系統仍可自動適應，確保穩定運行。BACS 電池管理系統讓新舊電池能夠協同工作，避免使用者必須一次性更換整組電池，進而節省成本並減少資源浪費。
- 如果搭配電子式電池斷路裝置，BACS 就能像鋰電池的 BMS（電池管理系統）一樣，自動斷開整個電池組，防止受損電池導致更嚴重的連鎖故障與災害。（此功能符合美國消防規範，需額外搭配 “GXRAUX” 模組與電子式電池隔離器。）
對於電池監控系統的使用者而言，SOH（健康狀態）與 SOC（充電狀態）是最關鍵的數據。如果缺少這些數據，整個系統的價值與功能就會大打折扣。
SOH（健康狀態）— BACS 電池管理系統提供的不只是理論，而是真正可行的解決方案
傳統上，要測量電池的 SOH（健康狀態），技術人員必須在電池放電時，使用專門的測量設備多次記錄數據，這個過程相當耗時且費工。一般來說，在電池全新時，會進行完整的放電測試，放電至特定的低電壓門檻（例如 10.5V，這是許多 UPS 系統的自動關機電壓），藉此建立初始 SOH 參考值。舉例來說，電池在第一年進行放電測試時，可以維持 10 分鐘的供電時間，這就被定義為 SOH 100% 的標準值。
之後，每年都會在相同的負載條件下重複放電測試，並將結果與過去的數據進行比較，以追蹤電池的衰退狀況。電池的「最佳更換時機」取決於電池的化學組成與使用模式，但最大問題在於，這些測試需要投入大量人力與時間，才能獲得準確的數據。
然而，BACS 電池管理系統本身已經能夠自動測量與監控每顆電池，因此可以完全取代這些繁瑣的人工測試，省去額外的時間與成本。BACS 電池管理系統只需要透過兩種方式獲取放電數據：一是當停電發生時，系統自然放電；二是由技術人員手動觸發放電測試。透過免費的 BACS VIEWER 軟體，使用者可以快速分析並評估放電數據，直接獲得 SOC（充電狀態）與 SOH（健康狀態）。此外，系統還能將最新測試結果與過去的放電數據進行對比，計算出電池在特定期間內的壽命衰減程度。
下一步，我們需要確認容量下降的原因是某顆電池故障，還是所有電池因為自然老化而導致整體容量下降？
BACS VIEWER 會直接顯示哪些電池在放電過程中過早衰退，幫助使用者快速找出問題電池。
並非所有電池都需要更換。在這種情況下，只要比較這些衰退電池的阻抗值與系統內其他電池的阻抗值，就能快速判斷問題是否來自整體老化，或者只需更換幾顆老化較快的電池即可。BACS 電池管理系統 讓電池更換計劃能夠依據實際狀況彈性調整，而不是一律整組更換，減少不必要的成本支出。
作為一個完整的電池管理系統，BACS 電池管理系統讓使用者擁有更大的決策空間，這是一般傳統電池監控系統無法提供的。透過 BACS 的主動管理機制，即使偵測到部分電池狀況較差，也不必立即採取行動，而是可以根據數據分析，做出最合適的維護計劃。
電池的老化狀況，最明顯的指標就是阻抗變化。
無論是哪種類型的電池，長時間處於待機狀態後，阻抗都會上升。這不僅僅是因為老化或電池內部損壞，通常還與重力影響電解液內不同密度的分子分布有關。這種現象可以透過阻抗變化觀察到：放電後，電池的阻抗會短暫下降，但幾天後又會回升到原本的數值。如果所有電池的阻抗變化趨勢一致，且數值與系統內其他電池的阻抗相差不大，那麼可以判斷這屬於「自然老化」，而非個別電池異常。
- 只要所有電池的變化趨勢相同，就可以視為「正常老化」。通常，當阻抗比新電池增加約 30% 時，電池容量已降至 80%，代表接近使用壽命的極限。
- 如果某些電池的阻抗增加超過 30%，就應該進一步檢查它們在放電時的表現，例如是否比其他電池更快喪失容量。如果發現有電池劣化速度過快，就必須及時更換，以免影響整個系統的容量與 SOH（健康狀態）。
除了電壓、阻抗、容量及其歷史變化趨勢外，還有另一個影響電池壽命（SoH）的重要參數，那就是「能量通過量（Energy Throughput）」。
根據 2024 年最新的歐盟電池法規，「能量通過量」被正式列為評估電池健康狀態（SoH）的指標之一。
「能量通過量」簡單來說，就是一顆電池在整個使用壽命中累積放電的總能量（Ah），相當於這顆電池總共承受了多少電量的流動。這項指標的目的，是為了計算電池經歷了多少次充放電循環，以推測其壽命消耗程度。根據不同的電池化學成分，SoH 會隨著充放電循環次數的增加而下降，因此可以用來判斷電池何時應該更換。如前所述，BACS VIEWER 會在每次放電時計算「能量通過量」。當這些數據累積起來後，就能得出整個電池組的總能量通過量。然而，對於 UPS（不斷電系統）而言，這個數據的參考價值相對較低，因為 UPS 電池的放電次數通常極少。UPS 電池通常不會達到其設計的最大充放電循環次數，因此累積「能量通過量」的意義不大。對 UPS 來說，阻抗變化的資訊價值，遠遠高於「能量通過量」或「充放電次數」。
BACS 是一套「即時」監測與管理電池的系統，主要目的是確保電池運行安全，並在數值超過臨界值時發出警告。透過 BACS，我們可以分析長期趨勢，並將當前電池狀態與過去的歷史數據進行比較，獲得更完整的健康狀況評估。此外，BACS 讓電池管理更具自動化，因此特別適合需要管理大量電池的場景，且能降低對人工維護的需求。對於這類應用而言，「能量通過量」的參考價值有限。
然而，若應用於「電池儲能系統」，情況就不同了，因為這類系統的電池本來就會頻繁進行充放電循環。由於儲能系統的放電模式及負載變動較大，阻抗數據較難直接比較，因此「放電次數」或「能量通過量」成為判斷 SoH 及電池壽命的重要指標。BACS 或其他類似的網路型電池管理系統，在「能量通過量」計算方面屬於「大材小用」，因為它們的核心功能遠超這個需求。對於這類應用，更合適的方案是 SMARTLOGGER 或其整合版產品 SMARTBATTERY，這些設備就像飛機上的「黑盒子」，可記錄關鍵的電池數據，並以低成本方式計算每顆電池的「能量通過量」。
