Как переделать ИБП на LiFePO4?
В зависимости от емкости АКБ, ее состояния и нагрузки на бесперебойник, обеспечиваемое время резервного питания может составлять от нескольких минут до нескольких часов. Свинцово-кислотные аккумуляторы, встраиваемые в корпус ИБП, дают малую автономность. Но ее можно увеличить, если заменить свинцовую АКБ на литиевую. За счет высокой удельной энергоемкости, батареи Li-ion и LiFePO4 для UPS позволяют при тех же размерах получить увеличенный запас емкости и большее время автономной работы. В среднем переход со свинца на литий повышает автономность в 2–3 раза.
Дополнительными преимуществами LFP батарей являются:
- больший срок службы – более 2000 циклов вместо 400–1000, в среднем около 5 лет вместо 2-х;
- ремонтопригодность – возможность замены отдельных ячеек, если они преждевременно выйдут из строя;
- устойчивость к глубоким разрядам;
- высокая химическая стабильность и сохранение работоспособности даже в жестких условиях эксплуатации;
- возможность быстрой зарядки – на 70% быстрее, чем допускают свинцово-кислотные аналоги;
- минимальный саморазряд.
Как перевести ИБП на аккумуляторы LiFePO4?
Чтобы переделать бесперебойник в усовершенствованную версию на литий-железо-фосфатных аккумуляторах, нужно собрать новую АКБ, оснастить ее BMS платой, установить в корпус ИБП и адаптировать под новое напряжение, чтобы избежать потенциальных проблем совместимости. В результате можно значительно повысить производительность и срок службы системы резервного питания.
Алгоритм перевода бесперебойника со свинца на литий включает следующие шаги:
- Открытие блока источника бесперебойного питания, отсоединение разъемов и аккуратное извлечение штатной АКБ – от нее нужно оставить только корпус и крышку с контактами.
- Покупка или сборка батареи LiFePO4. Для замены свинцово-кислотной АКБ номинальным напряжением 12 В подойдет литий-железо-фосфатная батарея из 4 последовательно соединенных ячеек. Ее номинальный вольтаж составит 4 х3,2 В = 12,8 В, а рабочий диапазон – от 10–12 до 14,6 В (от 2,5–3 до 3,65 В на элемент). В зависимости от конфигурации ячеек, их соединяют с помощью монтажных пластин и болтовых соединений или с использованием никелевой полосы и точечной сварки. Элементы в аккумуляторном блоке должны быть идентичными по всем характеристикам. Это важно для профилактики разбаланса и для эффективной работы АКБ в течение всего срока ее эксплуатации. Для мониторинга рабочих параметров литиевая АКБ обязательно должна иметь BMS плату, в данном случае – рассчитанную на схему 4S (4 последовательно соединенных ячейки). По мощности она должна соответствовать эксплуатационным нагрузкам.
- Установка новой батареи на место старой. Подключение проводов с соблюдением полярности.
- Закрытие блока и тестирование – проверка работоспособности источника бесперебойного питания с новой батареей.
Как исключить конфликт напряжений?
Для адаптации под новое рабочее напряжение можно воспользоваться подстроечными резисторами (если они есть в корпусе) или заменить штатный резистор подходящим аналогом. В крайнем случае, можно этого и не делать. UPS, заточенный на свинцовый аккумулятор номинальным вольтажом 12 В, рассчитан на рабочий диапазон напряжений от 11,8 до 13,8 В. У LFP батареи, собранной по схеме 4S, этот диапазон шире – от 10–12 до 14,6 В.
Это значит, что в диапазоне, заточенном под свинцовую АКБ, она будет использовать только часть собственного диапазона. В частности, будет заряжаться не до 3,65 В, соответствующих уровню полного заряда, а до 3,45 В на элемент (≈ 75% заряда). Это некритично, но повышению автономности не способствует. Поэтому лучше все же настроить необходимое напряжение, чтобы исключить конфликт между бесперебойником и БМС платой и полноценно использовать возможности высококлассных аккумуляторов LiFePO4 в ИБП.
Читайте в предыдущей статье блога VirtusTec.ru о том, что такое твердотельные аккумуляторные батареи.
