Oι συσκευές UPS χρησιμοποιούν μπαταρίες μολύβδου των 12Volt. Μπορούν όμως να χρησιμοποιήσουν και μπαταρίες λιθίου. Τα 12V Ups, ειναι αρκετά δύσκολα στην μετατροπη τους σε λιθιο. Και αυτό οφείλεται στα διαφορετικά όρια τάσεων σε σχέση με τις μπαταρίες μολύβδου.
Για να αντικαταστήσουμε μια μπαταρία μολύβδου 12V με μπαταρίες λιθίου σε UPS, χρειαζόμαστε 3 στοιχεία 18650. Έχουμε συνολική τάση συστοιχίας 12.6V (3τμχ. Χ 4.2V=12.6V).
Σε φάση λειτουργίας (των μπαταριών), η πτώση τάσης είναι περίπου -2V περίπου. Δηλαδή με την διακοπή ρεύματος (δίκτυο 220V) και την εκκίνηση του UPS απο μπαταρία, η τάση της συστοιχίας έπεφτε περιπου στα 10.5V. Αυτό είχε ως αποτέλεσμα να βαραει το προειδοποιητικό ηχητικο σημα κατώτερης τασης στο UPS. Επίσης, η χωρητικότητα των μπαταριών έφθινε απότομα λόγω πτώσης τάσεως.
Η λύσεις ειναι 2.
1. Μεγαλύτερη χωρητικότητα στα 12.6V. Δεν θα έλυνε το πρόβλημα της χαμηλής τάσης που βλεπουν οι ελεγκτές κατα την εκκίνηση, και θα χρειαζοτανε περισσότερες μπαταρίες, αρα μεγαλύτερο κόστος. Δεν θα γινοτανε πλήρη χρήση της χωρητικότητας.
2. Υψηλότερη τάση στην συστοιχία λιθίου για ομαλότερη εκφόρτιση και πλήρη χρήση της χωρητικότητας.
Επέλεξα την 2η, την πιο δύσκολη. Προσθέτοντας αλλο ένα στοιχείο σε σειρα, η τάση συστοιχίας πάει στα 16.8V (4τμχ Χ 4.2V).
Mε την πτώση τάσης μας δίνει περίπου 15.3V. Aυτό όμως, δημιούργησε άλλο πρόβλημα. Οι ελεγκτες του UPS βλέπουν τάση μπαταρίας μεγαλύτερη των 14,5V. Θεωρούν ότι υπάρχει υπερφόρτιση, και για λόγους ασφαλείας διακόπτουν την λειτουργία του UPS.
Oι παραπάνω μετρήσεις μου πήραν καμια 10αρια μέρες. Και με τα παραπάνω δεδομένα έπρεπε να βγάλω ακρη. Χρησιμοποιώντας τα ετοιμα κυκλώματα για λίθιο, δεν βοήθησε. Το αντίθετο μάλιστα.
Οι μπαταρίες λιθίου σε UPS, οι οποίες έχουν και BMS , εκαναν πολλες μερες για να φορτίσουν και δεν τις αναγνώριζε κιόλας. Αυτό έγινε διότι το BMS (battery management system) της συστοιχίας έκοβε το λίθιο για λόγους ασφαλείας. Ο φορτιστής του UPS στέλνει 14.5V περίπου, το BMS του λιθίου θέλει 12.6V. To bms εβλεπε υπερφορτιση και έκοβε τις μπαταριες.
Μετά από 2 βδομαδες σχεδιάζοντας και δοκιμάζοντας κυκλώματα, κατέληξα σε ενα κύκλωμα που δουλεύει άριστα.
Μπαταρίες λιθίου σε UPS με τάση συστοιχίας Li-Ion 16.8V Χ 7.2ΑΗ = 121Watt. Σε αυτή την τάση, έχουμε +29% ισχυρότερη μπαταρία σε σχέση με την μολύβδου (η μπαταρία μολύβδου είναι 12.7V Χ 7.2ΑΗ = 93.6Watt).
Χρησημοποιήθηκαν μπαταρίες Panasonic 18650NCR (Lithium Nickel cobalt Aluminum Oxide)
Πέτυχα δηλαδη να διατηρήσω (με τεχνητό τρόπο) την τάση εκει που απαιτεί το ups ώστε να μην υπάρχουν σφάλματα πουθενά και να διατηρεί ομαλή την λειτουργία του.
Αυτό που έπρεπε να επιβεβαιωθεί, είναι η ομαλή μεταγωγή από τον ρυθμιστή στην μπαταρία.
Τα test
Εγιναν δοκιμές σε modems και routers διότι αυτες οι συσκευες ειναι ευαίσθητες σε διακοπές ρεύματος. Σε περιπτωση διακοπής-επανασύνδεσης ρεύματος μπαίνουν σε διαδικασια επανεκκινησης.Οσες διακοπές ρεύματος και αν προκάλεσα, δεν υπήρξε ποτέ επανεκκίνηση.
Πέτυχα και την ομαλή μεταγωγή (4msec)
Στις επόμενες μέρες υλοποιώ και το σύστημα φόρτισης της συστοιχίας, διότι από τον φορτιστή του ups δεν μπορεί να φορτιστεί η συστοιχία λιθίου. Οι μπαταρίες λιθίου σε UPS δουλεύουν απροβλημάτιστα στις μέχρι τώρα δοκιμές.