LiPo батарея на 12 Ач Kanavano THQS01 и попытка заменить свинцовую батарею в UPS

Применяемые в бесперебойниках свинцовые аккумуляторы хороши всем, кроме срока службы. Как правило, через 3-4 года тестовые переключения на аккумулятор проходят не столь успешно, как со свежей батареей, и иногда деже приводят к остановке нагрузки. Аккумуляторы LiPо известны более длительным сроком службы. Давайте посмотрим, возможна ли прямая замена батареи Pb 12V 7Ah на LiPo 12V 12 Ah

Комплект поставки максимальный — с зарядным устройством




Проверим батарею в паре с ИБП SVEN Pro 650.
Первым делом интересно проверить возможности батареи на разряде
Продавец указывает максимальную мощность 100Вт. Повесил на выход UPSа лампу накаливания 60Вт (на самом деле у меня просто не оказалось других и случайно попал почти в максимум )
Нагрузку батарея удержала. Разряд до отключения по порогу UPS 10В длился 1ч 36 мин, при этом ниже 11В ( с 48й минуты ) бесперебойник непрерывно громко и противно сигнализирует о низком напряжении.
Полезная ёмкость системы батарея — ИБП составила 1.6ч Х 60Вт = 96 Вт.ч
Приведя к 11.3В (среднее для батареи ) получаем 96 / 11.3 = 8.5 Ач

В то же время на низкой стороне (непосредственно на батарее) сняты значения тока 7.6А при напряжении 11.92V. Мощность разряда составила 7.6А х 11.92V = 90.59Вт (совершенно случайно попал в почти максимум))). Значит реально батарея отдала 90.59Вт х 1.6ч = 144.94 Вт.ч, или (приведя к среднему напряженю 11.3В) 144.94 / 11.3 = 12.82 Ач
Если привести ёмкость к 12.6В: 144.94 / 12.6 = 11.5 Ач
То есть даже при разряде не до отсечки защиты (bms) батарея показывает ёмкость, близкую к заявленной.

По имеющимся данным можно посчитать ещё две интересные вещи
1. Внутреннее сопротивление батареи
При окончании снято напряжение нагруженной и отключённой батареи (ЭДС хх) — 9.8В и 10.2В соотв. Ток при этом составлял 90.59Вт / 9.8В = 9.24А. Деля «просадку» напряжения на ток получаем внутреннее сопротивление 0.043 Ом
2. КПД бесперебойника в режиме питания от батарей — соотношение мощностей выхода и входа 60Вт / 90.59 Вт = 66% (грусть-печаль)

А теперь — авантюра
UPS нагружен на 200 Вт, батарее достаются все 200Вт / 66% = 303 Вт ( 25А на 12В )
5-6 с батарея нагрузку держит, при этом неуклонно стремясь к порогу отключения UPS — 10В. При этом через корпус ощущался нагрев в области клемм. На третьем прогоне батарея начала ощутимо пованивать изоляцией. Вот последствия этой авантюры — перегрев шин батареи и оплавление термоусадки.


При зарядке в UPS наблюдаются «чудеса»
1. При напряжении на батарее ниже 11 В бесперебойник считает её неисправной, хотя и продолжает заряжать током 0.5А
2. По достижении напрядения 12.6В плата защиты батареи (bms) отключает её от заряда, чем ввергает бесперебойник в изумление и даже панику

Пришла пора удовлетврить детский вопрос — А что у неё внутри
Внутри ожидаемо оказалась сборка 6p3s, приклененная двусторонним вспененным скотчем ко дну корпуса. Для пущей неподвижности сборки свободное место запенено
Крышка по периметру закреплена обычным термоклеем.

Состав BMS
Установлены сдвоенные ключи PE3080K ( продолжительный ток стока 80А )
Рулит всем хозяйством контроллер батарей 3S bm3103-tndb. Если верить документации, балансировки нет, есть только контроль напряжений аккумуляторов.

По высоте имеется значительный запас (порядка 1см), так что вертикальный размер можно привести к стандарту свинцовых батарей 12В 7А просто подрезав бортики корпуса и крышки.

Раз пошло такое дело, вскроем и зарядник. Тем более, что когда он отдаёт свои штатные 2 А греется весьма ощутимо. Половинки корпуса держатся на защёлках без применения клея.

Состав команды
Входной конденсатор 22 мкФ 400В маркировка производителя «TW»
Контроллер ШИМ LY6016
Y-конденсатор JNC JY 222M
Выходной конденсатор 820 мкФ 25В
Выпрямительный диод SR5100

Снизу (прошу простить, полкадра из фокуса всётаки совсем убежало)


Контроллером заряда здесь работает ОУ OPA1612

Для снижения выходного тока попробовал не мудрствуя увеличить сопротивление шунта RS1.

Величина RS1 — Ток заряда
0.1 Ом (Штатное) — 2А
0.2 Ом — 1.5А
0.53 Ом — 0.2А

Пока оставил 0.2 Ом

Что получилось хорошо

• Ёмкость и мощность разряда соответствуют описанию
• Случайно проверена защита от КЗ. Она есть и работает.

Что получилось не очень хорошо

• Батарея имеет габаритные размеры большие, чем у свинцовых собратьев. Лечится обрезкой бортиков.
• Батарея имеет диапазон напряжения, не совпадаюший с ИБП на свинцовых батареях.

В части использования с ИБП.

Наверное, это возможно, если перестроить ИБП на диапазон напряжений 9.6 — 12.6В (вместо свинцовых 10.0 — 12.9В для SVEN). Я пока не решился, но если найду схему — можно попробовать. Что-то подсказывает, что надо просто поправить делитель на входе измерения напряжения батареи.


Однако нечеловеческими усилиями компании CDEK из Владивостока в подмосковье посылка шла более 3 мес. Был открыт и выигран диспут, поэтому поставлю п18

Всем здоровья!