Управление аккумуляторами в ИБП PowerCom. Технология ABM.

Управление аккумуляторами в ИБП PowerCom.

Технология ABM.

 Известно, что в аккумуляторной батарее постоянно протекают процессы саморазряда. Для их компенсации обычно в ИБП осуществляют непрерывный подзаряд батареи малым током. Постоянно проходящий через батарею слабый ток вызывает изменения химического состава активных веществ, коррозию решетки и осыпание активной массы положительных пластин. Это приводит к необратимому падению емкости батарей, их срок службы сокращается, и реальное время батарейной поддержки уменьшается.

                В различных моделях ИБП компания POWERCOM реализует алгоритм управления зарядом батарей разной степени сложности.  В общем данная технология называется  ABM (Advanced Battery Management).  Эта технология предусматривает не только тренировку аккумулятора, но и различные алгоритмы заряда АКБ, а также программную коррекцию различных параметров снимаемых датчиками.  Все эти схемы предназначены для одного- продлить ресурс АКБ и исключить падение емкости со временем.

В наиболее сложных устройствах класса on-line используется температурная компенсация, а также компенсация, учитывающая, как разряжались батареи ИБП, каким током и как быстро.

В простейших устройствах используется более простая система, хотя она называется также АВМ. Суть ее сводится к следующему: ИБП не заряжает свои батареи постоянно, что достаточно быстро выводит их из строя. Избежать этого позволяют специальные алгоритмы, апробированные на сложных устройствах, имеющих функции контроля за состоянием аккумуляторов, а в простейшие ИБП такие алгоритмы перенесены как квинтэссенция результатов. Допустим, если ИБП в течение 18 дней не заряжался в результате какого-то определенного события, он вновь инициирует цикл заряда.

Цикл зарядки батарей стартует в следующих случаях:

- после каждого включения ИБП кнопкой ON на лицевой панели;

- если ИБП переходил в режим резервного питания нагрузки от батарей на время больше 20 секунд;

- если OCV (open cell voltage) или, другими словами, напряжение на батареях без нагрузки понизится до уровня 2.10VPC (Volt per Cell) - напряжения на элементе в течение времени покоя;

- после 30 дней работы ИБП в режиме покоя.

Заряд батарей  может проходить тремя различными вариантами.

1. Заряд постоянным током:

- ток ограничивается и заряд продолжается до тех пор, пока напряжение не достигнет уровня 2.385VPC;

- если напряжение не достигнет этого уровня в течение 150 часов, будет сформирован сигнал "Battery Failure" (плохие батареи).

2. Заряд постоянным напряжением:

- время заряда в этом режиме будет вычислено по формуле: tfloat= 1.5 x tcharge + 48 часов;

- референсное напряжение устанавливается на уровне 2.335VPC;

3. Контроль заряда в режиме покоя:

- схема управления выключает зарядное устройство до следующего зарядного цикла;

- напряжение на батареях не контролируется в первые три минуты в режиме покоя, чтобы ошибочно не инициализировать новый цикл заряда;

- сигнал "Battery Failure" (плохие батареи) будет сформирован, если OCV опустится ниже 2.10VPC за первые 10 дней в режиме покоя.

В функции ABM входит также контроль за разрядом батарей:

- схема контроля подает сигнал "Low battery" (низкий уровень напряжения на батареях) примерно за три минуты до предполагаемого истечения времени батарейной поддержки;

- сигнал "Battery low limit" (аварийный уровень напряжения на батареях) будет сформирован, когда напряжение на батареях упадет до уровня, при котором инвертор не может функционировать, после чего ИБП отключается.

Уровень полного разряда батарей определяется исходя из величины нагрузки. Другими словами, важно, чтобы батареи разряжались током, близким к номинальному, а разряд малыми токами не вызывает резкого падения напряжения на элементах, при этом емкость аккумулятора падает, но отследить порог истощения гораздо сложнее. Поэтому в более совершенных   моделях ИБП,  данные измерения мощности, поступающей в нагрузку, обрабатываются микроконтроллером, который в свою очередь устанавливает разный порог конечного напряжения на батареях. При нагрузке до 40% аварийным считается напряжение 1.80VPC, при большей нагрузке - 1.67VPC.

Практически во всех ИБП присутствует температурная компенсация во время заряда. Обьясняется  она тем, что химические процессы в аккумуляторах очень сильно зависят от температуры окружающей среды.  На практике все режимы работы ИБП рассчитываются при температуре 25 °С, как самой оптимальной для батарей. Для того чтобы точно определить конечное напряжение при заряде аккумуляторов, на плате управления ИБП  находится датчик температуры, измеряющий температуру внутри корпуса, сигнал с которого поступает на аналоговый вход микроконтроллера, а затем он вычисляет нужную величину исходя из поправочного коэффициента - 3mV °С. Алгоритм работы по технологии ABM благоприятно сказывается на состоянии батарей и увеличивает их срок службы, тем самым уменьшая общую стоимость ИБП.