مدیریت باتری

بارمان اتو که به صورت گسترده در زمینه یو پی اس اصفهان و هم چنین فروش ups در حال فعالیت است

باتری یک بخش اصلی برای سیستم یو پی اس میباشد: درواقع وجود باتری این اطمینان را می دهد که انرژی برق مورد نیاز را به صورت مداوم هنگام قطعی جریان برق به اینورتر ارائه می دهد. بنابراین باید ارتباط مداوم میان اینورتر و باتری برای شارژ کردن و عملکرد وجود داشته باشد.

باتری ها در حالت کلی به دو دسته Sealed Lead Acid batteries (SLA) و Valve Regulated Lead Acid batteries (VRLA). علاوه براین، باتری سرب میتواند جریان سطح بالا و راه اندازی گسسته را بدون اینکه به زمان پایان تخلیه باتری برسد به انجام میرساند. باتری ها بدون اینکه بر حافظه تاثیرگذار باشد با سایر باتری ها ارتباط برقرار می کند

بسیاری از باتری ها به صورت مداوم شارژ باتری را به صورت قطره ای انجام می دهند که این موضوع باعث می گردد که ترکیبات شیمیایی داخل باتری رفته رفته کاهش یافته و باعث کاهش طول عمر باتری می گردد. البته لازم به ذکر است، زمانیکه از باتری های الکترولیت برای تامین انرژی برق بالا استفاده می گردد باید شارژ باتری به صورت قطره ای انجام گردد. امروزه از باتری های که به صورت یکجا شارژ می گردند بیشتر زمانی استفاده می گردد که به مقدار انرژی کمتری نیاز باشد. بسیاری از تولیدکنندگان این موضوع را به عنوان مدیریت باتری پیشرفته نامیده اند. این تکنیک باعث می گردد که عمر مفید باتری تا 50 درصد افزایش یابد. استفاده از این تکنیک باعث افزایش قابلیت اطمینان و مدت زمان تامین برق در یو پی اس از طریق شارژ سه مرحله ای می گردد. وجود مدار حساس و تست اتوماتیک باتری باعث می گردد که در صورت اتمام شارژ باتری صدایی توسط یو پی اس تولید گردد که این صدا بیانگر این می باشد که یو پی اس نیاز به تعویض باتری دارد

تولیدکنندگان باتری عمر مفید باتری را برای باتری های سیلداسید در حالت استاندارد 5 الی 6 سال و در حالت عمر طولانی 10 الی 12 سال بیان نموده اند. که میزان عمر مفید باتری بستگی به شرایط کاری و محیط قرار گیری باتری بستگی دارد که باید با ویژگی های باتری سازگار باشند. باتوجه به اینکه باتری های سیلد اسیدی دارای ماهیت شیمیایی در ذخیره سازی می باشند. لذا این باتری ها بسیار حساس به شرایط محیطی می باشند به طوری که اگر در دمای بالا قرار گیرد مدت زمان عمر مفید باتری به شدت کاهش خواهد یافت. درحالت کلی، درجه حرارت تعریف شده برای باتری های VRLA برابر با 20 الی 25 درجه سانتی گراد می باشد. که با افزایش 10 درجه ای حرارت عمر مفید باتری به نصف کاهش می یابد.

مدت زمان و شدت شارژ و دشارژ شدن باتری بستگی به عمر باتری دارد. جریان با شدت زیاد و کم، مدت زمان طولانی و عمیق در زمان دشارژ شدن، شارژ شدن در طولانی مدت و باشدت زیاد و ….. باعث کاهش طول عمر باتری و گاهی باعث خرابی می شود. برای جلوگیری از این پدیده ها، در سیستم های یو پی اس های مدرن از الگوریتم پیچیده ای برای مدیریت باتری استفاده شده است. که باعث بهینه سازی استفاده از باتری ها با نظارت و با تطبیق ولتاژ و جریان به صورت پویا مانع از تخلیه عمیق و انجام شارژ موثر و بی خطر باتری می گردد. مدیریت “هوشمند” باتری باعث می شود وضعیت باتری به طور مداوم تحت نظارت باشد و باعث کاهش سطح مصرف در هنگام شارژ باتری می شود.

باتوجه به وجود پدیده دشارژ شدن خودکار باتری ، عمر باتری حتی زمانی که از آن استفاده نمی شود کاهش پیدا می کند. برای جلوگیری از این پدیده توصیه می شود که یک باتری بیش از 6 الی 10 ماه بلا استفاده نماند. حتی در بعضی از مواقع که باتری پس از تولید مورد استفاده قرار می گیرد ممکن است در شارژ شدن دچار اختلال گردد. که علت این را می توان اینگونه بیان نمود که درجه حرارت محیطی که باتری در آن نگهداری می شود تاثیر بسزایی در عمر باتری دارد. در. سیستم های یو پی اس مدرن برای جلوگیری از این مسئله و مدیریت شارژ باتری ها حتی زمانی که آنها خاموش هستند فقط کافی است به یو پی اسی که متصل به برق شهری می باشد وصل گردد.

یو پی اس ها برای انجام وظایف خود باید همیشه به باتری متصل باشد و گزارش هر گونه قطعی و یا خرابی را سریعا به باتری اعلام نماید. سیستم های  ups invt مدرن دارای توابعی برای تست و نظارت اتوماتیک باتری ها می باشند که این توابع می توانند به کاربران در مورد خرابی های موجود قبل از به اتمام رسیدن شارژ و عمر باتری گزارش دهی کنند. با وجود تکنولوژی های جدید باز توصیه می گردد که باتریها هنگام استفاده به طور مدام مورد بازرسی و تعمیر قرار گیرند و در بعضی از مواقع حتی قبل از استفاده از باتری باید این بازرسی ها انجام گیرد.

در هنگام انتخاب یو پی اس ها باید علاوه بر مدت زمان پشتیبانی مورد نیاز، مدت زمان شارژ شده نیز در نظر گرفته شود. البته زمانی که یو پی اس نیاز به مدت زمان بیشتری برای پشتیبانی باشد باید تعداد باتری ها بیشتر گردد که با بیشتر شدن تعداد باتری ها مسلما مدت زمان شارژ شدن باتری نیز افزایش خواهد یافت.

نمودار میزان افت ولتاژ باتری در دشارژهای مختلف در طول زمان

ظرفیت باتری عبارتست از حاصلضرب جریان دشارژ و مدت زمانی که ولتاژ باتری به پائین‌ترین حد مجاز تعیین‌شده می‌رسد. در این نمودار، افت ولتاژ باتری به ازای گذشت زمان تحت جریان‌های دشارژ مختلف نشان داده شده است.
برای مثال نشان می‌دهد که بعد از گذشت حدود 12 دقیقه اگر باتری با 2 برابر ظرفیت(C2) دشارژ و جریان از آن کشیده شود، ولتاژ آن از 12 ولت به زیر 8 ولت می‌رسد. این نمودار با کمک جداول جریان دشارژ، مشخص می کند که چه مدت زمانی طول می‌کشد تا برای جریان دشارژ خاصی، ولتاژ به حد نهایی جدول مربوطه برسد.

نمودار تغییرات ظرفیت باتری نسبت به تغییرات دما

ظرفیت باتری، تابعی از درجه حرارت محیط و نرخ جریان دشارژ باتری می‌باشد. درجه حرارت پائین باعث کاهش ظرفیت باتری شده و درجه حرارت بالا باعث آسیب‌دیدن آن می‌شود. این نمودار نشان می‌دهد که ظرفیت باتری تحت جریان‌های شارژ متفاوت، سه برابر ظرفیت تا 0.05 برابر آن در دماهای مختلف، متغیر است و نشان می‌دهد که برای شارژ باتری باید دما را بالا برد؛ اما در صورتی که دما بیشتر از 25 درجه سلسیوس شود، دیگر تأثیر چندانی نداشته و دچار اشباع در نمودار می‌شویم؛ پس برای تعادل بین ظرفیت ذخیره‌شونده و خروجی و حفظ عمر باتری، بهتر است باتری در دمای 25 درجه سلسیوس شارژ/دشارژ شود

نمودار تغییرات ظرفیت باتری با گذشت زمان در شرایط دمایی مختلف

این نمودار، عمر باتری‌های Starway را بر اساس تخلیه آنها در طول سال‌های استفاده در شرایط دمایی مختلف، نشان می‌دهد. بررسی این نمودار، نشان می‌دهد که به عنوان مثال در صورت افزایش دما به 32 درجه سلسیوس (7 درجه بیشتر از دمای ایده‌آل)، طول عمر باتری‌ها به حدود نصف کاهش می‌یابد.

نمودار تغییرات ظرفیت باتری نسبت به تعداد دفعات و عمق شارژ و دشارژ

در این نمودار نشان داده شده است که اگر باتری، تحت شرایط خاصی قرار گرفته و با عمق دشارژهای متفاوت این به معنای شارژشدن و استفاده‌شدن تا سطح خاصی مثلاً 50% است. تعداد سیکل‌هایی که شارژ و دشارژ شده است، در میزان ظرفیتی نهایی که می‌تواند حفظ نماید، تأثیرگذار می‌شود. همان‌طور که مشاهده می‌کنید اگر باتری‌ها باتعداد دفعات بالاتری دشارژ شوند، ظرفیت باتری برای نگه‌داشتن انرژی در سیکل‌های حدود بار چهارصدم، سریعاً افت می‌کند
(یعنی برای بار بعد از 200‌اُم، ظرفیت باتری به جای 100 درصد به 60 درصد کاهش پیدا می‌کند.)
این نمودار نشان می‌دهد که اگر تحت شرایط بالا فقط تا 30 درصد ظرفیت باتری در هر بار دشارژ استفاده شود، عمر آن تا حدود 1200 سیکل هم بالا خواهد رفت؛ البته این معنای دیگری هم دارد، یعنی اگر از باتری با ظرفیت نامی بالاتر برای زمان کوتاه‌تر بهره ببریم و ظرفیت کمی از آن را استفاه کنیم عمر سالانه و دفعات شارژ و دشارژ آن افزایش پیدا خواهد کرد