Опыт использования автомобильных АКБ с UPS

Мысли использовать автомобильные АКБ с UPS бродят по просторам интернета очень давно. Плюсы очевидны — стоимость ампер*часа автомобильных АКБ на порядок ниже, чем у родных АКБ для UPS. Многие даже успешно подключили. Я же только обобщил опыт из разных источников.

Предпосылки

Старый UPS на 1400 вольт*ампер у меня валялся уже очень давно. Необходимость использования его в квартире уже пропала, АКБ в нем безвозвратно умерли. Вспомнил о нем я в феврале 2020 года, когда в честь пандемии переехал в деревню и стал работать удаленно. Если в квартире в Москве на моей памяти самое длительное отключение электроэнергии было минут на пять, то в деревне с завидной регулярностью можно остаться без электричества часа на четыре. Как раз перед этим АКБ на личном автомобиле пришёл срок замены — не смог завестись на морозе. 8 лет для АКБ — хороший срок. Поэтому просто купил пару новых (у меня под капотом два АКБ) и поменял.

В результате у меня был UPS, пара полудохлых автомобильных АКБ по 69 ампер*часов, убить которые было совершенно не жалко, и желание их подружить.

Ограничения

Прежде чем приступать к подключению автомобильных АКБ к UPS нужно учесть следующее:

• Подавляющее большинство UPS не расчитано на долговременную работу инвертора при полной нагрузке. Обычно — минут 5. При более продолжительном времени система охлаждения просто не справится, инвертор перегреется и безвозвратно выйдет из строя. Мой UPS перестал заметно греться только при нагрузке ниже 30% от номинальной.

• Автомобильные АКБ не любят глубокого разряда. Известны случаи, что буквально после двух-трех разрядов АКБ до 20% емкости он выходил из строя. В моем UPS регулировку момента отключения, предохраняющую АКБ от глубокого разряда, я не нашел. Поэтому приходится контролировать это вручную.

• Длина проводов к автомобильным АКБ получается в несколько раз большей, чем к внутренним АКБ. Поэтому, для уменьшения потерь, при подключении автомобильных АКБ следует использовать провод с существенно большим сечением. Я использовал провод с сечением 16 мм^2.

• Для того, чтобы использовать старые полудохлые АКБ их сначала надо реанимировать. Об этом подробней ниже.

Подготовка

Прежде чем подключать АКБ следует их проверить, обслужить и зарядить. В случае использования новых заряженных АКБ из магазина этот пункт можно пропустить.

В моем же случае были разряженные полудохлые АКБ. Сначала проверил уровень электролита. Если бы хоть в одной банке он оказался ниже минимальной отметки, то потребовалось бы долить дистиллированной воды до минимальной отметки. Затем зарядил АКБ в течении суток малым током (4А) от автомобильного ЗУ. После зарядки замерил плотность электролита по банкам. Получилось:

• Первый АКБ: 1,21; 1,29; 1,29; 1,29; 1,28; 1,22

• Второй АКБ: 1,06; 1,30; 1,30; 1,02; 1,30; 1,21

Нормальная плотность электролита в заряженном АКБ должна быть 1,27. Отсюда делаем вывод, что две банки в первом АКБ и три во втором требуют десульфатации. На этом этапе доливаем только дистиллированную воду. Причем те банки, где плотность электролита выше 1,27 — до получения плотность 1,27, но не выше максимального уровня. А в те банки, где плотность электролита ниже 1,27 ничего пока не доливаем.

Реализация

Используя многожильный провод сечением 16 мм^2 подключил автомобильные АКБ к UPS. На период десульфатации ток разряда АКБ не должен быть больше 4-5А. Так как у меня два АКБ последовательно, то нагрузил UPS только 100 Вт. Это будет нагрузка для десульфатации.

В любом случае, на начальном этапе нужно внимательно следить за температурой UPS. В моем случае нагрузка была меньше 10% от номинальной и никакого нагрева не происходило. При более слабом UPS перегрев инвертора при длительной работе вполне реален. Так что пока не определите при какой нагрузке перегрева точно не происходит, не оставляйте конструкцию без присмотра во включенном состоянии.

Автомобильные АКБ не любят напряжения заряда свыше 14 вольт. В моем UPS я нашел подстроечник, которым выставил максимальное напряжения заряда в 26,6 вольт (два АКБ последовательно). Именно при таком напряжении максимальное напряжение на одном АКБ у меня стало не выше 13,8 вольт. Уж слишком разное у них было изначально состояние.

Десульфатация АКБ

Начну с того, что не могу утверждать, что способ, примененный мной, самый оптимальный и правильный. Однако он дал результат с минимумом трудозатрат. Альтернативные способы в комментариях только приветствуются. Надеюсь, они будут лучше моего.

Десульфатацию я произодил следующей последовательностью:

1. Полностью заряжаю АКБ в UPS. Так как мой UPS изначально был расчитан на АКБ 7-12 ампер*часов, то ток зарядки в нем не превышал 2 ампер. Это важно. Зарядку при десульфатации следует производить током 1-2 ампера. Не выше.

2. Выключаю полностью UPS и позволяю АКБ просто постоять в течении 8 часов.

3. Произвожу контроль плотности и уровня электролита в банках. Если плотность электролита в банке стала выше 1,27 то следует долить в банку дистиллированную воду, но не выше максимального уровня. Если в какой-то банке уровень электролита ниже минимальной отметки — тоже доливаем дистиллированную воду до минимальной отметки.

4. Опять полностью заряжаю АКБ в UPS.

5. Отключаю сеть от UPS, заставляя разряжаться АКБ на нагрузку 100 Вт. Как было сказано выше, ток разряда АКБ не должен быть больше 4-5А.

6. Как только напряжение на любом из АКБ падает ниже 9 вольт, опять подаю сетевое питание на UPS и переходим к пункту 1.

После нескольких (6-7) циклов десульфатации выяснилось, что во всех банках кроме одной, плотность электролита стала 1,26-1,28. Одна банка принципиально отказалась десульфатироваться и плотность там сохранилась 1.02.

В большинстве умных статей категорически не рекомендуют добавлять концентрат электролита в таких случаях. Но из всех правил есть исключения. Дело в том, что десульфатация происходит только тех кристаллов (белого налета), который на пластинах АКБ. Если же кристалл вырос до такого размера, что он просто отвалился от пластины и лежит теперь на дне банке, то никаким зарядом-разрядом на этот кристалл уже не повлиять.

Поэтому, только убедившись, что циклы десульфатации на банку не повлияли, я отсосал сколько мог оттуда электролита и долил концентрата, доведя плотность до 1,10. После еще трех циклов плотность в этой банке повысилась аж до 1,20. Финальным отсасыванием и доливкой я довел плотность до 1,25. Сейчас, через год, плотность в этой банке 1,27, что я считаю совершенно нормальным.

Результат

Через год после вышеописанного колхоза, UPS на убитых автомобильных АКБ держит нагрузку в 120 Вт (пик до 180 Вт) в течении пяти-шести часов. Да, это меньше половины емкости новых, но для АКБ, которым альтернативная дорога была только в пункт приема цветных металлов — это, IMHO, очень хороший результат.