はじめに
リチウムバッテリー、特に「UPS対応」とマーキングされたバッテリー（無停電電源装置用）は、通常の鉛蓄電池と異なる特性を持っています。このマーキングが意味することと、それがUPSとの使用時にどのようにパフォーマンスに影響を与えるかについて説明します。
UPS用リチウムバッテリーの理解
リチウムバッテリー、例えばリチウム鉄リン酸（LiFePO4）バッテリーは、化学構造だけでなく、鉛蓄電池と比較して構造にも違いがあります。典型的な12ボルトLiFePO4バッテリーは、各セルが3.2ボルトの電圧を持つ4つのセルで構成されており、 バッテリー管理システム（BMS） が搭載されています。BMSはバッテリーの不可欠な部分で、最後のセルの負端子とバッテリー本体の負端子の間に接続されています。UPSのような消費者機器はこの端子に接続されます。また、BMSは各セルの正端子にも接続されており、UPSや 太陽光インバータとの統合 のためにディスプレイやボタン、通信ケーブルとインターフェースすることができます。
UPSシステムにおけるBMSの役割
BMSの主な役割は、過充電、過放電、過熱、セル不均衡、極性誤差などの問題からバッテリーを保護することです。例えば、UPSがバッテリーを放電し、シャットダウンすると、BMSは過放電保護を作動させ、バッテリーを「閉じる」ことになります。これにより、電力が復旧した際、UPSはバッテリーを「見えなく」なり、充電ができない可能性があります。
これには潜在的な問題が生じます。BMSは再開するための電圧入力を必要としますが、UPSはバッテリーを検出できないため、この電圧を供給することができません。このため、バッテリーが充電されないというジレンマに陥ることになります。
バイパス回路の重要性
この問題を解決するために、バッテリーメーカーや組み立て業者は、UPSがバッテリーを「見る」ことができるように、ダイオードと抵抗器で構成された小さな電子回路であるバイパス回路を組み込むことがあります。この小さなバイパス回路によって、UPSは充電電圧を送信でき、それがBMSを再起動させ、通常の運用が再開されます。
一部の高度なUPSユニットには、この問題を回避するために、BMSが閉じる直前に半ボルトでシャットダウンする設定があることもあります。この機能を使用することで、問題を完全に回避することができます。また、 太陽光充電コントローラ を使用している場合、充電コントローラが同様の保護機能を持っているかを確認することも重要です。
UPSが高度でない場合はどうするか
もしUPSが高度でなく、リチウムバッテリーがUPS用に適応されていない場合でも心配しないでください—これは小さな問題です。必要な電圧を「ジャンプスタート」するための小さな充電器を購入すれば、約30秒でバッテリーを再起動できます。また、はんだごてを使える人に頼んで、バイパス回路を作成してもらうのも簡単で安価な解決方法です。
ただし、UPS用にすでに適応されたバッテリーを購入するのが最良です。興味深いことに、複数のバッテリーを並列接続している場合、そのうち1つだけがUPS互換性のために適応されていれば十分です。
結論
リチウムバッテリーの「UPS対応」のマーキングは、そのバッテリーが無停電電源装置とシームレスに動作するように特別に適応されていることを示しており、主にバイパス回路を組み込むことでBMSの問題を防止します。この適応がない場合でも、システムが効率的に動作するための簡単な解決策があります。それでも、事前に適応されたバッテリーを選ぶことで、時間と手間を節約できるでしょう。
