Как я переводил серверный ИБП на литий
8 лет назад у меня после статьи «Сравнение 4 ИБП мощностью 2 КВА» у меня остался ИБП Inelt (Eltena https://eltena.com/) Monolith III 2000 RT, который я использовал для питания домашнего сервера мощностью 230 Вт.
Я впечатлён тем, что оригинальные аккумуляторы CSB HR1234W, установленные в нём с завода в 48-Вольтовую сборку из 4-х штук, за 8 лет не сдохли совсем, а сократили свой ресурс примерно вдвое, в результате чего ИБП спокойно держал сервер где-то 45 минут в автономном режиме. Обычно, у меня в ИБП аккумуляторы «кончались» через 3 года просто «в ноль», а тут в ИБП они даже и не думали умирать спустя столь солидный срок, и причины для этого было две:
- Первая – ИБП Inelt Monolith III 2000 RT имеет регулировку напряжения на ячейку в режимах заряда и поддержания батареи, и по умолчанию эти значения выставлены на щадящие 2.2 В.
- Вторая причина – качественные тяжелые батареи от именитого производителя.
Ранее я уже переводил два своих ИБП на LiFePo4 ячейки, и решил что такие же качественные CSB я сегодня едва ли куплю, их штатное время автономной работы в 90 минут для меня – уже мало, душа требует праздника, а руки чешутся, поэтому я принял решение перевести и этот, третий ИБП на литий. Изначально я не планировал писать статью об этом опыте, но в процессе работы сделал столько фотографий, что решил всё-таки поделиться с вами.
Шаг 1. Выбор размеров ячеек на замену
В ИБП с завода установлен картридж из 4 АКБ расположенных горизонтально, общее напряжение сборки – 48 В, ток – до 40 Ампер, мощность – до 2 КВт (2КВА). Основное ограничение по размерам – толщина сборки, которая никак не должна превышать 70мм, иначе просто не влезет в окно для замены АКБ. Нейронка предлагала искать либо призматические ячейки ёмкостью 15 Ач, либо собирать на базе цилиндров 32700.
Я сразу решил использовать 32700, посчитав что этот формат АКБ уже достаточно долго производится, процессы отлажены, и если года 3-4 назад ты покупал ячейку ёмкостью 5600-5800 мАч, то сегодня уже можешь смело искать 7200-7300 мАч практически в те же деньги.
Пообщавшись с нейронкой, вместе мы пришли к выводу, что для замены штатной 48В АКБ, нужно использовать сборку 15S4P из 60 штук 32700. Перед заказом, я ещё раз измерил отсек для батареи в ИБП, нарисовал в Фотошопе схему установки, и убедился, что сборка из 60 ячеек – это максимум, что влезет в отсек, а 64 уже бы не влезли. По напряжению 15S4P даёт примерно 53.2В, что наиболее близко к заводской сборке, суммарный ток, которые выдержит сборка – около 70 Ампер (3.5 КВт), ограниченный электроникой BMS и инвертором ИБП в районе 40 Ампер. Зато по ёмкости я выигрываю аж в 3 раза – за счёт объединения ячеек в параллельные группы из 4 элементов, общая ёмкость составит от 24 до 27 Ач против 9 Ач у родного «свинца», что должно дать около 300 минут автономности вместо 90 минут на новом свинце и 45 минут на старом. Как говорится, игра стоит свеч.
А вот использование удобненьких холдеров для больших сборок, пришлось отклонить из-за того, что с ними сборка была бы шире и длиннее. Так что крепить элементы между собой – только на скотч и/или клеевой пистолет. Правда, это я понял, когда уже заказал холдеры, но ничего страшного – они реально копеечные.
Шаг 2. Выбор схемы коммутации
Для соединения групп в «четвёрки» я выбрал объединение ячеек в квадратики 2х2, которые потом соединяются последовательно «змейкой». Такое подключение позволяет использовать 2-рядную никелевую ленту, разделяя общий ток на параллельные шины.
Обратите внимание, на схеме я изобразил группы так, как будет батарея снизу, поэтому справа вверху выход на + клемму идёт с противоположной от наблюдателя стороны.
В итоге сборка должна представлять собой 3 ряда по 5 групп по 4 элемента в каждой. Это проще, чем любая другая последовательность подключения.
Шаг 3. Выбор компонентов
Сами аккумуляторы 32700 я решил брать на локальных маркетплейсах, чтобы была возможность проверить и вернуть, если что. Изначально я хотел взять что-то типа 7 комплектов по 10 батареек, с учётом того, что продавцы неизменно добавляют в большие комплекты несколько не очень хороших АКБ. Я бы отобрал такие и вернул лишний, седьмой комплект. Но пришлось брать 3 комплекта по 32 ячейки, и из 96 батареек примерно 70 имели ёмкость от 7200 до 7400 мАч, а 26 – от 6300 до 6800 мАч. К чести продавца, все они продавались как 6000 мАч, и лишняя ёмкость шла бесплатно. https://ozon.ru/t/d7RqIc8
Свою первую сборку из 32 ячеек 32700 я паял паяльником и медными проводами. Я испробовал 4 разных флюса, проклял всё на свете и пообещал себе больше никогда этого не делать. Поэтому представляя себе сборку из 60 батареек, я точно решил, что буду использовать сварку. Я взял простой набор с Aliexpress https://ali.click/z9llg1s , рассчитанный на подключение к 12В. У меня есть мощная переносная литиевая батарея на 100Ач, и я решил, что подключаться буду к ней.
Выбирая никелевую ленту, я столкнулся с тем, что перекладинки для параллельного подключения элементов, имеют разный шаг для сборок в холдерах и для сборок с плотной установкой элементов впритык друг к другу. Это надо иметь ввиду при заказе. Вот ссылка на товар: https://ali.click/a7llg1w .
Изоляционные кружочки для поклейки на плюсовую клемму батареек. В принципе, я так и не понял, нужны они или нет в моём случае, но поскольку все клеят – тоже решил купить на маркетплейсе. https://ozon.ru/t/q4OSUZP.
Крэдл на 4 аккумулятора для проверки и балансировки ячеек перед сборкой. У меня уже есть зарядка B6 Max V2, в неё нужно было как-то воткнуть несколько ячеек 32700. Эти крэдлы печатают на 3D принтере, возможно они есть у нас, но я заказывал с Aliexpress. https://ali.click/k0llg1d
BMS. Здесь всё просто – на распродаже на Aliexpress модель ANT JNFN https://ali.click/lellg1x продавалась с большой скидкой. Эта BMS имеет ток разряда до 100А (с большим запасом), одна общая BMS для цепей от 13 до 24S, большой ток активной балансировки – до 1А и поддержка Bluetooth для настройки и мониторинга со смартфоном. Единственный момент, который меня настораживал – плата очень толстая, аж 20 мм. По моим расчётам, сборка выходила тютелька-в-тютельку по высоте в размер отсека для ИБП, и была выше чем родная свинцовая.
Предохранитель Mystery на 60 Ампер из магазина автозвука. При коротком замыкании не факт, что плата BMS сможет помочь разорвать цепь, так что старый-добрый предохранитель тут решает. Плюс, как и всё в автозвуке, он шикарно выглядит. https://ozon.ru/t/Qily9gA.
Изоляционный картон – рулоны шириной 14 см, а так же термоусадку купил на маркетплейсе https://ozon.ru/t/R9PzrG2.
Провода я решил позаимствовать из существующей свинцовой сборки, они там хорошие – 10AWG, и единственное что требовалось – заменить на них клеммы на «ушки». Но такая мелочь, как клеммы, болты с гайками и обжимные клещи, у меня имеются.
В целом, я никуда не спешил, и начав заказывать в апреле, к процессу сборки приступил в июне.
Шаг 4. Проверка и балансировка ячеек
Поскольку сборка будет 4P, мне нужно было предварительно отбалансировать ячейки по 4 штуки, заодно определив ёмкость группы. Каждую четвёрку я разряжал током 0.7А и заряжал током 4А (больше не позволял блок питания), записывая её ёмкость. Как я уже сказал, я оставил только те группы, где ёмкость была больше 7200 мАч, остальные отбраковал и вернул продавцу. Маркетплейсы – рулят!
На этот процесс у меня ушло около 2.5 недель в круглосуточном режиме. Примерно 180 минут уходило на разряд и 240 на заряд/балансировку группы.
Шаг 5. Проклейка групп
Группы по 4 батарейки я склеивал клеевым пистолетом, чтобы потом легче было подключать в сборку.
Здесь важно склеивать как можно ровнее, иначе итоговая батарея будет больше и не влезет в ИБП.
Шаг 6. Сварка ячеек
Защитные кружочки надо клеить сразу перед сваркой, иначе они отскочат уже на следующий день после поклейки.
Пользоваться сваркой оказалось проще, чем я думал. Сначала я взял старый шпатель и попробовал к нему приварить кусок никелевой ленты, подбирая мощность на аппарате. Моя сварка имеет 30 уровней мощности, но оптимально мне подошли уровни 7 и 8. Они не прожигают ленту и не сильно искрят.
Да, искры летят во все стороны, поэтому работа – только в защитных очках. Главный секрет – крепко, не сильно придавливать электроды, потренироваться на какой-нибудь старой или лишней батарейке и чем-то закрепить группу и придавить ленту, чтобы она не расползлась во время сварки.
На то, чтобы сварить из 15 групп батарею, у меня ушло 2 вечера. После завершения, три линии по 5 групп я дополнительно проклеил клеевым пистолетом, после чего ещё и промотал скотчем вокруг.
Шаг 7. Припайка балансировочных проводов и термодатчиков
Маленькие балансировочные проводки удобно паять прямо к никелевой ленте, предварительно зачистив шкуркой место пайки и используя 60-Ваттный паяльник. Чтобы проводки не добавляли толщины сборке, где-то я утапливал их между ячейками, где-то просто прижимал.
У ANT JNFN балансировочные проводки разделены на два шлейфа, и первый я использую полностью, а из второго – только 2 сигнальных провода на группы и 2 крайних на плюсовую клемму.
Плата ANT JNFN имеет аж 5 термодатчиков, из которых 1 встроенный и 4 – выносные. Два из них я укрепляю на силовые клеммы с помощью скотча, один засовываю в глубину центра сборки и один оставляю так, чтобы потом он торчал из пакета.
Шаг 8 – подключение силовых проводов и BMS
Силовые провода я решил не припаивать, а притянуть на болтах, просверлив отверстия в никелевой ленте. Клеммы развернул, чтобы легче контролировать натяг проводов.
Плата BMS имеет серийники и QR-код на спине, так что не лишне было её сфоткать. Установка ПО от китайского производителя – это тот ещё спорт, с регистрациями и подтверждениями, так что пригодится. Эту плату BMS я разместил на длинной грани батареи и через предохранитель подключил к плюсовой клемме. Чтобы эта конструкция не болталась, приклеил её на тонкую полоску из эпоксидного листочка.
На данном этапе уже можно подключиться по Bluetooth к BMS, проверить, что плата видит все ячейки, балансировка работает, можно подключиться к ИБП, проверить заряд/разряд.
Шаг 9 – предварительное тестирование, настройка софта BMS по Bluetooth и ИБП
По умолчанию, итак всё работает нормально. Однако, можно изменить границы температурных алертов и напряжений ячеек, какие-то значения по аварийному отключению при превышении токов и напряжений, настроить реальную длину сборки – 15S вместо 24S и посмотреть, не врут ли термодатчики.
В расширенных настройках ИБП пунктами 15 и 16 устанавливается «напряжение ячейки» для свинцового АКБ. Здесь имеет смысл менять только 16-й пункт, увеличив с 2.2В на 2.23 В, что повысит напряжение ячейки 32700 с 3.48В на 3.53В в заряженном режиме. Поднимать выше я не вижу смысла, так как хочу продлить срок службы батареи.
Тестово подключаю нагрузку на ИБП в районе 1800 Вт – вижу, что всё работает, батарею можно готовить к установке. Со всех сторон обклеиваю батарею изоляционным картоном и быстренько обтягиваю термоусадкой, после чего ещё раз подключаю к ИБП чтобы убедиться, что ничего не отвалилось.
Для лучшего усаживания, грею 2-КВт феном на средней мощности, пока оплётка не начинает повторять форму круглых батареек. Прорезаю отверстие для силового кабеля, срезаю ножиком излишки – и надеюсь, что мне не придётся всё это разбирать когда-либо.
Шаг 10, самый сложный – как всё это запихнуть в ИБП.
Только в одном случае из 3, когда я менял свинцовый АКБ на литиевый в APC SMT1000i, мне не пришлось ничего резать, ломать и отдирать. Нет, в нашем случае всё было бы слишком просто, если бы батарея влезла на место старой без инструментов.
Ширина окошка аккумуляторного отсека – 70 мм, ровно столько, сколько у одной ячейки 32700, прибавьте к этому изоляционный кружок, никелевую ленту, балансировочные проводки, картон, термоусадку – пропихнуть батарею в штатное окно так же легко, как верблюду пролезть сквозь игольное ушко. ИБП подлежит разборке.
По высоте ИБП внутри заметно больше, чем свинцовая батарея, и лишнее пространство производитель убрал, налепив пластиковые упоры на каком-то очень крутом двустороннем скотче, который даже спустя 8 лет отрывается только огромной силовой отвёрткой. Тяжело, но идёт. Оторвав опоры, я получаю примерно плюс 1 сантиметр снизу и по толщине.
Батарея не влезает по длине – не хватает примерно 1-1.5 сантиметра, чтобы закрыть фронтальную крышку. Я попробовал подогнуть саму эту крышку, но не получилось, она слишком мягкая.
Тогда я отогнул молотком и пассатижами упоры сзади батарейного отсека и развернул на 180 градусов стенку, в которую упирается батарея по длине. Это дало мне необходимое пространство, чтобы фронтальная крышка закрылась.
Последняя трудность была в том, что на крышке ИБП на заклёпках был установлен уголок, который тоже должен был держать батарею по длине. Его пришлось варварски отрывать силовой отвёрткой. Думать о более галантном способе уже не было ни сил, ни желания.
Крышка закрылась, ИБП собрался, и стоит учитывать, что если раньше батарея находилась на расстоянии 1 см от стенок, то теперь она вплотную касается всех стенок, поэтому с одной из сторон корпуса я закручиваю не все винты крышки, дабы они не проткнули ячейки.
Как я уже говорил, я потерял Hot-Swap батарейного модуля, и случись что - придётся разбирать весь ИБП заново.
Финальное испытание
Тест показал, что теперь ИБП тянет сервер примерно 5.5 часов, и можно пережить длительное отключение электроэнергии, не делая graceful shutdown. При такой маленькой нагрузке, нет сколько-нибудь заметного нагрева батареи ни при заряде, ни при разряде.
Мягкое выключение придётся настраивать не по напряжению батареи, не по остаточной ёмкости (эти параметры в случае перехода на литий – бессовестно врут), а через какой-то временной промежуток. Например, через 15 минут отключать неосновную нагрузку на программируемых розетках, а через 4.5 часа – сам сервер. Но как показывает практика, длительные отключения дольше 3 часов в наших краях за последние 10 лет не встречались.
Выводы
Как видите, перевод ИБП на литий – задача нетривиальная, но посильная. Залог успеха – наличие хорошего инструмента, мотивации и времени. Если позволяет формат UPS, лучше конечно использовать батареи с болтовым соединением, но если вы выбираете ячейки типа 32700, то не поскупитесь на сварку никелевой лентой.
LiFePO4 безопасны, мощны и долговечны, и если вы хотите купить бесперебойник со сдохшими АКБ, чтобы сделать ему ретрофит на «лифер», то ищите модели, в которых регулируется напряжение поддержания зарядки и большой ток заряда батарей. Это даст вам стабильный заряд лития до паспортной ёмкости. Перед покупкой, лучше поискать в интернете фотки внутренностей ИБП, но даже это вам не гарантирует, что всё пройдёт гладко. Как правило, литевая сборка будет чуть крупнее, но в большинстве корпоративных UPS есть возможность что-то отогнуть, подрезать, открутить, и в этом плане консьюмерские пластиковые модели, конечно, менее желательны.
Михаил Дегтярёв (aka LIKE OFF)
20/07.2026
