Mevcut durumda Türkiye’deki GSM baz istasyon sahalarinda kullanilmakta olan Telco Rectifier sistemleri “tek grup” akü ile çalisacak sekilde tasarlanmistir. Sadece tek akü grubu kol akimini ölçüp sinirlayabilir.

Bu yapilari nedeniyle 2V / 500 Ah VRLA hücreler (24 adet) kullanilmasi gerekirken, yer kisitlamasi nedeniyle 12V VRLA aküler 4’er seri ve 3 veya 5’er paralel baglanarak (12-20 akü) 48V / 300-500 Ah kapasitede enerji depolama saglanmaktadir.

Rectifier tek koldaki akimi sinirlayarak “Sabit akim-CC” ve yüzdürme sarj gerilimi “CV” yöntemi ile sarj yapar. Ister tek grup ister paralel 3-5 grup olsun Rectifier tek tek akülerin gerilim ve sicakliklarindan haberdar degildir.

Dolayisi ile mevcut durumda sahalarda bir "Batarya Yönetim Sistemi" (BMS) kullanilmamaktadir. VRLA akülerin paralel gruplar halinde sarj edilmesi durumunda gruplarin sarj akimini esit olarak bölüsmesi beklenir. Ancak akü üretim farkliliklari ve farkli yaslanma etkileri nedeniyle akü gruplari akimi esit paylasmaz.

Çevrim sayisi arttikça olusan iç direnç farkliliklari nedeniyle gruplar esit sarj olmaz. Desarj konumunda bu dengesizlik akü gruplarinin erken yaslanmasina ve beklenen 400 Ah yedeklemenin altina düsülmesine neden olur.

Sorunlu aküler, bulundugu grubu ve toplamda yedekleme sistemini etkiler Asimetrik yaslanma sebebiyle olusan kapasite farklari nedeniyle aküler overcharge olabilir ve rectifer bunu önleyemez. Kapasite farklari nedeniyle aküler üretici tarafindan önerilen akimlarin çok üstünde akimlarla sarj olabilir ve rectifer bunu önleyemez.

Ah kapasiteleri ve dolayisi ile Iç direnç farkliliklari nedeniyle gruplar esit sarj olmaz. Ohm kanunu geregi paralel kollardaki esdeger direnç degerleri ile ters orantili olarak akim kollara dagitilir. Bu baglamda iç dirençleri özdes olmayan aküler, kol akimlarinda düzensizlik yaratmak suretiyle bazi kollardaki akülerin belirlenen akim sinirinin üzerinde akimla sarj edilmesine sebep olur.

Örnegin Rectifier’da 40 A ile sinirlanan akim, sarjin sonuna dogru iç dirençleri yaslanma nedeniyle yüksek (kapasitesi düsmüs) olan ilk üç koldaki akülerden dolayi üç kola 2 A, diger dördüncü kola ise 34A olarak dagilabilir. Bu da dördüncü koldaki akülerin üretici tarafindan önerilenin 3.5 kati akimla sarjina dolayisi ile erken yaslanmasina neden olur.

Bu nedenle operatörler eski akülerle yeni aküleri ayni sistemde paralel baglayip kullanmak istemezler. Birkaç akü bile arizali olsa tüm aküleri söküp yenileri ile degistirmek durumunda kalirlar.

ÇÖZÜM = TELCO BMS

Telco BMS sistemi Rectifier tarafindan belirlenen akim siniri ve tampon sarj gerilimini kullanarak BCU (Battery Control Unit) modüllerine bagli 8 adete kadar 48V akü grubunu ayri akim degerleri ile sarj eder. Ayni zamanda gruplardaki her 12V VRLA akünün gerilim ve sicaklik degerlerini de izleyebilir. BCU Modülleri akim sinirlama ve gerilim/sicaklik ölçümlerini yaparak RS485 seri haberlesme üzerinden Modbus-benzeri Ascii protokolü ile MPC (Main Process Controller) Modülüne iletir. MPC Modülü tüm sistemi kontrol eder ve akim sinirlama ve sarj kesme kararlarini vererek BCU Modüllerine iletir. MPC ayni zamanda USB ve Ethernet arayüzü ile PC veya dahili GPRS modem ile haberlesebilir.

BCU modülü üzerinden akim ve gerilimi kontrol edilen akü grubundaki herhangi bir akü yaslanma veya asimetrik kapasite nedeniyle sarj sirasinda 14V’un üzerine çikarsa BCU Modülü grup Vfloat gerilimine henüz ulasmamis bile olsa akim sinirlama degerini asagi çekerek ilgili akünün geriliminin 14V’u asmasina ve overcharge olmasina engel olur. Gruptaki herhangi bir akünün sicakligi belirlenen degeri asarsa BCU akimi azaltir ve eger sicaklik düsmez ise sarji tamamiyla kesebilir.

Farkli BCU’lara baglanan akü gruplari farkli kapasitelerde bile olsa (bir veya daha fazla grup yeni akü diger gruplar eski akü) sorun olusmaz. Bir bakima “ayri sarj cihazlari” ile sarj yapildigindan dengesizlikler yüzünden akülerin fazla akim veya gerilimler ile sarj edilerek erken yaslandirilmalarini engellenir.

Desarj yönünde herhangi bir akim sinirlamasi yapilmamakla birlikte, bu durumundayken akülerin birbirlerine dogru akim akitmalari dolayisi ile yüksek sarj durumda olanin digerlerini sarj etmeye çalismasi engellenir. Akimlarin sadece yük yönünde akmasina izin verilir.

Herhangi bir akünün desarj sirasinda gerilimi 10.8 V (1.8V / Cell) altina düserse akünün overdischarge olup asiri sülfatlasarak zarar görememesi için o gurubun akimi kesilir ve grup daha fazla desarj edilmez. Yük, durumu daha iyi olan akü gruplarindan beslenmeye devam eder.

Telco BMS programlama islemleri sahada, MPC modülü üzerindeki 2x16 karakter LCD ekran ve 4 tuslu menü arayüzü ile yapilir.

Sistem ile ilgili tüm parametreler MPC modülündeki LCD menüsü üzerinden saha teknisyeni tarafindan ayarlanir ve sistemin çalisma rejimi belirlenir. Sistem çalismaya basladiktan sonra da mevcut batarya durumlari ve akim gerilim degerli LCD ekran üzerinden izlenebilir.

BÇO bakim teknisyeni sahaya geldiginde LCD menüsünden hangi akülerin sorunlu oldugu ve degistirilmesi gerektigini bilir. Eger istenirse durumu konfirme etmek için Uzdenetim merkezini arayarak yetkin bir mühendisin sisteme baglanip akülerin durumlarini incelemesi ve degismesi gereken akü veya akü gruplarinin kararini merkezden vermesini isteyebilir. Diger yandan saha mühendisi de bilgisayarini MPC’deki USB porta baglayarak ayni verileri inceleyebilir ve degistirme kararini verebilir.

Eger gruplarin güç kablolari ile gerilim/sicaklik ölçüm problari yanlis gruplara takilmis ise Telco BMS bunu fark eder ve LCD ekrandan montaj teknisyenini uyarir

Telco BMS sisteminde MPC Modülüne opsiyonel olarak takilabilen GSM-DB karti ile sistem GSM/GPRS sebekesi üzerinden Operasyon ve Bakim Merkezindeki sunucu ile baglanti kurabilir. Sunucu üzerinden periyodik olarak sistem durumu ve verileri izlenebilir. Yetkin bir uzdenetim mühendisi tarafindan sistem parametreleri uzaktan ayarlanabilir.

Üretim prosesleri ayni da olsa 12V VRLA aküler arasinda ufak performans farklari vardir. Dolayisi ile 4 adet seri baglanan 12V VRLA akünün hepsi birebir ayni Ah kapasitesinde olmazlar. Sarj desarj çevrim sayisi arttikça bu asimetri daha da artabilir ve kapasitesi düsük olan akülerin asiri sarj olmasina yol açabilir. 4’lü seri grup yüzdürme sarji gerilimine henüz ulasmadan kapasitesi düsük olan akü dolmus olacagi için rectifier akimi azalmaz. Diger aküler henüz 13-13.5V’lardayken düsük kapasiteli akü gerilimi daha da artarak 14V’larin üzerine çikar ve akü gaz çikararak elektrolit kaybeder. Elektrolit kaybeden akü kapasitesi daha da düser ve bir sonraki çevrimde sorun daha da derinlesir.

Telco BMS sisteminde her BCU modülünde bulunan “Aktif Dengeleme Devresi ” sayesinde sarj sirasinda 14V’a ulasildigi için durdurulan sarj islemi sonrasinda gerilimi yüksek olan akülerden enerji alinarak gerilimi düsük olan akülere aktarilir. Islem sonrasinda gruptaki tüm akülerin gerilim seviyesi esitlenir.

Gerilimleri üst sinirda esitlenen aküler desarja alindiklarinda en düsük kapasiteli akü 10.8V’a düsene kadar desarj edildikten sonra yeniden sarja alindiginda artik eskisi kadar dengesizlik yasanmaz. MPC Modülü dengesizlikleri takip ederek gerektiginde BCU’ya komut göndermek suretiyle dengeleme islemini tekrarlatabilir.

Telco BMS’in portlarindan bir veya daha fazlasina Lityum (Lityum Demir Fosfat, Lityum Mangan Oksit, Lityum Cobalt Oksit vs.) batarya sistemi baglanabilir.  Istenirse iki port paralel baglanarak akim siniri 50A ile Lityum batarya hizli sarj edilebilir. LCD menüden sistemi «Normal» moddan «Hibrid» moda geçirilerek bu çalisma sistemi uygulanabilir.

Elektrik kesintilerinde öncelikle Lityum batarya desarj edilir. Lityum batarya %100 desarj olunca VRLA gruplar devreye alinir. Hibrit çalisma sayesinde VRLA akülerin, örnegin 2 saatten kisa elektrik kesintilerinde cycle edilmesine gerek kalmaz ve akülerin kullanim ömürleri uzar. Lityum-VRLA Hibrit kontrol sistemi olarak poziyonlanan Modular Telco BMS sayesinde sahadaki tüm akülerin Lityum’a çevrilmesine gerek kalmadan, hem Lityum’un yüksek çevrim ve hizli sarj avantajindan hem de VRLA akülerin düsük maliyetinden bir optimizasyon yapilabilir.

---

TELCO BMS NEDEN GEREKLIDIR?

Telco BMS 12V / (92, 100, 150 vb) Ah VRLA akülerin kullanim ömürlerini uzatir.
Gereksiz yere hurdaya akü ayrilmasini engeller.
Seri bagli 12V VRLA akülerin aralarindaki gerilim dengesizliklerini aktif dengeleme yöntemi ile giderir.
Sahalar ile depolar arasinda agir akülerin tasinmasi sorununu azaltir.
Uzdenetim sistemi sayesinde merkezden sahadaki akülerin durumu izlenebilir ve arizalar henüz olusmadan fark edilip periyodik bakimlarda olasi sorunlarin çözümü saglanir.
Sahadaki rectifier’larin default parametrelerle çalistirilmasi veya teknisyenlerin yanlis parametre ayarlamasinin önüne geçilir.
Lityum ve VRLA akülerin birlikte “Hibrit” sekilde kullanilabilmelerini saglar
Toplamda; GSM Operatörünün “Operasyonel Giderlerini” azaltir

Teknik Veriler:

Fiziksel Boyutlar:

MPC: 5 x 11 x 15 cm (Yükseklik x En x Derinlik), 450 gr
BCU: 5 x 11 x 30.5 cm (Yükseklik x En x Derinlik), 1250 gr

Elektriksel:

Giris Gerilimi: -42…-56V DC
Çikis Gerilimi: -42…-55V DC
Sarj Akimi: 0 … 25 A (Grup basina)
Desarj Akimi 0 … 60 A (Grup basina)

Çevresel:

Çalisma Sicakligi: 0 .. 50 0C
Bagil Nem: %90 RH

Arayüzler:

USB-A 2.0 bilgisayar arayüzü
RS485 arayüzü (Telekom saha yönetim sistemlerine baglanti için)
16 karakter 2 satir LCD ekran ve 4 butonlu menü sistemi
Kuru kontak alarm röle çikisi
Ethernet RJ45 (10/100 Mbps) arayüzü ile Uzdenetim Sunucusu baglantisi