WB-UPS v.3

Cette page décrit le nouveau WB-UPS v.3; pour la version précédente, consultez WB-UPS v.2.

Cette page décrit la dernière révision matérielle avec le dernier micrologiciel stable. Si votre appareil utilise un micrologiciel plus ancien, mettez-le à jour si possible (voir Mise à jour du micrologiciel).

Présentation

Le WB-UPS v.3 est un module d’alimentation sans interruption lithium-ion qui maintient en fonctionnement un contrôleur, les modules raccordés et d’autres charges lors d’une panne d’alimentation externe.

Différences par rapport à la version précédente

	WB-UPS v.2	WB-UPS v.3
Caractéristiques principales
Tension d’entrée	12–28 V	10–27 V
Tension de sortie (sur batterie)	11.2 V / 22.3 V	9–25 V, configurable
Réglage de la tension de sortie	Commutateur manuel	Automatique / manuel via Modbus
Puissance nominale / de crête	15 / 20 W	15 / 20 W
Énergie de la batterie	10 Wh	15 Wh
Puissance consommée pendant la charge	6 W	6 W avec un courant de charge de 600 mA
Éléments
Type	Lithium-ion polymère	Li-ion 18650
Tension nominale	3.7 V	3.6 V
Capacité nominale	2 × 1800 mAh	2 × 2600 mAh
Raccordement et fonctionnement
Raccordement de l’alimentation et de la charge	Vin - GND - GND - Vout	Vin - GND - Vout
Interface Modbus	Non	Oui
Sortie d’état	Oui	Non disponible via un registre Modbus
Sortie de tension de batterie	Oui	Non disponible via un registre Modbus
Dimensions du module	2 modules DIN 36 × 90 × 58 mm	2 modules DIN 36 × 90 × 58 mm
Température ambiante	−20 à +45 °C	−20 à +45 °C

Caractéristiques techniques

Caractéristiques
Tension d’entrée	10–27 V
Tension de sortie sur batterie	9–25 V
Puissance nominale	15 W
Puissance de crête	20 W
Énergie nominale	15 Wh
Autonomie à 15 W	60 minutes
Puissance consommée pendant la charge	jusqu’à 6 W avec un courant de charge de 600 mA
Consommation propre depuis Vin avec la batterie entièrement chargée	jusqu’à 18 mA
Courant de batterie à l’arrêt	jusqu’à 210 µA
Courant de batterie en mode transport	70 µA
Caractéristiques des éléments
Type	18650 Li-ion
Tension nominale	3.6 V
Éléments par batterie	2
Conditions de fonctionnement
Température de l’air ambiant^*	−20 à +45 °C
Humidité relative	Jusqu’à 95 %, sans condensation
Température de stockage recommandée	−5 à +35 °C
Borniers et sections des conducteurs
Section recommandée des conducteurs munis d’embouts de câblage isolés	entrées de commande : 0.35–1 mm² — embout simple ; 0.35–0.5 mm² — embout double, entrées d’alimentation : jusqu’à 2.5 mm² — embout simple ; jusqu’à 1.5 mm² — embout double
Longueur standard du manchon de l’embout	8 mm
Couple de serrage des vis	entrées de commande : 0.2 N·m, sorties de puissance : 0.5 N·m
Garantie	2 ans
Durée de service	5 ans
Dimensions
Largeur en modules DIN	2
Dimensions hors tout (L × l × H)	36 × 90 × 58 mm
Poids (boîte comprise)	185 g

^*La charge est autorisée à une température de batterie de +5 à +50 °C ; le fonctionnement en décharge de −20 à +60 °C.

Principe de fonctionnement

Le WB-UPS v.3 contient deux éléments Li-ion, un circuit de charge et un convertisseur élévateur. Un microcontrôleur commande les convertisseurs.

Un fusible et un circuit intégré de supervision protègent la batterie contre la surcharge, la décharge excessive et les surintensités. Une protection matérielle empêche la charge sous zéro et protège contre la surchauffe. Un circuit d’équilibrage égalise les tensions des éléments.

Paramètres mesurés et calculés :

Tension d’entrée* sur Vin ;
Tension de sortie* sur Vout ;
Tension de batterie ;
Courant de batterie : positif pendant la charge, négatif pendant la décharge ;
Courant d’entrée de charge : courant prélevé sur Vin pour charger la batterie ;
Courant de charge électrique pendant l’alimentation par batterie ;
État de charge de la batterie, lissé et brut ;
Température de batterie.

*La tension maximale mesurable est de 25.6 V ; les tensions réelles supérieures sont affichées comme 25.6 V.

Le courant passant de Vin à Vout par la diode idéale n’est pas mesuré. La puissance de la charge ne peut être mesurée que pendant le fonctionnement sur batterie.

Utilisez Modbus RTU sur RS-485 pour lire les mesures et valeurs calculées et modifier les paramètres et modes de fonctionnement.

Fonctionnement avec alimentation d’entrée externe

Avec une alimentation sur Vin, la diode idéale conduit vers Vout. Le convertisseur élévateur de décharge reste en fonctionnement, assurant une alimentation ininterrompue de la charge à la disparition de la tension d’entrée.

Si la tension d’entrée dépasse de plus de 0.6 V la sortie configurée du convertisseur, la consommation sur batterie est négligeable et l’alimentation externe fournit la charge.

Le WB-UPS v.3 est toujours allumé lorsqu’une alimentation externe est présente à l’entrée.

La tension de sortie du convertisseur est réglée automatiquement ou manuellement.

Mode automatique :

la sortie du convertisseur est réglée 0.7 V sous Vin, dans la plage 10–24.9 V ;
le réglage du convertisseur change 10 secondes après une variation de la tension d’entrée. Si Vin baisse, la batterie alimente la charge pendant ces 10 premières secondes ;
en dessous de 10 V en entrée, le réglage de sortie reste inchangé ;
à 25.6 V en entrée ou plus, la sortie est réglée à 24.9 V, car le WB-UPS v.3 ne peut pas mesurer au-delà de 25.6 V.

Mode manuel :

le convertisseur élévateur produit la tension configurée indépendamment de Vin ;
si la tension d’entrée dépasse ce réglage, elle passe directement par la diode vers la sortie en contournant le convertisseur. La tension de sortie ne peut donc pas être inférieure à la tension d’entrée ;
si la tension d’entrée tombe sous le réglage :
- la batterie alimente la charge et se décharge ;
- la charge de la batterie s’arrête ;
- après décharge de la batterie, le convertisseur élévateur s’arrête et la tension de sortie égale la tension d’entrée.
choisissez un réglage de sortie au moins 0.7 V sous la tension de l’alimentation externe ;
la tension de sortie peut diminuer pendant le fonctionnement sur batterie si le fonctionnement en parallèle est activé, comme c’est le cas par défaut. Pour un seul UPS, désactivez le fonctionnement en parallèle afin d’obtenir une tension de sortie plus précise ;
par sécurité, un nouveau réglage de tension du convertisseur n’est appliqué que lorsque la tension d’entrée le dépasse de 0.7 V. Jusque-là, le réglage précédent reste appliqué, ou 11.5 V juste après la mise sous tension ;
le mode de sélection de tension et la consigne manuelle sont configurables ; voir Configuration, Table des registres).

Charge de la batterie

La charge n’a lieu que si toutes les conditions sont réunies :

une tension d’entrée est présente ;
aucun courant n’est prélevé sur la batterie : la tension d’entrée dépasse la tension de sortie configurée ;
la température de la batterie est comprise entre +5 et +50 °C ;
la tension de batterie est inférieure à 8.1 V.

Deux éléments Li-ion en série atteignent la pleine charge à 8.4 V, mais le module ne les charge qu’à 8.1 V. Ne pas utiliser la pleine capacité prolonge la durée de vie de la batterie.

Le courant de charge par défaut est de 600 mA et peut être modifié dans les paramètres.

Une charge complète prend jusqu’à 4.5 heures.

Self-discharge and recharge

Contrairement aux batteries au plomb, les éléments Li-ion ne doivent pas recevoir une charge d’entretien continue. Lorsque la tension de la batterie WB-UPS atteint 8.1 V et que le courant de charge tombe sous 100 mA, la charge s’arrête.

Même avec une alimentation d’entrée présente, les circuits internes déchargent lentement la batterie à environ 250 µA. La tension et l’état de charge diminuent donc progressivement, d’environ 2 % par semaine. Sous 7.8 V, la charge reprend, charge complètement la batterie, puis s’arrête à nouveau. Sur plusieurs mois, le graphique d’état de charge peut osciller entre environ 85 % et 100 %.

Cela est normal. L’autodécharge ne peut pas être éliminée, et le seuil de recharge réduit la fréquence des cycles de charge pour prolonger la durée de vie de la batterie.

Fonctionnement sur batterie

Lorsque l’alimentation d’entrée disparaît, l’appareil passe sur batterie. La tension de sortie est :

en mode automatique, 0.7 V sous la tension d’entrée enregistrée 10 secondes avant la coupure ;
en mode manuel, la valeur configurée.

Si fonctionnement en parallèle est activé, comme par défaut, la tension de sortie peut diminuer. Pour un seul UPS, désactivez le fonctionnement en parallèle pour améliorer la précision de tension de sortie, surtout avec une consigne manuelle.

Sur batterie, le convertisseur fournit 15 W en continu et jusqu’à 20 W brièvement. Dépasser la limite de puissance sur batterie fait chuter la tension de sortie.

Les composants et les éléments chauffent pendant le fonctionnement sur batterie proportionnellement à la puissance de la charge. Au-delà de 60 °C de température de batterie, la sortie est désactivée jusqu’au refroidissement de la batterie.

Pour les charges proches de la puissance nominale de 15 W, maintenez la température ambiante à 30 °C ou moins ; sinon, la surchauffe de la batterie peut déconnecter la charge avant épuisement de la capacité. Réduisez la puissance de charge pour un fonctionnement prolongé sur batterie à des températures ambiantes plus élevées.

Load control during battery operation

Utilisez Load control in backup power mode pour déconnecter/reconnecter la charge sur batterie. Un fonctionnement périodique, par exemple uniquement pendant les mesures, peut prolonger l’autonomie du système.

En présence de tension d’entrée, ce registre n’a aucun effet : l’alimentation passe de Vin à Vout par la diode.

Si le contrôleur est alimenté par le même WB-UPS v.3, déconnecter la charge éteint aussi le contrôleur.

Mode transport

Après les essais en usine, le WB-UPS v.3 est placé en mode transport :

la batterie est déconnectée des consommateurs ;
un stockage prolongé est possible avec une consommation minimale d’environ 70 µA ;
le bouton en façade ne peut pas allumer l’appareil.

Appliquez une alimentation à Vin pour quitter le mode transport et passer en fonctionnement normal.

Activez le mode transport avec le bouton encastré accessible par l’ouverture du couvercle latéral près de Shipping mode, uniquement en l’absence d’alimentation sur Vin. Cela est recommandé pour un stockage prolongé sans alimentation, par exemple dans un tableau assemblé en attente d’expédition.

Mécanismes de protection

Les éléments Li-ion 18650 sont sûrs lorsqu’ils sont manipulés correctement : évitez la charge/décharge d’une batterie surchauffée, les courants excessifs y compris les courts-circuits, la surcharge et les chocs mécaniques importants ou dommages à l’enveloppe des éléments. Évitez la charge sous zéro et la décharge profonde pour prolonger leur durée de vie.

Le WB-UPS v.3 comprend :

un circuit de protection Li-ion multifonction VOLTAGE & CURRENT PROTECT, qui déconnecte la batterie en cas de surtension, sous-tension, courant de charge/décharge excessif ou court-circuit. Il assure aussi le mode transport ;
un fusible commandé SCP, qui s’ouvre en cas de courant excessif comme un fusible ordinaire et possède une entrée Heater. Un circuit supplémentaire indépendant BALANCE & PROTECT peut activer cette entrée pour ouvrir définitivement le fusible si la tension de l’un des éléments dépasse sa limite ;
un circuit d’équilibrage des éléments BALANCE & PROTECT, qui égalise la charge et évite la surcharge d’un élément alors que l’autre reste déchargé ;

un double contrôle de la tension de charge : logiciel par le microcontrôleur et matériel par un circuit intégré dédié ;
des limites matérielles de courant de charge/décharge ;
une double surveillance logicielle/matérielle de température, empêchant la décharge au-dessus de +60 °C ou en dessous de −20 °C et la charge au-dessus de +50 °C ou en dessous de +5 °C.

Bouton de commande et signalisation

Le bouton du couvercle avant allume/éteint le module et indique son état. Le bouton ne peut éteindre le module qu’en l’absence d’alimentation externe. Avec une tension sur Vin, le module est toujours allumé.

L’éclairage du bouton indique :

Voyants		État
Vert fixe (Full)		une tension d’entrée est présente ; éléments chargés.
Clignotement vert lent, 0.5 Hz (Charge)		une tension d’entrée est présente ; charge en cours.
Rouge fixe (In fail)		absence de tension d’entrée ; fonctionnement sur batterie ; aucune consommation : charge absente ou inactive.
Clignotement rouge lent, 0.5 Hz (In fail)		absence de tension d’entrée ; fonctionnement sur batterie ; la charge consomme du courant.
Clignotement rouge rapide, 4 Hz		décharge : batterie épuisée ; charge déconnectée ; décharge : température de batterie inférieure à −20 °C ou supérieure à +60 °C ; charge déconnectée ; charge : température de batterie inférieure à +5 °C ou supérieure à +50 °C ; charge suspendue, consommateur alimenté par Vin.

État du bouton et compteurs d’appuis dans l’interface web

Le registres Modbus exposent l’état du bouton et les compteurs de quatre types d’appui standard : court, long, double court et court suivi d’un long, permettant d’utiliser le bouton comme commande supplémentaire.

Sans alimentation externe, un appui long éteint l’appareil. Les autres types d’appui ne sont pas limités.

Raccordement de plusieurs modules WB-UPS v.3 en parallèle

Pour une charge de forte puissance, répartissez-la de préférence en groupes de 15 W maximum avec un WB-UPS v.3 distinct par groupe. Si cela est impossible, par exemple si une seule charge dépasse 15 W ou varie dans le temps, ou si une plus longue autonomie est nécessaire, plusieurs WB-UPS v.3 peuvent fonctionner en parallèle.

Sorties WB-UPS v.3 en parallèle avec des fils de même longueur

La mise en parallèle des sorties additionne leurs capacités de puissance et l’énergie des batteries.

Le fonctionnement en parallèle est activé par défaut. Les unités répartissent la charge de façon autonome : lorsque la demande de puissance augmente, chacune réduit sa consigne de sortie pour transférer une partie de la charge aux unités voisines.

La tension de sortie peut diminuer jusqu’à 10 % à charge maximale.

L’exemple de la source utilise trois WB-UPS v.3 en parallèle pour une charge nominale de 35–40 W, avec une énergie totale de batterie de 45 Wh, et indique qu’une charge de 15 W peut fonctionner plus de trois heures.

Un partage parfaitement égal est impossible en raison de la résistance des fils et des tolérances des réglages de tension. Pour utiliser au mieux la capacité des batteries :

sélectionnez le mode de tension manuel et la même tension de sortie sur toutes les unités en parallèle ;
utilisez un câblage en étoile : un fil distinct de chaque UPS vers la charge ou vers un bornier commun alimentant les charges ;
utilisez des sections et longueurs de conducteurs identiques pour minimiser les différences de résistance ;
prévoyez une marge de puissance de 2–3 W par WB-UPS v.3.

Sans marge, par exemple avec une charge de 45 W sur trois unités, un UPS peut dépasser sa puissance nominale et chauffer davantage, provoquant un arrêt thermique prématuré.

Installation

Raccordement du WB-UPS v.3 à une alimentation

Montez l’appareil sur un rail DIN standard de 35 mm.

Évitez la surchauffe : n’installez pas l’appareil à côté de composants chauds tels que des contacteurs. Laissez environ 1 cm entre appareils voisins pour le refroidissement, par exemple avec une butée de rail DIN.

Le schéma montre une charge alimentée via WB-UPS. Raccordez l’alimentation principale à Vin et GND et la charge secourue à Vout et GND.

Interface web du contrôleur Wiren Board

Sélection d’un modèle

Pour afficher l’appareil dans l’onglet Devices de l’interface web du contrôleur Wiren Board, ajoutez-le automatiquement en recherchant les appareils Wiren Board sur RS-485 ou manuellement en sélectionnant le modèle WB-UPS v.3.

Si le modèle est absent ou si la vue de l’appareil diffère de cet exemple, mettez à jour micrologiciel de l’appareil et le logiciel du contrôleur.

Commande de l’appareil et consultation des valeurs

L’interface web permet de commander les sorties de l’appareil et de consulter les mesures. Pour modifier les canaux affichés, éditez la configuration de l’appareil dans les paramètres du pilote wb-mqtt-serial.

Les commandes disponibles dépendent du mode sélectionné.

Configuration

Méthodes de configuration

Définissez les paramètres dans l’interface web du contrôleur Wiren Board, sous Settings → Configs → Serial devices driver configuration. Si ces éléments ne sont pas disponibles, vérifiez votre niveau d’accès.
Écrivez les paramètres dans les registres Modbus du module depuis la console du contrôleur à l’aide de l’utilitaire modbus-utils-rpc ou l’ modbus_client.
Sans contrôleur Wiren Board, utilisez le configurateur web des appareils Wiren Board ou un autre logiciel ; voir Utilisation des appareils Modbus Wiren Board sans contrôleur. Un ordinateur équipé d’un convertisseur d’interface est nécessaire : USB-RS485.

Nos appareils évoluent en permanence. Si des paramètres décrits dans ce manuel sont absents, mettez à jour le micrologiciel de l’appareil et le logiciel du contrôleur.

Configuration du WB-UPS v.3 dans l’interface web

Fonctionnement Modbus

Les appareils Wiren Board utilisent Modbus RTU. La connexion physique utilise l’interface RS-485.

. Toutes les principales commandes de lecture et d’écriture d’un ou de plusieurs registres sont prises en charge. Consultez la liste dans la description du protocole Modbus.

Le module peut être configuré :

dans l’interface web du contrôleur Wiren Board ;
à l’aide du configurateur web des appareils Wiren Board;
à l’aide de logiciels tiers.

Paramètres du port par défaut

Valeur par défaut	Nom du paramètre dans l’interface web	Paramètre
9600	Débit en bauds	Débit en bauds, bit/s
8	Bits de données	Nombre de bits de données
Aucune	Parité	Parité
2	Bits d’arrêt	Nombre de bits d’arrêt

Dans le micrologiciel actuel, le réglage Bits d’arrêt est facultatif : l’appareil fonctionne aussi correctement lorsque son nombre de bits d’arrêt diffère de celui du maître Modbus.

Pour une réponse plus rapide, nous recommandons d’augmenter le débit à 115200 bit/s; voir Réglage des paramètres de communication

Adresse Modbus

Chaque appareil du bus doit avoir une adresse unique comprise entre 1 et 247. L’adresse attribuée en usine figure sur les étiquettes du boîtier (couvercle supérieur, côté ou dessous). Les appareils d’un même lot de production reçoivent des adresses différentes ; ceux d’une même commande auront donc généralement des adresses différentes.

Pour savoir comment rechercher, modifier ou réinitialiser l’adresse, voir Adresse Modbus d’un appareil Wiren Board.

Extension Fast Modbus

Fast Modbus étend le Modbus standard avec une détection rapide des appareils Wiren Board sur RS-485 et l’interrogation des événements.

Ces fonctions sont activées par une commande spéciale du maître ; les appareils Wiren Board restent donc compatibles avec les équipements tiers.

Tous les registres ne prennent pas en charge la génération d’événements. Consultez la table des registres : les registres compatibles sont marqués ⚡. Voir Fast Modbus.

Table des registres

Table des registres du WB-UPS

Mises à jour du micrologiciel et réinitialisation des paramètres

Les appareils Wiren Board prennent en charge les mises à jour du micrologiciel via Modbus. Cela permet de corriger les défauts sur le site d’installation et, lorsque c’est techniquement possible, d’ajouter des fonctions. Les paramètres enregistrés dans l’appareil sont conservés lors d’une mise à jour du micrologiciel.

Instructions :

Les nouvelles versions du micrologiciel figurent dans le journal des modifications du micrologiciel.

Problèmes connus

Problèmes matériels et particularités du WB-UPS v.3 identifiés pendant l’utilisation.

Révisions matérielles

Historique des révisions

Images et plans de l’appareil

Circuit imprimé du WB-UPS v.3
Bloc-batterie
Carte inférieure du WB-UPS v.3
Vue latérale du WB-UPS v.3
Dimensions hors tout

CorelDRAW 2018 (police : Ubuntu) : Fichier : WB-Library.cdr.zip

Visio :

Appareils Wiren Board : Fichier : WB-Visio-Lib.zip.
Boîtiers, disjoncteurs, contacteurs et autres symboles tiers.

SVG : Fichier : WB-Library.svg.zip

Plan coté du module (DXF) : Fichier : WB-UPSv3.dxf.zip

Plan coté du module (PDF) : Fichier : WB-UPSv3.pdf

Bibliothèque de symboles de schémas AutoCAD Electrical: Fichier : Wirenboard-AE-base.zip