UPSバッテリーの寿命

UPSを使ってると、必ず出会うのがバッテリ交換。

環境温度にもよるそうですが、UPSメーカによると3から5年程度で寿命を迎えるのが一般的だそうです。

でまぁ、うちのサーバ系でもUPSが稼働してるんですが、そのうち1台で1年半ほど前に警告がでて交換しました。まぁ、これで当分は大丈夫だろ・・・と思ってたんですが、またしても交換警告が。しかも今回は2台連続で。1台は稼働開始から3年ほどたったUPSなんで、まぁ妥当っちゃぁ妥当なんですが、もう一台が1年半前に交換したUPS。
えぇー？なんで・・・・？

ちうわけで、調べてみることにしました。

ぐぐってみると、バッテリー寿命は電池の内部抵抗を見てるとか。というわけで、こんな装置をつくってみました。

制御系にRaspberry PIを利用して、電池からの放電制御と電流・電圧測定を行います。
負荷は、バッテリーを直結しておおよそ1Aが流れるくらい、すなわち10Ωくらいの抵抗。で、この抵抗がめっちゃめちゃ発熱するので、金属板に熱伝導シールで貼り付けてあります。

これでどーするかというと、

1. 負荷出力OFF状態で、バッテリの開放電圧を測定
2. 負荷出力をONに遷移させて、バッテリの両端電圧と電流を測定
3. 開放電圧と、ON時電圧・電流からバッテリの内部抵抗を計算
4. 負荷出力をONにしたまま、一定時間おきに電圧・電流値を測定
5. 電圧が11Vに達した時点で負荷出力をOFFし、時間を計測
6. 記録した電流・電圧からAh値を計算

まぁ、やってることは、ぜーんぜん大したことなくて、手動でもできるんですが、Pythonスクリプトでやったら楽だなってことで、PI にやってもらいます。

でまぁ、測定結果はこんな感じ

長期放置したバッテリは容量スカスカになってますが、交換で外したばかりのバッテリ、 全然劣化してるように見えないんですが・・・・・・？

内部抵抗も、新品と、交換したてバッテリ２個でほとんど変わらない。

数字じゃわかりにくいので、グラフにしてみよう。

右下の3個の測定点の違いが判らない・・・・・新品より容量が大きいのもあれば、内部抵抗が小さいのもある。

これ、UPSのバッテリ診断を信用していいんか・・・・？

最後におまけ。

測定スクリプトも載せておきましょう

#coding: utf-8

import io
import sys
import smbus
import time
import locale
import psycopg2
import struct
import RPi.GPIO as GPIO

bus_number  = 1
args = sys.argv
i2c_addr = 0x47

interval = 5
lowlimit = 11.0

bus = smbus.SMBus(bus_number)

def writeReg(reg_addr , data):
        bus.write_word_data(i2c_addr , reg_addr , data)

class INA226:
        vol = 0
        amp = 0

        def __init__(self):
                writeReg(0x05 ,0x000a)
                time.sleep(1)

        def readData(self):
                val = bus.read_word_data(i2c_addr , 0x02)
                val = struct.unpack(">H" , struct.pack("<H" , val))[0]
                self.vol = val * 1.25 / 1000
                val = bus.read_word_data(i2c_addr , 0x04)
                val = struct.unpack(">h" , struct.pack("<H" , val))[0]
                amp = val
                self.amp = val / 1000.0
                #print "Voltage %0.3f (V)" % (vol)
                #print "Current %0.3f (A)" % (amp)

def DBwrite():
        item = pg_con.cursor()
        item.execute("BEGIN;")
        SQL = "LOCK TABLE %s IN ACCESS EXCLUSIVE MODE;" % (table)
        item.execute(SQL)
        SQL  = "SELECT max(\"id\") FROM %s;" % (table)
        item.execute(SQL)
        itemRes = item.fetchone()
        newid = int(itemRes[0]) + 1
        SQL  = "INSERT INTO %s " % (table)
        SQL += "(\"id\" , \"date\" , \"sensor_id\" , \"voltage\" , \"current\") "
        SQL += "VALUES('%d' , now() , '%d' , " % (newid , sensor_id)
        SQL += "'%7.3f' , '%7.4f') ;" % (vol , amp)
        item.execute(SQL)
        item.execute("COMMIT;")


def setup():
        GPIO.setmode(GPIO.BCM)
        GPIO.setup(14 , GPIO.OUT)
        GPIO.output(14 , 0)
        ina226 = INA226()

setup()
ina226 = INA226()

def InterImp():
        ina226.readData()
        volOff = ina226.vol
        GPIO.output(14,1)
        time.sleep(0.1)
        ina226.readData()
        GPIO.output(14,0)
        vol = ina226.vol
        amp = ina226.amp
        imp = (volOff - vol) / amp
        print "Open Voltage %0.3f (V)" % volOff
        print "Inter impedance %0.3f (OHM)" % imp
        time.sleep(1)

def Discharge():
        past = 0
        print "\"time\",\"Voltage\",\"Cirrent\""
        GPIO.output(14,1)
        time.sleep(0.1)
        while(1):
                ina226.readData()
                vol = ina226.vol
                amp = ina226.amp
                print "%d,%0.3f,%0.3f" % (past , vol , amp)
                if(vol < lowlimit):
                        GPIO.output(14,0)
                        print "Discharge time %d (sec)" % past
                        return;
                time.sleep(interval)
                past += interval

if __name__ == '__main__':
        InterImp()
        Discharge()

PIからの接続は、このスクリプトからリバースエンジニアリングしてください（をひ

使ってるのは、スクリプトからもわかる通り、INA226のモジュールです。このモジュールをPI　から叩きたい方も、サンプルにどーぞ