UPS バッテリーの劣化診断について

質問

現在、業務で、工業機器に使うUPSの保守管理を任されているのですが、鉛バッテリーの劣化診断・交換時期判断について、かなり迷っています。（今回、使用のUPSは、交流をサイリスタで直流変換し、バッテリーに充電し、停電時は、バッテリーから直接負荷に直流給電するものです。直列で220Vの給電となちます。夏は周囲温度が40℃近くになります。）
いろいろ、参考書やネットなどで調べてみたのですが、どうもしっくりくるものがないので、教えていただけないでしょうか？
内容としては、
・使用をはじめて、10年くらいたっているが、比重が1.28付近であり、放電テストにおいて、最高使用電流出力で使用時間内、電圧ドロップが機器が使用できる電圧範囲内であれば、ひきつずき使用していいのですか？（一般的には、3～5年で交換となってますよね）。現在の無停電保証時間は20分程度です。それに対してバッテリーの容量は20時間くらいであります。なので、劣化で容量が半分になっても20分もつので、使用してもいいのでしょうか？
・バッテリーの充電電流は、充電電圧とバッテリー電圧がイコールになるまで流れるのですか？
・過充電はなぜおこるのですか？もともと、バッテリーは容量が決まっているのでは。劣化により、バッテリー自体の起電圧が落ちてしまうのですか？
・均等充電しても、各セルで比重がばらついたり、1.28以下である場合は、その段階で、単純に交換時期と考えていいのでしょうか？
以上、すいませんがよろしくお願いします。

回答No.3

kawakawakawa13 · ベストアンサー

＞電子機器は動作保証電圧以下で、電源電圧をいれたとき、止まらず、機器が誤操作する可能性があるから、ＵＶＬＯ機能をいれると聞いたことがあります。

ＵＰＳの機能自体、他の電源、例えば発電機等の安定給電開始までのつなぎ、若しくはそれが無い場合に安全にシャットダウンを行うためのものです。
そのあたり、費用対効果、業務の中断や器材の破損等のリスクを軽減するためのものなので、「動作保証電圧以下で、電源電圧をいれたとき」などの状況は発生しないと思いますが。
＜いくら比重が良好であっても、実際に負荷がかかった状態でどうなるかはわからないからです。
とありますが、これは負荷がかかったとき、いきなり電圧ドロップがおきたり、するということでしょうか？

前にも書きましたが、電子器材で一番恐ろしいのは、電圧の緩降下です。
いきなりの電圧ドロップによる機能停止ならば、まだ、器材は耐えられます。
私の経験ですが、ＭＦバッテリーを使用したＵＰＳで、バッテリーの交換を怠っていたため、コンピューターのＨＤＤやマザーボード等が破損して、交換するはめになりました。
また、別の部署では、サーバーがダウンし、完全復旧に１週間掛かっています。
比重は良くても、古いバッテリーの場合、電極や液の劣化が考えられます。
そうしたバッテリーは、瞬間若しくは短時間なら、耐えられるかもしれませんが、規定時間内、既定の電圧を発生させられるとは限らないのです。

お礼

回答ありがとうございます。
＜ＵＰＳの機能自体、他の電源、例えば発電機等の安定給電開始までのつなぎ、若しくはそれが無い場合に安全にシャットダウンを行うためのものです。
そのあたり、費用対効果、業務の中断や器材の破損等のリスクを軽減するためのものなので、「動作保証電圧以下で、電源電圧をいれたとき」などの状況は発生しないと思いますが。

私の話は、バッテリーでもリチウム２次電池で駆動する小型電子機器の話でした。。。今回のようねＵＰＳとは　関係ないですね。

今回、私がＵＰＳで無停電にするのは、電子機器でなく、電気磁石です。
なので、急降下して、磁力がなくなるのが一番困るのです。
逆に緩降下なら都合はいいのです。

どちらにせよ、長年使ったバッテリーでは、例え使用できても信頼性が低いようなので、年数交換で考えてみようと思います
ありがとうございました。

回答No.2

ooi_ocha

日本電池工業界では、バッテリーの寿命は容量が８０％に低下した
時とされています。
　普通、CS型は14年、HS型は7年、陰極吸収型は10年以下などと言われ
ます。バッテリーの劣化は比重だけでは判断つきません。内部インピー
ダンス上昇があると、いざ停電と言うときに使い物になりません。
　簡単に判断する方法として、バッテリーを短時間放電し、その電流
の出具合から内部インピーダンスの測定を行うものがありますが、
その測定器自体が高価です。定期的な交換が一番安いし、リスクが
押さえられると思います。

補足

回答ありがとうございます。
内部インピーダンスの測定ですが、単純に、負荷がないときの電圧を測定し、負荷をいれたときの電圧ドロップと電流値を測定して計算するという方法ではダメなのですか？（これなら、テスターと電流メーターがあればできます）　それとも、他の高価な測定器があるのですか？
また、内部インピーダンスは、負荷に電流をながしている最中に、上がったりするのですか？（負荷をひいているときにあがると、電圧ドロップが突然起こり危険な状態となります）
ご存じであれば、教えていただけないでしょうか？

以上　よろしくお願いします。

回答No.1

kawakawakawa13

基本的に、ＵＰＳのバッテリーは消耗品と考えたほうが良いです。
なぜなら、いくら比重が良好であっても、実際に負荷がかかった状態でどうなるかはわからないからです。
コンピューター等の電子機器の場合、最も恐ろしいのが、電圧の緩降下です。
今の電子機器は、急激な電源の切断には耐えられても、緩やかな電圧低下には対応できません。
ですから、蓄電池は、定期的に交換して、保証期間内のものを使うのが望ましいのです。
バッテリーの充電は、湿式のものは、最初の充電、比重が下がったときの補充電を除けば、ＭＦバッテリーと同じく一定の電流を流し続ける均等充電を行います。
過充電は、この均等充電の電流量もしくは電圧が高すぎるため起こります。
あるいは補充電のやりすぎですね。
交換時期は、取扱説明書等に明記されています。
期間内でも、御指摘のように、比重のばらつきが大きくなれば交換したほうがいいです。

補足

回答ありがとうございます。
電子機器は動作保証電圧以下で、電源電圧をいれたとき、止まらず、機器が誤操作する可能性があるから、ＵＶＬＯ機能をいれると聞いたことがあります。
今回回答いただいた中で、
＜なぜなら、いくら比重が良好であっても、実際に負荷がかかった状態でどうなるかはわからないからです。
とありますが、これは負荷がかかったとき、いきなり電圧ドロップがおきたり、するということでしょうか？
なにか、経験があるのであれば、教えていただけないでしょうか？
以上　よろしくお願いします。