UPSのバッテリー駆動時間の計算方法。照明がちらつく。サーバーラックの音が消える。一瞬、静寂が訪れる。その静寂の中で、重要なのはただ一つの質問だけだ： 残された時間は？
UPSのランタイムを知ることは、単なるIT指標ではありません。事業継続性の基盤です。推測は、クリーンなシャットダウンと壊滅的なデータ損失の違いになり得ます。重要な資産を保護しているのですから、最善を望むことは戦略ではありません。
このガイドは、その希望を確かな数字に置き換えるためのものです。簡単なチャートからエンジニアが使用する計算式まで、ランタイムを計算する主な方法を取り上げます。さらに重要なこととして、停電時に紙の見積もりを実際に当てにできる数字に変える、現実的な要因についても触れていきます。
12V 100ah lifepo4 バッテリー
12V 100ah ナトリウムイオンバッテリー
計算する前にコア変数の理解
数学に入る前に、私たちは同じページを見なければならない。この5つの用語を押さえれば、私が現場で目にする最も一般的で高価な間違いを避けることができる。
- ワット（W）対ボルトアンペア（VA）： これが混乱の一番の原因です。VAは「見かけの電力」ですが、ワットは機器が実際に使用する「実際の電力」です。機器はワットで動作します。つまり ランタイムの計算にはワットを使わなければならない。 これは最も一般的な間違いであり、避けるのは簡単だ。
- 力率（PF）： これはワットとVAを結ぶ比率に過ぎない（W＝VA×PF）。最近のIT機器はPFが高く、通常は0.9〜1.0だが、正確な結果を得たいなら、自分の機器に合った数値を使わなければならない。
- バッテリー電圧 (V)： 簡単です。UPSのバッテリーストリングの公称電圧は、ほとんどの場合12Vの倍数です（24V、48V、192Vなど）。
- バッテリー容量（Ah - アンペア時）： これはバッテリーの蓄電量を示すものだが、完璧な実験室条件下でのものである。100Ahのバッテリーは、理論的には10時間10アンペアを供給できる。この "理論上 "という言葉が、すべての問題の始まりです。
- UPSの効率： UPSはDCバッテリーの電力をACに変換します。このプロセスは100%効率的ではありません。電力は常に熱として失われる。最新のリチウムイオンUPSは97%を超えることができますが、ほとんどの鉛酸システムでは85-95%の効率が期待できます。その損失はランタイムから直接カットされます。
方法1：手っ取り早く簡単な方法（メーカーチャートを使う）
最高だ： 最初のプロジェクト計画時や、標準的なオフィス用品のための、迅速で適切な見積もり。
大まかな数字が必要な場合もある。まずは、各メーカーが公表しているランタイムチャートをご覧ください。
その方法はこうだ：
- 総負荷（ワット）を求めます： 各機器のワット数を合計する。実際の数値が知りたければ、プラグインのワットメーターを使うこと。推測は禁物。
- UPS モデルを特定します： Eaton 9PX 3000VA "のように正確なモデルを入手してください。
- メーカーのウェブサイトをご覧ください： 製品ページで "ランタイムチャート "または "ランタイムグラフ "を探す。
- チャートで自分の負荷を見つける： 横軸に負荷を求めます。縦軸にランタイムを読み取る。
これは速く、あなたのモデルに特化している。大きな欠点は？これらのチャートは、25℃の涼しい室内にある新品のバッテリーを想定しています。現実の世界はそれほど寛容ではありません。
最高だ： 特定のランタイムを文書化し、守る必要のあるシステム管理者やIT管理者。
デザイン・ドキュメントのために確固たる数字が必要な場合、そしてそれを裏付けるものが必要な場合は、自分で計算しなければならない。
稼働時間（時間）＝（バッテリーAh×バッテリー電圧×バッテリー数×効率）／負荷（ワット数）
ステップ・バイ・ステップの実施例
ネットワーク・クローゼット用のUPSの仕様を考えてみよう。そのUPSは 12V、9Ah×2 内蔵バッテリー。ここでは控えめに 90%の効率.負荷は一定である。 300ワット.
- バッテリーの総電力（ワット時）を計算する： 9Ah×12V×バッテリー2本＝216Wh
- 効率（使用可能電力）を考慮する： 216 Wh × 0.90 = 194.4 Wh
- ランタイムを時間単位で計算する： 194.4 Wh / 300 W = 0.648時間
- 分単位に変換する： 0.648時間×60＝～39分
結果 計算すると約39分。これが出発点だ。スペックシートの数字だ。では、なぜその数字が間違っているのかについて話そう。
専門家の視点：理論と現実の架け橋
計算式ではきれいな数字が出る。しかし、現実は常にそれを削っていく。私は、実際の数字ではなく、スペックシートの数字で計画したために失敗したプロジェクトを見てきた。プロはこの2つのギャップのために計画を立てる。そのギャップを生み出す大きな3つの要因は、放電率、年数、温度である。
要因1：放電速度（ピーカートの法則）
バッテリーの消耗が早ければ早いほど、得られる総エネルギーは少なくなる。100Ahの定格は、ほとんどの場合、非常にゆっくりとした20時間の放電に基づいています。UPSは15分で全充電量を捨てなければならないかもしれない。そのような高速放電では 鉛蓄電池の 有効容量が50%低下する可能性がある。これが、紙の計算と現実が一致しない最大の理由である。
要因2：バッテリーの年齢と健康状態（SOH：State of Health）
バッテリーは消耗品だ。死んでしまう。標準的な密閉式鉛蓄電池（SLA）の現実的な寿命は3～5年です。3年目には、元の充電量の70%しか保たないかもしれません。一部の管理システム（BMS）はこれを追跡できますが、ほとんどのシステムでは、自分で経年劣化を考慮しなければなりません。無視することはできない。
要因3：周囲温度
環境は思っている以上に重要です。SLAバッテリーの理想的な温度は25℃です。これを8℃超えるごとに、バッテリーの寿命は文字通り半分になります。また、温度が低いと、使用可能な容量が一時的に減少します。要するに、熱はバッテリーを殺すということです。
ディープ・ダイブ・ケース・スタディ12V 100Ahのリアリティ・チェック
シナリオ
- クリティカルロード： 小型のサーバーラックは、常に 500ワット（W）.
- バッテリー スタンダード 12V 100Ah 密閉式鉛蓄電池 (SLA).
- ゴールだ： 実際の走行時間を調べる。
ステップ1：理想化された計算（初心者の間違い）
ラベルを見るだけで、計算は簡単だ。
- 合計理論エネルギー（Wh）： 100 Ah × 12 V = 1200 Wh
- 理論上のランタイム： 1200Wh÷500W＝2.4時間、または 144分. 結論 危険なミスだ。初めての人は2時間半近くかかると思うだろう。
ステップ2：プロの計算（現実の適用）
1.UPS インバーター効率を調整する： 90%の効率を仮定する。
- バッテリーからの実際の消費電力： 500 W (負荷) / 0.90 (効率) = 556 W
- ランタイムを修正しました： 1200Wh÷556W＝2.16時間、または ~130分. リアリティ・チェック #1 UPSに電力を供給するために、トップから14分を失った。
2.吐出量を調整する（Peukertの法則）： これは鉛蓄電池にとって大きな問題だ。
- 放電電流： 556 W / 12 V = 46.3 A
- 排出率（Cレート）： 46.3 A / 100 Ah = 0.46C この100Ahの定格は、極小のC/20ドロー（5A）に対するものである。もっと高い0.46Cでは、バッテリーの 実効容量 戦車はおそらく 80% 格付けの
- 有効バッテリー容量： 100 Ah × 0.80 = 80 Ah
- 有効容量に基づくランタイム： (80 Ah × 12 V) / 556 W = 960 Wh / 556 W = 1.72時間、または ~103分. リアリティ・チェック #2 上映時間は130分から103分に急減した。多くの人が火傷するのはここだ。
3.バッテリー年齢と健康状態（SOH）を調整する： バッテリーが 3歳 そしてその健康状態は 75%.
- 最終的な有効容量： 80Ah（レート調整後）×0.75（SOH）＝60Ah
- Final, True 推定ランタイム： (60 Ah × 12 V) / 556 W = 720 Wh / 556 W = 1.29 時間、または ~77分.
ケーススタディの結論 最初の144分の計算は、今では現実的なものとなっている。 77分.スペックシートを信用していたら、システムは予想よりずっと前にダウンしてしまう。
| 計算段階 | 考慮される要因 | ランタイム（分） | 理論との違い |
|---|
| 理論的 | 公称仕様のみ | 144 | – |
| 調整1 | + UPS効率(90%) | 130 | -14分 |
| 調整済み2 | + 放電率（ピューカート式） | 103 | -41分 |
| 最終的なリアリスティック | + 電池寿命（3年） | 77 | -67分（-47%） |
現代の代替品もし12.8V 100Ah LiFePO₄バッテリーを使ったら？
では、リチウム鉄リン酸塩バッテリーに交換するとどうなるか？その違いは歴然としている。
- UPSの効率： その方がいい。仮定 95%.消費電力は500W÷0.95＝526Wとなる。
- 排出率： LiFePO₄化学は非常に効率的です。Peukertの法則に悩まされることはありません。有効容量は100%に近い。
- バッテリー年齢： 3年後でも、LiFePO₄は通常、まだそれ以上である。 95% 健康だ。
- 最終的な有効容量： 100 Ah × 0.95 = 95 Ah
- 最終的なLiFePO₄のランタイム： (95 Ah × 12.8 V) / 526 W = 1216 Wh / 526 W = 2.31 時間、または ~139分.
最終的な比較：
- 3年使用のSLAバッテリー： 77分
- 3年使用LiFePO₄バッテリー： 139分 リチウムバッテリーにより、駆動時間は約2倍。しかし、それと同じくらい重要なのは、実際の性能がスペック表と一致していることだ。この予測可能性は、計画をより簡単にします。
このケーススタディで明らかなのは、選択するバッテリーの化学的性質は、数学と同じくらい重要だということだ。
| 特徴 | 密閉型鉛蓄電池（SLA） | リチウムイオン (LiFePO₄) | ナトリウムイオン（Naイオン） |
|---|
| 耐用年数 | 3～5年 | 8～10年以上 | 10年以上 予想 |
| 温度許容範囲 | 悪い（25℃を超えると劣化が早い） | 素晴らしい (-10℃～55℃) | 傑出している (-20°C to 60°C) |
| 重量/サイズ | 重い／かさばる | 軽量・コンパクト（50%以下） | 中程度 |
| 初期費用 | 低い | 高い | ロー・ミディアム (エマージング） |
| トータルコスト（TCO） | 高い（買い替えのため） | 低い (交換回数は少ない） | 非常に低い（予想） |
| 最適 | 標準的な、空調管理されたオフィス、予算重視のプロジェクト。 | クリティカルIT、エッジコンピューティング、ホットな環境、 レガシー・アップグレード長寿命が求められる。 | 極端な気温の場所、大規模なグリッドストレージ（将来のUPS使用）。 |
現実世界の4つのシナリオスタンダードからアップグレードへ
このような背景から、一般的なアプリケーションをいくつか見てみよう。
シナリオ1：小規模事業所
ここでは、PC（200W）、モニター（50W）、ルーター（10W）のランタイムを15分とし、優雅にシャットダウンする時間を確保することを目標とする。総負荷は 260ワット.標準的なタワー型UPSで、内部に 12V、7Ah SLAバッテリー (88%の効率で)計算すると、次のようになる。 34分.しかし、これは新品のバッテリーである。放電率の高さを考慮すると、より現実的な数値は以下のようになる。 20～25分.3年も経てば、15本も買えればラッキー。それが買い替えの合図だ。
シナリオ2：クリティカル・ネットワーク・クローゼット（EBM付きSLA）
発電機が起動する時間を稼ぐには、コアスイッチとサーバーに60分必要です。負荷は、サーバー（400W）とスイッチ（150W）である。 550ワット.良い選択は、外部バッテリモジュールを備えたラックマウントUPSです。 12V、9Ah SLAバッテリー 92%の効率で。紙の計算では87分。SLAバッテリーは3～5年の寿命で容量が減少するため、これは必要だ。
シナリオ3：価値の高いレガシー・システムのアップグレード
問題：3年前の重要なラックマウントUPS 12V 100Ah SLAバッテリー.負荷は 500W.私たちが見たように、その実質的なランタイムは次のように低下した。 77分これはもはや十分ではない。目標は、高価なユニット全体を交換することなくランタイムを延長することだ。
解決策はドロップイン交換だ。古いSLAを最新の 12.8V 100Ah Lifepo4バッテリー.新しい、信頼性の高いランタイムは 139分.これは信頼性を大幅に向上させる最も賢い方法だ。あなたは 実際 1回の部品交換でランタイムが80%以上延びます。さらに、新しいバッテリーは8～10年以上使用できるため、メンテナンスの手間を省き、総所有コスト（TCO）を削減できます。
シナリオ4：産業エッジ・コンピューティング・ノード
課題：40℃を超える高温の倉庫で、制御システムの信頼性の高いランタイムを30分にすること。負荷は産業用PCとI/Oデバイスで、合計 400ワット.
このような環境では、唯一の本当の選択肢は LiFePO₄ベースのUPSたぶんシングルで 48V、20Ahパック (97%の効率で）。この計算では 140分.SLAバッテリーの寿命は2年未満で尽きてしまう。リチウム・システムは、何年も確実にランタイムを提供できるため、初期費用が高い分、長期的な投資としてははるかに賢明だ。
結論
これがツールキットだ。ざっと見るためのメーカーのチャート、本格的な計画のための計算式、そして実際に頼りになる数字を得るための現実的な要素。
これらのレイヤーを理解することは、単にボックスを購入することから、真のパワー戦略を構築することへと移行できることを意味する。希望を捨て、計画を立てるのです。新しいシステムを設計する場合でも、既存のハードウェアをアップグレードする場合でも、適切なバッテリーを選択することが、予測可能なランタイムを得るための鍵となります。
利害関係が大きく、「十分近い」という選択肢がない場合、より深い話し合いが必要です。クリティカルなアプリケーションを設計している場合や、インフラを活性化する必要がある場合、 お問い合わせ私たちのチームは、どのような環境であっても、お客様のビジネスに必要な信頼性を提供するソリューションのモデル化をお手伝いします。