GeeekPi USV Gen 6

Nach ca. 4 Jahren bringt GeeekPi endlich den lang ersehnten Nachfolger der UPS plus heraus und nennt das Teil UPSv6 oder UPS Gen 6.

Herausragender Unterschied zum Vorgänger ist die Spannungsversorgung über zwei in Serie geschaltete LiIon Zellen, auch die Schaltung und der Aufbau sind komplett verschieden.

Laut Beschreibung passt die UPS nur für Raspberry Pi 4 und 5, für diese beiden RPi Typen werden passende Schraubbolzen mitgeliefert. Da die elektrischen Anschlüsse bei allen neueren RPi Typen aber identisch ausgeführt sind, arbeitet die UPS auch mit dem RPi 3B+ zusammen, die mitgelieferten Abstandshalter passen genauso für den RPi 3.

Ein bisschen Kopfweh hat mir die serielle Konfiguration der Zellen bereitet, denn es stellte sich heraus, dass es kein Balancing auf der UPS gibt. Die Zellen sitzen auf einem eigenen Board ohne weitere Beschaltung, das mit lediglich zwei Leitungen mit der Elektronikplatine verbunden ist.

Diesen Umstand habe ich anfangs geflissentlich übersehen und einfach zwei LiIon Zellen unbekannten Ladezustands in den Halter eingelegt und die UPS mit einem 20 WPD PD - Power Delivery, Ladung bei geeigneten Devices mit 12 V USB -Ladegerät verbunden. Die Zellen wurden sofort geladen, was mit den blauen LEDs auf der UPS angezeigt wird.

Leider stellt sich später heraus, dass die beiden Zellen total ungleich geladen wurden, die Zellspannungen waren bei Ladeschluss 3,6 V und 4,5 V, was natürlich komplett daneben ist. Für eine LiIon Zelle muss bei 4,2 V die Ladung beendet werden, sonst droht die Zellchemie umzukippen, die Zelle kann schlimmstenfalls in Flammen aufgehen, teilweise auch erst Wochen nach der Überladung.

Der Hersteller weist an mehreren Stellen darauf hin, dass Zellen namhafter Hersteller und mit identischen oder sehr ähnlichen Parametern bezüglich des Innenwiderstands verwendet und vor Einsetzen in die UPS extern [auf die gleiche Zellspannung] geladen werden müssen, damit es nicht zu den beobachteten Problemen kommt.

Ich habe diese Vorgaben nach bestem Wissen und Gewissen umgesetzt und zwei Zellen von LG mit identischem Aufdruck verwendet.

Die Zellen stammen aus demselben Kauf und nachdem ich sie für den zweiten Versuch mit einem LiIon Ladegerät voll geladen hatte, wanderten sie in die UPS. Nach ein paar Lade-/Entladezyklen in der UPS sind die Zellspannungen aber wieder auseinander gewandert.

Konkret müssen für diese Art der Spannungsversorgung - LiIon Zellen in 2S Konfiguration ohne Balancer - also selektierte Zellen verwendet werden. Nach meiner Einschätzung ist es allerdings für den gemeinen Anwender nahezu aussichtslos, solche Zellen zu erstehen.

Die Alternative ist die zusätzliche Verwendung eines Balancer zum Nachrüsten.

Ich habe mir bei meinen Freunden in China einen induktiven 2S Balancer besorgt, mit doppelseitigem Klebeband zwischen Batterieboard und Kühlkörper aufgeklebt und an die drei Kontakte angelötet.

Der verwendete Balancer schaltet sich bei ungleichen Spannungslagen der Zellen > 100 mV automatisch ein und bei Gleichheit (Differenz < 30 mV) auch wieder aus.

Beim Entladen habe ich das nicht beobachtet, aber während der letzten Ladung hat sich der Balancer kurz vor Ende des Ladevorgangs aktiviert. Ca. 10 Minuten danach waren die Zellen voll und die Ausgleichsladung wurde zeitgleich beendet.

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Welche Maßnahmen für den RPi noch zu treffen sind, damit er bei nachlassender Akkuspannung ordentlich herunter gefahren und bei Erreichen der Spannung zum Wiedereinschalten erneut gestartet wird, muss ich noch herausfinden. GeeekPi unterstützt dabei nach Kräften mit Beispielen in den Grundlagen auf Github.

Die Beschreibung der Grundlagen und ein umfangreiches Wiki sind im Netz zu finden. Meine Ergebnisse und die Weiterungen, die sich ergeben.

Die USV Gen 6 ist ziemlich neu auf dem Markt und zur Zeit (Stand 10/2025) ändern sich die Inhalte der verlinkten Seiten noch. Kaufen kann man die USV bei Amazon oder direkt beim Hersteller.

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Zu Beginn diesen Sommers hat der kleine RPi plötzlich gemeint, er müsse sich mal trotzig zeigen und hat sang- und klanglos die Zusammenarbeit eingestellt - geschuldet wohl den heftigen Temperaturen am Aufstellplatz. Ja, ich habe bisher einen Lüfter verweigert, da alle bisherigen Versuche in dieser Richtung zu laut daher kamen.

Als Abhilfe habe ich mir dann einen 92 mm Noctua 5V PWM geleistet, der per PWM Ansteuerung jegliches Geheule von vornherein unterbindet. Durch den vergleichsweise großen Durchmesser muss er für ausreichenden Luftdurchsatz nur sehr langsam drehen, was per se leise bedeutet. Den Durchmesser habe ich gewählt, weil der Turm aus Akku -Schacht, USV-Platine, Raspberry Pi und SSD Adapter fast genau diese Höhe ergibt.

Damit das Ganze eine Einheit ergibt, bekommen die beiden Teile (Turm und Lüfter) eine gemeinsame Basis, selbstverständlich passend 3D gedruckt.

Die hintere Vertiefung nimmt den senkrecht stehenden Lüfter auf, vorne steht der Turm drin. Beide Ausschnitte passen saugend, eine Befestigung erübrigt sich, solange die Kombination nicht in der Gegend herumgeworfen wird.

Der Abstand zwischen Lüfter und Platinen sorgt dafür, dass der Luftstrom Zeit hat, sich vor dem Auftreffen auf Hindernisse schon ein bisschen zu beruhigen, nicht mehr so verwirbelt ist.

Die Designunterlagen für diese Basisplatte stelle ich zur Verfügung. Im ZIP ist die RSDOCX Datei für Designspark Mechanical V6.x (für eigene Änderungen) sowie die STL Datei für den Slicer enthalten.

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Seine Versorgungsspannung erhält der Lüfter über die 5 V-Schiene des SATA Port der USV. Die Drehzahl wird per PWM über GPIO18 des RPi (Pin 12 am Steckerfeld) eingestellt und wird so geregelt, dass der Noctua weitestgehend unhörbar seinen Dienst erfüllt. Im normalen Betrieb reichen 30% Drehzahl, um alle Bauelemente kühl zu halten. Steigt die Temperatur der CPU an, wird die Drehzahl stufenlos erhöht, bis sie bei 65° Chiptemperatur 100% erreicht. Bisher ist der Lüfter immer nur direkt nach dem Systemstart kurz mit leicht erhöhter Drehzahl gelaufen, weil der Start ungekühlt erfolgt. Die PWM Leitung ist mit einem 4,7 kΩ Widerstand auf Masse gezogen, damit der Lüfter nicht mit Vollgas dreht, solange die Regelung noch nicht gestartet ist.

Da der RPi im gegebenen System unter HAOS (Home Assistant Operating System) läuft, ist es schon fast ein Kunststück, den PWM0 Pin des RPi anzusprechen. Es muss einmal das AddOn Pigpio  und zum anderen die Custom Integration rpi_gpio_pwm via HACS installiert werden. Es gibt andere Möglichkeiten, um aus HA heraus PWM zu erzeugen, ich habe diese Kombination verwendet.

Die Leitung des Lüfters habe ich stark gekürzt und aufgespleißt. Schwarz und Gelb ist die Versorgung mit GND und +5V, Blau ist das PWM Signal, Grün liefert die  Drehzahlinformation (2 Impulse/Umdrehung), hier nicht genutzt.

So gekühlt muss der RPi nicht mehr im kühlen Keller sein unbeachtetes Dasein fristen, er darf jetzt wieder im Büro unter dem Schreibtisch einziehen :)