JP2009005451A - バックアップ給電システム - Google Patents

Abstract

【課題】バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録すること。
【解決手段】バックアップ給電システム１は、交流電源２と負荷機器３との間の電力系統に接続され、交流電源２による交流電力が異常である場合に、負荷機器３へバックアップ電力を供給する第一の電力供給部材１４を有するものである。そして、このバックアップ給電システム１は、さらに、第一の電力供給部材１４による電力が供給される電源線３６と、電源線３６に接続されることで給電されるメモリ素子３８と、電源線３６に接続されることで給電され、メモリ素子３８へのログの保存処理を実行するマイクロコンピュータ３７と、電源線３６に接続され、第一の電力供給部材１４による給電が停止した後に電源線３６へ電力を供給する第二の電力供給部材３９と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、バックアップ給電システムに関する。

特許文献１は、無停電電源装置を開示する。この無停電電源装置では、出力電流検出器により検出された出力電流値が異常なものである場合、シーケンス制御部は、そのレベル値をメモリに保存する。

特開２００６−４２５３０号公報（図３、段落００５８〜００６５など）

無停電電源装置などは、バッテリに蓄電し、商用電力などが異常である場合にはそのバッテリに蓄電されている電力を負荷機器へバックアップ給電する。そして、無停電電源装置などでは、特許文献１のように、入出力の電圧や電流のログや、装置内部のイベントのログを記録するのが望ましい。特に、バックアップ給電中に、バックアップ給電に至った経緯を示すログを記録することで、復旧時あるいは復旧後においてログを解析し、バックアップ給電に至った要因などを究明することができるようになる。

しかしながら、無停電電源装置などのバックアップ給電システムでは、バックアップ給電用の電力供給部材として、バッテリなどを使用する。バッテリは、その使用期間の長さ、充放電の回数、温度などの使用環境などに応じて劣化する。バックアップ給電システムは、このようなバッテリの寿命を十分に考慮した設計とされているが、想定外の使用環境などで使用された場合などにあっては、バッテリが設計時の想定より早く劣化し、設計上の交換期間より早くに寿命となってしまうことがある。また、バッテリの交換時期になっても、ユーザがバッテリを交換しないでいることもある。

バッテリは劣化すると、そのバックアップ給電能力が低下する。そして、バッテリのバックアップ給電能力が低下すると、実際のバックアップ給電が設計上で想定した期間より早く終わってしまい、ひいては、バックアップ給電中に、バックアップ給電に至った経緯を示すログを記録し終わる前に、バックアップ給電が終わってしまうことになる。このような事態が生じると、バックアップ給電に至った経緯を示すログを適切に残すことができない。また、ログの信頼性がなくなってしまう。

本発明は、バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録することができるバックアップ給電システムを得ることを目的とする。

本発明に係るバックアップ給電システムは、交流電源と負荷機器との間の電力系統に接続され、交流電源による交流電力が異常である場合に、負荷機器へバックアップ電力を供給する第一の電力供給部材を有するものである。そして、このバックアップ給電システムは、さらに、第一の電力供給部材による電力が供給される電源線と、電源線に接続されることで給電されるメモリ素子と、電源線に接続されることで給電され、メモリ素子へのログの保存処理を実行するマイクロコンピュータと、電源線に接続され、第一の電力供給部材による給電が停止した後に電源線へ電力を供給する第二の電力供給部材と、を有する。

この構成を採用すれば、第一の電力供給部材による電源線への給電が停止した後でも、第二の電力供給部材から供給される電力により、マイクロコンピュータおよびメモリ素子は動作し続けることができる。したがって、マイクロコンピュータは、この第二の電力供給部材から供給される電力を用いて、第一の電力供給部材による給電停止後に、ログをメモリ素子へ記録することができる。すなわち、バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録することができる。

本発明に係るバックアップ給電システムは、上述した発明の構成に加えて以下の特徴を有するものである。すなわち、第一の電力供給部材は、バッテリである。

この構成を採用すれば、バッテリが劣化していて、設計上のバックアップ給電期間での電力供給ができない場合であっても、第二の電力供給部材に蓄電された電力を用いて、マイクロコンピュータは、バッテリからの給電停止後に、バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録することができる。

本発明に係るバックアップ給電システムは、上述した発明の各構成に加えて以下の特徴を有するものである。すなわち、第二の電力供給部材は、電源線に供給される電力により充電される電気二重層キャパシタである。

この構成を採用すれば、電気二重層キャパシタが、電源線に供給される電力により充電され、電源線に常時接続される。そのため、電気二重層キャパシタは、バッテリによる給電が停止したときに瞬時停電を生じることなく、マイクロコンピュータおよびメモリ素子へ連続的に電力を供給することができる。

また、電気二重層キャパシタは、バッテリより格段に長い期間使用することができる。そのため、バッテリと電気二重層キャパシタとを組み合わせることにより、バッテリが劣化したときに電気二重層キャパシタが電力供給部材として機能することを期待でき、ログの記録が長期に渡って正常になされることを期待することができる。これに対して、２つのバッテリを組み合わせて使用する場合には、それらが同時に劣化してしまう可能性を無くすことができず、ログ記録が長期に渡って正常になされることを期待することができない。

本発明に係るバックアップ給電システムは、上述した発明の各構成に加えて以下の特徴を有するものである。すなわち、バックアップ給電システムは、さらに、第一の電力供給部材による電源線への給電を停止させる給電停止手段と、給電停止手段による給電停止制御とは無関係に、マイクロコンピュータにログの保存を指示する保存指示手段と、を有する。

この構成を採用すれば、保存指示手段の指示に基づいてバックアップ給電に至った経緯を示すログをメモリ素子に記録している最中に、給電停止手段の制御により第一の電力供給部材による給電が正常に停止されてしまうことがあったとしても、マイクロコンピュータは、その記録を正常に終えることができる。

本発明に係るバックアップ給電システムは、上述した発明の各構成に加えて以下の特徴を有するものである。すなわち、バックアップ給電システムは、さらに、第一の電力供給部材と電源線との間に接続されて、第一の電力供給部材側からの電力を電源線側へ供給し、且つ、電源線側の電力が第一の電力供給部材側へ供給されないようにする第一の電圧変換回路を有する。

この構成を採用すれば、第一の電力供給部材からの給電がない状態において、第二の電力供給部材が供給する電力が第一の電力供給部材側へ供給されないようにすることができる。第二の電力供給部材の電力は、電源線に接続されているマイクロコンピュータおよびメモリ素子により有効に利用することができる。

本発明に係るバックアップ給電システムは、上述した発明の各構成に加えて以下の特徴を有するものである。すなわち、バックアップ給電システムは、さらに、第一の電力供給部材を有する装置本体と、装置本体に着脱可能であり、第一の電圧変換回路、電源線、メモリ素子、マイクロコンピュータ、および第二の電力供給部材を有するカード部材と、を有する。

この構成を採用すれば、バックアップ給電システムのログを、装置本体と着脱可能なカード部材に記録することができる。バックアップ給電に至った経緯を示すログは、カード部材により持ち運ばれたり、装置本体以外の他の機器において利用したりすることができる。

本発明に係るバックアップ給電システムは、上述した発明の各構成に加えて以下の特徴を有するものである。すなわち、カード部材は、さらに、第一の電圧変換回路と電源線との間に接続されて、第一の電圧変換回路側からの電力を電源線側へ供給し、且つ、電源線側の電力が第一の電圧変換回路側へ供給されないようにする第二の電圧変換回路と、第一の電圧変換回路と第二の電圧変換回路との間において停電を検出する検出回路と、を有する。そして、マイクロコンピュータは、検出回路により停電が検出された場合、メモリ素子へのログの保存処理を実行する。

この構成を採用すれば、電源線に第二の電力供給部材による電力が供給されている状況において、検出回路は、第一の電圧変換回路と第二の電圧変換回路との間において、第一の電力供給部材からの給電が無くなったことを確実に検出することができる。そして、マイクロコンピュータは、その停電検出に基づいてログを確実に記録することができる。したがって、カード部材のマイクロコンピュータは、保存指示手段からの保存指示が無くとも、自発的に、バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録することができる。

しかも、カード部材には第一の電圧変換回路、検出回路および第二の電圧変換回路が設けられるので、カード部材のマイクロコンピュータは、カード部材が装置本体から抜かれたことを停電として検出し、その抜かれたことをログとしてメモリ素子に記録することができる。カード部材は、バックアップ電源システムのログを記録するだけでなく、カード部材の使用状態に関する情報を記録することができる。

本発明では、バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録することができるバックアップ給電システムを得ることを目的とする。

以下、本発明の実施の形態に係るバックアップ給電システムを、図面に基づいて説明する。なお、バックアップ給電システムは、商用交流電源と負荷機器との間の電力系統に接続される無停電電源装置を例に説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置１を示すブロック図である。無停電電源装置１は、バックアップ給電システムの一種であり、商用交流電源（交流電源）２と負荷機器３との間の電力系統に接続されている。また、無停電電源装置１は、装置本体６と、この装置本体６に対して着脱可能なカード部材としてのエージェントカード７とを有する。

装置本体６は、商用交流電源２などに接続される受電端子１１と、受電端子１１に入力される交流電圧を整流するＡＣ／ＤＣコンバータ１２と、この整流された電圧が供給される一対のレール配線１３と、一対のレール配線１３に接続される第一の電力供給部材としてのバッテリ１４と、一対のレール配線１３の電圧を交流電圧へ変換するＤＣ／ＡＣコンバータ１５と、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５の出力電圧を負荷機器３へ供給する給電端子１６と、を有する。なお、バッテリ１４は、たとえばＮｉ水素電池などの充電可能な二次電池であればよい。

装置本体６は、この他にも、受電端子１１に入力される交流電圧を検出する受電電圧検出回路１８と、給電端子１６から出力する交流電圧を検出する給電電圧検出回路１９と、これらの検出信号が入力される制御部２０と、エージェントカード７へ直流電圧を給電する、給電停止手段としての給電回路２１と、を有する。

保存指示手段としての制御部２０は、マイクロコンピュータなどにより構成され、上述した各種の検出信号に応じて、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２およびＤＣ／ＡＣコンバータ１５のスイッチング動作を制御する。

たとえば、受電電圧検出回路１８の検出電圧が正常であるとき、制御部２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２にスイッチング動作をさせる。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、受電端子１１に入力される交流電圧を整流し、たとえば半波整流電圧や略一定の電圧を有する直流電圧を一対のレール配線１３へ出力する。一対のレール配線１３に接続されるバッテリ１４は、このＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧により充電される。また、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５には、一対のレール配線１３により、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧が供給される。

逆に、受電電圧検出回路１８の検出電圧が正常でないとき（たとえば商用交流電源２からの給電が停電により停止しているとき）、制御部２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２のスイッチング動作を停止させる。これにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２は、一対のレール配線１３へ電圧を出力しない。一対のレール配線１３には、バッテリ１４が接続されている。したがって、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５には、一対のレール配線１３により、バッテリ１４に蓄電されている電力による電圧が供給される。

この他にもたとえば、制御部２０は、給電電圧検出回路１９の検出電圧が受電端子１１に入力される正常な交流電圧と同期して変化するように、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５をスイッチング動作させる。ＤＣ／ＡＣコンバータ１５は、一対のレール配線１３により入力される電圧（ＡＣ／ＤＣコンバータ１２により整流された電圧あるいはバッテリ１４に蓄電されている電力による電圧）を交流電圧へ変換し、給電端子１６を介して負荷機器３へ供給する。これにより、負荷機器３は、商用交流電源２に直接に接続された場合と同様に、動作することができる。

また、制御部２０は、受電電圧検出回路１８の検出電圧が正常でないことを検出してから、その検出状態のままでバッテリ１４によるバックアップ給電期間が経過したら、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５のスイッチング動作を停止させる。これにより、負荷機器３への給電が停止し、負荷機器３の動作も停止する。

以上の制御により、制御部２０は、商用交流電源２が正常であるときにバッテリ１４を充電し、商用交流電源２が異常になると、そのバッテリ１４の蓄電電力を交流のものへ変換し、負荷機器３へ供給することができる。これにより、負荷機器３は、商用交流電源２が停電している期間において、動作することができる。また、負荷機器３は、商用交流電源２が停電に切り替わっても、継続的に動作し続けることができる。

制御部２０は、この他にも、上述した各種の制御状態に応じて、給電回路２１やエージェントカード７などへ各種の指示を出力する。たとえば、制御部２０は、給電回路２１へ給電開始指示や給電停止指示を出力する。また、制御部２０は、エージェントカード７へ動作指示やログの保存指示などを出力する。なお、制御部２０は、これらの指示をポーリング方式で指示すればよい。

装置本体６から着脱可能なエージェントカード７は、第一の電圧変換回路としてのＤＣ／ＤＣコンバータ３１、検出線３２、グランド線３３、入力電圧検出回路３４、第二の電圧変換回路としての３端子レギュレータ３５、電源線３６、マイクロコンピュータ３７、メモリ素子３８、第二の電力供給部材としての電気二重層キャパシタ３９などを有する。なお、エージェントカード７は、この他にも、ネットワーク通信を実行する通信Ｉ／Ｆ（Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）などを有するものであってもよい。

図２は、図１中のエージェントカード７の詳細な構成を示すブロック図である。

ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、自励フライバック方式のものであり、トランス４１と、トランス４１の一次側巻線に接続されるスイッチング回路４２と、トランス４１の二次側巻線に接続される整流回路４３と、スイッチング制御部４４と、を有する。そして、トランス４１の一次側巻線は、エージェントカード７が装置本体６に装着された状態において、給電回路２１に接続される。また、整流回路４３は、検出線３２とグランド線３３とに接続される。

スイッチング制御部４４は、制御部２０による動作指示があると、トランス４１の帰還巻線の電圧などに応じてスイッチング回路４２の動作を制御する。これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の整流回路４３は、給電回路２１が一次側巻線へ出力する電圧を変換してなる、略一定の直流電圧を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、検出線３２とグランド線３３との間に所定の電圧を出力する。

なお、制御部２０による動作指示が無いとき、スイッチング制御部４４は、スイッチング回路４２をスイッチング動作させない。このとき、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、検出線３２とグランド線３３との間に電圧を出力しない。また、給電回路２１から出力電圧が出力されていないとき、スイッチング制御部４４がスイッチング回路４２をスイッチング動作させたとしても、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、検出線３２とグランド線３３との間に電圧を出力しない。

また、このＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、トランス４１により、一次側巻線と二次側巻線とが絶縁されている。したがって、エージェントカード７内の回路、たとえば電源線３６とグランド線３３との間に接続されるマイクロコンピュータ３７、メモリ素子３８などは、装置本体６から絶縁されている。

検出回路としての入力電圧検出回路３４は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１と３端子レギュレータ３５との間の検出線３２の電位を検出する。検出線３２の電位は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１の出力電圧である。入力電圧検出回路３４は、検出電圧をマイクロコンピュータ３７へ出力する。

３端子レギュレータ３５は、定電流源回路５１と、この定電流により所定の安定した定電圧を発生する抵抗素子５２と、ＮＰＮトランジスタ５３と、を有する。ＮＰＮトランジスタ５３は、ベース端子が定電流源回路５１と抵抗素子５２との接続点５４に接続され、コレクタ端子が検出線３２に接続され、エミッタ端子が電源線３６に接続される。また、定電流源回路５１および抵抗素子５２は、検出線３２とグランド線３３との間に接続される。

この構成に基づいて、３端子レギュレータ３５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１が出力する電圧を、それより低い所定の電圧（たとえば３Ｖ）へ変換し、ＮＰＮトランジスタ５３のエミッタ端子から電源線３６へ出力する。３端子レギュレータ３５は、電源線３６とグランド線３３との間に所定の電圧を出力する。

電源線３６とグランド線３３との間には、マイクロコンピュータ３７、メモリ素子３８および電気二重層キャパシタ３９が接続される。

電気二重層キャパシタ３９は、電力を蓄電することができるものであり、たとえば電解液内に一対の電極板を配設した基本構造を有するものである。なお、電気二重層キャパシタ３９は、誘電体を一対の電極板で挟み込んだ一般的な構造のキャパシタに比べて格段に多くの電力を蓄電することができる。また、電気二重層キャパシタ３９は、基本的に劣化が生じないので、Ｎｉ水素電池などバッテリ１４に比べて格段に長寿命である。そして、この実施の形態において、電気二重層キャパシタ３９は、電源線３６およびグランド線３３に接続され、これらの配線を通じて供給される電力により充電される。電気二重層キャパシタ３９は、３端子レギュレータ３５の出力電圧により充電される。

メモリ素子３８は、たとえばフラッシュメモリなどの半導体メモリであり、電源線３６とグランド線３３との間に接続されることで給電されて動作可能になる。メモリ素子３８は、イベントログデータ６１、計測ログデータ６２、設定データ６３などを記憶する。イベントログデータ６１は、エージェントカード７において発生したイベントや制御部２０からの指示内容などを時系列に蓄積したデータである。計測ログデータ６２は、エージェントカード７や制御部２０により計測された電圧や電流などを時系列に蓄積したデータである。設定データ６３は、ＩＰ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｐｒｏｔｏｃｏｌ）アドレスなどのユーザにより設定された情報を有するデータである。

マイクロコンピュータ３７は、図示外のＣＰＵ、図示外のメモリ、時刻などを計測するタイマ７１などを有するものであり、電源線３６とグランド線３３との間に接続されることで給電されて動作可能になる。また、マイクロコンピュータ３７は、メモリに記憶される図示外のプログラムを実行する。これにより、マイクロコンピュータ３７には、保存処理部７２などの機能が実現される。

図３は、図２中の保存処理部７２の動作を示すフローチャートである。

保存処理部７２は、まず、制御部２０からのログの保存指示の受信（ステップＳＴ１）と、入力電圧検出回路３４による停電検出（ステップＳＴ２）とを待つ。そして、ログの保存指示を受信したり、停電を検出したりすると、保存処理部７２は、タイマ７１から現在時刻を取得し（ステップＳＴ３）、ログの保存処理を実行する（ステップＳＴ４）。

ログの保存処理において、保存処理部７２は、前回の保存処理後に蓄積していた受電電圧やイベントをメモリ素子３８に保存する。これにより、メモリ素子３８中のイベントログデータ６１および計測ログデータ６２が更新される。メモリ素子３８には、最新のイベントログや計測値ログが蓄積される。

ログの保存処理を終えると、保存処理部７２は、再びログの保存指示の受信（ステップＳＴ１）および停電検出（ステップＳＴ２）を待つ状態となる。なお、保存処理部７２は、この他にも、タイマ７１により所定の経過時間（たとえば２時間）が計測されたら、自発的にログの保存処理を実行するようにしてもよい。

図４は、図２中のイベントログデータ６１の一例を示す図である。このイベントログデータ６１は、１３時１０分に制御部２０により停電が検出され、１３時１３分に制御部２０が負荷機器３へシャットダウンを通知し、１３時１５分に制御部２０が負荷機器３への給電を停止し、１３時２７に停電が復旧し、１３時４０分に設定データ６３中のＩＰアドレスが更新され、１３時５０分に制御部２０により再び停電が検出され、１３時５１分にエージェントカード７により停電が検出されたことを示す最新のイベントログが記録されている。なお、保存処理部７２は、図４中の複数のイベントを、各イベントの発生時に個別に保存するのではなく、上述したログの保存指示などに基づくログの保存処理のときに、自らに溜め込んでいたものをメモリ素子３８に書き込むことになる。

このようなイベント情報がメモリ素子にログとして記憶されることにより、ユーザは、たとえば無停電電源装置１の給電停止後に、無停電電源装置１が給電を停止するまでの経緯を、情報の抜けを生じることなく知ることができる。給電を停止するまでのログが正確であると信頼することができる。

次に、以上の構成を有する無停電電源装置１の動作を説明する。以下の説明では、まず、バックアップ給電終了後のログの保存処理について説明する。

図５は、バックアップ給電期間後のログの保存処理を示すタイミングチャートである。図５（Ａ）は、無停電電源装置１に給電される交流電力の状態を示し、図５（Ｂ）は、無停電電源装置１による負荷機器３への給電状態を示し、図５（Ｃ）は、給電回路２１によるエージェントカード７への給電状態を示し、図５（Ｄ）は、エージェントカード７の電源線３６の電圧レベルを示し、図５（Ｅ）は、マイクロコンピュータ３７中の保存処理部７２の動作を示すものである。

無停電電源装置１の制御部２０は、図５（Ａ）に示すように、受電電圧検出回路１８により検出される商用交流電源２の交流電圧が正常であるとき、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２およびＤＣ／ＡＣコンバータ１５をスイッチング動作させて、給電される交流電源と同じ周期および位相で変化する交流電圧を負荷機器３へ供給する（通常給電状態）。

また、制御部２０は、給電回路２１へ給電開始を指示し、エージェントカード７へ動作を指示する。これにより、給電回路２１は、一対のレール配線１３の電圧を所定の電圧へ変換し、エージェントカード７のＤＣ／ＤＣコンバータ３１へ供給する。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１は、給電回路２１から供給される電圧を変換し、さらに３端子レギュレータ３５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１から供給される電圧を変換する。

したがって、電源線３６は所定のレベルとなり、マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８には電力が供給される。マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８は、動作可能な状態になる。また、電源線３６とグランド線３３との間に接続される電気二重層キャパシタ３９は、充電される。

なお、マイクロコンピュータ３７中の保存処理部７２は、たとえばタイマ７１により所定の経過時間（たとえば２時間）が計測されたら、それまでに蓄積していたログを自発的にメモリ素子３８に保存するようにしてもよい。これにより、メモリ素子３８に記憶されるイベントログデータ６１および計測ログデータ６２は、更新される。

そして、たとえば商用交流電源２に停電などが生じ、受電電圧検出回路１８の検出電圧が正常でなくなると（図５中のＴ１）、制御部２０は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２のスイッチング動作を停止し、バッテリ１４に蓄電されている電力による電圧をＤＣ／ＡＣコンバータ１５により交流電圧へ変換し、その交流電圧を負荷機器３へ供給する。無停電電源装置１は、バッテリ１４によるバックアップ給電を開始する。

また、受電電圧検出回路１８の検出電圧が正常でないことを検出してから所定のバックアップ給電期間が経過すると、制御部２０は、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５のスイッチング動作を停止させる（図５中のＴ２）。これにより、図５（Ｂ）に示すように、ＤＣ／ＡＣコンバータ１５は交流電圧を出力しなくなり、負荷機器３への給電が停止する。負荷機器３は停止する。

また、制御部２０は、バックアップ給電期間が過ぎたことに基づいてＤＣ／ＡＣコンバータ１５を停止させるとともに、給電回路２１へ給電停止を指示し、エージェントカード７へ動作停止を指示する。これにより、図５（Ｃ）に示すように、給電回路２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１および３端子レギュレータ３５は、それぞれの電圧出力を停止する。

しかしながら、エージェントカード７において、電源線３６およびグランド線３３には、電気二重層キャパシタ３９が接続されている。したがって、図５（Ｄ）に示すように、マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８には、バッテリ１４からのバックアップ給電がなされていないのにもかかわらず、電気二重層キャパシタ３９の蓄電電力が供給され、継続的に動作することができる。

このようにエージェントカード７への給電が停止すると（図５中のＴ２）、保存処理部７２は、図３に示すように、入力電圧検出回路３４の検出電圧に基づいて、停電検出と判断する（ステップＳＴ２）。保存処理部７２は、タイマ７１から現在時刻を取得し（ステップＳＴ３）、最新の受電電圧やイベントをメモリ素子３８に保存する（ステップＳＴ４）。

これにより、図５（Ｅ）に示すように、メモリ素子３８中のイベントログデータ６１および計測ログデータ６２は、マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８にバックアップ給電がなされている期間内において正常に更新される。メモリ素子３８には、図４に例示するように、バックアップ給電が終わるまでのイベントログや計測値ログが蓄積される。なお、バックアップ給電が終わるまでのログには、バックアップ給電に至った経緯を示すログが含まれている。

なお、図５および上述の説明は、バッテリ１４が所定のバックアップ給電期間に渡って負荷機器３およびエージェントカード７に対して電力を供給することができる場合のものである。次に、バッテリ１４が劣化したり、バッテリ１４の充電が不足したりしていて、バックアップ給電期間に渡ってバッテリ１４が負荷機器３およびエージェントカード７に対して電力を供給することができない場合について説明する。

バッテリ１４の電力供給能力が不足する場合、図５中のバックアップ給電期間の経過時（Ｔ２）より前に、バッテリ１４によるバックアップ給電が終わる。この場合でも、エージェントカード７の電源線３６およびグランド線３３には電気二重層キャパシタ３９が接続され、マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８は、継続的に動作することができる。

また、エージェントカード７への給電が停止すると、保存処理部７２は、図３に示すように、入力電圧検出回路３４の検出電圧に基づいて、停電検出と判断する（ステップＳＴ２）。保存処理部７２は、タイマ７１から現在時刻を取得し（ステップＳＴ３）、前回の保存処理後に蓄積していた最新の受電電圧やイベントをメモリ素子３８に保存する（ステップＳＴ４）。

これにより、メモリ素子３８中のイベントログデータ６１および計測ログデータ６２は、マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８にバックアップ給電がなされている期間内において正常に更新される。メモリ素子３８には、図４に例示するように、バックアップ給電が終わるまでのイベントログや計測値ログが蓄積される。したがって、メモリ素子３８には、少なくともバックアップ給電に至った経緯を示すログが保存される。

以上のように、電気二重層キャパシタ３９の蓄電電力により動作するマイクロコンピュータ３７において、保存処理部７２は、入力電圧検出回路３４の検出電圧に基づいて停電を判断し、その判断に基づいてログを保存する。これにより、メモリ素子３８には、少なくともバックアップ給電に至った経緯を示すログが保存される。メモリ素子３８には、バッテリ１４の劣化の程度に影響されることなく、バックアップ給電に至った経緯を示すログを保存することができる。

次に、制御部２０によるログの保存指示に基づく保存処理部７２のログ保存処理動作について説明する。

図６は、エージェントカード７における給電状態と保存指示に基づくログの保存処理との関係を示す説明図である。図６（Ａ）は、エージェントカード７の給電状態を示すものであり、図の左側から順番に、通常給電期間（商用交流電源２の電力が供給されている期間）、バッテリ１４によるバックアップ給電期間、電気二重層キャパシタ３９によるバックアップ給電期間である。そして、図６（Ｂ）から図６（Ｄ）は、保存指示に基づく保存処理部７２によるログの保存処理期間を示すものである。特に、図６（Ｂ）は、通常給電期間中にログの保存が指示された場合のものであり、図６（Ｃ）は、バッテリ１４によるバックアップ給電開始直後にログの保存が指示された場合のものであり、図６（Ｄ）は、バッテリ１４によるバックアップ給電期間終了直前にログの保存が指示された場合のものである。なお、電気二重層キャパシタ３９によるバックアップ給電期間においては、装置本体６は停止しており、制御部２０がログの保存を指示することはない。

そして、図６（Ｂ）から図６（Ｄ）に示すように、制御部２０によるログの保存指示があったとき、保存処理部７２は、その指示タイミングに影響されることなく、ログの保存処理を実行し、マイクロコンピュータ３７へのバックアップ給電がなされている期間中に適切に終了することができる。

たとえば、エージェントカード７のマイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８は、図６（Ａ）に示すように、バッテリ１４によるバックアップ給電期間終了後においても、電気二重層キャパシタ３９の蓄電電力により動作可能な状態にある。そのため、図６（Ｄ）のようにバッテリ１４によるバックアップ給電期間終了直前にログの保存指示があったとしても、保存処理部７２は、適切にログの保存処理を完了することができる。保存処理部７２は、バッテリ１４によるバックアップ給電期間中に保存処理を終えることができなくても、適切にログの保存処理を完了することができる。

以上のように、この実施の形態では、バッテリ１４による電源線３６へのバックアップ給電が停止した後でも、電気二重層キャパシタ３９から供給される電力により、マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８は動作し続けることができる。したがって、図５および図６に示すように、マイクロコンピュータ３７は、この電気二重層キャパシタ３９から供給される電力を用いて、バッテリ１４によるバックアップ給電停止後に、ログをメモリ素子３８へ記録することができる。すなわち、バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録することができる。

しかも、バッテリ１４が劣化していて、設計上のバックアップ給電期間での電力供給ができない場合であっても、電気二重層キャパシタ３９に蓄電された電力を用いて、マイクロコンピュータ３７は、バッテリ１４からのバックアップ給電停止後に、バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録することができる。

また、この構成では、マイクロコンピュータ３７によるメモリ素子３８へのログの記録中に、マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８への給電が停止してしまうことが無いので、マイクロコンピュータ３７やメモリ素子３８が故障し難くなる。

また、保存処理部７２は、制御部からのログの保存指示があったとき、および、停電を検出したときにログの保存処理を実行する。したがって、保存処理部７２がたとえばイベントが発生する度にログの保存処理を実行する場合に比べて、メモリ素子への書込み回数を減らすことができる。フラッシュメモリなどの半導体メモリでは、たとえば１０万回などのように、その書込み回数（保証回数）に制限がある。本発明のように、複数のイベントを適切にまとめて保存することで、たとえば無停電電源装置が寿命となる前にメモリ素子が寿命となってしまわないようにすることができる。

また、この実施の形態では、バッテリ１４によるバックアップ給電後に給電するものとして電気二重層キャパシタ３９を使用し、且つ、電気二重層キャパシタ３９は、電源線３６に接続されて、電源線３６に供給されるバッテリ１４などの電力により充電される。したがって、電気二重層キャパシタ３９は、電源線３６に供給される電力により充電された状態で、電源線３６に常時接続される。そのため、電気二重層キャパシタ３９は、バッテリ１４による給電が停止したときに瞬時停電を生じることなく、マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８へ連続的に電力を供給することができる。マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８は、瞬時停電によりリセットされたりしてしまうことはない。

また、電気二重層キャパシタ３９は、基本的に、バッテリ１４のように蓄電容量が経時的に劣化してしまうことが無く、バッテリ１４より格段に長い寿命を有する。そのため、バッテリ１４と電気二重層キャパシタ３９とが同時に劣化してしまうことを防止して、二重化されたバックアップ電源によって、ログ記録が長期に渡って正常になされることを期待することができる。これに対して、単に２つのバッテリ１４を組み合わせてバックアップ電源を二重化した場合には、それらが同時に劣化してしまう可能性を無くしきれない。そのため、ログ記録が長期に渡って正常になされることを期待することができない。

さらに、電気二重層キャパシタ３９は、高密度に電気を蓄電することができる。そのため、この実施の形態の無停電電源装置１は、バッテリ１４に加えて電気二重層キャパシタ３９を有するにもかかわらず、電気二重層キャパシタ３９による実装面積を減らし、システムの大型化を防止することができる。

また、この実施の形態では、バッテリ１４によるバックアップ給電期間が経過すると、給電回路２１は、バッテリ１４による電源線３６への給電を停止させる。そして、制御部２０は、この給電回路２１による給電停止制御とは無関係に、マイクロコンピュータ３７にログの保存を指示する。保存処理部７２は、たとえば図６（Ｄ）に例示するように、バッテリ１４によるバックアップ給電期間中にログの保存処理を終えることができないタイミングにおいて、ログの保存指示があったとしても、その記録を正常に終えることができる。

そのため、この実施の形態では、バッテリ１４の劣化に起因してバッテリ１４によるバックアップ給電が早くに終了しても、あるいは、給電回路２１による給電停止制御によりバックアップ給電が正常に終了しても、保存処理部７２は、バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録することができる。

また、この実施の形態では、エージェントカード７は、装置本体６の給電回路２１に接続されるＤＣ／ＤＣコンバータ３１を有する。ＤＣ／ＤＣコンバータ３１において、一次側巻線と二次側巻線とはトランス４１により絶縁され、一次側のスイッチング動作により二次側に対して一方的に電力の変換がなされる。

したがって、電源線３６側の電力がバッテリ１４側へ供給されないので、電気二重層キャパシタ３９の電力は、電源線３６に接続されているマイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８により有効に利用することができる。電気二重層キャパシタ３９として、マイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８によるログの記録が可能な程度に小さな容量のものを使用することができる。

また、この実施の形態では、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１と電源線３６との間に３端子レギュレータ３５を有する。３端子レギュレータ３５の出力段は、ＮＰＮトランジスタ５３であり、電源線３６側の電力がバッテリ１４側へ供給されないようにすることができる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１と３端子レギュレータ３５との間の検出線３２の電位を、入力電圧検出回路３４により検出する。

この構成を採用すれば、電源線３６に電気二重層キャパシタ３９による電力が供給されている状況において、入力電圧検出回路３４は、バッテリ１４からの給電が無くなったことを確実に検出することができる。そして、マイクロコンピュータ３７の保存処理部７２は、その停電検出に基づいてログを確実に記録することができる。したがって、エージェントカード７のマイクロコンピュータ３７は、制御部２０からの保存指示が無くとも、自発的に、バックアップ給電に至った経緯を示すログを確実に記録することができる。

しかも、エージェントカード７のマイクロコンピュータ３７は、エージェントカード７が装置本体６から抜かれたことを停電として検出し、その抜かれたことをログとしてメモリ素子３８に記録することができる。たとえば、不注意などにより使用中の装置本体６からエージェントカード７がいきなり抜き差しされた場合に、そのことをログとしてメモリ素子３８に記録することができる。エージェントカード７は、バックアップ電源システムのログを記録するだけでなく、エージェントカード７の使用状態に関する情報を記録することができる。

また、この実施の形態では、バッテリ１４が装置本体６に設けられ、この装置本体６と着脱可能なエージェントカード７には、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１から電気二重層キャパシタ３９までの回路を有する。したがって、ユーザは、バックアップ給電システムのログを、装置本体６と着脱可能なエージェントカード７に記録することができる。バックアップ給電に至った経緯を示すログは、エージェントカード７により持ち運ばれたり、装置本体６以外の他の機器において利用したりすることができる。

また、エージェントカード７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ３１により装置本体６に接続される。そのため、仮にたとえばＤＣ／ＤＣコンバータ３１を装置本体６に設けた場合のように、メモリ素子３８およびマイクロコンピュータ３７が接続される電源線３６が露出してしまうことはない。静電気を帯びた人が電源線３６に直接にさわってしまい、メモリ素子３８およびマイクロコンピュータ３７が破壊されてしまうことはない。

以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明は、これに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変形や変更が可能である。

上記実施の形態では、装置本体６は給電回路２１を有し、バッテリ１４の電力（一対のレール配線１３）はこの給電回路２１を介してエージェントカード７のＤＣ／ＤＣコンバータ３１へ供給されている。この他にもたとえば、バッテリ１４の電力（一対のレール配線１３）がエージェントカード７のＤＣ／ＤＣコンバータ３１に直接に接続されるようにしてもよい。

上記実施の形態では、エージェントカード７においてマイクロコンピュータ３７およびメモリ素子３８のバックアップ給電を二重化するために、バッテリ１４とともに、電気二重層キャパシタ３９を用いている。この他にもたとえば、電気二重層キャパシタ３９の替わりに、一対の電極板で誘電体を挟み込んだ一般的なキャパシタや、ボタン電池、二次電池などを、第二の電力供給部材として用いてもよい。ただし、ボタン電池は充電ができず、二次電池では充電可能な回数が少ないので、バッテリ１４によるバックアップ給電の二重化のためには、電気二重層キャパシタ３９や一般的なキャパシタが好ましい。電気二重層キャパシタ３９や一般的なキャパシタの充放電可能な回数は、バッテリ１４に用いられるＮｉ水素電池などの二次電池に比べて確実に多いので、バッテリ１４が劣化した時のバックアップ電源として最適である。また、Ｎｉ水素電池などの場合には、充電電流の変化に基づいて満充電を検出して充電を停止する充電回路などが必要となるが、電気二重層キャパシタ３９ではこのような充電回路などが不要であり、その点からも、回路の簡略化と実装面積の削減とが実現される。

上記実施の形態は、バックアップ給電システムは、商用交流電源２と負荷機器３との間の電力供給経路に接続される無停電電源装置１を例として説明している。この他にもたとえば、商用交流電源２などの異常時に負荷機器３へバックアップ電力を供給するバックアップ給電システムとしては、エンジンジェネレータ装置、太陽光発電装置などの装置がある。エンジンジェネレータ装置では、燃料切れなどにより給電が停止してしまうことがある。また、太陽光発電装置では、太陽光が遮蔽されることにより給電が停止してしまうことがある。これらをバックアップ給電システムとして用い、且つ、その給電停止時のログを記録する場合において、その記録の信頼性を確保するために、本発明を好適に利用することができる。また、バックアップ給電システムは、単相用のものであっても、たとえば三相用のものであってもよい。

本発明は、交流電源と負荷機器との間の電力系統に接続される無停電電源装置などにおいて、ログを記録するために好適に利用することができる。

図１は、本発明の実施の形態に係る無停電電源装置を示すブロック図である。 図２は、図１中のエージェントカードの構成を示すブロック図である。 図３は、図２中の保存処理部の動作を示すフローチャートである。 図４は、図２中のイベントログデータの一例を示す図である。 図５は、バックアップ給電期間後のログの保存処理を示すタイミングチャートである。 図６は、エージェントカードにおける給電状態と保存指示に基づくログの保存処理との関係を示す説明図である。

符号の説明

１ 無停電電源装置（バックアップ給電システム）
２ 商用交流電源（交流電源）
３ 負荷機器
６ 装置本体
７ エージェントカード（カード部材）
１４ バッテリ（第一の電力供給部材）
２０ 制御部（保存指示手段）
２１ 給電回路（給電停止手段）
３１ ＤＣ／ＤＣコンバータ（第一の電圧変換回路）
３４ 入力電圧検出回路（検出回路）
３４ ３端子レギュレータ（第二の電圧変換回路）
３６ 電源線
３７ マイクロコンピュータ
３８ メモリ素子
３９ 電気二重層キャパシタ（第二の電力供給部材）

Claims (7)

1. 交流電源と負荷機器との間の電力系統に接続され、上記交流電源による交流電力が異常である場合に、上記負荷機器へバックアップ電力を供給する第一の電力供給部材を有するバックアップ給電システムにおいて、
   上記第一の電力供給部材による電力が供給される電源線と、
   上記電源線に接続されることで給電されるメモリ素子と、
   上記電源線に接続されることで給電され、上記メモリ素子へのログの保存処理を実行するマイクロコンピュータと、
   上記電源線に接続され、上記第一の電力供給部材による給電が停止した後に上記電源線へ電力を供給する第二の電力供給部材と、
   を有することを特徴とするバックアップ給電システム。
2. 前記第一の電力供給部材は、バッテリであること、を特徴とする請求項１記載のバックアップ給電システム。
3. 前記第二の電力供給部材は、前記電源線に供給される電力により充電される電気二重層キャパシタであること、を特徴とする請求項２記載のバックアップ給電システム。
4. 前記第一の電力供給部材による前記電源線への給電を停止させる給電停止手段と、
   上記給電停止手段による給電停止制御とは無関係に、前記マイクロコンピュータにログの保存を指示する保存指示手段と、
   を有することを特徴とする請求項１から３の中のいずれか１項記載のバックアップ給電システム。
5. 前記第一の電力供給部材と前記電源線との間に接続されて、前記第一の電力供給部材側からの電力を前記電源線側へ供給し、且つ、前記電源線側の電力が前記第一の電力供給部材側へ供給されないようにする第一の電圧変換回路を有すること、を特徴とする請求項１から４の中のいずれか１項記載のバックアップ給電システム。
6. 前記第一の電力供給部材を有する装置本体と、
   上記装置本体に着脱可能であり、前記第一の電圧変換回路、前記電源線、前記メモリ素子、前記マイクロコンピュータ、および前記第二の電力供給部材を有するカード部材と、
   を有することを特徴とする請求項５記載のバックアップ給電システム。
7. 前記カード部材は、
   前記第一の電圧変換回路と前記電源線との間に接続されて、前記第一の電圧変換回路側からの電力を前記電源線側へ供給し、且つ、前記電源線側の電力が前記第一の電圧変換回路側へ供給されないようにする第二の電圧変換回路と、
   前記第一の電圧変換回路と上記第二の電圧変換回路との間において停電を検出する検出回路と、を有し、
   前記マイクロコンピュータは、上記検出回路により停電が検出された場合、上記メモリ素子へのログの保存処理を実行すること、
   を特徴とする請求項６記載のバックアップ給電システム。

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