JPH03143231A - 電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、入力交流電源の短時間停電などにも安定した
出力電力を供給することができる電源装置に係り、その
電源装置の一部として蓄電池が使用される時、その蓄電
池能力の診断機能及び。

自動均等充電機能を有す電源装置に関するものである。

（従来の技術） 本発明に類する電源装置の一例として、公知の無停電電
源装置を引用して従来技術を説明する。

無停電電源装置は、東芝レビュー４２巻１１号（昭和６
２年１１月号）　Ｐ、１）８７７〜８８０など種々の文
献に紹介されており、その機能や動作概要は公知である
ため、ここでは、第４図及び第５図を使用して、本発明
のポイントとなる従来技術を中心に以下説明する。

第４図において、１０は入力交流電源、１１はインバー
タ装置、１２は整流器、１３は直流フィルタコンデンサ
、１４はインバータ、１５はインバータ俊圧器。

１６は交流フィルタコンデンサ、１７は負佃、１８は蓄
電池である。

第４図の構成において、入力交流電源］０が正常な状況
では、インバータ装置１１内の整流器１２で交流電力を
直流電力に交換し、直流フィルタコンデンサ１３で平滑
化し、インバータ１４’Ｌこ前記直流電力を供給すると
ともに、蓄電池１８に充電電流を供給する。インバータ
１４は平滑化さオｔだ直流電力全交流電力に変換し、イ
ンバータ変圧器１５を介して負荷１７に交流電力を供給
する。この時インバータ１４で公知のｉＪＷＭ制御を採
用して負荷１７に供給される交流電力の電圧と周波数を
所定値に制御して、安定した交流電力を供給できる。Ａ
Ｃフィルタコンデンサ１６はこの時供給される交流電力
のリップル吸収用として設けられている。

また、入力交流電源ｌＯが動１時間の停電の場合には蓄
電池１８より直流電力を放電して、インバータ１４を介
して同様に安定した交流電力を負荷１７に供給できる。

蓄電池１８とインバータ装置■１を組合せた無停電電源
装置は前記のような動作によって、入力交流電源１０が
短時間停電しても、蓄電池１８の容量で決る所定時間（
例えば１０分間とか３０分間など）の間だけ負荷１７に
安定した交流電力を（ｊｔ給できる。

入力交流電源１０の長い停電時間が想定される場合や、
負＆１７が公共性を有するコンピュータ負荷などの場合
には、更にバックアップ設備として自家発電設備を設け
て、入力交流電源１０と切換えてインバータ装置１１を
介して自家発電設備よりの交流電力を供給できるように
するケースもあるが、この電源切換時間には、蓄電池１
８を放電させて負荷１７への給電を確保しなければなら
ない。

第５図は前記のような第４図の無停電電源装置での蓄電
池１８の動作を説明する波形で、（ａ）は入力交流電源
１０の電圧、（ｂ）は蓄電池］８の電圧、（ｃ）は蓄電
池１８の電流を図ホする。時刻ｔ、で入力交流電源１０
が停電すると蓄電池１８が放電を開始し、時刻ｔ２まで
放電した時に蓄電池１８の電圧が放電終止電圧（許容最
低電圧）となるため、蓄電池１８の保護のためこの電圧
レベルを検出して＃Ｉ電池１８の放電を停止させる必要
がある。

無停電電源装置では時刻ｔ、から時刻ｔ２の期間までを
システム的に要求される停電補償時間とするように蓄電
池Ｊ８の容量を選定している。従って所定時間内の入力
交流電源１０の停電があってもこれを蓄電池１８でバッ
クアップして、負荷１７には安定した電力を供給し続け
ることができる無停電電源装置が広く実用化されている
。

（発明が解決しようとする課題） 前記のように無停電電源装置は、所定の停電時間以内な
らば負荷にも安定した交流電力を継続して供給すること
ができるから、一般に負荷が信頼性を要求する大形計算
機などであれば、その電源装置として無停電電源装置が
採用されることが非常に増加している。

しかし無停電電源装置での入力交流電源１０の停電に対
するバックアップ時間は蓄電池Ｊ８の能力で支配される
。当初はシステム容量より蓄電池１８の容量を選定して
いるが、蓄電池１８は経年的に特性劣化する傾向にあり
、また使用温度などによっても放電能力が鉛る特性があ
る。

この結果、従来の電源装置では、本当に入力交− 流電源１０の停電時に蓄電池１８を放電させ、この結果
として蓄電池１８がシステム要求の停電補償時間をカバ
ーできているかどうかを判断していた。従って蓄電池１
８の能力が劣化傾向にあっても、実際に停電補償時間不
足のＩ〜ラブルが発生しなければ、これが判明せず、ま
たトラブルが発生すると負荷１８の不特定多数のユーザ
に多大な迷惑（例えば銀行のオンラインシステム停止や
航空機のカウンタ業務の停止など）をかけることになり
、高信頼性を要求される電源装置としてはユーザに不安
感を常に特たせる欠点が従来技術の電源装置ではあった
。

本発明は前記の従来の電源装置の欠点に鑑みてなされた
もので、入力交流電源が正常時に蓄電池の放電能力を診
断することができ、放電能力が低下している場合に自動
的に均等充電を行う電源装置を提供することを目的とし
ている。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、その一実施例として示す第］−図や第３図の
構成において、蓄電池１８の能力を診断するため、蓄電
池１８の放電電流と放電時の電圧変化を観測する回路を
設け１入力交流電源１０が正常な状態時に、インバータ
装置１０の整流器１２を所定時間停止または整流器１２
と＃Ｉ電池１８の内方より給電させ、これにより蓄電池
Ｊ８を放電させる。この放電時の蓄電池１８の放電電流
や電圧会化を観測し、放電電荷と電圧変化より蓄電池Ｉ
８の能力を診断し、その診断結果により蓄電池１８に対
して均等充電を自動的に行うものである。

このような蓄電池１８の診断及び自動的な均等充電を、
入力電源１０が正常な時に、例えば継続して定期的に前
記方法で行うと、蓄電池１８の負荷に対するバッテリー
の停電バックアップ能力を所定のレベルより低ドさせな
いようにできる。

（作　用） 蓄電地上８の能力は一般に「放電電流×放電時間、Ａｈ
Ｊによって規定される。従って前記の如く蓄電池１８を
所定時間放電させ、この間の放電ｉＡｈと蓄電池１８の
電圧を観測すれば、蓄電池１８の種類などによって決ま
る残存容量と電池電圧の関係式などから蓄電池１８の残
存容量が当初値の何％程度かが把握できる。従って放電
量と残存容量の関係より蓄電１８の負荷］７に対するバ
ックアップ能力が診断できる。その診断結果より均等充
電モード及び、均等充電時間を決定し、自動的に均等充
電を行い、バックアップ能力の低下による給電停止を未
然に防げる。

（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。この図において、第
４図と同一番号を符した回路構成要素は同一機能である
ため説明を省く。第１図で付加した回路構成要素として
、１９は電流検出器、２０は電圧検出器、２１は蓄電池
の残存容量検出器である。

第１図において、入力交流電源ＩＯの交流電力をインバ
ータ装置１１を介して負荷１７に供給している時、蓄電
池１８の能力を判定するために、整流器１２を所定時間
内停止させ、蓄電池１８の電荷をインバータＪ４を介し
て負荷１７に供給する。この時の蓄電池の放電電流及び
電圧波形を第２図に示す。第２図（ａ）は蓄電池１８の
電圧波形を（ｂ）は放電電流を示す。時刻ｔ□で整流器
１２を停止させ、時刻ｔ４で再び整流器１２を再運転す
る。

時刻ｔ、より時刻ｔ３までは蓄電池１８の電圧は蓄電池
１８の内部インピーダンスの関係で急激に低下するがそ
の接際々に回復し、蓄電池１８の電圧放電が迎むにつれ
全体的には第２図（ａ）の如く蓄電池Ｉ８の電圧波形は
低下する。

第２図（ｂ）に示す蓄電池１８の放電電流は電流検出器
１９で検出し残存容量検出器２１に入力する。また電圧
波形も電圧検出器２０で検出して残存容量検出器２１に
入力する。残存容量検出器２１では、時刻ｔ１より時刻
ｔ４までに蓄電池１８が放電した放電電荷をＡｈで検出
し、このＡｈ放電時の蓄電池１８の当初設計時電圧と時
刻ｔ４に電圧検出器２０で検出した電圧を比較すると容
易に蓄電地上８の能力を容易に判定できる。

蓄電池】８の前記所定Ａｈ放電後の残存容量は、周知の
如く蓄電池の種類によって電池電圧の変化として計算で
きるから、放電電佃と電圧変化の式を残存容量検出器２
１内で計算すると、蓄電池１８の詳細な残存容量が検出
でき、経年的な劣化や設置環境による蓄電池１８の能力
低下を把握できる。前記残存容量検出はマイクロコンピ
ュータなどを使用すると容易に実現できるが、より簡便
に蓄電池】８の能力を把握する手段としては、第２図の
時刻Ｌ□より時刻ｔ４までの時間を固定して、この時刻
内における放電電荷による当初設計値電圧と時刻ｔ４に
おける検出電圧を単にレベル比較するのみで、蓄電池１
８の当初設計値に対する能力低下状況を把握できる。

上記の方法により蓄電池１８の負荷に対するバックアッ
プ能力を診断し、その診断結果から、整流器制御器２２
により整流器１２を制御し、自動的に蓄電池の能力に応
じた均等充電を行い、蓄電池１８のバックアップ能力の
低下を防ぐことができる。

本発明の他の実施例の一例を第３図に示す。この図で２
３は蓄電池１８の充電器２４はダイオードで、他の回路
構成要素は第１図の回路構成要素と同一であり説明を省
く。この第３図は入力交流電源１゜にインバータ装置１
０を２台接続し、インバータ装置１０の出力を並列接続
して負荷１７に安定した電力を供給する場合を示し、＃
電池１８は２台のインバータ装置１１に共通に設けるた
め、蓄電池１８の専用の充電器２３と充電制御器２５を
設け、またインバータ装置１１の整流器１２のお互いの
干渉をさける目的でダイオード２４を追加している。第
３図の如く構成された無停電源装置において、蓄電池１
８の能力を診断する時、２台の整流器１２を同時に停止
させても良く、２台の整流器Ｊ２の中の１台のみを停止
させて、蓄電池１８の能力を診断しても良い。本発明で
は入力交流電源１０が正常時に負荷１７への供給電力の
一部を蓄電池１８より供給することにより、蓄電池１８
の能力を診断することを特徴としており、特に整流器１
２を１台停止するか２台同時に停止するかは本発明で限
定するものではない。

また第１図や第３図の説明において、整流器１２を停止
させ蓄電池］８を放電させると説明したが、蓄電池１８
と整流器Ｊ２を並列運転して負ｉ１７に供給する電力の
少なくとも一部を蓄電池１８より放電して、その時の蓄
電池１８の残存容量を残存容量検出器２工で検出する方
法としても本発明の効果が同様に得られることが明らか
である。

本発明の説明としては無停電電源装置を引用して説明し
たが、電源装置の内部構成を本発明では特に限定するも
のではなく、入力交流電源の停電時に所定時間電力供給
できるように蓄電池を利用する電源装置であれば良い。

その低木発明の要旨を変更しない範囲において。

各種の変形例を構成できることが明らかである。

〔発明の効果〕

入力交流電源の停電時にも安定した出力電力を負荷に供
給する電源装置の直流回路に接続される蓄電池は、一般
にその＃電池機能が本当に要求される入力交流電源の停
電時にその電荷を放電させることで期待される蓄電池能
力があったかどうかが判定されていたため、万一蓄電池
能力が低下していた時には、負荷に安定した電力を供給
できず、負荷側にも停電事故を発生させ事故を拡大させ
る危険性があった。

１１− このように＃ｉ組電池バックアップする電源装置は、無
停電電源装置として重要負荷に電力供給するため、信頼
性を高めることが要求されるが、本発明によれば次の効
果が得られることが明らかである。

０）蓄電池の負荷に対するバックアップ能力を診断し、
自動的に均等充電を行うことにより、定のレベルのバッ
クアップ能力を保つことができるため、停電時に負荷に
確実に所定時間の給電を行える。

■　蓄電池の能力診断結果により均等充電を行うため、
必要以上の充電または充電不足を解消でき、効率のよい
充電が行える。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
この発明の詳細な説明する波形図、第３図は本発明の他
の実施例を示すブロック図、第４図は従来技術の実施例
を示すブロック図、第５図は第４図の蓄電池の特性を説
明するための図である。 ２− １０・・・入力交流電源　　　　１１　・インバータ装
置１２・・・整流器　　　　　　　１３・・・直流フィ
ルタコンデンサ１４・・・インバータ　　　　　１５・
・・インバータ嚢圧器１６・・交流フィルタコンデンサ １７・・・負荷　　　　　　　　１８・・・蓄電池１９
・・・電流検出器　　　　　２０・・・電圧検出器２１
・・残存容量検出器　　　２２・・・整流器制御器２３
・・・充電器　　　　　　　２４・・・ダイオード１５
・・・充電制御器

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力交流電源の電力を電源装置で電力変換して負荷に供
   給する時、入力交流電源が短時間停電しても負荷にはそ
   の電源装置の直流回路を介して、蓄電池より電力が供給
   され、負荷には安定な電力を前記停電時にも継続して供
   給できるようにした電源装置において、 前記入力交流電源が、正常時に前記電源装置の内部で負
   荷に供給する電力の少なくとも一部を所定時間だけ蓄電
   池より供給して、この所定時間内に蓄電池が放電した電
   荷に関係する電気信号より前記蓄電池の残存容量や蓄電
   池能力を診断し、その結果により自動的に均等充電を行
   うことを特徴とする電源装置。