JPH05236677A

JPH05236677A - 無停電電源装置

Info

Publication number: JPH05236677A
Application number: JP4037986A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Matsuzaki; 伸男松崎
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1992-02-25
Filing date: 1992-02-25
Publication date: 1993-09-10

Abstract

(57)【要約】【目的】本発明は無停電補償用の二次電池の過放電がな
く、不必要なオン・オフ操作を繰り返えさない無停電電
源装置を提供することを目的とする。【構成】交流電源を直流化して出力する第１変換手段１
と該出力にて充電され第１変換手段の出力が停止した
時、代用直流電源となる二次電池B1とを有する直流供給
源と、直流供給源より直流出力を受けて所要の電圧を発
生する第２変換手段４と、第２変換手段の入力側を開閉
する開閉手段k1と、直流供給源の出力電圧を検出し該検
出電圧値に応じ開閉手段を開閉制御する手段であって検
出電圧値を二次電池電源の自己回復電圧値より高い第１
基準値と二次電池の過放電電圧値以上に設定した下限の
第２基準値とを有し第２基準値を割ると第１基準値に達
するまで開閉手段を開放制御する手段及び直流出力電圧
の検出を設定した時定数で分圧比を変化させる分圧比可
変形検出手段を有してなる制御手段３より構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は商用電源より所要の電圧
を発生して負荷に与えると共に、商用電源の停電時にも
負荷に電圧を供給できるようにした無停電電源装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】商用電源より所要の電圧を発生して負荷
に与えると共に、商用電源の停電時にはバックアップ用
に設けた二次電池出力を利用して、負荷に電圧を供給で
きるようにした無停電電源装置は、電源の瞬断をも許さ
れないコンピュ−タシステムなどに広く利用されてい
る。

【０００３】図７は浮動充電による無停電電源装置の構
成例であり、１は商用の交流電力を受け、これを直流に
変換して出力するＡＣ／ＤＣインバータ、２は直流電力
を発生する自家発電装置、３は制御回路、４はこれらＡ
Ｃ／ＤＣインバータ１または自家発電装置２の発生する
直流電力を受けてこれを各種の電圧の直流電力に変換す
るＤＣ／ＤＣコンバータである。

【０００４】Ｄ１はＡＣ／ＤＣインバータ１の出力側に
設けられた逆流防止ダイオードであり、Ｂ１はＡＣ／Ｄ
Ｃインバータ１の出力側に設けられた二次電池で、この
逆流防止ダイオードＤ１を介してＡＣ／ＤＣインバータ
１の出力側ライン間に接続されている。この二次電池Ｂ
１は、主としてＡＣ／ＤＣインバータ１の出力が瞬時停
電した場合に電源出力断とならないように非常用として
備えてある。

【０００５】ＳＷ１はスイッチ、ｋ１は制御回路３によ
ってオン・オフが制御されるリレー接点である。スイッ
チＳＷ１は自家発電装置２の発生する直流電力とＡＣ／
ＤＣインバータ１の出力側との切り替えを行うための切
り替え回路として機能するものであり、二次電池Ｂ１の
後段に配置される。また、リレー接点ｋ１はスイッチＳ
Ｗ１により選択切り替えされたＡＣ／ＤＣインバータ１
または自家発電装置２の出力のＤＣ／ＤＣコンバータ４
への入力を開閉するためのものである。

【０００６】前記制御回路３はＤＣ／ＤＣコンバータ４
の入力を監視してその入力電圧が第１の所定レベル以下
になった時、この入力を遮断してＤＣ／ＤＣコンバータ
４を停止させ、第２の所定レベルを越えると再び入力の
遮断を解くと云った制御を行う。

【０００７】このような構成において、通常はＡＣ１０
０［Ｖ］またはＡＣ２００［Ｖ］の商用電力を受電して
これをＡＣ／ＤＣインバータ１により直流電力に変換
し、二次電池Ｂ１を充電すると共にＤＣ／ＤＣコンバー
タ４に直流電力を供給し、さらにこのＤＣ／ＤＣコンバ
ータ４にて各種の直流電圧に変換して、本電源装置を電
源とする対象システムに必要な各種電圧Ｖ₁〜Ｖ₃等を
供給している。

【０００８】また、停電が長時間に亙り続く場合のよう
に、二次電池Ｂ１の容量ではＤＣ／ＤＣコンバータ４の
駆動を続けられないときには、スイッチＳＷ１を切り替
えることで、自家発電装置２の出力に切り替えてＤＣ／
ＤＣコンバータ４の駆動を続ける。自家発電装置２はこ
の例の場合、出力として直流化した電力を発生できるよ
うにしてある。

【０００９】上述したように、制御回路３はＤＣ／ＤＣ
コンバータ４の入力を監視してその入力電圧が第１の所
定レベル以下になった時、この入力を遮断してＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ４を停止させ、第２の所定レベルを越える
と再び入力の遮断を解くと云った制御を行うもので、例
えば図８のタイムチャートで示す如き制御動作をする。

【００１０】すなわち、制御回路３はＡＣ／ＤＣインバ
ータ１または自家発電装置２より出力されてＤＣ／ＤＣ
コンバータ４に入力される直流電力の電圧レベルを検知
し、このレベルが二次電池の充電電圧Ｅ０よりやや低い
設定値であるＥ１以上の電圧となるとリレー接点ｋ１を
動作し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４に電力を供給し、所要
の各種電圧を発生して負荷側の装置を動作させることと
なる。

【００１１】また、ＤＣ／ＤＣコンバータ４への供給電
圧レベルが二次電池Ｂ１の自己回復電圧であるＥ２以下
のレベルになると常開接点であるリレー接点ｋ１を復旧
して装置の動作を停止する。尚、電圧レベルがＥ２以下
の電圧でリレー接点ｋ１を復旧するのは、二次電池Ｂ１
の過放電防止のためである。

【００１２】また、リレー接点ｋ１を動作させる電圧レ
ベルである設定値Ｅ１を、二次電池の充電電圧Ｅ０と二
次電池Ｂ１の自己回復電圧Ｅ２との間に設定しているの
は自家発電装置等、幾分電圧の低い別の電源でも動作可
能とするためである。

【００１３】このような条件になっているため、図８の
タイムチャートに示すように、交流電力ＡＣの受電中に
当該交流電力ＡＣに停電が発生すると、二次電池Ｂ１の
充電電荷をＤＣ／ＤＣコンバータ４に供給して補償する
が、停電が続くと、次第に二次電池Ｂ１の電圧は降下
し、やがてｔ１時点で二次電池Ｂ１の電圧レベルはＥ２
以下となり、制御回路３はリレー接点ｋ１を復旧（開
放）することとなる。

【００１４】これにより、二次電池Ｂ１の負荷はほぼ開
放となり、二次電池Ｂ１は自己回復してｔ２の時点で再
び電圧レベルがＥ１を越える。これにより、制御回路３
はリレー接点ｋ１を再び動作（閉成）させる。

【００１５】リレー接点ｋ１の閉成により、二次電池Ｂ
１の出力がＤＣ／ＤＣコンバータ４に供給されてＤＣ／
ＤＣコンバータ４は動作をすることとなるが、間もなく
放電してしまい、電圧が下がる。

【００１６】従って、Ｅ２のレベルまで電圧が低下した
ｔ３の時点で制御回路３は再びリレー接点ｋ１を復旧し
て入力電力を遮断し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の動作を
停止する。リレー接点ｋ１の復旧（開放）により、二次
電池Ｂ１は再び自己回復し、電圧が上昇してＥ１のレベ
ルまで電圧が回復したｔ４の時点で再び動作すると云っ
たことを繰り返すことになるが、次第に自己回復の時間
が長くなり、動作している時間が短くなる。

【００１７】このように、ＡＣ／ＤＣインバータ１の出
力段に二次電池Ｂ１を配置し、普段はこの二次電池Ｂ１
をＡＣ／ＤＣインバータ１の出力により充電しつつ、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ４に直流電力を供給して所要の各種
直流電圧を得、ＡＣ／ＤＣインバータ１に入力する交流
の停電時には二次電池Ｂ１の充電電荷を利用してＤＣ／
ＤＣコンバータ４を動作させて所要の各種直流電圧を得
るようにするが、二次電池Ｂ１は短時間の停電対策用で
あり、従って、長時間にわたる二次電池Ｂ１のみの利用
による動作では、上述のような放電の繰り返しによる二
次電池Ｂ１の過放電が生じ、この過放電による二次電池
Ｂ１の劣化、放電に伴う電圧降下と、放電停止による自
己回復の繰り返しによる装置の不必要な動作の発生など
が生ずる。

【００１８】尚、図９は上述した制御回路３の回路構成
の一例であり、Ｒ２、Ｒ３は直列接続された抵抗で二次
電池Ｂ１の電圧を検出するための分圧回路を構成してい
る。また、抵抗Ｒ４は基準電圧用のツェナーダイオード
Ｄ２に対する電流制限抵抗であり、ツェナーダイオード
Ｄ２は逆向きにして抵抗Ｒ４と直列接続され、この直列
回路は分圧回路Ｒ２，Ｒ３と並列に接続されている。Ｃ
ＭＰはコンパレータであり、抵抗Ｒ５とＲ６はこのコン
パレータＣＭＰに接続されたフィードバック回路で、ヒ
ステリシス特性を得るためのものである。

【００１９】抵抗Ｒ５はツェナーダイオードＤ２のアノ
ード側とコンパレータＣＭＰの非反転側入力端子との間
に接続され、抵抗Ｒ６はコンパレータＣＭＰの非反転側
入力端子と出力端子との間に接続されている。また、コ
ンパレータＣＭＰの反転側入力端子は前記分圧回路Ｒ
２，Ｒ３の分圧点に接続されている。従って、コンパレ
ータＣＭＰはツェナーダイオードＤ２により与えられる
基準電圧に対する分圧回路Ｒ２，Ｒ３の分圧電圧を比較
してその比較結果に応じて出力を発生する構成となって
いる。

【００２０】Ｒ７、ＴＲ１、Ｒ８、ＴＲ２はコンパレー
タＣＭＰの出力によりリレーの励磁コイルＫ１を制御す
るためのリレードライブ回路であり、コンパレータＣＭ
Ｐの出力を出力抵抗Ｒ７を介してトランジスタＴＲ１の
ベースを制御し、このトランジスタＴＲ１の出力を抵抗
Ｒ８を介してドライブ用トランジスタＴＲ２のベースに
与え、ドライブ用トランジスタＴＲ２を駆動する。

【００２１】ダイオードＤ３はリレーのコイルＫ１に並
列接続されており、リレーのコイルＫ１はドライブ用ト
ランジスタＴＲ２に接続されていて、トランジスタＴＲ
２がオンするとスイッチＳＷ１を介して出力されるＡＣ
／ＤＣインバータ１または自家発電装置２の出力直流電
圧が供給されて、コイルＫ１は励磁される構成としてあ
る。そして、ダイオードＤ３はトランジスタＴＲ２のオ
ン・オフに伴いリレーのコイルＫ１から発生する逆起電
圧の吸収用のダイオードとして機能する。

【００２２】このような構成とすることにより、二次電
池Ｂ１の電圧を検出してリレー接点ｋ１のオン・オフを
制御する回路を構成し、図８に示す様な動作を実現して
いる。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、交流電力
を用いて複数種の直流電圧を得る電源装置として、交流
電力をＡＣ／ＤＣインバータにて直流変換し、この変換
された直流をさらにＤＣ／ＤＣコンバータにて直流変換
して必要な各種を直流電圧を得るようにし、これを負荷
回路に供給する構成としたものがある。

【００２４】そして、このような構成において、ＡＣ／
ＤＣインバータの出力段には瞬断または停電を補償する
ために、二次電池を設け、通常時はＡＣ／ＤＣインバー
タの出力でこの二次電池を充電しつつ、最終段のＤＣ／
ＤＣコンバータにて複数種の所要直流電圧を得るように
しており、交流電力の停電時には二次電池の充電電荷を
利用して最終段のＤＣ／ＤＣコンバータを駆動させる。

【００２５】しかし、電池は放電により電圧が下がるの
で、最終段のＤＣ／ＤＣコンバータを正常に駆動させる
ために入力電圧が所定のレベル範囲内にある間だけ、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータに対する入力直流電力を供給するよ
うに、制御回路（電圧検出回路）と、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータの入力開閉用のスイッチ（リレー接点ｋ１）とを設
け、制御回路で入力電圧の検出とその検出結果に応じた
スイッチ（リレー接点ｋ１）のオン・オフ制御を行うよ
うにしていた。

【００２６】従って、交流電力の停電時に二次電池電圧
が所定の電圧値の範囲にある間は、制御回路はＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータの入力開閉用のスイッチ（リレー接点ｋ
１）をオンさせ、放電が進んで電圧が下がるとスイッチ
（リレー接点ｋ１）を切ってＤＣ／ＤＣコンバータの動
作を停止させるように構成していた。

【００２７】しかし、二次電池は負荷が無くなると自己
回復して電圧が再び上昇するから、その電圧が所定範囲
に戻った段階で、制御回路は再びＤＣ／ＤＣコンバータ
の入力開閉用のスイッチ（リレー接点ｋ１）をオンさ
せ、二次電池出力によるＤＣ／ＤＣコンバータの駆動を
行うことになる。しかし、二次電池は放電しているた
め、すぐに電圧が下がり、これによって制御回路はＤＣ
／ＤＣコンバータの入力を切り、これにより二次電池は
負荷が無くなって再び自己回復することにより、電圧が
再び上昇し、制御回路はスイッチ（リレー接点ｋ１）を
オンさせると云った動作を繰り返すことになる。

【００２８】そのため、二次電池はややもすると過放電
となり、電池の劣化の原因となる他、放電に伴う電圧降
下と放電停止による自己回復の繰り返しによる電源装置
の不必要な動作の発生などの問題が生ずる。

【００２９】すなわち、電池の自己回復電圧以下でリレ
ー接点ｋ１を動作し、過放電とならない電池電圧となっ
た時点でリレーのスイッチｋ１を復旧するようになって
はいるが、電池には自己回復力があるために、装置は停
電時間が本来の設計値を越えて発生した時、電源装置は
不必要に動作をオン・オフして電池が過放電する等の問
題があった。

【００３０】尚、動作電圧を電池の自己回復電圧以上で
あって充電電圧以下に設定し、復旧電圧を深層放電領域
に至るような過放電になるように設定した場合、電源装
置が不必要にオン・オフ動作を繰り返す問題は除去でき
るが、電圧レベルがやや低い自家発電装置へ系の切替え
を行った時に動作しない、劣悪な過放電による電池寿命
低下すると云う問題があった。

【００３１】そこで、本発明ではこの問題点を除去し、
電圧レベルがやや低い自家発電装置への系に対しても切
替えが可能であって、無停電補償用の二次電池の過放電
がなく、不必要なオン・オフ操作を繰り返えさない無停
電電源装置を提供することを目的とする。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は次のように構成する。すなわち、第１には
交流電源を直流化して出力する第１の変換手段およびこ
の第１の変換手段による直流出力にて充電されると共
に、第１の変換手段の出力が停止した時、この第１の変
換手段の代用の直流電源となる二次電池とを有する直流
供給源と、この直流供給源より直流出力を受けて所要の
電圧を発生する第２の変換手段と、この第２の変換手段
の入力側を開閉する開閉手段と、前記直流供給源の直流
出力電圧を検出するための分圧回路による検出手段であ
って、予め設定した時定数で分圧比が変化される分圧比
可変形の検出手段およびこの検出電圧値に応じ前記開閉
手段を開閉制御する手段であって、前記検出電圧値を前
記二次電池の自己回復電圧より高い第１の基準値と前記
二次電池電源の過放電電圧値以上に設定した下限の第２
の基準値とを有し、前記第２の基準値を割ると前記第１
の基準値に達するまで、前記開閉手段を開放制御する手
段とよりなる制御手段とより構成する。

【００３３】また、第２には交流電源を直流化して出力
する第１の変換手段とこの第１の変換手段による直流出
力にて充電されると共に、第１の変換手段の出力が停止
した時、この第１の変換手段の代用の直流電源となる二
次電池とを有する直流供給源と、この直流供給源より直
流出力を受けて所要の電圧を発生する第２の変換手段
と、この第２の変換手段の入力側を開閉する開閉手段
と、前記直流供給源の直流出力電圧を検出し、この検出
電圧値に応じ前記開閉手段を開閉制御する手段であっ
て、前記検出電圧値を前記二次電池の自己回復電圧より
高い第１の基準値と前記二次電池電源の過放電電圧値以
上に設定した下限の第２の基準値とを有し、前記第２の
基準値を割ると前記第１の基準値に達するまで、前記開
閉手段を開放制御する手段および、予め設定した時定数
で前記第１および第２の基準値を変化させる可変基準値
発生手段とを有する制御手段とより構成する。

【００３４】

【作用】このような構成において、直流供給源では通常
時は第１の変換手段により交流電源を直流化して出力
し、また二次電池をこの直流出力にて充電する。そし
て、第１の変換手段の出力が停止した時、二次電池の充
電エネルギをこの第１の変換手段の代用の直流電源とす
る。そして、第２の変換手段はこの直流供給源よりの直
流出力を開閉手段を介して受けて所要の電圧を発生し、
負荷に供給する。

【００３５】一方、制御手段は前記直流供給源の直流出
力電圧を検出し、この検出電圧値に応じ前記開閉手段を
開閉制御するが、前記検出電圧値が前記二次電池の過放
電電圧値以上に設定した下限の第２の基準値を割ると前
記開閉手段を開放して、第２の変換手段に対する直流供
給源よりの直流供給を遮断し、二次電池の自己回復電圧
より高い第１の基準値に達すると前記開閉手段を閉じて
第２の変換手段に対する直流供給源よりの直流供給を再
開するように制御する。

【００３６】従って、直流供給源の出力が第１の変換手
段の出力ではなく、二次電池の出力を利用するような停
電状態において、二次電池の放電が進み、電池電圧が第
２の基準値を割ると前記開閉手段を開放して負荷を開放
し、二次電池の消耗を防ぐ。負荷が開放されると二次電
池の電圧は自己回復するが、制御手段には分圧比可変形
の検出手段を設けてあり、前記直流出力電圧の検出を予
め設定した時定数で分圧比を変化させることから、検出
値が大きくなるように時間経過と共に分圧比を可変する
ことで、自己回復後の電池電圧の検出値は第１の基準値
に達することはなくなり、停電が復帰して直流供給源の
直流出力電圧が回復するまでは制御手段は前記開閉手段
を閉じることはなくなって、従来のように二次電池の自
己回復により、開閉手段が再び閉じて二次電池を過放電
させたり、開閉手段の開閉を繰り返すと云ったことがな
くなる。

【００３７】また、第２の構成の場合も、制御手段は前
記直流供給源の直流出力電圧を検出し、この検出電圧値
に応じ前記開閉手段を開閉制御するが、前記検出電圧値
が前記二次電池の過放電電圧値以上に設定した下限の第
２の基準値を割ると前記開閉手段を開放して、第２の変
換手段に対する直流供給源よりの直流供給を遮断し、二
次電池の自己回復電圧より高い第１の基準値に達すると
前記開閉手段を閉じて第２の変換手段に対する直流供給
源よりの直流供給を再開するように制御する。

【００３８】従って、直流供給源の出力が第１の変換手
段の出力ではなく、二次電池の出力を利用するような停
電状態において、二次電池の放電が進み、電池電圧が第
２の基準値を割ると前記開閉手段を開放して負荷を開放
し、二次電池の消耗を防ぐ。負荷が開放されると二次電
池の電圧は自己回復するが、制御手段には可変基準値発
生手段が設けてあり、予め設定した時定数で前記第１お
よび第２の基準値を変化させることから、電池電圧が自
己回復してもその検出値を比較する基準値を大きくする
ことによって、自己回復程度の電圧値では前記開閉手段
は閉じられることはなくなる。従って、停電が復帰して
直流供給源の直流出力電圧が回復するまでは制御手段は
前記開閉手段を閉じることはないから、従来のように二
次電池の自己回復により、開閉手段が再び閉じて二次電
池を過放電させたり、開閉手段の開閉を繰り返すと云っ
たことがなくなる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照して説明する。図１は本発明の一実施例であって、全
体構成を示すブロック図、図２はその制御回路部分の具
体的構成を示す回路である。

【００４０】図１において、１は交流電力（商用電力）
を受けて直流に変換して出力するＡＣ／ＤＣインバー
タ、２は直流電力を発生する自家発電装置、３Ａは制御
回路、４はこれらＡＣ／ＤＣインバータ１または自家発
電装置２の発生する直流電力を受けてこれを各種の電圧
の直流電力に変換するＤＣ／ＤＣコンバータである。

【００４１】Ｄ１はＡＣ／ＤＣインバータ１の出力側に
設けられた逆流防止ダイオードであり、Ｂ１はＡＣ／Ｄ
Ｃインバータ１の出力側に設けられた二次電池でこの逆
流防止ダイオードを介してＡＣ／ＤＣインバータ１の出
力側ライン間に接続されている。この二次電池Ｂ１は、
主としてＡＣ／ＤＣインバータ１の出力が瞬断または停
電した場合に、電源出力断とならないように非常用とし
て備えてある。

【００４２】ＳＷ１はスイッチ、ｋ１は制御回路３Ａに
よってオン・オフが制御されるリレー接点である。スイ
ッチＳＷ１は自家発電装置２の発生する直流電力とＡＣ
／ＤＣインバータ１の出力側との切り替えを行うための
切り替え回路として機能するものであり、二次電池Ｂ１
の後段に配置される。また、リレー接点ｋ１はスイッチ
ＳＷ１により選択切り替えされたＡＣ／ＤＣインバータ
１または自家発電装置２の出力のＤＣ／ＤＣコンバータ
４への入力を開閉するためのものである。

【００４３】本システムは、通常はＡＣ１００［Ｖ］ま
たはＡＣ２００［Ｖ］の商用電力を受電してＡＣ／ＤＣ
インバータ１により直流電力に変換し、二次電池Ｂ１を
充電すると共にＤＣ／ＤＣコンバータ４に直流電力を供
給し、装置に必要な各種電圧Ｖ₁〜Ｖ₃等を供給してい
る。そして、瞬断または停電が発生した時は、二次電池
Ｂ１の充電電荷によりＤＣ／ＤＣコンバータ４に対する
直流電力供給を補償し、ＤＣ／ＤＣコンバータ４の出力
が断となるのを防止する。

【００４４】制御回路３Ａはその際に、電圧を監視して
電圧が所定レベル以下となったときにリレー接点ｋ１を
開き、ＤＣ／ＤＣコンバータ４に対する直流電力供給を
停止する機能を有する。

【００４５】また、停電が長時間に亙り続く場合のよう
に、二次電池Ｂ１の容量ではＤＣ／ＤＣコンバータ４の
駆動を続けられないときには、スイッチＳＷ１を切り替
えることで、自家発電装置２の出力に切り替えてＤＣ／
ＤＣコンバータ４の駆動を続ける。自家発電装置２はこ
の例の場合、出力として直流化した電力を発生できるよ
うにしてある。

【００４６】本システムは基本的には従来技術で説明し
たものと変わりはないが、二次電池Ｂ１の過放電を防止
することと、二次電池の電圧降下に伴うＤＣ／ＤＣコン
バータ４に対する直流電力供給の断続の繰り返しを防止
するための機能を制御回路３Ａに持たせた点に特徴があ
る。

【００４７】すなわち、本発明による電源装置システム
の制御回路３Ａは図２に示すように構成してある。図
中、Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３は直列接続された抵抗で、二次電
池Ｂ１の電圧を検出するための分圧回路を構成してい
る。この分圧回路は二次電池Ｂ１の正極側が接続される
ラインに抵抗Ｒ１が接続され、負極側が接続されるライ
ンに抵抗Ｒ３が接続されるようにしてあり、さらに抵抗
Ｒ１には並列にコンデンサＣ１が接続される。コンデン
サＣ１は時定数用であり、分圧回路を構成している抵抗
Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３との組合わせにより、時定数回路とし
て動作する。

【００４８】また、抵抗Ｒ４は基準電圧用のツェナーダ
イオードＤ２に対する電流制限抵抗であり、ツェナーダ
イオードＤ２は逆向きにして抵抗Ｒ４と直列接続され、
この直列回路は分圧回路Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３と並列に接続
されている。ＣＭＰはコンパレータであり、抵抗Ｒ５と
Ｒ６はこのコンパレータＣＭＰに接続されたフィードバ
ック回路で、ヒステリシス特性を得るためのものであ
る。

【００４９】抵抗Ｒ５はツェナーダイオードＤ２のアノ
ード側とコンパレータＣＭＰの非反転側入力端子との間
に接続され、抵抗Ｒ６はコンパレータＣＭＰの非反転側
入力端子と出力端子との間に接続されている。また、コ
ンパレータＣＭＰの反転側入力端子は前記分圧回路Ｒ
２，Ｒ３の分圧点に接続されている。従って、コンパレ
ータＣＭＰはツェナーダイオードＤ２により与えられる
基準電圧に対する分圧回路Ｒ２，Ｒ３の分圧電圧を比較
してその比較結果に応じて出力を発生する構成となって
いる。

【００５０】Ｒ７、ＴＲ１、Ｒ８、ＴＲ２はコンパレー
タ４の出力によりリレーの励磁コイルＫ１を制御するた
めのリレードライブ回路であり、コンパレータ４の出力
を出力抵抗Ｒ７を介してトランジスタＴＲ１のベースを
制御し、このトランジスタＴＲ１の出力を抵抗Ｒ８を介
してドライブ用トランジスタＴＲ２のベースに与え、ド
ライブ用トランジスタＴＲ２を駆動する。

【００５１】ダイオードＤ３はリレーのコイルＫ１に並
列接続されており、リレーのコイルＫ１はドライブ用ト
ランジスタＴＲ２に接続されていて、トランジスタＴＲ
２がオンするとスイッチＳＷ１を介して出力されるＡＣ
／ＤＣインバータ１または自家発電装置２の出力直流電
圧が供給されて、コイルＫ１は励磁される構成としてあ
る。そして、ダイオードＤ３はトランジスタＴＲ２のオ
ン・オフに伴い、リレーのコイルＫ１から発生する逆起
電圧の吸収用のダイオードとして機能する。

【００５２】次に上記構成の本装置の作用を図３のタイ
ムチャートに従って説明する。通常においては商用電源
より交流電力（ＡＣ）を受電してＡＣ／ＤＣインバータ
１により所要の電圧の直流に変換し、ＤＣ／ＤＣコンバ
ータ４に印加してこのＤＣ／ＤＣコンバータ４により、
所要の各種電圧の直流出力を発生する。

【００５３】このようなＡＣ受電状態ではＡＣ／ＤＣイ
ンバータ１の出力側にある二次電池Ｂ１の電圧が制御回
路３Ａにも印加され、抵抗Ｒ４とツェナーダイオードＤ
２による基準電圧発生回路、およびＲ１，Ｒ２，Ｒ３で
構成される分圧回路に印加されるので、Ｒ１に並列に接
続されるコンデンサＣ１もＲ１，Ｒ２，Ｒ３による分圧
比に対応した電圧で充電される。

【００５４】従って、制御回路３Ａはそのコンパレータ
ＣＭＰの反転側入力端子には分圧回路の分圧電圧が、ま
た、非反転側入力端子には基準電圧発生回路の発生する
基準電圧が印加されることになる。

【００５５】ここでコンパレータＣＭＰは基準電圧に対
する検出電圧の差を出力し、ＴＲ１のオン・オフ動作は
抵抗Ｒ７とコンパレータＣＭＰの負出力レベルとによっ
て決まる。また、コンパレータＣＭＰは抵抗Ｒ５とＲ６
により、ヒステリシス特性を持たせてあるので、これら
の値を適宜に設定してハイ・スレシュホールドレベルＥ
１とロー・スレシュホールドレベルＥ２とを設定し、検
出電圧がハイ・スレシュホールドレベルＥ１になるとＴ
Ｒ１をオンさせて、リレーのコイルＫ１を励磁させ、ま
た、検出電圧がロー・スレシュホールドレベルＥ２以下
になると、ＴＲ１をオフさせると云った機能が得られる
ように設定する。

【００５６】従って、コンパレータＣＭＰ、抵抗Ｒ５と
Ｒ６、抵抗Ｒ７およびトランジスタＴＲ１により比較回
路系を構成することになる。また、トランジスタＴＲ２
はＴＲ１がオンしている時にのみ、リレーのコイルＫ１
を励磁する構成であるため、リレーのコイルＫ１の駆動
系を構成することになる。

【００５７】従って、本装置においては検出電圧がハイ
・スレシュホールドレベルＥ１を越えるとリレーのコイ
ルＫ１を励磁させ、また、検出電圧がロー・スレシュホ
ールドレベルＥ２以下になると、リレーのコイルＫ１の
励磁を解くと云った動作をすることになる。

【００５８】ここで、分圧回路にはコンデンサＣ１が並
列接続されており、コンデンサＣ１が充電された状態で
は分圧回路に印加される電圧からコンデンサＣ１の電圧
分を差し引いた残りの電圧を分圧した値が検出電圧とし
てコンパレータＣＭＰに与えられ、コンパレータＣＭＰ
はこれを基準電圧と比較する。

【００５９】従って、コンデンサＣ１の充電状態に応じ
て検出電圧のレベルが変化することになり、相対的にみ
ればハイ・スレッシュホールド電圧Ｅ１およびロー・ス
レッシュホールド電圧Ｅ２が変わることと同じことにな
る。すなわち、図３においてハイ・スレッシュホールド
電圧はＥ１´からＥ１に、ロー・スレッシュホールド電
圧はＥ２´からＥ２にそれぞれ時間と共に変わることと
同じことになる。

【００６０】ここで交流電源が供給されて運転されてい
る通常の状態において十分な充電期間を経過していれ
ば、二次電池Ｂ１はフルチャージの状態であり、また、
分圧回路でのコンデンサＣ１もフルチャージの状態であ
る。そして、コンデンサＣ１が十分に充電された状態で
のＥ１およびＥ２は最もレベルが高い。

【００６１】分圧回路にて検出された検出電圧に対する
ハイ・スレッシュホールド電圧Ｅ１はフルチャージの状
態での二次電池Ｂ１での検出電圧より低いレベルに設定
してあり、従って、停電直後では分圧回路のコンデンサ
Ｃ１が充電されている状態でのハイ・スレッシュホール
ド電圧Ｅ１を越える検出電圧となる電圧が二次電池Ｂ１
から供給される。

【００６２】そして、これを分圧したレベルはコンデン
サＣ１の電圧が低い場合より小さいレベルとなるもの
の、ハイ・スレッシュホールド電圧Ｅ１以上となること
から、コンパレータＣＭＰおよびＴＲ１よりなる比較回
路系はＴＲ２をオンさせてリレーのコイルＫ１を励磁す
る。従って、リレー接点ｋ１は閉じ、二次電池Ｂ１から
はＤＣ／ＤＣコンバータ４に電源が供給されてＤＣ／Ｄ
Ｃコンバータ４は動作状態となる。

【００６３】停電が発生すると二次電池Ｂ１は徐々に放
電してゆき、やがてｔ１の時点でＥ２（コンデンサＣ１
が充電されている状態でのロー・スレッシュホールド電
圧）以下となる。これにより、ＴＲ２はオフとなり、リ
レーのコイルＫ１の通電はストップされるので、リレー
接点ｋ１が復旧し（開放）、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は
開放される。これにより、二次電池Ｂ１は負荷がなくな
るから、自己回復により徐々に端子電圧が回復してゆく
が、放電されたことにより、元のフルチャージの状態で
の電圧レベルまでは回復しないので、ハイ・スレッシュ
ホールド電圧Ｅ１をこの自己回復後の電圧の検出レベル
より高いレベルに設定しておけば、このハイ・スレッシ
ュホールド電圧Ｅ１を越えることはないから、自己回復
による従来のようなリレー接点ｋ１の再度の閉成は抑制
される。故に、停電後の電池放電後におけるＤＣ／ＤＣ
コンバータ４の再起動は抑止される。

【００６４】この結果、二次電池Ｂ１の過放電は防止さ
れ、また、二次電池Ｂ１の放電に伴う電圧降下と、放電
停止による電圧の自己回復の繰り返しによる装置の不必
要な起動／停止の反復動作の発生などの問題が解消でき
る。

【００６５】停電が復旧し、再び商用電源ＡＣからの受
電が開始されることにより、ＡＣ／ＤＣインバータ１か
ら直流出力が発生し始まると、この直流出力を受けて充
電が開始され、これによって二次電池Ｂ１の端子電圧は
やがて正規の電池電圧Ｅ０に回復する。これに伴い、コ
ンパレータＣＭＰおよびＲ１、ＴＲ１による比較回路系
が機能してトランジスタＴＲ２をオンさせ、リレーのコ
イルＫ１を励磁するので、リレーの接点ｋ１は閉じ、Ｄ
Ｃ／ＤＣコンバータ４は再び起動する。

【００６６】このように、二次電池Ｂ１の端子電圧を検
出して比較回路に比較対象として与える分圧回路の分圧
抵抗に、コンデンサＣ１を並列接続して、コンデンサＣ
１の電圧レベルに応じて分圧回路による二次電池Ｂ１の
端子電圧の検出値が変わるようにし、コンデンサＣ１の
電圧が高いほど、比較回路のスレシュホールドレベルが
あたかも高くなるようにしたことから、二次電池が放電
して電圧が降下した後に、自己回復してもこれに応動し
なくなり、二次電池の自己回復によるＤＣ／ＤＣコンバ
ータへの二次電池出力の供給の再開と云った事態を確実
に回避して、二次電池の過放電による劣化や無用な再起
動の反復繰り返しを防止できる。

【００６７】以上は停電時に二次電池のみでＤＣ／ＤＣ
コンバータを動作させる場合の例を示したが、本電源装
置は自家発電装置２を備えているので、長期に亙る停電
時に二次電池Ｂ１から自家発電装置２に系を切り替えて
ＤＣ／ＤＣコンバータを動作させるようにするのが普通
である。

【００６８】そこで、次にこの例を説明する。図４のタ
イムチャートに示すように、系切替えによる起動の場合
はＡＣ／ＤＣインバータ１の出力側から自家発電装置２
の出力側に、スイッチＳＷ１を切り替えることで行う
が、その際にコンデンサＣ１の充電電荷は抵抗Ｒ１によ
り放電される。そして、コンデンサＣ１が放電された状
態で自家発電装置２の出力直流電圧源Ｂ１´からの電圧
が印加される。

【００６９】するとコンパレータＣＭＰの反転側入力端
子にはＥ１´（コンデンサＣ１が放電された状態におけ
るハイ・スレッシュホールド電圧）以上である自家発電
装置２の出力直流電圧源Ｂ１´の電圧が入力されるの
で、コンパレータＣＭＰは出力を発生し、トランジスタ
ＴＲ１のベースに与えるので、トランジスタＴＲ１がオ
ンしてリレー接点ｋ１を動作する。

【００７０】これにより、ＤＣ／ＤＣコンバータ４には
自家発電装置２の出力直流電圧源Ｂ１´からの電圧が印
加され、ＤＣ／ＤＣコンバータ４は動作して所要の各種
の電圧出力を発生して、負荷側の装置に供給されること
となる。

【００７１】このように、系切替えによりこの電源装置
は動作を開始するが、それと同時にコンデンサＣ１は充
電されてゆき、Ｃ１未充電時のハイ・スレッシュホール
ド電圧Ｅ１´，ロー・スレッシュホールド電圧Ｅ２´は
コンデンサＣ１の充電に伴って図４に示すように変化し
てゆく。

【００７２】そして、自家発電装置２の出力直流電圧源
Ｂ１´の電圧が放電により、ロー・スレッシュホールド
電圧Ｅ２以下となる以前にロー・スレッシュホールド電
圧は変化していて、ｔ１´の時点でＢ１´を開放し、本
電源装置は動作を停止することとなる。

【００７３】ｔ１´時点以降、徐々に自家発電装置２の
出力直流電圧源Ｂ１´の電圧が自己回復してもこの自己
回復後の電圧はＣ１充電状態でのハイ・スレッシュホー
ルド電圧Ｅ１を越えることはないので、従来のように、
電池の自己回復によるリレー接点ｋ１のオン・オフを繰
り返すと云った不必要な動作の繰り返えしをすることが
無い。

【００７４】図５は制御回路３Ａの別の実施例であり、
図２の構成におけるツェナーダイオードＤ２の代わりに
順方向直列接続したツェナーダイオードＤ２Ａ，Ｄ２Ｂ
とツェナーダイオードＤ２Ａに並列接続されるコンデン
サＣ２とを用い、抵抗Ｒ１に並列接続されていたコンデ
ンサＣ１を廃止した構成としたもので、コンパレータＣ
ＭＰの非反転側入力端子に印加される基準電圧が時定数
（時間的遷移）を以て変化する構成としたものである。

【００７５】このようにコンパレータＣＭＰの基準電圧
が時定数（時間的遷移）を以て変化することで事実上、
時間的遷移を以てハイ・スレッシュホールド電圧とロー
・スレッシュホールド電圧とを変えることができ、図２
で実現した例と同様の機能を実現できる。

【００７６】現実的には制御回路３Ａの動作電流はリレ
ー接点ｋ１が復旧状態では電池の自己放電電流と同等と
することが必要であり、そのための構成としては参考ま
でに示すと図６のようなものとすれば良い。図６はコン
パレータとして型番ＩＣＬ８２１２ＣＰＡのＩＣを用い
たものである。尚、各実施例において、時定数は数秒〜
数十秒に設定されることが通常必要であり、これは電池
の放電時間数十分〜数時間からは無視できる値となる。

【００７７】以上のように本発明による装置は、通常時
は第１の変換手段により交流電源を直流化して出力し、
また二次電池をこの直流出力にて充電すると共に、第１
の変換手段の出力が停止した時、二次電池の充電エネル
ギをこの第１の変換手段の代用の直流電源とする直流供
給源より得た直流出力を、開閉手段を介して第２の変換
手段に与え、この直流出力を第２の変換手段により所要
の電圧に変換して負荷に供給する電源装置において、直
流供給源の直流出力の電圧を検出してその検出電圧値に
応じ、開閉手段を開閉制御する制御手段を設けると共
に、前記検出電圧値を前記二次電池の自己回復電圧より
高い第１の基準値と前記二次電池電源の過放電電圧値以
上に設定した下限の第２の基準値とを有し、前記第２の
基準値を割ると前記第１の基準値に達するまで、前記開
閉手段を開放制御する手段を設け、直流供給源の直流出
力の電圧の検出を予め設定した時定数で分圧比を変化さ
せる分圧比可変形の検出手段にて行うか、または予め設
定した時定数で前記第１および第２の基準値を変化させ
る可変基準値発生手段にて第１および第２の基準値を変
化させるようにしたものである。

【００７８】そして、制御手段は前記直流供給源の直流
出力電圧を検出し、この検出電圧値に応じ前記開閉手段
を開閉制御するが、前記検出電圧値が前記二次電池の過
放電電圧以上に設定した下限の第２の基準値を割ると前
記開閉手段を開放して、第２の変換手段に対する直流供
給源よりの直流供給を遮断し、二次電池の自己回復電圧
より高い第１の基準値に達すると前記開閉手段を閉じて
第２の変換手段に対する直流供給源よりの直流供給を再
開するように制御することにより、第２の変換手段の入
力側を開閉制御して、二次電池出力を消費するにあた
り、二次電池が過放電とならないように前記開閉手段を
制御するが、制御手段における検出手段の検出電圧の分
圧回路に予め設定した時定数で分電圧比を変化させる時
定数要素を設けて、検出電圧を次第に小さくするか、検
出電圧の比較基準電圧を予め設定した時定数で変化させ
て次第に大きくするようにして二次電池の自己回復程度
の電圧では開閉手段を閉路させることのないようにした
ものである。時定数を与える要素としては例えばＣＲ
（コンデンサと抵抗）を基準電圧または分圧回路に設
け、コンデンサが放電している状態では動作電圧を低
く、コンデンサが充電された状態では動作電圧が高くな
るようにして、多少電圧が異なる自家発電装置などに系
を切替えても動作可能とし、また、二次電池の過放電の
防止並びに二次電池の放電と自己回復に伴う不必要な開
閉動作（電池電圧の低下による動作停止と電池の自己回
復による動作の繰り返し）の防止ができる。尚、本発明
は上記し、かつ、図面に示す実施例に限定することな
く、その要旨を変更しない範囲内で適宜変形して実施し
得るものである。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、時定数を以てスレ
ッシュホールド電圧を変化するようにした電圧検出回路
であるから、充電電圧、放電終止電圧、自己回復電圧と
複雑に変化する電圧だけでは判断できない電池の残存容
量を容易に判断した形で電池を利用でき、過放電による
電池寿命の劣化、不必要な装置の動作復旧の繰返しの無
い、また自家発電装置への系切替えなどにより多少電圧
が異なる場合等も支障なく作動させることができる無停
電電源装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による無停電電源装置の構成例を示すブ
ロック図。

【図２】図１に示す本発明の無停電電源装置の制御回路
の構成例を示す回路図であって、直流供給源よりの電圧
を検出する分圧回路に時定数を与える構成とした場合の
回路例。

【図３】図２の回路の作用を説明するためのタイムチャ
ート。

【図４】第２実施例を説明するためのタイムチャート。

【図５】図１に示す本発明の無停電電源装置の制御回路
の構成例を示す回路図であって、直流供給源よりの電圧
を検出するコンパレータの基準電圧に時定数を与える構
成とした第２実施例に適用する場合の回路例。

【図６】制御回路の他の構成例を示す回路図。

【図７】従来装置の構成例を示すブロック図。

【図８】図７の装置の動作を説明するためのタイミング
チャート。

【図９】図７に示す従来例における制御回路の構成例を
示す回路図。

【符号の説明】

１…ＡＣ／ＤＣインバータ、２…自家発電装置、３Ａ…
制御回路、４…ＤＣ／ＤＣコンバータ、Ｄ１…逆流防止
ダイオード、Ｂ１…二次電池、ＳＷ１…スイッチ、ｋ１
…リレー接点、Ｄ１…逆流防止ダイオード、ＳＷ１…ス
イッチ、Ｋ１…リレーの励磁コイル、ｋ１…リレー接
点、Ｒ２，Ｒ３…分圧回路を構成する抵抗、Ｒ４…基準
電圧用のツェナーダイオードＤ２に対する電流制限抵
抗、ＣＭＰ…コンパレータ、Ｒ５，Ｒ６，Ｒ７，Ｒ８…
抵抗、ＴＲ１，ＴＲ２…トランジスタ、Ｃ１…コンデン
サ、Ｄ２，Ｄ２Ａ，Ｄ２Ｂ…ツェナーダイオード。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】交流電源を直流化して出力する第１の変
換手段およびこの第１の変換手段による直流出力にて充
電されると共に、第１の変換手段の出力が停止した時、
この第１の変換手段の代用の直流電源となる二次電池と
を有する直流供給源と、この直流供給源より直流出力を受けて所要の電圧を発生
する第２の変換手段と、この第２の変換手段の入力側を開閉する開閉手段と、前記直流供給源の直流出力電圧を検出するための分圧回
路による検出手段であって、予め設定した時定数で分圧
比が変化される分圧比可変形の検出手段およびこの検出
電圧値に応じ前記開閉手段を開閉制御する手段であっ
て、前記検出電圧値を前記二次電池の自己回復電圧より
高い第１の基準値と前記二次電池電源の過放電電圧値以
上に設定した下限の第２の基準値とを有し、前記第２の
基準値を割ると前記第１の基準値に達するまで、前記開
閉手段を開放制御する手段とよりなる制御手段とより構
成したことを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】交流電源を直流化して出力する第１の変
換手段とこの第１の変換手段による直流出力にて充電さ
れると共に、第１の変換手段の出力が停止した時、この
第１の変換手段の代用の直流電源となる二次電池とを有
する直流供給源と、この直流供給源より直流出力を受けて所要の電圧を発生
する第２の変換手段と、この第２の変換手段の入力側を開閉する開閉手段と、前記直流供給源の直流出力電圧を検出し、この検出電圧
値に応じ前記開閉手段を開閉制御する手段であって、前
記検出電圧値を前記二次電池の自己回復電圧より高い第
１の基準値と前記二次電池電源の過放電電圧値以上に設
定した下限の第２の基準値とを有し、前記第２の基準値
を割ると前記第１の基準値に達するまで、前記開閉手段
を開放制御する手段および、予め設定した時定数で前記
第１および第２の基準値を変化させる可変基準値発生手
段とを有する制御手段とより構成することを特徴とする
無停電電源装置。