JPH0651871A - 無停電電源装置および同装置を備えた計算機システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】バックアップ用バッテリの容量が、電力供給を
受ける外部機器側で正確に把握でき、停電時にはその容
量に合致した適切な処理が行えるようにする。 【構成】ＵＰＳ２０からのＡＣ出力により駆動される計
算機３０からＵＰＳ２０内の制御部２６に対し、通信イ
ンタフェースＩＦを介して定期的に時間計測が要求され
る毎に、スイッチＳＷ-2をオフして商用電源１０からの
ＡＣ入力が整流器２１側へ供給されるのを遮断すること
でバッテリ運転に切換え、この状態でバッテリ２２の電
圧が定格から１０％降下する時間を計測して、その時間
計測値を通信インタフェースＩＦ経由で計算機３０へ通
知すると共に、スイッチＳＷ-2をオンして元の通常の運
転状態に戻す。計算機３０は、制御部２６から通知され
た時間計測値からバッテリ保持時間を計算して内部メモ
リに記憶し、停電時には、そのバッテリ保持時間に見合
った処理時間の計算機正常停止処理を実行する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、バッテリを内蔵した
無停電電源装置および同装置を備えた計算機システムに
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の計算機システムでは、図２に示す
ように、計算機１への例えば交流電力の安定供給のた
め、無停電電源装置（Uninterruptible Power Supply S
ystem ：以下、ＵＰＳと称する）２の利用が増加してい
る。ＵＰＳ２は、停電時には装置内蔵のバッテリ（蓄電
バッテリ）からインバータ（ＤＣ／ＡＣインバータ）を
介して電力を供給する仕組みになっている。

【０００３】しかし、バッテリの寿命は短く（例えば数
ＫＶＡタイプで約３年）、交換時にはフル充電時の定格
の約半分（例えば５〜１０分程度）まで保持時間が短く
なってしまう。このため、停電時に、ＵＰＳ２内のバッ
テリから計算機１に対して電力を供給しても、バッテリ
が劣化してバッテリの保持時間が著しく短くなっている
と、計算機１において適切な計算機正常停止処理（計算
機を正しく再立上げ可能とするのに必要な情報や更新中
のファイル等の情報を保存してから動作を停止させる処
理）を行うことができないという問題があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、計算
機等への電力供給を行うＵＰＳ（無停電電源装置）に内
蔵の停電時バックアップ用のバッテリの保持時間（容
量）はバッテリの劣化と共に短く（小さく）なる。この
ため、停電時バッテリバックアップ運転を行う際に十分
な計算機正常停止処理を行おうとしても、その処理に必
要な時間よりバッテリの保持時間の方が短い場合には、
正常停止処理の途中でバッテリバックアップ運転ができ
なくなるため、処理を途中で強制終了させなければなら
ない。

【０００５】そこで従来は、この問題を回避するため
に、最悪な状態でのバッテリの保持時間に合わせて計算
機正常停止処理、即ち最低限の計算機正常停止処理を行
わざるを得なかった。しかし、この方式では、たとえバ
ッテリの保持時間が十分にある場合でも、それに見合っ
た最良の計算機正常停止処理が行えないという問題があ
った。

【０００６】そのため、図３に示すように複数のＵＰＳ
２を設け、切換スイッチ３により切換えることで、計算
機１へ電力を供給する冗長構成が考えられている。しか
し、この種の冗長構成はコストの増大を招くという問題
があった。

【０００７】この発明は上記事情に鑑みてなされたもの
でその目的は、バックアップ用の内蔵バッテリの容量
（バッテリ保持時間）が、電力供給を受ける外部機器側
で正確に把握できる無停電電源装置を提供することにあ
る。

【０００８】この発明の他の目的は、無停電電源装置に
内蔵のバックアップ用バッテリの容量（バッテリ保持時
間）を計算機側で正確に把握することにより、停電時に
は、そのバッテリ容量（保持時間）に合致した適切な計
算機正常停止処理が計算機において実行できる無停電電
源装置を備えた計算機システムを提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】この発明は、外部機器に
対する電力供給を、通常状態では交流入力に従って行
い、停電時にはバッテリ運転に切換えて行う無停電電源
装置において、交流入力を強制的に遮断するためのスイ
ッチと、通常状態において上記スイッチをオフすること
により交流入力を遮断してバッテリ運転に切換え、バッ
テリの出力電圧が定格より所定の割合だけ降下するまで
の時間を計測した後、その時間計測値を外部機器に通知
すると共にスイッチをオン状態に戻す制御手段とを設け
たことを特徴とする。

【００１０】また、この発明は、停電時には、上記の無
停電電源装置の制御手段から外部機器、例えば計算機に
通知された最新の時間計測値に対応したバッテリ容量を
もとに、その容量に見合う処理時間の計算機正常停止処
理をその計算機において実行するようにしたことをも特
徴とする。

【００１１】

【作用】上記の構成において、無停電電源装置の制御手
段は、例えば自身の時間管理により、或いは外部機器
（例えば計算機）からの定期的な要求により、通常状態
において、スイッチをオフすることで交流入力を強制的
に遮断して（停電時と同様の）バッテリ運転に切換え、
バッテリの出力電圧が定格より所定の割合だけ降下する
までの時間を計測して、その時間計測値を計算機に通知
すると共に上記スイッチをオン状態に切換えて通常運転
に戻す動作を定期的に実行する。

【００１２】計算機は、無停電電源装置の制御手段から
定期的に通知される電圧低下時間の計測値をもとに、無
停電電源装置に内蔵のバッテリのその時点における容量
（バッテリ保持時間）を計算して内部メモリに記憶す
る。この計算値は、制御手段から新たな時間計測値が通
知される毎に更新される。そして計算機は、停電時に
は、内部メモリに記憶されている最新のバッテリ容量値
（バッテリ保持時間値）をもとに、そのバッテリ容量
（バッテリ保持時間）に見合った時間を最大限利用して
処理可能な計算機の正常停止処理を実行する。この結
果、停電時のバッテリ容量（バッテリ保持時間）に合致
した適切な計算機の正常停止処理が行える。

【００１３】

【実施例】図１は本発明の一実施例に係るＵＰＳを備え
た計算機システムの構成を示すブロック図である。

【００１４】図１において、１０は商用電源、２０は通
常は商用電源１０からのＡＣ（交流）入力によりＡＣ出
力を行うＵＰＳ（無停電電源装置）である。ＵＰＳ２０
は、ＡＣ入力遮断（停電）時には無瞬停（無瞬時停電）
でバッテリ運転に切換わり、後述するバッテリ２２、イ
ンバータ２３等に故障が生じた場合には無瞬停でＡＣ入
力のバイパス路２４に切換わることにより、負荷電力の
連続性を確保できる交流電源システムである。

【００１５】ＵＰＳ２０には、同ＵＰＳ２０からのＡＣ
出力を受けて駆動する計算機３０が接続されている。計
算機３０はＵＰＳ２０との通信インタフェースＩＦを持
つ。なお、計算機３０は、マイクロコンピュータを内蔵
する制御機器等であってもよい。

【００１６】ＵＰＳ２０は、商用電源１０から供給され
るＡＣ入力電流のオン／オフ（入／切）に供されるブレ
ーカとしてのスイッチＳＷ１と、このスイッチＳＷ１を
介して供給されるＡＣ入力電流のオン／オフ（入／切）
に供されるスイッチＳＷ２とを備えている。本実施例に
おいて、スイッチＳＷ１は手動でオン／オされ、スイッ
チＳＷ２は後述する制御部２６により自動的にオン／オ
フされる。

【００１７】ＵＰＳ２０はまた、スイッチＳＷ１，ＳＷ
２を介して供給される商用電源１０からのＡＣ入力電流
を受けて交流を直流に変換する整流器２１と、停電時の
バックアップのためのバッテリ（蓄電バッテリ）２２と
を有する。このバッテリ２２は一般に時間と共に劣化す
るため、比較的短期で交換することが必要となる。また
バッテリ２２の容量（保持時間）は、交換時には、新品
のフル充電時に比べて約半分となる。

【００１８】ＵＰＳ２０はまた、整流器２１およびバッ
テリ２２の出力に接続され、直流を交流に変換するイン
バータ（ＤＣ／ＡＣインバータ）２３と、バイパス路２
４とを有する。このバイパス路２４は、バッテリ２２ま
たはインバータ２３等に故障が生じた場合のＡＣ入力電
流の供給路となる。

【００１９】ＵＰＳ２０は更に、インバータ２３からの
電流経路とバイパス路２４からの電流経路との切換えを
行って、外部機器（計算機３０）へ連続的に電力を供給
するための切換器２５と、制御部２６とを有する。制御
部２６はスイッチＳＷ２のオン／オフ制御および切換器
２５の切換え制御（即ち、運転状態の制御）を行う機能
と、計算機３０の通信インタフェースＩＦを介して同計
算機３０と通信を行う機能を持つ。また制御部２６は、
計算機３０からの指示によりバッテリ運転に切換えて、
バッテリ２２の電圧が定格より例えば１０％降下するま
での時間を計測する計測機能も持つ。次に、図１の構成
の動作を説明する。

【００２０】まず、ＵＰＳ２０が運転中でない状態で
は、ＵＰＳ２０内のスイッチＳＷ１はオフ，スイッチＳ
Ｗ２はオン状態にある。ここで、オペレータがスイッチ
ＳＷ１をオン操作すると（図１には、この状態が示され
ている）、商用電源１０からのＡＣ入力電流はスイッチ
ＳＷ１，ＳＷ２を介して整流器２１に供給される。整流
器２１は、このＡＣ入力電流を直流電流に変換してイン
バータ２３に供給する。この整流器２１から変換出力さ
れる直流電流はバッテリ２２にも供給され、同バッテリ
２２を充電する。

【００２１】インバータ２３は、整流器２１から供給さ
れる直流電流を交流に変換する。インバータ２３にはバ
ッテリ２２も接続されている。このバッテリ２２は整流
器２１から供給される直流電流により充電される。そし
て、商用電源１０からのＡＣ入力の遮断時、即ち停電時
には、バッテリ２２から直流電流が出力されてインバー
タ２３により交流に変換され、無瞬停でのバッテリ運転
が可能となる。

【００２２】さて、商用電源１０からのＡＣ入力電流
は、スイッチＳＷ１がオンされることにより、バイパス
路２４を介して切換器２５に供給される。この切換器２
５には、インバータ２３により変換出力されるＡＣ電流
も供給される。

【００２３】切換器２５は、制御部２６の制御により、
通常はインバータ２３側に切換えられている。これによ
り、商用電源１０からのＡＣ入力が遮断されていない状
態では、そのＡＣ入力に対応するインバータ２３からの
ＡＣ出力が切換器２５を介して計算機３０に供給され
る。また、商用電源１０からのＡＣ入力が遮断される停
電時には、バッテリ２２からの出力に対応したインバー
タ２３からのＡＣ出力に無瞬停で切換わり、バッテリ運
転（バッテリバックアップ運転）となる。

【００２４】また切換器２５は、バッテリ２２またはイ
ンバータ２３等に故障が生じたことが制御部２６によっ
て検出された場合には、同制御部２６により無瞬停でバ
イパス路２４側に切換えられる。この場合、商用電源１
０からスイッチＳＷ１を介してバイパス路２４に供給さ
れるＡＣ入力が、そのまま計算機３０に供給され、バイ
パス運転が行われる。以上の結果、ＵＰＳ２０は、停電
時にも、バッテリ２２、インバータ２３等の故障時に
も、負荷電力の連続性を確保することができる。

【００２５】さて、バッテリ（蓄電池）２２は前記した
ように時間と共に劣化して、その容量（保持時間）も小
さく（短く）なる。このため従来は、停電時における計
算機３０の正常停止処理を、最悪の状態のバッテリ保持
時間に合わせて行っていた。これに対して本実施例で
は、バッテリ２２のバッテリ保持時間を逐次正確に把握
しておき、停電時には、その際のバッテリ２２のバッテ
リ保持時間に最適な計算機３０の正常停止処理を行うよ
うにしている。これについて、以下に詳述する。

【００２６】計算機３０はＵＰＳ２０の通常運転中、同
ＵＰＳ２０に対して、バッテリ２２の電圧が定格より例
えば１０％降下するまでの時間を計測することを、逐次
（例えば一定時間毎に）要求する。この計算機３０から
の電圧低下時間計測要求は、通信インタフェースＩＦを
介してＵＰＳ２０内の制御部２６に通知される。

【００２７】制御部２６は計算機３０からの電圧低下時
間計測要求を受取ると、スイッチＳＷ２をオフ状態に切
換えて、商用電源１０からのＡＣ入力を強制的に遮断
し、停電時と同様の状態とする。すると、ＵＰＳ２０は
前記したようにバッテリ運転に切換わる。

【００２８】この状態で制御部２６は、バッテリ２２の
電圧が定格より１０％降下するまでバッテリ運転を続
け、その時間を計測する。そして制御部２６は、バッテ
リ２２の電圧が定格より１０％降下したことを検知した
際、スイッチＳＷ２をオン状態に戻すと共に、切換器２
５をバイパス路２４側に切換える。

【００２９】切換器２５がバイパス路２４側に切換えら
れると、ＵＰＳ２０はバイパス運転に切換わる。このと
き、スイッチＳＷ２はオン状態に戻されたことから、商
用電源１０からのＡＣ入力電流がスイッチＳＷ２を介し
て整流器２１に供給され、同整流器２１で直流電流に変
換されてバッテリ２２を充電する。即ちＵＰＳ２０は、
スイッチＳＷ２がオン状態に戻されると共に、切換器２
５がバイパス路２４側に切換えられると、バイパス運転
を行いつつ、バッテリ２２を充電する。

【００３０】制御部２６はバッテリ２２の電圧が定格よ
り１０％降下するまでの時間を計測すると、その計測値
を通信インタフェースＩＦを介して計算機３０に通知す
る。また制御部２６は、バッテリ２２がフル充電される
と、切換器２５を再びインバータ２３側に切換え、通常
運転に戻す。

【００３１】計算機３０は、制御部２６から通知された
電圧低下時間計測値、即ち現時点においてバッテリ２２
の電圧が定格より１０％降下するまでの時間をもとに、
バッテリ保持時間を計算し、内部メモリ（図示せず）の
所定領域に記憶する。この所定領域に既にバッテリ保持
時間の計算値が記憶されているならば、その値が今回の
計算値に更新されることになる。この際、計算したバッ
テリ保持時間が基準時間以下であれば、計算機３０はバ
ッテリ劣化の警告をランプ表示等により行い、バッテリ
２２の交換を促す。

【００３２】計算機３０は、ＵＰＳ２０（内の制御部２
６）に対する電圧低下時間計測要求を、逐次（例えば一
定時間毎に）出すことにより、常に最新のバッテリ保持
時間を内部メモリに記憶しておくことが可能となる。

【００３３】ここで、停電が発生して商用電源１０から
のＡＣ入力が遮断されたものとする。この場合、前記し
たように無瞬停でバッテリ運転に切換わる。制御部２６
は、バッテリ運転に切換わると、通信インタフェースＩ
Ｆを介して計算機３０に停電発生（に伴うバッテリ運転
開始）を通知する。

【００３４】計算機３０は制御部２６からの停電発生通
知を受取ると、内部メモリに記憶しておいた（バッテリ
２２についての）最新のバッテリ保持時間から、その時
間で処理可能な計算機正常停止処理を決定し、実行す
る。これにより、バッテリ２２のバッテリ保持時間を最
大限に利用して、適切な計算機正常停止処理を行うこと
ができる。この効果は、バッテリ保持時間が十分ある場
合に、特に顕著となる。

【００３５】なお、前記実施例では、制御部２６は計算
機３０からの要求に応じて電圧低下時間計測を行うもの
として説明したが、制御部２６自身が定期的に電圧低下
時間計測を行ってその計測結果を計算機３０に通知する
ようにしてもよい。

【００３６】また、前記実施例では、計算機３０は、制
御部２６から通知された電圧低下時間計測値をもとにバ
ッテリ保持時間を計算して内部記憶するものとして説明
したが、予め電圧低下時間計測値とその計測値（に対応
したバッテリ保持時間）に見合った計算機正常停止処理
ルーチンとの対応テーブルを、複数の電圧低下時間計測
値（の範囲）について予め用意しておくならば、バッテ
リ保持時間の計算は必ずしも必要でない。

【００３７】また、前記実施例では、ＵＰＳ（無停電電
源装置）が交流電源システムを構成する場合について説
明したが、本発明は、ＵＰＳ（無停電電源装置）が、通
常状態ではＡＣ入力に従って直流電力を供給し、ＡＣ入
力の遮断時にはバッテリ運転に切換わって直流電力を供
給する直流電源システムである場合にも同様に適用可能
である。

【００３８】

【発明の効果】以上詳述したようにこの発明によれば、
バッテリバックアップ機能を持ち、通常状態では交流入
力に従って外部機器への電力供給を行う無停電電源装置
に、交流入力を強制的に遮断するためのスイッチと、装
置の運転状態の制御と外部機器との間の通信を行う制御
手段とを設け、通常状態において上記のスイッチをオフ
することにより交流入力を遮断してバッテリ運転に切換
え、バッテリの出力電圧が定格より所定の割合だけ降下
するまでの時間を計測した後、その時間計測値を外部機
器に通知すると共にスイッチをオン状態に戻す構成とし
たので、計算機等の外部機器において無停電電源装置内
のバッテリの容量（バッテリ保持時間）が正確に把握で
きる。このため、停電時のバッテリ運転（バッテリバッ
クアップ運転）の際に、そのバッテリ容量（バッテリ保
持時間）に合致した適切な正常停止処理を行うことがで
き、しかも冗長構成に比べてコストがかからないで済
む。

【００３９】また、この発明によれば、バッテリ電圧低
下時間の計測を定期的に行うことにより、計算機等の外
部機器はバッテリの劣化を事前に検知して、その旨の警
告を出すことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るＵＰＳを備えた計算機
システムの構成を示すブロック図。

【図２】ＵＰＳを備えた一般的な計算機システムのシス
テム構成図。

【図３】ＵＰＳの冗長構成をとる計算機システムのシス
テム構成図。

【符号の説明】

１０…商用電源、２０…ＵＰＳ（無停電電源装置）、２
１…整流器、２２…バッテリ、２３…インバータ、２４
…バイパス路、２５…切換器、２６…制御部、３０…計
算機、ＳＷ１，ＳＷ２…スイッチ、ＩＦ…通信インタフ
ェース。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部機器に対する電力供給を、通常状態
   では交流入力に従って行い、前記交流入力の遮断時には
   内蔵のバッテリによりバッテリ運転に切換えて行う無停
   電電源装置において、 前記交流入力を強制的に遮断するためのスイッチと、 通常状態において、前記スイッチをオフすることにより
   前記交流入力を遮断して前記バッテリ運転に切換え、前
   記バッテリの出力電圧が定格より所定の割合だけ降下す
   るまでの時間を計測した後、その時間計測値を前記外部
   機器に通知すると共に前記スイッチをオン状態に戻す制
   御手段と、 を具備し、前記制御手段から前記外部機器に通知された
   前記時間計測値が、前記外部機器において前記バッテリ
   の容量を把握するのに供せられるようにしたことを特徴
   とする無停電電源装置。
2. 【請求項２】 計算機に対する電力供給を、通常状態で
   は交流入力に従って行い、前記交流入力の遮断時には内
   蔵のバッテリによりバッテリ運転に切換えて行う無停電
   電源装置を備えた計算機システムにおいて、 前記無停電電源装置に設けられ、前記交流入力を強制的
   に遮断するためのスイッチと、 前記無停電電源装置に設けられ、通常状態において、前
   記スイッチをオフすることにより前記交流入力を遮断し
   て前記バッテリ運転に切換え、前記バッテリの出力電圧
   が定格より所定の割合だけ降下するまでの時間を計測し
   た後、その時間計測値を前記計算機に通知すると共に前
   記スイッチをオン状態に戻す制御手段と、 前記交流入力が遮断される停電時には、前記制御手段か
   ら前記計算機に通知された最新の前記時間計測値に対応
   したバッテリ容量に見合う処理時間の計算機正常停止処
   理を前記計算機において実行する手段と、 を具備することを特徴とする無停電電源装置を備えた計
   算機システム。
3. 【請求項３】 前記制御手段による前記時間計測が、前
   記計算機からの要求または自身の時間管理により定期的
   に行われることを特徴とする請求項２記載の無停電電源
   装置を備えた計算機システム。