TWI292976B - - Google Patents

Description

1292976 (1) 玖、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是關於一種直流後備電 種具備在電流與直流路之間進行電 的直流後備電源裝置的改良。 【先前技術】 習知，因商用交流電源力一停 失等災害顧慮的伺服器、路由器、 路資訊處理裝置中，則在外部設置 ί Uninterruptible Power System ) ，對於安裝於稱爲1 9吋線架的寬: 架安裝型式的資訊處理裝置，有可 架安裝型式UPS也被成品化。此怎 「Smart — UPS」型錄上可看到的} 備電源裝置，將交流電力從二次電 輸出至負荷，以維持負荷的動作者 另一方面，作爲將直流從交流 器及DC/DC換流器供給於負荷者 有曰本特開2000 — 197347號公報 直流後備電源裝置連接在兩換流器 高變換效率，並可減低容積及成本 但是，作爲二次電池一般使用 池是較低廉，惟有體積較大，對安 源裝置，特別是關於一 力充放電的充放電電路 電，而在有發生資料喪 儲存器裝置等的所謂網 UPS (無停電電源裝置 ，進行停電對策。其中 約4 8〇 mm的線架的線 安裝於相同線架內的線 I有如APC曰本公司的 衫狀尺寸。此爲交流後 池經由反相器與變壓器 〇 電源經由AC / DC換流 的直流後備電源，眾知 。在該公報中，提案將 的中間直流路，則可提 〇 於UPS的密封型鉛電 裝在資訊處埋裝置等的 (3) 1292976 )尺寸可谷納兩台後備電源。此時，至少並聯連接兩組以 上上述鎳氫電池。 又，將容納於上述1 9吋線架的1 U尺寸的台數作爲 三台，也可以將每一台的額定輸出作成400W以上。這時 候，藉由內設20格以上Sub - C尺寸的鎳氫電池就可實 又，本發明的其他特徵爲，電池的滿充電電壓在48 V 以內時，將與上述直流路亦即充放電電路的連接點的電壓 設定在51V至55V作爲特徵者。 又，對於發生停電時的負荷裝置的後備時間，藉由使 用鎳氫電池，在電池溫度1 〇 °C以上，且電池的內部阻抗 爲初期値的兩倍以下，且滿充電狀態的條件下，可保證額 定電力的6分鐘以上的輸出。 本發明的其他目的，特徵及優點是由有關於所附圖式 的以下的本發明的實施例記載就可明暸。 【實施方式】 第1圖是表示依本發明的第一實施形態的直流後備電 源裝置（UPS)與資訊處理裝置安裝於19吋線架的狀況 的立體圖。在第1圖中，4 1是1 9吋線架，容納有資訊處 理裝置26成爲6段X 2單元=12單元分量的高度。在其 最下部的1單元分量的高度空間內，安裝有依本發明的第 一實施形態的兩台直流後備電源裝置i。由該圖可知在些 微空間內容納兩台直流後備電源裝置1。又，前面可看到 -10- (5) 1292976 直徑約22.5 mm的Sub — C尺寸的鎳氫電池。因此，電池 組件的尺寸是橫方向爲約160 mm，縱方向爲約180 mm， 厚度爲約2 5 mm。如此地，電池組件5安裝於直流後備電 源裝置1形態，是配置成厚度方向成爲高度方向。亦即， 電池組件1 5的圓筒部配置成爲大約水平狀態倒臥形狀。 由此，成爲可實現高度1U尺寸的直流後備電源裝置。 第5圖是表不從線架背面觀看本實施形態的直流後備 電源裝置與資訊處理裝置之連接關係的外觀的立體圖。在 圖中，在與第1圖至第3圖相同構成要素賦予相同記號。 在資訊處理裝置26的背面設有兩台裝置電源25。在該裝 置電源25背面，設有AC插頭27、電源開關28之外，連 接器29、柄30及冷卻風扇31。在資訊處理裝置26背面 ，還設有兩個連接器33。另一方面，在框體2安裝有兩 台直流後備電源裝置1。框體2與資訊處理裝置26是被 裝載在相同1 9吋線架。裝置電源25與直流後備電源裝置 1是從連接器29分別經由直流電力•信號電纜24、連接 器2 1相連接。又，資訊處理裝置26與直流後備電源裝置 1是從連接器33分別經由信號電纜23及連接器20相連 接。 直流後備電源裝置1的發熱是主要發生在放電時。此 時控制電路7是旋轉冷卻風扇1 3而從正面的空氣孔丨2以 充放電電路6、電池組件、冷卻風扇1 3的路徑流通風， 來冷卻直流後備電源裝置1。 第6圖是表示圖示於第1圖至第5圖的第一實施形態 -12- (6) 1292976 的直流後備電源裝置1與資訊處理裝置之間的電氣式連接 關係的方塊圖。在圖中，在與第1圖至第5圖相同構成要 素賦予相同記號。直流後備電源裝置1內部的電池組件5 是被連接於充放電電路6，同時將電源及信號供給/輸出 至充放電電路6的控制電路7。充放電電路6的輸出端子 是被連接於連接器2 1。又，控制電路7是被連接於連接 器20與連接器21。如在第5圖所述，在資訊處理裝置26 的內部，內設有兩台裝置電源25。此些裝置電源25是具 備AC / DC換流器34與DC/ DC換流器35。將直流電力 從交流電源32經由AC插頭27、AC / DC換流器34、及 DC/DC換流器35供給於負荷39。兩台的裝置電源25是 形成完全相同構成，其輸出並聯地連接於負荷39。負荷 3 9是包括有控制電路3 6、磁碟3 7及記憶體3 8。又，裝 置電源25內的AC/DC換流器34與DC/DC換流器35 的連接點被連接於連接器29。此外，AC/ DC換流器的功 率優異信號被連接於連接器29。連接器29是經由直流電 力•信號電纜24被連接於直流後備電源裝置1的連接器 21。又，負荷39內的控制電路36是被連接於連接器33 ，而經由信號電纜23被連接於直流後備電源裝置1的連 接器20。 控制電路7是經常地監視電池組件之狀態，並控制充 放電電路的充電電流。又’在電池組件5成爲滿充電狀態 時，從控制電路7停止充放電電路ό的動作。兩台直流後 備電源裝置1是分別成爲相同構成’個別地把握電池組件 -13- (7) 1292976 5的狀態而進行充電控制。又，藉由在滿充電狀態停止充 @ 6的動作，防止所謂涓流充電，可得到鎳氫電池 的長壽命化。 在此’考慮28格χ2並聯=56格充電至鎳氫電池15 ’貝(J公稱1.2 V的格是在其滿充電附近達到1.6 ν，而電 池組件5的端子電壓，是在2 8格成爲44 8 ν。這時候， 若將Ψ胃直:流路29的設定電壓亦即直流後備電源裝置i 的輸出端子2 1的設定電壓設定在無法維持電池組件5的 端子電壓44 · 8 V。此乃由於依AC / D C換流器3 4的控制 誤差± 1 〇%的直流輸出電壓的參差不齊、或電路的壓降所 導致。如此’在本發明的實施形態中，將中間直流路29 的電壓中心値（設計値），具有多餘地設定在54 V，而 考量上述參差不齊或壓降，也能確實地保持充電電壓。但 是，一般若設定在5 1 V至5 5 V，則沒有問題。 第7A、7B、7C圖是表示本實施形態的直流後備電源 裝置的動作狀態的簡略化方塊圖。在圖中，在與其他圖相 同構成要素賦予相同記號。如在第6圖所述地，商用交流 電源32是有二系統，惟此爲相同的交流電源也可以，或 是其中一方是連接於發電機或大容量的無停電電源裝置等 也可以。此些商用電源3 2在雙方均爲健全狀態時，直流 後備電源裝置1是在充電狀態或等待狀態。 第7A圖是表示充電狀態的方塊圖，有兩種電力路徑 。第1電力路徑是從商用交流電源32經AC/DC換流器 34、DC/DC換流器35而供給於負荷39的路徑。另一路 (8) 1292976 徑是從AC/ DC換流器34的輸出點，經直流後備電源裝 置1的充放電電路6而充電電池組件5的電力路徑。AC / DC換流器34的輸出點的電壓，是大約DC 48 V (或上 述的51至55 V)較理想。在其他的12 V或24 V也可實 現，惟在與負荷39的電力電容相比較電壓較低時，該分 量會增加電流之故，因而需增厚直流電力•信號電纜24 〇 另一方面，也可將既存於一般性AC/ DC換流器34 內的PFC (功率改善電路）的輸出的DC 3 80 V作爲該輸 出點。但是，這時候也必須注意直流後備電源裝置或電力 •信號電纜24的絕緣與48 V (或上述的51至55 V)系 統相比較變困難之處。 第7B圖是表示本實施形態的截峰功能時的電力路徑 的方塊圖。該截峰功能是在健全商用交流電源32時，若 有超過預定値的負荷電流流在DC/DC換流器35之際， 除了從AC/DC換流器34供電的電力之外也具有從直流 後備電源裝置1側供給電力的控制手段者。該控制手段是 藉由充放電電路6與控制電路7所構成。由此，可將八0 / DC換流器34的輸出電流抑制在預定値以內。結果，除 了可將AC/ DC換流器的額定電容抑制較低之外，也可將 從商用交流電源3 2所輸入的電流抑制成較低之故’因而 可發揮減低電力均値化或契約電力等的用戶優點。 第7C圖是表示停電時的電力路徑的方塊圖。在本實 施形態中，接受AC/ DC換流器34的功率優異信號而開 (12) 1292976 S出停機信號。在控制電路3 6接收該信號而進入停機動 作°該動作是如將記憶體3 8的內容躲避在磁碟3 7的動作 〇 當終了停機動作，則控制電路3 6是將UP S停機信號 輸出至控制電路7。控制電路7是接受該UP S停機信號而 停止來自電池組件的放電動作。 以下，說明直流後備電源裝置1有故障的情形。在直 流後備電源裝置1有故障之際，則控制電路7是停止充放 電電路7的動作，而藉由LED 4發生警報。雖未圖示， 惟該警報是藉由安裝於直流後備電源裝置1內的蜂音器來 進行也可以。又，將直流後備電源裝置1的故障被傳動至 控制電路36，而從裝置側傳動至用戶也可以。用戶是如 此地認識直流後備電源裝置1的故障，而更換直流後備電 源裝置1。直流後備電源裝置1的更換順序是關閉背面的 開關22，拉掉電纜，而藉由由柄19朝正前方抽出。之後 ，如第1、2圖地插入正常的直流後備電源裝置1，並如 第5圖地，將電纜類配線在連接器，使得開關進行導通。 這時候，不必停止負荷的資訊處理裝置。在本實施形態的 直流後備電源裝置，如第6圖所示地，從商用交流電源 32有直流後備電源裝置1並聯地進入在負荷36的路徑之 故，因而在仍使負荷動作之狀態下可插拔直流後備電源裝 置1。 第9圖是表示將依本發明的第一實施形態的直流後備 電源裝置的大小與市售中的幾個線架安裝型交流UPS相 (13) 1292976 比較的圖表。該圖是表示直流後備電源裝置的輸出電t W 粗U P S的高度的關係。如在圖以〇標記標繪地’線架安 裝型交流UPS的高度’是19吋線架的高度節距爲約 44.45 mm(lU)之故，因而一般成爲約44 mm(lU) ’ 或約88 mm(2U)......。但是，交流UPS是變壓器， 反相器或密封型錯電池的體積成爲瓶頸之故’因而高度最 低的1 U尺寸的UPS是僅存在輸出的較小的400 W以下 者。生產台數較多的1至1·4 kVA (大約相當於700至 1，000 W)的線架安型交流 UPS，是每一台佔有2 U — 3 U 的高度。然而，資訊處理裝置是爲了提升安裝密度有年年 變成薄型化，而在最近發表了 1 U尺寸的伺服器，而提高 了提昇整體線架的安裝密度的要求。 對於此，如在第9圖以#標誌（a )標繪地，依照本 發明的第一實施形態，可將生產台數較多的1至1.4 kvA (大約相當於700至1，〇〇〇 W)的線架安裝型直流UPSx 2 台容納於1 U。 以下，使用第10圖至第12圖說明依本發明的第二實 施形態的直流後備電源裝置。 第1 〇圖是表不依本發明的第二實施形態的直流後備 電源裝置的形狀的外觀立體圖，基本上與第2圖相同之故 ，因而僅說明不同處。在圖中，表示可將三台的直流後備 電源裝置1安裝於框體2，框體2的高度H2是與第1圖 相同爲1 u。因此，直流後備電源裝置丨的高度hi也與 第1圖相同爲44 mm以下。直流後備電源裝置i的寬度 -20- (17) 1292976 第4圖是表示依本發明的第一實施形態的直流後備電 源裝置的電池構成立體圖。 第5圖是表示從線架背面觀看依本發明的第一實施形 態的直流後備電源裝置與資訊處理裝置之連接關係的外觀 立體圖。 第6圖是表示依本發明的第一實施形態的直流後備電 源裝置與資訊處理裝置之連接關係的方塊圖。 第7A圖、第7B圖、第7C圖是表示依本發明的實施 形態的直流後備電源裝置的動作狀態的方塊圖。 第8圖是表示依本發明的第一實施形態的直流後備電 源裝置的最大可供給電力與後備時間的關係，以電池格數 作爲參數的圖表。 第9圖是表示依本發明的第一實施形態的UP S的高 度與輸出電力關係的習知比較匮[。 第1 〇圖是表示依本發明的第二實施形態的直流後備 電源裝置的外觀立體。 第1 1圖是表示依本發明的第二實施形態的直流後備 電源裝置的俯視圖。 第1 2圖是表不依本發明的第二實施形態的直流後備 電源裝置的電池構成立體圖。 〔主要元件對照表〕 1 直流後備電源裝置 2 框體 -24- (19) 1292976 28 電源開關 32 交流電源 34 AC/ DC換流器 35 D C / D C換流器 37 磁碟 3 8 記憶體 39 負荷 4 1 1 9吋線架

Claims (1)

1. % 拾、申請專利範圍 第92 1 08703號專利申請案 中文申請專利範圍修正本 民國96年8月22曰修正 1 · 一種直流後備電源裝置，其特徵爲具備： 電池，及

   在上述電池與直流路之間進行電力的充放電的充放電 電路，及 控制上述充放電電路的控制電路，及 在上述電池與上述充放電電路及上述控制電路流動風 並加以冷卻的冷卻風扇，及 容納上述電池與上述充放電電路及上述控制電路以及 上述冷卻風扇的一個框體；

   上述電池是具備複數圓筒形的電池格，上述複數電池 格的圓筒形的軸向配置成爲與上述框體的底面大約平行地 倒臥者。 2 ·如申請專利範圍第1項所述的直流後備電源裝置， 其中’上述複數電池格是上述圓筒形的軸向相同，且互相 地串聯連接。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的直流後備電源裝置， 其中，上述框體的高度是45 mm以下。 4·如申請專利範圍第1項所述的直流後備電源裝置， 其中’上述框體的局度是可容納在1 9吋線架的1單元的尺 寸0 U92mrnf\ 5 ·如申請專利範圍第4項所述的直流後備電源裝置， 其中，每一台的額定輸出爲400 W以上，複數上述直流後 備電源裝置具有可並排配置於上述1 9吋線架的1單元內的 尺寸。 6 ·如申請專利範圍第1項所述的直流後備電源裝置， 其中，上述電池格是鎳氫電池，上述電池是有20個以上的 上述電池格。 7 ·如申請專利範圍第6項所述的直流後備電源裝置， 其中，具備上述鎳氫電池的電池爲並排連接兩個以上。 8 ·如申請專利範圍第1項所述的直流後備電源裝置， 其中，上述電池的滿充電電壓爲48 V以內時，上述直流路 的電壓是設定在51至55 V範圍。

   9.如申請專利範圍第5項所述的直流後備電源裝置， 其中，在上述電池的溫度爲1 〇 °c以上，上述電池的內部阻 抗爲初期値的兩倍以下，且上述電池是在具有滿充電狀態 的條件下，輸出上述額定電力6分鐘以上的容量。 10·如申請專利範圍第1項所述的直流後備電源裝置 ，其中，從上述直流路供給於負荷而在該負荷所消耗的電 力比所定値還增加時，上述直流後備電源裝置被起動，俾 將電力從上述直流後備電源裝置供給於上述負荷。 -2-