JP2014103794A - Uninterruptible power supply device and charge/discharge method used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は無停電電源装置及びそれに用いる充放電方法に関し、特に補助電池付きの無停電電源装置の充放電方法に関する。 The present invention relates to an uninterruptible power supply and a charge / discharge method used therefor, and more particularly to a charge / discharge method for an uninterruptible power supply with an auxiliary battery.
無停電電源装置のバッテリは、充放電を繰り返すことで期待寿命が短縮し、短時間の充放電を繰り返すことで、本来の性能を発揮せず、劣化や不良となることがある。 The battery of the uninterruptible power supply device has an expected life shortened by repeating charging and discharging, and may repeat deterioration and failure without exhibiting its original performance by repeating charging and discharging for a short time.
また、バッテリは、高価で期待寿命を長くする運用をしたいが、日本では長い時間の停電は少ないが、短時間の停電は頻繁に発生するため、期待寿命通りに運用できないケースが多い。 In addition, although the battery is expensive and wants to operate with a longer expected life, there are few long-time power outages in Japan, but short-time power outages occur frequently, so there are many cases where it cannot be operated as expected.
例えば、本発明に関連する無停電電源装置は、図4に示すように、充電回路11と、整流回路(ダイオード)13と、バッテリ15と、インバータ(INV)回路16と、スイッチ17,18とを備えている。この種の無停電電源装置としては、下記の特許文献1〜4に記載の技術がある。
For example, as shown in FIG. 4, an uninterruptible power supply device related to the present invention includes a
上述した無停電電源装置では、停電時に実装したバッテリ電力により負荷装置に電力を提供する際に、頻繁に瞬時停電や電圧変動が発生し、バッテリの充放電が頻繁に実施されることで、バッテリ劣化が加速して短期間に寿命となることが問題となっている。 In the above-described uninterruptible power supply, when power is supplied to the load device by the battery power implemented at the time of a power failure, instantaneous power failure and voltage fluctuation frequently occur, and the battery is frequently charged and discharged. The problem is that the deterioration will accelerate and the life will be shortened in a short time.
また、上述した無停電電源装置では、連続した停電発生の際に十分に充電されない状態でバッテリ電力を出力することで、連続した充放電後の電力出力が不安定となり、負荷装置が停止する障害が発生する危険性がある。上記の特許文献1〜4に記載の無停電電源装置でも、同様の課題があるとともに、バッテリ劣化による短寿命を回避するために、複雑な制御や構成を必要とするという課題がある。 Moreover, in the uninterruptible power supply device mentioned above, by outputting battery power in a state where it is not fully charged in the event of a continuous power outage, the power output after continuous charge / discharge becomes unstable and the load device stops There is a risk of occurrence. The uninterruptible power supply devices described in Patent Documents 1 to 4 have the same problem and the problem that complicated control and configuration are required to avoid a short life due to battery deterioration.
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、シンプルな制御や構成により、通常バッテリの劣化を遅らせて、バッテリ寿命となる期間を延長し、バッテリ交換回数を減らすことができる無停電電源装置及びそれに用いる充放電方法を提供することにある。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an uninterruptible power supply that solves the above-mentioned problems, and that can delay the deterioration of a normal battery, extend the period of battery life, and reduce the number of battery replacements with a simple control and configuration. It is providing the apparatus and the charging / discharging method used therefor.
本発明による無停電電源装置は、停電時に負荷装置に電源を供給するバッテリと、前記バッテリの補助用蓄電池として使用しかつ前記バッテリより高い電圧で充電される蓄電池または大容量キャパシタとを備え、
短時間の瞬時停電時及び停電開始の初期時に前記補助用蓄電池の電力を前記バッテリの電力よりも先に放電させることを特徴とする。
An uninterruptible power supply according to the present invention includes a battery that supplies power to a load device in the event of a power failure, and a storage battery or a large-capacity capacitor that is used as an auxiliary storage battery for the battery and is charged at a higher voltage than the battery,
The power of the auxiliary storage battery is discharged before the power of the battery during a short-time instantaneous power failure and at the beginning of the power failure.
本発明による充放電方法は、停電時に負荷装置に電源を供給するバッテリを有する無停電電源装置に、前記バッテリの補助用蓄電池として使用しかつ前記バッテリより高い電圧で充電される蓄電池または大容量キャパシタを設け、
短時間の瞬時停電時及び停電開始の初期時に前記補助用蓄電池の電力を前記バッテリの電力よりも先に放電させることを特徴とする。
A charging / discharging method according to the present invention is a storage battery or a large-capacity capacitor that is used as an auxiliary storage battery for the battery and is charged at a higher voltage than the battery in an uninterruptible power supply having a battery that supplies power to a load device during a power failure Provided,
The power of the auxiliary storage battery is discharged before the power of the battery during a short-time instantaneous power failure and at the beginning of the power failure.
本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、シンプルな制御や構成により、通常バッテリの劣化を遅らせて、バッテリ寿命となる期間を延長し、バッテリ交換回数を減らすことができるという効果が得られる。 With the configuration and operation as described above, the present invention has the effect of delaying battery deterioration, extending the period of battery life, and reducing the number of battery replacements with simple control and configuration. Is obtained.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明による無停電電源装置の概要について説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. First, the outline | summary of the uninterruptible power supply device by this invention is demonstrated.
本発明の無停電電源装置は、瞬時停電や電圧変動等の短時間の電力バックアップを補助的に充放電することができ、複数回の充放電を実施しても性能が劣化しにくい蓄電池または大容量キャパシタを通常バッテリの補助蓄電池として装備し、短時間の瞬時停電や停電開始の初期時に、通常バッテリ電力を使わず、補助蓄電池の電力を先に使用する給電制御することを特徴とする。 The uninterruptible power supply device of the present invention can supplementarily charge and discharge a short-time power backup such as instantaneous power failure or voltage fluctuation, and a storage battery or large battery whose performance is not easily deteriorated even after a plurality of charging and discharging operations. A capacity capacitor is provided as an auxiliary storage battery for a normal battery, and at the beginning of a short-time instantaneous power failure or the start of a power failure, power supply control using the power of the auxiliary storage battery first is performed without using the normal battery power.
すなわち、本発明による無停電電源装置では、通常バッテリの他に、瞬時点電や電圧変動等の短時間の電力バックアップを実施できる小容量だが多数連続した充放電実施しても劣化しにくい蓄電池または大容量キャパシタを補助蓄電池として装備し、停電によるバックアップ運転実施時に、補助蓄電池の電力を通常バッテリより先に放電し、短時間の停電時に通常バッテリの放電を極力減らすことを特徴とする。 That is, in the uninterruptible power supply according to the present invention, in addition to a normal battery, a storage battery or a small capacity capable of performing a short-time power backup such as an instantaneous ignition or a voltage fluctuation, but not easily deteriorated even if a large number of continuous charging and discharging are performed. A large-capacity capacitor is provided as an auxiliary storage battery, and the power of the auxiliary storage battery is discharged before the normal battery at the time of backup operation due to a power failure, and the discharge of the normal battery is reduced as much as possible during a short power failure.
図1は本発明の実施の形態による補助蓄電池付きの無停電電源装置の構成例を示すブロック図であり、図2は本発明の実施の形態による補助蓄電池付きの無停電電源装置の停電動作状態の充放電電圧の状態を示す図である。 FIG. 1 is a block diagram showing a configuration example of an uninterruptible power supply with an auxiliary storage battery according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a power failure operation state of the uninterruptible power supply with an auxiliary storage battery according to an embodiment of the present invention. It is a figure which shows the state of charging / discharging voltage.
図1において、本発明の実施の形態による無停電電源装置1は、充電回路11と、補助蓄電池12と、整流回路(ダイオード)13,14と、通常バッテリ15と、インバータ(INV)回路16と、スイッチ17,18とを備えている。
1, an uninterruptible power supply 1 according to an embodiment of the present invention includes a
無停電電源装置1は、図4に示す通常の無停電電源装置2の機能とは別に、補助蓄電池12を実装している。この補助蓄電池12は、小容量だが多数回連続した充放電を実施しても劣化しにくい蓄電池または大容量キャパシタ等で、通常バッテリ15より高い電圧で充電される仕様となっている。
The uninterruptible power supply 1 is equipped with an
したがって、補助蓄電池12は、瞬時停電や電圧変動等の短時間の停電が発生した際に、通常バッテリ15より先にインバータ(INV)回路16に放電する。本実施の形態では、その間に停電が復旧した場合、通常バッテリ15が放電しないように電池の放電電流を制御する回路[整流回路(ダイオード)13,14]が実装され、停電が長引いた場合に、通常バッテリ15からも放電される仕組みを持っている。
Therefore, the
無停電電源装置1は、充電回路11に、通常バッテリ15を充電する電圧出力の他に、補助蓄電池12用の充電電圧を出力する電圧出力を有し、補助蓄電池12用の充電電圧[図2の(f)]として、通常バッテリ15用の充電電圧[図2の(g)]より高い電圧を出力する。
The uninterruptible power supply 1 has a voltage output for outputting a charging voltage for the
補助蓄電池12は、通常バッテリ15よりも高い電圧を入力して充電できる電池またはコンデンサであり、通常バッテリ15より充放電運用(サイクル使用)に強い蓄電池としている。本実施の形態では、停電して充電電圧がなくなった際に、通常バッテリ15が放電するより先に補助蓄電池12が放電するような電流制御用の整流部品[整流回路(ダイオード)13,14]を備えている。
The
図2は本発明の実施の形態による無停電電源装置1の停電動作状態の充放電電圧の状態を示している。通常動作時には、充電回路11から通常バッテリ15と補助蓄電池12とにそれぞれ充電されているが、停電が発生した際に、最初に補助蓄電池12から放電される[図2の(a)参照]。
FIG. 2 shows the state of the charge / discharge voltage in the power failure operation state of the uninterruptible power supply 1 according to the embodiment of the present invention. During normal operation, the
補助蓄電池12の放電電圧が通常バッテリ15の充電電圧[図2の(g)]より低くなる前に停電が復旧した場合には[図2の(b)参照]、通常バッテリ15が放電することなしに、補助蓄電池12のみが充電される[図2の(c)参照]。
When the power failure is restored before the discharge voltage of the
しかしながら、補助蓄電池12は蓄電容量が小さいため、停電が長引いた場合、通常バッテリ15の充電電圧[図2の(g)]より補助蓄電池12の放電電圧が低くなり、通常バッテリ15より放電開始され、長時間のバッテリ運転を実施されることになる[図2の(d)参照]。
However, since the
これによって、本実施の形態では、シンプルな制御や構成により、通常バッテリ15の劣化を遅らせて、バッテリ寿命となる期間を延長し、バッテリ交換回数を減らすことで、運用コスト削減の優位性を得ることができる。
As a result, in this embodiment, with the simple control and configuration, the deterioration of the
また、本実施の形態では、シンプルな制御や構成により、連続した停電発生によるバックアップ電力不安定となる状態を低減し、負荷装置の安定稼働をより高い信頼性で実現することができる。さらに、本実施の形態では、補助蓄電池12を実装することで、バッテリ交換の際に停電が発生しても出力停止する事故を減らせるメリットもある。
Moreover, in this Embodiment, the state which becomes unstable backup electric power by continuous power failure generation | occurrence | production can be reduced by simple control and a structure, and the stable operation of a load apparatus can be implement | achieved with higher reliability. Furthermore, in the present embodiment, by mounting the
図3は本発明の他の実施の形態による補助蓄電池付きの無停電電源装置の構成例を示すブロック図である。図3において、本発明の他の実施の形態による無停電電源装置1aでは、補助蓄電池12の代わりに補助コンデンサ19を使用する以外は、図1に示す本発明の実施の形態と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of an uninterruptible power supply with an auxiliary storage battery according to another embodiment of the present invention. 3, the
補助コンデンサ19は、補助蓄電池12に比べ、充電容量がより小さくなり、高い電圧を保持しにくいため、通常バッテリ15の充電電圧より高い電圧部分に実装し、電力を補う構成としている。
Since the
本発明は、無停電電源装置が使用される全てのシステムに適用可能である。 The present invention is applicable to all systems in which an uninterruptible power supply is used.
1,1a 無停電電源装置
11 充電回路
12 補助蓄電池
13,14 整流回路(ダイオード)
15 通常バッテリ
16 インバータ(INV)回路
17,18 スイッチ
1, 1a
15
Claims (6)
前記バッテリの補助用蓄電池として使用しかつ前記バッテリより高い電圧で充電される蓄電池または大容量キャパシタとを有し、
短時間の瞬時停電時及び停電開始の初期時に前記補助用蓄電池の電力を前記バッテリの電力よりも先に放電させることを特徴とする無停電電源装置。 A battery for supplying power to the load device in the event of a power failure;
A storage battery or a large-capacity capacitor that is used as an auxiliary storage battery for the battery and is charged at a higher voltage than the battery,
An uninterruptible power supply, wherein the power of the auxiliary storage battery is discharged before the power of the battery at a short momentary power failure and at the beginning of the power failure.
短時間の瞬時停電時及び停電開始の初期時に前記補助用蓄電池の電力を前記バッテリの電力よりも先に放電させることを特徴とする充放電方法。 An uninterruptible power supply having a battery that supplies power to a load device at the time of a power failure is provided with a storage battery or a large-capacity capacitor that is used as an auxiliary storage battery for the battery and is charged at a higher voltage than the battery,
The charging / discharging method characterized by discharging the electric power of the auxiliary storage battery before the electric power of the battery at the time of a short-time instantaneous power failure and the initial stage of the power failure.
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