JPH06311668A - 無停電電源装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 負荷容量が大きい場合には、バッテリの放電
能力を十分引き出してバックアップ時間を最大限確保す
るとともに、軽負荷時においてもバッテリが過放電とな
らない無停電電源装置を提供する。 【構成】 バッテリ１ｇの端子電圧を検出する電圧検出
手段１ｈと、バッテリの端子電圧とバッテリの放電終止
電圧より大きく設定された所定電圧とを比較して、バッ
テリ端子電圧が所定電圧以下になった場合には第１の制
御信号Ａを発生する電圧比較手段１ｉと、バッテリから
のバックアップ電源の供給開始からの経過時間を計数
し、当該経過時間が予め設定された所定時間以上になっ
た場合には第２の制御信号Ｂを発生するタイマ管理手段
１ｅと、第１又は第２の制御信号を受けたときは、バッ
クアップ電源の供給を停止させるバックアップ電源停止
手段１ｂと、を備えた構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンピュータ装置や通
信装置等のように、外部電源により動作する装置（以下
「コンピュータ装置等」という）に接続され、電源トラ
ブル時に、電源に代わりその装置に電源供給を行う無停
電電源装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ装置等が停電や電圧
変化等の外部電源のトラブルにより異常状態となった場
合に、処理中のデータ等を保護するため、無停電電源装
置が接続されている。

【０００３】従来の無停電電源装置は、電源トラブル時
にその異常を検知して、電源に代わって無停電電源装置
に内蔵した鉛電池等のバッテリが、予め定めた一定電圧
に低下するまで、コンピュータ装置等に電源を供給する
ことにより、コンピュータ装置等がデータ処理中に停止
したり、処理中のデータが失われたりするのを防止して
いた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の無停電電源装置においては、バッテリの放電終止電圧
が放電電流によって一定でなく、放電電流が小さくなる
程過放電を防止するために、終止電圧は高く設定される
必要がある。そのため、バッテリ端子電圧を比較検出す
るための設定電圧を、放電電流値に応じて可変にする手
段が必要であり、構成が複雑になるとともに装置が高価
になるという問題があった。

【０００５】また、放電電流が小さい場合に合わせて放
電終止電圧を高い値に設定すると、無停電電源装置の負
荷容量が大きく放電電流が大きい場合に、バッテリの放
電時間が本来取り出せる時間に対して短くなり、放電能
力が十分引き出せないことから、バックアップ時間が短
くなってしまうという問題があった。

【０００６】そこで、本発明はこのような従来の問題に
着目してなされたもので、負荷容量が大きい場合には、
バッテリの放電能力を十分引き出してバックアップ時間
を最大限確保するとともに、軽負荷時においてもバッテ
リが過放電とならない、優れた無停電電源装置を提供す
ることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明では、外部電源から電源供給を受けて動作す
る装置に、前記外部電源の異常時に前記装置にバッテリ
からバックアップ電源を供給する無停電電源装置におい
て、前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段
と、前記バッテリの端子電圧と前記バッテリの放電終止
電圧より大きく設定された所定電圧とを比較して、前記
バッテリ端子電圧が前記所定電圧以下になった場合には
第１の制御信号を発生する電圧比較手段と、前記バッテ
リからのバックアップ電源の供給開始からの経過時間を
計数し、当該経過時間が予め設定された所定時間以上に
なった場合には第２の制御信号を発生するタイマ管理手
段と、前記第１又は第２の制御信号を受けたときは、前
記バックアップ電源の供給を停止させるバックアップ電
源停止手段と、を備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】従って本発明では、バッテリの端子電圧すなわ
ち出力電圧を検出し、バッテリの端子電圧とバッテリの
放電終止電圧より大きく設定した所定電圧とを比較する
と同時に、バッテリによるバックアップ動作開始を検出
し、バックアップ電源供給時間を計測して、その経過時
間とバックアップ供給限界時間である設定時間とを比較
することにより、上記のバッテリ電圧が比較電圧より低
下した場合、あるいはバックアップ供給時間が比較限界
時間を超えた場合には、無停電電源装置のバックアップ
運転を停止させる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明に係る無停電電源装置の一実施
例を図面に基づいて説明する。

【００１０】図１は、本発明に係る無停電電源装置の構
成を示すブロック図である。図１において、無停電電源
装置１は、外部電源である商用電源Ｐ又は内蔵するバッ
テリ１ｇから負荷機器（コンピュータ装置等）２に電源
の供給を行う。この無停電電源装置１は以下に記す構成
要素を具備している。すなわち、商用電源Ｐからバッテ
リ１ｇを充電する充電部１ａ、バッテリ１ｇからのバッ
クアップ電源の電流を後述する制御信号に応じて遮断す
るバッテリ遮断部（バックアップ電源停止手段）１ｂ、
バッテリ１ｇからの給電で負荷機器２への電源電圧を発
生するインバータ部１ｃ、接点１ｄ１に接続された商用
電源Ｐと接点１ｄ２に接続されたインバータ部１ｃとを
切替える出力切替部１ｄ、商用電源Ｐの電源異常を監視
するとともに、この出力切替部１ｄ及びインバータ部１
ｃを制御する停電検出部（電源監視手段）１ｆ、この停
電検出部１ｆからの異常状態を示す検知信号を受けて作
動開始し予め設定された時間でバッテリ遮断部１ｂをオ
フ制御するタイマ管理部（タイマ管理手段）１ｅ、バッ
テリ電圧を検出する電圧検出部（電圧検出手段）１ｈ、
この電圧検出部１ｈの出力を予め設定された電圧と比較
し検出電圧が設定値以下になるとバッテリ遮断部１ｂを
オフ制御する電圧比較部（電圧比較手段）１ｉを有して
いる。なお、タイマ管理部１ｅ及び電圧比較部１ｉから
バッテリ遮断部１ｂに入力される第１及び第２の制御信
号Ａ及びＢの信号線は、ワイヤードＯＲ等の構成となっ
ており、バッテリ遮断部１ｂはいずれの制御信号を受け
た場合でも、オフ状態となる。

【００１１】次に、図１に示す無停電電源装置１による
電源トラブル時のバックアップ処理を、図２に基づき説
明する。

【００１２】図２は、図１における無停電電源装置の電
源トラブル時のバックアップ処理の動作を示すフローチ
ャートである。まず、通常時は、商用電源Ｐから出力切
替部１ｄの接点１ｄ１を経由して負荷機器２に商用電源
Ｐからの電源が供給され、同時にバッテリ１ｇは充電部
１ａにより充電動作状態となっている。また、インバー
タ部１ｃは停電検出部１ｆからの信号により停止状態と
なっており、負荷機器２は商用電源運転となっている
（ステップＳ１）。

【００１３】停電検出部１ｆにおいては、商用電源Ｐの
監視がなされており、停電発生や電圧変化等の電源トラ
ブルが発生したかどうかを判別する（ステップＳ２）。
電源トラブルが発生した場合には、停電検出部１ｆから
異常状態を示す検知信号が出力されて、出力切替部１ｄ
が接点１ｄ２側に切替えられ、同時にインバータ部１ｃ
起動する。そしてインバータ部１ｃからのバックアップ
運転が開始し、負荷機器２に対しバッテリ１ｇからのバ
ックアップ電源の給電が開始する（ステップＳ３）。ま
た同時に停電検出部１ｆからの信号によりタイマ管理部
１ｅが起動し、タイマカウントが開始する（ステップＳ
４）。すなわち、タイマ管理部１ｅにより、バックアッ
プ電源の供給開始からの経過時間が計測されるのであ
る。

【００１４】バックアップ運転開始後すなわち負荷機器
２のインバータ部１ｃによる運転が開始した後は、バッ
テリ１ｇの端子電圧を電圧検出部１ｈにより測定し、電
圧比較部１ｉにより予め設定されている設定電圧との比
較を行う（ステップＳ５）。ここで検出電圧が設定電圧
以下である場合には、ただちにバッテリ遮断部１ｂをオ
フとする第１の制御信号Ａを発して、バッテリ１ｇから
インバータ部１ｃへの電流を停止させ、バックアップ運
転を停止させる（ステップＳ９）。

【００１５】一方、バッテリ１ｇの検出電圧が設定電圧
より高い場合は、タイマ管理部１ｅのタイムアウトをチ
ェックし（ステップＳ６）、タイムアウトでなければ、
すなわちバックアップ運転開始からの経過時間が設定時
間に達していなければ、停電検出部１ｆにより商用電源
Ｐの停電状態（電源トラブル状態）が継続中であるかど
うかの復電検出を行い（ステップＳ７）、継続して停電
状態であればステップＳ５に移行し、商用電源Ｐが復旧
した復電状態であればバックアップ運転を中止し、出力
切替部１ｄを商用電源Ｐ側に切替えて通常の商用電源運
転に復帰し（ステップＳ８）、ステップＳ１に移行す
る。

【００１６】ステップＳ６においてタイムアウトしてい
る場合、すなわちバックアップ運転開始からの経過時間
が設定時間を経過している場合は、ただちにバッテリ遮
断部１ｂをオフとする第２の制御信号Ｂを発して、バッ
テリ１ｇからインバータ部１ｃへの電流を停止させ、バ
ックアップ運転を停止させる（ステップＳ９）。

【００１７】図３は、バッテリ１ｇの放電特性と、設定
電圧値及びタイマ設定時間との関係を示す図であり、単
位バッテリ（セル）が３個の場合と６個の場合について
示したものである。この図３において、特性曲線ｅ１、
ｅ２、ｅ３はバッテリ１ｇの放電特性を示し、放電特性
ｅ１は放電電流が大きく、放電特性ｅ３は放電電流が小
さく、放電特性ｅ２は放電電流がその間の値である。ま
た、点ｃ１、ｃ２、ｃ３はそれぞれ放電特性ｅ１、ｅ
２、ｅ３上の放電終止電圧であり、この電圧以下まで放
電すると過放電となりバッテリ１ｇの寿命が短くなる。
なお、特性曲線ｄは各放電終止電圧ｃ１、ｃ２、ｃ３を
結んだ放電終止電圧の特性曲線である。

【００１８】図３において、横軸ｂ′はタイマ管理部を
持たない従来の無停電電源装置において設定される設定
電圧値であり、軽負荷時においても過放電にならない電
圧値（すなわち、放電終止電圧ｃ３よりも高い値）に設
定される。従って、例えば、特性曲線ｅ１の放電特性の
場合には、ｃ１′の点でバックアップ運転が停止される
ので、「発明が解決しようとする課題」の項で述べたよ
うに、取り出し得る放電電流が大きく、すなわち、バッ
テリ１ｇの放電能力があるにもかかわらず、その放電能
力を十分取り出せないことになり、放電可能な時間が短
くなってしまう。

【００１９】そこで、本実施例においては、従来の設定
電圧ｂ′よりも低い設定電圧ｂを設定するとともに、タ
イマ設定時間ａを定めて放電時間がこのタイマ設定時間
ａになると、バックアップ運転を停止させて放電を停止
させる構成とした。かかる構成により、特性曲線ｅ１の
放電特性の場合には、ｃ１の点までバックアップ運転の
時間が延長され、バックアップ運転の動作範囲は、図３
のハッチングで示す範囲となり、軽負荷時における過放
電を防止し、かつ、放電電流が大きい場合には放電時間
を長く確保することができる。従って、バッテリ１ｇの
放電能力を十分取り出すことが可能となる。この場合に
おいて、図３の点ｃ０に関しては、設定電圧ｂを基準に
した場合には、タイマ設定時間ａの最大は点ｃ０の時間
となり、タイマ設定時間ａを基準にした場合には、設定
電圧ｂの最小値は点ｃ０の電圧値となる。すなわち、点
ｃ０は放電終止電圧の特性曲線ｄの値よりも大きい値に
設定される必要がある。

【００２０】無停電電源装置においては、負荷容量が大
きい場合でのバックアップ時間をより長く確保すること
が求められるので、上記実施例に示す本発明の無停電電
源装置は優れた効果を奏することとなる。

【００２１】なお、上記実施例においては、タイマ設定
時間を固定としたが、他の実施例としてプログラムの変
更により、あるいはディップスイッチ等の時間設定手段
を設けて、ユーザによる設定を可能とする構成としても
良い。

【００２２】さらに他の実施例として、負荷電流の容量
に応じてタイマ設定時間を自在にコントロールする構成
にすることもできる。

【００２３】

【発明の効果】本発明は上記実施例から明らかなよう
に、低い値に設定された所定電圧に対してバッテリ端子
電圧が所定電圧以下になった場合の第１の制御信号、又
はバックアップ電源の供給開始からの経過時間が所定時
間以上になった場合の第２の制御信号を受けたときは、
バックアップ電源の供給を停止させることにより、負荷
容量が大きい場合にはバッテリの放電能力を十分引き出
してバックアップ時間を最大限確保するとともに、軽負
荷時においてもバッテリが過放電とならないのでバッテ
リの寿命が短くなることがないという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る無停電電源装置の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】図１における無停電電源装置の電源トラブル時
のバックアップ処理の動作を示すフローチャートであ
る。

【図３】本発明におけるバッテリの放電特性と設定電圧
値及びタイマ設定時間との関係を示す図である。

【符号の説明】

１ 無停電電源装置 ２ 負荷機器（コンピュータ装置等） １ｂ バッテリ遮断部（バックアップ電源停止手段） １ｃ インバータ部 １ｄ 出力切替部 １ｅ タイマ管理部（タイマ管理手段） １ｆ 停電検出部（電源監視手段） １ｇ バッテリ １ｈ 電圧検出部（電圧検出手段） １ｉ 電圧比較部（電圧比較手段） Ｐ 商用電源（外部電源）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部電源から電源供給を受けて動作する
   装置に、前記外部電源の異常時に前記装置にバッテリか
   らバックアップ電源を供給する無停電電源装置であっ
   て、 前記バッテリの端子電圧を検出する電圧検出手段と、 前記バッテリの端子電圧と前記バッテリの放電終止電圧
   より大きく設定された所定電圧とを比較して、前記バッ
   テリ端子電圧が前記所定電圧以下になった場合には第１
   の制御信号を発生する電圧比較手段と、 前記バッテリからのバックアップ電源の供給開始からの
   経過時間を計数し、当該経過時間が予め設定された所定
   時間以上になった場合には第２の制御信号を発生するタ
   イマ管理手段と、 前記第１又は第２の制御信号を受けたときは、前記バッ
   クアップ電源の供給を停止させるバックアップ電源停止
   手段と、を備えたことを特徴とする無停電電源装置。