JP2002064947A - Uninterruptible direct-current power supply - Google Patents
Uninterruptible direct-current power supplyInfo
- Publication number
- JP2002064947A JP2002064947A JP2000248602A JP2000248602A JP2002064947A JP 2002064947 A JP2002064947 A JP 2002064947A JP 2000248602 A JP2000248602 A JP 2000248602A JP 2000248602 A JP2000248602 A JP 2000248602A JP 2002064947 A JP2002064947 A JP 2002064947A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- circuit
- battery
- power supply
- voltage
- cell
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
- Direct Current Feeding And Distribution (AREA)
- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
- Rectifiers (AREA)
- Dc-Dc Converters (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、交流電源からの電
力を整流して負荷に供給し、交流電源の停電発生時には
蓄電池から負荷に直流電力を供給し続ける無停電直流電
源装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an uninterruptible DC power supply device which rectifies and supplies power from an AC power supply to a load and continuously supplies DC power from a storage battery to the load when a power failure occurs in the AC power supply.
【０００２】[0002]
【従来の技術】例えば、通信機用の電源では、２４Ｖま
たは４８Ｖの直流を無停電で供給することが要求され、
そのための無停電直流電源装置として例えば図３に示す
構成のものが提供されている。これは例えば直流４８Ｖ
仕様であれば、交流２００Ｖの入力電圧を例えば５０Ｖ
程度の直流に変換するスイッチング電源１を複数台並列
に接続し、その出力に鉛蓄電池群からなる電池装置２が
接続されている。そして、鉛蓄電池は放電が進むに従い
端子電圧が低下するから、その電圧変動分を補償するた
めに電池装置２の出力には昇圧コンバータ３を複数台並
列に接続して鉛蓄電池２が放電終止に至るまでは例えば
４８Ｖ±５Ｖを補償するようにしている。なお、上記ス
イッチング電源１は、交流を整流するコンバータ回路１
Ａと、このコンバータ回路１Ａから出力される直流電流
をスイッチングするスイッチング回路１Ｂと、このスイ
ッチング回路１Ｂの出力を変圧器１Ｃを介して所定電圧
で取り出して整流する整流回路１Ｄとを備えた一般的な
構成である。2. Description of the Related Art For example, a power supply for a communication device is required to supply 24 V or 48 V DC without interruption.
An uninterruptible DC power supply for this purpose is provided, for example, with the configuration shown in FIG. This is, for example, DC 48V
If it is a specification, the input voltage of AC 200V is, for example, 50V.
A plurality of switching power supplies 1 for converting to a direct current are connected in parallel, and the output thereof is connected to a battery device 2 composed of a group of lead storage batteries. Since the terminal voltage of the lead storage battery decreases as the discharge proceeds, a plurality of boost converters 3 are connected in parallel to the output of the battery device 2 to compensate for the voltage fluctuation, and the lead storage battery 2 Until that time, for example, 48V ± 5V is compensated. The switching power supply 1 is a converter circuit 1 for rectifying AC.
A, a switching circuit 1B for switching a DC current output from the converter circuit 1A, and a rectifying circuit 1D for taking out the output of the switching circuit 1B at a predetermined voltage via a transformer 1C and rectifying the output. Configuration.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
の構成では、スイッチング電源１の低電圧出力部に電池
装置２が設けられるから、電池装置２としては低圧大容
量のものが必要となる。この結果、大電流を扱うことに
なり、電流の二乗に比例する抵抗損が大きくなって効率
低下を招く。However, in the above-described conventional configuration, since the battery device 2 is provided at the low-voltage output section of the switching power supply 1, the battery device 2 needs to have a low voltage and a large capacity. As a result, a large current is handled, and the resistance loss proportional to the square of the current increases, resulting in a decrease in efficiency.
【０００４】また、スイッチング電源１の他、出力電圧
の補償のために昇圧コンバータ３が必要で、回路構成の
コストが高くなるという問題があった。Further, in addition to the switching power supply 1, the boost converter 3 is required for compensating the output voltage, and there is a problem that the cost of the circuit configuration is increased.
【０００５】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、小容量の二次電池の使用を可能にできると共に高効
率化が可能で、しかも、昇圧コンバータを不要にできる
無停電直流電源装置を提供することを目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an uninterruptible direct-current power supply that can use a small-capacity secondary battery, can achieve high efficiency, and can eliminate the need for a boost converter. The purpose is to provide.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
請求項１の無停電直流電源装置は、交流電源からの交流
を整流するコンバータ回路と、このコンバータ回路から
出力される直流電流をスイッチングするスイッチング回
路と、このスイッチング回路の出力を変圧器を介して所
定電圧で取り出して整流する整流回路とを設け、コンバ
ータ回路とスイッチング回路との間に逆流阻止ダイオー
ドを介して二次電池による電池装置を接続たところに特
徴を有する。そして、その電池装置には、交流電源から
の電力によって前記二次電池を充電する充電回路を設け
てもよい（請求項２の発明）。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an uninterruptible DC power supply according to a first aspect of the present invention includes a converter circuit for rectifying an AC from an AC power supply and switching of a DC current output from the converter circuit. A switching circuit and a rectifier circuit for extracting and rectifying the output of the switching circuit at a predetermined voltage via a transformer are provided, and a battery device including a secondary battery is provided between the converter circuit and the switching circuit via a backflow prevention diode. It has features at the place where it is connected. Then, the battery device may be provided with a charging circuit for charging the secondary battery with power from an AC power supply (the invention of claim 2).
【０００７】また、請求項３の無停電直流電源装置は、
請求項１の発明において、前記コンバータ回路を交流入
力電圧を昇圧して整流する昇圧コンバータとしたところ
に特徴を有する。そして、請求項４の無停電直流電源装
置は、前記電池装置を複数個の電池モジュールを直列接
続して構成し、この電池モジュールを、複数個の直列接
続されたリチウムイオン二次電池のセルと、このセルの
直列回路に接続されてそのセル群の充電を行う充電回路
と、前記各セルの過充電及び過放電を防止する機能と備
えた電池保護回路と、所定電圧以上のセルを放電させる
セルバランス回路とを備えた構成としたところに特徴を
有する。The uninterruptible DC power supply according to claim 3 is
The invention according to claim 1 is characterized in that the converter circuit is a boost converter for boosting and rectifying an AC input voltage. The uninterruptible direct-current power supply according to claim 4 is configured such that the battery device is configured by connecting a plurality of battery modules in series, and the battery module is connected to a plurality of cells of a series-connected lithium ion secondary battery. A charging circuit connected to the series circuit of cells for charging the cell group; a battery protection circuit having a function for preventing overcharging and overdischarging of each cell; and discharging cells having a predetermined voltage or more. It is characterized in that it has a configuration including a cell balance circuit.
【０００８】[0008]
【発明の作用および効果】請求項１の発明に係る無停電
直流電源装置内の直流電圧の推移を考えると、コンバー
タ回路とスイッチング回路との間が最も高く、次に整流
回路の出力側となる。本発明では、直流電圧が最も高く
なるコンバータ回路とスイッチング回路との間に電池電
源を接続する構成であるから、電池電源としては高電圧
で小容量タイプとすることができる。この結果、電流値
が小さくて済むから、その電流値の二乗に比例する抵抗
損を大幅に減らすことができて効率が高くなる。また、
電池装置７０の出力側にスイッチング回路３０を設ける
構成であるから、電池装置７０の電圧変動は本来的に必
要なスイッチング回路３０側の動作で補うことが可能と
なり、従来必要としていた電池の電圧変動を補うための
ブースターコンバータを不要にすることができる。Considering the transition of the DC voltage in the uninterruptible DC power supply according to the first aspect of the present invention, the voltage between the converter circuit and the switching circuit is highest, and the output is next to the rectifier circuit. . In the present invention, since the battery power is connected between the converter circuit and the switching circuit where the DC voltage is highest, the battery power can be a high voltage and small capacity type. As a result, since the current value can be small, the resistance loss proportional to the square of the current value can be greatly reduced, and the efficiency is increased. Also,
Since the switching circuit 30 is provided on the output side of the battery device 70, the voltage fluctuation of the battery device 70 can be compensated for by the operation of the switching circuit 30 which is originally required, and the voltage fluctuation of the battery which is conventionally required It is possible to eliminate the need for a booster converter to supplement the above.
【０００９】しかも、請求項３の発明では、交流入力を
昇圧して整流する昇圧コンバータを使用しているから、
直流電圧を安定化することができると共に、電源電圧と
してはさらに高電圧で小容量化することができる。さら
に請求項４の発明では、電池電源としてエネルギー密度
が高いリチウムイオン電池を使用するから、大幅な小型
・軽量化を達成することができる。また、電池電源は、
複数のリチウムイオン二次電池のセルを直列接続してモ
ジュール化してあり、各電池モジュールに充電回路及び
電池保護回路を備えるから、充電途中に一つのセルでも
電圧が所定値以上に上昇したら充電を中止して過充電を
防止し、また、一つのセルでも電圧が所定値以下に低下
したら放電を中止して過放電を防止することができる。
さらに、各電池モジュールにはセルバランス回路が設け
られ、各セルの電圧を検出して所定電圧以上となるセル
があるときには、そのセルの放電を行わせるから、セル
間のバランスをとることができて局部的な過電圧が生じ
てしまうことを確実に防止することができる。そして、
電池電源は複数個の電池モジュールを直列接続して所要
電圧を確保する構成であるから、標準品としての電池モ
ジュールを量産して所要個数だけ組み合わせればよく、
所望の出力電圧を自在に確保できながら、部品の標準化
によって低コスト化が可能である。In addition, in the third aspect of the present invention, a boost converter for boosting and rectifying the AC input is used.
The DC voltage can be stabilized, and the power supply voltage can be further increased and the capacity can be reduced. Further, in the invention of claim 4, since a lithium ion battery having a high energy density is used as a battery power source, a significant reduction in size and weight can be achieved. Also, the battery power
A plurality of lithium-ion secondary battery cells are connected in series to form a module, and each battery module is provided with a charging circuit and a battery protection circuit. The overcharging can be prevented by stopping, and the discharging can be stopped when the voltage of one cell drops below a predetermined value to prevent overdischarging.
Furthermore, each battery module is provided with a cell balance circuit, and when there is a cell that detects the voltage of each cell and exceeds a predetermined voltage, the cell is discharged. Therefore, the balance between cells can be obtained. As a result, it is possible to reliably prevent local overvoltage from occurring. And
Since the battery power supply is configured to secure the required voltage by connecting a plurality of battery modules in series, it is sufficient to mass-produce battery modules as standard products and combine only the required number.
While the desired output voltage can be freely secured, the cost can be reduced by standardizing the components.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、本発明を例えば三相２００
Ｖ交流を入力とする直流出力４８Ｖの無停電直流電源に
適用した一実施形態について図１及び図２を参照して説
明する。交流入力端子１０には三相交流を整流する昇圧
コンバータ回路２０が接続されている。これは、三相の
各入力ラインにそれぞれリアクトル２１を介して例えば
計６個のＩＧＢＴ２２を三相ブリッジ型に接続して構成
してあり、図示しない制御回路によってＩＧＢＴ２２の
スイッチングを制御することによって例えば直流３００
Ｖを出力する昇圧型のコンバータを構成する。この昇圧
コンバータ回路２０から出力される直流電流は、平滑コ
ンデンサ３１を備えると共に、例えばＦＥＴ３２を単相
ブリッジ型に接続してなるスイッチング回路３０により
スイッチングするようになっている。このスイッチング
回路３０は図示しないゲート制御回路により対角位置に
ある２個のＦＥＴ３２が交互にオンするように制御され
て周知のインバータ動作をするようになっている。スイ
ッチング回路３０の出力はコンデンサー４１を介して変
圧器である高周波トランス４０の一次側に接続され、そ
の二次側には平滑回路５１を備えた整流回路５０が接続
されて直流出力端子６０に連なる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described, for example, using a three-phase 200
One embodiment applied to an uninterruptible DC power supply having a DC output of 48 V and an input of V AC will be described with reference to FIGS. 1 and 2. The AC input terminal 10 is connected to a boost converter circuit 20 for rectifying three-phase AC. This is configured by connecting, for example, a total of six IGBTs 22 to each of the three-phase input lines via the reactor 21 in a three-phase bridge type, and controlling the switching of the IGBTs 22 by a control circuit (not shown). DC 300
A step-up converter that outputs V is configured. The DC current output from the boost converter circuit 20 includes a smoothing capacitor 31 and is switched by a switching circuit 30 in which, for example, an FET 32 is connected in a single-phase bridge type. The switching circuit 30 is controlled by a gate control circuit (not shown) so that two FETs 32 located at diagonal positions are alternately turned on, and performs a well-known inverter operation. An output of the switching circuit 30 is connected to a primary side of a high-frequency transformer 40 as a transformer via a capacitor 41, and a rectifier circuit 50 having a smoothing circuit 51 is connected to a secondary side thereof, and is connected to a DC output terminal 60. .
【００１１】さて、前記昇圧コンバータ回路２０とスイ
ッチング回路３０との間には逆流阻止ダイオード１１を
介して電池電源７０が接続されている。この電池電源７
０は複数台（例えば２４台）の電池モジュール８０を直
列接続して所要電圧（例えば３４６Ｖ）を得るようにな
っており、その電池モジュール８０は全て標準化された
同一構成である。これを詳細に示すと、図２に示すよう
になっており、これを説明する。各電池モジュール８０
には、リチウムイオン二次電池のセル８１が計４個直列
接続され、定格出力電圧は例えば１４．４Ｖである。各
セル８１の直列回路に対して充電回路８２が設けられ、
フロート充電できるようになっている。この充電回路８
２は、例えば交流２００Ｖを入力として直流１６．４Ｖ
を出力するスイッチング電源により構成してある。A battery power supply 70 is connected between the boost converter circuit 20 and the switching circuit 30 via a backflow prevention diode 11. This battery power supply 7
Reference numeral 0 denotes a configuration in which a plurality of (for example, 24) battery modules 80 are connected in series to obtain a required voltage (for example, 346 V), and all of the battery modules 80 have the same standardized configuration. This is shown in detail in FIG. 2, which will be described. Each battery module 80
, A total of four lithium-ion secondary battery cells 81 are connected in series, and the rated output voltage is, for example, 14.4V. A charging circuit 82 is provided for the series circuit of each cell 81,
Float charging is available. This charging circuit 8
2 is, for example, DC 16.4V with AC 200V input
And a switching power supply that outputs
【００１２】また、この電池モジュール８０には電池保
護回路８３が設けられ、各セル８１毎の電圧信号と、例
えば２個ずつを２列に並べた４個のセル８１群の中央に
配置した温度センサ８４からの温度信号が与えられるよ
うになっている。そして、この電池保護回路８３は、 ４個のうちのいずれかのセル８１の電圧が所定電圧以
下に低下した場合、又は ４個のセル８１群の直列電圧が所定電圧以下に低下し
た場合には、前記スイッチング回路３０に停止信号Ｓs
を出力してスイッチング回路３０の運転を停止するよう
になっており、これにて各セル８１の過放電を防止する
ようになっている。また、電池保護回路８３は、 ４個のうちのいずれかのセル８１の電圧が所定電圧以
上に上昇した場合、 ４個のセル８１群の直列電圧が所定電圧以上に上昇し
た場合、又は 前記温度センサ８４によってセル８１の温度が所定温
度以上に上昇した場合には、前記充電回路８２に停止信
号Ｓc を出力して充電回路８２の動作を停止し、もって
セル８１の過充電を防止するようにしている。Further, the battery module 80 is provided with a battery protection circuit 83, and a voltage signal for each cell 81 and a temperature signal disposed in the center of a group of four cells 81, for example, two cells arranged in two rows. A temperature signal from the sensor 84 is provided. The battery protection circuit 83 is provided when the voltage of any one of the four cells 81 drops below a predetermined voltage, or when the series voltage of the four cells 81 drops below a predetermined voltage. , The stop signal Ss to the switching circuit 30.
Is output to stop the operation of the switching circuit 30, thereby preventing overdischarge of each cell 81. In addition, the battery protection circuit 83 is provided when the voltage of any one of the four cells 81 rises above a predetermined voltage, when the series voltage of the group of four cells 81 rises above a predetermined voltage, or when the temperature rises. When the temperature of the cell 81 rises to a predetermined temperature or higher by the sensor 84, a stop signal Sc is output to the charging circuit 82 to stop the operation of the charging circuit 82, thereby preventing overcharging of the cell 81. ing.
【００１３】一方、各セル８１には、これらに並列に抵
抗８５及び例えばＦＥＴからなるスイッチング素子８６
を直列接続した放電回路８７がそれぞれ接続されてい
る。そして、前記電池保護回路８３は各セル８１毎の電
圧を監視し、いずれかのセル８１が所定電圧以上に上昇
したときには、前述したように充電動作を停止すると共
に、そのセル８１に対応するスイッチング素子８６をオ
ンさせて放電を行わせる。これにてそのセル８１の電圧
が低下すると、そのスイッチング素子８６はオフに復帰
する。これにより、４個のセル８１群のうちのいずれか
が局部的に過充電状態となることを防止してセル８１間
のバランスをとることができ、上記電池保護回路８３の
一部と上記放電回路８７がセルバランス回路を構成す
る。On the other hand, each cell 81 has a resistor 85 and a switching element 86 such as an FET in parallel with them.
Are connected in series. Then, the battery protection circuit 83 monitors the voltage of each cell 81, and when any one of the cells 81 rises to a predetermined voltage or more, stops the charging operation as described above and switches the switching corresponding to the cell 81. The element 86 is turned on to cause discharge. As a result, when the voltage of the cell 81 decreases, the switching element 86 returns to off. Thus, it is possible to prevent any one of the four cells 81 from being locally overcharged, to balance the cells 81, and to allow a part of the battery protection circuit 83 and the discharge The circuit 87 forms a cell balance circuit.
【００１４】本実施形態の無停電直流電源装置の作用は
次のようである。交流電源が正常に交流を供給している
場合には、交流は昇圧コンバータ回路２０により高電圧
の直流に変換され、これがスイッチング回路３０によっ
て例えば５０ｋＨｚの交流にされて高周波トランス４０
の一次側に供給される。この結果、高周波トランス４０
に二次側には一次／二次の巻数比に比例した低圧交流が
誘導され、これが整流回路５０により整流されて４８Ｖ
の直流として直流出力端子６０から出力される。一方、
この間に、電池電源７０の各電池モジュール８０では、
各電池モジュール８０の充電回路８２によりセル８１群
が充電される。なお、充電中にいずれかのセル８１のみ
が過充電になると充電が中止され、そのセル８１の放電
回路８７が動作するため、そのセル８１が放電されてセ
ル８１間のバランスが維持される。The operation of the uninterruptible DC power supply according to the present embodiment is as follows. When the AC power supply normally supplies the AC, the AC is converted into a high-voltage DC by the boost converter circuit 20, and this is converted into, for example, 50 kHz AC by the switching circuit 30, and the high-frequency transformer 40.
To the primary side. As a result, the high-frequency transformer 40
On the secondary side, a low-voltage alternating current proportional to the primary / secondary turns ratio is induced, which is rectified by the rectifier circuit 50 to 48 V
Is output from the DC output terminal 60 as DC. on the other hand,
During this time, in each battery module 80 of the battery power supply 70,
The cells 81 are charged by the charging circuit 82 of each battery module 80. If only one of the cells 81 becomes overcharged during the charging, the charging is stopped and the discharge circuit 87 of the cell 81 operates, so that the cell 81 is discharged and the balance between the cells 81 is maintained.
【００１５】ここで、仮に交流電源において停電が発生
すると、昇圧コンバータ回路２０から直流電流が供給さ
れなくなるが、その結果、逆流阻止ダイオード１１を介
して電池電源７０からスイッチング回路３０に直流電流
が供給され続けるようになり、それまでと同様に直流出
力端子６０から直流４８Ｖが負荷に供給され続ける。な
お、このような電池電源７０の電力によるバックアップ
動作が行われて行くと、電池モジュール８０のセル８１
群が放電を続け、一部のセル８１が過放電状態に陥るこ
とがある。このような場合、各電池モジュール８０では
電池保護回路８３が各セル８１の電圧を監視しているか
ら、いずれかのセル８１の端子電圧が所定値以下に低下
したことが検出されると、スイッチング回路３０の動作
を停止してそのセル８１の保護がなされる。If a power failure occurs in the AC power supply, no DC current is supplied from the boost converter circuit 20. As a result, a DC current is supplied from the battery power supply 70 to the switching circuit 30 via the backflow prevention diode 11. , And 48 V DC is continuously supplied to the load from the DC output terminal 60 as before. When the backup operation is performed by the power of the battery power supply 70, the cell 81 of the battery module 80 is operated.
The group continues to discharge, and some cells 81 may fall into an overdischarge state. In such a case, in each battery module 80, the battery protection circuit 83 monitors the voltage of each cell 81. Therefore, when it is detected that the terminal voltage of any one of the cells 81 has dropped below a predetermined value, the switching is performed. The operation of the circuit 30 is stopped to protect the cell 81.
【００１６】本実施形態によれば、次の効果が得られ
る。電池電源７０が昇圧コンバータ回路２０とスイッチ
ング回路３０との間に接続されているから、電池電源７
０の出力電圧としては例えば３４６Ｖという高電圧に設
定することができる。整流回路の出力側に電池電源を接
続していた従来の構成では、電池電源は直流出力電圧に
相当する４８Ｖとせざるを得ないものであった。バック
アップ電力を同一にするなら、電池電源の電圧を高くす
ると必要な電流を小さくできるから、その分、各セル８
１を小容量化できると共に、抵抗損（＝抵抗×電流２）
を小さくできて効率が向上する。According to the present embodiment, the following effects can be obtained. Since the battery power supply 70 is connected between the boost converter circuit 20 and the switching circuit 30, the battery power supply 7
The output voltage of 0 can be set to a high voltage of, for example, 346V. In the conventional configuration in which a battery power supply was connected to the output side of the rectifier circuit, the battery power supply had to be 48 V corresponding to a DC output voltage. If the backup power is the same, the required current can be reduced by increasing the voltage of the battery power supply.
1 can be reduced in capacity and resistance loss (= resistance × current 2 )
And the efficiency can be improved.
【００１７】しかも、本実施形態では、鉛蓄電池に比べ
てエネルギー密度が高いリチウムイオン二次電池によっ
て電池電源７０を構成しているから、鉛蓄電池に比べて
大幅な小型・軽量化が可能である。また、鉛蓄電池なら
大容量電池が高い信頼性で使用可能であるが、リチウム
イオン二次電池については、大容量電池は未開発であ
る。しかし、上述のように、各電池モジュール８０は小
容量のものが使用できる。Moreover, in this embodiment, since the battery power supply 70 is constituted by a lithium ion secondary battery having a higher energy density than a lead storage battery, it is possible to significantly reduce the size and weight as compared with a lead storage battery. . In addition, a large-capacity battery can be used with high reliability as a lead storage battery, but a large-capacity lithium-ion secondary battery has not been developed. However, as described above, each battery module 80 can be of a small capacity.
【００１８】リチウムイオン二次電池は鉛蓄電池に比べ
て高価ではあるが、本実施形態のように同一構成の電池
モジュール８０を複数個直列接続して電池電源７０を構
成する構成とすると、電池モジュール８０を標準部品化
できるから、大量生産によりコストダウンを図ることが
できる。また、無停電直流電源装置の容量アップは単に
電池モジュール８０の増設により対処することができて
設計の自由度が高まる。しかも、モジュール化により、
メンテナンスが極めて容易になり、この面からもコスト
ダウンを図ることができる。Although a lithium ion secondary battery is more expensive than a lead storage battery, if a battery power source 70 is configured by connecting a plurality of battery modules 80 of the same configuration in series as in this embodiment, Since the standard 80 can be used as a standard part, the cost can be reduced by mass production. In addition, an increase in the capacity of the uninterruptible DC power supply can be dealt with simply by adding the battery module 80, and the degree of freedom in design increases. Moreover, by modularization,
Maintenance becomes extremely easy, and costs can be reduced from this aspect as well.
【００１９】また、上述のように４セルの電池モジュー
ル８０を２４個直列にすることにより、９６個ものリチ
ウムイオン二次電池のセル８１が直列接続された形態に
なるが、モジュール化によって４個ずつが電池保護回路
８３によって充放電が監視されて保護され、かつ、セル
バランス回路によってセル８１間のバランスが保たれて
いるから、安全に高電圧化することができる。このよう
な電池モジュール８０単位の電池保護及び充電を確保す
るという構成によって、初めてリチウムイオン二次電池
の大量利用が実現できたのである。As described above, by arranging 24 4-cell battery modules 80 in series, as many as 96 lithium-ion secondary battery cells 81 can be connected in series. Since each battery is protected by monitoring the charge and discharge by the battery protection circuit 83 and the balance between the cells 81 is maintained by the cell balance circuit, the voltage can be safely increased. With such a configuration that ensures battery protection and charging for each battery module 80, mass use of lithium ion secondary batteries was realized for the first time.
【００２０】なお、上記実施形態において直流電源の容
量を増大させる場合には、単に、図１に示した構成を必
要な回路数だけ（或いは余裕を持たせた回路数だけ）並
列接続すればよく、これにて簡単に大容量化することが
できる。しかも、このように並列接続した上で、スイッ
チング回路３０に電流バランス機能を付加することによ
り、並列回路のうちの一部の電池電源７０だけが放電し
てしまうことが防止され、放電時の電流バランスがとら
れるようになる。In order to increase the capacity of the DC power supply in the above embodiment, it is sufficient to simply connect the configuration shown in FIG. 1 in parallel with the required number of circuits (or the number of circuits having a margin). Thus, the capacity can be easily increased. In addition, by adding a current balance function to the switching circuit 30 after such parallel connection, only a part of the battery power supply 70 in the parallel circuit is prevented from discharging, and the current at the time of discharging is reduced. You will be balanced.
【００２１】本発明は上記実施形態に限定されるもので
はなく、例えば次のような実施の形態も本発明の技術的
範囲に属する。 （１）上記実施形態では、電池モジュール８０において
各セル８１電圧を検出してセル８１の状態を検出する構
成としたが、これに限らず、例えばセル８１の内圧上昇
を検出して過充電等を検出する構成であってもよく、要
は、セルの状態を検出して過充電及び過放電を防止する
機能を有すればよい。 （２）上記実施形態では、電池モジュール８０は４個の
セル８１を直列接続し、この電池モジュール８０を２４
個直列接続して電池電源７０を構成したが、セルの直列
接続数や電池モジュールの直列接続数はこれに限られな
いことは勿論である。 （３）上記実施形態では、昇圧コンバータ回路２０を使
用しているが、これは昇圧機能がないコンバータ回路を
利用してもよく、その場合でも、直流出力の電圧（例え
ば４８Ｖ）で電池電源によりバックアップする構成に比
べて高電圧でバックアップすることができ、その分、効
率アップを図ることができる。 （４）電池電源はリチウムイオン二次電池を使用するこ
とが小型・軽量化に最も効果的であるが、本発明では、
本来、高電圧部分でバックアップする構成であるから、
鉛蓄電池等の他の種類の二次電池を使用しても小容量化
及び高効率化が可能である。The present invention is not limited to the above-described embodiments. For example, the following embodiments also belong to the technical scope of the present invention. (1) In the above-described embodiment, the configuration in which the state of the cell 81 is detected by detecting the voltage of each cell 81 in the battery module 80 is not limited to this. May be detected. In other words, it is only necessary to have a function of detecting the state of the cell to prevent overcharge and overdischarge. (2) In the above embodiment, the battery module 80 connects four cells 81 in series, and
Although the battery power supply 70 is configured by connecting the battery cells in series, the number of cells connected in series and the number of battery modules connected in series are, of course, not limited thereto. (3) In the above-described embodiment, the boost converter circuit 20 is used. However, this may use a converter circuit without a boost function. Even in this case, a DC output voltage (for example, 48 V) is supplied by a battery power supply. The backup can be performed at a higher voltage than in the backup configuration, and the efficiency can be improved accordingly. (4) The use of a lithium ion secondary battery as the battery power source is most effective for miniaturization and weight reduction.
Originally, it is a configuration that backs up at the high voltage part,
Even if another type of secondary battery such as a lead storage battery is used, it is possible to reduce the capacity and increase the efficiency.
【図１】 本発明の一実施形態を示す無停電電源装置の
全体のブロック図FIG. 1 is an overall block diagram of an uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
【図２】 電池モジュールのブロック図FIG. 2 is a block diagram of a battery module.
【図３】 従来の無停電直流電源装置を示すブロック図FIG. 3 is a block diagram showing a conventional uninterruptible DC power supply.
１１……逆流阻止ダイオード ２０……昇圧コンバータ回路 ３０……スイッチング回路 ４０……高周波トランス ５０……整流回路 ７０……電池電源 ８０……電池モジュール ８１……セル ８２……充電回路 ８３……電池保護回路 ８４……温度センサ ８７……放電回路 11 Backflow blocking diode 20 Boost converter circuit 30 Switching circuit 40 High frequency transformer 50 Rectifier circuit 70 Battery power supply 80 Battery module 81 Cell 82 Charging circuit 83 Battery Protection circuit 84 Temperature sensor 87 Discharge circuit
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０２Ｊ 7/34 Ｈ０２Ｊ 7/34 Ｂ Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ０２Ｍ 3/28 Ｈ 7/12 7/12 Ｍ 7/219 7/219 Ｆターム(参考） 5G003 AA01 BA03 CA11 CB01 CC02 DA06 DA12 DA13 FA04 FA08 GA01 5G015 FA03 FA04 FA08 FA10 FA16 GB02 HA15 JA06 JA34 JA36 JA52 5G065 AA01 DA02 DA04 DA06 DA07 EA02 EA06 GA07 JA04 KA02 KA05 LA01 MA01 MA10 NA06 NA09 5H006 CA01 CB01 CC08 5H730 AA14 AA15 AS21 BB27 BB57 CC02 CC17 DD04 EE03 EE08──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H02J 7/34 H02J 7/34 B H02M 3/28 H02M 3/28 H 7/12 7/12 M 7 / 219 7/219 F term (reference) 5G003 AA01 BA03 CA11 CB01 CC02 DA06 DA12 DA13 FA04 FA08 GA01 5G015 FA03 FA04 FA08 FA10 FA16 GB02 HA15 JA06 JA34 JA36 JA52 5G065 AA01 DA02 DA04 DA06 DA07 EA02 EA06 GA07 JA04 KA02 MA05 NA01 5H006 CA01 CB01 CC08 5H730 AA14 AA15 AS21 BB27 BB57 CC02 CC17 DD04 EE03 EE08
Claims (4)
タ回路と、このコンバータ回路から出力される直流電流
をスイッチングするスイッチング回路と、このスイッチ
ング回路の出力を変圧器を介して所定電圧で取り出して
整流する整流回路とを備え、前記コンバータ回路と前記
スイッチング回路との間に逆流阻止ダイオードを介して
二次電池による電池装置を接続したことを特徴とする無
停電直流電源装置。1. A converter circuit for rectifying an AC from an AC power supply, a switching circuit for switching a DC current output from the converter circuit, and rectifying an output of the switching circuit at a predetermined voltage via a transformer. An uninterruptible direct-current power supply device, comprising: a rectifier circuit for performing the operation, and a battery device including a secondary battery connected between the converter circuit and the switching circuit via a backflow prevention diode.
力によって前記二次電池を充電する充電回路を設けたこ
とを特徴とする無停電直流電源装置。2. The uninterruptible DC power supply device, wherein the battery device is provided with a charging circuit for charging the secondary battery with power from the AC power supply.
圧して整流する昇圧コンバータであることを特徴とする
請求項１又は２に記載の無停電直流電源装置。3. The uninterruptible DC power supply device according to claim 1, wherein the converter circuit is a boost converter that boosts and rectifies an AC input voltage.
ルを直列接続して構成され、この電池モジュールは、複
数個の直列接続されたリチウムイオン二次電池のセル
と、このセルの直列回路に接続されてそのセル群の充電
を行う前記充電回路と、前記各セルの過充電及び過放電
を防止する機能を備えた電池保護回路と、所定電圧以上
の前記セルを放電させるセルバランス回路とを備えるこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の無
停電直流電源装置。4. The battery device is configured by connecting a plurality of battery modules in series, and the battery module includes a plurality of series-connected lithium ion secondary battery cells and a series circuit of the cells. The charging circuit connected to charge the cell group, a battery protection circuit having a function of preventing overcharging and overdischarging of each cell, and a cell balance circuit that discharges the cell at a predetermined voltage or more. The uninterruptible direct-current power supply according to any one of claims 1 to 3, further comprising:
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000248602A JP2002064947A (en) | 2000-08-18 | 2000-08-18 | Uninterruptible direct-current power supply |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000248602A JP2002064947A (en) | 2000-08-18 | 2000-08-18 | Uninterruptible direct-current power supply |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002064947A true JP2002064947A (en) | 2002-02-28 |
Family
ID=18738482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000248602A Pending JP2002064947A (en) | 2000-08-18 | 2000-08-18 | Uninterruptible direct-current power supply |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002064947A (en) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006114430A (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Eruma:Kk | Overcharge-preventing device for storage battery |
| JP2011050231A (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Cyberpower Systems Inc | Power saving line interactive uninterruptible power supply |
| WO2013065228A1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
| KR101522305B1 (en) * | 2014-11-21 | 2015-05-21 | 조정진 | Voltage sag protector having a reverse current preventing function |
| KR20160029751A (en) * | 2013-07-02 | 2016-03-15 | 더 보잉 컴파니 | Motor control for stability and power supply protection |
| JP2016101038A (en) * | 2014-11-25 | 2016-05-30 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | Power supply device, power supply control program and power supply method |
| US9664719B2 (en) | 2011-11-22 | 2017-05-30 | Fuji Electric Co., Ltd. | Capacitance detection circuit |
| US9980358B2 (en) | 2016-08-03 | 2018-05-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Mobile X-ray apparatus |
| US10321883B2 (en) | 2017-01-11 | 2019-06-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Mobile X-ray apparatus |
-
2000
- 2000-08-18 JP JP2000248602A patent/JP2002064947A/en active Pending
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006114430A (en) * | 2004-10-18 | 2006-04-27 | Eruma:Kk | Overcharge-preventing device for storage battery |
| JP2011050231A (en) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Cyberpower Systems Inc | Power saving line interactive uninterruptible power supply |
| WO2013065228A1 (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-10 | 富士電機株式会社 | Power conversion device |
| JP2013099075A (en) * | 2011-10-31 | 2013-05-20 | Fuji Electric Co Ltd | Power converter |
| US9664719B2 (en) | 2011-11-22 | 2017-05-30 | Fuji Electric Co., Ltd. | Capacitance detection circuit |
| KR102245099B1 (en) | 2013-07-02 | 2021-04-27 | 더 보잉 컴파니 | Motor control for stability and power supply protection |
| KR20160029751A (en) * | 2013-07-02 | 2016-03-15 | 더 보잉 컴파니 | Motor control for stability and power supply protection |
| JP2016524452A (en) * | 2013-07-02 | 2016-08-12 | ザ・ボーイング・カンパニーＴｈｅ Ｂｏｅｉｎｇ Ｃｏｍｐａｎｙ | Motor control for stability and power protection |
| KR101522305B1 (en) * | 2014-11-21 | 2015-05-21 | 조정진 | Voltage sag protector having a reverse current preventing function |
| JP2016101038A (en) * | 2014-11-25 | 2016-05-30 | Ｎｅｃプラットフォームズ株式会社 | Power supply device, power supply control program and power supply method |
| US10251252B2 (en) | 2016-08-03 | 2019-04-02 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Mobile X-ray apparatus |
| US10728995B2 (en) | 2016-08-03 | 2020-07-28 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Mobile X-ray apparatus |
| US9980358B2 (en) | 2016-08-03 | 2018-05-22 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Mobile X-ray apparatus |
| US10321883B2 (en) | 2017-01-11 | 2019-06-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Mobile X-ray apparatus |
| US10709397B2 (en) | 2017-01-11 | 2020-07-14 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Mobile X-ray apparatus |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP3163711B1 (en) | Uninterruptible power supply unit | |
| US6795322B2 (en) | Power supply with uninterruptible function | |
| RU2546978C2 (en) | Battery and battery control system | |
| US20090206657A1 (en) | Battery supplementing super capacitor energy storage charge and discharge converter | |
| EP0565555A1 (en) | Integral battery charging and supply regulation circuit | |
| US9269989B2 (en) | Electric power supply system | |
| EP3163712B1 (en) | Uninterruptible power-supply system | |
| US5747966A (en) | Battery charging/discharging apparatus with serial battery connection | |
| US8957545B2 (en) | Prioritization circuit and electric power supply system | |
| US20120153720A1 (en) | Power system for container data center | |
| JP2002064947A (en) | Uninterruptible direct-current power supply | |
| JP2002058170A (en) | Uninterruptible power supply | |
| Hsieh et al. | Balance discharging for series-connected batteries | |
| US8207632B2 (en) | Control device for uninterruptible power supply | |
| US20090315402A1 (en) | Ac-dc conversion device | |
| WO2006065435A2 (en) | Power system with redundant power supply apparatus | |
| JP2001268815A (en) | Charge circuit | |
| WO2000069045A1 (en) | An arrangement in a power supply unit | |
| KR101639885B1 (en) | Constant voltage source battery assist device and battery pack comrising the same | |
| CN115362610B (en) | SST system with multiple LVDC outputs | |
| JP2003087997A (en) | Power storage system | |
| TWI667862B (en) | High voltage battery management and balancing circuit architecture | |
| CN112952926A (en) | Multi-battery switching control circuit, device, system and control method | |
| EP3772153B1 (en) | Battery protection system | |
| JP4186218B2 (en) | Secondary battery pack |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A712 Effective date: 20051213 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20060112 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20070110 |