JP2002118983A

JP2002118983A - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP2002118983A
Application number: JP2000302246A
Authority: JP
Inventors: Nobuo Shiojima; 信雄塩島
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 2000-10-02
Filing date: 2000-10-02
Publication date: 2002-04-19

Abstract

(57)【要約】【課題】商用電源の異常時に電子機器に対して電力を
供給して該電子機器の動作を保証する役割を担う二次電
池の状態を容易に、しかも的確に提示することのできる
表示機能を備えた無停電電源装置を提供する。【解決手段】二次電池の充電量を検出する充電量検出
手段と、二次電池の充電／放電状態を検出する充放電検
出手段と、二次電池および／または前記電源部の異常状
態を検出する異常検出手段と、前記充電量検出手段によ
り検出された前記二次電池の充電量を多段階表示する充
電量表示手段（発光ダイオード２２,〜２６）と、前記
充放電検出手段により検出された前記二次電池の充電／
放電状態を表示する充放電表示手段（発光ダイオード２
１）と、前記異常検出手段により検出された異常状態を
報知する警報手段（発光ダイオード２７）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、二次電池と、商用
電源を受けて所定の電子機器に対して電力を供給すると
共に上記二次電池に充電電力を供給する電源部とを具備
し、前記商用電源の異常時に前記二次電池から前記電子
機器に対して電力を供給して該電子機器の動作を保証す
るバックアップ機能を備えた無停電電源装置に関する。

【０００２】

【関連する背景技術】ＯＡ（オフィスオートメーショ
ン）化の進展に伴い、各種情報（データ）の保全要求が
高まっている。そこで各種の情報処理装置や制御機器と
して用いられるコンピュータやその周辺機器、更にはネ
ットワークシステムにおけるサーバ等の電子機器の動作
を保証するべく無停電電源装置を設置することが行われ
ている。

【０００３】ちなみにこの種の無停電電源装置は、充電
可能な二次電池を備えてなり、常時は前記電子機器を駆
動する商用電源から求められる充電電力により上記二次
電池を充電し、商用電源の異常時（停電時）には該二次
電池に蓄積した電力エネルギを前記電子機器に供給する
如く構成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで二次電池自体
をその駆動源とする携帯電話機やオーディオ機器等の電
子機器においては、二次電池の充電量（電池残量）を段
階的に表示する表示器が設けられることが多い。また米
国特許第５,５０８,６００号には、二次電池の充電量を
段階的に表示すること、また充電時と放電時とでその表
示形態を異ならせることが開示されている。

【０００５】しかしながらこのようにして二次電池の充
電量（電池残量）を段階的に表示しても、現時点での充
電量（電池残量）が提示されるだけである。しかも充電
時と放電時とでその表示形態が異ならせると雖も、現時
点での表示の形態だけから二次電池が充電中であるか放
電中であるかを明確に判断することは困難である。これ
故、一般的には充電量表示の段階的な変化が認められた
とき、その充電量（電池残量）が増えたか減ったかによ
って二次電池が充電中であるか、或いは放電中であるか
を確認し得ることになる。

【０００６】従ってこのような充電量の多段階表示機能
を、単に上述した無停電電源装置に組み込んだとして
も、二次電池が正常に充電されているか否かを直ぐに確
認することが困難である。特にこの種の無停電電源装置
は、商用電源を駆動源とする電子機器に設けられて商用
電源の異常時（停電時）に上記電子機器の作動をバック
アップすると言う重要な役割を担うので、その二次電池
が正常に充電されているか否かを容易に確認し得ること
が重要な課題となる。

【０００７】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的は、商用電源を受けて作動する電子
機器に対するバックアップ電源として用いられる無停電
電源装置であって、常時は商用電源から充電電力を得て
充電され、上記商用電源の異常時には電子機器に対して
電力を供給して該電子機器の動作を保証すると言う重要
な役割を担う二次電池の充電状態を容易に、しかも的確
に提示することのできる表示機能を備えた無停電電源装
置を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
べく本発明に係る無停電電源装置は、充電可能な二次電
池と、商用電源を受けて所定の電子機器に対して電力を
供給すると共に上記二次電池に充電電力を供給する電源
部とを具備し、前記商用電源の給電停止時に前記二次電
池から前記電子機器に対して電力を供給することで該電
子機器の作動を保証するものであって、前記二次電池の
充電量を検出する充電量検出手段と、前記二次電池の充
電／放電状態を検出する充放電検出手段と、前記二次電
池および／または前記電源部の異常状態を検出する異常
検出手段と、前記充電量検出手段により検出された前記
二次電池の充電量を多段階表示する充電量表示手段と、
前記充放電検出手段により検出された前記二次電池の充
電／放電状態を表示する充放電表示手段と、前記異常検
出手段により検出された異常状態を報知する警報手段と
を具備したことを特徴としている。

【０００９】好ましくは請求項２に記載するように前記
充放電表示手段は、前記二次電池の充電量をｎ段階（ｎ
は２以上の自然数）に分け、これらの各段階に対応する
ｎ個の表示セグメントを選択的に駆動して前記充電量を
多段階表示するように構成される。また請求項３に記載
するように前記充放電表示手段は、充電状態と放電状態
とでその表示形態を異ならせると共に、前記二次電池が
満充電に至ったときにはその表示を停止させるように構
成される。

【００１０】更に請求項４に記載するように前記警報手
段は、異常状態を検出した後、リセット指示が与えられ
るまで継続して上記異常状態を報知するように構成され
る。また請求項５に記載するように前記充電量検出手段
においては、前記二次電池の満充電を検出した後、該二
次電池の自己放電による充電量の低下が検出されても満
充電検出時と同じ出力を維持して前記充電量表示手段を
駆動するようにしておくことが望ましい。

【００１１】即ち、本発明に係る無停電電源装置は、二
次電池の充電量を多段階表示する充電量表示手段と、該
二次電池の充電／放電状態を表示する充放電表示手段と
を備えると共に、前記二次電池および／または前記電源
部の異常状態を報知する警報手段を備え、二次電池およ
び電源部の状態を簡易にして効果的に、しかも分かり易
く表示するようにしたことを特徴としている。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態に係る無停電電源装置について説明する。図１
はこの実施形態に係る無停電電源装置の概略構成を示す
図で、１は商用電源（交流）を整流する整流器、２はそ
の整流出力を所定周波数でスイッチングして交流化する
第１のインバータ回路である。この第１のインバータ回
路２の出力は、トランス３の１次巻線Ｌ１に印加されて
おり、該トランス３の２次巻線Ｌ２から所定電圧の電力
が取り出されて電子機器（図示せず）に供給されるよう
になっている。これらの整流器１と第１のインバータ回
路２、およびトランス３により上記電子機器に対して電
力を供給する電源部４が構成されている。尚、トランス
３の２次巻線Ｌ２から取り出された電力は、一般的には
直流変換された後、電子機器の仕様に応じて３.３Ｖ，
５Ｖ，１２Ｖ等の安定化された直流電圧として電子機器
に供給される。

【００１３】また前記トランス３の３次巻線Ｌ３には、
ダイオードＤ１から電力制御ユニット（ＰＭＵ）５を介
して二次電池６が接続されている。そしてこの二次電池
６は、前記トランス３を介して給電される電力を受けて
前記電力制御ユニット５の制御の下で充電され、電力エ
ネルギを蓄積する。またこの二次電池６には、前記電力
制御ユニット５からダイオードＤ２を介して第２のイン
バータ回路７が接続されている。この第２のインバータ
回路７は、前記商用電源の停電時に上記二次電池６に蓄
えられた電力エネルギを所定周波数でスイッチングして
前記トランス３の３次巻線Ｌ３に印加する役割を担う。
そして二次電池６の電力エネルギにより駆動される前記
トランス３の２次巻線Ｌ２から、前述したように所定電
圧の電力が取り出されて前記電子機器に対して供給され
る。

【００１４】即ち、前記二次電池６は、前記電源部４に
商用電源が安定に供給されている定常時には、トランス
３を介して電力部４から充電電力が供給されて充電さ
れ、また前記商用電源に異常が生じてその供給が停止し
たとき、蓄積した電力エネルギをトランス３を介して電
子機器に供給することで、該電子機器の動作を保証（バ
ックアップ）する役割を担っている。

【００１５】ところで前記電力制御ユニット５は、例え
ば図２に示すように二次電池６に対する充電を制御する
充電制御回路１１や、二次電池６の充放電電流とその電
流の向きを検出する電流検出回路１２を備えて構成され
る。更にこの電力制御ユニット５は、二次電池６の電池
電圧の変化等からその満充電状態を検出する満充電検知
回路１３や、その電池温度等から二次電池６の異常状態
を検出する異常検出回路１４を備えている。二次電池６
に対する充電を制御する前記充電制御回路１１は、基本
的には上記満充電検知回路１３により該二次電池の満充
電が検出されるまで二次電池６を充電するものであり、
基本的には二次電池６の満充電が検出された後には、そ
の充電を停止してその過充電を防止する役割を担う。
尚、満充電の検出後、自己放電によって二次電池６の充
電量が低下した場合には、満充電検知回路１３は二次電
池６の充電を再開したり、或いは二次電池６を間欠充電
する等の機能も備える。

【００１６】また電力制御ユニット５に設けられた充電
量検出回路１５は、前記電流検出回路１２によって検出
される充放電電流や、満充電検出回路１３により検出さ
れる電池電圧等に基づいて前記二次電池６の充電量を検
出する役割を担っている。そしててこの充電量検出回路
１５により検出された二次電池６の充電量や、前述した
異常検出回路１４により検出された異常状態の情報は、
例えば通信装置１６を介して電子機器に対して通知され
るようになっている。

【００１７】さてここでこの電力制御ユニット５が特徴
とするところは、上述した機能に加えて前記充電量検出
回路１５により検出された二次電池６の充電量を表示す
る充電量表示回路１７を備えると共に、前記電流検出回
路１２により検出される二次電池６の充放電電流の極性
（電流の向き）から該二次電池６の充電／放電状態を判
定し、その充放電状態を表示する充放電表示回路１８を
備える点にある。更にこの電力制御ユニット５は、前記
異常検出回路１４により二次電池６の異常が検出された
とき、その異常状態を報知する警報発生装置１９を備え
ている点を特徴としている。尚、この警報発生装置１９
は、ブザー等を鳴動させて警報音を発生したり、後述す
るように表示器を点灯（点滅）駆動する等して警報表示
を行う如く構成される。

【００１８】ちなみに充電量表示回路１７、充放電表示
回路１８、および警報発生装置１９は、該無停電電源装
置の筐体パネル面に組み込まれた、例えば図３に示す如
き表示素子を点灯（点滅）駆動することによって前述し
た二次電池６の充電量、充放電状態、更には異常状態を
表示するように構成される。即ち、無停電電源装置の筐
体パネル面には、図３に例示するように二次電池６の充
放電状態を表示するための発光ダイオード（ＬＥＤ）２
１、二次電池６の充電量を多段階表示するための５個の
発光ダイオード２２,２３,２４,２５,２６、そして二次
電池６の異常状態を表示するための発光ダイオード２７
が組み込まれている。そして二次電池６の状態に応じて
これらの発光ダイオード２１,〜２７を選択的に点灯
（点滅）駆動することでその状態、具体的には二次電池
６の充電／放電状態、充電量、異常の有無を表示するも
のとなっている。

【００１９】尚、二次電池６の充電量を多段階表示する
ための５個の発光ダイオード２２,２３,２４,２５,２６
は、例えば二次電池６の充電量Ｃapを、その満充電状態
を１００％として２０％単位で５段階に分けて表示する
役割を担う。また二次電池６の充放電状態を表示するた
めの発光ダイオード（ＬＥＤ）２１としては、例えば２
色発光形のものが用いられ、充電状態または放電状態に
応じてその発光色を異ならせて表示駆動される。このよ
うな発光ダイオード２１による二次電池６の充電／放電
状態の表示と、発光ダイオード２２,〜２６による二次
電池６の充電量の表示とにより、該二次電池６の状態を
的確に、且つ容易に把握し得るように表示するものとな
っている。

【００２０】具体的には上述した７個の発光ダイオード
２１,〜２７による二次電池６の状態を示す表示は、例
えば図４に示すように実行される。即ち、この表示制御
は、二次電池６が充電中であるか、或いは放電中である
かによって発光ダイオード２１を、その発光色を変えて
点灯駆動する。例えば充電中には発光ダイオード２１緑
色表示して『充電中』である旨を呈示し、充電完了に伴
ってその点灯を停止させる。また二次電池６の放電中に
は、発光ダイオード２１を赤色表示して『放電中』であ
る旨を呈示する。

【００２１】そして上記放電中には、二次電池６の充電
量に応じて、その充電量Ｃapが２０％以下の場合には発
光ダイオード２２だけを点灯駆動し、またその充電量Ｃ
apが２０％を越え、且つ４０％以下の場合には２つの発
光ダイオード２２,２３を点灯駆動する。同様にして充
電量Ｃapが４０％を越え、且つ６０％以下の場合には３
つの発光ダイオード２２,２３,２４を点灯駆動し、更に
充電量Ｃapが６０％を越え、且つ８０％以下の場合には
４つの発光ダイオード２２,２３,２４,２５をそれぞれ
点灯駆動する。そして充電量Ｃapが８０％を越えた場合
には、５つの発光ダイオード２２,〜２６の全てを点灯
駆動するものとなっている。

【００２２】このようにして５つの発光ダイオード２
２,〜２６の全てが点灯駆動された状態においては、前
述した充電／放電状態を示す発光ダイオード２１が点灯
しているか否かにより、二次電池６が充電中であるか、
或いはその充電が完了したかが判定されることになる。
尚、放電中においても同様にして上記各発光ダイオード
２２,２６は、その充電量Ｃapに応じて選択的に点灯駆
動される。しかしこの場合には、前述した充電／放電状
態を示す発光ダイオード２１が充電中とは異なる形態で
点灯駆動されていることから、該発光ダイオード２１の
点灯状態から二次電池６が放電中であることが判定され
る。

【００２３】尚、満充電検知回路１３が二次電池６の満
充電を検知すると、充電制御回路１１を作動させて二次
電池６の充電を停止させる。しかしながら二次電池６
は、その蓄積した電力エネルギを放電させなくても自然
に放電すると言う自己放電性を有しているので、例えば
満充電検出後に自己放電によってその充電量が所定値ま
で低下したとき、満充電検知回路１３の管理の下で二次
電池６の充電を再開させても良い。このような対策を施
せば、二次電池６を常時トリクル充電するよりもその電
池寿命を延ばすことが可能となる。

【００２４】この際、充電量検出回路１５においては、
自己放電による充電量の低下が検出されても、満充電検
出時と同じ信号を充電量表示回路１７等に与えるように
構成しておくことが望ましい。特に通信装置１６を介し
て電子機器側において二次電池６の充電量をモニタして
いるような場合、満充電検出後に自己放電により二次電
池６の充電量が低下すると、モニタにとって徒な不安を
与える虞があるので、満充電検出後の自己放電により充
電量の低下を通知することなく、二次電池６側において
ローカルに充電量の低下を補うことが好ましい。

【００２５】かくしてこのようにして発光ダイオード２
１を用いて二次電池６の充電／放電状態を表示しなが
ら、別の発光ダイオード２２,〜２６を用いて該二次電
池６の充電量Ｃapを表示する表示機能を備えた無停電電
源装置によれば、筐体パネル面に組み込まれたこれらの
発光ダイオード（表示セグメント）２１,〜２６の点灯
（表示）状態を視認するだけで、二次電池６の状態を容
易に、且つ的確に把握することができ、ひいては無停電
電源装置が正常に機能しているか否かを容易に確認する
ことができる。またこの際、発光ダイオード２７が点灯
駆動されて二次電池６の異常が報知された場合には、こ
れによってその異常を確実に知ることができるので、迅
速な対処が可能である。

【００２６】特に無停電電源装置は、二次電池６から電
子機器に対して定常的に電力を供給するものとは異な
り、電源部４からの電子機器への電力供給が停止した異
常時にのみ該電子機器４に代わって電子機器に対して電
力を供給するものであるから、単に二次電池６の充電量
を表示するたけでは、その充電機能が正常に機能してい
るか否かを確認することが困難である。この点、上述し
た充電／放電状態を表示する専用の表示セグメント（発
光ダイオード２１）を備えた本装置によれば、本装置を
設置した時点において発光ダイオード２１の点灯から二
次電池６の充電が開始されたことを直ぐに知ることがで
きるので、無停電電源装置としての機能を容易に、しか
も的確に確認することができる。特に二次電池６の充電
が完了した後には、発光ダイオード２１の消灯により二
次電池６が充電／放電状態になく、発光ダイオード２
２,〜２６の全点灯と相俟って二次電池６が商用電源の
異常に対する待機状態にあることが示されるので、これ
によって二次電池６が正常に機能していることが的確に
示されることになる。

【００２７】尚、本発明は上述した実施形態に限定され
るものではない。例えば充電量を多段階表示するための
発光ダイオード２２,〜２６の表示形態を、図５にしめ
すように充電時と放電時とで異ならせるようにしても良
い。具体的には放電時には電池容量（充電量）Ｃapに応
じた発光ダイオード２２,〜２６を点滅駆動すること
で、二次電池６が放電中であることをより明確に表すよ
うにしても良い。この場合においても、充電／放電状態
を表示する専用の表示セグメント（発光ダイオード２
１）により二次電池６が放電中であることが呈示される
ので、点滅駆動されている発光ダイオード２２,〜２６
の表示形態を見誤ることがない。

【００２８】またこの際、図５に示すように充電中にお
ける発光ダイオード２２,〜２６による充電量Ｃapの表
示を、例えば既に充電されたレベルの発光ダイオードを
点灯させ、現在充電中のレベルに相当する発光ダイオー
ドだけを点滅させるようにしても良い。つまり充電量Ｃ
apに相当するレベルの発光ダイオードを点滅させ、それ
以下のレベル（充電量）に対応付けた発光ダイオードを
連続点灯させるようにしても良い。このような表示形態
を採用すれば、既に到達した充電量Ｃapの範囲と、現在
充電中の充電量Ｃapの範囲とを区別することができるの
で、その充電量Ｃapの把握をより的確なものとすること
ができる。

【００２９】また前記警報発生装置１９においては、二
次電池６を冷却するファンの動作異常や、電源部４の動
作異常を表示するようにしても良い。更にはこの発生装
置１９において異常に対する警報を発した場合には、異
常を確認した管理者等によって上記警報に対するリセッ
トがなされるまで、継続的に警報を発するようにしてお
くことが好ましい。また充電状態表示用の表示セグメン
トと、放電状態表示用の表示セグメントとを別個に設け
ておくことも好ましい。その他、前述した充電量の多段
階表示の段階数やその区分レベル等は、二次電池６の状
態に対する管理仕様に応じて定めれば良いものであり、
要はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、二
次電池の充電量を多段階表示すると共に、この充電量の
多段階表示とは別に前記二次電池の充電／放電状態を専
用の表示セグメントにて表示するので、二次電池の状態
を簡易にして的確に把握することができる。特に常時は
二次電池を充電して待機状態に保持され、非常時にのみ
二次電池から電子機器に対して電力供給を行う無停電電
源装置においては、二次電池の充電／放電状態と、該二
次電池の充電量とをそれぞれ表示するので、無停電電源
装置が持つ機能を容易に、且つ的確に確認することがで
きる等の実用上多大なる効果が奏せられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る無停電電源装置の概
略構成図。

【図２】無停電電源装置における電力制御ユニットの構
成例を示す図。

【図３】無停電電源装置の筐体パネル面に設けられる表
示器の例を示す図。

【図４】複数の発光ダイオードからなる表示器による二
次電池の充電／放電状態と、該二次電池の充電量の多段
階表示の形態を示す図。

【図５】表示器による二次電池の充電／放電状態と、該
二次電池の充電量の多段階表示の別の実施形態を示す
図。

【符号の説明】

１整流器２第１のインバータ回路３トランス４電源部５電力制御ユニット（ＰＭＵ）６二次電池７第２のインバータ回路１１充電制御回路１２電流検出回路１３満充電検知回路１４異常検出回路１５充電量検出回路１６通信装置１７充電量表示回路１８充放電表示回路１９警報発生装置２１,〜２７発光ダイオード（表示セグメント）

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１２年１１月１日（２０００．１１．
１）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

フロントページの続きＦターム(参考） 5G003 AA01 BA01 DA07 DA18 EA05 EA08 GA07 GB06 5G015 GB01 JA02 JA43 JA44 JA45 JA54 JA55 JA59 5H007 AA05 AA12 AA17 BB05 CC01 CC32 DC01 DC02 FA02 FA12 5H030 AA08 AS03 FF41

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】充電可能な二次電池と、商用電源を受け
て所定の電子機器に対して電力を供給すると共に上記二
次電池に充電電力を供給する電源部とを具備し、前記商
用電源の給電停止時に前記二次電池から前記電子機器に
対して電力を供給する無停電電源装置であって、前記二次電池の充電量を検出する充電量検出手段と、前
記二次電池の充電／放電状態を検出する充放電検出手段
と、前記二次電池および／または前記電源部の異常状態
を検出する異常検出手段と、前記充電量検出手段により
検出された前記二次電池の充電量を多段階表示する充電
量表示手段と、前記充放電検出手段により検出された前
記二次電池の充電／放電状態を表示する充放電表示手段
と、前記異常検出手段により検出された異常状態を報知
する警報手段とを具備したことを特徴とする無停電電源
装置。
【請求項２】前記充電量表示手段は、前記二次電池の
充電量をｎ段階（ｎは２以上の自然数）に分け、これら
の各段階に対応するｎ個の表示セグメントを選択的に駆
動して前記充電量を多段階表示するものである請求項１
に記載の無停電電源装置。
【請求項３】前記充放電表示手段は、充電状態と放電
状態とでその表示形態を異ならせると共に、前記二次電
池が満充電に至ったときにはその表示を停止させるもの
である請求項１に記載の無停電電源装置。
【請求項４】前記警報手段は、異常状態を検出した
後、リセット指示が与えられるまで継続して上記異常状
態を報知するものである請求項１に記載の無停電電源装
置。
【請求項５】前記充電量検出手段は、前記二次電池の
満充電を検出した後、該二次電池の自己放電による充電
量の低下が検出されても満充電検出時と同じ出力を維持
して前記充電量表示手段を駆動することを特徴とする請
求項１に記載の無停電電源装置。