JP2004180428A

JP2004180428A - On line determination method of battery deterioration, deterioration determination method of battery mounted on uninterruptible power supplying apparatus and uninterruptible power supplying apparatus

Info

Publication number: JP2004180428A
Application number: JP2002344222A
Authority: JP
Inventors: Jun Kawakami; 潤川上; Yasumasa Murai; 保雅村井; Masaru Kaneko; 勝金子
Original assignee: TDK Lambda Corp
Current assignee: TDK Lambda Corp
Priority date: 2002-11-27
Filing date: 2002-11-27
Publication date: 2004-06-24
Anticipated expiration: 2022-11-27
Also published as: JP4485121B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable continuous supplying of power to a loading instrument during impairment determination of a battery, and further, to enable supplying power to the loading instrument even when power failure occurs just after deterioration determination of the battery. <P>SOLUTION: While an AC power supplied from a power system and stored power of the battery 22 are supplied simultaneously to the loading instrument 3 connected with the power system, discharge characteristic of the battery 22 is measured within the range that the battery 22 leaves power needed for back up of the loading instrument. Deterioration of the battery is determined based on the measured discharge characteristic. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ劣化のオンライン判定方法、無停電電源装置に搭載されるバッテリの劣化判定方法および無停電電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
特許文献１には、蓄電池の劣化を判定する場合に、整流器の出力電圧を、蓄電池の放電電圧よりも常に低めに制御するとともに、蓄電池の放電電圧の変化に追従させて変化させる無停電電源装置が開示されている。そして、この特許文献１に記載される無停電電源装置では、蓄電池を一定時間放電し、その一定時間による放電の特性に基づいて蓄電池の劣化状態を判定する。このように蓄電池の劣化状態を点検する際に、整流器からも電力を供給できるようにすることで、蓄電池の寿命が無くなっていたとしてもあるいは蓄電池回路が遮断されていたとしても、整流器から供給される電力にて、インバータは、停止することなく負荷機器へ電力を供給し続けることができる。
【０００３】
特許文献２には、ＡＣ／ＤＣ変換部の電流分担率を低い値に制御することで、バッテリからの放電電流を増大させ、その状態でバッテリの端子電圧を測定する無停電電源装置が開示されている。そして、この特許文献２に記載される無停電電源装置では、蓄電池を時間的に継続して放電させて、その間の累積的な放電電流を測定することで、蓄電池の劣化状態を判定している。これにより、バッテリの劣化状態を点検するときに、バッテリの寿命が無くなっていたとしてもあるいはバッテリ回路が遮断されていたとしても、ＡＣ／ＤＣ変換部から供給される電力にて、インバータは、停止することなく負荷機器へ電力を供給し続けることができる。また、この特許文献２記載の無停電電源装置は、特許文献１の無停電電源装置に比べた場合、計測される累積電流値が正確になるなどの効果もある。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２０１４８５号（図３、段落００１７など）
【特許文献２】
特開２００１−０６１２３７号（図１、段落００１０、００１９など）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように、特許文献１および特許文献２に記載される従来の無停電電源装置では、整流器やＡＣ／ＤＣ変換部（以下、レクチファイヤと記載する。）から電力を供給しつつ、バッテリや蓄電池（以下、バッテリと記載する。）の劣化を判定する。そのため、無停電電源装置に接続されている負荷機器に対して継続的に電力を供給しつつ、その供給し続けている間に、バッテリの劣化を判定することが可能である。そして、バッテリの劣化状態を実際に測定して判定しているので、バッテリが本当に劣化しきる直前まで使い続けることができる。しかも、劣化し切る直前のバッテリを交換することができるので、バッテリの状態を劣化し切らない状態に維持しつつ、ランニングコストを最低限に抑えることができる。
【０００６】
なお、これら特許文献１および特許文献２に記載される従来の無停電電源装置では、バッテリを比較的長い期間継続して放電させ、その間のバッテリの累積的な放電電流を測定することで、蓄電池の劣化状態を判定する。
【０００７】
一方、バッテリは、定電圧出力が得られるように工夫されている。そのため、バッテリの出力電圧は一般的に、満充電状態から放電を開始すると、満充電時の初期電圧から一定の電圧まで低下し、しばらく略その一定の電圧を維持し、その後、急激に電圧が低下する特性を示す。
【０００８】
そのため、累積的な放電電流に基づいてバッテリの劣化を判断する場合、少なくとも一定電圧後の急激な電圧降下が検出されるまで、あるいは、劣化しているバッテリの累積的な放電電流よりも大きな放電電流が検出されるまで、バッテリを放電させなければ、バッテリの特性を判定することができない。そのため、たとえば、特許文献２では、放電電流の累積値が定格充電容量の７０％に達するまで放電している。その結果、バッテリの劣化判定直後のバッテリの残存容量は、３０％までに低下してしまうことになる。
【０００９】
無停電電源装置などに搭載されるバッテリは、レクチファイヤに入力される交流電力が停電した場合などに、その停電している期間において負荷機器を継続的に動作させるために、バックアップ電源として用いられるものである。あるいは、停電している期間においてコンピュータなどの負荷機器が正常に終了できるように用いられるものである。そのため、無停電電源装置などに搭載されるバッテリは、たとえば少なくとも５０％以上の充電状態に維持する必要がある。無停電電源装置は、この最低限に維持すべき充電割合の状態で停電が発生した場合に、規定するバックアップ電力や、規定するバックアップ時間を確保するように設計される。なお、バッテリの最低限に維持すべき充電割合は、規定するバックアップ電力などの、無停電電源装置の仕様に基づいて決定されることになる。
【００１０】
したがって、特許文献１および特許文献２に記載される従来の無停電電源装置では、バッテリの劣化判定の直後に停電が発生した場合には、バッテリの充電容量が上記最低限の充電割合を割り込んでしまう。その結果、従来の無停電電源装置では、バッテリの劣化判定の直後では、規定するバックアップ電力や、規定するバックアップ時間を確保することができない。
【００１１】
このような問題は、特に価格やサイズにおいて厳しい要求を強いられる５０００Ｗ以下の小型の無停電電源装置において、顕在化する。
【００１２】
本発明は以上の課題に鑑みなれさたものであり、バッテリの劣化判定中に負荷機器へ継続的に電力を供給することができ、しかも、バッテリの劣化判定の直後に停電が発生した場合であっても、負荷機器へ電力を供給することができるバッテリ劣化のオンライン判定方法、無停電電源装置に搭載されるバッテリの劣化判定方法および無停電電源装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るバッテリ劣化のオンライン判定方法は、電力系統に接続されているバッテリの劣化をオンラインで判定する方法であって、電力系統に接続されている負荷機器に対して、電力系統から供給される交流電力と、バッテリの蓄電電力とを同時に供給しつつ、バッテリが負荷機器のバックアップに必要となる電力を残す範囲内で、バッテリの放電特性を測定し、その測定された放電特性に基づいてバッテリの劣化を判定するものである。
【００１４】
この方法では、電力系統に接続されている負荷機器に対して、電力系統に接続されている交流電力と、バッテリの蓄電電力とを同時に供給する。そのため、負荷機器へ継続的に電力を供給しながら、バッテリの劣化を判定することができる。
【００１５】
また、この方法では、バッテリが負荷機器のバックアップに必要となる電力を残す範囲内で、バッテリの放電特性を測定する。そのため、バッテリの劣化を判定するためにバッテリの蓄電電力が低下してしまうにもかかわらず、バッテリの劣化判定の直後に停電が生じたとしても、負荷機器へ適当にバックアップ電力を供給することができる。
【００１６】
本発明に係る無停電電源装置に搭載されるバッテリの劣化判定方法は、バッテリを所定の定電力で放電するように制御しつつ、無停電電源装置に接続されている交流電力をバッテリの定電力と共に、無停電電源装置に接続されている負荷機器へ供給し、所定の定電力で放電しているバッテリの出力電圧あるいはその出力電圧に連動する電圧を測定し、測定した電圧とバッテリの出力電力とに基づいてバッテリのインピーダンスを演算し、演算したインピーダンスに基づいて、バッテリの劣化を判定するものである。
【００１７】
この方法では、バッテリを所定の定電力で放電させつつ、そのバッテリの放電電力で不足する電力を無停電電源装置に接続されている交流電力で補うことができる。そのため、無停電電源装置に接続されている負荷機器に対して継続的に電力を供給しながら、バッテリの劣化を判定することができる。
【００１８】
また、この方法では、バッテリを所定の定電力で放電させ、そのときのバッテリの出力電圧あるいはその出力電圧に連動する電圧を測定し、測定した電圧とバッテリの出力電力とに基づいてバッテリのインピーダンスを演算し、さらに、演算したバッテリのインピーダンスに基づいて、バッテリの劣化を判定する。そのため、バッテリを少しだけ定電力放電させるだけで、バッテリの劣化判定に必要な測定を行うことができる。つまり、バッテリが負荷機器のバックアップに必要となる電力を残した状態で、バッテリの放電特性の測定を完了することができる。その結果、バッテリの劣化を判定するためにバッテリの蓄電電力が低下してしまうにもかかわらず、バッテリの劣化判定直後に停電が生じたとしても、負荷機器へ適当にバックアップ電力を供給することができる。
【００１９】
本発明に係る無停電電源装置は、交流電力を直流電力へ変換するレクチファイヤと、直流電力を出力するバッテリと、直流電力を交流電力へ変換するインバータと、を備える無停電電源装置において、レクチファイヤは、インバータの出力電力を検出する出力電力検出部材と、レクチファイヤに入力される交流の入力電力を検出する入力電力検出部材と、差分電力を記憶する差分電力記憶部材と、を備え、出力電力から入力電力および差分電力を減算した値が０となるようにレクチファイヤに直流電力を生成させるとともに、値が０あるいは所定の値以下になったときのバッテリの出力電圧あるいはその出力電圧に連動する電圧を測定し、測定した電圧に基づいてバッテリの劣化を判定する制御本体を設けるものである。
【００２０】
この構成を採用すれば、レクチファイヤは、出力電力から入力電力および差分電力を減算した値が０となるように直流電力を生成する。その結果、バッテリからは差分電力が供給されるようになり、バッテリを定電力放電させることができる。また、バッテリの放電電力で不足する電力を無停電電源装置に接続されている交流電力で補うことができる。そのため、無停電電源装置に接続されている負荷機器に対して継続的に電力を供給しながら、バッテリの劣化を判定することができる。
【００２１】
また、この構成では、バッテリを所定の定電力で放電させ、そのときのバッテリの出力電圧あるいはその出力電圧に連動する電圧を測定し、測定した電圧基づいて、バッテリの劣化を判定する。そのため、バッテリを少しだけ定電力放電させるだけで、バッテリの劣化判定に必要な測定を行うことができる。つまり、バッテリが負荷機器のバックアップに必要となる電力を残した状態で、バッテリの放電特性の測定を完了することができる。その結果、バッテリの劣化を判定するためにバッテリの蓄電電力が低下してしまうにもかかわらず、バッテリの劣化判定直後に停電が生じたとしても、負荷機器へ適当にバックアップ電力を供給することができる。
【００２２】
本発明に係る無停電電源装置は、さらに、制御本体は、少なくとも２つの差分電力を差分電力記憶部材に記憶させて、それぞれの差分電力におけるバッテリの出力電圧あるいはその出力電圧に連動する電圧を測定し、測定した２つの電圧に基づいてバッテリのインピーダンスを演算し、さらに、演算したインピーダンスに基づいて、バッテリの劣化を判定するものである。
【００２３】
この構成を採用すれば、差分電力記憶部材に記憶させる各差分電力においてバッテリを定電力放電させたときの、バッテリの出力電圧あるいはその出力電圧に連動する電圧を測定し、その測定した電圧基づいて、バッテリの劣化を判定することができる。
【００２４】
本発明に係る無停電電源装置は、さらに、制御本体は、バッテリが満充電状態である場合に、差分電力記憶部材に差分電力を記憶させて、バッテリの劣化を判定するものである。
【００２５】
この構成を採用すれば、たとえば、バッテリが満充電状態でないときにバッテリの劣化判定のための放電をさせた場合のように、バッテリの劣化判定が終了したときに、バッテリの充電容量が負荷機器へのバックアップに必要となる電力を確保できなくなってしまうことを防止することができる。また、バッテリの劣化判定のための放電による過放電を防止して、バッテリの長寿命化を図ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るバッテリ劣化のオンライン判定方法、無停電電源装置に搭載されるバッテリの劣化判定方法および無停電電源装置の実施の形態を、図面に基づいて説明する。なお、バッテリ劣化のオンライン判定方法と、無停電電源装置に搭載されるバッテリの劣化判定方法とは、無停電電源装置の動作の一部として説明する。
【００２７】
実施の形態
図１は、本発明の実施の形態に係る小型の無停電電源装置１を示す回路図である。この小型の無停電電源装置（以下、発明の実施の形態の説明において無停電電源装置と記載する。）１は、壁面のコンセントと、負荷機器との間に接続されるものであり、５０００Ｗ以下の電力供給能力を有する。
【００２８】
無停電電源装置１の一対の入力端子４，５には、商用交流電源などの交流電源２が接続される。無停電電源装置１の一対の出力端子６，７には、コンピュータ本体、通信機器、電力機器、その他の装置で負荷となるもののいずれか１つまたは複数の負荷機器３が接続される。交流電源２から負荷機器３までの電力の供給経路が、電力系統となる。
【００２９】
一方の入力端子４には、レクチファイヤ本体１１が接続される。一方の出力端子６には、インバータ本体１２が接続される。レクチファイヤ本体１１とインバータ本体１２とは、一対のレール配線１３，１４で接続されている。一方のレール配線１３には、プラス充電コンデンサ１５が接続されている。他方のレール配線１４には、マイナス充電コンデンサ１６が接続されている。
【００３０】
他方の入力端子５は、グランド１７に接続されている。他方の出力端子７は、グランド１７に接続されている。プラス充電コンデンサ１５の他端は、グランド１７に接続されている。マイナス充電コンデンサ１６の他端は、グランド１７に接続されている。
【００３１】
一対のレール配線１３，１４には、チャージャ本体１８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ本体１９とが接続されている。チャージャ本体１８と、ＤＣ／ＤＣコンバータ本体１９とは、一対のバッテリ配線２０，２１で接続されている。一対のバッテリ配線２０，２１の間には、バッテリ２２が接続されている。
【００３２】
レクチファイヤ本体１１には、レクチファイヤ制御回路２３が接続されている。レクチファイヤ制御回路２３は、レクチファイヤ本体１１へスイッチングパルス列を出力する。レクチファイヤ本体１１と、レクチファイヤ制御回路２３とでレクチファイヤが構成される。
【００３３】
インバータ本体１２には、インバータ制御回路２４が接続されている。インバータ制御回路２４は、インバータ本体１２へスイッチングパルス列を出力する。インバータ本体１２と、インバータ制御回路２４とでインバータが構成される。
【００３４】
チャージャ本体１８には、チャージャ制御回路２５が接続されている。チャージャ制御回路２５は、チャージャ本体１８へスイッチングパルス列を出力する。チャージャ本体１８と、チャージャ制御回路２５とでチャージャが構成される。
【００３５】
ＤＣ／ＤＣコンバータ本体１９には、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６が接続されている。ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ本体１９へスイッチングパルス列を出力する。ＤＣ／ＤＣコンバータ本体１９と、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６とでＤＣ／ＤＣコンバータが構成される。
【００３６】
レクチファイヤ制御回路２３、インバータ制御回路２４、チャージャ制御回路２５およびＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６には、制御本体２７が接続されている。制御本体２７は、これらの制御回路２３，２４，２５，２６からのスイッチングパルス列の出力を許可する起動信号および出力を停止する停止信号を出力する。
【００３７】
レクチファイヤ本体１１は、一方の入力端子４に接続される充電コイル３１と、充電コイル３１と一方のレール配線１３との間に接続されるマイナス充電トランジスタ３２と、マイナス充電トランジスタ３２と並列に接続されるプラス充電ダイオード３３と、充電コイル３１と他方のレール配線１４との間に接続されるプラス充電トランジスタ３４と、プラス充電トランジスタ３４と並列に接続されるマイナス充電ダイオード３５と、を備える。
【００３８】
プラス充電トランジスタ３４には、スイッチングパルス列が入力される。交流電源２からの交流電力によって他方の入力端子５の電位よりも一方の入力端子４の電位が高くなっている状態で、スイッチングパルス列によってプラス充電トランジスタ３４がオフ状態からオン状態へ制御されると、交流電源２、充電コイル３１、プラス充電トランジスタ３４およびマイナス充電コンデンサ１６の電流ループを流れる電流で、充電コイル３１に電気エネルギーが蓄電される。スイッチングパルス列によってプラス充電トランジスタ３４がオン状態からオフ状態へ制御されると、充電コイル３１に蓄電されている電気エネルギーがプラス充電コンデンサ１５へ供給される。同様に、マイナス充電トランジスタ３２には、スイッチングパルス列が入力される。そして、交流電源２からの交流電力によって他方の入力端子５の電位よりも一方の入力端子４の電位が低くなっている状態で、充電コイル３１に蓄電された電気エネルギーがマイナス充電コンデンサ１６へ供給される。これにより、一対の入力端子４，５に入力される交流電力は直流電力へ変換される。
【００３９】
レクチファイヤ制御回路２３は、制御本体２７から起動信号が入力されると、停止信号が入力されるまでの期間、プラス充電トランジスタ３４およびマイナス充電トランジスタ３２それぞれへ、互いに逆相で変化するスイッチングパルス列を出力する。これにより、プラス充電トランジスタ３４と、マイナス充電トランジスタ３２とは交互にオン状態となる。その結果、一対の入力端子４，５に入力される交流電力で、プラス充電コンデンサ１５およびマイナス充電コンデンサ１６を充電することができる。
【００４０】
なお、交流電源２からの交流電力によって他方の入力端子５の電位よりも一方の入力端子４の電位が高くなっている状態での、プラス充電トランジスタ３４のトータルのオン期間を長くするように、スイッチングパルス列の各パルスのパルス幅を制御すると、プラス充電コンデンサ１５の充電電圧は大きくなる。交流電源２からの交流電力によって他方の入力端子５の電位よりも一方の入力端子４の電位が低くなっている状態での、マイナス充電トランジスタ３２のトータルのオン期間を長くするように、スイッチングパルス列の各パルスのパルス幅を制御すると、マイナス充電コンデンサ１６の充電電圧は大きくなる。
【００４１】
インバータ本体１２は、一方の出力端子６に接続される放電コイル４１と、放電コイル４１と一方のレール配線１３との間に接続されるプラス放電トランジスタ４２と、プラス放電トランジスタ４２と並列に接続される保護ダイオード４３と、放電コイル４１と他方のレール配線１４との間に接続されるマイナス放電トランジスタ４４と、マイナス放電トランジスタ４４と並列に接続される他の保護ダイオード４５と、を備える。
【００４２】
プラス充電コンデンサ１５が充電されている状態で、プラス放電トランジスタ４２をオフ状態からオン状態へ制御すると、プラス充電コンデンサ１５の充電電圧がプラス放電トランジスタ４２を介して一方の出力端子６へ供給される。マイナス充電コンデンサ１６が充電されている状態で、マイナス放電トランジスタ４４をオフ状態からオン状態へ制御すると、マイナス充電コンデンサ１６の充電電圧がマイナス放電トランジスタ４４を介して一方の出力端子６へ供給される。
【００４３】
インバータ制御回路２４は、制御本体２７から起動信号が入力されると、停止信号が入力されるまでの期間、プラス放電トランジスタ４２およびマイナス放電トランジスタ４４それぞれへ、交互にスイッチングパルスを出力する。これにより、プラス放電トランジスタ４２と、マイナス放電トランジスタ４４とは交互にオン状態となり、一対の出力端子６，７からは、プラスの電圧とマイナスの電圧との間で変化する他の交流電力が出力される。負荷機器３は、この一対の出力端子６，７から出力される他の交流電力で動作する。
【００４４】
なお、インバータ制御回路２４は、実際には、プラス放電トランジスタ４２およびマイナス放電トランジスタ４４それぞれへ、複数のスイッチングパルスを断続的に出力する。これにより、プラス充電コンデンサ１５の充電電圧やマイナス充電コンデンサ１６の充電電圧にかかわらず、一対の出力端子６，７から出力される交流電力を調整することができる。
【００４５】
チャージャ本体１８は、一方のレール配線１３に接続されるチャージャコイル５１と、チャージャコイル５１と他方のレール配線１４との間に接続されるチャージャトランジスタ５２と、チャージャトランジスタ５２と並列に接続されるチャージャコンデンサ５３と、チャージャトランジスタ５２とチャージャコンデンサ５３とを含む電流閉ループに設けられる逆流防止ダイオード５４と、を備える。
【００４６】
チャージャトランジスタ５２には、チャージャ制御回路２５からのスイッチングパルス列が入力される。なお、チャージャ制御回路２５は、制御本体２７から起動信号が入力されると、停止信号が入力されるまでの期間、スイッチングパルス列を出力する。そして、一対のレール配線１３，１４の間に直流電圧が印加されている状態で、このスイッチングパルス列に基づいて、チャージャトランジスタ５２がオン状態とオフ状態との間でスイッチング制御されると、チャージャコイル５１に電気エネルギーが蓄電され、この電気エネルギーでチャージャコンデンサ５３は、充電される。また、チャージャコンデンサ５３と並列に接続されているバッテリ２２も、充電される。
【００４７】
ＤＣ／ＤＣコンバータ本体１９は、一次側コイルがバッテリ２２と並列に接続されているトランス６１と、一次側コイルと直列に接続されるコンバータトランジスタ６２と、トランス６１の二次側コイルと並列に接続されているコンバータコンデンサ６３と、二次側コイルとトランス６１とを含む閉ループに設けられる他の逆流防止ダイオード６４と、を備える。
【００４８】
コンバータトランジスタ６２には、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６からのスイッチングパルス列が入力される。なお、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６は、制御本体２７から起動信号が入力されると、停止信号が入力されるまでの期間、スイッチングパルス列を出力する。そして、バッテリ２２が充電されている状態で、このスイッチングパルス列に基づいて、コンバータトランジスタ６２がオン状態とオフ状態との間でスイッチング制御されると、トランス６１の二次側コイルには、一次側コイルと二次側コイルとの巻数比に応じた電圧が誘導される。この二次側コイルに誘導される電圧で、コンバータコンデンサ６３は、充電される。また、コンバータコンデンサ６３と並列に接続されているプラス充電コンデンサ１５およびマイナス充電コンデンサ１６も、充電される。
【００４９】
なお、このコンバータトランジスタ６２にスイッチングパルス列を入力して、二次側コイルに電圧を誘導した場合、一対のレール配線１３，１４間のレールトゥレール電圧は、この二次側コイルに誘導される電圧となる。
【００５０】
図２は、図１中のレクチファイヤ制御回路２３を示す回路図である。
【００５１】
レクチファイヤ制御回路２３は、主に、三角波を出力する三角波出力回路７１と、一対の入力端子４，５に入力される交流電力と位相が同期する正弦波を出力する正弦波出力回路７２と、正弦波が入力される加算回路７３と、加算回路７３の出力が反転入力に入力されるとともに三角波が非反転入力に入力されるコンパレータ７４と、コンパレータ７４の出力を反転する反転回路７５と、を備える。
【００５２】
コンパレータ７４は、非反転入力に入力される三角波の電圧が、反転入力に入力される正弦波の電圧よりも高くなる期間をパルス幅とするスイッチングパルス列を出力する。このスイッチングパルス列は、プラス充電トランジスタ３４に入力される。反転回路７５は、コンパレータ７４が出力するスイッチングパルス列を反転する。反転回路７５の出力は、マイナス充電トランジスタ３２に入力される。これにより、プラス充電トランジスタ３４と、マイナス充電トランジスタ３２とは交互にオン状態となる。一対の入力端子４，５に入力される交流電力で、プラス充電コンデンサ１５およびマイナス充電コンデンサ１６は、充電される。
【００５３】
レクチファイヤ制御回路２３は、また、レールトゥレール電圧を検出するレールトゥレール電圧検出部材７６と、目標電圧を記憶する目標電圧記憶部材７７と、目標電圧からレールトゥレール電圧検出部材７６の検出電圧を減算する第一の減算回路７８と、第一の減算回路７８の出力が入力される電圧補償回路８０と、電圧補償回路８０の出力が入力されるセレクタ７９と、セレクタ７９の出力が入力されるリミッタ８１と、リミッタ８１の出力と正弦波とを乗算する乗算回路８２と、を備える。また、一対の入力端子４，５に流れる入力電流を検出する電流検出部材８３と、検出される電流値から乗算回路８２の出力を減算する第二の減算回路８４と、第二の減算回路８４の出力が入力される電流補償回路８５と、を備える。そして、電流補償回路８５の出力は、加算回路７３に入力される。
【００５４】
目標電圧と検出電圧とが異なる状態では、それらの誤差電圧が第一の減算回路７８から出力される。電圧補償回路８０は、この誤差電圧に応じた電流指令値を出力する。リミッタ８１は、電流指令値がプラスの値である場合はその電流指令値を出力し、電流指令値がマイナスである場合には０を出力する。乗算回路８２は、このリミッタ８１出力と正弦波とを乗算する。つまり、乗算回路８２から出力される正弦波の振幅は、電流指令値に応じた大きさとなる。なお、リミッタ８１から出力される電流指令値は、０以上に制限されているので、乗算回路８２から出力される正弦波は、乗算回路８２に入力される正弦波と同位相になる。
【００５５】
そして、電流指令値を振幅とする正弦波は、第二の減算回路８４において反転された後、電流補償回路８５に入力される。電圧補償回路８０は、この電流指令値を振幅とする正弦波に応じた指令値を出力する。この指令値は、加算回路７３に入力される。
【００５６】
なお、第二の減算回路８４は、電流検出部材８３の検出電流値から乗算回路８２の出力を減算する。電流検出部材８３の検出電流値をＡとし、乗算回路８２の出力をＢとした場合、第二の減算回路８４の出力Ｃは、下記式１の減算処理を行う。これは、下記式２の減算処理と等価な処理である。そして、下記式２では、乗算回路８２の出力をＢを反転していることになる。
【００５７】
Ｃ＝Ａ−Ｂ・・・式１
Ｃ＝（Ａ−０）＋（０−Ｂ）＝Ａ＋（−Ｂ）・・・式２
【００５８】
たとえば、検出電圧が目標電圧よりも低い場合には、それらの誤差電圧に応じた電流指令値が電圧補償回路８０から出力され、さらに電流指令値を振幅とする正弦波が電流補償回路８５から出力される。この電流補償回路８５の出力は、第二の減算回路８４で反転された後、加算回路７３において正弦波と加算される。なお、電流指令値はプラスの値であるので、加算回路７３から出力される振幅は、正弦波出力回路７２が出力する正弦波の振幅以下となる。
【００５９】
したがって、このように検出電圧が目標電圧よりも低い場合には、コンパレータ７４の非反転入力に入力される三角波の電圧が、反転入力に入力される正弦波の電圧よりも高くなる期間が広くなるので、正弦波が正の値である期間における各パルスのパルス幅も広くなる。その結果、プラス充電コンデンサ１５の充電電圧は、大きくなる。逆に、正弦波が負の値である期間においてコンパレータ７４から出力される各パルスのパルス幅は狭くなるので、反転回路７５から出力される各パルスのパルス幅は広くなり、マイナス充電コンデンサ１６の充電電圧は大きくなる。
【００６０】
なお、一対の入力端子４，５に流れる入力電流が電流指令値と一致すると、第二の減算回路８４の出力は０となる。これにより、電流補償値の分だけ電流が入力される。
【００６１】
このように、レクチファイヤ制御回路２３は、レールトゥレール電圧と目標電圧との誤差電圧に応じた分だけ余分に電流を供給させることを繰り返しに実行することで、レールトゥレール電圧が目標電圧となるように制御する。
【００６２】
レクチファイヤ制御回路２３は、さらに、インバータの出力電力を検出する出力電力検出部材８６と、差分電力を記憶する差分電力記憶部材８７と、出力電力から差分電力を減算する第三の減算回路８８と、レクチファイヤに入力される交流の入力電力を検出する入力電力検出部材８９と、第三の減算回路８８の出力から入力電力を減算する第四の減算回路９０と、第四の減算回路９０の出力が入力される電力補償回路９１と、を備える。電力補償回路９１の出力はセレクタ７９に入力される。
【００６３】
したがって、第四の減算回路９０からは、出力電力から、差分電力と入力電力とを減算した値が出力される。電力補償回路９１は、この減算値に応じた電力補償値を出力する。その結果、セレクタ７９が電力補償回路９１の出力を選択すると、第四の減算回路９０の出力が０となるように、レクチファイヤ制御回路２３はレクチファイヤ本体１１を制御する。
【００６４】
なお、セレクタ７９は、制御本体２７からの所定のモード信号が入力される。入力される所定のモード信号に基づいて、セレクタ７９は、第一の減算回路７８の出力と、電力補償回路９１の出力の中の一方を選択してリミッタ８１へ出力する。
【００６５】
また、制御本体２７は、差分電力記憶部材８７に差分電力を設定し、目標電圧記憶部材７７に目標電圧を設定する。制御本体２７には、レールトゥレール電圧検出部材７６の検出電圧と、第四の減算回路９０の出力とが入力される。
【００６６】
次に、無停電電源装置１の全体の動作について説明する。
【００６７】
無停電電源装置１の図示外の電源スイッチがオン状態になると、制御本体２７が動作を開始する。そして、バッテリ２２が所定の電圧に充電されている場合には、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６と、インバータ制御回路２４とへ起動信号を出力する。これにより、バッテリ２２の電力に基づく交流電力が、一対の出力端子６，７から出力される。負荷機器３は、この交流電力に基づいて動作を開始することができる。
【００６８】
制御本体２７は、引き続き一対の入力端子４，５に入力される交流電源２からの交流電力を判定する。そして、交流電力が正常な状態である場合には、制御本体２７は、レクチファイヤ制御回路２３へ起動信号を出力し、目標電圧記憶部材７７に目標電圧を設定する。その後、制御本体２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６へ停止信号を出力する。これにより、一対の出力端子６，７からは、交流電源２からの交流電力に基づく、交流電力が出力される。なお、交流電源２からの交流電力が正常な状態でない場合には、それが正常な状態になるまで、制御本体２７は、レクチファイヤ制御回路２３へ起動信号を出力しない。
【００６９】
これら一連の起動時処理において、バッテリ２２が所定の電圧に充電されていない場合には、レクチファイヤ制御回路２３を起動したタイミングから、交流電力が、負荷機器３へ供給されることになる。また、バッテリ２２が所定の電圧に充電されていない場合には、制御本体２７は、チャージャ制御回路２５へ起動信号を出力する。これにより、交流電源２からの交流電力でバッテリ２２を充電することができる。
【００７０】
この起動時処理が完了すると、制御本体２７は、監視処理を行う。
【００７１】
監視処理において、たとえば、制御本体２７は、一対の入力端子４，５に入力される電力を監視する。そして、入力電力が正常な状態でなくなると、制御本体２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６へ起動信号を出力した後、レクチファイヤ制御回路２３へ停止信号を出力する。なお、チャージャ制御回路２５が起動している場合には、制御本体２７は、チャージャ制御回路２５へも停止信号を出力する。これにより、入力電力が正常な状態でないときでも、バッテリ２２から供給される電力で負荷機器３は動作し続けることができる。
【００７２】
入力電力が正常な状態に復帰すると、制御本体２７は、レクチファイヤ制御回路２３へ起動信号を出力した後、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６へ停止信号を出力する。
【００７３】
また、監視処理において、以下の４つの条件が揃った場合には、制御本体２７は、バッテリ劣化判定シーケンスを実行する。
【００７４】
１．バッテリ劣化判定の要求がある。
２．オンライン運転中である。
３．バッテリ２２が満充電状態である。
４．負荷電力がバッテリ２２の定格電力の３８％以上である。
【００７５】
なお、バッテリ劣化判定の要求があるか否かは、図示外のテストボタンに対する操作に基づいて判定する。この他にもたとえば、図示外のネットワークからの要求に基づいて判定しても、あるいは、予め制御本体２７内に格納されているテストスケジュールに従ったタイマ割り込みに基づいて判定してもよい。
【００７６】
オンライン運転中であるか否かは、レクチファイヤ制御回路２３およびインバータ制御回路２４がともに起動状態にあるか否かに基づいて判定する。この他にもたとえば、入力電力と出力電力とがともに０ではないという条件に基づいて判定してもよい。
【００７７】
バッテリ２２が満充電状態にあるか否かは、バッテリ２２の充電時間が２４時間を過ぎているか否かに基づいて判定する。なお、この２４時間という判定時間は、バッテリ２２の容量と、チャージャの充電電力との関係に基づいて決定されるものであり、たとえばバッテリ２２の容量に応じて増減する。他にもたとえば、バッテリ２２の充電電圧を検出し、その検出電圧が所定の電圧以上であるか否かに基づいて判定してもよい。
【００７８】
負荷電力がバッテリ２２の定格電力の３８％以上であるか否かは、出力電力に基づいて判定する。なお、この３８％という値は、後述するバッテリ劣化判定シーケンスにおいて、差分電力記憶部材８７に設定する差分電力値よりも大きな値である必要がある。
【００７９】
図３は、制御本体２７が実行するバッテリ劣化判定シーケンスを示すフローチャートである。
【００８０】
制御本体２７は、まず、レクチファイヤ制御回路２３、インバータ制御回路２４およびＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６を起動する（ＳＴ１）。
【００８１】
制御本体２７は、引き続き、差分電力記憶部材８７に第一の差分電力値を設定するとともに、レクチファイヤ制御回路２３へのモード信号を切り替える。これにより、レクチファイヤ制御回路２３は、第四の減算回路９０の出力が０となるように、スイッチングパルス列を生成し、このスイッチングパルス列でプラス充電コンデンサ１５およびマイナス充電コンデンサ１６を充電する（ＳＴ２）。
【００８２】
そして、第四の減算回路９０の出力が０あるいは所定の値以下になったら、制御本体２７は、バッテリ２２の出力電圧を測定する。以下、このバッテリ２２の出力電圧を第一のバッテリ出力電圧と記載する。この実施の形態では、制御本体２７は、レールトゥレール電圧を測定し、そのレールトゥレール電圧に基づいてバッテリ２２の出力電圧を逆算している（ＳＴ３）。
【００８３】
なお、バッテリは、その内部で生じる化学反応に基づいて電流を出力する。そのため、バッテリの出力電力を制御した場合に、その出力電力に見合った電流がバッテリから安定して出力されるようになるまでには、少なくとも３０秒程度の時間が必要である。したがって、制御本体２７が、ステップＳＴ２において差分電力記憶部材８７に第一の差分電力値を設定してから、ステップＳＴ３においてバッテリ２２の出力電圧を測定するまでの時間は、１１０秒程度確保するとよい。これにより、バッテリ２２の出力電圧を正確に測定することができる。
【００８４】
次に、制御本体２７は、差分電力記憶部材８７に第二の差分電力値を設定する。これにより、レクチファイヤ制御回路２３は、第二の差分電力値の下で、第四の減算回路９０の出力が０となるように、スイッチングパルス列を生成し、このスイッチングパルス列でプラス充電コンデンサ１５およびマイナス充電コンデンサ１６を充電する（ＳＴ４）。
【００８５】
そして、第四の減算回路９０の出力が０あるいは所定の値以下になったら、制御本体２７は、バッテリ２２の出力電圧を測定する。この場合にも、バッテリ２２の出力電流が変化するので、制御本体２７は、第二の差分電力値に基づく制御を開始してから、少なくとも１０秒程度の時間が経過してから、バッテリ２２の出力電圧を測定するとよい。以下、このバッテリ２２の出力電圧を第二のバッテリ出力電圧と記載する。この実施の形態では、制御本体２７は、レールトゥレール電圧を測定し、そのレールトゥレール電圧に基づいてバッテリ２２の出力電圧を逆算している（ＳＴ５）。
【００８６】
制御本体２７は、目標電圧記憶部材７７に目標電圧を設定するとともに、レクチファイヤ制御回路２３へのモード信号を元に戻す。これにより、レクチファイヤ制御回路２３は、第一の減算回路７８の出力が０となるように、スイッチングパルス列を生成し、このスイッチングパルス列でプラス充電コンデンサ１５およびマイナス充電コンデンサ１６を充電する（ＳＴ６）。さらに、制御本体２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータ制御回路２６へ停止信号を出力する（ＳＴ７）。
【００８７】
また、制御本体２７は、測定した第一のバッテリ出力電圧と第二のバッテリ出力電圧に基づいて、バッテリ２２のインピーダンスを求め、そのインピーダンスが予め保持するインピーダンス値以上であると、バッテリ２２が劣化していると判定する。また、バッテリ２２が劣化している場合には、制御本体２７は、その旨を図示外のネットワークを通じてコンピュータなどへ送信したり、図示外の表示ランプを点灯させたりする（ＳＴ８）。無停電電源装置１の管理者は、この表示ランプの点灯などに基づいてバッテリ２２を交換することができる。
【００８８】
なお、差分電力記憶部材８７に設定する２つの差分電力としては、たとえば、バッテリ２２の出力電力が定格出力の２５％となるときの第一の差分電力と、バッテリ２２の出力電力が定格出力の５０％となるときの第二の差分電力と、を設定すればよい。そして、この実施の形態に係る無停電電源装置１の構成では、バッテリ２２から定格出力の５０％の電力を出力させた場合、その電力はバッテリ２２の定格電力の３８％の出力電力として検出される。
【００８９】
バッテリ２２のインピーダンスは、たとえば以下の手順で求めることができる。まず、下記式３に基づいて、第一のバッテリ出力電圧のときの第一の電流値と、第二のバッテリ出力電圧のときの第二の電流値とを求める。下記式３において、Ｉは電流値、Ｐはバッテリ２２の供給電力、Ｖはバッテリ出力電圧である。なお、第四の減算回路９０の出力が０あるいは所定の値以下になった状態では、バッテリ２２の供給電力は、差分電力記憶部材８７に設定している差分電力と等しいとみなすことができる。
【００９０】
Ｉ＝Ｐ／Ｖ・・・式３
【００９１】
次に、下記式４に基づいて、バッテリ２２のＶ−Ｉ特性の近似インピーダンスを求める。下記式４において、Ｒは近似インピーダンス、Ｖ２は第二のバッテリ出力電圧、Ｖ１は第一のバッテリ出力電圧、Ｉ２は第二の電流値、Ｉ１は第一の電流値である。
【００９２】
Ｒ＝（Ｖ２−Ｖ１）／（Ｉ２−Ｉ１）・・・式４
【００９３】
そして、この近似インピーダンスの値が、予め定めた閾値インピーダンスの値よりも大きい場合には、バッテリ２２が劣化していると判定することができる。
【００９４】
以上のように、この実施の形態に係る無停電電源装置１では、バッテリ２２の劣化を判定する際には、バッテリ２２を２つの差分電力にて定電力放電させつつ、そのバッテリ２２の放電電力で不足する電力を無停電電源装置１に接続されている交流電力で補うことができる。そのため、バッテリの劣化をオンラインで判定している最中に、無停電電源装置１に接続されている負荷機器３に対して、継続的に電力を供給することができる。
【００９５】
また、この実施の形態に係る無停電電源装置１では、バッテリ２２を所定の２つの差分電力にて定電力放電させ、そのときのバッテリ２２の出力電圧に連動するレールトゥレール電圧を測定し、測定したレールトゥレール電圧とバッテリ２２の出力電力とに基づいてバッテリ２２のインピーダンスを演算し、さらに、演算したバッテリ２２のインピーダンスに基づいて、バッテリ２２の劣化を判定する。そのため、バッテリ２２を少しだけ定電力放電させるだけで、バッテリ２２の劣化を判定することができる。
【００９６】
したがって、バッテリ２２の劣化判定を終了したときには、バッテリ２２には、負荷機器３へのバックアップに必要となる電力を残すことができる。つまり、バッテリ２２の充電容量が最低限の充電割合を割り込んでしまわないようにすることができる。そのため、バッテリの劣化判定直後であっても、規定するバックアップ電力や、規定するバックアップ時間を確保することができる。
【００９７】
その結果、バッテリ２２の劣化判定のためにバッテリ２２の蓄電電力が低下してしまうにもかかわらず、バッテリ２２の劣化判定直後に停電が発生したとしても、負荷機器３へバッテリ２２の電力を適切に供給することができる。
【００９８】
この実施の形態に係る無停電電源装置１では、制御本体２７は、バッテリ２２が満充電状態である場合に、差分電力記憶部材８７に差分電力を記憶させて、バッテリ２２の劣化を判定している。
【００９９】
その結果、たとえば、バッテリ２２が満充電状態でないときにバッテリ２２の劣化判定のための放電をさせた場合のように、バッテリ２２の劣化判定が終了したときに、バッテリ２２の充電容量が負荷機器３へのバックアップに必要となる電力を確保できなくなってしまうことを防止することができる。また、バッテリ２２の劣化判定のための放電による過放電を防止して、バッテリ２２の長寿命化を図ることができる。
【０１００】
以上の実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々の変形、変更が可能である。
【０１０１】
上記実施の形態では、バッテリ２２の出力電力が定格出力の２５％となるときの第一の差分電力と、バッテリ２２の出力電力が定格出力の５０％となるときの第二の差分電力と、を測定し、その測定データに基づいてバッテリ２２のインピーダンスを求め、バッテリ２２の劣化を判定している。この他にもたとえば、定格出力の２０％と４０％とでの電力に基づいてバッテリ２２のインピーダンスを計算してもよい。この場合、負荷機器３の電力がバッテリ２２の定格電力の３０％程度であっても、バッテリ２２の劣化判定が可能となる。さらに、たとえば、制御本体２７は、負荷機器３の電力に応じて複数組の差分電力を保持し、負荷電力に応じて最適な組の差分電力を選択して判定するようにしてもよい。
【０１０２】
さらに、たとえば、負荷電力が不足する場合には、負荷機器３と並列にバッテリ測定用の負荷素子などを接続するようにしてもよい。特に、各差分電力をバッテリ２２の定格出力の５０％以下とするとともに負荷素子による消費電力がバッテリ２２の定格出力の５０％のものとすることで、１組の差分電力で、負荷電力によらず確実にバッテリ２２の劣化を判定することができる。
【０１０３】
上記実施の形態では、バッテリ２２が満充電状態である場合に、バッテリ２２の劣化を判定している。この他にもたとえば、制御本体２７は、バッテリ２２の充電状態に応じた複数の閾値インピーダンスを保持し、バッテリ２２の充電状態に応じて最適な閾値インピーダンスを選択して判定するようにしてもよい。
【０１０４】
上記実施の形態では、差分電力記憶部材８７に２つの差分電力を記憶させ、この２つの差分電力で定電力放電している時の測定値に基づいて、バッテリ２２のインピーダンスを特定している。この他にもたとえば、差分電力記憶部材８７に３つ以上の差分電力を記憶させ、これら３つ以上の測定値に基づいてバッテリ２２のインピーダンスを特定してもよい。なお、差分電力記憶部材８７を２つ設け、一方に第一の差分電力値を記憶させ、他方に第二の差分電力値を別々に記憶させてもよい。
【０１０５】
【発明の効果】
本発明では、バッテリの劣化判定中に負荷機器へ継続的に電力を供給することができる。しかも、本発明では、バッテリの劣化判定の直後に停電が発生した場合であっても、負荷機器へ電力を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る小型の無停電電源装置を示す回路図である。
【図２】図１中のレクチファイヤ制御回路を示す回路図である。
【図３】図１中の制御本体が実行するバッテリ劣化判定シーケンスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１小型の無停電電源装置（無停電電源装置）
２交流電源
３負荷機器
１１レクチファイヤ本体（レクチファイヤ）
１２インバータ本体（インバータ）
２２バッテリ
２３レクチファイヤ制御回路（レクチファイヤ）
２４インバータ制御回路（インバータ）
２７制御本体
８６出力電力検出部材
８７差分電力記憶部材
８９入力電力検出部材[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for online determination of battery deterioration, a method for determining deterioration of a battery mounted on an uninterruptible power supply, and an uninterruptible power supply.
[0002]
[Prior art]
Patent Literature 1 discloses an uninterruptible power supply that controls the output voltage of a rectifier to be always lower than the discharge voltage of a storage battery and changes the discharge voltage following the change in the discharge voltage of the storage battery when determining deterioration of the storage battery. Is disclosed. In the uninterruptible power supply described in Patent Document 1, the storage battery is discharged for a certain period of time, and the deterioration state of the storage battery is determined based on the characteristics of the discharge over the certain period of time. In this way, when checking the deterioration state of the storage battery, the power can also be supplied from the rectifier, so that the power is supplied from the rectifier even if the life of the storage battery is lost or the storage battery circuit is shut off. With such power, the inverter can continue to supply power to the load devices without stopping.
[0003]
Patent Literature 2 discloses an uninterruptible power supply that controls a current sharing ratio of an AC / DC converter to a low value to increase a discharge current from a battery and measure a terminal voltage of the battery in that state. ing. In the uninterruptible power supply described in Patent Document 2, the storage battery is discharged continuously over time, and a cumulative discharge current during the discharge is measured to determine the deterioration state of the storage battery. . This allows the inverter to stop using the power supplied from the AC / DC conversion unit even when the battery life is exhausted or the battery circuit is shut off when checking the state of deterioration of the battery. It is possible to continue supplying power to the load devices without performing. Further, the uninterruptible power supply described in Patent Literature 2 has an effect that the measured accumulated current value becomes more accurate than the uninterruptible power supply described in Patent Literature 1.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-2000-201485 (FIG. 3, paragraph 0017, etc.)
[Patent Document 2]
JP 2001-061237 A (FIG. 1, paragraphs 0010, 0019, etc.)
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, in the conventional uninterruptible power supply described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, while supplying power from a rectifier or an AC / DC converter (hereinafter, referred to as a rectifier), a battery or a storage battery is provided. (Hereinafter referred to as a battery) is determined. Therefore, while continuously supplying power to the load devices connected to the uninterruptible power supply, it is possible to determine the deterioration of the battery while the power is being supplied. Since the state of deterioration of the battery is actually measured and determined, it is possible to continue using the battery until immediately before the battery is really deteriorated. In addition, the battery can be replaced immediately before the battery is completely degraded, so that the running cost can be minimized while maintaining the state of the battery so as not to be completely degraded.
[0006]
In the conventional uninterruptible power supply described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, the battery is continuously discharged for a relatively long period of time, and the cumulative discharge current of the battery during that time is measured. Is determined.
[0007]
On the other hand, the battery is devised so as to obtain a constant voltage output. Therefore, generally, when the battery starts discharging from a fully charged state, the output voltage of the battery drops from the initial voltage at the time of full charge to a constant voltage, and maintains the constant voltage for a while, and then the voltage suddenly increases. It shows a decreasing characteristic.
[0008]
Therefore, when determining the deterioration of the battery based on the cumulative discharge current, at least until a sudden voltage drop after a certain voltage is detected, or a discharge larger than the cumulative discharge current of the deteriorated battery. Until the current is detected, the characteristics of the battery cannot be determined unless the battery is discharged. Therefore, for example, in Patent Literature 2, discharging is performed until the cumulative value of the discharge current reaches 70% of the rated charging capacity. As a result, the remaining capacity of the battery immediately after the determination of the deterioration of the battery is reduced to 30%.
[0009]
A battery mounted on an uninterruptible power supply or the like is used as a backup power supply for continuously operating load devices during a period of power failure, such as when AC power input to the rectifier is lost. Things. Alternatively, it is used so that a load device such as a computer can be normally terminated during a power outage. Therefore, it is necessary to maintain a battery mounted on an uninterruptible power supply or the like, for example, in a charged state of at least 50% or more. The uninterruptible power supply is designed to secure a prescribed backup power and a prescribed backup time when a power failure occurs in the state of the charging rate to be kept to the minimum. The minimum charging rate of the battery is determined based on the specifications of the uninterruptible power supply, such as the specified backup power.
[0010]
Therefore, in the conventional uninterruptible power supply described in Patent Literature 1 and Patent Literature 2, when a power failure occurs immediately after the determination of the deterioration of the battery, the charge capacity of the battery falls below the above minimum charge ratio. I will. As a result, in the conventional uninterruptible power supply, the specified backup power and the specified backup time cannot be secured immediately after the battery deterioration determination.
[0011]
Such a problem becomes apparent particularly in a small uninterruptible power supply of 5000 W or less, which is strictly required in terms of price and size.
[0012]
The present invention has been made in view of the above problems, and it is possible to continuously supply power to a load device during a battery deterioration determination, and further, when a power failure occurs immediately after the battery deterioration determination. It is an object of the present invention to provide a method for online determination of battery deterioration capable of supplying power to load devices, a method for determining deterioration of a battery mounted on an uninterruptible power supply, and an uninterruptible power supply.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
An online determination method for battery deterioration according to the present invention is a method for determining the deterioration of a battery connected to a power system online, and is provided from the power system to load devices connected to the power system. The battery discharge characteristics are measured within a range in which the battery leaves the power required for backup of the load device while simultaneously supplying the AC power and the storage power of the battery, and based on the measured discharge characteristics. This is to determine the deterioration of the battery.
[0014]
In this method, the AC power connected to the power system and the stored power of the battery are simultaneously supplied to the load devices connected to the power system. Therefore, it is possible to determine the deterioration of the battery while continuously supplying power to the load devices.
[0015]
In this method, the discharge characteristics of the battery are measured within a range in which the battery leaves power required for backup of the load device. Therefore, even if the stored power of the battery decreases to determine the deterioration of the battery, even if a power failure occurs immediately after the determination of the deterioration of the battery, it is possible to appropriately supply the backup power to the load device. it can.
[0016]
A method for determining the deterioration of a battery mounted on an uninterruptible power supply according to the present invention includes controlling the battery to be discharged at a predetermined constant power while changing the AC power connected to the uninterruptible power supply to a constant power of the battery. At the same time, the output voltage of the battery being discharged to the load equipment connected to the uninterruptible power supply and discharging at a predetermined constant power or a voltage linked to the output voltage is measured, and the measured voltage and the output power of the battery are measured. And the battery impedance is calculated based on the calculated impedance, and the deterioration of the battery is determined based on the calculated impedance.
[0017]
In this method, while the battery is discharged at a predetermined constant power, the power shortage due to the discharge power of the battery can be supplemented by the AC power connected to the uninterruptible power supply. Therefore, it is possible to determine the deterioration of the battery while continuously supplying power to the load devices connected to the uninterruptible power supply.
[0018]
Further, in this method, the battery is discharged at a predetermined constant power, the output voltage of the battery at that time or a voltage linked to the output voltage is measured, and the impedance of the battery is determined based on the measured voltage and the output power of the battery. Is calculated, and the deterioration of the battery is determined based on the calculated battery impedance. Therefore, the measurement required for determining the deterioration of the battery can be performed only by discharging the battery with a small amount of constant power. That is, the measurement of the discharge characteristics of the battery can be completed with the battery remaining power required for backup of the load device. As a result, even if the stored power of the battery decreases to determine the deterioration of the battery, even if a power failure occurs immediately after the determination of the deterioration of the battery, it is possible to appropriately supply the backup power to the load device. it can.
[0019]
An uninterruptible power supply according to the present invention includes a rectifier for converting AC power to DC power, a battery for outputting DC power, and an inverter for converting DC power to AC power. The fire includes an output power detection member that detects an output power of the inverter, an input power detection member that detects an AC input power input to the rectifier, and a difference power storage member that stores a difference power. The DC power is generated by the rectifier so that the value obtained by subtracting the input power and the difference power from the power becomes 0, and the output voltage of the battery when the value becomes 0 or a predetermined value or less or linked to the output voltage. And a control main body that measures the voltage to be applied and determines the deterioration of the battery based on the measured voltage.
[0020]
With this configuration, the rectifier generates DC power such that the value obtained by subtracting the input power and the difference power from the output power becomes zero. As a result, the differential power is supplied from the battery, and the battery can be discharged at a constant power. Further, the power shortage due to the discharge power of the battery can be supplemented by the AC power connected to the uninterruptible power supply. Therefore, it is possible to determine the deterioration of the battery while continuously supplying power to the load devices connected to the uninterruptible power supply.
[0021]
Further, in this configuration, the battery is discharged at a predetermined constant power, the output voltage of the battery at that time or a voltage linked to the output voltage is measured, and the deterioration of the battery is determined based on the measured voltage. Therefore, the measurement required for determining the deterioration of the battery can be performed only by discharging the battery with a small amount of constant power. That is, the measurement of the discharge characteristics of the battery can be completed with the battery remaining power required for backup of the load device. As a result, even if the stored power of the battery decreases to determine the deterioration of the battery, even if a power failure occurs immediately after the determination of the deterioration of the battery, it is possible to appropriately supply the backup power to the load device. it can.
[0022]
In the uninterruptible power supply according to the present invention, the control body further stores at least two differential powers in a differential power storage member and measures an output voltage of the battery or a voltage linked to the output voltage at each differential power. Then, the battery impedance is calculated based on the two measured voltages, and the deterioration of the battery is determined based on the calculated impedance.
[0023]
If this configuration is adopted, the output voltage of the battery or a voltage linked to the output voltage when the battery is discharged at a constant power at each differential power stored in the differential power storage member is measured, and based on the measured voltage. , Battery deterioration can be determined.
[0024]
In the uninterruptible power supply according to the present invention, when the battery is fully charged, the control main body stores the difference power in the difference power storage member to determine the deterioration of the battery.
[0025]
With this configuration, when the battery deterioration determination is completed, for example, when the battery is discharged for the battery deterioration determination when the battery is not fully charged, the charge capacity of the battery is reduced to the load device. Can be prevented from being unable to secure the power required for the backup to the computer. Further, overdischarge due to discharge for battery deterioration determination can be prevented, and the life of the battery can be extended.
[0026]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of a method for online determination of battery deterioration, a method for determining deterioration of a battery mounted on an uninterruptible power supply, and an uninterruptible power supply according to the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the online determination method of battery deterioration and the deterioration determination method of a battery mounted on the uninterruptible power supply will be described as a part of the operation of the uninterruptible power supply.
[0027]
Embodiment
FIG. 1 is a circuit diagram showing a small uninterruptible power supply 1 according to an embodiment of the present invention. This small uninterruptible power supply (hereinafter referred to as uninterruptible power supply in the description of the embodiments of the invention) 1 is connected between a wall outlet and a load device, and has a capacity of 5000 W or less. Power supply capacity.
[0028]
An AC power supply 2 such as a commercial AC power supply is connected to the pair of input terminals 4 and 5 of the uninterruptible power supply 1. To the pair of output terminals 6 and 7 of the uninterruptible power supply 1, one or a plurality of load devices 3 of a computer main body, a communication device, a power device, and other devices serving as loads are connected. A power supply path from the AC power supply 2 to the load device 3 is a power system.
[0029]
The rectifier body 11 is connected to one input terminal 4. The inverter body 12 is connected to one output terminal 6. The rectifier body 11 and the inverter body 12 are connected by a pair of rail wirings 13 and 14. A positive charging capacitor 15 is connected to one rail wiring 13. A minus charge capacitor 16 is connected to the other rail wiring 14.
[0030]
The other input terminal 5 is connected to the ground 17. The other output terminal 7 is connected to the ground 17. The other end of the positive charging capacitor 15 is connected to the ground 17. The other end of the negative charging capacitor 16 is connected to the ground 17.
[0031]
A charger main body 18 and a DC / DC converter main body 19 are connected to the pair of rail wirings 13 and 14. The charger main body 18 and the DC / DC converter main body 19 are connected by a pair of battery wires 20 and 21. A battery 22 is connected between the pair of battery wires 20 and 21.
[0032]
A rectifier control circuit 23 is connected to the rectifier main body 11. The rectifier control circuit 23 outputs a switching pulse train to the rectifier main body 11. The rectifier body 11 and the rectifier control circuit 23 constitute a rectifier.
[0033]
An inverter control circuit 24 is connected to the inverter body 12. The inverter control circuit 24 outputs a switching pulse train to the inverter main body 12. The inverter body 12 and the inverter control circuit 24 constitute an inverter.
[0034]
The charger control circuit 25 is connected to the charger main body 18. The charger control circuit 25 outputs a switching pulse train to the charger main body 18. The charger includes the charger main body 18 and the charger control circuit 25.
[0035]
A DC / DC converter control circuit 26 is connected to the DC / DC converter main body 19. The DC / DC converter control circuit 26 outputs a switching pulse train to the DC / DC converter main body 19. The DC / DC converter main body 19 and the DC / DC converter control circuit 26 constitute a DC / DC converter.
[0036]
A control body 27 is connected to the rectifier control circuit 23, the inverter control circuit 24, the charger control circuit 25, and the DC / DC converter control circuit 26. The control main body 27 outputs a start signal for permitting the output of the switching pulse train from these control circuits 23, 24, 25, and 26 and a stop signal for stopping the output.
[0037]
The rectifier body 11 includes a charging coil 31 connected to one input terminal 4, a negative charging transistor 32 connected between the charging coil 31 and one rail wiring 13, and a parallel connection with the negative charging transistor 32. A positive charging diode 33, a positive charging transistor 34 connected between the charging coil 31 and the other rail wiring 14, and a negative charging diode 35 connected in parallel with the positive charging transistor 34.
[0038]
A switching pulse train is input to the positive charging transistor 34. When the positive charging transistor 34 is controlled from the off state to the on state by the switching pulse train in a state where the potential of the one input terminal 4 is higher than the potential of the other input terminal 5 by the AC power from the AC power supply 2. The electric energy is stored in the charging coil 31 by the current flowing through the current loop of the AC power supply 2, the charging coil 31, the positive charging transistor 34, and the negative charging capacitor 16. When the plus charge transistor 34 is controlled from the on state to the off state by the switching pulse train, the electric energy stored in the charge coil 31 is supplied to the plus charge capacitor 15. Similarly, a switching pulse train is input to the minus charging transistor 32. The electric energy stored in the charging coil 31 is supplied to the minus charging capacitor 16 in a state where the potential of the one input terminal 4 is lower than the potential of the other input terminal 5 by the AC power from the AC power supply 2. Is done. Thereby, the AC power input to the pair of input terminals 4 and 5 is converted into DC power.
[0039]
When the start signal is input from the control main body 27, the rectifier control circuit 23 applies a switching pulse train that changes in opposite phases to each of the plus charge transistor 34 and the minus charge transistor 32 until the stop signal is input. Output. Thus, the positive charging transistor 34 and the negative charging transistor 32 are alternately turned on. As a result, the positive charging capacitor 15 and the negative charging capacitor 16 can be charged with the AC power input to the pair of input terminals 4 and 5.
[0040]
Note that, in a state where the potential of one input terminal 4 is higher than the potential of the other input terminal 5 by the AC power from the AC power supply 2, the total ON period of the positive charging transistor 34 is increased. When the pulse width of each pulse of the switching pulse train is controlled, the charging voltage of the plus charging capacitor 15 increases. In a state where the potential of one input terminal 4 is lower than the potential of the other input terminal 5 by the AC power from the AC power supply 2, the switching pulse train is set so as to lengthen the total ON period of the minus charging transistor 32. When the pulse width of each pulse is controlled, the charging voltage of the negative charging capacitor 16 increases.
[0041]
The inverter main body 12 is connected in parallel with the discharge coil 41 connected to the one output terminal 6, the positive discharge transistor 42 connected between the discharge coil 41 and the one rail wiring 13, and the positive discharge transistor 42. Protection transistor 43, a negative discharge transistor 44 connected between the discharge coil 41 and the other rail wiring 14, and another protection diode 45 connected in parallel with the negative discharge transistor 44.
[0042]
When the positive discharge transistor 42 is controlled from the off state to the on state while the positive charge capacitor 15 is being charged, the charging voltage of the positive charge capacitor 15 is supplied to one output terminal 6 via the positive discharge transistor 42. . When the minus discharge transistor 44 is controlled from the off state to the on state while the minus charge capacitor 16 is being charged, the charge voltage of the minus charge capacitor 16 is supplied to one output terminal 6 via the minus discharge transistor 44. .
[0043]
When a start signal is input from control body 27, inverter control circuit 24 alternately outputs a switching pulse to each of positive discharge transistor 42 and negative discharge transistor 44 until a stop signal is input. As a result, the positive discharge transistor 42 and the negative discharge transistor 44 are alternately turned on, and another AC power that changes between a positive voltage and a negative voltage is output from the pair of output terminals 6 and 7. Is done. The load device 3 operates with the other AC power output from the pair of output terminals 6 and 7.
[0044]
Note that the inverter control circuit 24 intermittently outputs a plurality of switching pulses to each of the positive discharge transistor 42 and the negative discharge transistor 44. Accordingly, the AC power output from the pair of output terminals 6 and 7 can be adjusted regardless of the charging voltage of the positive charging capacitor 15 and the charging voltage of the negative charging capacitor 16.
[0045]
The charger body 18 includes a charger coil 51 connected to one rail wiring 13, a charger transistor 52 connected between the charger coil 51 and the other rail wiring 14, and a charger connected in parallel with the charger transistor 52. It includes a capacitor 53 and a backflow prevention diode 54 provided in a current closed loop including the charger transistor 52 and the charger capacitor 53.
[0046]
The switching pulse train from the charger control circuit 25 is input to the charger transistor 52. Note that, when a start signal is input from the control main body 27, the charger control circuit 25 outputs a switching pulse train until a stop signal is input. When a DC voltage is applied between the pair of rail wirings 13 and 14 and the switching of the charger transistor 52 is switched between the ON state and the OFF state based on the switching pulse train, the charger coil Electric energy is stored in 51, and the charger capacitor 53 is charged with this electric energy. The battery 22 connected in parallel with the charger capacitor 53 is also charged.
[0047]
The DC / DC converter main body 19 includes a transformer 61 having a primary coil connected in parallel with the battery 22, a converter transistor 62 connected in series with the primary coil, and a parallel connection with a secondary coil of the transformer 61. And a backflow prevention diode 64 provided in a closed loop including a secondary coil and a transformer 61.
[0048]
The switching pulse train from the DC / DC converter control circuit 26 is input to the converter transistor 62. Note that the DC / DC converter control circuit 26 outputs a switching pulse train until a stop signal is input when the start signal is input from the control main body 27. When the switching of the converter transistor 62 is switched between the on state and the off state based on the switching pulse train while the battery 22 is charged, the secondary coil of the transformer 61 is connected to the primary side. A voltage is induced according to the turns ratio between the coil and the secondary coil. The converter capacitor 63 is charged by the voltage induced in the secondary coil. Further, the plus charge capacitor 15 and the minus charge capacitor 16 connected in parallel with the converter capacitor 63 are also charged.
[0049]
When a switching pulse train is input to the converter transistor 62 and a voltage is induced in the secondary coil, the rail-to-rail voltage between the pair of rail wirings 13 and 14 is equal to the voltage induced in the secondary coil. It becomes.
[0050]
FIG. 2 is a circuit diagram showing the rectifier control circuit 23 in FIG.
[0051]
The rectifier control circuit 23 mainly includes a triangular wave output circuit 71 that outputs a triangular wave, a sine wave output circuit 72 that outputs a sine wave whose phase is synchronized with AC power input to the pair of input terminals 4 and 5, An addition circuit 73 to which a sine wave is input, a comparator 74 to which an output of the addition circuit 73 is input to an inverting input and a triangular wave to a non-inverting input, and an inverting circuit 75 to invert the output of the comparator 74. Prepare.
[0052]
The comparator 74 outputs a switching pulse train whose pulse width is a period during which the voltage of the triangular wave input to the non-inverting input is higher than the voltage of the sine wave input to the inverting input. This switching pulse train is input to the plus charging transistor 34. The inverting circuit 75 inverts the switching pulse train output from the comparator 74. The output of the inverting circuit 75 is input to the negative charging transistor 32. Thus, the positive charging transistor 34 and the negative charging transistor 32 are alternately turned on. The positive charging capacitor 15 and the negative charging capacitor 16 are charged by the AC power input to the pair of input terminals 4 and 5.
[0053]
The rectifier control circuit 23 also includes a rail-to-rail voltage detection member 76 for detecting a rail-to-rail voltage, a target voltage storage member 77 for storing a target voltage, and a detection voltage of the rail-to-rail voltage detection member 76 from the target voltage. , A voltage compensation circuit 80 to which the output of the first subtraction circuit 78 is inputted, a selector 79 to which the output of the voltage compensation circuit 80 is inputted, and an output of the selector 79 to be inputted. A limiter 81, and a multiplication circuit 82 for multiplying the output of the limiter 81 by a sine wave. A current detection member 83 for detecting an input current flowing through the pair of input terminals 4 and 5; a second subtraction circuit 84 for subtracting the output of the multiplication circuit 82 from the detected current value; and a second subtraction circuit 84 And a current compensation circuit 85 to which the output of the above is input. Then, the output of the current compensation circuit 85 is input to the addition circuit 73.
[0054]
When the target voltage and the detection voltage are different, the error voltage is output from the first subtraction circuit 78. Voltage compensation circuit 80 outputs a current command value according to the error voltage. The limiter 81 outputs the current command value when the current command value is a positive value, and outputs 0 when the current command value is a negative value. The multiplication circuit 82 multiplies the output of the limiter 81 by a sine wave. That is, the amplitude of the sine wave output from the multiplication circuit 82 has a magnitude corresponding to the current command value. Since the current command value output from the limiter 81 is limited to 0 or more, the sine wave output from the multiplication circuit 82 has the same phase as the sine wave input to the multiplication circuit 82.
[0055]
Then, the sine wave having the current command value as the amplitude is input to the current compensation circuit 85 after being inverted in the second subtraction circuit 84. Voltage compensation circuit 80 outputs a command value corresponding to a sine wave having the current command value as an amplitude. This command value is input to the adding circuit 73.
[0056]
Note that the second subtraction circuit 84 subtracts the output of the multiplication circuit 82 from the detected current value of the current detection member 83. When the detection current value of the current detection member 83 is A and the output of the multiplication circuit 82 is B, the output C of the second subtraction circuit 84 performs the subtraction processing of the following equation 1. This is a process equivalent to the subtraction process of Expression 2 below. Then, in the following Expression 2, B is inverted from the output of the multiplication circuit 82.
[0057]
C = AB (Equation 1)
C = (A−0) + (0−B) = A + (− B) Equation 2
[0058]
For example, when the detected voltage is lower than the target voltage, a current command value corresponding to the error voltage is output from the voltage compensation circuit 80, and a sine wave having the current command value as an amplitude is output from the current compensation circuit 85. Is done. After the output of the current compensation circuit 85 is inverted by the second subtraction circuit 84, the output is added to the sine wave in the addition circuit 73. Since the current command value is a positive value, the amplitude output from the adding circuit 73 is equal to or smaller than the amplitude of the sine wave output from the sine wave output circuit 72.
[0059]
Therefore, when the detection voltage is lower than the target voltage, the period in which the voltage of the triangular wave input to the non-inverting input of the comparator 74 is higher than the voltage of the sine wave input to the inverting input is widened. Therefore, the pulse width of each pulse in the period in which the sine wave has a positive value is also widened. As a result, the charging voltage of the positive charging capacitor 15 increases. Conversely, during the period when the sine wave has a negative value, the pulse width of each pulse output from the comparator 74 becomes narrow, so that the pulse width of each pulse output from the inverting circuit 75 becomes wide, and the negative charge capacitor 16 The charging voltage increases.
[0060]
When the input current flowing through the pair of input terminals 4 and 5 matches the current command value, the output of the second subtraction circuit 84 becomes 0. As a result, the current is input for the current compensation value.
[0061]
As described above, the rectifier control circuit 23 repeatedly executes the supply of the extra current corresponding to the error voltage between the rail-to-rail voltage and the target voltage, so that the rail-to-rail voltage becomes equal to the target voltage. Control.
[0062]
The rectifier control circuit 23 further includes an output power detection member 86 for detecting the output power of the inverter, a difference power storage member 87 for storing the difference power, and a third subtraction circuit 88 for subtracting the difference power from the output power. , An input power detection member 89 for detecting the AC input power input to the rectifier, a fourth subtraction circuit 90 for subtracting the input power from the output of the third subtraction circuit 88, and a fourth subtraction circuit 90. And a power compensation circuit 91 to which an output is input. The output of the power compensation circuit 91 is input to the selector 79.
[0063]
Therefore, the fourth subtraction circuit 90 outputs a value obtained by subtracting the difference power and the input power from the output power. The power compensation circuit 91 outputs a power compensation value according to the subtraction value. As a result, when the selector 79 selects the output of the power compensation circuit 91, the rectifier control circuit 23 controls the rectifier main body 11 so that the output of the fourth subtraction circuit 90 becomes 0.
[0064]
The selector 79 receives a predetermined mode signal from the control body 27. Based on the input predetermined mode signal, the selector 79 selects one of the output of the first subtraction circuit 78 and the output of the power compensation circuit 91 and outputs it to the limiter 81.
[0065]
Further, the control main body 27 sets the differential power in the differential power storage member 87 and sets the target voltage in the target voltage storage member 77. The detection voltage of the rail-to-rail voltage detection member 76 and the output of the fourth subtraction circuit 90 are input to the control main body 27.
[0066]
Next, the overall operation of the uninterruptible power supply 1 will be described.
[0067]
When a power switch (not shown) of the uninterruptible power supply 1 is turned on, the control main body 27 starts operating. Then, when the battery 22 is charged to a predetermined voltage, a start signal is output to the DC / DC converter control circuit 26 and the inverter control circuit 24. Thereby, AC power based on the power of the battery 22 is output from the pair of output terminals 6 and 7. The load device 3 can start operating based on the AC power.
[0068]
The control main body 27 determines the AC power from the AC power supply 2 that is continuously input to the pair of input terminals 4 and 5. When the AC power is in a normal state, the control main body 27 outputs a start signal to the rectifier control circuit 23 and sets the target voltage in the target voltage storage member 77. After that, the control main body 27 outputs a stop signal to the DC / DC converter control circuit 26. As a result, AC power based on the AC power from the AC power supply 2 is output from the pair of output terminals 6 and 7. If the AC power from the AC power supply 2 is not in a normal state, the control main body 27 does not output a start signal to the rectifier control circuit 23 until the AC power becomes normal.
[0069]
If the battery 22 is not charged to the predetermined voltage in the series of startup processes, AC power is supplied to the load device 3 from the timing when the rectifier control circuit 23 is started. When the battery 22 is not charged to the predetermined voltage, the control main body 27 outputs a start signal to the charger control circuit 25. Thereby, the battery 22 can be charged with the AC power from the AC power supply 2.
[0070]
When the startup process is completed, the control main unit 27 performs a monitoring process.
[0071]
In the monitoring process, for example, the control main body 27 monitors the power input to the pair of input terminals 4 and 5. Then, when the input power is not normal, the control main body 27 outputs a start signal to the DC / DC converter control circuit 26 and then outputs a stop signal to the rectifier control circuit 23. When the charger control circuit 25 has been activated, the control main body 27 also outputs a stop signal to the charger control circuit 25. Thus, even when the input power is not in a normal state, the load device 3 can continue to operate with the power supplied from the battery 22.
[0072]
When the input power returns to the normal state, the control main body 27 outputs a start signal to the rectifier control circuit 23 and then outputs a stop signal to the DC / DC converter control circuit 26.
[0073]
In the monitoring process, when the following four conditions are satisfied, the control main unit 27 executes a battery deterioration determination sequence.
[0074]
1. There is a request for battery deterioration determination.
2. You are driving online.
3. Battery 22 is fully charged.
4. The load power is 38% or more of the rated power of the battery 22.
[0075]
Whether or not there is a request for battery deterioration determination is determined based on an operation on a test button (not shown). In addition to this, for example, the determination may be made based on a request from a network (not shown) or based on a timer interrupt according to a test schedule stored in advance in the control main body 27.
[0076]
Whether or not online operation is being performed is determined based on whether or not both the rectifier control circuit 23 and the inverter control circuit 24 are in the activated state. For example, the determination may be made based on a condition that both the input power and the output power are not 0.
[0077]
Whether the battery 22 is in the fully charged state is determined based on whether the charging time of the battery 22 has passed 24 hours. The determination time of 24 hours is determined based on the relationship between the capacity of the battery 22 and the charging power of the charger, and increases or decreases according to the capacity of the battery 22, for example. Alternatively, for example, the charging voltage of the battery 22 may be detected, and the determination may be made based on whether the detected voltage is equal to or higher than a predetermined voltage.
[0078]
Whether or not the load power is 38% or more of the rated power of the battery 22 is determined based on the output power. Note that the value of 38% needs to be a value larger than the difference power value set in the difference power storage member 87 in a battery deterioration determination sequence described later.
[0079]
FIG. 3 is a flowchart showing a battery deterioration determination sequence executed by the control main body 27.
[0080]
The control main unit 27 first activates the rectifier control circuit 23, the inverter control circuit 24, and the DC / DC converter control circuit 26 (ST1).
[0081]
The control body 27 subsequently sets the first difference power value in the difference power storage member 87 and switches the mode signal to the rectifier control circuit 23. Thereby, the rectifier control circuit 23 generates a switching pulse train so that the output of the fourth subtraction circuit 90 becomes 0, and charges the positive charging capacitor 15 and the negative charging capacitor 16 with the switching pulse train (ST2). .
[0082]
Then, when the output of the fourth subtraction circuit 90 becomes 0 or less than a predetermined value, the control main body 27 measures the output voltage of the battery 22. Hereinafter, the output voltage of the battery 22 is referred to as a first battery output voltage. In this embodiment, the control main body 27 measures the rail-to-rail voltage, and calculates the output voltage of the battery 22 based on the rail-to-rail voltage (ST3).
[0083]
In addition, the battery outputs an electric current based on a chemical reaction occurring inside the battery. Therefore, when the output power of the battery is controlled, it takes at least about 30 seconds for the current corresponding to the output power to be stably output from the battery. Therefore, the time from when the control main body 27 sets the first differential power value in the differential power storage member 87 in step ST2 to when the output voltage of the battery 22 is measured in step ST3 should be about 110 seconds. . Thus, the output voltage of the battery 22 can be accurately measured.
[0084]
Next, the control main body 27 sets a second difference power value in the difference power storage member 87. As a result, the rectifier control circuit 23 generates a switching pulse train so that the output of the fourth subtraction circuit 90 becomes 0 under the second differential power value, and the switching pulse train generates the positive charging capacitor 15 and The negative charging capacitor 16 is charged (ST4).
[0085]
Then, when the output of the fourth subtraction circuit 90 becomes 0 or less than a predetermined value, the control main body 27 measures the output voltage of the battery 22. Also in this case, since the output current of the battery 22 changes, the control main body 27 starts the control based on the second difference power value, and after a lapse of at least about 10 seconds, The output voltage should be measured. Hereinafter, the output voltage of the battery 22 is referred to as a second battery output voltage. In this embodiment, the control main body 27 measures the rail-to-rail voltage, and calculates the output voltage of the battery 22 based on the rail-to-rail voltage (ST5).
[0086]
The control body 27 sets the target voltage in the target voltage storage member 77 and returns the mode signal to the rectifier control circuit 23 to the original state. Thereby, the rectifier control circuit 23 generates a switching pulse train so that the output of the first subtraction circuit 78 becomes 0, and charges the plus charge capacitor 15 and the minus charge capacitor 16 with this switching pulse train (ST6). . Further, the control main body 27 outputs a stop signal to the DC / DC converter control circuit 26 (ST7).
[0087]
Further, the control main body 27 obtains the impedance of the battery 22 based on the measured first battery output voltage and the second battery output voltage, and if the impedance is equal to or larger than the impedance value held in advance, the battery 22 is deteriorated. It is determined that it is. When the battery 22 is deteriorated, the control main body 27 transmits the fact to a computer or the like via a network (not shown) or turns on a display lamp (not shown) (ST8). The administrator of the uninterruptible power supply 1 can replace the battery 22 based on the lighting of the display lamp and the like.
[0088]
The two differential powers set in the differential power storage member 87 are, for example, a first differential power when the output power of the battery 22 is 25% of the rated output, and a differential power when the output power of the battery 22 is the rated output. And the second difference power when the power becomes 50%. In the configuration of the uninterruptible power supply 1 according to this embodiment, when 50% of the rated output is output from the battery 22, the power is detected as 38% of the rated power of the battery 22. You.
[0089]
The impedance of the battery 22 can be determined, for example, by the following procedure. First, a first current value at a first battery output voltage and a second current value at a second battery output voltage are obtained based on the following Expression 3. In the following equation 3, I is the current value, P is the supply power of the battery 22, and V is the battery output voltage. Note that when the output of the fourth subtraction circuit 90 is 0 or less than or equal to a predetermined value, the supply power of the battery 22 can be regarded as being equal to the difference power set in the difference power storage member 87.
[0090]
I = P / V Equation 3
[0091]
Next, an approximate impedance of the VI characteristic of the battery 22 is obtained based on the following equation (4). In the following equation 4, R is the approximate impedance, V2 is the second battery output voltage, V1 is the first battery output voltage, I2 is the second current value, and I1 is the first current value.
[0092]
R = (V2-V1) / (I2-I1) Equation 4
[0093]
When the value of the approximate impedance is larger than the value of the predetermined threshold impedance, it can be determined that the battery 22 has deteriorated.
[0094]
As described above, in the uninterruptible power supply device 1 according to the present embodiment, when determining the deterioration of the battery 22, the discharge power of the battery 22 The shortage of power can be compensated for by the AC power connected to the uninterruptible power supply 1. Therefore, power can be continuously supplied to the load device 3 connected to the uninterruptible power supply 1 while the deterioration of the battery is determined online.
[0095]
In the uninterruptible power supply 1 according to the present embodiment, the battery 22 is discharged at a constant power with two predetermined differential powers, and a rail-to-rail voltage that is linked to the output voltage of the battery 22 at that time is measured. The impedance of the battery 22 is calculated based on the measured rail-to-rail voltage and the output power of the battery 22, and the deterioration of the battery 22 is determined based on the calculated impedance of the battery 22. Therefore, it is possible to determine the deterioration of the battery 22 by only slightly discharging the battery 22 at a constant power.
[0096]
Therefore, when the deterioration determination of the battery 22 is completed, the power required for the backup to the load device 3 can be left in the battery 22. That is, it is possible to prevent the charging capacity of the battery 22 from dropping below the minimum charging rate. Therefore, even immediately after the battery deterioration determination, the specified backup power and the specified backup time can be secured.
[0097]
As a result, even if the stored power of the battery 22 decreases due to the determination of the deterioration of the battery 22, even if a power failure occurs immediately after the determination of the deterioration of the battery 22, the power of the battery 22 is appropriately supplied to the load device 3. Can be supplied to
[0098]
In the uninterruptible power supply 1 according to this embodiment, when the battery 22 is fully charged, the control main body 27 stores the difference power in the difference power storage member 87 to determine the deterioration of the battery 22. I have.
[0099]
As a result, when the deterioration determination of the battery 22 is completed, for example, when the battery 22 is discharged for determination of deterioration when the battery 22 is not in the fully charged state, the charge capacity of the battery 22 is reduced to the load device. 3 can be prevented from being unable to secure the power required for the backup to 3. Further, overdischarge due to discharge for determining deterioration of the battery 22 can be prevented, and the life of the battery 22 can be extended.
[0100]
The above embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but the present invention is not limited to this, and various modifications and changes can be made without departing from the gist of the present invention. It is.
[0101]
In the above embodiment, the first differential power when the output power of the battery 22 becomes 25% of the rated output, the second differential power when the output power of the battery 22 becomes 50% of the rated output, Is measured, and the impedance of the battery 22 is determined based on the measurement data, and the deterioration of the battery 22 is determined. Alternatively, for example, the impedance of the battery 22 may be calculated based on the power at 20% and 40% of the rated output. In this case, even if the power of the load device 3 is about 30% of the rated power of the battery 22, the deterioration of the battery 22 can be determined. Furthermore, for example, the control main body 27 may hold a plurality of sets of differential power according to the power of the load device 3 and select and determine an optimal set of differential power according to the load power.
[0102]
Further, for example, when the load power is insufficient, a load element for battery measurement or the like may be connected in parallel with the load device 3. In particular, by making each differential power 50% or less of the rated output of the battery 22 and consuming 50% of the rated output of the battery 22 by the load element, one set of differential power is dependent on the load power. Therefore, the deterioration of the battery 22 can be determined without fail.
[0103]
In the above embodiment, when the battery 22 is fully charged, the deterioration of the battery 22 is determined. In addition to this, for example, the control main body 27 may hold a plurality of threshold impedances according to the state of charge of the battery 22, and may select and determine an optimum threshold impedance according to the state of charge of the battery 22. .
[0104]
In the above embodiment, the two differential powers are stored in the differential power storage member 87, and the impedance of the battery 22 is specified based on the measured value when the constant power discharge is performed with the two differential powers. Alternatively, for example, three or more differential powers may be stored in the differential power storage member 87, and the impedance of the battery 22 may be specified based on the three or more measured values. Note that two differential power storage members 87 may be provided, and one may store the first differential power value and the other may separately store the second differential power value.
[0105]
【The invention's effect】
According to the present invention, power can be continuously supplied to the load devices during the battery deterioration determination. Moreover, according to the present invention, power can be supplied to the load devices even if a power failure occurs immediately after the battery deterioration determination.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram showing a small uninterruptible power supply according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram showing a rectifier control circuit in FIG. 1;
FIG. 3 is a flowchart showing a battery deterioration determination sequence executed by a control body in FIG. 1;
[Explanation of symbols]
1 small uninterruptible power supply (uninterruptible power supply)
2 AC power supply
3 Load equipment
11 Rectifier body (Rectifier)
12 Inverter body (inverter)
22 Battery
23 Rectifier control circuit (Rectifier)
24 Inverter control circuit (Inverter)
27 Control body
86 Output power detection member
87 Difference power storage member
89 Input power detection member

Claims

A method for determining the deterioration of a battery connected to a power system online, comprising:
While simultaneously supplying the AC power supplied from the power system and the stored power of the battery to the load devices connected to the power system, the battery leaves the power required for the backup of the load devices. Measure the discharge characteristics of the battery within the range,
A method for online determination of battery deterioration, comprising determining battery deterioration based on the measured discharge characteristics.

While controlling to discharge the battery at a predetermined constant power, together with the constant power of the battery, the AC power connected to the uninterruptible power supply is supplied to the load device connected to the uninterruptible power supply,
The output voltage of the battery discharging at the predetermined constant power or the voltage linked to the output voltage is measured,
Calculate the impedance of the battery based on the measured voltage and the output power of the battery,
A method for determining deterioration of a battery mounted on an uninterruptible power supply, characterized by determining deterioration of the battery based on the calculated impedance.

A rectifier that converts AC power to DC power,
A battery that outputs DC power,
And an inverter that converts DC power to AC power.
The above rectifier is
An output power detection member for detecting the output power of the inverter;
An input power detection member for detecting the AC input power input to the rectifier,
A differential power storage member for storing the differential power,
The DC power is generated by the rectifier so that a value obtained by subtracting the input power and the differential power from the output power becomes 0, and an output of the battery when the value becomes 0 or less than a predetermined value. An uninterruptible power supply device comprising: a control unit that measures a voltage or a voltage that is linked to an output voltage thereof, and determines a deterioration of the battery based on the measured voltage.

The control body stores at least two differential powers in the differential power storage member, measures an output voltage of the battery at each differential power or a voltage linked to the output voltage, and stores the two voltages measured as described above. The uninterruptible power supply device according to claim 3, wherein the battery impedance is calculated based on the calculated impedance, and the battery deterioration is determined based on the calculated impedance.

5. The uninterruptible power supply according to claim 3, wherein when the battery is in a fully charged state, the control main body stores the difference power in the difference power storage member to determine the deterioration of the battery. 6. Power supply.