JP2004187359A

JP2004187359A - 無停電電源装置、無停電電源装置操作方法及びプログラム

Info

Publication number: JP2004187359A
Application number: JP2002348920A
Authority: JP
Inventors: Shinichiro Kato; 信一郎加藤
Original assignee: NEC Software Chubu Ltd
Current assignee: NEC Solution Innovators Ltd
Priority date: 2002-11-29
Filing date: 2002-11-29
Publication date: 2004-07-02

Abstract

【課題】無停電電源装置において、バッテリの交換中に停電など主電源に異常が発生した場合の解決策を提示する。
【解決手段】無停電電源装置はバッテリを２つ接続可能とし、作業員が第１のバッテリと第２のバッテリのうちどちらを使用するか指定でき、バッテリが使用可能かテストする機能を有することで、バッテリを交換中の不意の停電時にも電力供給を継続することができる。これにより２重のバックアップシステムを有する無停電電源装置を実現できる。また、交換用バッテリの残量をテストし、利用可能か判断し、作業者に知らせる機構を有する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリ等の電源の交換において安全性や確実性を高める無停電電源装置、無停電電源装置操作方法及びプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
＜無停電電源装置の種類＞
無停電電源装置は主電力の供給が遮断されたときに、途切れることなく負荷へ電力を送ることを目的とする電源装置である。給電方式で分類すると常時商用給電方式と常時インバータ給電方式に分けられる。
【０００３】
常時商用給電方式は、通常時入力の商用電源をそのまま負荷に供給し、同時に電池を充電する。主電力の供給が途絶えた場合、リレーを商用電源からインバータ回路に切り換えて電池から電力を供給する。
【０００４】
常時インバータ給電方式は、通常時交流／直流変換を行い、インバータ回路で直流／交流変換して負荷に電力を供給しながら、電池を充電する。主電力の供給が途絶えた場合、電池からインバータ回路を介して電力が供給される。
【０００５】
更に使用する電源の種類で分類するとコンデンサ方式やバッテリ方式、燃料電池方式、フライホイール方式等に分けられる。燃料電池方式は燃料に都市ガス・ＬＰＧ等を使用する。フライホイール方式は電気エネルギーをフライホイール（回転体）に機械エネルギーとして変換・貯蔵し、主電力遮断時には貯蔵された機械エネルギーを放出し電気エネルギーに変換して負荷に電力を供給する。
【０００６】
＜無停電電源装置の例＞
図３で従来の方式を説明する。ここでは常時商用給電方式の例を挙げる。プラグ３１は商用電源を受電する。スイッチ３２は無停電電源装置がバイパスモードとなるよう指示するためのものである。
スイッチ３３はスイッチ３２がバイパスモードを指示している場合は、プラグ３１が受電した電力をコンセント３９に送る。スイッチ３２がバイパスモードを指示していない場合、スイッチ３３はプラグ３１が受電した電力を整流器３４に送る。
整流器３４はスイッチ３３から送られた交流電流を直流電流に変換する。
バッテリ制御回路３５は整流器３４からの直流電流を受け、バッテリ３６を充電しつつ、直流交流変換回路３８に電力を送る。
直流交流変換回路３８はバッテリ制御回路３５から受けた直流電力を商用電源と同じ交流電源に変換する。こうして得られた交流電力はコンセント３９を通して電力供給を受けるべき他の装置に供給される。
停電時にはバッテリ制御回路３５が整流器３４からの電力供給が途絶えたことを検出し、バッテリ３６から電力供給を受けて直流交流変換回路３８に電力を送ることにより、コンセント３９を通して他の装置に電力を供給することができる。
【０００７】
従来の方式でバッテリ交換を行う場合は、作業者はまずスイッチ３２で無停電電源装置をバイパスモードにしてからバッテリ３６を交換する。しかし、不運にも作業中に停電が発生するとバイパスモードであることやバッテリ３６が接続されていないことのために無停電電源装置は電力供給ができなくなってしまう。
【０００８】
＜バッテリ交換時の問題点＞
バッテリを交換中に停電が発生した場合は、無停電電源装置は電力供給を継続できない。電力供給を受ける装置が２４時間運転させるサーバのような場合、バッテリ交換の際に無停電電源装置からの電力供給が止まるのは好ましくない。バッテリ交換時のこのような問題を解決する方法として従来は次のものがあった。
【０００９】
＜解決策１＞
１つ目はサーバ等に受電部が２つある場合にそれぞれに無停電電源装置を接続する方法である。この場合、一方の無停電電源装置のバッテリを交換中に停電が発生しても２つ目の受電部には２台目の無停電電源装置から電力供給が行われるのでサーバへの電力供給が途絶えることはない。
【００１０】
この方法の欠点は、サーバの受電部と無停電電源装置が２つずつ必要となることと、２つの無停電源電源装置のバッテリの製造日が近い場合、交換時には両方のバッテリの寿命がつきている恐れがあり、それを避けるためには２つのバッテリの交換時期をずらす必要があり、交換作業の回数が増えてしまうことである。
【００１１】
例えば、特許文献１、特許文献２及び特許文献３のように第２のバッテリを備え、第１のバッテリを交換中は第２のバッテリを使用する方法もあるが、特に第２のバッテリから第１のバッテリに切り換える前に第１の良否テストを行わないため、第１のバッテリが不良であった場合に電力供給が途絶えてしまう。
また、バッテリの良否をランプ等でバッテリ交換を行う作業者に知らせる方法も示されているが、第１のバッテリのテスト結果が不良であっても作業者のランプの見落としにより、不正に第２のバッテリを取り外してしまう恐れがあり、この場合も電力供給が途絶えてしまう。
【００１２】
＜解決策２＞
２つ目の方法は、２台の無定電源装置を直列に接続することである。この場合、サーバ側に近い方の１台目の無停電電源装置のバッテリをバイパスするように設定し、１台目のバッテリを交換後、バイパスモードを解除する。万一、バイパスモード時に停電となったとしても２台目の無停電電源装置が１台目の無停電電源装置を経由してサーバ等に電力を供給できる。２台目の無停電電源装置のバッテリ交換は、２台目の無停電電源装置をバイパスモードにし、バッテリを交換する。
【００１３】
２つ目の方法の欠点は、無停電電源装置が２台必要であること、１つ目の方法の場合と同様、バッテリの製造日が近い場合の問題を避けるため、バッテリの交換作業の回数が増えてしまうことである。
【００１４】
＜解決策３＞
３つ目の方法は特許文献１に示されるとおり、第１のバッテリと第２のバッテリの電圧を比較し、電圧が高い方のバッテリを自動的に選択するものである。３つ目の方法では交換すべき１つ目のバッテリの電圧がまだ充分高い場合は期待される第２のバッテリへの切り替えは行われない。
３つ目の方法の場合、充分な電圧があっても耐用年数が経過している可能性が残り、新しいバッテリに交換できないという欠点がある。
【００１５】
特許文献４は本出願人による無停電電源装置の発明である。装置の故障等のトラブルを最小限に抑える機構を有する。
【００１６】
【特許文献１】
特開平５−１１１１９１号公報
【特許文献２】
特開平６−１１３４８９号公報
【特許文献３】
特開２００１−３５２６９６号公報
【特許文献４】
特開２００２−１１８９８４号公報
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
無停電電源装置の多くは内部に充電可能なバッテリを備えており、商用電源が停電した場合にそのバッテリを電力の供給源として他の装置に電力の供給を続ける。バッテリの多くは寿命があり、例え停電がなくバッテリからの電力供給を行わなくても製造後ある期間を経過すると期待通りの性能を出せなくなる。その場合は、新しいバッテリで交換する必要がある。
【００１８】
しかし、バッテリ交換時はシステムが停電に対し脆弱になる。また脆弱性を克服しようとすれば、システムの大型化やコストの増大を避けることができない。
【００１９】
本発明は、上記の問題を解決し、バッテリ交換が安心して行える無停電電源装置を提供することを目的とする。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
上記問題を解決するために、請求項１記載の発明である無停電電源装置は、電力を受電するための受電手段と、電力を供給するための送電手段と、直流を交流に変換する手段と、交流を直流に変換する手段と、電源に電力を蓄える蓄電手段と、上記電源の交換時に利用する補助電力供給手段と、上記電源の電力残量を測定する電力測定手段と、上記電源の電力残量が不足している場合に警告を出す警告手段とを有することを特徴とする。
【００２１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の無停電電源装置であって、上記電力測定手段は、切り替え先の電源の電力残量を測定する切り替え先電源電力測定手段と、交換後の電源の電力残量を測定する交換後電源電力測定手段とを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項３記載の発明は、請求項２記載の無停電電源装置であって、上記蓄電手段及び補助電力供給手段はバッテリであることを特徴とする。
【００２３】
請求項４記載の発明は、請求項２記載の無停電電源装置であって、上記蓄電手段及び補助電力供給手段は燃料電池であることを特徴とする。
【００２４】
請求項５記載の発明は、請求項２記載の無停電電源装置であって、上記蓄電手段及び補助電力供給手段はフライホイールであることを特徴とする。
【００２５】
請求項６記載の発明である無停電電源装置操作方法は、電源交換時において、通常の稼動モードから電源交換モードへ変更するステップと、補助用電源の電力残量を確認するステップと、上記補助用電源の電力残量が不足しているときはブザーを鳴動させるステップと、使用中の電源を停止して上記補助用電源を稼動させるステップと、使用済の電源を新しい電源と交換するステップと、上記新しい電源の電力残量を確認するステップと、上記新しい電源の電力残量が不足しているときはブザーを鳴動させるステップと、上記補助用電源を停止して上記新しい電源を稼動させるステップと、電源交換モードを通常の稼動モードへ変更するステップとを有することを特徴とする。
【００２６】
請求項７記載の発明は、請求項６記載の無停電電源装置操作方法であって、上記電源はバッテリであることを特徴とする。
【００２７】
請求項８記載の発明は、請求項６記載の無停電電源装置操作方法であって、上記電源は燃料電池であることを特徴とする。
【００２８】
請求項９記載の発明は、請求項６記載の無停電電源装置操作方法であって、上記電源はフライホイールであることを特徴とする。
【００２９】
請求項１０記載の発明である無停電電源装置操作プログラムは、電源交換時において、無停電電源装置に、補助用電源の電力残量を確認する処理と、上記補助用電源の電力残量が不足しているときはブザーを鳴動させる処理と、使用中の電源を停止して上記補助用電源を稼動させる処理と、新しい電源の電力残量を確認する処理と、上記新しい電源の電力残量が不足しているときはブザーを鳴動させる処理と、上記補助用電源を停止して上記新しい電源を稼動させる処理とを実行させることを特徴とする。
【００３０】
請求項１１記載の発明は、請求項１０記載の無停電電源装置操作プログラムであって、上記電源はバッテリであることを特徴とする。
【００３１】
請求項１２記載の発明は、請求項１０記載の無停電電源装置操作プログラムであって、上記電源は燃料電池であることを特徴とする。
【００３２】
請求項１３記載の発明は、請求項１０記載の無停電電源装置操作プログラムであって、上記電源はフライホイールであることを特徴とする。
【００３３】
【発明の実施の形態】
＜構成＞
図１で実施例の構成を説明する。
無停電電源装置はプラグ１１、スイッチ１２、ブザー１３、整流器１４、バッテリ制御回路１５、バッテリ１６・１７、直流交流変換回路１８及びコンセント１９を有する。
プラグ１１は商用電源を受電する。
スイッチ１２は無停電電源装置がバッテリ交換モードとなるよう作業者が指示するためのものである。
ブザー１３はバッテリに充分な電力がない状態で作業者がこれを使用しようとする場合に鳴動し、作業者に警告を与える。
整流器１４はプラグ１１により受電された電力を交流から直流に変換する。
バッテリ制御回路１５は整流器１４からの直流電流を受け、バッテリ１６を充電しつつ、直流交流変換回路１８に電力を送る。商用電源が遮断された場合には、バッテリ制御回路１５は整流器１４からの電力供給が途絶えたことを検出し、バッテリ１６から電源供給を受けて直流交流変換回路１８に電力を送る。
バッテリ１７は発電機等の他の電力供給装置でも構わない。例えばガソリンエンジンによる発電機を使用すると、ガソリンの補充が続く限り電力供給を続けられるので、バッテリ交換作業に時間がかかる場合や、長時間の停電が見込まれる場合に有効である。
直流交流変換回路１８はバッテリ制御回路１５から受けた直流電力を商用電源と同じ交流電力に変換する。こうして得られた交流電力はコンセント１９を通して無停電電源装置から他の装置に供給される。
【００３４】
＜バッテリ交換時のバッテリ制御回路の働き＞
バッテリ制御回路１５はスイッチ１２からバッテリ交換モードを指示されるとバッテリ１７の性能をテストし、充分な性能がある場合は、バッテリ１６の使用を止め、代わりにバッテリ１７を使用する。
【００３５】
バッテリ制御回路１５はスイッチ１２でバッテリ交換モードの解除を指示されると、バッテリ１６の性能テストを行い、充分な性能がある場合はバッテリ１７の使用を止め、代わりにバッテリ１６を使用する。
【００３６】
バッテリ制御回路１５はバッテリ１６に充分な性能がないにもかかわらず作業者がスイッチ１２でバッテリ１６に切り換えようとした場合と、その逆にバッテリ１７に充分な性能がないにもかかわらず作業者がスイッチ１２でバッテリ１７に切り換えようとした場合にブザー１３を鳴動させる。
【００３７】
＜動作＞
実施例の動作を図１で説明する。
プラグ１１は商用電源を受電する。受電された電力は整流器１４で交流から直流に変換される。バッテリ制御回路１５は整流器１４からの直流電流を受け、バッテリ１６を充電しつつ直流交流変換回路１８に電力を送る。直流交流変換回路１８はバッテリ制御回路３５から受けた直流電力を商用電源と同じ交流電力に変換する。
【００３８】
こうして得られた交流電力はコンセント１９を通して無停電電源装置から他の装置に供給される。停電時にはバッテリ制御回路１５が整流器１４からの電力供給が途絶えたことを検出し、バッテリ１６から電力供給を受けて直流交流変換回路１８に電力を送ることによりコンセント１９から他の装置に電力を供給することができる。
【００３９】
次に、本発明の特徴であるバッテリ交換時の動作について説明する。スイッチ１２は無停電電源装置がバッテリ交換モードとなるよう作業者が指示するためのものである。バッテリ制御回路１５はスイッチ１２からバッテリ交換モードとなることを指示されるとバッテリ１７の性能のテストを行い、充分な性能がある場合はバッテリ１６の使用を止め、代わりにバッテリ１７を使用する。バッテリ１７に充分な性能がなかった場合、バッテリ制御回路１５はブザー１４を鳴動させ、バッテリ１６を使用し続ける。ブザー１４が鳴動しなかった場合は、作業者はバッテリ１６を新しいバッテリと交換する。作業者はバッテリを交換後、スイッチ１２でバッテリ交換モードの解除を指示する。
【００４０】
この後バッテリ制御回路１５は新しいバッテリ１６の性能テストを行い、充分な性能がある場合はバッテリ１７の使用を止め、代わりにバッテリ１６を使用し、バッテリ交換モードが完了する。その後作業者はバッテリ１７を取り外しても構わない。バッテリ１６に充分な性能がなかった場合、バッテリ制御回路１５はブザー１４を鳴動させ、バッテリ１７を使用し続ける。
【００４１】
この方式の場合、２つのバッテリのうち、少なくとも一方は利用可能な状態であるためバッテリの交換中に停電が発生しても他の装置への電力供給を継続できる。また、交換したバッテリ１６、一時的に取り付けたバッテリ１７が不良または性能不足であった場合には切り換えを行わず、作業者に注意を促すため、より安全にバッテリの交換ができる。
【００４２】
＜フローチャートによる説明＞
図２のフローチャートを用いて説明する。
スイッチ１２によってバッテリ交換モードに入り、第２バッテリの性能をテストする（ステップ２０１）。第２バッテリの電力が充分に残っていない場合（ステップ２０１／ＮＯ）は、ブザーを鳴らし（ステップ２０３）、交換を促す（ステップ２０５）。
【００４３】
第２バッテリの電力が充分ある場合（ステップ２０１／ＹＥＳ）には第１バッテリを停止し、装置は第２バッテリから電力の供給を受ける（ステップ２０２）。第２バッテリの稼動中に第１バッテリを交換する（ステップ２０４）。
【００４４】
第１バッテリの交換が済むと、その電力が測定され（ステップ２０６）、電力が基準に満たなければ（ステップ２０６／ＮＯ）、ブザーを鳴らし交換を促す（ステップ２０７）。充分に電力があると認められれば（ステップ２０６／ＹＥＳ）、第２バッテリを停止し、第１バッテリを稼動させる（ステップ２０８）。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、停止させることのできない装置の稼働率を上げることができる。その理由は、電無停電電源装置のバッテリの交換作業中に停電が発生した場合の電力供給を継続できるためである。
【００４６】
また、信頼性の高い電力供給を安価に実現できる。その理由は無停電電源装置を直列にする方式に比べ、無停電電源装置の台数が少なくて済み、また第２のバッテリは第１のバッテリの交換時以外は不要だからである。
【００４７】
また、バッテリ交換作業における事故を防ぐことができる。その理由は、第２のバッテリや交換後の第１のバッテリが不良であった場合にバッテリ制御回路が不良を検出し、誤って不良のバッテリを使用することがないためである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の無停電電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】従来の無停電電源装置の構成の例を示すブロック図である。
【符号の説明】
１１コンセント
１２通常モード―バッテリ交換モード切り替えスイッチ
１３ブザー
１４整流器
１５バッテリ制御回路
１６バッテリ
１８直流交流変換回路
１９コンセント

Claims

電力を受電するための受電手段と、
電力を供給するための送電手段と、
直流を交流に変換する手段と、
交流を直流に変換する手段と、
電源に電力を蓄える蓄電手段と、
前記電源の交換時に利用する補助電力供給手段と、
前記電源の電力残量を測定する電力測定手段と、
前記電源の電力残量が不足している場合に警告を出す警告手段とを有することを特徴とする無停電電源装置。
前記電力測定手段は、
切り替え先の電源の電力残量を測定する切り替え先電源電力測定手段と、
交換後の電源の電力残量を測定する交換後電源電力測定手段とを有することを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
前記蓄電手段及び補助電力供給手段はバッテリであることを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。
前記蓄電手段及び補助電力供給手段は燃料電池であることを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。
前記蓄電手段及び補助電力供給手段はフライホイールであることを特徴とする請求項２記載の無停電電源装置。
電源交換時において、
通常の稼動モードから電源交換モードへ変更するステップと、
補助用電源の電力残量を確認するステップと、
前記補助用電源の電力残量が不足しているときはブザーを鳴動させるステップと、
使用中の電源を停止して前記補助用電源を稼動させるステップと、
使用済の電源を新しい電源と交換するステップと、
前記新しい電源の電力残量を確認するステップと、
前記新しい電源の電力残量が不足しているときはブザーを鳴動させるステップと、
前記補助用電源を停止して前記新しい電源を稼動させるステップと、
電源交換モードを通常の稼動モードへ変更するステップとを有することを特徴とする無停電電源装置操作方法。
前記電源はバッテリであることを特徴とする請求項６記載の無停電電源装置操作方法。
前記電源は燃料電池であることを特徴とする請求項６記載の無停電電源装置操作方法。
前記電源はフライホイールであることを特徴とする請求項６記載の無停電電源装置操作方法。
電源交換時において、無停電電源装置に、
補助用電源の電力残量を確認する処理と、
前記補助用電源の電力残量が不足しているときはブザーを鳴動させる処理と、
使用中の電源を停止して前記補助用電源を稼動させる処理と、
新しい電源の電力残量を確認する処理と、
前記新しい電源の電力残量が不足しているときはブザーを鳴動させる処理と、
前記補助用電源を停止して前記新しい電源を稼動させる処理とを実行させるための無停電電源装置操作プログラム。
前記電源はバッテリであることを特徴とする請求項１０記載の無停電電源装置操作プログラム。
前記電源は燃料電池であることを特徴とする請求項１０記載の無停電電源装置操作プログラム。
前記電源はフライホイールであることを特徴とする請求項１０記載の無停電電源装置操作プログラム。