JP2005224047A

JP2005224047A - バックアップ式電源装置の補助電源寿命検出方法および寿命監視装置

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Publication number: JP2005224047A
Application number: JP2004030549A
Authority: JP
Inventors: Kanji Warisaya; 寛治割鞘
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】電源からの電力が絶たれた場合においても負荷への電力供給を可能とするとともに寿命検出用の疑似負荷を必要とすることなしに補助電源の寿命検出も行なうことができる補助電源寿命検出方法を提供する。
【解決手段】正常時は主電源１によって負荷７に電力を供給するとともに鉛蓄電池５を充電し主電源１に異常が発生した時は鉛蓄電池５から負荷７に電力を供給するようにしたバックアップ式電源装置において、主電源１の出力電圧を監視して主電源の異常発生を検出する電源監視回路１２と電源監視回路１２が主電源１の異常を検出したときに鉛蓄電池５を負荷７に接続するように動作する鉛蓄電池スイッチ１３とスイッチ１３が動作して鉛蓄電池５が負荷１に接続された時の鉛蓄電池５の出力電圧の変化およびバックアップ回数・時間を監視し出力電圧の変化およびバックアップ回数・時間の状態から鉛蓄電池５の寿命劣化を検出する寿命検出回路１５とを設ける。
【選択図】図１

Description

本発明は、交流電力を直流電力に変換して出力する主電源と、充電式蓄電池からなる補助電源とを備えたバックアップ式電源装置における補助電源の寿命検出方法と補助電源の寿命監視装置に関する。

例えば、大型コンピュータシステムのディスクアレイ装置等では、装置の主電源が切断されたり、停電した時等においても、メモリに蓄えたユーザ・データを保護するために、鉛蓄電池等の充電式蓄電池で構成されたバックアップユニットが備えられている。

特開２００１−２８８４４号公報図３に、従来におけるこの種のバックアップ式電源装置のブロック図を示す。主電源１は、商用の交流電源を入力とし、これを所定の直流電圧Ｖpsに変換した後、逆流阻止ダイオード２を経由して負荷７に供給する。充電回路３は、主電源１を電力供給源としてバックアップユニット４に充電電流を供給し、バックアップユニット４に内蔵された補助電源としての鉛蓄電池５に電力を蓄える。

鉛蓄電池５に蓄えられた電力は、主電源１に障害が発生した時に、逆流阻止ダイオード６を経由して負荷７に供給される。負荷７は、例えば、前述したディスクアレイ装置等であって、必要に応じてその内部にＤＣ／ＤＣコンバータ８等を備えており、受電した直流電圧をこのＤＣ／ＤＣコンバータ８によって必要な電圧に変換した後、負荷を構成する各回路や素子に供給するものである。

前記ＤＣ／ＤＣコンバータ８の許容入力電圧範囲をＶL 〜ＶH とすると、この範囲内であれば、ＤＣ／ＤＣコンバータ８において正常に電圧変換が行なわれる。従って、主電源１の出力電圧Ｖpsは、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の許容入力最大電圧ＶHを超えない値とし、さらに、鉛蓄電池５の出力電圧ＶBとの大小関係をＶps＞ＶBとしておくことによって逆流阻止ダイオード６を逆バイアスとし、主電源１が正常な時は、主電源１から負荷７へ電力を供給するように構成している。

一方、主電源１への交流入力が絶たれた場合や、主電源１に異常が発生した場合には、逆流阻止ダイオード６が順方向バイアスとなり、バックアップユニット４の鉛蓄電池５から負荷７へ電力が供給される。そして、鉛蓄電池５の出力電圧ＶBがＤＣ／ＤＣコンバータ８の許容入力最低電圧ＶL以下となるまで鉛蓄電池５から電力を供給し、主電源１をバックアップする。

以上説明した従来例によるバックアップ動作時の負荷７への供給電圧の変化状態を図４に示す。図４において、縦軸は負荷７に供給される電圧、横軸は時間経過であって、主電源１の出力電圧Ｖps が鉛蓄電池５の出力電圧ＶB まで下がった時点から鉛蓄電池５によるバックアップ動作に切り替わっていることが判る。

上述したように、この種のバックアップ式電源装置では、鉛蓄電池５等の充電式蓄電池をバックアップ用の補助電源として用いているが、一般に鉛蓄電池等の充電式蓄電池には電池としての寿命があり、電池寿命を監視してバックアップ不良に備える必要がある。従来においては、補助電源としての鉛蓄電池５の寿命を次のようにして監視していた。

すなわち、図３中に示すように、寿命監視用の疑似負荷１０を用意し、この疑似負荷１０を接続スイッチ１０ａを経由して鉛蓄電池５に接続する。そして、主電源１から負荷７へ電力を供給しているバックグラウンドにおいて、接続スイッチ１０ａを閉じることによって鉛蓄電池５から疑似負荷１０へ電力を供給し、このときの疑似負荷１０への供給電圧を寿命検出回路９で観察することにより、鉛蓄電池５の寿命を検出し、その結果をホストコンピュータ１１に送っていた。

前記寿命検出回路９における寿命判定手法としては、劣化により一定期間での供給電圧の電圧降下傾斜が大きくなることを利用したものや、劣化による内部インピーダンスの上昇による供給電圧の低下を利用したもの等、いくつかの手法が考えられているが、従来装置では、いずれの手法においても疑似負荷１０へ電力を供給することにより寿命検出を行なう必要があった。

しかし、バックアップ用の補助電源の本来の目的は、主電源１からの電力が絶たれた場合に負荷７へ電力を供給することであり、上述した従来装置の場合には、主電源１から負荷７へ正常に電力が供給されている間は支障なく寿命検出を行なうことが可能であるが、寿命検出期間中、または寿命検出期間後のバッテリ充電期間において主電源１からの電力が絶たれた場合、負荷７への電力供給ができないという問題があった。

また、鉛蓄電池の寿命検出は常時実施する必要はないが、定期的に行なう必要がある。一方、主電源の遮断事故は不定期に予測なく発生する現象である。このため、必要な時に鉛蓄電池から電力をバックアップすることができない可能性も否定できない。

上述したように、従来のバックアップ式電源装置は、実際の負荷とは別に寿命検出用の疑似負荷を設け、その疑似負荷に補助電源から電力を供給しながら寿命を検出しているので、実際の負荷への電力バックアップ用に蓄えておいた電力を寿命検出に使用してしまう。このため、電源からの電力が正常に供給されている間は支障なく寿命検出が可能であるが、寿命検出期間中または寿命検出期間後のバッテリ充電期間中において主電源からの電力が絶たれた場合には、補助電源から負荷への電力供給ができないという問題があった。また、寿命検出のために疑似負荷を設ける必要があり、装置の部品点数が増えるとともに回路が複雑となり、コスト高の原因ともなっていた。

本発明は、上記従来の技術における問題点に鑑みてなされたものであって、充電式の補助電源を備えたバックアップ式電源装置において、電源からの電力が絶たれた場合においても本来の目的である負荷への電力供給を可能とするとともに、寿命検出用の疑似負荷を必要とすることなしに補助電源の寿命検出も同時に行なうことができる補助電源寿命検出方法と補助電源寿命監視装置を提供することを目的とするものである。

また、本発明は、補助電源の寿命劣化を検出する際に、負荷変動に影響を受けることなく、補助電源の寿命を正確に検出することができる補助電源寿命検出方法と補助電源寿命監視装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するため、請求項１記載の補助電源寿命検出方法は、交流電力を直流電力に変換して出力する主電源と、充電式蓄電池からなる補助電源とを備え、正常時は主電源によって負荷に電力を供給するとともに主電源によって補助電源を充電し、主電源に異常が発生した時は補助電源から負荷に電力を供給するバックアップ式電源装置において、前記主電源の出力電圧を監視し、主電源に異常が発生した時に補助電源を負荷に接続するとともに、該補助電源を負荷に接続した時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間の状態から補助電源の寿命劣化を検出するものである。

請求項２記載の補助電源寿命検出方法は、請求項１記載の補助電源寿命検出方法において、前記補助電源を負荷に接続した時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間の状態から補助電源の寿命劣化を検出する際に、補助電源に流れる負荷電流に応じて、バックアップ回数および時間を計数し、初期状態で具備する補助電源のバックアップ回数および時間と比較判別するものである。

請求項３記載の補助電源寿命検出装置は、交流電力を直流電力に変換して出力する主電源と、充電式蓄電池からなる補助電源とを備え、正常時は主電源によって負荷に電力を供給するとともに補助電源を充電し、主電源に異常が発生した時は補助電源から負荷に電力を供給するバックアップ式電源装置において、前記主電源の出力電圧を監視して主電源の異常発生を検出する電源監視手段と、該電源監視手段が主電源の異常を検出したときに補助電源を負荷に接続するように動作するスイッチ手段と、該スイッチ手段が動作して補助電源が負荷に接続された時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間を監視し、該出力電圧の変化状態から補助電源の寿命劣化を検出する寿命検出手段とを設けることにより構成したものである。

請求項４記載の補助電源寿命検出装置は、請求項３記載の補助電源寿命検出装置において、前記補助電源を負荷に接続した時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間の状態を検出するバックアップ回数時間計数回路と、バックアップ回数および時間の計数結果を保持するバックアップ回数時間メモリ回路と、負荷電流およびバックアップ時間に応じて劣化が加速する補助電源の放電深度を計数弁別する放電深度弁別論理回路およびバックアップ回数時間を比較判別する検出信号弁別論理回路とからなることを特徴とするものである。

請求項５記載の補助電源寿命検出装置は、請求項３または４記載の補助電源寿命検出装置において、前記補助電源寿命検出装置の主電源と負荷との間に第１の逆流阻止ダイオードを接続するとともに、前記補助電源と負荷との間に第２の逆流阻止ダイオードを接続し、補助電源の出力電圧を主電源の出力電圧よりも僅かに高く設定するものである。

請求項１記載の補助電源寿命検出方法による場合、主電源に異常が発生した時に補助電源を負荷に接続するとともに、該補助電源が負荷に接続された時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間の状態から補助電源の寿命劣化を検出するので、電源からの電力が絶たれた場合においても本来の目的である負荷への電力供給が可能であるとともに、寿命検出用の疑似負荷を必要とすることなしに、補助電源の寿命検出も同時に行なうことができる。

請求項２記載の補助電源寿命検出方法による場合、補助電源に流れる負荷電流に応じて、バックアップ回数および時間を計数し、初期状態で具備する補助電源のバックアップ回数および時間と比較判別するため、負荷変動に影響を受けることなく補助電源の寿命を正確に検出することができる。

請求項３記載の補助電源寿命検出装置による場合、電源監視手段が主電源の異常発生を検出するスイッチ手段が作動し、補助電源を負荷に接続し、負荷への電力供給が自動的に開始される。そして、これと同時に、補助電源が負荷に接続された時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間を寿命検出手段で監視し、該出力電圧、バックアップ回数および時間の状態から補助電源の寿命劣化を検出する。従って、本来の目的である負荷への電力供給が可能であるとともに、寿命検出用の疑似負荷を必要とすることなしに、補助電源の寿命検出も同時に行なうことができる。

請求項４記載の補助電源寿命検出装置による場合、負荷の変動によって補助電源に流れる負荷電流が変化しても、その変化の大きさを負荷電流検出手段で検出し、寿命検出手段を構成するバックアップ回数時間計数回路と、バックアップ回数および時間の計数結果を保持するバックアップ回数時間メモリ回路と、負荷電流およびバックアップ時間に応じて劣化が加速する補助電源の放電深度を計数弁別する放電深度弁別論理回路およびバックアップ回数時間を比較判別する検出信号弁別論理回路で補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間を監視し、寿命の劣化を検出する。従って、負荷変動に影響を受けることなく補助電源の寿命を正確に検出することができる。

請求項５記載の補助電源寿命検出装置による場合、主電源と負荷との間に第１の逆流阻止ダイオードを接続するとともに、補助電源と負荷との間に第２の逆流阻止ダイオードを接続し、補助電源の出力電圧を主電源の出力電圧よりも僅かに高く設定しているので、主電源と補助電源との間の逆流を防止することができる。このため、主電源に異常が発生した場合だけでなく、主電源に異常が発生していない正常時においても、スイッチ手段を閉じることにより定期的に補助電源の寿命監視を行なうことができる。

本発明にかかる補助電源寿命検出方法によれば、電源に異常が発生した時に補助電源を負荷に接続するとともに、該補助電源が負荷に接続された時の補助電源の出力電圧の変化状態から補助電源の寿命劣化を検出するようにしたので、電源からの電力が絶たれた場合においても本来の目的である負荷への電力供給が可能であるとともに、補助電源の寿命検出も同時に行なうことができ、きわめて優れた電源バックアップを実現することができる。また、従来のように補助電源の寿命検出のための疑似負荷を不要とすることができる。

また、補助電源を負荷に接続した時の補助電源の出力電圧の変化状態から補助電源の寿命劣化を検出する際に、補助電源に流れる負荷電流の大きさに応じて変化する出力電圧、バックアップ回数および時間を計数することで検出できるので、負荷変動に影響を受けることなく補助電源の寿命を正確に検出することができる。

本発明にかかる補助電源寿命検出装置は、主電源の出力電圧を監視して主電源の異常発生を検出する電源監視手段と、該電源監視手段が主電源の異常を検出したときに補助電源を負荷に接続するように動作するスイッチ手段と、該スイッチ手段が動作して補助電源が負荷に接続された時の補助電源の出力電圧の変化を監視し、該出力電圧の変化状態から補助電源の寿命劣化を検出する寿命検出手段とで構成したので、主電源からの電力が絶たれた場合においても本来の目的である負荷への電力供給が可能であるとともに、補助電源の寿命検出も同時に行なうことができる補助電源寿命監視装置を提供することができる。また、寿命検出用の疑似負荷が不要となるので、装置の部品点数を抑えることができ、回路構成を簡素化して装置の低コスト化を図ることが可能となる。

さらに、主電源と負荷との間に第１の逆流阻止ダイオードを接続するとともに、補助電源と負荷との間に第２の逆流阻止ダイオードを接続し、補助電源の出力電圧を主電源の出力電圧よりも僅かに高く設定したので、主電源と補助電源間の逆流を防止することができ、主電源に異常が発生した場合だけでなく、主電源に異常が発生していない場合においても補助電源から負荷に放電させることが可能となり、主電源に異常が発生していない正常時においても定期的に補助電源の寿命監視を行なうことができる。

発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は、本発明を適用して構成したバックアップ式電源装置の本実施例を示す。

このバックアップ式電源装置は、商用の交流電源を直流電源に変換して出力する主電源１と、主電源１と負荷７の間に接続された電源部逆流阻止ダイオード（第１の逆流阻止ダイオード）２と、主電源１を電力供給源としてバックアップユニット１４内の鉛蓄電池５を充電する充電回路３と、補助電源としての鉛蓄電池５と、鉛蓄電池５と負荷７の間に接続されたバックアップ部逆流阻止ダイオード（第２の逆流阻止ダイオード）６と、負荷７と、ＤＣ／ＤＣコンバータ８と、ホストコンピュータ１１と、主電源１の出力電圧を監視して主電源の異常発生を検出する電源監視回路１２と、電源監視回路１２によって開閉制御される鉛蓄電池出力スイッチ（スイッチ手段）１３と、鉛蓄電池５と鉛蓄電池出力スイッチ１３を含むバックアップユニット１４と、鉛蓄電池出力スイッチ１３が閉じられて鉛蓄電池５が負荷７に接続された時の鉛蓄電池５の出力電圧の変化を監視し、該出力電圧の変化状態から鉛蓄電池５の劣化を検出する寿命検出回路１５とで構成される。尚、図３の従来例と同一部分には同一の符号を付して示した。

上記実施例にかかるバックアップ式電源装置が、前述した図３の従来例と異なる点は、疑似負荷１０を不要とした点、電源監視回路１２を設けた点、鉛蓄電池出力スイッチ１３によって鉛蓄電池５と負荷７との間を接続・遮断できるようにした点、寿命検出回路１５によって鉛蓄電池５が負荷７に接続された時の鉛蓄電池５の出力電圧の変化状態から鉛蓄電池５の劣化を検出するようにした点である。

すなわち、電源監視回路１２は、主電源１の出力電圧Ｖps を監視し、その電圧状態に応じて鉛蓄電池出力スイッチ１３の開閉を制御する。主電源１の出力電圧Ｖps が正常な場合には、鉛蓄電池出力スイッチ１３を開放状態とし、鉛蓄電池５を負荷７から切り離して無駄な放電を防止する。但し、この鉛蓄電池出力スイッチ１３の開放は、充電回路３による鉛蓄電池５への充電を切り離すことを意味しない。充電回路３は、常時鉛蓄電池５を充電するように回路構成されており、前記鉛蓄電池出力スイッチ１３の開放は負荷７への接続のみを遮断することを意味するものである。

逆に、主電源１への商用電源の入力が絶たれた場合や、主電源１自体に異常が発生した場合等、主電源１の出力に異常が発生した場合には、電源監視回路１２は、主電源１の出力電圧Ｖps の低下から異常を検出し、鉛蓄電池出力スイッチ１３を閉じ、鉛蓄電池５から負荷７へ放電を開始し、バックアップするように制御する。尚、この電源監視回路１２による主電源１の出力電圧Ｖps の異常検出は、例えば、予めＤＣ／ＤＣコンバータ８の最小許容入力電圧ＶL 以上の電圧からなる比較基準電圧Ｖth を設定しておき、主電源１の出力電圧Ｖps がこの比較基準電圧Ｖth 以下になったか否かによって行なうことができる。

また、鉛蓄電池５の出力電圧ＶB は、図３の従来例とは逆に、ＶB ＞Ｖps となるように設定されており、主電源１の出力が正常な状態において鉛蓄電池出力スイッチ１３を閉じた場合に、逆流阻止ダイオード２、６の機能により、主電源１に代わって鉛蓄電池５からの電力が負荷７へ供給されるように構成されている。これによって、主電源１に異常が発生していない正常時においても、鉛蓄電池出力スイッチ１３を閉じることにより、後述するように鉛蓄電池５の寿命検出を行なうことが可能となる。尚、鉛蓄電池５の出力電圧ＶB は、ＤＣ／ＤＣコンバータ８の最大許容入力電圧ＶH 以下の値である。

以上のような構成とすることにより、交流入力電源が正常で、かつ、主電源１が正常の場合においては、主電源１から負荷７へ電力を供給し、一方、交流入力電源が切断された場合や主電源１自体に異常が発生したような場合には、バックアップユニット１４の鉛蓄電池５から負荷７へ電力を供給することができる。

上記実施例におけるバックアップ動作時の負荷７への供給電圧の変化状態を図２に示す。この図から明らかなように、電源断等の異常発生時までは負荷７への電力は主電源１から供給されており、この時の負荷７への供給電圧は主電源１の出力電圧Ｖps に等しい値である。

そして、主電源１に異常が発生し、主電源１から負荷７へ印加される供給電圧が予め設定した比較基準電圧Ｖth まで下がった時点で、電源監視回路１２がこれを検出し、鉛蓄電池出力スイッチ１３を作動してその接点を閉じる。これによって、鉛蓄電池５に切り替わり、鉛蓄電池５の出力電圧ＶB が負荷７に供給開始される。鉛蓄電池５の放電が進み、その出力電圧ＶB がＤＣ／ＤＣコンバータ８の許容入力最低電圧ＶL に到達するまでの期間、鉛蓄電池５によって電源をバックアップする。

次に、図１における補助電源である鉛蓄電池５の寿命検出回路１５について説明する。

寿命検出回路１５は、鉛蓄電池５の出力端子に接続されており、その端子電圧ＶB を監視することにより、鉛蓄電池５の劣化状態を判定する。そして、得られた鉛蓄電池５の劣化状態の検出結果は、ホストコンピュータ１１へ送られ、モニタ画面への表示、警報音鳴動、表示灯点灯等、所望の方法でシステム管理者に報知される。

この寿命検出回路１５における鉛蓄電池５の寿命検知は、次のような方法によって行なわれる。すなわち、鉛蓄電池出力スイッチ１３が閉じられることによる負荷７への供給源の切り替え時には、図２中に示すように、鉛蓄電池５の出力端子には瞬時の間、槍状に尖った最大電圧波形ＶBmax が発生する。これは、鉛蓄電池５の蓄えたエネルギーの初期値、つまり放電電流の流れていない無負荷時の鉛蓄電池５の最大電圧に該当するものであり、放電電流が流れはじめて負荷７への電力供給が開始されることにより、その放電電流によるドロップ電圧Ｖd が発生するためである。

このドロップ電圧Ｖd が発生するインピーダンス要因は、鉛蓄電池５の内部インピーダンスＺB と、鉛蓄電池５の接続箇所であるコネクタの接触抵抗Ｚc 、さらに寿命検出回路１５までのラインインピーダンスＺL に大別される。

鉛蓄電池５が劣化していない場合の内部インピーダンスＺB （初期値）は、接触抵抗ＺC やラインインピーダンスＺL と遜色ない程度に小さな値である。従って、正常時における前記ドロップ電圧Ｖd は小さい。一方、鉛蓄電池５が寿命に達して劣化した場合の内部インピーダンスＺB （劣化時）は、接触抵抗ＺCやラインインピーダンスＺL に比べてその増加分を判別することができる程度まで大きくなる。一例を挙げると、内部インピーダンスＺB ＝１０ｍ Ω（初期値）、１５０ｍ Ω（劣化時）、接触抵抗ＺC ＝３０ｍ Ω、ラインインピーダンスＺL ＝２０ｍ Ω程度である。従って、劣化時のドロップ電圧Ｖd は大きな値となる。

ところで、図２中に示すように、鉛蓄電池５は繰り返し寿命と呼ばれる許容繰り返し回数を有し、この範囲内で繰り返し放電を行うとき、放電回数が増すごとに、時間的寿命が減少する性質を有している。さらに、放電深度αが浅い電力消費量で繰り返し放電を行うと、再充電電力容量が減少する性質を有しており、鉛蓄電池５のバックアップ時間を短くする方向にはたらく。両者は許容入力最低電圧VL(または比較基準電圧Vth)を検出する時間が短くなることで判別できる。従って、鉛蓄電池５のバックアップ時間（図２中ではVth_n電圧検出時間）を検出することで、鉛蓄電池５のバックアップ開始時に有するバックアップ最大時間td_sと比較することにより、鉛蓄電池５の劣化を検出でき寿命を判別することができる。

上述した鉛蓄電池５の寿命検出は、主電源１の異常発生とは非同期に、定期的な検出動作として行なうことが可能である。すなわち、主電源１に異常がなく、主電源１から負荷７に正常に電力を供給している状態において、図示しないタイマーや手動操作によって鉛蓄電池出力スイッチ１３を動作させ、スイッチを閉じると、主電源１の出力電圧Ｖps よりも鉛蓄電池５の出力電圧ＶB の方が電圧が僅かに高く設定されているので、バックアップ部逆流阻止ダイオード６は順方向バイアス、電源部逆流阻止ダイオード２は逆バイアスとなり、主電源１からの出力は電源部逆流阻止ダイオード２によって阻止され、バックアップ部逆流阻止ダイオード６を経由して鉛蓄電池５から負荷７に電力を供給することができ、上述の場合と同様に、この供給電圧切り替え時のドロップ電圧Ｖd から鉛蓄電池５の寿命を検出することができる。

また、上記実施例の場合には、鉛蓄電池５の寿命検出そのものがバックアップユニット１４から実際の負荷７への電力供給時を利用して行なわれているため、仮にこの寿命検出時に主電源１からの出力電圧Ｖps に異常が発生したとしても、鉛蓄電池５によってそのままバックアップを継続すればよく、寿命検出動作によって負荷７に対する電力供給が途切れることのないバックアップ方式を実現することができる。

以下、第本実施例における寿命検出回路１５の寿命検出動作について説明する。

主電源１に異常が発生して蓄電池出力スイッチ１３が閉じられると、鉛蓄電池５から負荷７に向けて、その時の負荷状態に応じた負荷電流Ｉが供給開始される。そして、この時に発生する鉛蓄電池５のドロップ電圧Ｖdn が発生する。鉛蓄電池５の降下電圧Ｖdn は、バックアップ時間をさらに強制的に継続すると、比較基準電圧Vthに迄降下する。このときの比較基準電圧Ｖth_n＝Vth_s、Vth_1、Vth_2、Vth_3と放電可能時間td_n＝td_s、td_1、td_2、td_3とすると、バックアップ回数に応じた比較基準電圧Ｖth_n検出で、バックアップ時間td_nを検出できる。繰り返し使用開始時では、負荷が必要とするバックアップ時間td_nに対して、鉛蓄電池５の最大バックアップ時間td_sは充分余裕がある。従って、一般的な繰り返し使用におけるバックアップにおいて、即ち放電深度αが小さい範囲のバックアップでは、鉛蓄電池５の劣化が始まった時点（劣化時：少短）のバックアップ時間td_1以上では問題は発生しない。しかし、繰り返し使用回数が増して、鉛蓄電値５の劣化が進行すると、劣化時：中短のバックアップ時間td_2に近づき、更に繰り返し使用回数が増しと、劣化時：多短のバックアップ時間td_3に至る。このときの鉛蓄電池劣化時（多短）のバックアップ時間td_3が本来負荷７が必要とするバックアップ時間td_nより、短くなるため、バックアップ不能になる。したがって、この場合は、バックアップ時間td_2をもって鉛蓄電池５の寿命と判断する。

鉛蓄電池５の出力はバックアップ回数時間メモリ回路１７に送られると同時に前記負荷電流Ｉが流れると、出力電圧がバックアップ回数時間計数回路１６に送られる。バックアップ回数時間計数回路１６では、バックアップ回数およびバックアップ時間を計数し、出力信号としてバックアップ回数時間メモリ回路１７に送られる。バックアップ回数時間メモリ回路１７では、バックアップの回数および時間を必要に応じて格納保持すると同時に検出弁別論理回路１９へ送る。一方、放電深度弁別回路１８はバックアップ回数時間メモリ回路１７の情報をもとに、鉛蓄電池５の繰り返し使用回数の情報即ち放電深度αと鉛蓄電池５の種類および個別の性質に応じた定数kと、許容繰り返し放電回数Ｙから、放電深度αにおける許容繰り返し放電回数Ｘを算出し、出力信号を検出弁別論理回路１９へ送る。検出弁別論理回路１９は、バックアップ回数時間メモリ回路１７からバックアップの都度送られてくる、バックアップ回数および時間情報と放電深度弁別回路１８から送られてくる、許容繰り返し放電回数Ｘを受信し、許容繰り返し放電回数Ｘに近づいた時点、またはバックアップ時間td_nが必要バックアップ時間（ここではtd_2）に近づいた時点で鉛蓄電池５は劣化が進んで寿命に達していると判定する。

そして、この検出結果は、ホストコンピュータ１１へ送られ、モニタ画面への表示、警報音鳴動、表示灯点灯等、所望の方法でシステム管理者に報知される。

このようにして、第１の実施例にかかるバックアップ式電源装置の場合、負荷７の負荷変動に影響を受けることなく鉛蓄電池５の寿命を正確に検出することができる。

尚、図１に示した例では、負荷電流検出用抵抗１６はバックアップ部逆流阻止ダイオード６の手前側に接続したが、ダイオード６の下流側に接続してもよい。

本発明を適用して構成したバックアップ式電源装置に第１の実施例を示すブロック図である。図１のバックアップ式電源装置におけるバックアップ動作時の負荷への供給電圧の変化状態を示す図である。従来のバックアップ式電源装置の一例を示すブロック図である。図３のバックアップ式電源装置におけるバックアップ動作時の負荷への供給電圧の変化状態を示す図である。

符号の説明

１主電源
２電源部逆流阻止ダイオード（第１の逆流阻止ダイオード）
３充電回路
５鉛蓄電池（補助電源）
６バックアップ部逆流阻止ダイオード（第２の逆流阻止ダイオード）
７負荷
８ＤＣ／ＤＣコンバータ
１１ホストコンピュータ
１２電源監視回路（電源監視手段）
１３鉛蓄電池出力スイッチ（スイッチ手段）
１４バックアップユニット
１５寿命検出回路（寿命検出手段）
１６バックアップ回数時間計数回路
１７バックアップ回数時間メモリ回路
１８放電深度弁別論理回路
１９検出信号弁別論理回路

Claims

交流電力を直流電力に変換して出力する主電源と、充電式蓄電池からなる補助電源とを備え、正常時は主電源によって負荷に電力を供給するとともに主電源によって補助電源を充電し、主電源に異常が発生した時は補助電源から負荷に電力を供給するバックアップ式電源装置において、前記主電源の出力電圧を監視し、主電源に異常が発生した時に補助電源を負荷に接続するとともに、該補助電源を負荷に接続した時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間の状態から補助電源の寿命劣化を検出することを特徴とするバックアップ式電源装置の補助電源寿命検出方法。
前記補助電源を負荷に接続した時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間の状態から補助電源の寿命の劣化を検出する際に、補助電源に流れる負荷電流に応じて、バックアップ回数と時間を計数し、初期状態で具備する補助電源のバックアップ回数および時間と比較判別することを特徴とする請求項１記載のバックアップ式電源装置の補助電源寿命検出方法。
交流電力を直流電力に変換して出力する主電源と、充電式蓄電池からなる補助電源とを備え、正常時は主電源によって負荷に電力を供給するとともに補助電源を充電し、主電源に異常が発生した時は補助電源から負荷に電力を供給するバックアップ式電源装置において、前記主電源の出力電圧を監視して主電源の異常発生を検出する電源監視手段と、該電源監視手段が主電源の異常を検出したときに前記補助電源を負荷に接続するように動作するスイッチ手段と、該スイッチ手段が動作して補助電源が負荷に接続された時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間を監視し、該出力電圧、バックアップ回数および時間の状態から補助電源の寿命劣化を検出する寿命検出手段とを設けたことを特徴とするバックアップ式電源装置の補助電源寿命監視装置。
前記補助電源を負荷に接続した時の補助電源の出力電圧、バックアップ回数および時間の状態を検出するバックアップ回数時間計数回路と、バックアップ回数および時間の計数結果を保持するバックアップ回数時間メモリ回路と、負荷電流およびバックアップ時間に応じて劣化が加速する補助電源の放電深度を計数演算する放電深度加算論理回路およびバックアップ回数時間を比較判別する検出信号弁別論理回路とからなることを特徴とする請求項３記載のバックアップ式電源装置の補助電源寿命監視装置。
前記主電源と負荷との間に第１の逆流阻止ダイオードを接続するとともに、前記補助電源と負荷との間に第２の逆流阻止ダイオードを接続し、補助電源の出力電圧を主電源の出力電圧よりも僅かに高く設定したことを特徴とする請求項３または４記載のバックアップ式電源装置の補助電源寿命監視装置。