JP2009213248A - バッテリ装置及びその制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】停電やバッテリ交換等に際しても安定した電力供給を可能にし、更に小型化、低コスト化等を図る。
【解決手段】複数のバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎからなるバッテリパック３と予備バッテリ４とがバッテリ入出力ライン５に接続され、バッテリ切替部６−１，６−２，・・，６−ｎと、予備バッテリ切替部７と、バッテリ切替制御部２０と、バッテリ診断部２１とを備えるバッテリ装置１において、各バッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎ及び予備バッテリ４は、バッテリ入出力ライン５上に互いに直列に接続され、バッテリ切替制御部２０は、バッテリ診断部２１により異常があると判定されたバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎをバッテリ入出力ライン５から切断すると共に、予備バッテリ４をバッテリ入出力ライン５に接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、コンピュータシステム等の負荷装置へ電力を供給するバッテリ装置及びその制御方法に関し、特に商用電源の停電等が発生した場合でも、負荷装置への電力供給を可能にするものに関する。

コンピュータシステム等の負荷装置に用いられる一般的なバッテリ装置は、商用電源からの入力を整流して直流とし、更にＤＣ／ＤＣコンバータで適正な電圧に調整した電力を供給するものである。また、バッテリ装置の内部に備えられるバッテリとして、充放電が可能な二次電池が使用される場合が多く、この場合にはバッテリの充電又は放電を効果的に行うための制御が行われる。このような制御においては、一般的に電源からの電力供給が安定している時にバッテリの充電を行い、電源からの電力供給が停止又は不安定となった時にバッテリの放電による電力を負荷装置に供給することにより、停電等の不具合に対処できるようになされている。

しかし、上記のようなバッテリ装置に使用されるバッテリは、コンピュータシステム等の本体部分と比較して、その寿命が短く、又故障等の不具合が生じる場合があるため、本体の使用期間中に交換等の作業が必要となることが多い。このようなバッテリの交換等の作業を行う際には、バッテリによる放電が停止されるので、商用電源の不具合等に対処できなくなるといった問題が生ずる。

上記のような問題に対処するものとして、次のような従来技術が開示されている。この従来技術に係るバッテリ装置は、複数のバッテリからなるバッテリ群と、これらのバッテリを切り替える複数のバッテリ切替え部と、各バッテリ切替え部の動作を制御するバッテリ制御部とを備え、バッテリ制御部は、各バッテリ切替え部へ切替えの指示を出すバッテリ切替え制御部と、バッテリラインに接続され常に各バッテリのバッテリ状態を監視し、バッテリ状態信号をバッテリ切替え制御部に出力するバッテリ状態認識部とを備えるものである（特許文献１参照）。これにより、バッテリ異常が発生してもシステム性能を低下させることなくバッテリ交換が可能になるとされている。
特開２００４−３２８８１号公報

しかしながら、上記特許文献１に係るバッテリ装置においては、複数のバッテリが並列に接続される構成であるため、バッテリ装置の大型化、コストの増加等の問題があった。

そこで、本発明は、商用電源の停電やバッテリの交換作業等に際しても、電力低下による不具合を防ぐことができると共に、バッテリ装置の小型化、低コスト化等を実現できるようにすることを目的とする。

本発明に係るバッテリ装置は、複数のバッテリからなるバッテリパックと予備バッテリとが、電源から負荷装置までを電気的に連通させるバッテリ入出力ラインに接続され、前記各バッテリを前記バッテリ入出力ラインに対して接続又は切断可能にするバッテリ切替部と、前記予備バッテリを前記バッテリ入出力ラインに対して接続又は切断可能にする予備バッテリ切替部と、前記バッテリ切替部及び前記予備バッテリ切替部を制御するバッテリ切替制御部と、前記バッテリ及び前記予備バッテリの状態を診断するバッテリ診断部とを備えるものであって、前記各バッテリ及び前記予備バッテリは、前記バッテリ入出力ライン上に互いに直列に接続され、前記バッテリ切替制御部は、前記バッテリ診断部により異常があると判定された前記バッテリが存する場合に、該バッテリを前記バッテリ入出力ラインから切断すると共に、前記予備バッテリを前記バッテリ入出力ラインに接続するものである。

また本発明に係るバッテリ装置の制御方法は、電源から負荷装置までを電気的に連通させるバッテリ入出力ラインに、バッテリパックを構成する複数のバッテリと予備バッテリとが互いに直列に接続され、前記各バッテリを前記バッテリ入出力ラインに対して接続又は切断可能にするバッテリ切替部と、前記予備バッテリを前記バッテリ入出力ラインに対して接続又は切断可能にする予備バッテリ切替部と、前記バッテリ切替部及び前記予備バッテリ切替部を制御するバッテリ切替制御部と、前記バッテリ及び前記予備バッテリの状態を診断するバッテリ診断部とを備えるバッテリ装置に対する制御方法であって、前記バッテリ診断部が、前記バッテリに異常があるか否かを判定するステップと、前記バッテリ診断部により異常があると判定された前記バッテリが存する場合に、前記バッテリ切替制御部が、該異常があると判定されたバッテリを前記バッテリ入出力ラインから切断すると共に、前記予備バッテリを前記バッテリ入出力ラインに接続するステップとを有するものである。

本発明によれば、商用電源の停電やバッテリの交換作業等に際しても、電力低下による不具合を防ぐことができると共に、バッテリ装置の小型化、低コスト化等を実現することができる。

発明の実施の形態１．
図１において、本実施の形態にかかるバッテリ装置１が示されている。このバッテリ装置１は、複数のバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎからなるバッテリパック３、予備バッテリ４、商用電源等の電源からコンピュータシステム等の負荷装置まで電気的に連通するバッテリ入出力ライン５、バッテリ入出力ライン５上において各バッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎを直列に接続又は切断可能にする複数のバッテリ切替部６−１，６−２，・・，６−ｎ、バッテリ入出力ライン５上において予備バッテリ４を各バッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎに対して直列に接続又は切断可能にする予備バッテリ切替部７、バッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎ及び予備バッテリ４の状態を監視すると共にバッテリ切替部６−１，６−２，・・，６−ｎ及び予備バッテリ切替部７を制御するバッテリ制御部８を備えて構成される。

各バッテリ切替部６−１，６−２，・・，６−ｎ及び予備バッテリ切替部７は、それぞれスイッチング素子１０−１，１０−２，・・，１０−ｎ，１１を備えている。これらのスイッチング素子１０−１，１０−２，・・，１０−ｎ，１１は、それぞれ対応するバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎ又は予備バッテリ４に、バッテリライン１５−１，１５−２，・・，１５−ｎ，１６を介して接続されていると共に、これらバッテリライン１５−１，１５−２，・・，１５−ｎ，１６への通電をバイパスさせるバイパスライン１７−１，１７−２，・・，１７−ｎ，１８を備えている。また、通電方向最上位に配置される第１のバッテリ切替部６−１のスイッチング素子１０−１に、バッテリ入出力ライン５の電源側部分が接続され、通電方向最下位に配置される予備バッテリ切替部７のスイッチング素子１１に、バッテリ入出力ライン５の負荷装置側部分が接続されている。

バッテリ制御部８は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、記憶手段（ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等）、入出力ポート（Ｉ／Ｏ）等から構成され、記憶手段に格納された各種プログラムに基づいて、以下の本発明に特有の制御を実行するものであり、その機能的な部分としてバッテリ切替制御部２０及びバッテリ診断部２１を有して構成される。

バッテリ切替制御部２０は、第１のバッテリ切替部６−１よりも上流（電源）側のバッテリ入出力ライン５からの信号２２に基づいて、バッテリ入出力ライン５の状態を監視する。また、このバッテリ入出力ライン５の状態、及び後述するバッテリ診断部２１からのアラーム信号２７に基づいて、各バッテリ切替部６−１，６−２，・・，６−ｎ又は予備バッテリ切替部７のスイッチング素子１０−１，１０−２，・・，１０−ｎ，１１に切替信号２５を出力する。切替信号２５を受信したスイッチング素子１０−１，１０−２，・・，１０−ｎ，１１は、バッテリライン１５−１，１５−２，・・，１５−ｎ，１６を切断するように、且つバイパスライン１７−１，１７−２，・・，１７−ｎ，１８を接続させるように（図１中スイッチング素子１０−１，１０−２，・・，１０−ｎの破線で示す状態に）変位し、対応するバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎ又は予備バッテリ４をバッテリ入出力ライン５から切り離した状態にする。

バッテリ診断部２１は、各バッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎ又は予備バッテリ４との間で送受される信号に基づいて、これらのバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎ又は予備バッテリ４が正常に機能しているか否かを診断する。正常に機能していない、即ち電圧が所定値以下である等の不具合を有するバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎ又は予備バッテリ４が存する場合には、その旨を通知するアラーム信号２７をバッテリ切替制御部２０に出力する。本実施の形態においては、このバッテリ診断部２１は、バッテリ切替制御部２０によりバッテリ入出力ライン５から切り離されたバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎ又は予備バッテリ４について、正常か否かの診断を実施する。

そして、バッテリ切替制御部２０は、バッテリ診断部２１からのアラーム信号２７に基づいて、不具合のあるバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎをバッテリ入出力ライン５から切り離すと共に、予備バッテリ４をバッテリ入出力ライン５に接続する（図１中スイッチング素子１１を破線で示す状態にする）。尚、バッテリ診断部２１による診断の結果、予備バッテリ４に不具合があると診断された場合には、予備バッテリ４をバッテリ入出力ライン５に接続させない。

次に、図２において、上記バッテリ制御部８による制御例を説明する。この例では、第ｎ番目のバッテリ２−ｎを診断し、その診断結果が異常であった場合を示す。先ず、バッテリ切替制御部２０により、バッテリ入出力ライン５が安定した状態であるか否かが判定され（Ｓ１００）、安定した状態ではないと判定された場合（Ｎ）、即ち電源からの電圧が所定値以下である場合等には、この制御ルーチンからアウトし、安定した状態であると判定された場合（Ｙ）には、バッテリ切替制御部２０がバッテリ切替部６−ｎに対して切替信号２５を出力し、バッテリ２−ｎをバッテリ入出力ライン５から切り離す（Ｓ１０１）。その後、バッテリ２−ｎに対してバッテリ診断部２１による診断が実施される（Ｓ１０２）。即ち、バッテリ２−ｎの診断は、バッテリ入出力ライン５が安定していることを条件として実施される。

次いで、バッテリ診断部２１による診断の結果、バッテリ２−ｎが異常であるか否かが判定され（Ｓ１０３）、異常ではないと判定された場合（Ｎ）には、バッテリ切替制御部２０により、バッテリ２−ｎをバッテリ入出力ライン５に接続させ（Ｓ１０４）、この制御ルーチンからアウトする。一方、Ｓ１０３において、バッテリ２−ｎが異常であると判定された場合（Ｙ）、即ちバッテリ２−ｎの電圧が所定値以下である場合等には、バッテリ診断部２１がバッテリ切替制御部２０に対してアラーム信号２７を出力し（Ｓ１０５）、このアラーム信号２７を受信したバッテリ切替制御部２０がバッテリ２−ｎをバッテリ入出力ライン５から切り離した状態に維持する（Ｓ１０６）と共に、予備バッテリ４をバッテリ入出力ライン５に接続する（Ｓ１０７）。

以上のように、本構成によれば、バッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎに異常が発生した場合には、異常状態にあるバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎがバッテリ入出力ライン５から切り離され、予備バッテリ４がバッテリ入出力ライン５に接続される。これにより、バッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎに異常が生じた場合でも、負荷装置の運転状態を良好に維持できる程度の電力供給を継続しながら、バッテリ交換等の作業を行うことができる。また、複数のバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎ及び予備バッテリ４を直列に接続したことにより、従来のように並列に接続した場合よりも少数のバッテリによって同等の電力を発生させることができるので、バッテリ装置１の小型化、軽量化、低コスト化等を図ることができる。更に、バッテリ入出力ライン５の状態が安定している場合、即ち電源からの電力供給が安定している場合にのみバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎの診断が行われるので、停電等による不安定な状況下で、バッテリ入出力ライン５からバッテリ２−１，２−２，・・，２−ｎが切断されることを防ぐことができ、負荷装置に安定した電力を供給することができる。

本発明に係るバッテリ装置の構造を示すブロック図である。 本発明に係るバッテリ装置におけるバッテリ制御部による制御例を示すフローチャートである。

符号の説明

１ バッテリ装置
２−１，２−２，・・，２−ｎ バッテリ
３ バッテリパック
４ 予備バッテリ
５ バッテリ入出力ライン
６−１，６−２，・・，６−ｎ バッテリ切替部
７ 予備バッテリ切替部
８ バッテリ制御部
１０−１，１０−２，・・，１０−ｎ スイッチング素子
１１ スイッチング素子
１５−１，１５−２，・・，１５−ｎ バッテリライン
１６ バッテリライン
１７−１，１７−２，・・，１７−ｎ バイパスライン
１８ バイパスライン
２０ バッテリ切替制御部
２１ バッテリ診断部

Claims (4)

1. 複数のバッテリからなるバッテリパックと予備バッテリとが、電源から負荷装置までを電気的に連通させるバッテリ入出力ラインに接続され、
   前記各バッテリを前記バッテリ入出力ラインに対して接続又は切断可能にするバッテリ切替部と、前記予備バッテリを前記バッテリ入出力ラインに対して接続又は切断可能にする予備バッテリ切替部と、前記バッテリ切替部及び前記予備バッテリ切替部を制御するバッテリ切替制御部と、前記バッテリ及び前記予備バッテリの状態を診断するバッテリ診断部とを備えるバッテリ装置であって、
   前記各バッテリ及び前記予備バッテリは、前記バッテリ入出力ライン上に互いに直列に接続され、
   前記バッテリ切替制御部は、前記バッテリ診断部により異常があると判定された前記バッテリが存する場合に、該バッテリを前記バッテリ入出力ラインから切断すると共に、前記予備バッテリを前記バッテリ入出力ラインに接続する、
   バッテリ装置。
2. 前記バッテリ切替制御部は、前記バッテリ入出力ラインの状態が安定していると判定された場合に、前記バッテリのいずれか１つ又は複数を前記バッテリ入出力ラインから切断し、
   前記バッテリ診断部は、前記切断されたバッテリに対して前記診断を実施する、
   請求項１記載のバッテリ装置。
3. 電源から負荷装置までを電気的に連通させるバッテリ入出力ラインに、バッテリパックを構成する複数のバッテリと予備バッテリとが互いに直列に接続され、
   前記各バッテリを前記バッテリ入出力ラインに対して接続又は切断可能にするバッテリ切替部と、前記予備バッテリを前記バッテリ入出力ラインに対して接続又は切断可能にする予備バッテリ切替部と、前記バッテリ切替部及び前記予備バッテリ切替部を制御するバッテリ切替制御部と、前記バッテリ及び前記予備バッテリの状態を診断するバッテリ診断部とを備えるバッテリ装置に対する制御方法であって、
   前記バッテリ診断部が、前記バッテリに異常があるか否かを判定するステップと、
   前記バッテリ診断部により異常があると判定された前記バッテリが存する場合に、前記バッテリ切替制御部が、該異常があると判定されたバッテリを前記バッテリ入出力ラインから切断すると共に、前記予備バッテリを前記バッテリ入出力ラインに接続するステップと、
   を有するバッテリ装置の制御方法。
4. 前記バッテリ入出力ラインの状態が安定している場合に、前記バッテリ切替手段が、前記バッテリのうちのいずれか１つ又は複数を前記バッテリ入出力ラインから切断するステップを有し、
   前記バッテリ診断部は、該ステップにおいて切断されたバッテリに対して、前記診断を実施する、
   請求項３記載のバッテリ装置の制御方法。

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