JP2012100517A - Backup power supply device and computer system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、電気二重層コンデンサを用いたバックアップ電源装置及び計算機システムに関する。 Embodiments described herein relate generally to a backup power supply apparatus and a computer system using an electric double layer capacitor.
近年、ＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）などの急激な普及に伴い、小型電源バックアップとして電気二重層コンデンサを用いたバッテリーバックアップ方法が研究されている。従来のバッテリーは、耐用年数が短く定期的な交換を要すること。また。充電時間が長いことなどが背景にある。なお、電気二重層コンデンサを用いた電力貯蔵装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。 In recent years, with the rapid spread of PCs (Personal Computers) and the like, a battery backup method using an electric double layer capacitor as a small power source backup has been studied. Conventional batteries have a short service life and require regular replacement. Also. The background is the long charging time. In addition, the electric power storage apparatus using an electric double layer capacitor is known (for example, refer patent document 1).
しかしながら、特許文献１記載の発明は、頻繁に入力電圧が低下することがある環境では、バッテリー電圧が放電により低下してしまうため、バックアップが不確実になるという課題がある。
However, the invention described in
本発明は、上述した課題を解決するためになされたもので、バックアップを確実に行うことが可能なバックアップ電源装置及び計算機システムを提供することを目的とする。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is that it provides a backup power supply apparatus and a computer system that can reliably perform backup.
上記目的を達成するために、本発明の請求項１記載のバックアップ電源装置は、供給されるＤＣ電源をバックアップするバックアップ電源装置であって、充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、前記ＤＣ電源の電源出力によって前記充電池部の電気二重層コンデンサを充電するとともに、前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電に達したことを検知して満充電信号を出力する充電制御部と、前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れかを選択するための電源切換部と、この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、を備え、前記出力制御部は、前記充電制御部から出力された満充電信号によって前記電源出力をオンすることを特徴とする。
In order to achieve the above object, a backup power supply device according to
また、本発明の請求項２記載のバックアップ電源装置は、供給されるＤＣ電源をバックアップするバックアップ電源装置であって、充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、前記ＤＣ電源の電源出力によって前記充電池部の電気二重層コンデンサを充電するとともに、前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電に達したことを検知して満充電信号を出力する充電制御部と、前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れかを選択するための電源切換部と、この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、当該バックアップ電源装置によってバックアップされる負荷側のシャットダウン完了信号を入力するシャットダウン完了入力部と、を備え、前記出力制御部は、前記満充電信号によって前記電源出力をオンし、前記シャットダウン完了により前記電源出力をオフすることを特徴とする。
The backup power supply apparatus according to
さらに、本発明の請求項３記載のバックアップ電源装置は、供給されるＤＣ電源をバックアップするバックアップ電源装置であって、充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、前記ＤＣ電源の電源出力によって前記充電池部の電気二重層コンデンサを充電するとともに、前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電に達したことを検知して満充電信号を出力する充電制御部と、この充電制御部の充電電圧をモニタする充電電圧モニタ部と、前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れかを選択するための電源切換部と、この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、を備え、前記充電電圧モニタ部は、前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電電圧よりは低い第１の目標電圧に達すると、前記出力制御部に対して出力許可信号を出力し、前記出力制御部は、前記出力許可信号によって電源出力をオンすることを特徴とする。
Furthermore, the backup power supply device according to
さらにまた、本発明の請求項４記載のバックアップ電源装置は、供給されるＤＣ電源をバックアップするバックアップ電源装置であって、充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、前記ＤＣ電源の電源出力によって前記充電池部の電気二重層コンデンサを充電するとともに、前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電に達したことを検知して満充電信号を出力する充電制御部と、前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れか出力電圧の高い方の電源出力を選択するための電源切換部と、この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、当該バックアップ電源装置から負荷側に供給する出力電流をモニタする出力電流モニタ部と、を備え、前記出力電流モニタ部は、前記出力電流を監視し、当該出力電流が一定時間規定値より下がった場合に、当該負荷側のシャットダウンが完了したものと判定し、前記出力制御部に出力停止信号を送信し、前記出力制御部は、前記満充電信号によって前記電源出力をオンし、前記モニタ部からの出力停止信号を受信したとき前記電源出力をオフすることを特徴とする。
Furthermore, the backup power supply device according to
また、本発明の請求項５記載の計算機システムは、供給されるＤＣ電源をバックアップするバックアップ電源装置及びコンピュータ部を備えた計算機システムであって、前記バックアップ電源装置は、前記ＤＣ電源電圧が停電になった際に電源停止信号を送信する電源モニタ部と、充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、前記充電池部の充電量を検知する充電量モニタ部と、前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れかを選択するための電源切換部と、この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、前記バックアップ電源装置の出力電流を測定する電流測定器と、を備え、前記コンピュータ部は、前記バックアップ電源装置から電源供給を受けるＰＣ電源部と、前記電源モニタ部から出力された電源停止信号を受信した際、ハイバネーション処理を実行し、当該ハイバネーション処理完了時にはハイバネーション完了信号を出力する制御手段と、を備え、前記充電量モニタ部は、前記ＤＣ電源の停電が発生した際、前記制御手段によって実行されるハイバネーション処理を実行するのに必要な充電量を計測し、前記ＤＣ電源の停電復帰の際、前記充電池部の充電量が前記ハイバネーション処理を実行するのに必要な充電量に達したとき、前記出力制御部を制御し、前記ＰＣ電源部に電源供給を行うことを特徴とする。
The computer system according to
本発明の電気二重層コンデンサを用いたバックアップ電源装置（以下、バックアップ電源装置と称する。）は、満充電又は負荷側の状態に応じて当該バックアップ電源装置からの電源供給を制御することによりバックアップ電源措置からの放電を低減することができる。 A backup power supply using the electric double layer capacitor of the present invention (hereinafter referred to as a backup power supply) is a backup power supply by controlling the power supply from the backup power supply according to the state of full charge or load side. The discharge from the measures can be reduced.
また、本発明のＰＣは、ＰＣ部とバックアップ電源部を一体に構成したもので、ＰＣ部がハイバネーション処理を行うのに必要な電力量を測定する手段及びハイバネーション終了信号を用いてバックアップ電源部の充電池部の電力消費を低減する手段を備える。このような構成にすることにより、瞬時停電などが発生した場合であってもＰＣがハイバネーション処理を行うのに必要な電気二重層コンデンサによる充電電流が確保されるため、安全なＰＣが確保される。以下、本発明を実施するための形態を図面を参照して説明する。 The PC according to the present invention is configured by integrating the PC unit and the backup power supply unit. The PC unit uses a means for measuring the amount of power required for performing the hibernation process and the hibernation end signal. Means for reducing the power consumption of the rechargeable battery unit are provided. With such a configuration, even if an instantaneous power failure occurs, a charging current by the electric double layer capacitor necessary for the PC to perform hibernation processing is ensured, so that a safe PC is secured. . Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明の実施例１に係るバックアップ電源装置の一例である。図２は、図１に示す充電制御部１及び充電池部２の詳細図である。本実施例では、電気二重層コンデンサを用いて形成した充電池が下記（１）及び（２）の条件を満たすことを条件とする。
1 is an example of a backup power supply apparatus according to
（１）ＤＣ電源電圧>電気二重層コンデンサの満充電電圧
（２）電気二重層コンデンサの容量が、バックアップ電源装置の耐用年数を通じて、ＤＣ電源停止から負荷としてのＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）のシャットダウン処理が正常終了するまでの間、バックアップ電源を供給できる容量を有するものとする。
(1) DC power supply voltage> full-charge voltage of electric double layer capacitor (2) The capacity of the electric double layer capacitor is changed over the service life of the backup power supply device from shutdown of DC power supply to PC (Personal Computer) shutdown processing It is assumed that it has a capacity capable of supplying backup power until normal termination.
本実施例１のバックアップ電源装置１００は、充電制御部１、充電池部２、電源切換部３、ＤＣ−ＤＣコンバータ部（定電圧手段）４、出力制御部５及び電源モニタ部６を有して構成される。
The backup
また、ＤＣ電源１１０及び上記バックアップ電源装置１００でバックアップシステム１５０を構成し、負荷としてのＰＣ２００の電源をバックアップする。以下、本実施例では上記ＰＣ２００の電源をバックアップする場合を例に説明する。
The DC
充電制御部１は、充電池部２を充電するもので、充電制御器１１、トランスＬ１、ＮチャネルＭＯＳＦＥＴ（第２のスイッチ手段）１３（以下、ＦＥＴ１３と称す。）及び抵抗Ｒ６・Ｒ７等で構成される。
The
トランスＬ１は、充電制御器１１のＧＡＴＥに接続されたＦＥＴ１３がパルス状にオン・オフ駆動され、当該トランスＬ１の１次側に供給されたＤＣ電源１１０の電力が２次側に伝達される。その際、トランスの巻数比によって設定される電圧が２次側に発生する。本実施例では、ＤＣ電源１１０の電圧である１次側の電圧（例えば、１２Ｖ）に対して巻数比Ｎ（Ｎ＝１）倍した正・負の電圧が２次側に発生する。ＤＣ電源１１０の電圧値が低い場合には、巻数比Ｎの値を大きな値（例えば、Ｎ＝１０など）にして昇圧した後に電気二重層コンデンサを充電する場合もあるが、本実施例では、負荷ＰＣ２００で必要とするＤＣ電源電圧の供給が可能であることから、巻数比Ｎの値を小さな値（Ｎ＝１）とすることができる。その分、２次電流を十分とることができるため、本実施例のように比較的容量が大きい電気二重層コンデンサを充電する場合には好適である。
In the transformer L1, the
トランスＬ１の２次側に発生した電圧は、ダイオードＤ１によって正電圧が取出されて電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５に供給される。 The voltage generated on the secondary side of the transformer L1 is taken out by the diode D1 and supplied to the electric double layer capacitors C1 to C5.
このようにして、２次電流を十分確保し電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５に供給することにより、本発明の課題の一つである高速充電が可能になる。 In this way, by sufficiently securing the secondary current and supplying it to the electric double layer capacitors C1 to C5, high-speed charging which is one of the problems of the present invention becomes possible.
電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５にバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ５が接続される。このバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ５によって２次電圧が分圧され。その分圧された電圧がそれぞれ電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５に加わる。このようにすることにより、電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５の中の内部インピーダンスの変動に関わらず当該電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５の両端に均一な電圧が加わる。バランス抵抗と言われる所以である。 Balance resistors R1 to R5 are connected to the electric double layer capacitors C1 to C5. The secondary voltage is divided by the balance resistors R1 to R5. The divided voltages are applied to the electric double layer capacitors C1 to C5, respectively. By doing so, a uniform voltage is applied to both ends of the electric double layer capacitors C1 to C5 regardless of variations in internal impedance in the electric double layer capacitors C1 to C5. This is why it is called balance resistance.
このバランス抵抗Ｒ１〜Ｒ５を用いることにより、電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５に供給される電源の電圧変動を低減することができる。また、同一容量の電気二重層コンデンサであっても耐圧を下げることができるため、経済的であるだけでなく小型化することができる。 By using the balance resistors R1 to R5, it is possible to reduce voltage fluctuations of the power source supplied to the electric double layer capacitors C1 to C5. In addition, even with an electric double layer capacitor having the same capacity, the breakdown voltage can be lowered, so that it is not only economical, but also can be miniaturized.
本実施例では、上述した５個の電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５を直列接続して構成することにより満充電時１０．５Ｖの出力電圧が得られる。 In this embodiment, the above-described five electric double layer capacitors C1 to C5 are connected in series to obtain an output voltage of 10.5 V when fully charged.
電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５が充電されると、このときの２次側電圧が１次側に逆反射するため、この１次側電圧が抵抗Ｒ６を通してＲＶｏｕｔに流れ込む。この電流が充電制御器１１によって検知される。このようにして、電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５に充電された充電電圧が検知（モニタ）される。
When the electric double layer capacitors C1 to C5 are charged, the secondary side voltage at this time is reflected back to the primary side, so that the primary side voltage flows into RVout through the resistor R6. This current is detected by the
充電制御器１１は、検知した充電電圧が満充電電圧に達すると、満充電信号１２を出力する。
When the detected charge voltage reaches the full charge voltage, the
充電池部２は、ＤＣ電源１１０の入力電圧が低下した場合に、当該バックアップ電源装置１００の出力コネクタＣ１に接続された負荷（ここでは、ＰＣ２００）がシャットダウン処理を完了するまでの時間、電源を供給する。従って、少なくとも、当該時間、安定した電源を供給する必要がある。
When the input voltage of the
出力制御部５は、ＰチャネルＭＯＳＦＥ（第１のスイッチ手段）Ｔ５１（以下、ＦＥＴ５１と称する。）のゲートＧを制御し、ＤＣ−ＤＣコンバータ部４の出力電圧をＰＣ２００に供給する。
The
電源切換部３は、ＤＣ電源１１０の電源出力又は充電池部２の電源出力の内、出力電圧の高い方の電源を選択して出力するように切り換える。充電池部２の出力は電源切換部３のＶｉｎに接続され、ＤＣ電源１１０の出力は、ＦＥＴ３２の入力端に接続される。このＦＥＴ３２の出力端は、電源切換部３のＳＥＮＳＥに接続される。電源切換部３は、Ｖｉｎに入力された充電池部２の出力電圧とＳＥＮＳＥに入力されたＤＣ電源の出力電圧を比較し、入力電圧の高い方のＦＥＴをオンにし、入力電圧の低い方のＦＥＴをオフにする。両方の電圧を比較するために抵抗Ｒ１０が使用される。
The power
このような構成にすることにより、例えば、「発明が解決しようとする課題」に記載されている、入力電圧が低下（ＤＣ電源１１０出力電圧が低下）した場合であっても、高速充電が可能な充電池部２に充電された電源が負荷に対して電源供給できる。
By adopting such a configuration, for example, even when the input voltage is lowered (the output voltage of the
本実施例では、ＦＥＴ３１、３２、５１をＰチャネルＭＯＳＦＥＴで構成している。ここで用いられるＦＥＴは、順方向のオン抵抗が小さく、順方向電圧降下の少ないものが望ましい。本実施例では順方向電圧降下が２０ｍＶ程度のものを使用している。
In this embodiment, the
ＤＣ−ＤＣコンバータ部（定電圧手段）４は、電源切換部３から出力された電源電圧を負荷であるＰＣ２００が動作する電圧に変換する。本実施例では、ＤＣ電源１１０の出力電圧はＤＣ１２Ｖ（直流１２Ｖ）であり、充電池部２の出力電圧は直流１０．５Ｖ（直流１０．５Ｖ）であるから、この電圧をＰＣ２００の動作電圧である例えばＤＣ５Ｖ（直流５Ｖ）に変換する。従って、負荷が要求する電圧が異なる場合にはＤＣ−ＤＣコンバータはその要求される電圧に合うように設定される。
The DC-DC converter unit (constant voltage means) 4 converts the power supply voltage output from the power
第１のスイッチ手段としてのＦＥＴ５１は、電源切換部３によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する（オン）か否(オフ)かを切り換える。
The
出力制御部５は、満充電信号１２を受信し、上記ＦＥＴ５１のゲートＧを制御してＤＣ−ＤＣコンバータ部４から供給される電源をオンする。
The
このような制御を行うことにより、充電池部２が満充電になった後でなければＰＣ２００に対して電源を供給しないため、ＰＣ２００が稼働中にＰＣ２００に供給している電源が瞬時停電等により電圧が低下した場合であっても、ＰＣ２００の電源オフ時の終了動作が完了するまで充電池部２から電源が供給される。
By performing such control, power is not supplied to the
本実施例の充電池が高速充電が可能であり、電気二重層コンデンサを使用していることにより、従来の充電池が経年変化により比較的短い期間に充電能力が低下するため、充電能力が低いことを知らずに使用していた結果、ＰＣの瞬時停電にバックアップされないという不具合を解決することができる。これは、電気二重層コンデンサがそのコンデンサ特性の経年変化が少ないことによるものである。また、上述した高速充電が可能であることから、本実施例のバックアップ電源装置を、例えば、ＰＣと一体に組み込むことにより、頻繁に入力電圧が低下する環境であってもＰＣ電源のバックアップが可能になる。 Since the rechargeable battery of this embodiment can be charged at high speed and the electric double layer capacitor is used, the charge capacity of the conventional rechargeable battery is lowered in a relatively short period due to aging, so the charge capacity is low. As a result of using it without knowing it, it is possible to solve the problem of not being backed up by an instantaneous power failure of the PC. This is due to the fact that the electric double layer capacitor has little change over time in its capacitor characteristics. In addition, since the high-speed charging described above is possible, the backup power supply device of this embodiment can be backed up to the PC power supply even in an environment where the input voltage is frequently lowered by, for example, being integrated with the PC. become.
図３は、本発明の実施例２に係るバックアップ電源装置１０１の一例である。基本的な構成は、図１に示す実施例１と同様であるため、同一部分には同一符号を用い、ここでは、実施例１と異なる部分の説明行う。
FIG. 3 is an example of the backup
実施例２では、ＰＣ２００のシャットダウン完了信号２０１を出力制御部５に通知する手段としてシャットダウン完了入力部を追加した。
In the second embodiment, a shutdown completion input unit is added as means for notifying the
このような構成にすることにより、実施例１の効果に加え、ＰＣ２００からシャットダウン完了信号２０１を受信した出力制御部５が、ＰＣ２００への電源供給を止めることができるため、充電池部２の消耗を防止できる。
By adopting such a configuration, in addition to the effects of the first embodiment, the
図４は、本発明の実施例３に係るバックアップ電源装置１０２の一例である。基本的な構成は、図１に示す実施例１と同様であるため、同一部分には同一符号を用い、ここでは、実施例１と異なる部分の説明を行う。
FIG. 4 is an example of the backup
実施例３では、実施例１に示す満充電信号に変えて、充電電圧モニタ部１４が設けられている。
In the third embodiment, a charging
充電電圧モニタ部１４は、充電制御部１によって充電された充電池部２の充電電圧を検知（モニタ）する。この検知の結果、電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５の充電電圧が満充電電圧よりは低い第１の目標電圧に達すると出力制御部５に対して出力許可信号１４ａを出力する。
The charging
充電池部２は、ＰＣ２００のシャットダウン処理が開始すると、充電電圧が直線的に低下するが、シャットダウン処理終了までは、安定して電源を供給する必要がある。
When the shutdown process of the
従って、このシャットダウン処理終了までの時間、電源供給を行うために必要な充電電圧を把握しておくことにより、充電池部２の電圧が満充電になる前であってもＰＣ２００に対する電源供給が可能な場合がある。この電圧を上記第１の目標電圧に設定することにより、充電池部２の電圧が満充電に達する前であっても上述した出力許可信号１４ａを出力することができる。
Therefore, it is possible to supply power to the
出力制御部５は、出力許可信号１４ａを受信し、第１のスイッチ手段としてのＦＥＴ５１のゲートＧを制御してＤＣ−ＤＣコンバータ部４から供給される電源をオンする。
The
このような構成にすることにより、実施例１の効果に加え、充電池部２の電圧が満充電に達する前にＰＣ２００に対して電源を供給することができるため、実施例１に比べてＰＣ２００への電源供給時間を短縮することができる。
By adopting such a configuration, in addition to the effects of the first embodiment, power can be supplied to the
図５は、本発明の実施例４に係るバックアップ電源装置１０３の一例である。基本的な構成は、図３に示す実施例２と同様であるため、同一部分には同一符号を用い、ここでは、実施例２と異なる部分説明を行う。
FIG. 5 is an example of the backup
実施例４では、図３に示すシャットダウン完了信号２０１に変えて出力電流モニタ部７が設けられている。出力電流が一定時間規定値より下がった場合に、当該出力電流モニタ部７がＰＣ２００のシャットダウンが完了したものと判定し、出力制御部５に出力停止信号７１を送信する。出力制御部５はこの出力停止信号７１を受信すると、ＦＥＴ５１のゲートＧを制御してＤＣ−ＤＣコンバータ部４から供給される電源をオフ（停止）する。
In the fourth embodiment, an output
このような構成にすることにより、実施例２の効果に加え、図３に示すＰＣ２００からのシャットダウン完了信号２０１がなくともＰＣ２００に対する電源供給を止めることができるため、図３に示す実施例２に比べて電池の消耗を防止することができる。
With such a configuration, in addition to the effects of the second embodiment, the power supply to the
図６は、本発明の実施例５に係るバックアップ電源装置である。基本的な構成は、図１に示す実施例１と同様であるため、同一部分には同一符号を用い、ここでは、実施例１と異なる部分を説明する。
FIG. 6 shows a backup power supply apparatus according to
実施例５には、実施例１に示すバックアップ電源出力端子が複数設けられており、ＰＣ２００以外の負荷に電源供給を行うことができる。図示した例では、バックアップ電源出力をＰＣ２００に供給するコネクタＣ１の他にコネクタＣ２及びＣ３が設けられている。
In the fifth embodiment, a plurality of backup power output terminals shown in the first embodiment are provided, and power can be supplied to a load other than the
このような構成にすることにより、電気二重層コンデンサを充電池とする充電池部２の電圧が満充電状態になり満充電信号１２が出力されるまでは、ＦＥＴ５１がオンにならないため、ＤＣ電源１１０は、充電池部２の充電に使用される。
By adopting such a configuration, the
次に、充電池部２の電圧が満充電になると、満充電信号１２が出力制御部５に対して出力され、第１のスイッチ手段としてのＦＥＴ５１がオンする。この結果、ＤＣ−ＤＣ−コンバータの出力がＦＥＴ５１を通して負荷に供給される。この負荷側に供給される電源は、実施例１で説明したようにＤＣ電源出力が電源切換部３で切り換えられて出力される。その結果、満充電信号１２の出力後は、ＤＣ電源１１０の出力が選択されて出力される。
Next, when the voltage of the
すなわち、ＤＣ電源１１０の電源出力は、電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５を充電している期間は出力端子Ｃ１〜Ｃ３に電源供給を行わず、電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５の充電完了後、出力端子Ｃ１〜Ｃ３に対して電源を供給する。従って、電気二重層コンデンサを充電する充電電力と負荷側に供給する電力が同時に消費されることがないため、ＤＣ電源容量を小型にすることができる効果が得られる。
That is, the power output of the
図７は、本発明の実施例６に係る計算機システム３００の一例である。計算機システム３００は、いわゆるＰＣとしてのＰＣ部（コンピュータ部）３１０及びＰＣの電源としてのバックアップ電源装置１０６を有し、これらが一体に構成されたものである。
FIG. 7 is an example of a
ＰＣ部３１０は、ＰＣ電源部３１２及びＰＣ本体部３１１を有して構成される。ＰＣ電源部３１２は、入力されたＤＣ電源からＰＣ本体部３１１を駆動するのに必要な電源を発生する。
The
ＰＣ本体部３１１は、ＣＰＵ３１１ａ、メモリ、Ｉ／Ｏ（Ｉｎｐｕｔ Ｏｕｔｐｕｔ：入出力装置）などを有して構成される。
The PC
ＣＰＵ３１１ａは、メモリ内に保存されたＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）及びプログラムを起動することによりＰＣとしての基本的な動作が可能になる。
The
なお、ＰＣ部３１０は必ずしも図示した構成を必須要件とするものではなく、例えばＰＣ電源部３１２に相当する部分をバックアップ電源装置１０６内に設けても同様の効果を有する。しかしながら、このような構成にした場合には、ＰＣ部３１０の機種によりＰＣ本体部が必要とする電源の電圧値が異なる場合には、ＰＣ部３１０の機種ごとにバックアップ電源装置を作ることが必要になるため、汎用性が損なわれることになるが本実施例の基本的な動作は同様である。
Note that the
バックアップ電源装置１０６には、充電量モニタ部８及び電流測定器９が設けられており、その他の部分は、実施例１と共通であるため、同一部分には同一符号を用い、ここでは実施例１と異なる部分の説明を行う。
The backup
充電量モニタ部８には、Ａ／Ｄコンバータ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ コンバータ：ＡＤ変換器）を有する低消費電力マイクロコンピュータ（図示しない）が備えられており、当該マイクロコンピュータにより、充電池部２から出力される充電電圧値２１及び電流測定器９から出力された電流値９１を入力して計測し、その計測結果に基づいて出力制御部５に対してＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ５１のゲートＧを制御してＤＣ−ＤＣコンバータ部４から供給される電源のオン／オフ制御を行う。
The charge amount monitor unit 8 is provided with a low power consumption microcomputer (not shown) having an A / D converter (Analog to Digital converter: AD converter), and is output from the
充電電圧値２１は、充電制御部１によって電気二重層コンデンサＣ１〜Ｃ５に充電された電圧である（図２参照）。この電気二重層コンデンサの容量Ｃ（Ｃ１〜Ｃ５の合成容量）、充電電圧をＶｃとし、そのとき充電される電流をｉとすると、充電電圧Ｖｃは一般的によく知られている概略下式（１）で示される。
The charging
Ｖｃ＝（１／Ｃ）∫ｉ・ｄｔ・・・・・・・・・・（１）
充電電流ｉを定電流Ｉに制御することにより
Ｖｃ＝（Ｉ／Ｃ）∫ｄｔ
＝（Ｉ／Ｃ）ｔ・・・・・・・・・・・・・・（２）
上式（２）は、充電電圧Ｖｃが時間ｔに比例して直線的に上昇することを意味する。
Vc = (1 / C) ∫i · dt (1)
By controlling the charging current i to a constant current I, Vc = (I / C) ∫dt
= (I / C) t (2)
The above equation (2) means that the charging voltage Vc increases linearly in proportion to time t.
また、このとき、時間ｔ秒後の充電電流量Ｉｔは下式（３）になる。
Ｉｔ＝Ｃ・Ｖｃ・・・・・・・・・・・・・・・・（３）
上式（３）は、必要な充電電流量Ｉｔがわかれば、充電電圧Ｖｃを計測（モニタとも言う）し、この充電電圧Ｖｃが所定の電圧に到達した時点で電気二重層コンデンサが充電されたものとみなして、ＰＣ部３１０に対してＤＣ電源１１０からの電源供給を開始することができる。以上の処理は、充電量モニタ部８に出力された充電電圧値２１を上述したＡ／Ｄコンバータでデジタルデータに変換後、当該マイクロコンピュータで計算することにより算出される。
At this time, the charging current amount It after t seconds is expressed by the following equation (3).
It = C ・ Vc (3)
In the above equation (3), if the required charging current amount It is known, the charging voltage Vc is measured (also referred to as a monitor), and the electric double layer capacitor is charged when the charging voltage Vc reaches a predetermined voltage. It can be assumed that the power supply from the
電流測定器９は、ＰＣ電源部３１２に供給される電流を測定する。その測定した電流値９１は、充電量モニタ部８に出力される。
The current measuring device 9 measures the current supplied to the PC
以上のことを前提に、瞬時停電が発生した場合の動作を説明する。ＤＣ電源１１０に供給される例えばＡＣ１００Ｖが瞬時停電になった場合、ＤＣ電源１１０の電圧が低下する。この電圧が所定の電圧以下になると電源モニタ部６によって検知され、電源停止信号６１としてＰＣ電源部３１２に出力される。同様に電源モニタ部６から電源停止信号６２が充電量モニタ部８に出力される。
Based on the above, the operation when an instantaneous power failure occurs will be described. For example, when an AC 100V supplied to the
ＰＣ電源部３１２は、ＰＣ部３１０に対して電源停止信号６１が入力されると、ＣＰＵ３１１ａ（制御手段）は、電源停止信号６１を検知してシャットダウン処理又はハイバネーション処理に移行する。何れの処理を行うかは、ＰＣ本体部３１１を管理するＯＳにより決定されるか又は事前に設定される。ここでは、ハイバネーション処理を実行する場合について説明する。
When the power
なお、ハイバネーションとは、ＰＣのＯＳに見られる特徴の一つで、電源を切断（シャットダウン）する前に、物理メモリに記憶されている作業の内容を外部記憶装置（ハードデスク）に退避させ、次にコンピュータを起動させた際、作業途中から再開できるようにする機能のことである。 Note that hibernation is one of the features found in the OS of a PC, and before the power is turned off (shut down), the work contents stored in the physical memory are saved to an external storage device (hard disk). Next, when the computer is started up, it is a function that can be resumed from the middle of work.
充電量モニタ部８は、電源停止信号６２を検知し、電流測定器９で測定したＰＣ電源部３１２に供給される電流値の計測を開始する。
The charge amount monitor unit 8 detects the
ＣＰＵ３１１ａ（制御手段）は、上述したハイバネーション処理を実行して回復に必要なデータファイルの保存を行うと、ハイバネーション完了信号３１０ａを充電量モニタ部８に出力する。なお、図７では、ハイバネーション完了信号３１０ａを出力する場合を示しているが、シャットダウン完了信号を出力する場合も同様である。
When the
充電量モニタ部８は入力されたハイバネーション完了信号３１０ａを検知して上述した電流測定器９で測定したＰＣ電源部３１２に供給される電流値の計測を停止する。この結果、上式（３）で説明した電気二重層コンデンサに対する必要な充電電流量Ｉｔが把握される。
The charge amount monitor unit 8 detects the input
また、充電量モニタ部８は、このハイバネーション完了信号３１０ａを検知して、出力制御部５に対して出力停止信号８１を出力する。出力制御部５は、充電量モニタ部８からの出力停止信号８１を検知しＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ５１のゲートＧを制御してＤＣ−ＤＣコンバータ部４から供給される電源をオフにする。この結果、ハイバネーション処理が終了したにも関わらず充電池部２からＰＣ電源部３１２に対して電源が供給されることによる充電池部２の電力消費を低減することができる。
Further, the charge amount monitoring unit 8 detects the hibernation completion signal 310 a and outputs an
次に、瞬時停電復帰後について説明する。瞬時停電復帰の際には、充電電池部２の充電が十分でない場合には、再度の瞬時停電が発生した場合にハイバネーション処理を行うことができないため、このハイバネーション処理を実行するのに必要な充電量を確認してから、ＰＣに対する電源供給を開始することが望ましい。
Next, a description will be given after the instantaneous power failure recovery. When the
本実施例では、このハイバネーション処理を実行するのに必要な充電電流Ｉｔが上述した処理によって把握されているので、上式（３）により、このＩｔに達するときの電気二重層コンデンサの充電電圧Ｖｃが所定の電圧値に到達するまで、ＰＣに対してＤＣ電源１１０からの電源供給を行わない。すなわち、上述したＰチャンネルＭＯＳＦＥＴ５１のゲートＧを制御してＤＣ−ＤＣコンバータ部４から供給される電源をオフの状態に保持する。この期間、電気二重層コンデンサは充電を継続する。
In this embodiment, since the charging current It necessary for executing the hibernation process is grasped by the above-described process, the charging voltage Vc of the electric double layer capacitor when reaching this It is obtained by the above equation (3). Is not supplied from the
このようにして、充電電圧Ｖｃが所定の値に達すると、ハイバネーション処理に必要な充電電流が確保され、ＰＣ部３１０に対してＤＣ電源１１０からの電源供給が開始され、ＰＣ部３１０の復帰処理が開始される。なお、このＰＣ部３１０の復帰処理の際にも充電制御部１は、充電池部２が満充電に達するまで充電を行う。
In this way, when the charging voltage Vc reaches a predetermined value, a charging current necessary for the hibernation process is ensured, power supply from the
以上の説明で明らかなように、上述したハイバネーション終了信号３１０ａを用いることにより、充電池部２の電力消費を低減することができ、小型で最適なバックアップ電源装置１０６を構成することができる。また、充電量モニタ部８を設けたことにより、ＰＣ部に消費電力の異なるＰＣ（主に性能の異なるＰＣ）が接続された場合であっても、ハイバネーションに最適な充電量が把握できるため、電気二重層コンデンサが満充電になるのを待たなくてもＰＣの迅速な起動が行える。
As is clear from the above description, by using the above-described
Ｌ１ トランス
Ｃ１〜Ｃ５：電気二重層コンデンサ
１ 充電制御部
１３ ＦＥＴ
２ 充電池部
３ 電源切換部
４ ＤＣ−ＤＣコンバータ
５ 出力制御部
５１ ＦＥＴ
６ 電源モニタ部
７ 出力電流モニタ
７１ 出力停止信号
１００ 実施例１のバックアップ電源装置
１０１ 実施例２のバックアップ電源装置
１０２ 実施例３のバックアップ電源装置
１０３ 実施例４のバックアップ電源装置
１０４ 実施例５のバックアップ電源装置
１５０ 実施例１のＰＣバックアップシステム
１５１ 実施例２のＰＣバックアップシステム
１５２ 実施例３のＰＣバックアップシステム
１５３ 実施例４のＰＣバックアップシステム
１５４ 実施例５のＰＣバックアップシステム
２００ ＰＣ
９ 電流測定器
２１ 充電電圧値
６２ 電源停止信号
８１ 出力停止信号
９１ 電流測定値
１０６ 実施例６のバックアップ電源装置
３００ 計算機システム
３１０ ＰＣ部
３１０ａ ハイバネーション完了信号
３１１ ＰＣ本体部
３１２ ＰＣ電源部
L1 transformers C1 to C5: electric
2
6
9
Claims (5)
充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、
前記ＤＣ電源の電源出力によって前記充電池部の電気二重層コンデンサを充電するとともに、前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電に達したことを検知して満充電信号を出力する充電制御部と、
前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れかを選択するための電源切換部と、
この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、
を備え、
前記出力制御部は、
前記充電制御部から出力された満充電信号によって前記電源出力をオンすることを特徴とするバックアップ電源装置。 A backup power supply for backing up supplied DC power,
A rechargeable battery unit using an electric double layer capacitor as a rechargeable battery;
Charging the electric double layer capacitor of the rechargeable battery unit by the power output of the DC power supply, and detecting that the charging voltage of the electric double layer capacitor has reached full charge and outputting a full charge signal;
A power source switching unit for selecting one of the power source output of the DC power source and the power source output of the rechargeable battery unit;
An output control unit that outputs the power supply output switched by the power supply switching unit as an output of the backup power supply unit; and
With
The output control unit
A backup power supply apparatus, wherein the power supply output is turned on by a full charge signal output from the charge control unit.
充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、
前記ＤＣ電源の電源出力によって前記充電池部の電気二重層コンデンサを充電するとともに、前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電に達したことを検知して満充電信号を出力する充電制御部と、
前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れかを選択するための電源切換部と、
この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、
当該バックアップ電源装置によってバックアップされる負荷側のシャットダウン完了信号を入力するシャットダウン完了入力部と、
を備え、
前記出力制御部は、
前記満充電信号によって前記電源出力をオンし、前記シャットダウン完了により前記電源出力をオフすることを特徴とするバックアップ電源装置。 A backup power supply for backing up supplied DC power,
A rechargeable battery unit using an electric double layer capacitor as a rechargeable battery;
Charging the electric double layer capacitor of the rechargeable battery unit by the power output of the DC power supply, and detecting that the charging voltage of the electric double layer capacitor has reached full charge and outputting a full charge signal;
A power source switching unit for selecting one of the power source output of the DC power source and the power source output of the rechargeable battery unit;
An output control unit that outputs the power supply output switched by the power supply switching unit as an output of the backup power supply unit; and
A shutdown completion input unit for inputting a shutdown completion signal on the load side backed up by the backup power supply device;
With
The output control unit
A backup power supply apparatus that turns on the power supply output in response to the full charge signal and turns off the power supply output upon completion of the shutdown.
充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、
前記ＤＣ電源の電源出力によって前記充電池部の電気二重層コンデンサを充電するとともに、前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電に達したことを検知して満充電信号を出力する充電制御部と、
この充電制御部の充電電圧をモニタする充電電圧モニタ部と、
前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れかを選択するための電源切換部と、
この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、
を備え、
前記充電電圧モニタ部は、
前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電電圧よりは低い第１の目標電圧に達すると、前記出力制御部に対して出力許可信号を出力し、
前記出力制御部は、
前記出力許可信号によって電源出力をオンすることを特徴とするバックアップ電源装置。 A backup power supply for backing up supplied DC power,
A rechargeable battery unit using an electric double layer capacitor as a rechargeable battery;
Charging the electric double layer capacitor of the rechargeable battery unit by the power output of the DC power supply, and detecting that the charging voltage of the electric double layer capacitor has reached full charge and outputting a full charge signal;
A charging voltage monitoring unit for monitoring the charging voltage of the charging control unit;
A power source switching unit for selecting one of the power source output of the DC power source and the power source output of the rechargeable battery unit;
An output control unit that outputs the power supply output switched by the power supply switching unit as an output of the backup power supply unit; and
With
The charging voltage monitor unit is
When the charging voltage of the electric double layer capacitor reaches a first target voltage lower than the full charging voltage, an output permission signal is output to the output control unit,
The output control unit
A backup power supply device, wherein a power supply output is turned on by the output permission signal.
充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、
前記ＤＣ電源の電源出力によって前記充電池部の電気二重層コンデンサを充電するとともに、前記電気二重層コンデンサの充電電圧が満充電に達したことを検知して満充電信号を出力する充電制御部と、
前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れか出力電圧の高い方の電源出力を選択するための電源切換部と、
この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、
当該バックアップ電源装置から負荷側に供給する出力電流をモニタする出力電流モニタ部と、を備え、
前記出力電流モニタ部は、
前記出力電流を監視し、当該出力電流が一定時間規定値より下がった場合に、当該負荷側のシャットダウンが完了したものと判定し、前記出力制御部に出力停止信号を送信し、
前記出力制御部は、
前記満充電信号によって前記電源出力をオンし、前記モニタ部からの出力停止信号を受信したとき前記電源出力をオフすることを特徴とするバックアップ電源装置。 A backup power supply for backing up supplied DC power,
A rechargeable battery unit using an electric double layer capacitor as a rechargeable battery;
Charging the electric double layer capacitor of the rechargeable battery unit by the power output of the DC power supply, and detecting that the charging voltage of the electric double layer capacitor has reached full charge and outputting a full charge signal;
A power source switching unit for selecting a power source output having a higher output voltage of the power source output of the DC power source and the power source output of the rechargeable battery unit;
An output control unit that outputs the power supply output switched by the power supply switching unit as an output of the backup power supply unit; and
An output current monitoring unit that monitors the output current supplied from the backup power supply device to the load side, and
The output current monitor unit is
The output current is monitored, and when the output current falls below a specified value for a certain time, it is determined that the load side shutdown has been completed, and an output stop signal is transmitted to the output control unit,
The output control unit
A backup power supply apparatus that turns on the power supply output in response to the full charge signal and turns off the power supply output when an output stop signal is received from the monitor unit.
前記バックアップ電源装置は、
前記ＤＣ電源電圧が停電になった際に電源停止信号を送信する電源モニタ部と、
充電池として電気二重層コンデンサを用いた充電池部と、
前記充電池部の充電量を検知する充電量モニタ部と、
前記ＤＣ電源の電源出力と前記充電池部の電源出力との何れかを選択するための電源切換部と、
この電源切換部によって切り換えられた電源出力を当該バックアップ電源装置の出力として出力する出力制御部と、
前記バックアップ電源装置の出力電流を測定する電流測定器と、
を備え、
前記コンピュータ部は、
前記バックアップ電源装置から電源供給を受けるＰＣ電源部と、
前記電源モニタ部から出力された電源停止信号を受信した際、ハイバネーション処理を実行し、当該ハイバネーション処理完了時にはハイバネーション完了信号を出力する制御手段と、を備え、
前記充電量モニタ部は、
前記ＤＣ電源の停電が発生した際、前記制御手段によって実行されるハイバネーション処理を実行するのに必要な充電量を計測し、前記ＤＣ電源の停電復帰の際、前記充電池部の充電量が前記ハイバネーション処理を実行するのに必要な充電量に達したとき、前記出力制御部を制御し、前記ＰＣ電源部に電源供給を行うことを特徴とする計算機システム。 A computer system comprising a backup power supply device and a computer unit for backing up supplied DC power,
The backup power supply is
A power supply monitoring unit for transmitting a power supply stop signal when the DC power supply voltage is interrupted;
A rechargeable battery unit using an electric double layer capacitor as a rechargeable battery;
A charge amount monitor unit for detecting a charge amount of the rechargeable battery unit; and
A power source switching unit for selecting one of the power source output of the DC power source and the power source output of the rechargeable battery unit;
An output control unit that outputs the power supply output switched by the power supply switching unit as an output of the backup power supply unit; and
A current measuring device for measuring an output current of the backup power supply device;
With
The computer unit is
A PC power supply that receives power from the backup power supply;
Control means for executing a hibernation process when receiving a power stop signal output from the power monitor unit, and outputting a hibernation completion signal when the hibernation process is completed,
The charge amount monitor unit
When a power failure occurs in the DC power supply, the amount of charge required to execute the hibernation process executed by the control means is measured, and when the DC power supply recovers from the power failure, the charge amount of the rechargeable battery unit is determined as the hibernation. A computer system that controls the output control unit to supply power to the PC power supply unit when a charge amount necessary for executing the process is reached.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2011076424A JP2012100517A (en) | 2010-10-07 | 2011-03-30 | Backup power supply device and computer system |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP2010227984 | 2010-10-07 | ||
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| JP (1) | JP2012100517A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109697044A (en) * | 2018-12-12 | 2019-04-30 | 北京时代奥视科技有限公司 | Mosaic screen control system switches the method and computer-readable medium of backup battery |
| WO2022210441A1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | ミネベアミツミ株式会社 | Auxiliary power supply device and method for controlling auxiliary power supply device |
-
2011
- 2011-03-30 JP JP2011076424A patent/JP2012100517A/en not_active Withdrawn
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| WO2022210441A1 (en) * | 2021-03-30 | 2022-10-06 | ミネベアミツミ株式会社 | Auxiliary power supply device and method for controlling auxiliary power supply device |
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