JP3552586B2 - 無停電電源装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、商用電源等の元電源が停電した際でも蓄電池に蓄えた電力に基づいてコンピュータシステム,通信システム等の電源負荷に対して電力を所定時間に亘って供給することのできる無停電電源装置(UPS:uninterruptible power supply)に係り、詳しくは、蓄電池の充電済み電源容量が所定値以上である場合に電源負荷に対する電力供給を許可する構成とすることで、停電時の電源バックアップ時間を保証できるようにした無停電電源装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
特開平3−56044号公報(特許番号第2533194号)には、蓄電池の電荷を所定時間強制放電させ、この強制放電期間での放電量と蓄電池電圧とに基づいて蓄電池の残存容量を診断する技術が記載されている。蓄電池の残存容量と負荷容量とから停電保証時間を診断することができ、要求される停電保証時間が確保できているかを判定できる。
【0003】
特開平5−227680号公報には、データ保護が必要なシステム装置およびその装置に連動する負荷を制御することのできる無停電電源装置が記載されている。この無停電電源装置は次のように構成されている。停電の際、制御部はシステム装置へ停電信号を送信する。システム装置は、停電信号を受けると終了処理を開始する。システム装置は、システム装置が不要と判断した負荷に対する給電の停止を要求する信号(負荷停止信号)を制御部へ供給する。制御部は負荷の消費電流を監視し、負荷が起動待ち状態であると判断すると負荷への給電を停止する。負荷の消費電流が基準値よりも大きい場合は、負荷が起動待ち状態(負荷の消費電流が基準値よりも小さい状態)になるまで負荷への給電を継続する。
【0004】
特開平6−113483号公報には、商用電源の停電時にバッテリ容量に応じたコンピュータの通常処理時間を決定できるようにした無停電電源装置のバッテリ容量監視方式が記載されている。この無停電電源装置のバッテリ容量監視方式は次のように構成されている。商用電源のオン時は、無停電電源装置からコンピュータシステムに供給される商用停電信号のオフを確認しその時刻をメモリに書き込む。次に商用電源が停電した場合は、その時刻から正常時に書き込んだ時刻を差し引いてバッテリ充電時間を演算する。この演算されたバッテリ充電時間を、充電時間とバッテリ容量の関係を表すバッテリ充電データと照合する。照合の結果、バッテリ容量とバックアップ時間が求められる。そしてバックアップ時間からシャットダウン処理時間およびマ−ジン分を差し引いて通常処理時間を決定する。
【0005】
特開平7−107678号公報には、計算機システムに供給される電源の停電状態が通知されると、計算機システムに電源の給電時間の延長を示すコマンドを伝送することにより、停電によるシステムの処理効率の低下を防止してシステムの信頼性の向上を図るようにした無停電電源装置の制御方式が記載されている。この無停電電源装置の制御方式は次のように構成されている。計算機システムに供給される電源の停電が発生すると停電状態が通知され、計算機システムに電源の給電時間の延長を示すコマンドが伝送される。コマンドが伝送されると停電時に計算機システムに電源を供給するバッテリの容量が検出され、検出されたバッテリの容量とバッテリの計算機システムへの給電時間の基準値とが比較される。比較後、検出されたバッテリの容量がステータスにセットされて伝送される。また、タイマーにバッテリから計算機システムに電源を供給するバックアップ時間がセットされる。
【0006】
特開平9−305273号公報には、無停電電源装置に端末装置の監視機能を設けることにより、無停電電源装置が端末装置の電源投入時の立ち上げ障害を検知し、電源再投入を行なうことで立ち上げ障害を復旧できるようにした無停電電源装置が記載されている。端末装置の立ち上げ処理時には、信号レベルシ−ケンスが一定となることから、電源投入から一定時間後に正常シ−ケンスが得られれば立ち上げ処理正常と判断し、得られなければ異常と判断する監視回路を無停電電源装置に組み込み、端末装置の監視を行う。そして異常と判断した場合に、無停電電源装置は端末装置へのAC出力のオフ/オントライを行い、立ち上げ障害復旧を行う。ここで無停電電源装置と端末装置とは、従来の使用インタフエ−スであるRS232−Cで接続されており、停電報告信号、バツテリ容量低下信号、リモ−ト無停電電源シヤツトダウン信号がアサインされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の無停電電源装置は、先の停電によって蓄電池が放電され、その放電に対する充電が充分にできていない状態で再度停電が発生した場合には、電源負荷へ安定した電力を所定時間に亘って供給することが困難である。
【0008】
例えば、第1回目の商用電源停電によって無停電電源装置の蓄電池がほとんど空になった状態とする。商用電源が回復し、コンピュータシステム等の運用者がシステムを立ち上げる。この時点で、無停電電源装置の蓄電池は充分に充電されていない。このため、蓄電池が充電されていない状態で2回目の商用電源停電が発生すると、コンピュータシステム等への電源供給が継続できなくなる。このため、コンピュータシステム等は停電時のシャットダウン処理等を行なうことができず、コンピュータシステム等を正常に停止できないことになってしまう。
【0009】
また、無停電電源装置を新規に設置したり、既設の無停電電源装置の蓄電池を交換した場合に、蓄電池が充分に充電されていない状態でこの無停電電源装置から電源負荷へ電力の供給を開始すると、停電発生時に電源負荷へ安定した電力を所定時間に亘って供給できない場合がある。
【0010】
【発明の目的】
この発明はこのような課題を解決するためなされたもので、無停電電源装置の蓄電池が充電されていない状態では無停電電源装置から負荷への新たな給電を停止し、蓄電池の充電済み電源容量が所定値以上である場合に電源負荷に対する電力供給を許可する構成とすることで、停電時の電源バックアップ時間を保証できるようにした無停電電源装置を提供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するためこの発明に係る無停電電源装置は、蓄電池の充電済み電源容量が、ユーザ定義情報として予め入力された動作開始可能な充電済み電源容量以上である場合(停電時を除く)に、電源負荷へ対する電力供給を許可する構成とした。
【0012】
この発明に係る無停電電源装置は、蓄電池の充電済み電源容量が所定値以上である場合(停電時を除く)に電源負荷へ対する電力供給を許可するので、停電時の電源バックアップ時間を保証することができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【0014】
図1はこの発明に係る無停電電源装置のブロック構成図である。図1に示す無停電電源装置1は、無停電電源装置本体2と、入力装置3と、電源供給判断部4とからなる。電源供給判断部4は、データ処理装置10とUPS動作決定パラメータ記憶装置20とからなる。
【0015】
無停電電源装置本体2は、元電源(商用電源)の停電時においてもコンピュータシステム,通信システム等の電源負荷に対して給電を継続することのできる電源装置である。本実施の形態では、交流出力型で常時インバータ給電方式の無停電電源装置本体2を用いている。
【0016】
この無停電電源装置本体2は、商用電源を直流に変換する整流部、バックアップ用の蓄電池、整流部の直流出力に基づいて蓄電池の充電を制御する充電制御部、整流部の直流出力または蓄電池の直流電力を交流電力に変換するインバータ部、商用電源の停電を検出する停電検出部、蓄電池の充電済み電源容量を監視する充電済み電源容量監視部を備える。
【0017】
この無停電電源装置本体2は、電源供給判断部4から給電許可指令信号4aが供給されている場合にはコンピュータシステム,通信システム等の電源負荷に対して交流電力を供給し、給電許可指令信号4aが供給されていない場合(または、電源供給判断部4から給電停止指令信号が供給されている場合)は電源負荷に対して交流電力を供給しない(交流電力を出力しない)構成としている。なお、電源負荷に対する給電/給電停止の切り替えは、インバータ部の動作/非動作を制御することで行なう構成としている。なお、インバータ部の後段に給電用スイッチ回路を設け、この給電用スイッチ回路の開/閉状態を制御することで電源負荷に対する給電/給電停止の切り替えを行なう構成にしてもよい。
【0018】
また、この無停電電源装置本体2は、商用電源の停電を検出すると停電検出信号2aを出力する構成としている。さらに、この無停電電源装置本体2は、蓄電池の充電済み電源容量に係る情報2bを出力する構成としている。
【0019】
入力装置3は、キーボード等を用いて構成している。この入力装置3は、UPS接続機器への供給時間に係る情報と動作開始可能UPSの電源容量に係る情報とのユーザ定義情報を入力するために用いられる。なお、無停電電源装置1に例えばシリアルデータ通信機能が設けられており、この無停電電源装置1から電源の供給を受けるコンピュータシステム等からシリアルデータ通信によってユーザ定義情報(UPS接続機器への供給時間に係る情報と動作開始可能UPSの電源容量に係る情報)を入力できる構成である場合は、入力装置3を設けなくてもよい。
【0020】
データ処理装置10は、マイクロコンピュータシステム等を用いプログラム制御によって動作する構成としている。このデータ処理装置10は、ユーザ定義パラメータ設定手段11と、充電済み電源容量取得手段12と、元電源供給状態判断手段13と、電源供給判定手段14とを備える。
【0021】
UPS動作決定パラメータ記憶装置20は、書き換え可能な不揮発性メモリ等を用いて構成している。このUPS動作決定パラメータ記憶装置20は、ユーザ定義パラメータ記憶部21と、システムパラメータ記憶部22とからなる。ユーザ定義パラメータ記憶部21には、ユーザ定義情報(UPS接続機器への供給時間に係る情報と動作開始可能UPSの電源容量に係る情報)が記憶される。システムパラメータ記憶部22には、元電源の供給状態に係る情報とUPSの充電済み電源容量に係る情報とが記憶される。
【0022】
ユーザ定義情報パラメータ設定手段11は、入力装置3から入力されたユーザ定義情報(UPS接続機器への供給時間に係る情報と動作開始可能UPSの電源容量に係る情報)3aをユーザ定義パラメータ記憶部21に格納する。
【0023】
充電済み電源容量取得手段12は、元電源供給状態判断手段13から充電済み電源容量取得要求指令13aが供給されると、無停電電源装置本体2から出力される蓄電池の充電済み電源容量に係る情報2bを取り込んで、取り込んだ蓄電池の充電済み電源容量に係る情報2bをシステムパラメータ記憶部22に格納する。
【0024】
元電源供給状態判断手段13は、無停電電源装置本体2から供給される停電検出信号2aを常時監視している。この元電源供給状態判断手段13は、停電検出信号2aに基づいて元電源(商用電源)が供給されているか否かを判断し、元電源の供給状態に係る情報(元電源が供給されているか元電源の供給が停止しているかを示す情報)をシステムパラメータ記憶部22に格納する。
【0025】
元電源供給状態判断手段13は、停電検出信号2aに基づいて元電源(商用電源)が供給されている状態であることを認識すると、予め設定した時間間隔で充電済み電源容量取得要求指令13aを発生する。これにより、充電済み電源容量取得手段12が予め設定した時間間隔で起動され、システムパラメータ記憶部22内のUPSの充電済み電源容量に係る情報が予め設定した時間間隔で更新される。
【0026】
元電源供給状態判断手段13は、停電検出信号2aに基づいて元電源(商用電源)が供給されている状態であることを認識すると、電源供給判定実行要求指令13bを発生する。
【0027】
電源供給判定手段14は、電源供給判定実行要求指令13bが供給されると、ユーザ定義パラメータ記憶部21に格納されているUPS接続機器への供給時間に係る情報と動作開始可能UPSの電源容量に係る情報とを取得するとともに、システムパラメータ記憶部22に格納されている元電源の供給状態に係る情報とUPSの充電済み電源容量に係る情報とを出力する。
【0028】
そして、電源供給判定手段14は、元電源の供給状態に係る情報に基づいて元電源(商用電源)が供給されている状態であることを確認すると、UPSの充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも大きいか否かを判断する。UPSの充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも大きければ、蓄電池に蓄えた電力に基づいて予め設定された電源バックアップ時間に亘って電源負荷へ電力を供給することが可能である。したがって、電源供給判定手段14は、UPSの充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも大きい場合に給電許可指令信号4aを出力する。
【0029】
なお、電源供給判定手段14は、UPSの充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも小さい場合には、UPS動作決定パラメータ記憶装置20に記憶されている各情報を予め設定した時間間隔で取得することを繰り返し、UPSの充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも大きくなった時点で給電許可指令信号4aを出力する。
【0030】
無停電電源装置本体2は、給電許可指令信号4aが供給されると電源負荷に対する給電を開始する。無停電電源装置本体2内の蓄電池の充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも大きい状態、すなわち、予め設定された電源バックアップ時間に亘って電源負荷へ電力を供給するのに必要な電力が蓄電池に蓄えられた状態で、電源負荷に対する給電を開始するので、電源負荷への給電を開始した以降に元電源(商用電源)の停電が発生しても、予め設定された電源バックアップ時間に亘って電源負荷へ電力を供給することができる。
【0031】
なお、元電源(商用電源)が停電となった場合には、無停電電源装置1から停電信号(図示しない)を電源負荷であるコンピュータシステム等(図示しない)へ供給する構成としてもよい。この場合、コンピュータシステム等(図示しない)は、実行中の処理を適当なところで終了させたり、各種データの保存処理を行なうことができる。このようなシャットダウン処理が終了した時点で、コンピュータシステム等(図示しない)から無停電電源装置1側へシャットダウン処理終了信号が供給される構成の場合、電源供給判定手段14はシャットダウン処理終了信号に基づいて給電許可指令信号4aの出力を停止し、電源負荷に対する給電を停止させる構成としてもよい。これにより、蓄電池の電力が不必要に消費されるのを防止できる。
【0032】
図2は図1に示した無停電電源装置の動作を示すフローチャートである。入力装置3から入力されたユーザ定義情報(UPS接続機器への供給時間に係る情報と動作開始可能UPSの電源容量に係る情報)3aはユーザ定義パラメータ設定手段11に供給される。ユーザ定義パラメータ設定手段11は、ユーザ定義情報3aをユーザ定義パラメータ記憶部21へ記憶する。これによって、ステップS1に示すユーザ定義パラメータの取得がなされる。
【0033】
元電源供給状態判断手段13は、無停電電源装置本体2から供給される停電検出信号2aを取得し、この停電検出信号2aに基づいて元電源が供給状態であるか停電状態であるかを判断するとともに、元電源の供給状態に係る情報をシステムパラメータ記憶部22に記憶する(ステップS2)。
【0034】
元電源が停電状態である場合には、元電源が供給状態になるまでステップS2に示した元電源の供給状態の取得が繰り返される(ステップS3)。ステップS3で元電源が供給状態にあることが判定されると、ステップS4で充電済み電源容量取得手段12は、蓄電池の充電済み電源容量を取得し、取得した蓄電池の充電済み電源容量をシステムパラメータ記憶部22に記憶させる。
【0035】
次のステップS5で電源供給判定手段14は、ユーザ定義パラメータ記憶部21からUPS接続機器への供給時間に係る情報と動作開始可能UPSの電源容量に係る情報とを取得するとともに、システムパラメータ記憶部22から元電源の供給状態に係る情報とUPSの充電済み電源容量に係る情報とを取得する。そして、電源供給判定手段14は、元電源が供給状態にあり、かつ、充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも大きいか判断する。充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも小さい場合には、充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも大きくなるまでステップS2〜ステップS4の処理が繰り返される。
【0036】
ステップS5で充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも大きいと判断されると、ステップS6で電源供給判定手段14から給電許可指令信号4aが出力され、この給電許可指令信号4aに基づいて無停電電源装置本体2から無停電電源装置本体2に接続されているコンピュータシステム等の電源負荷へ電源が供給される。
【0037】
無停電電源装置本体2内の蓄電池の充電済み電源容量が動作開始可能UPSの電源容量よりも大きい状態、すなわち、予め設定された電源バックアップ時間に亘って電源負荷へ電力を供給するのに必要な電力が蓄電池に蓄えられた状態で、電源負荷に対する給電を開始するので、電源負荷への給電を開始した以降に元電源(商用電源)の停電が発生しても、予め設定された電源バックアップ時間に亘って電源負荷へ電力を供給することができる。
【0038】
図3はこの発明に係る他の無停電電源装置のブロック構成図である。図3に示す無停電電源装置31は、元電源(商用電源)が停電状態であっても所定時間に亘ってコンピュータシステム(電源負荷)30へ電源を供給することができるものである。この無停電電源装置31は、無停電電源装置本体32と、キーボード等からなる入力装置33と、電源供給判断部34とからなる。電源供給判断部34は、データ処理装置40とUPS動作決定パラメータ記憶装置50とを備える。
【0039】
無停電電源装置本体32は、交流出力型で常時インバータ給電方式のものを用いている。この無停電電源装置本体32は、元電源である商用電源を直流に変換する整流部、バックアップ用の蓄電池、整流部の直流出力に基づいて蓄電池の充電を制御する充電制御部、整流部の直流出力または蓄電池の直流電力を交流電力へ変換するインバータ部、商用電源の停電を検出する停電検出部、蓄電池の充電済み電源容量を監視する充電済み電源容量監視部、ならびに、この無停電電源装置本体32からコンピュータシステム30へ供給している電力(または電流)を検出する供給電力検出部(または供給電流検出部)を備える。
【0040】
この無停電電源装置本体32は、電源供給判断部34から給電指令34aが供給されている場合にはコンピュータシステム(電源負荷)30に対して交流電力を供給し、給電指令34aが供給されていない場合(または、電源供給判断部34から給電停止指令が供給された場合)は電源負荷に対する給電を停止する。電源負荷に対する給電/給電停止の切り替えは、インバータ部の動作/非動作を制御することで行なう構成としている。なお、インバータ部の後段に給電用スイッチ回路を設け、この給電用スイッチ回路の開/閉状態を制御することで電源負荷に対する給電/給電停止の切り替えを行なう構成にしてもよい。
【0041】
この無停電電源装置本体32は、商用電源の停電を検出すると停電検出信号32aを出力する。この無停電電源装置本体2は、蓄電池の充電済み電源容量に係る情報32bを出力する。この無停電電源装置本体32は、コンピュータシステム30へ供給している電力(または電流)が予め設定した給電状態判断値を越えている場合には、コンピュータシステム30に対して給電を行なっている状態であることを示す給電状態情報32cを出力する。
【0042】
データ処理装置40は、マイクロコンピュータシステム等を用いて構成しており、プログラム制御によって動作する。このデータ処理装置40は、ユーザ定義パラメータ設定手段41と、充電済み電源容量取得手段42と、電源供給判定手段43とを備える。
【0043】
UPS動作決定パラメータ記憶装置50は、書き換え可能な不揮発性メモリ等を用いて構成している。このUPS動作決定パラメータ記憶装置50は、ユーザ定義パラメータ記憶部51と、システムパラメータ記憶部52とからなる。
【0044】
ユーザ定義パラメータ記憶部51には、ユーザ定義情報が格納される。ユーザ定義パラメータは、UPS接続機器への供給時間に係る情報とバックアップに必要な電源容量に係る情報の2種類である。UPS接続機器への供給時間は、元電源(商用電源)の停電時に蓄電池に蓄えた電力によってコンピュータシステム30へ電力を供給する時間、すなわち電源のバックアップ時間のことである。バックアップに必要な電源容量は、上記のバックアップ時間に亘ってコンピュータシステム30へ電力を供給するために必要となる蓄電池の充電済み電源容量である。バックアップに必要な電源容量は、コンピュータシステム30の消費電力とバックアップ時間との積に基づいて設定される。
【0045】
システムパラメータ記憶部52には、蓄電池の充電済み電源容量に係る情報が格納される。
【0046】
ユーザ定義パラメータ(UPS接続機器への供給時間ならびにバックアップに必要な電源容量)は、入力装置33を用いて設定される。ユーザ定義パラメータ設定手段41は、入力装置33から入力されたユーザ定義パラメータ情報33aをユーザ定義パラメータ記憶部51に格納する。
【0047】
充電済み電源容量取得手段42は、無停電電源装置本体32から供給される充電済み電源容量32bを所定の時間間隔で取り込み、システムパラメータ記憶部52に格納されている蓄電池の充電済み電源容量を更新する。
【0048】
電源供給判定手段43は、コンピュータシステム30から給電要求30aが供給されると、システムパラメータ記憶部52に格納されている蓄電池の充電済み電源容量とユーザ定義パラメータ記憶部51に格納されているバックアップに必要な電源容量とを比較し、蓄電池の充電済み電源容量がバックアップに必要な電源容量よりも大きい場合には、給電指令34aを出力する。これにより、無停電電源装置本体32からコンピュータシステム30への給電が開始される。
【0049】
電源供給判定手段43は、給電要求30aの供給を受けるための給電要求信号線をプルアップしている。コンピュータシステム30側では、電源投入操作に連動して給電要求信号線をグランド電位に接続するよう構成している。電源供給判定手段43は、給電要求信号線がLレベルに変化したことに基づいて給電供給30aを検出する。これにより、コンピュータシステム30側へ電源が供給されていない状態であっても、コンピュータシステム30側からの給電要求30aを受けられるようにしている。
【0050】
電源供給判定手段43は、無停電電源装置本体32から供給される給電状態情報32cを監視しており、給電状態情報32cに基づいてコンピュータシステム30に対して給電を行なっていない状態が予め設定した給電停止監視時間(例えば数秒〜数分)継続した場合には、給電指令34aの出力を停止する。したがって、コンピュータシステム30側の電源スイッチ等がオフ状態にされた場合には、給電停止監視時間(例えば数秒〜数分)が経過した後に、無停電電源装置本体32からの給電が停止される。これにより、無停電電源装置本体32内のインバータ部等の動作を停止させることができ、無停電電源装置本体32内での不要な電力消費をなくすことができる。
【0051】
電源供給判定手段43は、停電検出信号32aに基づいて元電源(商用電源)が停電状態にあることを検出すると、停電情報43aをコンピュータシステム30へ供給する。電源供給判定手段43は、停電状態が検出された時点からの経過時間を計時し、停電時点からの経過時間がユーザ定義パラメータ記憶部41に格納されているUPS接続機器への供給時間に達した時点で給電指令34aの出力を停止する。これにより、停電発生時点からUPS接続機器への供給時間(すなわちバックアップ時間)が経過するまでの間、コンピュータシステム30への給電が継続される。
【0052】
電源供給判定手段43は、停電時点からの経過時間がUPS接続機器への供給時間に達する以前であっても、給電状態情報32cに基づいてコンピュータシステム30に対して給電を行なっていない状態が予め設定した給電停止監視時間(例えば数秒〜数分)継続した場合には、給電指令34aの出力を停止する。例えば、コンピュータシステム30が停電情報43aに基づいてデータ保存等の処理を行なってコンピュータシステム30の電源をオフにした場合には、コンピュータシステム30の電源がオフされた時点から給電停止監視時間(例えば数秒〜数分)が経過した時点で、無停電電源装置本体32からの給電が停止される。これにより、無停電電源装置本体32内のインバータ部等の動作を停止させることができ、無停電電源装置本体32内での不要な電力消費をなくすことができる。特に、元電源(商用電源)の停電状態では、蓄電池に蓄えられた電力を消費しているので、蓄電池の電力消費を最小限にすることができる。
【0053】
電源供給判定手段43は、停電状態であっても給電要求30aが供給された場合は、蓄電池の充電済み電源容量とバックアップに必要な電源容量とを比較し、蓄電池の充電済み電源容量がバックアップに必要な電源容量よりも大きい場合には、給電指令34aを出力する。これにより、停電状態であっても蓄電池に蓄えられた電力に基づいて無停電電源装置本体32からコンピュータシステム30へ給電がなされる。したがって、蓄電池に充分な電力が蓄えられているかぎり、停電時においてコンピュータシステム30を動作させることができる。なお、この場合でも停電情報43aがコンピュータシステム30へ供給される。また、コンピュータシステム30へ給電を開始した時点からUPS接続機器への供給時間(バックアップ時間)が経過した時点で、コンピュータシステム30への給電は停止される。
【0054】
以上の構成であるから図3に示した無停電電源装置31は、無停電電源装置本体32内の蓄電池の充電済み電源容量がバックアップに必要な電源容量よりも大きい場合にコンピュータシステム30への給電を開始する。したがって、コンピュータシステム30への給電中に元電源(商用電源)が停電しても予め設定した電源バックアップ時間に亘ってコンピュータシステム30へ電力を安定に供給できる。また、無停電電源装置本体32内の蓄電池にバックアップに必要な電源容量が蓄えられている場合には、元電源(商用電源)が停電状態であってもコンピュータシステム30へ電力を供給することができる。したがって、停電中にコンピュータシステム30を動作させる必要が生じた場合でも、それに対処することができる。
【0055】
図4はこの発明に係るさらに他の無停電電源装置のブロック構成図である。図4に示す無停電電源装置61は、整流平滑部62と、インバータ部63と、負荷電流検出部64と、停電検出部65と、充電制御部66と、蓄電池充放電電流検出部67と、蓄電池温度検出部68と、蓄電池69と、電圧検出部70と、蓄電池容量監視部71と、電源供給判断部72と、図示しない回路用電源部からなる。
【0056】
図示しない回路用電源部は、インバータ部63内のインバータ制御回路、充電制御部66内の充電制御回路、各検出部64,65,67,70、蓄電池容量監視部71、電源供給判断部72等の各回路部へ回路動作用の直流電源を供給する。この図示しない回路用電源部は、元電源(商用電源)が供給されている状態では、整流平滑部62の直流出力に基づいて回路動作用の直流電源を生成して各回路部へ供給するとともに、元電源(商用電源)の停電時には蓄電池69に蓄えられた直流電力に基づいて回路動作用の直流電源を生成して各回路部へ供給する。
【0057】
符号D1は、蓄電池69の電圧が整流平滑部62へ供給されるのを防止するための逆流防止用ダイオードである。符号D2は、蓄電池69の電圧が充電制御部66へ供給されるのを防止するための逆流防止用ダイオードである。符号D3は、ダイオードD1を介してインバータ部63へ供給される直流が蓄電池69側へ供給されるのを防止するための逆流防止用ダイオードである。
【0058】
整流平滑部62は、元電源(商用電源)を整流・平滑して直流を出力する。この直流は、ダイオードD1を介してインバータ部63へ供給される。また、この直流は、充電制御部66へ供給される。充電制御部66から出力される充電電流は、ダイオードD2,蓄電池充放電電流検出部67を介して蓄電池69へ供給される。元電源(商用電源)の停電時には、蓄電池69に蓄えられた直流電力が蓄電池充放電電流検出部67、ダイオードD3を介してインバータ部63へ供給される。
【0059】
インバータ部63は直流を交流に変換して出力する。このインバータ部63は、給電指令信号72aに基づいて動作状態/動作停止状態が制御できる構成としている。具体的には、電源供給判断部72から給電指令信号72aが供給されている場合にはコンピュータシステム(電源負荷)60に対して交流電力を供給し、給電指令信号72aが供給されていない場合は電源負荷に対する給電を停止する。
【0060】
負荷電流検出部64は、コンピュータシステム(電源負荷)60に供給している負荷電流を検出し、負荷電流検出信号64aを出力する。負荷電流検出信号64aは電源供給判断部72へ供給される。
【0061】
停電検出部65は、元電源(商用電源)の供給状態を常時監視しており、元電源(商用電源)の停電を検出すると停電検出信号65aを出力する。停電検出信号65aは、電源供給判断部72へ供給される。
【0062】
蓄電池充放電電流検出部67は、蓄電池69への充電電流ならびに蓄電池69からの放電電流を検出し、電流極性(電流の流れる方向)を含めた電流値に係る蓄電池電流信号67aを出力する。蓄電池電流信号67aは蓄電池容量監視部71へ供給される。蓄電池温度検出部68は、蓄電池69の温度を検出し、蓄電池温度信号68aを出力する。蓄電池温度信号68aは蓄電池容量監視部71へ供給される。電圧検出部70は、蓄電池69の電圧を検出し、蓄電池電圧信号70aを出力する。蓄電池電圧信号70aは、蓄電池容量監視部71へ供給される。
【0063】
蓄電池容量監視部71は、蓄電池電流信号67aと蓄電池電圧信号70aと蓄電池温度信号68aとに基づいて蓄電池69の充電済み電源容量を推定し、充電済み電源容量に係る情報71aを出力する。蓄電池容量監視部71は、充電時間と充電電流ならびに充電電圧の変化特性に基づいて蓄電池69の充電済み電源容量を推定するようにしてもよい。充電済み電源容量に係る情報71aは、電源容量値に直接対応する情報でもよいし、例えば満充電状態,80パーセント充電状態等の相対的な情報であってもよい。
【0064】
また、この蓄電池容量監視部71は、蓄電池電流,蓄電池電圧,蓄電池温度を蓄電池状態に係る情報71bとして出力する。この蓄電池状態に係る情報71bは、充電制御部66へ供給される。なお、蓄電池電流,蓄電池電圧,蓄電池温度に係る情報を蓄電池容量監視部71を介して充電制御部66へ供給するのではなく、蓄電池電流信号67a,蓄電池温度信号68a蓄電池電圧信号70aのそれぞれを充電制御部66へ直接供給する構成としてもよい。
【0065】
充電制御部66は、蓄電池状態に係る情報71b(蓄電池電流,蓄電池電圧,蓄電池温度)に基づいて蓄電池69の充電を行なう。充電制御部66は、蓄電池69の充電済み電源容量が少ない場合には、充電電流値を比較的大きな値に設定して定電流充電を行ない、蓄電池69が満充電状態となった場合または満充電状態に近づいて以降は、充電電流値を比較的小さな値に設定して定電流充電を行なう。なお、充電制御部66は、電流値だけだなく蓄電池69へ供給する電圧を可変しながら充電を行なうようにしてもよい。
【0066】
電源供給判断部72は、停電検出信号65aに基づいて元電源(商用電源)が供給状態であるか停電状態であるかを常時監視している。なお、電源供給判断部72をマイクロコンピュータシステムを用いて構成する場合、停電検出信号65aを割り込み信号としてマイクロコンピュータシステムへ供給し、割り込み処理によって停電時の処理を行なうようにしてもよい。
【0067】
電源供給判断部72は、元電源(商用電源)が供給されている状態であって、かつ、充電済み電源容量に係る情報71aに基づいて蓄電池69の充電済み電源容量が予め設定した負荷給電開始判定値(蓄電池69の満充電状態の電源容量に対して例えば85パーセント以上の電源容量)を越えている場合には、給電指令信号72aをインバータ部63へ供給して、インバータ部63を動作状態に制御する。これにより、インバータ部63から交流電力が出力される。したがって、コンピュータシステム60は、コンピュータシステム60側の電源スイッチ等を投入することによって交流電力の供給を受けることができる。
【0068】
電源供給判断部72は、負荷電流検出信号64aに基づいてコンピュータシステム60側へ供給している電流値を監視している。そして、コンピュータシステム60側へ供給している電流値が予め設定した許容最大電流値を越えた場合には、給電指令信号72aの出力を停止し、インバータ部63の動作を停止させてコンピュータシステム60側への給電を強制遮断する。これにより、この無停電電源装置61ならびにコンピュータシステム60を過電流から保護することができる。
【0069】
電源供給判断部72は、停電検出信号65aに基づいて元電源(商用電源)が停電状態にあることを認識すると、停電情報72bをコンピュータシステム60へ供給する。これにより、コンピュータシステム60側へ停電状態であることを知らせる。
【0070】
電源供給判断部72は、負荷電流検出信号64aに基づいてコンピュータシステム60側への給電がなされていることを検出している場合には、停電状態になっても給電指令信号72aの出力を継続する。これにより、停電状態においてもコンピュータシステム60側への給電が継続される。
【0071】
コンピュータシステム60側は、停電情報72bの供給を受けると、各種データの保存処理等の予め設定された一連の処理(いわゆるシャットダウン処理)を行なった後に、コンピュータシステム60側の電源をオフ状態にする。
【0072】
電源供給判断部72は、停電状態において、負荷電流検出信号64aに基づいて負荷電流が予め設定した負荷非動作状態判定値よりも小さい状態が予め設定した判定時間に亘って継続したことを検出すると、コンピュータシステム60側が非動作状態になったものと判断する。そして、電源供給判断部72は、給電指令信号72aの出力を停止し、インバータ部63の動作を停止させる。これにより、蓄電池69の電力がインバータ部63で不要に消費されるのを防止する。
【0073】
電源供給判断部72は、停電状態においてコンピュータシステム60側でのシャットダウン処理等がなされずにコンピュータシステム60側への給電が継続されている場合には、充電済み電源容量に係る情報71aに基づいて充電済み電源容量が予め設定した放電停止電源容量に達した時点で、給電指令信号72aの出力を停止し、インバータ部63の動作を停止させる。これにより、蓄電池69が過度に放電されることを防止し、蓄電池69の性能が劣化するのを防止する。
【0074】
電源供給判断部72は、停電状態においてコンピュータシステム60側への給電が継続されている状態で、元電源(商用電源)が供給された場合(停電が解消された場合)、給電指令信号72aの出力を継続する。これにより、コンピュータシステム60側への給電が継続される。そして、電源供給判断部72は、負荷電流検出信号64aに基づいて負荷電流が予め設定した負荷非動作状態判定値よりも小さい状態が予め設定した判定時間に亘って継続したことを検出し、これによりコンピュータシステム60側が非動作状態になったものと判断すると、その時点における蓄電池69の充電済み電源容量が予め設定した負荷給電開始判定値を越えている場合には、給電指令信号72aの出力を継続し、その時点における蓄電池69の充電済み電源容量が予め設定した負荷給電開始判定値を越えていない場合には、給電指令信号72aの出力を停止する。
【0075】
したがって、先の停電によって蓄電池69が放電されその充電済み電源容量が負荷給電開始判定値よりも小さくなった場合には、コンピュータシステム60の電源がオフになった以降は、コンピュータシステム60側への新たな給電が停止される。そして、蓄電池69の充電済み電源容量が予め設定した負荷給電開始判定値に達した時点で、コンピュータシステム60側への給電が可能となる。
【0076】
電源供給判断部72は、コンピュータシステム60側へ電力を供給していない状態で停電状態となった場合には、給電指令信号72aの出力を停止してインバータ部63の動作を停止させる。これにより、蓄電池69の電力がインバータ部63で不要に消費されるのを防止する。
【0077】
停電状態においてコンピュータシステム60側から給電要求60aが供給された場合(停電に伴うシャットダウン処理によって電源オフ状態となったコンピュータシステム60側から給電要求60aが供給された場合を含む)、電源供給判断部72は、蓄電池69の充電済み電源容量が予め設定した負荷給電開始判定値を越えているときには、給電指令信号72aを出力しインバータ部63を動作させて、コンピュータシステム60側へ電力を供給する。これにより、停電時にコンピュータシステム60を動作させる必要が生じた場合でも、それに対処することができる。なお、この場合にも停電情報72bがコンピュータシステム60側へ供給される。
【0078】
電源供給判定部72は、給電要求60aの供給を受けるための給電要求信号線をプルアップしている。コンピュータシステム60側では、電源投入操作に連動して給電要求信号線をグランド電位に接続するよう構成している。電源供給判定部72は、給電要求信号線がLレベルに変化したことに基づいて給電供給60aを検出する。これにより、コンピュータシステム60側へ電源が供給されていない状態であっても、コンピュータシステム60側からの給電要求60aを受けられるようにしている。
【0079】
以上の構成であるから図4に示した無停電電源装置61は、蓄電池69の充電済み電源容量が予め設定した負荷給電開始判定値を越えている場合に、コンピュータシステム60への給電を行なうことができる。したがって、コンピュータシステム60への給電中に元電源(商用電源)が停電してもコンピュータシステム60への給電を継続することができる。また、停電状態であっても蓄電池69の充電済み電源容量が予め設定した負荷給電開始判定値を越えている場合には、コンピュータシステム60へ電力を供給することができるので、停電中にコンピュータシステム60を動作させる必要が生じた場合でも、それに対処することができる。
【0080】
なお、各実施の形態では商用電源を元電源とする無停電電源装置を例示したが、無停電電源装置は商用電源以外の例えば自家発電電源を元電源とする構成でもよい。また、元電源は交流電源以外の直流電源、例えば太陽光利用発電装置からの直流電源,燃料電池からの直流電源等であってもよい。さらに、各実施の形態では、電源負荷へ交流電力を供給する構成を示したが、電源負荷へ直流電力を供給する構成でもよい。この場合、インバータ部に替わりに直流−直流変換器等を用いる構成とする。
【0081】
【発明の効果】
以上説明したようにこの発明に係る無停電電源装置は、蓄電池の充電済み電源容量が、ユーザ定義情報として予め入力された動作開始可能な充電済み電源容量以上である場合(停電時を除く)に、電源負荷へ対する電力供給を許可するので、停電時の電源バックアップ時間を保証することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る無停電電源装置のブロック構成図である。
【図2】図1に示した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】この発明に係る他の無停電電源装置のブロック構成図である。
【図4】この発明に係るさらに他の無停電電源装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
1,31,61 無停電電源装置
2,32 無停電電源装置本体
3,33 入力装置
4,34,72 電源供給判断部
10,40 データ処理装置
11,41 ユーザ定義パラメータ設定手段
12,42 充電済み電源容量取得手段
13 元電源供給状態判断手段
14,43 電源供給判定手段
20,50 動作決定パラメータ記憶装置
21,51 ユーザ定義パラメータ記憶部
22,52 システムパラメータ記憶部
30,60 コンピュータシステム(電源負荷)
62 整流平滑部
63 インバータ部
64 負荷電流検出部
65 停電検出部
66 充電制御部
67 蓄電池充放電電流検出部
68 蓄電池温度検出部
69 蓄電池
70 (蓄電池)電圧検出部
71 蓄電池容量監視部

Claims (4)

  1. 元電源の交流出力を直流に変換する整流部と、バックアップ用の蓄電池と、前記整流部の直流出力に基づいて前記蓄電池の充電を制御する充電制御部と、前記整流部の直流出力または前記蓄電池の直流出力を交流に変換して電源負荷へ供給するインバータ部と、前記元電源の停電を検出する停電検出部と、前記蓄電池の充電済み電源容量を監視する充電済み電源容量監視部とを有する無停電電源装置本体と、
    前記電源負荷への供給時間に係る情報と動作開始可能な充電済み電源容量に係る情報とからなるユーザ定義情報を予め入力しておき、前記電源容量監視部によって得られた前記蓄電池の充電済み電源容量が前記動作開始可能な充電済み電源容量以上である場合(停電時を除く)に前記電源負荷へ対する電力供給を許可する給電許可指令信号を出力する電源供給判断部とを備え、
    前記無停電電源装置本体は、前記インバータ部の動作/非動作を制御することにより、又は前記インバータ部の後段に設けた給電用スイッチ回路の開/閉状態を制御することにより、前記電源供給判断部から給電許可指令信号が出力されている場合には前記電源負荷に対して電力を供給し、当該給電許可指令信号が出力されていない場合は前記電源負荷に対して電力を供給しない、
    ことを特徴とする無停電電源装置。
  2. バックアップ用の蓄電池と、元電源の直流出力に基づいて前記蓄電池の充電を制御する充電制御部と、前記元電源の直流出力または前記蓄電池の直流出力を交流に変換して電源負荷へ供給するインバータ部と、前記元電源の停電を検出する停電検出部と、前記蓄電池の充電済み電源容量を監視する充電済み電源容量監視部とを有する無停電電源装置本体と、
    前記電源負荷への供給時間に係る情報と動作開始可能な充電済み電源容量に係る情報とからなるユーザ定義情報を予め入力しておき、前記電源容量監視部によって得られた前記蓄電池の充電済み電源容量が前記動作開始可能な充電済み電源容量以上である場合(停電時を除く)に前記電源負荷へ対する電力供給を許可する給電許可指令信号を出力する電源供給判断部とを備え、
    前記無停電電源装置本体は、前記インバータ部の動作/非動作を制御することにより、又は前記インバータ部の後段に設けた給電用スイッチ回路の開/閉状態を制御することにより、前記電源供給判断部から給電許可指令信号が出力されている場合には前記電源負荷に対して電力を供給し、当該給電許可指令信号が出力されていない場合は前記電源負荷に対して電力を供給しない、
    ことを特徴とする無停電電源装置。
  3. 前記インバータ部に代えて、前記直流出力を直流に変換して電源負荷へ供給する直流−直流変換器とした、
    請求項1又は2記載の無停電電源装置。
  4. 前記動作開始可能な充電済み電源容量とは、前記供給時間に亘って前記電源負荷へ電力を供給するのに必要な値である、請求項1又は2記載の無停電電源装置。
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