JP4591416B2

JP4591416B2 - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP4591416B2
Application number: JP2006186595A
Authority: JP
Inventors: 浩司小川
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2006-07-06
Filing date: 2006-07-06
Publication date: 2010-12-01
Anticipated expiration: 2026-07-06
Also published as: JP2008017632A

Description

本発明は、無停電電源装置に係り、特に、商用電源のトラブルによる停電が発生した場合に負荷装置へ電力を供給することが可能な複数のバッテリーを備えた無停電電源装置に関する。

従来の無停電電源装置は、停電などで交流電源に異常が発生したときには交流電源から電力を得られないので、整流器の出力段に接続されたバッテリーの電力をインバータにより交流電力に変換し、負荷装置に連続して供給し続けるように構成されており、電力供給を確実にするために複数のバッテリーを配設し、リード線などを用いてバッテリーの電力を接続端子を介してインバータに供給する構成としている。（例えば、特許文献１）

特開２００１−３５２６９６号公報

従来の無停電電源装置は以上のように構成されており、バッテリーが正常であるときには、インバータが要求する電流に対して複数のバッテリーが均等に分担して電流を供給するが、例えば、長期間の使用によりバッテリーが劣化すると、複数のバッテリー間の電流負担に偏りが発生する。
この結果、電流が通電される接続端子においても通電電流の偏りが生じ、通電電流が増加した接続端子においては電流通電によりリード線と接続端子との接続部で異常発熱が発生するという問題があり、接続端子に大形の高容量定格仕様を採用するなどの対応処置がされていた。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、バッテリーが劣化した場合にも、接続端子に大形の高容量定格の仕様を採用することなく、リード線と接続端子との接続部で異常発熱が発生することのない無停電電源装置を提供することを目的としている。

本発明に係る無停電電源装置は、停電発生時に複数のバッテリーの電力を用いてインバータにより交流電力を生成して負荷装置に出力する無停電電源装置において、インバータを収納する無停電電源装置本体と、この無停電電源装置本体に配設され複数のバッテリーの夫々と入力側リード線で接続される複数の接続端子と、一方端が接続端子の夫々に接続され他方端が接続点で電気的に結線されてインバータに接続された出力側リード線と、接続端子の入力側リード線側で短絡する一対の短絡部材とを備え、一方の短絡部材は、入力側リード線のうち複数のバッテリーのプラス電極に接続される入力側リード線が接続される接続端子を短絡し、他方の短絡部材は、入力側リード線のうち複数のバッテリーのマイナス電極に接続される入力側リード線が接続される接続端子を短絡するものである。

本発明は、複数の接続端子のいずれか１つとこの接続端子以外の接続端子の少なくともいずれか１つとの間を短絡する短絡部材とで構成させたので、バッテリーが劣化し、バッテリーの電流負担に偏りが生じた場合においても、インバータに供給される電流が短絡部材で分流されるので、接続端子で異常発熱が発生することがない。
また、その結果、接続端子を高容量定格仕様にする必要がないので、低コストで信頼性の高い無停電電源装置を提供できる。

実施の形態１．
図１は本発明の実施形態１における無停電電源装置を示す外観斜視図、図２は図１の無停電電源装置本体の正面図、図３は図２の要部拡大斜視図、図４は図２の要部一部断面拡大側面図、図５は図１の構成を示すブロック図、図６は図３の短絡部材の拡大斜視図である。

図１において、無停電電源装置１００は無停電電源装置本体１と、複数のバッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ及び２ｅ、並びに無停電電源装置本体１と複数のバッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅとを接続する入力側リード線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊより構成されている。

図２から図６において、無停電電源装置本体１には、複数の接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊを整列させた状態で無停電電源装置本体１に固着させる端子台４、図示しない商用電源からの電力が入力される入力端子５、図示しない負荷装置へ電力を出力する出力端子６が配設され、接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊには入力側リード線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊの一方端が締付ネジ７により締付け固定され、他方端がバッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅに接続されている。

また、接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊの夫々には、後述のインバータ９に接続される出力側リード線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ、８ｊが接続されており、この出力側リード線は一方端が締付ネジ７により締付け固定され、他方端が接続点８０，８１で電気的に結線された後、インバータ９に接続される。（図５に示す）

バッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅと接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊとを接続する入力側リード線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊの内、入力側リード線３ａ、３ｃ、３ｅ、３ｇ、３ｉの一方端はバッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅのプラス電極に接続され、入力側リード線３ｂ、３ｄ、３ｆ、３ｈ、３ｊの一方端はバッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅのマイナス電極に接続される。

入力側リード線３ａ、３ｃ、３ｅ、３ｇ、３ｉの他方端は接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅに接続されると共に接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅを短絡させる短絡部材６ａと共に締付ネジ７により一体的に固着されている。
同様にして、入力側リード線３ｂ、３ｄ、３ｆ、３ｈ、３ｊの他方端は接続端子４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊに接続されると共に接続端子４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊを短絡させる短絡部材６ｂと共に締付ネジ７により一体的に固着されている。

９は、バッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの直流電圧を交流電圧に変換するインバータ、１０は商用電源から入力端子５に入力された交流電圧を整流する整流器、１１はインバータ９がスイッチング動作時に発生する高周波成分の電圧が入力端子５を介して外部に出力されるのを防止するフィルタである。

なお、短絡部材６ａ，６ｂは略く字状に形成されており、入力側リード線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊの通電電流容量を大きくする場合には、この入力側リード線を背中合わせに併設して接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊに固着する。（図４に示す）

次に、以上のように構成された無停電電源装置１００の動作について図３及び図５を用いて説明する。
商用電源から入力端子５に交流電圧が入力されると、整流器１０によって直流に電力変換され、出力側リード線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ、８ｊから接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊ、さらに入力側リード線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊを介してバッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅへ充電される。

商用電源が正常のときには、整流器１０によって直流に変換された電力がインバータ９によって再び交流に変換されて負荷装置に出力されるが、停電などで商用電源に異常が発生した場合には、バッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅに蓄積されていた電力が入力側リード線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊ、接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊ、出力側リード線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅ、８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ、８ｊを介してりインバータ９に入力されて交流電力に変換された後、負荷装置に対して電力の連続供給が行われる。

ここで、例えば、５個のバッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅの内、４個のバッテリー２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが長期間の使用などにより劣化し、このバッテリーの出力電圧が低下した場合についての電流の通電状態について詳細説明する。
バッテリー２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが劣化し、バッテリーの出力電圧が低下し電流が出力されなくなると、インバータ９に供給される電流の全てをバッテリー２ａが負担することになる。
なお、現実的にはバッテリー劣化は除々に進行するため、出力電流も除々に低下することになるが、ここでは動作を分かり易くするため、ここではバッテリー劣化が急速に発生したものとして説明する。

インバータ９に供給される電流の全てをバッテリー２ａが負担することになると、バッテリー２ａから負荷装置に向って通電される電流は、バッテリー２ａのプラス電極から入力側リード線３ａ、端子台４に配設された接続端子４ａに流入した後、短絡部材６ａで略均等に接続端子４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅに分流されて、接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅから出力側リード線８ａ、８ｂ、８ｃ、８ｄ、８ｅに流入した後、接続点８０で結集した後、インバータ９に入力され、負荷装置へ流入する。
次に、負荷装置からバッテリー２ａに向って通電される電流は、インバータ９から接続点８１で出力側リード線８ｆ、８ｇ、８ｈ、８ｉ、８ｊで分流された後、接続端子４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊの夫々に流入し、短絡部材６ｂで結集した後、入力側リード線３ｂを介してバッテリー２ａのマイナス電極に戻される。

以上のようにこの発明の実施の形態１による無停電電源装置１００によれば、接続端子４ａと他の接続端子４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅとの間を短絡部材６ａで短絡させると共に接続端子４ｆと他の接続端子４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊとの間を短絡部材６ｂにより短絡するように構成させたので、バッテリーが劣化し、バッテリーの電流負担に偏りが生じたときにおいても、インバータ９に供給される電流が短絡部材６ａ，６ｂで分流されて接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊを流れるので、接続端子で異常発熱が発生することがない。
ここでもし、短絡部材６ａ，６ｂを用いない場合には、接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊを高容量定格仕様にするなどの必要があり、接続端子が大形化または高コストとなるものである。

また、複数の接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊが整列させた状態で端子台４に配設され、無停電電源装置本体１に固着されているので、短絡部材６ａ，６ｂは図６に示されるように簡素な形状で形成できるものである。

さらにまた、短絡部材６ａ，６ｂを略く字状に形成させているので、入力側リード線３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、３ｇ、３ｈ、３ｉ、３ｊの通電電流容量を大きくするために、この入力側リード線を背中合わせにして接続端子４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、４ｅ、４ｆ、４ｇ、４ｈ、４ｉ、４ｊに固着する場合に、入力側リード線の突設部が短絡部材６ａ，６ｂに干渉することなく固着できる。（図４参照）

なお、上記の実施例ではバッテリー２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅを５個で構成させ、４個のバッテリー２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅが劣化した場合について説明したが、１〜３個のバッテリーが劣化した場合についてもインバータ９に供給される電流が短絡部材６ａ，６ｂで分流されるので、同様の効果を奏する。

また、短絡部材６ａ，６ｂは、５個の接続端子を短絡するように形成させたが、複数の接続端子のいずれか１つと前記接続端子以外の接続端子の少なくともいずれか１つとの間を短絡するように構成させることで、インバータ９に供給される電流が短絡部材６ａ，６ｂで分流されて接続端子を流れるので接続端子での温度上昇を減少させることができる。

本発明の実施形態１における無停電電源装置を示す外観斜視図である。図１の無停電電源装置本体の正面図である。図２の要部拡大斜視図である。図２の要部一部断面拡大側面図である。図１の構成を示すブロック図図３の短絡部材の拡大斜視図である。

符号の説明

１無停電電源装置本体、２ａ〜２ｅバッテリー、３ａ〜３ｊ入力側リード線、
４端子台、４ａ〜４j 接続端子、６ａ，６ｂ短絡部材、
８ａ〜８j 出力側リード線、９インバータ、
８０，８１接続点、１００無停電電源装置。

Claims

停電発生時に複数のバッテリーの電力を用いてインバータにより交流電力を生成させて負荷装置に出力する無停電電源装置において、
前記インバータを収納する無停電電源装置本体と、
この無停電電源装置本体に配設され前記複数のバッテリーの夫々と入力側リード線で接続される複数の接続端子と、
一方端が前記接続端子の夫々に接続され他方端が接続点で電気的に結線されて前記インバータに接続された出力側リード線と、
前記接続端子の前記入力側リード線側を短絡する一対の短絡部材とを備え、
一方の前記短絡部材は、前記入力側リード線のうち前記複数のバッテリーのプラス電極に接続される前記入力側リード線が接続される前記接続端子を短絡し、他方の前記短絡部材は、前記入力側リード線のうち前記複数のバッテリーのマイナス電極に接続される前記入力側リード線が接続される前記接続端子を短絡することを特徴とする無停電電源装置。
短絡部材を略く字状に形成したことを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。