JP5390981B2

JP5390981B2 - 電源バックアップ装置

Info

Publication number: JP5390981B2
Application number: JP2009180512A
Authority: JP
Inventors: 雄二滝澤; 宏一奈良; 明丸山; 大鈴木; 威石井
Original assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Current assignee: Fujitsu Telecom Networks Ltd
Priority date: 2009-08-03
Filing date: 2009-08-03
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2029-08-03
Also published as: JP2011036046A

Description

本発明は、負荷回路に直流の動作電力を供給する為の直流電源から大容量コンデンサを充電し、直流電源の障害発生時に、大容量コンデンサから直流負荷に動作電力を供給する電源バックアップ装置に関する。

電子回路等の各種の直流の負荷回路の動作電力を供給する直流電源は、既に各種の構成が提案され、且つ実用化されている。このような直流電源は、例えば、商用交流電源からの交流電圧をトランス等により所望の電圧に変換して整流し、スイッチング制御等により、直流の負荷回路の動作電圧に変換して供給する構成が比較的多く適用されている。その場合、商用交流電源側又は直流電源側の障害により、直流の負荷回路に動作電力を継続して供給することができない場合が発生する。そこで、電源バックアップ装置を設けて、障害発生時に於いても、継続して直流の負荷回路に動作電力を供給する構成が各種提案されている。直流の負荷回路が比較的大きい電力を消費する構成の場合、電源バックアップ装置として、エンジン駆動発電機や大容量バッテリを用いた構成が一般的であり、又比較的小容量の場合はバッテリのみの構成が一般的である。又各種の電子回路に動作電力を供給する直流電源のバックアップ用として、大容量コンデンサの一種の電気二重層コンデンサを用いた構成が知られている。

この電気二重層コンデンサは、正極と負極との両方に電気二重層によるコンデンサを形成して電荷を蓄積し、その蓄積電荷を直流電力として負荷に供給できる大容量のコンデンサであり、内部抵抗が低く、短時間で充放電が可能であると共に、利用可能の充放電サイクル数は、１０万〜１００万回程度とされている。このような特性の電気二重層コンデンサを直流電源側に設けて、直流電圧供給を継続可能とする各種の構成が提案されている。例えば、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧を、出力スイッチを介して直流負荷に供給する構成とし、その出力スイッチのオン、オフを制御すると共にＡＣ／ＤＣコンバータの動作の開始／停止を制御するオン／オフ制御回路の動作電力を、ＡＣ／ＤＣコンバータの出力電圧で充電される電気二重層コンデンサから供給し、出力スイッチをオフとすると共にＡＣ／ＤＣコンバータを休止状態としている時に、電気二重層コンデンサの充電電圧が低下すると、この電圧低下をオン／オフ制御回路により検出して、ＡＣ／ＤＣコンバータを一時的に動作させ、電気二重層コンデンサを充電し、この電気二重層コンデンサによるバックアップを継続可能とする構成が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

又商用交流電源からの交流電圧を整流して電子回路等を含む直流の負荷回路に直流動作電力を供給すると共に、直流電源バックアップ装置の電気二重層コンデンサに充電しておき、商用交流電源の停電時に、直流電源バックアップ装置の電気二重層コンデンサから電子回路等を含む直流の負荷回路の必要最小限の安定動作停止処理を実行する為に必要な動作電力を供給する構成も提案されている（例えば、特許文献２参照）。又直流電源と並列に電気二重層コンデンサを接続し、この電気二重層コンデンサの充電電圧を直流電源の出力電圧低下時に、バックアップ用として直流の負荷回路に供給する構成に於いて、電気二重層コンデンサの内部抵抗が温度の上昇により低下する特性を基に、電気二重層コンデンサと共振回路を構成するリアクトルを接続して共振電流を流し、電気二重層コンデンサの放電特性の向上を図る手段が提案されている（例えば、特許文献３参照）。

又各種機器に付属して設置したカレンダ時計（リアルタイムクロック）等の電子回路には、常時直流電圧を印加する必要があり、その為に電気二重層コンデンサの充電電圧を利用した構成に於いて、各種機器の本体の動作用の直流電圧供給時に、電源側の電気二重層コンデンサに充電し、且つカレンダ時計の動作電圧として供給し、直流電圧供給停止時には、電源側の電気二重層コンデンサの充電電圧により、カレンダ時計側の電気二重層コンデンサを充電する回路構成を設け、このカレンダ時計側の電気二重層コンデンサの充電電圧を、カレンダ時計の動作電圧として供給する構成が提案されている（例えば、特許文献４参照）。

特開２００６−２５４６５５号公報特開２００６−３４１５５５号公報特開２００７−２８８９８６号公報特開２００９−８１９０４号公報

前述のように、電気二重層コンデンサを直流電源側から充電し、その直流電源からの直流電圧供給停止時に、電気二重層コンデンサの充電電圧を直流の負荷回路に供給する電源バックアップ装置に於いては、主に経時劣化により、電気二重層コンデンサの特性が低下して、所望のバックアップ特性を維持できなくなる可能性がある。このような電気二重層コンデンサの特性劣化の有無を判定し、特性劣化時には、使用中の電気二重層コンデンサを新しい電気二重層コンデンサと交換して、バックアップ特性を所望の特性に維持することが必要である。

その為に、例えば、図６に示す電源バックアップ装置の特性試験構成が提案された。同図に於いて、Ｄ１，Ｄ２は逆流阻止用のダイオード、Ｃ１は電気二重層コンデンサ、３１は計算回路、３２は電子回路等の直流の負荷回路、３３は定電圧回路、３４はスイッチ回路、３５は昇圧回路、３６はスイッチ回路、３７は電圧検出回路、３８は擬似負荷回路、３９はタイマを示す。負荷回路３２は、各種の電子回路の場合が一般的であり、比較的低電圧で動作するもので、定電圧回路３３は、負荷回路３２に一定の動作電圧を供給する為のものである。又ＤＣ電源入力は、例えば、商用交流電源からの交流電圧を所望の電圧に変換して整流した入力直流電圧を示し、又電源断情報は、商用交流電源の停電検出情報で、ＤＣ電源入力が断となったことを示し、常時オフ状態のスイッチ回路３４を電源断情報によりオンとして、電気二重層コンデンサＣ１の充電電荷を定電圧回路３３に入力し、負荷回路３２に対する動作電圧を継続して供給する。電気二重層コンデンサＣ１は、１個のコンデンサとして図示しているが、耐電圧特性は数Ｖ程度の低いものであるから、通常は複数個を直列接続した構成が一般的である。又負荷回路３２の電流容量に対応したバックアップ用の電流を供給する為に、複数個を並列接続した構成とすることも一般的である。又昇圧回路３５は、正常時のＤＣ電源入力の直流電圧を昇圧して電気二重層コンデンサＣ１を充電する。ダイオードＤ１，Ｄ２は、ＤＣ電源入力が直接的に電気二重層コンデンサＣ１に印加されないように、且つスイッチ回路３４がオンとなった時に、電気二重層コンデンサＣ１の充電電荷が、ＤＣ電源側へ流れないように阻止する為のものである。

又タイマ３９は、計算回路３１に時間情報を供給する為のもので、例えば、電気二重層コンデンサＣ１の特性試験を定期的に行う為の時間情報及び特性試験中の時間情報を供給する為のものであり、予め設定された時間間隔による特性試験時には、計算回路３１の制御によりスイッチ回路３６をオンとして、電気二重層コンデンサＣ１に擬似負荷回路３８を接続する。それにより、電気二重層コンデンサＣ１から擬似負荷回路３８に充電電荷が供給される。電圧検出回路３７は、電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧を検出して計算回路３１に入力する。計算回路３１は、試験開始から時間経過に伴う電気二重層コンデンサＣ１の電圧の変化特性を基に、特性劣化状態か否かを判定する。試験開始から試験終了までの間の電圧低下が所定値以下の場合は、特性劣化と判定することができる。或は、電気二重層コンデンサＣ１の標準放電特性と比較して、その差の大小に応じて特性劣化か否かを判定することもできる。

しかし、電気二重層コンデンサＣ１を用いた電源バックアップ装置の試験としては、電気二重層コンデンサＣ１に擬似負荷回路３８を接続して放電させるもので、この擬似負荷回路３８の特性を、定電圧回路３３を含む負荷回路３２の特性に一致させることは困難であり、且つダイオードＤ２の正常性を含めた電源バックアップ回路としての正常性の試験としては充分ではない問題がある。そこで、図７に示す電源バックアップ装置の試験構成が提案された。同図に於いて、Ｄ１，Ｄ２は逆流阻止用のダイオード、Ｃ１は電気二重層コンデンサ、４１は計算回路、４２は負荷回路、４３は定電圧回路、４４はスイッチ回路、４５は昇圧回路、４６は電流制限回路、４７は電圧検出回路、４８は電圧検出回路、４９はタイマを示す。

スイッチ回路４４は、常時オン状態であり、計算回路４１による特性試験時にオフに制御する。又電流制限回路４６は、電気二重層コンデンサＣ１の初期充電等の場合の充電電流が過大な値とならないように制限する為のものである。又昇圧回路４５は、電気二重層コンデンサＣ１の充電電圧が、ＤＣ電源入力の電圧と同程度又はそれ以下であるから、昇圧して定電圧回路４３に入力する為のものである。又タイマ４９からの時間情報により計算回路４１は、定期的に特性試験を行うもので、特性試験時に、スイッチ回路４４をオフとし、電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧を電圧検出回路４７により検出した値と、電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧が、昇圧回路４５とダイオードＤ２とを介して定電圧回路４３に入力される電圧を電圧検出回路４８により検出した値とを基に、電気二重層コンデンサＣ１によるバックアップ機能を定期的に試験する。この場合、ダイオードＤ２の正常性を含めて試験をすることができる。

しかし、電気二重層コンデンサＣ１が正常か否かを判定する前に、正常なＤＣ電源入力をスイッチ回路４４によりオフとし、電気二重層コンデンサＣ１の充電電荷による端子電圧を昇圧回路４５により昇圧し、ダイオードＤ２を介して定電圧回路４３に入力するものであるから、電気二重層コンデンサＣ１の特性劣化時には、負荷回路４２に動作電圧を供給できなくなる問題がある。

本発明は、前述の従来の問題点を解決することを目的とし、電気二重層コンデンサの静電容量や内部抵抗等のパラメータを基に特性劣化か否かを判定し、且つ正常な電源バックアップが可能か否かについても判定可能として、電気二重層コンデンサを用いた電源バックアップ装置の信頼性を維持可能とするものである。

本発明の電源バックアップ装置は、直流電源から第１のダイオードを介して負荷回路に直流電力を供給し、且つ前記直流電源から昇圧回路により昇圧して電気二重層コンデンサを充電し、前記直流電源の異常発生時に、前記電気二重層コンデンサの充電電圧を、スイッチ回路と第２のダイオードとを介して前記負荷回路に供給する電源バックアップ装置であって、前記電気二重層コンデンサの充電電圧及び放電電流を検出する電圧・電流検出回路と、前記第１及び第２のダイオードを介して前記負荷回路に供給する電圧を検出する電圧検出回路と、タイマからの時間情報に基づいて、主電源を切らずに運用した状態において、予め設定された期間毎に前記スイッチ回路をオンに制御し、前記電気二重層コンデンサの充電電圧を前記第２のダイオードを介して前記負荷回路に供給し、前記電圧・電流検出回路により前記電気二重層コンデンサから供給する直流電流と直流電圧とを検出して、前記電気二重層コンデンサの静電容量と内部抵抗とを算出し、該算出した静電容量及び内部抵抗を基に前記電気二重層コンデンサの異常の有無を判定処理する制御処理回路とを備えている。

又電気二重層コンデンサの周囲温度を検出する温度センサを備え、制御処理回路は、この温度センサによる検出温度を基に、電気二重層コンデンサの静電容量及び内部抵抗の算出値を補正処理する機能を備えている。又制御処理回路は、スイッチ回路をオンに制御して電気二重層コンデンサの充電電圧を負荷回路に供給する放電試験と、スイッチ回路をオフに制御して、電気二重層コンデンサを昇圧回路により昇圧した直流電圧により充電する充電試験とを、タイマからの時間情報に従って予め設定された期間毎に実施する機能を備えることができる。又制御処理回路は、タイマからの時間情報を基に、予め設定された期間毎の電気二重層コンデンサの静電容量と内部抵抗とを算出して記憶させるメモリを備え、このメモリに記憶された電気二重層コンデンサの静電容量と内部抵抗との変化傾向を基に、電気二重層コンデンサの残存使用可能期間の推定処理を行う機能を備えている。

電気二重層コンデンサを備えた電源バックアップ装置で、その電気二重層コンデンサの電圧及び電流を検出して、電気二重層コンデンサの静電容量及び内部抵抗を求め、その静電容量と内部抵抗との変化傾向を基に、残存使用可能期間の推定も可能とし、電源バックアップ装置の信頼性を向上することができる。

本発明の実施例１の説明図である。本発明の実施例１の電気二重層コンデンサの充放電特性説明図である。電気二重層コンデンサの静電容量及び内部抵抗の特性説明図である。本発明の実施例１の残存寿命判定処理の説明図である。本発明の実施例２の説明図である。従来例の説明図である。従来例の説明図である。

本発明の電源バックアップ装置は、図１を参照すると、直流電源から第１のダイオードＤ１を介して負荷回路２に直接又は定電圧回路３を介して直流電力を供給し、且つ直流電源から昇圧回路５により昇圧して電気二重層コンデンサＣ１を充電し、直流電源の異常発生時に、電気二重層コンデンサＣ１の充電電圧を、スイッチ回路４と第２のダイオードＤ２とを介して負荷回路２に供給する電源バックアップ装置であって、電気二重層コンデンサＣ１の充電電圧及び放電電流を検出する電圧・電流検出回路７と、第１及び第２のダイオードＤ１，Ｄ２を介して負荷回路２に供給する電圧を検出する電圧検出回路８と、タイマ９からの時間情報を基に、予め設定された期間毎にスイッチ回路４をオンに制御し、電気二重層コンデンサＣ１の充電電圧を第２のダイオードＤ２を介して負荷回路２に供給し、電圧・電流検出回路７により電気二重層コンデンサＣ１から供給する直流電流と直流電圧とを検出して、電気二重層コンデンサＣ１の静電容量と内部抵抗とを算出し、この算出した静電容量及び内部抵抗を基に、電気二重層コンデンサＣ１の異常の有無を判定処理する制御処理回路１とを備えている。

図１は、本発明の実施例１の説明図であり、１は制御処理回路、２は電子回路等の負荷回路、３は定電圧回路、４はスイッチ回路、５は昇圧回路、６は電流検出回路、７は電圧・電流検出回路、８は電圧検出回路、９はタイマ、１０は温度センサ、Ｃ１は電気二重層コンデンサ、Ｄ１，Ｄ２は第１、第２のダイオードを示す。ＤＣ電源入力として示す直流電圧が正常の場合、スイッチ回路４はオフ状態に制御されており、第１のダイオードＤ１を介して定電圧回路３に直流電圧を入力し、負荷回路２に所定の一定電圧に制御した直流電圧を供給し、又昇圧回路５により昇圧して電気二重層コンデンサＣ１を充電する。又ＤＣ電源入力断の場合、電源断情報によりスイッチ回路４をオンとして、電気二重層コンデンサＣ１に充電された電圧を、第２のダイオードＤ２を介して定電圧回路３に入力することにより、負荷回路２に継続して所定の直流電圧を供給し、電源バックアップ装置として機能する。なお、定電圧回路３は、負荷回路２に供給する直流電圧を一定の値に制御するものであるが、負荷回路２が印加電圧の変化によっても動作を継続可能の構成を有する場合は、この定電圧回路３を省略することも可能である。

制御処理回路１は、メモリを含むプロセッサ等により構成することができるものであり、温度センサ１０による電気二重層コンデンサＣ１の温度検出値、昇圧回路５により昇圧した電圧で電気二重層コンデンサＣ１を充電する電流を電流検出回路６により検出した充電電流検出値、スイッチ回路４をオンとした時の電圧・電流検出回路７により検出した電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧及び放電電流の検出値、電圧検出回路８によるダイオードＤ２を介した定電圧回路３への入力電圧検出値をそれぞれ入力する。又タイマ９による時間情報を入力する。このタイマ９からの時間情報により、制御処理回路１は、予め設定された時間間隔で、電気二重層コンデンサＣ１を含む電源バックアップ装置を試験する。この電源バックアップ装置の試験時には、スイッチ回路４をオンとして、電気二重層コンデンサＣ１の充電電圧を、ダイオードＤ２を介して定電圧回路３に入力する。この時、電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧は、昇圧回路５により昇圧して充電されていたから、直流入力電圧より高い値であり、従って、電気二重層コンデンサＣ１からダイオードＤ２を介して定電圧回路３に入力されて、負荷回路２に、電気二重層コンデンサＣ１の充電電力が定電圧化されて供給される。この時、制御処理回路１は、電圧検出回路８によるダイオードＤ２を介して定電圧回路３に入力される電圧の検出値が、電圧・電流検出回路７による電圧検出値とダイオードＤ２の順方向電圧降下分に相当する電圧差であれば、電気二重層コンデンサＣ１による電源断時のバックアップが正常に行われていると判断することができる。

又制御処理回路１は、前述のように、タイマ９からの時間情報に従って所定の時間間隔で試験を行うものであり、スイッチ回路４をオンとした試験開始による電気二重層コンデンサＣ１の電圧低下分Ｖｄ、即ち、電圧・電流検出回路７による電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧がスイッチ回路４をオンとする前後の電圧差と、負荷回路２側へ供給する電流Ｉｃとを基に、電気二重層コンデンサＣ１の内部抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｖｄ／Ｉｃにより求める。又試験開始後の或る時間Δｔと、時間Δｔの前後の電気二重層コンデンサＣ１の電圧変化ΔＶｔと、電気二重層コンデンサＣ１からの電流Ｉｃとを基に、電気二重層コンデンサＣ１の静電容量を、Ｃ＝Ｉｃ・Δｔ／ΔＶｔにより求めることができる。制御処理回路１は、定期的な試験毎の電気二重層コンデンサＣ１の放電電流、端子電圧、温度センサ１０による温度及び算出した内部抵抗Ｒや静電容量Ｃ等を内部のメモリに保存し、電気二重層コンデンサＣ１の特性変化を監視する。又試験時間は、電気二重層コンデンサＣ１によりバックアップ可能の継続時間に比較して充分に短い時間とし、電源断による実際のバックアップに悪影響を与えないように、制御処理回路１は、タイマ１からの時間情報を基に試験継続時間を制御する。

又制御処理回路１による前述の電源バックアップの機能の試験は、電気二重層コンデンサＣ１の放電特性を基に実施する場合を示すが、電気二重層コンデンサＣ１の充電特性を基に実施することも可能である。図２は、図１に示す電気二重層コンデンサＣ１の充放電特性説明図であり、出力電圧は、ダイオードＤ２を介して負荷回路２側に出力する電圧、即ち、電圧検出回路８により検出した電圧を示し、コンデンサ電圧は、電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧、即ち、電圧・電流検出回路７により検出した電圧を示す。スイッチ回路４をオンとして試験を開始すると、電気二重層コンデンサＣ１は、昇圧回路５によって入力電圧より高い電圧により充電されているから、出力電圧は昇圧回路５により昇圧された電圧分高くなる。又電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧は、昇圧回路５により昇圧した充電電圧となっているが、スイッチ回路４をオンとして放電試験を開始すると、電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧は、Ｖｄの電圧降下となり、放電試験継続により、端子電圧は徐々に低下する。又放電試験後に充電試験、即ち、スイッチ回路４をオフとし、昇圧回路５により昇圧した電圧で電気二重層コンデンサＣ１を充電することにより、徐々に上昇する。この充電試験時の電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧の変化を、電圧・電流検出回路７により検出し、充電電流を電流検出回路６により検出して、制御処理回路１により、内部抵抗Ｒは、前述のように、Ｒ＝Ｖｄ／Ｉｃにより求め、静電容量Ｃにつても同様に、Ｃ＝Ｉｃ・Δｔ／Δｖとして求めることができる。

図３は、電気二重層コンデンサの静電容量及び内部抵抗の特性説明図であり、（ａ）静電容量は、温度に対する静電容量の変化を示し、（ｂ）内部抵抗は、温度に対する抵抗の変化率を示す。静電容量は、温度が低くなるに従って減少する傾向を有し、又内部抵抗は、温度が低くなるに従って急速に増大する傾向を有するものである。従って、図１に示す温度センサ１０により、電気二重層コンデンサＣ１の温度を測定し、制御処理部１は、測定温度情報により、前述の内部抵抗及び静電容量の測定値に対して、基準温度に換算して特性判断を行うことができる。

又負荷回路２の特性が、ダイオードＤ１を介して電流を供給する場合と、ダイオードＤ２を介して電流を供給する場合とに於いて殆ど同一値の電流を供給できる場合、電圧・電流検出回路７は、電圧検出の機能のみの構成とすることも可能である。又制御処理回路１による電気二重層コンデンサＣ１を含むバックアップ機能の良否判定を、タイマ９からの時間情報に従って１時間毎や１ヶ月毎等に於いて行い、過去の測定値と現在の測定値とから、残存使用可能期間を予測することも可能である。例えば、図４に示すように、横軸を時間、縦軸を、前述の静電容量や内部抵抗等をパラメータとし、閾値を設定しておくことにより、過去の特性変化と現在の特性とから、寿命として示す残存期間を推測することが可能となり、残存時間が所定値以下となった場合に警報を送出して、保守管理者に通知することができる。

図５は、本発明の実施例２の説明図であり、図１と同一符号は、同一名称部分を示し、１ａは演算回路、１ｂはＡ／Ｄ変換器、１ｃはメモリ、７ａは電圧検出回路、７ｂは電流検出回路、１１は電源回路、１２はＡＣ／ＤＣ変換回路、１３は断検出回路、１４は異常発生通知端子、１５は状態情報通知端子、ＡＣは１００Ｖ又は２００Ｖの商用交流電源を示す。又電気二重層コンデンサＣ１として、複数の単一電気二重層コンデンサを複数直列接続し、且つ複数並列接続した構成を示す。電源回路１１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路１２により交流１００Ｖ又は２００Ｖを負荷回路２の動作電圧に対応した電圧の直流電圧に変換し、第１のダイオードＤ１を介して定電圧回路３に供給し、定電圧回路３は、負荷回路２の動作電圧を安定化して供給する。又昇圧回路５により昇圧して電気二重層コンデンサＣ１を充電し、その充電電流を電流検出回路６により検出して、制御処理回路１に入力する。又電源回路１１の断検出回路１３は、商用交流電源ＡＣの停電検出時にはスイッチ回路４をオンとし、電気二重層コンデンサＣ１の充電電荷を、第２のダイオードＤ２を介して定電圧回路３に供給し、負荷回路２に継続して安定化直流電圧を供給する。

制御処理回路１は、電流検出回路６と、電圧検出回路７ａと、電流検出回路７ｂ，８と、温度センサ１０とからの入力信号を、Ａ／Ｄ変換器１ｂによりディジタル信号に変換して、演算回路１ａに入力する。演算回路１ａは、プロセッサ等の演算機能及び制御機能を有するもので、タイマ９からの時間情報を入力し、予め設定した時間間隔で、昇圧回路５に昇圧して電気二重層コンデンサＣ１を充電する充電電流を、電流検出回路６により検出し、充電電圧を、電圧検出回路７ａにより検出し、それぞれ制御処理回路１に入力し、電気二重層コンデンサＣ１の充電特性を監視する。又予め設定したバックアップ機能の試験を行う場合、スイッチ回路４をオンとする。その時の電気二重層コンデンサＣ１の端子電圧を電圧検出回路７ａにより検出し、負荷回路２側へ供給する電流を電流検出回路７ｂにより検出し、ダイオードＤ２を介して定電圧回路３に入力する電圧を、電圧検出回路８により検出し、温度センサ１０により温度を検出し、それぞれの検出信号を、Ａ／Ｄ変換器１ｂを介して演算回路１ａに入力し、電気二重層コンデンサＣ１の内部抵抗、静電容量の測定演算を行い、演算結果のデータをメモリ１ｃに格納する。又メモリ１ｃに保持されている過去の測定データを参照して、電気二重層コンデンサＣ１の使用可能残存期間の判定処理等を行う。正常の場合は、状態情報通知端子１５から保守管理者の装置へ、ネットワーク等を介して、測定演算結果情報を伝送する。又電気二重層コンデンサＣ１の使用可能残存期間が僅かの場合、又は、電圧検出回路８による電圧検出値が、電圧検出回路７ａによる電圧検出値に比較して、ダイオードＤ２の順方向電圧降下に比較して異常に低い場合等の異常状態と判定した場合、異常発生通知端子１４から警報装置等に緊急状態情報を送出する。これらの異常発生通知端子１４及び状態情報通知端子１５からの情報は、既に知られている各種の通信手段により行うことが可能である。

１制御処理回路
２負荷回路
３定電圧回路
４スイッチ回路
５昇圧回路
６電流検出回路
７電圧・電流検出回路
８電圧検出回路
９タイマ
１０温度センサ
Ｃ１電気二重層コンデンサ
Ｄ１，Ｄ２第１、第２のダイオード

Claims

直流電源から第１のダイオードを介して負荷回路に直流電力を供給し、且つ前記直流電源から昇圧回路により昇圧して電気二重層コンデンサを充電し、前記直流電源の異常発生時に、前記電気二重層コンデンサの充電電圧を、スイッチ回路と第２のダイオードとを介して前記負荷回路に供給する電源バックアップ装置に於いて、
前記電気二重層コンデンサの充電電圧及び放電電流を検出する電圧・電流検出回路と、
前記第１及び第２のダイオードを介して前記負荷回路に供給する電圧を検出する電圧検出回路と、
タイマからの時間情報に基づいて、主電源を切らずに運用した状態において、予め設定された期間毎に前記スイッチ回路をオンに制御し、前記電気二重層コンデンサの充電電圧を前記第２のダイオードを介して前記負荷回路に供給し、前記電圧・電流検出回路により前記電気二重層コンデンサから供給する直流電流と直流電圧とを検出して、前記電気二重層コンデンサの静電容量と内部抵抗とを算出し、該算出した静電容量及び内部抵抗を基に前記電気二重層コンデンサの異常の有無を判定処理する制御処理回路と
を備えたことを特徴とする電源バックアップ装置。
前記電気二重層コンデンサの周囲温度を検出する温度センサを備え、前記制御処理回路は、前記温度センサによる検出温度を基に前記電気二重層コンデンサの静電容量及び内部抵抗の算出値を補正処理する機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の電源バックアップ装置。
前記制御処理回路は、前記スイッチ回路をオンに制御して前記電気二重層コンデンサの充電電圧を前記負荷回路に供給する放電試験と、前記スイッチ回路をオフに制御して、前記電気二重層コンデンサを前記昇圧回路により昇圧した直流電圧により充電する充電試験とを、前記タイマからの時間情報に従って予め設定された期間毎に実施する機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の電源バックアップ装置。
前記制御処理回路は、前記タイマからの時間情報を基に、予め設定された期間毎の前記電気二重層コンデンサの静電容量と内部抵抗とを算出して記憶させるメモリを備え、該メモリに記憶された前記静電容量と内部抵抗との変化傾向を基に、前記電気二重層コンデンサの残存使用可能期間の推定処理を行う機能を備えていることを特徴とする請求項１記載の電源バックアップ装置。