JP6381272B2 - 無停電電源システム及びインタフェース変換装置 - Google Patents

Description

この発明は、無停電電源装置と情報処理装置の間にインタフェース変換装置を介在させてなる無停電電源システムに関するものである。

従来、商用電源とワークステーションなどの情報処理装置（以下「ホスト装置」という）の間に接続され、ホスト装置に無停電で電力を供給する無停電電源装置（Ｕｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｉｂｌｅ Ｐｏｗｅｒ Ｓｕｐｐｌｙ，ＵＰＳ）が用いられている（例えば、特許文献１及び特許文献２参照）。

ＵＰＳは、通常時は商用電源から電力を供給して停電時はインバータから電力を供給する方式（いわゆる「常時商用給電方式」）のものと、通常時も停電時もインバータから電力を供給する方式（いわゆる「常時インバータ給電方式」）のものがある。ＵＰＳは、その給電方式によってスイッチの構成及び制御方法が異なる場合がある。そのため、ホスト装置と接続した現行品のＵＰＳを、給電方式が異なる代替品のＵＰＳに保守交換で置きかえた場合、以下のようにインタフェース変換用の変換ボードが必要となることがある。

図４は、ホスト装置３と現行品のＵＰＳ２ａを接続した構成図である。ここで、ＵＰＳ２ａは常時商用給電方式のＵＰＳである。第１スイッチ２５ａは、信号入出力部２９ｂによりＯＮ／ＯＦＦ制御されるものである。また、第２スイッチ２６ａは、ＵＰＳ２ａが検知した商用電源１の停電に応じて切替制御されるものである。

商用電源１が停電すると、まず、第２スイッチ２６ａがインバータ２４とＡＣ出力部２７間を接続する側に切り替わる。次いで、インバータ２４が供給したＡＣ電力を用いて、ホスト装置３がシャットダウン処理を行う。その後、第１スイッチ２５ａがＯＦＦとなり、ＡＣ出力部２７からのＡＣ電力の出力が停止する。このとき、第２スイッチ２６ａはＡＣ入力部２１とＡＣ出力部２７間を接続する側に再度切り替わる。

商用電源１が停電から復旧（以下「復電」という）すると、第２スイッチ２６ａはＡＣ入力部２１とＡＣ出力部２７間を接続している。そのため、商用電源１が供給したＡＣ電力がＡＣ出力部２７から出力される。これにより、ホスト装置３が起動する。

このように、図４に示す第１スイッチ２５ａ及び第２スイッチ２６ａにより制御されるＵＰＳ２ａは、商用電源１の復電時に自動でＡＣ電力の出力を開始するようになっている。

これに対し、図５は、図４に示す現行品のＵＰＳ２ａを代替品のＵＰＳ２に置きかえた構成図である。ここで、ＵＰＳ２は常時インバータ給電方式のＵＰＳである。第１スイッチ２５は、信号入出力部２９に外部から入力した起動信号（ＯＮ信号）及び停止信号（ＯＦＦ信号）によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるものである。また、第２スイッチ２６は、ＵＰＳ２が検出したＵＰＳ２の故障に応じて切替制御されるものである。

商用電源１が停電すると、まず、ホスト装置３がシャットダウン処理を行う。次いで、変換ボード４が信号入出力部２９にＯＦＦ信号を出力する。これにより、第１スイッチ２５がＯＦＦとなり、ＡＣ出力部２７からのＡＣ電力の出力が停止する。このとき、第１スイッチ２５は、停電中のバッテリ２３の過放電を防ぐためにＯＦＦを保持する。

商用電源１が復電すると、変換ボード４が復電を検知する。変換ボード４は、信号入出力部２９にＯＮ信号を出力する。これにより、第１スイッチ２５がＯＮとなり、インバータ２４が出力したＡＣ電力がＡＣ出力部２７から出力される。これにより、ホスト装置３が起動する。

このように、図５に示す第１スイッチ２５及び第２スイッチ２６により制御されるＵＰＳ２は、商用電源１の復電時に外部からＯＮ信号を入力することでＡＣ電力の出力を開始するようになっている。

以上のように、ホスト装置３と図５に示す代替品のＵＰＳ２との間に接続した変換ボード４は、商用電源１の停電時にＯＦＦ信号を出力するとともに、復電時にＯＮ信号を出力する必要がある。そのため、電力供給手段は、ＡＣ入力部２１へのＡＣ電力の入力が開始されてから、ＡＣ出力部２７からのＡＣ電力の出力が停止するまでの間、変換ボード４にＤＣ電力を供給する必要がある。

特願２０１１−５１５８１８号公報 特願２００７−３０６３９６号公報

図６及び図７を参照して、図５に示す代替品のＵＰＳ２に接続した変換ボード４に電力を供給する、現在の一般的な技術を用いて構成した電力供給手段（以下「一般的な電力供給手段」という）について説明する。図６に示す如く、ＵＰＳ２のＡＣ出力部２７と変換ボード４の間に、独立した第１電源部５ａが設けられている。また、商用電源１と変換ボード４の間に、独立した第２電源部６が設けられている。

図７に示す如く、第１電源部５ａは、ＡＣ出力部２７が出力したＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部５１ａを有している。これにより、変換したＤＣ電力を変換ボード４に供給するものである。同様に、第２電源部６は、商用電源１が供給したＡＣ電力をＤＣ電力に変換するＡＣ／ＤＣ変換部６１を有している。これにより、変換したＤＣ電力を変換ボード４に供給するものである。

図８に示す如く、時刻Ｔ１において商用電源１が停電すると、ＡＣ入力部２１へのＡＣ電力の供給が停止し、ＵＰＳ２は停電を検知する。また、第２電源部６から変換ボード４へのＤＣ電力の供給が停止する。ホスト装置３はシャットダウン処理を行う。

時刻Ｔ２においてホスト装置３のシャットダウン処理が終了すると、変換ボード４は、第１電源部５ａから供給されたＤＣ電力を用いて信号入出力部２９にＯＦＦ信号を出力する。これにより、第１スイッチ２５がＯＦＦとなり、ＡＣ出力部２７からのＡＣ電力の出力が停止する。また、第１電源部５ａから変換ボード４へのＤＣ電力の供給が停止し、変換ボード４への電力供給が全て停止する。

時刻Ｔ３において商用電源１が復電すると、ＡＣ入力部２１へのＡＣ電力の供給が開始される。ＵＰＳ２は復電を検知して起動処理を行う。また、第２電源部６から変換ボード４へのＤＣ電力の供給が開始され、変換ボード４は復電を検知する。

時刻Ｔ４においてＵＰＳ２の起動処理が終了すると、変換ボード４は、第２電源部６から供給されたＤＣ電力を用いて信号入出力部２９にＯＮ信号を出力する。これにより、ＡＣ出力部２７からのＡＣ電力の出力が開始され、ホスト装置３が起動する。また、第１電源部５ａから変換ボード４へのＤＣ電力の供給が開始される。

以上のように、変換ボード４は、第１電源部５ａから供給されたＤＣ電力を用いて、商用電源１の停電時にＯＦＦ信号を出力することができる。また、第２電源部６から供給されたＤＣ電力を用いて、商用電源１の復電時にＯＮ信号を出力することができる。

しかしながら、一般的な電力供給手段は、独立した２つの外部電源（第１電源部５ａ及び第２電源部６）と、この外部電源を接続する配線を必要とする。そのため、インタフェース変換装置の設置スペースが限られる現場や、商用電源１のコンセントの数が少ない現場に設置することができない課題があった。また、インタフェース変換装置が高価になる課題があった。

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、商用電源の復電時に変換ボードからＵＰＳへ起動信号を出力することができ、かつ変換ボード用の外部電源を不要とすることができる無停電電源システム及びインタフェース変換装置を提供することを目的とする。

この発明の無停電電源システムは、外部から電力を入力する交流入力部と、外部に電力を出力する交流出力部と、信号入出力部と、蓄電池と直接接続された蓄電池出力部と、を具備する無停電電源装置と、交流出力部と接続された情報処理装置と、信号入出力部と情報処理装置の間に接続された変換ボード（変換基板部）と、変換ボードに設けられ、かつ蓄電池出力部から得た電力を変換ボードに供給する電源部と、を具備し、変換ボードは、信号入出力部からのモード切替用信号の入力の開始に応じて起動信号を信号入出力部に出力するように構成されているものである。

また、この発明のインタフェース変換装置は、外部から電力を入力する交流入力部、外部に電力を出力する交流出力部、信号入出力部、及び蓄電池に直接接続された蓄電池出力部を具備する無停電電源装置における信号入出力部と、交流出力部に接続された情報処理装置との間に接続自在な変換ボード（変換基板部）と、変換ボードに設けられ、かつ蓄電池出力部から得た電力を変換ボードに供給する電源部と、を具備し、変換ボードは、信号入出力部からのモード切替用信号の入力の開始に応じて起動信号を信号入出力部に出力するように構成されており、モード切替用信号は、変換ボードの動作モードを切り替えるための信号であり、起動信号は、情報処理装置を起動するための信号であるものである。

この発明の無停電電源システム及びインタフェース変換装置によれば、商用電源の復電時に変換ボードからＵＰＳへ起動信号を出力することができ、かつ変換ボード用の外部電源を不要とすることができる。

この発明の実施の形態１の無停電電源システムの構成図である。 この発明の実施の形態１の電源部の構成図である。 この発明の実施の形態１の各時刻における商用電源の状態、ＡＣ入力部のＡＣ電力入力、ＡＣ出力部のＡＣ電力出力、信号入出力部の通信信号出力、電源部のＤＣ電力出力、ホスト装置の運転及び変換ボードの動作モードを示す説明図である。 ホスト装置と現行品のＵＰＳを接続した構成図である。 ホスト装置と代替品のＵＰＳを接続した構成図である。 一般的な電力供給手段を用いた無停電電源システムの構成図である。 一般的な電力供給手段の構成図である。 一般的な電力供給手段を用いた場合の各時刻における商用電源の状態、ＡＣ入力部のＡＣ電力入力、ＡＣ出力部のＡＣ電力出力、第１電源部のＤＣ電力出力、第２電源部のＤＣ電力出力及びホスト装置の運転を示す説明図である。

実施の形態１．
図１を参照して、この発明の実施の形態１の無停電電源装置、情報処理装置及びインタフェース変換装置について説明する。
図中、１は商用電源である。商用電源１は、電圧の実効値が１００ボルト（Ｖ）の交流電力（ＡＣ電力）を供給するものである。

商用電源１に、交流入力部（ＡＣ入力部）２１が接続されている。ＡＣ入力部２１の出力に、交流直流変換部（ＡＣ／ＤＣ変換部）２２が接続されている。ＡＣ／ＤＣ変換部２２の出力に、蓄電池（バッテリ）２３及び直流交流変換部（インバータ）２４がそれぞれ接続されている。また、バッテリ２３の出力にインバータ２４が接続されている。インバータ２４の出力に、第１スイッチ２５が接続されている。ＡＣ入力部２１の出力、第１スイッチ２５及びＡＣ出力部２７の間に、第２スイッチ２６が介在されている。ＡＣ／ＤＣ変換部２２の出力及びバッテリ２３の出力に、制御部２８が接続されている。制御部２８及び第１スイッチ２５に、信号入出力部２９が接続されている。また、バッテリ２３の出力に、蓄電池出力部（バッテリ出力部）３０が直接接続されている。このようにして、常時インバータ給電方式のＵＰＳ２が構成されている。

第１スイッチ２５は、インバータ２４とＡＣ出力部２７間の接続をＯＮ／ＯＦＦするスイッチである。第１スイッチ２５は、信号入出力部２９に外部から入力された起動信号（ＯＮ信号）及び停止信号（ＯＦＦ信号）によりＯＮ／ＯＦＦ制御されるものである。

また、第２スイッチ２６は、ＡＣ入力部２１とＡＣ出力部２７間を接続するか、又はインバータ２４とＡＣ出力部２７間を接続するかを切り替えるスイッチである。第２スイッチ２６は、ＵＰＳ２が検出したＵＰＳ２の故障に応じて切替制御されるものである。

信号入出力部２９は、バックアップ運転信号、バッテリ低電圧出力信号及びアラーム出力信号を含む独自の制御信号を出力するものである。また、信号入出力部２９は、ＲＳ２３２Ｃ（Ｒｅｃｏｍｍｅｎｄｅｄ Ｓｔａｎｄａｒｄ ２３２ ｖｅｒｓｉｏｎ Ｃ）規格に基づく直列伝送方式（シリアル伝送方式）の通信信号を出力するものである。
一般に、市販のＵＰＳの多くはＵＰＳの設定やリモート制御にＲＳ２３２Ｃ規格の通信信号を用いている。代替品のＵＰＳ２は独自の制御信号を用いる構成であり、これらの通信信号は未使用の信号となる。

ここで、ＡＣ入力部２１へのＡＣ電力の入力が開始されてＵＰＳ２が起動してから、ＡＣ出力部２７からのＡＣ電力の出力が停止するまでの間、信号電圧が連続的に負電圧となる通信信号を以下「モード切替用信号」という。
一般に、ＵＰＳにおいては、通信信号のうち送信データ（ＳＤ）信号の信号電圧が、９６００ビット毎秒（ｂｐｓ）のデータ送信時に最大で約１ミリ秒（ｍｓ）の間正電圧となるが、残余の時間は連続して−４Ｖ〜−１５Ｖの負電圧となるように設定されている。この送信データ（ＳＤ）信号を含む少なくとも１つの通信信号をモード切替用信号として用いることができる。

ＡＣ出力部２７に、ワークステーションなどの情報処理装置（ホスト装置）３が接続されている。ホスト装置３と信号入出力部２９の間に、インタフェース変換用の変換基板部（変換ボード）４が接続されている。変換ボード４に、電源部５が設けられている。変換ボード４及び電源部５によって、インタフェース変換装置が構成されている。

図２に示す如く、電源部５は直流直流変換部（ＤＣ／ＤＣ変換部）５１を有している。ＤＣ／ＤＣ変換部５１の入力端子５２は、ダイオード５３を介してバッテリ出力部３０に接続されている。ＤＣ／ＤＣ変換部５１の出力端子５４は変換ボード４に接続されている。入力端子５２と信号用接地（ＳＧ）の間には、容量素子（コンデンサ）５５が設けられている。同様に、出力端子５４と信号用接地（ＳＧ）の間には、容量素子（コンデンサ）５６が設けられている。このようにして構成された電源部５は、バッテリ出力部３０を介してバッテリ２３から得たＤＣ電力を、一定電圧（＋３Ｖ〜＋５Ｖ）の正電圧のＤＣ電力に変換して変換ボード４に供給するものである。

変換ボード４は、ＯＮ信号及びＯＦＦ信号を信号入出力部２９に出力するものである。変換ボード４の動作電圧は、例えば＋３Ｖ〜＋５Ｖの正電圧である。ここで、変換ボード４は、通常モードと、この通常モードよりも消費電力が少ない低消費電力モードを含む複数種類の動作モードを有している。また、信号入出力部２９から入力されたモード切替用信号の信号電圧が零電圧（０Ｖ）である場合、動作モードを低消費電力モードに切り換えるように構成されている。さらに、モード切替用信号の信号電圧が負電圧又は正電圧である場合、動作モードを通常モードに切り換えるように構成されている。

図３を参照して、このようにして構成された無停電電源システムの動作について説明する。なお、ＵＰＳ２のバッテリ２３は予め充電されており、ＤＣ電力を出力し続けているものとする。
時刻Ｔ１において商用電源１が停電すると、ＡＣ入力部２１へのＡＣ電力の供給が停止し、ＵＰＳ２は停電を検知する。ホスト装置３はシャットダウン処理を行う。

時刻Ｔ２においてホスト装置３のシャットダウン処理が終了すると、変換ボード４は、電源部５から供給され続けているＤＣ電力を用いて信号入出力部２９にＯＦＦ信号を出力する。これにより、第１スイッチ２５がＯＦＦとなり、ＡＣ出力部２７からのＡＣ電力の出力が停止する。

このとき、信号入出力部２９からのモード切替用信号の出力も停止して、信号電圧が零電圧（０Ｖ）となる。これに応じて、変換ボード４は通常モードから低消費電力モードに動作モードを切り替える。

時刻Ｔ３において商用電源１が復電すると、ＡＣ入力部２１へのＡＣ電力の供給が開始される。ＵＰＳ２は復電を検知して起動処理を行う。

時刻Ｔ４においてＵＰＳ２の起動処理が終了すると、信号入出力部２９からのモード切替用信号の出力が開始されて、信号電圧が負電圧となる。これにより、変換ボード４は復電を検知して、低消費電力モードから通常モードに動作モードを切り替える。

時刻Ｔ５において、変換ボード４は、電源部５から供給され続けているＤＣ電力を用いて信号入出力部２９にＯＮ信号を出力する。これにより、ＡＣ出力部２７からのＡＣ出力が開始され、ホスト装置３が起動する。

以上のように、この実施の形態１の無停電電源システムは、バッテリ２３と直接接続されたバッテリ出力部３０がＵＰＳ２に設けらている。また、変換ボード４に設けられ、かつバッテリ出力部３０から得たＤＣ電力を変換ボード４に供給する電源部５を有している。
これにより、商用電源１の停電時に変換ボード４からＵＰＳ２へＯＦＦ信号を出力するとともに、復電時に変換ボード４からＵＰＳ２へＯＮ信号を出力することができる。また、変換ボード４用の外部電源を不要とすることで、インタフェース変換装置の設置スペースやコストを低減することができる。
さらに、バッテリ２３が出力したＤＣ電力を、ＤＣ／ＡＣ変換及びＡＣ／ＤＣ変換の工程を経ずに変換ボード４に供給していることから、電力の変換効率を向上させて電力の損失を低減することができる。

なお、信号入出力部２９はＩＥＥＥ（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｓ）８０２．３標準規格に基づく通信信号を出力するものとし、変換ボード４はＩＥＥＥ８０２．３標準規格に基づく通信信号をモード切替用信号として用いるものとしてもよい。

また、信号入出力部２９は汎用シリアルバス（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ，ＵＳＢ）規格に基づく通信信号を出力するものとし、変換ボード４はＵＳＢ規格に基づく通信信号をモード切替用信号として用いるものとしてもよい。

また、信号入出力部２９は継電器（リレー）の接点駆動用信号を出力するものとし、変換ボード４は接点駆動用信号をモード切替用信号として用いるものとしてもよい。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは実施の形態の任意の構成要素の省略が可能である。

１ 商用電源
２，２ａ 無停電電源装置（ＵＰＳ）
３ 情報処理装置（ホスト装置）
４ 変換基板部（変換ボード）
５ 電源部
５ａ 第１電源部
６ 第２電源部
２１ 交流入力部（ＡＣ入力部）
２２ 交流直流変換部（ＡＣ／ＤＣ変換部）
２３ 蓄電池（バッテリ）
２４ 直流交流変換部（インバータ）
２５，２５ａ 第１スイッチ
２６，２６ａ 第２スイッチ
２７ 交流出力部（ＡＣ出力部）
２８ 制御部
２９，２９ａ 信号入出力部
３０ 蓄電池出力部（バッテリ出力部）
５１ 直流直流変換部（ＤＣ／ＤＣ変換部）
５２ 入力端子
５３ ダイオード
５４ 出力端子
５５，５６ 容量素子（コンデンサ）
５１ａ 交流直流変換部（ＡＣ／ＤＣ変換部）
６１ 交流直流変換部（ＡＣ／ＤＣ変換部）

Claims (5)

1. 外部から電力を入力する交流入力部と、外部に電力を出力する交流出力部と、信号入出力部と、蓄電池と直接接続された蓄電池出力部と、を具備する無停電電源装置と、
   前記交流出力部と接続された情報処理装置と、
   前記信号入出力部と前記情報処理装置の間に接続された変換基板部と、
   前記変換基板部に設けられ、かつ前記蓄電池出力部から得た電力を前記変換基板部に供給する電源部と、を具備し、
   前記変換基板部は、前記信号入出力部からのモード切替用信号の入力の開始に応じて起動信号を前記信号入出力部に出力するように構成されている
   ことを特徴とする無停電電源システム。
2. 前記信号入出力部は、前記交流入力部への電力の入力に応じて定電圧の前記モード切替用信号を前記変換基板部に出力するように構成されていることを特徴とする請求項１記載の無停電電源システム。
3. 前記無停電電源装置は、前記信号入出力部に前記変換基板部から入力された前記起動信号に応じて前記交流出力部からの電力の出力を開始するように構成されていることを特徴とする請求項２記載の無停電電源システム。
4. 前記変換基板部は、通常モードと該通常モードよりも消費電力が少ない低消費電力モードとを有し、前記信号入出力部からの前記モード切替用信号の入力の開始に応じて前記通常モードに切り替わり、前記モード切替用信号の入力の停止に応じて前記低消費電力モードに切り替わるように構成されていることを特徴とする請求項２記載の無停電電源システム。
5. 外部から電力を入力する交流入力部、外部に電力を出力する交流出力部、信号入出力部、及び蓄電池に直接接続された蓄電池出力部を具備する無停電電源装置における前記信号入出力部と、前記交流出力部に接続された情報処理装置との間に接続自在な変換基板部と、
   前記変換基板部に設けられ、かつ前記蓄電池出力部から得た電力を前記変換基板部に供給する電源部と、を具備し、
   前記変換基板部は、前記信号入出力部からのモード切替用信号の入力の開始に応じて起動信号を前記信号入出力部に出力するように構成されており、
   前記モード切替用信号は、前記変換基板部の動作モードを切り替えるための信号であり、
   前記起動信号は、前記情報処理装置を起動するための信号である
   ことを特徴とするインタフェース変換装置。

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