JPH0356043A - 無停電電源装置における蓄電池の診断方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、入力交流電源の短時間停電などにも安定した
出力電力を供給することができる電源装置に係ｂ，その
電源装置の一部として蓄電池が使用される時、その蓄電
池能力の診断機能を有する電源装置に関するものである
． （従来の技術） 本発明に類する電源装置の一例として、公知の無停電電
源装置を引用して従来技術を説明する。

無停電電源装置は、東芝レビエー４２巻１ｌ号（昭和６
２年１１月号）ＰＰ８７７〜８８０など種種の文献に紹
介されてシシ，その機能や動作概要は公知であるため、
ここでは、第４図及び第５図を使用して、本発明のポイ
ントとなる従来技術を中心に以下説明する． 第４図において、１０は入力交流電源、１１はインパー
タ装置、１２は！ｔｌ流器、１３は直流フィルタコンデ
ンサ、１４はインパータ、１５はインパータ変圧器、１
６は交流フィルタコンデンサ、１７は負荷、１８は蓄電
池である。

ｆｓ４図の構成において、入力交流電源１ｏが正常な状
況では、インパータ装Ｉ！ｔ１１内の整流器１２で交流
電力を直流電力に変換し、直流フィルタコンデンサ１３
で平滑化し、インパータ１４に前記直流電力を供給する
とともに、蓄電池１８に充電電流を供給する．インパー
タ１４は平滑化された直流電力を交流電力に変換し、イ
ン・卜−タ変圧器１５を介して負荷１７に交流電力を供
給する．この時インパータ１４で公知のＰＷＭ制御を採
用して負荷１７に供給される交流電力の電圧と周波数を
所定値に制御して、安定した交渡電力を供給できる。Ａ
Ｃフィルタコンデンサ１６はこの時供給される交流電力
のリクプル吸収用として設けられている。

また、入力交流電源１０が短時間の停電の場合には、蓄
電池１８よう直流電力を放電して、インパータ１４を介
して同様に安定した交流電力を負荷１７に供給できる．
蓄電池１８とインパータ装置１１′ｆＣ組合せた無停電
電源装置は前記したような動作によって、入力交流電源
１０が短時間停電しても、蓄電池１８の容量で決る所定
時間（例えば１０分間とか３０分間など）の間だけ負荷
１７に安定した交流電力を供給できる。

入力交流電源１０の長い停電時間が想定される場合や、
負荷１７が公共性を有するコンピータ負荷などの場合に
は、更にパククアッ！設備として自家発電設備を設けて
、入力交流電源１０と切換えてインパータ装置１１を介
して自家発電設備よシの交流電力を供給できるようにす
るケースもあるが、この電源切換時間には蓄電池１８を
放電させて負荷１７への給電を確保しなければならない
．第５図は前記したような第４図の無停電電源装置での
蓄電池１８の動作を説明する波形で、（ａ）は入力交流
電源１０の電圧、（ｂ）は蓄電池１８の電圧、（．）は
蓄電池１８の電流を図示する。時刻ｔ１ｔで入力交流電
源１０は正常であるが、時刻ｔ１で入力交流電源１０が
停電すると蓄電池１８が放電を開始し、時刻ｔ２まで放
電した時に蓄電池１８の電圧が放電終了電圧（許容最低
電圧）となるため、蓄電池１８の保護のためこの電圧レ
ベルを検出して蓄電池１８の放電を停止させる必要があ
る。

無停電電源装置では時刻ｔ１から時刻ｔ２の期間までを
システム的に要求される停車補償時間とするように蓄電
池１８の容量を選定している。従って、所定時間内の入
力交流電源１０の停電があってもこれを蓄電池１８でノ
９プクアクプして、負荷１７には安定した電力を供給し
続けることができる無停電電源装置が広く実用化されて
いる．（発明が解決しようとする課題） 前記したように無停電電源装置は、所定の停電時間以内
ならば負荷にも安定した交流電力ｔ−継続して供給する
ことができるから、一般に負荷が信頼性を要求する大形
計算機などであれば、その電源装置として無停電電源装
置が採用されることが非常に増加している． しかし、無停電電源装置での入力交流電源１０の停電に
対するパククアクグ時間は蓄電池１８の能力で支配され
る。当初はシステム容量よう蓄電池１８の容量を選定し
ているが、蓄電池１８は経年的に特性劣化する傾向にあ
シ、また使用温度などによっても放電能力が変る特性が
ある．この結果、従来の電源装置では、本当に入力交流
１！源１０の停電時に蓄電池１８″Ｂ放電させ、この結
果として蓄電池１８がシステム要求の停電補償時間をカ
バーできているかどうかを判断していた．従って、蓄電
池１８の能力が劣化傾向にあっても、実際に停電補償時
間不足のトラブルが発生しなければ、これが判明せず、
またトラブルが発生すると負荷１８の不特定多数のユー
ザ（銀行のオンラインシステム停止や航空機のカウンタ
ー業務の停止など）に多大な迷惑をかけることになシ、
高信頼性を要求される電源装置としてはユーデに不安定
を常に持たせる欠点が従来技術の電源装置でぱあ・クた
。

本発明は前記した従来の電源装置の欠点に鑑みてなされ
たものて、入力交流電源が正常時に蓄電池の能力を診断
することができる電源装置を提供することを目的として
いる． ［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、その一実施例として示す第１図や第３図の構
成において、蓄電池１８の能力を診断するため、蓄電池
１８の放電電流と放電時の電圧変化を観測する回路を設
け、入力交流電源１０が正常な状態時に、インパータ装
置１０の整流器１２を所定時間停止または整流器１２と
蓄電池１８の両方よシ給電させ、これによｂ蓄電池１８
を放電させる。この放電時の蓄電池１８の放電電流や電
圧変化を観測し、放電電荷と電圧変化よう蓄電池１８の
能力を診断するものである。

このような蓄電池１８の能力を入力交流電源１０が正常
な時に、例えば継続して定期的に前記方法で診断してか
くと、蓄電池１８の使用温度や劣化傾向による能力変化
が入力交流電源１０の停電前に把握できる。

（作用） 蓄電池１８の能力は一般に「放電電流×放電時間φｈ）
Ｊ　　によって規定される．従って、前記の如く蓄電池
１８を所定時間放電させ、この間の放電量Ａｈと蓄電池
１８の電圧を観測すれば、蓄電池１８の種類などによっ
て決る残存容量と電池電圧の関係式などよシ、蓄電池１
８の残存容量が当初値の何弾程度かが把握できる．従っ
て、放電量と残存容量の関係よシ蓄電池の能力を診断で
きる．（実施例） 本発明の一実施例を第１図に示す。この図において、第
４図と同一番号を符した回路構成要素は同一機能である
ため説明を省く。第１図で付加した回路構成要素として
、１９は電流検出器、２０は電圧検出器、２１は蓄電池
の残存容量検出器である。

第１図において、入力交流電源ｌＯの交流電力をインパ
ータ装置１１を介して負荷１ｉに供給している時、蓄電
池１８の能力を判定するため、整流器１２を所定時間内
停止させ、蓄電池１８の電荷をインパータ１４を介して
負荷１７に供給する．この時の蓄電池の放電電流及び電
圧を第２図に示す．第２図（ａ）は蓄電池１８の電圧を
、（ｂ）は放電電流を示す。時刻ｔ１で整流器１２を停
止させ、時刻ｔ４で再び整流器１２を再運転する。時刻
ｔ１よシ時刻ｔ５までは蓄電池１８の電圧は蓄電池１８
の内部インピーダンスの関係で急激に低下するが、その
後徐々に回復し、蓄電池１８の放電が進むにつれ全体的
には第２図（急）の如く蓄電池１８の電圧は低下する． 第２図（ｂ）に示す蓄電池１８の放電電流は電流検出器
１９で検出し、残存容量検出器２１に入力する．また電
圧も電圧検出器２０で検出して残存容量検出器２１に入
力する．残存容量検出器２１では、時刻ｔ１よＤ時刻ｔ
４までに蓄電池ｌ８が放電した放電電荷をＡｈで検出し
、とのＡｈ放電時の蓄電池１８の当初設計時電圧と時刻
ｔ４に電圧検出器２０で検出した電圧を比較すると容易
に蓄電池１８の能力を判定できる。

蓄電池１８の前記所定Ａｈ放電後の残存容量は、周知の
如く蓄電池の種類によって電池電圧の変化として計算で
きるから、放電電荷と電圧変化の式を残存容量検出器２
１内で計算すると、蓄電池１８の詳細な残存容量が検出
でき、経年的な劣化や設置環境による蓄電池１８の能力
低下を把握できる．前記残存容量検出はマイクロコンピ
ータなどを使用すると容易に実現できるが、よう簡便に
蓄電池１８の能力を把握する手段としては、第２図の時
刻ｔ１よシ時刻ｔ４ｉでの時間を固定して、この時刻内
にかける放電電荷による当初設計値電圧と時刻ｔ４にか
ける検出電圧を単にレベル比較するのみで、蓄電池１８
の当初設計値に対する能力低下状況を把握できる． 蓄電池１８は無停電電源装置にとって重要な構成要素で
ｓｂ、蓄電池１８の能力が当初設計値相当なければ、入
力交流電源１０の停電時に負荷１７に安定した電力を所
定時間の間供給できないが、入力交流電源１０の正常時
に蓄電池１８の能力が診断できる．従って，タイムリー
な定期点検などによって蓄電池１ｓｔ−事前に補修変換
することなども可能であシ、信頼性の高い無停電電源装
置を提供できることが明らかである． 本発明の他の実施例の一例を第３図に示す。この図で２
２は蓄電池１８の充電器、２３はダイオードで、他の回
路構成要素は第ｌ図の回路構成要素と同一であう説明を
省く．この第３図は入力交流電源１０にインパータ装置
Ｊ　１ｔ−２台接続し、インパータ装置１１の出力を並
列接続して負荷１７に安定した電力を供給する場合を示
し、蓄電池１８は２台のインパータ装置１１に共通に設
けるため、蓄電池１８の専用の充電器２２を設け、また
インパータ装置１１の整流器１２のか互いの干渉をさけ
る目的でダイオード２３を追加している．第３図の如く
構成された無停ｔｔ源装置において、蓄電池１８の能力
を診断する時、２台の整流器１２を同時に停止させても
良く、２台の整流器１２の中の１台のみを停止させて、
蓄電池１８の能力ｔ−診断しても良い。本発明では入力
交流電源１０が正常時に負荷１７への供給電力の一部を
蓄電池１８よう供給することによう，蓄電池１８の能力
″１診断することを特徴としてかう，特に整流器１２を
１台停止するか２台同時に停止するかは本発明で限定す
るものではない． また、第１図や第３図の説明において、整流器１２を停
止させ蓄電池１８を放電させると説明したが、蓄電池１
８と整流器１２を並列運転して負荷１７に供給する電力
の少なくとも一部を蓄電池１８よう放電して、その時の
蓄電池１８の残存容量を残存容量検出器２１で検出する
方法としても本発明の効果が同様に得られることが明ら
かである．本発明の説明としては無停ｔ電源装置を引用
して説明したが、電源装置の内部構成を本発明では特に
限定するものではなく、入力交流電源の停電時に所定時
間電力供給できるように蓄電池を利用する電源装置であ
れば良い。

その他、本発明の要旨を変更しない範囲において、各種
の変形例を構成できることが明らかである。

［発明の効果コ 入力交流電源の停電時にも安定した出力電力を負荷に供
給する電源装置の直流回路に接続される蓄電池は、一般
にその蓄電池機能が本当に要求宮れる入力交流電源の停
電時にその電荷を放電させることで期待される蓄電池能
力があったかどうかが判定されていたため、万一蓄電池
能力が低下していた時には負荷に安定した電力を供給で
きず、負荷側にも停電事故を発生させ事故を拡大させる
危険性があった。

このように蓄電池でパククアッ！する電源装置は、無停
電電源装置として重要負荷に電力供給するため信頼性を
高めることが要求されるが、本発明によれば次の効果が
得られることが明らかである。

（１）蓄電池の能力が事前に診断できる．この結果に基
づいてタイムリーな定期点検ｉどを行ない、必要ならば
蓄電池を補修できるから、電源装置の信頼性を大幅に向
上できる。

（２）蓄電池の能力診断を定期的に実施して，蓄電池の
劣化傾向を把握することもできるし、蓄電池の能力を事
前に診断することによって電源装置のユーデに無用な不
安を与えることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の−実施例を示すプロプク図、第２図は
この発明の機能を説明する波形図、第３図は本発明の他
の実施例を示すブロック図、第４図は従来技術の実施例
を示すプロクク図、第５図はｉ４図の蓄電池の特性を説
明するための図である． １０・・・入力交流電源、１１・・・インノ９−夕装置
、１２・・・整流器、１３・・・直流フィルタコンデン
サ、１４・・・インパータ、１５・・・インパータ変圧
器、１６・・・交流フィルタコンデンサ、１７・・・Ａ
Ｍ、１８・・・蓄電池、１９・・・電流検出器，２０・
・・電圧検出器、２１・・・残存容量検出器、２２・・
・充電器、２３・・・ダイオード．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力交流電源の電力を電源装置で電力変換して負荷に供
   給する時、入力交流電源が短時間停電しても負荷にはそ
   の電源装置の直流回路を介して蓄電池より電力が供給さ
   れ、負荷には安定な電力を前記停電時にも継続して供給
   できるようにした電源装置において、 前記入力交流電源の正常時に負荷に供給する電力の少な
   くとも一部を所定時間だけ蓄電池より供給して、この所
   定時間内に蓄電池が放電した電荷に対応した信号より前
   記蓄電池の残存容量や蓄電池能力を診断する手段を具備
   したことを特徴とする電源装置。