JPH11355974A - 蓄電池の充電制御方法およびその充電制御方法を用いた電源装置 - Google Patents

蓄電池の充電制御方法およびその充電制御方法を用いた電源装置

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JPH11355974A
JPH11355974A JP10155529A JP15552998A JPH11355974A JP H11355974 A JPH11355974 A JP H11355974A JP 10155529 A JP10155529 A JP 10155529A JP 15552998 A JP15552998 A JP 15552998A JP H11355974 A JPH11355974 A JP H11355974A
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JP
Japan
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storage battery
power supply
unit
output
battery
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Application number
JP10155529A
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English (en)
Inventor
Harumi Murochi
晴美 室地
Kiichi Koike
喜一 小池
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH11355974A publication Critical patent/JPH11355974A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【課題】 鉛蓄電池を備えたバックアップ電源装置にお
いて、蓄電池が寿命になった後、交換されずに使用し続
けられたとしても、複雑な判定用回路を設けることなく
蓄電池への充電供給を停止して蓄電池の発熱,電槽変形
等の発生を抑制できる電源装置を簡便にかつ安価に提供
すること。 【解決手段】 鉛蓄電池7を備えたバックアップ電源装
置において、外部電源入力部1と電源出力部2との間に
開閉器3a,3bを介して選択的にバイパス回路4と電
源回路5とを互いに並列接続し、電源回路5中にある蓄
電池7を定期的にインバータ部8のみで放電し、放電開
始から所定時間後の放電電圧が規定値以下になったこと
を電圧検知手段9が検知した時に、充電制御部6により
蓄電池7の充電供給を停止するように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は蓄電池を用いた通信
機器およびUPS等の非常用バックアップ電源装置に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、蓄電池を用いた非常用バックアッ
プ電源装置においては、蓄電池の寿命を表示し、電源装
置の使用者が表示を確認して電池交換を行うようなシス
テムとなっていた。ここで述べる従来の蓄電池寿命と
は、必要なバックアップ時間の放電が可能な電池容量に
低下するまでの期間を示す。この場合の劣化率は30〜
70%程度までの期間であることが多かった。蓄電池寿
命の表示は、使用開始時より一定期間経過後要交換表示
をする方法、電源とは別に疑似負荷等による短時間放電
時の放電電圧をもとに容量を推定し一定値以下になった
ら要交換表示をする方法、実負荷を用いて放電電圧を測
定し一定値以下になったら要交換表示をする方法、マイ
コンにより放電容量を記憶して容量が低下したら要交換
表示をする方法等が用いられていた。このような方法に
おいては、電源装置の使用者が表示を確認して蓄電池の
交換を行うので、電池がその使用寿命を過ぎても蓄電池
の交換が行われない場合があった。また、一律な使用期
間表示や容量推定は正確に蓄電池の寿命を示すものでは
ないため、実際の使用寿命を過ぎて使用される場合があ
った。電源装置は一般に停電時以外蓄電池を充電してい
るため、蓄電池は使用寿命を過ぎても充電され続けるこ
とになる。その時、鉛蓄電池では正極格子が腐食により
伸びて電槽変形を引き起こす可能性がある。また特に密
閉形鉛蓄電池では電解液量の減少や内部短絡により大き
な充電電流が流れて電池が発熱する可能性があった。
【0003】なお疑似負荷を用いて放電を行う場合は、
実負荷に近い0.5CA〜3CA程度の放電が必要にな
るため回路が複雑になってコスト面で不利であり、また
放電に実際の実負荷を用いる場合には使用者により負荷
が異なるため判定に複雑な回路が必要になるという課題
を有していた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記従来の課
題点を解決するもので蓄電池の劣化を判定し、その結果
により充電を停止することにより蓄電池に安全上の問題
が発生しないよう制御する方法と、その充電制御方法を
用いた電源装置を簡便かつ安価に提供することを目的と
する。
【0005】
【課題を解決するための手段】以上の課題を解決するた
めに、本発明は蓄電池を備えたバックアップ電源装置に
おいて、外部電源入力部と電源出力部とを備え、前記外
部電源入力部と前記電源出力部との間には開閉器を介し
て選択可能にバイパス回路と電源回路とを互いに並列に
接続する。そして電源回路は外部電源入力部からの交流
を直流に変換して蓄電池に充電供給する充電制御部と、
充電制御部から充電供給される蓄電池とを備え、前記蓄
電池には蓄電池からの直流出力を交流出力に変換するイ
ンバータ部を接続するとともにインバータ部からの出力
は前記開閉器を介して電源出力部に接続する構成を有す
る電源装置とする。そして前記開閉器を前記バイパス回
路側を選択した状態において蓄電池をインバータ部で放
電し、その時の放電電圧が所定値以下となった場合には
蓄電池の以降の充電を停止することとしたものである。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の一実施の形態における電
源装置を図1に示す。
【0007】本発明では図1に示すように外部電源入力
部1と電源出力部2の間に開閉器3a,3bを設けてバ
イパス回路4と電源回路5を並列に接続する。通常の状
態では開閉器3a,3bはいずれも接点B側に接続され
ていて、外部電源入力部1からの入力は充電制御部6に
導かれる。充電制御部6は交流入力を蓄電池7の充電に
適した直流出力に変換する。充電制御部6からの出力は
蓄電池7を充電するとともにインバータ部8に入力され
る。インバータ部8は入力を交流出力へと変換し、この
出力は開閉器3bを介して電源出力部2に導かれる。外
部電源が停電等により遮断された場合には、蓄電池7の
出力がインバータ部8により交流出力に変換され、開閉
器3bを介して電源出力部2に導かれる。
【0008】蓄電池7の劣化判定を行う場合には開閉器
3a,3bはいずれも接点A側に選択して接続される。
この間、外部電源入力部1からの入力にはバイパス回路
4を経由して電源出力部2に導かれる。これと同時に電
源回路5は外部電源と負荷から切り離された状態とな
る。そして蓄電池7はインバータ部8を負荷として放電
される。この放電時の放電電圧は電圧検知手段9により
測定される。電圧検知手段9は放電電圧を検知するとと
もに、放電電圧が所定の電圧値よりも低い値である場合
には充電制御部6が以降の充電を停止するよう開閉器3
aを接点A側に固定する等の充電停止制御をするもので
ある。ここで放電電圧を測定するタイミングとしてはな
るべく短時間とするのが良い。
【0009】本発明の構成によれば、蓄電池の劣化判定
は実負荷より小さい放電率である0.05〜0.25C
A放電時の放電電圧による。一般に放電電圧は蓄電池の
構成要素の放電反応に対する動的抵抗を示し、正極の格
子腐食,活物質の亀裂,内部短絡や密閉形蓄電池の電解
液の減少,気密不良が起った場合に電圧が低下する。こ
の特性を用いれば、短時間で測定および判定が可能であ
り、また測定のための特別な構成を必要とせず、開路電
圧,充電電圧等より精度の高い判定が可能である。しか
し、従来の劣化判定基準である30〜70%程度の劣化
率においては放電反応に対する抵抗の変化は小さいため
に放電電圧変化は微小となる。よって放電電圧による判
定を行うためには0.5CA〜3CA程度の大きな電流
での放電が必要となる。一方、本発明による蓄電池の劣
化判定方法は劣化判定基準をより高い劣化率とすること
により、0.05〜0.25CA程度の低い放電率であ
っても正確な判定が可能となることに着目したものであ
る。すなわち容量劣化の過程を正確にモニターしようと
すると高い放電率が必要となるが、より劣化が進行した
場合にのみ劣化判定をするならば高い放電率は不要とな
る。そして安全上の問題を回避する目的においては後者
すなわち本発明の構成で充分であることを見出したもの
である。
【0010】ここで本発明の効果をより顕著に得るため
に放電率は0.05CA以上が好ましい。また、インバ
ータ部8のみの放電で回路を簡単にするためには、放電
率は0.25CA以下が望ましい。
【0011】このような本発明の構成によれば、蓄電池
7の劣化が進行して電槽の破損等の安全上の問題が生ず
る以前に蓄電池7の劣化を検出して以降の充電を行わな
いようにすることができる。また、負荷と商用電源の回
路を遮断することもなく、継続使用が可能である。
【0012】またその放電手段としてインバータ部8を
用いることにより、疑似負荷等の放電手段を新たに設け
る必要がないために装置自体を簡便としコスト面でも有
利となる。さらに負荷が一定しない実負荷ではなく一定
の負荷を用いることができるので正確な劣化判定が可能
となる。そして使用者に蓄電池7の劣化検出を告知する
ための手段、例えば劣化検出ランプを点灯させたり、あ
るいはブザーを鳴らせる等の手段は使用者の要望に応じ
て任意に設計すべきであることは言うまでもない。蓄電
池7の劣化判定の時期,頻度については、タイマー手段
等により定期間あるいは定時に行う等の選択ができるよ
うに構成することが好ましい。
【0013】このような本発明の電源装置において、蓄
電池7の劣化判定動作中に外部電源入力部1からの電力
が停電等により途絶えた場合には劣化判定動作を中断
し、開閉器3bが接点B側に選択して接続され蓄電池7
からの直流出力がインバータ部8で交流出力に変換され
電源出力部2に導かれる。バイパス回路4は特別な回路
を要しないが遮断器等の保安機器を接続することができ
る。
【0014】以下、本発明の充電制御方法およびそれを
用いた電源装置について実例を挙げて説明する。
【0015】蓄電池7として密閉形鉛蓄電池12V7A
hを4個直列に接続したものを用いた。なお、これらの
蓄電池7はあらかじめ過充電を施し劣化を進行させたも
のを用いた。この過充電条件としては40℃で蓄電池単
体に13.8Vの電圧を印加して15ケ月間の連続充電
とした。
【0016】本発明の実例では、図1に示した本発明の
一実施の形態による電源装置とした。ここでインバータ
部8の放電率は0.1CA(0.7A)とし、10日に
1回の頻度でインバータ部8で放電を行うよう設定し
た。そして放電10秒目の蓄電池7の放電電圧が46V
以下になった場合に蓄電池7への充電を停止するものと
した。そしてこの蓄電池7を本発明の電源装置に接続し
外部電源入力部1にAC100Vを接続し蓄電池7を充
電状態とするとともに、電源出力部2にはなんらの負荷
も接続しなかった。
【0017】そして1ケ月毎に蓄電池7が充電状態かど
うかの確認と蓄電池7の外観の確認を行った結果、本発
明の電源装置は運転開始後9ケ月で充電停止した。この
蓄電池の外観についても電槽の変形等の異常は認められ
なかった。
【0018】さらにこの蓄電池を電源装置に接続したま
まで本発明の充電制御を解除して再度連続充電したとこ
ろ、3ケ月後、つまりトータルの充電期間12ケ月で蓄
電池の発熱と電槽の一部変形といった異常が発生した。
【0019】つまり、12ケ月の連続使用で蓄電池の電
槽変形,発熱といった異常が発生する一方で本発明の構
成によれば9ケ月で蓄電池の劣化を検知し、以降の充電
を停止することにより蓄電池の電槽変形や発熱を未然に
防止することができることを確認できた。
【0020】
【発明の効果】以上のように本発明の電源装置によれば
蓄電池の劣化状態をモニターすることにより、蓄電池の
発熱や電槽変形等の安全上の問題が発生する以前に蓄電
池への充電を停止できることが確認できた。またその電
源装置の構成としては疑似負荷等を新たに設ける必要が
ないことから装置を簡便化しコスト的にも有利にするこ
とができる。また、負荷が一定しない実負荷を用いる場
合に比較して負荷を一定にできる利点があり劣化判定の
検出精度を向上できるものであり、工業上極めて有利で
ある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態における電源装置を示す
ブロック図
【符号の説明】
1 外部電源入力部 2 電源出力部 3a,3b 開閉器 4 バイパス回路 5 電源回路 6 充電制御部 7 蓄電池 8 インバータ部 9 電圧検知手段

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 蓄電池を備えたバックアップ電源装置に
    おいて、外部電源入力部と電源出力部とを備え、前記外
    部電源入力部と前記電源出力部との間には開閉器を介し
    て選択可能にバイパス回路と電源回路とを互いに並列に
    接続し、電源回路は外部電源入力部からの交流を直流に
    変換して蓄電池に充電供給する充電制御部と、充電制御
    部から充電供給される蓄電池とを備え、前記蓄電池には
    蓄電池からの直流出力を交流出力に変換するインバータ
    部を接続するとともにインバータ部からの出力は前記開
    閉器を介して電源出力部に接続する構成を有する電源装
    置であって、前記開閉器を前記バイパス回路側を選択し
    た状態において蓄電池をインバータ部で放電し、その時
    の放電電圧が所定値以下となった場合には蓄電池の以降
    の充電を停止することを特徴とする蓄電池の充電制御方
    法。
  2. 【請求項2】 インバータ部における放電率は0.05
    CA以上0.25CA以下とすることを特徴とする請求
    項1記載の蓄電池の充電制御方法。
  3. 【請求項3】 蓄電池を備えたバックアップ電源装置に
    おいて、外部電源入力部と電源出力部とを備え、前記外
    部電源入力部と前記電源出力部との間には開閉器を介し
    て選択可能にバイパス回路と電源回路とを互いに並列に
    接続し、電源回路は外部電源入力部からの交流を直流に
    変換して蓄電池に充電供給する充電制御部と、充電制御
    部から充電供給される蓄電池とを備え、前記蓄電池には
    蓄電池からの直流出力を交流出力に変換するインバータ
    部を接続するとともにインバータ部からの出力は前記開
    閉器を介して電源出力部に接続する構成を有する電源装
    置であって、前記インバータ部は蓄電池を放電可能に接
    続されるとともに、インバータ部での放電電圧を検知す
    る電圧検知手段を有し、この放電電圧が所定電圧値以下
    となった場合に蓄電池の以降の充電を停止する指令信号
    を発生して、この指令信号に基づき以降の充電停止の制
    御を行うことを特徴とする電源装置。
JP10155529A 1998-06-04 1998-06-04 蓄電池の充電制御方法およびその充電制御方法を用いた電源装置 Pending JPH11355974A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005124249A (ja) * 2003-10-14 2005-05-12 Tokyo Electric Power Co Inc:The 電力貯蔵機能付き無停電電源装置の制御方法とその装置
WO2009144370A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-03 Nokia Corporation Selective coupling of a powered component
JP2013538033A (ja) * 2010-09-10 2013-10-07 三星エスディアイ株式会社 エネルギー保存システム及びその制御方法
US9041354B2 (en) 2009-12-23 2015-05-26 Samsung Sdi Co., Ltd. Energy storage system and method of controlling the same

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