JP2004159405A - Uninterruptible power system - Google Patents
Uninterruptible power system Download PDFInfo
- Publication number
- JP2004159405A JP2004159405A JP2002321363A JP2002321363A JP2004159405A JP 2004159405 A JP2004159405 A JP 2004159405A JP 2002321363 A JP2002321363 A JP 2002321363A JP 2002321363 A JP2002321363 A JP 2002321363A JP 2004159405 A JP2004159405 A JP 2004159405A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- secondary battery
- electric double
- power
- layer capacitor
- double layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Images
Landscapes
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
【課題】無停電電源装置において、バックアップの長時間化、メンテナンスの工数低減化などが可能な技術の提供。
【解決手段】エネルギー蓄積手段として二次電池と電気二重層コンデンサとを用い、それぞれにダイオードなどの逆流防止用素子を直列接続した回路を互いに並列接続し、交流電源の電力低下時において、該電気二重層コンデンサの放電電圧が該二次電池の放電電圧よりも高い間は、該電気二重層コンデンサ側の逆流防止用素子をオン状態にして該電気二重層コンデンサの電力を負荷側に供給し、該電気二重層コンデンサの放電電圧が下がり該二次電池の放電電圧よりも低くなったときは、該二次電池側の逆流防止用素子をオン状態にして該二次電池の電力を負荷側に供給する構成とする。
【選択図】 図1An uninterruptible power supply device is provided with a technology capable of, for example, extending backup time and reducing maintenance man-hours.
A rechargeable battery and an electric double layer capacitor are used as energy storage means, and circuits in which respective backflow prevention elements such as diodes are connected in series are connected in parallel to each other. While the discharge voltage of the double-layer capacitor is higher than the discharge voltage of the secondary battery, the backflow prevention element on the electric double-layer capacitor side is turned on to supply the electric double-layer capacitor power to the load side, When the discharge voltage of the electric double layer capacitor decreases and becomes lower than the discharge voltage of the secondary battery, the backflow prevention element on the secondary battery side is turned on to transfer the power of the secondary battery to the load side. It is configured to supply.
[Selection diagram] Fig. 1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、交流電源の電力低下時に、二次電池などのエネルギー蓄積手段から電力を、負荷としてのコンピュータ関連装置やその応用製品などの電子機器に供給する無停電電源装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
交流電源の電力低下時にエネルギー蓄積手段からの電力を負荷側に供給する技術としては、例えば、特開2000−184752公報(特許文献1)、特開平9−308135公報(特許文献2)、及び特開2000−139041号公報(特許文献3)に記載されたものがある。特開2000−184752公報には、変圧器や蓄電池などの構造や形状を変えずに、小形で安価な無停電電源装置を提供するために、装置ケーシング内において蓄電池の上部に、インバータ構成用のスイッチング素子を搭載した基板を配し、さらに該基板の上部に変圧器を配する構成が記載されている。特開平9−308135公報には、装置の大型化を抑え、停電時の出力保持時間が長く、充電時間の短いエネルギー蓄積手段を提供するために、交流電源の電圧低下時に、電気二重層コンデンサを、電界コンデンサやバッテリーに替えて用いる構成が記載されている。また、特開2000−139041号公報には、船内負荷に供給する定常電流の無停電電源電流及びディーゼルエンジン始動用のモータ(符号6)に供給する瞬時大電流を、1つの装置から供給可能な船舶用電源装置を提供するために、二次電池(符号2)と電気二重層コンデンサ(符号1)とを並列接続し、二次電池と船内負荷との間に、二次電池から負荷(符号11)に流れる電流方向を順方向とする整流器(符号3)と、抵抗器(符号4)との並列回路を接続する構成が記載されている。抵抗器には過電流遮断器(符号5)を直列に接続する。
【0003】
【特許文献1】
特開2000−184752公報
【特許文献2】
特開平9−308135公報
【特許文献3】
特開2000−139041号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術のうち、特開2000−184752公報記載の技術は、エネルギー蓄積手段として蓄電池を用いた構成であり、これだけでは一般に、寿命が短く、放電後の充電にも長い時間が必要である。特開平9−308135公報記載の技術は、エネルギー蓄積手段として電気二重層コンデンサを用いた構成であり、一般には停電時における出力保持時間が短い。このため、長時間のバックアップ用としては、電気二重層コンデンサの大容量化が必要となり、装置の大型化を伴うおそれがある。また、特開2000−139041号公報記載の技術は、エネルギー蓄積手段として二次電池と電気二重層コンデンサを単に並列接続し、該並列接続点の後段側に整流器3と抵抗器4の並列回路を設けた構成である。このため、二次電池2と電気二重層コンデンサ1の電圧及び内部抵抗値の差によって、二次電池2から電気二重層コンデンサ1へ充電電流が流れ、二次電池2の放電が行われる。これによって、回路上に急激な充電電流が流れ、回路の定格電流を越えたりして、回路の破壊や異常発熱の原因となるおそれもある。
本発明の課題点は、上記従来技術の状況に鑑み、無停電電源装置において、(1)二次電池の寿命を延ばせること、(2)装置を大型化させない構成にできること、(3)短い充電時間で対応可能なこと、(4)メンテナンスの工数を低減できるようにすること、(5)複数のエネルギー蓄積手段を用いた場合も、該エネルギー蓄積手段間で充電電流が流れないようにできること、(6)回路の破壊や異常発熱が起きない構成であること、等である。
本発明の目的は、かかる課題点を解決できる技術の提供にある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題点を解決するために、本発明では、基本的に、無停電電源装置において、エネルギー蓄積手段として二次電池と電気二重層コンデンサとを用い、それぞれにダイオードなどの逆流防止用素子を直列接続した回路を相互に並列接続し、交流電源の電力低下時において、該電気二重層コンデンサの放電電圧が該二次電池の放電電圧よりも高い間は、該電気二重層コンデンサ側の逆流防止用素子をオン状態にして該電気二重層コンデンサの電力を負荷側に供給し、該電気二重層コンデンサの放電電圧が下がり該二次電池の放電電圧よりも低くなったときは、該二次電池側の逆流防止用素子をオン状態にして該二次電池の電力を負荷側に供給する構成とする。具体的には、無停電電源装置として、(1)エネルギー蓄積手段として電気二重層コンデンサと二次電池とを有し、該電気二重層コンデンサに第1の逆流防止用素子が直列接続された第1の電力供給系と、該二次電池に第2の逆流防止用素子が直列接続された第2の電力供給系とを並列に備え、上記電気二重層コンデンサ、上記二次電池の放電電圧の差に基づき、上記第1の逆流防止用素子のオン状態から上記第2の逆流防止用素子のオン状態へと切替えることで、負荷側への電力供給を、上記第1の電力供給系による供給から上記第2の電力供給系による供給へと切替えられる構成とする。(2)第1のエネルギー蓄積手段としての電気二重層コンデンサに第1の逆流防止用素子が直列接続された第1の電力供給系と、第2のエネルギー蓄積手段としての二次電池に第2の逆流防止用素子が直列接続された第2の電力供給系とを並列に備え、上記電気二重層コンデンサの放電電圧が上記二次電池の放電電圧よりも高いときは、上記第1の逆流防止用素子をオン状態にして上記第1の電力供給系から上記電気二重層コンデンサの電力を負荷側に供給し、該電気二重層コンデンサの放電電圧が下がって該二次電池の放電電圧よりも低くなったときは、上記第2の逆流防止用素子をオン状態にして上記第2の電力供給系から上記二次電池の電力を負荷側に供給可能とした構成とする。(3)第1のエネルギー蓄積手段としての電気二重層コンデンサと、第2のエネルギー蓄積手段としての二次電池と、上記電気二重層コンデンサに直列接続された第1の逆流防止用素子と、上記二次電池に直列接続された第2の逆流防止用素子とが互いに並列接続された構成を有し、該電気二重層コンデンサの放電電圧が該二次電池の放電電圧よりも高いときは、該第1の逆流防止用素子をオン状態にして該電気二重層コンデンサの電力を出力し、該二次電池の放電電圧が該電気二重層コンデンサの放電電圧がより高いときは、該第2の逆流防止用素子をオン状態にして該二次電池の電力を出力する出力切替え手段とを備え、交流電源の電力低下時に、上記電気二重層コンデンサの放電電圧が上記二次電池の放電電圧よりも高い間は、該電気二重層コンデンサから負荷側に電力を供給し、該電気二重層コンデンサの放電電圧が下がり該二次電池の放電電圧よりも低くなったときは、該二次電池から該負荷側に電力を供給する構成とする。(4)交流電源からの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータと、第1のエネルギー蓄積手段としての電気二重層コンデンサと、第2のエネルギー蓄積手段としての二次電池と、該二次電池を充電する充電手段と、上記電気二重層コンデンサに直列接続された第1の逆流防止用素子と、上記二次電池に直列接続されかつ上記第1の逆流防止用素子に並列接続された第2の逆流防止用素子と、上記第1、第2の逆流防止用素子と負荷との間に接続され、上記電気二重層コンデンサまたは上記二次電池からの電力を負荷供給用電力に変換する電力変換手段とを備え、上記電気二重層コンデンサの放電電圧と上記二次電池の放電電圧の差に基づき、上記第1の逆流防止用素子または上記第2の逆流防止用素子をオン状態にして上記電気二重層コンデンサまたは上記二次電池の電力を負荷側に供給可能にするとともに、該電気二重層コンデンサの電力を供給しているときは上記二次電池を充電し、上記電力変換手段がオフ状態のときは上記二次電池及び上記電気二重層コンデンサを充電する構成とする。(5)上記(1)から(4)のいずれかにおいて、上記第1逆流防止用素子及び上記第2の逆流防止用素子をダイオードとする。
上記構成により、上記逆流防止用素子は放電条件にあったエネルギー蓄積手段を選択する。交流電源の電力低下が瞬時に発生した場合は、最初に、短時間のバックアップに適した電気二重層コンデンサを選択して負荷側への電力供給を行わせ、停電時のように長時間にわたって交流電源からの電力供給が断たれ、かつ負荷側への供給電力が大きい場合には、最初のうちは放電電圧の高い電気二重層コンデンサを選択して負荷側への電力供給を行わせ、該電気二重層コンデンサの放電電圧が下がり、二次電池の放電電圧よりも低くなった時点で該二次電池を選択し、該二次電池からの電力供給に切替える。
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例につき、図面を用いて説明する。
図1〜図5は、本発明の無停電電源装置における実施例の説明図である。図1は無停電電源装置の回路構成例を示す図、図2はエネルギー蓄積手段の充電の動作説明図、図3はエネルギー蓄積手段の充電と出力の動作説明図、図4はエネルギー蓄積手段の放電の動作説明図、図5はエネルギー蓄積手段の切替えと放電特性との関係の説明図である。
図1において、1は、例えば交流100Vの単相交流電源を直流電圧・電流に変換するAC/DCコンバータ、2は、二次電池の充電を行う充電回路、3は第2のエネルギー蓄積手段としての二次電池、4は第1のエネルギー蓄積手段としての電気二重層コンデンサ、5は電気二重層コンデンサ4の出力と二次電池3の出力とを選択的に切替えて負荷側に出力する出力切替え手段、7aは第1の逆流防止用素子としての第1のダイオード、7bは第2の逆流防止用素子としての第2のダイオード、6は、直流電圧・電流を所定の直流出力に変換する電力変換手段としてのDC/DCコンバータ、21は電流検出用抵抗である。第1のダイオード7aは電気二重層コンデンサ4に直列に接続され、第2のダイオード7bは二次電池3に直列に接続されている。電気二重層コンデンサ4と第1のダイオード7aの直列回路は第1の電力供給系を形成し、二次電池3と第2のダイオード7bの直列回路は第2の電力供給系を形成する。第1のダイオード7a、第2のダイオード7bの出力側は互いに接続(ダイオードOR接続)され、これによって、上記第1の電力供給系と上記第2の電力供給系が互いに、負荷に対して並列接続される。出力切替え手段5は、第1のダイオード7aと第2のダイオード7bとの並列接続(OR接続)によって構成される。AC/DCコンバータ1は、ダイオードブリッジ、トランス、トランジスタによるスイッチング素子、及びコンデンサなどから構成される。Paは該AC/DCコンバータ1の出力である。充電回路2は、負荷の状況に応じて二次電池3への充電電圧、充電電流を制御する充電制御ICやマイコンなどから構成され、二次電池3を過充電から保護する機能も有する。Pbは該充電回路2の出力である。二次電池3は、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池など充電可能な電池を複数個直列または並列に接続して構成される。Vbは該二次電池3の放電電圧である。電気二重層コンデンサ4は、1個構成でも複数個を接続して成る構成でもよい。Vcは該電気二重層コンデンサ4の放電電圧、Pc該電気二重層コンデンサ4の電力である。二次電池3及び電気二重層コンデンサ4については、個々の耐圧性能、容量、接続数等は、装置仕様に対応したものとする他、電気二重層コンデンサ4の放電電圧Vcと二次電池3の放電電圧Vbとの関係が、Vc>Vbを満たすようにする。DC/DCコンバータ6は、トランジスタから成る複数のスイッチング素子やコンデンサ等から構成される。Pdは該DC/DCコンバータ6の出力電力である。電気二重層コンデンサ4は、電極に活性炭を使用し、活性炭表面と電解液の間に生じる電気二重層現象を利用したコンデンサであり、構成材料により、1セル当りの静電容量を数F〜数百Fにすることができる小形で大容量のコンデンサである。二次電池3では、充電のためには充電回路2が必要であるが、該電気二重層コンデンサ4では充電回路2が不要であり、過放電による寿命への影響もない。また、完全放電した場合も、極めて短時間で再充電を行うことが可能である。さらに、該電気二重層コンデンサ4は、充放電を繰り返しても劣化がほとんどない。これに対し、二次電池は、充放電の繰り返しによるサイクル寿命は、放電の深度にもよるが、通常は500〜1000回程度である。また、該二次電池3が鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池の場合は、浅い放電を繰り返すことに起因した電池容量の減少(メモリー効果)があり、これが寿命に影響する。このため、図1の回路構成において、停電時間が短時間(数s〜min程度)で、負荷の所要出力が少ない場合は、電気二重層コンデンサ4に蓄えられたエネルギーを電力として負荷に供給することにより、二次電池3は浅い放電を繰り返さずに済む。このため、二次電池3の寿命を大幅に伸ばすことが可能となり、メンテナンスの工数を低減できるようになる。
【0007】
図2は、図1の構成においてDC/DCコンバータ6の出力が停止している場合における二次電池3と電気二重層コンデンサ4の充電の動作説明図である。
図2において、(1)交流入力電源からの電力供給が正常に行われ(ステップS201)、DC/DCコンバータ6の出力が停止している場合、AC/DCコンバータ1より出力された電力Paは、充電回路2を介し、二次電池3を充電する電力Pbと電気二重層コンデンサ4に充電される電力Pcとに分けられる(ステップS202)。(2)電気二重層コンデンサ4は、充電時間が、二次電池3よりも大幅に短い。このため、該電気二重層コンデンサ4の充電(ステップS203)が二次電池3の充電(ステップS204、ステップS205)より先に終了する。(3)電気二重層コンデンサ4の充電終了により、二次電池3の充電は、AC/DCコンバータ1の能力範囲内で二次電池3が許容できる最大電流での充電(ステップS206)に移行する。(4)充電回路2には、二次電池3の過充電を保護する回路を設けてあり、二次電池3の充電が終了したら二次電池3への充電電流の供給を停止させ充電を終らせる(ステップS207)。
【0008】
図3は、図1の構成においてDC/DCコンバータ6の出力がある場合における二次電池3と電気二重層コンデンサ4の充電の動作説明図である。
図3において、(1)入力電源からの供給が正常に行われ(ステップS301)、DC/DCコンバータ6の出力があり、二次電池3の充電が十分な場合(ステップS303)は、AC/DCコンバータ1より出力された(ステップS302)電力Paは、電気二重層コンデンサ4を介し、DC/DCコンバータ6へ供給される(ステップS304、ステップS306、ステップS307)。(2)二次電池3の充電が十分でない場合(ステップS303)、充電回路2は、電流検出用抵抗21より、回路に流れる電流を検出するとともに、二次電池3の充電のために充電回路2自身に流れる電流をも検出し、DC/DCコンバータ6への出力の負荷電力Pdの状況に応じ、AC/DCコンバータ1が供給可能な電力Paから、DC/DCコンバータ6へ出力される最大電力Pdを引いた残りの電力で二次電池3を充電する(ステップS303、ステップS305、ステップS306、ステップS307、ステップS308、ステップS309)。
入力電源からの供給が正常に行われ、DC/DCコンバータ6の出力が負荷電力Pdのレベルが急激な増加により変動が激しい場合、AC/DCコンバータ1の供給能力次第では、DC/DCコンバータ6へ入力される電圧の降下や瞬間的な電力の停止が発生する場合があるが、この場合は、AC/DCコンバータ1の出力を介して接続された電気二重層コンデンサ4に蓄えられた電力Pcを放電することにより電源の変動を抑制することが可能となる。
【0009】
図4は、図1の構成において交流入力電源からの供給が停電などで停止した場合における二次電池3と電気二重層コンデンサ4の放電の動作説明図である。
図4において、(1)交流入力電源からの供給が停電などで停止し(ステップS401)、AC/DCコンバータ1の出力が停止した場合(ステップS402)は、まず、電気二重層コンデンサ4に蓄積された電力Pcが放電され(ステップS403)、(2)次に、二次電池3に蓄積された電力PbをDC/DCコンバータ6を介し負荷へ供給する。停電時間が短時間(数s〜2min程度)で、かつ負荷への出力が少ない場合は、電気二重層コンデンサ4に蓄積された電力Pcでまかなう。負荷が大きく、かつ長時間(2min〜10min)電力を供給しなければならない場合は、電気二重層コンデンサ4に蓄積された電力Pcを放電した後、二次電池3に蓄積された電力PbをDC/DCコンバータ6に供給する(ステップS405)。出力切替え手段5では、逆流防止用の第1のダイオード7aと第2のダイオード7bによるダイオードOR接続の作用により、電気二重層コンデンサ4の放電電圧Vcと二次電池3の放電電圧Vbとの電位差で切替えが制御される(ステップS404)。すなわち、Vc>Vbのときは、第1のダイオード7aがオン状態となり、電気二重層コンデンサ4に蓄積された電力PcがDC/DCコンバータ6に供給され、変換された出力がDC/DCコンバータ6から出力される(ステップS403、ステップS404、ステップS406、ステップS407)。また、放電により該電気二重層コンデンサ4の放電電圧が低下してVc<Vbとなったときは、第2のダイオード7bがオン状態となり、二次電池3に蓄積された電力PbがDC/DCコンバータ6に供給され、変換された出力がDC/DCコンバータ6から出力される(ステップS404、ステップS405、ステップS406、ステップS407)。
【0010】
図5は、上記図4の切替え動作時の二次電池3と電気二重層コンデンサ4の放電特性例を示す図である。出力切替え点cでエネルギー蓄積手段が電気二重層コンデンサ4から二次電池3に切替わる。
【0011】
上記実施例構成によれば、頻繁に発生する交流電源の短時間の電力低下に対しては、サイクル寿命が半永久的な電気二重層コンデンサ4でバックアップし、停電時に発生する交流電源の長時間の電力低下に対しては、電気容量が大きい二次電池3でバックアップすることができる。二次電池3と電気二重層コンデンサ4の切替えも自動的にかつ容易に行うことができる。電気二重層コンデンサ4でバックアップ対応することにより、二次電池3の寿命を延ばすことができ、電池交換などのメンテナンスをなくすことも可能となる。また、二次電池3でバックアップ対応することにより、電気二重層コンデンサ4の容量が小さくて済み、このため、無停電電源装置の寸法の増大化を抑えられる。また、負荷への供給時間を延ばすこともできる。短い充電時間で対応可能となる。バックアップの大容量化も可能となる。エネルギー蓄積手段相互間での充電電流の流れを抑えることができる。回路の破壊や異常発熱の発生を防止することができる。
【0012】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではない。例えば、上記実施例では、電力変換手段としてのDC/DCコンバータ6から、直流駆動用負荷に対し、電力を供給する構成としたが、本発明はこれに限定されず、例えば、電力変換手段としてDC/ACコンバータを用い、これから交流駆動用負荷に対し電力を供給するようにしてもよい。
【0013】
【発明の効果】
本発明によれば、無停電電源装置において、バックアップの長時間化が可能となる。メンテナンスの工数低減化も可能となる。装置の大型化も抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例としての無停電電源装置の回路構成例を示す図である。
【図2】図1のエネルギー蓄積手段の充電の動作説明図である。
【図3】図1のエネルギー蓄積手段の充電と出力の動作説明図である。
【図4】図1のエネルギー蓄積手段の放電の動作説明図である。
【図5】図1のエネルギー蓄積手段の切替えと放電特性との関係の説明図である。
【符号の説明】
1…AC/DCコンバータ、 2…充電回路、 3…二次電池、 4…電気二重層コンデンサ、 5…出力切替え手段、 6…DC/DCコンバータ、 7a、7b…ダイオード、 21…電流検出用抵抗。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an uninterruptible power supply that supplies power from an energy storage unit such as a secondary battery to an electronic device such as a computer-related device or a product as a load when the power of an AC power supply decreases.
[0002]
[Prior art]
As a technique for supplying power from the energy storage means to the load side when the power of the AC power supply is reduced, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-184758 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-308135 (Patent Document 2), and There is one described in Japanese Unexamined Patent Publication No. 2000-139041 (Patent Document 3). Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-184752 discloses that in order to provide a small and inexpensive uninterruptible power supply without changing the structure or shape of a transformer or a storage battery, an inverter configuration for an inverter is provided on the storage battery in the device casing. It describes a configuration in which a board on which a switching element is mounted is arranged, and a transformer is arranged above the board. Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-308135 discloses that an electric double layer capacitor is provided when the voltage of an AC power supply is reduced, in order to suppress an increase in the size of the device, provide an energy storage unit having a long output holding time during a power failure and a short charging time. It describes a configuration used in place of an electric field capacitor or a battery. JP-A-2000-139041 discloses that a single device can supply a steady-state uninterruptible power supply current supplied to an onboard load and an instantaneous large current supplied to a diesel engine start motor (reference numeral 6). In order to provide a marine power supply device, a secondary battery (reference numeral 2) and an electric double layer capacitor (reference numeral 1) are connected in parallel, and a load (reference numeral) is provided between the secondary battery and the onboard load. A configuration is described in which a parallel circuit of a rectifier (reference numeral 3) whose forward direction is a current flowing through 11) and a resistor (reference numeral 4) is connected. An overcurrent breaker (reference numeral 5) is connected in series to the resistor.
[0003]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-184758 [Patent Document 2]
JP-A-9-308135 [Patent Document 3]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-139041
[Problems to be solved by the invention]
Among the above-mentioned prior arts, the technology described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-184755 has a configuration using a storage battery as an energy storage means. With this configuration alone, the service life is generally short, and charging after discharging requires a long time. The technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-308135 has a configuration using an electric double layer capacitor as energy storage means, and generally has a short output holding time during a power failure. For this reason, for long-term backup, it is necessary to increase the capacity of the electric double layer capacitor, which may increase the size of the device. Further, the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-139041 simply connects a secondary battery and an electric double layer capacitor in parallel as an energy storage means, and a parallel circuit of a
In view of the state of the prior art described above, the problems of the present invention are that in an uninterruptible power supply, (1) the life of a secondary battery can be extended, (2) the device can be configured not to be enlarged, and (3) short charging (4) to be able to reduce maintenance man-hours, (5) to be able to prevent charging current from flowing between the energy storage means even when a plurality of energy storage means are used, (6) The configuration is such that circuit destruction and abnormal heat generation do not occur.
An object of the present invention is to provide a technique capable of solving such a problem.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the present invention, basically, in an uninterruptible power supply, a secondary battery and an electric double layer capacitor are used as energy storage means, and a backflow preventing element such as a diode is connected to each of them in series. The connected circuits are connected in parallel with each other, and when the discharge voltage of the electric double layer capacitor is higher than the discharge voltage of the secondary battery when the power of the AC power source is reduced, a backflow prevention on the electric double layer capacitor side is performed. The element is turned on to supply the electric power of the electric double layer capacitor to the load side, and when the discharge voltage of the electric double layer capacitor decreases and becomes lower than the discharge voltage of the secondary battery, the secondary battery side Is turned on to supply the power of the secondary battery to the load side. More specifically, the uninterruptible power supply (1) includes an electric double layer capacitor and a secondary battery as energy storage means, and a first backflow prevention element connected in series to the electric double layer capacitor. 1 power supply system, and a second power supply system in which a second backflow prevention element is connected in series to the secondary battery, wherein the electric double-layer capacitor and the discharge voltage of the secondary battery are measured. By switching from the ON state of the first backflow prevention element to the ON state of the second backflow prevention element based on the difference, the power supply to the load is supplied by the first power supply system. From the second power supply system. (2) A first power supply system in which a first backflow preventing element is connected in series to an electric double layer capacitor as first energy storage means, and a second power supply system in which a second battery is used as second energy storage means. And a second power supply system connected in series with the backflow preventing element is connected in parallel, and when the discharge voltage of the electric double layer capacitor is higher than the discharge voltage of the secondary battery, the first backflow prevention And turning on the power supply element to supply power of the electric double layer capacitor to the load side from the first power supply system, and the discharge voltage of the electric double layer capacitor is lowered to be lower than the discharge voltage of the secondary battery. When this happens, the second backflow prevention element is turned on so that the power of the secondary battery can be supplied from the second power supply system to the load side. (3) an electric double layer capacitor as first energy storage means, a secondary battery as second energy storage means, a first backflow preventing element connected in series to the electric double layer capacitor, A second backflow prevention element connected in series to the secondary battery has a configuration connected in parallel to each other, and when the discharge voltage of the electric double layer capacitor is higher than the discharge voltage of the secondary battery, The first backflow prevention element is turned on to output the electric power of the electric double layer capacitor. When the discharge voltage of the secondary battery is higher than the electric double layer capacitor, the second reverse current Output switching means for outputting the power of the secondary battery by turning on the prevention element, wherein when the power of the AC power source is reduced, the discharge voltage of the electric double layer capacitor is higher than the discharge voltage of the secondary battery. Between the electricity A configuration in which power is supplied from the multilayer capacitor to the load side, and when the discharge voltage of the electric double layer capacitor decreases and becomes lower than the discharge voltage of the secondary battery, power is supplied from the secondary battery to the load side. And (4) an AC / DC converter for converting AC power from an AC power supply into DC power, an electric double layer capacitor as first energy storage means, a secondary battery as second energy storage means, Charging means for charging the secondary battery, a first backflow prevention element connected in series to the electric double layer capacitor, and a series connection to the secondary battery and a parallel connection to the first backflow prevention element A second backflow prevention element is connected between the first and second backflow prevention elements and the load, and converts power from the electric double layer capacitor or the secondary battery into load supply power. Power conversion means, based on a difference between the discharge voltage of the electric double layer capacitor and the discharge voltage of the secondary battery, turning on the first backflow preventing element or the second backflow preventing element, Above electricity The power of the multilayer capacitor or the secondary battery can be supplied to the load side, and when the power of the electric double layer capacitor is being supplied, the secondary battery is charged, and the power conversion unit is in an off state. Is configured to charge the secondary battery and the electric double layer capacitor. (5) In any one of the above (1) to (4), the first backflow prevention element and the second backflow prevention element are diodes.
With the above configuration, the backflow prevention element selects an energy storage unit that meets the discharge conditions. If the power supply of the AC power source instantaneously drops, first select an electric double layer capacitor suitable for short-time backup and supply power to the load side. If the power supply from the power supply is interrupted and the power supply to the load side is large, initially select an electric double layer capacitor with a high discharge voltage to supply power to the load side, and When the discharge voltage of the double-layer capacitor drops and becomes lower than the discharge voltage of the secondary battery, the secondary battery is selected, and the power supply from the secondary battery is switched.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
1 to 5 are explanatory diagrams of an embodiment of the uninterruptible power supply according to the present invention. FIG. 1 is a diagram showing an example of a circuit configuration of an uninterruptible power supply, FIG. 2 is an explanatory diagram of an operation of charging the energy storage device, FIG. 3 is an explanatory diagram of an operation of charging and output of the energy storage device, and FIG. FIG. 5 is an explanatory diagram of a discharge operation, and FIG. 5 is an explanatory diagram of a relationship between switching of energy storage means and discharge characteristics.
In FIG. 1, 1 is an AC / DC converter for converting a single-phase AC power supply of, for example, 100 V AC to DC voltage / current, 2 is a charging circuit for charging a secondary battery, and 3 is a second energy storage means. 4 is an electric double layer capacitor as a first energy storage means, 5 is an output switch for selectively switching between the output of the electric double layer capacitor 4 and the output of the
[0007]
FIG. 2 is a diagram illustrating the operation of charging the
In FIG. 2, (1) when the power supply from the AC input power supply is performed normally (step S201) and the output of the DC /
[0008]
FIG. 3 is an explanatory diagram of the charging operation of the
In FIG. 3, (1) when the supply from the input power supply is performed normally (step S301), the output of the DC /
When the supply from the input power supply is performed normally and the output of the DC /
[0009]
FIG. 4 is an explanatory diagram of an operation of discharging the
In FIG. 4, (1) when the supply from the AC input power supply is stopped due to a power failure or the like (step S401), and when the output of the AC /
[0010]
FIG. 5 is a diagram showing an example of the discharge characteristics of the
[0011]
According to the configuration of the above embodiment, the short-term power reduction of the AC power supply that frequently occurs is backed up by the electric double layer capacitor 4 whose cycle life is semi-permanent, and the AC power supply that occurs at the time of the power failure has a long time. When the power is reduced, it can be backed up by the
[0012]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the DC /
[0013]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, in an uninterruptible power supply, backup can be lengthened. Maintenance man-hours can also be reduced. The size of the apparatus can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing an example of a circuit configuration of an uninterruptible power supply as an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram of a charging operation of the energy storage means of FIG. 1;
FIG. 3 is an operation explanatory diagram of charging and output of the energy storage means of FIG. 1;
FIG. 4 is a diagram illustrating the operation of discharging the energy storage means of FIG. 1;
FIG. 5 is an explanatory diagram of a relationship between switching of the energy storage unit of FIG. 1 and discharge characteristics.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (5)
エネルギー蓄積手段として電気二重層コンデンサと二次電池とを有し、該電気二重層コンデンサに第1の逆流防止用素子が直列接続された第1の電力供給系と、該二次電池に第2の逆流防止用素子が直列接続された第2の電力供給系とを並列に備え、上記電気二重層コンデンサ、上記二次電池の放電電圧の差に基づき、上記第1の逆流防止用素子のオン状態から上記第2の逆流防止用素子のオン状態へと切替えることで、負荷側への電力供給を、上記第1の電力供給系による供給から上記第2の電力供給系による供給へと切替えられる構成としたことを特徴とする無停電電源装置。In an uninterruptible power supply that can supply power from the energy storage means to the load side when the power of the AC power supply decreases,
A first power supply system having an electric double layer capacitor and a secondary battery as energy storage means, a first backflow prevention element connected in series to the electric double layer capacitor, and a second power supply system connected to the secondary battery. And a second power supply system connected in series with the backflow preventing element is connected in series, and based on a difference between the electric double layer capacitor and the discharge voltage of the secondary battery, the first backflow preventing element is turned on. By switching from the state to the ON state of the second backflow prevention element, power supply to the load can be switched from supply by the first power supply system to supply by the second power supply system. An uninterruptible power supply device having a configuration.
第1のエネルギー蓄積手段としての電気二重層コンデンサに第1の逆流防止用素子が直列接続された第1の電力供給系と、第2のエネルギー蓄積手段としての二次電池に第2の逆流防止用素子が直列接続された第2の電力供給系とを並列に備え、上記電気二重層コンデンサの放電電圧が上記二次電池の放電電圧よりも高いときは、上記第1の逆流防止用素子をオン状態にして上記第1の電力供給系から上記電気二重層コンデンサの電力を負荷側に供給し、該電気二重層コンデンサの放電電圧が下がって該二次電池の放電電圧よりも低くなったときは、上記第2の逆流防止用素子をオン状態にして上記第2の電力供給系から上記二次電池の電力を負荷側に供給可能とした構成を特徴とする無停電電源装置。In an uninterruptible power supply that can supply power from the energy storage means to the load side when the power of the AC power supply decreases,
A first power supply system in which a first backflow prevention element is connected in series to an electric double layer capacitor as first energy storage means, and a second backflow prevention in a secondary battery as second energy storage means A second power supply system connected in series with the power supply element, and when the discharge voltage of the electric double layer capacitor is higher than the discharge voltage of the secondary battery, the first backflow prevention element is provided. When the power of the electric double layer capacitor is supplied to the load side from the first power supply system in the ON state, and the discharge voltage of the electric double layer capacitor drops and becomes lower than the discharge voltage of the secondary battery. Is an uninterruptible power supply characterized in that the second backflow prevention element is turned on so that the power of the secondary battery can be supplied to the load side from the second power supply system.
第1のエネルギー蓄積手段としての電気二重層コンデンサと、
第2のエネルギー蓄積手段としての二次電池と、
上記電気二重層コンデンサに直列接続された第1の逆流防止用素子と、上記二次電池に直列接続された第2の逆流防止用素子とが互いに並列接続された構成を有し、該電気二重層コンデンサの放電電圧が該二次電池の放電電圧よりも高いときは、該第1の逆流防止用素子をオン状態にして該電気二重層コンデンサの電力を出力し、該二次電池の放電電圧が該電気二重層コンデンサの放電電圧がより高いときは、該第2の逆流防止用素子をオン状態にして該二次電池の電力を出力する出力切替え手段と、
を備え、交流電源の電力低下時に、上記電気二重層コンデンサの放電電圧が上記二次電池の放電電圧よりも高い間は、該電気二重層コンデンサから負荷側に電力を供給し、該電気二重層コンデンサの放電電圧が下がり該二次電池の放電電圧よりも低くなったときは、該二次電池から該負荷側に電力を供給する構成としたことを特徴とする無停電電源装置。In an uninterruptible power supply that can supply power from the energy storage means to the load side when the power of the AC power supply decreases,
An electric double layer capacitor as first energy storage means,
A secondary battery as a second energy storage means,
The electric double layer capacitor has a configuration in which a first backflow prevention element connected in series to the electric double layer capacitor and a second backflow prevention element connected in series to the secondary battery are connected in parallel with each other. When the discharge voltage of the multilayer capacitor is higher than the discharge voltage of the secondary battery, the first backflow prevention element is turned on to output power of the electric double layer capacitor, and the discharge voltage of the secondary battery is reduced. When the discharge voltage of the electric double layer capacitor is higher, output switching means for outputting the power of the secondary battery by turning on the second backflow prevention element,
When the discharge voltage of the electric double layer capacitor is higher than the discharge voltage of the secondary battery when the power of the AC power supply decreases, power is supplied from the electric double layer capacitor to the load side, and the electric double layer An uninterruptible power supply device, wherein when the discharge voltage of the capacitor decreases and becomes lower than the discharge voltage of the secondary battery, power is supplied from the secondary battery to the load side.
交流電源からの交流電力を直流電力に変換するAC/DCコンバータと、
第1のエネルギー蓄積手段としての電気二重層コンデンサと、
第2のエネルギー蓄積手段としての二次電池と、
該二次電池を充電する充電手段と、
上記電気二重層コンデンサに直列接続された第1の逆流防止用素子と、
上記二次電池に直列接続されかつ上記第1の逆流防止用素子に並列接続された第2の逆流防止用素子と、
上記第1、第2の逆流防止用素子と負荷との間に接続され、上記電気二重層コンデンサまたは上記二次電池からの電力を負荷供給用電力に変換する電力変換手段と、
を備え、上記電気二重層コンデンサの放電電圧と上記二次電池の放電電圧の差に基づき、上記第1の逆流防止用素子または上記第2の逆流防止用素子をオン状態にして、上記電気二重層コンデンサまたは上記二次電池の電力を負荷側に供給可能にするとともに、該電気二重層コンデンサの電力を供給しているときは上記二次電池を充電し、上記電力変換手段がオフ状態のときは上記二次電池及び上記電気二重層コンデンサを充電する構成としたことを特徴とする無停電電源装置。In an uninterruptible power supply that can supply power from the energy storage means to the load side when the power of the AC power supply decreases,
An AC / DC converter for converting AC power from an AC power supply into DC power;
An electric double layer capacitor as first energy storage means,
A secondary battery as a second energy storage means,
Charging means for charging the secondary battery;
A first backflow prevention element connected in series to the electric double layer capacitor;
A second backflow prevention element connected in series to the secondary battery and connected in parallel to the first backflow prevention element;
Power conversion means connected between the first and second backflow prevention elements and a load, and converting power from the electric double layer capacitor or the secondary battery into load supply power;
And turning on the first backflow preventing element or the second backflow preventing element based on a difference between a discharge voltage of the electric double layer capacitor and a discharge voltage of the secondary battery. The power of the multilayer capacitor or the secondary battery can be supplied to the load side, and when the power of the electric double layer capacitor is being supplied, the secondary battery is charged, and the power conversion unit is in an off state. Is an uninterruptible power supply characterized in that said secondary battery and said electric double layer capacitor are charged.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002321363A JP2004159405A (en) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | Uninterruptible power system |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002321363A JP2004159405A (en) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | Uninterruptible power system |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2004159405A true JP2004159405A (en) | 2004-06-03 |
Family
ID=32801940
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2002321363A Withdrawn JP2004159405A (en) | 2002-11-05 | 2002-11-05 | Uninterruptible power system |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2004159405A (en) |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007068338A (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Hitachi Computer Peripherals Co Ltd | Switching power supply device and disk array system |
JP2007129786A (en) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Backup circuit |
JP2007148010A (en) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Ricoh Co Ltd | Auxiliary power device and image forming apparatus |
JP2008067764A (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Toshiba Corp | Washing machine |
JP2009095107A (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Furukawa Battery Co Ltd:The | Uninterruptible backup power supply device |
US7855471B2 (en) | 2007-03-15 | 2010-12-21 | Ricoh Company, Ltd. | Power supply device and image forming apparatus |
CN102195325A (en) * | 2011-05-27 | 2011-09-21 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | Power supply method of energy-saving container |
JP2013062730A (en) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | Power module |
JP2014215661A (en) * | 2013-04-23 | 2014-11-17 | 富士通株式会社 | Storage device, control device, and control program |
JP2017015443A (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-19 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Nuclear spin high polarization method by dynamic nuclear polarization using soluble pentacene |
JP2019030203A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-21 | 廣達電腦股▲ふん▼有限公司 | High performance battery back-up system |
-
2002
- 2002-11-05 JP JP2002321363A patent/JP2004159405A/en not_active Withdrawn
Cited By (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7705562B2 (en) | 2005-08-31 | 2010-04-27 | Hitachi Computer Peripherals Co., Ltd. | Switching power supply unit and disk array system |
JP2007068338A (en) * | 2005-08-31 | 2007-03-15 | Hitachi Computer Peripherals Co Ltd | Switching power supply device and disk array system |
JP2007129786A (en) * | 2005-11-01 | 2007-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Backup circuit |
JP2007148010A (en) * | 2005-11-28 | 2007-06-14 | Ricoh Co Ltd | Auxiliary power device and image forming apparatus |
JP2008067764A (en) * | 2006-09-12 | 2008-03-27 | Toshiba Corp | Washing machine |
US7855471B2 (en) | 2007-03-15 | 2010-12-21 | Ricoh Company, Ltd. | Power supply device and image forming apparatus |
JP2009095107A (en) * | 2007-10-05 | 2009-04-30 | Furukawa Battery Co Ltd:The | Uninterruptible backup power supply device |
CN102195325A (en) * | 2011-05-27 | 2011-09-21 | 浪潮电子信息产业股份有限公司 | Power supply method of energy-saving container |
JP2013062730A (en) * | 2011-09-14 | 2013-04-04 | Mitsubishi Electric Corp | Power module |
JP2014215661A (en) * | 2013-04-23 | 2014-11-17 | 富士通株式会社 | Storage device, control device, and control program |
JP2017015443A (en) * | 2015-06-29 | 2017-01-19 | 国立研究開発法人理化学研究所 | Nuclear spin high polarization method by dynamic nuclear polarization using soluble pentacene |
JP2019030203A (en) * | 2017-07-25 | 2019-02-21 | 廣達電腦股▲ふん▼有限公司 | High performance battery back-up system |
US10649512B2 (en) | 2017-07-25 | 2020-05-12 | Quanta Computer Inc. | High efficient battery backup system |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3364836B2 (en) | Voltage equalizer device and method thereof | |
US7800346B2 (en) | Device and method for equalizing charges of series-connected energy stores | |
US20120169124A1 (en) | Output circuit for power supply system | |
KR100276406B1 (en) | Battery packs and electrical and electronic equipment | |
EP2605364A2 (en) | Battery pack | |
JP2001309563A (en) | Building power supply system and battery device | |
JP2006149190A (en) | Integrity test of separating means for uninterruptible power supply | |
WO1998038721A1 (en) | Power supply device | |
JP2014003771A (en) | Power-supply device | |
JP5361529B2 (en) | Lithium-ion battery charge control device and lithium-ion battery system | |
JP4996017B2 (en) | Received power adjustment device, private power generation device and control method thereof | |
JP2004159405A (en) | Uninterruptible power system | |
JP4519077B2 (en) | Power supply system, power supply system control program, and recording medium recording the same | |
US8093865B2 (en) | Charging device with backflow prevention | |
JP4054776B2 (en) | Hybrid system | |
JP2009148110A (en) | Charger / discharger and power supply using the same | |
JP2004297851A (en) | Power supply for motor control | |
JP4724726B2 (en) | DC power supply system and charging method thereof | |
JP4767976B2 (en) | DC power supply system | |
JP2005020866A (en) | Battery charger | |
WO2021241136A1 (en) | Backup power supply device | |
JP2008035573A (en) | Electricity accumulation device employing electric double layer capacitor | |
JP2013219984A (en) | Battery charge control device | |
WO2012050194A1 (en) | Charge/discharge circuit | |
WO2012049911A1 (en) | Charge/discharge circuit |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041220 |
|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20050706 |