JP2008211860A

JP2008211860A - 無停電電源装置及び無停電電源装置の制御方法

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Publication number: JP2008211860A
Application number: JP2007043501A
Authority: JP
Inventors: Hirotoshi Ueno; 浩稔上野
Original assignee: NEC Fielding Ltd
Current assignee: NEC Fielding Ltd
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2007-02-23
Publication date: 2008-09-11

Abstract

【課題】小容量で充電時間の短い蓄電池と、大容量で充電時間の長い蓄電池を併設し、入力電源停止の際に小容量の蓄電池を先に使用して復電後短時間で充電することにより、短時間の停電が短時間で繰り返したときでも大容量の蓄電池の放電を抑え、長時間の停電が発生したときに大容量の蓄電池が充電不足の状態にあることを回避すること。
【解決手段】無停電電源装置１０は、小容量短時間充電の蓄電池１５と、大容量長時間充電の蓄電池１６と、直流を交流に変換するインバータ１２とを有し、入力電源３１が停止すると蓄電池１５の直流出力を開閉器１７を閉路してインバータ１２に供給し、インバータ１２が入力電源３１に代わって交流を電子機器３２に供給し、蓄電池１５が放電限界になると開閉器１７を閉路し開閉器１８を閉路して蓄電池１６の出力をインバータ１２に供給する。復電時には蓄電池１５の充電を蓄電池１６の充電より優先して行う。
【選択図】図１

Description

本発明は無停電電源装置及び無停電電源装置の制御方法に関する。

無停電電源装置は、入力電源と電子機器との間に設置され、入力電源が電圧低下（停電）した場合、内蔵する蓄電池の電力を電子機器に供給する装置である。無停電電源装置が入力電源に代わって電力を供給できる時間（バックアップ時間）は電子機器の消費電力と蓄電池の容量によって決まる。

従来の無停電電源装置は、通常、数分から数十分程度の短時間の停電をバックアップする場合１つの蓄電池で構成し、数十分から数時間の長時間の停電をバックアップする場合は、特開平８−１５４３４４号公報に記載されるように同一の蓄電池を並列に接続して停電バックアップ時間を長時間にしている。蓄電池の数量は停電時に電子機器をどの程度動作させる必要があるかで決められる。

特開平８−１５４３４４号公報

一般的に長時間のバックアップ時間に対応した蓄電池の充電時間は、放電時間に対し約１０倍程度となり、充電完了前に再度停電が発生すると充電が不十分な状態でバックアップのための放電を開始することになる。従って、停電が必要とする充電時間より短い間隔で頻発すると、蓄電池の充電不足が加速され期待されるバックアップ時間を確保できなくなるという問題があった。

特開平８−１５４３４４号公報に記載される無停電電源装置は、バックアップ時間を延長するために蓄電池を並列接続する構成としているが、充電時間を短縮する構成は備えていない。従って、停電が必要とする充電時間より短い間隔で頻発すると、蓄電池全体として充電不足が加速されてしまい上記問題を解決することはできない。

また、充電時間を短縮するために充電時間の短い蓄電池を使用することで上記問題を解決できるが、例えば長時間に及び安定して電力を供給できる鉛蓄電池に比べて、充電時間が極めて短い有機化合物を利用した有機ラジカル電池は高価となることが予想される。

本発明の目的は、上述した従来の課題を解決するために、小容量で充電時間の短い蓄電池と、大容量で充電時間の長い蓄電池を併設し、停電時に小容量の蓄電池を先に使用し復電（停電の復旧）時に短時間で充電することにより、短時間の停電が短期間で繰り返したときでも大容量の蓄電池の放電を抑え、長時間の停電が発生したときに大容量の蓄電池が充電不足の状態であることを回避できるようにした無停電電源装置及び無停電電源装置の制御方法を提供することにある。

本発明の第１の無停電電源装置は、交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置において、
蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて短時間で充電される蓄電池Ａとを有し、
入力電源が停止すると蓄電池Ａの電力を前記電子機器に供給し、蓄電池Ａの電力量が尽きると蓄電池Ｂの電力を前記電子機器に供給し、
入力電源が復電した際先に蓄電池Ａを充電し、蓄電池Ａの充電後に蓄電池Ｂを充電することを特徴とする。

本発明の第２の無停電電源装置は、交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置において、
蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて短時間で充電される蓄電池Ａと、直流を交流に変換して変換した交流を前記電子機器に供給するインバータとを有し、
入力電源が停止すると蓄電池Ａの直流出力を前記インバータに供給し、前記インバータが入力電源に代わって交流を前記電子機器に供給し、
蓄電池Ａが放電限界になると蓄電池Ａの直流出力を蓄電池Ｂの出力に切り換えて前記インバータに供給し、前記インバータが継続して交流を前記電子機器に供給することを特徴とする。

本発明の第３の無停電電源装置は、交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置において、
蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて容量が小さく蓄電池Ａと、前記入力電源を直流に変換して蓄電池Ｂを充電させる充電器Ｂと、前記入力電源を直流に変換し充電器Ｂより短時間で蓄電池Ａを充電させる充電器Ａと、直流を交流に変換して変換した交流を前記電子機器に供給するインバータと、蓄電池Ａと前記インバータとを断続する開閉器Ａと、蓄電池Ｂと前記インバータとを断続する開閉器Ｂとを有し、
入力電源が停止すると開閉器Ａを接続状態として蓄電池Ａの直流出力をインバータに供給し、蓄電池Ａが放電限界になると開閉器Ａを切断状態にするとともに開閉器Ｂを接続状態として蓄電池Ａの直流出力を蓄電池Ｂの直流出力に切り換えて前記インバータに供給することを特徴とする。

本発明の第４の無停電電源装置は、第２又は第３の無停電電源装置において、前記入力電源が復電すると前記蓄電池Ａを先に充電し、前記蓄電池Ａの充電が完了した後に前記蓄電池Ｂの充電を開始することを特徴とする。

本発明の第５の無停電電源装置は、第２又は第３の無停電電源装置において、前記入力電源の交流を直流に変換し前記インバータに供給する整流器を有し、前記インバータは前記入力電源が停止していないとき前記整流器から供給される直流を交流に変換して前記電子機器に交流を供給することを特徴とする。

本発明の第６の無停電電源装置は、第２又は第３の無停電電源装置において、前記入力電源の入力と前記電子機器への出力とを断続する開閉器Ｃと、前記インバータと前記電子機器への出力とを断続する開閉器Ｄを有し、
前記入力電源が停止していないとき開閉器Ｃを接続状態として前記入力電源を前記電子機器へ供給し、前記入力電源が停止すると開閉器Ｄを接続状態にするとともに開閉器Ｃを切断状態とし前記入力電源を前記インバータの出力に切り換えて前記電子機器へ交流を供給することを特徴とする。

本発明の第７の無停電電源装置は、本発明の第１乃至第６のいずれかの無停電電源装置において、前記蓄電池Ａは有機化合物を利用した有機ラジカル電池であり、前記蓄電池Ｂは鉛蓄電池であることを特徴とする。

本発明の第１の無停電電源装置の制御方法は、蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて短時間で充電される蓄電池Ａとを有し、交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置の制御方法であって、
入力電源が停止すると蓄電池Ａの電力を前記電子機器に供給し、蓄電池Ａの電力量が尽きると蓄電池Ｂの電力を前記電子機器に供給し、
入力電源が復電した際先に蓄電池Ａを充電し、蓄電池Ａの充電後に蓄電池Ｂを充電することを特徴とする。

本発明の第２の無停電電源装置の制御方法は、蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて短時間で充電される蓄電池Ａと、直流を交流に変換して変換した交流を前記電子機器に供給するインバータとを有し、交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置の制御方法であって、
入力電源が停止すると蓄電池Ａの直流出力を前記インバータに供給し、前記インバータが入力電源に代わって交流を前記電子機器に供給し、
蓄電池Ａが放電限界になると蓄電池Ａの直流出力を蓄電池Ｂの出力に切り換えて前記インバータに供給し、前記インバータが継続して交流を前記電子機器に供給することを特徴とする。

本発明の第３の無停電電源装置の制御方法は、蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて容量が小さく蓄電池Ｂと、前記入力電源を直流に変換して蓄電池Ｂを充電させる充電器Ｂと、前記入力電源を直流に変換し充電器Ｂより短時間で蓄電池Ａを充電させる充電器Ａと、直流を交流に変換して変換した交流を前記電子機器に供給するインバータと、蓄電池Ａと前記インバータとを断続する開閉器Ａと、蓄電池Ｂと前記インバータとを断続する開閉器Ｂとを有し、交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置の制御方法であって、
入力電源が停止すると開閉器Ａを接続状態として蓄電池Ａの直流出力をインバータに供給し、蓄電池Ａが放電限界になると開閉器Ａを切断状態にするとともに開閉器Ｂを接続状態として蓄電池Ａの直流出力を蓄電池Ｂの直流出力に切り換えて前記インバータに供給することを特徴とする。

本発明の第４の無停電電源装置の制御方法は、本発明の第２又は第３の無停電電源装置の制御方法において、前記無停電電源装置は、前記入力電源が復電すると前記蓄電池Ａを先に充電し、前記蓄電池Ａの充電が完了した後に前記蓄電池Ｂの充電を開始することを特徴とする。

本発明は、短時間の停電時には充電時間が短く小容量の蓄電池を先に放電し、復電後に短時間で充電することにより、短時間の停電が短期間で繰り返しても充電時間が長く大容量の蓄電池の放電を抑えて充電不足となることを回避し長時間のバックアップを確保できるという効果を有する。

次に、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。図１は本発明の第１の実施の形態の構成を示したブロック図である。図１を参照すると、無停電電源装置１０は入力電源３１と電源の供給先の電子機器３２に接続され、入力電源３１の電力供給が停止した場合に、入力電源３１に代わって電力を供給する。

入力電源３１は交流電源として電力を供給するものであり、例えば電力会社から供給される１００ボルトで５０Ｈｚ又は６０Ｈｚの商用電源である。電子機器３２は、例えばコンピュータやネットワーク機器のような情報処理機能を有した装置であり、図１では１台のみ接続しているが、２台以上に接続する構成でもよい。

無停電電源装置１０は、整流器１１と、インバータ１２と、高速充電器１３（充電器Ａに相当）と、低速充電器１４（充電器Ｂに相当）と、蓄電池１５（蓄電池Ａに相当）と、蓄電池１６（蓄電池Ｂに相当）と、開閉器１７（開閉器Ａに相当）と、開閉器１８（開閉器Ｂに相当）と、制御部２０と、検出回路２１とを含む。高速充電器１３は検出回路２３を含み、低速充電器１４は検出回路２４を含む。図１では制御用の信号線（複数の信号も１本で示している）には矢印を付け、交流又は直流の電源線には矢印を付けずに両者を区別して示している。

整流器１１は入力電源３１から入力した交流を整流し平滑化し直流に変換する。なお、整流器１１は入力電源３１が停止したとき出力側の直流が入力側に逆流することがないように構成される。インバータ１２は整流器１１、蓄電池１５、又は蓄電池１６から出力される直流を交流へ変換して電子機器３２へ出力する。インバータ１２が出力する交流は通常は入力電源３１と同じ電圧と周波数を持った同特性の交流であるものとして以降説明するが、電圧や周波数を変えることもできる。

蓄電池１５と蓄電池１６は充電が可能な二次電池であり、整流器１１と同じ電圧の直流を出力する。バックアップ時間は蓄電池１５又は蓄電池１６の容量と電子機器３２の消費電力とによって決まる。

蓄電池１６の容量は蓄電池１５の容量に比べて大きくし、より長い時間電子機器３２をバックアップできるものとする。また、蓄電池１５は蓄電池１６に比べて充電時間が短い特性を持つものとし、短時間で充電され、短時間の停電が短い間隔で連続しても、充電不足を解消しやすいようになっている。

例えば、有機化合物を利用した有機ラジカル電池は充電時間が３０秒程度と短いので蓄電池１５として適用すれば３０秒以上の間隔で短時間の（有機ラジカル電池の容量で足りる範囲の）停電が発生しても蓄電池１６の放電を抑止することができる。また、容量が大きく充電時間が長いタイプの鉛蓄電池は蓄電池１６に適している。有機ラジカル電池と鉛蓄電池との中間の特性を持つリチウムイオン蓄電池やニッケル水素蓄電池は、有機ラジカル電池又は鉛蓄電池との組み合わせにより蓄電池１５としても蓄電池１６としても使用できる。

高速充電器１３は、検出回路２３により蓄電池１５の充電・放電状態を監視しながら必要に応じて入力電源３１の交流を直流に変換し蓄電池１５の充電を実行する充電回路（図示しない）を有し、制御部２０の指示により充電回路を動作させたり停止させたりする。低速充電器１４も同様に蓄電池１６に対する検出回路２４と充電回路（図示しない）を有し、制御部２０の指示により充電回路を動作させたり停止させたりする。

高速充電器１３は短時間での充電が可能な蓄電池１５の特性に応じた充電を行うことで、蓄電池１５に比べて充電時間の長い蓄電池１６を充電する低速充電器１４より高速な充電を実現する。ただし、充電方法は蓄電池１５や蓄電池１６の特性に応じた充電を実行するものとするが、高速充電器１３において複数の充電方法がある場合、高速充電器１３はなるべく高速の充電方法を選択することで本発明の効果を高めることができる。

また、高速充電器１３と低速充電器１４は、充電対象の蓄電池１５又は蓄電池１６が過充電から保護されなければならない特性を持つ場合、満充電状態となると充電を自動的に停止して蓄電池１５又は蓄電池１６を保護する機能をそれぞれの充電回路に有するものとする。

検出回路２３は、充電中に蓄電池１５の充電状態を監視し蓄電池１５が満充電状態となると満充電信号Ａを信号線Ｌ４３に出力し、充電中以外は蓄電池１５の放電状態を監視し蓄電池１５が放電限界に近づいたことを検出すると放電限界を予告する放電限界信号Ａを信号線Ｌ４３に出力する。検出回路２４も検出回路２３と同様に、蓄電池１６の充電・放電状態を監視し満充電信号Ｂと放電限界信号Ｂを信号線Ｌ４４に出力する。検出回路２３と検出回路２４は放電状態を監視する１方法として、例えば、蓄電池１５と蓄電池１６のそれぞれの直流出力側の出力電圧の低下を監視することにより放電状態を監視する方法がある。

開閉器１７は制御部２０の指示により閉路（接続状態）又は開路（切断状態）し、閉路時に蓄電池１５の直流出力をインバータ１２へ供給する。開閉器１８は制御部２０の指示により閉路（接続状態）又は開路（切断状態）し、閉路時に蓄電池１６の直流出力をインバータ１２へ供給する。

検出回路２１は、入力電源３１が正常な状態で入力されているかを検出する回路であり、入力電源３１で瞬時電圧低下や停電（以降瞬時電圧低下も区別せず合わせて停電という）による電圧低下が発生するとこれを検出し入力電源異常信号を信号線Ｌ４１を介して制御部２０へ出力する。例えば、検出回路２１は入力電源３１の交流を整流して直流とし、その直流電圧が規定値以下であることを検出することにより電圧低下を検出することができる。

この規定値とはインバータ１２が定格電圧を出力できる閾値より少し大きな値である。規定値を閾値より大きくする理由は、蓄電池１５から直流が供給されるまでの遅延に配慮するからである。従ってこの規定値は、遅延によってインバータ１２の入力電圧が閾値未満とならないような値を閾値に加算して決定される。また、検出回路２１は整流する回路を設けずに、整流器１１の整流後の直流電圧を利用して検出するようにしてもよい。

制御部２０は、信号線Ｌ４１、Ｌ４３、Ｌ４４を監視し、その結果として信号線Ｌ４３、Ｌ４４、Ｌ４７、Ｌ４８を介して高速充電器１３、低速充電器１４、開閉器１７、開閉器１８を制御する手順を備えた制御手段であり、制御内容は動作の説明で詳細に説明する。制御部２０はハードウェア回路で構成してもよいが、本実施の形態では図示しないがプロセッサと記憶手段と制御回路を備え、記憶手段に記憶したプログラムをプロセッサで実行する。制御部２０は実行結果を制御回路を介して信号線Ｌ４３、Ｌ４４、Ｌ４７、Ｌ４８に出力し、高速充電器１３、低速充電器１４、開閉器１７、開閉器１８を制御する。

制御部２０は信号線Ｌ４３、Ｌ４４を介して高速充電器１３、低速充電器１４に充電許可指示又は充電禁止指示を送り各充電回路の動作と停止を制御する。制御部２０は信号線Ｌ４７、Ｌ４８を介して開閉器１７、１８に開路指示又は閉路指示を送り、開閉器１７、１８の開閉を制御する。

次に、本発明の第１の実施の形態の動作について図面を参照して説明する。まず、入力電源３１が正常な場合の動作を説明し、次に図１に加えて図２のフローチャートも参照して入力電源３１が停止した場合の動作について説明する。

なお、以降の動作説明において蓄電池１５は有機ラジカル電池とし、蓄電池１６は鉛蓄電池とする。また、入力電源３１が正常な場合、制御部２０は高速充電器１３と低速充電器１４の充電回路に対してそれぞれ信号線Ｌ４３又はＬ４４で充電許可指示を出力して充電回路を動作状態とし必要に応じて充電できる状態にしておく。また制御部２０は開閉器１７と開閉器１８に対してそれぞれ信号線Ｌ４７又はＬ４８で開路指示を出力してともに開路状態とし、蓄電池１５又は蓄電池１６からインバータ１２への出力は停止しておく。

図１を参照すると、入力電源３１は無停電電源装置１０に交流を供給する。無停電電源装置１０の整流器１１は、入力電源３１から入力した交流を整流し平滑して直流に変換しインバータ１２へ出力する。インバータ１２は整流器１１により変換された直流を交流に変換し電子機器３２に交流を供給する。

このとき、蓄電池１５又は蓄電池１６が満充電状態でない（放電後充電をしていないか充電中の状態）と、高速充電器１３は蓄電池１５を充電したり、低速充電器１４は蓄電池１６を充電したりする。このように、入力電源３１が正常な場合は整流器１１の出力がインバータ１２へ供給され、蓄電池１５と蓄電池１６は出力されず満充電でなければ充電が実行される。

次に、入力電源３１が停止した場合の動作を図１に加えて図２も参照して説明する。以降の説明では最初は蓄電池１５と蓄電池１６とも満充電状態になっているものとする。まず、入力電源３１の電力供給が停止すると検出回路２１が電圧低下を検出し入力電源異常信号を信号線Ｌ４１を介して制御部２０に出力する。入力電源３１の電力供給が停止すると続いて整流器１１からの直流出力も停止する。

制御部２０は、入力電源異常信号を受けると入力電源３１の電圧低下が発生したと判断し（Ｓ６１）、高速充電器１３に対して充電禁止指示を送るとともに開閉器１７に閉路指示を送る（Ｓ６２）。

高速充電器１３は、充電禁止指示を受けると充電回路を停止させる。この場合は充電の必要がないので高速充電器１３の動作は変わらないが、もし蓄電池１５へ充電中の場合は充電を停止させるように充電回路が動作する。また、開閉器１７は閉路指示を受けると開路状態から閉路状態に切り換えて、蓄電池１５の直流出力をインバータ１２へ供給する。なお、入力電源異常の検出から蓄電池１５を直流出力のインバータ１２へ供給までの時間は、短時間で実行されるので、整流器１１からインバータ１２への直流出力が閾値以下にならない間に蓄電池１５の直流出力がインバータ１２へ供給されるように制御される。

これにより、インバータ１２は整流器１１の出力停止により入力電圧が規定値以下になる前に蓄電池１５からの出力を受けて今まで通りの交流を続けて出力することができる。この後、制御部２０は検出回路２１により入力電源３１が復電したか、蓄電池１５の放電限界となったかの監視を続ける。ここで、復電とは、入力電源３１が正常状態に復旧することをいう。

制御部２０は、検出回路２１から入力電源異常信号が出力されなくなると入力電源３１が復電したと判断し（Ｓ６３）、高速充電器１３に対して充電許可指示をするとともに開閉器１７に対して開路指示をする（Ｓ６６）。高速充電器１３は、充電許可指示を受けると充電回路を動作させ、充電を開始し蓄電池１５が満充電となるまで充電を続ける。開閉器１７は開路指示により閉路状態から開路状態に切り換わり蓄電池１５の直流出力のインバータ１２への供給を停止する。インバータ１２へは整流器１１から直流が供給されるようになる。

制御部２０は、ステップＳ６３で入力電源３１の復電がないと判断した後、検出回路２３から放電限界信号Ａが出力されると蓄電池１５が放電限界になると判断し（Ｓ６４）、低速充電器１４に対して充電禁止指示をし、開閉器１８に対して閉路指示をするとともに、高速充電器１３に対して充電許可指示を行い開閉器１７に対して開路指示をする（Ｓ６５）。制御部２０は、ステップＳ６４で放電限界信号が検出されないとステップＳ６３へ戻る。

低速充電器１４は、充電禁止指示を受けると充電回路を停止するが、この時点では充電は必要ないので動作は変わらない。もし蓄電池１６へ充電中の場合は充電を停止させるように低速充電器１４の充電回路が動作する。開閉器１８は閉路指示を受けると開路状態から閉路状態に切り換わり、整流器１１からの出力停止と蓄電池１５からの出力停止に代わって蓄電池１６の直流出力をインバータ１２へ供給する。この状態は入力電源３１が復電するか蓄電池１６が放電限界になるまで継続する。

一方、高速充電器１３は、充電許可指示を受けると充電回路を動作させるが、入力電源３１が復電するまで充電は待たされる。開閉器１７は開路指示により閉路状態から開路状態に切り換わり蓄電池１５の出力のインバータ１２への供給を停止する。

制御部２０は、ステップＳ６５を実行した後、入力電源３１が復電するか蓄電池１６が放電限界となるかを監視する。制御部２０は、検出回路２１から入力電源異常信号が出力されなくなり復電したと判断した場合（Ｓ６７）、又は検出回路２４から放電限界信号Ｂが出力され蓄電池１６が放電限界になると判断した場合（Ｓ６８）、開閉器１８に開路指示をする（Ｓ６９）。開閉器１８は開路指示により閉路状態から開路状態に切り換わり、蓄電池１６の出力のインバータ１２への供給を停止する。これにより、例えば、蓄電池１６は過放電による劣化を防止できる。

次に、制御部２０は、検出回路２３からの満充電信号Ａが検出されるか判断し（Ｓ７０）、満充電信号Ａが検出されれば低速充電器１４に充電許可指示をし（Ｓ７１）、満充電信号Ａが検出されなければステップＳ６０を繰り返し蓄電池１５の充電完了（満充電）を待ち合わせる。復電後３０秒程度で蓄電池１５は満充電となり、低速充電器１４は充電許可指示を受けて充電回路を動作させ充電を開始し、停電がなければ満充電となるまで充電を継続する。

次に、停電が短時間で繰り返される場合の動作について説明する。蓄電池１５が満充電の状態で電子機器３２の消費電力に対して６０秒間電力供給でき（すなわち６０秒で放電限界となり）、放電限界から満充電までの充電時間が３０秒とし、最初の停電が６０秒未満で復電し、その後３０秒以上経過して再度停電した場合を例に説明する。

この場合、最初の停電によりステップＳ６１とステップＳ６２が実行された後、蓄電池１５が放電限界（Ｓ６４）となる前に入力電源３１が復電（Ｓ６３）するので、ステップＳ６３が成立してステップＳ６６が実行される。

ステップＳ６６が実行されると、高速充電器１３は充電許可指示を受けて充電回路を動作させる。このときすでに復電しているので、高速充電器１３は充電を開始し蓄電池１５が満充電となるまで充電を続ける。次の停電まで３０秒以上あるので、次の停電が発生したときには蓄電池１５は満充電されている。従って、この条件で停電が繰り返されても大容量の蓄電池１６は放電されることがなく、十分なバックアップ時間を確保し続けることができる。

また、次の停電が３０秒未満で発生し、充電量が放電量より小さい場合は、蓄電池１５は満充電になる前に再度放電を開始することになる。この場合、蓄電池１５が電子機器３２に電力供給できる時間が６０秒より小さくなってしまうが、放電限界に達する前に復電すれば蓄電池１６の消費は回避できる。

このように、停電の発生間隔と、蓄電池１５の容量と充電時間との関係により、蓄電池１６の放電が回避できるか否かが決まる。従って、入力電源３１の供給環境や電子機器３２の消費電力に対応して蓄電池１５として採用する蓄電池を決めることにより、より効果的に本発明を適用することができる。

また、大容量の蓄電池１６の放電中又は放電限界後に復電した場合（ステップＳ６９の状態）、蓄電池１５は放電限界に達していて充電回路は充電許可状態となっている。このため、復電してもステップＳ７０が実行されるため蓄電池１６の充電は直ぐには開始されず、無停電電源装置１０は高速充電可能な蓄電池１５の充電を優先するように動作する。

従って本発明は、蓄電池１６の充電による影響を回避して高速充電特性を持つ蓄電池１５を最短時間で満充電にすることができるので、長時間の停電の後に短時間（例えば６０秒以内）の停電が３０秒以上の間隔をあけて繰り返し発生しても、蓄電池１６の充電量にかかわらず、蓄電池１５のみで電子機器３２への給電を継続することができる。従来のように充電の順序を制御しない方法では蓄電池１５の充電が十分に実行されないので、このような場合に対応することができない。特に蓄電池１６が放電限界となっている場合、蓄電池１５の充電を優先することにより電力のバックアップを効率的に実行できる。

以上のように、本発明は充電時間の異なる充電器と蓄電池の組を２組設け、充電時間の短い蓄電池の放電と充電を、充電時間の長い蓄電池に先行させて行う構成を採ることにより、短時間の停電が頻発した場合には充電時間の短い蓄電池で対応し、長時間の停電に対しては容量の大きな蓄電池の消費をなるべく抑えて充電不足の状態を回避させておき十分なバックアップ時間を確保することができる。

次に、本発明の第２の実施の形態について図３を参照して説明する。第１の実施の形態の無停電電源装置１０は、入力電源３１を整流器１１で直流に整流した後インバータ１２で交流に戻して供給する構成となっていたのに対して、第２の実施の形態の無停電電源装置５０は入力電源３１を整流器１１とインバータ１２を介さずに出力する構成としている点に特徴がある。

図３を参照すると、無停電電源装置５０は入力電源３１から交流を受けて電子機器３２に交流を供給する。無停電電源装置５０は、無停電電源装置１０に対して、開閉器５１（開閉器Ｃに相当）と開閉器５２（開閉器Ｄに相当）を追加し、制御部５３が開閉器５１と開閉器５２の制御を行い、整流器１１を含まない点で相違する。他の機能は同じであるので図１と同じ符号を付している。

無停電電源装置５０は入力電源３１を整流器１１ではなく開閉器５１で受ける。開閉器５１の出力は開閉器５２の出力と結合されて電子機器３２へ供給される。一方、蓄電池１５と蓄電池１６の直流出力は開閉器１７又開閉器１８を介してインバータ１２に供給され、インバータ１２で交流に変換される。インバータ１２の交流出力は開閉器５２を介して電子機器３２に供給される。

次に本発明の第２の実施の形態の動作について無停電電源装置１０との相違点を中心に説明する。入力電源３１で停電が発生すると検出回路２１で入力電源異常信号が出力される。制御部５３は入力電源異常信号を検出すると図２のフローチャートに従って制御し、開閉器１７又は開閉器１８の少なくとも一方を閉路指示するとき（ステップＳ６２とＳ６５）に同時に開閉器５１を開路指示し開閉器５２を閉路指示する。また、開閉器１７と開閉器１８の双方を開路状態とするように開路指示をするとき（ステップＳ６６とＳ６９）に、同時に開閉器５１を閉路指示し開閉器５２を開路指示する。

このように制御することにより、入力電源３１が停止したとき、蓄電池１５又は蓄電池１６から電力を電子機器３２に供給するために開閉器５２を閉路状態とし、同時に入力電源３１への逆流を回避するために開閉器５１を開路状態とする。無停電電源装置１０では整流器１１が逆流を抑止する機能を果たしていたため開閉器５１に相当する構成が不要であった。また、入力電源３１が復電したときは逆の操作をする。この他の動作は無停電電源装置１０と同様であるので説明は省略するが、無停電電源装置５０においても、無停電電源装置１０と同様の動作をし、同様の効果が得られることは容易に理解できる。

また、以上の説明では、第１及び第２の実施の形態とも２組の充電器と蓄電池を組み合わせた構成としているが、これらの組を充電時間により高速、中速、低速の３組に拡張する構成も容易に実現できる。具体的な実現方法も上記の説明から容易に理解できるので説明は省略する。

本発明の第１の実施の形態の構成を示したブロック図である。本発明の第１の実施の形態の動作を示したフローチャートである。本発明の第２の実施の形態の構成を示したブロック図である。

符号の説明

１０無停電電源装置
１１整流器
１２インバータ
１３高速充電器
１４低速充電器
１７、１８開閉器
１５、１６蓄電池
２０制御部
２１、２３、２４検出回路
３１入力電源
３２電子機器
５０無停電電源装置
５１、５２開閉器
５３制御部

Claims

交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置において、
蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて短時間で充電される蓄電池Ａとを有し、
入力電源が停止すると蓄電池Ａの電力を前記電子機器に供給し、蓄電池Ａの電力量が尽きると蓄電池Ｂの電力を前記電子機器に供給し、
入力電源が復電した際先に蓄電池Ａを充電し、蓄電池Ａの充電後に蓄電池Ｂを充電することを特徴とする無停電電源装置。
交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置において、
蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて短時間で充電される蓄電池Ａと、直流を交流に変換して変換した交流を前記電子機器に供給するインバータとを有し、
入力電源が停止すると蓄電池Ａの直流出力を前記インバータに供給し、前記インバータが入力電源に代わって交流を前記電子機器に供給し、
蓄電池Ａが放電限界になると蓄電池Ａの直流出力を蓄電池Ｂの出力に切り換えて前記インバータに供給し、前記インバータが継続して交流を前記電子機器に供給することを特徴とする無停電電源装置。
交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置において、
蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて容量が小さく蓄電池Ａと、前記入力電源を直流に変換して蓄電池Ｂを充電させる充電器Ｂと、前記入力電源を直流に変換し充電器Ｂより短時間で蓄電池Ａを充電させる充電器Ａと、直流を交流に変換して変換した交流を前記電子機器に供給するインバータと、蓄電池Ａと前記インバータとを断続する開閉器Ａと、蓄電池Ｂと前記インバータとを断続する開閉器Ｂとを有し、
入力電源が停止すると開閉器Ａを接続状態として蓄電池Ａの直流出力をインバータに供給し、蓄電池Ａが放電限界になると開閉器Ａを切断状態にするとともに開閉器Ｂを接続状態として蓄電池Ａの直流出力を蓄電池Ｂの直流出力に切り換えて前記インバータに供給することを特徴とする無停電電源装置。
前記入力電源が復電すると前記蓄電池Ａを先に充電し、前記蓄電池Ａの充電が完了した後に前記蓄電池Ｂの充電を開始することを特徴とする請求項２又は３の無停電電源装置。
前記入力電源の交流を直流に変換し前記インバータに供給する整流器を有し、前記インバータは前記入力電源が停止していないとき前記整流器から供給される直流を交流に変換して前記電子機器に交流を供給することを特徴とする請求項２又は３の無停電電源装置。
前記入力電源の入力と前記電子機器への出力とを断続する開閉器Ｃと、前記インバータと前記電子機器への出力とを断続する開閉器Ｄを有し、
前記入力電源が停止していないとき開閉器Ｃを接続状態として前記入力電源を前記電子機器へ供給し、前記入力電源が停止すると開閉器Ｄを接続状態にするとともに開閉器Ｃを切断状態とし前記入力電源を前記インバータの出力に切り換えて前記電子機器へ交流を供給することを特徴とする請求項２又は３の無停電電源装置。
前記蓄電池Ａは有機化合物を利用した有機ラジカル電池であり、前記蓄電池Ｂは鉛蓄電池であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかの無停電電源装置。
蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて短時間で充電される蓄電池Ａとを有し、交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置の制御方法であって、
入力電源が停止すると蓄電池Ａの電力を前記電子機器に供給し、蓄電池Ａの電力量が尽きると蓄電池Ｂの電力を前記電子機器に供給し、
入力電源が復電した際先に蓄電池Ａを充電し、蓄電池Ａの充電後に蓄電池Ｂを充電することを特徴とする無停電電源装置の制御方法。
蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて短時間で充電される蓄電池Ａと、直流を交流に変換して変換した交流を前記電子機器に供給するインバータとを有し、交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置の制御方法であって、
入力電源が停止すると蓄電池Ａの直流出力を前記インバータに供給し、前記インバータが入力電源に代わって交流を前記電子機器に供給し、
蓄電池Ａが放電限界になると蓄電池Ａの直流出力を蓄電池Ｂの出力に切り換えて前記インバータに供給し、前記インバータが継続して交流を前記電子機器に供給することを特徴とする無停電電源装置の制御方法。
蓄電池Ｂと、蓄電池Ｂに比べて容量が小さく蓄電池Ｂと、前記入力電源を直流に変換して蓄電池Ｂを充電させる充電器Ｂと、前記入力電源を直流に変換し充電器Ｂより短時間で蓄電池Ａを充電させる充電器Ａと、直流を交流に変換して変換した交流を前記電子機器に供給するインバータと、蓄電池Ａと前記インバータとを断続する開閉器Ａと、蓄電池Ｂと前記インバータとを断続する開閉器Ｂとを有し、交流の入力電源が停止したときに入力電源に代わって電子機器に交流を供給する無停電電源装置の制御方法であって、
入力電源が停止すると開閉器Ａを接続状態として蓄電池Ａの直流出力をインバータに供給し、蓄電池Ａが放電限界になると開閉器Ａを切断状態にするとともに開閉器Ｂを接続状態として蓄電池Ａの直流出力を蓄電池Ｂの直流出力に切り換えて前記インバータに供給することを特徴とする無停電電源装置の制御方法。
前記無停電電源装置は、前記入力電源が復電すると前記蓄電池Ａを先に充電し、前記蓄電池Ａの充電が完了した後に前記蓄電池Ｂの充電を開始することを特徴とする請求項９又は１０の無停電電源装置の制御方法。