(57)【要約】【課題】交流電源の頻繁な瞬時停電時及び瞬時電圧低下時でも蓄電池の寿命を長くする。【解決手段】交流電源及び蓄電池11に接続され、切替信号に基づき第１交流電力を出力するとともに蓄電池の充電及び放電を行う予備用無停電電源部3と、交流電源、予備用無停電電源部の出力側及び電気二重層コンデンサ9に接続され、第２交流電力を負荷に供給するとともに電気二重層コンデンサの充電及び放電を行う常用無停電電源部1とを有し、常用無停電電源部は交流電源が瞬時停電した場合及び瞬時電圧低下した場合には電気二重層コンデンサを放電させて負荷に第２交流電力を供給し、電気二重層コンデンサの両端電圧が放電終了前の規定値以下になった時に切替信号として放電終了前信号を予備用無停電電源部に送出し、予備用無停電電源部は放電終了前信号に基づき蓄電池を放電させて常用無停電電源部に第１交流電力を供給する。【選択図】図１
2010016995.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蓄電池と、
交流電源及び前記蓄電池に接続され、切替信号に基づき第１交流電力を出力するとともに前記蓄電池の充電及び放電を行う予備用無停電電源部と、
電気二重層コンデンサと、
前記交流電源、前記予備用無停電電源部の出力側及び前記電気二重層コンデンサに接続され、第２交流電力を負荷に供給するとともに前記電気二重層コンデンサの充電及び放電を行う常用無停電電源部とを有し、
前記常用無停電電源部は、前記交流電源が瞬時停電した場合及び瞬時電圧低下した場合には、前記電気二重層コンデンサを放電させて前記負荷に前記第２交流電力を供給し、前記電気二重層コンデンサの両端電圧が放電終了前の規定値以下になった時に前記切替信号として放電終了前信号を前記予備用無停電電源部に送出し、
前記予備用無停電電源部は、前記放電終了前信号に基づき前記蓄電池を放電させて前記常用無停電電源部に前記第１交流電力を供給することを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
前記常用無停電電源部は、前記交流電源が復電した場合及び電圧低下が回復した場合には、前記電気二重層コンデンサを充電させ、前記電気二重層コンデンサの充電が略完了となった時に前記切替信号として充電完了信号を前記予備用無停電電源部に送出することを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無停電電源装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無停電電源装置（ＵＰＳ）は、交流電源の交流をＡＣ−ＤＣコンバータで直流に変換しＤＣ−ＡＣコンバータで所望の交流に変換してコンピュータ等の負荷に供給するものである。無停電電源装置は、交流電源の電圧低下時及び停電時には、鉛蓄電池(以下、蓄電池と略称する。)を直流入力源にしてＤＣ−ＡＣコンバータから安定した交流電力を負荷に供給するものである。
【０００３】
また、無停電電源装置としては、常用無停電電源部が点検や故障の時に予備用無停電電源部から無停電電源を供給するようにした常用予備用無停電電源装置もあり、図３にその装置の一例を示す(特許文献１)。
【０００４】
この無停電電源装置は、常用無停電電源部１０１Ａと、予備用無停電電源部１０１Ｂとを有し、常用無停電電源部１０１Ａ及び予備用無停電電源部１０１Ｂの各々は、蓄電池を有し、交流電源の瞬時電圧低下時及び停電時には、蓄電池からの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する。
【０００５】
そして、常用無停電電源部１０１Ａが負荷給電している状態では、予備用無停電電源部１０１Ｂは、バイパス給電１１４による無負荷運転で待機し、ＡＣ−ＤＣコンバータ１０５及びＤＣ−ＡＣコンバータ１０６は停止している。
【０００６】
一方、常用無停電電源部１０１Ａが故障した場合、予備用無停電電源部１０１Ｂは、常用無停電電源部１０１Ａからの故障信号を受信すると、負荷に交流電源によるバイパス給電１１４で供給し、その間に、停止しているＡＣ−ＤＣコンバータ１０５及びＤＣ−ＡＣコンバータ１０６を自動的に運転し、バイパス給電１１４からＵＰＳ給電１１３に自動的に切り替え、負荷１１６にＵＰＳ給電１１３で供給する。
【特許文献１】特開２００３−８７９９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１の無停電電源装置では、蓄電池を用いているため、交流電源の瞬時停電及び瞬時電圧低下等の場合に頻繁なバックアップを行うと、蓄電池の充放電が繰り返し行われ、蓄電池の寿命が短くなる。また、蓄電池は、通常、許容温度は略４０℃であるが、周囲温度の上昇に伴って寿命は短くなる。
【０００８】
本発明は、交流電源の頻繁な瞬時停電時及び瞬時電圧低下時でも蓄電池の寿命を長くすることができる無停電電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、請求項１の発明は、蓄電池と、交流電源及び前記蓄電池に接続され、切替信号に基づき第１交流電力を出力するとともに前記蓄電池の充電及び放電を行う予備用無停電電源部と、電気二重層コンデンサと、前記交流電源、前記予備用無停電電源部の出力側及び前記電気二重層コンデンサに接続され、第２交流電力を負荷に供給するとともに前記電気二重層コンデンサの充電及び放電を行う常用無停電電源部とを有し、前記常用無停電電源部は、前記交流電源が瞬時停電した場合及び瞬時電圧低下した場合には、前記電気二重層コンデンサを放電させて前記負荷に前記第２交流電力を供給し、前記電気二重層コンデンサの両端電圧が放電終了前の規定値以下になった時に前記切替信号として放電終了前信号を前記予備用無停電電源部に送出し、前記予備用無停電電源部は、前記放電終了前信号に基づき前記蓄電池を放電させて前記常用無停電電源部に前記第１交流電力を供給することを特徴とする。
【００１０】
請求項２の発明は、請求項１記載の無停電電源装置において、前記常用無停電電源部は、前記交流電源が復電した場合及び電圧低下が回復した場合には、前記電気二重層コンデンサを充電させ、前記電気二重層コンデンサの充電が略完了となった時に前記切替信号として充電完了信号を前記予備用無停電電源部に送出することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、交流電源の瞬時停電時及び瞬時電圧低下時には、常用無停電電源部に接続された電気二重層コンデンサによる放電動作により負荷に交流電力を供給し、電気二重層コンデンサの両端電圧が定められた放電終了電圧以下になったときには予備用無停電電源部に接続された蓄電池による放電動作により負荷に交流電力を供給し続ける。これにより、交流電源の停電時間が長くなった場合及び電圧低下時間が長くなった場合にかぎり、電気二重層コンデンサによる放電動作に替えて蓄電池による放電動作により負荷に交流電力が供給される。このため、交流電源の頻繁な瞬時停電時及び瞬時電圧低下時でも蓄電池は、充放電を頻繁に繰り返すことなく充放電サイクルが少なくなり、蓄電池の寿命が長くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の無停電電源装置の実施の形態を図面を参照しながら詳細に説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は本発明の実施例１の無停電電源装置の構成を示す図である。図１に示す無停電電源装置は、常用無停電電源部１、予備用無停電電源部３、短時間バックアップ可能な電気二重層コンデンサ９及び長時間バックアップ可能な蓄電池１１を有する。蓄電池１１は、鉛蓄電池でも良く、あるいは、リチウムイオン、ニッケル水素などの蓄電池でも良い。
【００１４】
常用無停電電源部１は、交流入力端に接続され、交流電源からの交流を直流に変換するＡＣ−ＤＣコンバータと、該ＡＣ−ＤＣコンバータで変換された直流を再び交流に変換（逆変換）するＤＣ−ＡＣコンバータと、ＤＣ−ＡＣコンバータの出力と負荷との間に介装された無瞬断切換回路とを備える。さらに、常用無停電電源部１は、バイパス交流入力端と無瞬断切換回路との間にバイパス回路を備え、該バイパス交流入力端に供給された交流電力はバイパス回路及び無瞬断切換回路を介して負荷に供給される。
【００１５】
常用無停電電源部１は、交流入力端子AC INを介して交流入力端に入力された交流電源の交流を直流に変換し、この直流を所望の交流に変換し交流出力端子AC OUTを介して負荷に供給する。
【００１６】
予備用無停電電源部３は、交流入力端子AC INと常用無停電電源部１のバイパス交流入力端との間に接続され、交流電源が停電や電圧低下した場合及び常用無停電電源部１のＡＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＡＣコンバータが点検や故障の場合に、常用無停電電源部１からの切替信号により動作して、常用無停電電源部１のバイパス回路に所望の交流電力を供給する。
【００１７】
また、常用無停電電源部１には電気二重層コンデンサ９が接続され、常用無停電電源部１は、電気二重層コンデンサ９に対して充電及び放電を行う。予備用無停電電源部３には蓄電池１１が接続され、予備用無停電電源部３は、蓄電池１１に対して充電及び放電を行う。
【００１８】
すなわち、予備用無停電電源部３は、本発明の「第１交流電力」として、常用無停電電源部１からの切替信号に基づき蓄電池１１に蓄えられた直流電力を変換した交流電力を常用無停電電源部１のバイパス回路及び無瞬断切換回路を介して負荷に供給可能となっている。また、常用無停電電源部１は、本発明の「第２交流電力」として、交流電源からの入力交流電力を直流電力に変換して該直流電力を再び変換した交流電力、電気二重層コンデンサ９に蓄えられた直流電力を変換した交流電力及び上記第１交流電力のうちの少なくとも１つを負荷に供給可能となっている。
【００１９】
常用無停電電源部１は、交流電源が瞬時停電した場合及び瞬時電圧低下した場合には、電気二重層コンデンサ９を放電させて、電気二重層コンデンサ９からの直流電力を交流電力に変換して負荷に供給する。常用無停電電源部１は、電気二重層コンデンサ９の両端電圧（放電電圧）が放電終了前の規定値以下になった時に、切替信号として放電終了前信号Ｓｇ１を予備用無停電電源部３に送出する。
【００２０】
常用無停電電源部１は、交流電源が復電した場合及び電圧低下が回復した場合には、電気二重層コンデンサ９を充電させ、電気二重層コンデンサ９の充電が略完了となった時に切替信号として充電完了信号Ｓｇ２を予備用無停電電源部３に送出する。
【００２１】
予備用無停電電源部３は、常用無停電電源部１からの放電終了前信号Ｓｇ１に基づき蓄電池１１を放電させて、蓄電池１１からの直流電力を交流電力に変換して常用無停電電源部１のバイパス回路（図示せず）を介して負荷に供給する。
【００２２】
次に、このように構成された実施例１の無停電電源装置の動作を図２に示すフローチャートを参照しながら詳細に説明する。
【００２３】
まず、交流電源が正常である通常時には、常用無停電電源部１により交流を直流に変換し、その直流電力を交流電力に変換して、負荷に安定した交流電力を供給する（ステップＳ１）。なお、予備用無停電電源部３は待機状態となっている。
【００２４】
これと同時に、常用無停電電源部１、予備用無停電電源部３の各々は充電動作を行い、電気二重層コンデンサ９及び蓄電池１１が充電される。
【００２５】
次に、常用無停電電源部１は、交流電源が瞬時停電したか、瞬時電圧低下したかどうかの交流電源の異常を判定し（ステップＳ３）、交流電源が瞬時停電となった場合及び瞬時電圧低下となった場合には、電気二重層コンデンサ９を充電から放電に切り替え（ステップＳ５）、電気二重層コンデンサ９から負荷に安定した電力を供給し続ける。
【００２６】
次に、常用無停電電源部１は、交流電源の停電時間が瞬時ではなく長くなった場合又は電圧低下時間が瞬時ではなく長くなった場合などの理由により、電気二重層コンデンサ９の両端電圧が放電終了前の規定値以下となった時に（ステップＳ７）、予備用無停電電源部３に放電終了前信号Ｓｇ１を送出する（ステップＳ９）。
【００２７】
予備用無停電電源部３は、常用無停電電源部１からの放電終了前信号Ｓｇ１に基づき充電から放電に切り替えて（ステップＳ１１）、蓄電池１１を放電させて（ステップＳ１３）、蓄電池１１から常用無停電電源部１のバイパス回路を介して負荷に電力を供給する。
【００２８】
なお、予備用無停電電源部３が、常時商用給電方式の場合には、放電終了前信号Ｓｇ１を予備用無停電電源部３に入力して無瞬断でインバータ運転（ＤＣ−ＡＣコンバータの運転）に切り替える。
【００２９】
次に、常用無停電電源部１は、交流電源が復電した場合及び電圧低下が回復した場合には（ステップＳ１５）、電気二重層コンデンサ９を充電させ（ステップＳ１７）、電気二重層コンデンサ９の充電が略完了となった時に充電完了信号Ｓｇ２を予備用無停電電源部３に送出する（ステップＳ１９）。
【００３０】
予備用無停電電源部３は、常用無停電電源部１からの充電完了信号Ｓｇ２に基づき蓄電池１１によるバックアップ運転を完了する（ステップＳ２１）。その後、予備用無停電電源部３は、蓄電池１１の充電動作を行う。
【００３１】
なお、常用無停電電源部１のＡＣ−ＤＣコンバータ及びＤＣ−ＡＣコンバータが故障した場合には、予備用無停電電源部３から無瞬断で、常用無停電電源部１のバイパス回路を介して負荷に電力を供給し続ける。
【００３２】
このように、実施例１の無停電電源装置によれば、交流電源の瞬時停電時及び瞬時電圧低下時には、常用無停電電源部１に接続された電気二重層コンデンサ９による放電動作により負荷に交流電力を供給し、交流電源の停電時間が長くなった場合及び電圧低下時間が長くなった場合には予備用無停電電源部３に接続された蓄電池１１による放電動作により負荷に交流電力を供給し続ける。このため、交流電源の頻繁な瞬時停電時及び瞬時電圧低下時でも蓄電池１１は、充放電を頻繁に繰り返すことなく充放電サイクルが少なくなり、蓄電池１１の寿命が長くなる。
【００３３】
また、短時間バックアップ分を電気二重層コンデンサ９を用いた常用無停電電源部１で負担し、長時間バックアップ分を蓄電池１１を用いた予備用無停電電源部３で負担し、経済的に分担している。
【００３４】
また、蓄電池の充電不足又は温度異常により先に蓄電池１１が寿命劣化となった場合でも、交流電源の瞬時停電時及び瞬時電圧低下時に対しては、電気二重層コンデンサ９でバックアップが可能である。
【００３５】
また、予備用無停電電源部３が常時商用給電方式の場合、電気二重層コンデンサ９の放電終了前信号Ｓｇ１を予備用無停電電源部３に送る処理により、予備用無停電電源部３を先にインバータ運転に切り替えることができ、無瞬断で予備用無停電電源部３から負荷に交流電力を供給することができる。
【００３６】
また、交流電源の復電後及び電圧低下の回復後に、電気二重層コンデンサ９の充電を、予備用無停電電源部３のバックアップ完了や蓄電池１１の充電動作開始より先に行うことにより電気二重層コンデンサ９の充電完了を早くし、続けて起こる瞬時停電などに備えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施例１の無停電電源装置の構成を示す図である。
【図２】本発明の実施例１の無停電電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図３】従来の無停電電源装置の構成を示す図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  常用無停電電源部
３  予備用無停電電源部
９  電気二重層コンデンサ
１１  蓄電池
【図１】
2010016995.tif 000003
【図２】
2010016995.tif 000004
【図３】
2010016995.tif 000005