(57)【要約】【課題】  シンプルな制御や構成により、通常バッテリの劣化を遅らせて、バッテリ寿命となる期間を延長し、バッテリ交換回数を減らすことが可能な無停電電源装置を提供する。【解決手段】  無停電電源装置（１）は、停電時に負荷装置に電源を供給するバッテリ（１５）と、バッテリ（１５）の補助用蓄電池として使用しかつバッテリ（１５）より高い電圧で充電される蓄電池または大容量キャパシタ（１２）とを有し、短時間の瞬時停電時及び停電開始の初期時に補助用蓄電池（１２）の電力をバッテリ（１５）の電力よりも先に放電させている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
停電時に負荷装置に電源を供給するバッテリと、
前記バッテリの補助用蓄電池として使用しかつ前記バッテリより高い電圧で充電される蓄電池または大容量キャパシタとを有し、
短時間の瞬時停電時及び停電開始の初期時に前記補助用蓄電池の電力を前記バッテリの電力よりも先に放電させることを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
前記蓄電池または大容量キャパシタは、瞬時停電及び電圧変動を含む短時間の停電時に電力バックアップを実施可能とし、小容量で、かつ多数連続した充放電の実施時に性能劣化しにくいことを特徴とする請求項１記載の無停電電源装置。
【請求項３】
前記短時間の停電が発生した際に前記バッテリより先に前記保持蓄電池から放電が行われるインバータ回路と、その間に停電が復旧した場合に前記バッテリが放電しないように電池の放電電流を制御しかつ前記停電が長引いた場合に前記バッテリからも放電を行う回路とを含むことを特徴とする請求項１または請求項２記載の無停電電源装置。
【請求項４】
停電時に負荷装置に電源を供給するバッテリを有する無停電電源装置に、前記バッテリの補助用蓄電池として使用しかつ前記バッテリより高い電圧で充電される蓄電池または大容量キャパシタを設け、
短時間の瞬時停電時及び停電開始の初期時に前記補助用蓄電池の電力を前記バッテリの電力よりも先に放電させることを特徴とする充放電方法。
【請求項５】
前記蓄電池または大容量キャパシタが、瞬時停電及び電圧変動を含む短時間の停電時に電力バックアップを実施可能とし、小容量で、かつ多数連続した充放電の実施時に性能劣化しにくいことを特徴とする請求項４記載の充放電方法。
【請求項６】
前記無停電電源装置に、前記短時間の停電が発生した際に前記バッテリより先に前記保持蓄電池から放電が行われるインバータ回路と、その間に停電が復旧した場合に前記バッテリが放電しないように電池の放電電流を制御しかつ前記停電が長引いた場合に前記バッテリからも放電を行う回路とを設けたことを特徴とする請求項４または請求項５記載の充放電方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は無停電電源装置及びそれに用いる充放電方法に関し、特に補助電池付きの無停電電源装置の充放電方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
無停電電源装置のバッテリは、充放電を繰り返すことで期待寿命が短縮し、短時間の充放電を繰り返すことで、本来の性能を発揮せず、劣化や不良となることがある。
【０００３】
また、バッテリは、高価で期待寿命を長くする運用をしたいが、日本では長い時間の停電は少ないが、短時間の停電は頻繁に発生するため、期待寿命通りに運用できないケースが多い。
【０００４】
例えば、本発明に関連する無停電電源装置は、図４に示すように、充電回路１１と、整流回路（ダイオード）１３と、バッテリ１５と、インバータ（ＩＮＶ）回路１６と、スイッチ１７，１８とを備えている。この種の無停電電源装置としては、下記の特許文献１〜４に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−１０７６０４号公報
【特許文献２】特開平０５−０６４３７８号公報
【特許文献３】特開２０１０−３１２３３２号公報
【特許文献４】特開２０１１−１８８７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した無停電電源装置では、停電時に実装したバッテリ電力により負荷装置に電力を提供する際に、頻繁に瞬時停電や電圧変動が発生し、バッテリの充放電が頻繁に実施されることで、バッテリ劣化が加速して短期間に寿命となることが問題となっている。
【０００７】
また、上述した無停電電源装置では、連続した停電発生の際に十分に充電されない状態でバッテリ電力を出力することで、連続した充放電後の電力出力が不安定となり、負荷装置が停止する障害が発生する危険性がある。上記の特許文献１〜４に記載の無停電電源装置でも、同様の課題があるとともに、バッテリ劣化による短寿命を回避するために、複雑な制御や構成を必要とするという課題がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は上記の問題点を解消し、シンプルな制御や構成により、通常バッテリの劣化を遅らせて、バッテリ寿命となる期間を延長し、バッテリ交換回数を減らすことができる無停電電源装置及びそれに用いる充放電方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明による無停電電源装置は、停電時に負荷装置に電源を供給するバッテリと、前記バッテリの補助用蓄電池として使用しかつ前記バッテリより高い電圧で充電される蓄電池または大容量キャパシタとを備え、
短時間の瞬時停電時及び停電開始の初期時に前記補助用蓄電池の電力を前記バッテリの電力よりも先に放電させることを特徴とする。
【００１０】
本発明による充放電方法は、停電時に負荷装置に電源を供給するバッテリを有する無停電電源装置に、前記バッテリの補助用蓄電池として使用しかつ前記バッテリより高い電圧で充電される蓄電池または大容量キャパシタを設け、
短時間の瞬時停電時及び停電開始の初期時に前記補助用蓄電池の電力を前記バッテリの電力よりも先に放電させることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、上記のような構成及び動作とすることで、シンプルな制御や構成により、通常バッテリの劣化を遅らせて、バッテリ寿命となる期間を延長し、バッテリ交換回数を減らすことができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の実施の形態による補助蓄電池付きの無停電電源装置の構成例を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施の形態による補助蓄電池付きの無停電電源装置の停電動作状態の充放電電圧の状態を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態による補助蓄電池付きの無停電電源装置の構成例を示すブロック図である。
【図４】通常の無停電電源装置の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。まず、本発明による無停電電源装置の概要について説明する。
【００１４】
本発明の無停電電源装置は、瞬時停電や電圧変動等の短時間の電力バックアップを補助的に充放電することができ、複数回の充放電を実施しても性能が劣化しにくい蓄電池または大容量キャパシタを通常バッテリの補助蓄電池として装備し、短時間の瞬時停電や停電開始の初期時に、通常バッテリ電力を使わず、補助蓄電池の電力を先に使用する給電制御することを特徴とする。
【００１５】
すなわち、本発明による無停電電源装置では、通常バッテリの他に、瞬時点電や電圧変動等の短時間の電力バックアップを実施できる小容量だが多数連続した充放電実施しても劣化しにくい蓄電池または大容量キャパシタを補助蓄電池として装備し、停電によるバックアップ運転実施時に、補助蓄電池の電力を通常バッテリより先に放電し、短時間の停電時に通常バッテリの放電を極力減らすことを特徴とする。
【００１６】
図１は本発明の実施の形態による補助蓄電池付きの無停電電源装置の構成例を示すブロック図であり、図２は本発明の実施の形態による補助蓄電池付きの無停電電源装置の停電動作状態の充放電電圧の状態を示す図である。
【００１７】
図１において、本発明の実施の形態による無停電電源装置１は、充電回路１１と、補助蓄電池１２と、整流回路（ダイオード）１３，１４と、通常バッテリ１５と、インバータ（ＩＮＶ）回路１６と、スイッチ１７，１８とを備えている。
【００１８】
無停電電源装置１は、図４に示す通常の無停電電源装置２の機能とは別に、補助蓄電池１２を実装している。この補助蓄電池１２は、小容量だが多数回連続した充放電を実施しても劣化しにくい蓄電池または大容量キャパシタ等で、通常バッテリ１５より高い電圧で充電される仕様となっている。
【００１９】
したがって、補助蓄電池１２は、瞬時停電や電圧変動等の短時間の停電が発生した際に、通常バッテリ１５より先にインバータ（ＩＮＶ）回路１６に放電する。本実施の形態では、その間に停電が復旧した場合、通常バッテリ１５が放電しないように電池の放電電流を制御する回路［整流回路（ダイオード）１３，１４］が実装され、停電が長引いた場合に、通常バッテリ１５からも放電される仕組みを持っている。
【００２０】
無停電電源装置１は、充電回路１１に、通常バッテリ１５を充電する電圧出力の他に、補助蓄電池１２用の充電電圧を出力する電圧出力を有し、補助蓄電池１２用の充電電圧［図２の（ｆ）］として、通常バッテリ１５用の充電電圧［図２の（ｇ）］より高い電圧を出力する。
【００２１】
補助蓄電池１２は、通常バッテリ１５よりも高い電圧を入力して充電できる電池またはコンデンサであり、通常バッテリ１５より充放電運用（サイクル使用）に強い蓄電池としている。本実施の形態では、停電して充電電圧がなくなった際に、通常バッテリ１５が放電するより先に補助蓄電池１２が放電するような電流制御用の整流部品［整流回路（ダイオード）１３，１４］を備えている。
【００２２】
図２は本発明の実施の形態による無停電電源装置１の停電動作状態の充放電電圧の状態を示している。通常動作時には、充電回路１１から通常バッテリ１５と補助蓄電池１２とにそれぞれ充電されているが、停電が発生した際に、最初に補助蓄電池１２から放電される［図２の（ａ）参照］。
【００２３】
補助蓄電池１２の放電電圧が通常バッテリ１５の充電電圧［図２の（ｇ）］より低くなる前に停電が復旧した場合には［図２の（ｂ）参照］、通常バッテリ１５が放電することなしに、補助蓄電池１２のみが充電される［図２の（ｃ）参照］。
【００２４】
しかしながら、補助蓄電池１２は蓄電容量が小さいため、停電が長引いた場合、通常バッテリ１５の充電電圧［図２の（ｇ）］より補助蓄電池１２の放電電圧が低くなり、通常バッテリ１５より放電開始され、長時間のバッテリ運転を実施されることになる［図２の（ｄ）参照］。
【００２５】
これによって、本実施の形態では、シンプルな制御や構成により、通常バッテリ１５の劣化を遅らせて、バッテリ寿命となる期間を延長し、バッテリ交換回数を減らすことで、運用コスト削減の優位性を得ることができる。
【００２６】
また、本実施の形態では、シンプルな制御や構成により、連続した停電発生によるバックアップ電力不安定となる状態を低減し、負荷装置の安定稼働をより高い信頼性で実現することができる。さらに、本実施の形態では、補助蓄電池１２を実装することで、バッテリ交換の際に停電が発生しても出力停止する事故を減らせるメリットもある。
【００２７】
図３は本発明の他の実施の形態による補助蓄電池付きの無停電電源装置の構成例を示すブロック図である。図３において、本発明の他の実施の形態による無停電電源装置１ａでは、補助蓄電池１２の代わりに補助コンデンサ１９を使用する以外は、図１に示す本発明の実施の形態と同様の構成となっており、同一構成要素には同一符号を付してある。
【００２８】
補助コンデンサ１９は、補助蓄電池１２に比べ、充電容量がより小さくなり、高い電圧を保持しにくいため、通常バッテリ１５の充電電圧より高い電圧部分に実装し、電力を補う構成としている。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明は、無停電電源装置が使用される全てのシステムに適用可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１，１ａ  無停電電源装置
１１  充電回路
１２  補助蓄電池
１３，１４  整流回路（ダイオード）
１５  通常バッテリ
１６  インバータ（ＩＮＶ）回路
１７，１８  スイッチ
【図１】
2014103794.tif 000003
【図２】
2014103794.tif 000004
【図３】
2014103794.tif 000005
【図４】
2014103794.tif 000006