(57)【要約】【課題】昇圧回路により二次電池の電圧を昇圧する電源装置において、装置起動時に内部回路の自己診断ができる二次電池直流電源装置および電源供給システムを提供することにある。【解決手段】この発明は、昇圧回路により昇圧された電力を蓄積するコンデンサと、コンデンサの電力出力側の端子と出力端子との間に設けられたスイッチ回路と、コンデンサの出力側の電圧を検出する電圧検出回路とを備え、前記のスイッチ回路をＯＦＦ状態にして昇圧回路を起動して所定期間経過後に電圧検出回路により検出される電圧に応じて昇圧回路あるいはスイッチ回路の故障診断をし、前記の回路に故障がないときにスイッチ回路をＯＮ状態にして電力を供給するものである。【選択図】      図２
2004208390.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
昇圧回路により二次電池の電圧を昇圧して電力を供給する電源装置において、
前記昇圧回路により昇圧された電力を蓄積するコンデンサと、
前記コンデンサの電力出力側の端子と出力端子との間に設けられたスイッチ回路と、
前記コンデンサの出力側の電圧を検出する電圧検出回路とを備え、
前記スイッチ回路をＯＦＦ状態にして前記昇圧回路を起動して所定期間経過後に前記電圧検出回路により検出される電圧に応じて前記昇圧回路あるいは前記スイッチ回路の故障診断をし、前記回路に故障がないときに前記スイッチ回路をＯＮ状態にして電力を供給することを特徴とする二次電池直流電源装置。
【請求項２】
電源供給ラインが活線状態で挿抜され出力端子を介して所定の電圧の電力を前記電源供給ラインに供給する二次電池直流電源装置において、
前記電源供給ラインに所定の電圧の電力を供給しこの所定の電圧よりも低い電圧を発生する電池本体と、
前記電池本体からの電力を少なくとも前記所定の電圧になるまで昇圧してコンデンサに充電する昇圧回路と、
前記コンデンサに充電された電力を出力するラインと前記出力端子との間に設けられたＯＦＦ状態に設定されたスイッチ回路と、
前記コンデンサの出力側の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電源供給ラインに接続されたことを検出する接続検出手段と、
前記接続検出手段からの検出信号を受けて前記昇圧回路を動作させて前記コンデンサを充電し、前記コンデンサが前記所定の電圧以上に充電されたときに前記スイッチ回路をＯＮ状態にする制御手段とを備え、
前記検出信号を受けてからあるいは前記昇圧回路を起動させてから所定期間経過後に前記電圧検出回路により検出される電圧に応じて前記昇圧回路あるいは前記スイッチ回路の故障診断をし、前記回路に故障がないときに前記制御手段を動作させて前記スイッチ回路をＯＮ状態にして電力を供給することを特徴とする二次電池直流電源装置。
【請求項３】
前記昇圧回路は、フライバックパルスを発生させる昇圧トランジスタを有し、前記制御手段は、前記昇圧回路を動作させて前記所定の電圧よりも少し高い電圧の電力を前記コンデンサに蓄積するものであり、前記電圧検出回路により検出される電圧が前記所定の電圧以上か、あるいはこれより少し高い電圧以上であるか否かを判定する判定手段を有し、前記の診断として、前記所定期間間過後にこの判定手段により前記所定の電圧以上か、あるいはこれより少し高い電圧以上にならなかったときに、前記昇圧回路の故障とし、前記判定手段により前記所定の電圧以上か、あるいはこれより少し高い電圧以上であると判定されてからさらに一定期間経過に前記判定手段による判定結果が前記所定の電圧未満か、あるいはこれより少し高い電圧未満になったときに前記昇圧トランジスタの短絡故障とする請求項２記載の二次電池直流電源装置。
【請求項４】
さらに、不揮発性メモリを有し、前記判定手段による診断結果が前記不揮発メモリに記憶され、前記制御手段は、前記接続検出手段からの検出信号を受けて前記スイッチ回路を、さらにＯＦＦ状態にして前記昇圧回路を動作させるものであり、さらに、前記所定の電圧か、それ以上の電圧の電力を外部から受けてその電圧を降圧して前記電池本体を充電する降圧充電回路と、
充電状態か放電状態かを検出する充放電検出手段とを備え
前記充放電検出手段に応じて充電時に前記降圧充電回路を動作させ、放電時に前記昇圧回路を動作させる請求項３記載の二次電池直流電源装置。
【請求項５】
前記接続検出手段は、前記電源供給ラインとこの二次電池直流電源装置とをコネクタを介して接続したときに前記コネクタとの接続により検出信号を発生する請求項４記載の二次電池直流電源装置。
【請求項６】
電源供給ラインが活線状態で二次電池直流電源装置の少なくとも１つが挿抜されるものであって、複数の前記二次電池直流電源装置が前記電源供給ラインにコネクタを介してそれぞれ接続され前記二次電池直流電源装置の出力端子を介して所定の電圧の電力を前記電源供給ラインに供給する電源供給システムにおいて、
前記二次電池直流電源装置は、前記電源供給ラインに所定の電圧の電力を供給しこの所定の電圧よりも低い電圧を発生する電池本体と、
前記電池本体からの電力を少なくとも前記所定の電圧になるまで昇圧してコンデンサに充電する昇圧回路と、
前記コンデンサに充電された電力を出力するラインと前記出力端子との間に設けられたＯＦＦ状態に設定されたスイッチ回路と、
前記コンデンサの出力側の電圧を検出する電圧検出回路と、
前記電源供給ラインに接続されたことを検出する接続検出手段と、
前記接続検出手段からの検出信号を受けて前記昇圧回路を起動させて前記コンデンサを充電し、前記コンデンサが前記所定の電圧以上に充電されたときに前記スイッチ回路をＯＮ状態にする制御手段とを備え、
前記検出信号を受けてからあるいは前記昇圧回路を起動させてから所定期間経過後に前記電圧検出回路により検出される電圧に応じて前記昇圧回路あるいは前記スイッチ回路の故障診断をし、前記回路に故障がないときに前記制御手段を動作させて前記スイッチ回路をＯＮ状態にして電力を供給することを特徴とする電源供給システム。
【請求項７】
前記昇圧回路は、フライバックパルスを発生させる昇圧トランジスタを有し、前記制御手段は、前記昇圧回路を動作させて前記所定の電圧よりも少し高い電圧の電力を前記コンデンサに蓄積するものであり、前記電圧検出回路により検出される電圧が前記所定の電圧以上か、あるいはこれより少し高い電圧以上であるか否かを判定する判定手段を有し、前記の診断として、前記所定期間間過後にこの判定手段により前記所定の電圧以上か、あるいはこれより少し高い電圧以上にならなかったときに、前記昇圧回路の故障とし、前記判定手段により前記所定の電圧以上か、あるいはこれより少し高い電圧以上であると判定されてからさらに一定期間経過に前記判定手段による判定結果が前記所定の電圧未満か、あるいはこれより少し高い電圧未満になったときに前記昇圧トランジスタの短絡故障とする請求項６記載の電源供給システム。
【請求項８】
前記接続検出手段は、前記コネクタに設けられたショートされている第１および第２の端子とこの第１および第２の端子に接続されショートされたことを検出する配線ラインとを有する請求項６記載の電源供給システム。
【請求項９】
前記接続検出手段は、前記コネクタに接続されたときに前記コネクタに作動子が押圧されることで動作するリミットスイッチとを有する請求項６記載の電源供給システム。
【請求項１０】
さらに、不揮発性メモリを有し、前記判定手段による診断結果が前記不揮発メモリに記憶され、前記制御手段は、前記接続検出手段からの検出信号を受けて前記スイッチ回路を、さらにＯＦＦ状態にして前記昇圧回路を動作させるものであり、さらに、前記所定の電圧か、それ以上の電圧の電力を外部から受けてその電圧を降圧して前記電池本体を充電する降圧充電回路と、
充電状態か放電状態かを検出する充放電検出手段とを備え
前記充放電検出手段に応じて充電時に前記降圧充電回路を動作させ、放電時に前記昇圧回路を動作させる請求項６記載の電源供給システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、二次電池直流電源装置および電源供給システムに関し、詳しくは、二次電池を用いたサーバ等のバックアップ用の直流電源装置であって、活線接続する電源供給ラインに実質的に対応する電圧の電力を二次電池の電圧を昇圧回路により昇圧して得る電源装置において、装置起動時に内部回路の自己診断ができるような二次電池直流電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、通信分野の装置、例えば、電話交換機をはじめとしてパーソナルコンピュータサーバ（以下サーバ）等の情報処理装置にあっては、常時動作することが要求され、ＡＣ電源の遮断時にはサーバ等のデータをバックアップ保存するための電源として二次電池による直流電源装置が装備されている。
この二次電池直流電源装置によるバックアップは、停電時ばかりでなく、電源電圧が低下したときに情報処理装置の動作を保証するためにも作動し、電源電圧が低下したときにバックアップ電流がこの直流電源装置から供給される。
そのため、この種の直流電源装置は、複数並列に設けられ、並列運転されるのが普通である。並列運転状態において、電源電圧の低下した直流電源装置は、電源ラインが生きた状態で、すなわち、活線状態で挿抜されて取り換えられる。
【０００３】
二次電池による直流電源装置は、ニッケルカドミニウム，ニッケル水素などの電圧１．２Ｖ程度の電池セルが直列に数十本程度接続され、かつ、それが昇圧されて４８Ｖ程度のＤＣ電圧の電力を供給する。この場合、昇圧された電圧の電力が出力電力として容量の大きなコンデンサに充電される。
そこで、活線状態でこの種の直流電源装置が取り換えられる際には、ラッシュカレントが出力コンデンサに流れ込み、接続される電力線の電圧を不安定にする。
【０００４】
このようなことを回避するために、従来、複数の直流電源装置を並列運転する場合には、その出力にダイオードを挿入してダイオードオア接続により電源ラインに接続するのが一般的である。しかし、これは、ダイオードドロップによる電力損失が発生する難点がある。
一方、二次電池の場合は、充放電を行う関係で双方向に電流を流す必要がある。そのために、前記のダイオードに換えてＭＯＳトランジスタを用い、スイッチング制御されることが多い。しかし、ＭＯＳトランジスタでスイッチング制御をすると、トランジスタをＯＦＦにしておき、活線接続したときにＯＮにされ、このＯＮした瞬間に条件が変わるために、個々の直流電源装置の出力部にあるコンデンサが互いに電荷のやりとりをする問題がある。このとき、追加した直流電源装置の出力電圧がわずかに低い場合には、これの出力コンデンサに電荷が流れ、大きなラッシュカレントを生じるために電源ラインの電圧が急激に低下する。電源接続環境が悪いと、そのシステムの発振などを引き起こす原因になる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題を解決するために、出願人は、特願２００１−２９６４３６号「二次電池直流電源装置および電源供給システム」を出願している。
これは、活線接続する電源供給ラインに実質的に対応する電圧の電力を内部コンデンサに充電した上で、スイッチをＯＮにして活線接続する技術である。これにより、活線接続時に大きなラッシュカレントが生じないで済む。
しかし、この種の二次電池直流電源装置では内部に昇圧回路が設けられていて、活線接続する電源供給ラインに近い電圧になるまで内部コンデンサを充電することから昇圧回路が故障した場合や内部コンデンサが短絡したとき、スイッチ回路が開放故障あるいは短絡故障しているときなどには、活線接続時に大きなラッシュカレントの流れ込みが生じる問題がある。
この発明の目的は、このような従来技術の問題点を解決するものであって、昇圧回路により二次電池の電圧を昇圧する電源装置において、装置起動時に内部回路の自己診断ができる二次電池直流電源装置および電源供給システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するための第１の発明の二次電池直流電源装置および電源供給システムの特徴は、昇圧回路により二次電池の電圧を昇圧して電力を供給する電源装置において、昇圧回路により昇圧された電力を蓄積するコンデンサと、コンデンサの電力出力側の端子と出力端子との間に設けられたスイッチ回路と、コンデンサの出力側の電圧を検出する電圧検出回路とを備えていて、
前記のスイッチ回路をＯＦＦ状態にして昇圧回路を起動して所定期間経過後に電圧検出回路により検出される電圧に応じて昇圧回路あるいはスイッチ回路の故障診断をし、前記の回路に故障がないときにスイッチ回路をＯＮ状態にして電力を供給するものである。
【０００７】
また、第２の発明は、電源供給ラインが活線状態で挿抜され出力端子を介して所定の電圧の電力を電源供給ラインに供給する二次電池直流電源装置において、
電源供給ラインに所定の電圧の電力を供給しこの所定の電圧よりも低い電圧を発生する電池本体と、電池本体からの電力を少なくとも所定の電圧になるまで昇圧してコンデンサに充電する昇圧回路と、コンデンサに充電された電力を出力するラインと出力端子との間に設けられたＯＦＦ状態に設定されたスイッチ回路と、コンデンサの出力側の電圧を検出する電圧検出回路と、電源供給ラインに接続されたことを検出する接続検出手段と、接続検出手段からの検出信号を受けて昇圧回路を起動させてコンデンサを充電し、コンデンサが所定の電圧以上に充電されたときにスイッチ回路をＯＮ状態にする制御手段とを備えていて、
前記の検出信号を受けてからあるいは昇圧回路を起動させてから所定期間経過後に電圧検出回路により検出される電圧に応じて昇圧回路あるいはスイッチ回路の故障診断をし、前記の回路に故障がないときに前記の制御手段を動作させてスイッチ回路をＯＮ状態にして電力を供給するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
このように、第１の発明では、昇圧回路により昇圧された電圧の電力を蓄積するコンデンサの出力側の電圧を検出して、昇圧回路を起動して所定期間経過後にコンデンサの電圧を判定することにより昇圧回路あるいはスイッチ回路の故障を自己診断する。
また、第２の発明では、接続検出手段からの検出信号を受けてからあるいは昇圧回路を起動させてから所定期間経過後に電圧検出回路により検出される電圧に応じて昇圧回路あるいはスイッチ回路の故障を自己診断する。
そして、故障でないときにスイッチ回路をＯＮにして接続される装置へ電力供給をする。
特に、第２の発明にあっては、出力用のコンデンサには、所定の電圧の電力を電源供給ラインの電圧以上の電圧の電力が充電されているので、直流電源装置の活線挿抜時にラッシュカレントを小さく抑えることができ、活線状態において安定した挿抜ができる。
これにより、供給側の装置の電圧に対応する安全な電力供給ができる。
【０００９】
【実施例】
図１は、この発明の二次電池直流電源装置を適用した一実施例の電源バックアップシステムのブロック図、図２は、二次電池直流電源装置のコネクタ接続時の処理のフローチャート、図３は、不揮発性エラーメモリのフラグビットとエラー内容の説明図、図４は、他の実施例のバックアップシステムのコネクタ接続状態の説明図、そして、図５は、エラーメモリのデータをコンピュータから読出すためのインタフェース治具の説明図である。
図１において、１０は、サーバ電源バックアップシステムであって、１は、サーバ電源ブロック、２は、サーバ電源ブロック１から電力供給を受けるサーバ、，３，４は、二次電池直流電源装置である。５，６は、それぞれ二次電池直流電源装置の接続コネクタである。
７は、共通電源ライン、８は、共通接地ライン（還流ライン）、９は、並列運転制御ラインである。
サーバ電源ブロック１は、ＡＣ／ＤＣ変換回路（ＡＣ／ＤＣ）１１とＤＣ／ＤＣ変換回路（ＤＣ／ＤＣ）１２、そしてＡＴＸコネクタ１３とを有している。ＡＣ／ＤＣ変換回路１１は、いわゆるＡＣ電源回路であり、ＡＣ／ＤＣコンバータとＤＣ／ＤＣとを内蔵していて、例えば、入力電圧２００ＶのＡＣ電力をＤＣ４８Ｖの電圧の電力に変換して出力する回路であって、その出力ライン１１ａが共通電源ライン７に接続され、その接地ライン１１ｂが共通接地ライン８に接続されている。
ＤＣ／ＤＣ変換回路１２は、入力側がＤＣ４８Ｖの共通電源ライン７と共通接地ライン８とに接続され、例えば、ＤＣ１２Ｖ、ＤＣ５Ｖ、ＤＣ３Ｖ、ＤＣ−１２Ｖ、ＤＣ−５Ｖの出力端子を有し、各出力端子が、いわゆるＡＴＸコネクタ１３に接続されている。
サーバ本体２は、このＡＴＸコネクタ１３を介して電力供給を受けて動作する。
【００１０】
ここで、接続コネクタ５、６は同一の構成であるので、接続コネクタ５について説明すると、接続コネクタ５は、二次電池直流電源装置３の出力ライン＋Ｖcc３０ａを共通電源ライン７に接続するコネクタ端子５ａ、二次電池直流電源装置３のグランドＧＮＤライン３０ｂを共通接地ライン８に接続するコネクタ端子５ｂ、二次電池直流電源装置３の運転制御ライン３０ｃを並列運転制御ライン９に接続するコネクタ端子５ｃ、さらに、接続検出端子５ｄ、５ｅが設けられていてこれら端子５ｄ，５ｅはコネクタ内部でショートされている。
一方、二次電池直流電源装置３には、コネクタ接続検出ライン３０ｄ、３０ｅがこれらコネクタ接続検出端子５ｄ、５ｅに接続される。
なお、接続コネクタ６の６ａ〜６ｅは、コネクタ５の各端子５ａ〜５ｅに対応している。それらの説明は割愛する。
二次電池直流電源装置３，４は、同一の構成であるので、二次電池直流電源装置３について説明し、二次電池直流電源装置４の説明は割愛する。
二次電池直流電源装置３は、数十本の電池が直列に接続された電池セルブロック（組電池）３０と、この電池セルブロック３０から電力を受けて昇圧レギュレーション動作をするコントローラ３１と充放電切換スイッチ回路３２とからなる。
【００１１】
コントローラ３１は、電池セルブロック３０の正極側ライン３１ａとの間に設けられたコイル３１、そして、このコイル３１と充放電切換スイッチ回路３２との間に設けられたスイッチトランジスタＱ1、コイル３１と直列に接続されたｐチャネルＭＯＳＦＥＴのスイッチトランジスタＱ1との接続点Ｎ1とグランドＧＮＤライン３０ｂとの間に設けられ、電池セル側に対して並列に接続されたｎチャネルＭＯＳＦＥＴのスイッチングトランジスタＱ2、スイッチランジスタＱ1と充放電切換スイッチ回路３２との接続点Ｎ2とグランドＧＮＤライン３０ｂとの間に設けられた出力用コンデンサ３３、そして出力用コンデンサ３３の端子電圧を検出する電圧値検出回路３１ｂとからなる。
コントローラ３１は、電圧値検出回路３１ｂの電圧検出信号を受けて電池セルブロック３０の電力を受けて昇圧動作をし、出力用コンデンサ３３の電圧がＤＣ４８Ｖになるようにレギュレーション制御を行う。
充放電切換スイッチ回路３２は、接続点Ｎ2と出力側電源ライン＋Ｖcc３０ａとの間にはスイッチ素子としてｐチャネルＭＯＳトランジスタＱ3と、Ｑ4が直列に接続され、それぞれのトランジスタＱ3，Ｑ4には、図示するようにダイオードＤ3，Ｄ4が並列に接続されている。そして、ゲート回路３２ａによりこれらトランジスタのＯＮ／ＯＦＦが制御される。なお、これらのダイオードＤ3，Ｄ4は、ここでは、それぞれのトランジスタのドレイン−ソース間に寄生して形成されるボディダイオードを用いる。
【００１２】
充電状態のときには、ゲート回路３２ａによりトランジスタＱ3がＯＦＦにされ、トランジスタＱ4がＯＮにされる。放電のときには、ゲート回路３２ａにより逆にトランジスタＱ3がＯＮにされ、トランジスタＱ4がＯＦＦにされる。このようなゲート回路３２ａの充放電の切換制御は、コントローラ３１からの制御信号に応じてゲート回路３２ａを介して行われる。
コントローラ３１は、ＭＰＵ３１０と、メモリ３１１、Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）３１２、ＲＳ２３２Ｃインターフェース３１３、不揮発性エラーメモリ３１４、ブザー３１５とからなり、これらがバス３１６を介して相互に接続されている。コントローラ３１は、昇圧レギュレーション制御のほかに、活線接続制御を行う。そのために、メモリ３１１には、故障診断・活線接続制御プログラム３１１ａが格納され、さらに昇圧レギュレーション制御プログラム３１１ｂ、充放電切換プログラム３１１ｃ、降圧充電制御プログラム３１１ｄ、エラーデータ読出プログラム３１１ｅ、そして、過充電、過放電保護制御プログラム、充放電判定プログラム等が格納されている。そして、コネクタ５の端子５ｄ，５ｅあるいはコネクタ６の端子６ｄ，６ｅに接続されるコネクタ接続検出ライン３０ｄ、３０ｅを有している。これらラインがショートされたときに、ＭＰＵ３１０は、ショートされたときの信号を割込み信号として受けて図２に示すプログラム処理を実行する。なお、充放電判定プログラムは、出力ライン＋Ｖcc３０ａに流れる電流の方向を検出抵抗Ｒｓを介して検出することで、充電状態か、放電状態かを検出する。このためにと過充電，過放電を検出するために検出抵抗Ｒｓの電圧により電流値を検出する電流値検出回路３１ｃが設けられている。
【００１３】
ここで、二次電池直流電源装置３あるいは二次電池直流電源装置４がコネクタ５あるいはコネクタ６に接続されたときに、それぞれの接続検出端子５ｄ、５ｅあるいは接続検出端子６ｄ、６ｅのショートによりコネクタ接続検出ライン３０ｄ、３０ｅがショートされ、これによる検出信号を受けて故障診断・活線接続制御プログラム３１１ａがコールされ、ＭＰＵ３１０に実行される。
これがＭＰＵ６により実行されたときには、図２に示す処理が行われる。
まず、接続検出割込みによりプログラムがスタートしてスイッチトランジスタＱ1をＯＦＦにし、充放電切換スイッチ回路３２のトランジスタＱ3、Ｑ4をＯＦＦにする（ステップ１０１）。
なお、充放電切換スイッチ回路３２のトランジスタＱ3、Ｑ4は、ここでは、最初からＯＦＦ状態に設定されている。したがって、放電は停止状態で二次電池直流電源装置３、４は保存されている。このステップ１０１でさらに、これらトランジスタをＯＦＦ状態に設定するのは、念のための処理である。なお、接続する前にトランジスタＱ3、Ｑ4をＯＦＦ状態にマニュアル動作で設定してもよい。二次電池直流電源装置３、４を接続前には、装置は、放電されないＯＦＦ状態になっていることが必要である。
【００１４】
次に、並列接続のスイッチングトランジスタＱ2を所定の周波数でＯＮ／ＯＦＦしてフライバックパルスをコイル３１の接続点Ｎ1に発生して、この昇圧した電圧電力をスイッチトランジスタＱ1のボディダイオードを介して出力用コンデンサ３３に供給して、これを充電する（ステップ１０２）。
なお、ここで、スイッチトランジスタＱ1は、ｐチャネルＭＯＳＦＥＴトランジスタであって、そのソース側が充放電切換スイッチ回路３２に接続され、ドレイン側が接続点Ｎ1に接続されている。そこで、これがＯＦＦになっていると、ボディダイオード（寄生ダイオード）により接続点Ｎ1側が高い電圧になったときには、充放電切換スイッチ回路３２側（接続点Ｎ1側）がカソードとなるダイオードが形成されている。そして、充電時には、降圧充電制御プログラムがＭＰＵ３１０により実行されて、これによりゲート回路３２ａによりトランジスタＱ3をＯＦＦ、トランジスタＱ4をＯＮにして充放電切換スイッチ回路３２が充電状態に設定され、トランジスタＱ1が所定の内部インピーダンスに設定されて降圧トランジスタとなる。その結果、トランジスタＱ1により電源ライン＋Ｖcc３０ａを介して入力された充電電力の電圧が充電電圧にまでこのトランジスタＱ1により下げられてコイル３１を介して電池セルブロック（組電池）３０が充電される。
【００１５】
次に、出力用コンデンサ３３の電圧を電圧値検出回路３１ｂにより検出する（ステップ１０３）。そして、その電圧が５０Ｖ以上になったか否か判定する（ステップ１０４）。５０Ｖ未満であるとき（ＮＯ条件のとき）には、最初のときには、タイマーをセットし（ステップ１０４ａ）、ステップ１０２へと戻り、昇圧動作を繰り返す。ステップ１０４の判定で２回目以降のＮＯ条件のときには、ステップ１０４ｂへと移り、１秒経過したかの判定をし（ステップ１０４ｂ）、ステップ１０４の判定でのＮＯ条件となる結果が１秒以上繰り返されたときに、エラーフラグをセットして（ステップ１１３）、一定期間ブザー３１５を駆動して警報を発生し（ステップ１１４）、ＭＰＵ３１０の動作を停止して（ステップ１１５）、この処理を終了する。
この場合のステップ１１３のエラーフラグのセットは、図３の不揮発性エラーメモリ３１４の昇圧ラインの故障としてそのビット位置３１４ａに“１”のフラグを立てることで行われる。昇圧ラインの故障には、コイル３１の断線のほかに、トランジスタＱ1が開放故障、トランジスタＱ2が開放故障、電力用のコンデンサ３３の短絡故障などが含まれる。なお、不揮発性エラーメモリ３１４の各フラグは初期状態では“０”となっている。
【００１６】
ステップ１０４の判定で５０Ｖ以上になっていると判定されたときには（ＹＥＳ条件のとき）、ＭＯＳＦＥＴトランジスタＱ2をＯＦＦにして昇圧制御を停止して（ステップ１０５）、１００ｍsec時間経過待ちに入り（ステップ１０６）、再び、電圧が５０Ｖ未満か否か判定する（ステップ１０７）。ここで５０Ｖ未満であるとき（ＹＥＳ条件のとき）には、トランジスタＱ2が短絡していると判定して、不揮発性エラーメモリ３１４にエラーフラグをセットして（ステップ１１３）、ステップ１１４，ステップ１１５を経て、この処理を終了する。
この場合のステップ１１３のエラーフラグのセットは、図３の不揮発性エラーメモリ３１４のＭＯＳトランジスタＱ2の短絡故障のビット位置３１４ｂに“１”のフラグを立てることで行われる。
ステップ１０７の判定で５０Ｖ以上になっている（５０Ｖ未満ではない）と判定されたときに（ＮＯ条件のとき）、トランジスタＱ3をＯＮにして（ステップ１０８）、そして、再び１００ｍsec時間経過待ちに入り（ステップ１０９）、再び、電圧が５０Ｖ以上か否か判定する（ステップ１１０）。ここで５０Ｖ以上であるとき（ＹＥＳ条件のとき）には、トランジスタＱ3あるいはトランジスタＱ4が開放故障であると判定して、（ステップ１１３）、ステップ１１４，ステップ１１５を経て、この処理を終了する。
この場合のステップ１１３のエラーフラグのセットは、図３の不揮発性エラーメモリ３１４のＭＯＳトランジスタＱ3，Ｑ4の開放故障のビット位置３１４ｃに“１”のフラグを立てることで行われる。
なお、活線接続される共通電源ライン７は、ＤＣ４８Ｖに設定されているので、トランジスタＱ3をＯＮにしたときには、出力用コンデンサ３３の電圧は５０Ｖ未満になる。
【００１７】
ステップ１１０の判定でＮＯとなると、昇圧レギュレーション制御プログラム３１１ｂをコールして実行して目標電圧ＤＣ４８Ｖのレギュレーション制御に入る（ステップ１１１）。ここで、出力コンデンサ３３の充電電圧が５０Ｖであり、目標の出力電圧値のＤＣ４８Ｖより高いので、このときレギュレーション制御に入っても出力コンデンサ３３への電力供給は停止している。
最後に、スイッチトランジスタＱ1をＯＮにし、ゲート回路３２ａを介してトランジスタＱ3をＯＮにし、トランジスタＱ4をＯＦＦにして充放電切換スイッチ回路３２を放電状態に設定する（ステップ１１２）。そして、ここでの処理を終了する。
その結果、出力電圧は、出力コンデンサ３３の電圧である５０Ｖに近い電圧が共通電源ライン７に供給され、少し高いこの電圧によりこの共通電源ライン７が上昇するが、安定性を損なうほどのものではない。そして、この上昇が収まり、出力コンデンサ３３の電圧がＤＣ４８Ｖ以下となったときにはレギュレーション制御により出力コンデンサ３３へ昇圧電流が供給されて出力電圧が４８Ｖになるように安定化される。
ところで、前記の場合には、接続検出割込みにより故障診断・活線接続制御プログラム３１１ａをＭＰＵ３１０が実行して、昇圧回路（トランジスタＱ2）のスイッチング動作をするようにしているが、図示していなが、停電信号を外部からコネクタ５を介して受けて故障診断・活線接続制御プログラム３１１ａをＭＰＵ３１０が実行して前記の動作を開始するようにしてもよい。
【００１８】
不揮発性エラーメモリ３１４のデータは、ＲＳ２３２Ｃインターフェース３１３を介した割込みによりＭＰＵ３１０がエラーデータ読出プログラム３１１ｅを実行して、ＲＳ２３２Ｃインターフェース３１３を介して外部に送出される。
図５は、不揮発性エラーメモリ３１４に記憶されたエラーデータをコンピュータが読出すためのインタフェース治具である。
図５に示すように、図１には図示していないが、コネクタ５には、外部電源供給端子５ｆとＲＳ２３２ｃ接続端子群５ｇとが設けられていて、これら端子を介して診断結果（不揮発性エラーメモリ３１４のエラーデータ）を外部コンピュータ４０に取り込むインタフェース治具４１がコネクタ５に接続される。なお、図１のコネクタ６も同様な構造である。
インタフェース治具４１は、商用電源から電力を受けて、二次電池直流電源装置３，４のＭＰＵ３１０，ＲＳ２３２Ｃインタフェース３１３、不揮発性エラーメモリ３１４等に動作ＤＣ電圧を発生するＤＣ／ＤＣコンバータ４２と、エラーデータを転送するＲＳ２３２Ｃレベルコンバータ４３とからなる。ＲＳ２３２Ｃレベルコンバータ４３は、ＲＳ２３２ｃ接続端子群５ｇと外部コンピュータ４０のＲＳ２３２ｃのシリアルポートのコネクタに接続され、例えば、１２Ｖの信号を５Ｖの信号に変換して外部コンピュータ４０からの読出指令を変換して二次電池直流電源装置３に伝える。これによりＭＰＵ３１０を動作させて、二次電池直流電源装置３から読出された不揮発性エラーメモリ３１４のデータを逆に電圧変換して外部コンピュータ４０にシリアルに転送する。
なお、ダイオードＤ5，Ｄ6は、それぞれ、ＭＰＵ３１０に内部と外部から電力を供給できるようにする電力切換回路である。
【００１９】
この実施例のステップ１１１の制御において、ＤＣ４８Ｖか、それより少し高い電圧、例えば５０Ｖで放電側のスイッチ回路をＯＮにして放電を開始して、電源ライン＋Ｖcc３０ａを介して接続コネクタ５あるいは６に二次電池直流電源装置３あるいは４が接続されて共通電源ライン７に電力供給をする。そして、その手前のステップ１１１より前の故障診断処理において、電圧値検出回路３１ｂからの電圧を監視して充放電切換スイッチ回路３２を経た出力電圧が実質的にＤＣ４８Ｖになるように制御して、その出力用コンデンサ３３に充電された電荷が電源ライン＋Ｖcc３０ａを介して共通電源ライン７に放電されて電力供給が行われる。
このように接続コネクタ５，６に二次電池直流電源装置３，４のいずれかを接続した場合には、出力用コンデンサ３３が実質的に目標出力電圧値のＤＣ４８Ｖか、それより少し高い電圧に充電された状態で共通電源ライン７に対して接続が行われるので、共通電源ライン７からのラッシュカレントはほとんどなく、また、二次電池直流電源装置３，４から共通電源ライン７への供給電流は、ＡＣ電源回路側が遮断していないので、通常は、その増加もほとんど発生しない。
【００２０】
図４は、他の実施例であって、接続コネクタ５，６に設けられている接続検出端子５ｄ、５ｅあるいは接続検出端子６ｄ、６ｅに換えて、二次電池直流電源側に接続検出のためのマイクロリミットスイッチ１４を設けたものであり、接続コネクタ５，６に二次電池直流電源装置を装着したときにマイクロリミットスイッチ１４がＯＦＦからＯＮになることによりコネクタへの接続を検出して、これを割込み信号としてＭＰＵ３１０に入力し、図２の割込み信号で起動する活線接続制御プログラム３１１ａをコールしてＭＰＵ３１０が実行するようにしたものである。
なお、接続コネクタ５，６側には、それぞれマイクロリミットスイッチ１４の作動子１４ａが挿入される浅い溝１５が設けられている。
なお、以上の場合、マイクロリミットスイッチ１４をディップスイッチとして手動によりコネクタ接続信号を発生して、これを前記の割込み信号としてもよい。
【００２１】
以上説明したきたが、実施例では、昇圧目標電圧、例えば、ＤＣ５０Ｖになった時点で電力用のコンデンサ３３の電圧を判定しているが、この電圧は、活線接続の電力供給ラインの電圧よりも少し高い電圧であればよく、ＤＣ４９Ｖであってもよい。また、昇圧回路の起動から一定期間経過後に、コンデンサ３３の電圧を検出する場合の昇圧回路の起動から電圧判定するまでの経過時間が短ければ、前記よりも低い電圧になる場合もある。このような低い電圧において、故障診断は可能である。さらに、昇圧回路の故障診断では、前記電圧は、活線接続の電力供給ラインの電圧と実質的に同じであってもよい。
また、実施例では、充放電切換回路３２を設けて、内部の電池セルブロック（組電池）を充電できるような構成を採っているが、セルブロック（組電池）は、電源装置から取り外されて別の場所で充電されてもよいので、充放電切換回路３２は、放電するか、否かの制御をするためのトランジスタＱ3等のスイッチ回路だけが設けられていてもよい。
さらに、実施例では、サーバの電源バックアップシステムの例を説明しているが、複数の二次電池直流電源装置を並列運転して電力供給する場合の電源システムにおいて二次電池直流電源装置の活線状態での挿抜をするシステムであればどのようなシステムであってもこの発明は適用できるものである。
実施例では、故障診断・活線接続制御プログラム３１１ａを設けて接続検出割込みにより、故障診断を行っているが、この発明は、このような活線接続時に限定されるものではない。二次電池直流電源装置の電力供給時に昇圧回路を起動して二次電池の電圧を昇圧する電源装置であれば、昇圧回路を起動して所定期間経過後に故障診断を行うことができるので、二次電池の電圧を昇圧回路により昇圧して電力供給をするどのような電源供給システムであればこの発明が適用可能である。
なお、この明細書における電池本体には、電池セル単体ばかりでなく、電池セルを複数個結合した組電池も含むものである。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明のとおり、第１の発明にあっては、昇圧回路により昇圧された電圧の電力を蓄積するコンデンサの出力側の電圧を検出して、昇圧回路を起動して所定期間経過後にコンデンサの電圧を判定することにより昇圧回路あるいはスイッチ回路の故障を自己診断する。
また、第２の発明にあっては、接続検出手段からの検出信号を受けてからあるいは昇圧回路を起動させてから所定期間経過後に電圧検出回路により検出される電圧に応じて昇圧回路あるいはスイッチ回路の故障を自己診断する。
そして、故障でないときにスイッチ回路をＯＮにして接続される装置へ電力供給をする。
特に、第２の発明にあっては、出力用のコンデンサには、所定の電圧の電力を電源供給ラインの電圧以上の電圧の電力が充電されているので、直流電源装置の活線挿抜時にラッシュカレントを小さく抑えることができ、活線状態において安定した挿抜ができる。
これにより、供給側の装置の電圧に対応する安全な電力供給ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、この発明の二次電池直流電源装置を適用した一実施例の電源バックアップシステムのブロック図である。
【図２】図２は、二次電池直流電源装置のコネクタ接続時の処理のフローチャートである。
【図３】図３は、不揮発性エラーメモリのフラグビットとエラー内容の説明図である。
【図４】図４は、他の実施例のバックアップシステムのコネクタ接続状態の説明図である。
【図５】図５は、エラーメモリのデータをコンピュータから読出すためのインタフェース治具の説明図である。
【符号の説明】
１…サーバ電源ブロック、２…サーバ本体、
３，４…二次電池直流電源装置、５，６…接続コネクタ、
７…共通電源ライン、８…共通接地ライン（還流ライン）、
９…並列運転制御ライン、１０…サーバ電源バックアップシステム、
１１…ＡＣ／ＤＣ変換回路、１２…ＤＣ／ＤＣ変換回路、
１３…ＡＴＸコネクタ、１４…マイクロリミットスイッチ、
３１…コントローラ、３１０…ＭＰＵ、３１１…メモリ、
３１１ａ…故障診断・活線接続制御プログラム、
３１１ｂ…昇圧レギュレーション制御プログラム、
３１１ｃ…充放電切換プログラム、
３１１ｄ…降圧充電制御プログラム、
３１１ｅ…エラーデータ読出プログラム、
３１２…Ａ／Ｄ変換回路（Ａ／Ｄ）、
３１３…ＲＳ２３２Ｃインターフェース、
３１４…不揮発性エラーメモリ、３１５…ブザー、
３１６…バス。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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