(57)【要約】【課題】放熱対策を設ける電源ユニットのサイズアップを抑えることができる。【解決手段】電源供給先システムからシステムＯＦＦ信号を受けて電源供給を抑制している間、バッテリ１１の充電電流を、システムＯＮ信号を受けている際にバッテリ１１に供給する充電電流より小電流値に切り替えるバッテリ充電制御回路９を備えている。【選択図】      図１
2004328866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッテリバックアップを採用する無停電電源装置において、商用交流電源から得てバッテリに供給する充電電流を、電源供給先システムの休止を示すシステム「オフ」信号を受付けしている状態では、電源供給先システムの稼動を示すシステム「オン」信号を受付けしている状態での電流値より減少させた電流値に切り替えるバッテリ充電切替回路を備えることを特徴とする無停電電源装置。
【請求項２】
請求項１において、システム「オフ」信号を受付けしている状態での充電電流値は、前記バッテリに満充電可能な最小電流値とすることを特徴とする無停電電源装置。
【請求項３】
請求項１において、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する構成要素は、前記システム「オフ」信号とシステム「オン」信号との発生割合にしたがった発熱および放熱に基づく大きさであることを特徴とする無停電電源装置。
【請求項４】
請求項１において、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する電源ユニットの放熱板は、前記システム「オフ」信号とシステム「オン」信号との発生割合にしたがった前記電源ユニットの発熱と前記放熱板の放熱とに基づく大きさであることを特徴とする無停電電源装置。
【請求項５】
請求項１において、前記システム「オフ」信号とシステム「オン」信号との発生状態に基づいて設定されたシステム「オフ」信号及びシステム「オン」信号それぞれに対する充電電流値を送出することを特徴とする無停電電源装置。
【請求項６】
請求項５において、システム「オン」信号を受付けしている状態での充電電流値にはシステム「オン」信号が長時間にわたる状態ほどより大きな充電電流を、また、システム「オフ」信号を受付けしている状態での充電電流値にはシステム「オフ」信号が長時間にわたる状態ほどより小さな充電電流をそれぞれ設定することを特徴とする無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バッテリバックアップを採用する無停電電源装置に関し、特に、バッテリの充電を満足させつつ、電源ユニットのサイズおよびコストを低減することができる無停電電源装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の無停電電源装置では、図３に示されるようなＰＯＳ（販売時点情報管理）システムに提供されるものがある。
【０００３】
図示される無停電電源装置では、システムに電源を供給する電源ユニット１００が、プラグ１から取り込む商用ＡＣ（交流）電源をＤＣ（直流）２４ＶにＡＣ／ＤＣコンバータ７により変換生成する一方、ＡＣ／ＤＣコンバータ８によりシステムのバックアップ電圧およびバッテリ充電電圧を生成している。バッテリ充電電圧は、バッテリ充電回路１０９によりバッテリ切替回路１０を介してバッテリ１１を充電する。バッテリ切替回路１０は、商用ＡＣ電源が供給断となった場合に、バッテリ１１を上記ＤＣ２４Ｖの供給回路に接続して無停電電源を形成する。
【０００４】
次に、図３に図４を併せ参照して電源供給先システムにおけるスイッチの「ＯＮ／ＯＦＦ（オン／オフ）信号」に伴うバッテリ１１に対する充電について説明する。
【０００５】
電源ユニット１００で電源スイッチ３が「ＯＦＦ」の接続開放状態から「ＯＮ」の閉路状態となった際にバッテリ１１に充電電流が供給され、電源スイッチ３が「ＯＦＦ」になるまで続く。ＡＣ／ＤＣコンバータ７は電源供給先システムにおけるスイッチの「ＯＮ／ＯＦＦ」に制御され、通常はスイッチ「ＯＦＦ」の状態では出力はない。電源スイッチ３が「ＯＮ」で、電源供給先システムからスイッチ「ＯＮ」信号を受けたＡＣ／ＤＣコンバータ７は、システムにＤＣ電源を供給すると共に、発熱する電源ユニット１００の冷却用ファン１４にもＤＣ電源を供給して冷却用ファン１４を「ＯＮ」とし、駆動する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述した従来の無停電電源装置では、電源ユニット内の実装スペースを大きくする必要があり、したがって電源ユニットのサイズを大きくする必要があるという問題点がある。
【０００７】
その理由は、通常の電源供給先システムでは「ＯＮ／ＯＦＦ」に拘らず電源ユニットが商用ＡＣ電源に接続されている間、一定の電流値でバッテリを継続充電して満充電状態とし商用ＡＣ電源断の際には即時システムに十分な電源を供給するようにしているからである。この構成で、システムが「ＯＦＦ」の間では、静寂性というＣＳ（顧客満足度）の面から、冷却用ファンを停止した自然空冷状態でバッテリの充電を行う必要がある。この冷却用ファンの停止のため、システム「ＯＦＦ」でも稼動しているシステムバックアップ電源のＡＣ／ＤＣコンバータとバッテリ充電のための回路とに供給される電力での損失による部品温度上昇が大きくなる。この部品温度上昇を抑えるために、システムの「ＯＮ」における設計に比べて、より放熱効果の大きい部品の採用、または、より大きいサイズの放熱板の採用を行う必要が生じている。
【０００８】
例えば、バッテリ充電回路で、電圧ほぼ２７Ｖ、充電電流０．３Ａの場合、充電電力はほぼ８．１Ｗである。バッテリ充電回路の効率が７０パーセントの場合、この充電回路でほぼ３．５Ｗの電力損失が生じる。この場合、ほぼ１２時間でバッテリを満充電できるが、部品の定格温度以下を維持するため、部品の大型化または大きな寸法の放熱板を設ける必要がある。
【０００９】
一方、このような部品の温度上昇を抑制するため、バッテリの充電電流を三分の一の０．１Ａとすれば、充電電力はほぼ２．７Ｗである。したがって、この充電回路でほぼ１．２Ｗの電力損失に押さえることができる。すなわち、小型部品と小さな寸法の放熱板とで装置を組み立てることができる。しかし、充電時間は２４時間程度を見込まないと満充電できない。
【００１０】
本発明の課題は、このような問題点を解決した、適切な充電時間を見込むことができる上、電源ユニット内の実装スペースを縮小し、電源ユニットのサイズを縮小できる無停電電源装置を提供することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明による無停電電源装置は、電源ユニットに電源供給先システムからシステムＯＦＦ（オフ）信号を受けて電源供給を抑制している間のバッテリへの充電電流を、システムＯＮ（オン）信号を受けている際にバッテリに供給する充電電流より小電流値に切り替えるバッテリ充電制御回路を備えている。
【００１２】
例えば２４時間営業のＰＯＳシステムの場合、顧客の多い繁盛時には「ＯＮ」状態が頻繁にまたは連続するが、顧客の閑散時には「ＯＦＦ」状態が長時間継続する。このような条件で上記構成であれば、満充電までの時間が、一方の繁盛時の「ＯＮ」状態では短時間、他方の閑散時の「ＯＦＦ」状態では長時間、それぞれとなり、無駄な電力消費が削減されると共に、部品の寸法及び放熱板の大きさを縮小することができる。
【００１３】
そして、システムＯＦＦ信号を受け付けている状態での充電電流値は、前記バッテリに満充電可能な最小電流値とすることが望ましい。また、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する構成要素は、前記システムＯＦＦ信号とシステムＯＮ信号との発生割合にしたがった発熱および放熱に基づく大きさとすることができる。
【００１４】
同様に、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する電源ユニットの放熱板は、前記システムＯＦＦ信号とシステムＯＮ信号との発生割合にしたがった前記電源ユニットの発熱と前記放熱板の放熱とに基づく大きさであることが、電源ユニット内の実装スペースを縮小し、電源ユニットのサイズを縮小するために有効である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
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。
【００１６】
図１は本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図である。
【００１７】
図示された無停電電源装置では、ＡＣプラグ１を接続するインレット２、電源スイッチ３、フィルタ４、平滑回路５、力率改善回路６、ＡＣ／ＤＣコンバータ７，８、バッテリ充電制御回路９、バッテリ切替回路１０、ＤＣ／ＤＣコンバータ１２、コネクタ１３、及び冷却用ファン１４で構成される電源ユニット１５とバッテリ切替回路１０に接続されるバッテリ１１とが備えられている。
【００１８】
ＡＣプラグ１は、インレット２を介してＡＣ（交流）１００Ｖ等による商用ＡＣ電源を無停電電源装置の電源ユニット１５に供給する。電源スイッチ３は「ＯＮ」により閉じた回路を形成して商用ＡＣ電源を内部回路に供給する。内部回路は、フィルタ４、平滑回路５、及び力率改善回路６による直列回路を介して、ＡＣ／ＤＣコンバータ７および８に接続される。
【００１９】
電源スイッチ３の「ＯＮ」状態でフィルタ４および平滑回路５を通過した電源は、力率改善回路６及びバッテリ切替回路１０に送出される。力率改善回路６は最近の国内・海外の高調波規制を反映して設けられている。しかし、小電力装置又は規制対象外装置ではこの力率改善回路の配備は省略してもよい。
【００２０】
ＡＣ／ＤＣコンバータ７は、システムから「ＯＮ」信号を受けている間、システムで使用の主電源ＤＣ電圧「＋２４Ｖ」を生成する。この電源は、例えばプリンタなどの機器に供給される。ＡＣ／ＤＣコンバータ８は、システムＯＮ／ＯＦＦ信号に無関係に、システムバックアップ（ＳＢ）のためのＤＣ電圧「＋５ＶＳＢ」を生成する。同時にＡＣ／ＤＣコンバータ８は、バッテリ１１を充電するための電圧を生成する。
【００２１】
バッテリ充電制御回路９は、ＡＣ／ＤＣコンバータ８からバッテリ充電用の電圧を受け、別にシステムから受ける「ＯＮ／ＯＦＦ」信号に応じた充電電流をバッテリ切替回路１０へ供給する。バッテリ切替回路１０は、平滑回路５から送られたＡＣ電源からＡＣ電源の「ＯＮ」を検出してバッテリ充電制御回路９から出力される充電電流をバッテリ１１に供給する。ＡＣ電源が消滅してＡＣ電源「ＯＦＦ」となった際、バッテリ切替回路１０はバッテリ１１をＤＣ電源供給先システムの２４Ｖ供給回路に接続する。
【００２２】
ＤＣ／ＤＣコンバータ１２は、システムから「ＯＮ」信号を受けた際、システムのロジックなどで使用されるＤＣ電圧「＋５Ｖ、＋３．３Ｖ、−１２Ｖ、＋１２Ｖなど」を生成する。冷却用ファン１４は、システムが「ＯＮ」の間のみ稼動するようにＤＣ／ＤＣコンバータ１２の出力「＋１２Ｖ」の供給をうけている。
【００２３】
次に、図１に図２を併せ参照して、図示される回路の主要動作機能について説明する。
【００２４】
上述したように、図１と図３との相違は、バッテリ充電制御回路９がＡＣ／ＤＣコンバータ８からバッテリ充電用の電圧を受けている間、システムから別途受ける「ＯＮ／ＯＦＦ」信号に応じた充電電流をバッテリ切替回路１０へ供給する点である。
【００２５】
電源ユニット１５は、当初、ＡＣプラグ１が商用ＡＣ電源にプラグインされ、バッテリ１１が接続され、かつ電源スイッチ３が開放された「ＯＦＦ」状態であり、電源供給先システムから受けるシステムＯＮ／ＯＦＦ信号は回路開放されたシステムＯＦＦ信号である。このままでは、何の動作も始まらない。
【００２６】
ここで、電源ユニット１５の電源スイッチ３が「ＯＦＦ」から「ＯＮ」となった際、ＡＣ電源は、フィルタ４および平滑回路５を介して一方では力率改善回路６を介してＡＣ／ＤＣコンバータ７，８、他方ではバッテリ切替回路１０、それぞれへ供給される。ＡＣ／ＤＣコンバータ７は電源供給先システムのスイッチに基づくシステムＯＮ／ＯＦＦ信号に制御され、このシステムＯＦＦ信号の状態では出力がない。一方のＡＣ／ＤＣコンバータ８では、システムＯＮ／ＯＦＦ信号に無関係に、ＤＣ電圧「＋５ＶＳＢ」を生成すると同時に、バッテリ１１を充電するための電圧を生成する。
【００２７】
この電圧を受けたバッテリ充電制御回路９は、システムＯＦＦ信号を受けているので、小電流値による充電電流をバッテリ切替回路１０に供給する。バッテリ切替回路１０では、平滑回路５からＡＣ電源の供給を受けることにより、ＡＣ電源「ＯＮ」の通知を受けているので、バッテリ１１にバッテリ充電制御回路９からの小電流値による充電電流が、電源スイッチ３が「ＯＦＦ」になるまで、供給される。これは、図２において、電源スイッチ３が「ＯＮ」、かつシステムＯＮ／ＯＦＦ信号が「ＯＦＦ」になっている状態である。
【００２８】
ここで、電源供給先システムからスイッチＯＮ信号を受けた場合について説明する。
【００２９】
まず、一方のＡＣ／ＤＣコンバータ７では、スイッチＯＮ信号を受けるので、電源供給先システムでの主電源となるＤＣ電源「＋２４Ｖ」が生成され、更にＤＣ／ＤＣコンバータ１２により、ＤＣ電圧「＋５Ｖ、＋３．３Ｖ、−１２Ｖ、＋１２Ｖなど」が生成される。このＤＣ電圧「＋１２Ｖ」が冷却用ファン１４を動作させる。
【００３０】
他方、バッテリ充電制御回路９は、システムＯＮ信号を受けるので、小電流値を切り替えて、大電流値による充電電流をバッテリ切替回路１０に供給する。バッテリ切替回路１０では、平滑回路５からＡＣ電源の供給を受けることによりＡＣ電源「ＯＮ」の通知を受けているので、バッテリ１１にバッテリ充電制御回路９からの大電流値による充電電流が、電源スイッチ３が「ＯＦＦ」になりＡＣ電源の供給が「ＯＦＦ」となるまで、又はシステムＯＮ信号がシステムＯＦＦ信号に切り替わるまで、供給される。これは、図２において、電源スイッチ３が「ＯＮ」、かつシステムＯＮ／ＯＦＦ信号が「ＯＮ」になっている状態である。
【００３１】
例えば２４時間営業の店舗におけるＰＯＳシステムのような場合、顧客の多い繁盛時には「ＯＮ」状態が頻繁にまたは連続するが、顧客の閑散時の「ＯＦＦ」状態が長時間継続する場合と比較して、週日では比較的短時間であるといえる。このような条件で上記構成であれば、満充電までの時間が、一方の繁盛時の「ＯＮ」状態では短時間、他方の閑散時の「ＯＦＦ」状態では長時間、それぞれとなり、無駄な電力消費が削減されると共に、部品の寸法及び放熱板の大きさを大幅に縮小できる可能性が高い。
【００３２】
そして、システムＯＦＦ信号を受け付けている状態での充電電流値は、上記バッテリに満充電可能な最小電流値とすることができる。また、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する構成要素は、システムＯＦＦ信号とシステムＯＮ信号との発生割合にしたがった発熱および放熱に基づく大きさとすることができる。
【００３３】
同様に、商用交流電源から電源供給先システムへ供給する直流電源を生成する電源ユニットの放熱板は、前記システムＯＦＦ信号とシステムＯＮ信号との発生割合にしたがった前記電源ユニットの発熱と前記放熱板の放熱とに基づく大きさであることが、電源ユニット内の実装スペースを縮小し、電源ユニットのサイズを縮小するために有効である。
【００３４】
上記説明では、バッテリ充電制御回路に、システムＯＮ／ＯＦＦ信号により充電電流の大きさを切替える機能を持たせ、図２に示すようにシステムＯＦＦ信号受け取りの際にはシステムＯＮ信号の時よりも充電電流値を小さくして、充電可能な最小値となるように動作させるようにした。しかし、無停電電源装置のバッテリを常に満充電状態にするという条件を付さない場合には、バッテリ充電制御回路でシステムＯＦＦ信号を受けた際に、バッテリの充電を遮断するように設定してもよい。
【００３５】
上記説明では、図示された機能ブロックおよび手順を参照しているが、機能の分離併合による配分または手順の前後入替えなどの変更は上記機能を満たす限り自由であり、上記説明が本発明を限定するものではなく、更に、商用ＡＣ電源にバックアップバッテリを備え、商用ＡＣ電源によりバックアップバッテリを充電する無停電電源装置の全般に適用可能なものである。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、放熱対策を設ける電源ユニットのサイズアップを抑えられるという効果を得ることができる。
【００３７】
その理由は、バッテリ充電制御回路が電源供給システムからのシステムＯＮ／ＯＦＦ信号により充電電流を切替える機能を有し、システムＯＦＦ信号を受け付けた際にバッテリの充電電流を小さくしているからである。このため、電源ユニット内の損失が小さくなり、発熱も小さくなるので、放熱対策のために備える部品のサイズアップ、または放熱板のサイズアップも不必要となるからである。
【００３８】
また、部品のサイズアップ又は放熱板のサイズアップを伴なわないため、電源ユニットのサイズアップも不必要となる。さらに、電源ユニット、部品および放熱板のサイズアップを伴なわないため、電源ユニットのコストアップを抑制することも可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示す機能ブロック図である。
【図２】図１における充電電流の変化を説明するタイムチャートである。
【図３】従来の一例を示す機能ブロック図である。
【図４】図３における充電電流の変化を説明するタイムチャートである。
【符号の説明】
１    ＡＣプラグ
２    インレット
３    電源スイッチ
４    フィルタ
５    平滑回路
６    力率改善回路
７、８    ＡＣ／ＤＣコンバータ
９    バッテリ充電制御回路
１０    バッテリ切替回路
１１    バッテリ
１２    ＤＣ／ＤＣコンバータ
１３    コネクタ
１４    冷却用ファン
１５    電源ユニット
【図１】
2004328866.tif 000003
【図２】
2004328866.tif 000004
【図３】
2004328866.tif 000005
【図４】
2004328866.tif 000006