(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の電源のバックアップを行う複数の電池セル及び該複数の電池セルの定電流充電を行う充電回路を有する電源バックアップ装置において、
該充電回路は、入力電圧を所定値の電圧まで上昇させる昇圧回路と、
該昇圧回路からの出力電流を定電流に変換して出力する定電流駆動回路と、
該定電流駆動回路から出力された電流を検出する電流検出回路と、
該電流検出回路により検出した電流を基に前記定電流駆動回路の出力電流を一定値とするように制御する定電流制御回路から構成され、
前記所定値の電圧を電池セル１個あたりの最大電圧で除した値（商）を上限に、該複数の電池セルのセル数を最適値に構成可能なことを特徴とする電源バックアップ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器等の電源のバックアップを行う電源バックアップ装置に係り、特に電池のセル数を最適な値に設定することができる電源バックアップ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のコンピュータシステムは、停電時に備えて電子機器の電源バックアップを行うための電源バックアップ装置が使用されている。この従来技術によるバックアップシステムについて図３を参照して説明すると、まず電源バックアップ対象となる電子機器１０が、電子機器１０のＡＣ／ＤＣコンバータ１２とＤＣ／ＤＣコンバータ１３とから成る電源部１１と、該電源部１１から電力が供給される負荷部１４とから構成される場合、電源バックアップ装置２０は、電子機器１０のＡＣ／ＤＣコンバータ１２とＤＣ／ＤＣコンバータ１３間に接続され、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ１２から出力されるＡＣ／ＤＣ出力電圧を電源バックアップ装置の入力電圧とし、その電力を用いて充電を行うニッケル水素電池等の電池２８と、該電池２８に所定の定電流により充電を行う充電回路２１と、前記電池２８への充電及び停電時等に電池２８に充電した電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１３に放電する切り替えを行うスイッチ２２と、該スイッチ２２を制御する制御回路２３とから構成され、図示しない配線により充電回路２１から制御回路２３への給電が停止した場合、制御回路２３が停電等の障害が発生したと判別してスイッチ２２を放電に切り替える様に構成されている。前記電池２８は、セルと呼ばれる１本単位のセルを複数接続して構成される。
【０００３】
また前記充電回路２１は、ダイオードＤ１を介して入力したＡＣ／ＤＣ出力電圧を定電流に保つための定電流駆動回路２４と、該定電流駆動回路２４から出力された電流の電流値を検出する電流検出回路２６と、該電流検出回路２６により検出した電流値をフィードバックして定電流駆動回路２４の出力が一定になる様に制御する定電流制御回路２５とから構成される。
【０００４】
尚、前記電源バックアップ装置に関する技術が記載された文献としては、下記特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２００３−３０９９３７号公報
【特許文献２】特開２００３−３０９９３６号公報
【特許文献３】特開２００３−３０９９３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前述の従来技術による電源バックアップ装置２０は、チョッパ方式又はドロッパ方式等の非絶縁型で電流を制御回路２３にフィードバックすることにより充電回路２１が電池２８に定電流充電を行っている。この充電回路２１は、内部回路素子等による電圧低下を考慮し、電池２８の電圧範囲の下限値から上限値迄の範囲を高精度に定電流制御を行うためには、前記ＡＣ／ＤＣ出力電圧に対して電池２８の最大電圧値を低く設定する必要があった。
【０００６】
これを説明すると図４に示す如く、ＤＣ／ＤＣ入力電圧の上下限界値内において、電池の電圧範囲の上限値を、ＡＣ／ＤＣ出力電圧範囲の下限値より低く設定する必要があった。このため従来技術による電源バックアップ装置２０は、電池を構成する電池セルの構成に制約を招き、最適な構成を組むことが困難であると言う不具合があった。
【０００７】
即ち従来技術による電源バックアップ装置は、前記電池の電圧範囲の上限値が制約を受けるために、電池の最大直列数に制約が生じ、必要とする電池のセル数が多くなり、最適なセル数により電池を構成することが困難であると言う不具合があった。
【０００８】
これを具体的に説明する。まず、(1)電池条件として、１セル当たりの最低電圧ＶＢＡＴｍｉｎが１．０Ｖ，１セル当たりの最大電圧ＶＢＡＴｍａｘが１．６Ｖ，電池１セル当たりの容量ＣＢＡＴが１Ａｈと設定され、(2)ＤＣ／ＤＣ入力電圧条件として、ＤＣ／ＤＣ入力電圧上限値ＶＤＣｍａｘが６０Ｖ，ＤＣ／ＤＣ入力電圧下限値ＶＤＣｍｉｎが３０Ｖとして設定され、(3)ＡＣ／ＤＣ出力電圧条件として、ＡＣ／ＤＣ出力電圧下限値ＶＡＣｍｉｎが４９．６Ｖとして設定され、(4)電子機器１０の要求条件として、電子機器１０の必要容量Ｃｄｒｖが３５Ａｈとして設定されているとする。
【０００９】
上記条件の場合、ＤＣ／ＤＣ入力電圧下限値を満足するための電池の最低直列数は、（ＶＤＣｍａｘ）／（ＶＢＡＴｍｉｎ）＝３０／１＝３０となり、ＡＣ／ＤＣ出力電圧下限値を満足するための電池の最大直列数は、（ＶＡＣｍｉｎ）／（ＶＢＡＴｍａｘ）＝４９．６／１．６＝３１となり、電子機器１０が必要とする容量を満足するための必要直列数は（Ｃｄｒｖ）／（ＣＢＡＴ）＝３５／１＝３５本となる。
【００１０】
上記により全ての電池セルの直列接続によっては前記電子機器１０が必要とする容量を満足することができず、このため電圧範囲を満足するためには電池の最低直列数３０セルを並列接続することが要求され、このセルの並列接続による電子機器の必要容量を満足するための必要並列数は、（Ｃｄｒｖ）／［（ＣＢＡＴ）×３０］＝３５／［（１×３０）］＝１．１７列となる。この並列数は整数必要となるため、実際に組まれる電池の構成は３０セルを直列接続し、このセル群を並列に２列接続したものが必要となり、従って使用される電池セル数が６０セルになってしまい、過大な電池セルが必要となり、最適なセル数により電池を構成することが困難であると言う不具合があった。
【００１１】
本発明の目的は、前述の従来技術による不具合を除去することであり、電池セルを最適な数に設定することができる電源バックアップ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、電子機器の電源のバックアップを行う電源バックアップ装置において、該電源バックアップ装置の入力電圧を用いて電池に充電を行う充電回路が、バックアップ電源装置の入力電圧を所定の電圧まで昇圧する昇圧回路と、該昇圧回路から出力された電圧を定電流に変換して出力する定電流駆動回路と、該定電流駆動回路から出力された電流の電流値を検出する電流検出回路と、該電流検出回路により検出した電流値を基に前記定電流駆動回路の出力電流が一定値となる様に制御する定電流制御回路とを備えることを第１の特徴とし、この電源バックアップ装置において、前記昇圧回路が、電源バックアップ装置の入力電圧を前記入力電圧よりも高い電圧に昇圧して前記定電流駆動回路へ出力し、定電流駆動回路は前記入力電圧よりも昇圧された所定の電圧から電池への定電流充電を行うことを第２の特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
前記本発明による電源バックアップ装置は、電源バックアップ装置の入力電圧を昇圧することにより、電池セルの個数を最適な値に設定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態による電源バックアップ装置を図面を参照して詳細に説明する。図１は、本実施形態による電源バックアップ装置を説明するための図、図２は本実施形態による電源バックアップ装置の各電圧の関係を示す図である。
【００１５】
本実施形態による電源バックアップ装置２０は、図１に示す如く、まず電源バックアップ対象となる電子機器１０のＡＣ／ＤＣコンバータ１２とＤＣ／ＤＣコンバータ１３間に接続され、前記ＡＣ／ＤＣコンバータ１２から出力されるＡＣ／ＤＣ出力電圧の一部を入力して該電池２８に所定の定電流により充電を行う充電回路２１と、前記電池２８への充電及び停電時等に電池２８に充電した電力をＤＣ／ＤＣコンバータ１３に放電する切り替えを行うスイッチ２２と、該スイッチ２２を制御する制御回路２３とから構成され、充電回路２１から制御回路２３への給電が停止した場合、制御回路２３がスイッチ２２を充電からタイオードＤ２を介する放電に切り替える様に構成されている。
【００１６】
特に本実施形態による充電回路２１は、ダイオードＤ１を介して入力したＡＣ／ＤＣ出力電圧を所定の電圧値に昇圧する昇圧回路３０と、該昇圧回路３０によれ昇圧された電圧を定電流に保つための定電流駆動回路２４と、該定電流駆動回路２４から出力された電流の電流値を検出する電流検出回路２６と、該電流検出回路２６により検出した電流値をフィードバックして定電流駆動回路２４の出力が一定になる様に制御する定電流制御回路２５とから構成される。
【００１７】
本実施形態による昇圧回路３０は、チョッパ方式により制御され、図２に示す如く、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２から出力されるＡＣ／ＤＣ出力電圧を昇圧することにより、電池電圧範囲の上限の電圧値が、ＡＣ／ＤＣ出力電圧範囲の下限値に依存せず定電流充電が出来る様に昇圧動作をする。
【００１８】
本実施形態による電源バックアップ装置２０は、前記昇圧回路３０が、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２からの出力電圧をして電池電圧範囲の上限の電圧値をＡＣ／ＤＣ出力電圧範囲の上限値と下限値の間になる値に昇圧することにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧に左右されずに最適な電池のセル構成を行うことができる。
【００１９】
これを具体的に説明すると、前述の図４を用いて説明した条件下において、ＤＣ／ＤＣ入力電圧下限値を満足するための電池の最低直列数は、（ＶＤＣｍａｘ）／（ＶＢＡＴｍｉｎ）＝３０／１＝３０となり、ＤＣ／ＤＣ入力電圧上限値を満足するための電池の最大直列数は、（ＶＡＣｍｉｎ）／（ＶＢＡＴｍａｘ）＝６０／１．６＝３７．５となり、電池セルの直列接続数を３０〜３７に設定することができる。従って前述した電子機器１０が必要とする容量を満足するための必要直列数は（Ｃｄｒｖ）／（ＣＢＡＴ）＝３５／１＝３５本に設定することができる。即ち、従来技術においては６０セル必要であったものを３５セルに低減することができる。
【００２０】
この様に本実施形態による電源バックアップ装置２０は、電子機器から供給されるＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧を昇圧することによって、電池セルの個数を最適な値に設定することができる。
【００２１】
尚、前記実施形態においては、電子機器１０に使用される電源部１１のＡＣ／ＤＣコンバータ１２の出力電圧を電源バックアップ装置の入力電圧としてその電圧を昇圧する例を説明したが、本発明は本実施形態に限られるものではなく、例えば電源バックアップ装置の入力電圧の供給元がＤＣ／ＤＣコンバータのものにも適用することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施形態による電源バックアップ装置を説明するための図。
【図２】本実施形態による電源バックアップ装置の各電圧の関係を示す図。
【図３】従来技術による電源バックアップ装置を説明するための図。
【図４】従来技術による電源バックアップ装置の各電圧の関係を示す図。
【符号の説明】
【００２３】
１０：電子機器、１１：電源部、１２：ＡＣ／ＤＣコンバータ、１３：ＤＣ／ＤＣコンバータ、１４：負荷部、２０：電源バックアップ装置、２１：充電回路、２２：スイッチ、２３：制御回路、２４：定電流駆動回路、２５：定電流制御回路、２６：電流検出回路、２８：電池、３０：昇圧回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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