(57)【要約】【課題】  無停電電源化を容易に図ることができること。【解決手段】  第一電力変換回路２３と第二電力変換回路２７とを接続し、直流電圧が印加される直流電圧配線２４，２５と、直流電圧配線２４，２５に接続される直流電圧入力端子３０，３１と、を有する電源装置２。また、その電源装置２と直流電圧出力装置３とを有するバックアップ電源システム１。【選択図】  図２
2005124268.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電圧が入力される交流電圧外部入力端子と、
上記交流電圧外部入力端子に入力される上記交流電圧を直流電圧へ変換する第一電力変換回路または整流回路と、
上記直流電圧を第三の電圧へ変換する第二電力変換回路と、
上記第三の電圧を出力する外部出力端子と、
上記第一電力変換回路または整流回路と上記第二電力変換回路とを接続し、上記直流電圧が印加される直流電圧配線と、
上記直流電圧配線に接続されるとともに別体の直流電源を接続可能な直流電圧外部入力端子と、
を有することを特徴とする電源装置。
【請求項２】
請求項１記載の前記電源装置と、
上記直流電圧外部出力端子から直流電圧を出力する直流電圧出力装置と、
を有し、
上記直流電圧外部出力端子は、前記電源装置の前記直流電圧外部入力端子に接続されることを特徴とするバックアップ電源システム。
【請求項３】
前記電源装置、前記直流電圧出力装置、および、前記電源装置と前記直流電圧出力装置とを結ぶ線路の中のいずれかに、前記電源装置から前記直流電圧出力装置への電流の導通を防止する逆流防止素子を有することを特徴とする請求項２記載のバックアップ電源システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、交流電源と負荷機器との間に接続される電源装置およびバックアップ電源システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、多出力型スイッチング電源が開示されている。この多出力型スイッチング電源は、一次側コイルと該コイルの入力側に設けられたスイッチング素子とを有する一次側回路と、一次側回路の一次側コイルと結合してトランスを構成する二次側コイルをそれぞれ有する少なくとも２つの二次側回路と、を有する。そして、多出力型スイッチング電源では、一次側コイルに接続されるスイッチング素子をスイッチング制御することで、各二次側コイルに電圧を発生し、この電圧を出力している。
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−８８１２２号公報（発明の詳細な説明、図面）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように交流電源と負荷機器との間に接続されるスイッチング電源装置などの電源装置において、それが負荷機器へ供給する電力の無停電電源化を図ろうとする場合、その電源装置を、それとは別の無停電電源化された電源装置、たとえば無停電電源装置などへ置き換えなければならない。
【０００５】
そのため、従来において電源装置を無停電電源化しようとする場合には、無停電電源化された電源装置を新たに購入する必要があるため、多くのコストがかかってしまう。
【０００６】
しかも、従来において実際に電源装置を無停電電源化された電源装置へ置き換えようとする場合、その置き換える新たな電源装置が交流電源からの交流電圧を負荷機器に適した電圧へ変換することができるか否かを確認しなければならず、交換を決めてから実際の交換を完了するまでに多くの時間や労力がかかってしまう。また、場合によっては、置き換えを検討していた電源装置が負荷機器に適さないため、置き換え自体ができなくなってしまう場合もありえる。
【０００７】
本発明は、以上の課題に鑑みなれさたものであり、スイッチング電源装置などの無停電電源化を容易に図ることができる電源装置およびバックアップ電源システムを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係る電源装置は、交流電圧が入力される交流電圧外部入力端子と、交流電圧外部入力端子に入力される交流電圧を直流電圧へ変換する第一電力変換回路または整流回路と、直流電圧を第三の電圧へ変換する第二電力変換回路と、第三の電圧を出力する外部出力端子と、第一電力変換回路または整流回路と第二電力変換回路とを接続し、直流電圧が印加される直流電圧配線と、直流電圧配線に接続されるとともに別体の直流電源を接続可能な直流電圧外部入力端子と、を有するものである。
【０００９】
本発明に係るバックアップ電源システムは、上述した発明に係る電源装置と、直流電圧外部出力端子から直流電圧を出力する直流電圧出力装置と、を有し、直流電圧外部出力端子は、電源装置の直流電圧外部入力端子に接続されるものである。
【００１０】
本発明に係るバックアップ電源システムは、上述した発明の構成に加えて、電源装置、直流電圧出力装置、および、電源装置と直流電圧出力装置とを結ぶ線路の中のいずれかに、電源装置から直流電圧出力装置への電流の導通を防止する逆流防止素子を有するものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、スイッチング電源装置などの無停電電源化を容易に図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態に係る電源装置およびバックアップ電源システム１を、図面に基づいて説明する。電源装置は、スイッチング電源モジュール２を例として説明する。
【００１３】
実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係るバックアップ電源システム１を示す斜視図である。図２は、図１のバックアップ電源システム１の回路構成を示す回路図である。
【００１４】
バックアップ電源システム１は、電源装置としてのスイッチング電源モジュール２と、直流電圧出力装置としてのバッテリコンバータモジュール３と、バッテリモジュール４と、を有する。
【００１５】
スイッチング電源モジュール２は、略長方体形状の筐体１１を有する。バッテリコンバータモジュール３は、略長方体形状の筐体１２を有する。バッテリモジュール４は、略長方体形状の筐体１３を有する。これら３つの筐体１１，１２，１３は、同一サイズに形成されていてもよいが、別々のサイズに形成されていてもよい。また、３つの筐体１１，１２，１３は、別々に設置されてもよいが、たとえば、一対の取付金具によって一箇所にまとめて設置されてもよい。
【００１６】
スイッチング電源モジュール２は、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２を有する。一対の交流電圧外部入力端子２１，２２は、スイッチング電源モジュール２の筐体１１の１つの側面に設けられる。また、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２は、メスコネクタとして筐体１１の背面（すなわち、電源ケーブルがある面）に設けられている。これにより、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２に不用意に手が触れにくくなる。一対の交流電圧外部入力端子２１，２２の間には、電源ケーブルを介して商用交流電源などの交流電源５が接続される。交流電源５は、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２に、交流電圧を印加する。
【００１７】
一対の交流電圧外部入力端子２１，２２は、第一電力変換回路としてのＡＣ／ＤＣコンバータ２３に接続される。ＡＣ／ＤＣコンバータ２３は、ダイオードブリッジ回路６１と、高調波抑制回路とからなり、高調波抑制回路は、コイル６２と、スイッチング素子６３と、ダイオード６４と、を有する。ダイオードブリッジ回路６１は、４つのダイオード６４をブリッジ接続したものであり、ダイオードブリッジ回路６１に入力される交流電圧を整流した直流電圧を出力する。そして、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２は、ダイオードブリッジ回路６１の入力側に接続される。ダイオードブリッジ回路６１の出力側には、コイル６２とスイッチング素子６３とで構成される直列回路が接続される。ダイオード６４のアノードは、コイル６２とスイッチング素子６３との接続点に接続される。ダイオード６４のカソードは、一対の直流電圧配線２４，２５の中の一方の直流電圧配線２４に接続される。スイッチング素子６３とダイオードブリッジ回路６１の接続点は、他方の直流電圧配線２５に接続される。直流電圧配線２４と直流電圧配線２５との間には、コンデンサ２６が接続される。（ここでは、高調波抑制回路としてのＡＣ／ＤＣコンバータ２３を例示しているが、ダイオードブリッジ回路６１のみで構成される整流回路などを替わりに用いてもよい。）
【００１８】
一対の直流電圧配線２４，２５は、第二電力変換回路としてのメインコンバータ２７に接続される。メインコンバータ２７は、ＤＣ／ＤＣコンバータであって、トランス８１と、一対のスイッチング素子８２，８３と、一対の入力側ダイオード８４，８５と、２つの出力側ダイオード８６，８７と、コイル８７と、コンデンサ８８と、を有する。トランス８１は、一次側コイル８１ａと、二次側コイル８１ｂとを有する。一対のスイッチング素子８２，８３は、一次側コイル８１ａの両端にそれぞれ接続され、この一対のスイッチング素子８２，８３および一次側コイル８１ａで構成される直列回路に、一対の直流電圧配線２４，２５がそれぞれ接続される。各スイッチング素子８２，８３には、並列に入力側ダイオード８４，８５が接続される。二次側コイル８１ｂの一端には、出力側ダイオード８６のアノードが接続される。二次側コイル８１ｂの他端には、出力側ダイオード８７のアノードが接続される。出力側ダイオード８６のカソードおよび出力側ダイオード８７のカソードは、コイル８８の一端に接続される。コイル８８の他端は、コンデンサ８９の一端に接続される。コンデンサ８９の他端は、二次側コイル８１ｂの他端に接続される。（メインコンバータ２７は、カスケードフォワード方式のものの例である。）
【００１９】
メインコンバータ２７は、一対の外部出力端子２８，２９に接続される。具体的には、コンデンサ８９の一端が一対の外部出力端子２８，２９の中の一方の外部出力端子２８に接続され、コンデンサ８７の他端が他方の外部出力端子２９に接続される。一対の外部出力端子２８，２９の間には、負荷機器６が接続される。
【００２０】
この一対の外部出力端子２８，２９は、スイッチング電源モジュール２の筐体１１の１つの面に設けられる。この一対の外部出力端子２８，２９が設けられる面は、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２が設けられる面と同一の面であっても、それ以外のたとえば一対の交流電圧外部入力端子２１，２２が設けられる面とは反対側の面であってもよい。また、一対の外部出力端子２８，２９は、メスコネクタとして設けられる。
【００２１】
また、スイッチング電源モジュール２は、一対の直流電圧外部入力端子３０，３１を有する。その中の一方の直流電圧外部入力端子３０は、直流電圧配線２４に接続される。他方の直流電圧外部入力端子３１は、直流電圧配線２５に接続される。
【００２２】
この一対の直流電圧外部入力端子３０，３１は、スイッチング電源モジュール２の筐体１１の１つの側面に設けられる。この一対の直流電圧外部入力端子３０，３１が設けられる側面は、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２が設けられる面あるいは一対の外部出力端子２８，２９が設けられる面と同一の面であっても、それ以外のたとえば一対の交流電圧外部入力端子２１，２２が設けられる面とは反対側の面であってもよい。特に、一対の直流電圧外部入力端子３０，３１と、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２と、一対の外部出力端子２８，２９とを１つの面に設けることで、スイッチング電源モジュール２の筐体１１の面を他の目的、たとえば各種のインジケータや操作パネルの配設に利用することができる。逆に、一対の直流電圧外部入力端子３０，３１と、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２と、一対の外部出力端子２８，２９とを別々の面に設けることで、たとえば交流電源を誤って一対の直流電圧外部入力端子３０，３１に接続してしまうなどの接続間違えの発生を抑制することができる。また、一対の直流電圧外部入力端子３０，３１は、メスコネクタとして筐体の面に設けられている。
【００２３】
バッテリモジュール４は、一対のバッテリ出力端子４２，４３と、バッテリ４１と、を有する。バッテリ４１は、直流電圧である蓄電電圧を出力する。このようなバッテリ４１としては、たとえば、再充電可能なリチウムバッテリ、鉛バッテリ、ニッケル系バッテリ、コンデンサなどがある。一対のバッテリ出力端子４２，４３の一方のバッテリ出力端子４２は、バッテリ４１のプラス端子に接続される。他方のバッテリ出力端子４３は、バッテリ４１のマイナス端子に接続される。
【００２４】
バッテリコンバータモジュール３は、一対のバッテリ入力端子４４，４５を有する。一対のバッテリ入力端子４４，４５は、バッテリコンバータモジュール３の筐体１２の１つの面に設けられる。また、一対のバッテリ入力端子４４，４５は、メスコネクタとして設けられている。一対のバッテリ入力端子４４，４５は、バッテリモジュール４の一対のバッテリ出力端子４２，４３に接続される。
【００２５】
一対のバッテリ入力端子４４，４５の中の一方のバッテリ入力端子４４は、バッテリ逆流防止ダイオード４６のアノードに接続される。
【００２６】
バッテリ逆流防止ダイオード４６のカソードおよびバッテリ入力端子４５は、バッテリコンバータ４７に接続される。バッテリコンバータ４７は、トランス７１と、２つのスイッチング素子７２，７３と、逆流防止素子としての２つのダイオード７４，７５と、検出器７６と、パルス生成回路７７と、を有する。トランス７１は、一次側コイル７１ａと、一次側中間タップ７１ｂと、二次側コイル７１ｃと、二次側中間タップ７１ｄと、を有する。一次側中間タップ７１ｂは、一次側コイル７１ａの途中に接続される。二次側中間タップ７１ｄは、二次側コイル７１ｃの途中に接続される。（バッテリコンバータ４７は、プッシュプル型のものの例である。）
【００２７】
一次側中間タップ７１ｂには、バッテリ逆流防止ダイオード４６のカソードが接続される。一次側コイル７１ａの一端には、２つのスイッチング素子７２，７３の中の一方のスイッチング素子７２の一端が接続される。一次側コイル７１ａの他端には、他方のスイッチング素子７３の一端が接続される。スイッチング素子７２の他端およびスイッチング素子７３の他端は、バッテリ入力端子４５に接続される。二次側コイル７１ｃの一端には、ダイオード７４のアノードが接続される。二次側コイル７１ｃの他端には、ダイオード７５のアノードが接続される。
【００２８】
バッテリコンバータ４７のダイオード７４のカソードおよびダイオード７５のカソードは、一対の直流電圧外部出力端子４８，４９の中の正側の直流電圧外部出力端子４８に接続される。バッテリコンバータ４７の二次側中間タップ７１ｄは、負側の直流電圧外部出力端子４９に接続される。一対の直流電圧外部出力端子４８，４９は、バッテリコンバータモジュール３の筐体１２の１つの面に設けられる。また、一対の直流電圧外部出力端子４８，４９は、メスコネクタとして設けられている。
【００２９】
検出器７６は、一対の直流電圧外部出力端子４８，４９の電位差を検出する。パルス生成回路７７は、この検出された電位差が所定の電位差より低くなると、２つのスイッチング素子７２，７３へ交互にスイッチングパルスを出力する。
【００３０】
また、バッテリコンバータモジュール３は、一対の交流電圧外部入力端子５０，５１を有する。一対の交流電圧外部入力端子５０，５１の間には、電源ケーブルを介して交流電源５が接続される。この一対の交流電圧外部入力端子５０，５１は、交流電源５とは別の交流電源に接続されていてもよい。
【００３１】
一対の交流電圧外部入力端子５０，５１は、チャージャ５２に接続される。チャージャ５２は、一対のバッテリ入力端子４４，４５に接続され、バッテリ４１の電圧が低くなると、バッテリ４１を充電する。
【００３２】
次に、以上の構成を有するバックアップ電源システム１の動作を説明する。
【００３３】
まず、スイッチング電源モジュール２の一対の直流電圧外部入力端子３０，３１は、バッテリコンバータモジュール３の一対の直流電圧外部出力端子４８，４９とケーブルにて接続される。バッテリコンバータモジュール３の一対のバッテリ入力端子４４，４５は、バッテリモジュール４の一対のバッテリ出力端子４２，４３とケーブルにて接続される。なお、ケーブルを使用せずに、端子同士が直接に接続されるようにしてもよい。このような接続状態の下、各モジュールが以下のように動作する。
【００３４】
交流電源５からの交流電圧がスイッチング電源モジュール２の一対の交流電圧外部入力端子２１，２２に印加されると、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３のダイオードブリッジ回路６１は、この交流電圧を整流した高調波を含む直流電圧を出力し、高調波抑制回路は、スイッチング素子６３のスイッチング動作によってコイル６２に電圧を発生する。ダイオードブリッジ回路６１の出力電圧に、このコイル６２に励起された電圧を加算した電圧は、ダイオード６４を介してコンデンサ２６に印加され、コンデンサ２６は、この加算電圧に充電される。
【００３５】
メインコンバータ２７では、一対のスイッチング素子８２，８３が同相でスイッチング動作することでトランス８１の二次側コイル８１ｂに電圧を発生し、コイル８８およびコンデンサ８９で構成されるローパスフィルタ回路がこの二次側コイル８１ｂに発生する電圧の高周波成分を除去する。これにより、メインコンバータ２７から一対の外部出力端子２８，２９へ、脈動していない安定した電圧が出力される。一対の外部出力端子２８，２９の間に接続される負荷機器６は、この脈動していない安定した電圧により供給される直流電力で動作する。
【００３６】
以上の交流電圧に基づく負荷機器６への電力供給がスイッチング電源モジュール２においてなされる一方で、バッテリモジュール４は、その一対のバッテリ出力端子４２，４３からバッテリ４１の蓄電電圧を出力する。このバッテリ４１の蓄電電圧は、バッテリコンバータモジュール３の一対のバッテリ入力端子４４，４５およびバッテリ逆流防止ダイオード４６を介して、バッテリコンバータ４７に入力される。
【００３７】
バッテリコンバータ４７の検出器７６は、直流電圧外部出力端子４８，４９を介して一対の直流電圧配線２４，２５の電位差を検出する。そして、交流電圧に基づく負荷機器６への電力供給がスイッチング電源モジュール２においてなされている状態では、一対の直流電圧配線２４，２５の電位差は所定の電位差より低くなっていないので、バッテリコンバータ４７のパルス生成回路７７は、スイッチングパルスを出力しない。その結果、スイッチング電源モジュール２において交流電源５からの電力に基づき負荷機器６へ電力が供給されている状態では、バッテリコンバータ４７から電圧は出力されない。
【００３８】
しかしながら、交流電源５に停電などが発生し、スイッチング電源モジュール２の一対の交流電圧外部入力端子２１，２２に交流電圧が印加されなくなると、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３から電圧が出力されなくなり、コンデンサ２６の充電電圧は、負荷機器６の電力消費にしたがって低下する。
【００３９】
スイッチング電源モジュール２のコンデンサ２６の充電電圧が低下すると、バッテリコンバータ４７の検出器７６が検出する電位差も低下する。そして、バッテリコンバータ４７のパルス生成回路７７は、検出器７６により検出された電位差が所定の電位差より低くなっていると判断し、スイッチングパルスの出力を開始する。このスイッチングパルスによって、２つのスイッチング素子７２，７３は、交互にオン状態に制御される。スイッチング素子７２，７３がオン状態になると、バッテリ４１の蓄電電圧がトランス７１の一次側コイル７１ａに印加され、これによりトランス７１の二次側コイル７１ｃに電圧が発生する。二次側コイル７１ｃに発生した電圧は、ダイオード７４あるいはダイオード７５を介して、一対の直流電圧外部出力端子４８，４９に印加される。一対の直流電圧外部出力端子４８，４９に印加された電圧は、スイッチング電源モジュール２の一対の直流電圧外部入力端子３０，３１を介して、一対の直流電圧配線２４，２５へ出力される。これにより、コンデンサ２６は、充電される。
【００４０】
コンデンサ２６が充電されて、一対の直流電圧配線２４，２５の電位差が所定の電位差より高くなると、パルス生成回路７７からのスイッチングパルスの出力が停止し、その結果として、バッテリコンバータ４７からの直流電圧出力が停止する。その後、負荷機器６の電力消費などによって再びスイッチング電源モジュール２のコンデンサ２６の充電電圧が低下すると、バッテリコンバータ４７の検出器７６がこの低下を検出し、バッテリコンバータ４７から、バッテリ４１の蓄電電圧に基づく電圧が出力される。これにより、コンデンサ２６の充電電圧は、所定の電位差に維持されるように制御される。
【００４１】
なお、パルス生成回路７７は、スイッチングパルスの出力を開始したら、所定の期間にわたってスイッチングパルスを出力するようにしてもよい。このようなパルス生成回路７７の動作であっても、コンデンサ２６の充電電圧を、所定の電位差に維持されるように制御することができる。
【００４２】
以上のように、この実施の形態１に係るスイッチング電源モジュール２は、交流電圧が入力される一対の交流電圧外部入力端子２１，２２と、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２に入力される交流電圧を直流電圧へ変換するＡＣ／ＤＣコンバータ２３と、直流電圧を他の直流電圧へ変換するメインコンバータ２７と、他の直流電圧を出力する一対の外部出力端子２８，２９と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３とメインコンバータ２７とを接続し、直流電圧が印加される一対の直流電圧配線２４，２５と、を有する。したがって、上述のようにモジュール２，３，４を接続した場合には、バックアップ電源システムとして機能し、モジュール３，４を外した場合には、バッテリコンバータモジュール３およびバッテリモジュール４無しにスイッチング電源モジュール２単体で、一般のスイッチング電源装置と同様に使用することができる。
【００４３】
また、この実施の形態１に係るバックアップ電源システム１では、スイッチング電源モジュール２が、一対の直流電圧配線２４，２５に接続される一対の直流電圧外部入力端子３０，３１を有するとともに、この一対の直流電圧外部入力端子３０，３１に、スイッチング電源モジュール２とは別体に形成されるバッテリコンバータモジュール３を接続する。そして、バッテリコンバータモジュール３が出力する直流電圧は、メインコンバータ２７によって他の直流電圧へ変換され、一対の外部出力端子２８，２９から負荷機器６へ出力される。したがって、スイッチング電源モジュール２の一対の直流電圧外部入力端子３０，３１に、直流電圧を出力するバッテリコンバータモジュール３およびバッテリモジュール４を接続するだけで、スイッチング電源モジュール２自体を置き換えることなく容易に無停電電源化を図ることができる。
【００４４】
しかも、スイッチング電源モジュール２とバッテリコンバータモジュール３とは直流電圧で接続されるので、これらを交流電圧で接続する場合に比べて、接続の際に電気的に求められる接続条件は少なく且つ緩い。たとえば、スイッチング電源モジュール２の入力電圧とバッテリコンバータモジュール３の出力電圧とが適合すれば、基本的には組み合わせて利用することができる。そのため、スイッチング電源モジュール２自体を置き換えることなく容易に変更することができ、しかも、バッテリコンバータモジュール３の替わりに各種の直流電圧出力装置を利用することが可能である。
【００４５】
また、バッテリコンバータモジュール３のバッテリコンバータ４７は、一対の直流電圧外部出力端子４８，４９の電位差を検出し、この電位差が所定の電圧以下であると直流電圧を出力する。したがって、スイッチング電源モジュール２とバッテリコンバータモジュール３との間で直流電圧の出力を制御するための制御信号や検出信号を入出力する必要は無い。
【００４６】
その結果、スイッチング電源モジュール２と、バッテリコンバータモジュール３とは、それぞれが独立して別々に設計して供給することができるので、たとえば、有害な鉛蓄電池などを他の電池を利用した直流電圧出力装置などに置き換えることも容易に実施することができ、時代の要求に合わせたシステム構成が可能となる。
【００４７】
さらに、この実施の形態１に係るバックアップ電源システム１では、バッテリコンバータモジュール３に、スイッチング電源モジュール２からバッテリコンバータモジュール３への電流の導通を防止する２つのダイオード７４，７５が接続されている。したがって、バッテリコンバータモジュール３では一対の直流電圧外部出力端子４８，４９から電流が流入しなくなる。そのため、たとえば複数のバッテリコンバータモジュール３や、バッテリコンバータモジュール３と直流電圧を出力する他の直流電圧出力装置とを、スイッチング電源モジュール２の一対の直流電圧外部入力端子３０，３１に共通に接続したとしても、あるいは一対の直流電圧外部入力端子３０，３１を複数組設けて、複数の直流電圧出力装置をそれぞれ接続するようにしても、それぞれのバッテリコンバータモジュール３および直流電圧出力装置は、直流電圧を出力することが可能となる。これにより、バックアップ電源の冗長化を図ることができ、防災システムなどのバックアップ電源システム１としても利用することができる。
【００４８】
実施の形態２．
図３は、本発明の実施の形態２に係るバックアップ電源システム１の回路構成を示す回路図である。このバックアップ電源システム１は、実施の形態１と同様、スイッチング電源モジュール２と、バッテリコンバータモジュール３と、バッテリモジュール４と、を有する。ただし、スイッチング電源モジュール２およびバッテリコンバータモジュール３は以下のように変更される。図３において、実施の形態１と同一の機能を有する構成要素は、実施の形態１の同名の構成要素と同一の符号を付してその説明を省略する。
【００４９】
スイッチング電源モジュール２の直流電圧外部入力端子３０は、逆流防止素子としてのダイオード９１のアノードに接続される。ダイオード９１のカソードは、直流電圧配線２４に接続される。
【００５０】
また、スイッチング電源モジュール２は、さらに、検出器９２を有する。検出器９２は、一対の直流電圧配線２４，２５の電位差を検出する。検出器９２は、検出電圧外部出力端子９３に接続される。検出電圧外部出力端子９３は、一対の直流電圧外部入力端子３０，３１とともに、スイッチング電源モジュール２の筐体１１の１つの面に設けられる。
【００５１】
バッテリコンバータモジュール３は、さらに、検出電圧外部入力端子９４を有する。検出電圧外部入力端子９４は、一対の直流電圧外部出力端子４８，４９とともに、バッテリコンバータモジュール３の筐体１２の１つの面に設けられる。パルス生成回路７７は、この検出電圧外部入力端子９４から入力される電位差が所定の電位差より低くなると、２つのスイッチング素子６３へ交互にスイッチングパルスを出力する。
【００５２】
次に、以上の構成を有するバックアップ電源システム１の動作を説明する。
【００５３】
スイッチング電源モジュール２の検出電圧外部出力端子９３は、バッテリコンバータモジュール３の検出電圧外部入力端子９４と接続する。
【００５４】
検出器９２は、一対の直流電圧配線２４，２５の電位差を検出する。交流電源５から所望の交流電圧が出力されている状態では、スイッチング電源モジュール２のＡＣ／ＤＣコンバータ２３は直流電圧を出力している。そのため、一対の直流電圧配線２４，２５の間には所定の電位差より大きい直流電圧が発生しており、パルス生成回路７７は、スイッチングパルスを出力しない。その結果、スイッチング電源モジュール２において、交流電源５からの電力に基づき負荷機器６へ電力が供給されている状態では、バッテリコンバータ４７から電圧は出力されない。
【００５５】
交流電源５に停電などが発生して、コンデンサ２６の充電電圧が負荷機器６の電力消費などにしたがって低下し、検出器９２の検出する電位差が所定の電位差よりも低くなると、バッテリコンバータ４７のパルス生成回路７７は、スイッチングパルスの出力を開始する。このスイッチングパルスによってバッテリコンバータ４７の二次側コイル７１ｃに電圧が発生し、この電圧が一対の直流電圧外部出力端子４８，４９、一対の直流電圧外部入力端子３０，３１およびダイオード９１を介して、一対の直流電圧配線２４，２５に印加される。コンデンサ２６は、この電圧で充電される。
【００５６】
これ以外の構成要素の動作は、実施の形態１での同名の構成部材の動作と同じであり、その説明を省略する。
【００５７】
以上のように、この実施の形態２に係るバックアップ電源システム１では、スイッチング電源モジュール２に、スイッチング電源モジュール２からバッテリコンバータモジュール３への電流の導通を防止するダイオード９１が接続されている。これにより、直流電圧配線２４から直流電圧外部入力端子３０へ電流が流れなくなる。そのため、スイッチング電源モジュール２からバッテリコンバータモジュール３へ電流が逆流せず、安全性が向上する。
【００５８】
なお、図４に示すように、一方の直流電圧外部入力端子３０は、トランス８１の一次側コイル８１ａの中間タップに接続してもよい。この場合には、バッテリコンバータモジュール３の出力電圧が一対の直流電圧配線２４，２５に必要な電位差よりも低くても（、つまりバッテリコンバータモジュール３の昇圧率が低くても）、この一対の直流電圧配線２４，２５をその所望の電位差にすることができる。たとえば、ＡＣ／ＤＣコンバータ２３が３６０Ｖを出力するような場合においては、４８Ｖを出力するバッテリユニット４に、４８Ｖを３６０Ｖへ昇圧するバッテリコンバータモジュール３を組み合わせればよいが、このようなバッテリコンバータモジュール３は、１２Ｖを出力するバッテリユニットと組み合わせて、先のＡＣ／ＤＣコンバータ２３と共に使用することはできない。これに対して、一方の直流電圧外部入力端子３０がトランス８１の一次側コイル８１ａの中間タップに接続されていれば、１２Ｖを出力するバッテリユニットと先のバッテリコンバータモジュール３とを組み合わせて、先のＡＣ／ＤＣコンバータ２３と共に使用することが可能となる。その結果、システム設計の自由度を増すことができる。
【００５９】
また、図５に示すように、チャージャ５２は、一対の直流電圧外部出力端子４８，４９に接続され、この一対の直流電圧外部出力端子４８，４９から供給される電力にてバッテリ４１を充電するようにしてもよい。これにより、バッテリコンバータモジュール３の外部接続端子の数を減らすことができる。
【００６０】
以上の各実施の形態は、本発明の好適な実施の形態の例であるが、本発明はこれに限定されるものではなく、種々の変形、変更が可能である。
【００６１】
たとえば、上記各実施の形態では、スイッチング電源モジュール２、バッテリコンバータモジュール３およびバッテリモジュール４は、略長方体形状の筐体１１，１２，１３をそれぞれに有する。この他にもたとえば、１９インチラックなどの内部にバックアップ電源システム１が配設される場合などにあっては、スイッチング電源モジュール２、バッテリコンバータモジュール３およびバッテリモジュール４のそれぞれの筐体は、平板形状の所謂オープンケースに形成されていてもよい。
【００６２】
上記各実施の形態では、スイッチング電源モジュール２のメインコンバータ２７は、１つの二次側コイル８１ｂを有する。この他にもたとえば、メインコンバータ２７は、複数の二次側コイルを有し、この二次側コイル毎に二次側コイルと同じ組数の外部出力端子を設けるようにしてもよい。これにより、たとえばスイッチング電源モジュール２を、コンピュータのマザーボードに複数の直流電圧を供給するたとえばＡＴＸ規格に準拠した電源装置として形成し利用することができる。
【００６３】
上記各実施の形態では、バッテリコンバータモジュール３およびバッテリモジュール４で、スイッチング電源モジュール２へ直流電圧を供給している。この他にもたとえば、エンジンジェネレータ、太陽光発電装置などの直流電圧を出力することができる直流電圧出力装置から、スイッチング電源モジュール２へ直流電圧を供給するようにしてもよい。
【００６４】
上記各実施の形態では、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２にＡＣ／ＤＣコンバータ２３が接続されている。この他にもたとえば、一対の交流電圧外部入力端子２１，２２に、整流回路を接続してもよい。
【００６５】
上記各実施の形態では、スイッチング電源モジュール２にダイオード９１を設けたり、、バッテリコンバータモジュール３に２つのダイオード７４，７５を設けたりしている。この他にもたとえば、スイッチング電源モジュール２とバッテリコンバータモジュール３とを結ぶ線路にダイオードを設けても、スイッチング電源モジュール２からバッテリコンバータモジュール３への電流の導通を防止することができる。
【００６６】
上記各実施の形態では、一対の直流電圧配線２４，２５の後段に、直流電圧を出力するメインコンバータ２７が接続されている。この他にもたとえば、一対の直流電圧配線２４，２５の後段に、交流電圧を出力するインバータを接続してもよい。これにより、スイッチング電源モジュール２を、インバータ電源モジュールとして利用することができ、バックアップ電源システム１を、無停電電源装置として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】図１は、本発明の実施の形態１に係るバックアップ電源システムを示す斜視図である。
【図２】図２は、図１のバックアップ電源システムの回路構成を示す回路図である。
【図３】図３は、本発明の実施の形態２に係るバックアップ電源システムの回路構成を示す回路図である。
【図４】図４は、本発明の実施の形態２に係るバックアップ電源システムの第一の変形例の回路構成を示す回路図である。
【図５】図５は、本発明の実施の形態２に係るバックアップ電源システムの第二の変形例の回路構成を示す回路図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  バックアップ電源システム
２  スイッチング電源モジュール（電源装置）
３  バッテリコンバータモジュール（直流電圧出力装置）
２１，２２  交流電圧外部入力端子
２３  ＡＣ／ＤＣコンバータ（第一電力変換回路）
２４，２５  直流電圧配線
２７  インバータ（第二電力変換回路）
２８，２９  外部出力端子
３０，３１  直流電圧外部入力端子
４８，４９  直流電圧外部出力端子
７４，７５  ダイオード（逆流防止素子）
９１  ダイオード（逆流防止素子）
【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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