(57)【要約】【課題】機器の停電バックアップで、小容量の電池を用いても、容量的に不足する分を他部品で補うことで機器の停電バックアップを実現する。【解決手段】  停電の発生から所定の期間は負荷に供給する電圧をバックアップする電池と、前記所定の期間経過後に前記電池に直列に接続してバックアップ電圧を上昇させるコンデンサと、前記バックアップ電圧を監視し所定のしきい値よりも低下したことを検知して前記コンデンサを前記電池に直列に接続する電圧監視部とを備える機器の停電バックアップ構成。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
機器の停電バックアップ構成であって、
停電の発生から所定の期間は負荷に供給する電圧をバックアップする電池と、
前記所定の期間経過後に前記電池に直列に接続してバックアップ電圧を上昇させるコンデンサと、
前記バックアップ電圧を監視し所定のしきい値よりも低下したことを検知して前記コンデンサを前記電池に直列に接続する電圧監視部と
を備える機器の停電バックアップ構成。
【請求項２】
請求項1に記載の機器の停電バックアップ構成において、
前記電圧監視部は主電源が回復したときに前記コンデンサを切り離すこと
を特徴とする機器の停電バックアップ構成。
【請求項３】
請求項1また請求項２に記載の機器の停電バックアップ構成において、
前記電池はニッケル水素電池であること、および／または、
前記コンデンサは電気二重層コンデンサであること
を特徴とする機器の停電バックアップ構成。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、マイコン（ＭＰＵ）を用いたコントローラその他の制御機器の停電時の電源電圧のバックアップにかかる発明である。
【背景技術】
【０００２】
制御機器の電源装置には高い信頼性が要求される。保守・点検の際はもちろん、停電や瞬時電圧低下などの商用電源異常時においても一瞬たりとも停止することは許されず無停止・無瞬断でなければならない。通常、電源の信頼性向上はＵＰＳ（ 無停電電源装置）を付加することで実現される。しかしながら、ＵＰＳ は商用電源と機器内電源との間に接続されるので、商用から負荷までの変換器段数が増え高効率化の妨げとなるほかに、保守・点検時における活線挿抜が困難、といった問題がある。また、ＵＰＳ構成要素である鉛蓄電池とインバータ回路の体積が大きく、電源部小型化の妨げともなる。
【０００３】
上記課題を解決するため、電源内部の直流ラインにバックアップ電源を並列接続した電源システム構成が採用される。バックアップ電源は、ニッケル水素やリチウムイオン電池などの高エネルギー密度の二次電池とその充放電回路により構成される。バックアップ電源の接続位置や実装形態， 回路方式などにおいて様々な提案がされている。特許文献1では、小型・低コストのバックアップ機能付きスイッチング電源装置、及びスイッチング電源システムを備えたシステムを提供する発明が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−０６８３３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年は、容量的に有利であったニッカド電池は環境対応で使用が制限され、ニッケル水素電池への代替が望まれている。しかし、ニッケル水素電池はニッカド電池に比すると瞬時に出力できるピーク電流の容量が落ちる傾向がある。多くのニッケル水素電池を備えようにもスペースの問題がある。
【０００６】
本願発明は、ニッケル水素電池を用いても、容量的に不足する分をほかの回路部品で補うことで機器の停電バックアップを実現することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本願発明は、機器の停電バックアップ構成であって。
停電の発生から所定の期間は負荷に供給する電圧をバックアップする電池と、
前記所定の期間経過後に前記電池に直列に接続してバックアップ電圧を上昇させるコンデンサと、
前記バックアップ電圧を監視し所定のしきい値よりも低下したことを検知して前記コンデンサを前記電池に直列に接続する電圧監視部とを備える機器の停電バックアップ構成である。
【０００８】
さらに、前記電圧監視部は主電源が回復したときに前記コンデンサを切り離すことを特徴とする機器の停電バックアップ構成である。
【０００９】
上記に記載の機器の停電バックアップ構成において、前記電池はニッケル水素電池であること、および／または、前記コンデンサは電気二重層コンデンサであることを特徴とする機器の停電バックアップ構成である。
【発明の効果】
【００１０】
小容量の電池を用いても、容量的に不足する分をほかの回路部品で補うことで機器の停電バックアップを実現することと、スペースの増大を抑えることの効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】従来技術である電池単独でのバックアップ構成を示す。
【図２】本願発明の実施形態にかかるバックアップ電圧の推移を示す。
【図３】本願発明の実施例である電池とコンデンサの直列バックアップ構成回路を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
＜設計思想＞
はじめに、従来技術での構成を基に本願発明の趣旨を述べる。図1のように、制御機器では、主電源１に供給される外部電源（ＡＣまたはＤＣ（図外））が停電すると、当該機器を数十秒程度バックアップして、その間に保存すべきデータをフラッシュメモリなどに書き込む必要がある。実際に、機器がフル稼働しているときには停電後１０秒程度は使用電流値が大きいものであり、電池３の出力は急峻に低下する。電池３の電圧が低下すると、ある電圧で中枢部のマイコンはリセットしてしまうのでデータバックアップは完遂できずに終了してしまうものであった。
【００１３】
図１で示すように、本機器では、通常時に電池３を充電する充電回路２、
また負荷として、例えば三つを例示するがそれらは、負荷１にはマイコン部、
負荷２には入出力部で、プロセス値を計測する入力部と、アクチュエータなどへ駆動信号を出力する出力部から成り立つもの、
負荷３には上位システムとデータ通信する行う通信部などが相当する。
ダイオードＤ１からＤ３は逆流防止のものである。
【００１４】
図２で示す時間推移で説明を続けると、ある時点で停電が発生したとすると、負荷に供給される電圧は図示のように低下していく。マイコンがリセットに至る直前の電圧を
ＶRESETとすると、その直前のT期間が問題である。
時間ｔ１は１０秒程度であり、時間ｔ２（２０秒程度）まで電圧をキープできれば、すべてのデータをバックアップできる。なお、コンデンサはふつう容量が少ないのでバックアップ全時間に使うことはできないが、少なくとも数秒（図示のＴ）だけでも有効である。
【実施例】
【００１５】
図３に本願発明の実施例である回路構成を示す。図１の従来例との差異を中心に述べる。コンデンサＣ１、および電圧監視部１０が新たに備えられていることがわかる。コンデンサＣ１は電気二重層コンデンサ、なお電池３はニッケル水素電池が望ましい。容量、スペースおよび環境保護の観点からである。
【００１６】
逆流防止用のダイオードＤ１，Ｄ２さらにＤ５−７を介してコンデンサＣ１は電池３に直列に配置してある。Ｄ５とＤ７のカソード側を開閉するスイッチＳＷ１が設けられているので、このスイッチＳＷ１がＯＦＦ（開）のときは従来例(図１)と同等構成となるが、スイッチＳＷ１がＯＮ（閉）になるとコンデンサＣ１は電池３に直列に接続されて、負荷に供給される電圧は電池３にコンデンサＣ１に充電されていた電荷放電分が加算される。
【００１７】
このスイッチＳＷ１を開閉するのが電圧監視部１０の役割である。
これは、主電源が停電するとＳＷ１がＯＦＦで電池３から負荷に電圧は供給する。この電圧を監視していて、しきい値ＶRESETになったとき、ＳＷ1をＯＮにする。
その後、主電源１が復電することでD1経由に負荷への供給電圧が復活すれば、ＳＷ1をＯＦＦにして、コンデンサC1は切り離される。なお、コンデンサＣ１への充電は充電回路２から行われる。また、電池３も二次電池であれば充電は行われる。
【産業上の利用可能性】
【００１８】
本願発明では制御用の装置にかかる停電バックアップの構成を示したが、このような機器に限らず、民生用、情報用の機器においても、本願発明の応用は可能である。そして、電池とコンデンサの容量比率を最適化すれば、両差の利点を生かす補助電源も作成できる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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