(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
交流電力が接続される入力端子と、
負荷機器が接続される出力端子と、
当該出力端子に接続される入力切替スイッチと、
バッテリに蓄電された電力を当該入力切替スイッチの一方の切替端子に出力するインバータと、
上記入力端子を上記入力切替スイッチの他方の切替端子に接続するバイパス配線と、
上記入力端子から入力される電力を上記バッテリに給電するコンバータと、
上記交流電源の種類に応じた複数の動作モードの中から１つの動作モードが選択されて設定される設定手段と、
上記入力端子に入力される電力の品質を監視し、所定の品質で無くなったら上記入力切替スイッチを上記他方の切替端子から上記一方の切替端子へ切り替えさせ、更に、上記選択された１つの動作モードの供給時間後には当該一方の切替端子からの電力供給を終了させる制御信号を出力する制御手段と、
を備えることを特徴とする無停電電源システム。
【請求項２】
前記設定手段は、無停電電源装置本体に組み込まれ、選択された１つの動作モードを保持する設定保持部材と、
当該設定保持部材に対して動作モードの選択信号を出力する設定部材と、からなることを特徴とする請求項１記載の無停電電源システム。
【請求項３】
交流電力が接続される入力端子と、
負荷機器が接続される出力端子と、
当該出力端子に接続される入力切替スイッチと、
バッテリに蓄電された電力を当該入力切替スイッチの一方の切替端子に出力するインバータと、
上記入力端子を上記入力切替スイッチの他方の切替端子に接続するバイパス配線と、
上記入力端子から入力される電力を上記バッテリに給電するコンバータと、
上記交流電源の種類に応じた複数の動作モードの中から選択された１つの動作モードを保持する設定保持部材と、
上記入力端子に入力される電力の品質を監視し、所定の品質で無くなったら上記入力切替スイッチを上記他方の切替端子から上記一方の切替端子へ切り替えさせ、更に、上記選択された１つの動作モードの供給時間後には当該一方の切替端子からの電力供給を終了させる制御信号を出力する制御手段と、
を備えることを特徴とする無停電電源装置。
【請求項４】
前記各動作モードでの前記供給時間は、前記バッテリの利用回数及び／又は利用頻度が多ければ多いほど短くなっていることを特徴とする請求項３記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記複数の動作モードには、少なくとも１回も利用されない場合における動作モードが含まれ、かつ、その他の動作モードは当該無利用時の動作モードにおけるバッテリの交換時期と略同一の交換時期となるようにそれぞれの前記供給時間が上記１回も利用されていない場合における動作モードの供給時間よりも短く設定されていることを特徴とする請求項３記載の無停電電源装置。
【請求項６】
前記複数の動作モードには、少なくとも１回も利用されない場合における動作モードが含まれ、かつ、その他の動作モードは当該無利用時の動作モードにおけるバッテリの放電深度よりも浅い放電深度となるようにそれぞれの前記供給時間が上記１回も利用されていない場合における動作モードの供給時間よりも短く設定されていることを特徴とする請求項３記載の無停電電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、所謂ＵＰＳ（Uninterruptible  Power  Supply）などの無停電電源装置およびこれを利用した無停電電源システムに係り、特に、交流電源異常時の電力供給源としてバッテリを利用した無停電電源装置およびこれを利用した無停電電源システムの改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来の無停電電源装置の構成およびその周辺機器を示す回路図である。無停電電源装置５０の入力端子５１には交流電源５２が接続され、出力端子５３には負荷機器５４が接続されている。
【０００３】
無停電電源装置５０は、通常は、入力端子５１から入力された電力をバイパス配線５５および入力切替スイッチ５６を介して出力端子５３へ出力する。また、上記入力電力をＡＣ／ＤＣコンバータ５７にて直流に変換し、この直流電力でバッテリ５８を充電する。
【０００４】
そして、停電などの異常をマイクロコンピュータ５９が検出すると、このマイクロコンピュータ５９からの制御信号によって入力切替スイッチ５６がＤＣ／ＡＣインバータ６０の出力を選択し、これによりバッテリ５８に蓄電された電力が出力端子５３から負荷機器５４に供給される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような無停電電源装置５０において上記バッテリ５８は、無停電電源装置５０にて予定されている定格電圧および電流を所定の期間において供給する電力供給能力が要求される。そして、バッテリ５８の電力供給能力は経時的に低下してしまうので、一般的に無利用時の電力供給能力が製品スペックとして保証する能力を下回る時期において交換するように交換時期が設定されている。
【０００６】
しかしながら、従来の無停電電源装置５０では、入力電圧異常が頻発してしまうと、バッテリ５８の交換時期として設定した期間（一般的に３年〜５年程度）よりも早く、バッテリ５８の寿命が来てしまうなどの課題があった。しかも、その寿命の短縮の程度は、たとえば無停電時に３年半もつバッテリ５８が１日に１回程度の停電があった場合には１年半強しか持たないなどのように、半端ではない。
【０００７】
特に、このようなバッテリ５８の寿命はユーザ自身が目視などにで把握できる類のものではなく、ユーザにおいてはこのようなバッテリ５８の寿命短縮に起因して電力供給能力不足が生じてしまうと、製品の異常と判断してしまう。
【０００８】
本発明は、無停電電源装置に接続した交流電源の電源品質にかかわらず、安定したバッテリの寿命を確保し、これによりユーザにおいては所定の交換時期においてバッテリを交換するだけで、確実に且つ安心して所定の電力供給能力にて電源異常時のバックアップを期待することかできる無停電電源装置および無停電電源システムを得ることを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の無停電電源システムは、交流電力が接続される入力端子と、負荷機器が接続される出力端子と、当該出力端子に接続される入力切替スイッチと、バッテリに蓄電された電力を当該入力切替スイッチの一方の切替端子に出力するインバータと、上記入力端子を上記入力切替スイッチの他方の切替端子に接続するバイパス配線と、上記入力端子から入力される電力を上記バッテリに給電するコンバータと、上記交流電源の種類に応じた複数の動作モードの中から１つの動作モードが選択されて設定される設定手段と、上記入力端子に入力される電力の品質を監視し、所定の品質で無くなったら上記入力切替スイッチを上記他方の切替端子から上記一方の切替端子へ切り替えさせ、更に、上記選択された１つの動作モードの供給時間後には当該一方の切替端子からの電力供給を終了させる制御信号を出力する制御手段と、を備えるものである。
【００１０】
この構成を採用すれば、設定手段にて選択された動作モードに応じた供給時間にてバッテリからの電力供給を停止させることができる。したがって、設定手段にて適切な供給時間の動作モードを設定することで、必要以上のバッテリからの放電を防止することができる。その結果、たとえ１日に１回の利用があったとしても無駄な放電を抑え、放電深度を適切に抑え、バッテリの寿命を延命化させ、寿命を安定化させることができる。
【００１１】
本発明の無停電電源システムは、前記記設定手段が、無停電電源装置本体に組み込まれ、選択された１つの動作モードを保持する設定保持部材と、当該設定保持部材に対して動作モードの選択信号を出力する設定部材と、からなるものである。
【００１２】
この構成を採用すれば、実際の交流電源の状態などに応じて上記設定部材が適切な動作モードを選択し、これに基づいてバッテリの寿命をそれぞれの交流電源の状態において最適化することかできる。
【００１３】
本発明の無停電電源装置は、交流電力が接続される入力端子と、負荷機器が接続される出力端子と、当該出力端子に接続される入力切替スイッチと、バッテリに蓄電された電力を当該入力切替スイッチの一方の切替端子に出力するインバータと、上記入力端子を上記入力切替スイッチの他方の切替端子に接続するバイパス配線と、上記入力端子から入力される電力を上記バッテリに給電するコンバータと、上記交流電源の種類に応じた複数の動作モードの中から選択された１つの動作モードを保持する設定保持部材と、上記入力端子に入力される電力の品質を監視し、所定の品質で無くなったら上記入力切替スイッチを上記他方の切替端子から上記一方の切替端子へ切り替えさせ、更に、上記選択された１つの動作モードの供給時間後には当該一方の切替端子からの電力供給を終了させる制御信号を出力する制御手段と、を備えるものである。
【００１４】
この構成を採用すれば、設定手段にて選択された動作モードに応じた供給時間にてバッテリからの電力供給を停止させることができる。したがって、設定手段にて適切な供給時間の動作モードを設定することで、必要以上のバッテリからの放電を防止することができる。その結果、たとえ１日に１回の利用があったとしても無駄な放電を抑え、放電深度を適切に抑え、バッテリの寿命を延命化させ、寿命を安定化させることができる。
【００１５】
本発明の無停電電源装置は、前記各動作モードでの前記供給時間が、前記バッテリの利用回数及び／又は利用頻度が多ければ多いほど短くなっているものである。
【００１６】
この構成を採用すれば、動作モードの違いによるバッテリの寿命の長短を抑制することができ、バッテリの寿命を設定された動作モードにかかわらず安定化させることができる。
【００１７】
本発明の無停電電源装置は、前記複数の動作モードには、少なくとも１回も利用されない場合における動作モードが含まれ、かつ、その他の動作モードは当該無利用時の動作モードにおけるバッテリの交換時期と略同一の交換時期となるようにそれぞれの前記供給時間が１回も利用されない場合における動作モードの供給時間よりも短く設定されているものである。
【００１８】
この構成を採用すれば、無利用時の動作モードにおける寿命を全ての動作モードにおいて確保することができ、日本で商用交流電源を基準として販売されている他の無停電電源装置と同様の能力バッテリを利用しつつ同様の寿命を確保することができる。したがって、ユーザにおいても必要以上に能力が高いバッテリを利用した無停電電源装置を利用する必要はなく、安価に且つエコロジカルに無停電電源装置を入手することができる。
【００１９】
本発明の無停電電源装置は、前記複数の動作モードには、少なくとも１回も利用されない場合における動作モードが含まれ、かつ、その他の動作モードは当該無利用時の動作モードにおけるバッテリの放電深度よりも浅い放電深度となるようにそれぞれの前記供給時間が１回も利用されない場合における動作モードの供給時間よりも短く設定されているものである。
【００２０】
この構成を採用すれば、動作モードの違いによるバッテリの寿命の長短を抑制することができ、バッテリの寿命を設定された動作モードにかかわらず安定化させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の無停電電源装置およびこれを利用した無停電電源システムについて、図面に基づいて説明する。
【００２２】
図１は本発明の無停電電源システムの構成およびその周辺機器への接続関係を示す回路図である。無停電電源装置１の入力端子２に交流電源３が接続され、出力端子４にコンピュータやシーケンサなどの負荷機器５が接続されている。
【００２３】
無停電電源装置１は、停電時に出力端子４への電力供給源として用いられる停電時電力供給回路６と、出力端子４に接続されるとともに、２つの切替端子の中の一方の切替端子７に停電時電力供給回路６が接続される入力切替スイッチ８と、入力切替スイッチ８の他方の切替端子９と入力端子２とを接続するバイパス配線１０と、入力端子２への入力電圧などを周期的に監視して、入力電力品質の正常／異常に応じた制御信号を入力切替スイッチ８へ出力する所謂制御手段としてのマイクロコンピュータ１１と、時刻情報やバッテリ供給時間に関する情報をマイクロコンピュータ１１へ供給する所謂制御手段としてのタイマ１２と、を備える。
【００２４】
なお、マイクロコンピュータ１１は入力電力品質の異常を所定の期間に渡って検出すると、負荷機器５などへ電源異常を通知するための通知信号を出力する機能を備え、これにより負荷機器５として接続されているコンピュータやシーケンサなどにおいては、それぞれに独自に異常時処理や退避処理を実施することができる。特に、電源を自ら遮断する機能を備えるコンピュータなどにおいてはその設定に応じて電力停止処理を実施することができる。
【００２５】
停電時電力供給回路６は、リチウムイオン電池などの電力を蓄電できるバッテリ１３と、バッテリ１３の電力を上記交流電源３の定格電圧波形と略同様の周期の交流波形に変換して入力切替スイッチ８の一方の端子７に出力するＤＣ／ＡＣインバータ（インバータ）１４と、入力端子２に接続され、交流電源３の正常時の電力にてバッテリ１３を充電するＡＣ／ＤＣコンバータ（コンバータ）１５と、を備える。
【００２６】
また、マイクロコンピュータ１１には、ユーザが無停電電源装置１に接続する交流電源３の種類に応じて無停電電源装置１の動作モードをトリクルモード（動作モード）あるいはサイクルモード（動作モード）に設定するためのモード設定スイッチ１６が接続されている。このモード設定スイッチ１６は、ユーザが自らこれら２つの動作モードの中から選択した１つの動作モードを有効な動作モードとして保持するものであり、所謂設定保持部材あるいは設定手段として機能する。
【００２７】
このトリクルモードは、バッテリ１３からの給電を一度も行わなかった場合には、バッテリ１３の所定の交換時期において、カタログなどに掲載されている無停電電源装置１の電力供給能力（定格電圧、定格電流、トリクルモードにおける供給時間）を保証する動作モードである。したがって、日本の商用交流電源のように、殆ど停電しない電源環境下においては、バッテリ１３を所定の交換期間毎に交換すれば、このような動作モードにおいて無停電電源装置１による上記電力供給能力での電力バックアップを期待することができる。
【００２８】
他方、サイクルモードは、頻繁にバッテリ１３からの給電を行った場合において、カタログなどに掲載されている無停電電源装置１の電力供給能力（定格電圧、定格電流、サイクルモードにおける供給時間）を保証する動作モードである。したがって、商用交流電源が不安定な国や工場内発電所などを交流電源３として利用しているような環境下においては、この動作モードを利用するとよい。
【００２９】
この実施の形態1では特に、上記トリクルモードで利用した場合におけるバッテリの交換期間と、サイクルモードで利用した場合における交換期間とが略同一となるように、それぞれのモードでの電力供給能力を設定した。具体的には、トリクルモードの交換期間を想定し、そのトリクルモードでの交換期間において１日に1回の停電が発生したとしても上記所定の定格電力と同一の電圧および電流を保証することができる時間をサイクルモードにおける供給時間として設定した。
【００３０】
たとえば、トリクルモードでの供給時間をバッテリの最大供給電力の５０％（＝放電深度５０％）に設定することで、トリクルモードでの交換期間を約３．５年としたバッテリにおいては、当該所定の電力供給能力の電圧および電流において約１２００回の放電が可能となるように、その放電深度が約３０％となる時間をサイクルモードでの供給時間として設定する。具体例としては、この放電深度が約３０％となる時間は、放電深度が５０％の場合の３割程度の時間に相当し、定格負荷で４分の供給期間となるバッテリでは約７２秒に設定する。
【００３１】
これにより、ユーザにおいては、選択した動作モードにかかわらず、ひいては途中で動作モードを切り替えたとしても、安心して一定の交換時期においてバッテリを交換すれば、選択した動作モードにおける電力供給能力を期待することができる。
【００３２】
ちなみに、このようなバッテリにおいて、トリクルモードと同様の供給時間にて放電させた場合、約６００回程度しか放電することができない。つまり上記条件の下では１年半強程度しか持たない。したがって、負荷機器５としてシーケンサなどのように、上記通知信号に基づいて電力停止処理を実施することができない負荷機器を接続しているような場合には、1年半もすればバッテリを交換しなければならなくなってしまう。これはサイクルモードでの交換期間の半分以下であり、ユーザには到底受け入れがたいものである。更に、放電深度が１００％の場合には、２００回程度の放電だけで電力供給能力を保証することができなくなってしまう。
【００３３】
そして、マイクロコンピュータ１１には、上記それぞれの動作モードでの供給時間情報が記憶・設定されており、モード設定スイッチ１６の設定に基づいてこれらのうちの一方を選択し、バッテリ１３からの継続電力供給時間が、設定された動作モードでの供給時間以上になったら、バッテリ１３からの電力供給を停止する。
【００３４】
次に動作について説明する。ユーザは、無停電電源装置１の入力端子２に交流電源３を接続し、出力端子４に所定の負荷機器５を接続するとともに、交流電源３の種類に応じてモード設定スイッチ１６にて動作モードを設定する。たとえば、日本において商用交流電源を交流電源３として使用する場合にはトリクルモードを設定し、海外や工場内発電所を交流電源３として使用する場合にはサイクルモードを設定する。
【００３５】
このように初期設定時には、無停電電源装置１は、マイクロコンピュータ１１の制御信号に基づいて入力切替スイッチ８が他方の切替端子９を選択し、入力端子２と出力端子４とがバイパス配線１０および入力切替スイッチ８を介して直接に接続されている。したがって、交流電源３から供給される電力は、そのまま負荷機器５に供給されている。
【００３６】
また、この交流電源１の交流電力は、ＡＣ／ＤＣコンバータ１５によって直流電力に変換され、これによりバッテリ１３が充電される。
【００３７】
このような状態において、交流電源３からの電力供給が停止したり、交流電源３からの電力が異常電圧になったりすると、マイクロコンピュータ１１はこれらの入力電力異常を入力端子２に入力される電力の電圧異常などに基づいて検出し、入力切替スイッチ８に一方の切替端子７を選択させる制御信号を出力する。これにより、バッテリ１３に蓄電された直流電力がＤＣ／ＡＣインバータ１４において交流電力に変換され、出力端子４から負荷機器５へ供給される。したがって、負荷機器５には交流電源３の異常状態にかかわらず所定の品質の交流電力が供給され、これにより正常に動作を継続することができる。なお、この時必要に応じてＡＣ／ＤＣコンバータ１５に対して動作停止制御を行うようにしてもよい。
【００３８】
また、マイクロコンピュータ１１は上記異常状態の検出時においてタイマ１２のカウント値を読み込んだり、タイマ１２にリセットをかけるなどの処理を行う。なお、上記選択された動作モードにおける供給時間の値をタイマ１２に設定しても良い。
【００３９】
そして、マイクロコンピュータ１１は、入力電力の異常状態を周期的に監視し続けるとともに、タイマ１２からのカウント値に基づいてその異常状態の継続時間が所定の期間以上になったと判断すると、負荷機器５へ電源異常を通知するための通知信号を出力する。これによりコンピュータやシーケンサなどの負荷機器５は、それぞれ退避処理や終了処理を実施することができる。特に、自動停止機能を備えるコンピュータにおいては、当該停止処理により電力消費が停止されるので、必要以上の電力消費を防止し、バッテリ１３の放電深度を低く抑えることができる。
【００４０】
更に、マイクロコンピュータ１１は、入力電力の異常状態を周期的に監視し続けるとともに、タイマ１２からのカウント値に基づいてその異常状態の継続時間が上記選択された動作モードにおける供給時間以上になったと判断すると、入力切替スイッチ８による一方の切替端子７の選択を終了させる制御信号を出力する。これにより、バッテリ１３の蓄電電力の負荷機器５への供給は停止され、シーケンサなどのように自動停止機能を具備しない負荷機器５であっても、強制的にそり動作が停止される。なお、一方の切替端子７の選択を終了させるとは、他方の切替端子９を選択する状態であっても良いが、電源電圧異常状態を考慮すると、これらのいずれの切替端子７，９をも選択しない状態とするのが好ましい。
【００４１】
そして、このようにユーザにおいてトリクルモードとサイクルモードとのうちから一方を設定させることで、実際の使用環境に応じた最適な供給時間にてバッテリ１３によるバックアップ運転を実施させ、且つ、それらの動作モードの選択に拘わり無く、所定の交換期間においてバッテリ１３を交換することで、無停電電源装置の電力供給能力を保証することができる。
【００４２】
したがって、通知信号に基づいて電源を停止処理をすることができない工場内のシーケンサや、交流電源３と無停電電源装置１との間の電力供給経路に配電盤を設置し、この配電盤においてタイマーオンオフ制御するＡＴＭシステムなどに適用したとしても、動作モードにかかわらず所定の期間ごとにバッテリ１３を交換するだけで、所定の電力供給能力を期待しつづけることができる。
【００４３】
以上の実施の形態は本発明の好適な実施の形態ではあるが、本発明の要旨を逸脱しない範囲にて種々の変更が可能である。たとえば、上記実施の形態では、ユーザは自らが選択した１つの動作モードをモード設定スイッチ１６に有効な動作モードとして設定して保持させていたが、これ以外にも、無停電電源装置への設定機能がソフトウェアあるいはハードウェア的に組み込まれたコンピュータ（設定部材、設定手段）などから、無停電電源装置本体に組み込まれた設定保持部材（設定手段）へ、動作モードの選択信号を出力させ、この選択に基づいてマイクロコンピュータによる制御を設定するようにしてもよい。
【００４４】
また、上記実施の形態では、トリクルモードとサイクルモードとの２つの動作モードの中から一方を選択するものであるが、サイクルモードの種類を増やすなどをして３つ以上の動作モードが設定できるように構成しても良い。この場合特に、コンピュータにおいて停電ログなどを蓄積しておき、このログに基づいて適宜動作モードを自動的に設定更新するように構成すれば、ユーザにおいてはまったく停電の発生頻度などを意識することなく、所定の交換時期においてバッテリを交換し続けるだけで、無停電電源装置による電力供給能力を維持することができる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明では、無停電電源装置に接続した交流電源の電源品質にかかわらず、安定したバッテリの寿命を確保し、これによりユーザにおいては所定の交換時期においてバッテリを交換するだけで、確実に且つ安心して所定の電力供給能力にて電源異常時のバックアップを期待することかできる無停電電源装置および無停電電源システムを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の無停電電源システムの構成およびその周辺機器への接続関係を示す回路図である。
【図２】  従来の無停電電源装置の構成およびその周辺機器を示す回路図である。
【符号の説明】
１  無停電電源装置
２  入力端子
３  交流電源
４  出力端子
５  負荷機器
６  停電時電力供給回路
７  一方の切替端子
８  入力切替スイッチ
９  他方の切替端子
１０  バイパス配線
１１  マイクロコンピュータ（制御手段）
１２  タイマ（制御手段）
１３  バッテリ
１４  ＤＣ／ＡＣインバータ（インバータ）
１５  ＡＣ／ＤＣコンバータ（コンバータ）
１６  モード設定スイッチ（設定保持部材、設定手段）
【図１】
0003774372.tif 000002
【図２】
0003774372.tif 000003