JP2002354708A - 無停電電源装置 - Google Patents
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- G01R31/378—Arrangements for testing, measuring or monitoring the electrical condition of accumulators or electric batteries, e.g. capacity or state of charge [SoC] specially adapted for the type of battery or accumulator
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- Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 バックアップが可能な時間を正確に表示する
ことができる無停電電源装置を提供する。 【解決手段】 鉛蓄電池の周囲温度を測定し、該周囲温
度から寿命低下係数Ｋを算出し、該寿命低下係数Ｋと鉛
蓄電池の使用時間とを乗算して鉛蓄電池の換算使用時間
Ｌを算出し、該換算使用時間Ｌと、期待寿命と、期待寿
命時における期待容量比率とから放電可能容量係数Ｍを
算出し、該放電可能容量係数Ｍと鉛蓄電池の充電量
（％）及び負荷の消費電力とから、負荷のバックアップ
が可能な時間を表示する。寿命低下係数Ｋは、所定の温
度範囲においてはＫ＝２［（Ｔ−Ｔ 0）／１０］の式を
用い、Ｔ0＝２５℃とする。放電可能容量係数Ｍは、Ｍ
＝１−（期待寿命時における期待容量比率÷期待寿命）
×換算使用時間Ｌ の式を用いる。これらのデータの整
理、演算、記憶はマイクロコン制御部20で行う。
ことができる無停電電源装置を提供する。 【解決手段】 鉛蓄電池の周囲温度を測定し、該周囲温
度から寿命低下係数Ｋを算出し、該寿命低下係数Ｋと鉛
蓄電池の使用時間とを乗算して鉛蓄電池の換算使用時間
Ｌを算出し、該換算使用時間Ｌと、期待寿命と、期待寿
命時における期待容量比率とから放電可能容量係数Ｍを
算出し、該放電可能容量係数Ｍと鉛蓄電池の充電量
（％）及び負荷の消費電力とから、負荷のバックアップ
が可能な時間を表示する。寿命低下係数Ｋは、所定の温
度範囲においてはＫ＝２［（Ｔ−Ｔ 0）／１０］の式を
用い、Ｔ0＝２５℃とする。放電可能容量係数Ｍは、Ｍ
＝１−（期待寿命時における期待容量比率÷期待寿命）
×換算使用時間Ｌ の式を用いる。これらのデータの整
理、演算、記憶はマイクロコン制御部20で行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、無停電電源装置に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】商用電源に停電が発生したときの対策と
して、鉛蓄電池などの蓄電池を内蔵した無停電電源装置
の使用が普及している。
して、鉛蓄電池などの蓄電池を内蔵した無停電電源装置
の使用が普及している。
【０００３】図５は、従来から使用されている無停電電
源装置のブロック図である。２１は無停電電源装置本体
であり、鉛蓄電池3、充電器2、商用電源1の停電を検出
する停電検出回路22、停電時に鉛蓄電池3からの出力を
交流に変換して負荷6に電力を供給するインバータ4、交
流電流検出回路24及び、商用電源１又はインバータ4か
らの出力を切り換えるＵＰＳスイッチ5から構成されて
いる。
源装置のブロック図である。２１は無停電電源装置本体
であり、鉛蓄電池3、充電器2、商用電源1の停電を検出
する停電検出回路22、停電時に鉛蓄電池3からの出力を
交流に変換して負荷6に電力を供給するインバータ4、交
流電流検出回路24及び、商用電源１又はインバータ4か
らの出力を切り換えるＵＰＳスイッチ5から構成されて
いる。
【０００４】すなわち、無停電電源装置は、常時は商用
電源1からＵＰＳスイッチ5を通して負荷6に交流電力が
供給されると同時に、商用電源1の交流電力は充電器2に
より直流電力に変換されて鉛蓄電池3を充電する。商用
電源1が停電すると、停電検出回路22はＵＰＳスイッチ5
をインバータ4側に切換えて、商用電源1から負荷6への
給電を断つ。
電源1からＵＰＳスイッチ5を通して負荷6に交流電力が
供給されると同時に、商用電源1の交流電力は充電器2に
より直流電力に変換されて鉛蓄電池3を充電する。商用
電源1が停電すると、停電検出回路22はＵＰＳスイッチ5
をインバータ4側に切換えて、商用電源1から負荷6への
給電を断つ。
【０００５】その後、インバータ4は停電検出回路22か
らの起動信号を受けると、直ちに起動して鉛蓄電池3の
直流電力を交流電力に変換し、ＵＰＳスイッチ5を通し
て負荷6に電力を供給する。
らの起動信号を受けると、直ちに起動して鉛蓄電池3の
直流電力を交流電力に変換し、ＵＰＳスイッチ5を通し
て負荷6に電力を供給する。
【０００６】最近、商用電源の停電の際に、無停電電源
装置によってバックアップが可能な時間を表示できる構
造にすることが要求されている。すなわち、ユーザとし
ては無停電電源装置が作動している間に、メモリのバッ
クアップを取ったり、使用している機器を正常に終了さ
せたいという要求があるためである。
装置によってバックアップが可能な時間を表示できる構
造にすることが要求されている。すなわち、ユーザとし
ては無停電電源装置が作動している間に、メモリのバッ
クアップを取ったり、使用している機器を正常に終了さ
せたいという要求があるためである。
【０００７】無停電電源装置によってバックアップが可
能な時間は、主に、使用している負荷6の消費電力、鉛
蓄電池3の公称容量及び充電状態に応じて決定してい
た。なお、負荷6の消費電力は、負荷電力検出回路23に
よって比較的容易に決定できるものの、鉛蓄電池3の充
電状態を決定することは難しいものであった。
能な時間は、主に、使用している負荷6の消費電力、鉛
蓄電池3の公称容量及び充電状態に応じて決定してい
た。なお、負荷6の消費電力は、負荷電力検出回路23に
よって比較的容易に決定できるものの、鉛蓄電池3の充
電状態を決定することは難しいものであった。
【０００８】そこで、従来は図３、５に示す手法で鉛蓄
電池3の充電状態を測定して、表示器17に表示してい
た。すなわち、鉛蓄電池3を充電器2で充電する場合に
は、一般的には図３に示すように、充電器2に使用する
パワー・トランジスタの特性やコストを重視して、定電
流−定電圧で充電する方式が用いられている。
電池3の充電状態を測定して、表示器17に表示してい
た。すなわち、鉛蓄電池3を充電器2で充電する場合に
は、一般的には図３に示すように、充電器2に使用する
パワー・トランジスタの特性やコストを重視して、定電
流−定電圧で充電する方式が用いられている。
【０００９】この方式では、図３に示すように、充電初
期の充電量（％）が低い範囲では主に定電流で充電し、
充電量（％）が次第に高くなるにつれて、すなわち、鉛
蓄電池の電圧が高くなるにつれて、充電電流値を減らし
ていき、最終的には定電圧で充電する方式である。
期の充電量（％）が低い範囲では主に定電流で充電し、
充電量（％）が次第に高くなるにつれて、すなわち、鉛
蓄電池の電圧が高くなるにつれて、充電電流値を減らし
ていき、最終的には定電圧で充電する方式である。
【００１０】そこで、鉛蓄電池3の充電量（％）を判断
する方法としては、図３に示されるように、（１）充電
電圧値から判定する方法又は、（２）充電電流値から判
定する方法のいずれかが用いられていた。
する方法としては、図３に示されるように、（１）充電
電圧値から判定する方法又は、（２）充電電流値から判
定する方法のいずれかが用いられていた。
【００１１】充電器2から鉛蓄電池3への充電電流は、シ
ャント8で電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換機11aでデジタル化
して、充電状態検出回路12に入力することによって測定
することができる。
ャント8で電圧に変換し、Ａ／Ｄ変換機11aでデジタル化
して、充電状態検出回路12に入力することによって測定
することができる。
【００１２】鉛蓄電池3の充電電圧は、Ａ／Ｄ変換機11b
でデジタル化して、充電状態検出回路12及び充電器制御
部7に入力することによって測定することができる。充
電状態検出回路12では、充電電流及び充電電圧に応じて
鉛蓄電池の充電量（％）を計算した後、バックアップ時
間計算回路13に出力する。
でデジタル化して、充電状態検出回路12及び充電器制御
部7に入力することによって測定することができる。充
電状態検出回路12では、充電電流及び充電電圧に応じて
鉛蓄電池の充電量（％）を計算した後、バックアップ時
間計算回路13に出力する。
【００１３】一方、充電器制御部7は、鉛蓄電池3の充電
電流及び充電電圧に応じて充電器2を、図３に示される
ように定電流-定電圧充電となるように制御する。
電流及び充電電圧に応じて充電器2を、図３に示される
ように定電流-定電圧充電となるように制御する。
【００１４】負荷6の消費電力は、負荷電力検出回路23
によって測定した後、バックアップ時間計算回路13に入
力する。
によって測定した後、バックアップ時間計算回路13に入
力する。
【００１５】バックアップ時間計算回路13では、使用し
ている鉛蓄電池3の公称容量、前記充電量（％）及び負
荷6の消費電力から、無停電電源装置によってバックア
ップが可能な時間を計算し、出力ポート16を介して表示
器17に出力して表示していた。
ている鉛蓄電池3の公称容量、前記充電量（％）及び負
荷6の消費電力から、無停電電源装置によってバックア
ップが可能な時間を計算し、出力ポート16を介して表示
器17に出力して表示していた。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た方法では、鉛蓄電池3の充電量（％）や、負荷6の消費
電力は把握することはできるものの、バックアップが可
能な時間の正確な推定が難しいという問題点が認められ
た。
た方法では、鉛蓄電池3の充電量（％）や、負荷6の消費
電力は把握することはできるものの、バックアップが可
能な時間の正確な推定が難しいという問題点が認められ
た。
【００１７】すなわち、上記した従来の方式では、鉛蓄
電池の放電可能な容量の経年劣化による影響を考慮して
いないためである。そして、鉛蓄電池の経年劣化は、使
用時の環境温度によっても大きく影響することが明らか
になっている。
電池の放電可能な容量の経年劣化による影響を考慮して
いないためである。そして、鉛蓄電池の経年劣化は、使
用時の環境温度によっても大きく影響することが明らか
になっている。
【００１８】例えば、周囲温度が２５℃で、通常の使用
における期待寿命が５年の鉛蓄電池は、周囲温度が３５
℃では期待寿命が２５℃の半分の２．５年となり、周囲
温度が４５℃では期待寿命が２５℃の１／４の１．２５
年となることが知られている（図４）。なお、一般に満
充電した状態で初期の放電容量の半分（５０％）まで低
下した状態を鉛蓄電池の寿命と呼んでいる。
における期待寿命が５年の鉛蓄電池は、周囲温度が３５
℃では期待寿命が２５℃の半分の２．５年となり、周囲
温度が４５℃では期待寿命が２５℃の１／４の１．２５
年となることが知られている（図４）。なお、一般に満
充電した状態で初期の放電容量の半分（５０％）まで低
下した状態を鉛蓄電池の寿命と呼んでいる。
【００１９】この法則は、鉛蓄電池の寿命要因となる電
極板の格子の腐蝕が、周囲温度が１０℃上昇する毎に２
倍の速度で進行するという、一般にアレニウスの法則と
して知られている化学反応の法則によるものである。
極板の格子の腐蝕が、周囲温度が１０℃上昇する毎に２
倍の速度で進行するという、一般にアレニウスの法則と
して知られている化学反応の法則によるものである。
【００２０】なお、鉛蓄電池を５年以上使用した場合に
は周囲温度にかかわらず、活物質が集電体から脱落した
り、内部抵抗が増加するなどの他の要因で寿命となるこ
とが知られている。
は周囲温度にかかわらず、活物質が集電体から脱落した
り、内部抵抗が増加するなどの他の要因で寿命となるこ
とが知られている。
【００２１】本発明の目的は、バックアップが可能な時
間をより正確に表示することができる無停電電源装置を
提供することである。
間をより正確に表示することができる無停電電源装置を
提供することである。
【００２２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係わる無停電電源装置は、使用時の鉛蓄電
池の周囲温度から算出した寿命劣化係数Ｋ、使用時間か
ら換算使用時間Ｌを算出し、該換算使用時間Ｌ、期待寿
命、期待寿命時における容量比率から放電可能容量係数
Ｍを算出し、該放電可能容量係数Ｍ、鉛蓄電池の充電量
（％）及び負荷による消費電力との関係から、バックア
ップが可能な時間を正確に表示するものである。
に、本発明に係わる無停電電源装置は、使用時の鉛蓄電
池の周囲温度から算出した寿命劣化係数Ｋ、使用時間か
ら換算使用時間Ｌを算出し、該換算使用時間Ｌ、期待寿
命、期待寿命時における容量比率から放電可能容量係数
Ｍを算出し、該放電可能容量係数Ｍ、鉛蓄電池の充電量
（％）及び負荷による消費電力との関係から、バックア
ップが可能な時間を正確に表示するものである。
【００２３】すなわち、第一の発明では、鉛蓄電池の周
囲温度を測定し、該周囲温度から寿命低下係数Ｋを算出
し、該寿命低下係数Ｋと鉛蓄電池の実際の使用時間を乗
算して鉛蓄電池の換算使用時間Ｌを算出し、該換算使用
時間Ｌと期待寿命と期待寿命時における期待容量比率と
から放電可能容量係数Ｍを算出し、該放電可能容量係数
Ｍと鉛蓄電池の充電量とを積算し、該積算して得られた
値と負荷の消費電力とから、負荷のバックアップが可能
な時間を算出して表示することを特徴としている。すな
わち、第一の発明では、鉛蓄電池の周囲温度による劣化
の状況を考慮している。
囲温度を測定し、該周囲温度から寿命低下係数Ｋを算出
し、該寿命低下係数Ｋと鉛蓄電池の実際の使用時間を乗
算して鉛蓄電池の換算使用時間Ｌを算出し、該換算使用
時間Ｌと期待寿命と期待寿命時における期待容量比率と
から放電可能容量係数Ｍを算出し、該放電可能容量係数
Ｍと鉛蓄電池の充電量とを積算し、該積算して得られた
値と負荷の消費電力とから、負荷のバックアップが可能
な時間を算出して表示することを特徴としている。すな
わち、第一の発明では、鉛蓄電池の周囲温度による劣化
の状況を考慮している。
【００２４】第二の発明では、寿命低下係数Ｋは、所定
の温度範囲においてはＫ＝２［（Ｔ −Ｔ0）／１０］の
式で求められ（但し、前記Ｔは平均周囲温度、前記Ｔ0
は一定値である。）、平均周囲温度Ｔが前記Ｔ0より低
いときにはＴ＝Ｔ0と見做した寿命低下係数Ｋを用いる
ことを特徴とし、第三の発明では、前記Ｔ0は、２５℃
とすることを特徴とし、第四の発明では、前記放電可能
容量係数Ｍは、Ｍ＝１−（期待寿命時における期待容量
比率／期待寿命）×換算使用時間Ｌ の式で求められる
ことを特徴としている。
の温度範囲においてはＫ＝２［（Ｔ −Ｔ0）／１０］の
式で求められ（但し、前記Ｔは平均周囲温度、前記Ｔ0
は一定値である。）、平均周囲温度Ｔが前記Ｔ0より低
いときにはＴ＝Ｔ0と見做した寿命低下係数Ｋを用いる
ことを特徴とし、第三の発明では、前記Ｔ0は、２５℃
とすることを特徴とし、第四の発明では、前記放電可能
容量係数Ｍは、Ｍ＝１−（期待寿命時における期待容量
比率／期待寿命）×換算使用時間Ｌ の式で求められる
ことを特徴としている。
【００２５】
【実施例】以下に図１〜４を用いて、本発明に係わる方
法及び装置の動作状況について説明する。 １．無停電電源装置本体 本発明に係わる無停電電源装置本体21は、鉛蓄電池3、
充電器2、商用電源1の停電検出をする停電検出回路22、
停電時に鉛蓄電池3からの出力を交流に変換して負荷6に
電力を供給するインバータ4、交流電流検出回路23及び
商用電源１又はインバータ4からの出力を切り換えるＵ
ＰＳスイッチ5から構成されている。
法及び装置の動作状況について説明する。 １．無停電電源装置本体 本発明に係わる無停電電源装置本体21は、鉛蓄電池3、
充電器2、商用電源1の停電検出をする停電検出回路22、
停電時に鉛蓄電池3からの出力を交流に変換して負荷6に
電力を供給するインバータ4、交流電流検出回路23及び
商用電源１又はインバータ4からの出力を切り換えるＵ
ＰＳスイッチ5から構成されている。
【００２６】すなわち、無停電電源装置は、常時は商用
電源1からＵＰＳスイッチ5を通して負荷6にそのまま交
流電力が供給され、それと同時に商用電源1の交流電力
は、充電器2により直流電力に変換され鉛蓄電池3に充電
される。
電源1からＵＰＳスイッチ5を通して負荷6にそのまま交
流電力が供給され、それと同時に商用電源1の交流電力
は、充電器2により直流電力に変換され鉛蓄電池3に充電
される。
【００２７】商用電源1が停電すると、停電検出回路22
はＵＰＳスイッチ5をインバータ4側に切換えて、商用電
源1から負荷6への給電を断つ。
はＵＰＳスイッチ5をインバータ4側に切換えて、商用電
源1から負荷6への給電を断つ。
【００２８】インバータ4は、停電検出回路22からの起
動信号を受けると、直ちに起動して鉛蓄電池3の直流電
力を交流電力に変換し、ＵＰＳスイッチ5を通して負荷6
に電力を供給する。
動信号を受けると、直ちに起動して鉛蓄電池3の直流電
力を交流電力に変換し、ＵＰＳスイッチ5を通して負荷6
に電力を供給する。
【００２９】本実施例では、１２Ｖ（２Ｖの単電池を６
セル直列接続）で、公称容量が７Ａｈのモノブロック型
の鉛蓄電池を１２個直列接続したものを使用（約１４４
Ｖ）した。周囲温度が２５℃で通常の使用をした場合の
鉛蓄電池5の期待寿命は約５年である。
セル直列接続）で、公称容量が７Ａｈのモノブロック型
の鉛蓄電池を１２個直列接続したものを使用（約１４４
Ｖ）した。周囲温度が２５℃で通常の使用をした場合の
鉛蓄電池5の期待寿命は約５年である。
【００３０】２．マイコン制御部 ２．１ 鉛蓄電池の充電量及び負荷による消費電力の算
出 充電器2から鉛蓄電池3への充電電流は、シャント8で電
圧に変換し、Ａ／Ｄ変換機11aでデジタル化して、充電
状態計算回路12及び充電器制御部7に入力する。一方、
鉛蓄電池3の充電時の電圧は、Ａ／Ｄ変換機11bでデジタ
ル化して、充電状態検出回路12及び充電器制御部7に入
力する。
出 充電器2から鉛蓄電池3への充電電流は、シャント8で電
圧に変換し、Ａ／Ｄ変換機11aでデジタル化して、充電
状態計算回路12及び充電器制御部7に入力する。一方、
鉛蓄電池3の充電時の電圧は、Ａ／Ｄ変換機11bでデジタ
ル化して、充電状態検出回路12及び充電器制御部7に入
力する。
【００３１】充電器制御部7は、鉛蓄電池3の充電電流及
び充電電圧に応じて充電器2を、図３に示されるように
定電流-定電圧充電となるように制御する。
び充電電圧に応じて充電器2を、図３に示されるように
定電流-定電圧充電となるように制御する。
【００３２】鉛蓄電池5の充電器2は、放電状態から充電
する場合でも最大の充電電流で、０．７Ａ（０．１Ｃ
Ａ）となるように制御した。また、満充電状態における
最高の充電電圧を、２．２７５Ｖ／セル（計１６４Ｖ）
となるように制御した（図３）。
する場合でも最大の充電電流で、０．７Ａ（０．１Ｃ
Ａ）となるように制御した。また、満充電状態における
最高の充電電圧を、２．２７５Ｖ／セル（計１６４Ｖ）
となるように制御した（図３）。
【００３３】すなわち、鉛蓄電池5が充電されるにした
がって、充電電流は次第に減少し、充電電圧は次第に上
昇するように充電器2を制御する。そして、最終的には
充電電圧を１６４Ｖと一定になるように制御した。
がって、充電電流は次第に減少し、充電電圧は次第に上
昇するように充電器2を制御する。そして、最終的には
充電電圧を１６４Ｖと一定になるように制御した。
【００３４】充電状態検出回路12では、鉛蓄電池3の充
電電流と充電電圧との関係（図３）から、鉛蓄電池の充
電量（％）を計算した後、その値をバックアップ時間計
算回路13に出力するようにした。
電電流と充電電圧との関係（図３）から、鉛蓄電池の充
電量（％）を計算した後、その値をバックアップ時間計
算回路13に出力するようにした。
【００３５】一方、負荷6の消費電力は、負荷電力検出
回路24によって、交流電流値と電圧値から交流電力値を
計算した後、バックアップ時間計算回路13に入力するよ
うにした。
回路24によって、交流電流値と電圧値から交流電力値を
計算した後、バックアップ時間計算回路13に入力するよ
うにした。
【００３６】２．２ 鉛蓄電池の放電可能容量係数Ｍ ２．２．１ 鉛蓄電池の周囲温度の測定 鉛蓄電池3の周囲温度は、後述するように１分ごとに測
定して蓄積し（図２）、それを１時間にわたって蓄積さ
れた温度の平均値を記憶したものである。例えばサーミ
スタ等の温度センサ18を鉛蓄電池の電槽の外壁に直接固
定する。
定して蓄積し（図２）、それを１時間にわたって蓄積さ
れた温度の平均値を記憶したものである。例えばサーミ
スタ等の温度センサ18を鉛蓄電池の電槽の外壁に直接固
定する。
【００３７】すなわち、温度センサ18によって測定され
た鉛蓄電池3の温度は、Ａ／Ｄ変換機11cによってデジタ
ル化した後に、１時間ごとに温度カウンタ14のそれぞれ
の温度に応じた記憶部に入力して加算する。すなわち、
温度カウンタ14は、それぞれ２５℃以下で使用された時
間、２６℃で使用された時間、…、５０℃以上で使用さ
れた時間を積算して記憶するメモリである。
た鉛蓄電池3の温度は、Ａ／Ｄ変換機11cによってデジタ
ル化した後に、１時間ごとに温度カウンタ14のそれぞれ
の温度に応じた記憶部に入力して加算する。すなわち、
温度カウンタ14は、それぞれ２５℃以下で使用された時
間、２６℃で使用された時間、…、５０℃以上で使用さ
れた時間を積算して記憶するメモリである。
【００３８】２．２．２ 鉛蓄電池の寿命劣化係数Ｋ及
び換算使用時間Ｌの算出 放電可能容量係数計算回路15では、最初に上記した温度
カウンタ14において、それぞれのメモリに入力された値
をもとに寿命劣化係数Ｋを算出し、２５℃での使用に換
算された場合の使用時間（以下、換算使用時間Ｌと呼
ぶ。）を以下の手段で算出する。
び換算使用時間Ｌの算出 放電可能容量係数計算回路15では、最初に上記した温度
カウンタ14において、それぞれのメモリに入力された値
をもとに寿命劣化係数Ｋを算出し、２５℃での使用に換
算された場合の使用時間（以下、換算使用時間Ｌと呼
ぶ。）を以下の手段で算出する。
【００３９】鉛蓄電池の寿命低下係数Ｋは、いわゆるア
レニウスの法則を用いて算出することができる。すなわ
ち、 Ｋ＝２［（Ｔ−Ｔ0）／１０］ で与えられる。但し前記Ｔは平均周期温度、前記Ｔ0は
寿命到達積算値を求める際の前記一定の周囲温度であ
る。
レニウスの法則を用いて算出することができる。すなわ
ち、 Ｋ＝２［（Ｔ−Ｔ0）／１０］ で与えられる。但し前記Ｔは平均周期温度、前記Ｔ0は
寿命到達積算値を求める際の前記一定の周囲温度であ
る。
【００４０】上記した図４に示すように今回は、平均周
囲温度Ｔが所定の温度範囲（２５℃）より低い場合には
Ｔ＝Ｔ0と見做して寿命低下係数Ｋを算出した。一方、
平均周囲温度Ｔが所定の温度範囲（５０℃）よりも高い
場合には、平均周囲温度Ｔを前記所定の温度範囲と見做
して（すなわち、Ｔ＝５０℃とする。）寿命低下係数Ｋ
を算出した。
囲温度Ｔが所定の温度範囲（２５℃）より低い場合には
Ｔ＝Ｔ0と見做して寿命低下係数Ｋを算出した。一方、
平均周囲温度Ｔが所定の温度範囲（５０℃）よりも高い
場合には、平均周囲温度Ｔを前記所定の温度範囲と見做
して（すなわち、Ｔ＝５０℃とする。）寿命低下係数Ｋ
を算出した。
【００４１】したがって、以下において Ｋ＝２［（Ｔ−２５）／１０］ （１） という式を用いて計算した。
【００４２】そして、鉛蓄電池の換算使用時間Ｌと実際
の使用時間との関係を、 Ｌ＝実際の使用時間 × Ｋ （２） として計算した。
の使用時間との関係を、 Ｌ＝実際の使用時間 × Ｋ （２） として計算した。
【００４３】例えば、（２）式より、２６℃で１時間の
使用は、２５℃での換算使用時間Ｌとして１．０７時間
に相当する。また、３５℃の１時間の使用は、２５℃で
の換算使用時間Ｌとして２時間の使用に相当する。
使用は、２５℃での換算使用時間Ｌとして１．０７時間
に相当する。また、３５℃の１時間の使用は、２５℃で
の換算使用時間Ｌとして２時間の使用に相当する。
【００４４】２．２．３ 鉛蓄電池の放電可能容量係数
Ｍの算出 次に、放電可能容量係数計算回路15は、換算使用時間Ｌ
から放電可能容量係数Ｍを計算する。
Ｍの算出 次に、放電可能容量係数計算回路15は、換算使用時間Ｌ
から放電可能容量係数Ｍを計算する。
【００４５】上記したように、鉛蓄電池は期待寿命の末
期の期待容量は、初期の放電容量の半分としている。し
たがって、初期の放電可能容量係数Ｍを１とすると、２
５℃で５年間（４３８００時間後）使用された場合の期
待寿命時における期待容量比率は０．５となる。すなわ
ち、 Ｍ＝１−(期待寿命時の期待容量比率÷期待寿命)×換算使用時間Ｌ （３） すなわち、２５℃で５年間使用された鉛蓄電池の放電可
能容量係数Ｍは、上記（３）式で表され、この場合に放
電可能容量係数Ｍは０．５となる。
期の期待容量は、初期の放電容量の半分としている。し
たがって、初期の放電可能容量係数Ｍを１とすると、２
５℃で５年間（４３８００時間後）使用された場合の期
待寿命時における期待容量比率は０．５となる。すなわ
ち、 Ｍ＝１−(期待寿命時の期待容量比率÷期待寿命)×換算使用時間Ｌ （３） すなわち、２５℃で５年間使用された鉛蓄電池の放電可
能容量係数Ｍは、上記（３）式で表され、この場合に放
電可能容量係数Ｍは０．５となる。
【００４６】 Ｍ＝１−（０．５÷４３８００）×４３８００ ＝０．５ また、鉛蓄電池が３５℃で２年間（１７５２０時間）使
用されていたとすると、（１）式よりＫ＝２となり、２
５℃での換算使用時間Ｌは（２）式より、 Ｌ＝２ ×１７５２０時間 すなわち、２５℃における３５０４０時間（４年）に相
当することとなる。
用されていたとすると、（１）式よりＫ＝２となり、２
５℃での換算使用時間Ｌは（２）式より、 Ｌ＝２ ×１７５２０時間 すなわち、２５℃における３５０４０時間（４年）に相
当することとなる。
【００４７】このときの（３）式より求められる鉛蓄電
池の放電可能容量係数Ｍは、Ｍ＝０．６となっており、
使用初期の放電容量の６０％まで劣化していると推定さ
れる。
池の放電可能容量係数Ｍは、Ｍ＝０．６となっており、
使用初期の放電容量の６０％まで劣化していると推定さ
れる。
【００４８】Ｍ＝１−（０．５÷４３８００） × ３５
０４０＝ ０．６ ２．３ バックアップが可能な時間の算出 バックアップ時間計算回路13は、上記した充電状態計算
回路12から出力される鉛蓄電池3の充電量（％）、放電
可能容量係数計算回路15から出力される放電可能容量係
数Ｍ及び負荷電力検出回路23から出力される負荷6の消
費電力をもとにして、無停電電源装置によってバックア
ップが可能な時間を算出し、出力ポート16を介して表示
器17に出力する部分である。
０４０＝ ０．６ ２．３ バックアップが可能な時間の算出 バックアップ時間計算回路13は、上記した充電状態計算
回路12から出力される鉛蓄電池3の充電量（％）、放電
可能容量係数計算回路15から出力される放電可能容量係
数Ｍ及び負荷電力検出回路23から出力される負荷6の消
費電力をもとにして、無停電電源装置によってバックア
ップが可能な時間を算出し、出力ポート16を介して表示
器17に出力する部分である。
【００４９】例えば、初期に満充電状態（充電量が１０
０％）で用いた場合に、一定の負荷6を６０分のバック
アップが可能な鉛蓄電池を使用したと仮定する。そし
て、３５℃で２年間（１７５２０時間）使用された後に
ついて、従来の方式と本発明に係わる方式を用いた場合
とにおいて、無停電電源装置によるバックアップが可能
となる時間を以下のように比較した。
０％）で用いた場合に、一定の負荷6を６０分のバック
アップが可能な鉛蓄電池を使用したと仮定する。そし
て、３５℃で２年間（１７５２０時間）使用された後に
ついて、従来の方式と本発明に係わる方式を用いた場合
とにおいて、無停電電源装置によるバックアップが可能
となる時間を以下のように比較した。
【００５０】（従来の方式を用いた場合のバックアップ
が可能な表示時間）従来の方式では、鉛蓄電池の充電量
が９０％、３５℃で２年間（１７５２０時間）使用され
た場合の放電時間は（４）式のように表示されていた。
すなわち、従来は使用状況による放電容量の劣化につい
ては考慮されていなかった。
が可能な表示時間）従来の方式では、鉛蓄電池の充電量
が９０％、３５℃で２年間（１７５２０時間）使用され
た場合の放電時間は（４）式のように表示されていた。
すなわち、従来は使用状況による放電容量の劣化につい
ては考慮されていなかった。
【００５１】 ６０分×０．９ ＝ ５４分 （４） （本発明に係わる方式を用いた場合のバックアップが可
能な表示時間）本発明に係わる方式では、鉛蓄電池の充
電量が９０％、３５℃で２年間（１７５２０時間）使用
された場合の放電時間は（５）式のように表示される。
能な表示時間）本発明に係わる方式では、鉛蓄電池の充
電量が９０％、３５℃で２年間（１７５２０時間）使用
された場合の放電時間は（５）式のように表示される。
【００５２】 ６０分×０．９×０．６（Ｍ） ＝ ３２．４分 （５） すなわち、本発明に係わる方式は、鉛蓄電池の充電量
（％）、負荷による消費電力に加えて、鉛蓄電池の使用
温度を考慮してバックアップが可能な時間を算出して表
示しているため、従来の方式に比べてより正確な表示が
可能にすることができる。なお、バックアップ可能な時
間を表示する手段として、例えばＬＥＤによるバーグラ
フ表示することも、数字として３２．４分と表示するこ
ともできる。
（％）、負荷による消費電力に加えて、鉛蓄電池の使用
温度を考慮してバックアップが可能な時間を算出して表
示しているため、従来の方式に比べてより正確な表示が
可能にすることができる。なお、バックアップ可能な時
間を表示する手段として、例えばＬＥＤによるバーグラ
フ表示することも、数字として３２．４分と表示するこ
ともできる。
【００５３】２．４ 本発明に係わるソフトウエア 本発明に係わる無停電電源装置による負荷のバックアッ
プが可能な時間を算出するソフトウエアについて、図２
を用いて詳細に説明する。
プが可能な時間を算出するソフトウエアについて、図２
を用いて詳細に説明する。
【００５４】ステップＳＴ１００では、まず温度カウン
タ14のうち、２５℃〜５０℃までの時間カウンタを０ク
リアする。上記したように、２５℃以下の温度の場合に
は、２５℃のカウンタに記憶され、５０℃以上の温度の
場合には、５０℃のカウンタにそれぞれ記憶される。
タ14のうち、２５℃〜５０℃までの時間カウンタを０ク
リアする。上記したように、２５℃以下の温度の場合に
は、２５℃のカウンタに記憶され、５０℃以上の温度の
場合には、５０℃のカウンタにそれぞれ記憶される。
【００５５】ステップＳＴ１１０では、鉛蓄電池の使用
時間を計測のためのタイマをスタートする。
時間を計測のためのタイマをスタートする。
【００５６】ステップＳＴ１２０では、１分経過したか
否かをチェックする。
否かをチェックする。
【００５７】ステップＳＴ１３０では、温度センサ18か
らＡ／Ｄ変換器11cを通して周囲温度を読み取る。すな
わち、１分ごとに周囲温度を測定する。
らＡ／Ｄ変換器11cを通して周囲温度を読み取る。すな
わち、１分ごとに周囲温度を測定する。
【００５８】ステップＳＴ１４０では、１分ごとに読み
取った周囲温度を平均温度エリアに加算する。
取った周囲温度を平均温度エリアに加算する。
【００５９】ステップＳＴ１５０では、１時間経過した
か否かをチェックする。
か否かをチェックする。
【００６０】ステップＳＴ１６０では、１時間経過して
いれば平均温度エリアの値を６０で割り、その商を平均
温度エリアにセットする。この操作によって、平均温度
エリアには１分毎に測定した温度の１時間の平均温度が
セットされる。
いれば平均温度エリアの値を６０で割り、その商を平均
温度エリアにセットする。この操作によって、平均温度
エリアには１分毎に測定した温度の１時間の平均温度が
セットされる。
【００６１】ステップＳＴ１７０では、平均温度エリア
８の値が２４℃以下かをチェックする。
８の値が２４℃以下かをチェックする。
【００６２】ステップＳＴ１８０では、平均温度エリア
が２４℃以下の場合は、平均温度エリアに２５℃をセッ
トする。２５℃以下の温度では、蓄電池の需要は５年と
一定とみなしているためである。
が２４℃以下の場合は、平均温度エリアに２５℃をセッ
トする。２５℃以下の温度では、蓄電池の需要は５年と
一定とみなしているためである。
【００６３】ステップＳＴ２００では、それぞれ平均温
度エリアの温度に相当する温度カウンタ14を、１カウン
ト加算する。
度エリアの温度に相当する温度カウンタ14を、１カウン
ト加算する。
【００６４】ステップＳＴ２１０では、Ａ／Ｄ変換器11
aから充電電流値を充電状態検出回路12に読みこむ。
aから充電電流値を充電状態検出回路12に読みこむ。
【００６５】ステップＳＴ２２０では、充電状態検出回
路12によって充電量（％）を計算して、その結果をバッ
クアップ時間計算回路13に出力する。
路12によって充電量（％）を計算して、その結果をバッ
クアップ時間計算回路13に出力する。
【００６６】ステップＳＴ２３０では、鉛蓄電池の使用
されてきた温度環境から、放電可能容量係数計算回路15
で放電可能容量係数Ｍを算出して、その結果をバックア
ップ時間計算回路13に出力する。
されてきた温度環境から、放電可能容量係数計算回路15
で放電可能容量係数Ｍを算出して、その結果をバックア
ップ時間計算回路13に出力する。
【００６７】ステップＳＴ２４０では、負荷電力計算回
路23によって負荷6の消費している電力を測定し、その
結果をバックアップ時間計算回路13に出力する。
路23によって負荷6の消費している電力を測定し、その
結果をバックアップ時間計算回路13に出力する。
【００６８】ステップＳＴ２５０では、バックアップ時
間計算回路13において、鉛蓄電池の充電量（％）、放電
可能容量係数Ｍ、負荷6の消費電力をもとに、負荷6のバ
ックアップが可能な放電可能時間を計算する。
間計算回路13において、鉛蓄電池の充電量（％）、放電
可能容量係数Ｍ、負荷6の消費電力をもとに、負荷6のバ
ックアップが可能な放電可能時間を計算する。
【００６９】ステップＳＴ２６０では、放電可能時間を
出力ポート16を通して表示器17に表示する。
出力ポート16を通して表示器17に表示する。
【００７０】ステップＳＴ２７０では、平均温度エリア
に０を入力する。
に０を入力する。
【００７１】ステップＳＴ２８０では、タイマをイニシ
ャライズした後、ステップ１２０に戻る。
ャライズした後、ステップ１２０に戻る。
【００７２】
【発明の効果】上述したように、本発明に係わる無停電
電源装置は、鉛蓄電池の充電量（％）と負荷による消費
電力に加えて、鉛蓄電池の使用されてきた周囲温度も考
慮している。したがって、無停電電源装置によってバッ
クアップすることが可能な時間を、従来に比べて正確に
表示することができるため優れたものである。
電源装置は、鉛蓄電池の充電量（％）と負荷による消費
電力に加えて、鉛蓄電池の使用されてきた周囲温度も考
慮している。したがって、無停電電源装置によってバッ
クアップすることが可能な時間を、従来に比べて正確に
表示することができるため優れたものである。
【図１】本発明に係わる無停電電源装置のブロック図で
ある。
ある。
【図２】本発明に係わる無停電電源装置のソフトウエア
である。
である。
【図３】充電時における鉛蓄電池の充電電流と充電電圧
の変化を示す概略図である。
の変化を示す概略図である。
【図４】鉛蓄電池の周囲温度と寿命についての関係であ
る。
る。
【図５】従来から使用されている無停電電源装置のブロ
ック図である。
ック図である。
１：商用電源、２：充電器、３：鉛蓄電池、４：インバ
ータ、５：UPSスイッチ６：負荷、７：充電器制御部、
８：シャント、９：充電電流検出回路、１０：蓄電池電
圧検出回路、１１ａ〜ｃ：Ａ／Ｄ変換機、１２：充電状
態計算回路、１３：バックアップ時間計算回路、１４：
温度カウンタ、１５：放電可能容量係数計算回路、１
６：出力ポート、１７：表示器、１８：温度センサ、２
０：マイコン制御部、２１：無停電電源装置本体、２
２：停電検出回路、２３：負荷電力検出回路
ータ、５：UPSスイッチ６：負荷、７：充電器制御部、
８：シャント、９：充電電流検出回路、１０：蓄電池電
圧検出回路、１１ａ〜ｃ：Ａ／Ｄ変換機、１２：充電状
態計算回路、１３：バックアップ時間計算回路、１４：
温度カウンタ、１５：放電可能容量係数計算回路、１
６：出力ポート、１７：表示器、１８：温度センサ、２
０：マイコン制御部、２１：無停電電源装置本体、２
２：停電検出回路、２３：負荷電力検出回路
フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G016 CB12 CB31 CC01 CC06 CC07 CC10 CC12 CC13 CC16 CC21 CC23 CC27 CD14 CF06 5G003 AA01 BA01 CA01 CA11 CB01 CC02 DA07 DA18 EA08 FA08 GB06 GC05 5G015 FA04 GA04 HA13 JA21 JA34 JA35 JA59 KA05 5H007 AA05 AA06 AA12 AA17 BB05 DB02 DB07 DC02 DC05 DC08
Claims (4)
- 【請求項１】 鉛蓄電池の周囲温度を測定し、該周囲温
度から寿命低下係数Ｋを算出し、該寿命低下係数Ｋと鉛
蓄電池の実際の使用時間を乗算して鉛蓄電池の換算使用
時間Ｌを算出し、該換算使用時間Ｌと期待寿命と期待寿
命時における期待容量比率とから放電可能容量係数Ｍを
算出し、該放電可能容量係数Ｍと鉛蓄電池の充電量とを
積算し、該積算して得られた値と負荷の消費電力とか
ら、負荷のバックアップが可能な時間を算出して表示す
ることを特徴とする無停電電源装置。 - 【請求項２】 前記寿命低下係数Ｋは、所定の温度範囲
においてはＫ＝２［ （Ｔ−Ｔ0）／１０］の式で求めら
れ（但し、前記Ｔは平均周囲温度、前記Ｔ0は一定値で
ある。）、平均周囲温度Ｔが前記Ｔ0より低いときには
Ｔ＝Ｔ0と見做した寿命低下係数Ｋを用いることを特徴
とする請求項１記載の無停電電源装置。 - 【請求項３】 前記Ｔ0は、２５℃とすることを特徴と
する請求項２記載の無停電電源装置。 - 【請求項４】 前記放電可能容量係数Ｍは、Ｍ＝１−
（期待寿命時における期待容量比率÷期待寿命）×換算
使用時間Ｌ の式で求められることを特徴とする請求項
１、２又は３記載の無停電電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001154809A JP2002354708A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 無停電電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001154809A JP2002354708A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 無停電電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002354708A true JP2002354708A (ja) | 2002-12-06 |
Family
ID=18999094
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001154809A Abandoned JP2002354708A (ja) | 2001-05-24 | 2001-05-24 | 無停電電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002354708A (ja) |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
2001
- 2001-05-24 JP JP2001154809A patent/JP2002354708A/ja not_active Abandoned
Cited By (17)
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| JP2015082387A (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-27 | 三菱重工業株式会社 | 劣化関数算出装置、劣化率推定装置、劣化率推定システム、劣化関数算出方法、劣化率推定方法、及びプログラム |
| WO2015060200A1 (ja) * | 2013-10-22 | 2015-04-30 | 三菱重工業株式会社 | 劣化関数算出装置、劣化率推定装置、劣化率推定システム、劣化関数算出方法、劣化率推定方法、及びプログラム |
| US20160231389A1 (en) * | 2013-10-22 | 2016-08-11 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | Deterioration function calculation device, deterioration rate estimation device, deterioration rate estimation system, deterioration function calculation method, deterioration rate estimation method, and program |
| JP2016127753A (ja) * | 2015-01-07 | 2016-07-11 | 株式会社東芝 | 負荷制御装置、負荷制御方法及びコンピュータプログラム |
| CN108667121A (zh) * | 2017-03-31 | 2018-10-16 | 神华集团有限责任公司 | 一种应急电源系统容量确定方法、装置及系统 |
| CN108667121B (zh) * | 2017-03-31 | 2021-01-22 | 国家能源投资集团有限责任公司 | 一种应急电源系统容量确定方法、装置及系统 |
| JP2021141683A (ja) * | 2020-03-04 | 2021-09-16 | 東芝三菱電機産業システム株式会社 | 無停電電源装置および無停電電源装置の制御方法 |
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| JP7456393B2 (ja) | 2021-01-14 | 2024-03-27 | トヨタ自動車株式会社 | バッテリ制御システム、バッテリ制御方法、バッテリ制御プログラム、車両 |
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