JPS63148836A - 蓄電池充電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、蓄電池充電装置、詳しくは負荷の消費電力
が極端な変動を起したとしても蓄電池には常に最適の充
電電流を供給するようにしたＮ電池充電装置に関する。

〔従来の技術〕

例えば、電話局に設置されている電話用交換機や或いは
銀行等の大型コンピュータセンターに設置されているコ
ンピュータ等には無停電電源装置（Ｕ　Ｐ　Ｓ　：　Ｕ
ｎｉｎｔｅｒｒｕｐｔｅｄ　Ｐｏｗｅｒ　５ｕｐｐｌｙ
）が用いられるのが一般的である。即ち、上述の電話用
交換機等においては商用電源が停電した場合であっても
この電話用交換機等は常に停止することな（動作してい
なければならない。そのため仮令停電のときであっても
電話用交換機等を動作させることができる無停電電源装
置が用いられているのである。

ここで、無停電電源装置の原理の一例を第５図に基づい
て説明する。

図示のように交流の商用電源１０１が整流機能を有する
充電装置１０２の入力端に接続されており、この充電装
置１０２の出力端は負荷１０４と蓄電池１０３とに接続
されていて、この蓄電池１０３はフローティング充電さ
れるようになっている。

そして停電していない通常の場合には商用電源１０１か
ら交流が充電装置１０２に供給され、この充電装置で直
流に変換されて負荷１０４に供給されると共に、蓄電池
１０３をも充電する。

また、商用電源１０１が停電になってしまった場合には
当然のことながら充電装置１０２からは直流が負荷１０
４と蓄電池１０３とには供給されなくなるが、この蓄電
池１０３からは直流が上記負荷１０４に対し供給される
こととなる。そして、この蓄電池１０３から負荷１０４
に対し必要な電力を供給している間に商用電源１０１の
故障の修理や或いは場合によっては充電装置１０２の故
障の修理が行われ、再び前述のように商用電源１０１か
ら交流が充電装置１０２に供給されるようになり、負荷
１０４と蓄電池１０３とに直流が供給されるようになる
。

ここで、充電装置１０２の出力零！（Ｐｓ）と負荷１０
４の消費電力の最大骨（Ｐ、）と蓄電池充電電力骨（ｐ
ｍ　）の関係は次式■によって示される。

Ｐｓ　　”’ＰＰ　　＋ＰＲ・・・・・・・・・・・・
■例えば、負荷の消費電力の最大骨（Ｐ、）が１００Ｋ
Ｗであったとし、蓄電池充電電力骨（ｐｍ　）がｌ０Ｋ
Ｗであったとすると出力容量（Ｐ、）は１１０ＫＷとな
る。

なお、ここで負荷電力量大分（ＰＰ　）としては例えば
交換機の増設をする場合であるとか、或いは夜間はあま
り使用されないが逆に昼間は消費電力が多くなる場合を
考慮したものであり、蓄電池充電電力骨（Ｐ、）として
は例えば停電が解決した後に蓄電池に供給される回復充
電電流を考慮したものである。

〔解決しようとする問題点〕

ところで、上記第５図に示すような無停電電源装置にお
いては若し停電があったとすると、当然のことながら蓄
電池１０３からは電力が負荷に対して供給される。そし
て、ある程度の時間の経過と共に蓄電池１０３に充電さ
れている電力は減少していくこととなり、停電が回復し
た後にはこの減少分を再充電してやる必要がある。

このときに蓄電池１０３に対し回復充電するに要する電
力をＰＥＲとすると、充電装置の出力容量（Ｐ、）とそ
のときにおける負荷１０４の容量（ＰＬ　）との間には
次式■の関係が成立する。

Ｐ！１Ｒ＝Ｐ３　　Ｐｔ・・・・・・・・・・・・■こ
こで出力零１ｔ（Ｐｓ）の値としては前述のようにｌｌ
０ＫＷであり、その時における負荷の容ｉ　（ＰＬ　）
が３０ＫＷであったとすると次式■により８０ＫＷの回
復充電電力（Ｐ　Ｒ１１）が蓄電池１０３に対し供給さ
れることとなる。

８０ＫＷ（ＰＩｌ、ｌ）　士ｌｌ０Ｋ匈（Ｐｓ）−３０
ＫＷ（ｈ）・・・・・・■即ち、前記第５図に示す場合
には負荷１０４０条件によっては蓄電池１０３に対し一
気に８０ＫＷの電力が供給されることとなってしまう。

そのため過充電となり、従来は蓄電池の寿命が７〜８年
であると言われ、蓄電池の寿命を延ばす手段が望まれて
いた。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は上記問題点を解決するために、電源から電力を
供給し所定の変換を行った後負荷に電力を供給すると共
に蓄電池に充電電流を供給するようにした蓄電池充電装
置において、複数の小出力の充電ユニットを並列に接続
するようにしたものである。

また、蓄電池への充電電流の大きさを検出し、この検出
値に応じて複数の充電ユニットの何れから電力を供給す
るかを決定するようにしたものである。

〔作用〕

本発明の蓄電池充電装置の構成は上述のようになってい
るので、現実に蓄電池に充電されている電流の大きさに
応じて複数の充電ユニットの内のいくつから電力を供給
したらよいかを決定することができ、大きな電力を蓄電
池に供給することがないので蓄電池の寿命を縮めてしま
うことがない。

〔実施例〕

以下、この発明の蓄電池充電装置を図示の一実施例に基
づいて説明する。

第１図は本発明の蓄電池充電装置の原理を示すブロック
構成図であり、第２図は上記第１図に示す蓄電池充電装
置の詳細な電気回路図である。

なお、既に第５図において説明済みの部材には同一符号
を付すに留め重ねて説明することを避ける。

第１図に示すように、商用電源１０１は充電装置１０の
入力端に接続されている。この充電装置１０は周知の充
電ユニットｌａ、ｌｂ、・・・・・・・・・１ｎが並列
に接続されて構成されており、例えば夫々の充電ユニッ
トは５４Ｖ、５０Ａという比較的小さい電力を供給でき
るものとする。

そして、上記充電装置１０の出力端は電話用交換機等の
負荷１０４に接続されると共に、蓄電池１０３に接続さ
れている。

この第１図に示すように本発明の要部を示す充電装置１
０は小出力の充電ユニットを並列に並べたものである。

次に第２図によって本発明の蓄電池充電装置の具体的な
電気回路を説明する。

第２図に示すように商用電源１０１は充電ユニッ）ｌａ
、ｌｂ、・・・・・・・・・１ｎの夫々の入力端に並列
に接続されており、これら充電ユニットｌａ。

ｌｂ、・・・・・・・・・１ｎの出力端は互いに接続さ
れていて負荷１０４の電流検出器（ＣＤ）３の入力端に
接続されている。この電流検出器３の第１の出力端は蓄
電池１０３の＋側に接続され、第２の出力端はどの充電
ユニットを運転するかを制御するコントロール部２０の
運転台数判別回路４に接続されている。なお、上記電流
検出器３は例えば銅片からなる周知のシャントを用いて
いる。

この運転台数判別回路４は例えばコンパレータ４ａ、４
ｂ、・・・・・・・・・４ｎが並列に接続されており、
各コンパレータ４ａ、４ｂ、・・・・・・・・・４ｎの
非反転入力端には夫々定電圧ダイオード５ａ、５ｂ、・
・・・・・・・・５ｎが接続されていて、例えば第１の
定電圧ダイオード５ａは１■であり、第２の定電圧ダイ
オード５ｂは２■であり、第ｎの定電圧ダイオード５ｎ
はＩＯＶであるというように設定されている。

そして、上記コンパレータ４ａ、４ｂ、・・・・・・・
・・４ｎの各出力端は前記充電ユニットＩａ、ｌｂ。

・・・・・・・・・１ｎの何れを運転するかを決定する
運転号機決定回路２の入力端に接続されている。

そして、この運転号機決定回路２の第１の出力端は充電
ユニットｌａの第２の入力端に接続されており、この決
定回路２の第２の出力端は充電ユニット１ｂの第２の入
力端に接続され、同様にこの決定回路２の第ｎの出力端
は充電ユニットＩｎの第２の各入力端に接続されている
。

更に、上記各充電ユニットｌａ、ｌｂ、・・・・・・・
・・Ｉｎの夫々の第２の出力端は運転号機決定回路２の
各入力端に接続されている。

次にこのように構成されている蓄電池充電装置の動作を
説明する。

まず停電もしていないし負荷も特別な電力を消費してい
ない場合の動作を述べる。

この場合には第２図に示すように負荷１０４に対しては
負荷電流ＩＬが供給され、電流検出器３を通って蓄電池
１０３には充電電流■８が供給されている。この状態に
おいては電流検出器３により■６が検出されるので、例
えばこの電流検出器３からは２■が出力したとすると、
運転台数判別回路４の第２のコンパレータ４ａおよび４
ｂからＨレベル信号が出力し、その他のコンパレータ４
Ｃ２・・・・・・、４ｎからの出力信号はＬレベルとな
っている。

すると運転号機決定回路２に対してはコンパレータ４ａ
および４ｂからのＨレベルが供給されるので充電ユニッ
ト１ａとＩｂとの２台に対し運転信号が出力される。し
かし、その他の充電ユニットに対しては運転信号が出力
されないのでこれらの充電ユニットは動作をしていない
ことなる。

なお、上記運転号機決定回路２に対しては各充電ユニッ
トｌａ、Ｉｂ、・・・・・・・・・１ｎから運転状態信
号が運転号機決定回路２に対し送られるようになってお
り、運転台数判別回路４からの出力信号と上記運転状態
信号とによって運転されるべき充電ユニットの番号が論
理選択される。

次に、もし商用電源１０１が停電を起こしたとすると、
蓄電池１０３から直流電力が負荷１０４に対し供給され
ることとなり、ある程度の時間が経過すると蓄電池１０
３の充電されていた電力が減少する。

この状態において停電が回復したとすると、商用電源１
０１から電力が各充電ユニットに対し供給されるが、こ
のような停電が回復した場合には、予め例えば充電ユニ
ットの内の半数が運転状態になるように設定しておく。

この状態でもって充電ユニットから直流電流が供給され
ると、蓄電池１０３に対する充電電流は電流検出器３に
よって検出される。この場合には、前述のような停電し
ない場合の電流よりは当然多くの充電電流が電流検出回
路３に流れることとなり、運転台数判別回路４に対して
は例えば８Ｖが供給されたとする。すると、第８のコン
パレータ（図示せず）以下からだけＨレベル信号が運転
号機決定回路２に対し供給されるので、充電ユニッ）ｌ
ａ、ｌｂ、・・・・・・・・・１８に対し運転信号が送
出されることとなる。

このように１〜８までの充電ユニットが運転されたとし
ても、決して蓄電池１０３に対し過充電してしまわない
ような数値が設定されている。

このように停電回復後にあっては常に蓄電池１０３に供
給される電流が監視されているので、供給電流が過大に
なったとすると直ちに運転させるべき充電ユニットの数
を減らすことによって充電電流を少なくすることができ
る。したがって、蓄電池の寿命を縮めてしまうことがな
い。

なお、上記充電ユニッ）１．．１．、・・・・・・・・
・＋　　Ｉｎの夫々の定格出力電流を１、とし、充電ユ
ニットの運転台数をＮ（整数）とすると、次式〇の関係
があり、この弐〇により充電ユニットの運転台数を決定
すればよい。

ｓ また、本発明によれば次のような効果もある。

第３図及び第４図に示すように、本発明による蓄電池充
電装置は筺体１１の中に充電ユニット１２ａ〜１２（ｉ
が現実に実装されている。そして、充電ユニットを実装
することが可能なスペースとして符号１３ａと１３ｂと
で示すスペースが確保されている。

一方、前述の電話交換機用の電源等においてはシステム
としての信顧性を向上させるために冗長運転をする必要
がある。

例えば、電話交換機用の電源としては現実に必要な電流
は２００Ａ＝５０Ａｘ４により２００Ａの電流が必要で
あったとする。このような場合には第１〜４の充電ユニ
ッ）１２ａ〜１２ｄ以外に更に第５と第６の充電ユニッ
トとして上記符号１３ａと１３ｂとに充電ユニットを実
装し並列に接続しておくと、全体としては３００Ａ　（
５０ｘ６）の出力を供給できるようになり仮令第３の充
電ユニッ）１２ｃが故障した場合であっても、蓄電池充
電装置全体としてはダウンしてしまうことがなくそのま
ま連続して使用することが可能になる。

〔効果〕

本発明によれば、負荷の消費電力の変動が大きい場合で
あっても、常に蓄電池に対しては適正な充電電流を供給
できるので蓄電池の寿命を縮めてしまうことがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の蓄電池充電装置の原理を示すブロック
図、第２図は本発明の蓄電池充電装置の具体的構成を示
す電気回路図、第３図及び第４図は本発明の一つの応用
例を説明するための図、第５図は従来の無停電電源装置
の原理を示すブロック図である。 １ａ〜１ｎ・・・・・・・・・充電ユニット、２・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・運転号機決定回
路、３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・電
流検出器、４・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・運転台数判別回路、１０１・・・・・・・・・・・
・・・・商用電流、１０３・・・・・・・・・・・・・
・・蓄電池、１０４・・・・・・・・・・・・・・・負
荷。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、電源から電力を供給し所定の変換を行った後負荷に
   電力を供給すると共に蓄電池に充電電流を供給するよう
   にした蓄電池充電装置において、複数の小出力の充電ユ
   ニットを並列に接続して大出力を得るようにしたことを
   特徴とする蓄電池充電装置。 ２、蓄電池への充電電流の大きさを検出し、この検出値
   に応じて複数の充電ユニットのいずれかから電力を供給
   するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の蓄電池充電装置。