本發(fā)明涉及不間斷供電電源裝置。

背景技術(shù)：

不間斷供電電源裝置是如下的電源裝置：在由于停電等導(dǎo)致成為無法從外部電源向負載裝置提供電力的狀態(tài)時，為了使負載裝置的動作繼續(xù)，從已預(yù)先充電的充電電池向負載裝置提供電力。不間斷供電電源裝置的充電電池在通常時一般用外部電源的電力進行充電。作為用于不間斷供電電源裝置的充電電池的一個示例，已知有例如鎳氫充電電池等堿性充電電池。

堿性充電電池根據(jù)其性質(zhì)，需要以高于額定電壓的電壓進行充電。但是一般在不間斷供電電源裝置中，堿性充電電池的額定電壓與外部電源的電壓相同。因此，僅利用外部電源的電力無法將堿性充電電池充電至充滿電的狀態(tài)。

因此，已知有具備對外部電源的電壓進行升壓的輔助電源(DC/DC轉(zhuǎn)換器)的不間斷供電電源裝置。更具體而言，在堿性充電電池充電時，用輔助電源對外部電源的電壓進行升壓，用該升壓后的電壓對堿性充電電池進行充電。由此，即使是額定電壓與外部電源的電壓相同的堿性充電電池，也能以高于額定電壓的電壓對該堿性充電電池進行充電直至充滿電狀態(tài)。此外，雖然不是不間斷供電電源裝置，但作為使用了輔助電源的技術(shù)的一個示例，已知有如下電動機控制裝置：在電動機的電力需求臨時增加時，通過輔助電源使能提供給電動機的電力量增加(例如參照專利文獻1)。

但是存在以下問題：用輔助電源對外部電源的電壓進行升壓并以該升壓后的電壓對堿性充電電池進行充電的現(xiàn)有技術(shù)在充電時會產(chǎn)生較大的電力損耗。此外，上述的現(xiàn)有技術(shù)中，由于該電力損耗導(dǎo)致的輔助電源發(fā)熱有時會在不間斷供電電源裝置的可靠性等方面成為問題。對于上述的問題，例如已知有如下的充電控制裝置：在對包含串聯(lián)連接的多個單位電池的充電電池進行充電時，進行將該多個單位電池的一部分選擇性地連接至功率轉(zhuǎn)換器的分段充電控制(例如參照專利文獻2)。該進行分段充電控制的充電控制裝置對構(gòu)成充電電池的多個單位電池選擇性地進行充電，因此能夠使用更小型的功率轉(zhuǎn)換器。由此，進行分段充電控制的充電控制裝置能夠減小功率轉(zhuǎn)換器的電力損耗，因此能夠降低功率轉(zhuǎn)換器的發(fā)熱。

現(xiàn)有技術(shù)文獻

專利文獻

特許文獻1:日本專利特開2013-110899號公報

專利文獻2：日本專利特開2009-296820號公報

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

然而，進行上述分段充電控制的充電控制裝置采用的是對構(gòu)成充電電池的多個單位電池選擇性地進行充電的時分充電，因此將充電電池充電至充滿電狀態(tài)可能需要較長的時間。

本發(fā)明是鑒于上述的情況而完成的，其目的是提供一種發(fā)熱較少且能在短時間內(nèi)進行充電的不間斷供電電源裝置。

解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

<本發(fā)明的第1方式>

本發(fā)明第1方式的不間斷供電電源裝置包括：輸入輸出端子，該輸入輸出端子與從外部電源向負載裝置供電的電源線并聯(lián)連接；電池單元，該電池單元的額定電壓是與所述外部電源的電壓相同的電壓；電壓轉(zhuǎn)換裝置，該電壓轉(zhuǎn)換裝置將所述外部電源的電壓轉(zhuǎn)換成相當于所述電池單元的額定電壓與所述電池單元的充電電壓的差分的電壓；充電電路，該充電電路以所述外部電源的電壓與所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓相加后的電壓對所述電池單元進行充電；以及放電電路，該放電電路在所述外部電源停電時，通過所述輸入輸出端子從所述電池單元向所述負載裝置放電。

此處，電池單元的充電電壓是高于電池單元的額定電壓的電壓，是將電池單元充電至充滿電狀態(tài)所需要的電壓。另一方面，外部電源的電壓是與電池單元的額定電壓相同的電壓。因此，不能僅用外部電源的電壓對電池單元進行充電。

電壓轉(zhuǎn)換裝置將外部電源的電壓轉(zhuǎn)換成相當于電池單元的額定電壓與電池單元的充電電壓的差分的電壓。而且，充電電路以外部電源的電壓與電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓相加后的電壓對電池單元進行充電。由此，由于能夠以電池單元的充電電壓對電池單元進行充電，因此不需要像以往那樣進行時分充電控制。因而，能夠在短時間內(nèi)將電池單元充電至充滿電狀態(tài)。

而且，在本發(fā)明中，電壓轉(zhuǎn)換裝置將外部電源的電壓轉(zhuǎn)換成相當于電池單元的額定電壓與電池單元的充電電壓的差分的電壓，因此與對外部電源的電壓進行升壓的現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠大幅地減少由電壓轉(zhuǎn)換裝置所產(chǎn)生的電力損耗。由此，與以往相比能夠大幅地減少電壓轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)熱。

由此，根據(jù)本發(fā)明的第1方式，能夠獲得以下作用效果：能夠提供一種發(fā)熱較少且能在短時間內(nèi)進行充電的不間斷供電電源裝置。

<本發(fā)明的第2方式>

本發(fā)明第2方式的不間斷供電電源裝置包括：輸入輸出端子，該輸入輸出端子與從外部電源向負載裝置供電的電源線并聯(lián)連接；電池單元，該電池單元包含串聯(lián)連接的第1電池組以及第2電池組，并且該電池單元的額定電壓是與所述外部電源的電壓相同的電壓；電壓轉(zhuǎn)換裝置，該電壓轉(zhuǎn)換裝置將所述外部電源的電壓轉(zhuǎn)換成相當于所述電池單元的額定電壓與所述電池單元的充電電壓的差分的電壓；充電電路，該充電電路以所述電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓對所述第一電池組進行充電，并以所述外部電源的電壓對所述第二電池組進行充電；以及放電電路，該放電電路在所述外部電源停電時，通過所述輸入輸出端子從所述電池單元向所述負載裝置放電。

電壓轉(zhuǎn)換裝置將外部電源的電壓轉(zhuǎn)換成相當于電池單元的額定電壓與電池單元的充電電壓的差分的電壓。而且充電電路以電壓轉(zhuǎn)換裝置的輸出電壓對第一電池組進行充電，并以外部電源的電壓對第二電池組進行充電。由此，能夠?qū)﹄姵貑卧牡谝浑姵亟M以及第二電池組以各自的充電電壓(高于額定電壓的電壓)進行充電。而且，第一電池組的充電與第二電池組的充電能夠并行地同時進行，因此不需要像以往那樣進行時分充電控制。因而，能夠在短時間內(nèi)將電池單元充電至充滿電狀態(tài)。

而且，在本發(fā)明中，電壓轉(zhuǎn)換裝置將外部電源的電壓轉(zhuǎn)換成相當于電池單元的額定電壓與電池單元的充電電壓的差分的電壓，因此與對外部電源的電壓進行升壓的現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠大幅地減少由電壓轉(zhuǎn)換裝置所產(chǎn)生的電力損耗。由此，與以往相比能夠大幅地減少電壓轉(zhuǎn)換裝置的發(fā)熱。

由此，根據(jù)本發(fā)明的第2方式，能夠獲得以下作用效果：能夠提供一種發(fā)熱較少并且能在短時間內(nèi)進行充電的不間斷供電電源裝置。

發(fā)明效果

根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種發(fā)熱較少且能在短時間內(nèi)進行充電的不間斷供電電源裝置。

附圖說明

圖1是圖示出本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置的第1實施例的電路圖。

圖2是圖示出本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置的第2實施例的電路圖。

具體實施方式

以下，對于本發(fā)明的實施方式，參照附圖進行說明。

此外，本發(fā)明并不特別限定于以下說明的實施例，當然在權(quán)利要求的范圍內(nèi)所記載的發(fā)明的范圍內(nèi)能進行各種變形。

<第1實施例>

對于本發(fā)明的第1實施例，參照圖1進行說明。

圖1是圖示出本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置10的第1實施例的電路圖。

不間斷供電電源裝置10是如下的電源裝置：在由于停電等導(dǎo)致成為不能從外部電源20向負載裝置30提供電力的狀態(tài)時，為了使負載裝置30的動作繼續(xù)，向負載裝置30提供電力。

第1實施例的不間斷供電電源裝置10包括輸入輸出端子11、電池單元12、DC/DC轉(zhuǎn)換器13、充電電路14、放電電路15、以及控制裝置16。

輸入輸出端子11與從外部電源20向負載裝置30提供電力的電源線21并聯(lián)地連接。此處，外部電源20是例如將商用交流電轉(zhuǎn)換成電壓V1的直流電的電源裝置。此外，負載裝置30是在電壓V1的直流電下進行動作的電子設(shè)備。

電池單元12是額定電壓與外部電源20的電壓V1相同的電池電源。電池單元12包括通過將鎳氫充電電池等堿性充電電池串聯(lián)或并聯(lián)地連接來構(gòu)成的電池組120。此外電池單元12包含對電池組120的電壓及溫度進行檢測的電路(未圖示)。

作為“電壓轉(zhuǎn)換裝置”的DC/DC轉(zhuǎn)換器13將外部電源20的電壓V1轉(zhuǎn)換成相當于電池單元12的額定電壓和電池單元12的充電電壓的差分的電壓V3。更具體而言，DC/DC轉(zhuǎn)換器13是將外部電源20的電壓V1降壓至電壓V3的輸入輸出絕緣性的降壓型DC/DC轉(zhuǎn)換器。DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸入側(cè)中，+端子連接至輸入輸出端子11，－端子接地。此外，DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出側(cè)中，+端子連接至充電電路14的開關(guān)SW1的一端側(cè)，－端子連接至輸入輸出端子11。

充電電路14包含開關(guān)SW1、二極管D1。更具體而言，充電電路14中，開關(guān)SW1的一端側(cè)連接至DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出側(cè)的+端子，開關(guān)SW1的另一端側(cè)連接至二極管D1的陽極。二極管D1的陰極連接至電池單元12的正極端子。在上述的結(jié)構(gòu)的充電電路14中，通過將開關(guān)SW1導(dǎo)通，從而以外部電源20的電壓V1與DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出電壓V3相加后的電壓對電池單元12進行充電。

放電電路15包含開關(guān)SW2、二極管D2。更具體而言，放電電路15中，開關(guān)SW2的一端側(cè)連接至電池單元12的正極端子，開關(guān)SW2的另一端側(cè)連接至二極管D2的陽極。二極管D2的陰極連接至輸入輸出端子11。上述的結(jié)構(gòu)的放電電路15通過在外部電源停電時將開關(guān)SW2導(dǎo)通，從而能夠通過輸入輸出端子11從電池單元12向負載裝置30放電。

控制裝置16是公知的微機控制裝置?？刂蒲b置16基于電池單元12的電壓V2、溫度等，執(zhí)行開關(guān)SW1及開關(guān)SW2的導(dǎo)通/截止等控制。

接著對于第1實施例的不間斷供電電源裝置10的動作，接著參照圖1進行說明。

通常時即在從外部電源20向負載裝置30供電的狀態(tài)下，控制裝置16利用外部電源20的電力將電池單元12充電至充滿電狀態(tài)。更具體而言，通過將開關(guān)SW1導(dǎo)通、將開關(guān)SW2截止，從而以外部電源20的電壓V1與DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出電壓V3相加后的電壓對電池單元12進行充電(符號A)。然后，在充電單元12被充電至充滿電狀態(tài)后，將開關(guān)SW1截止。另一方面，控制裝置16通過在停電時將開關(guān)SW2導(dǎo)通，從而通過輸入輸出端子11將電池單元12的電力向負載裝置30放電(符號B)。

電池單元12的充電電壓是高于電池單元12的額定電壓的電壓，是將電池單元12充電至充滿電狀態(tài)所需要的電壓。如上所述，DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出電壓V3相當于電池單元12的額定電壓與電池單元12的充電電壓的差分。此外，電池單元12的額定電壓是與外部電源20的電壓V1相同的電壓。

例如將額定電壓為1.35V的鎳氫充電電池的電池單位充電至充滿電狀態(tài)所需要的充電電壓為大約1.5V。此處將外部電源20的電壓V1設(shè)為54V。此外將40個額定電壓為1.35V的鎳氫充電電池的電池單位串聯(lián)連接，從而構(gòu)成額定電壓與外部電源20的電壓V1相同即54V的電池單元12。此時，將電池單元12充電至充滿電狀態(tài)所需要的充電電壓為約60V(1.5V×40)。因而將DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出電壓V3設(shè)為約6V即可。

本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置10通過將開關(guān)SW1導(dǎo)通，從而以該充電電壓(電壓V1+V3)對充電單元12進行充電，因此能將電池單元12充電至充滿電狀態(tài)。由此本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置10由于不需要像以往那樣進行時分充電控制，因此能夠在短時間內(nèi)將電池單元12充電至充滿電狀態(tài)。

此外DC/DC轉(zhuǎn)換器13將外部電源20的電壓V1降壓至相當于電池單元12的額定電壓和電池單元12的充電電壓的差分的電壓V3。因此，本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置10與將外部電源20的電壓V1升壓的現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠大幅地減少由DC/DC轉(zhuǎn)換器13產(chǎn)生的電力損耗。由此，本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置10能夠比以往更加大幅地減少DC/DC轉(zhuǎn)換器13的發(fā)熱。

由此根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種發(fā)熱較少且能在短時間內(nèi)進行充電的不間斷供電電源裝置10。

<第2實施例>

對于本發(fā)明的第2實施例，參照圖2進行說明。

圖2是圖示出本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置10的第2實施例的電路圖。

第2實施例的不間斷供電電源裝置10與第1實施例相同，包括輸入輸出端子11、電池單元12、DC/DC轉(zhuǎn)換器13、充電電路14、放電電路15、以及控制裝置16。而且，第2實施例的不間斷供電電源裝置10中，電池單元12的結(jié)構(gòu)與充電電路14的結(jié)構(gòu)與第1實施例不同。除上述以外的結(jié)構(gòu)要素與第1實施例相同，因此對于相同的結(jié)構(gòu)要素標注相同的符號并省略詳細的說明。

第2實施例的電池單元12包含串聯(lián)連接的第1電池組121及第二電池組122，額定電壓是與外部電源20的電壓V1相同的電壓。在第2實施例中，第一電池組121的電壓與第二電池組122的電壓相加后的電壓成為電池單元12的電壓V2。

第2實施例的充電電路14中，除了開關(guān)SW1、二極管D1以外，還包括開關(guān)SW3和二極管D3。更具體而言，充電電路14中，開關(guān)SW1的一端側(cè)連接至DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出側(cè)的+端子，開關(guān)SW1的另一端側(cè)連接至二極管D1的陽極。二極管D1的陰極連接至第一電池組121的正極端子。DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出側(cè)的－端子連接至第一電池組121的負極端子。此外，充電電路14中，開關(guān)SW3的一端側(cè)連接至輸入輸出端子11，開關(guān)SW3的另一端側(cè)連接至二極管D3的陽極。二極管D3的陰極連接至第二電池組122的正極端子。

上述結(jié)構(gòu)的充電電路14能以DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出電壓V3對第一電池組121進行充電，并能夠以外部電源20的電壓V1對第二電池組122進行充電。更具體而言，充電電路14通過將開關(guān)SW1導(dǎo)通，從而以DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出電壓V3對第一電池組121進行充電。此外，充電電路14通過將開關(guān)SW3導(dǎo)通，從而以外部電源20的電壓V1對第二電池組122進行充電。

通常時即在從外部電源20向負載裝置30供電的狀態(tài)下，控制裝置16利用外部電源20的電力將電池單元12充電至充滿電狀態(tài)。更具體而言，通過將開關(guān)SW1及開關(guān)SW3導(dǎo)通，將開關(guān)SW2截止，從而以DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出電壓V3對第一電池組121進行充電(符號C)，以外部電源20的電壓V1對第二電池組122進行充電(符號D)。然后，在第一電池組121被充電至充滿電狀態(tài)后，將開關(guān)SW1截止。而且在第二電池組122被充電至充滿電狀態(tài)后，將開關(guān)SW3截止。另一方面，控制裝置16通過在停電時將開關(guān)SW2導(dǎo)通，從而通過輸入輸出端子11將電池單元12的電力向負載裝置30放電(符號E)。

例如將額定電壓為1.35V的鎳氫充電電池的電池單位充電至充滿電狀態(tài)所需要的充電電壓為大約1.5V。此處將外部電源20的電壓V1設(shè)為54V。此外將40個額定電壓為1.35V的鎳氫充電電池的電池單位串聯(lián)連接，從而構(gòu)成額定電壓與外部電源20的電壓V1相同即54V的電池單元12。此時，將電池單元12充電至充滿電狀態(tài)所需要的充電電壓為約60V(1.5V×40)。因而將DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出電壓V3設(shè)為約6V即可。

而且，電池單元12的第一電池組121若通過將4個額定電壓為1.35V的鎳氫充電電池的電池串聯(lián)連接來構(gòu)成，則其額定電壓為5.4V。此外，電池單元12的第二電池組122若通過將剩余的36個鎳氫充電電池的電池串聯(lián)連接來構(gòu)成，則其額定電壓為48.6V。將額定電壓為5.4V的第一電池組121充電至充滿電狀態(tài)所需要的充電電壓為6V(1.5V×4)，因此能夠以DC/DC轉(zhuǎn)換器13的輸出電壓V3(約6V)充電至充滿電狀態(tài)。此外，將額定電壓為48.6V的第二電池組122充電至充滿電狀態(tài)所需要的充電電壓為54V(1.5V×36)，因此能夠與第一電池組121的充電并行地同時以外部電源20的電壓V1(約54V)充電至充滿電狀態(tài)。

由此，第二實施例的不間斷供電電源裝置10通過將開關(guān)SW1及開關(guān)SW3導(dǎo)通，從而能夠?qū)⒌谝浑姵亟M121及第二電池組122以各自的充電電壓(比額定電壓更高的電壓)進行充電。而且，第一電池組121的充電與第二電池組122的充電能夠并行地同時進行。由此本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置10由于不需要像以往那樣進行時分充電控制，因此能夠在短時間內(nèi)將電池單元12充電至充滿電狀態(tài)。

此外，DC/DC轉(zhuǎn)換器13將外部電源20的電壓V1降壓至相當于電池單元12的額定電壓和電池單元12的充電電壓的差分的電壓V3。因此，本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置10與將外部電源20的電壓V1升壓的現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠大幅地減少由DC/DC轉(zhuǎn)換器13產(chǎn)生的電力損耗。由此，本發(fā)明所涉及的不間斷供電電源裝置10能夠比以往更加大幅地減少DC/DC轉(zhuǎn)換器13的發(fā)熱。

由此根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種發(fā)熱較少并能在短時間內(nèi)進行充電的不間斷供電電源裝置10。

標號說明

10 不間斷供電電源裝置

11 輸入輸出端子

12 電池單元

13 DC/DC轉(zhuǎn)換器

14 充電電路

15 放電電路

16 控制裝置

20 外部電源

21 電源線

30 負載裝置