無停電電源装置、電源処理方法および電源処理プログラム
【課題】 製造不良に起因するものを含めた二次電池の熱逸走を防止すると共に、熱逸走によるシステムの信頼性や運用性の低下を防止する。
【解決手段】 無停電電源装置は、入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる二次電池と、入力電源から前記二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する算出手段と、算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に二次電池への充電電流の供給を停止する充電停止手段とを備える。
【解決手段】 無停電電源装置は、入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる二次電池と、入力電源から前記二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する算出手段と、算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に二次電池への充電電流の供給を停止する充電停止手段とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無停電電源装置、電源処理方法および電源処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータを含む電子機器や、情報処理システム、ハブおよびルータを含む通信機器や、ネットワークシステム等の、信頼性および運用性を向上するために、様々な手段が考慮されている。そのような手段の１つとして効果の著しいものに、無停電電源装置がある。機器およびシステムの稼働には電源供給が必要不可欠であるため、無停電電源装置は、機器およびシステムの信頼性や運用性の向上に大いに寄与している。
【０００３】
無停電電源装置は、バッテリを有しているので、入力される交流電源が停電となった場合にも、バッテリに蓄えられた電力を電子機器に供給することができる。したがって、無停電電源装置は、停電時間が短い場合、停電が復旧するまで電子機器に電力を供給することができる。一方、停電時間が長い場合、無停電電源装置は、バッテリの電力量を考慮した上で、電子機器の動作を再開できる状態で停止する（シャットダウンする）こともできる。
【０００４】
無停電電源装置のバッテリとして、メンテナンスフリー化、小型化、低価格化等の要求が高まっていることから、制御弁式鉛蓄電池が広く使用されている。
【０００５】
制御弁式鉛蓄電池は、正極板に二酸化鉛を、負極板に海綿状の鉛を、電解液に希硫酸を、それぞれ用いた二次電池である。制御弁式鉛蓄電池は、正極、負極の双方から電解液中に硫酸イオンが移動することにより充電され、電解液中の硫酸イオンが正極、負極の双方に移動することにより放電する。
【０００６】
制御弁式鉛蓄電池が充電されるとき、該電池および周辺の温度が上昇し、それにより充電電流が増加する。これは、充電されるときの電解液の分解により正極において酸素発生量が増大することと、密閉反応効率の向上に伴い負極において酸素吸収反応速度が増加することとの相乗効果により起こるものである。この反応熱と充電電流の増加に伴うジュール熱の発生速度が、バッテリの熱拡散速度よりも大きくなると、バッテリ温度が周囲温度以上に上昇する。そして、さらにバッテリ温度が上昇し、充電電流が増加するという悪循環が起こる。
【０００７】
これは、「熱逸走」と呼ばれる現象である。熱逸走が起こると、バッテリの内部温度および内圧が上昇し、バッテリの安全弁機能により開弁し、開弁によりガスが放出され、その結果電解液が減少し、それによる内部抵抗の異常増加に伴って充電電流が減少する。その結果、熱逸走が収束する。熱逸走が発生すると、バッテリの保持時間がなくなることによりバッテリ性能が喪失したり、バッテリから発煙が発生したり、バッテリ電槽が熱変形したりするといった不都合が生じる。
【０００８】
例えば、特許文献１に、熱逸走を防止する手段が記載される。特許文献１は、負極板の水素過電圧を高くすることによりフロート充電中の正極のガス発生量を低減し、さらにその効果の持続性を高めることにより、バッテリが熱逸走するのを防止することを記載する。
【０００９】
また、特許文献２は、無停電電源装置を始動する際に、バックアップ用バッテリが正常であるか否かを判別することを記載する。
【００１０】
また、特許文献３は、二次電池の劣化を考慮し、安全性を向上する無停電電源装置を記載する。
【００１１】
ところで、バッテリは、通常、１個あたり２［Ｖ］のセル（単電池）を複数個直列に接続して構成される。例えば、６個のセルを直列に接続した１２［Ｖ］のバッテリや、１２個のセルを直列に接続した２４［Ｖ］のバッテリ等が使われる。
【００１２】
セルは、正極板、負極板およびセパレータを備える。セルは、製造上において一定の確率で電極格子の機械的欠陥（バリやゆがみ）あるいは異物混入等の製造不良が発生する。このような欠陥を持つセルは、長時間使用される間にセパレータが貫通され、電極間短絡が発生する場合がある。その結果、正常なセルが過電圧状態になる。
【００１３】
これにより、充電電流の増加、ジュール熱の増加、温度上昇による電極部の化学反応速度の増加が生じ、そしてさらなる充電電流の増加、ジュール熱の増加が生じるという悪循環、すなわち熱逸走が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−１１７８５６号公報
【特許文献２】特開平２−２４２１７８号公報
【特許文献３】特開２０００−６００２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に記載の熱逸走防止手段では、熱逸走に至る危険性を抑制できても、上記原因による熱逸走を防止できないという課題がある。
【００１６】
また、特許文献２には、無停電電源装置を始動する際にバッテリが正常か否かを判定することは記載されるが、無停電電源装置の動作中に起こりうる熱逸走を防止することは記載されていない。
【００１７】
また、特許文献３には、電池温度検出手段と時間補正指示手段とにより温度による速度の補正を行うことで、電池の劣化を考慮することは記載されるが、無停電電源装置の動作中に起こりうる熱逸走を防止することは記載されていない。
【００１８】
本願発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、製造不良に起因するものを含めた二次電池の熱逸走を防止すると共に、熱逸走によるシステムの信頼性や運用性の低下を防止する無停電電源装置、電源処理方法および電源処理プログラムを提供することを主要な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る無停電電源装置は、入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる二次電池と、入力電源から前記二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する算出手段と、算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に二次電池への充電電流の供給を停止する充電停止手段とを備える。
【００２０】
本発明に係る電源処理方法は、入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出し、算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に二次電池への充電電流の供給を停止することを備える。
【００２１】
なお同目的は、上記の各構成を有する無停電電源装置、並びに電源処理方法を、コンピュータによって実現するコンピュータ・プログラム、およびそのコンピュータ・プログラムが格納されている、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体によっても達成される。
【発明の効果】
【００２２】
本願発明によれば、製造不良に起因するものを含めた二次電池の熱逸走を防止すると共に、熱逸走によるシステムの信頼性や運用性の低下を防止することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】定電圧定電流充電方式の充電特性の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る無停電電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
第１の実施形態
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無停電電源装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、無停電電源装置１００は、二次電池１０１、算出部１０２および充電停止部１０３を備える。
【００２６】
二次電池１０１は、入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる。算出部１０２は、入力電源から二次電池１０１に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する。充電停止部１０３は、算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に二次電池１０１への充電電流の供給を停止する。
【００２７】
二次電池１０１は、以下に示す第２および第３の実施形態のバッテリに相当し、入力電源は、同じく商用電源等、入力端子、コンバータに相当する。また、算出部１０２は同じく充電電流検出器、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ、プロセッサに相当し、充電停止部１０３は、同じくスイッチ、プロセッサ、スイッチ開閉駆動部に相当する。
【００２８】
以上のように、第１の実施形態によれば、無停電電源装置１００は、上記構成を有するので、製造不良に起因するものを含めた二次電池の熱逸走を防止すると共に、熱逸走によるシステムの信頼性や運用性の低下を防止する効果が得られる。
【００２９】
第２の実施形態
図２は、本発明の第２の実施形態に係る無停電電源装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、無停電電源装置１０は、コンバータ１１、インバータ１２、スイッチ１３、シャント１４、バッテリ１５、充電電流検出器１６、制御部１７、入力端子Ａおよび出力端子Ｂを備える。
【００３０】
制御部１７は、Ａ／Ｄコンバータ２１、スイッチ開閉駆動部２２、バッテリ異常通知部２３、プロセッサ２４および記憶部２５を備える。
【００３１】
図２に示すように、コンバータ１１は、入力端子Ａに接続される。コンバータ１１とインバータ１２は、互いに接続される。インバータ１２は、出力端子Ｂに接続される。
【００３２】
入力端子Ａは、商用電源等の入力電源（図示せず）から交流電力を入力する。コンバータ１１は、入力端子Ａが入力した交流電力を直流電力に変換する。インバータ１２は、コンバータ１１から出力される直流電力を、所定の交流電力に変換する。出力端子Ｂは、インバータ１２から出力される交流電力を、接続される負荷機器（図示せず）に供給する。
【００３３】
コンバータ１１およびインバータ１２の間に、スイッチ１３、シャント１４、バッテリ１５が接続される。スイッチ１３は、シャント１４およびバッテリ１５を、コンバータ１１およびインバータ１２に接続したり切り離したりする。充電電流検出器１６は、シャント１４からのデータを取得する。制御部１７は、充電電流検出器１６からのデータを取得する。
【００３４】
バッテリ１５は、コンバータ１１から出力される直流電力を、スイッチ１３、シャント１４を介して入力する。この直流電流によりバッテリ１５は充電される。シャント１４は、バッテリ１５に供給される直流電流、すなわち充電電流の値を検出する。充電電流検出器１６は、シャント１４が検出した充電電流値を取得する。充電電流検出器１６は、取得した充電電流値に対応する電圧値Ｖｂｔを算出すると共に、それを制御部１７に供給する。
【００３５】
制御部１７の記憶部２５は、コンピュータ（ソフトウエア）・プログラム（以下、プログラムと称する）、データ等を保持する、読み書き可能な一時メモリまたはハードディスク装置等の不揮発性の記憶デバイス（記憶媒体）である。記憶部２５は、無停電電源装置１０の電源が切断された場合にもその内容を保持する。記憶部２５は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、電池等により電源をバックアップされたＲＡＭ（Random Access Memory）により実現できる。ただし、設定情報やデータはＲＯＭ以外の記憶手段に格納される。
【００３６】
記憶部２５に格納されるプログラムは、後述する熱逸走の検出およびバッテリ１５の保護動作を実行するプログラムと、その他公知の無停電電源装置１０の動作を実行するプログラムを含む。
【００３７】
Ａ／Ｄコンバータ２１は、充電電流検出器１６から取得するアナログデータである電圧値Ｖｂｔをデジタルデータである充電電流値Ｉｃに変換すると共に、その充電電流値Ｉｃをプロセッサ２４に供給する。
【００３８】
プロセッサ２４は、記憶部２５からプログラムを読み出すと共に実行することにより、制御部１７の動作を司る。本実施形態および他の実施形態において、プロセッサ２４は、記憶部２５を適宜参照しながら、制御部１７が備える各機能（各部）のプログラムを実行する。
【００３９】
具体的には、プロセッサ２４は、記憶部２５を適宜参照しながら、制御部１７が備えるスイッチ開閉駆動部２２およびバッテリ異常通知部２３のプログラムを実行する。
【００４０】
プロセッサ２４は、プログラムの実行の結果、熱逸走を検出すると、スイッチ開閉駆動部２２およびバッテリ異常通知部２３に、熱逸走が発生したことを含む情報（熱逸走情報）を通知する。
【００４１】
スイッチ開閉駆動部２２は、プロセッサ２４から熱逸走情報を取得すると、スイッチ１３を「閉」状態から「開」状態にする。すなわち、スイッチ開閉駆動部２２は、バッテリ１５をコンバータ１１から切り離すことにより、バッテリ１５に対する充電を停止する。なお、スイッチ１３は、通常は「閉」状態である。
【００４２】
バッテリ異常通知部２３は、プロセッサ２４の熱逸走情報を取得すると、バッテリ異常を知らせる異常ランプ（図示せず）を点灯させたり、バッテリ異常を知らせるブザー（図示せず）を鳴動させたり、バッテリ異常を負荷機器（図示せず）や監視装置（図示せず）に通知したりする。これにより、無停電電源装置１０は、バッテリに異常が発生したことを管理者等に知らせる。
【００４３】
図２に示す無停電電源装置１０には、充電回路を記載していないが、充電電圧を安定に保ったり、過充電を防止したりする公知の充電回路を備えることが望ましい。
【００４４】
定常時、無停電電源装置１０は、入力端子Ａを介して得られる商用電源等の入力電源からの交流電力を、コンバータ１１により所定の直流電力に変換する。コンバータ１１により生成された蓄積用直流エネルギーは、スイッチ１３、シャント１４を介してバッテリ１５に供給される。これによりバッテリ１５は充電される。蓄積用直流エネルギーはまた、インバータ１２に入力され、インバータ１２により再び所定の交流に変換される。この交流電力は、出力端子Ｂを介して負荷機器（図示せず）に供給される。
【００４５】
停電が発生したとき、すなわち、入力端子Ａに入力される交流電力が途絶えたとき、コンバータ１１から出力される所定の直流電力は絶たれる。そして、バッテリ１５から直流電力がインバータ１２に供給される。インバータ１２は、バッテリ１５から取得した直流電力を所定の交流電力に変換して、出力端子Ｂを介して負荷機器に供給する。その結果、無停電電源装置１０は、停電が発生したときにも、所定の出力の交流電力を、所定の時間（以降「バッテリ保持時間」と称する）、出力端子Ｂを介して負荷機器に供給できる。
【００４６】
停電が回復（復電）したとき、無停電電源装置１０は、入力端子Ａを介して得られる商用電源等の入力電源からの交流電力をコンバータ１１により所定の直流電力に変換し、コンバータ１１により生成された蓄積用直流エネルギーは、スイッチ１３、シャント１４を介してバッテリ１５に供給される。これによりバッテリ１５は充電される。
【００４７】
一般的な充電方式として、定電圧定電流充電方式および２段定電圧充電方式がある。図３は、定電圧定電流充電方式の充電特性の一例を示すグラフである。図３を参照して、定電圧定電流充電方式の充電特性について説明する。
【００４８】
図３に示すように、復電後の初期はバッテリ１５の蓄積用直流エネルギーの残量がないまたは少ないので、充電電流はバッテリ１５を充電するために一定値となる。図３において、充電電流が一定値である領域を、定電流充電領域と呼ぶ。この領域では、充電電圧値は上昇する。
【００４９】
バッテリ１５に蓄積用直流エネルギーがある程度蓄積されると、充電電流値は低下する。それに伴い、定電圧にてバッテリ１５が充電される定電圧充電領域に移行する。定電圧充電領域では、充電電流値は時間とともに減少し、満充電ではほぼ０［Ａ］（ゼロアンペア）となる。満充電もしくはそれに近い状態を判断する具体的手段としては、充電電流値が所定値まで低下したことを検出する方法、充電電流の時間的変化率がゼロになったことを検出する方法、充電開始より充電時間を計測するタイマを用いる方法等がある。図３では、満充電もしくはそれに近い状態を判断する具体的手段として、充電電流値が所定値（以降「満充電判定値」と称する）まで低下したことを検出する方法を採用している。満充電判定値は、バッテリの種類、バッテリの大きさ（容量）、組み合わせて用いるバッテリの個数、配列方法等に応じて個別に設定される。
【００５０】
図３は、バッテリ１５の熱逸走が発生したとき（熱逸走状態Ｐ）の充電電流値の変化も示す。すなわち、図３に示すように、バッテリ１５が満充電に達すると、充電電流値は満充電判定値より低くなる。そして、その後、熱逸走状態Ｐになると、充電電流値は急激に増加する。本実施形態では、このような熱逸走を検出すると共に、バッテリ１５を保護することを説明する。
【００５１】
図４は、無停電電源装置１０の動作を示すフローチャートである。図４を参照して、無停電電源装置１０のバッテリ１５の熱逸走の検出およびバッテリ１５の保護動作を説明する。
【００５２】
無停電電源装置１０の作動中、シャント１４は常時バッテリ１５に供給される充電電流値を検出し、検出した値を充電電流検出器１６に供給する。充電電流検出器１６は、取得した充電電流値を、それに対応する電圧値Ｖｂｔに変換する。そして、充電電流検出器１６は、電圧値ＶｂｔをＡ／Ｄコンバータ２１に供給する。
【００５３】
Ａ／Ｄコンバータ２１は、充電電流検出器１６から取得するアナログデータである電圧値Ｖｂｔをデジタルデータである充電電流値Ｉｃに変換すると共に、その充電電流値Ｉｃをプロセッサ２４に供給する。
【００５４】
プロセッサ２４は、Ａ／Ｄコンバータ２１から充電電流値Ｉｃを取得する（ステップＳ２０１）。例えば、プロセッサ２４は、充電電流値Ｉｃを１秒間隔で５回サンプリングし、その最大値と最小値を切り捨て３回分の値の平均を充電電流値Ｉｃとしてもよい。
【００５５】
続いて、プロセッサ２４は、内蔵タイマ（図示せず）をスタートさせ、１分間を計測する（ステップＳ２０２）。１分経過すると、プロセッサ２４は、再びステップＳ２０１と同じ手順により充電電流値Ｉｃを取得する（ステップＳ２０３）。プロセッサ２４は、取得した充電電流値Ｉｃに基づいて、単位時間を１分とする充電電流の変化量ｄＩｃ／ｄｔを次式にしたがって算出する（ステップＳ２０４）。
【００５６】
（式） ｄＩｃ／ｄｔ＝現在の充電電流値−１分前の充電電流値
ここで、充電電流値の変化量とは、充電電流値の上昇値を意味する。続いて、プロセッサ２４は、バッテリ１５の充電電流値の変化量ｄＩｃ／ｄｔが、熱逸走判定値Ａ以上である（または熱逸走判定値Ａより大きい）か否かを判定する（ステップＳ２０５）。ここで、熱逸走判定値Ａは、熱逸走が発生しているか否かを判定するための判定値であり、無停電電源装置１０のバッテリ１５の大きさ（容量）、組み合わせて用いるバッテリの個数、配列方法等に基づいて予め最適値が決定される。
【００５７】
プロセッサ２４は、バッテリ１５の充電電流値の変化量ｄＩｃ／ｄｔが、熱逸走判定値Ａより小さい（または熱逸走判定値Ａ以下の）場合は、熱逸走が発生していないと判定し、ステップＳ２０２に戻る。
【００５８】
一方、プロセッサ２４は、ステップＳ２０５においてバッテリ１５の充電電流値の変化量ｄＩｃ／ｄｔが熱逸走判定値Ａ以上である（または熱逸走判定値Ａより大きい）と判定した場合、熱逸走が発生したと判断すると共に、バッテリ解放フラグをオンする（ステップＳ２０６）。バッテリ解放フラグとは、プロセッサ２４が内部に保持するフラグである。
【００５９】
プロセッサ２４は、バッテリ解放フラグをオンにすると、スイッチ開閉駆動部２２に対してスイッチ１３をオフ（開）にすることを指示するとともに、バッテリ異常通知部２３に対してバッテリに熱逸走が発生したことを示す情報を含む熱逸走情報を供給する。
【００６０】
スイッチ開閉駆動部２２は、上記指示に応答してスイッチ１３をオフ（開）にする。これにより、バッテリ１５はコンバータ１１から切り離されるので、バッテリ１５への充電は停止される。したがって、充電電流の増加により発生する熱逸走は収束の方向へ向かう。
【００６１】
また、バッテリ異常通知部２３は、プロセッサ２４からの熱逸走情報に応答して、バッテリ異常を知らせる異常ランプを点灯させたり、バッテリ異常を知らせるブザーを鳴動させたり、バッテリ異常を負荷機器や監視装置にバッテリ異常を通知する。これにより、無停電電源装置１０は、バッテリに異常が発生したことを管理者等に知らせることができる。
【００６２】
以上のように、第１の実施形態によれば、無停電電源装置１０のバッテリ１５に供給される充電電流値をシャント１４が検出し、プロセッサ２４がその充電電流値に基づいて充電電流の変化量ｄＩｃ／ｄｔを算出し、変化量ｄＩｃ／ｄｔが熱逸走判定値以上である場合は、スイッチ開閉駆動部２２がスイッチ１３を「開」にする。これにより、バッテリ１５がコンバータ１１から切り離されるので、バッテリ１５への充電電流の増加を停止できると共に熱逸走を収束することができる。したがって、製造不良に起因するものを含めた二次電池の熱逸走を防止すると共に、熱逸走によるシステムの信頼性や運用性の低下を防止することができるという効果が得られる。
【００６３】
第３の実施形態
図５は、本発明の第３の実施形態に係る無停電電源装置３０の構成を示すブロック図である。図５に示すように、無停電電源装置３０は、第２の実施形態と同様に、コンバータ１１、インバータ１２、入力端子Ａおよび出力端子Ｂを備える。
【００６４】
また、本実施形態では、第２の実施形態において説明した無停電電源装置１０の、スイッチ１３、シャント１４、バッテリ１５、充電電流検出器１６およびＡ／Ｄコンバータ２１を、３つずつ備える。
【００６５】
具体的には、無停電電源装置３０は、コンバータ１１とインバータ１２との間に接続されたスイッチ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを備える。また、スイッチ１３ａ、１３ｂ、１３ｃにそれぞれ接続されたバッテリ収容器１８ａ、１８ｂ、１８ｃを備える。
【００６６】
バッテリ収容器１８ａには、シャント１４ａ、バッテリ１５ａ、充電電流検出器１６ａが収容される。同様に、バッテリ収容器１８ｂには、シャント１４ｂ、バッテリ１５ｂ、充電電流検出器１６ｂが、バッテリ収容器１８ｃには、シャント１４ｃ、バッテリ１５ｃ、充電電流検出器１６ｃが、それぞれ収容される。
【００６７】
制御部１７ａは、Ａ／Ｄコンバータ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、プロセッサ２４ａ、スイッチ開閉駆動部２２ａ、バッテリ異常通知部２３ａおよび記憶部２５ａを備える。
【００６８】
無停電電源装置３０は、バッテリ収容器およびその内部のシャント、バッテリ、充電電流検出器を、それぞれ３つ備えることを記載しているが、２つ備えても、４つ以上備えてもよい。また、無停電電源装置３０は、バッテリ収容器を内部に備えても、外部に備えてもよい。
【００６９】
上記各構成要素は、第２の実施形態で説明した動作と同様の動作を行う。プロセッサ２４ａは、Ａ／Ｄコンバータ２１ａ、２１ｂ、２１ｃから充電電流値Ｉｃを取得し、第２の実施形態と同様に熱逸走が発生しているか否かを判定する。プロセッサ２４ａは、バッテリ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのうちいずれかで熱逸走が発生したと判定したとすると、プロセッサ２４ａは、熱逸走が発生しているバッテリをスイッチ開閉駆動部２２ａに知らせる。
【００７０】
スイッチ開閉駆動部２２ａは、通知されたバッテリに接続されるスイッチのみをオフ（開）にする。すなわち、スイッチ開閉駆動部２２ａは、熱逸走が発生したバッテリのみをコンバータ１１から切り離すことにより、該バッテリに対する充電を停止する。これにより、無停電電源装置３０は、熱逸走が発生したバッテリのみ充電を停止すると共に、熱逸走が発生していないバッテリの使用を継続できるので、全体のバッテリの保持時間は短縮されるものの、継続的に運転できる。
【００７１】
以上のように、第３の実施形態によれば、無停電電源装置３０は、複数のバッテリを備え、スイッチ開閉駆動部２２ａは、複数のバッテリのうち熱逸走が発生したバッテリへの充電のみを停止することにより、熱逸走が発生していないバッテリの使用を継続できるので、継続的に運転できるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、例えば無停電電源装置の他、二次電池を備える装置に適用できる。
【００７３】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる二次電池と、
前記入力電源から前記二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する算出手段と、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する充電停止手段と
を備えた無停電電源装置。
（付記２）
前記充電停止手段は、前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
付記１記載の無停電電源装置。
（付記３）
前記充電停止手段は、前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
付記２記載の無停電電源装置。
（付記４）
複数の前記二次電池と、
前記各二次電池の前記各変化量を算出する前記算出手段とを備え、
前記充電停止手段は、前記算出手段により算出される前記各二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する
付記１ないし３のいずれか１項記載の無停電電源装置。
（付記５）
前記充電停止手段は、前記入力電源と前記二次電池とを接続するスイッチを備え、前記所定の条件を満たした場合、前記スイッチにより前記入力電源と前記二次電池とを切り離す
付記１ないし４のいずれか１項記載の無停電電源装置。
（付記６）
入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出し、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する
電源処理方法。
（付記７）
前記充電電流の供給の停止に際して、前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
付記６記載の電源処理方法。
（付記８）
前記充電電流の供給の停止に際して、前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
付記７記載の電源処理方法。
（付記９）
前記充電電流の供給の停止に際して、前記算出される複数の前記二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する
付記６ないし８のいずれか１項記載の電源処理方法。
（付記１０）
前記充電電流の供給の停止に際して、前記所定の条件を満たした場合、前記入力電源と前記二次電池とを接続するスイッチにより前記入力電源と前記二次電池とを切り離す
付記６ないし９のいずれか１項記載の電源処理方法。
（付記１１）
入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する処理と、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する処理とを
コンピュータに実行させる電源処理プログラム。
（付記１２）
前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する処理を
コンピュータに実行させる付記１１記載の電源処理プログラム。
（付記１３）
前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する処理を
コンピュータに実行させる付記１２記載の電源処理プログラム。
（付記１４）
前記算出される複数の前記二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する処理を
コンピュータに実行させる付記１１ないし１３のいずれか１項記載の電源処理プログラム。
（付記１５）
前記所定の条件を満たした場合、前記入力電源と前記二次電池とを接続するスイッチにより前記入力電源と前記二次電池とを切り離す
コンピュータに実行させる付記１１ないし１４のいずれか１項記載の電源処理プログラム。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 無停電電源装置
１１ コンバータ
１２ インバータ
１３ スイッチ
１４ シャント
１５ バッテリ
１６ 充電電流検出器
１７ 制御部
２１ Ａ／Ｄコンバータ
２２ スイッチ開閉駆動部
２３ バッテリ異常通知部
２４ プロセッサ
２５ 記憶部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無停電電源装置、電源処理方法および電源処理プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンピュータを含む電子機器や、情報処理システム、ハブおよびルータを含む通信機器や、ネットワークシステム等の、信頼性および運用性を向上するために、様々な手段が考慮されている。そのような手段の１つとして効果の著しいものに、無停電電源装置がある。機器およびシステムの稼働には電源供給が必要不可欠であるため、無停電電源装置は、機器およびシステムの信頼性や運用性の向上に大いに寄与している。
【０００３】
無停電電源装置は、バッテリを有しているので、入力される交流電源が停電となった場合にも、バッテリに蓄えられた電力を電子機器に供給することができる。したがって、無停電電源装置は、停電時間が短い場合、停電が復旧するまで電子機器に電力を供給することができる。一方、停電時間が長い場合、無停電電源装置は、バッテリの電力量を考慮した上で、電子機器の動作を再開できる状態で停止する（シャットダウンする）こともできる。
【０００４】
無停電電源装置のバッテリとして、メンテナンスフリー化、小型化、低価格化等の要求が高まっていることから、制御弁式鉛蓄電池が広く使用されている。
【０００５】
制御弁式鉛蓄電池は、正極板に二酸化鉛を、負極板に海綿状の鉛を、電解液に希硫酸を、それぞれ用いた二次電池である。制御弁式鉛蓄電池は、正極、負極の双方から電解液中に硫酸イオンが移動することにより充電され、電解液中の硫酸イオンが正極、負極の双方に移動することにより放電する。
【０００６】
制御弁式鉛蓄電池が充電されるとき、該電池および周辺の温度が上昇し、それにより充電電流が増加する。これは、充電されるときの電解液の分解により正極において酸素発生量が増大することと、密閉反応効率の向上に伴い負極において酸素吸収反応速度が増加することとの相乗効果により起こるものである。この反応熱と充電電流の増加に伴うジュール熱の発生速度が、バッテリの熱拡散速度よりも大きくなると、バッテリ温度が周囲温度以上に上昇する。そして、さらにバッテリ温度が上昇し、充電電流が増加するという悪循環が起こる。
【０００７】
これは、「熱逸走」と呼ばれる現象である。熱逸走が起こると、バッテリの内部温度および内圧が上昇し、バッテリの安全弁機能により開弁し、開弁によりガスが放出され、その結果電解液が減少し、それによる内部抵抗の異常増加に伴って充電電流が減少する。その結果、熱逸走が収束する。熱逸走が発生すると、バッテリの保持時間がなくなることによりバッテリ性能が喪失したり、バッテリから発煙が発生したり、バッテリ電槽が熱変形したりするといった不都合が生じる。
【０００８】
例えば、特許文献１に、熱逸走を防止する手段が記載される。特許文献１は、負極板の水素過電圧を高くすることによりフロート充電中の正極のガス発生量を低減し、さらにその効果の持続性を高めることにより、バッテリが熱逸走するのを防止することを記載する。
【０００９】
また、特許文献２は、無停電電源装置を始動する際に、バックアップ用バッテリが正常であるか否かを判別することを記載する。
【００１０】
また、特許文献３は、二次電池の劣化を考慮し、安全性を向上する無停電電源装置を記載する。
【００１１】
ところで、バッテリは、通常、１個あたり２［Ｖ］のセル（単電池）を複数個直列に接続して構成される。例えば、６個のセルを直列に接続した１２［Ｖ］のバッテリや、１２個のセルを直列に接続した２４［Ｖ］のバッテリ等が使われる。
【００１２】
セルは、正極板、負極板およびセパレータを備える。セルは、製造上において一定の確率で電極格子の機械的欠陥（バリやゆがみ）あるいは異物混入等の製造不良が発生する。このような欠陥を持つセルは、長時間使用される間にセパレータが貫通され、電極間短絡が発生する場合がある。その結果、正常なセルが過電圧状態になる。
【００１３】
これにより、充電電流の増加、ジュール熱の増加、温度上昇による電極部の化学反応速度の増加が生じ、そしてさらなる充電電流の増加、ジュール熱の増加が生じるという悪循環、すなわち熱逸走が発生する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−１１７８５６号公報
【特許文献２】特開平２−２４２１７８号公報
【特許文献３】特開２０００−６００２５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
特許文献１に記載の熱逸走防止手段では、熱逸走に至る危険性を抑制できても、上記原因による熱逸走を防止できないという課題がある。
【００１６】
また、特許文献２には、無停電電源装置を始動する際にバッテリが正常か否かを判定することは記載されるが、無停電電源装置の動作中に起こりうる熱逸走を防止することは記載されていない。
【００１７】
また、特許文献３には、電池温度検出手段と時間補正指示手段とにより温度による速度の補正を行うことで、電池の劣化を考慮することは記載されるが、無停電電源装置の動作中に起こりうる熱逸走を防止することは記載されていない。
【００１８】
本願発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、製造不良に起因するものを含めた二次電池の熱逸走を防止すると共に、熱逸走によるシステムの信頼性や運用性の低下を防止する無停電電源装置、電源処理方法および電源処理プログラムを提供することを主要な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
本発明に係る無停電電源装置は、入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる二次電池と、入力電源から前記二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する算出手段と、算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に二次電池への充電電流の供給を停止する充電停止手段とを備える。
【００２０】
本発明に係る電源処理方法は、入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出し、算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に二次電池への充電電流の供給を停止することを備える。
【００２１】
なお同目的は、上記の各構成を有する無停電電源装置、並びに電源処理方法を、コンピュータによって実現するコンピュータ・プログラム、およびそのコンピュータ・プログラムが格納されている、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体によっても達成される。
【発明の効果】
【００２２】
本願発明によれば、製造不良に起因するものを含めた二次電池の熱逸走を防止すると共に、熱逸走によるシステムの信頼性や運用性の低下を防止することができる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第２の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【図３】定電圧定電流充電方式の充電特性の一例を示すグラフである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る無停電電源装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】本発明の第３の実施形態に係る無停電電源装置の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
第１の実施形態
次に、本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１の実施形態に係る無停電電源装置１００の構成を示すブロック図である。図１に示すように、無停電電源装置１００は、二次電池１０１、算出部１０２および充電停止部１０３を備える。
【００２６】
二次電池１０１は、入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる。算出部１０２は、入力電源から二次電池１０１に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する。充電停止部１０３は、算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に二次電池１０１への充電電流の供給を停止する。
【００２７】
二次電池１０１は、以下に示す第２および第３の実施形態のバッテリに相当し、入力電源は、同じく商用電源等、入力端子、コンバータに相当する。また、算出部１０２は同じく充電電流検出器、Ａ／Ｄ（Analog/Digital）コンバータ、プロセッサに相当し、充電停止部１０３は、同じくスイッチ、プロセッサ、スイッチ開閉駆動部に相当する。
【００２８】
以上のように、第１の実施形態によれば、無停電電源装置１００は、上記構成を有するので、製造不良に起因するものを含めた二次電池の熱逸走を防止すると共に、熱逸走によるシステムの信頼性や運用性の低下を防止する効果が得られる。
【００２９】
第２の実施形態
図２は、本発明の第２の実施形態に係る無停電電源装置１０の構成を示すブロック図である。図２に示すように、無停電電源装置１０は、コンバータ１１、インバータ１２、スイッチ１３、シャント１４、バッテリ１５、充電電流検出器１６、制御部１７、入力端子Ａおよび出力端子Ｂを備える。
【００３０】
制御部１７は、Ａ／Ｄコンバータ２１、スイッチ開閉駆動部２２、バッテリ異常通知部２３、プロセッサ２４および記憶部２５を備える。
【００３１】
図２に示すように、コンバータ１１は、入力端子Ａに接続される。コンバータ１１とインバータ１２は、互いに接続される。インバータ１２は、出力端子Ｂに接続される。
【００３２】
入力端子Ａは、商用電源等の入力電源（図示せず）から交流電力を入力する。コンバータ１１は、入力端子Ａが入力した交流電力を直流電力に変換する。インバータ１２は、コンバータ１１から出力される直流電力を、所定の交流電力に変換する。出力端子Ｂは、インバータ１２から出力される交流電力を、接続される負荷機器（図示せず）に供給する。
【００３３】
コンバータ１１およびインバータ１２の間に、スイッチ１３、シャント１４、バッテリ１５が接続される。スイッチ１３は、シャント１４およびバッテリ１５を、コンバータ１１およびインバータ１２に接続したり切り離したりする。充電電流検出器１６は、シャント１４からのデータを取得する。制御部１７は、充電電流検出器１６からのデータを取得する。
【００３４】
バッテリ１５は、コンバータ１１から出力される直流電力を、スイッチ１３、シャント１４を介して入力する。この直流電流によりバッテリ１５は充電される。シャント１４は、バッテリ１５に供給される直流電流、すなわち充電電流の値を検出する。充電電流検出器１６は、シャント１４が検出した充電電流値を取得する。充電電流検出器１６は、取得した充電電流値に対応する電圧値Ｖｂｔを算出すると共に、それを制御部１７に供給する。
【００３５】
制御部１７の記憶部２５は、コンピュータ（ソフトウエア）・プログラム（以下、プログラムと称する）、データ等を保持する、読み書き可能な一時メモリまたはハードディスク装置等の不揮発性の記憶デバイス（記憶媒体）である。記憶部２５は、無停電電源装置１０の電源が切断された場合にもその内容を保持する。記憶部２５は、例えば、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ、電池等により電源をバックアップされたＲＡＭ（Random Access Memory）により実現できる。ただし、設定情報やデータはＲＯＭ以外の記憶手段に格納される。
【００３６】
記憶部２５に格納されるプログラムは、後述する熱逸走の検出およびバッテリ１５の保護動作を実行するプログラムと、その他公知の無停電電源装置１０の動作を実行するプログラムを含む。
【００３７】
Ａ／Ｄコンバータ２１は、充電電流検出器１６から取得するアナログデータである電圧値Ｖｂｔをデジタルデータである充電電流値Ｉｃに変換すると共に、その充電電流値Ｉｃをプロセッサ２４に供給する。
【００３８】
プロセッサ２４は、記憶部２５からプログラムを読み出すと共に実行することにより、制御部１７の動作を司る。本実施形態および他の実施形態において、プロセッサ２４は、記憶部２５を適宜参照しながら、制御部１７が備える各機能（各部）のプログラムを実行する。
【００３９】
具体的には、プロセッサ２４は、記憶部２５を適宜参照しながら、制御部１７が備えるスイッチ開閉駆動部２２およびバッテリ異常通知部２３のプログラムを実行する。
【００４０】
プロセッサ２４は、プログラムの実行の結果、熱逸走を検出すると、スイッチ開閉駆動部２２およびバッテリ異常通知部２３に、熱逸走が発生したことを含む情報（熱逸走情報）を通知する。
【００４１】
スイッチ開閉駆動部２２は、プロセッサ２４から熱逸走情報を取得すると、スイッチ１３を「閉」状態から「開」状態にする。すなわち、スイッチ開閉駆動部２２は、バッテリ１５をコンバータ１１から切り離すことにより、バッテリ１５に対する充電を停止する。なお、スイッチ１３は、通常は「閉」状態である。
【００４２】
バッテリ異常通知部２３は、プロセッサ２４の熱逸走情報を取得すると、バッテリ異常を知らせる異常ランプ（図示せず）を点灯させたり、バッテリ異常を知らせるブザー（図示せず）を鳴動させたり、バッテリ異常を負荷機器（図示せず）や監視装置（図示せず）に通知したりする。これにより、無停電電源装置１０は、バッテリに異常が発生したことを管理者等に知らせる。
【００４３】
図２に示す無停電電源装置１０には、充電回路を記載していないが、充電電圧を安定に保ったり、過充電を防止したりする公知の充電回路を備えることが望ましい。
【００４４】
定常時、無停電電源装置１０は、入力端子Ａを介して得られる商用電源等の入力電源からの交流電力を、コンバータ１１により所定の直流電力に変換する。コンバータ１１により生成された蓄積用直流エネルギーは、スイッチ１３、シャント１４を介してバッテリ１５に供給される。これによりバッテリ１５は充電される。蓄積用直流エネルギーはまた、インバータ１２に入力され、インバータ１２により再び所定の交流に変換される。この交流電力は、出力端子Ｂを介して負荷機器（図示せず）に供給される。
【００４５】
停電が発生したとき、すなわち、入力端子Ａに入力される交流電力が途絶えたとき、コンバータ１１から出力される所定の直流電力は絶たれる。そして、バッテリ１５から直流電力がインバータ１２に供給される。インバータ１２は、バッテリ１５から取得した直流電力を所定の交流電力に変換して、出力端子Ｂを介して負荷機器に供給する。その結果、無停電電源装置１０は、停電が発生したときにも、所定の出力の交流電力を、所定の時間（以降「バッテリ保持時間」と称する）、出力端子Ｂを介して負荷機器に供給できる。
【００４６】
停電が回復（復電）したとき、無停電電源装置１０は、入力端子Ａを介して得られる商用電源等の入力電源からの交流電力をコンバータ１１により所定の直流電力に変換し、コンバータ１１により生成された蓄積用直流エネルギーは、スイッチ１３、シャント１４を介してバッテリ１５に供給される。これによりバッテリ１５は充電される。
【００４７】
一般的な充電方式として、定電圧定電流充電方式および２段定電圧充電方式がある。図３は、定電圧定電流充電方式の充電特性の一例を示すグラフである。図３を参照して、定電圧定電流充電方式の充電特性について説明する。
【００４８】
図３に示すように、復電後の初期はバッテリ１５の蓄積用直流エネルギーの残量がないまたは少ないので、充電電流はバッテリ１５を充電するために一定値となる。図３において、充電電流が一定値である領域を、定電流充電領域と呼ぶ。この領域では、充電電圧値は上昇する。
【００４９】
バッテリ１５に蓄積用直流エネルギーがある程度蓄積されると、充電電流値は低下する。それに伴い、定電圧にてバッテリ１５が充電される定電圧充電領域に移行する。定電圧充電領域では、充電電流値は時間とともに減少し、満充電ではほぼ０［Ａ］（ゼロアンペア）となる。満充電もしくはそれに近い状態を判断する具体的手段としては、充電電流値が所定値まで低下したことを検出する方法、充電電流の時間的変化率がゼロになったことを検出する方法、充電開始より充電時間を計測するタイマを用いる方法等がある。図３では、満充電もしくはそれに近い状態を判断する具体的手段として、充電電流値が所定値（以降「満充電判定値」と称する）まで低下したことを検出する方法を採用している。満充電判定値は、バッテリの種類、バッテリの大きさ（容量）、組み合わせて用いるバッテリの個数、配列方法等に応じて個別に設定される。
【００５０】
図３は、バッテリ１５の熱逸走が発生したとき（熱逸走状態Ｐ）の充電電流値の変化も示す。すなわち、図３に示すように、バッテリ１５が満充電に達すると、充電電流値は満充電判定値より低くなる。そして、その後、熱逸走状態Ｐになると、充電電流値は急激に増加する。本実施形態では、このような熱逸走を検出すると共に、バッテリ１５を保護することを説明する。
【００５１】
図４は、無停電電源装置１０の動作を示すフローチャートである。図４を参照して、無停電電源装置１０のバッテリ１５の熱逸走の検出およびバッテリ１５の保護動作を説明する。
【００５２】
無停電電源装置１０の作動中、シャント１４は常時バッテリ１５に供給される充電電流値を検出し、検出した値を充電電流検出器１６に供給する。充電電流検出器１６は、取得した充電電流値を、それに対応する電圧値Ｖｂｔに変換する。そして、充電電流検出器１６は、電圧値ＶｂｔをＡ／Ｄコンバータ２１に供給する。
【００５３】
Ａ／Ｄコンバータ２１は、充電電流検出器１６から取得するアナログデータである電圧値Ｖｂｔをデジタルデータである充電電流値Ｉｃに変換すると共に、その充電電流値Ｉｃをプロセッサ２４に供給する。
【００５４】
プロセッサ２４は、Ａ／Ｄコンバータ２１から充電電流値Ｉｃを取得する（ステップＳ２０１）。例えば、プロセッサ２４は、充電電流値Ｉｃを１秒間隔で５回サンプリングし、その最大値と最小値を切り捨て３回分の値の平均を充電電流値Ｉｃとしてもよい。
【００５５】
続いて、プロセッサ２４は、内蔵タイマ（図示せず）をスタートさせ、１分間を計測する（ステップＳ２０２）。１分経過すると、プロセッサ２４は、再びステップＳ２０１と同じ手順により充電電流値Ｉｃを取得する（ステップＳ２０３）。プロセッサ２４は、取得した充電電流値Ｉｃに基づいて、単位時間を１分とする充電電流の変化量ｄＩｃ／ｄｔを次式にしたがって算出する（ステップＳ２０４）。
【００５６】
（式） ｄＩｃ／ｄｔ＝現在の充電電流値−１分前の充電電流値
ここで、充電電流値の変化量とは、充電電流値の上昇値を意味する。続いて、プロセッサ２４は、バッテリ１５の充電電流値の変化量ｄＩｃ／ｄｔが、熱逸走判定値Ａ以上である（または熱逸走判定値Ａより大きい）か否かを判定する（ステップＳ２０５）。ここで、熱逸走判定値Ａは、熱逸走が発生しているか否かを判定するための判定値であり、無停電電源装置１０のバッテリ１５の大きさ（容量）、組み合わせて用いるバッテリの個数、配列方法等に基づいて予め最適値が決定される。
【００５７】
プロセッサ２４は、バッテリ１５の充電電流値の変化量ｄＩｃ／ｄｔが、熱逸走判定値Ａより小さい（または熱逸走判定値Ａ以下の）場合は、熱逸走が発生していないと判定し、ステップＳ２０２に戻る。
【００５８】
一方、プロセッサ２４は、ステップＳ２０５においてバッテリ１５の充電電流値の変化量ｄＩｃ／ｄｔが熱逸走判定値Ａ以上である（または熱逸走判定値Ａより大きい）と判定した場合、熱逸走が発生したと判断すると共に、バッテリ解放フラグをオンする（ステップＳ２０６）。バッテリ解放フラグとは、プロセッサ２４が内部に保持するフラグである。
【００５９】
プロセッサ２４は、バッテリ解放フラグをオンにすると、スイッチ開閉駆動部２２に対してスイッチ１３をオフ（開）にすることを指示するとともに、バッテリ異常通知部２３に対してバッテリに熱逸走が発生したことを示す情報を含む熱逸走情報を供給する。
【００６０】
スイッチ開閉駆動部２２は、上記指示に応答してスイッチ１３をオフ（開）にする。これにより、バッテリ１５はコンバータ１１から切り離されるので、バッテリ１５への充電は停止される。したがって、充電電流の増加により発生する熱逸走は収束の方向へ向かう。
【００６１】
また、バッテリ異常通知部２３は、プロセッサ２４からの熱逸走情報に応答して、バッテリ異常を知らせる異常ランプを点灯させたり、バッテリ異常を知らせるブザーを鳴動させたり、バッテリ異常を負荷機器や監視装置にバッテリ異常を通知する。これにより、無停電電源装置１０は、バッテリに異常が発生したことを管理者等に知らせることができる。
【００６２】
以上のように、第１の実施形態によれば、無停電電源装置１０のバッテリ１５に供給される充電電流値をシャント１４が検出し、プロセッサ２４がその充電電流値に基づいて充電電流の変化量ｄＩｃ／ｄｔを算出し、変化量ｄＩｃ／ｄｔが熱逸走判定値以上である場合は、スイッチ開閉駆動部２２がスイッチ１３を「開」にする。これにより、バッテリ１５がコンバータ１１から切り離されるので、バッテリ１５への充電電流の増加を停止できると共に熱逸走を収束することができる。したがって、製造不良に起因するものを含めた二次電池の熱逸走を防止すると共に、熱逸走によるシステムの信頼性や運用性の低下を防止することができるという効果が得られる。
【００６３】
第３の実施形態
図５は、本発明の第３の実施形態に係る無停電電源装置３０の構成を示すブロック図である。図５に示すように、無停電電源装置３０は、第２の実施形態と同様に、コンバータ１１、インバータ１２、入力端子Ａおよび出力端子Ｂを備える。
【００６４】
また、本実施形態では、第２の実施形態において説明した無停電電源装置１０の、スイッチ１３、シャント１４、バッテリ１５、充電電流検出器１６およびＡ／Ｄコンバータ２１を、３つずつ備える。
【００６５】
具体的には、無停電電源装置３０は、コンバータ１１とインバータ１２との間に接続されたスイッチ１３ａ、１３ｂ、１３ｃを備える。また、スイッチ１３ａ、１３ｂ、１３ｃにそれぞれ接続されたバッテリ収容器１８ａ、１８ｂ、１８ｃを備える。
【００６６】
バッテリ収容器１８ａには、シャント１４ａ、バッテリ１５ａ、充電電流検出器１６ａが収容される。同様に、バッテリ収容器１８ｂには、シャント１４ｂ、バッテリ１５ｂ、充電電流検出器１６ｂが、バッテリ収容器１８ｃには、シャント１４ｃ、バッテリ１５ｃ、充電電流検出器１６ｃが、それぞれ収容される。
【００６７】
制御部１７ａは、Ａ／Ｄコンバータ２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、プロセッサ２４ａ、スイッチ開閉駆動部２２ａ、バッテリ異常通知部２３ａおよび記憶部２５ａを備える。
【００６８】
無停電電源装置３０は、バッテリ収容器およびその内部のシャント、バッテリ、充電電流検出器を、それぞれ３つ備えることを記載しているが、２つ備えても、４つ以上備えてもよい。また、無停電電源装置３０は、バッテリ収容器を内部に備えても、外部に備えてもよい。
【００６９】
上記各構成要素は、第２の実施形態で説明した動作と同様の動作を行う。プロセッサ２４ａは、Ａ／Ｄコンバータ２１ａ、２１ｂ、２１ｃから充電電流値Ｉｃを取得し、第２の実施形態と同様に熱逸走が発生しているか否かを判定する。プロセッサ２４ａは、バッテリ１５ａ、１５ｂ、１５ｃのうちいずれかで熱逸走が発生したと判定したとすると、プロセッサ２４ａは、熱逸走が発生しているバッテリをスイッチ開閉駆動部２２ａに知らせる。
【００７０】
スイッチ開閉駆動部２２ａは、通知されたバッテリに接続されるスイッチのみをオフ（開）にする。すなわち、スイッチ開閉駆動部２２ａは、熱逸走が発生したバッテリのみをコンバータ１１から切り離すことにより、該バッテリに対する充電を停止する。これにより、無停電電源装置３０は、熱逸走が発生したバッテリのみ充電を停止すると共に、熱逸走が発生していないバッテリの使用を継続できるので、全体のバッテリの保持時間は短縮されるものの、継続的に運転できる。
【００７１】
以上のように、第３の実施形態によれば、無停電電源装置３０は、複数のバッテリを備え、スイッチ開閉駆動部２２ａは、複数のバッテリのうち熱逸走が発生したバッテリへの充電のみを停止することにより、熱逸走が発生していないバッテリの使用を継続できるので、継続的に運転できるという効果が得られる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、例えば無停電電源装置の他、二次電池を備える装置に適用できる。
【００７３】
上記の実施形態の一部または全部は、以下の付記のようにも記載されうるが、以下には限られない。
（付記１）
入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる二次電池と、
前記入力電源から前記二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する算出手段と、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する充電停止手段と
を備えた無停電電源装置。
（付記２）
前記充電停止手段は、前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
付記１記載の無停電電源装置。
（付記３）
前記充電停止手段は、前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
付記２記載の無停電電源装置。
（付記４）
複数の前記二次電池と、
前記各二次電池の前記各変化量を算出する前記算出手段とを備え、
前記充電停止手段は、前記算出手段により算出される前記各二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する
付記１ないし３のいずれか１項記載の無停電電源装置。
（付記５）
前記充電停止手段は、前記入力電源と前記二次電池とを接続するスイッチを備え、前記所定の条件を満たした場合、前記スイッチにより前記入力電源と前記二次電池とを切り離す
付記１ないし４のいずれか１項記載の無停電電源装置。
（付記６）
入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出し、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する
電源処理方法。
（付記７）
前記充電電流の供給の停止に際して、前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
付記６記載の電源処理方法。
（付記８）
前記充電電流の供給の停止に際して、前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
付記７記載の電源処理方法。
（付記９）
前記充電電流の供給の停止に際して、前記算出される複数の前記二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する
付記６ないし８のいずれか１項記載の電源処理方法。
（付記１０）
前記充電電流の供給の停止に際して、前記所定の条件を満たした場合、前記入力電源と前記二次電池とを接続するスイッチにより前記入力電源と前記二次電池とを切り離す
付記６ないし９のいずれか１項記載の電源処理方法。
（付記１１）
入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する処理と、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する処理とを
コンピュータに実行させる電源処理プログラム。
（付記１２）
前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する処理を
コンピュータに実行させる付記１１記載の電源処理プログラム。
（付記１３）
前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する処理を
コンピュータに実行させる付記１２記載の電源処理プログラム。
（付記１４）
前記算出される複数の前記二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する処理を
コンピュータに実行させる付記１１ないし１３のいずれか１項記載の電源処理プログラム。
（付記１５）
前記所定の条件を満たした場合、前記入力電源と前記二次電池とを接続するスイッチにより前記入力電源と前記二次電池とを切り離す
コンピュータに実行させる付記１１ないし１４のいずれか１項記載の電源処理プログラム。
【符号の説明】
【００７４】
１０ 無停電電源装置
１１ コンバータ
１２ インバータ
１３ スイッチ
１４ シャント
１５ バッテリ
１６ 充電電流検出器
１７ 制御部
２１ Ａ／Ｄコンバータ
２２ スイッチ開閉駆動部
２３ バッテリ異常通知部
２４ プロセッサ
２５ 記憶部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる二次電池と、
前記入力電源から前記二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する算出手段と、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する充電停止手段と
を備えた無停電電源装置。
【請求項２】
前記充電停止手段は、前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
請求項１記載の無停電電源装置。
【請求項３】
前記充電停止手段は、前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
請求項２記載の無停電電源装置。
【請求項４】
複数の前記二次電池と、
前記各二次電池の前記各変化量を算出する前記算出手段とを備え、
前記充電停止手段は、前記算出手段により算出される前記各二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する
請求項１ないし３のいずれか１項記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記充電停止手段は、前記入力電源と前記二次電池とを接続するスイッチを備え、前記所定の条件を満たした場合、前記スイッチにより前記入力電源と前記二次電池とを切り離す
請求項１ないし４のいずれか１項記載の無停電電源装置。
【請求項６】
入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出し、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する
電源処理方法。
【請求項７】
前記充電電流の供給の停止に際して、前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
請求項６記載の電源処理方法。
【請求項８】
前記充電電流の供給の停止に際して、前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
請求項７記載の電源処理方法。
【請求項９】
前記充電電流の供給の停止に際して、前記算出される複数の前記二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する
請求項６ないし８のいずれか１項記載の電源処理方法。
【請求項１０】
入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する処理と、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する処理とを
コンピュータに実行させる電源処理プログラム。
【請求項１】
入力電源の停電に際して、接続された機器への電源の供給源となる二次電池と、
前記入力電源から前記二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する算出手段と、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する充電停止手段と
を備えた無停電電源装置。
【請求項２】
前記充電停止手段は、前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
請求項１記載の無停電電源装置。
【請求項３】
前記充電停止手段は、前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
請求項２記載の無停電電源装置。
【請求項４】
複数の前記二次電池と、
前記各二次電池の前記各変化量を算出する前記算出手段とを備え、
前記充電停止手段は、前記算出手段により算出される前記各二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する
請求項１ないし３のいずれか１項記載の無停電電源装置。
【請求項５】
前記充電停止手段は、前記入力電源と前記二次電池とを接続するスイッチを備え、前記所定の条件を満たした場合、前記スイッチにより前記入力電源と前記二次電池とを切り離す
請求項１ないし４のいずれか１項記載の無停電電源装置。
【請求項６】
入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出し、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する
電源処理方法。
【請求項７】
前記充電電流の供給の停止に際して、前記変化量が、熱逸走が発生したか否かの判定値である熱逸走判定値以上の場合、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
請求項６記載の電源処理方法。
【請求項８】
前記充電電流の供給の停止に際して、前記変化量が、前記二次電池が満充電されたか否かの判定値である満充電判定値以下になった後、前記変化量が前記熱逸走判定値以上となった場合に、前記所定の条件を満たしたとして前記二次電池への充電電流の供給を停止する
請求項７記載の電源処理方法。
【請求項９】
前記充電電流の供給の停止に際して、前記算出される複数の前記二次電池に供給される各充電電流の変化量のうち、前記所定の条件を満たす変化量が検出された二次電池への充電電流の供給のみを停止する
請求項６ないし８のいずれか１項記載の電源処理方法。
【請求項１０】
入力電源から、該入力電源の停電に際して接続された機器への電源の供給源となる二次電池に供給される充電電流値を検出すると共に、該充電電流値の変化量を算出する処理と、
前記算出された変化量と判定値とを比較し、比較結果が所定の条件を満たした場合に前記二次電池への充電電流の供給を停止する処理とを
コンピュータに実行させる電源処理プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−１０５４３３（Ｐ２０１２−１０５４３３Ａ）
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２５０９７９（Ｐ２０１０−２５０９７９）
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００２３２１４０）ＮＥＣフィールディング株式会社 (373)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年５月３１日（２０１２．５．３１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１１月９日（２０１０．１１．９）
【出願人】（０００２３２１４０）ＮＥＣフィールディング株式会社 (373)
【Ｆターム（参考）】
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