JP4183575B2

JP4183575B2 - 電源供給システムおよび電源供給装置

Info

Publication number: JP4183575B2
Application number: JP2003200474A
Authority: JP
Inventors: 松本　　聡; 明宏佐藤
Original assignee: Secom Co Ltd
Current assignee: Secom Co Ltd
Priority date: 2003-07-23
Filing date: 2003-07-23
Publication date: 2008-11-19
Anticipated expiration: 2023-07-23
Also published as: JP2005045871A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、商用電源などの外部電源を変換して、負荷を有する被電源供給装置へ電源を供給する電源供給システムに関し、特に内部に蓄電機能を有して、外部電源が停止した場合においても電源を供給し続ける無停電機能を備える電源供給システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
外部から商用電源を主電源として入力して動作するコンピュータ装置の中には、停電等により主電源の入力が停止した場合でも、動作電源を確保する必要性が極めて高いものがある。例えば、施設等の監視を行う警備装置等がこれに該当する。図１に従来の警備装置の構成図を示す。なお、図１〜図５の各図において矢印付き実線は、主電源又はバッテリ電源などの電源回線を表し、矢印付き点線は、電源回線以外の信号回線を示す。
【０００３】
警備装置３０は、センサ等の外部接続機器からの検出信号をＣＰＵ３６によって処理することにより施設内への侵入者や火災等を検出し、異常を報知したり、電話回線を介して、外部の監視センタへの通報を行う。そのため、警備装置３０の動作電源が得られない状態では、全ての監視機能が停止している状態となり、監視対象の施設の状態を知ることができない。
【０００４】
したがって、警備装置３０は停電時にも動作電源を確保するためにバッテリ４０を内蔵しており、商用電源５１を、ＡＣ／ＤＣ変換部等を備える電源供給装置（アダプタ）５２を介して主電源入力部３１に入力して主電源とするとともに、内蔵するバッテリ４０からバッテリ電源を入力している。そして通常時は主電源を動作電源とし、停電等により主電源の入力が途絶えた場合には内蔵するバッテリ４０の電源を動作電源としている。また、警備装置３０には侵入者を検出するためのセンサやセンサ回路監視装置等の外部接続機器（図示せず）が接続されており、これらに対しての電源供給を外部電源出力部３８によって行っている。
【０００５】
しかし、警報装置３０に接続できる外部接続機器の数は、端子数や合計供給電力量の関係から制限がある。したがってこの制限以上に外部接続機器を使用する場合には、別途設けた電源供給装置を外部接続機器に接続し、電源供給装置から直接電源供給する必要がある。さらにこの場合には、外部接続機器についても停電対策を行う必要があるため、電源供給装置自体にもバッテリを内蔵させなければならない。図２に、このような電源供給装置と警備装置の概略図を示す。警備装置３０自体は図１に記載の警備装置３０と同様の構成であるので、同一の機能部分に同一の参照番号を付して表し説明を省略する。
【０００６】
図２に示すとおり、警備装置３０と電源供給装置２０とに、それぞれバッテリ４０及び２４を内蔵することで、停電時においても電源供給装置２０のバッテリによって外部接続機器の動作電源を確保することができる。バッテリを内蔵して無停電電源供給する同様のアダプタとしては、例えば特許文献１のようなものが知られている。
【０００７】
上述のように、電源供給装置２０にもバッテリを内蔵した場合、停電時には警備装置３０にも電源供給装置２０のバッテリから電源供給することが可能となるため、警備装置３０と電源供給装置２０との両方でバッテリを持つという無駄が生じる。バッテリは経時変化で性能が劣化し定期的取り替えが必要な部品であるので、設備コストの観点から見ると、警備装置３０のバッテリ４０は省かれることが望ましい。
【０００８】
【特許文献１】
特開2002-258993号公報（段落〔０００９〕から〔００１７〕まで）
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
一方で、バッテリ４０を内蔵する警備装置３０は主電源電圧監視部３４を備え、主電源の入力電源を常時監視して停電を検出している。また、バッテリ電源電圧監視部３５を備えて、バッテリ電源の入力電圧を監視しバッテリ４０の残容量を検出している。これは、停電により警備装置３０の内蔵バッテリ４０が消耗すると警備装置が動作できなくなるため、停電が発生したこと及びバッテリ残容量が所定レベルまで低下したことを検出して、監視センタにその旨を通報する必要があるためである。
【００１０】
しかし、バッテリ２４を内蔵した電源供給装置２０からの電源供給を主電源として入力した場合には、停電時にも依然として電源供給装置２０のバッテリ電源が主電源入力部３１に入力される。したがって、警備装置３０側の主電源電圧監視部３４では主電源入力部３１の入力電圧が停止せず、停電を検出することができなくなる。
【００１１】
また、上述の電源供給装置２０のような無停電電源供給装置では、バッテリ２４の残容量検出を行う場合もある。上述の電源供給装置２０のバッテリ２４の残容量検出を行うために、バッテリ電源電圧監視機能を電源供給装置２０自体に持たせるとすると、その検出信号を監視センタへの通報機能を有する警備装置３０側に送信する等の手段を講じる必要が生じる。この場合には、警備装置３０の構成を変更して、このような検出信号を入力する機能を新たに持たせなければならない。
【００１２】
したがって、警備装置３０を製造するメーカーは、ユーザが希望するスペックに必要な外部接続機器の接続数に応じて、図１又は図２のいずれの構成を採用する場合にも対応できるように、異なるタイプの警備装置を用意する必要がある。これは警備装置３０の製造コストの増大を招くことになる。また、電源供給装置２０側にも検出機能等を持たせることになるため、電源供給装置２０自体のコストが大きくなるという問題が生じる。
【００１３】
本発明は、上記の問題を鑑み、警備装置等の被電源供給装置に対して電源を供給し、既存の被電源供給装置が元々備えている停電検出機能を有効活用しうる電源供給装置、及びこの電源供給装置と被電源供給装置からなる電源供給システムを提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電源供給システムは、前記警備装置のような被電源供給装置と、この被電源供給装置とは分離して設けられる電源供給装置とを備え、かつ電源供給装置は、外部電源から被電源供給装置用に変換した電源とバッテリ電源とを、それぞれ別個に被電源供給装置へ供給することとした。
【００１５】
図３に、本発明に係る電源供給システム１０の原理図を示す。図示するとおり、被電源供給装置３０と分離して設けられた電源供給装置２０は、電源変換部２１によって外部電源５１から被電源供給装置３０用の電源へと変換された主電源を出力する主電源出力部２２を備える。また電源供給装置２０は、電源変換部２１によって直流変換された電源により充電されるバッテリ２４と、バッテリ電源を出力するバッテリ電源出力部２５とを備える。
【００１６】
一方で、被電源供給装置３０は、電源供給装置２０の主電源出力部２２の出力電源を入力する主電源入力部３１と、同じくバッテリ電源出力部２５の出力電源を入力するバッテリ電源入力部３２とを備え、これら入力部３１、３２により入力された２つの電源を各々負荷３６に入力する。
【００１７】
さらに、被電源供給装置３０は、主電源入力部３１への入力を監視する主電源電圧監視部３４を備える。主電源電圧監視部３４は主電源入力部３１への入力がなくなることを検出し、監視することとしてよい。
【００１８】
このように構成することにより、本発明に係る被電源供給装置システム１０は、電源供給装置２０を被電源供給装置３０と分離しつつ、被電源供給装置３０が備える主電源電圧監視部３４を利用して停電検知を行うことが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、添付する図面を参照して本発明の実施例を説明する。
図４は、本発明の実施例に係る電源供給システムの構成図である。図示するとおり電源供給システム１０は、電源供給装置２０と、被電源供給装置である警備装置３０とを備える。なお、本実施例では被電源供給装置として、上述する外部施設等に設けられる警備装置を例示するが、本発明はこれに限定されるものではなく、停電時におけるバッテリバックアップの必要がある装置及び／又は停電検知装置等の電源入力監視機能を有する装置に広く適用することが可能である。
【００２０】
電源供給装置２０は、外部から接続される外部電源であるＡＣ電源（商用電源）５１を入力し、外部に接続される機器（すなわち被電源供給装置３０）への電源供給を行う。電源供給装置２０の各部について、以下に説明する。
【００２１】
主電源出力部２２は、電源変換部であるＡＣ／ＤＣ変換部２１により外部電源５１から変換された直流電源を主電源として出力する。主電源出力部２２は、後述する警備装置３０の主電源入力部３１と接続される。
【００２２】
充放電切替部２３は、通常時は、ＡＣ／ＤＣ変換部２１により変換された直流電源を利用して、バッテリ２４を充電するとともにバッテリ電源出力部２５及び補助電源出力部２６への電源供給を行う。そして、停電等によりＡＣ／ＤＣ変換部２１からの電源供給が停止した場合には、バッテリ２４とＡＣ／ＤＣ変換部２１との接続を開放して、バッテリ電源出力部２５及び補助電源出力部２６へ電源供給する。
【００２３】
バッテリ電源出力部２５は、充放電切替部２３からの供給電源をバッテリ電源として出力する。バッテリ電源出力部２５は、後述する警備装置３０のバッテリ電源入力部３２へと接続される。
【００２４】
補助電源出力部２６は、警備装置３０以外の外部接続機器（図示せず）に主電源又はバッテリ電源を出力する。これにより、停電時にも外部接続機器への電源供給が継続される。外部接続機器としては、例えば人体の侵入を検出するセンサ等や、これらセンサの検出信号を中継してＣＰＵ３６に送信するセンサ回路監視装置等がある。
【００２５】
電源供給装置２０は、図示するとおり保安のために過負荷検出部２７及び過放電検出部２８を備えることとしてもよい。
過負荷検出部２７は、主電源出力部２２、バッテリ電源出力部２５及び補助電源出力部２６に接続される負荷を監視し、過負荷となった場合にはこれらへの電源供給を停止させる。
過放電検出部２８、バッテリ２４の放電量を監視し、過放電となったときにバッテリ２４からの放電を停止させる。
【００２６】
警備装置３０は、電源供給装置２０からの供給電源を入力して動作する。また、対人センサ、火災検知センサ等の外部接続機器（図示せず）からの検出信号を検知した際には、電話回線等の通信回線３７等を介して監視センタへの異常の通報を行う。警備装置の各部について以下に説明する。
【００２７】
主電源入力装置３１は、電源供給装置２０の主電源出力部２２からの供給電源を入力する。
バッテリ電源入力部３２は、電源供給装置２０のバッテリ電源出力部２５からの供給電源を入力する。
【００２８】
電源切替部３３は、バッテリ電源入力部３２から入力されるバッテリ電源のＣＰＵへの電源供給を制御する。
外部電源出力部３８は、例えば人体の侵入を検出するセンサ等である、外部接続機器（図示せず）に対して電源を供給する。
【００２９】
主電源電圧監視部３４は、主電源入力部３１の入力電圧を監視し、停電等により監視電圧が所定値を下回った場合には、ＣＰＵ３６に主電源電圧異常信号を送出する。
バッテリ電源電圧監視部３５は、バッテリ電源入力部３２の入力電圧を監視し、監視電圧が所定値を下回った場合にはＣＰＵ３６にバッテリ電源電圧異常信号を送出する。
【００３０】
警備装置３０の負荷となるＣＰＵ３６は、主電源入力部３１から入力された主電源と、バッテリ電源入力部３２から入力されたバッテリ電源とを入力して動作し、主電源電圧監視部３４及びバッテリ電源電圧監視部３５からの異常信号を受信した場合には、電話回線等の通信回線３７を介して監視センタへ通報を行う。または、センサである外部接続機器（図示せず）や、前述したセンサ回路監視装置からの検出信号等を受信して、前記外部施設等に異常があった場合には、通信回線３７を介して監視センタへ通報を行う。
【００３１】
上記本実施例に係る警備装置３０は、図１に示した従来の警備装置３０の構成を利用して、下記の通り実現することとしてもよい。
まず、従来の警備装置３０の内蔵バッテリ４０を取り外す。
そして、電源供給装置２０のバッテリ電源出力部２５を、従来バッテリ４０とバッテリ電源入力部３２との接続に使用していたバッテリ電源入力部３２側の接続口に接続する。
【００３２】
このように、図１に示す従来の警備装置３０の既存の構成を変更せずに、本発明にかかる電源供給システム１０の警備装置３０を実現することができる。
【００３３】
以下、本実施例における電源供給システム１０の動作を説明する。
〔通常時〕
電源供給装置２０に外部電源５１（商用電源）が供給されている場合は、ＡＣ／ＤＣ変換部２１により直流電源を生成し、主電源出力部２２及び補助電源出力部２６を介して、警備装置３０及び外部接続機器に主電源を供給する。同時に、充放電切替部２３はこの直流電源によってバッテリ２４を充電する。
【００３４】
警備装置３０は、主電源入力部３１からの主電源をＣＰＵ３６及び外部電源出力部３８に供給する。ここで、図１に記した警備装置３０には、電源投入時等所定のタイミングで主電源の入力を一時的に停止させ、バッテリ電源入力部３２による入力電圧を監視することにより、内蔵するバッテリ４０の未接続を検出する機能を持っている。このような警備装置３０を使用した電源供給システム１０では、バッテリ電源入力部３２に常時電源を供給する必要がある。この場合、電源供給装置２０は、充放電切替部２３にて、バッテリ２４を充電するとともにバッテリ電源出力部２５を介してバッテリ電源入力部３２に電源供給すればよい。このとき、警備装置３０には主電源入力部３１とバッテリ電源入力部３２とから電源供給を受けるが、電源切替部３３によってバッテリ電源入力部３２からの電源供給を止めて、主電源入力部３１からの主電源をＣＰＵ３６に供給することができる。
【００３５】
〔停電したときの動作（主電源の停止）〕
次に、停電等によって外部電源５１からの電源供給が停止した場合では、電源供給装置２０の主電源出力部２２による電力供給が停止し、これに続いて警備装置３０の主電源入力部３１への電源供給が停止する。これを主電源電圧監視部３４が検出して停電である旨の信号をＣＰＵ３６へ送出する。また、同様に充放電切替部２３への外部電源５１からの電源供給も停止する。
【００３６】
充放電切替部２３は、外部電源５１からの電源供給が停止すると、バッテリ２４への充電を終了するとともに、バッテリ２４からバッテリ電源を放電させ、バッテリ電源出力部２５及び補助電源出力部２６へ電源供給する。
また、警備装置３０においては、主電源の入力が停止すると、電源切替部３３によって、バッテリ電源入力部３２から入力されたバッテリ電源をＣＰＵ３６及び外部電源出力部３８へ供給する。
【００３７】
〔バッテリ使用時の動作（停電状態）〕
停電時にはバッテリ２４を使用して電源供給を行うが、使用によりバッテリ容量が低下した場合の動作を説明する。
警備装置３０のバッテリ電源電圧監視部３５は、常時バッテリ電源入力部３２の入力電圧を監視している。通常時は、バッテリ電源入力部３２には商用電源による一定レベルの電圧がかかっているため、バッテリ電源電圧監視部３５は正常と判定する。
【００３８】
停電が発生すると、バッテリ２４による電源供給に切り替わるため、停電の継続によりバッテリ２４が消耗する。そして、バッテリ電源入力部３２の入力電圧が所定値を下回ると、バッテリ電源電圧監視部３５はバッテリ残容量が低下したとみなし、バッテリ電源異常信号をＣＰＵ３６に送出する。ＣＰＵ３６は、この信号を受けると、停電が復旧しない場合には間もなく自己の動作電源が得られなくなるため、警備装置３０が備える表示手段（図示せず）を介してその旨を表示し、また、電話回線３７を介して外部の監視センタへ通報する。
【００３９】
このように、被電源供給装置システム１０を構成することにより、本発明の実施例は以下の効果を生ずる。
【００４０】
第１に、電源供給装置２０を警備装置３０と分離して、電源供給装置２０側からも直接に外部接続機器（図示せず）へ無停電電源を供給することが可能となる。これにより、無停電電源の供給を必要とする外部接続機器が増加しても容易に対応することが可能となる。
【００４１】
第２に、警備装置３０が備える主電源電圧監視部３４を利用して停電検知を行うことが可能となる。および、警備装置３０が備えるバッテリ電源電圧監視部３５を利用してバッテリ残容量検知を行うことが可能となる。これにより、図１に示す従来の警備装置の構成を実質的に変えることなく、外部接続機器の増加に対応することが可能となる。
【００４２】
以上により、電源供給装置の構成を非常に簡単にし、かつ被電源供給装置である警備装置の既存の構成を変更せずに、無停電電源の必要供給量に対応することが可能となり、警備装置３０の製造コスト増加を防止する。
【００４３】
なお、本実施例に係る電源供給システムでは、交流外部電源を直流電源に変換して供給する電源供給システムについて例示しているが、本発明はこれに限定されるものではない。他にも例えば、交流外部電源を所望の電圧の交流電源に変換して供給する電源供給装置による電源供給システムや、直流外部電源を直流電源へ、又は直流外部電源を交流電源へ変換して供給する電源供給システムにも適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
本発明により、警備装置等の既存の被電源供給装置が元々備えている停電検出機能を有効活用しつつ、被電源供給装置の既存の構成を変更せずに、無停電電源を必要とする使用電力増加に対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の警備装置の構成図である。
【図２】警備装置に電源を供給する従来の電源供給装置の構成図である。
【図３】本発明に係る電源供給システムの原理図である。
【図４】本発明の実施例に係る電源供給システムの構成図である。
【符号の説明】
１０…電源供給システム
２０…電源供給装置
２１…電源変換部
２２…主電源出力部
２４…バッテリ
２５…バッテリ電源出力部
３０…警備装置（被電源供給装置）
３１…主電源入力部
３２…バッテリ電源入力部
３４…主電源電圧監視部
３６…ＣＰＵ（負荷）
５１…外部電源

Claims

電源供給装置と、前記電源供給装置から分離して設けられ前記電源供給装置から供給される電源により動作する被電源供給装置と、を備える電源供給システムであって、
前記被電源供給装置は、
主電源入力部と、
バッテリ電源入力部と、
前記主電源入力部への入力を監視して停電を検出するとともに停電発生の旨を出力する主電源監視部と、
前記主電源入力部への入力が停止すると動作電源を前記バッテリ電源入力部からの入力へ切り替える電源切替部と、を備え、
前記電源供給装置は、
外部電源を前記被電源供給装置用の電源に変換する電源変換部と、
前記被電源供給装置の主電源入力部へ接続され、前記電源変換部により変換された電源を出力する主電源出力部と、
前記外部電源から変換された直流電源によって充電されるバッテリと、
前記被電源供給装置のバッテリ電源入力部に接続され、前記バッテリからのバッテリ電源を出力するバッテリ電源出力部と、
前記外部電源からの電源供給がある場合は、前記電源変換部にて変換された直流電源により前記バッテリを充電し、前記外部電源からの電源供給が停止した場合に前記バッテリからバッテリ電源を放電して前記バッテリ電源出力部に供給する充放電切替部と、
を備えることを特徴とする電源供給システム。
前記被電源供給装置は、
さらに、前記バッテリ電源入力部への入力電圧が所定値以下になったことを検出するバッテリ電源監視部を有し、
前記電源供給装置は、
前記充放電切替部にて前記直流電源により前記バッテリを充電するとともに前記バッテリ電源出力部に電源供給する、
ことを特徴とする請求項１記載の電源供給システム。