JP4428261B2

JP4428261B2 - 無停電電源装置

Info

Publication number: JP4428261B2
Application number: JP2005068745A
Authority: JP
Inventors: 浩志中澤
Original assignee: Ｔｄｋラムダ株式会社
Priority date: 2005-03-11
Filing date: 2005-03-11
Publication date: 2010-03-10
Anticipated expiration: 2025-03-11
Also published as: JP2006252993A

Description

接触端子で電気的に接続せずにバッテリを充電することができる非接触式の充電器を備えた無停電電源装置に関する。

従来、特許文献１のような無停電電源装置（以下、ＵＰＳ）では、２次電池としてのバッテリに接続された放電・充電共通のラインをなす電線に充電器のケーブル（電線）を繋ぎ、これらを通じて充電器からバッテリへ充電が行なわれている。当該バッテリは、過充電等からバッテリを保護する保護回路などと共にバッテリモジュールとしてＵＰＳに装置されており、当該バッテリモジュールがＵＰＳに実装，接続されている時は、ＵＰＳ内部の充電器によりトリクル充電（維持充電）されるので、自己放電及び保護回路等による消費電流によりバッテリが過放電となることはない。しかしながら、ＵＰＳ本体からバッテリモジュールを取り外し、バッテリモジュール単体で保存される場合は、自己放電及びバッテリモジュール内部に保護回路をもっている場合はその消費電流により、バッテリがバックアップ不可能な容量又は劣化領域に達する容量となり、バックアップ電源としての仕様を満足できなくなるという問題が発生する。

ＵＰＳに搭載されたバッテリは、充放電を繰り返すことで劣化し、その容量が低下するため、当該寿命を考慮して定期的にバッテリモジュールを交換する必要がある。当該交換にはケーブルの繋ぎ換え作業を要する為、電気的な知識に乏しいエンドユーザでは簡単に行うことができず、メーカのサービスマン等にバッテリ交換作業を依頼することが多い。バッテリ交換作業が終了しても、交換したばかりのバッテリモジュールでは、内部のバッテリ容量が全く充電されていない又は前述の自己放電等により低下しているため、ＵＰＳ内部の充電器により当該バッテリを充電する必要がある。一般的なＵＰＳ用バッテリは満充電になるまで数時間〜十数時間もの時間が掛かってしまうため、バックアップ可能な容量まで充電されるまでの間、いざという時にＵＰＳをバックアップ電源として使用できない虞があり、バッテリ交換直後の信頼性が著しく低下してしまう。サービスマンによるバッテリ交換作業に先立って、エンドユーザ側で別の充電器を用いて交換用のバッテリモジュールを充電しておけばよいが、バッテリを充電するにはやはり充電器とバッテリモジュールとをケーブルで接続する必要があり、電気的な知識に乏しいエンドユーザでは簡単に充電を行うことができない。

また、ＵＰＳが接続された機器によっては、バッテリモジュールの交換時にＵＰＳの運転を停止することができない場合があり、その場合にはＵＰＳを運転したままの交換作業が要求される。ＵＰＳ運転時には、ＵＰＳ内部の充電器によりバッテリが充電されているため、交換時に活線作業が強いられるなど安全上問題となる。

このような問題を解決する手段として特許文献２に開示される携帯型情報処理機器がある。この携帯型情報処理機器の概略構成を示したものが図２であり、機器本体101に内蔵した電池102を充電する方式として電磁誘導を利用した非接触充電方式を用いており、励磁回路113から流れる交流の励磁電流により充電器111に設けた１次コイル112を励磁して、電磁誘導で機器本体101に設けた２次コイル103に発生した交流電力を充電回路104で整流して電池102を充電するように構成されている。当該非接触充電方式をＵＰＳの充電器及びバッテリモジュールに適用することにより、充電器とバッテリモジュールとをケーブルで繋ぐ手間を省き、簡単かつ安全にバッテリの充電や交換作業が行えるようになる。
特開２００４−６４９７５号公報特開平８−３２９９９３号公報

しかし、上記特許文献２の非接触充電器では、電池電圧測定回路105で電池102の電池電圧を測定し、当該電池電圧が所定電圧に達すると、ＬＥＤ108とフォトトランジスタ117とからなる非接触通信手段により充電器111にその情報を伝送し、充電器制御回路116により励磁回路113を制御して当該充電を開始又は停止しているため、機器本体101に設けられたＬＥＤ108と充電器111に設けられたフォトトランジスタ117との間が遮られないようにする必要がある。すなわち、機器本体101及び充電器111の外郭部材のうち、ＬＥＤ108とフォトトランジスタ117とが対向する箇所は透明にしたり窓を開けたりするなどして、ＬＥＤ108からフォトトランジスタ117へ必要な光量が到達するよう配慮する必要がある。ところが、ＵＰＳは産業分野にも多く使用されており、屋外や工場内のように、雨，粉塵，ガス雰囲気など過酷な環境に設置される場合もある。このような環境下でＵＰＳを使用するには、防塵・防滴構造とするためにＵＰＳ及びバッテリモジュールを樹脂等で完全にモールドすることが要求される。

また、ＬＥＤ108とフォトトランジスタ117とからなる非接触通信手段では、充電の開始又は停止を制御するためのオン・オフ信号しか伝達できないという問題がある。ＵＰＳ用のバッテリに例えばリチウムイオンバッテリなどを使用した場合には、例えばリニア充電やパルス充電などバッテリに最適な充電方式で充電する必要があるが、前記非接触通信手段では充電電圧，充電電流の情報が伝達できないため、使用バッテリに適した充電方式での充電が困難になってしまう。

そこで本発明は上記問題点に鑑み、接触端子で電気的に接続せずにバッテリを充電することができ、様々な環境下においても最適な条件で充電を行うことができると共に、送受信する制御用信号の数を減らし、共通の制御信号で伝送できるようにする無停電電源装置を提供することを目的とする。

本発明における請求項１の無停電電源装置では、送電コイルと第１のスイッチング素子とからなり入力電源に接続される直列回路と、前記第１のスイッチング素子をスイッチング動作させる１次制御部とを本体に備え、充放電可能なバッテリと、前記送電コイルと磁気的に結合した受電コイルと、この受電コイルに誘起された電力を充電電力として前記バッテリに供給する充電出力部とをバッテリモジュールに備え、前記バッテリモジュールに、送信コイルと、検出した前記充電電力に基づいて帰還信号を前記送信コイルに出力する２次制御部と、前記充電出力部をバイパスする第２のスイッチング素子と、を設けると共に、前記本体に、前記送信コイルと磁気的に結合した受信コイルと、前記送電コイルに誘起された電力を負荷へ出力する出力回路と、を設け、前記２次制御部は、前記入力電源の正常時に、前記バッテリの充電電流，充電電圧に基づいて制御した制御信号を前記送信コイルに出力し、前記入力電源の異常時に、前記送信コイルに誘起された制御信号を取り込み、この制御信号により前記第２のスイッチング素子をスイッチング動作させるよう構成し、前記１次制御部は、前記入力電源の正常時に、前記受信コイルに誘起された制御信号を取り込み、この制御信号により前記第１のスイッチング素子をスイッチング動作させ、前記入力電源の異常時に、前記出力回路からの出力電圧に基づいて制御した制御信号を、前記受信コイルに出力するよう構成している。

このようにすると、バッテリの充電時に、本体からバッテリモジュールへの電力供給と、バッテリモジュールから本体への制御信号の伝送が全て電磁誘導により行われるため、両者を電気的に接続するための電極部を設ける必要がなく、すべて樹脂等でモールドすることができるので安全である。また、充電電力の情報を示す制御信号を簡単な構成でアナログ的に伝送することもできるため、使用バッテリに適した充電方式で充電制御することができる。

しかも、制御対象となる電力を検出した側から相手側のスイッチング素子を直接制御することができるため、本体とバッテリモジュールとの間で送受信する制御用信号の数を減らすことができる。さらに、制御信号を１次制御部と２次制御部でそれぞれ入出力ポートに割り付けているため、バッテリの充電動作時と放電動作時で当該ポートの入力と出力とを適宜切り換えることにより、本体とバッテリモジュールとの間で送受信する制御用信号を共通の制御信号で伝送することができる。

本発明の請求項１によると、本体とバッテリモジュールとを接触端子で電気的に接続せずにバッテリを充電することができ、様々な環境下においても最適な条件で充電を行うことができる。また、送受信する制御用信号の数を減らし、共通の制御信号で伝送することが可能になる。

以下、添付図面を参照しながら、本発明における無停電電源装置の好ましい各実施例を説明する。なお、従来例と同一箇所には同一符号を付し、共通する部分の説明は重複するため極力省略する。

図１は、本実施例におけるＵＰＳの構成を模式的に示したブロック図である。同図では、ＵＰＳ本体内部に備えられる充電器１次回路モジュール１とバッテリモジュール２内部に備えられた充電器２次回路モジュール３とがＵＰＳバッテリの非接触充電器に相当する。すなわち、充電器の１次側と２次側とが分割されて、ＵＰＳ本体側とバッテリモジュール２側とで別々に備えられている。これらにより、バッテリモジュール２内部に備えられたバッテリパック４に充電電力が供給される。

充電器１次回路モジュール１は、一対の入力端子15，15に接続された商用交流電源５から供給される交流電力を整流平滑する整流平滑回路10と、Ｕ字形コアに巻線を巻き回してなる送電コイル11と、例えばＭＯＳＦＥＴなどからなるスイッチング素子12と、例えばマイクロコンピュータなどからなる１次制御部としての１次制御回路13と、Ｕ字形コアに巻線を巻き回してなる制御用受電コイル14とから構成される。整流平滑回路10が商用交流電源５から供給される交流電力を直流電力に整流平滑して後段に入力しているため、これらが充電器１次回路モジュール１での入力電源に相当する。整流平滑回路10には、送電コイル11とスイッチング素子12のドレイン−ソースとからなる直列回路が接続され、スイッチング素子12の駆動端子としてのゲートには１次制御回路13が接続されている。１次制御回路13は、スイッチング素子12のゲートへ駆動パルスを出力してスイッチング制御するものであり、制御用受電コイル14に発生する誘導電圧である帰還信号としてのフィードバック信号に基づき、所定の充電方式に従って当該駆動パルスを制御する。制御用受電コイル14の一端は１次制御回路13に接続される一方、他端は接地されている。

バッテリモジュール２には、充電器２次回路モジュール３とバッテリパック４とが備えられており、ＵＰＳに内蔵される充電器１次回路モジュール１に近接して装置される。充電器２次回路モジュール３は、Ｕ字形コアに巻線を巻き回してなる受電コイル20と、受電コイル20の誘起電圧を整流平滑して一対の出力端子24，24に充電電力を供給する充電出力部としての整流平滑回路21と、出力端子24，24間に発生する充電電圧Ｖｃを検出し制御用送電コイル23にフィードバック信号を送出する、例えばマイクロコンピュータなどからなる２次制御部としての２次制御回路22と、Ｕ字形コアに巻線を巻き回してなる制御用送電コイル23とから構成される。受電コイル20は整流平滑回路21を介して出力端子24，24に接続される。出力端子24，24には２次制御回路22も接続されており、２次制御回路22で充電電圧Ｖｃの電圧検出が行われる。２次制御回路22は、検出した充電電圧Ｖｃに応じた電圧レベル又はパルス幅を有するフィードバック信号を制御用送電コイル23に送出する。制御用送電コイル23の一端は２次制御回路22に接続される一方、他端は接地されている。充電器１次回路モジュール１と充電器２次回路モジュール３とは、電磁誘導により電力及び制御信号の送受電を行っているため、送電コイル11と受電コイル20との間や、制御用受電コイル14と制御用送電コイル23との間で、良好な磁気的結合が行われるよう、これらをできるだけ近接させる必要がある。なお、構造上必然的にこれらの間には長さＬｇの間隙が生じ、これがそのまま当該トランスのギャップ（ギャップ長Ｌｇ）となるため、これらのコアは磁気飽和しにくくなる。

一方、バッテリパック４は、バッテリ26を過充電等から保護する保護回路25と、充放電可能な二次電池としてのバッテリ26とから構成され、充電器２次回路モジュール３の出力端子24，24から保護回路25を介して充電電力がバッテリ26に供給されることにより、バッテリ26の充電が行われる。なお、バッテリモジュール２の放電経路（図示せず）は当該充電経路とは別に設けられており、従来通り、ＵＰＳ本体に設けられた周知の放電回路と電線で繋ぐなどすればよい。

次に、上記構成の充電動作における作用について説明する。

１次制御回路13がスイッチング素子12のゲートに駆動パルスを出力してスイッチング動作させることにより、商用交流電源５から供給される交流電圧が整流平滑回路10により整流平滑され、送電コイル11に断続的に印加される。これにより送電コイル11に励磁電流が流れ、送電コイル11のコアと受電コイル20のコアとからなる磁路に磁束が発生する。受電コイル20には電磁誘導による電圧が誘起され、当該誘起電圧が整流平滑回路21により整流平滑されて直流の充電電力となる。この充電電力が、出力端子24，24から保護回路25を介してバッテリ26に供給されることにより、バッテリ26が充電される。このとき、出力端子24，24間に発生する充電電圧Ｖｃは、２次制御回路22により逐次検出される。

２次制御回路22は、検出した充電電圧Ｖｃに応じた電圧レベル又はパルス幅を有するフィードバック信号を制御用送電コイル23に送出し、当該フィードバック信号が制御用送電コイル23から制御用受電コイル14へ電磁誘導により伝送され、最終的に１次制御回路13へ送信される。１次制御回路13へは、制御用受電コイル14に誘起された電圧がフィードバック信号となるため、充電電力の情報をアナログ的な電圧レベルとして１次制御回路13へ伝送することができる。なお、フィードバック信号として充電電流の情報が必要であれば、充電電流情報伝送用の制御用受電コイル14と制御用送電コイル23を別途設ければよい。１次制御回路13では、当該フィードバック信号に基づき、バッテリ26が最適な条件で充電されるようスイッチング素子12のスイッチング動作を制御する。具体的には、例えば周知のリニア充電方式，パルス充電方式などに従って、定電流制御や定電圧制御などを適宜行なうようスイッチング素子12の駆動パルスを周知のＰＷＭ制御などで制御する。

このように、充電器１次回路モジュール１からバッテリモジュール２への電力供給と、バッテリモジュール２から充電器１次回路モジュール１への帰還信号の伝送が全て電磁誘導により行われるため、両者を電気的に接続するための電極部を設ける必要がなく、すべて樹脂等でモールドすることができるので安全である。

以上のように本実施例の無停電電源装置では、送電コイル11とスイッチング素子12とからなり入力電源としての商用交流電源５，整流平滑回路10に接続される直列回路と、スイッチング素子12をスイッチング動作させる１次制御部としての１次制御回路13とを本体に相当する充電器１次回路モジュール１に備え、充放電可能なバッテリ26と、送電コイル11と磁気的に結合した受電コイル20と、この受電コイル20に誘起された電力を充電電力としてバッテリ26に供給する充電出力部としての整流平滑回路21とをバッテリモジュール２に備え、バッテリモジュール２に、送信コイルとしての制御用送電コイル23と、検出した前記充電電力に基づいて帰還信号を制御用送電コイル23に出力する２次制御部としての２次制御回路22とを設けると共に、充電器１次回路モジュール１に、制御用送電コイル23と磁気的に結合した受信コイルとしての制御用受電コイル14とを設け、１次制御回路13は、制御用受電コイル14により受信された前記帰還信号に基づきスイッチング素子12をスイッチング動作させるよう構成している。

このようにすると、バッテリ26の充電時に、充電器１次回路モジュール１からバッテリモジュール２への電力供給と、バッテリモジュール２から充電器１次回路モジュール１への帰還信号の伝送が全て電磁誘導により行われるため、両者を電気的に接続するための電極部を設ける必要がなく、すべて樹脂等でモールドすることができるので安全である。また、充電電力の情報を示す帰還信号を簡単な構成でアナログ的に伝送することもできるため、使用バッテリに適した充電方式で充電制御することができる。以上により、充電器１次回路モジュール１とバッテリモジュール２とを接触端子で電気的に接続せずにバッテリ26を充電することができ、様々な環境下においても最適な条件で充電を行うことができる。

図２は、本実施例におけるＵＰＳの構成を模式的に示したブロック図である。同図では、図１で示したバッテリ26の充電経路の構成に、バッテリ26の放電経路としての機能を追加した構成になっている。従って、商用交流電源５からバッテリ26へ至る充電経路及び充電動作は第１実施例と略同様である。以下、主に、バッテリ26の放電経路に関する構成とその放電動作について説明する。

充電器１次回路モジュール１では、一対の入力端子15，15と整流平滑回路10との間に停電検出回路30が挿入接続されており、停電検出回路30は商用交流電源５の停電又は著しい電圧低下を検出すると負論理の停電信号DOWNを出力する。本実施例の送電コイル11は、Ｅ形コアの一側に巻線を巻き回して形成されており、当該Ｅ形コアの他側には巻線が巻き回されてなる放電コイル33が形成されている。これに対応してバッテリモジュール２にもＥ形コアに巻線を巻き回して形成された充放電コイル34が設けられている。放電コイル33には、放電コイル33の一端に接続されたスイッチ32を介して、図示しない負荷へ出力電圧Ｖｏを出力する出力回路31が接続されている。その他、Ｕ字形コアに巻線を巻き回してなる制御１次コイル40の一端と停電送信コイル42の一端が１次制御回路13に接続されている。なお、制御１次コイル40，停電送信コイル42の各他端は接地されている。

本実施例の１次制御回路13は、バッテリ26の充電動作と放電動作とを適宜切り替えて行えるように、制御信号生成手段50と停電クロック生成手段51とを備えている。制御信号生成手段50は、停電信号DOWNがＨレベルの時（商用交流電源５の正常時）には充電動作モードとなり、制御１次コイル40に誘起された制御信号CNTを入力として取り込む一方、制御信号CNTを波形整形し、駆動パルスPLS1としてスイッチング素子12に出力する。一方、停電検出回路30からの停電信号DOWNがＬレベルの時（商用交流電源５の停電時）には放電動作モードとなり、出力回路31から出力される出力電圧Ｖｏの検出信号としてのフィードバック信号FBACK1に基づいてパルス状の制御信号CNTを生成して制御１次コイル40に出力する。すなわち、１次制御回路13の当該制御信号CNTが出力されるポートは入出力可能なポートであり、停電信号DOWNに応じて入出力が切り換えられるように構成されている。停電クロック生成手段51は、停電検出回路30からの停電信号DOWNがＨレベルの時に所定の周波数の停電クロックDCLKを生成して停電送信コイル42に出力する一方、停電信号DOWNがＬレベルの時には、停電クロックDCLKの出力を停止する。なお、停電クロックDCLKは、バッテリモジュール２側に商用交流電源５の異常を伝えることができればどのような信号形式にしてもよい。

バッテリモジュール２には、充放電コイル34の一端とこれと同極ライン上の出力端子24との間に、整流平滑回路21をバイパスするように（整流平滑回路21と並列に）、ダイオード35と例えばＭＯＳＦＥＴからなるスイッチング素子36の直列回路が接続されている。より詳細には、ダイオード35のカソードが充放電コイル34の一端に接続され、アノードがスイッチング素子36のソースに接続され、スイッチング素子36のドレインが出力端子24に接続される。ダイオード35は、バッテリ26の充電動作時にターンオフし、充放電コイル34からスイッチング素子36の寄生ダイオードを介して出力端子24に電流が流れないように阻止するために設けられている。スイッチング素子36のゲートは２次制御回路22に接続され、２次制御回路22から出力される駆動パルスPLS2によりスイッチング素子36のスイッチング動作が制御される。２次制御回路22には、Ｕ字形コアに巻線を巻き回してなる制御２次コイル41の一端と、同じくＵ字コアに巻線を巻き回してなる停電受信コイル43の一端が接続されている。なお、制御２次コイル41，停電受信コイル43の各他端は接地されている。制御２次コイル41，停電受信コイル43は、それぞれ制御１次コイル40，停電送信コイル42と磁気的に結合するよう設けられており、これらの間で電磁誘導が生じることにより、後述するように、制御１次コイル40と制御２次コイル41との間で相互に制御信号CNTが送受信される一方、停電送信コイル42から停電受信コイル43へ停電クロックDCLKが伝送される。

本実施例の２次制御回路22は、バッテリ26の充電動作と放電動作とを適宜切り替えて行えるように、制御信号生成手段55を備えている。制御信号生成手段55は、停電受信コイル43に誘起される停電クロックDCLKが入力されている時（商用交流電源５の正常時）には充電動作モードとなり、充電電圧Ｖｃ，充電電流Ｉｃの検出信号としてのフィードバック信号FBACK2に基づいてパルス状の制御信号CNTを生成して制御２次コイル41に出力する。一方、停電受信コイル43に誘起される停電クロックDCLKが入力されていない時（商用交流電源５の停電時）には放電動作モードとなり、制御２次コイル41に誘起された制御信号CNTを入力として取り込む一方、制御信号CNTを波形整形し、駆動パルスPLS2としてスイッチング素子36に出力する。すなわち、２次制御回路22の当該制御信号CNTが出力されるポートは入出力可能なポートであり、停電クロックDCLKに応じて入出力が切り換えられる。

本実施例では、１次制御回路13と２次制御回路22のそれぞれに、例えば周知のＰＷＭ制御などにより制御信号CNTの出力制御ができる制御信号生成手段50，制御信号生成手段55が設けられており、バッテリ26の充電動作時には、２次制御回路22がフィードバック信号FBACK2に基づいて制御信号CNTをＰＷＭ制御し、この制御信号CNTが１次制御回路13から駆動パルスPLS1としてスイッチング素子12のゲートに出力される。バッテリ26に対してリニア充電方式などによる充電を行う場合には、充電電流Ｉｃ，充電電圧Ｖｃに対して定電流・定電圧制御が必要となるが、バッテリモジュール２側でスイッチング素子12の駆動パルスPLS1を直接制御することができるため、充電器１次回路モジュール１とバッテリモジュール２との間で送受信する制御用信号の数を減らすことができる。例えば、充電電流Ｉｃ，充電電圧Ｖｃの２つのフィードバック信号から制御信号CNT１つに制御用信号の伝送数を減らすことができる。後述するバッテリ26の放電動作についても同様の作用効果がある。さらに、制御信号CNTを１次制御回路13と２次制御回路22でそれぞれ入出力ポートに割り付けているため、バッテリ26の充電動作時と放電動作時で当該ポートの入力と出力とを適宜切り換えることにより、充電器１次回路モジュール１とバッテリモジュール２との間で送受信する制御用信号を共通の制御信号CNTで伝送することができる。

次に、上記構成におけるバッテリ26の放電動作について説明する。

商用交流電源５に停電又は著しい電圧低下などの異常が発生すると、停電検出回路30がこれを検出し、Ｌレベルの停電信号DOWNを出力する。停電信号DOWNがＬレベルになると、スイッチ32がオンして放電コイル33と出力回路31との線路が導通すると共に、１次制御回路13が放電動作モードになる。１次制御回路13では、停電クロック生成手段51が停電クロックDCLKの出力を停止することにより、停電送信コイル42に励磁電流が流れなくなり、停電受信コイル43ひいては２次制御回路22へ入力される停電クロックDCLKが停止する。同時に、制御信号生成手段50が、制御信号CNTのポートを出力側に切換え、出力回路31から出力されるフィードバック信号FBACK1に基づいて出力電圧Ｖｏが所定の電圧値で一定になるよう制御信号CNTを生成して制御１次コイル40に出力する。この時、２次制御回路22では、停電クロックDCLKの停止により放電動作モードとなり、制御信号生成手段55が、制御信号CNTのポートを入力側に切換え、制御２次コイル41に誘起された制御信号CNTを取り込む一方、駆動パルスPLS2としてスイッチング素子36に出力する。スイッチング素子36がスイッチング動作することにより、バッテリ26から充放電コイル34へ電力が断続的に供給され、電磁誘導により放電コイル33へ電圧が誘起される。前述のようにスイッチ32はオンしているため、当該誘起電圧が出力回路31から出力電圧Ｖｏとして負荷へ出力される。以降、商用交流電源５が復電するまで、１次制御回路13の制御信号生成手段50が、出力電圧Ｖｏが安定するように制御信号CNTひいてはスイッチング素子36のスイッチング動作を制御する。

以上のように本実施例の無停電電源装置では、バッテリモジュール２に、商用交流電源５の異常信号を受信する停電受信コイル43と、整流平滑回路21をバイパスするスイッチング素子36と、商用交流電源５の異常時にスイッチング素子36をスイッチング動作させる制御信号生成手段55とを設け、充電器１次回路モジュール１に、停電受信コイル43と磁気的に結合した停電送信コイル42と、商用交流電源５の異常時に停電送信コイル42に前記異常信号を出力する（停電クロックDCLKを停止する）停電クロック生成手段51と、充放電コイル34と磁気的に結合した放電コイル33と、放電コイル33に誘起された電力を負荷へ出力する出力回路31とを設けている。

このようにすると、充電器１次回路モジュール１とバッテリモジュール２間におけるバッテリ26の送受電を、充電時と放電時とで共通の充放電コイル34を利用して行うことができるため、バッテリ26の放電経路を構成する部品点数を削減することができる。

また本実施例の無停電電源装置では、商用交流電源５の正常時に、検出した充電電流Ｉｃ，充電電圧Ｖｃに基づいて制御した制御信号CNTを制御２次コイル41に出力し、商用交流電源５の異常時に、制御２次コイル41に誘起された制御信号CNTを取り込み、この制御信号CNTによりスイッチング素子36をスイッチング動作させる制御信号生成手段55を２次制御回路22に設けると共に、商用交流電源５の正常時に、制御１次コイル40に誘起された制御信号CNTを取り込み、この制御信号CNTによりスイッチング素子12をスイッチング動作させ、商用交流電源５の異常時に、検出した出力電圧Ｖｏに基づいて制御した制御信号CNTを制御１次コイル40に出力する制御信号生成手段50を１次制御回路13に設けている。

このようにすると、例えば充電電流Ｉｃ，充電電圧Ｖｃ，出力電圧Ｖｏなど制御対象となる電力を検出した側から相手側のスイッチング素子12，36を直接制御することができるため、充電器１次回路モジュール１とバッテリモジュール２との間で送受信する制御用信号の数を減らすことができる。さらに、制御信号CNTを１次制御回路13と２次制御回路22でそれぞれ入出力ポートに割り付けているため、バッテリ26の充電動作時と放電動作時で当該ポートの入力と出力とを適宜切り換えることにより、充電器１次回路モジュール１とバッテリモジュール２との間で送受信する制御用信号を共通の制御信号CNTで伝送することができる。

なお、本発明は、上記各実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。充電器１次回路モジュール１を携帯型充電器とすれば、ＵＰＳに接続しなくても、いつでも、どこでも安全かつ簡単にバッテリモジュール２を充電することができる。

本発明の第１実施例における無停電電源装置の構成を示すブロック図である。本発明の第２実施例における無停電電源装置の構成を示すブロック図である。従来例におけるバッテリの非接触充電器の構成を示すブロック図である。

１充電器１次回路モジュール（本体）
２バッテリモジュール
５商用交流電源（電源部）
10 整流平滑回路（電源部）
11 送電コイル
12 スイッチング素子（第１のスイッチング素子）
13 １次制御回路（１次制御部）
14 制御用受電コイル（受信コイル）
20 受電コイル
21 整流平滑回路（充電出力部）
22 ２次制御回路（２次制御部）
23 制御用送電コイル（送信コイル）
26 バッテリ
31 出力回路
33 放電コイル（送電コイル）
36 スイッチング素子（第２のスイッチング素子）
40 制御１次コイル（受信コイル）
41 制御２次コイル（送信コイル）

Claims

送電コイルと第１のスイッチング素子とからなり入力電源に接続される直列回路と、前記第１のスイッチング素子をスイッチング動作させる１次制御部とを本体に備え、充放電可能なバッテリと、前記送電コイルと磁気的に結合した受電コイルと、この受電コイルに誘起された電力を充電電力として前記バッテリに供給する充電出力部とをバッテリモジュールに備えて構成される無停電電源装置であって、
前記バッテリモジュールに、送信コイルと、検出した前記充電電力に基づいて帰還信号を前記送信コイルに出力する２次制御部と、前記充電出力部をバイパスする第２のスイッチング素子と、を設けると共に、
前記本体に、前記送信コイルと磁気的に結合した受信コイルと、前記送電コイルに誘起された電力を負荷へ出力する出力回路と、を設け、
前記２次制御部は、前記入力電源の正常時に、前記バッテリの充電電流，充電電圧に基づいて制御した制御信号を前記送信コイルに出力し、前記入力電源の異常時に、前記送信コイルに誘起された制御信号を取り込み、この制御信号により前記第２のスイッチング素子をスイッチング動作させるものであり、
前記１次制御部は、前記入力電源の正常時に、前記受信コイルに誘起された制御信号を取り込み、この制御信号により前記第１のスイッチング素子をスイッチング動作させ、前記入力電源の異常時に、前記出力回路からの出力電圧に基づいて制御した制御信号を、前記受信コイルに出力するものであることを特徴とする無停電電源装置。