JP2008541679A - 無停電電源回路 - Google Patents

Abstract

本発明は、交流電源（１０）から開始し、燃料電池バックアップシステム（５０、５０´）を有する無停電電源の回路において、このバックアップシステムは、燃料電池（５２）と、バックアップシステム（５０、５０´）の入力端子（５０１）に接続された交流電源に結合された燃料電池（５２）を始動するためのバッテリ（５１）とを有し、この開始用のバッテリ（５１）と燃料電池（５２）とは、入力端子とは異なる、システム（５０、５０´）の出力端子（５０２）に並列に接続されていることを特徴とする回路に関する。

Description

本発明は、無停電電源回路に関する。

本発明には、ＡＣ電源からＤＣ装置に電源供給するための供給の分野で特に好都合な用途がある。

数多くの工業装置では、電気通信用ラックのような特定の用途は、ＤＣ電圧により電力供給され、電気装置は、上述の電気通信の場合には４８ＶのＤＣ電圧で動作することができる。

一例が図１に示されている従来の構造は、局所的な電気ネットワークにより提供される低電圧ＡＣ電源１０、すなわち高電圧／低電圧変圧器の下流側、を用いることにある。ＡＣ／ＤＣコンバータ２１、２２により、一方では、電気装置１、２にＤＣ電力を供給することが可能となり、他方では、供給バスに接続されているバッテリ３１、３２を充電することが可能となる。並列接続で、特定の補助的な実用の装置３も前記局所的なネットワークで直接に交流電流が供給され、一方、他の装置４には、ＤＣ／ＡＣコンバータ、例えばＡＣ／ＤＣコンバータ２２と直列のコンバータ４０、により交流電流が供給されている。

前記ネットワークからのＡＣ供給が中断された場合、例えば、電気通信用ラックの装置のためのＤＣ供給は、バッテリ３１、３２により保障される。このように、前記ネットワークが中断された場合にＤＣ供給が連続して行なわれることが保障される。

しかしながら、この既知の解決手段は、自律性が、バッテリにより許容される自律性に制限されてしまうという欠点を示す。さらに、バッテリは、異なる温度条件に敏感であり、これらのバッテリの保守費用は、高いままである。

文書ＤＥ１０２４３２１３とＵＳ２００４／０５３０９３とには、燃料電池を用いたＡＣ電源に基づいた無停電電源回路が記載されている。

しかしながら、これらの既知のシステムでは、特に、燃料電池を確実に開始させることを目的とし、燃料電池を充電し続けるための、１つ以上のバックアップ用の主バッテリを使用することが必要とされる。この解決手段は、次の欠点を示す。すなわち、１つ以上の対応した定格のバッテリを考える必要、である。

したがって、本発明の主題により解決されるべき技術的な問題は、ＡＣ電源に基づき、ＡＣの供給が中断され、又は実際に定格条件を下回った場合さえにも、電子機器に電力供給する複数のバッテリを使用することを避け、少なくとも制限することが可能となる、無停電電源回路を提案することである。

本発明によれば、提起された技術的な問題への解決方法は、前記回路が、燃料電池を備えたバックアップシステムを有する回路において、前記バックアップシステムは、
燃料電池と、
前記バックアップシステムの入力端子に接続された(sur)前記ＡＣ電源に接続された前記燃料電池を始動させるためのバッテリとを有し、始動用の前記バッテリと燃料電池とは、前記入力端子と異なる、前記システムの出力端子に並列で接続されていることを特徴とする回路である。

本発明の第１実施形態によると、遮断器が前記出力端子に配置されている。以下で詳細に説明するように、この解決方法により、１つのバッテリで定格条件(en re’gime nominal)で、すなわちＡＣの供給を中断させずに、電子装置に電力供給することが可能となる。本発明による電力供給回路は、このような中断の間だけ実行される。

本発明の第２実施形態によると、遮断器が前記燃料電池と出力端子との間に配置されている。この解決方法でも、前記電子装置に電力供給するどんなバッテリを使用することも避けられるという利点が示され、ＤＣの供給は、この場合、定格条件化であろうと、ＡＣの供給の中断中であろうと、本発明による前記回路により提供されることも以下で詳細に説明する。

他の可能な態様によると、
前記始動用のバッテリは、ＡＣ／ＤＣコンバータにより前記ＡＣ電源（１０）に接続されている。

前記始動用のバッテリと燃料電池とは、前記燃料電池のバックアップシステムの出力端子に、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ（５１２、５２２）により接続されている。

フィルタ用のコンデンサが、前記始動用バッテリと燃料電池との出力の位置(au niveau de)に位置している。

前記回路は、前記電源から、前記電子装置の要素に電力供給するための供給ラインに接続された前記出力端子の下流に位置しているバックアップ用のバッテリを有している。

燃料電池を備えている前記バックアップシステムは、前記ＡＣ電源によりエネルギー供給され続けている。

前記始動用のバッテリは、前記ＡＣ電源が動作している場合は、このＡＣ電源により充電され続け、特に前記電源の故障の場合に前記燃料電池が始動された場合は、この燃料電池により充電され続ける。

非限定的な例として与えられている添付された図面に関しての以下の説明により、本発明の要旨とどのように本発明を実現することができるかとが明確に明らかにされるだろう。

図２には、電気装置に、特に電子装置に電力供給することを目的とする装置が示されている。図１でのように、特定の電子装置１、２は、直流により、例えば電気通信装置に対して４８Ｖで、電力供給されなければならない。図２の例示的な実施形態では、この電子装置は、入力端子２１１がＡＣ電源１０に接続され、出力端子２１２が前記装置の供給バスに接続されたＡＣ／ＤＣコンバータ２１により電力供給されている。他の装置３、４には、局所的な電気ネットワークにより、又はＡＣ／ＤＣコンバータ２１の出力端子２１２に接続されたＤＣ／ＡＣコンバータ４０を介して、それぞれＡＣ電力が供給される。

本発明の第１実施形態によると、図２の装置は、無停電電源回路(circuit d’alimentation sans interruption)５０を有し、この無停電電源回路５０は、一方では、ＡＣ／ＤＣコンバータ５１１により、この回路５０の入力端子５０１に接続されている(sur)ＡＣ電源１０に接続されているバッテリ５１を備え、他方では、燃料電池５２を備えている。燃料電池５２を備えたバックアップシステム５０のバッテリ５１は、特に電池５２を始動させることが想定されている。

バッテリ５１と燃料電池５２とは、回路５０の出力端子５０２に、それぞれ、ＤＣ／ＤＣコンバータ５１２、５２２により接続されている。１００Ｈｚのフィルタ用のコンデンサ５０４がバッテリ５１と燃料電池５２との出力側に位置している。

加えて、図２で、遮断器５０３が、この場合「充電器」モードで作動する回路５０の出力端子５０２に配置されていることが見られる。

図２で提案されている解決手段は、装置に電力供給するために１つのバックアップ用バッテリ３１のみを用いており、この結果、複数のバッテリが必要であった図１の装置に対してかなり有利な点を示すことに留意することは適当である。

定格条件では(en re’gime nominal)、遮断器５０３は開いており、様々な装置がＡＣ電源１０から電力供給される。

ＡＣ供給が遮断された場合、遮断器５０３は閉じられ、電子装置１、２へのＤＣ供給と電気装置４へのＡＣ供給とは、無停電電源バックアップ回路すなわちシステム５０により保障される。バッテリ３１、５１は、供給が切替わる場合に、回路５０の始動のためのバッファとしての役割を果たす。

図３は、遮断器５０３´が、燃料電池５２と無停電電源回路５０´の出力端子５０２との間に配置されている第２実施形態を示している。

図２の実施形態と逆に、図３の電力供給回路５０´は、定格条件であるか、ＡＣ供給が中断されている間であるかによらず、装置２、３、４に電力供給のみを行う。この場合、このこと(cela)が示す全ての有利な点で、装置２、３、４へのバックアップ電力を供給するためにバッテリが全く必要ないことが理解される。装置２、３、４は、回路５０´により連続的に電力供給され、したがって、ＡＣ供給が遮断されている間に、供給が中断されることは起こりえないためである。

定格条件では、遮断器５０３´は、開いており、無停電電源回路５０´は、常にエネルギーを供給されているが、前記燃料電池は、供給を受けていない。

バッテリ５１は、小さな容量でもよい。このバッテリ５１は、回路５０´が開始される数秒間だけ動作する必要があり、この回路５０´は、常にエネルギー供給され、この回路５０´の「動作状態待機」状態は、この回路５０´を通過する電力の一部を抜出すことにより維持されるからである。

図３では、装置４にＡＣ電力を供給する目的の、回路５０´の出力端子５０２に接続されたＤＣ／ＡＣコンバータ４０があることを認めることができる。

比較的よい効率でこの装置４に供給するために、無停電電源回路５０´の入力端子５０１と、ＤＣ／ＡＣコンバータ４０の出力端子４１との間に短絡回路５０５を位置させ、この短絡回路の遮断器５０６は、定格条件では閉じられ、中断されている間は開いていることが可能である。

このように、本発明により、前記電池を開始するためのバッテリだけではなく、前記回路のバックアップ用バッテリを低容量化する(sous-dimensioner)ことが可能である。本発明により、場合に応じて、前記バックアップ用バッテリをなくすことができ、これらバックアップ用バッテリを複数のコンデンサと置換えることさえできる。

図３の変形例では、これらバックアップ用バッテリは、依然として小さな容量を備えている(faiblement dimensione’e)前記電池を開始するためのバッテリにより置換えられている（のみである）。

本発明を、特定の複数の実施形態と関連させて説明してきたが、本発明は、これらの実施形態により限定されず、以下の請求項の範囲で当業者に明らかな変更と変形とを受けうる。

燃料電池５２は、一方では、空気が供給され、他方では、タンク又はシリンダ内に高圧で貯蔵され、もしくは水素化ガス容器内に低圧で貯蔵される水素が供給される固体高分子型燃料電池（ＰＥＭ）であることが好ましい。

従来技術による電源供給装置のダイアグラムである。 本発明の第１実施形態による無停電電源回路を有する装置を示すダイアグラムである。 本発明の第２実施形態による無停電電源回路を有する装置を示すダイアグラムである。

Claims (11)

1. ＡＣ電源（１０）に基づき、燃料電池を備えたバックアップシステム（５０、５０´）を具備する回路において、前記バックアップシステムは、
   燃料電池（５２）と、
   前記バックアップシステム（５０、５０´）の入力端子（５０１）に接続された前記ＡＣ電源に接続された前記燃料電池（５２）を始動させるためのバッテリ（５１）とを有し、始動用の前記バッテリ（５１）と燃料電池（５２）とは、前記入力端子と異なる、前記システム（５０、５０´）の出力端子（５０２）に並列で接続されていることを特徴とする無停電電源の回路。
2. 遮断器（５０３）が、前記出力端子（５０２）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回路。
3. 遮断器（５０３´）が、前記燃料電池（５２）と出力端子（５０２）との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の回路。
4. ＤＣ／ＡＣコンバータ（４０）が、前記バックアップシステムの出力端子の位置に、又はその下流に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の回路。
5. 短絡回路（５０５）が、前記回路（５０´）の入力端子（５０１）と、ＤＣ／ＡＣコンバータ（４０）の出力端子（４１）との間で切替え可能であることを特徴とする請求項４に記載の回路。
6. 前記始動用のバッテリ（５１）は、ＡＣ／ＤＣコンバータ（５１１）により前記ＡＣ電源（１０）に接続されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１に記載の回路。
7. 前記始動用のバッテリ（５１）と燃料電池（５２）とは、前記燃料電池のバックアップシステム（５０、５０´）の出力端子（５０２）に、それぞれのＤＣ／ＤＣコンバータ（５１２、５２２）により接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１に記載の回路。
8. フィルタ用のコンデンサ（５０４）が、前記始動用バッテリ（５１）と燃料電池（５２）との出力の位置に位置していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１に記載の回路。
9. 前記電源（１０）から、電子装置の要素に電力供給するための供給ラインに接続された前記出力端子（５０２）の下流に位置しているバックアップ用のバッテリ（３１）をさらに具備することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１に記載の回路。
10. 燃料電池を備えている前記バックアップシステム（５０、５０´）は、前記ＡＣ電源（１０）によりエネルギー供給され続けることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１に記載の回路。
11. 前記始動用のバッテリ（５１）は、前記ＡＣ電源が動作している場合は、このＡＣ電源（１０）により充電され続け、特に前記電源（１０）の故障の場合に前記燃料電池が始動された場合は、この燃料電池（５２）により充電され続けることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１に記載の回路。

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