CN106532906A - 具有报告电池余量的功能的电子设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种具有报告电池余量的功能的电子设备。该电子设备具备：第1电源，其向预定的负载单元供给电力；第2电源，其向负载单元供给来自外部电源的电力；切换单元，其对第1电源向预定的负载单元的电力供给以及第2电源向预定的负载单元的电力供给进行切换；计时单元，其对时刻进行计时；电压测定单元，其测定第1电源的端子电压；存储单元，其存储测定单元测定出的第1电源的端子电压和基于计时单元的测定出第1电源的端子电压的时刻；时间变化率计算单元，其计算存储单元中存储的第1电源的端子电压的时间变化率；以及报告单元，其对应于时间变化率计算单元计算得到的第1电源的端子电压的时间变化率，进行与第1电源的余量有关的报告。

Description

具有报告电池余量的功能的电子设备
技术领域
本发明涉及一种电子设备，尤其涉及一种具有报告电池余量的功能的电子设备。
背景技术
数值控制装置(CNC)为了使加工机进行动作，需要设定并输入各种参数。由于该参数的数据量非常多因此重新输入较麻烦，此外设定输入后的变更频率低，因此将参数存储在非易失性存储器中，即使切断CNC的电源后也能够保持存储。一般，在该非易失性存储器中使用通过电池进行支持的SRAM。
但是，在通过电池支持的SRAM中，在电池到了寿命时，存在SRAM内的参数消失的问题。因此，监视电池余量。
作为推定电池余量的方法，大致分为以下2种。
1.以放电时间对电流值进行积分，推定消耗的容量。
2.按时序绘制端子电压，根据时间推移推定容量。
在日本特开平9-178827号公报所公开的方法(参照图8)中，对曲线120进行直线近似来求出电池的余量时间123。在图8中，横轴表示放电时间，纵轴表示电池的电压。直线110是电子设备等负载能够动作的结束电压。曲线120表示高性能电池的放电特性，曲线113表示标准电池的放电特性，曲线114表示充电电池的放电特性。
具有在外部电源接通的情况下不使用备份的电池，在外部电源切断的情况下使用备份的电池的电子设备。例如，在为控制加工机的数值控制装置的情况下，备份电流在切断装置的电源时流过，因此难以测定该备份电流。
此外，在无法对电池的放电特性(电池余量)进行直线近似(一次式近似)的情况下，例如在二氧化锰锂电池中无法对放电特性进行直线近似(参照图9、图10)，因此无法应用在日本特开平9-178827号公报中公开的技术。
发明内容
因此，本发明的目的在于，鉴于上述现有技术的问题点，提供一种在难以通过一次近似对余量进行近似的电池中，具有阶段性地报告电池余量的功能的电子设备。
本发明的电子设备的特征在于，具有：第1电源，其向预定的负载单元供给电力；第2电源，其向上述负载单元供给来自外部电源的电力；切换单元，其对上述第1电源向上述预定的负载单元的电力供给以及上述第2电源向上述预定的负载单元的电力供给进行切换；计时单元，其对时刻进行计时；电压测定单元，其测定上述第1电源的端子电压；存储单元，其存储上述测定单元测定出的上述第1电源的端子电压和基于上述计时单元的测定出上述第1电源的端子电压的时刻；时间变化率计算单元，其计算上述存储单元中存储的上述第1电源的端子电压的时间变化率；以及报告单元，其对应于上述时间变化率计算单元计算得到的上述第1电源的端子电压的时间变化率，进行与上述第1电源的余量有关的报告。
在此，第1电源是对其电池余量进行一次近似的情况下，与实际的电池余量的误差大，无法正确地报告电池余量的电池(也就是说，无法通过一次式对电池余量进行近似的电池)。
在上述电子设备中，在接通向上述电子设备提供的外部电源并经过预定时间后，上述切换单元将向上述负载单元的电力供给从上述第1电源切换为上述第2电源。
上述电子设备具备：温度测定单元，其测定上述第1电源的温度；以及修正单元，其根据上述温度测定单元测定出的温度，对上述测定单元测定出的上述第1电源的端子电压进行修正，将通过上述修正单元得到的第1电源的修正后的端子电压作为第1电源的端子电压存储在上述存储单元中。
在上述电子设备中，上述修正单元使用二次式以上的近似式或修正表，来修正上述测定出的第1电源的端子电压。
在上述电子设备中，上述报告单元在上述第1电源的端子电压的时间变化率超过了预先设定的值的情况下报警。
在上述电子设备中，通过上述温度测定单元测定通过上述电压测定单元测定出上述第1电源的端子电压时的上述第1电源的温度，将测定得到的温度与上述第1电源的端子电压以及上述时刻一起存储在上述存储单元中。
通过本发明，能够提供一种在难以通过一次近似对余量进行近似的电池中，具有阶段性地报告电池余量的功能的电子设备。
附图说明
通过参照附图对以下的实施例进行说明，本发明的上述以及其他的目的和特征变得更加明确。在这些附图中：
图1是说明数值控制装置的结构的概要结构图。
图2说明通过电源切换电路对主电源和电池进行切换，来将电源连接到SRAM和RTC电路。
图3是表示电池的端子电压与数值控制装置的电源切断的累计时间之间的关系的图表。
图4表示由于温度进行变动的电池的电压与寿命之间的关系。
图5说明修正表。
图6说明显示多个阶段的电池余量的处理流程。
图7表示电池的端子电压与数值控制装置的累计电源切断时间的关系。
图8是表示向电池施加了预定负载时的电池的放电特性的图表。
图9表示A社的二氧化锰锂电池的放电特性。
图10表示B社的二氧化锰锂电池的放电特性。
具体实施方式
以下，与附图一起说明本发明的实施方式。
图1是对加工机等进行控制的数值控制装置的概要框图。作为电子设备，数值控制装置10的处理器(CPU)11经由总线21读出在ROM12中存储的***程序，按照该***程序整体控制数值控制装置10。在RAM13中存储临时的计算数据、显示数据等。SRAM14为易失性存储器，通过电池23进行支持，存储有即使切断数值控制装置10的主电源22也应保存的***参数、加工程序、工具的偏置等。在SRAM14中设有存储区域14a，存储有用于计算电池余量所需要的数据等。主电源22接受来自外部的电源供给，例如接受DC24V，调整成适合于SRAM14、RTC(Real Time Clock，实时时钟)的电压来进行供给。
RTC电路15与一般的数字时钟同样地，使用通过电池23而进行动作的水晶振荡器来对时刻进行计时，可从CPU11读出其输出数据。电压检测电路16是检测电池23的端子电压的测定电路。电源切换电路24向需要支持的电路(负载单元)切换主电源22和电池23，以便在主电源22接通时从主电源22向负载连接电源，在切断了主电源22时从电池23向负载连接电源。从主电源22或电池23经由电源供给线26向负载(SRAM14、RTC电路15)供电。在图2中，作为预定的负载，通过电池23来供电从而支持SRAM14和RTC电路15。在电池23或其周围设有用于检测电池23的温度的温度检测器25。关于温度检测器25的设置场所，只要是得到与电池23的温度相关的值的场所即可。
PLC(可编程序逻辑控制器)17通过内置的顺序程序控制加工机(未图示)。即，按照由加工程序指令的功能，通过这些顺序程序变换为在加工机侧所需要的信号，并从I/O单元18输出到加工机侧。根据该输出信号，加工机侧的各种执行器等进行动作。
将各轴的当前位置、可动部重量、警报、图像数据等信号发送到LCD/MDI单元70的显示装置，在显示装置中进行显示。另外，MDI表示键盘等手动输入装置。接口19接受来自LCD/MDI70的键盘的数据并将其交给处理器(CPU)11。接口20与手动脉冲发生器71相连接，接受来自手动脉冲发生器71的脉冲。手动脉冲发生器71被安装在机床侧的机械操作盘中，用于手动地对机械可动部精密地进行定位。
轴控制电路30～32接受来自处理器(CPU)11的各轴的移动指令量，向伺服放大器40～42输出各轴的指令。伺服放大器40～42接受该指令来驱动在机床的机构部(未图示)设置的各轴的伺服电动机50～52。在X、Y、Z各轴的伺服电动机50～52中，内置有用于检测位置/速度的位置/速度检测器(未图示)。将来自该位置/速度检测器的反馈信号(f1、f2、f3)(以下，称作“速度反馈值”)反馈给轴控制电路30～32。另外，还将位置的反馈信号(以下，称作“位置反馈值”)反馈给轴控制电路30～32。此外，在伺服放大器40～42中，内置有用于检测驱动伺服电动机50～52的驱动电流的电流传感器(未图示)，将来自上述电流传感器的反馈信号(f4、f5、f6)(以下，称作“电流反馈值”)反馈给轴控制电路30～32。
内置在轴控制电路30～32中的伺服控制CPU根据这些反馈值和上述移动指令，对每个轴进行位置环、速度环、电流环的各处理，控制各轴的伺服电动机50～52的位置、速度。这些控制是目前公知的控制环。主轴控制电路60接受主轴旋转指令，向主轴放大器61输出主轴速度信号。主轴放大器61接受该主轴速度信号，使主轴电动机62以指令的旋转速度进行旋转。
图2说明通过电源切换电路对主电源和电池进行切换，将电源连接到SRAM和RTC电路。当启动数值控制装置10，从外部电源即主电源22供给了电源时，电源切换电路24将用于支持的电力供给从电池23切换为主电源22。关于该电源切换，不是在数值控制装置10刚刚启动后进行电源切换，而是在将电池23连接到负载(SRAM14、RTC电路15)的状态下，能够通过电压检测电路16检测电池23的端子电压。换言之，在接通外部电源并经过预定时间后进行从电池23向主电源22的切换。由此，在将电池23连接到负载(SRAM14、RTC电路15)的状态下，能够通过电压检测电路16精确良好地检测电池23的端子电压。
预定时间通常是指数十分钟左右的时间，用户可以通过数值控制装置所具备的设定切换时间的设定时间来进行设定。此外，也可以根据数值控制装置所存储的电源切断时间，由数值控制装置自动地进行设定。如果切断时间长，则将电源接通后直到进行切换为止的时间设定得长，如果切断时间短，则将电源接通后直到进行切换为止的时间设定得短，由此能够节约电池的消耗。
将检测出的电压经由总线21存储到SRAM14中。此时，根据RTC电路15的输出取得通过电压检测电路16检测出电池23的端子电压时的时刻，将其与检测出的电池23的电压一起存储到SRAM14中。也可以根据使用RTC电路15取得的时刻，计算数值控制装置的电源切断的累计时间，将计算出的值存储到SRAM14中。另外，并不限于将检测出的电压、温度的数据存储在SRAM14中，也可以使用数值控制装置10所具备的其他的存储器。
图3是表示电池的端子电压与数值控制装置的电源切断的累计时间之间的关系的图表。如使用图1、图2说明的那样，通过电压检测电路16检测电池23的端子电压。图3将端子电压绘制为纵轴，将数值控制装置的累计电源切断时间绘制为横轴。在此，计算端子电压相对于数值控制装置的电源切断的累计时间的变化率。端子电压的降低表示电池23的余量减少。随着端子电压降低，端子电压相对于数值控制装置的电源切断的累计时间的负的斜率变大。与符号131相比，符号132的电池23的余量减小，符号133的电池余量更少。也可以对应于倾斜程度(端子电压的时间变化率)，输出电池余量的警报。
处理器(CPU)11也可以作为时间变化率计算单元，基于在SRAM14中存储的端子电压、测量出的时刻的数据，计算时间变化率，并与求出的端子电压的时间变化率的大小对应地来报告与第1电源(电池23)的余量对应的警报。也可以在数值控制装置10的显示装置(LCD/MDI单元70)中显示该报告。
如图4所示，电池23具有当电池23的温度高时，通过电压检测电路16将电池的端子电压检测得高。因此，以某温度为基准赋予修正。将电池23的温度设为23℃来对检测出的全部的端子电压进行换算，从而表示端子电压与电池寿命之间的关系。式1是通过二次近似式进行温度修正的例子。
Y＝3e＊10-5X2－0.0056X+0.1135 (式1)
X：观测时的温度(℃)
Y：以23℃为基准用于对电压进行换算的修正值。
另外，近似式并不限于二次式，也可以使用二次以上次数的式子。
或者，也可以预先生成对电池23的特性进行测定而得到的修正表，根据上述表进行修正。图5是说明修正表的图。预先测定用于对各测定温度下的端子电压的电压进行修正的修正量(ΔV)并将其图表化，从而成为基准温度(例如，23℃)下的端子电压。或者，也可以使用式1那样的近似式来求出数值并将其图表化。温度的刻度例如为0.1℃左右，在为其之间的温度的情况下，通过插补等求出修正量。
图6说明显示多个阶段的电池余量的处理流程。以下，按各步骤进行说明。
当图1所示的机床的数值控制装置10启动，CPU11成为动作状态时，执行图6所示的处理。在数值控制装置10启动，开始执行该处理时，从电池23向SRAM14和RTC电路15供电。
[步骤sa01]取得时刻信息。例如，CPU11从RTC电路15读出当前的时刻信息。
[步骤sa02]取得端子电压。在电池23与SRAM14和RTC电路15相连接的状态下，通过电压检测电路16检测电池23的端子电压，CPU11读取检测出的端子电压。
[步骤sa03]取得温度信息。通过温度检测器25检测电池23的温度，CPU11读取检测出的温度。
[步骤sa04]对在步骤sa02中取得的端子电压进行修正。使用式1或图5所示的修正表来进行该修正。
[步骤sa05]将通过步骤sa04的修正取得的修正后的端子电压的信息、在步骤sa03中取得的温度信息、在步骤sa01中取得的时刻信息存储在存储单元中。作为存储单元，可以使用SRAM14。
[步骤sa06]基于在步骤sa05中存储的信息，计算修正后的端子电压的时间变化率(时间变化率计算单元)。
[步骤sa07]将与步骤sa06中计算出的修正后的端子电压的时间变化率对应的报告划分为多个阶段来进行报告(报告单元)。例如，可以显示余量50％、余量30％、余量10％。此外，当时间变化率超过预先设定的值时，可以通过更换电池23的报警音等进行报警。使预先设定的值为多个，由此能够在多个阶段进行报警。
[步骤sa08]从备份电池切换为主电源，结束处理。通过电源切换电路24，从电池23切换为主电源22。
对上述流程图进行补充说明。
在电池温度未进行大的变动的情况下，可以省略电池温度的测定，不进行端子电压的温度修正。
此外，测定出的温度用于端子电压的修正，因此可以用于修正端子电压而不进行存储。使用存储的温度信息，能够根据需要确认电池余量与电池温度之间的关系，因此可以用于电池23的温度管理。
具有如下性质：当将电池23放置为无负载状态时，电压暂时变高，当一段时间不通电时，无法返回到原来的电压值。例如，是有时在长时间运转数值控制装置10，暂时停止数值控制装置10的运转，在短时间内重新启动数值控制装置10的情况下产生的现象。如图7所示，在符号141测定电池23的端子电压后长时间运转数值控制装置10，停止启动并切断主电源22，在经过短时间后重新启动数值控制装置10时，在测定电池23的端子电压的情况下有时发生该现象。
为了避免该问题，在检测出比前一个端子电压的检测值高的端子电压的情况下，在数值控制装置10启动后，直到倾斜与前一个计算出的结果之间的差成为预定的范围内为止延长从主电源22向负载(SRAM14、RTC电路15)的通电时间。可以通过参数来选择预定值。
例如，在图7中，在符号141的端子电压的时间变化率和在符号142的端子电压的端子电压时间变化率有很大不同。因此，等待测定出的端子电压的时间变化率与在符号141求出的端子电压的时间变化率之间的差成为预先设定的范围内来进行从电池23向主电源22的切换。或者，在符号141或符号142的情况下，也可以预先设定时间，在经过该设定的时间后，进行从电池23向主电源22的切换。
该电源切换电路24进行的从电池23向主电源22的切换对应于权利要求中的“在接通向上述电子设备提供的外部电源并经过预定时间后，将向上述负载单元的电力供给从上述第1电源切换为上述第2电源”。
在此，对权利要求的记载进行说明。
预定的负载单元通过作为第1电源的一例的电池23进行支持，是从作为第2电源的一例的主电源22进行供电的SRAM14和RTC电路15，作为预定的负载单元，例如还包含检测伺服电动机50～52的位置/速度的位置/速度检测器。对时刻进行计时的计时单元对应于对时刻进行计数的RTC电路15。
通过作为切换单元的电源切换电路24切换主电源22和电池23向预定的负载单元的连接。测定第1电源(电池23)的端子电压的电压测定单元即电压检测电路16在能够从第2电源(主电源22)供电后的预定时间内测定第1电源(电池23)的端子电压。
基于来自RTC电路15的输出，取得通过电压检测电路16检测出的第1电源(电池23)的端子电压的检测值以及检测出端子电压的时刻。将端子电压的检测值和时刻的数据存储在存储单元即SRAM14中。CPU11计算电池23的端子电压的时间变化率(时间变化率计算单元)，报告与通过计算得到的时间变化率对应的电池余量，或者，报告与上述电池余量对应的警报等警告等(报告单元)。

Claims (6)

1.一种电子设备，其特征在于，具备：
第1电源，其向预定的负载单元供给电力；
第2电源，其向上述负载单元供给来自外部电源的电力；
切换单元，其对上述第1电源向上述预定的负载单元的电力供给以及上述第2电源向上述预定的负载单元的电力供给进行切换；
计时单元，其对时刻进行计时；
电压测定单元，其测定上述第1电源的端子电压；
存储单元，其存储上述测定单元测定出的上述第1电源的端子电压和基于上述计时单元的测定出上述第1电源的端子电压的时刻；
时间变化率计算单元，其计算上述存储单元中存储的上述第1电源的端子电压的时间变化率；以及
报告单元，其对应于上述时间变化率计算单元计算得到的上述第1电源的端子电压的时间变化率，进行与上述第1电源的余量有关的报告。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其特征在于，
在接通向上述电子设备提供的外部电源并经过预定时间后，上述切换单元将向上述负载单元的电力供给从上述第1电源切换为上述第2电源。
3.根据权利要求1或2所述的电子设备，其特征在于，
该电子设备具备：
温度测定单元，其测定上述第1电源的温度；以及
修正单元，其根据上述温度测定单元测定出的温度，对上述测定单元测定出的上述第1电源的端子电压进行修正，
将通过上述修正单元得到的第1电源的修正后的端子电压作为第1电源的端子电压存储在上述存储单元中。
4.根据权利要求3所述的电子设备，其特征在于，
上述修正单元使用二次式以上的近似式或修正表，来修正上述测定出的第1电源的端子电压。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的电子设备，其特征在于，
上述报告单元在上述第1电源的端子电压的时间变化率超过了预先设定的值的情况下报警。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的电子设备，其特征在于，
通过上述温度测定单元测定通过上述电压测定单元测定出上述第1电源的端子电压时的上述第1电源的温度，将测定得到的温度与上述第1电源的端子电压以及上述时刻一起存储在上述存储单元中。
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