DE102016010814B4 - Elektrische Vorrichtung mit einer Funktion zum Mitteilen einer Restkapazität einer Batterie - Google Patents

Elektrische Vorrichtung mit einer Funktion zum Mitteilen einer Restkapazität einer Batterie Download PDF

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Abstract

Elektrische Vorrichtung, Folgendes umfassend:eine erste Stromquelle, die Strom an eine vorbestimmte Verbrauchereinheit liefert;eine zweite Stromquelle, die Strom von einer äußeren Stromquelle an die Verbrauchereinheit liefert;eine Schalteinheit, die die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle schaltet, die Strom an die vorbestimmte Verbrauchereinheit liefern;eine Zeitmesseinheit, die die Zeit misst;eine Spannungsmesseinheit, die die Klemmenspannung der ersten Stromquelle misst;eine Speichereinheit, die die durch die Messeinheit gemessene Klemmenspannung der ersten Stromquelle und die Zeit, wenn die Klemmenspannung der ersten Stromquelle basierend auf der Zeitmesseinheit gemessen wird, speichert;eine Zeitänderungsraten-Berechnungseinheit, die eine Zeitänderungsrate der in der Speichereinheit gespeicherten Klemmenspannung der ersten Stromquelle berechnet; undeine Mitteilungseinheit, die einen Mitteilvorgang in Bezug auf eine Restkapazität der ersten Stromquelle gemäß der durch die Zeitänderungsraten-Berechnungseinheit berechneten Zeitänderungsrate der Klemmenspannung der ersten Stromquelle ausführt,wobei die Schalteinheit die Stromversorgung an die Verbrauchereinheit von der ersten Stromquelle zur zweiten Stromquelle schaltet, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, seit die äußere Stromquelle, die den Strom an die elektrische Vorrichtung liefert, angeschaltet ist.

Description

  • ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine elektrische Vorrichtung, insbesondere eine elektrische Vorrichtung mit einer Funktion zum Mitteilen einer Batterie-Restkapazität.
  • Beschreibung des Standes der Technik
  • Eine numerische Steuerung (CNC) erfordert verschiedene Parameter, die eingestellt und darin eingegeben werden müssen, um eine Bearbeitungsmaschine anzusteuern. Da eine Neueingabe der Parameter aufgrund einer bemerkenswert hohen Anzahl von Parametern schwierig ist und die Häufigkeit des Änderns der Eingabeparameter gering ist, werden die Parameter gespeichert und in einem nichtflüchtigen Speicher festgehalten, nachdem die CNC abgeschaltet wird. Im Allgemeinen wird ein SRAM, der durch eine Batterie (Zelle) abgesichert wird, als der nichtflüchtige Speicher eingesetzt.
  • In dem durch die Batterie abgesicherten SRAM verschwinden jedoch die in dem SRAM gespeicherten Parameter im Falle eines Erreichens des Endes der Batterielebensdauer. Daher wird eine Batterie-Restkapazität überwacht.
  • Bekannt sind Annahmeverfahren für die Batterie-Restkapazität. Diese Verfahren werden hauptsächlich in die folgenden zwei Verfahren unterteilt.
    • (i) Eine Verbrauchskapazität wird angenommen, indem ein Stromwert nach der Entladungszeit integriert wird.
    • (ii) Eine Kapazität wird aus einem Zeitübergang durch Erstellen einer Kurve einer Zeitreihe der Klemmenspannung angenommen.
  • In einem in JP H09- 178 827 A offenbarten Verfahren (siehe 8) wird eine verbleibende Zeit einer Batterie 123 durch eine aus einer Kurvenlinie 120 angenäherte Gerade erhalten. In 8 kennzeichnet eine horizontale Achse die Entladungszeit und eine vertikale Achse kennzeichnet die Spannung der Batterie. Eine Gerade 110 kennzeichnet die Endspannung, durch die eine elektrische Vorrichtung in einem Lastzustand betrieben werden kann. Eine Kurvenlinie 120 kennzeichnet eine Entladungskennlinie einer Hochleistungsbatterie, und eine Kurvenlinie 113 kennzeichnet eine Entladungskennlinie einer Standardbatterie und eine Kurvenlinie 114 kennzeichnet eine Entladungskennlinie einer wiederaufladbaren Batterie.
  • Es gibt eine elektrische Vorrichtung mit einer Sicherungsbatterie, die nicht genutzt wird, wenn eine äußere Stromquelle angeschaltet ist, jedoch genutzt wird, wenn die äußere Stromquelle abgeschaltet ist. Da beispielsweise in einer numerischen Steuerung, die eine Bearbeitungsmaschine steuert, ein Sicherungsstrom geliefert wird, während die Vorrichtung abgeschaltet ist, wird das Messen des Sicherungsstroms schwierig.
  • Wenn des Weiteren in einem Fall, in dem eine Entladungskennlinie (Batterie-Restkapazität) der Batterie nicht durch eine Gerade angenähert werden kann (Primärausdruck), beispielsweise bei einer Mangandioxid-Lithium-Batterie, da die Entladungskennlinie der Mangandioxid-Lithium-Batterie nicht durch eine Gerade angenähert werden kann (siehe 9 und 10), kann eine in JP H09- 178 827 A offenbarte Technik nicht übernommen werden.
  • JP H03- 18 224 A zeigt einen elektronischen Schalter, in dem Strom von einer Stromversorgungseinheit zu einer Speichereinheit fließt, wenn die Stromversorgungseinheit angeschaltet ist. Wenn die Stromversorgungseinheit ausgeschaltet ist, wird der Strom von einer Hilfsbatterie bereitgestellt. Die Spannung der Hilfsbatterie wird an einem Zeitpunkt gemessen, an dem die Spannung der Stromversorgungseinheit nach deren Anschalten zunimmt. Ein Widerstand regelt die verbrauchte Leistung der Hilfsbatterie derart, dass die verbrauchte Leistung zu einem Zeitpunkt, an dem eine Sicherungsspeicherung durch die Speichereinheit vorgenommen wird, der Leistung zu dem Zeitpunkt entspricht, an dem die Spannung der Hilfsbatterie gemessen wurde.
  • US 2002 / 0 153 865 A1 beschreibt ein Energieversorgungssystem mit einer Stromversorgungseinheit und einer NiMH/Li-Ionen Batterie. Durch entsprechende Steuerung dieser unterschiedlichen Energiequellen soll eine unterbrechungsfreie Stromversorgung sichergestellt werden.
  • KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
  • Es ist folglich eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, unter Berücksichtigung des vorgenannten Problems der herkömmlichen Technik eine elektrische Vorrichtung bereitzustellen, die eine Funktion des Mitteilens der Restkapazität einer Batterie in mehreren Stufen, in denen es schwierig ist, die Restkapazität der Batterie durch einen Primärausdruck zu nähern, aufweist.
  • Eine elektrische Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst: eine erste Stromquelle, die Strom an eine vorbestimmte Verbrauchereinheit liefert; eine zweite Stromquelle, die Strom von einer äußeren Stromquelle an die Verbrauchereinheit liefert; eine Schalteinheit, die die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle schaltet, die Strom an die vorbestimmte Verbrauchereinheit liefern; eine Zeitmesseinheit, die die Zeit misst; eine Spannungsmesseinheit, die die Klemmenspannung der ersten Stromquelle misst; eine Speichereinheit, die die durch die Messeinheit gemessene Klemmenspannung der ersten Stromquelle und die Zeit, wenn die Klemmenspannung der ersten Stromquelle basierend auf der Zeitmesseinheit gemessen wird, speichert; eine Zeitänderungsraten-Berechnungseinheit, die eine Zeitänderungsrate der in der Speichereinheit gespeicherten Klemmenspannung der ersten Stromquelle berechnet; und eine Mitteilungseinheit, die einen Mitteilvorgang in Bezug auf eine Restkapazität der ersten Stromquelle gemäß der durch die Zeitänderungsraten-Berechnungseinheit berechneten Zeitänderungsrate der Klemmenspannung der ersten Stromquelle ausführt, wobei die Schalteinheit die Stromversorgung an die Verbrauchereinheit von der ersten Stromquelle zur zweiten Stromquelle schaltet, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, seit die äußere Stromquelle, die den Strom an die elektrische Vorrichtung liefert, angeschaltet ist.
  • Hierbei ist eine erste Stromquelle eine Batterie, die nicht in der Lage ist, eine Batterie-Restkapazität mitzuteilen, da ein Fehlerbetrag einer durch einen Primärausdruck genäherten Batterie-Restkapazität gegenüber einer echten Batterie-Restkapazität groß ist (und zwar die Batterie, bei der die Batterie-Restkapazität nicht durch einen Primärausdruck genähert werden kann).
  • Die elektrische Vorrichtung umfasst ferner: eine Temperaturmesseinheit, die die Temperatur der ersten Stromquelle misst; und eine Korrektureinheit, die die durch die Messeinheit basierend auf der durch die Temperaturmesseinheit gemessenen Temperatur gemessenen Klemmenspannung der ersten Stromquelle korrigiert, und die durch die Korrektureinheit korrigierte Klemmenspannung der ersten Stromquelle kann als die Klemmenspannung der ersten Stromquelle in der Speichereinheit gespeichert werden.
  • In der elektrischen Vorrichtung kann die Korrektureinheit die gemessene Klemmenspannung der ersten Stromquelle durch Verwendung eines Näherungsausdrucks mit einem Grad höher als 1 oder einer Korrekturtabelle korrigieren.
  • In der elektrischen Vorrichtung kann die Mitteilungseinheit eine Warnung mitteilen, wenn die Zeitänderungsrate der Klemmenspannung der ersten Stromquelle einen vorbestimmten Wert überschreitet.
    In der elektrischen Vorrichtung kann die Temperaturmesseinheit die Temperatur der ersten Stromquelle messen, wenn die Klemmenspannung der ersten Stromquelle durch die Spannungsmesseinheit gemessen wird, und die Speichereinheit kann die gemessene Temperatur zusammen mit der Klemmenspannung der ersten Stromquelle und der Zeit speichern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die elektrische Vorrichtung, die eine Funktion des Mitteilens der Batterie-Restkapazität in mehreren Stufen, in denen es schwierig ist, die Restkapazität der Batterie durch einen Primärausdruck zu nähern, aufweist, bereitgestellt werden.
  • Figurenliste
  • Die vorgenannten und andere Aufgaben und Merkmale der vorliegenden Erfindung werden durch Lesen der folgenden ausführlichen Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen leicht verständlich. In den Zeichnungen ist:
    • 1 ein schematisches Schaubild, das eine Ausgestaltung der numerischen Steuerung zeigt;
    • 2 ein Schaltplan, die das Schalten einer Hauptstromquelle und einer Batterie durch einen Stromquellen-Schaltkreis, um einen SRAM und einen RTC-Schaltkreis mit der Stromquelle zu verbinden, zeigt;
    • 3 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Klemmenspannung der Batterie und einer aufgelaufenen Zeit einer Abschaltdauer der numerischen Steuerung zeigt;
    • 4 ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Spannung und der Gebrauchszeit der Batterie bei jeder Temperatur zeigt;
    • 5 eine Korrekturtabelle ist;
    • 6 ein Ablaufdiagramm ist, das einen Ablauf einer Bearbeitung zeigt, die die Batterie-Restkapazität in mehreren Stufen anzeigt;
    • 7 ein Diagramm ist, das eine Beziehung zwischen der Klemmenspannung der Batterie und der aufgelaufenen Zeit der Abschaltdauer der numerischen Steuerung zeigt;
    • 8 ein Diagramm ist, das eine Entladungskennlinie der Batterie in einem vorbestimmten Lastzustand zeigt;
    • 9 ein Diagramm ist, das eine Entladungskennlinie einer Mangandioxid-Lithium-Batterie gemäß der Firma A zeigt; und
    • 10 ein Diagramm ist, das eine Entladungskennlinie einer Mangandioxid-Lithium-Batterie gemäß Firma B zeigt.
  • AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Nachfolgend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein schematisches Blockschaltbild einer numerischen Steuerung, die eine Bearbeitungsmaschine steuert. Die numerische Steuerung 10 ist als eine elektrische Vorrichtung ausgebildet, in der ein Prozessor (CPU) 11 ein in einem ROM 12 über einen Bus 21 gespeichertes Systemprogramm liest und die gesamte numerische Steuerung 10 entsprechend dem Systemprogramm steuert. Temporäre Berechnungsdaten, Anzeigedaten und dergleichen werden in einem RAM 13 gespeichert. Ein SRAM 14 ist als ein nichtflüchtiger Speicher ausgebildet, der durch eine Batterie 23 gesichert ist und einen Systemparameter, ein Bearbeitungsprogramm, einen Werkzeugversatzwert und dergleichen speichert, die nach dem Abschalten einer Hauptstromquelle 22 der numerischen Steuerung 10 erhalten bleiben sollen. Ein Speicherbereich 14a ist in dem SRAM 14 bereitgestellt, und zum Berechnen einer Batterie-Restkapazität erforderliche Daten werden in dem Speicherbereich 14a gespeichert. Die Hauptstromquelle 22 empfängt eine Stromversorgung von außerhalb, beispielsweise DC 24 Volt, und die Spannung wird so angepasst, dass sie für den SRAM 14 und die RTC (Echtzeituhr) geeignet ist, und zugeführt.
  • Ein RTC-Schaltkreis 15 ähnelt einer allgemeinen digitalen Uhr und erfasst die Zeit durch Verwendung eines Quarzoszillators, der durch eine Batterie 23 aktiviert wird, und seine Ausgabedaten können aus der CPU gelesenen werden. Ein Spannungsdetektions-Schaltkreis 16 ist ein Messschaltkreis, der die Klemmenspannung der Batterie 23 detektiert. Ein Stromquellen-Schaltkreis 24 schaltet die Hauptstromquelle 22 und die Batterie 23 derart, dass ein Schaltkreis (Verbrauchereinheit), dessen Absicherung notwendig ist, mit der Hauptstromquelle 22 verbunden ist, wenn die Hauptstromquelle 22 angeschaltet ist, und mit der Batterie 23 verbunden ist, wenn die Hauptstromquelle 22 abgeschaltet ist. Strom wird an einen Verbraucher (SRAM 14, RTC-Schaltkreis 15) von der Hauptstromquelle 22 oder der Batterie 23 über eine Stromversorgungsleitung 26 geliefert. In 2 wird die Stromversorgung an den SRAM 14 und den RTC-Schaltkreis 15 als ein vorbestimmter Verbraucher durch eine Batterie 23 abgesichert. Ein Temperaturdetektor 25, der eine Temperatur der Batterie 23 detektiert, ist an oder um die Batterie 23 herum angeordnet. Der Temperaturdetektor 25 kann innerhalb eines Bereichs angeordnet sein, in dem ein Wert mit einer Korrelation zur Temperatur der Batterie 23 detektiert werden kann.
  • Eine PLC (speicherprogrammierbare Steuerung) 17 steuert die Bearbeitungsmaschine (nicht gezeigt) durch eingebettete Ablaufprogramme. Und zwar wird ein der Bearbeitungsmaschine erforderliches Signal durch die Ablaufprogramme gemäß einer in einem Bearbeitungsprogramm angewiesenen Funktion erzeugt, und das Signal wird an die Bearbeitungsmaschine von einer E/A-Einheit 18 ausgegeben. In der Bearbeitungsmaschine werden verschiedene Aktoren durch das Ausgabesignal betrieben.
  • Ein Signal der Information in Bezug auf die gegenwärtige Position jeder Achse, das Gewicht eines beweglichen Teils, einen Alarm, Bilddaten oder dergleichen wird an eine Anzeigevorrichtung einer LCD/MDI-Einheit 70 gesendet, und die Information wird auf der Anzeigevorrichtung angezeigt. Hierbei bezeichnet MDI eine manuelle Eingabevorrichtung, wie z.B. eine Tastatur. Eine Schnittstelle 19 empfängt Daten von der Tastatur der LCD/MDI-Einheit 70 und sendet die Daten an den Prozessor (CPU) 11. Eine Schnittstelle 20 ist mit einem manuellen Impulsgenerator 71 verbunden und empfängt einen Impuls von dem manuellen Impulsgenerator 71. Der manuelle Impulsgenerator 71 ist in einem Maschinen-Bedienpult an der Bearbeitungsmaschine installiert und wird zum präzisen manuellen Positionieren eines beweglichen Maschinenteils verwendet.
  • Die Achsen-Steuerschaltkreise 30 bis 32 empfangen Bewegungsbefehle der entsprechenden Achsen und geben die Befehle von entsprechenden Achsen an die Servoverstärker 40 bis 42 aus. Bei Empfangen der Befehle treiben die Servoverstärker 40 bis 42 die Servomotoren 50 bis 52 von in einem Einrichtungsteil (nicht gezeigt) in der Bearbeitungsmaschine angeordneten Achsen an. Positions-Geschwindigkeits-Detektoren (nicht gezeigt), die eine Position und eine Geschwindigkeit detektieren, sind in den Servomotoren 50 bis 52 von entsprechenden X-, Y- und Z-Achsen eingebettet. Rückmeldesignale (f1, f2, f3) (nachfolgend als Geschwindigkeits-Rückmeldewert bezeichnet) von den Positions-Geschwindigkeits-Detektoren werden an die Achsen-Steuerschaltkreise 30 bis 32 zurückgemeldet. Des Weiteren werden Positions-Rückmeldesignale (nachfolgend als Positions-Rückmeldewert bezeichnet) an die Achsen-Steuerschaltkreise 30 bis 32 zurückgemeldet. Des Weiteren sind Stromsensoren (nicht gezeigt), die den Betriebsstrom zum Antreiben der Servomotoren 50 bis 52 detektieren, in den Servoverstärkern 40 bis 42 eingebettet, und Rückmeldesignale (f4, f5, f6) (nachfolgend als Strom-Rückmeldewert bezeichnet) von den Stromsensoren werden an die Achsen-Steuerschaltkreise 30 bis 32 zurückgemeldet.
  • Eine in die Achsen-Steuerschaltkreise 30 bis 32 eingebettete Servosteuerungs-CPU führt eine entsprechende Bearbeitung einer Positionsschleife, einer Geschwindigkeitsschleife und einer Stromschleife der entsprechenden Achsen basierend auf diesen Rückmeldewerten und den Bewegungsbefehlen aus und steuert die Position und die Geschwindigkeit der entsprechenden Achsen der Servomotoren 50 bis 52. Diese Steuerungen basieren auf den herkömmlichen bekannten Regelkreisen. Ein Spindel-Steuerschaltkreis 60 empfängt einen Spindelrotationsbefehl und gibt ein Spindelgeschwindigkeitssignal an den Spindelverstärker 61 aus. Der Spindelverstärker 61 empfängt das Spindelgeschwindigkeitssignal und rotiert einen Spindelmotor 62 mit einer Soll-Rotationsgeschwindigkeit.
  • Die 2 ist ein Schaltplan, der ein Schalten der Hauptstromquelle und der Batterie durch den Stromquellen-Schaltkreis, um den SRAM und den RTC-Schaltkreis mit der Stromquelle zu verbinden, zeigt. Wenn die numerische Steuerung 10 aktiviert ist und Strom von der Hauptstromquelle 22 als eine äußere Stromquelle geliefert wird, schaltet der Stromquellen-Schaltkreis 24 eine Sicherungs-Stromversorgung von der Batterie 23 an die Hauptstromquelle. Das Schalten der Stromquelle wird nicht direkt nach dem Aktivieren der numerischen Steuerung 10 ausgeführt und somit ermöglicht diese Ausgestaltung, die Klemmenspannung der Batterie 23 durch Verwendung des Spannungsdetektions-Schaltkreises 16 in einem Zustand zu detektieren, in dem die Batterie 23 mit dem Verbraucher (SRAM 14, RTC-Schaltkreis 15) verbunden ist. Mit anderen Worten, das Schalten von der Batterie 23 zur Hauptstromquelle 22 wird ausgeführt, wenn eine vorbestimmte Zeit seit dem Anschalten der äußeren Stromquelle abgelaufen ist. Mit einer solchen Ausgestaltung kann die Klemmenspannung der Batterie 23 durch den Spannungsdetektions-Schaltkreis 16 in einem Zustand, in dem die Batterie 23 mit dem Verbraucher (SRAM 14, RTC-Schaltkreis 15) verbunden ist, präzise detektiert werden.
  • Die vorbestimmte Zeit entspricht im Allgemeinen mehreren zehn Minuten, wobei jedoch ein Benutzer eine Einstellzeit als eine vorbestimmte Zeit für die Schaltzeit in der numerischen Steuerung einstellen kann. Des Weiteren kann die numerische Steuerung die Einstellzeit automatisch basierend auf einer in der numerischen Steuerung gespeicherten Abschaltzeit einstellen. Durch Einstellen der Einstellzeit bis das Schalten nach dem Anschalten länger ist, wenn die Abschaltzeit länger ist und Einstellen der Einstellzeit bis das Schalten nach dem Anschalten kürzer ist, wenn die Abschaltzeit kürzer ist, kann am Verbrauch der Batterie eingespart werden.
  • Der detektierte Spannungswert wird in dem SRAM 14 über den Bus 21 gespeichert. Zu diesem Zeitpunkt wird die Zeit, wenn die Klemmenspannung der Batterie 23 durch den Spannungsdetektions-Schaltkreis 16 detektiert wird, basierend auf der Ausgabe des RTC-Schaltkreises 15 erfasst, und die Zeit wird zusammen mit dem detektierten Spannungswert der Batterie 23 in dem SRAM 14 gespeichert. Eine aufgelaufene Zeit der Abschaltdauer der numerischen Steuerung kann basierend auf der durch Verwendung des RTC-Schaltkreises 14 erfassten Zeit berechnet werden, und der berechnete Wert kann in dem SRAM 14 gespeichert werden. Der detektierte Spannungswert oder die Daten der Temperatur können nicht in dem SRAM 14 gespeichert werden, können aber in einem anderen in der numerischen Steuerung 10 installierten Speicher gespeichert werden.
  • Die 3 ist ein Diagramm, das eine Beziehung zwischen der Klemmenspannung der Batterie und der aufgelaufenen Zeit der Abschaltdauer der numerischen Steuerung zeigt. Wie mit Bezug auf die 1 und 2 beschrieben, wird die Klemmenspannung der Batterie 23 durch den Spannungsdetektions-Schaltkreis 16 detektiert. In 3 kennzeichnet eine vertikale Achse die Klemmenspannung und eine horizontale Achse kennzeichnet die aufgelaufene Zeit der Abschaltdauer der numerischen Steuerung. Hierbei wird eine Änderungsrate der Klemmenspannung über der aufgelaufenen Zeit der Abschaltdauer der numerischen Steuerung berechnet. Eine Verringerung der Klemmenspannung zeigt eine Verringerung der Restkapazität der Batterie 23 an. Mit Verringerung der Klemmenspannung wird die Größe einer negativen Neigung der Änderungsrate der Klemmenspannung über der aufgelaufenen Zeit der Abschaltdauer der numerischen Steuerung größer. Die Restkapazität der Batterie 23 bei der Bezugsziffer 132 ist kleiner als bei der Bezugsziffer 131, und des Weiteren ist die Batterie-Restkapazität bei der Bezugsziffer 133 kleiner als diejenige bei der Bezugsziffer 132. Eine Warnung der Batterie-Restkapazität kann der Neigung (Zeitänderungsrate der Klemmenspannung) entsprechend ausgegeben werden.
  • Der Prozessor (CPU) 11 kann als eine Zeitänderungsraten-Berechnungseinheit ausgebildet sein, die die Zeitänderungsrate basierend auf der Klemmenspannung und den in dem SRAM 14 gespeicherten Zeitdaten berechnet und einen Alarmmitteilungsvorgang abhängig von der Restkapazität einer ersten Stromquelle (Batterie 23) basierend auf der Größe der berechneten Zeitänderungsrate der Klemmenspannung ausführt. Der Mitteilungsvorgang kann durch Anzeigen des Alarms auf der Anzeigevorrichtung (LCD/MDI-Einheit 70) der numerischen Steuerung 10 ausgeführt werden.
  • Wie in 4 gezeigt neigt in der Batterie 23 die Klemmenspannung der Batterie dazu, durch den Spannungsdetektions-Schaltkreis 16 höher detektiert zu werden, als die Höhe der Temperatur. Somit wird die Klemmenspannung basierend auf einer bestimmten Temperatur als eine Referenz korrigiert. Die Beziehung zwischen der Klemmenspannung und der Batterie-Gebrauchsdauer, bei der die gesamte detektierte Klemmenspannung korrigiert wird, wenn die Temperatur der Batterie 23 in 23 °C umgeändert wird, wird angezeigt. Die Formel 1 ist ein Beispiel zum Ausführen einer Temperaturkorrektur durch einen quadratischen Näherungsausdruck. Y = 3 e × 10 − 5 X 2 − 0,0056 X + 0,1135
    Figure DE102016010814B4_0001
    • X: eine gemessene Temperatur (°C)
    • Y: ein Korrekturwert zum Umändern der Spannung, wenn die Temperatur 23 °C beträgt
  • Hierbei ist der Näherungsausdruck nicht auf den quadratischen Ausdruck beschränkt und es kann ein Näherungsausdruck mit einem Grad höher als 2 verwendet werden.
  • Alternativ kann eine Korrekturtabelle, die die vorab gemessene Kennlinie der Batterie 23 anzeigt, erstellt werden und die Klemmenspannung kann basierend auf der Tabelle korrigiert werden. Die 5 zeigt eine Korrekturtabelle. Die Tabelle wird durch vorheriges Messen eines Korrekturwerts (ΔV) erstellt, um den Spannungswert der Klemmenspannung einer jeden Temperatur zu korrigieren, sodass sie zur Klemmenspannung der Referenztemperatur (zum Beispiel 23 °C) wird. Alternativ wird die Tabelle aus durch den Näherungsausdruck, wie die Formel 1, berechneten Werten erstellt. Die Temperatur wird zum Beispiel in Stufen von 0,1 Grad gemessen, und der Korrekturwert für die Temperatur zwischen den gemessenen Temperaturen wird durch Interpolation erhalten.
  • 6 ist ein Ablaufdiagramm, das einen Ablauf einer Bearbeitung zeigt, die die Batterie-Restkapazität in mehreren Stufen anzeigt. Nachfolgend werden die entsprechenden Schritte beschrieben.
  • Die in 6 gezeigte Bearbeitung wird ausgeführt, wenn die numerische Steuerung 10 der in 1 gezeigten Bearbeitungsmaschine aktiviert ist und die CPU in einen Betriebszustand geschaltet ist. Wenn die numerische Steuerung 10 aktiviert ist und diese Verarbeitung ausgeführt wird, wird von der Batterie 23 Strom an den SRAM 14 und den RTC-Schaltkreis 15 geliefert.
  • [Schritt sa01] Die Zeitinformation wird erfasst. Die CPU 11 liest beispielsweise die aktuelle Information aus dem RTC-Schaltkreis 15.
  • [Schritt sa02] Die Klemmenspannung wird erfasst. Die Klemmenspannung der Batterie 23 wird durch den Spannungsdetektions-Schaltkreis 16 in einem Zustand detektiert, in dem der SRAM 14 und der RTC-Schaltkreis 15 mit der Batterie 23 verbunden sind, und die CPU 11 liest dann die detektierte Klemmenspannung.
  • [Schritt sa03] Die Temperaturinformation wird erfasst. Die Temperatur der Batterie 23 wird durch den Temperaturdetektor 25 detektiert und die CPU 11 liest dann die detektierte Temperatur.
  • [Schritt sa04] Die im Schritt sa02 erfasste Klemmenspannung wird korrigiert. Die Korrektur wird durch Verwenden der Formel 1 oder der in 5 gezeigten Tabelle ausgeführt.
  • [Schritt sa05] Die in Schritt sa04 korrigierte Information zur Klemmenspannung, die in Schritt sa03 erfasste Temperaturinformation, und die im Schritt sa01 erfasste Zeitinformation werden in der Speichereinheit gespeichert. Der SRAM 14 kann als die Speichereinheit verwendet werden.
  • [Schritt sa06] Die Zeitänderungsrate der korrigierten Klemmenspannung wird basierend auf der in Schritt sa05 gespeicherten Information berechnet (Zeitänderungsraten-Berechnungseinheit).
  • [Schritt sa07] Der Mitteilungsvorgang gemäß der Zeitänderungsrate der in Schritt sa06 berechneten korrigierten Klemmenspannung wird in mehreren Schritten ausgeführt (Mitteilungseinheit). Beispielsweise wird eine Restkapazität von 50%, Restkapazität von 30% oder Restkapazität von 10% angezeigt. Des Weiteren kann eine Warnung, wie ein Warnton für das Austauschen der Batterie 23 ausgegeben werden, wenn die Zeitänderungsrate einen vorbestimmten Wert überschreitet. Durch Einstellen mehrerer Werte im Voraus kann die Warnung in mehreren Stufen ausgeführt werden.
  • [Schritt sa08] Es wird von der Sicherungsbatterie auf die Hauptstromquelle geschaltet und die Bearbeitung wird beendet. Es wird durch den Stromquellen-Schaltkreis 24 von der Batterie 23 auf die Hauptstromquelle 22 geschaltet.
  • Das vorgenannte Ablaufdiagramm wird zusätzlich nachfolgend beschrieben.
  • In einem Fall, in dem die Temperatur der Batterie nicht wesentlich geändert wird, kann auf die Detektion der Temperatur der Batterie verzichtet werden und die Temperaturkorrektur der Klemmenspannung braucht nicht ausgeführt werden.
  • Da des Weiteren die gemessene Temperatur zum Korrigieren der Klemmenspannung verwendet wird, wird die gemessene Temperatur nur zum Korrigieren der Klemmenspannung verwendet und braucht nicht gespeichert zu werden. Durch Verwenden der gespeicherten Temperaturinformation kann die Beziehung zwischen der Restkapazität und der Temperatur der Batterie nach Bedarf überprüft werden und somit kann die gespeicherte Temperaturinformation zur Temperaturführung der Batterie 23 verwendet werden.
  • Wenn hierbei die Batterie 23 in einem unbelasteten Zustand belassen wird, wird die Spannung vorübergehend höher und somit kehrt die Spannung nicht zum ursprünglichen Wert zurück, sofern die Batterie 23 nicht für eine Weile bestromt wird. Diese Erscheinung tritt beispielsweise auf, wenn die numerische Steuerung 10 kurzzeitig erneut gestartet wird, nachdem die numerische Steuerung 10 über eine lange Zeit betrieben wird und der Betrieb der numerischen Steuer einmal gestoppt wird. Wie in 7 gezeigt kann dies auftreten, wenn die Klemmenspannung der Batterie 23 gemessen wird, nachdem die Klemmenspannung der Batterie 23 unter Verwendung der Bezugsziffer 141 gemessen wird und die numerische Steuerung 10 über eine lange Zeit betrieben wird und der Betrieb der numerischen Steuerung 10 gestoppt wird und die Hauptstromquelle 22 abgeschaltet wird und die numerische Steuerung 10 kurzeitig erneut gestartet wird.
  • Um dieses Problem zu vermeiden wird in einem Fall, in dem im Vergleich zum vorangehenden Detektionswert der Klemmenspannung eine höhere Klemmenspannung detektiert wird nachdem die numerische Steuerung 10 gestartet wird, die Bestromungszeit von der Hauptstromquelle 22 zum Verbraucher (SRAM 14, RTC-Schaltkreis 15) länger eingestellt, bis die Neigung ein vorbestimmter Wert innerhalb eines Bereichs von dem zuvor berechneten Ergebnis wird. Hierbei kann der vorbestimmte Wert durch einen wählbaren Parameter eingestellt werden.
  • In 7 ist die Zeitänderungsrate der Klemmenspannung bei der Bezugsziffer 141 weitgehend unterschiedlich von der Zeitänderungsrate der Klemmenspannung bei der Bezugsziffer 142. Somit wird ein Schalten von der Batterie 23 zur Hauptstromquelle 22 ausgeführt, nachdem der Unterschied zwischen der Zeitänderungsrate der gemessenen Klemmenspannung und der Zeitänderungsrate der unter Verwendung der Bezugsziffer 141 berechneten Zeitänderungsrate der Klemmenspannung innerhalb eines vorbestimmten Bereichs fällt. Alternativ wird im Fall der Bezugsziffer 141 oder der Bezugsziffer 142 die Zeit im Voraus eingestellt und das Schalten von der Batterie 23 auf die Hauptstromquelle 22 kann nach Ablauf der eingestellten Zeit ausgeführt werden.
  • Das Schalten von der Batterie 23 zur Hauptstromquelle 22 durch den Stromquellen-Schaltkreis 24 entspricht dem „schaltet die Stromversorgung an die Verbrauchereinheit von der ersten Stromquelle zur zweiten Stromquelle nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist seit die äußere Stromquelle, die den Strom an die elektrische Vorrichtung liefert, angeschaltet ist“ in den Ansprüchen.
  • Hierbei wird die Beschreibung von Ansprüchen beschrieben.
  • Eine vorbestimmte Verbrauchereinheit entspricht dem SRAM 14 oder dem RTC-Schaltkreis 15, der durch die Batterie 23 als ein Beispiel einer ersten Stromquelle abgesichert wird, und an den Strom von der Hauptstromquelle 22 als ein Beispiel einer zweiten Stromquelle geliefert wird, und die vorbestimmte Verbrauchereinheit kann beispielsweise den Positions-Geschwindigkeits-Detektor umfassen, der die Position und die Geschwindigkeit der Servomotoren 50 bis 52 detektiert. Eine Zeitmesseinheit, die die Zeit misst, entspricht dem RTC-Schaltkreis 15, der die Zeit erfasst.
  • Die Hauptstromquelle 22 und die Batterie 23 werden so geschaltet, dass sie mit der vorbestimmten Verbrauchereinheit durch den Stromquellen-Schaltkreis 24 als eine Schalteinheit verbunden sind. Der Spannungsdetektions-Schaltkreis 16 als eine Spannungsmesseinheit, die die Klemmenspannung der ersten Stromquelle (Batterie 23) misst, misst die Klemmenspannung der ersten Stromquelle (Batterie 23) innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer, nachdem die Stromversorgung von einer zweiten Stromquelle (Hauptstromquelle 22) möglich wird.
  • Ein Detektionswert der durch den Spannungsdetektions-Schaltkreis 16 detektierten Klemmenspannung der ersten Stromquelle (Batterie 23) und die Zeit, wenn die Klemmenspannung detektiert wird, werden basierend auf der Ausgabe von dem RTC-Schaltkreis 15 erfasst. Der Detektionswert der Klemmenspannung und die Daten der Zeit werden in dem SRAM 14 als eine Speichereinheit gespeichert. Die CPU 11 berechnet die Zeitänderungsrate der Klemmenspannung der Batterie 23 (Zeitänderungsraten-Berechnungseinheit) und teilt die Batterie-Restkapazität entsprechend der durch die Berechnung erfassten Zeitänderungsrate mit, oder teilt alternativ den Alarm entsprechend der Batterie-Restkapazität mit (Mitteilungseinheit).

Claims (5)

  1. Elektrische Vorrichtung, Folgendes umfassend: eine erste Stromquelle, die Strom an eine vorbestimmte Verbrauchereinheit liefert; eine zweite Stromquelle, die Strom von einer äußeren Stromquelle an die Verbrauchereinheit liefert; eine Schalteinheit, die die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle schaltet, die Strom an die vorbestimmte Verbrauchereinheit liefern; eine Zeitmesseinheit, die die Zeit misst; eine Spannungsmesseinheit, die die Klemmenspannung der ersten Stromquelle misst; eine Speichereinheit, die die durch die Messeinheit gemessene Klemmenspannung der ersten Stromquelle und die Zeit, wenn die Klemmenspannung der ersten Stromquelle basierend auf der Zeitmesseinheit gemessen wird, speichert; eine Zeitänderungsraten-Berechnungseinheit, die eine Zeitänderungsrate der in der Speichereinheit gespeicherten Klemmenspannung der ersten Stromquelle berechnet; und eine Mitteilungseinheit, die einen Mitteilvorgang in Bezug auf eine Restkapazität der ersten Stromquelle gemäß der durch die Zeitänderungsraten-Berechnungseinheit berechneten Zeitänderungsrate der Klemmenspannung der ersten Stromquelle ausführt, wobei die Schalteinheit die Stromversorgung an die Verbrauchereinheit von der ersten Stromquelle zur zweiten Stromquelle schaltet, nachdem eine vorbestimmte Zeit abgelaufen ist, seit die äußere Stromquelle, die den Strom an die elektrische Vorrichtung liefert, angeschaltet ist.
  2. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 1, ferner umfassend: eine Temperaturmesseinheit, die die Temperatur der ersten Stromquelle misst; und eine Korrektureinheit, die die durch die Messeinheit basierend auf der durch die Temperaturmesseinheit gemessenen Temperatur gemessenen Klemmenspannung der ersten Stromquelle korrigiert, wobei die durch die Korrektureinheit korrigierte Klemmenspannung der ersten Stromquelle als die Klemmenspannung der ersten Stromquelle in der Speichereinheit gespeichert wird.
  3. Elektrische Vorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Korrektureinheit die gemessene Klemmenspannung der ersten Stromquelle durch Verwendung eines Näherungsausdrucks mit einem Grad höher als 1 oder einer Korrekturtabelle korrigiert.
  4. Elektrischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Mitteilungseinheit eine Warnung mitteilt, wenn die Zeitänderungsrate der Klemmenspannung der ersten Stromquelle einen vorbestimmten Wert überschreitet.
  5. Elektrischen Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Temperaturmesseinheit die Temperatur der ersten Stromquelle misst, wenn die Klemmenspannung der ersten Stromquelle durch die Spannungsmesseinheit gemessen wird, und die Speichereinheit die gemessene Temperatur zusammen mit der Klemmenspannung der ersten Stromquelle und der Zeit speichert.
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