CN110244227A - 电压降低探测系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种电压降低探测系统，其能够准确地检测主电源断开时的用于进行后备支援的电池的电压降低。电压降低探测系统探测主电源断开时向第一易失性存储器供给电力的电池的电压降低，其具备：第二易失性存储器，其以与第一易失性存储器并联的方式连接于电池；数据写入部，其在主电源接通时向第二易失性存储器写入数据；数据损坏探测部，其在主电源断开时从电池向第一易失性存储器以及第二易失性存储器供给电力之后，在主电源接通时，探测写入于第二易失性存储器的数据的损坏；以及电压降低探测部，其在主电源接通时基于数据的损坏的探测来探测电池的电压降低。

Description

电压降低探测系统
技术领域
本发明涉及一种用于探测电池的电压降低的电压降低探测系统。
背景技术
例如，在数值控制装置(CNC)等中，为了存储各种参数值，使用利用电池进行后备支援的SRAM等易失性存储器，但由于电池的电压降低导致易失性存储器无法保持数据，因此，寻求一种在早期检测出电池的电压降低的手段。
关于这一点，例如专利文献1公开了如下的电池的保护电路：为了监视二次电池的使用状态、防止二次电池的劣化而具备存储单元，该存储单元即使在作为无负载状态的一种的停止状态中，也存储将即将达到停止状态前的电池电压与接近使用极限的低电压值或者电池的劣化极限的终止电压值进行比较的比较结果，电池的保护电路基于该存储单元中所存储的比较结果和电源接通时的比较结果来判定二次电池的使用状态。
另外，专利文献2公开了如下的数值控制装置：其具有利用电池进行后备支援的RAM，在电池电压不足的情况下，在警报诊断画面中显示电池存在异常。
专利文献1：日本特开平6-188031号公报
专利文献2：日本特开平7-234987号公报
发明内容
发明要解决的问题
如专利文献2所公开那样，在数值控制装置中，通常，通过在主电源接通时监视用于进行后备支援的电池的电压，来检测电池的电压降低。但是，如专利文献1的图3所记载那样，对于电池而言，在有负载状态与无负载状态、即主电源断开时与主电源接通时，电池的电压会因电池自身的特性而发生变动，因此无法准确地检测主电源断开时的电池的电压降低。
本发明的目的在于提供一种能够准确地检测主电源断开时的用于进行后备支援的电池的电压降低的电压降低探测系统。
用于解决问题的方案
(1)本发明所涉及的电压降低探测系统(例如，后述的“电压降低探测系统1”)是探测在主电源断开时向第一易失性存储器(例如，后述的“第一易失性存储器14”)供给电力的电池(例如，后述的“电池12”)的电压降低的电压降低探测系统，其具备：第二易失性存储器(例如，后述的“第二易失性存储器17”)，其以与所述第一易失性存储器并联的方式连接于所述电池；数据写入部(例如，后述的“数据写入部111”)，其在主电源接通时向所述第二易失性存储器写入数据；数据损坏探测部(例如，后述的“数据损坏探测部112”)，其在主电源断开时从所述电池向所述第一易失性存储器以及所述第二易失性存储器供给电力之后，在主电源接通时，探测写入于所述第二易失性存储器的数据的损坏；以及电压降低探测部(例如，后述的“电压降低探测部113”)，其在主电源接通时基于所述数据的损坏的探测来探测所述电池的电压降低。
(2)(1)的电压降低探测系统也可以是：还具备降压电路(例如，后述的“降压电路20”)，该降压电路对在所述主电源断开时从所述电池供给至所述第二易失性存储器的电力的电压进行降压，使得该电压在所述电池的保证期间之内变得低于所述第一易失性存储器以及所述第二易失性存储器的最低数据保持电压。
(3)在(1)的电压降低探测系统中，也可以是：所述第二易失性存储器的最低数据保持电压高于所述第一易失性存储器的最低数据保持电压。
(4)(1)～(3)的电压降低探测系统也可以是：还具备警报部(例如，后述的“警报部114”)，在探测到所述电池的电压降低时，该警报部发出警报。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种能够准确地检测主电源断开时的用于进行后备支援的电池的电压降低的电压降低探测系统。
附图说明
图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的电压降低探测系统的整体结构的图。
图2是示出通过本发明的第一实施方式所涉及的电压降低探测系统所具有的CPU实现的功能块的图。
图3是示出在本发明的第一实施方式所涉及的电压降低探测系统中施加至实际使用存储器和检测用存储器的电压的随时间的变化的曲线图。
图4是示出本发明的第一实施方式所涉及的电压降低探测系统的动作的流程图。
图5是示出本发明的第二实施方式所涉及的电压降低探测系统的整体结构的图。
图6是示出在本发明的第二实施方式所涉及的电压降低探测系统中施加至实际使用存储器和检测用存储器的电压的随时间的变化的曲线图。
图7是示出本发明的第二实施方式所涉及的电压降低探测系统的动作的流程图。
附图标记说明
1、1A：电压降低探测系统；11：CPU；12：电池；13、18：主电源；14：第一易失性存储器；17、17A：第二易失性存储器；15：RTC电路；16、19：切换电路；20：降压电路；21：总线；111：数据写入部；112：数据损坏探测部；113：电压降低探测部；114：警报部。
具体实施方式
〔1第一实施方式〕
以下，参照图1～图4来说明本发明的第一实施方式所涉及的电压降低探测系统。
〔1.1发明的结构〕
图1是示出本发明的第一实施方式所涉及的电压降低探测系统1的整体结构的图。电压降低探测系统1是探测在第一主电源13断开时对第一易失性存储器14进行后备支援的电池12的电压降低的系统，主要具备CPU 11、用于探测电压降低的虚设的第二易失性存储器17以及对从电池12供给至第二易失性存储器17的电力的电压进行降压的降压电路20。
此外，以下有时将第一易失性存储器14称为“实际使用存储器”。另外，有时将第二易失性存储器17称为“检测用存储器”。
第一易失性存储器14的最低数据保持电压与第二易失性存储器17的最低数据保持电压相同。此外，“最低数据保持电压”是指为了写入于易失性存储器的数据不发生损坏所需的最低的、施加至易失性存储器的电压，当施加至易失性存储器施加的电压低于最低数据保持电压时，写入于易失性存储器的数据得不到保证。在以下的说明中，为了方便，设为当施加至易失性存储器的电压低于最低数据保持电压时写入于易失性存储器的数据发生损坏。
另外，关于第一易失性存储器14以及第二易失性存储器17，典型的是SRAM，但不限定于此。
在电池12与第一易失性存储器14之间设置有切换电路16，该切换电路16将向第一易失性存储器14供给的电力的供给源切换为电池12或第一主电源13。在第一主电源13接通时，从第一主电源13对第一易失性存储器14供给电力，在第一主电源13断开时，切换电路16对向第一易失性存储器14供给电力的供给源进行切换，使得从电池12对第一易失性存储器14供给电力。
另外，针对电池12和切换电路16，以与第一易失性存储器14并联的方式设置有RTC(Real-Time Clock：实时时钟)电路15。RTC电路15与一般的数字时钟同样，利用通过电池12进行动作的晶体振荡器来计时。能够从经由总线21来与第一易失性存储器14及RTC电路15连接的CPU 11读出RTC电路15的输出数据。而且，CPU 11也可以将从RTC电路15读出的输出数据写入至第一易失性存储器14。此外，RTC电路15是以与第一易失性存储器14并联的方式对电池12设置的负载的一例，不限定于此。也可以以与第一易失性存储器14并联的方式设置其它负载。
另外，针对电池12，以与第一易失性存储器14及RTC电路15的组并联的方式设置有第二易失性存储器17。在电池12与第二易失性存储器17之间设置有切换电路19，该切换电路19将向第二易失性存储器17供给的电力的供给源切换为电池12或第二主电源18。在第二主电源18接通时，从第二主电源18对第一易失性存储器14供给电力，在第二主电源18断开时，切换电路19对向第二易失性存储器17供给电力的供给源进行切换，使得从电池12对第一易失性存储器14供给电力。
而且，在电池12与切换电路19之间设置有降压电路20。降压电路20是对从电池12供给至第二易失性存储器17的电力的电压进行降压的电路。由此，从电池12供给至第二易失性存储器17的电力的电压低于从电池12供给至第一易失性存储器14的电力的电压。而且，降压电路20对电压进行降压，使得在电池12的保证期间之内、在主电源断开时从电池12供给至第二易失性存储器17的电力的电压变得低于第一易失性存储器14及第二易失性存储器17的最低数据保持电压。
另外，CPU 11经由总线21来与第一易失性存储器14、RTC电路15及第二易失性存储器17连接。CPU 11是对电压降低探测系统1进行整体控制的处理器，并且能够向第一易失性存储器14以及第二易失性存储器17写入数据、从第一易失性存储器14以及第二易失性存储器17读出数据。另外，如上所述，CPU 11也能够读出来自RTC电路15的输出数据。
而且，CPU 11从ROM、RAM、闪存或者硬盘(HDD)等存储区域适当地读出各种程序来执行，由此实现图2的功能框图中所记载的数据写入部111、数据损坏探测部112、电压降低探测部113以及警报部114的功能。
数据写入部111向第一易失性存储器14以及第二易失性存储器17写入数据，尤其在第二主电源18接通时向第二易失性存储器17中写入数据。作为向第二易失性存储器17中写入的数据，例如可以是全部为0的数据或者全部为1的数据，但不限定于此，只要是在所写入的数据发生了损坏时能够如后所述那样被数据损坏探测部112探测到损坏的数据即可。
在第一主电源13以及第二主电源18断开时从电池12向第一易失性存储器14以及第二易失性存储器17供给电力之后，在第一主电源13以及第二主电源18再次接通时，数据损坏探测部112探测写入于第二易失性存储器17的数据的损坏。如上所述，在数据写入部111向第二易失性存储器17中写入了全部为0的数据的情况下，数据损坏探测部112基于存在从0发生了变化的数据而探测到数据的损坏。同样，在数据写入部111向第二易失性存储器17中写入了全部为1的数据的情况下，数据损坏探测部112基于存在从1发生了变化的数据而探测到数据的损坏。
电压降低探测部113以由数据损坏探测部112探测到写入于第二易失性存储器17的数据的损坏为触发，来探测到电池12的电压的降低、进而探测到电池12的劣化。
警报部114以由电压降低探测部113探测到电池12的电压的降低为触发，来向电压降低探测系统1的外部发出表示电池12的电压降低、进而表示电池12劣化的警报。
〔1.2电压降低的探测方法〕
图3示出了从电池12施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)以及第二易失性存储器17(检测用存储器)的电压伴随时间经过的变迁。施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)以及第二易失性存储器17(检测用存储器)的电压随着时间的经过而一边描绘出S形曲线一边降低。更详细地说，在电压的施加开始后的短期间中电压急剧地降低，之后，电压长期且缓慢地降低，之后电压再次急剧地降低。在此，由于存在降压电路20，因此施加至第二易失性存储器17(检测用存储器)的电压低于施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)的电压，与之相应地，施加至第二易失性存储器17(检测用存储器)的电压比施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)的电压早地在图3的时刻T1变得低于最低数据保持电压。其结果是，在时刻T1，写入于第二易失性存储器17(检测用存储器)的数据发生损坏。之后，在作为电池保证期间的时刻T2(在T1之后)，施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)的电压变得低于最低数据保持电压，写入于第一易失性存储器14(实际使用存储器)的数据发生损坏。数据损坏探测部112在比时刻T2早的时刻T1，探测到写入于第二易失性存储器17(检测用存储器)的数据的损坏，由此，能够在写入于第一易失性存储器14(实际使用存储器)的数据发生损坏之前，探测到从电池12施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)以及第二易失性存储器17(检测用存储器)的电压的降低、进而探测到电池12的劣化。
〔1.3电压降低探测系统的动作〕
图4是示出电压降低探测系统1的动作的流程图。
在步骤S1中，在第一主电源13以及第二主电源18接通时，数据写入部111向第二易失性存储器17(检测用存储器)中写入全部为0的数据或者全部为1的数据。
在步骤S2中，在第一主电源13以及第二主电源18断开时，从电池12对第一易失性存储器14(实际使用存储器)以及第二易失性存储器17(检测用存储器)施加电压来作为后备支援，这时从电池12施加至第二易失性存储器17的电压通过降压电路20被降压为低于施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)的电压并且在电池12的保证期间之内变得低于第一易失性存储器14(实际使用存储器)以及第二易失性存储器17(检测用存储器)的最低数据保持电压。
在步骤S3中，在第一主电源13以及第二主电源18接通时，数据损坏探测部112读出写入于第二易失性存储器17(检测用存储器)的数据。
在步骤S4中，在写入于第二易失性存储器17(检测用存储器)的数据发生了变化的情况下，即在数据损坏探测部112探测到写入于第二易失性存储器17(检测用存储器)的数据的损坏的情况下(S4：是)，处理转移到步骤S5。在写入于第二易失性存储器17(检测用存储器)的数据没有发生变化的情况下，即在数据损坏探测部112没有探测到写入于第二易失性存储器17(检测用存储器)的数据的损坏的情况下(S4：否)，处理转移到步骤S6。
在步骤S5中，电压降低探测部113探测到电池12的电压的降低、进而探测到电池12的劣化。
在步骤S6中，电压降低探测部113判定为电池12处于正常状态。之后，处理返回步骤S4。
在步骤S7中，警报部114向电压降低探测系统1的外部发出表示电池12的电压降低、进而表示电池12发生了劣化的警报。
〔1.4第一实施方式实现的效果〕
第一实施方式所涉及的电压降低探测系统1在主电源接通时向第二易失性存储器17写入数据之后，在主电源断开的期间从电池12向第二易失性存储器17供给电力，然后在主电源再次接通时探测写入于第二易失性存储器17的数据的损坏，以探测到数据的损坏为触发，来探测到电池12的电压降低。
由此，能够准确地检测主电源断开时的用于进行后备支援的电池的电压降低。
另外，电压降低探测系统1在电池12与第二易失性存储器17之间具备降压电路20。
由此，能够在写入于第一易失性存储器14的数据发生损坏之前探测到电池12的电压的降低。
另外，电压降低探测系统1发出通知电池12的电压降低的警报。
由此，电压降低探测系统1的用户能够容易地掌握电池12的劣化。
〔2第二实施方式〕
以下，参照图5～图6来说明本发明的第二实施方式所涉及的电压降低探测系统。
〔2.1发明的结构〕
图5是示出本发明的第二实施方式所涉及的电压降低探测系统1A的整体结构的图。此外，以下为了简化说明，对电压降低探测系统1A所具备的结构要素中的与电压降低探测系统1所具备的结构要素相同的结构要素使用相同的附图标记并且省略其说明，主要对电压降低探测系统1A与第一实施方式所涉及的电压降低探测系统1之间的不同点进行说明。
电压降低探测系统1A与电压降低探测系统1不同，电压降低探测系统1A不具有降压电路20。在电压降低探测系统1中，第二易失性存储器17的最低数据保持电压与第一易失性存储器14的最低数据保持电压相同。与此相对，电压降低探测系统1A代替第二易失性存储器17而具备的第二易失性存储器17A的最低数据保持电压高于第一易失性存储器14的最低数据保持电压。
此外，CPU 11所实现的各功能块与第一实施方式相同，因此省略其说明。
〔2.2探测电压降低的方法〕
图6示出了从电池12施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)以及第二易失性存储器17A(检测用存储器)的电压伴随时间经过的变迁。施加至实际使用存储器以及检测用存储器的电压随着时间经过而一边描绘出S形曲线一边降低。在第二实施方式所涉及的电压降低探测系统1A中不存在降压电路20，因此从电池12施加至第二易失性存储器17A(检测用存储器)的电压与从电池12施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)的电压相同。因此，在第一易失性存储器14(实际使用存储器)与第二易失性存储器17A(检测用存储器)之间描绘出了相同的S形曲线。
但是，第二易失性存储器17A(检测用存储器)的最低数据保持电压高于第一易失性存储器14(实际使用存储器)的最低数据保持电压，因此施加至第二易失性存储器17(检测用存储器)的电压比施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)的电压早地在图6的时刻T3变得低于最低数据保持电压。其结果是，在时刻T3，写入于第二易失性存储器17A(检测用存储器)的数据发生损坏。之后，在作为电池保证期间的时刻T4(在T3之后)，施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)的电压变得低于最低数据保持电压，写入于第一易失性存储器14(实际使用存储器)的数据发生损坏。数据损坏探测部112在比时刻T4早的时刻T3，探测到写入于第二易失性存储器17A(检测用存储器)的数据的损坏，由此，能够在写入于第一易失性存储器14(实际使用存储器)的数据发生损坏之前，探测到从电池12施加至第一易失性存储器14(实际使用存储器)以及第二易失性存储器17A(检测用存储器)的电压的降低、进而探测到电池12的劣化。
〔2.3电压降低探测系统的动作〕
图7是示出电压降低探测系统1A的动作的流程图。
在步骤S11中，在第一主电源13以及第二主电源18接通时，数据写入部111向第二易失性存储器17A(检测用存储器)写入全部为0或者全部为1的数据。
在步骤S12中，在第一主电源13以及第二主电源18断开时，从电池12对第一易失性存储器14(实际使用存储器)以及第二易失性存储器17A(检测用存储器)施加相同大小的电压来作为后备支援。
在步骤S13中，在第一主电源13以及第二主电源18接通时，数据损坏探测部112读出写入于第二易失性存储器17A(检测用存储器)的数据。
在步骤S14中，在写入于第二易失性存储器17A(检测用存储器)的数据发生了变化的情况下，即在数据损坏探测部112探测到写入于第二易失性存储器17A(检测用存储器)的数据的损坏的情况下(S14：是)，处理转移到步骤S15。在写入于第二易失性存储器17A(检测用存储器)的数据没有发生变化的情况下，即在数据损坏探测部112没有探测到写入于第二易失性存储器17A(检测用存储器)的数据的损坏的情况下(S14：否)，处理转移到步骤S16。
在步骤S15中，电压降低探测部113探测到电池12的电压的降低、进而探测到电池12的劣化。
在步骤S16中，电压降低探测部113判定为电池12处于正常状态。之后，处理返回步骤S14。
在步骤S17中，警报部114向电压降低探测系统1A的外部发出表示电池12的电压降低、进而表示电池12发生了劣化的警报。
〔2.4第二实施方式实现的效果〕
第二实施方式所涉及的电压降低探测系统1A与第一实施方式所涉及的电压降低探测系统1不同，电压降低探测系统1A不具备降压电路20，取而代之地，具备最低数据保持电压与第一易失性存储器14的最低数据保持电压不同的第二易失性存储器17A。
由此，能够利用与第一实施方式相比简单的电路来在写入于第一易失性存储器14的数据发生损坏之前探测到电池12的电压的降低。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明并不限定于所述的实施方式。另外，本实施方式中所记载的效果只是列举了本发明所产生的最优效果，本发明所产生的效果并不限定于本实施方式中所记载的内容。
电压降低探测系统1及1A所涉及的电压降低探测方法能够由软件实现。在由软件实现的情况下，构成该软件的程序被安装于电压降低探测系统1及1A所具备的计算机。另外这些程序既可以被记录于可移动介质来向用户发布，也可以经由网络被下载至用户的计算机来进行发布。而且，这些程序也可以不被下载而是作为借助网络的Web服务被提供给用户的计算机。

Claims (4)

1.一种电压降低探测系统，探测在主电源断开时向第一易失性存储器供给电力的电池的电压降低，该电压降低探测系统具备：
第二易失性存储器，其以与所述第一易失性存储器并联的方式连接于所述电池；
数据写入部，其在主电源接通时向所述第二易失性存储器写入数据；
数据损坏探测部，其在主电源断开时从所述电池向所述第一易失性存储器以及所述第二易失性存储器供给电力之后，在主电源接通时，探测写入于所述第二易失性存储器的数据的损坏；以及
电压降低探测部，其在主电源接通时基于所述数据的损坏的探测来探测所述电池的电压降低。
2.根据权利要求1所述的电压降低探测系统，其特征在于，
还具备降压电路，该降压电路对在所述主电源断开时从所述电池供给至所述第二易失性存储器的电力的电压进行降压，使得该电压在所述电池的保证期间之内变得低于所述第一易失性存储器以及所述第二易失性存储器的最低数据保持电压。
3.根据权利要求1所述的电压降低探测系统，其特征在于，
所述第二易失性存储器的最低数据保持电压高于所述第一易失性存储器的最低数据保持电压。
4.根据权利要求1～3中的任一项所述的电压降低探测系统，其特征在于，
还具备警报部，在探测到所述电池的电压降低时，该警报部发出警报。
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