CN111316116A - 电池寿命推定装置 - Google Patents

Abstract

本发明的电池寿命推定装置是在没有从外部电源向备份数据存储部供给电力的情况下，在从电池向备份数据存储部供给电力的电力供给期间，对向备份数据存储部供给电力的电池的温度进行测定，基于测定出的电池的温度而对电池的寿命进行推定。根据本发明，在从电池向备份数据存储部供给电力的电力供给期间对电池的温度进行测定，基于测定出的电池的温度而对电池的寿命进行推定，由此能够将来自电池的电力供给期间的温度状态反映到寿命的推定中，因此能够提高电池寿命的推定精度。

Description

电池寿命推定装置

技术领域

本发明涉及一种在没有从外部电源向伺服系统供给电力时向存储器供给电力的电池的寿命推定装置，该存储器对伺服电动机的旋转角度信息进行保存。

背景技术

针对工业用制造装置等而使用具备能够对旋转速度、旋转角度等进行控制的伺服电动机的伺服系统。伺服系统由下述部件等构成：伺服电动机；伺服放大器，其将来自外部电源的电力向伺服电动机供给而使伺服电动机得到驱动；控制器，其向伺服放大器送出控制信号；以及编码器，其对伺服电动机的旋转角度进行检测而向伺服放大器反馈。在伺服系统运转中由编码器检测出的伺服电动机的旋转角度被存储于编码器内的存储器，控制器基于存储于存储器的旋转角度而进行伺服电动机的控制。

另外，在从伺服系统的运转暂时停止的状态起重新运转时，有时利用伺服系统停止时的伺服电动机的旋转角度的信息而由控制器开始进行控制。在伺服系统运转中从外部电源向伺服系统供给电力，但在伺服系统停止时没有从外部电源供给电力，因此向存储器的电力供给也停止，该存储器对伺服电动机的角度的信息进行存储。在存储器是如果没有电力供给则变得不能保存信息的种类的存储器的情况下，为了使存储器保存信息而需要具备辅助电源，该辅助电源在没有从外部电源向伺服系统的存储器供给电力期间向存储器供给电力。作为现有的伺服系统具有如下的系统，即，具备作为辅助电源的电池，在系统停止中从电池向编码器内的存储器供给电力而保存信息。

在该电池由一次电池构成的情况下，由于一次电池有寿命，因此如果电池消耗而变得不能向编码器的存储器供给充分的电力，则存储器所保存的伺服电动机的旋转角度会消失。因此，需要在尚存能够使编码器的存储器保存信息这一程度的电池剩余量的期间更换电池，另一方面，电池的更换过早则会在经济上产生浪费。因此，要求高精度地推定电池的寿命。

对于推定电池的寿命而言，通常的方法是基于来自电池的电力供给的累计时间、电池的使用环境的周围温度、电池电压的变迁之类的信息而进行计算。专利文献1中公开了寿命推定装置的一个例子，该寿命推定装置考虑到电池的因周围温度导致的消耗程度而推定电池的寿命。

对于专利文献1所示的电池寿命推定装置而言，如果将伺服放大器的电源设为ON，则从外部电源向伺服放大器供给电力，在每次将电源设为ON时利用温度传感器对刚将电源设为ON后的编码器的电池的温度进行测定及记录，将该温度假定为电源OFF期间即没有从外部电源向伺服放大器供给电力而是从电池向存储器进行电力供给的期间的电池温度的平均值。而且，参照预定的“相对于平均温度的总寿命时间数据”，求出与假定的温度平均值相对应的电池的总寿命时间，从该总寿命时间减去电池消耗时间而求出电池的剩余寿命时间。

专利文献1：日本特开平7－130378号公报

发明内容

专利文献1所示的电池寿命推定装置存在如下问题，即，将使伺服放大器的电源为OFF的期间的编码器的电池的温度假定为刚将电源设为ON后的编码器的电池的温度而在计算中使用，因此，当在伺服放大器的电源OFF期间电池存在激烈的温度变化等的情况下，假定的平均温度会变为与实际的电池温度背离的温度，其结果，电池寿命日期的推定的精度会变差。

本发明就是鉴于上述问题而提出的，目的在于得到能够实现电池寿命的推定的精度提高的电池寿命推定装置。

本发明的电池寿命推定装置在没有从外部电源向备份数据存储部供给电力的情况下，在从电池向备份数据存储部供给电力的电力供给期间，对向备份数据存储部供给电力的电池的温度进行测定，基于测定出的电池的温度而对电池的寿命进行推定。

发明的效果

根据本发明，在从电池向备份数据存储部供给电力的电力供给期间对电池的温度进行测定，基于测定出的电池的温度而对电池的寿命进行推定，因此能够将来自电池的电力供给期间的温度状态反映到寿命的推定中，因此能够提高电池寿命的推定精度。

附图说明

图1是表示伺服系统的一部分的结构图，在该伺服系统中应用了本发明的电池寿命推定装置。

图2是例示出本发明的实施方式中的测定数据的与时间的经过相对应的温度变化的测定图。

图3是表示电池的放电特性的一个例子的特性图。

图4是表示电池处于规定的温度范围的时间的占有率的一个例子的统计数据表。

具体实施方式

实施例1

下面，利用图1对本发明的实施方式1的电池寿命推定装置21进行说明。

图1是表示伺服系统的一部分的结构图，在该伺服系统中应用了本实施方式的电池寿命推定装置21。本实施方式的电池寿命推定装置21组装于伺服系统的伺服放大器1和编码器2，将测定出的电池4的温度反映到电池的寿命推定中而提高推定精度。此外，在图中，实线的箭头表示信息的流向，虚线表示电力供给的连接线。

该伺服系统设置于制造装置等，包含：伺服电动机(未图示)，其能够对旋转速度、旋转角度等进行控制；伺服放大器1，其对伺服电动机进行驱动；编码器2，其对伺服电动机的旋转角度进行检测，输出至伺服放大器1；以及外部电源3，其在该伺服系统的运转中向伺服放大器1和编码器2供给电力。编码器2包含有将检测出的旋转角度的信息存储下来的备份数据存储部5，检测出的旋转角度的信息存储于备份数据存储部5，向伺服放大器1发送旋转角度的信息。而且，参照由编码器2检测出的伺服电动机的旋转角度的信息而由伺服放大器1对伺服电动机进行驱动。

另外，在使该伺服系统的运转暂时停止并再次运转时，有时利用伺服系统停止时的伺服电动机的旋转角度的信息而由伺服放大器开始进行伺服电动机的控制。伺服系统停止时的旋转角度的信息存储于备份数据存储部5，但由于在伺服系统停止时没有从外部电源3供给电力，因此向对伺服电动机的旋转角度的信息进行存储的备份数据存储部5的电力供给也会停止。在该实施方式中，备份数据存储部5是例如DRAM(Dynamic Random AccessMemory)之类的如果没有电力供给则无法保存信息这一种类的存储器，在伺服系统的运转停止时向备份数据存储部5供给电力的电池4设置于伺服放大器1。

下面，对本实施方式1的电池寿命推定装置的结构进行说明。电池寿命推定装置21具备：电池温度测定部6，其在没有从外部电源3向备份数据存储部5供给电力的期间、即从电池4向备份数据存储部5供给电力的期间，对电池4的温度进行测定；推定部14，其基于该电池温度测定部6测定出的电池4的温度而对电池4的寿命进行推定；存储部10，其存储由推定部14进行运算所使用的数据；显示功能部18，其对由推定部14推定出的电池4的寿命、到达电池更换时期这一内容的警告等进行显示；以及输入部22，其将来自电池温度测定部的温度数据输入至推定部14。

电池温度测定部6由下述部件构成：温度传感器8，其对电池4的温度进行测定；时钟IC 7，其用于取得由温度传感器8取得了温度的时刻；以及测定数据存储部9，其存储来自温度传感器8和时钟IC7的数据。

另外，推定部14由以下部件构成：电池消耗量运算部15，其基于从输入部22送出的电池4的温度数据，对电池消耗量进行运算；以及电池剩余量运算部16，其基于由该电池消耗量运算部15运算出的电池消耗量，对电池剩余量时间进行运算。

而且，存储部10由下述部件构成：温度特性数据存储部11，其存储电池的每个温度的每单位时间的电池压降值；电池剩余量存储部12，其存储由电池消耗量运算部15运算出的电池剩余量；以及警告电压数据存储部13，其存储应当对电池更换进行警告的电池的电压数据。

上述的推定部14的电池消耗量运算部15使用从电池温度测定部6送出的电池4的温度、以及预先存储于温度特性数据存储部11的每个电池温度的每单位时间的电池压降值，对电池4的消耗量进行运算。

并且，显示功能部18由下述部件构成：电池更换警告显示部19，其对电池的更换进行警告；以及电池寿命推定时刻显示部20，其显示电池寿命的推定时刻。

此外，图1所示的结构是实施方式之一，作为电池寿命推定装置的要素的电池温度测定部6、存储部10、推定部14和显示功能部18可以全部配置于编码器、伺服放大器的某一方，也可以设置于编码器、伺服放大器以外的外部装置。

下面，对本实施方式的电池寿命推定装置的动作进行说明。首先，对伺服系统停止运转时的动作进行说明。如果使伺服系统的运转停止，则从外部电源3向伺服放大器1、编码器2的电力供给停止。为了即使没有来自外部电源3的电力供给，也使备份数据存储部5保存信息，由配置于伺服放大器1的电池4向备份数据存储部5供给电力。在该电池电力供给期间，电池温度测定部6利用时钟IC 7和温度传感器8而每隔规定时间对电池4的温度进行测定，将使该测定温度和测定时刻相对应后的测定数据存储于测定数据存储部9。图2是作为与时间的经过相对应的温度变换而示出存储于测定数据存储部9的测定数据的一个例子的测定图。

此外，对于对电池的温度进行测定的时间间隔而言，只要能够掌握电池电力供给期间的温度变化，则也可以不是恒定的。为了该温度测定，电池温度测定部6还接受来自电池4的电力供给。

接下来，对伺服系统重新开始运转时的动作进行说明。如果伺服系统开始运转，则从没有由外部电源供给电力的情况向由外部电源供给电力的情况转变，来自电池4的电力供给停止，在推定部14中，执行对电池的寿命进行推定的动作。

为了对电池的寿命进行推定，首先对最近的电池电力供给期间的电池4的消耗电力进行推定。这里，图3中示出作为电池4的放电特性的一个例子的特性图。电池4是一次电池，如图3所示，示出通过随着放电时间、即电池4供给电力的时间的经过进行放电，电池电压下降的放电特性。该放电特性根据电池4的使用环境的温度而不同，温度越低则压降的程度越大。表示该放电特性的数据预先存储于温度特性数据存储部11，例如，是通过利用电池4实际对电压降进行测定而求出的。根据该放电特性可知，与温度相应的每单位时间的电池的压降的值。

如果利用该放电特性，根据电池4所处的温度环境而对电池4的消耗电力进行推定，则能够进行更与温度环境的变化相适应的推定。此时，根据存储于测定数据存储部9的测定数据而获知电池4所处的温度环境是什么样的。

电池消耗量运算部15如果从测定数据存储部9取得使在电池电力供给期间测定出的测定温度和测定时刻相对应后的测定数据，则以规定的范围对温度进行划分，求出在电池电力供给期间测定温度包含于各温度范围的时间的比例、即各温度范围的在时间上的占有率。图4中示出所求出的占有率的一个例子。在该图4的例子中，示出了如下情况，即，在电池电力供给期间电池4所处的温度环境为，处于6℃至15℃之间的时间为整体的10％、处于16℃至25℃之间的时间为整体的80％、处于26℃至35℃之间的时间为整体的10％。

接下来，电池消耗量运算部15参照预先存储于温度特性数据存储部11的每个电池温度的每单位时间的电池压降值。然后，电池消耗量运算部15以之前求出的各温度范围的时间的占有率对所参照的每个电池温度的每单位时间的电池压降值施加权重，求出此次的电池电力供给期间的每单位时间的电池压降值。例如，能够对于温度范围为16℃至25℃的范围，将图3的放电特性中温度为20℃时的压降的斜率用作代表值，同样地，对于其他温度范围也确定代表值，通过以时间的占有率对各代表值施加权重之后进行相加而求出。

而且，电池消耗量运算部15将所求出的每单位时间的电池压降值和此次的电池电力供给期间相乘，由此求出该电池电力供给期间的电池消耗量。此外，该电池消耗量的求解方法并不限定于此，还可以使图3的放电特性的分辨率更精细而进行计算，也可以计算针对各温度范围的消耗量然后相加而求出。

然后，电池剩余量运算部16取得由电池消耗量运算部15求出的电池消耗量和电池剩余量存储部12所存储的直至上一次伺服系统停止时为止的电池剩余量，从直至上一次为止的电池剩余量减去此次的电池消耗量，由此求出当前的电池剩余量。另外，将所求出的当前的电池剩余量存储于电池剩余量存储部12，由此对电池消耗量数据进行累积。

电池剩余量运算部16能够根据来自电池剩余量存储部12的电池剩余量和电池的使用时间数据而求出整个电池电力供给期间中的平均电池消耗速度，利用该电池消耗速度和当前的电池剩余量而求出今后的电池可运转时间，然后利用从向伺服放大器1安装电池4起的整个期间中的电池电力供给期间的比例，求出要推定的电池的寿命、即寿命推定时刻。例如，在电池可运转时间为此后的10天(240小时)、且整个期间中的电池电力供给期间的比例为10％的情况下，按照10/0.1，寿命推定时刻变为100天后的相同时刻。以该方式推定与电池的温度变化相适应的电池的寿命。

所求出的电池寿命推定时刻是通过由推定部14向显示功能部18的电池寿命推定时刻显示部20发送输出信号而显示的，伺服系统的用户能够知晓适当的电池寿命推定时刻。

另外，利用比较部17对由电池剩余量运算部16求出的电池剩余量和预先存储于警告电压数据存储部13的应当显示电池更换的警告的电池寿命警告电压数据进行比较，在当前的电池剩余量小于电池寿命警告电压的情况下，在电池更换警告显示部19显示应当进行电池的更换这一内容。该显示也可以是灯的闪烁、向配置于伺服放大器的液晶画面上实施能知晓应当进行更换的文字的显示等，还可以发出报警以使得伺服系统的用户容易识别。

如以上所述，根据本实施方式所涉及的电池寿命推定装置，在从电池4向备份数据存储部5供给电力的电力供给期间对电池4的温度进行测定，基于测定出的电池的温度而对电池的寿命进行推定，因此能够将来自电池4的电力供给期间的温度状态反映到寿命的推定中，因此能够提高电池寿命的推定精度。

标号的说明

1 伺服放大器

2 编码器

3 外部电源

4 电池

5 备份数据存储部

6 电池温度测定部

7 时钟IC

8 温度传感器

9 测定数据存储部

10 存储部

11 温度特性数据存储部

12 电池剩余量存储部

13 警告电压数据存储部

14 推定部

15 电池消耗量运算部

16 电池剩余量运算部

18 显示功能部

19 电池更换警告显示部

20 电池寿命推定时刻显示部

21 电池寿命推定装置

22 输入部

Claims (8)

1.一种电池寿命推定装置，其具备：

输入部，其输入由向备份数据存储部供给电力的电池供给电力的电池电力供给期间的所述电池的温度数据，该备份数据存储部对伺服电动机的旋转角度进行存储；以及

推定部，其基于从所述输入部输入的所述温度数据，对所述电池的寿命进行推定。

2.一种电池寿命推定装置，其具备：

电池温度测定部，其在由电池供给电力的电池电力供给期间，对向备份数据存储部供给电力的所述电池的温度进行测定，该备份数据存储部对伺服电动机的旋转角度进行存储；以及

推定部，其基于所述电池温度测定部测定出的所述电池的温度数据，对所述电池的寿命进行推定。

3.根据权利要求1或2所述的电池寿命推定装置，其中，

所述电池在没有从外部电源向所述伺服电动机供给电力的情况下，向所述备份数据存储部供给电力。

4.根据权利要求3所述的电池寿命推定装置，其特征在于，

所述推定部基于所述温度数据而求出所述电池电力供给期间的电池消耗量，根据所述电池消耗量和所述电池的电量而求出电池剩余量，根据所述电池剩余量和所述电池的使用时间而求出所述电池剩余量达到使所述备份数据存储部保存数据的电压的下限值为止的时间，作为所述电池的所述寿命。

5.根据权利要求4所述的电池寿命推定装置，其特征在于，

所述推定部根据所述温度数据和预先存储的各温度下的每单位时间的电池压降值而求出所述电池电力供给期间的所述电池消耗量。

6.根据权利要求5所述的电池寿命推定装置，其特征在于，

所述推定部在从没有由所述外部电源供给电力的情况转变为由所述外部电源供给电力的情况时取得所述温度数据。

7.根据权利要求6所述的电池寿命推定装置，其特征在于，

所述推定部在所述电池剩余量达到预先存储的电池寿命警告电压时向显示部发送输出信号，该输出信号作出已到达电池更换时期这一内容的警告。

8.根据权利要求7所述的电池寿命推定装置，其特征在于，

所述推定部向所述显示部发送输出信号以显示所求出的所述寿命。

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