JP2017143682A - Backup storage battery of power supply for controlling industrial machine - Google Patents
Backup storage battery of power supply for controlling industrial machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2017143682A JP2017143682A JP2016024449A JP2016024449A JP2017143682A JP 2017143682 A JP2017143682 A JP 2017143682A JP 2016024449 A JP2016024449 A JP 2016024449A JP 2016024449 A JP2016024449 A JP 2016024449A JP 2017143682 A JP2017143682 A JP 2017143682A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- voltage line
- storage battery
- backup storage
- voltage
- positive
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Landscapes
- Power Sources (AREA)
- Stand-By Power Supply Arrangements (AREA)
Abstract
Description
本発明は、射出成形機等の産業機械の制御用電源のバックアップ蓄電池に関するものであり、停電等により産業機械への電力供給が停止したときに制御装置や制御用コンピュータが安定的に停止するのに必要な電力を供給する産業機械の制御用電源のバックアップ蓄電池に関するものである。 The present invention relates to a backup storage battery for a control power source of an industrial machine such as an injection molding machine. When power supply to the industrial machine is stopped due to a power failure or the like, the control device and the control computer are stably stopped. The present invention relates to a backup storage battery for a control power source of an industrial machine that supplies electric power necessary for the operation.
産業機械は、色々な装置からなりこれらがコントローラつまり制御用コンピュータによって制御されている。例えば産業機械の一種である射出成形機は、樹脂を溶融して射出する射出装置、金型を型締めする型締装置、金型から成形品を突き出す突出装置等から構成されており、これらの各装置は射出成形機に設けられている制御用コンピュータにより制御されている。 Industrial machines are composed of various devices, and these are controlled by a controller, that is, a control computer. For example, an injection molding machine, which is a kind of industrial machine, is composed of an injection device that melts and injects resin, a mold clamping device that clamps a mold, a projection device that projects a molded product from the mold, and the like. Each device is controlled by a control computer provided in the injection molding machine.
一般的なコンピュータにおいては、ファイルシステムを含むOSや各種アプリケーション、データ等は外部記憶装置つまりハードディスクに保存されており、コンピュータが起動するときにOSの必要な命令コード、必要なアプリケーション、データが読み込まれて、CPUによって処理される。このとき揮発メモリにはOSの一部であるファイルシステムの管理情報やデータ等が一時的に保存され、データ等の書き換えが発生したらハードディスクに反映されるようになっている。しかしながら産業機械においてはこのような一般的なコンピュータは採用しづらい。産業機械に設けられている制御用コンピュータは、工場から供給される三相交流電圧をAC/DCコンバータ等によって所定の電圧、例えば24Vにされた直流電圧によって駆動されているが、工場の停電等が発生すると、制御用コンピュータに供給される電力も必然的に停止して、制御用コンピュータに不具合が発生するからである。具体的にはOSのファイルシステムに不整合が生じる。ファイルシステムは、ハードディスクに保存されている全ての情報、つまりOSのコード、アプリケーション、データを適切に管理してOSからの指示によってこれらの情報を読み出したり、書き込んだりしているが、前記したように揮発メモリにはファイルシステムの管理情報が一時的に保存されている。ファイルシステムはこの管理情報に従ってハードディスク上への書込みを行っているが、停電により制御用コンピュータが停止してしまうと、揮発メモリ上のファイルシステムの管理情報が紛失してしまう。そうするとファイルシステムに不整合が生じて、ハードディスク上の情報に不整合が発生する。これによって次回の起動時にOSの起動が遅くなったり、起動できない問題が発生する。また大切なデータが復元できない不具合も発生し得る。そこで、産業機械に設けられている制御用コンピュータは、停電が発生してもファイルシステムに不整合が生じないように次のようにしている。すなわち制御用コンピュータは、起動に先立ち、ファイルシステムを含む全てのOSと、全てのアプリケーションと全てのデータを、ハードディスクから読み込む。そしてこれらを揮発メモリに格納する。そしてこれらの情報が格納された揮発メモリのエリアを仮想的なハードディスクとして扱って起動するようにする。以後制御用コンピュータはハードディスクへのアクセスはしないで動作する。制御用コンピュータはこのように起動されているので、停電等によって停止して揮発メモリ上の全ての情報が紛失してもハードディスク上の情報には影響しない。つまりハードディスク上の情報に不整合は生じない。従って次回の起動時には問題が発生しない。 In a general computer, an OS including a file system, various applications, data, and the like are stored in an external storage device, that is, a hard disk. And processed by the CPU. At this time, management information and data of the file system, which is a part of the OS, are temporarily stored in the volatile memory, and when the data is rewritten, it is reflected on the hard disk. However, it is difficult to employ such a general computer in industrial machines. The control computer provided in the industrial machine is driven by a three-phase AC voltage supplied from the factory with a predetermined voltage, for example, a DC voltage of 24 V by an AC / DC converter or the like. This is because the power supplied to the control computer is inevitably stopped when a problem occurs and a problem occurs in the control computer. Specifically, an inconsistency occurs in the OS file system. The file system appropriately manages all information stored in the hard disk, that is, the OS code, application, and data, and reads and writes such information according to instructions from the OS. In the volatile memory, file system management information is temporarily stored. The file system performs writing on the hard disk according to the management information. However, if the control computer stops due to a power failure, the management information of the file system on the volatile memory is lost. This causes inconsistency in the file system and inconsistency in information on the hard disk. This causes a problem that the startup of the OS is delayed or cannot be started at the next startup. There may also be a problem that important data cannot be restored. Therefore, the control computer provided in the industrial machine is configured as follows so that the file system does not become inconsistent even if a power failure occurs. That is, the control computer reads all the OS including the file system, all the applications, and all the data from the hard disk before starting. These are stored in a volatile memory. Then, the volatile memory area in which these pieces of information are stored is treated as a virtual hard disk and activated. Thereafter, the control computer operates without accessing the hard disk. Since the control computer is activated in this way, even if it is stopped by a power failure or the like and all information on the volatile memory is lost, the information on the hard disk is not affected. That is, there is no inconsistency in information on the hard disk. Therefore, no problem occurs at the next start-up.
制御用コンピュータは、このように構成されているので、汎用的なハードウエアを利用することができず、専用のハードウエアが必要になる。OSの起動に先立って、OSや全ての必要なデータをハードディスクから揮発メモリに読み込めるようにするためである。専用のハードウエアを必要としているので制御用コンピュータはコストが大きい。もし停電による停止の問題が解決されていれば、一般的なコンピュータと同様の方法でOSを起動させることはできる。そうすると、コストの小さい汎用的なハードウエアを採用できるので制御用コンピュータを安価に提供できる。停電による停止の問題は、停電時に動作するバックアップ電源を用意して制御用コンピュータ上のOSが安全に停止できるようにすれば解決する。停電時に制御用コンピュータに電力が供給されるようになっている電動射出成形機が、特許文献1に記載されている。
Since the control computer is configured as described above, general-purpose hardware cannot be used, and dedicated hardware is required. This is because the OS and all necessary data can be read from the hard disk into the volatile memory before the OS is started. Since dedicated hardware is required, the control computer is expensive. If the problem of stoppage due to a power failure is solved, the OS can be started in the same manner as a general computer. Then, general-purpose hardware with a low cost can be adopted, so that a control computer can be provided at a low cost. The problem of a stop due to a power failure can be solved by preparing a backup power supply that operates in the event of a power failure so that the OS on the control computer can be safely stopped. An electric injection molding machine in which power is supplied to a control computer at the time of a power failure is described in
特許文献1に記載の電動射出成形機は、直流電圧の電力を貯蔵できる電力貯蔵装置を備えている。電動射出成形機には工場から供給される三相交流電圧を直流電圧に変換するコンバータが設けられ、各装置を駆動するサーボモータのサーボアンプにはこの直流電圧が供給されるようになっている。電力貯蔵装置はこの直流電圧の供給線に接続されている。工場からの電力供給が正常なときには、この電力貯蔵装置はサーボアンプが必要とする電力を平滑化する作用を奏している。すなわち、サーボアンプの電力消費が小さいときには、電力貯蔵装置は直流電圧を取り込んで昇圧して内部のコンデンサに蓄電し、サーボアンプの電力消費が大きいときには蓄電した電力を直流電圧に供給するようになっている。しかしながら工場が停電したら、電力貯蔵装置に貯蔵された電力はDC/DCコンバータによって所定の電圧、例えば24Vに降圧されて、制御用コンピュータに供給される。これによって制御用コンピュータは電動射出成形機を安全に停止するために必要な処理を実施させることができ、自身も安全に停止できることになる。
The electric injection molding machine described in
特許文献1に記載の電動射出成形機は、電力貯蔵装置を備えているので制御用コンピュータが安全に停止できる電力を確保できる。また各装置を安全な状態に停止するのに必要な電力を確保できる。そうすると制御用コンピュータには一般的なコンピュータに利用される汎用的なハードウエアを採用することができる。つまり制御用コンピュータを安価に提供できる。しかしながら問題も見受けられる。制御用コンピュータを安全に停止させようとすると、約15秒間電力を供給する必要がある。供給する直流電圧は比較的低くて済むが、このように長い時間電力を供給しなければならないので必要な電力量は比較的大きい。また産業装置を安全に停止しようとすると比較的短時間に大容量の電力も必要になる。特許文献1に記載の電力貯蔵装置は、直流電圧からの電力をコンデンサに蓄電するようになっているが、一般的にコンデンサに蓄電できる電力量は比較的小さい。必要な電力量を確保しようとすると大容量のコンデンサが必要になる。そうすると電力貯蔵装置のコストが嵩んでしまう。他の問題もある。特許文献1に記載の電力貯蔵装置は、停電時における電力の供給先が制御用コンピュータだけでなくサーボアンプも対象としている。そうすると比較的高圧の直流電圧を供給する必要があり、制御用コンピュータ向けにDC/DCコンバータにより降圧して供給する必要がある。そうすると制御用コンピュータに電力を供給するための装置が大がかりになってコストが嵩んでしまう。
Since the electric injection molding machine described in
そこで、例えば制御用コンピュータへの電力供給を無停電電源装置すなわちUPSから実施することも考えられる。UPSは蓄電池により常時電力が蓄電されて十分な電力量が確保されているからである。しかしながらUPSは一般的にトリクル充電方式が採られていて、工場の電力供給が正常なときには蓄電池は切り離されており、停電が検出されたときだけ蓄電池がリレー等により接続されて電力が負荷、つまり制御用コンピュータに供給されるようになっている。停電時に確実にこれを検出して短時間にリレーが動作しなければならないが、信頼性の高い無停電電源装置を得ようとするとコストが高くなるという欠点がある。蓄電池を採用する場合には他の問題もある。蓄電池は過充電により劣化し易くなったり、サルフェーション現象により電圧が低下する問題があるからである。過充電からの保護や電圧の低下の検出が適切になされないと信頼性の点で問題がある。 Therefore, for example, it is conceivable to supply power to the control computer from an uninterruptible power supply, that is, a UPS. This is because the UPS always stores electric power by a storage battery and secures a sufficient amount of electric power. However, the UPS generally employs a trickle charging method, and the storage battery is disconnected when the power supply of the factory is normal, and the storage battery is connected by a relay or the like only when a power failure is detected. It is supplied to the control computer. Although it is necessary to detect this reliably at the time of a power failure and operate the relay in a short time, there is a drawback that the cost increases when an uninterruptible power supply device with high reliability is obtained. There are other problems when using storage batteries. This is because the storage battery is liable to be deteriorated due to overcharge, or the voltage is lowered due to a sulfation phenomenon. If protection from overcharge and voltage drop detection are not properly performed, there is a problem in reliability.
本発明は、上記したような問題点を解決した産業機械の制御用電源のバックアップ電源を提供することを目的とし、具体的には制御用コンピュータを、一般的なコンピュータに利用されている汎用的なハードウエアから構成することができ、そのような制御用コンピュータを採用したときに、停電時であっても安全に制御用コンピュータを停止させることができ、かつ産業用機械を安全に停止するための制御に必要な電力を確保でき、コストが小さく信頼性の高いバックアップ電源を提供することを目的としている。 An object of the present invention is to provide a backup power supply for an industrial machine control power supply that solves the above-described problems. Specifically, the control computer is a general-purpose computer that is used in a general computer. When such a control computer is adopted, the control computer can be stopped safely even in the event of a power failure, and industrial machinery can be stopped safely. It is an object of the present invention to provide a backup power source that can secure power necessary for the control and is low in cost and high in reliability.
本発明は、上記目的を達成するために、産業機械の制御用電源のバックアップ電源としてバックアップ蓄電池を採用する。このバックアップ蓄電池は、いわゆるフロート充電方式で充電し、停電時に放電するようにする。具体的には次のように構成する。すなわち、バックアップ蓄電池は、充電・放電回路を介して直流電圧線の正電圧線と負電圧線とに接続する。充電・放電回路は、正電圧線と負電圧線の間に直列に接続しているリアクトルとスイッチング素子と、リアクトルとスイッチング素子の中間から引き出されてバックアップ蓄電池の正端子に接続する中間線に正端子の方向を順方向とするように設ける中間線ダイオードと、正端子と正電圧線との間に正電圧線の方向を順方向とするように直列に接続する複数個のダイオード群とから構成する。そしてバックアップ蓄電池の負端子は負電圧線に接続する。このように構成されているので、過充電することなくバックアップ蓄電池を充電できるし、停電が発生してもバックアップ蓄電池から直流電圧線に直流電圧が供給されることになる。また本発明は、直流電圧を監視する電圧監視回路を設ける。電圧監視回路は、第1〜3の抵抗と、シャントレギュレータと、ツェナーダイオードと、トランジスタとから構成する。第1、2の抵抗は正電圧線と負電圧線の間にこの順で直列に接続し、第3の抵抗とツェナーダイオードは正電圧線とトランジスタのベースの間にこの順で直列に接続し、トランジスタのコレクタとエミッタはいずれか一方を所定の正の電圧線にそして他方を負電圧線に接続し、シャントレギュレータはリファレンスを第1、2の抵抗の中間に、アノードを負電圧線に、カソードを第3の抵抗と前記ツェナーダイオードの中間にそれぞれ接続する。このように電圧監視回路を構成しているので、バックアップ蓄電池の電圧が低下してきたら、トランジスタのコレクタ−エミッタ間に電流が流れなくなってバックアップ蓄電池の劣化を検出することができる。 In order to achieve the above object, the present invention employs a backup storage battery as a backup power source for a control power source for an industrial machine. The backup storage battery is charged by a so-called float charging method and discharged at the time of a power failure. Specifically, the configuration is as follows. That is, the backup storage battery is connected to the positive voltage line and the negative voltage line of the DC voltage line via the charging / discharging circuit. The charge / discharge circuit is connected positively to the reactor and switching element connected in series between the positive voltage line and the negative voltage line, and to the intermediate line drawn from the middle of the reactor and switching element and connected to the positive terminal of the backup storage battery. Consists of an intermediate line diode provided so that the terminal direction is the forward direction, and a plurality of diode groups connected in series so that the positive voltage line direction is the forward direction between the positive terminal and the positive voltage line To do. The negative terminal of the backup storage battery is connected to the negative voltage line. Since it is configured in this way, the backup storage battery can be charged without being overcharged, and a DC voltage is supplied from the backup storage battery to the DC voltage line even if a power failure occurs. The present invention also provides a voltage monitoring circuit for monitoring a DC voltage. The voltage monitoring circuit includes first to third resistors, a shunt regulator, a Zener diode, and a transistor. The first and second resistors are connected in series between the positive voltage line and the negative voltage line in this order, and the third resistor and the Zener diode are connected in series between the positive voltage line and the base of the transistor in this order. The collector and the emitter of the transistor have one of them connected to a predetermined positive voltage line and the other to the negative voltage line, and the shunt regulator has a reference in the middle of the first and second resistors and an anode to the negative voltage line. A cathode is connected between the third resistor and the Zener diode. Since the voltage monitoring circuit is configured in this way, when the voltage of the backup storage battery decreases, no current flows between the collector and the emitter of the transistor, and the deterioration of the backup storage battery can be detected.
かくして、請求項1記載の発明は、上記目的を達成するために、産業機械に設けられ、該産業機械に備えられている制御用コンピュータや制御基板に直流電圧線を介して直流電圧を供給するようになっている制御用電源の停電時のバックアップ蓄電池であって、前記バックアップ蓄電池は、所定の充電・放電回路を介して前記直流電圧線の正電圧線と負電圧線とに接続され、前記充電・放電回路は、前記正電圧線と前記負電圧線の間に直列に接続されているリアクトルとスイッチング素子と、前記リアクトルと前記スイッチング素子の中間から引き出されて前記バックアップ蓄電池の正端子に接続される中間線に前記正端子の方向を順方向とするように設けられている中間線ダイオードと、前記正端子と前記正電圧線との間に前記正電圧線の方向を順方向とするように直列に接続されている複数個のダイオード群とから構成され、前記バックアップ蓄電池の負端子は前記負電圧線に接続されていることを特徴とするバックアップ蓄電池として構成される。
請求項2に記載の発明は、請求項1に記載のバックアップ蓄電池において、前記直流電圧線には直流電圧を監視する電圧監視回路が設けられ、前記電圧監視回路は、第1〜3の抵抗と、シャントレギュレータと、ツェナーダイオードと、トランジスタとから構成され、前記第1、2の抵抗は前記正電圧線から前記負電圧線にこの順で直列に接続され、前記第3の抵抗と前記ツェナーダイオードは前記正電圧線から前記トランジスタのベースにこの順で直列に接続されると共に前記ツェナーダイオードは前記正電圧線の向きが順方向になっており、前記トランジスタのコレクタとエミッタはいずれか一方が所定の正の電圧線にそして他方が前記負電圧線に接続され、前記シャントレギュレータはリファレンスが前記第1、2の抵抗の中間に、アノードが前記負電圧線に、カソードが前記第3の抵抗と前記ツェナーダイオードの中間にそれぞれ接続されていることを特徴とするバックアップ蓄電池として構成される。
Thus, in order to achieve the above object, the invention according to
According to a second aspect of the present invention, in the backup storage battery according to the first aspect, a voltage monitoring circuit for monitoring a DC voltage is provided on the DC voltage line, and the voltage monitoring circuit includes first to third resistors. A shunt regulator, a Zener diode, and a transistor, wherein the first and second resistors are connected in series from the positive voltage line to the negative voltage line in this order, and the third resistor and the Zener diode Is connected in series in this order from the positive voltage line to the base of the transistor, and the direction of the positive voltage line of the Zener diode is forward, and one of the collector and emitter of the transistor is predetermined. And the other is connected to the negative voltage line, and the shunt regulator has a reference in the middle of the first and second resistors. In the over de said negative voltage line, the cathode is configured as a backup storage battery, characterized in that is connected to an intermediate of the third resistor and the Zener diode.
以上のように、本発明は、産業機械に設けられ、該産業機械に備えられている制御用コンピュータや制御基板に直流電圧線を介して直流電圧を供給するようになっている制御用電源の停電時のバックアップ蓄電池として構成される。そしてバックアップ蓄電池は、所定の充電・放電回路を介して直流電圧線の正電圧線と負電圧線とに接続されている。この充電・放電回路は、正電圧線と負電圧線の間に直列に接続されているリアクトルとスイッチング素子と、リアクトルとスイッチング素子の中間から引き出されてバックアップ蓄電池の正端子に接続される中間線に正端子の方向を順方向とするように設けられている中間線ダイオードと、正端子と正電圧線との間に正電圧線の方向を順方向とするように直列に接続されている複数個のダイオード群とから構成されている。そしてバックアップ蓄電池の負端子は前記負電圧線に接続されている。このように構成されているので、充電・放電回路において、リアクトルと中間線ダイオードとダイオード群とから閉回路が形成されることになる。この閉回路は、バックアップ蓄電池に充電するときに充電電圧を過度に高い高電圧にすることなく安全な電圧に抑制することができる。これによってバックアップ蓄電池を保護できる。またバックアップ蓄電池はダイオード群を介して直流電圧線に接続されているので、過充電も防止されている。本発明において充電・放電回路は安価な電子素子のみから構成されているので安価に提供することができる。 As described above, the present invention provides a control power supply that is provided in an industrial machine and supplies a DC voltage to a control computer or control board provided in the industrial machine via a DC voltage line. Configured as a backup storage battery during a power failure. The backup storage battery is connected to the positive voltage line and the negative voltage line of the DC voltage line via a predetermined charging / discharging circuit. This charging / discharging circuit includes a reactor and a switching element connected in series between a positive voltage line and a negative voltage line, and an intermediate line drawn from the middle of the reactor and the switching element and connected to the positive terminal of the backup storage battery And a plurality of diodes connected in series so that the positive voltage line direction is the forward direction between the positive terminal and the positive voltage line. It consists of a group of diodes. The negative terminal of the backup storage battery is connected to the negative voltage line. Since it is comprised in this way, in a charging / discharging circuit, a closed circuit is formed from a reactor, an intermediate line diode, and a diode group. This closed circuit can suppress the charging voltage to a safe voltage without charging the backup storage battery to an excessively high voltage. This can protect the backup storage battery. Further, since the backup storage battery is connected to the DC voltage line through the diode group, overcharge is also prevented. In the present invention, since the charging / discharging circuit is composed only of inexpensive electronic elements, it can be provided at low cost.
他の発明によると、直流電圧線には直流電圧を監視する電圧監視回路が設けられている。この電圧監視回路は、第1〜3の抵抗と、シャントレギュレータと、ツェナーダイオードと、トランジスタとから構成され、第1、2の抵抗は正電圧線から負電圧線にこの順で直列に接続され、第3の抵抗とツェナーダイオードは正電圧線からトランジスタのベースにこの順で直列に接続されると共にツェナーダイオードは正電圧線の向きが順方向になっており、トランジスタのコレクタとエミッタはいずれか一方が所定の正の電圧線にそして他方が負電圧線に接続され、シャントレギュレータはリファレンスが第1、2の抵抗の中間に、アノードが負電圧線に、カソードが第3の抵抗とツェナーダイオードの中間にそれぞれ接続されている。このように構成されているので、トランジスタのコレクタ−エミッタ間に電流が流れなくなったら、バックアップ蓄電池の電圧の低下を検出することができ、バックアップ蓄電池の交換時期を確実に判定できる。 According to another invention, the DC voltage line is provided with a voltage monitoring circuit for monitoring the DC voltage. The voltage monitoring circuit includes first to third resistors, a shunt regulator, a Zener diode, and a transistor, and the first and second resistors are connected in series from the positive voltage line to the negative voltage line in this order. The third resistor and the Zener diode are connected in series in this order from the positive voltage line to the base of the transistor, and the Zener diode has the positive voltage line oriented in the forward direction, and either the collector or emitter of the transistor is One is connected to a predetermined positive voltage line and the other is connected to a negative voltage line. The shunt regulator has a reference in the middle of the first and second resistors, an anode in the negative voltage line, a cathode in the third resistor and a Zener diode. Are connected in the middle of each. With this configuration, when no current flows between the collector and emitter of the transistor, a decrease in the voltage of the backup storage battery can be detected, and the replacement time of the backup storage battery can be reliably determined.
以下、本発明の実施の形態を説明する。本実施の形態に係るバックアップ蓄電池システム1は、射出成形機のような産業機械の制御用電源のバックアップ電源として構成され、停電時において産業機械に設けられている制御用コンピュータや基板に電力を供給するものである。一般的に産業機械は制御用電源において工場から供給される三相交流電圧を制御用の所定の電圧の直流電圧にして制御用コンピュータ、基板等の負荷に供給している。図1にはこのような制御用電源2と、制御用電源2から直流電圧が供給される直流電圧線3と、制御用コンピュータ等の負荷4が示されている。なお本実施の形態において直流電圧線3は正電圧線Pと負電圧線Nからなり、負電圧線Nはアースされたコモンから構成されている。本実施の形態に係るバックアップ電源システム1は、このような直流電圧線3に設けられている。
Embodiments of the present invention will be described below. The backup
本実施の形態に係るバックアップ電源システム1は、バックアップ蓄電池8と、このバックアップ蓄電池8に電力を充電すると共にバックアップ蓄電池8から直流電圧線3に電力を放電する充電・放電回路10と、バックアップ蓄電池8の電圧を監視する電圧監視回路20とから構成されている。
The backup
本実施の形態に係る充電・放電回路10は、複数の電子素子から構成されている。まず正電圧線Pから負電圧線Nに接続された線には、回路の安全を確保するための補助的な抵抗である第1の補助抵抗11と、電圧を昇圧するリアクトル12と、FETからなるスイッチング素子13とがこの順に直列に接続されている。リアクトル12とスイッチング素子13の中間からは中間線14が引き出されてバックアップ蓄電池8の正端子8Pに接続されている。正確には中間線14は、正端子8Pに直接接続されているのではなく、補助的な抵抗である第2の補助抵抗15を介して接続されている。このような中間線14には正端子8Pの方向を順方向とするダイオード、つまり中間線ダイオード16が設けられている。そしてバックアップ蓄電池8の負端子8Nは負電圧線Nに接続されている。これらの電子素子からなる回路は、従来周知のいわゆるチョッパ回路17を構成しており、スイッチング素子13のON/OFFを繰り返すと直流電圧線3を流れる直流電圧が昇圧されてバックアップ蓄電池8に蓄電できるようになっている。
The charging / discharging
本実施の形態に係る充電・放電回路10には、このようなチョッパ回路17だけでなく本発明に特徴的な電子素子も設けられている。すなわち複数個のダイオードからなるダイオード群18である。ダイオード群18は、バックアップ蓄電池8の正端子8Pから第2の補助抵抗15を経由して正電圧線Pに接続される線に正電圧線P方向を順方向とする直列に設けられている。このようなダイオード群18によって、充電・放電回路10には第1の補助抵抗11、リアクトル12、中間線ダイオード16、ダイオード群18からなる閉回路が形成される。これによって後で詳しく説明するがチョッパ回路17によって直流電圧が昇圧されるとき、過大な電圧に昇圧されることがなく、バックアップ蓄電池8を保護することになる。またダイオード群18は、停電時にバックアップ蓄電池8から直流電圧線3に直流電圧を放電する作用も奏する。
The charging / discharging
電圧監視回路20を説明する。電圧監視回路20も複数の電子素子から構成されており、まず第1、2の抵抗21、22がこの順で直列に正電圧線Pから負電圧線Nに接続され、これによって直流電圧線3の直流電圧が分圧されている。次に第3の抵抗23と、ツェナーダイオード24が正電圧線Pからこの順で直列に接続されNPN型のトランジスタ25のベースに第3の補助抵抗27を介して接続されている。ツェナーダイオード24は正電圧線Pの方向を順方向になるように接続されている。トランジスタ25のコレクタは5Vの直流正端子26に第4の補助抵抗31を介して接続され、エミッタは負電圧線Nに接続されている。従って第3の抵抗23とツェナーダイオード24の間の電位が、ツェナーダイオード24の降伏電圧とトランジスタ25のベース−エミッタ間の電圧の合計を超える電圧より高い電位になったらツェナーダイオード24を電流が流れ、これがトランジスタ25のベース−エミッタ間に流れてコレクタ側の電位がゼロになるようになっている。一方、第3の抵抗23とツェナーダイオード24の間の電位が低い場合にはトランジスタ25のベース−エミッタ間には電流が流れずコレクタ−エミッタ間は電流が遮断されてコレクタ側の電位は5Vになる。このコレクタ側の電位はコレクタ側に設けられている監視用端子28で監視できるようになっている。
The
電圧監視回路20には、シャントレギュレータ29が設けられ、シャントレギュレータ29のリファレンスは第1、2の抵抗21、22の中間点に、アノードは負電圧線Nに、カソードは第3の抵抗23とツェナーダイオード24の中間点に第5の補助抵抗32を介して、それぞれ接続されている。第1、2の抵抗21、22によってこれらの中間点の電位は分圧されているが、第1、2の抵抗21、22のそれぞれの抵抗値は、直流電圧線3の電圧が所定の電圧、例えば20Vであれば中間点の電位がシャントレギュレータ29の基準電圧、例えば2.5Vになるように選定されている。従って、直流電圧線3の電圧が20Vより大きいときには、第1、2の抵抗21、22の中間点つまりリファレンスの電位が基準電位を超えるのでシャントレギュレータ29のカソードからアノードに電流が流れる。この電流によって第3の抵抗23で電圧が降下してツェナーダイオード24のカソード側の電位は低い。しかしながら直流電圧線3の電圧が20Vより低下すると、シャントレギュレータ29のリファレンスの電位は基準電位より低くなってシャントレギュレータ29は絶縁される。そうすると後で説明するがツェナーダイオード24のカソード側の電位は高くなる。電圧監視回路20には、シャントレギュレータ29のリファレンスとカソードの電位を安定させるために、これらと負電圧線Nとの間にそれぞれ第1、2のコンデンサ33、34が設けられている。
The
本実施の形態に係るバックアップ蓄電池システム1の作用を説明する。工場から三相交流電圧が供給され制御用電源2から直流電圧が供給されている通常運転における作用について説明する。通常運転時には、バックアップ蓄電池システム1は、充電・放電回路10によりバックアップ蓄電値8に電力を充電する。すなわち、スイッチング素子13のON/OFFを所定時間だけ繰り返す。スイッチング素子13をONすると、図2において符号41の矢印で示されているように、正電圧線Pから第1の補助抵抗11、リアクトル12、スイッチング素子13、負電圧線Nに電流が流れる。スイッチング素子13をOFFすると、リアクトル12を流れる電流によってリアクトル12に起電力が生じる。この起電力によって電流は符号42の矢印と、符号43の矢印で示されるように流れる。前者の電流は、リアクトル12、中間線ダイオード16、ダイオード群18、第1の補助抵抗11、リアクトル12の順に閉回路を流れる。これによって符号44における電位は、正電圧線Pの電位より若干高く、つまりダイオード群18によって降下する電圧分だけ高くなる。ダイオード群18が4個のダイオードから構成され、1個のダイオードあたり0.6Vの電圧降下が発生していると、0.6V×4=2.4Vだけ、正電圧線Pの電位より高くなる。そうすると、符号43の矢印で示されているように、第1の補助抵抗11、リアクトル12、中間線ダイオード16、第2の補助抵抗15を介して流れる電流は、符号44における電位に近い電位でバックアップ蓄電池8の正端子8Pに到達するので、バックアップ蓄電池8は直流電圧線3の直流電圧よりも、ダイオード群18の電圧降下分だけ高い電圧で充電されることになる。バックアップ蓄電池8には、直流電圧よりもわずかに高い電圧が作用して充電されるので、過剰な電圧が印加されることがなく、確実に保護される。スイッチング素子13のON/OFFを繰り返して、バックアップ蓄電池8に電力が充電されたらスイッチング素子13を停止する。仮に、バックアップ蓄電池8に一時的に過剰な電力が充電されてバックアップ蓄電池8の電圧が高くなっても、符号45の矢印に示されているように、バックアップ蓄電池8から第2の補助抵抗15、ダイオード群18を経由して電流が直流電圧線3に流れるので、バックアップ蓄電池8の電圧は速やかに正常な範囲に回復する。
The operation of the backup
停電等により、制御用電源2からの直流電圧の供給が停止したときの動作を説明する。停電すると直流電圧線3の直流電圧が低下する。そうするとバックアップ蓄電池8に充電されている電力は、符号45の矢印に示されているように、第2の補助抵抗15、ダイオード群18を経由して直流電圧線3に供給される。これによって直流電圧線3は電圧が低下することなく直流電圧が供給されることになり、制御コンピュータ等の負荷4は正常に動作できる。従って制御コンピュータは安全に停止できる。
An operation when the supply of the DC voltage from the
本実施の形態に係るバックアップ蓄電池システム1は、電圧監視回路20によって常に直流電圧線3の直流電圧を監視している。これを説明する。直流電圧線3の直流電圧が正常な範囲にあるとき、例えば20V以上になっているとき、第1、2の抵抗21、22によって直流電圧が分圧され、シャントレギュレータ29のリファレンスの電位はシャントレギュレータ29の基準電位より若干高くなる。そうすると、シャントレギュレータ29のカソードからアノードに電流が流れる。これによって、図3において符号46の矢印で示されているように、正電圧線P、第3の抵抗23、第5の補助抵抗32、シャントレギュレータ29、負電圧線Nのように電流が流れる。そうすると第3の抵抗23の電圧降下によって符号47の位置における電位は正電圧線Pの電位より大きく低下する。このとき符号47の位置における電位は、ツェナーダイオード24の降伏電圧より低い。そうするとツェナーダイオード24を電流が流れることができず、トランジスタ25は動作しない。つまり監視用端子28で検出される電位は5Vになる。直流電圧線3の直流電圧が正常であると判断される。
In the backup
直流電圧線3の直流電圧が低下すると、第1、2の抵抗21、22によって分圧される電位、つまりシャントレギュレータ29のリファレンスの電位は低くなる。電位が低くなってシャントレギュレータ29の基準電圧より低くなるとシャントレギュレータ29のカソード、アノード間は電流が流れない。そうすると第3の抵抗23において電圧降下しなくなるので符号47の電位は上昇する。ツェナーダイオード24の降伏電圧を超えて電位が高くなると、電流がツェナーダイオード24、第3の補助抵抗27、トランジスタ25のベース−エミッタ間を流れる。これによってトランジスタ25が導通し、監視用端子28で0Vが検出される。直流電圧線3の直流電圧が低下したことが検出される。
When the DC voltage of the
電圧監視回路20は、制御用電源2を停止した状態でバックアップ蓄電池8から電力が供給されているときにバックアップ蓄電池8の電圧が適正であるかどうかを判断するために設けられている。定期的に制御用電源2を停止してバックアップ蓄電池8から直流電圧を供給するようにして、バックアップ蓄電池8の電圧を検査するようにする。これによってバックアップ蓄電池8が劣化しているか否かを判定できる。
The
本実施の形態に係る産業機械の制御用電源のバックアップ蓄電池システム1は色々な変形が可能である。例えば、充電・放電回路10においては、ダイオード群18のダイオードの個数が変形できる。バックアップ蓄電池8に対して、比較的高い電圧で充電をしたいときにはダイオードの個数を増やせばよく、比較的低い電圧で充電したいときにはダイオードの個数を減らして対応すればよい。電圧監視回路20についても変形が可能であり、例えばトランジスタ25はPNP型から構成することもできる。PNP型のトランジスタ25を採用するときにはエミッタ側を正の直流端子26に接続し、コレクタ側を負電圧線Nに接続する。
Various modifications can be made to the backup
1 バックアップ蓄電池システム 2 制御用電源
3 直流電圧線 4 負荷
8 バックアップ蓄電池 8P 正端子
10 充電・放電回路 12 リアクトル
13 スイッチング素子 14 中間線
16 中間線ダイオード 17 チョッパ回路
18 ダイオード群 20 電圧監視回路
21 第1の抵抗 22 第2の抵抗
23 第3の抵抗 24 ツェナーダイオード
25 トランジスタ 29 シャントレギュレータ
P 正電圧線 N 負電圧線
DESCRIPTION OF
Claims (2)
前記バックアップ蓄電池は、所定の充電・放電回路を介して前記直流電圧線の正電圧線と負電圧線とに接続され、
前記充電・放電回路は、前記正電圧線と前記負電圧線の間に直列に接続されているリアクトルとスイッチング素子と、前記リアクトルと前記スイッチング素子の中間から引き出されて前記バックアップ蓄電池の正端子に接続される中間線に前記正端子の方向を順方向とするように設けられている中間線ダイオードと、前記正端子と前記正電圧線との間に前記正電圧線の方向を順方向とするように直列に接続されている複数個のダイオード群とから構成され、
前記バックアップ蓄電池の負端子は前記負電圧線に接続されていることを特徴とするバックアップ蓄電池。 A backup storage battery at the time of a power failure of a control power source provided in an industrial machine and configured to supply a DC voltage via a DC voltage line to a control computer or control board provided in the industrial machine,
The backup storage battery is connected to a positive voltage line and a negative voltage line of the DC voltage line through a predetermined charging / discharging circuit,
The charging / discharging circuit includes a reactor and a switching element connected in series between the positive voltage line and the negative voltage line, and is drawn from the middle of the reactor and the switching element to the positive terminal of the backup storage battery. The intermediate line diode provided so that the direction of the positive terminal is a forward direction on the connected intermediate line, and the direction of the positive voltage line is the forward direction between the positive terminal and the positive voltage line And a plurality of diode groups connected in series,
The backup storage battery, wherein a negative terminal of the backup storage battery is connected to the negative voltage line.
前記電圧監視回路は、第1〜3の抵抗と、シャントレギュレータと、ツェナーダイオードと、トランジスタとから構成され、前記第1、2の抵抗は前記正電圧線から前記負電圧線にこの順で直列に接続され、前記第3の抵抗と前記ツェナーダイオードは前記正電圧線から前記トランジスタのベースにこの順で直列に接続されると共に前記ツェナーダイオードは前記正電圧線の向きが順方向になっており、前記トランジスタのコレクタとエミッタはいずれか一方が所定の正の電圧線にそして他方が前記負電圧線に接続され、前記シャントレギュレータはリファレンスが前記第1、2の抵抗の中間に、アノードが前記負電圧線に、カソードが前記第3の抵抗と前記ツェナーダイオードの中間にそれぞれ接続されていることを特徴とするバックアップ蓄電池。 The backup storage battery according to claim 1, wherein the DC voltage line is provided with a voltage monitoring circuit for monitoring a DC voltage,
The voltage monitoring circuit includes first to third resistors, a shunt regulator, a Zener diode, and a transistor, and the first and second resistors are serially connected in this order from the positive voltage line to the negative voltage line. The third resistor and the Zener diode are connected in series in this order from the positive voltage line to the base of the transistor, and the direction of the positive voltage line is forward in the Zener diode. One of the collector and emitter of the transistor is connected to a predetermined positive voltage line and the other is connected to the negative voltage line. The shunt regulator has a reference in the middle of the first and second resistors, and an anode connected to the negative voltage line. The negative voltage line has a cathode connected between the third resistor and the Zener diode, respectively. Battery.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016024449A JP6166808B1 (en) | 2016-02-12 | 2016-02-12 | Backup storage battery for power supply for industrial machine control |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016024449A JP6166808B1 (en) | 2016-02-12 | 2016-02-12 | Backup storage battery for power supply for industrial machine control |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6166808B1 JP6166808B1 (en) | 2017-07-19 |
JP2017143682A true JP2017143682A (en) | 2017-08-17 |
Family
ID=59351414
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016024449A Expired - Fee Related JP6166808B1 (en) | 2016-02-12 | 2016-02-12 | Backup storage battery for power supply for industrial machine control |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6166808B1 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5851637U (en) * | 1981-10-06 | 1983-04-07 | 株式会社明電舎 | Uninterruptible power system |
JPH03104048U (en) * | 1990-02-09 | 1991-10-29 | ||
WO2012169171A1 (en) * | 2011-06-06 | 2012-12-13 | パナソニック株式会社 | Vehicle power-supply system |
-
2016
- 2016-02-12 JP JP2016024449A patent/JP6166808B1/en not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5851637U (en) * | 1981-10-06 | 1983-04-07 | 株式会社明電舎 | Uninterruptible power system |
JPH03104048U (en) * | 1990-02-09 | 1991-10-29 | ||
WO2012169171A1 (en) * | 2011-06-06 | 2012-12-13 | パナソニック株式会社 | Vehicle power-supply system |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6166808B1 (en) | 2017-07-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7629769B2 (en) | Power surge filtering in over-current and short circuit protection | |
JP4367374B2 (en) | Power storage device | |
US20170170653A1 (en) | Explosion-proof circuit, charging circuit and charging/discharging protection circuit of battery | |
CN1038460C (en) | Power regulation for redundant battery supplies | |
JP2014124054A (en) | Information equipment and battery charging circuit | |
CN112970160A (en) | Power input protection device, control method and storage medium | |
CN112311080B (en) | Power supply switching system and method, electrical equipment and vehicle accident alarm method | |
US4400661A (en) | Voltage regulation and battery dissipation limiter circuit | |
US11843269B2 (en) | Apparatuses and methods for removing defective energy storage cells from an energy storage array | |
JP2008206349A (en) | Electronic device | |
JP6166808B1 (en) | Backup storage battery for power supply for industrial machine control | |
US8552878B2 (en) | Voltage drop cancellation | |
JPS5831840B2 (en) | Charging generator voltage adjustment circuit | |
WO2023056772A1 (en) | Power supply switching method and apparatus, and multi-power supply system | |
US20190165561A1 (en) | Power supply control apparatus, power supply control method, and computer program | |
CN112269463A (en) | Power-down protection circuit and method and electric energy meter | |
US10044219B2 (en) | Power supply apparatus | |
CN213338644U (en) | Power-down protection circuit and electric energy meter | |
CN219204145U (en) | DC conversion circuit for monitoring standby battery | |
CN113890165B (en) | Battery backup system | |
CN110941324B (en) | Circuit with RAM data protection function | |
JPH0624900Y2 (en) | Memory backup power supply | |
CN214380285U (en) | Power supply device | |
CN219225026U (en) | Voltage detection circuit, battery management system, battery pack and power utilization device | |
CN112383121B (en) | Battery charging protection device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20170620 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170623 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6166808 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |