JP3476585B2 - バックアップ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 【０００１】 【産業上の利用分野】本発明は、負荷回路を電池により
バックアップする場合、電池の過放電を防ぐための、バ
ックアップ回路に関する。 【０００２】 【従来の技術】ジャイロ（ＧＹＲＯ）インタフェース周
辺のＣＰＵ回路で、機能的には、外部のＧＹＲＯ機器か
ら、船の進行方向がどちらにどの角度だけ変化したかと
いう情報を受け、それをもとに実際の船の進行方向を計
算している。メイン動作をする他のＣＰＵ回路は、その
計算結果に基づいて、アンテナ方向の指向制御を行う。
ＧＹＲＯ機器より受け取る情報は、あくまで角度の変化
量の情報なので実角を計算するには、最初にどの角度を
向いていたかという初期値が必要となる。 【０００３】この初期値はメイン動作をする他のＣＰＵ
回路から外部電源立ち上げ後、オペレータの入力により
最初に受け取る。その後は、たとえ外部電源断となって
メインＣＰＵが動作しなくても、ジャイロインタフェー
ス周辺のＣＰＵが動作していれば、その間、船がどちら
に向かって進んでいるかを追従できることとなる。 【０００４】また、ジャイロインタフェース周辺の回路
はバックアップは行っていない場合、外部電源が停電に
なったら、再立ち上げ後、再び正しい角度情報を入力す
る必要がある。 【０００５】 【発明が解決しようとする課題】ＣＰＵを含めたジャイ
ロインタフェース周辺回路は、ＣＰＵそのものが比較的
大きな電流を消費するため、全体として数１０ｍＡ〜数
１００ｍＡの消費電流となる。そのため、もし、充電式
電池でバックアップしても、充電式電池の過放電が生じ
る。その後、充電をしても時間がかかるため、次の外部
電源断に電池によるバックアップが出来ない事態が生じ
る恐れがある。 【０００６】図６に従来のバックアップ回路の充電式電
池の電圧の遷移を示す。例えば、通常の電池では、接続
状態にし、負荷側に３０ｍＡの電流を消費する場合、本
体の充電式電源断後、約１〜２時間で電池が空になる。
その後、トリクル充電したとしても、８〜１０時間の充
電時間が必要となる。 【０００７】例えば、全世界的遭難安全通信システム
（ＧＭＤＳＳ：Ｇｌｏｂａｌ Ｍａｒｉｔｉｍｅ Ｄｉ
ｓｔｒｅｓｓ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｓｙｓｔｅｍ）
では、船内装備として、ＧＹＲＯインタフェースの瞬断
バックアップは１分間以上が規定されている。しかし、
仮に、２時間程度の停電後、１分間の瞬断があったら、
バックアップできないおそれがある。そのため、最大停
電時間を想定した、大きな容量の電池が必要であった。 【０００８】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであり、充電式電池を小型容量のものにし、かつ
充電式電池の過放電を防ぎ、必要時に確実に負荷回路に
バックアップすることができるバックアップ回路を提供
することを課題とする。 【０００９】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明のバックアップ回路においては、バックアップ
の必要な時間のみ充電式電池から負荷側に電流を供給
し、それ以外の時間は負荷側とはオープンな状態とする
構成とする。 【００１０】具体的には、充電式電池と負荷回路との間
にリレー接点を介して、バックアップ不要時には、電気
的又は機械的に完全なオープン状態となるようにする。
電池のバックアップを要する時間だけ、リレーを動作さ
せ、接点を接続する。そのリレーの駆動電流をコンデン
サの放電電流により実現する。 【００１１】 【作用】外部から電源供給がなされている場合は、電池
は負荷側と切り離されると共にトリクル充電される。外
部電源が落ちた場合は、電池から必要時間、負荷回路へ
電流が供給される。必要時間しか電流供給をしないた
め、電池の過放電を防げる。このコンデンサの容量を変
えればバックアップ時間を変更できる。 【００１２】 【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明
する。 【００１３】 （構成）図１は第１の実施例を示すブロック図である。
リレーＲの接点ｒを、負荷回路１と充電式電池２との間
に挿入する。コンデンサ３は、外部直流電源（以下、単
に「外部電源」という。）Ｖが正常時に電荷を充電し、
外部電源Ｖのダウン時にリレーＲに対して駆動電流を放
電する。このコンデンサ３の放電時、接点ｒを介して、
充電式電池（以下、単に「電池」ともいう。）２から負
荷回路１に電流を供給することができる。 【００１４】（動作）通常、外部電源Ｖ（＋５Ｖ）がオ
ンでは、ダイオード４を通して、ＤＣ／ＤＣコンバータ
５側へ、電源供給される。電池２はダイオード６及び抵
抗７により約３ｍＡ程度のトリクル充電状態になる。こ
こで、リレーＲは、ダイオード８を通して駆動電流が流
れ、接点ｒが接続状態になる。しかし、図１のＡ点の電
圧関係は、ダイオード９のアノード側よりダイオード４
のカソード側の方が電圧が高いので、電池２の電流が負
荷回路１へ放電してしまうことはない。また、コンデン
サ３は、ダイオード８を通して充電状態となっている。 【００１５】外部電源Ｖが断（オフ）となると、電池２
からダイオード９を通してＤＣ／ＤＣコンバータ５（負
荷回路１側）へ電源が供給される。ここで、リレーＲの
接点ｒは、外部電源Ｖが断となってもしばらく（約２分
間）は、接続状態を保っている。なぜならば、コンデン
サ３に充電された電荷により、リレーＲに駆動電流が流
れるためである。このコンデンサ３の容量を変えれば、
駆動電流の流れる時間、すなわち、バックアップ時間を
変更できる。再び、外部電源Ｖがオンとなれば、また最
初の状態にもどる。 【００１６】（バックアップ回路の説明）図１のブロッ
ク図の各点の電圧を説明する。 【００１７】Ａ点の電圧：外部電源Ｖがオン状態では、
トリクル充電となるので、電池２の電圧は４．２Ｖ位に
なる。外部電源Ｖがオフ状態になると、電池２は、放電
し始めるので、電圧は３．６Ｖ〜３．８Ｖに落ちる。 【００１８】Ｂ点の電圧：電源がオン状態では、ダイオ
ードの電圧降下０．７Ｖを引いた約４．３Ｖとなる。外
部電源Ｖがオフ状態になると、電池２の電圧から、ダイ
オード９の電圧降下を引いた約３．０Ｖ〜３．２Ｖとな
る。 【００１９】Ｃ点の電圧：外部電源Ｖがオン、オフいず
れの状態でも、ＤＣ／ＤＣコンバータ５により＋５Ｖと
なる。この電圧が負荷回路１（ＣＰＵ１０と周辺回路）
に供給する電源となる。 【００２０】（ジャイロインタフェースの動作説明）ジ
ャイロインタフェースの動作を図２、図３、図４に基づ
いて説明する。図２は船の回転方向を示す図、図３はジ
ャイロインタフェースを説明するためのブロック図、図
４はジャイロインタフェース出力の状態を示す波形図で
ある。外部のＧＹＲＯ機器（図示せず）からの信号をバ
ッファ１５でＣＰＵ１０が処理できる形に変換する。外
部機器が接続されていれば、図４に示すように、ＧＹＲ
Ｏ１、ＧＹＲＯ２、ＧＹＲＯ３には常に３相信号が入力
される。 【００２１】外部電源Ｖのオン後、ＣＰＵ１０は、Ｃ
ＰＵ１１から初期ＨＤＧ値（船が現在どの方向に進行し
ているか）を入力する。図２の矢印（船首）方向が、進
行方向となる。 【００２２】ＣＰＵ１０は、ＧＹＲＯ１、ＧＹＲＯ
２、ＧＹＲＯ３の３相信号の状態を監視し、これに変化
があれば、現在のＨＤＧ値にその変化分を付加する。例
えば、最初に図４のＡ点状態にあれば（ＧＹＲＯ１、Ｇ
ＹＲＯ２、ＧＹＲＯ３）＝（０、１、０）となる。次
に、Ｘ方向に船が回転してＸ₁ 点（ＧＹＲＯ１、ＧＹＲ
Ｏ２、ＧＹＲＯ３）＝（０、０、１）となれば、その角
度変化分１／３度を付加する。さらに、回転してＸ₂ 点
（ＧＹＲＯ１、ＧＹＲＯ２、ＧＹＲＯ３）＝（１、０、
０）、Ｘ₃ 点（ＧＹＲＯ１、ＧＹＲＯ２、ＧＹＲＯ３）
＝（０、１、０）と変化すれば、ＨＤＧ値はさらに、１
／３度ずつ増加する。つまり、初期値と比較すれば、合
計１度進行方向が、Ｘ回転の方向に変化したことにな
る。 【００２３】Ｙ方向に回転した場合、ＨＤＧ値の角度
変化の計算は、の場合と同様であるが、回転する方向
は逆になるため、減算する処理となる。 【００２４】ＧＹＲＯ１、ＧＹＲＯ２、ＧＹＲＯ３の
状態変化に対するＨＤＧ値の角度増加分（あるいは減少
分）の割合は、接続される外部ＧＹＲＯ機器により異な
る。（ＧＹＲＯ１、ＧＹＲＯ２、ＧＹＲＯ３）＝（０、
１、０）から（ＧＹＲＯ１、ＧＹＲＯ２、ＧＹＲＯ３）
＝（０、０、１）を１状態変化とすれば、本実施例に用
いたものは、シンクロ３６０Ｘタイプ、あるいはステッ
プバイステップ１８０Ｘタイプである。 【００２５】ＨＤＧ値の角度増加分を計算するために
は、どのタイプのＧＹＲＯ機器が接続されているかを、
ＣＰＵ１０が知る必要がある。これは、初期データとし
て、電源立ち上げ後、ＣＰＵ１１から入力される。 【００２６】上記、の手順により、ＣＰＵ１０は
現在船が、真北に対して何度の方向に進行しているかと
いう角度（ＨＤＧ）を計算し、それに変化が生じた場
合、そのＨＤＧ値をＣＰＵ１１へ出力する。ＨＤＧ値を
受けたＣＰＵ１１は、この情報をさらにアンテナ制御部
１３へ送信し、アンテナ制御部１３ではこれをもとにア
ンテナ方向の指向制御を行う。こうして船が蛇行して
も、アンテナ（図示せず）は常に衛星方向に追尾でき
る。そのため、ＣＰＵ１２で制御されるＦＡＸ等の端末
機器１４の通信が正常に行える。 【００２７】仮に、電源がダウンしてＣＰＵ１１、お
よびＣＰＵ１２が再び立ち上がったとき、ＣＰＵ１０か
らのＨＤＧ値情報により、即座にアンテナを衛星方向に
指向させることができる。 【００２８】メインＣＰＵ（ＣＰＵ１１、ＣＰＵ１２）
とジャイロインタフェース部のＣＰＵ（ＣＰＵ１０）が
ある。メインＣＰＵのＲＡＭは別電池（図示せず）によ
りバックアップしている。ＧＹＲＯインタフェース部の
ＣＰＵ１０のバックアップは約２分間で切れるので、２
分間以上の瞬断の後は、オペレータが初期値を入力す
る。そのデータは、メインＣＰＵのＲＡＭに書き込まれ
ている。 【００２９】図５は、本発明のバックアップ回路を使用
した充電式電池２の電圧の変化を示した図である。外部
電源Ｖが断になり、２分間のバックアップを行ったと
き、その消費電流は、３０ｍＡ×２／６０Ｈ＝１ｍＡＨ
となる。この消費電流を補うために要する充電時間Ｘ
は、３ｍＡのトリクル充電をすると、式１より２０分
（１／３Ｈ）が求められる。 【００３０】１ｍＡＨ＝３ｍＡ×ＸＨ （１） 【００３１】また、電池容量は５０ｍＡＨあるため、満
充電されていれば、５０ｍＡＨ／１ｍＡＨ＝５０とな
る。すなわち、仮に、５０回連続して、２分間以内の外
部電源Ｖの断があったとしても、バックアップが可能で
ある。これにより、長い停電に比較して、発生頻度の高
いと思われる外部電源Ｖの瞬断に対して、十分に対処で
きる。 【００３２】 【発明の効果】以上説明したように本発明のバックアッ
プ回路によれば、充電式電池２と負荷回路１との間にリ
レー接点ｒを介し、充電式電池２がバックアップをする
時間だけ、リレーＲをコンデンサ３の放電電流により動
作させ、接点を接続する構成とした。そのため、その都
度の消費電流は１／５０程度の抑えられる。結果的に、
充電式電池２を小型化とし、かつ充電式電池２の過放電
によるトラブルを防ぐことができる。つまり、外部電源
Ｖの瞬断に対して、十分に対処できる。

【図面の簡単な説明】 【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。 【図２】本発明の船の回転方向を示す図である。 【図３】本発明のジャイロインタフェースを説明するた
めのブロック図である。 【図４】ジャイロインタフェース出力の状態を示す波形
図である。 【図５】本発明のバックアップ回路を使用した充電式電
池の電圧の変化を示した図である。 【図６】従来のバックアップ回路を使用した充電式電池
の電圧の変化を示した図である。 【符号の説明】 １…負荷回路、２…充電式電池、３…コンデンサ、４…
ダイオード、５…ＤＣ／ＤＣコンバータ、６…ダイオー
ド、７…抵抗器、８…ダイオード、９…ダイオード、１
０…ＣＰＵ、１１…ＣＰＵ、１２…ＣＰＵ、１３…アン
テナ制御部、１４…端末機器。

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】外部直流電源（Ｖ）の断のとき、充電式電
   池（２）から負荷回路（１）に電流を供給するバックア
   ップ回路において、 前記充電式電池と負荷回路との間に挿入された接点
   （ｒ）を有するリレー（Ｒ）と、前記外部直流電源が正
   常なときに電荷を充電し、外部直流電源が断のときに前
   記リレーに対して放電する駆動電流の流れる時間を前記
   負荷回路のバックアップ時間となり、且つ前記充電式電
   池の電池容量から算出した前記充電式電池の過放電を防
   ぐような容量としたコンデンサ（３）と、前記外部直流
   電源が正常なときに前記負荷回路へ電源供給するための
   ダイオード（４）と、前記外部直流電源が正常なときに
   前記充電式電池に充電するためのダイオード（６）と、
   前記外部直流電源が正常なときに前記コンデンサに充電
   すると共に、前記リレーに駆動電流を流すためのダイオ
   ード（８）と前記充電式電池と前記接点（ｒ）との間に
   挿入され、前記外部直流電源が正常なときに前記充電式
   電池の電流が前記負荷回路へ放電することを防止するダ
   イオード（９）とから構成され、前記外部直流電源が正
   常な時は前記充電回路に電源供給し且つ前記充電式電池
   の充電を行い、外部直流電源断のときは前記コンデンサ
   の放電時、前記接点を介して、前記充電式電池から前記
   負荷回路に電流を供給することにより、発生頻度の高い
   前記外部電源の瞬断に対して対処することができること
   を特徴とするバックアップ回路。