JP2022092886A - Life prediction system, method for life prediction, and life prediction program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電源装置の寿命予測技術に関する。 The present invention relates to a technique for predicting the life of a power supply device.
従来、電源装置を含む電子機器の温度変化に対する耐性（寿命）を短期間に評価するために、加速試験として温度サイクル試験（冷熱衝撃試験）が存在する。温度サイクル試験をしたときの温度差によるストレスと寿命（サイクル数）との関係は、一般的にアイリングモデルが採用され、加速試験において繰り返し印加される温度のうち最低温度と最高温度との間の温度差ΔＴと寿命（サイクル数）Ｎとの関係は次式（１）で示される。 Conventionally, in order to evaluate the resistance (life) of an electronic device including a power supply device to a temperature change in a short period of time, a temperature cycle test (cold heat shock test) has existed as an accelerated test. The relationship between stress due to temperature difference and life (number of cycles) during a temperature cycle test is generally the relationship between the lowest temperature and the highest temperature among the temperatures repeatedly applied in the acceleration test, using the Eyring model. The relationship between the temperature difference ΔT and the life (number of cycles) N is expressed by the following equation (1).
Ｎ＝Ａ・（ΔＴ）－ｎ ・・・式（１）
ここで、Ｎ：寿命（サイクル数）、Ａ：定数、ΔＴ：温度差、ｎ：温度差係数、である。また、ΔＴ１：実使用平均温度差（試験対象物の通常使用時における温度差）、Ｎ１：実使用サイクル数（試験対象物に要求される寿命）、ΔＴ２：加速試験温度差（加速試験時に試験対象物に印可される温度の温度差）、Ｎ２：加速試験サイクル（加速試験において必要となるサイクル数）、であるとすると、ΔＴ１およびＮ１、並びに、ΔＴ２およびＮ２について、それぞれ式（１）の関係が成り立つ。また、温度差加速係数Ｋは、Ｋ＝Ｎ１／Ｎ２であるため、温度差加速係数Ｋについて次式（２）が成り立つ。
N = A · (ΔT) −n ... Equation (1)
Here, N: life (number of cycles), A: constant, ΔT: temperature difference, n: temperature difference coefficient. In addition, ΔT 1 : actual use average temperature difference (temperature difference during normal use of the test object), N 1 : number of actual use cycles (life required for the test object), ΔT 2 : accelerated test temperature difference (acceleration). (Temperature difference in temperature applied to the test object during the test), N 2 : Accelerated test cycle (number of cycles required in the accelerated test), then ΔT 1 and N 1 , and ΔT 2 and N 2 For each, the relationship of Eq. (1) holds. Further, since the temperature difference acceleration coefficient K is K = N 1 / N 2 , the following equation (2) holds for the temperature difference acceleration coefficient K.
Ｋ＝Ｎ１／Ｎ２＝（ΔＴ２／ΔＴ１）ｎ ・・・式（２）
また、温度差係数ｎは、例えば日本電子情報技術産業協会（ＪＥＩＴＡ）の「半導体デバイスの加速寿命試験運用ガイドライン」（ＥＤＲ－４７０４Ａ）に、代表的な故障モードとその温度差係数が示されているが、試験対象に応じて選択される。
K = N 1 / N 2 = (ΔT 2 / ΔT 1 ) n ... Equation (2)
As for the temperature difference coefficient n, for example, the "accelerated life test operation guideline for semiconductor devices" (EDR-4704A) of the Japan Electronics and Information Technology Industries Association (JEITA) shows typical failure modes and their temperature difference coefficients. However, it is selected according to the test target.
このようなアイリングモデルを使っての温度サイクル試験の一般的な流れは以下の通りである。
１）製品要求寿命を設定する。（例：“10年”）
２）実使用環境の温度差を仮定する。（例：－10～60℃（温度差70℃））
３）温度サイクル試験の温度設定条件を決定する。（例：最低温度－40℃／最高温度125℃（温度差165℃））
４）アイニングモデルの式に各数値を代入して温度差加速係数を計算する。
５）４）で求められた温度差加速係数より10年間（製品要求寿命）に相当する必要試験サイクル数を求める。
６）試験サイクル数が妥当ならば試験を実施する。そうでなければ温度条件を替えて試験サイクル数を再計算する。
The general flow of the temperature cycle test using such an Eyring model is as follows.
1) Set the required product life. (Example: "10 years")
2) Assume the temperature difference in the actual usage environment. (Example: -10 to 60 ° C (
3) Determine the temperature setting conditions for the temperature cycle test. (Example: Minimum temperature -40 ° C / Maximum temperature 125 ° C (temperature difference 165 ° C))
4) Substitute each numerical value into the equation of the inning model to calculate the temperature difference acceleration coefficient.
5) Obtain the required number of test cycles corresponding to 10 years (required product life) from the temperature difference acceleration coefficient obtained in 4).
6) If the number of test cycles is appropriate, carry out the test. If not, change the temperature conditions and recalculate the number of test cycles.
また、例えば鉄道車両用の電源装置においては、明確な規定はないものの、過去の実績や各車両機器メーカーなどの情報に基づき、1000サイクルを一つの目安として実施されている。また、試験温度は、－40℃～125℃や－55℃～125℃などの値が実績や顧客の要望に応じて設定される。 Further, for example, in the case of a power supply device for a railway vehicle, although there is no clear regulation, 1000 cycles are implemented as a guideline based on past results and information of each vehicle equipment manufacturer. Further, the test temperature is set to a value such as −40 ° C. to 125 ° C. or −55 ° C. to 125 ° C. according to the actual results and the customer's request.
しかしながら、実使用平均温度差ΔＴ１の値については、あくまで過去の実績などから想定される仮定の値が用いられ、電源装置が実際に使用される環境での温度によっては、予想していた電源装置の寿命と実際の電源装置の寿命とが大きく異なる場合がある。これにより、電源装置の変更時期や必要なコストの見積りを正確に行うことができないという問題があった。また、同じ電源装置であっても使用場所や季節などによって温度差が異なるため、電源装置ごとの寿命を適切に管理することが困難であった。 However, for the value of the actual use average temperature difference ΔT 1 , the hypothetical value assumed from past results is used, and the expected power supply depends on the temperature in the environment where the power supply device is actually used. The life of the device may differ significantly from the life of the actual power supply. As a result, there is a problem that it is not possible to accurately estimate the change timing of the power supply device and the required cost. Further, even if the same power supply device is used, the temperature difference differs depending on the place of use and the season, so that it is difficult to properly manage the life of each power supply device.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものである。 The present invention has been made in view of such problems.
上記課題を解決するために、本発明の一態様は、電源装置の寿命を予測する寿命予測装置であって、電源装置の使用中において予め定められた時間間隔で測定された前記電源装置の温度を示す温度データのうち、最低温度を示す最低温度データと、最高温度を示す最高温度データと、を用いて、前記電源装置の寿命を算出する算出部を備える寿命予測装置である。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is a life prediction device for predicting the life of a power supply device, and the temperature of the power supply device measured at predetermined time intervals during use of the power supply device. This is a life prediction device including a calculation unit for calculating the life of the power supply device by using the minimum temperature data indicating the minimum temperature and the maximum temperature data indicating the maximum temperature among the temperature data indicating the above.
また、本発明の他の態様は、電源装置の寿命を予測する寿命予測システムであって、電源装置の使用中における温度を予め定められた時間間隔で測定する温度センサと、前記温度センサによって測定された温度のうち、最低温度を示す最低温度データと、最高温度を示す最高温度データと、を記憶するデータ記憶部と、前記データ記憶部に記憶された前記最低温度データと前記最高温度データとを用いて、前記電源装置の寿命を算出する算出部と、を含む、寿命予測システムである。 Another aspect of the present invention is a life prediction system for predicting the life of a power supply device, which is a temperature sensor that measures the temperature during use of the power supply device at predetermined time intervals, and measures by the temperature sensor. A data storage unit that stores the minimum temperature data indicating the minimum temperature and the maximum temperature data indicating the maximum temperature, and the minimum temperature data and the maximum temperature data stored in the data storage unit. It is a life prediction system including a calculation unit for calculating the life of the power supply device using the above.
また、本発明の他の態様は、コンピュータ装置において電源装置の寿命を予測する寿命予測方法であって、電源装置の使用中において予め定められた時間間隔で測定された前記電源装置の温度を示す温度データのうち、最低温度を示す最低温度データと、最高温度を示す最高温度データと、を用いて、前記電源装置の寿命を算出するステップを含む寿命予測方法である。 Another aspect of the present invention is a life prediction method for predicting the life of a power supply device in a computer device, and shows the temperature of the power supply device measured at predetermined time intervals while the power supply device is in use. It is a life prediction method including a step of calculating the life of the power supply device by using the minimum temperature data indicating the minimum temperature and the maximum temperature data indicating the maximum temperature among the temperature data.
また、本発明の他の態様は、上記の寿命予測方法をコンピュータ装置に実行させるためのコンピュータプログラムである。 Further, another aspect of the present invention is a computer program for causing a computer device to execute the above-mentioned life prediction method.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳しく説明する。
（寿命予測システムの概要）
図１は、本実施形態に係る寿命予測システムの概要を示す図である。図１に示される寿命予測システム１は、電源装置１０（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）と、リーダ２０と、電源装置１０のユーザ（管理者など）が操作するコンピュータ装置３０と、サーバ装置５０と、を含んで構成される。電源装置１０は本実施形態において寿命予測を行う対象の電源装置であり、例えば、鉄道車両などで実際に使用されている状態にあることを想定している。また、寿命予測を行う対象となる電源装置は、複数存在していてもよい（電源装置１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Overview of life prediction system)
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a life prediction system according to the present embodiment. The life prediction system 1 shown in FIG. 1 includes a power supply device 10 (10a, 10b, 10c), a
電源装置１０ａは、少なくとも、温度センサ１２と、データロガー１４とを備えている。温度センサ１２は予め定められた時間間隔で電源装置１０ａの温度を測定する。また、データロガー１４は、温度センサ１２から出力される電源装置１０ａの温度の温度データのうち、最低温度を示す最低温度データと最高温度を示す最高温度データとを記録する。
The
また、リーダ２０は、データロガー１４に記録された最低温度データと最高温度データとを有線または無線の通信等により読み出し、例えばＵＳＢメモリ、ＳＤカード、メモリスティック等のリムーバブルメモリ（図示しない）に当該温度データを記録する。電源装置１０ａのユーザは当該リムーバブルメモリをリーダ２０からコンピュータ装置３０に移し、例えば専用のＷｅｂアプリケーションや電子メール等に用いてリムーバブルメモリに記録されている電源装置１０ａの最低温度データおよび最高温度データを、有線または無線のネットワーク５を介してサーバ装置５０に送信する。
Further, the
サーバ装置５０は、送信された電源装置１０ａの使用中における実際の最低温度データと最高温度データとを用いてアイリングモデルの関係式から電源装置１０ａの寿命を算出する。算出した寿命については、例えば、サーバ装置５０からコンピュータ装置３０に専用のＷｅｂアプリケーションや電子メール等を介して通知される。これにより電源装置１０ａのユーザ（電源装置の管理者など）は電源装置１０ａの使用環境の温度に応じたより正確な寿命を知ることが可能となり、電源装置１０ａの交換時期やコストなどの見積りをより正確に行うことが可能となる。特に、使用場所や季節によって温度が大きく異なる場合があるが、それぞれの電源装置１０が使用された際の実際の温度に基づいてより正確な寿命が算出される。
（電源装置のハードウェア構成例）
図２は、電源装置１０のハードウェア構成の一例を示す図である（なお、図２に示される構成は電源装置１０の一部である）。図２に示される電源装置１０は、基板１１にＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３とコンデンサ１５とが備えられており、温度センサ１２は、図２の構成例においてはＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の外面（側面）に接触するように備えられている。これはあくまで一例であるが、電源装置１０の寿命を予測する際には熱ストレスに弱いモジュールの温度（電源装置１０の寿命に主として影響するモジュールの温度）を測定するのがより好適である。本例においてはＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の側面に温度センサ１２が密着するように設置されており、その温度データ（最低温度データと最高温度データ）をデータロガー１４（図２においては図示されない）で記録するという構成になっている。ただし、温度センサ１２は他の場所に設置されていてもよい。
The
(Hardware configuration example of power supply)
FIG. 2 is a diagram showing an example of the hardware configuration of the power supply device 10 (note that the configuration shown in FIG. 2 is a part of the power supply device 10). The
例えば、温度センサ１２は、電源装置１０の寿命に、より強く影響する箇所の温度を測定するのがより好適である。例えば、電源装置１０の中で最も高温になる箇所の温度を測定するのが好適である。しかしながら、物理的にそのような箇所の温度を測定するのが困難である場合がある。例えば図２の構成例においては、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３は上面に放熱用のフィン（羽が沢山ついているアルミ製板）がネジ止めされており、電源装置１０内において最も温度が高くなるのは当該放熱用のフィンとその下部との接合面の中央部である。しかしながら、物理的に当該接合面に温度センサ１２を設置することは困難である。
For example, the
ここで、温度センサ１２が実際に測定するＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の外面（側面）の温度と、放熱用のフィンとその下部との接合面における温度との間に相関関係があれば、温度センサ１２の測定値から当該接合面における温度をほぼ正確に特定することが可能である。図３は、放熱フィンの当該接合面中央における温度と、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の側面における温度とを表すグラフを示す図である。図３において、放熱フィンの当該接合面中央における温度を表すグラフは実線によって、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の側面における温度を表すグラフは破線によって示されている。これらのグラフによれば、放熱フィンの当該接合面中央における温度は、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の側面における温度よりも常に約７℃高いということが分かる。よって、電源装置１０の寿命を算出する際に、電源装置１０の温度として温度センサ１２の温度に７℃を加算した値を電源装置１０の温度として採用するようにしてもよい。このように温度センサ１２が直接に測定する温度と相関関係にある他の箇所の温度であって、電源装置１０の寿命により強く影響すると予想される箇所の温度を電源装置１０の温度として寿命を算出することによって、より正確な寿命を算出することが可能となる。
Here, if there is a correlation between the temperature of the outer surface (side surface) of the DC /
なお、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の温度を温度センサ１２で測定することによって、当該モジュールが異常な高温になった時に電源装置１０の出力を停止させたり、外部に異常信号を出力させることも可能である。温度データはデータロガー１４に記録されているため、それらの温度データをＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の故障解析データとして活用することも可能である。
（寿命予測システムの構成）
図４は、寿命予測システムの構成の一例を示す図である。図４に示される寿命予測システム１は、電源装置１０と、サーバ装置５０と、結果出力装置（コンピュータ装置）３０とを含んで構成される。
（電源装置１０）
電源装置１０は、温度センサ１２と、データ記憶部（データロガー）１４と、データ出力部１６とを備える。
By measuring the temperature of the DC /
(Configuration of life prediction system)
FIG. 4 is a diagram showing an example of the configuration of the life prediction system. The life prediction system 1 shown in FIG. 4 includes a
(Power supply device 10)
The
温度センサ１２は、電源装置１０の温度を予め定められた時間間隔で測定する。温度センサ１２は、例えば１秒間隔で電源装置１０の温度を測定する。本実施形態においては、温度センサ１２は電源装置１０の内部における温度を測定する。より具体的には、温度センサ１２は電源装置１０が備えるＤＣ／ＤＣコンバータモジュールの表面に接触するように備えられ、ＤＣ／ＤＣコンバータモジュールの表面の温度を電源装置１０の温度として測定する。
The
データ記憶部（データロガー）１４は、温度センサ１２によって測定された温度を示す温度データのうち、最低温度を示す最低温度データと最高温度を示す最高温度データとを記憶する。また本実施形態においては、一例として、データ記憶部１４は、以下のデータを記録する。
（１）１日毎（電源装置１０の通電期間中）の最低温度データおよび最高温度データ
（２）電源装置１０の連続通電時間（ＴＯＮ）
（３）電源装置１０の総通電時間（ＴＴＬ）（運用開始からの累積動作時間）
例えば、１日１回、電源装置１０が１０時間通電された（つまり電源装置１０が備えられた車両が１０時間稼働した）とすると、記憶部１４は、その日のデータとして、１０時間内での（１）最低温度データおよび最大温度データ、並びに連続通電時間である１０時間を加算した（３）総通電時間を、１ブロック（１回分の記録データを１ブロック単位で記録し管理する）として記録する。より具体的にはデータ記憶部１４は、例えば、電源装置１０に電源が投入されると最低温度データを保持する変数Ｔｍｉｎと最高温度データを保持する変数Ｔｍａｘとをリセットする。そして、温度センサ１２から出力される最初の温度データを変数ＴｍｉｎとＴｍａｘとに保持する。その後、温度センサ１２から順次出力される最新の温度データを、変数ＴｍｉｎとＴｍａｘとにそれぞれ保持されている温度データと比較し、最新の温度データのほうがより低温であれば当該温度データを変数Ｔｍｉｎに保持し、最新の温度データのほうがより高温であれば当該温度データを変数Ｔｍａｘに保持する。電源装置１０の電源が遮断されるまでこの処理を繰り返すことで、最終的に変数Ｔｍｉｎには電源投入～遮断までの間の最低温度データが、変数Ｔｍａｘには最高温度データが保持されていることになる。そして、データ記憶部１４は、これらの温度データを当該ブロックの最低温度データおよび最高温度データとして記録する。これらの処理を電源投入～遮断を１ブロックとしてブロック毎に行う。なお、１日２回に分けて通電された場合（途中で一度電源が落とされ再投入された場合等）は、２ブロックのデータが記録される（すなわち、電源装置１０の電源投入～遮断を１ブロックとする）。このブロック記録動作が電源装置１０の電源投入～遮断毎に行われる。
The data storage unit (data logger) 14 stores the minimum temperature data indicating the minimum temperature and the maximum temperature data indicating the maximum temperature among the temperature data indicating the temperature measured by the
(1) Minimum temperature data and maximum temperature data every day (during the energization period of the power supply device 10) (2) Continuous energization time of the power supply device 10 ( TON )
(3) Total energization time of the power supply device 10 ( TTL ) (cumulative operation time from the start of operation)
For example, if the
また、車両点検などでは、短時間で電源の投入および遮断が行われることがあるが、このような電源投入～遮断の間の温度データは寿命に関与しないデータとして除外するのが好ましい。例えば、電源装置１０の連続通電時間（ＴＯＮ）が１時間以下である場合には、この間の温度データは無視（破棄）するようになっていてもよい。
Further, in vehicle inspections and the like, power is turned on and off in a short time, but it is preferable to exclude such temperature data between power on and off as data that does not affect the service life. For example, when the continuous energization time ( TON ) of the
また、本実施形態においては、電源装置１０が通電して動作可能な状態になるとデータ記憶部（データロガー）１４も通電して温度データの記憶を開始し、電源装置１０が電気的にＯＦＦになるとデータ記憶部（データロガー）１４も電気的にＯＦＦになって温度データの記憶を停止するようになっている。これにより省電力で温度データを記憶する処理を実行することができる。
Further, in the present embodiment, when the
データ出力部１６は、データ記憶部１４に記憶されている１ブロック毎の最低温度データおよび最高温度データを出力する。また、データ出力部１６は、さらに、最低温度データおよび最高温度データとともに、またはこれらとは別のタイミングで電源装置１０の総通電時間（ＴＴＬ）を出力してもよい。本実施形態の図１の構成例においては、データ出力部１６はリーダ２０に有線または無線の通信によって１ブロック毎の最低温度データおよび最高温度データ（並びに電源装置１０の総通電時間（ＴＴＬ））を出力する。なお、データ出力部１６は他の電子機器を介してリーダ２０に温度データを出力してもよい。また、データ出力部１６は、後に詳述するサーバ装置５０に、有線または無線のネットワークを介する等して直接的に１ブロック毎の最低温度データおよび最高温度データ（並びに電源装置１０の総通電時間（ＴＴＬ））を出力してもよい。また、データ出力部１６が各データを出力するタイミングは様々に考えられる。例えば、予め定められた時間間隔ごとであってもよいし、予め指定された日時においてでもよいし、ユーザが意図したタイミングで電源装置に備えられているタッチパネルや専用のボタンなどを操作することによる任意のタイミング等においてデータ出力部１６は各データを出力するようになっていてもよい。
（サーバ装置５０）
サーバ装置５０は、データ取得部５２と、算出部５４と、結果送信部５６とを備える。
The
(Server device 50)
The
データ取得部５２は、電源装置１０から出力された１ブロック毎の最低温度データおよび最高温度データ（並びに電源装置１０の総通電時間（ＴＴＬ））を直接的または間接的に取得する。本実施形態の図１の構成例においては、データ取得部５２は、リーダ２０、コンピュータ装置３０、およびネットワーク５を介して有線または無線の通信によって各データを受信するが、リーダ２０または電源装置１０から直接的に有線または無線の通信等によって各データを受信してもよい。
The
算出部５４は、データ取得部５２において受信された１ブロック毎の最低温度データおよび最高温度データを用いて電源装置１０の寿命を算出する。また、以下に説明するように算出部５４における寿命計算では電源装置１０の稼働中における最低温度と最高温度との差である温度差ΔＴＬが用いられるが、１ブロック毎の最高温度および最低温度から各ブロックの温度差を求め、さらに最新ブロックまでの平均温度差（ΔＴ１）を計算することにより、直近の状態においての寿命予測が可能となる。
以下、算出部５４における寿命の算出方法の一例について具体的に説明する。
The
Hereinafter, an example of the life calculation method in the
本実施形態において、算出部５４はアイリングモデルを用いて電源装置１０の寿命を算出する。アイリングモデルにおいて、繰り返し印加される温度差と寿命（サイクル数）との関係式は次式（１）で示される。
In the present embodiment, the
Ｎ＝Ａ・（ΔＴ）－ｎ ・・・式（１）
ここで、Ｎ：寿命（サイクル数）、Ａ：定数、ΔＴ：温度差、ｎ：温度差係数、である。また、算出部５４で求めようとする電源装置１０の寿命（サイクル数）をＬ、電源装置１０の実際の使用時における温度差をΔＴＬ、とすると、アイリングモデルによれば、次式（３）が成り立つ。
N = A · (ΔT) −n ... Equation (1)
Here, N: life (number of cycles), A: constant, ΔT: temperature difference, n: temperature difference coefficient. Further, assuming that the life (number of cycles) of the
Ｌ＝Ａ・（ΔＴＬ）－ｎ ・・・式（３）
の関係式が成り立つ。また、寿命を求めようとしている電源装置１０について行われた加速試験について、ΔＴ２：加速試験温度差、Ｎ２：加速試験サイクル、であるとすると、これらについても、次式（４）が成り立つ。
L = A · (ΔTL) -n ... Equation (3)
The relational expression of is established. Further, assuming that ΔT 2 : accelerated test temperature difference and N 2 : accelerated test cycle for the accelerated test performed on the
Ｎ２＝Ａ・（ΔＴ２）－ｎ ・・・式（４）
一例として、算出部５４での寿命を求めようとしている電源装置１０の加速試験において、最低温度＝－４０℃、最高温度＝１２５℃、であったとすると、加速試験温度差ΔＴ２＝１６５℃である。この条件で加速試験を行った場合に、加速試験サイクル数Ｎ２が５００サイクルであったとする。また、温度差係数ｎ＝２と設定したとすると、次式（５）が成り立つ。
N 2 = A · (ΔT 2 ) -n ... Equation (4)
As an example, if the minimum temperature = −40 ° C. and the maximum temperature = 125 ° C. in the acceleration test of the
Ａ＝Ｎ２／（ΔＴ２）－ｎ＝５００／（１６５）－２ ・・・式（５）
ここで、温度センサ１２によって計測されて出力されたｋブロック目の最低温度データをΔＴｋ＿ｍｉｎ、最高温度データをΔＴｋ＿ｍａｘとすると、全ｎブロックの最低温度データおよび最高温度データを用いて算出される平均温度差ΔＴＬは、
A = N 2 / (ΔT 2 ) -n = 500 / (165) -2 ... Equation (5)
Here, assuming that the minimum temperature data of the kth block measured and output by the
と算出されうる。このようにして算出された温度差ΔＴＬが６３℃であるとすると、上記の式（３）より、Ｌは次式（６）の通り算出することができる。
Ｌ（サイクル）
＝Ａ・（ΔＴＬ）－ｎ＝５００／（１６５）－２・（６３）－２
≒３４２９．７０５２（サイクル）
当該電源装置１０が１日１サイクル動作する場合は、
Ｌ（年）
＝３４２９．７０５２（サイクル）／３６５（サイクル／年）
≒９．３６４（年）
と算出され、当該電源装置１０の実際の使用環境における温度に基づいて算出された電源装置１０の寿命は、９．３６４年であると判断される。
Can be calculated. Assuming that the temperature difference ΔTL calculated in this way is 63 ° C., L can be calculated according to the following equation (6) from the above equation (3).
L (cycle)
= A · ( ΔTL ) -n = 500 / (165) -2 · (63) -2
≒ 3429.7052 (cycle)
When the
L (year)
= 3429.7052 (cycle) / 365 (cycle / year)
≒ 9.364 (year)
It is determined that the life of the
また、算出部５４は、電源装置１０のデータ記憶部１４に記憶されている総通電時間（ＴＴＬ）を取得して、電源装置１０の残存寿命を計算してもよい。一例として、電源装置１０の１日あたりの稼働時間を１０時間とすると、残存寿命Ｌｒは以下のように算出されうる。
Further, the
Ｌｒ（日）＝３４２９．７０５２（日）－（ＴＴＬ（時間）／１０）
このように算出された残存寿命Ｌｒを示す残存寿命データは、後述する結果送信部５６において電源装置１０の寿命データとともに（または別々に）結果出力装置３０に出力されうる。
Lr (day) = 3429.7052 (day)-(TTL (hour) / 10)
The remaining life data indicating the remaining life Lr calculated in this way can be output to the
また、算出部５４は、電源装置１０の温度センサ１２によって測定された箇所以外の箇所における最低温度と最高温度とを示す温度データをそれぞれ、最低温度データおよび最高温度データとして用いて電源装置１０の寿命を算出してもよい。例えば図３に示されたように、電源装置１０の使用中に測定されたＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の側面の温度と、放熱用のフィンとその下部との接合面中央の温度とは相関関係を有する。よって、放熱用のフィンの接合面中央の温度は、温度センサ１２によって測定されたＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の側面の温度を用いて算出されうる。
Further, the
結果送信部５６は、算出部５４において算出された電源装置１０の寿命を示す寿命データを結果出力装置３０に出力する。また、結果送信部５６は、電源装置１０の残存寿命Ｌｒを示す残存寿命データを出力してもよい。
（結果出力装置３０）
結果出力装置（コンピュータ装置）３０は、結果取得部３２と、結果出力部３４とを備える。
The
(Result output device 30)
The result output device (computer device) 30 includes a
結果取得部３２は、サーバ装置５０から算出部５４において算出された電源装置の寿命を示す寿命データ（および／または残存寿命を示す残存寿命データ）を受信する。図１の構成例においては、結果取得部３２は有線または無線のネットワーク５を介してサーバ装置５０から寿命データを取得する。
The
結果出力部３４は、結果取得部３２において取得された寿命データが示す寿命（および／または残存寿命データが示す残存寿命）をディスプレイやスピーカー等に映像や音声によって出力する。結果出力装置３０は電源装置１０のユーザ（管理者など）が使用するコンピュータ装置であることが想定され、これにより電源装置１０のユーザは電源装置１０の動作環境に則したより正確な寿命（および／または残存寿命）を知ることができる。
The
なお、上述した寿命予測システム１の構成は一例であり、これに限定されるものではない。例えば、説明した複数の電子機器は、その構成の一部または全てが一体となっていてもよい。例えば、サーバ装置５０の算出部５４における電源装置１０の寿命の算出処理の機能をリーダ２０が備えており、リーダ２０が電源装置１０から取得した温度データを使用して電源装置１０の寿命（および残存寿命）を算出し、リーダ２０が備えるディスプレイ等に寿命（および残存寿命）を出力するようになっていてもよい。電源装置１０のユーザは電源装置１０の近傍にあるリーダ２０により電源装置１０の寿命（および残存寿命）を知ることができるため、その後の電源装置１０に対する処置などにすぐに取り掛かることができるため利便性に優れる。
The configuration of the life prediction system 1 described above is an example, and is not limited to this. For example, the plurality of electronic devices described may have a part or all of their configurations integrated. For example, the
また、電源装置１０がサーバ装置５０の算出部５４における電源装置１０の寿命の算出処理の機能を備えており、データ記憶部１４に記憶されているの温度データを用いて電源装置１０の寿命（および残存寿命）を算出し、電源装置１０が備えるディスプレイ等に寿命（および残存寿命）を出力するようになっていてもよい。この場合も、電源装置１０のユーザは電源装置１０のディスプレイ等によって寿命（および残存寿命）を知ることができるため、その後の電源装置１０に対する処置などにすぐに取り掛かることができるため利便性に優れる。
（ハードウェア構成）
上記説明されたリーダ２０、結果出力装置（コンピュータ装置）３０、およびサーバ装置５０の構成は、一般的なコンピュータ装置と同様のハードウェア構成によって実現可能である。図５は、リーダ２０、結果出力装置（コンピュータ装置）３０、およびサーバ装置５０のハードウェア構成の一例を示す図である。図５に示されるコンピュータ装置８０は、一例として、プロセッサ８１と、ＲＡＭ（Random Access Memory）８２と、ＲＯＭ（Read Only Memory）８３と、内蔵のハードディスク装置８４と、外付けハードディスク装置、ＣＤ、ＤＶＤ、ＵＳＢメモリ、メモリスティック、ＳＤカード等のリムーバブルメモリ８５と、ユーザがコンピュータ装置８０とデータのやり取りを行うための入出力ユーザインタフェース８６（キーボード、マウス、タッチパネル、スピーカ、マイク、ランプ等）と、他のコンピュータ装置と通信可能な有線／無線の通信インタフェース８７と、ディスプレイ８８と、を備える。本実施形態に係る各装置の機能は、例えば、プロセッサ８１が、ハードディスク装置８４やＲＯＭ８３、リムーバブルメモリ８５等にあらかじめ格納されたプログラムをＲＡＭ８２等のメモリに読み出し、処理に必要な上述したデータを、ハードディスク装置８４やＲＯＭ８３、リムーバブルメモリ８５等から適宜読み出しながらプログラムを実行することで実現されうる。または、ＦＰＧＡ（field-programmable gate array）によって各装置の機能が実現されてもよい。
Further, the
(Hardware configuration)
The configuration of the
なお、これらのハードウェア構成はあくまで一例であって、これに限定されるものではない。
（処理フロー：電源装置）
図６は、本実施形態に係る電源装置１０における処理の一例を示すフロー図である。
It should be noted that these hardware configurations are merely examples and are not limited to these.
(Processing flow: Power supply)
FIG. 6 is a flow chart showing an example of processing in the
温度センサ１２は、予め定められた時間間隔で電源装置１０の温度を計測する（ステップＳ１０２）。本実施形態においては、温度センサ１２は電源装置１０のＤＣ／ＤＣコンバータモジュール１３の表面の温度を測定する。データ記憶部（データロガー）１４は、温度センサ１２において計測される温度を示す温度データのうち、最低温度を示す最低温度データと最高温度を示す最高温度データとを記憶する（ステップＳ１０４）。なお、ステップＳ１０２およびＳ１０４の処理は、１ブロック毎（電源装置１０の電源投入～遮断毎）に行われる。
The
そして、データ出力部１６は、ステップＳ１０４にて記憶された１ブロック毎の最低温度データと最高温度データとを、予め定められた時間間隔、予め指定された日時、電源装置１０のユーザの任意のタイミング、等において（ステップＳ１０６：Ｙｅｓ）、リーダ２０に出力する（ステップＳ１０８）。温度データが出力されるタイミングまでは（ステップＳ１０６：Ｎｏ）、ステップＳ１０２およびステップＳ１０４の処理が繰り返される。
（処理フロー：サーバ装置）
図７は、本実施形態に係るサーバ装置５０における処理の一例を示すフロー図である。
Then, the
(Processing flow: Server device)
FIG. 7 is a flow chart showing an example of processing in the
データ取得部５２は、電源装置１０から１ブロック毎の最低温度データと最高温度データを、リーダ２０、結果出力装置（コンピュータ装置）３０、およびネットワーク５を介して取得する（ステップＳ２０２）。取得された１ブロック毎の最低温度データと最高温度データは、サーバ装置５０の一時記憶メモリやハードディスク等に記憶されうる（ステップＳ２０４）。
The
算出部５４は、ステップＳ２０４において一時記憶メモリやハードディスク等に記憶された１ブロック毎の最低温度データおよび最高温度データを用いて電源装置１０の寿命を算出する（ステップＳ２０６）。結果送信部５６は、ステップＳ２０６において算出された電源装置１０の寿命を示す寿命データを、ネットワーク５を介して結果出力装置（コンピュータ装置）３０に出力する（ステップＳ２０８）。
（処理フロー：結果出力装置）
図８は、本実施形態に係る結果出力装置３０における処理の一例を示すフロー図である。
The
(Processing flow: result output device)
FIG. 8 is a flow chart showing an example of processing in the
結果取得部３２は、サーバ装置５０からネットワーク５を介して寿命データを取得する（ステップＳ３０２）。結果出力部３４は、ステップＳ３０２にて取得された寿命データが示す電源装置１０の寿命をディスプレイやスピーカー等に出力する。
The
なお、サーバ装置５０は電源装置１０から電源装置１０の総通電時間（ＴＴＬ）を取得して、図７のステップＳ２０６にて算出された電源装置１０の寿命から残存寿命Ｌｒを算出し、算出された残存寿命Ｌｒを示す残存寿命データを結果出力装置３０に出力してもよい。結果出力装置３０は電源装置１０の寿命だけでなく残存寿命Ｌｒを電源装置１０のユーザに示すことが可能となり、ユーザの利便性に資する。
The
なお、上述したように、電源装置１０、サーバ装置５０、および結果表示装置３０はこれらの機能の一部または全てが一体の装置として構成されていてもよい。これに応じて、図６～図８の各フロー図における各処理の一部または全ては、当該一体の装置における処理として実行される場合もある。
As described above, the
また、本実施形態においては電源装置１０の電源投入～遮断までを１ブロックとして、１ブロック毎の最低温度データおよび最高温度データを用いて平均温度差を算出して寿命を算出したが、これに限定されるものではない。例えば、電源装置１０が初めて使用開始されてから最低温度データおよび最高温度データがサーバ装置５０に出力されるまでの間における最低温度と最高温度とを用いて寿命を算出してもよい。
Further, in the present embodiment, the life is calculated by calculating the average temperature difference using the minimum temperature data and the maximum temperature data for each block, assuming that the
以上、本実施形態に係る寿命予測システムについて説明したが、当該寿命予測システムにおいて実行される処理はコンピュータシステムによって実行される方法でもあり、コンピュータ装置に実行させるためのプログラムとして実現することも可能である。また、このようなプログラムを記録媒体に記録することも可能である。 Although the life prediction system according to the present embodiment has been described above, the processing executed in the life prediction system is also a method executed by the computer system, and can be realized as a program for being executed by the computer device. be. It is also possible to record such a program on a recording medium.
ここまで、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、その技術的思想の範囲内において種々異なる形態にて実施されてよいことは言うまでもない。 Although one embodiment of the present invention has been described so far, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment and may be implemented in various different forms within the scope of the technical idea.
また、本発明の範囲は、図示され記載された例示的な実施形態に限定されるものではなく、本発明が目的とするものと均等な効果をもたらすすべての実施形態をも含む。さらに、本発明の範囲は、各請求項により画される発明の特徴の組み合わせに限定されるものではなく、すべての開示されたそれぞれの特徴のうち特定の特徴のあらゆる所望する組み合わせによって画されうる。 Also, the scope of the present invention is not limited to the exemplary embodiments illustrated and described, but also includes all embodiments that provide an equivalent effect to that of the present invention. Further, the scope of the present invention is not limited to the combination of the features of the invention defined by each claim, but may be defined by any desired combination of specific features among all disclosed features. ..
１ 寿命予測システム
５ ネットワーク
１０ 電源装置
１２ 温度センサ
１４ データ記憶部（データロガー）
１６ データ出力部
２０ リーダ
３０ 結果出力装置（コンピュータ装置）
３２ 結果取得部
３４ 結果出力部
５０ サーバ装置
５２ データ取得部
５４ 算出部
５６ 結果送信部
1
16
32
Claims (11)
電源装置の使用中において予め定められた時間間隔で測定された前記電源装置の温度を示す温度データのうち、最低温度を示す最低温度データと、最高温度を示す最高温度データと、を用いて、前記電源装置の寿命を算出する算出部を備える寿命予測装置。 It is a life prediction device that predicts the life of a power supply device.
Among the temperature data indicating the temperature of the power supply device measured at predetermined time intervals during the use of the power supply device, the minimum temperature data indicating the minimum temperature and the maximum temperature data indicating the maximum temperature are used. A life prediction device including a calculation unit for calculating the life of the power supply device.
Ｎ２＝Ａ・（ΔＴ２）－ｎ ・・・式（１）
Ｌ＝Ａ・（ΔＴＬ）－ｎ ・・・式（２）
（ただし、Ａ：定数、ｎ：温度差係数、ΔＴ２：加速試験温度差、Ｎ２：加速試験サイクル、ΔＴＬ：最高温度データが示す最高温度と最低温度データが示す最低温度との温度差（最高温度－最低温度）、Ｌ：電源装置の寿命）
に基づいて変数Ｌの値を算出することによって、前記電源装置の寿命を算出する、請求項１に記載の寿命予測装置。 The calculation unit uses the following equations (1) and (2).
N 2 = A · (ΔT 2 ) -n ... Equation (1)
L = A · (ΔTL) -n ... Equation (2)
(However, A: constant, n: temperature difference coefficient, ΔT 2 : accelerated test temperature difference, N 2 : accelerated test cycle, ΔTL : temperature difference between the maximum temperature indicated by the maximum temperature data and the minimum temperature indicated by the minimum temperature data. (Maximum temperature-Minimum temperature), L: Life of power supply device)
The life prediction device according to claim 1, wherein the life of the power supply device is calculated by calculating the value of the variable L based on the above.
前記表示部は前記算出部によって算出された前記電源装置の寿命を表示する、請求項１から６のいずれか一項に記載の寿命予測装置。 With more display
The life prediction device according to any one of claims 1 to 6, wherein the display unit displays the life of the power supply device calculated by the calculation unit.
電源装置の使用中における温度を予め定められた時間間隔で測定する温度センサと、
前記温度センサによって測定された温度のうち、最低温度を示す最低温度データと、最高温度を示す最高温度データと、を記憶するデータ記憶部と、
前記データ記憶部に記憶された前記最低温度データと前記最高温度データと、を用いて、前記電源装置の寿命を算出する算出部と、
を含む、寿命予測システム。 It is a life prediction system that predicts the life of a power supply.
A temperature sensor that measures the temperature during use of the power supply at predetermined time intervals, and
A data storage unit that stores the minimum temperature data indicating the minimum temperature and the maximum temperature data indicating the maximum temperature among the temperatures measured by the temperature sensor.
A calculation unit that calculates the life of the power supply device using the minimum temperature data and the maximum temperature data stored in the data storage unit.
Life prediction system, including.
電源装置の使用中において予め定められた時間間隔で測定された前記電源装置の温度を示す温度データのうち、最低温度を示す最低温度データと、最高温度を示す最高温度データと、を用いて、前記電源装置の寿命を算出するステップを含む寿命予測方法。 It is a life prediction method for predicting the life of a power supply device in a computer device.
Among the temperature data indicating the temperature of the power supply device measured at predetermined time intervals during the use of the power supply device, the minimum temperature data indicating the minimum temperature and the maximum temperature data indicating the maximum temperature are used. A life prediction method including a step of calculating the life of the power supply device.
A computer program for causing a computer device to execute the life prediction method according to claim 10.
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