DE112018003260T5

DE112018003260T5 - Stromversorgungsvorrichtung

Info

Publication number: DE112018003260T5
Application number: DE112018003260.4T
Authority: DE
Inventors: Masaaki Nagano; Kohei TANINO; Hironori Ogawa; Kenhachiro Minamide; Tadasugi Kusama; Masahiro Ozaki
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2017-06-26
Filing date: 2018-02-16
Publication date: 2020-03-12
Also published as: TW201905627A; WO2019003490A1; CN110574270A; JP2019009913A; TWI662393B

Abstract

Bei der vorliegenden Erfindung handelt es sich um eine Stromversorgungsvorrichtung, die in der Lage ist, die Differenz zwischen den Betriebsstunden bis zu dem gegenwärtigen Augenblick und der tatsächlich erwarteten Restlebensdauer zu identifizieren. Eine Stromversorgungsvorrichtung (100) ist mit einer Stromversorgungseinheit (10), einem Temperatursensor (28), einer Arithmetikschaltung (22), und einer Anzeigeschaltung (23) versehen. Der Temperatursensor (28) bestimmt die Innentemperatur der Stromversorgungseinheit (10). Die Arithmetikschaltung (22) schätzt die Umgebungstemperatur auf Basis der durch den Temperatursensor (28) bestimmten Innentemperatur und des Belastungszustands der Stromversorgungseinheit (10). Die Anzeigeschaltung (23) zeigt die durch die Arithmetikschaltung (22) geschätzte Umgebungstemperatur an.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Stromversorgungsvorrichtung, die die Umgebungstemperatur der Vorrichtung schätzen kann.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Bei einer Stromversorgungsvorrichtung wird einem Benutzer die Zeit für den Austausch von Komponenten durch Überwachen der Kumulation der tatsächlichen Betriebszeit oder der Innentemperatur oder dergleichen der Betriebsumgebung mitgeteilt. Konkret ist bei einer Stromversorgungsverwaltungseinheit, die in der Patentoffenlegungsschrift 2003-22127 (Patentliteraturbeispiel 1) beschrieben ist, eine Temperaturmesseinheit vorhanden, die die Innentemperatur der Stromversorgungsverwaltungseinheit misst, werden die durch diese Temperaturmesseinheit gemessene Temperatur und die Betriebszeit in einer Speichereinheit gespeichert, und wird unter Verwendung dieser Daten die Betriebszeit einer Stromversorgungseinheit mit einer bestimmten Periode neuberechnet. Dann erzeugt die Stromversorgungsverwaltungseinheit gemäß dem Ergebnis Anzeigedaten bezüglich der Betriebszeit der Stromversorgungseinheit.
Bei einer Überwachungsvorrichtung für eine Stromquelle, die in der Patentoffenlegungsschrift 2009-281985 (Patentliteraturbeispiel 2) beschrieben ist, ist ein Sensor bereitgestellt, der die Oberflächentemperatur eines Glättungskondensators und die Vorrichtungsumgebungstemperatur (Schaltpultinnentemperatur) detektiert, und wird die analoge Größe der Temperatur von dem Sensor über einen Analog-DigitalWandler in eine Arithmetikeinheit wie etwa einen Mikrocomputer eingegeben. Ferner wird bei der Überwachungsvorrichtung in der Arithmetikeinheit eine Selbstdiagnose bezüglich einer Anomalie und der Lebensdauer vorgenommen, und erfolgt eine Fehleranzeige oder eine Alarmausgabe, wenn das Ergebnis wenigstens einen vorgegebenen Wert beträgt.
LITERATUR DER VORLÄUFERTECHNIK
PATENTLITERATUR

Patentliteraturbeispiel 1: Patentoffenlegungsschrift 2003-22127
Patentliteraturbeispiel 2: Patentoffenlegungsschrift 2009-281985

KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
ZU LÖSENDE AUFGABE DER ERFINDUNG
Wenn eine Stromversorgungsvorrichtung an einer DIN-Schiene angebracht verwendet wird, oder dergleichen, wird auf Basis der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung eine Drosselung (derating) vorgenommen. Es ist erforderlich, dass der Benutzer selbst die Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung unter Verwendung eines Temperatursensors misst, doch wenn die Anzahl der an der DIN-Schiene angebrachten Stromversorgungsvorrichtungen zunimmt, nehmen dieser Anzahl entsprechend auch die Punkte, die gemessen werden, zu und besteht das Problem, dass die Tätigkeit kompliziert wird.
Wenn wie bei den Vorrichtungen, die in dem Patentliteraturbeispiel 1 und dem Patentliteraturbeispiel 2 beschrieben sind, ein Temperatursensor eingebaut ist, ist die Verwendung der durch diesen Temperatursensor gemessenen Temperatur vorstellbar. Doch bei den Vorrichtungen, die in dem Patentliteraturbeispiel 1 und dem Patentliteraturbeispiel 2 beschrieben sind, ist der Temperatursensor lediglich zur Messung der Temperatur im Inneren der Stromversorgungsvorrichtung (zum Beispiel des Glättungskondensators) ausgebildet und kann die Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung nicht durch diesen Temperatursensor gemessen werden. Und wenn die Temperatur im Inneren der Stromversorgungsvorrichtung einfach als Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung angesetzt wird, besteht das Problem, dass keine angemessene Drosselung vorgenommen werden kann.
Die vorliegende Erfindung hat die Aufgabe, eine Stromversorgungsvorrichtung bereitzustellen, bei der es möglich ist, die Umgebungstemperatur der Vorrichtung unter Verwendung des Temperatursensors, der im Inneren der Stromversorgungsvorrichtung ausgebildet ist, zu schätzen.
MITTEL ZUR LÖSUNG DER AUFGABE
Nach einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung sind eine Stromversorgungseinheit; eine Messeinheit, die eine Innentemperatur der Stromversorgungseinheit misst; eine Arithmetikeinheit, die auf Basis der durch die Messeinheit gemessenen Innentemperatur und eines Belastungszustands der Stromversorgungseinheit eine Umgebungstemperatur schätzt; und eine Ausgabeeinheit, die die durch die Arithmetikeinheit geschätzte Umgebungstemperatur ausgibt, bereitgestellt.
Vorzugsweise ist ferner eine Speichereinheit bereitgestellt, die eine auf der Innentemperatur und dem Belastungszustand beruhende Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur speichert, und schätzt die Arithmetikeinheit die der gemessenen Innentemperatur und dem Belastungszustand entsprechende Umgebungstemperatur aus der in der Speichereinheit gespeicherten Entsprechungstabelle.
Vorzugsweise ist der Belastungszustand ein Wert im Zusammenhang mit wenigstens einem aus einem Ausgangsstrom und einer Ausgangsspannung der Stromversorgungseinheit.
Vorzugsweise berechnet die Arithmetikeinheit auf Basis des Belastungszustands einen Temperaturanstieg im Inneren der Stromversorgungseinheit und schätzt die Umgebungstemperatur auf Basis einer Differenz zwischen dem Temperaturanstieg und der Innentemperatur.
Vorzugsweise misst die Messeinheit den Wert des Temperatursensors, der die Temperatur der Komponenten, welche die Stromversorgungseinheit bilden, detektiert, als Innentemperatur.
Vorzugsweise berechnet die Arithmetikeinheit auf Basis der Innentemperatur eine Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit.
Vorzugsweise misst die Messeinheit den Wert des Temperatursensors, der eine Überhitzung der Stromversorgungseinheit detektiert, als Innentemperatur.
KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Da die Umgebungstemperatur gemäß der Stromversorgungsvorrichtung nach der vorliegenden Technik auf Basis der durch die Messeinheit gemessenen Innentemperatur und des Belastungszustands der Stromversorgungseinheit geschätzt wird, kann die Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung erlangt werden und eine passende Drosselung oder dergleichen vorgenommen werden.
Figurenliste

1 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung des Aufbaus einer Stromversorgungsvorrichtung nach einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für das Aussehen der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für das Innere der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt.
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur, die bei der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, zeigt.
5 ist ein Ablaufdiagramm zur Erklärung der Verarbeitung zur Schätzung der Umgebungstemperatur bei der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
6 ist ein Ablaufdiagramm zur Erklärung der Verarbeitung zur Schätzung der Umgebungstemperatur bei der Stromversorgungsvorrichtung nach einem Abwandlungsbeispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

AUSFÜHRUNGSFORMEN DER ERFINDUNG
Nachstehend wird eine Ausführungsform unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ausführlich erklärt. Die Bezugszeichen in den Zeichnungen zeigen gleiche oder entsprechende Teile.
A. Aufbau der Stromversorgungsvorrichtung Unter Verwendung der Zeichnungen wird der Aufbau der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung erklärt. 1 ist ein Blockdiagramm zur Erklärung des Aufbaus der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Die in 1 gezeigte Stromversorgungsvorrichtung 100 umfasst eine Stromversorgungseinheit 10, die eine Schaltstromversorgungsvorrichtung ist, eine Steuereinheit 20, und einen Temperatursensor 28.
Die Stromversorgungseinheit 10 umfasst ein Rauschfilter 11, eine Gleichrichtungsschaltung 12, eine Leistungsfaktorverbesserungsschaltung 13, eine Einschaltstromstoßbegrenzungsschaltung 14, eine Glättungsschaltung 15, einen Transformator 16, eine Antriebssteuerschaltung 17, einen MOSFET 18, eine Überstromdetektionsschaltung 19, eine Gleichrichtungs/Glättungsschaltung 31, eine Spannungsdetektionsschaltung 32, und eine Überspannungsdetektionsschaltung 33.
Wenn eine Wechselstromquelle (zum Beispiel eine Netzstromquelle von 50 Hz/60 Hz, 100 V/200 V) an das Rauschfilter 11 und einen Eingang angeschlossen ist, wird eine Filterung in Bezug auf eine Hochfrequenz-Rauschkomponente, die die Wechselstromversorgung überlagert, vorgenommen und der Gleichrichtungsschaltung 12 eine Wechselstromversorgung, aus der die Rauschkomponente beseitigt wurde, geliefert.
Die Gleichrichtungsschaltung 12 ist durch eine Vollweggleichrichterschaltung aus einer Diodenbrücke gebildet, führt die von dem Rauschfilter 11 gelieferte Wechselstromversorgung zu einem vollweggleichgerichteten pulsierenden Strom aus, und bildet eine primärseitige Gleichstromversorgung.
Die Leistungsfaktorverbesserungsschaltung 13 ist eine auch als PFC-Schaltung (Leistungsfaktorkorrekturschaltung) bezeichnete Schaltung zur Unterdrückung eines an dem Eingangsstrom entstehenden Hochfrequenzstroms. Die Einschaltstromstoßbegrenzungsschaltung 14 ist zum Beispiel aus einem Widerstand und einem in Bezug auf den Widerstand parallel eingebrachten Relais gebildet und so ausgeführt, dass während einiger zehn Millisekunden nach dem Einschalten durch Öffnen des Relais ein Einschaltstromstoß verhindert werden kann, und die Stromversorgung danach durch Schließen des Relais eingeschaltet werden kann. Die Glättungsschaltung 15 ist durch einen Glättungskondensator gebildet und glättet die vollweggleichgerichtete Wechselstromversorgung.
Die Antriebssteuerschaltung 17 ist durch eine Steuer-IC, die einen Impulsbreitenmodulations(PWM, pulse width modulation)-Signalgenerator, eine Rückmeldesteuerschaltung, eine Überstromschutz(OCP, over current protection) klemme, eine Schaltantriebsklemme, eine Antriebsstromversorgungsklemme, und dergleichen umfasst, gebildet, liefert dem Gate des MOSFET 18 ein PWM-Signal mit einer hohen Frequenz, und treibt den MOSFET 18 an.
Außerdem nimmt die Antriebssteuerschaltung 17 über einen nicht dargestellten Fotokoppler eine Rückkopplung der durch die Spannungsdetektionsschaltung 32 detektierten Spannung an der sekundären Seite (der Ausgangsseite) vor. Dann ändert die Antriebssteuerschaltung 17 auf Basis dieser Spannung das Tastverhältnis des PWM-Signals und treibt den MOSFET 18 so an, dass die Ausgangsspannung der Gleichstromversorgung einen vorgeschriebenen Wert erreicht. Außerdem ist zwischen der Antriebssteuerschaltung 17 und dem MOSFET 18 die Überstromdetektionsschaltung 19 ausgebildet.
Der MOSFET 18 ist seriell an eine primäre Spule des Transformators 16 angeschlossen und erzeugt durch Unterbrechen der primärseitigen Gleichstromversorgung gemäß dem von der Antriebssteuerschaltung 17 gelieferten PWM-Signal in der primären Spule eine Impulsstromversorgung (Wechselstromversorgung) mit einer hohen Frequenz.
Der Transformator 25 ist durch einen isolierten Transformator, bei dem die primäre Seite und die sekundäre Seite elektrisch isoliert sind, gebildet, umfasst eine primäre Spule, eine sekundäre Spule und eine Hilfsspule, und induziert die in der primären Spule erzeugte Impulsstromversorgung (Wechselstromversorgung) mit einer hohen Frequenz in der sekundären Spule und in der Hilfsspule. Die in der sekundären Spule induzierte Impulsstromversorgung (Wechselstromversorgung) mit einer hohen Frequenz wird für die Gleichstromausgangsstromversorgung benutzt, und die in der Hilfsspule induzierte Impulsstromversorgung (Wechselstromversorgung) mit einer hohen Frequenz wird für den Antrieb der Antriebssteuerschaltung 17 benutzt.
Die Gleichrichtungs/Glättungsschaltung 31 ist durch eine Halbwellengleichrichtungsschaltung von Dioden und einen Glättungskondensator gebildet, glättet die in der sekundären Spule induzierte Impulsstromversorgung (Wechselstromversorgung) nach einer Halbwellengleichrichtung, und erzeugt eine Gleichstromausgangsstromversorgung mit einer bestimmten Ausgangsspannung und einem bestimmten Ausgangsstrom. Die erzeugte Gleichstromausgangsstromversorgung wird von einem Gleichstromausgang ausgegeben.
Die Spannungsdetektionsschaltung 32 detektiert die Ausgangsspannung der Gleichstromausgangsstromversorgung durch die entsprechende abwärtstransformierte Spannung und gibt sie über einen nicht dargestellten Fotokoppler an die Antriebssteuerschaltung 17 aus. Zwischen der Ausgangsseite der Gleichstromausgangsstromversorgung und der Antriebssteuerschaltung 17 ist die Überspannungsdetektionsschaltung 33 über einen nicht dargestellten Fotokoppler ausgebildet.
Die Steuereinheit 20 umfasst eine Zeitmessschaltung 21, eine Arithmetikschaltung 22, eine Anzeigeschaltung 23, einen Schalter 24, eine Kommunikationsschaltung 25, eine Gleichrichtungs/Glättungsschaltung 26, und eine Speicherschaltung 27.
Die Zeitmessschaltung 21 ist ein Zeitgeber, der die Betriebszeit der Stromversorgungseinheit 10 misst. Die Zeitmessschaltung 21 misst die Zeit, für die die Gleichstromausgangsstromversorgung von dem Gleichstromausgang erzeugt wird, und nimmt während der Zeit der Nichtbestromung keine Zeitmessung vor.
Die Arithmetikschaltung 22 ist eine Schaltung, die die durch die Zeitmessschaltung 21 gemessene Zeit addiert und eine kumulierte Betriebszeit berechnet und die Restlebenszeit und die Umgebungstemperatur ermittelt. Außerdem nimmt die Arithmetikschaltung 22 auch eine Anzeigesteuerung der Anzeigeschaltung 23, den Empfang eines von dem Schalter 24 eingegebenen Umschaltsignals, eine Steuerung der Kommunikationsschaltung 25, und dergleichen vor. Die Arithmetikschaltung 22 ist durch eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) als Steuerzentrum, einen ROM (Nurlesespeicher bzw. Read-Only-Memory), der Programme zum Betrieb der CPU, Steuerdaten, und dergleichen speichert, einen RAM (Direktzugriffsspeicher), der als Arbeitsraum der CPU wirkt, eine Ein/Ausgangsschnittstelle zur Bewahrung der Konsistenz der Signale mit peripheren Vorrichtungen, und dergleichen gebildet.
Die Anzeigeschaltung 23 ist eine an der Oberfläche der Stromversorgungsvorrichtung 100 ausgebildete Anzeigevorrichtung. 2 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für das Aussehen der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Bei der in 2 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung 100 sind an einer Fläche, an der Klemmen für den Eingang und Klemmen für den Gleichstromausgang ausgebildet sind, Anzeigeschaltungen 23a bis 23f, der Schalter 24 und die Kommunikationsschaltung 25 ausgebildet.
Die Anzeigeschaltung 23a ist zum Beispiel durch Siebensegment-LEDs einer dreistelligen Anzeige gebildet und kann die Ausgangsspannung, den Ausgangsstrom, die kumulierte Betriebszeit, die Restlebenszeit und die Umgebungstemperatur, und dergleichen anzeigen. Die Anzeigeschaltung 23a kann auch eine LCD- oder eine organische EL-Anzeige oder dergleichen sein. Die Anzeigeschaltung 23b ist durch vier an der Breitseite der Anzeigeschaltung 23a aufgereiht angeordnete LED-Lampen gebildet und zeigt durch die leuchtende LED-Lampe den Inhalt des durch die Anzeigeschaltung 23a angezeigten Werts an. Wenn zum Beispiel die neben „V“ positionierte LED-Lampe leuchtet, zeigt der durch die Anzeigeschaltung 23a angezeigte Wert die Ausgangsspannung der Stromversorgungsvorrichtung 100. Wenn die neben „A“ positionierte LED-Lampe leuchtet, zeigt der durch die Anzeigeschaltung 23a angezeigte Wert den Ausgangsstrom der Stromversorgungsvorrichtung 100. Wenn die neben „°C“ positionierte LED-Lampe leuchtet, zeigt der durch die Anzeigeschaltung 23a angezeigte Wert die Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100. Wenn die neben „kh“ positionierte LED-Lampe leuchtet, zeigt der durch die Anzeigeschaltung 23a angezeigte Wert Informationen im Zusammenhang mit der Lebensdauer der Stromversorgungsvorrichtung 100.
Die Anzeigeschaltung 23c ist durch eine unter der Anzeigeschaltung 23b positionierte LED-Lampe gebildet und zeigt durch Leuchten dieser LED-Lampe, dass von der Stromversorgungsvorrichtung 100 eine Gleichstromspannung ausgegeben wird. Die Anzeigeschaltung 23d ist eine unter der Anzeigeschaltung 23c positionierte LED-Lampe und zeigt durch Leuchten dieser LED-Lampe, dass in der Stromversorgungsvorrichtung 100 eine Anomalie aufgetreten ist. Die Anzeigeschaltung 23e und die Anzeigeschaltung 23f sind durch zwei an der Breitseite der Kommunikationsschaltung 25 aufgereihte LED-Lampen gebildet und zeigen durch Leuchten dieser LED-Lampen den Kommunikationszustand der Kommunikationsschaltung 25.
Der Schalter 24 ist ein Anzeigeumschalter und schaltet die durch die Anzeigeschaltung 23 angezeigten Inhalte um. Durch das Drücken des Schalters 24 durch einen Benutzer wird ein Umschaltsignal in die Arithmetikschaltung 22 eingegeben. Die Arithmetikschaltung 22 zeigt die durch die Anzeigeschaltung 23 angezeigten Informationen auf Basis des eingegebenen Umschaltsignals umschaltend an. Zum Beispiel werden die durch die Anzeigeschaltung 23 angezeigten Informationen mit jedem Drücken des Schalters 24 durch den Benutzer in der Reihenfolge „Ausgangsspannung“, „Ausgangsstrom“, „Umgebungstemperatur“ und „Informationen im Zusammenhang mit der Lebensdauer der Stromversorgungseinheit 10 (kumulierte Betriebszeit oder Restlebenszeit)“ umgeschaltet.
Die Kommunikationsschaltung 25 ist eine Schaltung zur Vornahme einer Kommunikation mit externen Vorrichtungen und zum Beispiel ein drahtgebundenes Netzwerk (zum Beispiel Ethernet (eingetragenes Warenzeichen)). Wie in 2 gezeigt ist an der Fläche der Stromversorgungsvorrichtung 100, an der die Anzeigeschaltung 23a ausgebildet ist, eine Anschlussklemme für das drahtgebundene Netzwerk ausgebildet. Die Kommunikationsschaltung 25 ist nicht auf ein drahtgebundenes Netzwerk beschränkt, es kann ein allgemein bekanntes Mittel wie etwa eine USB(Universal Serial Bus)-Kommunikation, eine serielle Kommunikation, eine parallele Kommunikation, ein drahtloses Netzwerk (zum Beispiel ein drahtloses LAN oder BLUETOOTH (eingetragenes Warenzeichen)) oder dergleichen verwendet werden. Über die Kommunikationsschaltung 25 können von einer externen Vorrichtung Umschaltsignale zum Umschalten des Anzeigeinhalts der Anzeigeschaltung 23 eingegeben werden oder von der Arithmetikschaltung Informationen im Zusammenhang mit der Umgebungstemperatur oder der Lebensdauer der Stromversorgungseinheit 10 (die kumulierte Betriebszeit, die Restlebenszeit, oder dergleichen) an eine externe Vorrichtung ausgegeben werden.
Die Gleichrichtungs/Glättungsschaltung 26 ist durch eine Halbwellengleichrichterschaltung von Dioden und einen Glättungskondensator gebildet, glättet die in der sekundären Spule induzierte Impulsstromversorgung (Wechselstromversorgung) nach einer Halbwellengleichrichtung, und erzeugt eine Gleichstromausgangsstromversorgung mit einer bestimmten Ausgangsspannung und einem bestimmten Ausgangsstrom. Die erzeugte Gleichstromausgangsstromversorgung wird zum Starten der Steuereinheit 20 benutzt.
Die Speicherschaltung 27 ist eine Schaltung zur Speicherung der durch den Temperatursensor gemessenen Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100, der Entsprechungstabelle zur Schätzung der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsschaltung 100, von Informationen im Zusammenhang mit der Lebensdauer der Stromversorgungseinheit 10, und dergleichen. Die Speicherschaltung 27 ist zum Beispiel durch eine nichtflüchtige Speichervorrichtung wie etwa einen Flash-Speicher oder dergleichen gebildet. Es ist möglich, die in der Speicherschaltung 27 gespeicherte Entsprechungstabelle über die Kommunikationsschaltung 25 durch eine externe Vorrichtung zu aktualisieren oder zu bearbeiten.
Der Temperatursensor 28 ist ein Sensor zur Messung der Temperatur des Glättungskondensators, der für die Glättungsschaltung 15 oder dergleichen verwendet wird. 3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für das Innere der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung schematisch zeigt. Bei der in 3 gezeigten Stromversorgungsvorrichtung 100 ist der Temperatursensor 28 an die Seitenfläche eines im Vorrichtungsinneren ausgebildeten Elektrolytkondensators 15a geklebt. Durch den Temperatursensor 28 kann die Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 und insbesondere die Temperatur des Elektrolytkondensators 15a gemessen werden und die Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10 berechnet werden. Die Position, an der der Temperatursensor 28 angebracht wird, ist nicht auf die Seitenfläche des Elektrolytkondensators 15a beschränkt, sie kann auch die Umgebung einer internen Komponente (eines Kondensators oder eines FET oder dergleichen) der Stromversorgungsvorrichtung 100 oder ein Bereich, in dem die Wärmeentwicklung im Inneren der Stromversorgungsvorrichtung 100 groß ist, sein.
B. Die Schätzung der Umgebungstemperatur Der Temperatursensor 28 misst nicht nur die Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100, um die Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10 zu berechnen, sondern nimmt die Messung auch zur Schätzung der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 vor. Konkret schätzt die Arithmetikschaltung 22 die Umgebungstemperatur auf Basis der durch den Temperatursensor 28 gemessenen Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 und des Belastungszustands der Stromversorgungseinheit 10. Für die Schätzung der Umgebungstemperatur verwendet die Arithmetikschaltung 22 die auf der Innentemperatur und dem Belastungszustand beruhende Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur, die in der Speicherschaltung 27 gespeichert ist. 4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für eine in der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendete Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur zeigt. Bei der in 4 gezeigten Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur ist in der linken Spalte der Ausgangsstrom (Einheit: %, maximaler Ausgangsstrom 100 %) als Belastungszustand eingetragen, und wird durch die Werte der unteren Spalten, die durch diesen Ausgangsstrom und die durch den Temperatursensor 28 gemessene Innentemperatur (Einheit: °C) bestimmt werden, die Umgebungstemperatur (Einheit: °C) gezeigt. Wenn der Ausgangsstrom der Stromversorgungsvorrichtung 100 zum Beispiel 50 % beträgt und die durch den Temperatursensor 28 gemessene Innentemperatur 45 °C beträgt, lautet der Wert in der unteren Spalte der Entsprechungstabelle 20 und kann daher geschätzt werden, dass die Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 20 ° beträgt.
Die in 4 gezeigte Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur unterscheidet sich je nach den Spezifikationen und dem Typ der Stromversorgungsvorrichtung 100, und wurde durch den Hersteller vorab in der Speicherschaltung 27 gespeichert. Selbstverständlich ist es möglich, die Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur über die Kommunikationsschaltung 25 zu aktualisieren, und kann sie auch von Seiten des Benutzers geändert oder bearbeitet werden.
Da es je nach dem Belastungszustand der Stromversorgungseinheit 10 im Inneren zu einem Temperaturanstieg kommt, kann die Stromversorgungsvorrichtung 100 die Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 durch Abziehen des Ausmaßes des Temperaturanstiegs von der durch den Temperatursensor 28 gemessenen Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 schätzen. Konkret ermittelt die Stromversorgungsvorrichtung 100 aus dem Ausgangsstrom und der Ausgangsspannung, die als Belastungszustand der Stromversorgungseinheit 10 gemessen wurden, die elektrische Leistung, berechnet den Temperaturanstieg im Inneren infolge dieser elektrischen Leistung, und schätzt durch die Differenz zwischen der Innentemperatur und dem Temperaturanstieg die Umgebungstemperatur. Bei der in 4 gezeigten Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur ist diese als Tabelle erstellt, in der der Wert der geschätzten Umgebungstemperatur in eine Korrelation mit der Innentemperatur und dem Belastungszustand gebracht ist. Der Belastungszustand der Stromversorgungseinheit 10 kann wie bei der in 4 gezeigten Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur der Ausgangsstrom der Stromversorgungseinheit 10 sein, aber auch die elektrische Leistung der Stromversorgungseinheit 10 sein. Selbstverständlich kann der Belastungszustand der Stromversorgungseinheit 10 jeder beliebige Wert sein, sofern er ein Wert ist, der mit wenigstens einem aus dem Ausgangsstrom und der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinheit 10 in Zusammenhang steht.
C. Die Restlebenszeit Die Arithmetikschaltung 22 berechnet auf Basis der durch den Temperatursensor 28 gemessenen Innentemperatur (der Temperatur des Elektrolytkondensators) der Stromversorgungsvorrichtung 100 die Restlebenszeit und ermittelt eine Information im Zusammenhang mit der Lebensdauer der Stromversorgungseinheit 10. Ab dem Zeitpunkt der Herstellung dringt die Elektrolytflüssigkeit, mit der der für die Glättungsschaltung 15 oder dergleichen der Stromversorgungsvorrichtung 100 verwendete Elektrolytkondensator getränkt ist, durch den Abdichtungskautschuk, und im Lauf der Zeit schreitet die Verdampfung der Elektrolytflüssigkeit im Inneren voran und kommt es, begonnen mit einer Abnahme der Kapazität, zu einer Verschlechterung der Eigenschaften. Die Lebensdauer des Elektrolytkondensators hängt stark von der Lebensdauer der Stromversorgungseinheit 10 ab. Nun berechnet die Arithmetikschaltung 22 die Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10 auf Basis der durch den Temperatursensor 28 gemessenen Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100.
Das Ausmaß der Verschlechterung des Elektrolytkondensators verändert sich stark durch die Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100. Im Allgemeinen ist bekannt, dass sich das Ausmaß der Verschlechterung des Elektrolytkondensators gemäß der chemischen Kinetik von Arrhenius bei einer Veränderung der Umgebungstemperatur von etwa 10 °C ungefähr verdoppelt. Daher überwacht die Arithmetikschaltung 22 wie in 3 gezeigt die Temperatur des Elektrolytkondensators 15a während des Betriebs unter Verwendung des Temperatursensors 28 und berechnet aus der Betriebszeit und der Innentemperatur die Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10.
D. Die kumulierte Betriebszeit Die Arithmetikschaltung 22 berechnet durch Addieren der durch die Zeitmessschaltung 21 gemessenen Zeit eine kumulierte Betriebszeit und ermittelt eine Information im Zusammenhang mit der Lebensdauer der Stromversorgungseinheit 10. Die Arithmetikschaltung 22 kann durch Addieren nur der Zeiten, zu der durch die Stromversorgungseinheit 10 eine Gleichstromausgangsstromversorgung erzeugt wird, als kumulierte Betriebszeit die tatsächliche Betriebszeit berechnen. Die Information im Zusammenhang mit der Lebensdauer der Stromversorgungseinheit 10 kann durch Umschalten mittels eines Drückens des in 2 gezeigten Schalters 24 an der Anzeigeschaltung 23 angezeigt werden, und die Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10 und die kumulierte Betriebszeit können an der Anzeigeschaltung 23 angezeigt werden.
E. Die Anzeige der Umgebungstemperatur Als nächstes wird die Verarbeitung zur Schätzung und Anzeige der Umgebungstemperatur in der Stromversorgungsvorrichtung 100 unter Verwendung eines Ablaufdiagramms erklärt.. 5 ist ein Ablaufdiagramm zur Erklärung der Verarbeitung zur Schätzung der Umgebungstemperatur bei der Stromversorgungsvorrichtung nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zunächst gibt die Stromversorgungsvorrichtung 100 von den Klemmen des Gleichstromausgangs eine Gleichstromspannung aus (Schritt S51). Die Arithmetikschaltung 22 erlangt die durch den Temperatursensor 28 gemessene Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 (Schritt S52). Die Arithmetikschaltung 22 berechnet auf Basis der erlangten Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 die Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10 (Schritt S53).
Dann nimmt die Arithmetikschaltung 22 durch den Umstand, ob durch Drücken des Schalters 24 eine Betätigung zur Anzeige der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 vorgenommen wurde oder nicht, eine Bestimmung vor, ob eine Berechnung der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 vorgenommen werden soll oder nicht (Schritt S54). Wenn bestimmt wird, dass eine Berechnung der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 vorgenommen werden soll (Schritt S54: JA), erlangt die Arithmetikschaltung 22 einen Messwert, für den der Ausgangsstrom gemessen wurde (Schritt S55). Die Arithmetikschaltung 22 schätzt die Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 auf Basis der in 4 gezeigten Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur aus der Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 und dem Messwert des Ausgangsstroms (Schritt S56). Die Arithmetikschaltung 22 zeigt die geschätzte Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 an der Anzeigeschaltung 23 an (Schritt S57).
Wenn bestimmt wird, dass keine Berechnung der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 vorgenommen werden soll (Schritt S54: NEIN), oder nach dem Anzeigen der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 an der Anzeigeschaltung 23, zeigt die Arithmetikschaltung 22 die berechnete Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10 an der Anzeigeschaltung 23 an (Schritt S58).
Wie oben beschrieben umfasst die Stromversorgungsvorrichtung 100 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung eine Stromversorgungseinheit 10, einen Temperatursensor 28, eine Arithmetikschaltung 22, und eine Anzeigeschaltung 23. Der Temperatursensor 28 misst die Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100. Die Arithmetikschaltung 22 schätzt die Umgebungstemperatur auf Basis der durch den Temperatursensor 28 gemessenen Innentemperatur und des Belastungszustands der Stromversorgungseinheit 10. Die Anzeigeschaltung 23 zeigt die durch die Arithmetikschaltung 22 geschätzte Umgebungstemperatur an. Da die Stromversorgungsvorrichtung 100 die Umgebungstemperatur auf Basis der durch den Temperatursensor 28 gemessenen Innentemperatur und des Belastungszustands der Stromversorgungseinheit 10 schätzt, kann sie daher die Umgebungstemperatur der Stromversorgungseinheit 10 erlangen und kann sie eine angemessene Drosselung oder dergleichen vornehmen. Die durch die Arithmetikschaltung 22 geschätzte Umgebungstemperatur kann auch von der Kommunikationsschaltung 25 an eine externe Vorrichtung ausgegeben werden.
Da die Stromversorgungsvorrichtung 100 in der Speicherschaltung 27 eine auf der Innentemperatur und dem Belastungszustand beruhende Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur (siehe 4) gespeichert hat, kann die Arithmetikschaltung 22 die der gemessenen Innentemperatur und dem Belastungszustand entsprechende Umgebungstemperatur aus der in der Speicherschaltung 27 gespeicherten Entsprechungstabelle schätzen. Da die Arithmetikschaltung 22 die Umgebungstemperatur somit auf Basis der Entsprechungstabelle schätzen kann, kann die Verarbeitungsbelastung der Steuereinheit 20 verringert werden.
Der Belastungszustand kann ein Wert sein, der mit wenigstens einem aus dem Ausgangsstrom und der Ausgangsspannung der Stromversorgungseinheit 10 in Zusammenhang steht. Zum Beispiel ist der Belastungszustand die elektrische Leistung der Stromversorgungseinheit 10. Das heißt, solange der Belastungszustand ein Wert ist, wodurch der Temperaturanstieg im Inneren berechnet werden kann, besteht keine Beschränkung auf einen Wert wie etwa den direkt von der Stromversorgungseinheit 10 gemessenen Ausgangsstrom.
Abwandlungsbeispiel Es wurde erklärt, dass die Stromversorgungsvorrichtung 100 die der gemessenen Innentemperatur und dem Belastungszustand entsprechende Umgebungstemperatur in der Arithmetikschaltung 22 aus der in der Speicherschaltung 27 gespeicherten Entsprechungstabelle schätzt. Es besteht jedoch keine Beschränkung darauf, und die Stromversorgungsschaltung 100 kann die Umgebungstemperatur in der Arithmetikschaltung 22 auch ohne Verwendung einer Entsprechungstabelle schätzen.
Konkret wird die Verarbeitung zur Schätzung und Anzeige der Umgebungstemperatur ohne Verwendung einer Entsprechungstabelle in der Stromversorgungsvorrichtung 100 unter Verwendung eines Ablaufdiagramms erklärt. 6 ist ein Ablaufdiagramm zur Erklärung der Verarbeitung zur Schätzung der Umgebungstemperatur bei der Stromversorgungsvorrichtung nach einem Abwandlungsbeispiel der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Zunächst gibt die Stromversorgungsvorrichtung 100 von den Klemmen des Gleichstromausgangs eine Gleichstromspannung aus (Schritt S61). Die Arithmetikschaltung 22 erlangt die durch den Temperatursensor 28 gemessene Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 (Schritt S62). Der Temperatursensor 28 bei dem Abwandlungsbeispiel wird als Sensor erklärt, der die Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 nicht misst, um die Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10 zu berechnen, sondern die Innentemperatur der Stromversorgungseinheit 100 misst, um eine Überhitzung der Stromversorgungseinheit 100 zu detektieren. Daher nimmt die Arithmetikschaltung 22 eine Bestimmung vor, ob die erlangte Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 wenigstens eine vorab festgelegte Referenztemperatur beträgt oder nicht (Schritt S63). Wenn die Innentemperatur wenigstens die Referenztemperatur beträgt (Schritt S63: JA), bringt die Arithmetikschaltung 22 die LED der Anzeigeschaltung 23d zur Meldung, dass die Anomalie einer Überhitzung besteht, zum Leuchten (Schritt S64).
Wenn die Innentemperatur geringer als die Referenztemperatur ist (Schritt S63: NEIN), nimmt die Arithmetikschaltung 22 durch den Umstand, ob durch Drücken des Schalters 24 eine Betätigung zur Anzeige der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 vorgenommen wurde oder nicht, eine Bestimmung vor, ob eine Berechnung der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 vorgenommen werden soll oder nicht (Schritt S65). Wenn bestimmt wird, dass eine Berechnung der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 vorgenommen werden soll (Schritt S65: JA), misst die Arithmetikschaltung 22 den Ausgangsstrom und die Ausgangsspannung und erlangt sie diese Messwerte (Schritt S66). Es wurde im Voraus eine Beziehungsformel für den Anstieg der Innentemperatur in Bezug auf die elektrische Leistung der Stromversorgungseinheit 10 gespeichert, und die Arithmetikschaltung 22 ermittelt aus den Messwerten des Ausgangsstroms und der Ausgangsspannung die elektrische Leistung und berechnet unter Verwendung der Beziehungsformel den Anstieg der Innentemperatur gemäß dieser elektrischen Leistung und schätzt durch die Differenz zwischen der Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 und dem Temperaturanstieg die Umgebungstemperatur (Schritt S67). Die Arithmetikschaltung 22 zeigt die geschätzte Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 an der Anzeigeschaltung 23 an (Schritt S68).
Wenn bestimmt wird, dass keine Berechnung der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 vorgenommen werden soll (Schritt S65: NEIN), oder nach dem Anzeigen der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 an der Anzeigeschaltung 23, nimmt die Stromversorgungsvorrichtung 100 eine Bestimmung vor, ob eine Betätigung zum Anhalten der Ausgabe der Gleichstromspannung vorgenommen wurde oder nicht (Schritt S69). Wenn eine Betätigung zum Anhalten vorgenommen wurde (Schritt S69: JA), oder nach einer Meldung, dass die Anomalie einer Überhitzung besteht, hält die Stromversorgungsvorrichtung 100 die Ausgabe der Gleichstromspannung von den Klemmen des Gleichstromausgangs an (Schritt S70). Wenn keine Betätigung zum Anhalten vorgenommen wurde (Schritt S69: NEIN), kehrt die Verarbeitung zu Schritt S62 zurück und erlangt die Arithmetikschaltung 22 die durch den Temperatursensor 28 gemessene Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100.
Wie oben beschrieben berechnet bei der Stromversorgungsvorrichtung 100 nach der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung die Arithmetikschaltung 22 den Temperaturanstieg im Inneren der Stromversorgungseinheit 10 auf Basis des Belastungszustands, und schätzt sie die Umgebungstemperatur auf Basis der Differenz zwischen dem Temperaturanstieg und der Innentemperatur. Daher ist es nicht nötig, dass die Stromversorgungsvorrichtung 100 in der Speicherschaltung 27 eine Entsprechungstabelle speichert, und braucht auch keine Speicherschaltung 27 selbst ausgebildet zu werden.
Solange der Temperatursensor 28 die Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 messen kann, kann er auch ein Temperatursensor für die Berechnung der Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10 sein, ein Temperatursensor zur Detektion einer Überhitzung der Stromversorgungseinheit 10 sein, oder ein Temperatursensor zur Detektion der Temperatur der Komponenten, die die Stromversorgungseinheit 10 bilden, sein. Durch das Messen der Innentemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 unter Verwendung eines Temperatursensors für die Berechnung der Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit 10 ist es nicht nötig, gesondert einen Temperatursensor zur Messung der Umgebungstemperatur der Stromversorgungsvorrichtung 100 auszubilden.
Es versteht sich, dass die offenbarten Ausführungsformen in allen Punkten beispielhaft und nicht beschränkend sind. Der Umfang der vorliegenden Erfindung wird nicht durch die obige Erklärung, sondern durch die Patentansprüche angegeben, und es ist beabsichtigt, dass er den Ansprüchen gleichwertige Bedeutungen und alle Änderungen innerhalb ihres Umfangs umfasst.
Bezugszeichenliste
10 Stromversorgungseinheit; 11 Rauschfilter; 12 Gleichrichtungsschaltung; 13 Leistungsfaktorverbesserungsschaltung; 14 Einschaltstromstoßbegrenzungsschaltung; 15 Glättungsschaltung; 26, 31 Gleichrichtungs/Glättungsschaltung; 16 Transformator; 17 Antriebssteuerschaltung; 18 MOSFET; 19 Überstromdetektionsschaltung; 20 Steuereinheit; 21 Zeitmessschaltung; 22 Arithmetikschaltung; 23 Anzeigeschaltung; 24 Schalter; 25 Kommunikationsschaltung; 27 Speicherschaltung, 28 Temperatursensor; 32 Spannungsdetektionsschaltung; 33 Überspannungsdetektionsschaltung; 100 Stromversorgungsvorrichtung.

Claims

Stromversorgungsvorrichtung, umfassend: eine Stromversorgungseinheit; eine Messeinheit, die eine Innentemperatur der Stromversorgungseinheit misst; eine Arithmetikeinheit, die auf Basis der durch die Messeinheit gemessenen Innentemperatur und eines Belastungszustands der Stromversorgungseinheit eine Umgebungstemperatur schätzt; und eine Ausgabeeinheit, die die durch die Arithmetikeinheit geschätzte Umgebungstemperatur ausgibt.
Stromversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend eine Speichereinheit, die eine auf der Innentemperatur und dem Belastungszustand beruhende Entsprechungstabelle für die Umgebungstemperatur speichert, wobei die Arithmetikeinheit die der gemessenen Innentemperatur und dem Belastungszustand entsprechende Umgebungstemperatur aus der in der Speichereinheit gespeicherten Entsprechungstabelle schätzt.
Stromversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei der Belastungszustand ein Wert im Zusammenhang mit wenigstens einem aus einem Ausgangsstrom und einer Ausgangsspannung der Stromversorgungseinheit ist.
Stromversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Arithmetikeinheit auf Basis des Belastungszustands einen Temperaturanstieg im Inneren der Stromversorgungseinheit berechnet und die Umgebungstemperatur auf Basis einer Differenz zwischen dem Temperaturanstieg und der Innentemperatur schätzt.
Stromversorgungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Messeinheit den Wert des Temperatursensors, der die Temperatur der Komponenten, welche die Stromversorgungseinheit bilden, detektiert, als Innentemperatur misst.
Stromversorgungsvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die Arithmetikeinheit auf Basis der Innentemperatur eine Restlebenszeit der Stromversorgungseinheit berechnet.
Stromversorgungsvorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Messeinheit den Wert des Temperatursensors, der eine Überhitzung der Stromversorgungseinheit detektiert, als Innentemperatur misst.