JP2014212635A - Equivalent operation time calculation method of power unit and equivalent operation time calculation device of power unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、情報通信装置に電源供給する電源装置の等価運転時間算定方法および電源装置の等価運転時間算定装置に関する。 The present invention relates to an equivalent operation time calculation method for a power supply apparatus that supplies power to an information communication apparatus, and an equivalent operation time calculation apparatus for a power supply apparatus.
近年、情報化社会の進展に伴い、多くの一般住宅およびオフィスには、1台または複数台の情報通信装置が設置されている。情報通信装置とは、例えば、ONU(Optical Network Unit:光回線終端装置)、ADSL(Asymmetric Digital Subscriber Line:非対称デジタル加入者線)モデムをいう。 In recent years, with the progress of the information society, one or more information communication devices are installed in many ordinary houses and offices. The information communication apparatus refers to, for example, an ONU (Optical Network Unit) and an ADSL (Asymmetric Digital Subscriber Line) modem.
一般家庭や小規模なオフィスに設置される情報通信装置は、交流を直流に変換し、または交流を交流に変換する電力変換装置を含む電源装置(例えば、ACアダプタ)に適用され接続される。電源装置の寿命は電源装置の構成部品の劣化状態や寿命に左右される。よって電源装置の構成部品の劣化状況や寿命が正確に捉えにくく、電源装置の劣化状況や寿命も明確にわかりにくい。 An information communication device installed in a general home or a small office is applied and connected to a power supply device (for example, an AC adapter) including a power conversion device that converts alternating current into direct current or converts alternating current into alternating current. The life of the power supply device depends on the deterioration state and the life of the components of the power supply device. Therefore, it is difficult to accurately grasp the deterioration status and life of components of the power supply device, and it is difficult to clearly understand the deterioration status and life of the power supply device.
電源装置の構成部品は例えば、整流用の電解コンデンサで構成され、電解コンデンサの劣化が、電源装置の劣化に直接関係している。電解コンデンサの劣化は、電解コンデンサが製造された時点から始まる。また電解コンデンサの劣化は、含浸された電解液が封口ゴムを透過し、時間とともに内部の電解液の蒸発が進むことで生じる。電解コンデンサは劣化すると静電容量が低下し損失角の正接の増大が生じる(非特許文献1を参照)。 The components of the power supply device are composed of, for example, a rectifying electrolytic capacitor, and the deterioration of the electrolytic capacitor is directly related to the deterioration of the power supply device. The deterioration of the electrolytic capacitor starts from the time when the electrolytic capacitor is manufactured. Further, the electrolytic capacitor is deteriorated when the impregnated electrolytic solution permeates through the sealing rubber and the internal electrolytic solution evaporates with time. When the electrolytic capacitor is deteriorated, the capacitance is reduced and the tangent of the loss angle is increased (see Non-Patent Document 1).
電源装置であるACアダプタの期待寿命は、主に電解コンデンサの期待寿命に左右され、電解コンデンサの期待寿命Lxは、以下の式によって導き出される。
Lx=L0×f(T)×f(I)×f(U) (式1)
f(T)=2^(T0-Tx)/10 (式2)
f(I)=2^α(ΔT-ΔTx)/β (式3)
The expected life of the AC adapter, which is a power supply device, mainly depends on the expected life of the electrolytic capacitor, and the expected life Lx of the electrolytic capacitor is derived by the following equation.
Lx = L 0 × f (T) × f (I) × f (U) (Formula 1)
f (T) = 2 ^ (T 0 -Tx) / 10 (Formula 2)
f (I) = 2 ^ α (ΔT-ΔTx) / β (Formula 3)
(式1)において、Lxは電解コンデンサの期待寿命(上限値は15年)を表し、L0は、カテゴリ上限温度で定格リプル電流を流し、ピーク値が定格電圧と同じ時の規定寿命を表す。カテゴリ上限温度とは、各電解コンデンサ製品を連続的に使用できる最高周囲温度をいい、カテゴリ上限温度より高い周囲温度で電解コンデンサを使用すれば、より劣化し易くなる。電解コンデンサの周囲温度とは、電解コンデンサの表面に触れる外気の温度である。またf(T) は、電解コンデンサの周囲温度による係数を表し、f(I) は、電解コンデンサに流れるリプル電流による係数を表し、f(U) は、電解コンデンサの定格電圧に対する印加電圧(電解コンデンサに実際に印加される実使用電圧)の割合による係数(通常は1〜1.1程度に設定)を表す。(式2)において、T0 は、電解コンデンサ定格上限温度を表す。電解コンデンサ定格上限温度T0 は、電解コンデンサを連続的に使用できる最高周囲温度であり、電解コンデンサ定格上限温度より高い周囲温度で電解コンデンサを使用すれば、より劣化し易くなる。Tx は、電解コンデンサの周囲温度を表す。(式3)において、α は、電解コンデンサの仕様・形状・大きさ及び定格電圧による係数を表し、β は、温度による加速性係数を表す。ΔT0は定格リプル電流を流したときの温度上昇を表し、ΔTxは、実際の自己発熱による温度上昇を表す。 In (Equation 1), Lx represents the expected life of the electrolytic capacitor (upper limit is 15 years), and L 0 represents the specified life when the rated ripple current flows at the upper limit temperature of the category and the peak value is the same as the rated voltage. . The category upper limit temperature refers to the maximum ambient temperature at which each electrolytic capacitor product can be used continuously. If an electrolytic capacitor is used at an ambient temperature higher than the category upper limit temperature, the category upper limit temperature is more likely to deteriorate. The ambient temperature of the electrolytic capacitor is the temperature of the outside air that touches the surface of the electrolytic capacitor. F (T) represents the coefficient due to the ambient temperature of the electrolytic capacitor, f (I) represents the coefficient due to the ripple current flowing in the electrolytic capacitor, and f (U) represents the applied voltage (electrolytic capacity relative to the rated voltage of the electrolytic capacitor). This represents a coefficient (usually set to about 1 to 1.1) by the ratio of the actual voltage actually applied to the capacitor. In (Equation 2), T 0 represents the electrolytic capacitor rated upper limit temperature. The electrolytic capacitor rated upper limit temperature T 0 is the maximum ambient temperature at which the electrolytic capacitor can be used continuously. If the electrolytic capacitor is used at an ambient temperature higher than the electrolytic capacitor rated upper limit temperature, the electrolytic capacitor rated upper limit temperature T 0 is more likely to deteriorate. Tx represents the ambient temperature of the electrolytic capacitor. In (Equation 3), α represents a coefficient depending on the specification, shape, size, and rated voltage of the electrolytic capacitor, and β represents an acceleration coefficient depending on temperature. ΔT 0 represents a temperature rise when a rated ripple current is passed, and ΔTx represents a temperature rise due to actual self-heating.
電解コンデンサの期待寿命を推定する方法として、電解コンデンサの期待寿命は周囲温度40℃を基準値として基準値との差分から(式1)、(式2)、(式3)で推定されることが既に知られている。一般に、定数α、βは部品やメーカ毎で差異があり、また、周囲温度によって構成部品の特性がドリフトするため、期待寿命算定にはメーカノウハウが不可欠である。 As a method of estimating the expected life of the electrolytic capacitor, the expected life of the electrolytic capacitor is estimated from the difference from the reference value with an ambient temperature of 40 ° C. as a reference value by (Expression 1), (Expression 2), and (Expression 3). Is already known. In general, the constants α and β are different for each part and manufacturer, and the characteristics of the component drifts depending on the ambient temperature. Therefore, the manufacturer know-how is indispensable for the expected life calculation.
情報通信装置及び電源装置は、ISP(Internet Service Provider:インターネットサービスプロバイダー)からユーザにレンタルされる場合が多く、レンタルバックされた後に利活用される。しかし、従来は、電源装置がどのような使用状態であったかは判断する情報がなく、電源装置の製造年月日のみで利活用判断がされていた。よって、良好な使用状態であり再利用・利活用に十分耐える電源装置であっても、利活用判断がされるまでの電源装置の使用状態が分からないため廃棄処分されていた。また、電源装置の使用条件によっては規定寿命や期待寿命よりも早く部品が劣化してしまい、電源装置の寿命が早く訪れ電力が正常に情報通信装置に供給できなくなる結果、情報通信装置が運転停止し、サービス断に至る場合があった。 Information communication devices and power supply devices are often rented to users from ISPs (Internet Service Providers) and are utilized after being rented back. Conventionally, however, there is no information for determining how the power supply device is in use, and utilization is determined only by the date of manufacture of the power supply device. Therefore, even if the power supply device is in a good use state and can sufficiently withstand reuse and utilization, it has been discarded because the use state of the power supply device until the utilization decision is not known. Also, depending on the usage conditions of the power supply device, the parts will deteriorate earlier than the specified life or expected life, resulting in the power supply device reaching the end of its life and being unable to properly supply power to the information communication device. In some cases, however, the service was interrupted.
そこで、例えば特許文献1では、電源装置の構成部品の周囲温度や電源装置の出力電流などの運転状態を示す信号で構成部品の期待寿命を補正する期待寿命設定回路と、各構成部品の運転時間を時間積分する時間積算回路と、補正後の構成部品の期待寿命と構成部品の運転時間の積分値を比較する回路と、および構成部品の交換毎に時間積算回路の積分値を零にリセットするリセット回路とを設け、構成部品の運転時間の積分値が、構成部品の運転状態を示す信号で補正された構成部品の期待寿命を超えた場合に、構成部品の交換を促す信号を電源装置の情報表示器に出力する部品劣化検出回路が提案されている。
Therefore, for example, in
特許文献1に記載の従来技術は、電源装置の運転状態で各構成部品の運転時間を時間積分し、運転時間の積分値が期待寿命を超えた場合、部品の交換を促す仕組みである。しかし、UPS(Uninterruptible Power Supply:無停電電源装置)などの数百W〜数百kWの中大容量機器に対して適用する大型の装置であったため、実装スペースを大きく取るという問題があった。また、装置1つあたりのコストが多くかかり、ACアダプタなどのコンパクトで低廉な電源装置に適用することは現実的ではないという問題があった。
The prior art described in
一方、特許文献2および特許文献3では、電力変換装置の構成部品の劣化を左右させる要因を検出する手段が、運転による電力変換装置自身および電力変換装置の構成部品の劣化を左右させる要因になる物理量を検出し、実質的な劣化量を算定する手段が、検出された劣化を左右させる要因になる物理量に基づいて電力変換装置の実質的な劣化量を算定し、総実質劣化量を算定する手段が、算定された実質的な劣化量を積算して総実質劣化量を算定し、保守管理情報を記憶する手段には、少なくとも電力変換装置および電力変換装置の構成部品ごとの期待寿命が記憶され、比較手段が、総実質劣化量を期待寿命と比較し、表示手段が、総実質劣化量が期待寿命を上回ると、電力変換装置および電力変換装置の構成部品の寿命を電力変換装置の使用者に通知する電力変換装置が提案されている。
On the other hand, in
しかし、特許文献2および特許文献3に記載の従来技術においては1時間単位で電力変換装置および電力変換装置の構成部品の寿命を積算しているため、精度よく電力変換装置の期待寿命を算出することができないという問題があった。
However, in the prior art described in
また特許文献2および特許文献3に記載の従来技術では、電源装置において電解コンデンサなどの部品の実質劣化量に着目し、電解コンデンサの劣化量を算定する仕組みである。しかし、精度向上には電解コンデンサの静電容量の計測が必要であるため、実質劣化量算定の精度を向上させるには大きなコストがかかる可能性があるという問題があった。
The prior art described in
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、電源装置および電源装置の構成部品の等価運転時間や余寿命を算定し、かつ簡易な温度検出方法を採用して省スペースおよび省コストを実現する電源装置の等価運転時間算定方法および電源装置の等価運転時間算定装置を提供する。 The present invention has been made in view of such problems, and calculates the equivalent operation time and remaining life of the power supply device and the components of the power supply device, and adopts a simple temperature detection method to save space and cost. An equivalent operation time calculation method for a power supply device and an equivalent operation time calculation device for a power supply device are provided.
上記課題を解決するための手段として、電源装置(ACアダプタ)内の寿命に影響を及ぼす部品の周囲の温度を検出する手段と、得られた温度データから等価運転時間(詳細は後述する)を算定する手段と、算定された等価運転時間を、NW(network)を介してセンタ装置に送信する手段と、等価運転時間と寿命時間(規定寿命または期待寿命をいう、詳細は後述する)を比較する手段と、等価運転時間が寿命時間を上回ったときに使用者またはサービスプロバイダに出力する手段を提供する。加えて、複数の構成部品に複数の温度計測手段を実装することにより、通常使用状態における標準的な温度差をセンタ装置で記録しておき、記録した値の範囲から逸脱する場合(電源装置内部のヒートバランスが設計値から異なる状況になった場合)、構成部品の故障と判定できることを特徴とする。 As means for solving the above-mentioned problems, there are means for detecting the ambient temperature of a part that affects the life in the power supply device (AC adapter), and equivalent operation time (details will be described later) from the obtained temperature data. Comparing the means for calculating, the means for transmitting the calculated equivalent operation time to the center device via NW (network), and the equivalent operation time and the life time (the specified life or the expected life, details will be described later) And means for outputting to the user or service provider when the equivalent operation time exceeds the lifetime. In addition, by mounting a plurality of temperature measuring means on a plurality of components, the standard temperature difference in the normal use state is recorded by the center device and deviates from the recorded value range (inside the power supply device) In the case where the heat balance is different from the design value, it is possible to determine that the component is out of order.
また、本発明の一実施形態は、実際の電解コンデンサの周囲温度推移データから規定寿命に対する等価運転時間を算定し、ACアダプタの使用温度上限で運転した場合の等価運転時間に換算し直して、後述する規定寿命残時間を算定する。連続に電解コンデンサの温度を計測することで、負荷率および温度ドリフトも一括して計測できるため、規定寿命残時間を精度よく推定できることを特徴とする。 Further, in one embodiment of the present invention, the equivalent operation time for the specified life is calculated from the ambient temperature transition data of the actual electrolytic capacitor, and converted into the equivalent operation time when operating at the upper limit of the AC adapter operating temperature, Calculate the specified remaining life as described below. By continuously measuring the temperature of the electrolytic capacitor, the load factor and temperature drift can also be collectively measured, so that the specified remaining life can be accurately estimated.
さらに本発明の一実施形態では、ACアダプタの使用状態の変化による等価運転時間と期待寿命への影響を、連続的に電解コンデンサの温度計測をすることによって、所定の計算式(詳細は後述する)により算定される値を精度よく等価運転時間算定値および期待寿命の推定値に反映できることを特徴とする。算定される値を精度よく反映できることにより、メーカノウハウに依存せずACアダプタの等価運転時間を算定し、等価運転時間と推定された期待寿命との比較ができることを特徴とする。 Furthermore, in one embodiment of the present invention, a predetermined calculation formula (details will be described later) is obtained by continuously measuring the temperature of the electrolytic capacitor to determine the effect on the equivalent operation time and the expected life due to the change in the use state of the AC adapter. ) Is accurately reflected in the equivalent operating time calculation value and the expected life estimation value. Since the calculated value can be accurately reflected, the equivalent operation time of the AC adapter can be calculated without depending on the manufacturer know-how, and the equivalent operation time can be compared with the estimated expected life.
また、本発明の一実施形態は、計測したデータを、NWを介してセンタ装置に伝送し、計測したデータに基づいて等価運転時間を算定して期待寿命を推定することで、ACアダプタの容積増加を抑制しつつACアダプタの使用可否の判断を可能とすることを特徴する。 Further, according to one embodiment of the present invention, the measured data is transmitted to the center apparatus via the NW, and the expected operating life is estimated by calculating the equivalent operation time based on the measured data. It is possible to determine whether or not the AC adapter can be used while suppressing an increase.
本発明の一実施形態は、期待寿命などの基準値からの減算処理および使用者またはサービスオペレータへの通知を、ネットワークを介して行うことを特徴とする。電子部品からの連続的な信号(インピーダンスなどのアナログ信号)をADC(Analog-to-digital converter:アナログデジタル変換器)を介して連続的に処理をし、期待寿命などの基準値からの減算処理を行うことを特徴とする。 One embodiment of the present invention is characterized in that subtraction processing from a reference value such as expected life and notification to a user or service operator are performed via a network. Continuous signal (analog signal such as impedance) from electronic parts is processed continuously through ADC (Analog-to-digital converter) and subtracted from the reference value such as expected life It is characterized by performing.
また、本発明の一実施形態は、情報通信装置および通信ネットワークを経由してセンタ装置にて情報処理し、寿命判定することで、電源装置をコンパクトかつ経済的に機能を実現することを特徴とする。 In addition, an embodiment of the present invention is characterized in that the power supply device is realized in a compact and economical function by processing information in the center device via the information communication device and the communication network and determining the lifetime. To do.
本発明は、このような目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、電源装置と、該電源装置へ電気的に接続された情報通信装置と、該情報通信装置へ接続され、前記情報通信装置の状況を監視する通信装置と、を備える電源装置の等価運転時間算定方法であって、前記電源装置は、前記電源装置を構成する部品の周囲温度を検出し、前記検出された周囲温度に基づいて算出された係数を実際の運転時間に乗算して等価運転時間を算定し、前記算定された等価運転時間および前記情報通信装置のIDを前記通信装置に転送し、前記通信装置は、前記転送された等価運転時間を積算し、前記転送された前記情報通信装置のIDに対応する所定の寿命時間を記憶部から抽出し、前記抽出した所定の寿命時間と前記積算された等価運転時間とを比較し、比較結果を生成し、前記比較結果を表示することを特徴とする。
In order to achieve such an object, the invention according to
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の電源装置の等価運転時間算定方法であって、前記電源装置は、前記検出された周囲温度および前記情報通信装置のIDを前記通信装置に転送し、前記通信装置は、前記転送された前記情報通信装置のIDに対応する所定の構成部品温度を前記記憶部から抽出し、前記抽出した所定の構成部品温度と前記検出された周囲温度とを比較し、比較結果を生成することを特徴とする。
The invention according to
以上説明したように、本発明によれば、電源装置および電源装置の構成部品の等価運転時間や余寿命を算定し、かつ簡易な温度検出方法を採用して省スペースおよび省コストを実現することが可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to calculate the equivalent operation time and remaining life of the power supply device and the components of the power supply device, and adopt a simple temperature detection method to realize space saving and cost saving. Is possible.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(構成)
図1に本発明の一実施形態にかかる電源装置の等価運転時間算定装置を示すブロック図を示す。AC電力入力から情報通信装置2にAC電力を供給するACアダプタ1は、情報通信装置2に接続されている。情報通信装置2は、通信線を介して通信NW3に接続され、通信NW3は、通信線を介してセンタ装置(通信装置)4と接続されている。
(Constitution)
FIG. 1 is a block diagram showing an equivalent operation time calculation device for a power supply device according to an embodiment of the present invention. An
ACアダプタ1は、スイッチング電源構成となっており、整流部101および第1のコンデンサ102は、供給されるAC電力を整流し、SW(Switch)部103は、整流された電力をON/OFF制御する。ドライバ104は、SW部103を駆動し、トランス部105は、ON/OFF制御された電力を変圧する。そして、整流器106および第2のコンデンサ107は、変圧された電力をDC電力に変換する。第1のコンデンサ102、第2のコンデンサ107には、電解コンデンサが使用されうる。
The
情報通信装置2において、電源回路201は、電力を供給するACアダプタ1に接続されている。通信NW3は、情報通信装置2とセンタ装置4との間を通信線で接続されている。センタ装置4において、通信制御部401は、情報通信装置2から送信された情報を受信する。
In the
本発明の一実施形態にかかる電源装置の等価運転時間算定装置は、ACアダプタ1の第1のコンデンサ102、SW部103、第2のコンデンサ107の周囲温度から等価運転時間を算定する算定部11と、算出された等価運転時間と所定の寿命時間とを比較して情報通信装置2の劣化状況を判定する判定部41と、判定された結果を受信して表示する警告表示部21とを含む。
An equivalent operation time calculation device for a power supply device according to an embodiment of the present invention is a
図1では、ACアダプタ1が算定部11をさらに備え、情報通信装置2が警告表示部21をさらに備え、センタ装置4が判定部41をさらに備えた構成になっている。
In FIG. 1, the
算定部11は、第1のコンデンサ102の周囲温度を検出し、検出した周囲温度をアナログ信号である電圧信号に変換してADC部(後述する)によりインピーダンスを計算してデジタル信号(Nビットデジタル出力)へ変換し、変換したデジタル信号を等価運転時間部114へ送信する第1の温度検出部111と、SW部103の周囲温度を検出し、検出した周囲温度をアナログ信号である電圧信号に変換してADC部(後述する)によりインピーダンスを計算してデジタル信号へ変換し、変換したデジタル信号を等価運転時間部114へ送信する第2の温度検出部112と、第2のコンデンサ107の周囲温度を検出し、検出した周囲温度をアナログ信号である電圧信号に変換してADC部(後述する)によりインピーダンスを計算してデジタル信号へ変換し、変換したデジタル信号を等価運転時間部114へ送信する第3の温度検出部113と、第1乃至第3の温度検出部111、112、113から出力されたデジタル信号、および、情報通信装置2が接続されたACアダプタ出力端から出力される電圧信号を受信して、等価運転時間を算定する等価運転時間算定部114と、算定された等価運転時間の情報および情報通信装置2のID(例えば、シリアルナンバー)を、情報通信装置2を介してセンタ装置4へ転送する情報転送部115とを含む。
The calculating
警告表示部21は、ACアダプタ1における等価運転時間算定部114で算出された等価運転時間の情報および情報通信装置2のIDなどを含む信号(以下、運転時間情報信号とする)が給電線を介して送信される場合、給電される電力と運転時間情報信号を分離する情報分離部211と、運転時間情報信号を受信する制御部212であって、センタ装置4において生成された、情報通信装置2の劣化状況にかかる警告を受信する制御部212と、情報通信装置2の劣化状況にかかる警告を表示する第1の表示部213とを含む。
The
判定部41は、運転時間情報信号を受信し等価運転時間を積算する積算部411と、受信された情報通信装置2のIDに対応するACアダプタ1の所定の規定寿命または推定された期待寿命が格納される設定部413と、格納された所定の規定寿命または推定された期待寿命と積算された等価運転時間とを比較する比較部412と、比較部412における比較結果に基づき警告を表示する第2の表示部414と、比較結果を格納するDB(database)415を含む。推定された期待寿命とは、例えば、第1乃至第3の温度検出部111、112、113で検出されたコンデンサの周囲温度およびコンデンサの規定寿命から算出され推定されたコンデンサの寿命をいう。推定方法については、後述する。
The
なお、ACアダプタ1の情報転送部115は、運転時間情報信号を、i) ACアダプタ1と情報通信装置2との間を電気的に接続した給電線、ii)給電線とは別に配線された通信線、またはiii)無線、により情報通信装置2の制御部212に送出する。給電線を通信経路として使用する場合、情報通信装置2に給電される電力信号に、情報転送部115によって情報信号を重畳し、重畳された信号を情報分離部211で分離しうる。
In addition, the
また、運転時間情報信号には、ACアダプタ1の構成部品の周囲温度情報を含んでもよい。
The operation time information signal may include ambient temperature information of the components of the
(コンデンサの規定寿命による判定)
図2に本発明の一実施形態にかかる、ACアダプタ1の第1乃至第3の温度検出部111、112、113の構成を示す。電圧源1104には抵抗1102の一方が接続され、抵抗1102の他方には、NTCサーミスタ1101の一方が接続されている。NTCサーミスタ1101の他方は、接地がされている。そして、抵抗1102とNTCサーミスタ1101との接続点にADC部1103の入力端子が接続されている。よって、電解コンデンサの周囲温度TXの変化によりNTCサーミスタ1101の抵抗値が変化し、抵抗1102とNTCサーミスタ1101との接続点における電圧値VTHが変化する。変化した電圧値VTHは、アナログ信号としてADC部1103へ入力される。ADC部1103は、変化した電圧値VTH、電圧源1104の電圧値VP、抵抗1102の抵抗値RPからNTCサーミスタ1101の抵抗値RTHを計算する。ADC部1103は、計算結果をデジタル信号に変換し、変換したデジタル信号を、等価運転時間算定部114に送信する。等価運転時間算定部114は、NTCサーミスタ1101の抵抗値RTHを含むデジタル信号を受信し、NTCサーミスタ1101の抵抗値RTHから以下の式を用いて、電解コンデンサの周囲温度TXを導出する。
(Judgment based on the specified life of the capacitor)
FIG. 2 shows the configuration of the first to
RTH[Ω]は、電解コンデンサの周囲温度Txにおけるサーミスタ抵抗値を表し、B[K]は、B定数を表し、Rref[Ω] は、Trefにおけるサーミスタの基準抵抗値を表し、Tref[K] は、基準温度を表し、Tx [K] は、サーミスタが検出した電解コンデンサの周囲温度を表す。 R TH [Ω] represents the thermistor resistance value at the ambient temperature Tx of the electrolytic capacitor, B [K] represents the B constant, R ref [Ω] represents the reference resistance value of the thermistor at T ref , T ref [K] represents the reference temperature, and Tx [K] represents the ambient temperature of the electrolytic capacitor detected by the thermistor.
図3にNTCサーミスタにおける抵抗温度特性を示す。抵抗温度特性はRTH/Rrefで表される。図3のグラフにおいて、横軸に温度を、縦軸に抵抗温度特性をとり、B定数がそれぞれ、B=3450、3900、4100のときの抵抗温度特性の曲線を示す。図3において基準温度Tref[K]は、298.15[K](摂氏25℃)とする。 FIG. 3 shows the resistance temperature characteristics of the NTC thermistor. The resistance temperature characteristic is expressed by R TH / R ref . In the graph of FIG. 3, the horizontal axis represents temperature, the vertical axis represents resistance-temperature characteristics, and curves of resistance-temperature characteristics when B constants are B = 3450, 3900, and 4100, respectively. In FIG. 3, the reference temperature T ref [K] is 298.15 [K] (25 degrees Celsius).
等価運転時間算定部114は、導出した電解コンデンサの周囲温度Txおよび運転時間Δhxから以下の式を用いて等価運転時間Hxを導出する。
Ax=2^((Tx-T0)/10) (式5)
Hx=Ax・Δhx (式6)
The equivalent operation
Ax = 2 ^ ((Tx- T 0) / 10) ( Equation 5)
Hx = Ax · Δhx (Formula 6)
Axは、等価運転時間係数を表す。運転時間Δhとは、等価運転時間算定部114がACアダプタ1の出力端子から一定以上の出力電圧信号を受信したときから受信しなくなったときまでの実測時間Δhをいう。
Ax represents an equivalent operation time coefficient. The operation time Δh is an actual measurement time Δh from when the equivalent operation
等価運転時間Hxは、電解コンデンサの寿命の計算上必要な運転時間であり、電解コンデンサの運転環境によって伸び縮みする運転時間である。電解コンデンサの周囲温度が比較的低い30℃である場合、(式6)で計算した等価運転時間Hxは、実際の運転時間Δhよりも短くなる。 The equivalent operation time Hx is an operation time necessary for calculating the life of the electrolytic capacitor, and is an operation time that expands and contracts depending on the operation environment of the electrolytic capacitor. When the ambient temperature of the electrolytic capacitor is 30 ° C., which is relatively low, the equivalent operation time Hx calculated by (Equation 6) is shorter than the actual operation time Δh.
導出した等価運転時間Hxは、情報転送部115によって情報通信装置2へ転送される。制御部212は、等価運転時間HxおよびIDを通信制御部401へ送信する。通信制御部401は、送信された等価運転時間HxおよびIDを積算部411へ入力する。
The derived equivalent operation time Hx is transferred to the
積算部411は、等価運転時間Hxを積算する。積算された等価運転時間Leは、次の式で表す。
Le=A1・Δh1+A2・Δh2+・・・・+An・Δhn (式7)
比較部412は、
Lr=L0−Le (式8)
の式により、電解コンデンサ定格ベースでの最大15年の規定寿命残時間Lrを計算し、Lr≦0の場合、警告を発する。
The accumulating
Le = A 1 · Δh 1 + A 2 · Δh 2 + · · · + An · Δhn (Formula 7)
The
L r = L 0 −Le (Formula 8)
The expression, the specified lifetime remaining time L r of up to 15 years in an electrolytic capacitor rated based calculate, for L r ≦ 0, a warning is generated.
別の実施形態としては、比較部412は、ACアダプタ使用温度上限ベースの場合、
Lr−adp=AN・(L0−Le) (式9)
の式により、ACアダプタ使用温度上限ベースでの規定寿命残時間Lr−adpを計算し、Lr−adp≦0の場合、警告を発する。ANは、ACアダプタ1の使用温度上限での等価運転時間係数を表す。
In another embodiment, the
L r−adp = AN · (L 0 −Le) (Formula 9)
The specified remaining life time L r-adp on the basis of the AC adapter operating temperature upper limit is calculated by the following formula. If L r-adp ≦ 0, a warning is issued. AN represents an equivalent operation time coefficient at the upper limit of the operating temperature of the
(コンデンサの推定された期待寿命の判定)
等価運転時間算定部114は、
L’x=L0×2^(T0-Tx)/10 (式10)
の式によって、期待寿命L’xを算定し、期待寿命L’xを、情報転送部115によって情報通信装置2へ転送する。期待寿命L’xは、最大15年である。
(Determining the estimated expected life of a capacitor)
The equivalent operation
L'x = L 0 × 2 ^ (T 0 -Tx) / 10 (Formula 10)
The expected life L′ x is calculated by the following formula, and the expected life L′ x is transferred to the
制御部212は、期待寿命L’xを通信制御部401へ送信し、通信制御部401は、期待寿命L’xを、積算部411を介して比較部412へ送信する。
The
比較部412は、
L’ r=L’x−Le (式11)
により、電解コンデンサ定格ベースでの最大15年の期待寿命残時間L’ rを計算し、L’ r≦0の場合、警告を発する。
The
L ′ r = L′ x−Le (Formula 11)
To calculate an expected remaining life time L ′ r of 15 years at the maximum based on the electrolytic capacitor rating, and issue a warning if L ′ r ≦ 0.
別の実施形態としては、比較部412は、ACアダプタ使用温度上限ベースの場合、
L’r−adp=AN・(L’x−Le) (式12)
により、ACアダプタ使用温度上限ベースでの期待寿命残時間L’r−adpを計算し、L’r−adp≦0の場合、警告を発する。
In another embodiment, the
L' r-adp = AN. (L'x-Le) (Formula 12)
By calculating the expected remaining life L ′ r-adp on the basis of the AC adapter operating temperature upper limit, a warning is issued if L ′ r-adp ≦ 0.
図4に電解コンデンサの推定された期待寿命L’xが7年(70,000h)の時の例を示し、本発明の一実施形態にかかる、ACアダプタ1の電解コンデンサの周囲温度Txと、電解コンデンサの運転時間Δhとの関係を示す。電解コンデンサの周囲温度別に予め設定された電解コンデンサの寿命と、実際の電解コンデンサの周囲温度Txから算定する等価運転時間積算値Leとの関連付けを示している。
FIG. 4 shows an example when the estimated expected life L′ x of the electrolytic capacitor is 7 years (70,000 h), and the ambient temperature Tx of the electrolytic capacitor of the
図4は、左の縦軸に電解コンデンサの周囲温度Txをとり、横軸に電解コンデンサの運転時間Δhをとり、右の縦軸に電解コンデンサの等価運転時間積算値Leをとる。 In FIG. 4, the left vertical axis represents the ambient temperature Tx of the electrolytic capacitor, the horizontal axis represents the electrolytic capacitor operating time Δh, and the right vertical axis represents the equivalent operating time integrated value Le of the electrolytic capacitor.
図4の点線グラフ(A)は、電解コンデンサの周囲温度Txを40℃としたときの電解コンデンサの運転時間Δhと等価運転時間積算値Leとの関係を示す。ここで電解コンデンサ定格上限温度T0を40℃としたとき、(式5)から電解コンデンサの規定寿命L0と電解コンデンサの推定された期待寿命L’xが等しくなるため、図4では、電解コンデンサの運転時間Δhと等価運転時間積算値Leとが同値になっている。 The dotted line graph (A) in FIG. 4 shows the relationship between the electrolytic capacitor operating time Δh and the equivalent operating time integrated value Le when the ambient temperature Tx of the electrolytic capacitor is 40 ° C. Here, when the electrolytic capacitor rated upper limit temperature T 0 is set to 40 ° C., the specified life L 0 of the electrolytic capacitor is equal to the estimated expected life L′ x of the electrolytic capacitor from (Equation 5). The capacitor operating time Δh and the equivalent operating time integrated value Le are the same value.
(式5)はアレーニウス則に従い、電解コンデンサの周囲温度が10℃下がると寿命が2倍伸びる。したがって、電解コンデンサの周囲温度30℃における電解コンデンサの寿命(B)は、電解コンデンサの周囲温度40℃における電解コンデンサの寿命(A)に比べ2倍になっている。また電解コンデンサの周囲温度20℃における電解コンデンサの寿命(C)は、電解コンデンサの周囲温度30℃における電解コンデンサの寿命(B)に比べ2倍になっている。 (Equation 5) follows the Arrhenius rule, and when the ambient temperature of the electrolytic capacitor is lowered by 10 ° C., the lifetime is doubled. Therefore, the lifetime (B) of the electrolytic capacitor at an ambient temperature of 30 ° C. of the electrolytic capacitor is twice as long as the lifetime (A) of the electrolytic capacitor at an ambient temperature of 40 ° C. The life (C) of the electrolytic capacitor at an ambient temperature of 20 ° C. of the electrolytic capacitor is twice that of the electrolytic capacitor at an ambient temperature of 30 ° C. (B).
図4に示す一点鎖線グラフ(D)は、電解コンデンサの実際の周囲温度Txを示す。等価運転時間算定部114は、電解コンデンサの周囲温度Txから等価運転時間Hxを算定して、積算部411は、等価運転時間Hxを積算し等価運転時間積算値Leを生成する(F)。図4に示すEは、等価運転時間積算値Leを示す。設定部413は、電解コンデンサの周囲温度Txから電解コンデンサの期待寿命残時間L’ rを推定する(G)。
A one-dot chain line graph (D) shown in FIG. 4 shows an actual ambient temperature Tx of the electrolytic capacitor. The equivalent operation
(動作)
図5に、本発明の一実施形態にかかる、電源装置の等価運転時間算定方法を示すフローチャートを表す。判定部41は、情報通信装置2のIDに基づいてACアダプタ1の構成部品が出荷後15年経過しているか判定する(S101)。出荷後15年経過している場合、ACアダプタ1の構成部品は、寿命であると判定され、ACアダプタ1の利用は不可能と判定される。
(Operation)
FIG. 5 is a flowchart showing an equivalent operation time calculation method for a power supply device according to an embodiment of the present invention. The
出荷後15年経過していない場合、第1乃至第3の温度検出部111、112、113は、ACアダプタ1のコンデンサの周囲温度を検出しインピーダンスに変換する。また、第1乃至第3の温度検出部111、112、113は、変換したインピーダンスであるアナログ信号を、デジタル信号に変換し等価運転時間算定部114に送信する。第1乃至第3の温度検出部111、112、113は、運転によるACアダプタ1のコンデンサの劣化を左右させる要因である温度をインピーダンスとして検出する。複数点の温度をインピーダンスとして検出する場合もある。
When 15 years have not passed since the shipment, the first to
等価運転時間算定部114は、ACアダプタ1の出力端から出力電圧信号を受信した場合、受信したデジタル信号に基づいて等価運転時間を算定する(S102)。等価運転時間算定部114は、インピーダンス情報を含んだデジタル信号に基づいて、温度情報に変換する。また、等価運転時間算定部114は、出力電圧の情報もACアダプタ1の出力端から受信し、出力電圧がある場合のみ等価運転時間を算定する。さらに等価運転時間算定部114は、算定した等価運転時間を一定量蓄積する。
When the equivalent operation
情報転送部115は、蓄積された等価運転時間を情報通信装置2に転送する。情報通信装置2は、受信した等価運転時間を通信NW3を介してセンタ装置4に転送する。通信制御部401は、受信した等価運転時間を積算部411に入力する。積算部411は、入力された等価運転時間を積算する。設定部413は期待寿命などの目標とする時間を設定し、設定した時間データを格納する。比較部412は、積算された等価運転時間と予め設定された時間との差を計算する(S103)。比較部412は、計算結果をDB415に格納する。計算の結果(S104)、残時間がない場合、ACアダプタ1のコンデンサは、寿命であると判定され、ACアダプタ1の利用は不可能と判定される。計算の結果(S104)、残時間がない場合、比較部412は、第2の表示部414および通信制御部401に判定結果を送信する。第2の表示部414は、比較部412から受信した情報を表示する。通信制御部401は、比較部412から受信した情報を通信NW3を介して情報通信装置2の制御部212に送信する。制御部212は受信した情報を第1の表示部213に送信する。第1の表示部213は受信した情報を表示する。
The
計算の結果(S104)、残時間がある場合、情報転送部115は、等価運転時間算定部114で生成された、ACアダプタ1の構成部品の検出した周囲温度の情報を情報通信装置2、通信NW3、センタ装置4の通信制御部401、積算部411を経由して、比較部412へ送信する。
If there is a remaining time as a result of the calculation (S104), the
比較部412は、検出された構成部品の実際の周囲温度と予め設定された所定の構成部品温度との差を算出する(S105)。計算の結果(S106)、温度差が設定値以内ではない場合、ACアダプタ1は、部品故障の可能性があると判定され(S107)、ACアダプタ1の利用は不可能と判定される。計算の結果(S106)、温度差が設定値以内ではない場合、比較部412は、第2の表示部414および通信制御部401に判定結果を送信する。第2の表示部414は、比較部412から受信した情報を表示する。通信制御部401は、比較部412から受信した情報を通信NW3を介して情報通信装置2の制御部212に送信する。制御部212は受信した情報を第1の表示部213に送信する。第1の表示部213は受信した情報を表示する。
The
計算の結果(S106)、温度差が設定値以内である場合、ACアダプタ1の利用の継続が可能となる。
As a result of the calculation (S106), when the temperature difference is within the set value, the use of the
以下に本発明の一実施形態にかかる、電源装置の等価運転時間算定方法の概要を示す。
(1)ACアダプタ1の第1のコンデンサ102、第2のコンデンサ107近傍にNTCサーミスタ1101を配置して温度情報をインピーダンスに変換する。
(2)変換したインピーダンスをADC部1103によってデジタル信号にし、等価運転時間算定部114に送出する。
(3)等価運転時間算定部114では、出力電圧を検出して運転中であることを認識し、インピーダンスから温度情報に変換して寿命算定の演算を行い、運転時間と掛け合わせて等価運転時間を算出する。
(4)算定された等価運転時間は定期的に情報転送部115を介して情報通信装置2に送られ、センタ装置4に転送される。
(5)センタ装置4では、受信した等価運転時間を積算して所定の寿命時間と比較してデータベース415に格納するともに、等価運転時間積算値が所定の寿命時間を超えた場合、第2の表示部414に警告を表示する。
(6)警告はネットワークを介して情報通信装置2に転送され、情報通信装置2の第1の表示部213で表示される。
(7)ACアダプタ1内に複数のNTCサーミスタがある場合において、各NTCサーミスタの温度上昇傾向に大きな差がある場合、内部故障の可能性があるという警告もできる。
An outline of a method for calculating an equivalent operation time of a power supply device according to an embodiment of the present invention will be described below.
(1) An
(2) The converted impedance is converted into a digital signal by the
(3) The equivalent operation
(4) The calculated equivalent operation time is periodically sent to the
(5) In the center device 4, the received equivalent operation time is integrated and stored in the
(6) The warning is transferred to the
(7) When there are a plurality of NTC thermistors in the
本発明の一実施形態によれば、電源装置および電源装置の構成部品の等価運転時間や余寿命を算定し、かつ簡易な温度検出方法を採用して省スペースおよび省コストを実現することが可能となる。 According to one embodiment of the present invention, it is possible to calculate the equivalent operation time and remaining life of the power supply device and the components of the power supply device, and adopt a simple temperature detection method to realize space saving and cost saving. It becomes.
1 ACアダプタ
2 情報通信装置
3 通信NW
4 センタ装置
11 算定部
21 警告表示部
41 判定部
101 整流部
102 第1のコンデンサ
103 SW部
104 ドライバ
105 トランス部
106 整流器
107 第2のコンデンサ
111 第1の温度検出部
112 第2の温度検出部
113 第3の温度検出部
114 等価運転時間算定部
115 情報転送部
201 電源回路
211 情報分離部
212 制御部
213 第1の表示部
401 通信制御部
411 積算部
412 比較部
413 設定部
414 第2の表示部
415 DB
1101 サーミスタ
1102 抵抗
1103 ADC部
1104 電圧源
1
4
1101
Claims (4)
前記電源装置は、
前記電源装置を構成する部品の周囲温度を検出し、
前記検出された周囲温度に基づいて算出された係数を実際の運転時間に乗算して等価運転時間を算定し、
前記算定された等価運転時間および前記情報通信装置のIDを前記通信装置に転送し、
前記通信装置は、
前記転送された等価運転時間を積算し、
前記転送された前記情報通信装置のIDに対応する所定の寿命時間を記憶部から抽出し、前記抽出した所定の寿命時間と前記積算された等価運転時間とを比較し、比較結果を生成し、前記比較結果を表示することを特徴とする電源装置の等価運転時間算定方法。 A method for calculating an equivalent operating time of a power supply device, comprising: a power supply device; an information communication device electrically connected to the power supply device; and a communication device connected to the information communication device and monitoring the status of the information communication device. Because
The power supply device
Detect the ambient temperature of the parts that make up the power supply,
Multiplying the actual operation time by a coefficient calculated based on the detected ambient temperature to calculate the equivalent operation time,
Transferring the calculated equivalent operation time and the ID of the information communication device to the communication device;
The communication device
Accumulating the transferred equivalent operation time,
Extracting the predetermined lifetime corresponding to the transferred ID of the information communication device from the storage unit, comparing the extracted predetermined lifetime with the accumulated equivalent operation time, and generating a comparison result; A method for calculating an equivalent operation time of a power supply device, wherein the comparison result is displayed.
前記検出された周囲温度および前記情報通信装置のIDを前記通信装置に転送し、
前記通信装置は、
前記転送された前記情報通信装置のIDに対応する所定の構成部品温度を前記記憶部から抽出し、前記抽出した所定の構成部品温度と前記検出された周囲温度とを比較し、比較結果を生成することを特徴とする請求項1に記載の電源装置の等価運転時間算定方法。 The power supply device
Transferring the detected ambient temperature and the ID of the information communication device to the communication device;
The communication device
A predetermined component temperature corresponding to the transferred ID of the information communication device is extracted from the storage unit, the extracted predetermined component temperature is compared with the detected ambient temperature, and a comparison result is generated. The method for calculating an equivalent operation time of the power supply device according to claim 1.
前記電源装置は、
前記電源装置を構成する部品の周囲温度を検出する温度検出部と、
前記検出された周囲温度に基づいて算出された係数を実際の運転時間に乗算して等価運転時間を算定する算定部と、
前記算定された等価運転時間および前記情報通信装置のIDを前記通信装置に転送する情報転送部とを備え、
前記通信装置は、
前記転送された等価運転時間を積算する積算部と、
前記転送された前記情報通信装置のIDに対応する所定の寿命時間を記憶部から抽出し、前記抽出した所定の寿命時間と前記積算された等価運転時間とを比較し、比較結果を生成する比較部と、
前記比較結果を表示する第2の表示部と
を備えたことを特徴とする電源装置の等価運転時間算定装置。 Equivalent operation time calculation of a power supply device comprising: a power supply device; an information communication device electrically connected to the power supply device; and a communication device connected to the information communication device and monitoring the status of the information communication device. A device,
The power supply device
A temperature detection unit for detecting an ambient temperature of components constituting the power supply device;
A calculation unit for calculating an equivalent operation time by multiplying an actual operation time by a coefficient calculated based on the detected ambient temperature;
An information transfer unit that transfers the calculated equivalent operation time and the ID of the information communication device to the communication device;
The communication device
An integration unit for integrating the transferred equivalent operation time;
A comparison for extracting a predetermined lifetime corresponding to the transferred ID of the information communication device from a storage unit, comparing the extracted predetermined lifetime with the accumulated equivalent operation time, and generating a comparison result And
An equivalent operating time calculation device for a power supply device, comprising: a second display unit that displays the comparison result.
複数の前記温度検出部と、
前記検出された周囲温度および前記情報通信装置のIDを前記通信装置に転送する前記情報転送部とをさらに備え、
前記通信装置は、
前記転送された前記情報通信装置のIDに対応する所定の構成部品温度を前記記憶部から抽出し、前記抽出した所定の構成部品温度と前記検出された周囲温度とを比較し、比較結果を生成する比較部と
をさらに備えたことを特徴とする請求項3に記載の電源装置の等価運転時間算定装置。 The power supply device
A plurality of the temperature detectors;
The information transfer unit further transfers the detected ambient temperature and the ID of the information communication device to the communication device,
The communication device
A predetermined component temperature corresponding to the transferred ID of the information communication device is extracted from the storage unit, the extracted predetermined component temperature is compared with the detected ambient temperature, and a comparison result is generated. The equivalent operating time calculation device for a power supply device according to claim 3, further comprising:
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