JP6434860B2 - Ａｃアダプタ劣化度判定装置およびそのシステム。 - Google Patents

Description

本発明は、電源装置内部部品の劣化状況を測定および検出するＡＣアダプタ劣化度判定装置およびそのシステムに関する。

スイッチング電源の１つであるＡＣ−ＤＣコンバータ（以下ＡＣアダプタ）の劣化を測定する手法として、内部に測定機能を内蔵する方法と外部から電気特性を観測する方法とがある。内部に測定機能を内蔵する方法は部品点数が増え、装置コストが上昇するため一般的なＡＣアダプタには用いられていない。

外部から観測する手段としては例えば２次出力電圧に重畳しているリップル電圧や、効率を測定する方法がある。ＡＣアダプタにおいて最も劣化しやすい部品としてアルミ電解コンデンサがあるが、１次平滑コンデンサはダイオードブリッジとスイッチングトランスの間にあり、外部からコンデンサの静電容量や等価直列抵抗（ＥＳＲ）といった電気特性を確認することは難しい。１次平滑コンデンサの状態を確認する方法としては、出力電圧保持時間を測定するという手法がある。以下に１次平滑コンデンサと出力電圧保持時間の関係性を説明する。

一般的にＡＣアダプタは交流電圧をダイオードブリッジで整流して１次平滑コンデンサに蓄積し、１次平滑コンデンサの直流電圧をスイッチングトランスで出力電圧に変換している。電力系統からの入力が遮断されるとき、出力電圧はすぐに低下せず、一定時間出力を保持する。これは、１次平滑コンデンサの充電電圧は放電に伴い低下してゆくものの、スイッチング制御回路が定めた閾値を下回らない限りスイッチング動作が継続されるためである。

１次平滑コンデンサの充電電圧はコンデンサの静電容量が小さいほど早く低下する。このため経年劣化等の影響で１次平滑コンデンサの容量が低下していた場合、出力電圧保持時間は正常品に比べ短くなる。そこで出力電圧保持時間を測定し、あらかじめ準備しておいた変換式やデータベース情報に従って１次平滑コンデンサの静電容量を推定することが可能である。

ＪＥＩＴＡのスイッチング電源試験方法（ＡＣ−ＤＣ）には出力電圧保持時間測定方法が規定されている（非特許文献１参照）。

スイッチング電源技術専門委員会、"スイッチング電源試験方法（ＡＣ−ＤＣ）"、［online］一般社団法人 電子情報技術産業協会、［平成２７年５月１７日検索］、インターネット＜URL:http://www.jeita.or.jp/japanese/standard/book/RC-9131C＞

しかしながら、出力電圧保持時間を測定するためには、入力電力を生成する安定化電源とオシロスコープが必要であり、装置のコストがかかるという課題がある。

また、ＡＣアダプタに使用するアルミ電解コンデンサによっては、その静電容量はある期間が過ぎるまでほとんど変化せず、ある期間が経過すると急激に静電容量が低下して故障にいたる場合がある。そのようなコンデンサの場合、コンデンサの静電容量低下によるＡＣアダプタの故障や使用中の事故を防止するためには、容量の急峻な低下を見落とさないようにするために測定・確認頻度を上げる必要があり、稼働コストがかかるという課題がある。

そのため、稼働コストを減らすために測定頻度は少ないほうが望ましく、少ない定期的な測定結果からＡＣアダプタの残使用可能期間を推定できることが望ましい。

本発明の目的は、ＡＣアダプタに流入する電流および送出する電流から、ＡＣアダプタの１次平滑コンデンサの劣化状態を判定するＡＣアダプタ劣化度判定装置およびそのシステムを提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、ＡＣアダプタ劣化度推定装置であって、ＡＣ電源からＡＣアダプタに流入するＡＣ電流を測定する第１の電流測定部と、前記ＡＣアダプタから負荷に送出するＤＣ電流量を測定する第２の電流測定部と、前記第１の電流測定部で測定されたＡＣ電流値から、前記ＡＣ電源の交流波形の１周期中において有効電力が流れ始めてから流れ終わるまでのＡＣ電流導通時間を測定するＡＣ電流導通時間測定部と、前記ＡＣ電流導通時間から前記ＡＣアダプタの１次平滑コンデンサの等価直列抵抗値を算出するコンデンサ等価直列抵抗値演算部と、前記第２の電流測定部で測定されたＤＣ電流量からＤＣ電流量の変化が予め定められたＤＣ電流量変化閾値以上であるか否かを判定するＤＣ電流量変化測定部と、前記ＤＣ電流量の変化が予め定められた大きさ未満の場合のみ、前記等価直列抵抗値から前記ＡＣアダプタの劣化度の推定結果を出力する劣化度推定部と、を備えたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１記載のＡＣアダプタ劣化度推定装置において、前記コンデンサ等価直列抵抗値演算部は、前記ＡＣ電流導通時間と前記等価直列抵抗値とを関係付ける予め定められた関係式またはデータベースを用いて等価直列抵抗値を算出することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１記載のＡＣアダプタ劣化度推定装置において、前記劣化度推定部は、前記等価直列抵抗値と前記ＡＣアダプタの劣化度とを関係付ける予め定められたデータベースを用いて前記ＡＣアダプタの劣化度を推定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１記載のＡＣアダプタ劣化度推定装置において、前記ＤＣ電流量変化閾値は、前記負荷毎の恒常的なＤＣ電流の変化量および過渡期のＤＣ電流量の変化量を記録したデータベースに基づき、前記恒常的なＤＣ電流の変化量と前記過渡期のＤＣ電流量の変化量とを区別するよう決定されたことを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかに記載のＡＣアダプタ劣化度推定装置において、前記第１および第２の電流測定部は、ＣＴクランプであることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、ＡＣアダプタ劣化度測定装置であって、ＡＣ電源からＡＣアダプタに流入するＡＣ電流を測定する第１の電流測定部と、前記ＡＣアダプタから負荷に送出するＤＣ電流量を測定する第２の電流測定部と、前記第１の電流測定部で測定されたＡＣ電流値から、前記ＡＣ電源の交流波形の１周期中において有効電力が流れ始めてから流れ終わるまでのＡＣ電流導通時間を測定するＡＣ電流導通時間測定部と、前記第２の電流測定部で測定されたＤＣ電流量からＤＣ電流量の変化量を測定するＤＣ電流量変化測定部と、前記ＡＣ電流導通時間および前記ＤＣ電流量の変化量の測定値を外部サーバに送信する送信部と、を備えたことを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、ＡＣアダプタ劣化度推定システムであって、ＡＣ電源からＡＣアダプタに流入するＡＣ電流の、前記ＡＣ電源の交流波形の１周期中において有効電力が流れ始めてから流れ終わるまでのＡＣ電流導通時間の測定値を受信して、受信した前記ＡＣ電流導通時間の測定値から前記ＡＣアダプタの１次平滑コンデンサの等価直列抵抗値を算出するコンデンサ等価直列抵抗値演算部と、前記ＡＣアダプタから負荷に送出するＤＣ電流量の測定値を受信して、受信したＤＣ電流量の測定値が予め定められた閾値以上であるか否かを判定するＤＣ電流量変化判定部と、前記ＤＣ電流量の変化が予め定められた大きさ未満の場合のみ、前記等価直列抵抗値から前記ＡＣアダプタの劣化度の推定結果を出力する劣化度推定部と、を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、電流検出素子とマイコンを用いることで、ＡＣアダプタ劣化度判定を低コストで実現できる。

本発明の実施形態１に係るＡＣアダプタ劣化度判定装置の構成を示す図である。 本発明の実施形態１に係るＡＣアダプタ劣化度判定装置における判定フローを示す図である。 本発明の実施形態１に係るＡＣアダプタ劣化度判定装置における判定フローのステップ１を示す図である。 本発明の実施形態１に係るＡＣアダプタ劣化度判定装置における判定フローのステップ２を示す図である。 本発明の実施形態１に係るＡＣアダプタ劣化度判定装置における判定フローのステップ３を示す図である。 ＡＣ電流の有効電力が流れ始めてから流れ終わるまでの期間を説明する図である。 ＤＣ電流量変化を説明する図である。 本発明の実施形態１に係るＡＣアダプタ劣化度判定装置の低コスト・低消費電力型の実施例を示す図である。 本発明の実施例のＡＣアダプタ劣化度判定装置の判定フローにおけるステップ１を示す図である。 本発明の実施例のＡＣアダプタ劣化度判定装置の判定フローにおけるステップ２を示す図である。 本発明の実施例のＡＣアダプタ劣化度判定装置の判定フローにおけるステップ３を示す図である。 本発明の実施形態２に係る電力線搬送通信を利用した遠隔でのＡＣアダプタ劣化度判定システムの構成を示す図である。 本発明の実施形態２に係るＡＣアダプタ劣化検出システムで使用するＡＣアダプタ劣化度測定装置の内部構成を示す。 本発明の実施形態２に係るＡＣアダプタ劣化度判定システムにおける動作フローを示す図である。 本発明の実施形態２に係るＡＣアダプタ劣化度判定システムにおける遠隔保守フローを示す図である。

出力電圧保持時間を測定することでＡＣアダプタに内蔵された１次平滑コンデンサの静電容量の変化を推定する方法では、劣化初期−中期においては静電容量の変化が少ない場合、出力電圧保持時間の変化も少ないため、変化を検出するためには高い分解能で測定する必要があり、測定装置のコストがかかる。また、劣化後期において故障が発生する前に劣化を検出するためには、短時間における静電容量の低下を検出する必要があるため、測定頻度を上げる必要があり稼働コストがかかる。

この課題を解決するために、本発明ではＡＣアダプタに入力される電流の導通時間を測定する。正常なＡＣアダプタと劣化したＡＣアダプタの電流導通時間を比較し、その差分により劣化の進行速度を判断することができる。

一方で、運用中のＡＣアダプタに物理的な衝撃がかかった際や、ＡＣアダプタＤＣ側にかかる負荷が増大した際に、電流導通の振る舞いとして、（ａ）電流導通量のピーク値増大、（ｂ）一時的な電流導通時間の増大、という２つの現象が起こる可能性がある。電流導通時間測定によりＡＣアダプタの劣化を検出するためには、電流導通時間の増大と１次平滑コンデンサの静電容量低下およびＡＣアダプタの劣化とが相関しならなければならない。しかし本来、ＡＣアダプタが劣化した状態とは１次平滑コンデンサが電圧を十分に平滑化できなくなった状態を意味する。つまり、瞬発的に電流導通時間が増大しても、１次平滑コンデンサがその瞬間以降電圧平滑を行えている状態であれば、劣化の過剰検出を行うこととなり、コストの増大につながってしまう。また上記（ｂ）を劣化として誤検出する可能性も否めない。

この課題を解決するために、本発明ではＡＣアダプタＡＣ側のＡＣ電流導通時間とともにＡＣアダプタＤＣ側のＤＣ電流量変化を測定し、検知されたＡＣ電流導通時間の増大がＡＣアダプタの劣化によるものか否かを判定する。

本発明としては、ＡＣアダプタＡＣ側でのＡＣ電流導通時間測定とＡＣアダプタＤＣ側でのＤＣ電流量変化の双方を参照することで、正確にＡＣアダプタの劣化検出が可能であるシステムを提供する。

本発明によれば、電流検出素子とマイコンを用いることで、ＡＣ電流導通時間測定およびＤＣ電流量変化測定を低コストで実現できる。

測定システムを接続したままにして間欠動作させ、定期的に劣化度判定を行うことで１次平滑コンデンサの劣化を遠隔検査することが可能である。これにより、検査のための運用システム一時停止の回避および保守コスト削減が実現できる。さらに、劣化検出自体を遠隔地で行うことができれば、部品コスト削減や劣化検出システムのアップデートの簡略化も可能となる。

このような運用を行うには測定器が通信機能を有することが求められるが、現用システム存在下で有線・無線ＬＡＮ環境を新たに構築することが難しい場合もある。そこで一般的なＡＣアダプタは商用電源に接続されている場合が多いことを考慮し、電力線搬送通信を利用することで、新たに有線・無線ＬＡＮ環境を構築することなく測定器に通信機能を搭載することを可能にする。

また、各ＡＣアダプタに電流検出を行う機器を取り付けることになるが、この機器の内部に通信機能を持たせることで現用環境の改編度および追加物品を抑制でき、かつ多数のＡＣアダプタのうちどのＡＣアダプタが劣化しているのかを遠隔から一括管理できる。また劣化度の判定等は遠隔地で行うことができるため、測定器には測定機能および通信機能のみを搭載すれば良く、取り付け機器の低機能化によるコストカットが可能となる。

以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。

（実施形態１）
図１に、本発明の実施形態１に係るＡＣアダプタ劣化度判定装置の構成を示す。また、図２に、判定フローの概要を示し、図３、４、５に、図２に示す判定フローのステップ１、２、３の詳細を示す。

本実施形態は、ＡＣ電流導通時間測定部１１１、ＤＣ電流量変化判定部１１３、コンデンサ等価直列抵抗値演算部１１２、劣化度推定部１１４を備えたマイコン１１０、ＡＣ電流検出部１２１、ＤＣ電流検出部１２２、および表示部１３０で構成される。

ＡＣ電流検出部１２１は、ＡＣアダプタ２１０の商用電力２３０側に設置され、その電流検出機能によりＡＣアダプタに流れ込むＡＣ電流を検出する。ＤＣ電流検出部１２２は、ＡＣアダプタの負荷部２２０側に設置され、ＡＣアダプタから流れ出るＤＣ電流を検出する。

図２に示すように、本発明では、ＡＣ電流導通時間の測定、ＤＣ電流量変化の有無の判定を行い（ステップ１）、ＡＣ電流導通時間に基づきコンデンサ等価直列抵抗値を計算し（ステップ２）、コンデンサ等価直列抵抗値およびＤＣ電流量変化の有無に基づきＡＣアダプタの劣化度を判定して判定結果を出力する（ステップ３）。

図３に示すように、ステップ１において、ＡＣ電流導通時間測定部１１１が、ＡＣ電流検出部１２１からＡＣ電流値を表す信号を受け取り、ＡＣ電流導通時間を計測する。ここでいうＡＣ電流導通時間とは、商用電力２３０の１周期の中において、図６に示すように有効電力が流れ始めてから流れ終わるまでの時間である。「流れ始め」、「流れ終わり」を決定するＡＣ電流値については設計時に予め決定しておけばよく、図３に示すＡＣ電流検出閾値データベースにその情報（「流れ始め」、「流れ終わり」を決定する電流値）を格納していることとする。

ＤＣ電流量変化判定部１１３は、ＤＣ電流検出部１２２から電流値を表す信号を受け、ＤＣ電流量変化の有無を判定する。ここでいうＤＣ電流量変化は、図７に示すように、ＡＣアダプタＤＣ側の負荷等が変化することによって安定的に流れる直流電流の値が恒常的に変化することを言う。どの程度の変化を恒常的なＤＣ電流量の変化とみなし、過渡期の許容範囲をどのようにするのかについては、設計時に予め決定しておけばよく、ＤＣ電流量変化判定部１１３が参照するＤＣ電流量変化検出閾値データベースにその情報（恒常的なＤＣ電流量の変化量および過渡期のＤＣ電流量の変化量）を格納していることとする。

図４に示すように、ステップ２において、コンデンサ等価直列抵抗値演算部１１２では、ＡＣ電流導通時間測定部１１１からＡＣ電流導通時間を表す信号を受け取り、ＡＣ電流導通時間からＡＣアダプタ２１０に内蔵された１次平滑コンデンサの等価直列抵抗値を導出するＡＣ電流導通時間−等価直列抵抗値変換式またはＡＣ電流導通時間−等価直列抵抗値データベースに従って１次平滑コンデンサの等価直列抵抗値を計算する。

図５に示すように、ステップ３において、劣化度推定部１１４では、コンデンサ等価直列抵抗値演算部１１２から受け取ったＡＣアダプタ２１０の１次平滑コンデンサの等価直列抵抗値と、ＤＣ電流量変化判定部１１３から受け取ったＤＣ電流量変化の有無とに関して、劣化度判定用データベースに照合をかける。これにより、１次平滑コンデンサの等価直列抵抗値の変化がコンデンサの劣化によるものなのか否かを推定する。劣化度推定部１１４は、コンデンサの劣化度に基づき、そのコンデンサを搭載するＡＣアダプタ２１０の劣化度判定結果を表示部１３０に出力する。

表示部１３０は、例えば液晶ディスプレイや（ＬＣＤ）や有機ＥＬディスプレイ（ＯＥＬＤ）であって、劣化度推定部１１４からの信号に従ってＡＣアダプタの劣化状態に関する情報を表示する。

ここで、本発明における基本原理を説明する。一般的にコンデンサの等価直列抵抗（ＥＳＲ）は使用開始後から使用経過に伴って上昇をし、静電容量よりもその変化は大きい。ＡＣアダプタにおいて１次平滑コンデンサは商用電源２３０の交流波形を平滑し定電圧をスイッチング回路へ供給する役割がある。商用電源２３０の電圧が１次平滑コンデンサの電圧よりも高ければ、商用電源２３０から電流が１次平滑コンデンサとスイッチング回路へ供給される。商用電源２３０の電圧が１次平滑コンデンサの電圧よりも低ければ、商用電源２３０から電流は流れず１次平滑コンデンサからスイッチング回路に電流が供給される。

１次平滑コンデンサのＥＳＲが上昇すると、１次平滑コンデンサに電流が出入りする際に電圧降下が大きくなり、１次平滑コンデンサからのみスイッチング回路に電流が供給されている時に１次平滑コンデンサの端子電圧が低下するため、商用電源２３０の電圧が１次平滑コンデンサの端子電圧を超えるタイミングがより早く来ることになる。また、その後商用電源２３０の電圧が１次平滑コンデンサの端子電圧を下回るタイミングがより遅く来ることになる。従って、１次平滑コンデンサのＥＳＲが上昇すると、商用電源２３０からのＡＣ電流導通時間が長くなる。

一方、ＡＣアダプタ２１０のＤＣ側における急激な負荷の変化や物理的な衝撃により、ＡＣアダプタ２１０への要求ＤＣ電流量が増加する場合を想定すると、１次平滑コンデンサのみからの電流供給時に静電容量が見かけ上低下することになる。その結果、１次平滑コンデンサの端子電圧が低下し、一時的に電圧の平滑が行えなくなる。この場合も商用電源２３０からのＡＣ電流導通時間が長くなる。

このように、商用電源２３０からのＡＣ電流導通時間が長くなる原因としては、１次平滑コンデンサのＥＳＲ上昇と、ＡＣアダプタ２１０への要求ＤＣ電流量の増加の２つの場合が考えられる。そのため、本発明では、ＡＣ電流導通時間が長くなる原因を峻別するために、ＡＣアダプタ２１０のＤＣ電流量変化を合わせて検出し、ＤＣ電流量の増加がない場合のみ劣化度を判定する。

従来技術では、ＡＣアダプタ２１０の１次コンデンサのＥＳＲを測定することは出来なかったが、本発明の手法によりＥＳＲと相関関係のあるＡＣ電流導通時間を測定して算出することにより、ＥＳＲならびにコンデンサの劣化状態を推定できるようになる。

さらにＡＣ電流導通時間の差分とＤＣ電流量変化の両方を劣化判定に用いるパラメータに組み込むことで、劣化状態の推定精度をさらに向上させることができる。ＡＣ電流導通時間からコンデンサのＥＳＲを導くためにはあらかじめ実験、もしくは回路シミュレーションでＡＣ電流導通時間とＥＳＲの関係を求めておき、ＡＣ電流導通時間−ＥＳＲ計算式もしくはＡＣ電流導通時間−ＥＳＲデータベースを作って、これを劣化度判定データベースとすればよい。

またＤＣ電流量変化の判断に関しても、運用システムの負荷測定や耐衝撃実験の結果を、劣化度推定部１１４が参照する劣化度判定データベースに取り入れておけばよい。

図８に、本発明の実施形態１に係るＡＣアダプタ劣化度判定装置の低コスト・低消費電力型の実施例を示す。本発明によるシステムはＡＣおよびＤＣ電流検出用変流器（第１および第２ＣＴクランプ）８２１、８２２、マイコン８１０、液晶ディスプレイ８３０で構成される。

クランプタイプの電流検出用変流器である第１ＣＴクランプ８２１をＡＣアダプタ２１０の商用電力２３０（ＡＣ５０Ｈｚ，１００Ｖ）側の配線に取り付け、ＡＣアダプタ２１０に流れ込む電流の交流成分を電圧として検出する。

また第２ＣＴクランプ８２２をＡＣアダプタ２１０の負荷部２２０側の配線に取り付け、負荷部２２０に流れ込むＤＣ電流量を検出する。第１および第２ＣＴクランプ８２１、８２２の出力はマイコン８１０のデジタル入力ポートにそれぞれ接続される。第１および第２ＣＴクランプ８２１、８２２の出力電圧がマイコン８１０の検出電圧に満たない場合は、出力をアンプで増幅させ、マイコンのデジタル入力ポートに接続する構成でも良い。

ここからは実施例の動作フローについて、ステップ１、２、３の形式にて図９、１０、１１を用いて詳細に説明する。

図９に示すように、ステップ１において、第１ＣＴクランプ８２１に接続されたマイコン８１０のデジタル入力ポート１は、ＡＣアダプタ２１０に電流が流れるとＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わり、電流が流れ終わるとＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わる信号を出力する回路に接続されている。

第２ＣＴクランプ８２２に接続されたマイコン８１０のデジタル入力ポート２は、流れるＤＣ電流量に変化が生じるとＵｓｕａｌからＣｈａｎｇｅに切り替わり、恒常的な電流に戻るとＣｈａｎｇｅからＵｓｕａｌに切り替わる回路に接続されている。デジタル入力ポート２が接続された回路は、マイコン８１０内の既存の電流量変化検出回路でもよい。

図１０に示すように、ステップ２において、マイコン８１０はデジタル入力ポート１および２が接続された回路からの出力を監視し、デジタル入力ポート１が接続された回路の出力がＬｏｗからＨｉｇｈに切り替わった時点から経過時間のカウントを始め、ＨｉｇｈからＬｏｗに切り替わった時点でカウントを停止し、カウント開始から終了までの経過時間をＡＣ電流導通時間とする。

図１１に示すように、ステップ３において、ＡＣ電流導通時間を用いたＡＣアダプタ２１０の１次平滑コンデンサのＥＳＲと劣化状態の推定は、マイコン８１０内部に格納された計算式かデータベースに照合をかけることで行う。さらにこの推定結果に加えて、デジタル入力ポート２が接続された回路の出力の変化も参照し、参照情報としてＵｓｕａｌが存在する場合にのみ、劣化度判定結果を出力する。

原理としては、第２ＣＴクランプからマイコン８１０への入力周期をＡＣ電流導通時間測定周期と同期させ、ＡＣ電流導通時間測定時前後から第２ＣＴクランプからの入力およびマイコン８１０によるＣｈａｎｇｅおよびＵｓｕａｌの処理を開始する。この前後時間については設計時に予め決定しておけばよい。ＡＣ電流導通時間測定結果にＣｈａｎｇｅおよびＵｓｕａｌを付帯情報として追加し、最終結果として出力する前にＵｓｕａｌの存在有無の確認をマイコン８１０内で行う。付帯情報としてＵｓｕａｌが確認された場合にのみ、ＡＣアダプタ２１０の劣化度判定結果を出力する。これにより、ＡＣ電流導通時間変化と１次平滑コンデンサ劣化の相関が小さい場合の劣化度の誤判定を抑制でき、正確な劣化度推定を可能にする。

結果表示部としてはＬＣＤ等で良いが、コスト削減のためディスプレイレスとし、発明２記載の電力線搬送通信を用いた遠隔管理システムに向けた出力機能のみの搭載でもよい。第１および第２ＣＴクランプ８２１、８２２は、既存のＣＴクランプを利用可能である。

マイコン８１０のクロックに関しても、１００ｋＨｚ程度で十分なサンプリングが可能であり、また必要な機能として入出力ポートとメモリ、および既存の電流量検出回路を利用した信号発生のみ搭載されたマイコンで良い。

実施形態１ではＡＣアダプタ２１０の１次平滑コンデンサのＥＳＲから劣化度を推定することにより、従来の交流安定化電源とオシロスコープを使用して出力電圧保持時間を測定する一般的な方法よりも低コスト、低消費電力で高精度であり、測定対象を停止させずに測定できるようになる。

以上から本発明の測定手法を用いることで、１次平滑コンデンサの劣化状態をローコストかつ高精度に測定することが可能となる。ＡＣアダプタ２１０への接続は非接触のＣＴクランプだけでよいので操作性がよく、感電の心配もない。接続される負荷にもよるが、ＤＣ電流量が常に不規則振動している負荷でなければ、ＡＣアダプタを停止させずに運用中に劣化判定測定することが可能である。

（実施形態２）
測定システムを接続したままにして間欠動作させ、定期的に劣化状況判定測定を行うことでＡＣアダプタの１次平滑コンデンサの劣化度を遠隔検査することが可能であれば、検査のための運用システム一時停止の回避および保守コスト削減が実現できる。さらにコンデンサ等価直列抵抗値演算およびＡＣアダプタの劣化判定を遠隔で一元的に行う形とすれば、測定機器ごとに必要となるマイコンの低機能化およびコストカットが可能となる。

このような運用を行うには、本発明のマイコンと遠隔地間での通信機能を有することが求められるが、現用システム存在下で有線・無線ＬＡＮ環境を新たに構築することが難しい場合もある。

そこで一般的なＡＣアダプタは商用電源に接続されている場合が多いことを考慮し、電力線搬送通信を利用することで、新たに有線・無線ＬＡＮ環境を構築することなく劣化検出システムに通信機能を搭載することを可能にする。

また実施形態１においては、各ＡＣアダプタに電流検出を行う機器を取り付けることになるが、この機器の内部に通信機能を持たせることで現用環境の改編度および追加物品を抑制でき、かつ多数のＡＣアダプタのうちどのＡＣアダプタが劣化しているのかを遠隔で一括管理できる。さらに、大きな容量を必要とする劣化判定に関わる機能を遠隔地に集約することで、取り付け部品の低機能化およびアップデートの簡易化、コストカットも可能にする。

図１２に、本発明の実施形態２に係る電力線搬送通信を利用した遠隔でのＡＣアダプタ劣化度判定システムの構成を示す。また図１３に、本発明の実施形態２に係るＡＣアダプタ劣化検出システムで使用するＡＣアダプタ劣化度測定装置の内部構成を示す。マイコン１２１０は、ＡＣ電流導通時間測定部１２１１、ＤＣ電流量変化測定部１２１２、情報送受信部１２１３を備える。図１３に示すＡＣ電流検出部１２２１内部の通信部１３０１は、ＡＣ電流検出部１２２１とは別に電力線搬送通信用のモデムを使用する構成としても良い。

図１４に、本発明の実施形態２に係るＡＣアダプタ劣化度判定システムにおける動作フローを示す。また、図１５に、本発明の実施形態２に係るＡＣアダプタ劣化度判定システムにおける遠隔保守フローを示す。

原理としては図１４に示すように、最初のステップにおいてＡＣ電流検出部１２２１、ＤＣ電流検出部１２２２を用いて電流を測定し、マイコン１２１０内のＡＣ電流導通時間測定部１２１１、ＤＣ電流量変化測定部１２１２でＡＣアダプタ２１０のＡＣ側でのＡＣ電流導通時間およびＤＣ側でのＤＣ電流量変化の測定結果を生成する。マイコン１２１０は、測定結果に各マイコンに固有の識別情報を付加して測定データを生成する。その後、マイコン１２１０は、測定データを、ＡＣ電流検出部１２２１の通信部１３０１を用いて情報送受信部１２１３から電力線を介して保守サーバ１２３０に送信する。保守サーバ１２３０は、データを保守用にあらかじめ構築した任意のクラウドサーバ１２４０にインターネット等を介して送信する。

クラウドサーバ１２４０内にデータ送信がなされた後、図１４に示すようにクラウドサーバ上でコンデンサ等価直列抵抗値の演算およびＤＣ電流量変化判定を行い、これらの情報を基にＡＣアダプタ２１０の劣化度判定を行う。この部分は図３、４、５に示す実施形態１のステップ１、２、３と同様の判定フローをたどるが、図３のステップ１に示す電流量変化判定部１１３内のＤＣ電流量変化検出閾値データベースの情報は、図１２に示すクラウドサーバ上のデータベース１２４１に集約されているため、図１２の電流量変化判定部１２４２はそのデータベース１２４１を参照し、電流量変化有無判定を行う。

判定結果は図１４に示すように、最終的にクラウドサーバ内のデータベース１２４１に格納および保守管理者１２５０に送信される。この報告により、保守管理者１２５０は、必要な時に必要な場所へ修理者を派遣することが可能である。

さらに図１５に示すように、保守管理者１２５０がクラウドサーバ１２４０を通じて保守サーバ１２３０およびマイコン１２１０の情報送受信部１２１３に定期的な情報伝達を命じるプログラムを埋め込むことも、随時命令を出すこともできる。ＤＣ電流量変化判定部１２４２、コンデンサ等価直列抵抗値演算部１２４３および劣化判度推定部１２４４が参照するデータベース１２４１の更新を、保守管理者１２５０がクラウド上で行うことが可能であり、ＡＣ電流導通時間変化と劣化度合いの相関性や負荷変動による電流量変化のパターンに関して、情報量が増える度に任意の場所からクラウドサーバ１２４０にあげることで参照データベース１２４１をアップデートできる。

従来の測定技術では、その場で測定を行うために定期的な修理者派遣と故障時の修理者派遣の両方の保守コストがかかり、また測定基準改正や参照データベースアップデートの度に常時設置の測定機器交換が不可欠であった。

一方、本発明によれば、定期検査や故障時の切り分けは遠隔で容易に行え、修理者を必要時のみ適切な場所へ派遣することが可能である。さらに保守サーバ１２３０に接続するクラウドサーバ１２４０は外部から容易に更新でき、劣化判定に関わる機能のアップデートが遠隔で行えるため、常時設置の測定機器にかかる初期コストおよびメンテナンスコストの削減が可能である。また測定環境下には電力線搬送通信を利用することで、有線・無線ＬＡＮの新規構築が困難な環境でも遠隔操作可能なシステムを構築できる。

なお本発明は、現用機器への運用を想定したモデムを構成図に記載していないが、ＡＣアダプタ自身に電力線搬送通信のモデム機能が搭載されれば、本発明システムにそのまま組み込むことで、システム構成のシンプル化を実現できる。

実施形態２では、有線・無線ＬＡＮ環境構築が困難な場合でも、故障切り分けが容易になり、判定システムアップデートの簡略化および物品コスト・保守コストが低減できる。

以上の発明により、従来よりも高精度・低コストでＡＣアダプタの１次平滑コンデンサの特性を測定できるようになり、誤検知を抑制することでより高精度に劣化判定が可能となる。また電力線搬送通信を活用した遠隔管理により、有線・無線ＬＡＮ環境の新規構築が困難な場合でも、保守コストの低減を可能にする。

１１０、８１０、１２１０ マイコン
１１１、１２１１ ＡＣ電流導通時間測定部
１１２、１２４３ コンデンサ等価直列抵抗値演算部
１１３、１２４２ ＤＣ電流量変化判定部
１１４、１２４４ 劣化度推定部
１２１、１２２１ ＡＣ電流検出部
１２２、１２２２ ＤＣ電流検出部
２１０ ＡＣアダプタ
２２０ 負荷部
２３０ 商用電源
８２１ 第１ＣＴクランプ
８２２ 第２ＣＴクランプ
８３０ 液晶ディスプレイ
１２１２ ＤＣ電流量変化測定部
１２１３ 情報送受信部
１２３０ 保守サーバ
１２４０ クラウドサーバ
１２４１ ログ管理、命令系、データベース
１２５０ 保守管理者

Claims (7)

1. ＡＣ電源からＡＣアダプタに流入するＡＣ電流を測定する第１の電流測定部と、
   前記ＡＣアダプタから負荷に送出するＤＣ電流量を測定する第２の電流測定部と、
   前記第１の電流測定部で測定されたＡＣ電流値から、前記ＡＣ電源の交流波形の１周期中において有効電力が流れ始めてから流れ終わるまでのＡＣ電流導通時間を測定するＡＣ電流導通時間測定部と、
   前記ＡＣ電流導通時間から前記ＡＣアダプタの１次平滑コンデンサの等価直列抵抗値を算出するコンデンサ等価直列抵抗値演算部と、
   前記第２の電流測定部で測定されたＤＣ電流量からＤＣ電流量の変化が予め定められたＤＣ電流量変化閾値以上であるか否かを判定するＤＣ電流量変化測定部と、
   前記ＤＣ電流量の変化が予め定められた大きさ未満の場合のみ、前記等価直列抵抗値から前記ＡＣアダプタの劣化度の推定結果を出力する劣化度推定部と、
   を備えたことを特徴とするＡＣアダプタ劣化度推定装置。
2. 前記コンデンサ等価直列抵抗値演算部は、前記ＡＣ電流導通時間と前記等価直列抵抗値とを関係付ける予め定められた関係式またはデータベースを用いて等価直列抵抗値を算出することを特徴とする請求項１記載のＡＣアダプタ劣化度推定装置。
3. 前記劣化度推定部は、前記等価直列抵抗値と前記ＡＣアダプタの劣化度とを関係付ける予め定められたデータベースを用いて前記ＡＣアダプタの劣化度を推定することを特徴とする請求項１記載のＡＣアダプタ劣化度推定装置。
4. 前記ＤＣ電流量変化閾値は、前記負荷毎の恒常的なＤＣ電流の変化量および過渡期のＤＣ電流量の変化量を記録したデータベースに基づき、前記恒常的なＤＣ電流の変化量と前記過渡期のＤＣ電流量の変化量とを区別するよう決定されたことを特徴とする請求項１記載のＡＣアダプタ劣化度推定装置。
5. 前記第１および第２の電流測定部は、ＣＴクランプであることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＡＣアダプタ劣化度推定装置。
6. ＡＣ電源からＡＣアダプタに流入するＡＣ電流を測定する第１の電流測定部と、
   前記ＡＣアダプタから負荷に送出するＤＣ電流量を測定する第２の電流測定部と、
   前記第１の電流測定部で測定されたＡＣ電流値から、前記ＡＣ電源の交流波形の１周期中において有効電力が流れ始めてから流れ終わるまでのＡＣ電流導通時間を測定するＡＣ電流導通時間測定部と、
   前記第２の電流測定部で測定されたＤＣ電流量からＤＣ電流量の変化量を測定するＤＣ電流量変化測定部と、
   前記ＡＣ電流導通時間および前記ＤＣ電流量の変化量の測定値を外部サーバに送信する送信部と、
   を備えたことを特徴とするＡＣアダプタ劣化度測定装置。
7. ＡＣ電源からＡＣアダプタに流入するＡＣ電流の、前記ＡＣ電源の交流波形の１周期中において有効電力が流れ始めてから流れ終わるまでのＡＣ電流導通時間の測定値を受信して、受信した前記ＡＣ電流導通時間の測定値から前記ＡＣアダプタの１次平滑コンデンサの等価直列抵抗値を算出するコンデンサ等価直列抵抗値演算部と、
   前記ＡＣアダプタから負荷に送出するＤＣ電流量の測定値を受信して、受信したＤＣ電流量の測定値が予め定められた閾値以上であるか否かを判定するＤＣ電流量変化判定部と、
   前記ＤＣ電流量の変化が予め定められた大きさ未満の場合のみ、前記等価直列抵抗値から前記ＡＣアダプタの劣化度の推定結果を出力する劣化度推定部と、
   を備えたことを特徴とするＡＣアダプタ劣化度推定システム。