JP6722060B2

JP6722060B2 - プロセッサ、電力管理装置、およびｅｍｓサーバ

Info

Publication number: JP6722060B2
Application number: JP2016149010A
Authority: JP
Inventors: 智也楠瀬
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2016-07-28
Filing date: 2016-07-28
Publication date: 2020-07-15
Anticipated expiration: 2036-07-28
Also published as: JP2018019530A

Description

本発明は、プロセッサ、電力管理装置、およびＥＭＳサーバに関するものである。

電力を消費する需要家において、分散電源の導入が進んでいる。分散電源は、交流電力を供給する電力系統と連携するために、直流電力を交流電力に変換する電力変換装置が設けられている。例えば、太陽電池、風力発電、および蓄電池を電源とする分散電源においては、パワーコンディショナと呼ばれる電力変換装置が用いられている（特許文献１、２参照）。

特開２０１６−０６３７１３号公報特開２０１６−０６３７１４号公報

電力変換装置は、経年劣化による寿命を有する。寿命は、例えば、１日あたりの稼働時間および周囲温度などの多様な要因により変動し得る。それゆえ、一般的な電力変換装置では、多様な変動要因のそれぞれを特定の状態に維持した場合において推定される寿命が期待寿命として定められている。しかし、実際の寿命は期待寿命から変動することが多い。一方で、使用者および製造者にとっては、実際の寿命に関する寿命情報が求められていた。

従って、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされた本発明の目的は、電力変換装置の実際の寿命に関する寿命情報を生成するプロセッサ、電力管理装置、およびＥＭＳサーバを提供することにある。

上述した諸課題を解決すべく、第１の観点によるプロセッサは、
電力変換装置の寿命に影響を与える因子情報を取得し、
前記因子情報に基づき、前記電力変換装置の寿命に関する寿命情報を生成し、
前記寿命情報は、前記電力変換装置が寿命に到達したか否かの判別結果を含み、
前記因子情報は、前記電力変換装置内のキャパシタの温度上昇速度を含み、
前記温度上昇速度が前記キャパシタの許容リプル電流に相当する温度上昇速度を超えるか否かに基づいて、前記電力変換装置が寿命に到達したか否かを判別する
ことを特徴とするものである。

また、第２の観点による電力管理装置は、
電力変換装置の寿命に影響を与える因子情報を取得し、前記因子情報に基づき、前記電力変換装置の寿命に関する寿命情報を生成し、前記寿命情報は、前記電力変換装置が寿命に到達したか否かの判別結果を含み、前記因子情報は、前記電力変換装置内のキャパシタの温度上昇速度を含み、前記温度上昇速度が前記キャパシタの許容リプル電流に相当する温度上昇速度を超えるか否かに基づいて、前記電力変換装置が寿命に到達したか否かを判別するプロセッサを備え、
前記プロセッサは、前記電力変換装置から直接、または前記電力変換装置からＥＭＳサーバを介して前記因子情報を取得し、前記寿命情報を表示装置およびＥＭＳサーバの少なくとも一方に通知する
ことを特徴とするものである。

また、第３の観点によるＥＭＳサーバは、
電力変換装置の寿命に影響を与える因子情報を取得し、前記因子情報に基づき、前記電力変換装置の寿命に関する寿命情報を生成し、前記寿命情報は、前記電力変換装置が寿命に到達したか否かの判別結果を含み、前記因子情報は、前記電力変換装置内のキャパシタの温度上昇速度を含み、前記温度上昇速度が前記キャパシタの許容リプル電流に相当する温度上昇速度を超えるか否かに基づいて、前記電力変換装置が寿命に到達したか否かを判別するプロセッサを備え、
前記プロセッサは複数の前記電力変換装置の各々の前記因子情報を取得し、それぞれの前記寿命情報を生成し、前記複数の電力変換装置の各々の前記寿命情報を示す画像データを作成する
ことを特徴とするものである。

上記のように構成された本発明に係るプロセッサ、電力管理装置、およびＥＭＳサーバによれば、電力変換装置の使用状況に応じた寿命情報を生成可能である。

本発明の第１の実施形態から第３の実施形態に係るプロセッサを備える電力管理装置を含む電力制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。図１の電力変換装置の概略構成を備える電力管理装置を含む電力制御システムの概略構成を示す機能ブロック図である。図２のＤＣ／ＤＣコンバータの概略構成を示す機能ブロック図である。図１の電力管理装置の概略構成を示す機能ブロック図である。第１の実施形態の電力管理装置が有するプロセッサが実行する、寿命判定処理を説明するためのフローチャートである。第２の実施形態の電力管理装置が有するプロセッサが実行する、寿命判定処理を説明するためのフローチャートである。第３の実施形態の電力管理装置が有するプロセッサが実行する、寿命判定処理を説明するためのフローチャートである。本発明の第１の実施形態から第３の実施形態に係るプロセッサを備える電力管理装置を含む電力制御システムの変形例を示す機能ブロック図である。

以下、本発明を適用したプロセッサの実施形態について、図面を参照して説明する。

図１に示すように、本発明の第１の実施形態に係るプロセッサを備える電力管理装置を含む電力管理システム１０は、スマートメータ１１、分電盤１２、負荷機器１３、独立電源１４、電力変換装置１５、電力管理装置１６、および表示装置１７を含んで構成される。なお、図１および以下の説明において、電力変換装置１５および独立電源１４は１組のみ記載しているが、２組以上であってもよい。２組以上であるときに、独立電源１４の種類が同じであってもよいし、異なっていてもよい。

以後の図において、各機能ブロックを結ぶ実線は、電力の流れを示す。また、図１において、各機能ブロックを結ぶ破線は、制御信号または通信される情報の流れを示す。破線が示す通信は有線通信であってもよいし、無線通信であってもよい。

制御信号および情報の通信には、様々な方式を採用可能である。例えば、電力管理装置１６と、スマートメータ１１、電力変換装置１５、および表示装置１７といった各装置との通信には、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）などの近距離通信方式による通信を採用することができる。また、電力管理装置１６と負荷機器１３との通信には、赤外線通信、電力線搬送通信（ＰＬＣ：ＰｏｗｅｒＬｉｎｅＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）、ＺｉｇＢｅｅ、ＥｃｈｏｎｅｔＬｉｔｅ（登録商標）など、種々の方式による通信を採用することができる。

電力管理システム１０は、電力系統１８から供給される電力の他に、独立電源１４が出力する電力を、電力変換装置１５から負荷機器１３に供給可能である。一般に、独立電源１４は電力変換装置１５が無いと電力を供給できないため、独立電源１４および電力変換装置１５を組合わせて用いることが一般敵であり、当該組合せを分散電源と称することがある。なお、独立電源１４が内部に電力変換装置を有している場合には、独立電源１４を分散電源に読替えればよい。

スマートメータ１１は、電力系統１８に接続されて、電力系統１８から供給される電力を計測する。また、スマートメータ１１は、分散電源から電力系統１８への売電が許可されている場合には、分散電源から電力系統１８へ供給される電力を計測可能である。スマートメータ１１は、計測した電力を電力管理装置１６に通知してもよい。

分電盤１２は、電力系統１８および分散電源より供給される電力を複数の支幹に分岐させて負荷機器１３に分配する。

負荷機器１３は、電力を消費する電力負荷であり、例えば、需要家の敷地内で使用される照明器具、パソコン、および複合機などのオフィス機器、ならびにエアーコンディショナ、電子レンジ、およびテレビなどの各種電器製品などである。

独立電源１４は、直流電力を電力変換装置１５に出力可能である。例えば、独立電源１４は、太陽光発電システム、燃料電池システム、風力発電システム、またはエンジン発電システムであって、直流電力を発電する。また、例えば、独立電源１４は、蓄電池システムであって、充電した直流電力を放電する。

電力変換装置１５は、独立電源１４から供給される直流の電力を、交流の電力に変換する。電力変換装置１５は、上限出力を変更可能である。電力変換装置１５の上限出力の変更は、電力管理装置１６のプロセッサで作成される上限出力の変更指令に応じて実行される。例えば、電力変換装置１５は、通常モード、および上限出力が通常モードより低いセーフモードで電力変換可能である。上限出力を低めると変換する電力が低減する。通常モードからセーフモードへの切替えは、自動で行われてもよいし、手動で行われてもよい。後述する、電力変換装置１５の寿命が近付いていると判別されるときに自動で切替えが行われたり、セーフモードへの切替えがユーザに促さたりしてもよい。上限出力は、電力変換装置１５から出力される電流の上限または電力の上限を意味するものである。

また、電力変換装置１５は、変換した交流の電力を、分電盤１２で複数に分岐した支幹を介して各負荷機器１３に供給する。また、独立電源１４から電力系統１８への売電が許可されており、かつ独立電源１４が出力する電力に余剰がある場合に、変換した交流の電力を、分電盤１２を介して電力会社に売電することもできる。売電可能な独立電源は、例えば、太陽光発電システム、燃料電池システム、風力発電システム、およびエンジン発電システムの何れか１つであってもよいし、複数であってもよい。

図２は、独立電源１４が太陽電池である電力変換装置１５の構成を説明するブロック図である。図２に示すように、電力変換装置１５は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９、インバータ２０、メモリ２１、通信部２２、およびプロセッサ２３を含んで構成される。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、独立電源１４から供給される直流電力を変圧する。インバータ２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９に昇圧された直流電力を交流電力に変換し、分電盤１２に供給する。また、独立電源１４が蓄電池システムであるときには、インバータ２０は、分電盤１２から供給される交流電力を直流電力に変換し得る。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１９およびインバータ２０は内部にキャパシタを含む。例えば、図３に示すように、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、入力キャパシタ２４、ＤＣリアクトル２５、スイッチ２６、ダイオード２７、中間リンクキャパシタ２８、第１の温度センサ２９、および第２の温度センサ３０を有する。

ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、入力側に独立電源１４が接続され、出力側にインバータ２０が接続される。ＤＣ／ＤＣコンバータ１９は、入力側から出力側まで、入力キャパシタ２４、ＤＣリアクトル２５、スイッチ２６、ダイオード２７、および中間リンクキャパシタ２８が順に設けられる。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９において、中間リンクキャパシタ２８は出力側に設けられる。また、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９において、入力キャパシタ２４と、スイッチ２６と、中間リンクキャパシタ２８とは、並列に接続され、ＤＣリアクトル２５と、ダイオード２７とは直列に接続される。入力キャパシタ２４と中間リンクキャパシタ２８とは、例えば電解キャパシタであるが、これに限られない。またスイッチ２６は、例えば半導体スイッチング素子と還流ダイオードとを含むものであるが、これに限られない。第１の温度センサ２９は入力キャパシタ２４の温度を検出する。第２の温度センサ３０は中間リンクキャパシタ２８の温度を検出する。なお、入力キャパシタ２４および中間リンクキャパシタ２８の温度は、キャパシタ自身の温度であってもよいし、キャパシタの温度に応じて変化する周囲温度であってもよい。また、キャパシタの周囲にキャパシタ以上に温度上昇する素子が存在する場合などには、キャパシタが置かれる周囲温度であってもよい。また、第１の温度センサ２９および第２の温度センサ３０のいずれか一方だけが設けられていてもよい。

メモリ２１（図２参照）は、因子情報を記憶する。因子情報とは電力変換装置１５の寿命に影響を与える情報である。また、メモリ２１は、電力変換装置１５の識別情報を記憶してもよい。識別情報は、電力変換装置１５を個々に識別するものであり、不変で固有の値が付与される。識別情報としては、例えば、メーカーコード、商品コード、製造番号、製造年月日または独自変数などを用いてもよいし、それらを組み合わせたものを用いてもよい。また、識別情報に電力変換装置１５の定格電力を含めてもよい。

また、メモリ２１は、電力変換装置１５の期待寿命を記憶している。期待寿命とは、一定の使用状況での使用が想定される場合の電力変換装置１５の寿命として算出される時間である。

一定の使用状況は、例えば、単位時間あたりの稼働時間、単位時間あたりの停止時間、稼働中の電力変換装置１５内のキャパシタの温度、および停止中の当該キャパシタの温度である。例えば、１日を単位時間として、単位時間あたりの稼働時間が１２時間／日であり、稼働中および停止中のキャパシタの温度が６０℃および２５℃であり、稼働中は定格電力を出力すると想定した場合には、１５年間が期待寿命として算出される。

メモリ２１は、電力変換装置１５の定格電力を含む異なる電力毎に予め稼働中のキャパシタの温度が想定され、当該想定に基づいて定められた複数の期待寿命を記憶している。また、メモリ２１は、プロセッサ２３が電力変換装置１５を制御するために必要な情報を記憶している。

通信部２２は、電力管理装置１６からの多様な指示を取得し、また、期待寿命、因子情報、および識別情報などを電力管理装置１６に通知する。

プロセッサ２３は、ＤＣ／ＤＣコンバータ１９、インバータ２０、メモリ２１、通信部２２を制御する。プロセッサ２３はＤＣ／ＤＣコンバータ１９を制御して、電流または電圧の最適化を行う。また、プロセッサ２３は、インバータ２０を制御して交流電力に変換させる。また、プロセッサ２３は、必要に応じてメモリ２１への情報の書込みと読出しを行う。また、プロセッサ２３は通信部２２を制御して、情報の取得および通知を行う。

例えば、プロセッサ２３は、独立電源１４の接続時に、独立電源１４の定格電力に最も近い電力に対応して定まる期待寿命をメモリ２１から読出し、通信部２２を介して電力管理装置１６に通知する。なお、独立電源１４の定格電力、言換えると電力変換装置１５の受電仕様を、独立電源１４および電力変換装置１５の接続時に、自動的に、あるいはユーザの手動入力に基づいてプロセッサ２３は認識する。例えば、自動的に認識する場合は独立電源１４からの入力電力を受電した値の最大値を基に受電仕様を選択すればよく、時間経過とともに日射条件などが良くなって入力電力が上昇した場合にのみ、その都度、受電仕様を更新すればよい。

また、プロセッサ２３は、因子情報を管理する。例えば、プロセッサ２３は、因子情報を作成または取得し、メモリ２１に書込み、通信部２２を介して電力管理装置１６に通知する。また、プロセッサ２３は、因子情報を例えば入力デバイスを用いたユーザ入力により取得し、メモリ２１に書込み、通信部２２を介して電力管理装置１６に通知する。

第１の実施形態において、因子情報は、直流電力から交流電力への変換および交流電力から直流電力への変換を行う実際の稼働時間、および変換を停止する実際の停止時間を含む。プロセッサ２３は、例えば計時に基づいて実際の稼働時間および実際の停止時間を認識し、実際の稼働時間および実際の停止時間を因子情報として作成する。

また、因子情報は、電力変換装置１５、特にＤＣ／ＤＣコンバータ１９に用いられる少なくとも何れかのキャパシタの温度を含む。本実施形態においては、上述のようにＤＣ／ＤＣコンバータ１９が入力キャパシタ２４および中間リンクキャパシタ２８を有しており、プロセッサ２３はそれぞれのキャパシタの温度を第１の温度センサ２９および第２の温度センサ３０から取得する。本実施形態においては、キャパシタの温度とは、第１の温度センサ２９および第２の温度センサ３０が検出する温度の平均値である。または、最も過酷な状況で使用されると想定されるキャパシタの温度を用いてもよい。

また、プロセッサ２３は、取得したキャパシタの温度を、本実施形態では０℃から１２０℃の範囲内で５℃ずつ異なる温度、例えば０℃、５℃、１０℃などの中で最も近い温度に変更する。例えば、プロセッサ２３は、取得した周囲温度が２２．５℃以上かつ２７．５℃未満であるときは、周囲温度を２５℃に変更する。また、プロセッサ２３は、取得した周囲温度が５７．５℃以上かつ６２．５℃未満であるときは、周囲温度を６０℃に変更する。なお、異なる温度をより細かく分ける程、寿命予測の精度を向上させることができる。

プロセッサ２３は、因子情報をメモリ２１に書込む。なお、因子情報の中で、実際の稼働時間は、単位時間の基準時刻から次の基準時刻までの間隔毎に、かつ稼働中のキャパシタの温度毎に積算され、メモリ２１に書込まれる。また、因子情報の中で、実際の停止時間は、単位時間の基準時刻から次の基準時刻までの間隔毎に、かつ停止中のキャパシタの温度毎に積算され、メモリ２１に書込まれる。なお、キャパシタの温度毎に稼働時間および停止時間が関連付けられる。

プロセッサ２３は、一定の周期で自発的に、または電力管理装置１６から一定の周期で要求されるときに、メモリ２１に書込んだ因子情報を読出す。また、プロセッサ２３は、読出した因子情報を、通信部２２を制御して電力管理装置１６に通知させる。例えば、プロセッサ２３は、１分または１日に一度などの所定の周期で因子情報をメモリ２１から読出し、通信部２２から電力管理装置１６に通知させる。なお、通知頻度を高くすれば、メモリ２１の容量が小さくても対応可能であり、メモリ２１がプロセッサ内蔵メモリである場合などに適する。また、通知頻度を低くすれば、通信エラー時にリカバリを行う時間が取れ、情報の欠落の可能性が低下され得る。また、電力管理装置１６からの要求による通知によれば、電力変換装置１５および電力管理装置１６の両者のプロセッサ２３、３２（図４参照）の負担が低下し得る。

また、プロセッサ２３は、稼働時間を電力管理装置１６に通知するときに、通信部２２を制御して、メモリ２１に書込まれている電力変換装置１５の識別情報も、電力管理装置１６に通知させてもよい。

また、因子情報は、後述する電力管理装置１６の寿命が近いと判別されるとき以降にセーフモードの上限出力での使用を想定した場合の期待寿命の延長時間を含む。当該延長時間は予めメモリ２１に書込まれている。プロセッサ２３はセーフモードに切替わるときにだけ、延長時間をメモリ２１から読出し、通信部２２を制御して電力管理装置１６に通知させる。

電力管理装置１６は、図４に示すように、通信部３１およびプロセッサ３２を有する。

通信部３１は、電力変換装置１５から直接、因子情報を取得する。また、通信部３１は、電力変換装置１５から、電力変換装置１５の識別情報を取得してもよい。また、通信部３１は、電力変換装置１５から期待寿命を取得する。また、通信部３１は、後述するプロセッサ３２が作成する画像データを表示装置１７に送ってもよい。

プロセッサ３２は、因子情報に基づいて、電力変換装置１５の寿命に関する寿命情報を生成する。寿命情報は、本実施形態においては、期待寿命からの寿命の変動量である。また、寿命情報は、本実施形態において、さらには、後述する予測寿命を含む。

本実施形態において、プロセッサ３２は、単位時間あたりの実際の稼働時間をＴ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}、単位時間あたりの実際の停止時間をＴ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}、稼働中のキャパシタの周囲温度をｔ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}、および停止中のキャパシタの周囲温度をｔ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}の関数ｆ（Ｔ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}、Ｔ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}、ｔ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}、ｔ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}）として、例えば以下の（１）式により、寿命の変動量ΔＬＳを算出する。

関数ｆ（Ｔ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}、Ｔ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}、ｔ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}、ｔ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}）は、例えば以下の（２）式により算出され得る。

（２）式において、ΔＬＳ_ｏｐは、稼働中のキャパシタの周囲温度の変動による寿命の変動量であり、単位時間あたりの実際の稼働時間をＴ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}および稼働中のキャパシタの周囲温度をｔ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}の関数である。また、（２）式において、ΔＬＳ_ｓｔは、停止中のキャパシタの周囲温度の変動による寿命の変動量であり、単位時間あたりの実際の停止時間をＴ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}および停止中のキャパシタの周囲温度をｔ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}の関数である。また、（２）式において、ΔＬＳ_ｓｆｔは、稼働時間および停止時間の入替えによる寿命の変動量であり、単位時間あたりの実際の稼働時間をＴ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}、単位時間あたりの実際の停止時間をＴ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}、稼働中のキャパシタの周囲温度をｔ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}、および停止中のキャパシタの周囲温度をｔ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}の関数である。これらの変動量ΔＬＳ_ｏｐ、ΔＬＳ_ｓｔ、およびΔＬＳ_ｓｆｔは、例えば、従来公知のキャパシタの推定寿命式を用いて算出することができる。

また、プロセッサ３２は、期待寿命および寿命の変動量に基づいて、予測寿命を算出する。予測寿命とは、電力変換装置１５が設置されてから現在までの使用状況に応じて予測される寿命である。例えば、プロセッサ３２は、電力変換装置１５の設置時から現在までに算出した寿命の変動量の積算値を期待寿命に合算することにより、予測寿命を算出する。また、プロセッサ３２は、予測寿命を示す画像データを作成する。

また、プロセッサ３２は、期待寿命、電力変換装置１５の設置からの経過時間、および寿命の変動量（寿命情報）に基づいて、電力変換装置１５が寿命に到達したか否かの判別を行う。例えば、プロセッサ３２は、上述のように算出した予測寿命（寿命情報）を、電力変換装置１５の設置からの経過時間と比較することにより、電力変換装置１５が寿命に到達したか否かの判別を行う。あるいは、プロセッサ３２は、寿命の変動量の積算値を減じた当該経過時間を、期待寿命と比較することにより、電力変換装置１５が寿命に到達したか否かの判別を行ってもよい。

また、プロセッサ３２は、期待寿命、電力変換装置１５の設置からの経過時間、第１の時間閾値、および寿命の変動量（寿命情報）に基づいて、電力変換装置１５の寿命が近いか否かの判別を行う。例えば、プロセッサ３２は、上述のように算出した予測寿命（寿命情報）から電力変換装置１５の設置からの経過時間を減じた差が第１の時間閾値未満であるか否かにより、電力変換装置１５の寿命が近いか否かの判別を行う。あるいは、プロセッサ３２は、積算値を減じた経過時間に第１の時間閾値を合算し、期待寿命からの合算値の差がマイナスとなるときに電力変換装置１５の寿命が近いか否かの判別を行う。

また、プロセッサ３２は、電力変換装置１５の寿命が近いと判別するときに、セーフモードへの切替え、すなわち電力変換装置１５の上限出力を変更する指令を作成する。

なお、寿命情報の生成（本実施形態における寿命の変動量および予測寿命の算出）、ならびに判別の実行は、例えば１日または１時間に１回の所定の周期で行ってもよいし、電力変換装置１５の起動時または停止時、電力変換装置１５の電源を入れたとき、電力管理装置１６が分散電源の出力を遠隔抑制するとき、電力変換装置１５の停止時、売電の停止時のように所定の条件を満たすときでもよい。

また、プロセッサ３２は、電力変換装置１５が寿命に到達したか否かの判別の結果、および電力変換装置１５の寿命が近いか否かの判別結果の少なくともいずれかを示す画像データを作成する。プロセッサ３２は、通信部３１を制御して、作成した画像データを表示装置１７に通知する。なお、いずれの画像データにおいても、「機器交換の必要が予想されます。」などの電力変換装置１５の交換を促すメッセージを載せてよい。また、寿命が近いことを示す画像データにおいては、「セーフモードでの運転をお薦めします。」などのセーフモードへの切替えを促すメッセージの要素を含んでもよい。電力変換装置１５の寿命が遠い場合には、何も表示させてなくてもよいし、寿命が遠い旨をメッセージまたは図として表示する要素を含んでもよい。

また、プロセッサ３２は、セーフモードへの移行による予測寿命または期待寿命の延長時間を、電力変換装置１５から取得するときに、上記のように算出した寿命の変動量に当該予測寿命または期待寿命の延長時間を加える。プロセッサ３２は、予測寿命または期待寿命の延長時間を加えた寿命の変動量を用いて、上述の、判別および画像データの作成を行ってもよい。

表示装置１７は、電力管理装置１６が作成する画像、例えば上述のように、予測寿命を示す画像、寿命に到達したことを示す画像、および寿命が近いことを示す画像を表示する。

次に、第１の実施形態において電力管理装置１６のプロセッサ３２が実行する、寿命判別処理について、図５のフローチャートを用いて説明する。寿命判別処理は、電力変換装置１５を新規に設置し、電力管理装置１６が電力変換装置１５と通信可能となるときに開始する。

ステップＳ１００において、プロセッサ３２は、電力変換装置１５から期待寿命を取得する。期待寿命の取得後、プロセスはステップＳ１０１に進む。

ステップＳ１０１では、プロセッサ３２は、電力変換装置１５から実際の稼働時間、実際の停止時間、稼働中のキャパシタの温度、および停止中のキャパシタの温度を取得する。これらの因子情報の取得後、プロセスはステップＳ１０２に進む。

ステップＳ１０２では、プロセッサ３２は、ステップＳ１０１で取得した実際の稼働時間、実際の停止時間、稼働中のキャパシタの温度、および停止中のキャパシタの周度に基づいて、寿命の変動量（寿命情報）を算出する。変動量を算出すると、プロセスはステップＳ１０３に進む。

ステップＳ１０３では、プロセッサ３２は、ステップＳ１００で取得した期待寿命およびステップＳ１０２で算出した変動量（寿命情報）に基づいて、予測寿命（寿命情報）を算出する。また、プロセッサ３２は、予測寿命を示す画像データを作成する。また、プロセッサ３２は、通信部２２を制御して、当該画像データを電力管理装置１６に通知する。通知後、プロセスはステップＳ１０４に進む。

ステップＳ１０４では、プロセッサ３２は、ステップＳ１０２で算出した変動量（寿命情報）、ステップＳ１００で取得した期待寿命、および閾値に基づいて、電力変換装置１５の寿命が近いか否かを判別する。寿命が近いときには、プロセスはステップＳ１０５に進む。寿命が近くないときには、プロセスはステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０５では、プロセッサ３２は、電力変換装置１５の寿命が近いことを示す画像データを作成し、表示装置１７に通知する。通知後、プロセスはステップＳ１０６に進む。

ステップＳ１０６では、プロセッサ３２は、電力変換装置１５から、予測寿命または期待寿命からの延長時間を取得しているか否かを判別する。延長時間を取得しているときには、プロセスはステップＳ１０７に進む。延長時間を取得していないときには、プロセスはステップＳ１０８に進む。

ステップＳ１０７では、プロセッサ３２は、取得した延長時間に基づいて、変動量を算出する。変動量の算出後、プロセスはステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０８では、プロセッサ３２は、ステップＳ１０２で算出した変動量（寿命情報）およびステップＳ１００で取得した期待寿命、またステップＳ１０７において変動量を算出したときには当該変動量に基づいて、電力変換装置１５が寿命に到達しているか否かを判別する。寿命に到達しているときには、プロセスはステップＳ１０９に進む。寿命に到達していないときには、プロセスはステップＳ１０１に戻る。

ステップＳ１０９では、プロセッサ３２は、電力変換装置１５が寿命に到達していることを示す画像データを作成し、表示装置１７に通知する。通知後、プロセスはステップＳ１１０に進む。

ステップＳ１１０では、プロセッサ３２は、電力変換装置１５の稼働を停止させる。電力変換装置１５の稼働を停止させると、寿命判別処理を終了する。

以上のような構成の第１の実施形態のプロセッサ３２によれば、期待寿命よりも精度の高い寿命に関する寿命情報が、因子情報に基づいて生成される。

また、第１の実施形態のプロセッサ３２によれば、実際の稼働時間などの因子情報を用いて算出した寿命の変動量（寿命情報）に基づいて予測寿命（寿命情報）が算出されるので、ユーザに対して実情に近い寿命を報知し得る。例えば、最初は期待寿命が表示されるが、予測寿命が算出された後は予測寿命が表示される。

また、第１の実施形態のプロセッサ３２によれば、寿命の変動量（寿命情報）に基づいて電力変換装置１５が寿命に到達したか否かを判別するので、ユーザが電力変換装置１５の突然停止などの状態が寿命によるものか否かを報知し得る。

また、第１の実施形態のプロセッサ３２によれば、寿命の変動量（寿命情報）および閾値に基づいて電力変換装置１５が寿命に近いか否かを判別するので、ユーザに電力変換装置１５の寿命に備えた準備、例えば修理の予約および購入の検討などが促され得る。

また、第１の実施形態のプロセッサ３２は、電力変換装置１５の上限出力に応じた寿命の変動量（寿命情報）を算出するので、電力変換装置１５がセーフモードへの切替えのように上限出力を変えるときであっても寿命変化の精度の低下が抑制され得る。

また、第１の実施形態のプロセッサ３２は、独立電源１４の定格電力に最も近い電力に対応する期待寿命を、電力変換装置１５から取得するので、電力変換装置１５と定格電力の合致しない独立電源１４を用いた場合であっても、精度の高い寿命の変動量（寿命情報）および予測寿命（寿命情報）を算出し得る。精度の高い寿命の変動量を算出し得るので、ユーザに精度の高い寿命の到達の適否および寿命の近付きの適否を報知し得る。

また、第１の実施形態のプロセッサ３２は、電力変換装置１５から識別情報を取得するので、電力管理システム１０が２組以上の電力変換装置１５および独立電源１４を含んでいても、識別情報に基づいて、別々に寿命情報を作成し得る。また、識別情報を取得するので、電力変換装置１５が交換されたときに、同じ電力変換装置１５であるとして継続した寿命情報が作成されることが防止される。

次に、本発明の第２の実施形態に係るプロセッサについて説明する。第２の実施形態では生成する寿命情報の種類が第１の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第２の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。

第２の実施形態にかかるプロセッサを備える電力管理装置を含む電力管理システム１０の構成は、第１の実施形態と同様である（図１参照）。第２の実施形態の電力管理システム１０において、スマートメータ１１、分電盤１２、負荷機器１３、独立電源１４、および表示装置１７の機能および構成は第１の実施形態と同様である。

第２の実施形態において、電力変換装置１５は、第１の実施形態と同様に、実際の稼働時間、実際の停止時間、稼働中のキャパシタの温度、停止中のキャパシタの温度を因子情報として、電力管理装置１６に通知する。なお、第２の実施形態において、実際の稼働時間および実際の停止時間は、単位時間あたりの積算時間でなく、電力変換装置１５の設置時からの積算時間である。

また、第２の実施形態において、電力変換装置１５のメモリ２１（図２参照）は、単一の期待寿命を予め記憶している。第２の実施形態における期待寿命は、第１の実施形態と異なり、場合分けをせずに常に一定の状態で稼働され続ける使用に対して算出される寿命である。例えば、第２の実施形態において、期待寿命は、１０５℃の連続稼働に対する動作の保証時間である２０００時間である。

第２の実施形態において、電力管理装置１６のプロセッサ３２（図４参照）は、寿命情報として、以下に説明する、換算した時間を算出する。また、プロセッサ３２は、換算した時間に基づいて、寿命情報として予測寿命を算出してもよい。換算した時間とは、因子情報である稼働中および停止中のキャパシタの温度を、期待寿命の想定（算出）の前提として用いた温度に合致させるように、電力変換装置１５の設置からの実際の稼働時間および実際の停止時間を換算した時間である。より具体的には、換算した時間とは、実際のキャパシタの温度において実際の稼働時間および実際の停止時間の経過時と同じ劣化状態に、期待寿命の算出で想定したキャパシタの温度において至らせるのにかかる時間である。

また、第２の実施形態のプロセッサ３２は、期待寿命および換算した時間に基づいて、電力変換装置１５が寿命に到達したか否かの判別を行う。例えば、プロセッサ３２は、換算した時間が期待寿命を超えるとき、あるいは期待寿命から換算した時間を減じた差（寿命情報）がマイナスになるときに電力変換装置１５が寿命に到達したと判別する。

また、第２の実施形態のプロセッサ３２は、期待寿命、第２の時間閾値、および換算した時間に基づいて、電力変換装置１５の寿命が近いか否かの判別を行う。例えば、プロセッサ３２は、換算した時間が期待寿命から第２の時間閾値を減じた差を越えるとき、あるいは期待寿命から換算した時間を減じた差が第２の時間閾値未満となるときに電力変換装置１５の寿命が近いと判別する。

次に、第２の実施形態において電力管理装置１６のプロセッサ３２が実行する、寿命判別処理について、図６のフローチャートを用いて説明する。寿命判別処理は、電力変換装置１５を新規に設置し、電力管理装置１６が電力変換装置１５と通信可能となるときに開始する。

ステップＳ２００において、プロセッサ３２は、電力変換装置１５から期待寿命を取得する。期待寿命の取得後、プロセスはステップＳ２０１に進む。

ステップＳ２０１では、プロセッサ３２は、電力変換装置１５から実際の稼働時間、実際の停止時間、稼働中のキャパシタの温度、および停止中のキャパシタの温度を取得する。これらの因子情報の取得後、プロセスはステップＳ２０２に進む。

ステップＳ２０２では、プロセッサ３２は、ステップＳ２０１で取得した実際の稼働時間、実際の停止時間、稼働中のキャパシタの温度、および停止中のキャパシタの温度に基づいて、１０５℃で稼働したときに変換した時間を算出する。変換した時間を算出すると、プロセスはステップＳ２０３に進む。

以後、プロセッサ３２は、第１の実施形態の寿命判別処理におけるステップＳ１０４、Ｓ１０５、およびＳ１０８からＳ１１０と同様の処理を、ステップＳ２０３から２０７において実行し、寿命判別処理を終了する。

以上のような構成の第２の実施形態のプロセッサ３２によっても、期待寿命よりも精度の高い寿命に関する寿命情報が、因子情報に基づいて生成される。また、第２の実施形態のプロセッサ３２によっても、寿命情報に基づいて電力変換装置１５が寿命に到達したか否かが判別され、寿命情報に基づいて電力変換装置１５の寿命が近いか否かが判別される。また、第２の実施形態のプロセッサ３２によっても、識別情報に基づいて２組以上の電力変換装置１５に対して別々に寿命情報を生成し得る。

次に、本発明の第３の実施形態に係るプロセッサについて説明する。第３の実施形態では生成する寿命情報の種類が第１の実施形態および２の実施形態と異なっている。以下に、第１の実施形態と異なる点を中心に第３の実施形態について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成を有する部位には同じ符号を付す。

第３の実施形態にかかるプロセッサを備える電力管理装置を含む電力管理システム１０の構成は、第１の実施形態と同様である（図１参照）。第３の実施形態の電力管理システム１０において、スマートメータ１１、分電盤１２、負荷機器１３、独立電源１４、および表示装置１７の機能および構成は第１の実施形態と同様である。

第３の実施形態において、電力変換装置１５は、稼働中のキャパシタの温度および稼働中のキャパシタの温度の上昇速度の少なくとも一方を因子情報として、電力管理装置１６に通知する。

第３の実施形態において、電力管理装置１６のプロセッサ３２（図４参照）は、寿命情報として、電力変換装置１５が寿命に到達したか否かの判別結果を作成する。一般的にキャパシタの温度は、寿命に到達すると、許容温度の上限値を超える温度まで上昇する。それゆえ、プロセッサ３２は、稼働中のキャパシタの周囲温度が許容上限温度である温度閾値を超えるときに、電力変換装置１５が寿命に到達したと判別する。また、一般的にキャパシタの温度上昇速度は、寿命に到達すると、許容されるリプル電流（許容リプル電流）を超えることによりリプル電流による温度上昇速度が通常の上昇速度を超える。それゆえ、プロセッサ３２は、稼働中のキャパシタの周囲温度の上昇速度が許容されるリプル電流に相当する速度閾値を超えるときに、電力変換装置１５が寿命に到達したと判別する。なお、周囲温度が温度閾値を超える回数および温度上昇速度が速度閾値を超える回数の少なくとも一方が所定の回数を超えるときや、その組合わせに基づいて、電力変換装置１５が寿命に到達したと判別してもよい。

次に、第３の実施形態において電力管理装置１６のプロセッサ３２が実行する、寿命判別処理について、図７のフローチャートを用いて説明する。寿命判別処理は、電力管理装置１６が電力変換装置１５と通信可能となるときに開始する。

ステップＳ３００において、プロセッサ３２は、電力変換装置１５からキャパシタの温度および温度上昇速度を取得する。取得後、プロセスはステップＳ３０１に進む。

ステップＳ３０１では、プロセッサ３２は、ステップＳ３００において取得した温度が温度閾値を超えているか否かを判別する。温度が温度閾値以下であるときには、プロセスはステップＳ３０２に進む。温度が温度閾値を超えるときには、プロセスはステップＳ３０２をスキップしてステップＳ３０３に進む。

ステップＳ３０２では、プロセッサ３２は、ステップＳ３００において取得した温度上昇速度が速度閾値を超えているか否かを判別する。温度上昇速度が速度閾値以下であるときには、プロセスはステップＳ３００に戻る。温度上昇速度が速度閾値を超えるときには、プロセスはステップＳ３０３に進む。

以後、プロセッサ３２は、第１の実施形態の寿命判別処理におけるステップＳ１０９およびＳ１１０における処理と同様の処理を、ステップＳ３０３およびＳ３０４において実行し、寿命判別処理を終了する。

以上のような構成の第３の実施形態のプロセッサ３２によっても、期待寿命よりも精度の高い寿命に関する寿命情報が、因子情報に基づいて生成される。また、第３の実施形態のプロセッサ３２によっても、寿命情報に基づいて電力変換装置１５が寿命に到達したか否かが判別される。

本発明を諸図面や実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々
の変形や修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形や修正
は本発明の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、第１の実施形態から第３の実施形態は上述の動作を実行するプロセッサ３２として記載されているが、これらの実施形態を方法として実現することも可能である。

例えば、第１の実施形態から第３の実施形態において、電力管理装置１６は電力変換装置１５と直接通信する構成であるが、図８に示すように、ネットワーク３３を介して通信してもよい。または、電力管理装置１６および電力変換装置１５が、当該ネットワーク３３を介してさらにＥＭＳサーバ３４と通信する構成であってもよい。

電力管理装置１６がＥＭＳサーバ３４と通信する構成であれば、電力管理装置１６は電力変換装置１５の識別番号とともに寿命情報をＥＭＳサーバ３４に通知可能である。このような構成によれば、ＥＭＳサーバ３４を電力管理装置１６または電力変換装置１５のバックアップとして使用可能である。

また、電力変換装置１５がＥＭＳサーバ３４に一旦因子情報を通知し、ＥＭＳサーバ３４が当該因子情報を電力管理装置１６に通知する構成であってもよい。このような構成によれば、電力変換装置１５および電力管理装置１６の間に専用の通信線が無い場合であっても、第１の実施形態から第３の実施形態の寿命判別処理を実行可能である。

また、第１の実施形態から第３の実施形態では、因子情報に基づいて寿命情報を生成するのは電力管理装置１６のプロセッサ３２であるが、寿命情報の生成は電力管理装置１６のプロセッサ３２に限定されない。例えば、因子情報に基づく寿命情報の生成を電力変換装置１５のプロセッサ２３が行ってもよいし、ＥＭＳサーバ３４のプロセッサが行ってもよい。

例えば、ＥＭＳサーバ３４のプロセッサが、複数の電力変換装置１５に対して各々の因子情報に基づく寿命情報の生成を行う場合には、複数の電力変換装置１５の中で、交換が必要となる電力変換装置１５の寿命情報を示す一覧表などを作成可能である。このような構成によれば、電力変換装置１５の販売業者などにとって有益な営業情報が作成され得る。なお、複数の電力管理装置１６で生成した寿命情報をＥＭＳサーバ３４のプロセッサが取得して、上述の一覧表などを作成しても、同様の効果が得られる。

また、第１の実施形態および第２の実施形態において、電力管理装置１６のプロセッサ３２のみが、因子情報に基づく寿命情報の生成、予測寿命の算出、寿命情報に基づく寿命到達の判別、寿命情報に基づく寿命が近いかの判別、および判別結果の画像データの作成を行なっているが、これらの動作を電力変換装置１５、電力管理装置１６、およびＥＭＳサーバ３４それぞれのプロセッサが分割して行ってもよい。

例えば、ＥＭＳサーバ３４のプロセッサが因子情報に基づく寿命情報の生成ならびに寿命情報に基づく寿命到達の判別および寿命が近いかの判別を行ない、電力管理装置１６のプロセッサ３２が判別結果の画像データを作成する構成であってもよい。このような構成によれば、一般的にＥＭＳサーバ３４では電力管理装置１６よりも大量のデータを高速に取扱えるので、蓄積された過去の因子情報に基づく寿命情報の再計算および修正、ならびに寿命情報のさらなる加工も容易である。また、このような構成によれば、電力管理装置１６のメモリとして低容量のメモリを適用することが可能となる。

また、第１の実施形態において、寿命の変動量ΔＬＳは、稼働中のキャパシタの温度の変動による寿命の変動量、停止中のキャパシタの温度の変動による寿命の変動量、および稼働時間および停止時間の入替えによる寿命の変動量の３種の変動量を含むが、少なくともいずれか１つを含めばよい。含ませる変動量の種類が多くなるほど、寿命の変動量の精度は向上する。また、含ませる変動量の種類が少なくなるほど、算出の負担は低減する。

また、第１の実施形態において、稼働中のキャパシタの温度の変動による寿命の変動量ΔＬＳ_ｏｐの算出に、単位時間あたりの実際の稼働時間Ｔ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}を用いているが、固定値であってもよい。固定値としては、例えば、期待寿命または寿命情報の想定において用いた（前提条件として定めた）単位時間あたりの稼働時間Ｔ_{ａｓｐ＿ｏｐ}を適用可能である。例えば、温度毎に単位時間あたりの稼働時間を予め算出してメモリ２１に格納しておき、当該温度に相当する稼働時間をメモリ２１から読出すことにより、複雑な関数計算の実行が免れる。このように、固定値を用いれば、プロセッサ３２における算出の負担が低減する。

また、第１の実施形態において、停止中のキャパシタの周囲温度の変動による寿命の変動量ΔＬＳ_ｓｔの算出に、単位時間あたりの実際の停止時間Ｔ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}を用いているが、固定値であってもよい。固定値としては、例えば、期待寿命または寿命情報の想定において用いた（前提条件として定めた）単位時間あたりの停止時間を適用可能である。例えば、温度毎に単位時間あたりの稼働時間を予め算出してメモリ２１に格納しておき、当該温度に相当する稼働時間をメモリ２１から読出すことにより、複雑な関数計算の実行が免れる。このように、固定値を用いれば、プロセッサ３２における算出の負担が低減する。

また、第１の実施形態において、稼働時間および停止時間の入替えによる寿命の変動量ΔＬＳ_ｓｆｔの算出に実際の稼働中および停止中のキャパシタの温度ｔ_{ｆｃｔ＿ｏｐ}，ｔ_{ｆｃｔ＿ｓｔ}を用いているが、固定値であってもよい。固定値としては、例えば、期待寿命または寿命情報の想定において用いた（前提条件として定めた）、稼働中および停止中のキャパシタの温度を適用可能である。固定値を用いれば、プロセッサ３２における算出の負担が低減する。

また、第１の実施形態および第２の実施形態において電力変換装置１５が実際の稼働時間および実際の停止時間を通知する構成であるが、電力管理装置１６が電力変換装置１５の稼働状況を監視することにより実際の稼働時間および実際の停止時間を取得する構成であってもよい。

１０電力管理システム
１１スマートメータ
１２分電盤
１３負荷機器
１４独立電源
１５電力変換装置
１６電力管理装置
１７表示装置
１８電力系統
１９ＤＣ／ＤＣコンバータ
２０インバータ
２１メモリ
２２通信部
２３プロセッサ
２４入力キャパシタ
２５ＤＣリアクトル
２６スイッチ
２７ダイオード
２８中間リンクキャパシタ
２９第１の温度センサ
３０第２の温度センサ
３１通信部
３２プロセッサ
３３ネットワーク

Claims

電力変換装置の寿命に影響を与える因子情報を取得し、
前記因子情報に基づき、前記電力変換装置の寿命に関する寿命情報を生成し、
前記寿命情報は、前記電力変換装置が寿命に到達したか否かの判別結果を含み、
前記因子情報は、前記電力変換装置内のキャパシタの温度上昇速度を含み、
前記温度上昇速度が前記キャパシタの許容リプル電流に相当する温度上昇速度を超えるか否かに基づいて、前記電力変換装置が寿命に到達したか否かを判別する
ことを特徴とするプロセッサ。
請求項１に記載のプロセッサにおいて、
前記因子情報は、前記電力変換装置内のキャパシタの温度を含み、
前記キャパシタの温度が前記キャパシタの許容上限温度を超えるか否かに基づいて、前記電力変換装置が寿命に到達したか否かを判別する
ことを特徴とするプロセッサ。
請求項１または２に記載のプロセッサにおいて、
前記因子情報を前記電力変換装置の識別情報と関連付けて取得する
ことを特徴とするプロセッサ。
請求項１から３の何れか１項に記載のプロセッサを備え、
前記プロセッサは、前記電力変換装置から直接、または前記電力変換装置からＥＭＳサーバを介して前記因子情報を取得し、前記寿命情報を表示装置およびＥＭＳサーバの少なくとも一方に通知する
ことを特徴とする電力管理装置。
請求項１から３の何れか１項に記載のプロセッサを備え、
前記プロセッサは複数の前記電力変換装置の各々の前記因子情報を取得し、それぞれの前記寿命情報を生成し、前記複数の電力変換装置の各々の前記寿命情報を示す画像データを作成する
ことを特徴とするＥＭＳサーバ。