JP6933097B2 - 電源システム、電源装置の動作状態表示法、およびプログラム - Google Patents

Description

本発明は、電源システム、電源装置の動作状態表示法、およびプログラムに関する。

従来、制御盤内に電源装置を設置するような設置環境において、電源装置の周辺温度を測定するためには、電源装置を制御盤内に設置した状態で行う必要があり、熱電対などを制御盤内に挿入して測定する必要があった。また、制御盤内のように機器が高密度で設置されている場合、どこを電源装置の周辺温度として測定すべきか選択する必要があった。

さらに、特許文献１に記載の電源装置では、ＣＰＵ装置が、測定された負荷電流から負荷率を算出し、測定された温度および算出された負荷率に基づき減算時間データテーブルの減算時間を参照することで、寿命残存時間の値を更新することが開示されている。

また、特許文献２に記載の電源装置では、運転支援データの作成処理の例が示されており、監視データ処理装置が、定周期で給電装置に対して電圧Ｖ、電流Ｉ、温度Ｔについての監視データを給電装置から受信し、これらのデータを、各時刻における電源装置の運転状態として、表示装置の画面上に時系列で表示することが開示されている。

特開２００９−１９５０４４号公報 特開２００５−２１０８０２号公報

しかし、特許文献１では、電源装置の内部温度を測定して電源装置の寿命をモニタリングしているだけで、電源装置の周辺温度を推測することができない。また、特許文献１では、電源装置の寿命を表示するだけで、電源装置の使用条件に対して電源装置がどの動作状態であるのかを表示することができない。

さらに、特許文献２でも、電源装置の内部温度を測定しているだけで、電源装置の周辺温度を推測することはできない。また、特許文献２では、電圧Ｖ、電流Ｉ、温度Ｔのデータを、各時刻における電源装置の運転状態として、表示装置の画面上に時系列で表示しているだけで、電源装置の使用条件に対して電源装置がどの動作状態であるのかを表示することができない。

本発明は、電源装置の内部測定情報に基づいて、装置の周辺温度を推測することが可能で、電源装置の動作状態を表示することができる電源システム、電源装置の動作状態表示法、およびプログラムを提供することを目的とする。

本発明のある局面によれば、内部測定情報に基づき周辺温度を推測することが可能な電源装置と、電源装置で推測した周辺温度における電源装置の負荷率により特定される電源装置の動作状態を求める演算処理装置とを備え、演算処理装置は、求めた電源装置の動作状態を周辺温度と電源装置の負荷率とで規定される使用条件と対比して表示部に表示する。

好ましくは、使用条件は、周辺温度と電源装置の負荷率とで規定されるディレーティング曲線である。

好ましくは、演算処理装置は、電源装置の動作状態における時系列の変化も併せて表示部に表示する。

好ましくは、演算処理装置は、仕様が異なる電源装置について予め測定してあるデータに基づいて、動作中の電源装置を仕様が異なる電源装置に入れ替えたときの電源装置の動作状態の変化を表示部に表示する。

好ましくは、演算処理装置は、周辺温度が変化した場合における電源装置の動作状態の変化を表示部に表示する。

好ましくは、演算処理装置は、使用年数が変化した場合における電源装置の動作状態の変化を表示部に表示する。

好ましくは、演算処理装置は、電源装置の動作状態が使用条件から外れた場合に、報知を行う。

好ましくは、電源装置は、電源部と、電源部の内部温度を内部測定情報として測定する測定部と、測定部で測定した内部温度と、電源部の負荷状況とに基づいて周辺温度を推測する演算部と、演算部で推測した周辺温度を演算処理装置に出力する出力部とを含む。

好ましくは、内部温度と負荷状況とに基づく周辺温度の対応表を記憶する記憶部をさらに含み、演算部は、記憶部に記憶した対応表から、測定した内部温度と負荷状況とに対応する周辺温度を推測する。

好ましくは、負荷状況は、電源部の出力電流および出力電圧の少なくとも一方に関連する値である。

好ましくは、演算部は、負荷状況に基づき電源部の内部の温度上昇を算出し、温度上昇と内部温度との差分に基づき周辺温度を推測する。

好ましくは、測定部は、電源部を構成する部品の温度を検出する温度センサの値を内部温度として測定する。

本発明のある別の局面によれば、電源装置の動作状態を表示部に表示させる動作状態表示法であって、内部測定情報に基づき電源装置で推測した周辺温度における電源装置の負荷率により特定される電源装置の動作状態を演算処理装置により求めるステップと、演算処理装置で求めた電源装置の動作状態を、周辺温度と電源装置の負荷率とで規定される使用条件と対比させて表示部に表示させるステップとを備える。

本発明のさらに別の局面によれば、電源装置の動作状態を表示部に表示させる演算処理装置を制御するためのプログラムであって、内部測定情報に基づき電源装置で推測した周辺温度における電源装置の負荷率により特定される電源装置の動作状態を求めるステップと、求めた電源装置の動作状態を、周辺温度と電源装置の負荷率とで規定される使用条件と対比させて表示部に表示させるステップとを備える。

本技術に係る電源システムによれば、電源装置の内部測定情報に基づいて、装置の周辺温度を推測することができ、推測した周辺温度を用いて電源装置の動作状態を表示することができる。

本発明の実施形態に係る電源システムの構成を説明するための概略図である。 ＰＣのハードウェア構成を表わすブロック図である。 本発明の実施形態に係る電源装置の構成を説明するためのブロック図である。 本発明の実施形態に係る電源装置の内部の一例を模式的に示す図である。 本発明の実施形態に係る電源装置において用いる周辺温度の対応表の一例を示す図である。 本発明の実施形態に係る電源システムの電源装置１００の動作状態を表示した一例を示す概略図である。 別の機種の電源装置に代替した場合の電源装置の動作状態を表示した一例を示す概略図である。 ディレーティング曲線の表示を変更した一例を示す概略図である。 使用環境を変化させた場合の電源装置の動作状態を表示した一例を示す概略図である。 電源装置の動作状態がディレーティング曲線を超えた場合の表示例を示す概略図である。

以下において、本実施の形態について図面を参照して詳しく説明する。なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。

（Ａ．適用例）
まず、図１を参照して、本発明の適用例について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る電源システムの構成を説明するための概略図である。図１に示す電源システムでは、制御盤内に設置された電源装置１００と、電源装置１００に接続されたＰＣ２００（情報処理装置）とで構成されている。電源装置１００は、内部温度（内部測定情報）に基づき周辺温度を推測することが可能である。

また、ＰＣ２００は、電源装置１００で推測した周辺温度を用いて電源装置１００の動作状態を監視し、表示することができる。つまり、ＰＣ２００は、電源装置１００の管理装置でもある。ＰＣ２００は、接続ケーブル２１０によって電源装置１００に通信可能に接続されている。なお、電源装置１００とＰＣ２００との接続は、有線の接続ケーブル２１０の接続に限定されず、無線ネットワークによって接続されてもよい。

（Ｂ．ＰＣの構成）
以下では、ＰＣ２００（情報処理装置）の説明を行なう。なお、電源装置１００の動作状態を表示する手段としてＰＣ２００を用いる例について説明するが、これに限られず携帯電話、スマートフォン、タブレット端末、モバイルＰＣなどの様々な種類の表示手段で電源装置１００の動作状態を表示できるようにしてもよい。

図２は、ＰＣ２００のハードウェア構成を表わすブロック図である。図２を参照して、ＰＣ２００は、主たる構成要素として、プログラムを実行するＣＰＵ２０１と、データを不揮発的に格納するＲＯＭ（Read Only Memory）２０２と、ＣＰＵ２０１によるプログラムの実行により生成されたデータ、又はキーボード２０５もしくはマウス２０６を介して入力されたデータを揮発的に格納するＲＡＭ２０３と、データを不揮発的に格納するＨＤＤ（Hard Disk Drive）２０４と、ＰＣ２００の使用者による指示の入力を受けるキーボード２０５およびマウス２０６と、モニタ２０７と、ＤＶＤ−ＲＯＭ駆動装置２０８と、通信ＩＦ２０９とを含む。各構成要素は、相互にデータバスによって接続されている。ＤＶＤ−ＲＯＭ駆動装置２０８には、ＤＶＤ−ＲＯＭ３００が装着される。

ＰＣ２００における処理は、各ハードウェアおよびＣＰＵ２０１により実行されるソフトウェアによって実現される。このようなソフトウェアは、ＨＤＤ２０４に予め記憶されている場合がある。また、ソフトウェアは、ＤＶＤ−ＲＯＭ３００その他の記憶媒体に格納されて、プログラムプロダクトとして流通している場合もある。あるいは、ソフトウェアは、いわゆるインターネットに接続されている情報提供事業者によってダウンロード可能なプログラムプロダクトとして提供される場合もある。このようなソフトウェアは、ＤＶＤ−ＲＯＭ駆動装置２０８その他の読取装置によりその記憶媒体から読み取られて、あるいは、通信ＩＦ２０９を介してダウンロードされた後、ＨＤＤ２０４に一旦格納される。そのソフトウェアは、ＣＰＵ２０１によってＨＤＤ２０４から読み出され、ＲＡＭ２０３に実行可能なプログラムの形式で格納される。ＣＰＵ２０１は、そのプログラムを実行する。

同図に示されるＰＣ２００を構成する各構成要素は、一般的なものである。したがって、本発明の本質的な部分は、ＲＡＭ２０３、ＨＤＤ２０４、ＤＶＤ−ＲＯＭ３００その他の記憶媒体に格納されたソフトウェア、あるいはネットワークを介してダウンロード可能なソフトウェアであるともいえる。なお、ＰＣ２００の各ハードウェアの動作は周知であるので、詳細な説明は繰り返さない。

なお、記録媒体としては、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＦＤ（Flexible Disk）、ハードディスクに限られず、磁気テープ、カセットテープ、光ディスク（ＭＯ（Magnetic Optical Disc）／ＭＤ（Mini Disc）／ＤＶＤ（Digital Versatile Disc））、ＩＣ（Integrated Circuit）カード（メモリカードを含む）、光カード、マスクＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ（Electronically Programmable Read-Only Memory）、ＥＥＰＲＯＭ（Electronically Erasable Programmable Read-Only Memory）、フラッシュＲＯＭなどの半導体メモリ等の固定的にプログラムを担持する媒体でもよい。また、記録媒体は、当該プログラム等をコンピュータが読取可能な一時的でない媒体である。

ここでいうプログラムとは、ＣＰＵにより直接実行可能なプログラムだけでなく、ソースプログラム形式のプログラム、圧縮処理されたプログラム、暗号化されたプログラム等を含む。

（Ｃ．電源装置の構成）
本発明の実施形態に係る電源装置の構成について図面を用いて説明する。図３は、本発明の実施形態に係る電源装置の構成を説明するためのブロック図である。図３に示す電源装置１００は、スイッチング電源装置であり電源部１０と、制御部２０と、温度センサ２８とを備えている。

電源部１０は、ノイズフィルタ１１、整流回路１２、力率改善回路１３、突入電流制限回路１４、平滑回路１５、トランス１６、ドライブ制御回路１７、ＭＯＳＦＥＴ１８、過電流検出回路１９、整流・平滑回路３１、電圧検出回路３２および過電圧検出回路３３を備える。

ノイズフィルタ１１、ＩＮＰＵＴに交流電源（例えば、５０Ｈｚ／６０Ｈｚ、１００Ｖ／２００Ｖの商用電源）を接続した場合、当該交流電源に重畳した高周波のノイズ成分に対してフィルタリングを施し、ノイズ成分を除去した交流電源を整流回路１２に供給する。

整流回路１２は、ダイオードブリッジの全波整流回路で構成し、ノイズフィルタ１１から供給された交流電源を全波整流した脈流にして、一次側直流電源を生成する。

力率改善回路１３は、入力電流に発生する高調波電流を抑制するための回路であり、ＰＦＣ（Power Factor Correction）回路とも呼ばれている。突入電流制限回路１４は、例えば、抵抗と、この抵抗に並列に挿入されたリレーとから構成され、起動時から数十ミリ秒の間、リレーが開いて突入電流を防止し、その後リレーが閉じて電源を起動することができるようになっている。平滑回路１５は、平滑コンデンサで構成し、全波整流した交流電源を平滑化している。

ドライブ制御回路１７は、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation）信号発生器、フィードバック制御回路、ＯＣＰ（Over Current Protect）端子、スイッチング駆動端子、駆動電源端子などを備えた制御ＩＣで構成し、高周波のＰＷＭ信号をＭＯＳＦＥＴ１８のゲートに供給し、ＭＯＳＦＥＴ１８を駆動する。

また、ドライブ制御回路１７は、図示していないフォトカプラを介して、電圧検出回路３２で検出した二次側（出力側）の電圧を帰還している。そして、ドライブ制御回路１７は、当該電圧に基づいてＰＷＭ信号のデューティ比を変更し、直流電源の出力電圧を規定の値となるようにＭＯＳＦＥＴ１８を駆動する。さらに、ドライブ制御回路１７とＭＯＳＦＥＴ１８との間に過電流検出回路１９が設けられている。

ＭＯＳＦＥＴ１８は、トランス１６の一次巻線と直列に接続し、ドライブ制御回路１７から供給されるＰＷＭ信号に対応して一次側直流電源を断続して一次巻線に高周波のパルス電源（交流電源）を発生させる。

トランス１６は、一次側と二次側を電気的に絶縁した絶縁トランスで構成し、一次巻線、二次巻線および補助巻線を備え、一次巻線に発生した高周波のパルス電源（交流電源）を二次巻線および補助巻線に誘導する。なお、二次巻線に誘導された高周波のパルス電源（交流電源）は、直流出力電源に利用され、補助巻線に誘導された高周波のパルス電源（交流電源）は、ドライブ制御回路１７の起動に利用される。

整流・平滑回路３１は、ダイオードの半波整流回路、平滑コンデンサで構成し、二次巻線に誘導された高周波のパルス電源（交流電源）を半波整流した後に平滑して規定の出力電圧および出力電流の直流出力電源を発生する。発生した直流出力電源は、ＤＣ−ＯＵＴＰＵＴから出力される。

電圧検出回路３２は、直流出力電源の出力電圧を対応した降圧電圧で検出し、図示していないフォトカプラを介してドライブ制御回路１７に出力している。直流出力電源の出力側とドライブ制御回路１７との間に、図示していないフォトカプラを介して過電圧検出回路３３が設けられている。

制御部２０は、計時回路２１、演算回路２２、表示回路２３、スイッチ２４、通信回路２５、整流・平滑回路２６および記憶回路２７を備える。

計時回路２１は、電源部１０の稼働時間を計時するタイマである。計時回路２１は、ＤＣ−ＯＵＴＰＵＴから直流出力電源が発生している時間を計時し、無通電時間を計時していない。

演算回路２２は、計時回路２１で計時した時間を積算して積算稼働時間を算出したり、残寿命時間や周辺温度を演算したりする回路である。さらに、演算回路２２は、表示回路２３の表示制御、スイッチ２４から入力された切替信号の受け付け、通信回路２５の制御なども行っている。演算回路２２は、制御中枢としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＣＰＵが動作するためのプログラムや制御データ等を記憶しているＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵのワークエリアとして機能するＲＡＭ（Random Access Memory）、周辺機器との信号の整合性を保つための入出力インターフェイス等で構成されている。

表示回路２３は、電源装置１００の表面に設けられた表示装置である。図１に示す電源装置１００では、ＩＮＰＵＴの端子、ＤＣ−ＯＵＴＰＵＴの端子を設けた面に、表示回路２３ａ〜２３ｆ、スイッチ２４および通信回路２５が設けられている。

表示回路２３ａは、例えば３桁表示の７セグメントＬＥＤで構成され、出力電圧、出力電流、積算稼動時間、残寿命時間および周辺温度などを表示することができる。なお、表示回路２３ａは、ＬＣＤや有機ＥＬディスプレイなどであってもよい。表示回路２３ｂは、表示回路２３ａの横側に並ぶ４つのＬＥＤランプで構成され、点灯しているＬＥＤランプによって表示回路２３ａに表示している値の内容を示している。例えば、「Ｖ」の横に位置するＬＥＤランプが点灯している場合、表示回路２３ａに表示している値が電源装置１００の出力電圧を表している。「Ａ」の横に位置するＬＥＤランプが点灯している場合、表示回路２３ａに表示している値が電源装置１００の出力電流を表している。「℃」の横に位置するＬＥＤランプが点灯している場合、表示回路２３ａに表示している値が電源装置１００の周辺温度を表している。「ｋｈ」の横に位置するＬＥＤランプが点灯している場合、表示回路２３に表示している値が電源装置１００の寿命に関する情報を表している。

表示回路２３ｃは、表示回路２３ｂの下側に位置するＬＥＤランプで構成され、当該ＬＥＤランプが点灯することで電源装置１００から直流電圧が出力されていることを示している。表示回路２３ｄは、表示回路２３ｃの下側に位置するＬＥＤランプで構成され、当該ＬＥＤランプが点灯することで電源装置１００に異常が発生していることを示している。表示回路２３ｅおよび表示回路２３ｆは、通信回路２５の横側に並ぶ２つＬＥＤランプで構成され、当該ＬＥＤランプが点灯することで通信回路２５での通信状況を示している。

スイッチ２４は、表示切替スイッチであって表示回路２３で表示する内容を切り替える。使用者がスイッチ２４を押下することで、切替信号が演算回路２２に入力される。演算回路２２は、入力された切替信号に基づき、表示回路２３ａに表示する情報を切替えて表示する。例えば、使用者がスイッチ２４を押下する毎に、表示回路２３ａに表示する情報は、出力電圧、出力電流、周辺温度および電源部１０の寿命に関する情報（積算稼動時間または残寿命時間）の順に切替わる。

通信回路２５は、外部装置と通信を行うための回路であって、例えば、有線ネットワーク（例えば、イーサネット（登録商標））である。図１に示すように電源装置１００の表示回路２３ａを設けた面に、有線ネットワークの接続端子が設けられている。ＰＣ２００からの接続ケーブル２１０は、図１に示す有線ネットワークの接続端子に接続されている。なお、通信回路２５は、有線ネットワークに限定されず、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）通信、シリアル通信、パラレル通信、無線ネットワーク（例えば、無線ＬＡＮやＢＬＵＥＴＯＯＴＨ（登録商標））などの公知の手段を用いることができる。通信回路２５を介して外部装置から表示回路２３の表示内容を切り替える切替信号を入力したり、演算回路２２から周辺温度や電源部１０の寿命に関する情報（積算稼動時間や残寿命時間など）を外部装置に出力したりすることが可能となる。

整流・平滑回路２６は、ダイオードの半波整流回路、平滑コンデンサで構成し、二次巻線に誘導された高周波のパルス電源（交流電源）を半波整流した後に平滑して規定の出力電圧および出力電流の直流出力電源を発生する。発生した直流出力電源で制御部２０の起動に利用している。

記憶回路２７は、温度センサ２８で測定した電源装置１００の内部温度、電源装置１００の周辺温度を推測するための対応表、および電源部１０の寿命に関する情報などを記憶するための回路である。記憶回路２７は、例えば、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置で構成される。記憶回路２７に記憶した対応表は、通信回路２５を介して外部装置により更新や編集を行うことが可能である。

温度センサ２８は、平滑回路１５などに使用される電解コンデンサの温度を測定するためのセンサである。図４は、本発明の実施形態に係る電源装置の内部の一例を模式的に示す図である。図４に示す電源装置１００では、装置内に設けられた電解コンデンサ１５ａの側面に温度センサ２８が貼り付けられている。温度センサ２８により、電源装置１００の内部温度、特に電解コンデンサ１５ａの温度を測定することができ、電源部１０の残寿命時間を算出することができる。なお、温度センサ２８を設ける位置は、電解コンデンサ１５ａの側面に限定されず、電源装置１００の内部部品（コンデンサやＦＥＴなど）の周囲や、電源装置１００の内部で発熱が大きい部分であってもよい。

（Ｄ．周辺温度の推測）
温度センサ２８は、電源部１０の残寿命時間を算出するために電源装置１００の内部温度を測定しているだけでなく、電源装置１００の周辺温度を推測するために測定を行っている。具体的に、演算回路２２は、温度センサ２８で測定した電源装置１００の内部温度と、電源部１０の負荷状況とに基づいて周辺温度を推測する。演算回路２２は、周辺温度を推測するために、記憶回路２７に記憶してある内部温度と負荷状況とに基づく周辺温度の対応表を用いている。図５は、本発明の実施形態に係る電源装置において用いる周辺温度の対応表の一例を示す図である。図５に示す周辺温度の対応表では、左欄に負荷状況として出力電流（単位％、最大出力電流を１００％とする）が記載され、当該出力電流と温度センサ２８で測定した内部温度（単位℃）とで特定される下欄の値に周辺温度（単位℃）が示されている。例えば、電源装置１００の出力電流が５０％で、温度センサ２８で測定した内部温度が４５℃の場合、対応表の下欄の値が２０となっているので、電源装置１００の周辺温度が２０℃であると推測することができる。

図５に示す周辺温度の対応表は、電源装置１００の仕様や機種に応じて異なっており、あらかじめ製造メーカによって記憶回路２７に記憶させてある。もちろん、周辺温度の対応表は、通信回路２５を介して更新することも可能であり、使用者側で変更や編集を可能にしてもよい。

電源装置１００は、電源部１０の負荷状況に応じて内部で温度上昇が生じるため、温度センサ２８で測定した電源装置１００の内部温度から温度上昇分を差し引くことで電源装置１００の周辺温度を推測することができる。具体的に、電源装置１００は、電源部１０の負荷状況として測定した出力電流および出力電圧から電力を求め、当該電力による内部の温度上昇を算出して、内部温度と温度上昇との差分により周辺温度を推測している。図５に示す周辺温度の対応表では、この推測した周辺温度の値を内部温度と負荷状況とに対応させて表としてまとめてある。なお、電源部１０の負荷状況は、図５に示す周辺温度の対応表のように電源部１０の出力電流としても、電源部１０の電力としてもよい。もちろん、電源部１０の負荷状況は、電源部１０の出力電流および出力電圧の少なくとも一方に関連する値であれば何れの値であってもよい。

（Ｅ．残寿命時間）
演算回路２２は、温度センサ２８で測定した電源装置１００の内部温度（電解コンデンサの温度）に基づき、残寿命時間を算出して、電源部１０の寿命に関する情報を演算している。電源装置１００の平滑回路１５などに使用される電解コンデンサは、製造された時点から、含浸された電解液が封止ゴムを透過し、時間とともに内部の電解液の蒸発が進み、静電容量の減少をはじめとする特性の劣化が生じる。この電解コンデンサの寿命が電源部１０の寿命に大きく依存している。そこで、演算回路２２は、温度センサ２８で測定した電源装置１００の内部温度に基づいて電源部１０の残寿命時間を算出している。

なお、電解コンデンサの劣化量は、電源装置１００の内部温度により大きく変化する。一般的に、電解コンデンサの劣化量は、アレニウスの化学反応速度論に従い周辺温度が約１０℃変化すると約２倍になることが知られている。そのため、演算回路２２は、図４に示すように温度センサ２８を用いて稼働中の電解コンデンサ１５ａの温度を監視し、稼働時間と内部温度から電源部１０の残寿命時間を算出している。

（Ｅ．積算稼働時間）
演算回路２２は、計時回路２１で計時した時間を積算して積算稼働時間を算出して、電源部１０の寿命に関する情報を演算している。演算回路２２は、電源部１０で直流出力電源を発生している時間のみ積算稼働時間を積算することで、実稼働時間を算出することができる。なお、電源部１０の寿命に関する情報は、図１に示すスイッチ２４を押下することで切り替えて表示回路２３に表示することができ、電源部１０の残寿命時間と、積算稼働時間とを表示回路２３に表示することができる。

（Ｆ．電源装置の動作状態の表示）
次に、ＰＣ２００において、電源装置１００で推定した周辺温度を用いて電源装置１００の動作状態をモニタ２０７に表示する。図６は、本発明の実施形態に係る電源システムの電源装置１００の動作状態を表示した一例を示す概略図である。図６に示す表示では、横軸に電源装置１００の周辺温度、縦軸に負荷率がそれぞれ設定され、電源装置１００の使用条件としてディレーティング曲線７０が表示されている。ここで、ディレーティング曲線とは、電源装置１００の各仕様を保証できる使用条件であり、装置を使用する「周辺温度」と装置の「負荷率」とから規定したものである。なお、ディレーティング曲線７０は、内部部品の温度上昇や温度環境に起因する内部回路の動作特性を考慮して機種ごとに規定される。また、負荷率とは、電源装置１００に負荷が接続されたときの負荷電流の定格電流定格に対する比率（％）である。

電源装置１００は、上述したように温度センサ２８の内部温度から周辺温度を推測する。ＰＣ２００は、負荷が接続されているときに電源装置１００の内部で測定した電流を負荷電流として負荷率を算出し、電源装置１００で推測した周辺温度における電源装置１００の動作状態を求めている。つまり、ＰＣ２００は、図６に示す表示上での座標（周辺温度，負荷率）を求めることになる。なお、電源装置１００の負荷率は、電源装置１００自体で求めてＰＣ２００に出力してもよい。

ＰＣ２００は、求めた電源装置１００の動作状態（座標）を予め定められたディレーティング曲線７０と対比してモニタ２０７に表示する。具体的に、図６に示す表示では、ディレーティング曲線７０内に現状の電源装置１００の動作状態７１として表示されている。さらに、図６に示す表示では、現状の電源装置１００の動作状態７１以外に、過去の電源装置１００の動作状態７２が表示されている。過去の電源装置１００の動作状態７２を表示することで、電源装置１００の動作状態の経緯を把握することができるとともに、今後の推移を予想しやすくなる。図６に示す表示には、表示されている機種の情報を表示する機種表示部７３を有している。この機種表示部７３には、制御盤内に設置された現状の電源装置１００の機種が、「機種Ａ（現状）」と表示されている。

ＰＣ２００のＨＤＤ２０４には、仕様が異なる複数機種の電源装置について予め測定したデータが記憶されており、例えば、現状の電源装置１００より電源容量を大きくした機種Ｂの動作状態や、現状の電源装置１００より電源容量を小さくした機種Ｃの動作状態などが記憶されている。さらに、ＰＣ２００のＨＤＤ２０４には、季節ごとに電源装置の予め測定したデータや、電源装置１００の経年変化によるディレーティング曲線の変化などのデータも記憶されている。

そのため、ＰＣ２００では、現状の電源装置１００を機種Ｂの電源装置に代替した場合や、現状の電源装置１００を機種Ｃの電源装置に代替した場合のシミュレーションを行うことができる。図７は、別の機種の電源装置に代替した場合の電源装置の動作状態を表示した一例を示す概略図である。図７（ａ）では、機種表示部７３の表示をマウス等でクリックしてプルダウン表示された機種名の中から機種Ｂを選択した場合の電源装置の動作状態が表示されている。ＰＣ２００は、機種Ｂの電源装置が現状の電源装置１００より電源容量を大きいので、現状の電源装置１００の動作状態７１に比べて周辺温度および負荷率が低い動作状態７１Ｂのシミュレーション結果をモニタ２０７に表示する（図７（ａ）参照）。

一方、図７（ｂ）では、機種表示部７３の表示をマウス等でクリックしてプルダウン表示された機種名の中から機種Ｃを選択した場合の電源装置の動作状態が表示されている。ＰＣ２００は、機種Ｃの電源装置が現状の電源装置１００より電源容量を小さいので、現状の電源装置１００の動作状態７１に比べて周辺温度および負荷率が高い動作状態７１Ｃのシミュレーション結果をモニタ２０７に表示する（図７（ｂ）参照）。なお、当該表示から機種Ｃの電源装置に代替した場合、電源装置の動作状態がディレーティング曲線の外になることが分かる。このように、ＰＣ２００は、現状の電源装置１００を別の機種に代替した場合に、どのように電源装置の動作状態が変化するのかをディレーティング曲線７０と対比してモニタ２０７に表示することができる。そのため、使用者は、別の機種に代替した場合にどのような電源装置の動作状態となるのかを容易に把握することができ、代替するか否かの判断が行いやすくなる。

つまり、ＰＣ２００は、代替機種（他の容量の電源装置）の予め測定したデータから、現状の電源装置１００を他の電源装置に代替した場合に、どのような動作状態になるのかを内部電圧、内部電流、内部温度などの情報（内部測定情報）からシミュレーションして表示するツールである。また、ＰＣ２００は、単純に現状の電源装置１００を別の機種に代替した場合のシミュレーション結果を表示するだけでなく、同じ機種の電源装置を増やして並列運転させた場合、電源装置の台数を増減させた場合や、複数の電源装置を一つにまとめた場合などのシミュレーション結果も表示することが可能である。その結果、ＰＣ２００は、電源容量が足りない場合に電源容量を大きくして電源装置の寿命を長くし、交換時期（保全）の工数を削減させることができたり、電源容量に余裕がある場合に電源容量を小さくして電源装置のサイズを小さくし、制御盤内の省スペース化／小型化させたりできる。

さらに、ＰＣ２００では、ディレーティング曲線７０の表示を変更することができる。図８は、ディレーティング曲線７０の表示を変更した一例を示す概略図である。図８（ａ）では、ディレーティング曲線７０を周辺温度および負荷率に基づいて複数の領域に分割している。具体的には、ディレーティング曲線７０を周辺温度に基づいて４つに分け、負荷率に基づいて３つに分けて１２の領域に分割している。ディレーティング曲線７０を複数の領域に分割することで、電源装置１００の動作状態７１がどの領域に属しているのかを視覚的に把握しやすくなり、ディレーティング曲線７０に対してどの程度余裕があるのかを容易に判断できる。

図８（ｂ）では、ディレーティング曲線７０とは別に任意の曲線７０Ａを設定している。例えば、ＰＣ２００は、ディレーティング曲線７０より厳しい使用条件（任意の曲線７０Ａ）を設定することで、電源装置１００をより安全に管理することができる。また、ＰＣ２００では、使用者の使用状況に応じた任意の曲線７０Ａを設定することで、使用者の使用状況に即した管理が可能となる。

さらに、ＰＣ２００では、電源装置１００の使用環境の変化をシミュレーションすることが可能である。図９は、使用環境を変化させた場合の電源装置１００の動作状態を表示した一例を示す概略図である。図９（ａ）では、使用環境のうち使用温度が変化する場合について、例えば季節が冬の場合における電源装置１００の動作状態７１が、夏の使用環境ではどのような動作状態となるのかを表示している。具体的に、季節が冬の場合、電源装置１００の動作状態７１は、ディレーティング曲線７０の内側にあるが、季節が夏になった場合、周辺温度が高くなり電源装置１００の動作状態７１Ｓがディレーティング曲線７０の外側になる。ＰＣ２００では、予め測定したデータに基づいて、季節が冬であるときの電源装置１００の動作状態７１から、季節が夏に変化した場合の電源装置１００の動作状態７１Ｓを求めてモニタ２０７に表示している。これにより、使用者は、季節などの使用環境の変化に応じてどのように電源装置１００の動作状態が変化するのかを容易に把握することが可能となる。

図９（ｂ）では、使用環境のうち電源装置１００の使用年数が変化する場合について、例えばディレーティング曲線７０がどのように変化するのかを表示している。具体的に、５年後のディレーティング曲線７０Ｂは、１年目のディレーティング曲線７０に比べて一部が欠けており、１０年後のディレーティング曲線７０Ｃは、５年後のディレーティング曲線７０Ｂに比べてさらに一部が欠けている。ＰＣ２００では、予め測定したデータに基づいて、電源装置１００の経年劣化によるディレーティング曲線の変化をモニタ２０７に表示する。これにより、使用者は、電源装置１００が経年劣化することで、ディレーティング曲線に対してどのように電源装置１００の動作状態７１が変化するのかを容易に把握することが可能となる。

さらに、ＰＣ２００では、電源装置１００の動作状態がディレーティング曲線を超えた場合に警告などの報知を行う。図１０は、電源装置の動作状態がディレーティング曲線を超えた場合の表示例を示す概略図である。まず、電源装置１００の動作状態７１Ｅでは、周辺温度が高くなりディレーティング曲線を超えた場合である。この場合、ＰＣ２００は、周辺温度を下げてくださいなどの警告をモニタ２０７に表示して報知し、さらに制御盤にクーラを設置すること推奨するなどの対策案を提示する。これにより、使用者は、電源装置１００の動作状態がディレーティング曲線を超えたことを知ることができるとともに、その対策案についても知ることができる。

また、電源装置１００の動作状態７１Ｆでは、負荷率が高くなりディレーティング曲線を超えた場合である。この場合、ＰＣ２００は、電源容量を増加させてくださいなどの警告をモニタ２０７に表示して報知し、さらに電源容量の大きい機種Ｂへの代替を推奨するなどの対策案を提示する。なお、ＰＣ２００は、電源容量の大きい機種Ｂへの代替を提案する場合、機種Ｂへ代替した場合の動作状態７１Ｇをモニタ２０７に表示してもよい。これにより、使用者は、対策案を実施した場合の電源装置１００の動作状態についても知ることができる。

以上のように、本発明の実施形態に係る電源システムでは、内部測定情報（例えば、内部電流、内部電圧、内部温度など）に基づき周辺温度を推測することが可能な電源装置１００と、電源装置１００で推測した周辺温度における電源装置１００の動作状態を求めるＰＣ２００とを備えている。ＰＣ２００は、求めた電源装置１００の動作状態を予め定められた使用条件と対比してモニタ２０７に表示する。そのため、電源システムは、電源装置の内部に設けられた温度センサを用いて、装置の周辺温度を推測することができ、推測した周辺温度に基づいて電源装置の動作状態を表示することができる。

使用条件は、例えば、周辺温度と電源装置の負荷率とで規定されるディレーティング曲線である。なお、ディレーティング曲線以外に、任意の曲線を使用条件として設定してもよい。

ＰＣ２００は、電源装置１００の動作状態における時系列の変化も併せてモニタ２０７に表示してもよい。図６に示すように、過去の電源装置１００の動作状態７２を表示することで、電源装置１００の動作状態の経緯を把握することができるとともに、今後の推移を予想しやすくなる。

ＰＣ２００は、仕様が異なる電源装置について予め測定してあるデータに基づいて、動作中の電源装置に入れ替えたときの電源装置の動作状態の変化をモニタ２０７に表示してもよい。そのため、使用者は、仕様が異なる別の機種に代替した場合にどのような電源装置の動作状態となるのかを容易に把握することができ、代替するか否かの判断が行いやすくなる。

ＰＣ２００は、使用温度が変化した場合に、電源装置の動作状態の変化をモニタ２０７に表示してもよい。そのため、使用者は、季節などの使用環境の変化に応じてどのように電源装置１００の動作状態が変化するのかを容易に把握することが可能となる。

ＰＣ２００は、使用年数が変化した場合に、電源装置の動作状態の変化をモニタ２０７に表示してもよい。そのため、使用者は、電源装置１００が経年劣化することで、ディレーティング曲線に対してどのように電源装置１００の動作状態７１が変化するのかを容易に把握することが可能となる。

ＰＣ２００は、電源装置の動作状態が使用条件から外れた場合に、報知を行ってもよい。そのため、使用者は、電源装置１００の動作状態がディレーティング曲線を超えたことを知ることができるとともに、その対策策についても知ることができる。

電源装置１００は、電源部１０、温度センサ４０、演算回路２２、通信回路２５を備えている。そして、温度センサ４０は、電源部１０の内部温度を測定する。演算回路２２は、温度センサ４０で測定した内部温度と、電源部１０の負荷状況とに基づいて周辺温度を推測する。通信回路２５は、演算回路２２で推測した周辺温度をＰＣ２００に出力する。そのため、電源装置１００は、温度センサ４０で測定した内部温度と、電源部１０の負荷状況とに基づいて周辺温度を推測するので、電源装置１００の周辺温度を取得することができ、適切なディレーティングなどを行うことができる。

また、電源装置１００は、記憶回路２７に内部温度と負荷状況とに基づく周辺温度の対応表（図５参照）を記憶しているので、演算回路２２において、記憶回路２７に記憶した対応表から、測定した内部温度と負荷状況とに対応する周辺温度を推測する。そのため、演算回路２２は、対応表に基づき周辺温度を推測するので、制御部２０の処理負担を軽減することができる。

なお、負荷状況は、電源部１０の出力電流および出力電圧の少なくとも一方に関連する値であればよい。たとえば、負荷状況は、電源部１０の電力である。つまり、負荷状況は、内部の温度上昇を算出することができる値であれば、電源部１０から直接測定される出力電流などの値に限定されない。

本発明の実施形態に係る電源装置１００の動作状態をモニタ２０７に表示させる動作状態表示法では、内部測定情報に基づき電源装置１００で推測した周辺温度における電源装置１００の動作状態をＰＣ２００により求めるステップと、ＰＣ２００で求めた電源装置１００の動作状態を、予め定められた使用条件と対比させて表示部に表示させるステップとを備える。

本発明の実施形態に係る電源装置１００の動作状態をモニタ２０７に表示させるＰＣ２００を制御するためのプログラムであって、内部測定情報に基づき電源装置で推測した周辺温度における電源装置１００の動作状態を求めるステップと、求めた電源装置１００の動作状態を、予め定められた使用条件と対比させてモニタ２０７に表示させるステップとを備える。

（変形例）
電源装置１００は、演算回路２２において、記憶回路２７に記憶した対応表から、測定した内部温度と負荷状況とに対応する周辺温度を推測すると説明した。しかし、これに限定されるものではなく、電源装置１００は、演算回路２２において、対応表を用いずに周辺温度を推測してもよい。例えば、電源装置１００は、演算回路２２は、負荷状況に基づき電源１０部の内部の温度上昇を算出し、温度上昇と内部温度との差分に基づき周辺温度を推測する。そのため、電源装置１００は、対応表を記憶回路２７に記憶させておく必要がなく、記憶回路２７自体を設ける必要がない。

温度センサ２８は、電源装置１００の内部温度を測定することができれば、電源部１０の残寿命時間を算出するための温度センサであっても、電源部１０の過熱を検出する温度センサであっても、電源部１０を構成する部品の温度を検出する温度センサであってもよい。なお、電源部１０の残寿命時間を算出するための温度センサを利用して電源装置１００の内部温度を測定することで、電源装置１００の周辺温度を測定するための温度センサを別途設ける必要がない。

ＰＣ２００は、ディレーティング曲線内の所望の動作状態で電源装置を動作させたい場合に、図６に示すディレーティング曲線内の所望の動作状態に対応するエリアをクリックすると、このエリアにすることができる対策案（例えば、電源装置の機種選定や制御盤の熱対策など）を提案してもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１０ 電源部、１１ ノイズフィルタ、１２ 整流回路、１３ 力率改善回路、１４ 突入電流制限回路、１５ 平滑回路、２６，３１ 整流・平滑回路、１６ トランス、１７ ドライブ制御回路、１８ ＭＯＳＦＥＴ、１９ 過電流検出回路、２０ 制御部、２１ 計時回路、２２ 演算回路、２３ 表示回路、２４ スイッチ、２５ 通信回路、２７ 記憶回路、２８ 温度センサ、３２ 電圧検出回路、３３ 過電圧検出回路、１００ 電源装置、２００ ＰＣ、２０７ モニタ。

Claims (14)

1. 内部測定情報に基づき周辺温度を推測することが可能な電源装置と、
   前記電源装置で推測した前記周辺温度における前記電源装置の負荷率により特定される前記電源装置の動作状態を求める演算処理装置とを備え、
   前記演算処理装置は、求めた前記電源装置の動作状態を前記周辺温度と前記電源装置の負荷率とで規定される使用条件と対比して表示部に表示する、電源システム。
2. 前記使用条件は、前記周辺温度と前記電源装置の負荷率とで規定されるディレーティング曲線である、請求項１に記載の電源システム。
3. 前記演算処理装置は、前記電源装置の動作状態における時系列の変化も併せて前記表示部に表示する、請求項１または請求項２に記載の電源システム。
4. 前記演算処理装置は、仕様が異なる電源装置について予め測定してあるデータに基づいて、動作中の前記電源装置を前記仕様が異なる電源装置に入れ替えたときの電源装置の動作状態の変化を前記表示部に表示する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の電源システム。
5. 前記演算処理装置は、前記周辺温度が変化した場合における前記電源装置の動作状態の変化を前記表示部に表示する、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の電源システム。
6. 前記演算処理装置は、使用年数が変化した場合における前記電源装置の動作状態の変化を前記表示部に表示する、請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の電源システム。
7. 前記演算処理装置は、前記電源装置の動作状態が前記使用条件から外れた場合に、報知を行う、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の電源システム。
8. 前記電源装置は、
   電源部と、
   前記電源部の内部温度を前記内部測定情報として測定する測定部と、
   前記測定部で測定した前記内部温度と、前記電源部の負荷状況とに基づいて前記周辺温度を推測する演算部と、
   前記演算部で推測した前記周辺温度を前記演算処理装置に出力する出力部とを含む、請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の電源システム。
9. 前記内部温度と前記負荷状況とに基づく前記周辺温度の対応表を記憶する記憶部をさらに含み、
   前記演算部は、前記記憶部に記憶した前記対応表から、測定した前記内部温度と前記負荷状況とに対応する前記周辺温度を推測する、請求項８に記載の電源システム。
10. 前記負荷状況は、前記電源部の出力電流および出力電圧の少なくとも一方に関連する値である、請求項８または請求項９に記載の電源システム。
11. 前記演算部は、前記負荷状況に基づき前記電源部の内部の温度上昇を算出し、前記温度上昇と前記内部温度との差分に基づき前記周辺温度を推測する、請求項８に記載の電源システム。
12. 前記測定部は、前記電源部を構成する部品の温度を検出する温度センサの値を前記内部温度として測定する、請求項８〜請求項１１のいずれか１項に記載の電源システム。
13. 電源装置の動作状態を表示部に表示させる動作状態表示法であって、
    内部測定情報に基づき前記電源装置で推測した周辺温度における前記電源装置の負荷率により特定される前記電源装置の動作状態を演算処理装置により求めるステップと、
    前記演算処理装置で求めた前記電源装置の動作状態を、前記周辺温度と前記電源装置の負荷率とで規定される使用条件と対比させて前記表示部に表示させるステップとを備える、電源装置の動作状態表示法。
14. 電源装置の動作状態を表示部に表示させる演算処理装置を制御するためのプログラムであって、
    内部測定情報に基づき前記電源装置で推測した周辺温度における前記電源装置の負荷率により特定される前記電源装置の動作状態を求めるステップと、
    求めた前記電源装置の動作状態を、前記周辺温度と前記電源装置の負荷率とで規定される使用条件と対比させて前記表示部に表示させるステップとを備える、プログラム。

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