(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-02-25
(45)【発行日】2022-03-07
(54)【発明の名称】劣化判定装置、及び電源装置
(51)【国際特許分類】
H01G 13/00 20130101AFI20220228BHJP
H02M 3/155 20060101ALI20220228BHJP
G01R 31/00 20060101ALI20220228BHJP
【ＦＩ】
H01G13/00 361Z
H02M3/155 H
G01R31/00
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2018106750
(22)【出願日】2018-06-04
(65)【公開番号】P2019212725
(43)【公開日】2019-12-12
【審査請求日】2021-05-26
(73)【特許権者】
【識別番号】000002037
【氏名又は名称】新電元工業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100149548
【弁理士】
【氏名又は名称】松沼 泰史
(74)【代理人】
【識別番号】100160093
【弁理士】
【氏名又は名称】小室 敏雄
(72)【発明者】
【氏名】指田 和之
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 健一
【審査官】田中 晃洋
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１３－０５０３５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２６７７０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１０－０６７５０２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－０１１２６３（ＪＰ，Ａ）
【文献】欧州特許出願公開第０１６５９４１４（ＥＰ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｇ １３／００
Ｈ０２Ｍ ３／１５５
Ｇ０１Ｒ ３１／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
インダクタに接続された電力供給線に配置され、当該電力供給線に接続された負荷部と平滑コンデンサとの両方に流れる電流を検出可能なロゴスキーコイルと、前記電力供給線の電圧を検出する電圧検出部と、
前記ロゴスキーコイルの出力に基づく電流値と、前記電圧検出部が検出した電圧値とに基づいて前記平滑コンデンサのインピーダンス成分の変化を検出し、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化を判定する劣化判定部と
を備える劣化判定装置。
【請求項2】
インダクタに発生した交流電力を整流する整流部に接続された電力供給線に配置され、当該電力供給線に接続された負荷部と平滑コンデンサとの両方に流れる電流を検出可能なロゴスキーコイルと、前記電力供給線の電圧を検出する電圧検出部と、
前記ロゴスキーコイルの出力に基づく電流値と、前記電圧検出部が検出した電圧値とに基づいて前記平滑コンデンサのインピーダンス成分の変化を検出し、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化を判定する劣化判定部と
を備える劣化判定装置。
【請求項3】
前記劣化判定部は、前記電流値の電流変化量と、電流変化に対応する前記電圧値の電圧変化量とに基づいて、前記インピーダンス成分の変化を検出する請求項１又は請求項２に記載の劣化判定装置。
【請求項4】
前記劣化判定部は、検出した前記インピーダンス成分の変化量に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化を判定する請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の劣化判定装置。
【請求項5】
前記劣化判定部は、検出した前記インピーダンス成分の変化が、所定の範囲外になった場合に、前記平滑コンデンサが劣化したと判定する請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の劣化判定装置。
【請求項6】
前記劣化判定部は、前記平滑コンデンサが劣化したと判定した場合に、前記平滑コンデンサが劣化したことを示す警報を出力する請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の劣化判定装置。
【請求項7】
前記劣化判定部は、前記インピーダンス成分の劣化特性に基づいて、前記平滑コンデンサの交換時期を推定し、推定した前記平滑コンデンサの交換時期を提示する請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の劣化判定装置。
【請求項8】
請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の劣化判定装置を備え、前記電力供給線に直流電力を出力する
電源装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、劣化判定装置、及び電源装置に関する。
【背景技術】
【0002】
近年、ロゴスキーコイルを利用して計測したコンデンサに流れる電流に基づいて、コンデンサのＥＳＲ（等価直列抵抗）などのインピーダンス成分の変化を検出して、コンデンサの劣化を判定する技術が知られている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開２０１７－１１２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
しかしながら、上述した従来技術では、例えば、電源回路の出力線に複数の平滑コンデンサが並列に接続されている場合に、平滑コンデンサの個々にロゴスキーコイルを実装する必要がある。そのため、上述した従来技術では、複数の平滑コンデンサのそれぞれに対応して複数のロゴスキーコイルを挿入するため、構成が複雑になるという問題があった。
【0005】
本発明は、上記問題を解決すべくなされたもので、その目的は、複数の平滑コンデンサが並列に接続されている場合であっても、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる劣化判定装置、及び電源装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記問題を解決するために、本発明の一態様は、インダクタに接続された電力供給線に配置され、当該電力供給線に接続された負荷部と平滑コンデンサとの両方に流れる電流を検出可能なロゴスキーコイルと、前記電力供給線の電圧を検出する電圧検出部と、前記ロゴスキーコイルの出力に基づく電流値と、前記電圧検出部が検出した電圧値とに基づいて前記平滑コンデンサのインピーダンス成分の変化を検出し、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化を判定する劣化判定部とを備える劣化判定装置である。
【0007】
また、本発明の一態様は、インダクタに発生した交流電力を整流する整流部に接続された電力供給線に配置され、当該電力供給線に接続された負荷部と平滑コンデンサとの両方に流れる電流を検出可能なロゴスキーコイルと、前記電力供給線の電圧を検出する電圧検出部と、前記ロゴスキーコイルの出力に基づく電流値と、前記電圧検出部が検出した電圧値とに基づいて前記平滑コンデンサのインピーダンス成分の変化を検出し、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化を判定する劣化判定部とを備える劣化判定装置である。
【0008】
また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、前記電流値の電流変化量と、電流変化に対応する前記電圧値の電圧変化量とに基づいて、前記インピーダンス成分の変化を検出するようにしてもよい。
【0009】
また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、検出した前記インピーダンス成分の変化量に基づいて、前記平滑コンデンサの劣化を判定するようにしてもよい。
【0010】
また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、検出した前記インピーダンス成分の変化が、所定の範囲外になった場合に、前記平滑コンデンサが劣化したと判定するようにしてもよい。
【0011】
また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、前記平滑コンデンサが劣化したと判定した場合に、前記平滑コンデンサが劣化したことを示す警報を出力するようにしてもよい。
【0012】
また、本発明の一態様は、上記の劣化判定装置において、前記劣化判定部は、前記インピーダンス成分の劣化特性に基づいて、前記平滑コンデンサの交換時期を推定し、推定した前記平滑コンデンサの交換時期を提示するようにしてもよい。
【0013】
また、本発明の一態様は、上記に記載の劣化判定装置を備え、前記電力供給線に直流電力を出力する電源装置である。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、劣化判定部が、ロゴスキーコイルの出力に基づく電流値と、電圧検出部が検出した電圧値とに基づいて平滑コンデンサのインピーダンス成分の変化を検出し、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、平滑コンデンサの劣化を判定する。ロゴスキーコイルは、電力供給線に接続された負荷部と平滑コンデンサとの両方に流れる電流を検出可能な電力供給線の位置に配置される。そのため、劣化判定装置は、複数の平滑コンデンサが並列に接続されている場合であっても、１つのロゴスキーコイルによりコンデンサの劣化を判定することができる。よって、劣化判定装置は、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】第１の実施形態による劣化判定装置及び電源装置の一例を示すブロック図である。
【図2】第１の実施形態における積分回路の一例を示す回路図である。
【図3】第１の実施形態における検出電圧の波形の一例を示す図である。
【図4】第１の実施形態における検出電流の波形の一例を示す図である。
【図5】第１の実施形態における劣化判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図6】第２の実施形態における劣化判定装置の動作の一例を示すフローチャートである。
【図7】第３の実施形態による電源装置の一例を示すブロック図である。
【図8】第３の実施形態における検出電流の波形の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の一実施形態による劣化判定装置、及び電源装置について、図面を参照して説明する。
【0017】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態による劣化判定装置１０、及び電源装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、電源装置１は、直流電源２と、スイッチ素子３１と、ダイオード３２と、インダクタ４と、平滑コンデンサ５０と、制御部６と、劣化判定装置１０とを備える。電源装置１は、例えば、降圧型のスイッチングレギュレータであり、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを降圧して、出力電圧を負荷部７に供給する。
図１は、第１の実施形態による劣化判定装置１０、及び電源装置１の一例を示すブロック図である。
図１に示すように、電源装置１は、直流電源２と、スイッチ素子３１と、ダイオード３２と、インダクタ４と、平滑コンデンサ５０と、制御部６と、劣化判定装置１０とを備える。電源装置１は、例えば、降圧型のスイッチングレギュレータであり、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを降圧して、出力電圧を負荷部７に供給する。
【0018】
直流電源２は、例えば、バッテリなどの直流電力を供給する供給源であり、電力供給線Ｌ１とＧＮＤ（グランド）線Ｌ２との間に、電圧Ｖｉｎの直流電力を供給する。
【0019】
スイッチ素子３１は、例えば、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistorｎ：絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）であり、電力供給線Ｌ１とインダクタ４との間に接続されている。
ダイオード３２は、電力供給線Ｌ１とインダクタ４との間のノードＮ１と、ＧＮＤ線Ｌ２との間に接続されている。ダイオード３２は、ＧＮＤ線Ｌ２からノードＮ１に向って順方向に接続されている。すなわち、ダイオード３２のアノード端子が、ＧＮＤ線Ｌ２に接続され、ダイオード３２のカソード端子が、ノードＮ１に接続されている。
ダイオード３２は、電力供給線Ｌ１とインダクタ４との間のノードＮ１と、ＧＮＤ線Ｌ２との間に接続されている。ダイオード３２は、ＧＮＤ線Ｌ２からノードＮ１に向って順方向に接続されている。すなわち、ダイオード３２のアノード端子が、ＧＮＤ線Ｌ２に接続され、ダイオード３２のカソード端子が、ノードＮ１に接続されている。
【0020】
インダクタ４は、例えば、降圧用のコイルであり、インダクタ４の第１端が、ノードＮ１を介して、スイッチ素子３１に接続されている。また、インダクタ４の第２端は、電源装置１の出力線Ｌ３（電力供給線の一例）に接続されている。ここで、出力線Ｌ３は、インダクタ４の第２端及び平滑コンデンサ５０と接続されている。
なお、電源装置１は、スイッチ素子３１、ダイオード３２、及びインダクタ４により、降圧チョッパー回路を構成する。
なお、電源装置１は、スイッチ素子３１、ダイオード３２、及びインダクタ４により、降圧チョッパー回路を構成する。
【0021】
平滑コンデンサ５０は、出力線Ｌ３とＧＮＤ線Ｌ２との間に接続され、電源装置１の出力電圧を平滑化する。平滑コンデンサ５０は、平滑コンデンサ５１、平滑コンデンサ５２、及び平滑コンデンサ５３の３つのコンデンサから構成され、本実施形態において、電源装置１が備える平滑コンデンサの全体を示す場合に、平滑コンデンサ５０として説明する。
平滑コンデンサ５１、平滑コンデンサ５２、及び平滑コンデンサ５３は、例えば、電解コンデンサであり、経年変化により特性が劣化する。
平滑コンデンサ５１、平滑コンデンサ５２、及び平滑コンデンサ５３は、例えば、電解コンデンサであり、経年変化により特性が劣化する。
【0022】
制御部６は、例えば、ＣＰＵ（Central Processing Unit）などを含むプロセッサであり、スイッチ素子３１のスイッチングを制御するとともに、後述する劣化判定装置１０の積分回路１２のリセット機能を制御する。制御部６は、例えば、制御信号Ｓ１によるパルス信号で、スイッチ素子３１の導通状態を制御し、例えば、制御信号Ｓ２によるパルス信号で、積分回路１２をリセット（初期化）する制御を行う。
【0023】
劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する判定装置である。劣化判定装置１０は、ロゴスキーコイル１１と、積分回路１２と、電圧検出部１３と、劣化判定部１４を備える。
【0024】
ロゴスキーコイル１１は、インダクタ４に接続された出力線Ｌ３に配置されている。ロゴスキーコイル１１は、当該出力線Ｌ３に接続された負荷部７と平滑コンデンサ５０との両方に流れる電流を検出可能である。ロゴスキーコイル１１は、例えば、インダクタ４の第２端と平滑コンデンサ５０の間の出力線Ｌ３に配置され、当該出力線Ｌ３を流れる電流を検出する。
【0025】
積分回路１２は、リセット機能を有し、ロゴスキーコイル１１の出力を積分する。ここで、図２を参照して、積分回路１２の詳細な構成について説明する。
図２は、本実施形態における積分回路１２の一例を示す回路図である。
図２に示すように、積分回路１２は、抵抗１２１と、オペアンプ１２２と、コンデンサ１２３と、リセットスイッチ１２４とを備えている。
図２は、本実施形態における積分回路１２の一例を示す回路図である。
図２に示すように、積分回路１２は、抵抗１２１と、オペアンプ１２２と、コンデンサ１２３と、リセットスイッチ１２４とを備えている。
【0026】
抵抗１２１は、ロゴスキーコイル１１の一端とオペアンプ１２２の反転入力端子との間に接続されている。また、コンデンサ１２３は、オペアンプ１２２の反転入力端子（ノードＮ３）と、オペアンプ１２２の出力端子（ノードＮ４）との間に接続されている。
【0027】
オペアンプ１２２は、抵抗１２１及びコンデンサ１２３が接続されることにより、積分回路として機能する。オペアンプ１２２は、反転入力端子に抵抗１２１を介してロゴスキーコイル１１の一端が接続され、非反転入力にロゴスキーコイル１１の他端が接続されている。オペアンプ１２２は、ロゴスキーコイル１１の出力を入力信号（ＩＮ）とし、ロゴスキーコイル１１の出力を積分した出力信号（ＯＵＴ）を出力する。
【0028】
リセットスイッチ１２４は、コンデンサ１２３と並列に、オペアンプ１２２の反転入力端子（ノードＮ３）と、オペアンプ１２２の出力端子（ノードＮ４）との間に接続されている。リセットスイッチ１２４は、積分回路１２の出力電位をリセットするスイッチであり、制御部６が出力する制御信号Ｓ２によるパルス信号により導通状態が制御される。なお、リセットスイッチ１２４は、積分回路１２をリセットする際に、導通状態（オン状態）に制御される。なお、積分回路１２の出力信号（ＯＵＴ）は、出力線Ｌ３のロゴスキーコイル１１が配置された部分に流れる電流値に対応する。
【0029】
図１に説明に戻り、電圧検出部１３は、出力線Ｌ３の電圧を検出する。電圧検出部１３は、例えば、出力線Ｌ３と、ＧＮＤ線Ｌ２との間に、直列に接続される抵抗１３１と抵抗１３２とを備える。
【0030】
抵抗１３１及び抵抗１３２は、分圧抵抗であり、出力線Ｌ３の電圧Ｖを所定の抵抗比で抵抗分圧して、劣化判定部１４に出力する。抵抗１３１の第１端は、出力線Ｌ３に接続され、抵抗１３１の第２端は、ノードＮ２に接続されている。また、抵抗１３２の第１端は、ノードＮ２に接続され、抵抗１３２の第２端は、ＧＮＤ線Ｌ２に接続されている。ここで、ノードＮ２には、出力線Ｌ３の電圧Ｖを所定の抵抗比で抵抗分圧した電圧であって、出力線Ｌ３の電圧Ｖに対応する電圧が出力される。
【0031】
劣化判定部１４は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値Ｉと、電圧検出部１３が検出した電圧値Ｖとに基づいて平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分の変化を検出する。劣化判定部１４は、検出した当該インピーダンス成分の変化に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する。劣化判定部１４は、例えば、電流値Ｉの電流変化量ΔＩと、電流変化に対応する電圧値Ｖの電圧変化量ΔＶとに基づいて、インピーダンス成分の変化を検出する。なお、電流変化量ΔＩ、電圧変化量ΔＶ、及びインピーダンス成分の変化の詳細については後述する。
【0032】
また、劣化判定部１４は、検出したインピーダンス成分の変化が、所定の範囲外になった場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定する。例えば、劣化判定部１４は、インピーダンス成分が予め定められた閾値以上に変化した場合に、平滑コンデンサ５０が劣化した判定する。
【0033】
また、劣化判定部１４は、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定した場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したことを示す警報を出力する。劣化判定部１４は、例えば、警報の出力として、ＬＥＤ（発光ダイオード）などの警告灯を発光させる、スピーカから警告音を出力する、警告メッセージを表示部に表示するなどを実行する。
また、劣化判定部１４は、変化量算出部１４１と、警報出力部１４２とを備える。
また、劣化判定部１４は、変化量算出部１４１と、警報出力部１４２とを備える。
【0034】
変化量算出部１４１は、例えば、電圧検出部１３から出力された出力信号（電圧信号）を、例えば、ＡＤＣ（Analog to Digital Converter）などにより電圧値として取得する。なお、電圧検出部１３の出力信号は、出力線Ｌ３の電圧Ｖに対応している。また、出力線Ｌ３の電圧Ｖは、例えば、図３に示す波形Ｗ１のように変化し、変化量算出部１４１は、取得した電圧値の変化から、出力線Ｌ３の電圧Ｖの最大値と最小値との差である電圧変化量ΔＶ（リップル電圧）を算出する。
【0035】
また、変化量算出部１４１は、例えば、積分回路１２から出力された出力信号（電圧信号）を、例えば、ＡＤＣなどにより電圧値として取得する。なお、積分回路１２の出力信号は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値（ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉ）に対応している。また、ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉは、例えば、図４に示す波形Ｗ２のように変化し、変化量算出部１４１は、取得した電圧値（電流値に相当）の変化から、ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉの最大値と最小値との差である電流変化量ΔＩを算出する。
【0036】
また、変化量算出部１４１は、算出した電圧変化量ΔＶ及び電流変化量ΔＩに基づいて、下記の式（１）により、平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分を算出する。
【0037】
インピーダンス成分 ＝ ΔＶ／ΔＩ ・・・ （１）
【0038】
ここで、平滑コンデンサ５０が劣化した場合に、電圧変化量ΔＶが増加するため、インピーダンス成分の値が増加する。
なお、劣化判定部１４は、上述した式（１）により算出したインピーダンス成分が、例えば、予め定められた所定の閾値以上であるか否かを判定し、予め定められた所定の閾値以上である場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定する。
なお、劣化判定部１４は、上述した式（１）により算出したインピーダンス成分が、例えば、予め定められた所定の閾値以上であるか否かを判定し、予め定められた所定の閾値以上である場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定する。
【0039】
警報出力部１４２は、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定した場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したことを示す警報を出力する。警報出力部１４２は、警報として、例えば、警告灯を発光させたり、スピーカから警告音を出力したりする。
【0040】
次に、図面を参照して、本実施形態による劣化判定装置１０及び電源装置１の動作について説明する。
【0041】
図５は、本実施形態における劣化判定装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
劣化判定装置１０は、所定の時間間隔ごとや、予め設定された時刻になった場合、利用者からの判定要求があった場合などの所定の条件を満たした場合に、図５に示す処理を実行する。
劣化判定装置１０は、所定の時間間隔ごとや、予め設定された時刻になった場合、利用者からの判定要求があった場合などの所定の条件を満たした場合に、図５に示す処理を実行する。
【0042】
図５に示すように、劣化判定装置１０は、検出した電圧Ｖ及び電流Ｉから電圧変化量ΔＶ及び電流変化量ΔＩを算出する（ステップＳ１０１）。すなわち、劣化判定部１４の変化量算出部１４１は、電圧検出部１３によって検出した電圧Ｖの最大値と最小値との差分から電圧変化量ΔＶを算出する。また、変化量算出部１４１は、ロゴスキーコイル１１によって検出した電流Ｉの最大値と最小値との差分から電流変化量ΔＩを算出する。
【0043】
次に、劣化判定装置１０は、電圧変化量ΔＶ及び電流変化量ΔＩからインピーダンス成分を算出する（ステップＳ１０２）。変化量算出部１４１は、例えば、上述した式(１)により、平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分を算出する。
【0044】
次に、劣化判定装置１０は、インピーダンス成分が所定の範囲内であるか否かを判定する（ステップＳ１０３）。劣化判定部１４は、例えば、算出したインピーダンス成分が、所定の閾値に達したか否かによって、所定の範囲内であるか否かを判定する。劣化判定部１４は、インピーダンス成分が、所定の閾値未満である場合に、所定の範囲内であると判定し（ステップＳ１０３：ＹＥＳ）、判定処理を終了する。また、劣化判定部１４は、インピーダンス成分が、所定の閾値以上である場合に、所定の範囲内でないと判定し（ステップＳ１０３：ＮＯ）、処理をステップＳ１０４に進める。
【0045】
ステップＳ１０４において、劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定し、利用者に警報を出力する。すなわち、劣化判定部１４の警報出力部１４２は、平滑コンデンサ５０が劣化したことを示す警報を出力する。ステップＳ１０４の処理後に、劣化判定装置１０は、判定処理を終了する。
【0046】
なお、上述した例では、所定の範囲として、平滑コンデンサ５０の劣化を判定するインピーダンス成分の上限閾値のみを設定する例を説明したが、平滑コンデンサ５０の劣化を判定するインピーダンス成分の下限閾値を設定するようにしてもよい。また、上限閾値及び下限閾値は、予め定められた固定値であってもよいし、例えば、インピーダンス成分の初期値の±１０％の値などのように、各電源装置１のインピーダンス成分の初期値に基づいて異なる値に設定されてもよい。
【0047】
次に、本実施形態による電源装置１の動作について説明する。
本実施形態による電源装置１において、制御部６が、周期的な制御信号Ｓ１をスイッチ素子３１のゲート端子に供給することにより、スイッチ素子３１を周期的にスイッチングする。これにより、スイッチ素子３１、ダイオード３２、及びインダクタ４により構成される降圧チョッパー回路が、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを降圧して、出力線Ｌ３に出力する。電源装置１は、降圧チョッパー回路によって降圧された電圧を、平滑コンデンサ５０により平滑化して、出力線Ｌ３を介して、負荷部７に供給する。
本実施形態による電源装置１において、制御部６が、周期的な制御信号Ｓ１をスイッチ素子３１のゲート端子に供給することにより、スイッチ素子３１を周期的にスイッチングする。これにより、スイッチ素子３１、ダイオード３２、及びインダクタ４により構成される降圧チョッパー回路が、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを降圧して、出力線Ｌ３に出力する。電源装置１は、降圧チョッパー回路によって降圧された電圧を、平滑コンデンサ５０により平滑化して、出力線Ｌ３を介して、負荷部７に供給する。
【0048】
また、電源装置１は、劣化判定装置１０を備えており、劣化判定装置１０が、上述したように平滑コンデンサ５０の劣化を判定して、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定した場合に利用者に警報を出力する。
【0049】
以上説明したように、本実施形態による劣化判定装置１０は、ロゴスキーコイル１１と、電圧検出部１３と、劣化判定部１４とを備える。ロゴスキーコイル１１は、インダクタ４に接続された出力線Ｌ３（電力供給線）に配置され、当該出力線Ｌ３に接続された負荷部７と平滑コンデンサ５０との両方に流れる電流を検出可能である。電圧検出部１３は、出力線Ｌ３の電圧を検出する。劣化判定部１４は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値と、電圧検出部１３が検出した電圧値とに基づいて平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分の変化を検出する。電圧検出部１３は、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する。
【0050】
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、複数の平滑コンデンサ（５１～５３）が並列に接続されている場合であっても、１つのロゴスキーコイル１１により平滑コンデンサ５０の劣化を判定することができる。すなわち、本実施形態による劣化判定装置１０では、平滑コンデンサ（５１～５３）の個々にロゴスキーコイルを実装する必要がない。よって、劣化判定装置１０は、構成を複雑にさせずに平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。
【0051】
また、本実施形態による劣化判定装置１０では、平滑コンデンサ５０の劣化を故障前に適切に判定できる。そのため、本実施形態による劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０の交換間隔を、平滑コンデンサ５０が劣化した判定される平滑コンデンサ５０の寿命まで延ばすことが可能であり、電源装置１のメンテナンスに要するコストを低減することができる。
【0052】
また、本実施形態では、劣化判定部１４は、電流値の電流変化量と、電流変化に対応する電圧値の電圧変化量とに基づいて、インピーダンス成分の変化を検出する。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０の劣化判定に用いる指標（インピーダンス成分）を用意に得ることができ、簡易な手法により、平滑コンデンサ５０の劣化を判定することができる。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０の劣化判定に用いる指標（インピーダンス成分）を用意に得ることができ、簡易な手法により、平滑コンデンサ５０の劣化を判定することができる。
【0053】
また、本実施形態では、劣化判定部１４は、検出したインピーダンス成分の変化が、所定の範囲外（例えば、所定の閾値以上）になった場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定する。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、簡易な手法により、平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、簡易な手法により、平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。
【0054】
また、本実施形態では、劣化判定部１４は、平滑コンデンサ５０が劣化したと判定した場合に、平滑コンデンサ５０が劣化したことを示す警報を出力する。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０が劣化したことを利用者に知らせることができる。よって、本実施形態による劣化判定装置１０は、例えば、平滑コンデンサ５０が劣化したまま使用されて、電源装置１の性能が低下することを防止することができる。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、平滑コンデンサ５０が劣化したことを利用者に知らせることができる。よって、本実施形態による劣化判定装置１０は、例えば、平滑コンデンサ５０が劣化したまま使用されて、電源装置１の性能が低下することを防止することができる。
【0055】
また、本実施形態において、インピーダンス成分の劣化特性が予め分かっている場合には、劣化判定部１４は、インピーダンス成分の劣化特性に基づいて、平滑コンデンサ５０の交換時期を推定し、推定した平滑コンデンサ５０の交換時期を提示するようにしてもよい。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、交換する平滑コンデンサ５０の手配や平滑コンデンサ５０の交換計画の立案を適切に行うことができ、電源装置１を効率良くメンテナンスすることができる。そのため、本実施形態による劣化判定装置１０は、電源装置１の稼働率を向上させることができる。
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、交換する平滑コンデンサ５０の手配や平滑コンデンサ５０の交換計画の立案を適切に行うことができ、電源装置１を効率良くメンテナンスすることができる。そのため、本実施形態による劣化判定装置１０は、電源装置１の稼働率を向上させることができる。
【0056】
また、本実施形態による電源装置１は、上述した劣化判定装置１０を備え、出力線Ｌ３に直流電力を出力する。
これにより、本実施形態による電源装置１は、上述した劣化判定装置１０と同様の効果を奏し、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる。
これにより、本実施形態による電源装置１は、上述した劣化判定装置１０と同様の効果を奏し、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる。
【0057】
［第２の実施形態］
次に、図面を参照して、第２の実施形態による劣化判定装置１０及び電源装置１について説明する。
次に、図面を参照して、第２の実施形態による劣化判定装置１０及び電源装置１について説明する。
【0058】
本実施形態による劣化判定装置１０は、劣化判定部１４における平滑コンデンサ５０の劣化の判定処理が異なる点を除いて、第１の実施形態と同様である。本実施形態では、劣化判定部１４が予め記憶していたインピーダンス成分の初期値を用いて算出されたインピーダンス成分の変化量に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する変形例について説明する。本実施形態による電源装置１及び劣化判定装置１０の構成は、図１及び図２に示す第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0059】
本実施形態による劣化判定部１４は、不図示の記憶部に、上述したインピーダンス成分の初期値を予め記憶している。また、劣化判定部１４は、上述した式（１）により、現在のインピーダンス成分を算出し、当該現在のインピーダンス成分と、予め記憶しているインピーダンス成分の初期値との差分を、インピーダンス成分の変化量として算出する。劣化判定部１４は、インピーダンス成分の変化量が所定の閾値以上である場合に、平滑コンデンサ５０が劣化していると判定する。
【0060】
なお、本実施形態における変化量算出部１４１は、上述したインピーダンス成分の変化量を算出する処理を実行する。
【0061】
次に、図面を参照して、本実施形態による劣化判定装置１０及び電源装置１の動作について説明する。
【0062】
図６は、本実施形態における劣化判定装置１０の動作の一例を示すフローチャートである。
劣化判定装置１０は、所定の時間間隔ごとや、予め設定された時刻になった場合、利用者からの判定要求があった場合などの所定の条件を満たした場合に、図６に示す処理を実行する。
劣化判定装置１０は、所定の時間間隔ごとや、予め設定された時刻になった場合、利用者からの判定要求があった場合などの所定の条件を満たした場合に、図６に示す処理を実行する。
【0063】
【0064】
ステップＳ２０３において、劣化判定装置１０は、インピーダンス成分の初期値と、算出したインピーダンス成分とからインピーダンス成分の変化量を算出する。変化量算出部１４１は、例えば、算出したインピーダンス成分から記憶部（不図示）に記憶しているインピーダンス成分の初期値を差分して、インピーダンス成分の変化量を算出する。
【0065】
次に、劣化判定装置１０は、インピーダンス成分の変化量が所定の閾値以上であるか否かを判定する（ステップＳ２０４）。劣化判定部１４は、インピーダンス成分の変化量が、所定の閾値以上である場合（ステップＳ２０４：ＹＥＳ）に、処理をステップＳ２０５に進める。また、劣化判定部１４は、インピーダンス成分の変化量が、所定の閾値未満である場合（ステップＳ２０４：ＮＯ）に、判定処理を終了する。
【0066】
ステップＳ２０５の処理は、上述した図５に示すステップＳ１０４の処理と同様であるため、ここではその説明を省略する。
また、本実施形態による電源装置１の動作は、上述した第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
また、本実施形態による電源装置１の動作は、上述した第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0067】
以上説明したように、本実施形態における劣化判定装置１０では、劣化判定部１４は、検出したインピーダンス成分の変化量に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する。
これにより、本実施形態における劣化判定装置１０は、上述した第１の実施形態と同様に、簡易な手法により、平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。
これにより、本実施形態における劣化判定装置１０は、上述した第１の実施形態と同様に、簡易な手法により、平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。
【0068】
また、本実施形態では、劣化判定部１４は、予め記憶していたインピーダンス成分の初期値と、現在のインピーダンス成分とに基づいて、インピーダンス成分の変化量を算出する。
これにより、本実施形態における劣化判定装置１０は、インピーダンス成分の値が異なる個々の電源装置１において、平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。
これにより、本実施形態における劣化判定装置１０は、インピーダンス成分の値が異なる個々の電源装置１において、平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。
【0069】
［第３の実施形態］
次に、図面を参照して、第３の実施形態による電源装置１ａについて説明する。
次に、図面を参照して、第３の実施形態による電源装置１ａについて説明する。
【0070】
本実施形態による電源装置１ａは、第１の実施形態と同様の劣化判定装置１０を備える電源装置の変形例である。本実施形態では、劣化判定装置１０を、降圧チョッパー回路の代わりに、トランス４０を備えたＤＣ／ＤＣコンバータ回路に適用した場合の変形例について説明する。
【0071】
図７は、第３の実施形態による電源装置１ａの一例を示すブロック図である。
図７に示すように、電源装置１ａは、直流電源２と、スイッチ素子３１ａと、トランス４０と、整流部４３と、平滑コンデンサ５０と、制御部６ａと、劣化判定装置１０とを備える。電源装置１ａは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを所定の電圧に変換して、出力電圧を負荷部７に供給する。
なお、この図において、図１と同一の構成には同一の符号を付与し、ここではその説明を省略する。
図７に示すように、電源装置１ａは、直流電源２と、スイッチ素子３１ａと、トランス４０と、整流部４３と、平滑コンデンサ５０と、制御部６ａと、劣化判定装置１０とを備える。電源装置１ａは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータであり、直流電源２が出力する電圧Ｖｉｎを所定の電圧に変換して、出力電圧を負荷部７に供給する。
なお、この図において、図１と同一の構成には同一の符号を付与し、ここではその説明を省略する。
【0072】
スイッチ素子３１ａは、例えば、ｎＭＯＳＦＥＴ（ｎ型ＭＯＳ電界効果トランジスタ）であり、直流電源２の両端子間に、後述するトランス４０の一次側コイル４１と直列に接続されている。スイッチ素子３１ａは、制御部６ａが出力する制御信号によりスイッチング制御され、一次側コイル４１に交流信号を発生させる。
【0073】
トランス４０は、一次側コイル４１と、二次側コイル４２とを備える。一次側コイル４１の第１端子は、直流電源２の正極端子に接続され、一次側コイル４１の第２端子は、スイッチ素子３１ａのドレイン端子に接続されている。また、二次側コイル４２の第１端子は、整流部４３に接続され、二次側コイル４２の第２端子は、ＧＮＤ線Ｌ２に接続されている。
【0074】
整流部４３は、例えば、ダイオードであり、二次側コイル４２（インダクタ）に発生した交流電力を整流する。整流部４３は、整流した直流電力を、出力線Ｌ３（電力供給線の一例）に供給する。
【0075】
制御部６ａは、例えば、ＣＰＵなどを含むプロセッサであり、スイッチ素子３１ａのスイッチングを制御する。また、制御部６ａは、図示を省略するが、第１の実施形態と同様に、積分回路１２のリセット機能を制御する。
【0076】
本実施形態によるロゴスキーコイル１１は、二次側コイル４２に発生した交流電力を整流する整流部４３に接続された出力線Ｌ３に配置されている。ロゴスキーコイル１１は、当該出力線Ｌ３に接続された負荷部７と平滑コンデンサ５０との両方に流れる電流を検出可能である。
【0077】
また、本実施形態による積分回路１２が出力する電流値に対応する電圧信号の波形は、図８に示す波形Ｗ３のような波形である。すなわち、ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉは、例えば、図８に示す波形Ｗ３のように変化し、変化量算出部１４１は、取得した電圧値（電流値に相当）の変化から、ロゴスキーコイル１１の検出電流Ｉの最大値と最小値との差である電流変化量ΔＩを算出する。また、本実施形態による出力線Ｌ３の電圧Ｖは、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
なお、その他の劣化判定装置１０の動作は、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
なお、その他の劣化判定装置１０の動作は、第１の実施形態と同様であるため、ここではその説明を省略する。
【0078】
以上説明したように、本実施形態による劣化判定装置１０は、ロゴスキーコイル１１と、電圧検出部１３と、劣化判定部１４とを備える。ロゴスキーコイル１１は、二次側コイル４２（インダクタ）に発生した交流電力を整流する整流部４３に接続された出力線Ｌ３に配置され、当該出力線Ｌ３に接続された負荷部７と平滑コンデンサ５０との両方に流れる電流を検出可能である。電圧検出部１３は、出力線Ｌ３の電圧を検出する。劣化判定部１４は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値と、電圧検出部１３が検出した電圧値とに基づいて平滑コンデンサ５０のインピーダンス成分の変化を検出する。電圧検出部１３は、当該インピーダンス成分の変化に基づいて、平滑コンデンサ５０の劣化を判定する。
【0079】
これにより、本実施形態による劣化判定装置１０は、複数の平滑コンデンサ（５１～５３）が並列に接続されている場合であっても、１つのロゴスキーコイル１１により平滑コンデンサ５０の劣化を判定することができる。すなわち、本実施形態による劣化判定装置１０では、平滑コンデンサ（５１～５３）の個々にロゴスキーコイルを実装する必要がない。よって、劣化判定装置１０は、第１の実施形態と同様に、構成を複雑にさせずに平滑コンデンサ５０の劣化を適切に判定することができる。
【0080】
また、本実施形態による電源装置１ａは、上述した劣化判定装置１０を備え、出力線Ｌ３に直流電力を出力する。
これにより、本実施形態による電源装置１ａは、上述した劣化判定装置１０と同様の効果を奏し、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる。
これにより、本実施形態による電源装置１ａは、上述した劣化判定装置１０と同様の効果を奏し、構成を複雑にさせずにコンデンサの劣化を適切に判定することができる。
【0081】
なお、本発明は、上記の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更可能である。
例えば、上記の実施形態において、電源装置１が降圧型のスイッチングレギュレータである場合の一例、及び電源装置１ａがＤＣ／ＤＣコンバータである場合の一例を説明したが、これに限定されるものではない。電源装置１（１ａ）は、例えば、昇圧型のスイッチングレギュレータなどの他の方式の電源装置であってもよい。
例えば、上記の実施形態において、電源装置１が降圧型のスイッチングレギュレータである場合の一例、及び電源装置１ａがＤＣ／ＤＣコンバータである場合の一例を説明したが、これに限定されるものではない。電源装置１（１ａ）は、例えば、昇圧型のスイッチングレギュレータなどの他の方式の電源装置であってもよい。
【0082】
また、上記の各実施形態において、劣化判定部１４は、ロゴスキーコイル１１の出力に基づく電流値Ｉと、電圧検出部１３が検出した電圧値Ｖとを取得する際に、ＡＤＣを利用する例を説明したが、これに限定されるものではなく、例えば、他の手段を利用するようにしてもよい。また、劣化判定部１４が、演算により、インピーダンス成分を算出する例を説明したが、例えば、アナログ演算回路などを用いて、インピーダンス成分を算出（生成）するようにしてもよい。
【0083】
また、上記の第１及び第２の実施形態において、劣化判定部１４は、第１及び第２の実施形態とで異なる判定処理を行う例を説明したが、２つの判定処理を組み合わせて実行するようにしてもよい。
【0084】
また、上述の劣化判定部１４は、内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した劣化判定部１４の処理過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。ここでコンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ、半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしてもよい。
【符号の説明】
【0085】
１、１ａ 電源装置
２ 直流電源
４ インダクタ
６、６ａ 制御部
７ 負荷部
１０ 劣化判定装置
１１ ロゴスキーコイル
１２ 積分回路
１３ 電圧検出部
１４ 劣化判定部
３１、３１ａ スイッチ素子
３２ ダイオード
４０ トランス
４１ 一次側コイル
４２ 二次側コイル
４３ 整流部
５０、５１、５２、５３ 平滑コンデンサ
１２１、１３１、１３２ 抵抗
１２２ オペアンプ
１２３ コンデンサ
１２４ リセットスイッチ
１４１ 変化量算出部
１４２ 警報出力部
２ 直流電源
４ インダクタ
６、６ａ 制御部
７ 負荷部
１０ 劣化判定装置
１１ ロゴスキーコイル
１２ 積分回路
１３ 電圧検出部
１４ 劣化判定部
３１、３１ａ スイッチ素子
３２ ダイオード
４０ トランス
４１ 一次側コイル
４２ 二次側コイル
４３ 整流部
５０、５１、５２、５３ 平滑コンデンサ
１２１、１３１、１３２ 抵抗
１２２ オペアンプ
１２３ コンデンサ
１２４ リセットスイッチ
１４１ 変化量算出部
１４２ 警報出力部
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】