JP2018004523A - Capacitor state determination device - Google Patents

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達也 笠川
Tatsuya Kasakawa
達也 笠川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To determine a state of a capacitor that electronic equipment comprises without trouble as the occasion demands.SOLUTION: A capacitor state determination device 1 comprises: a control part 32 which acquires temporal variation in capacitor voltage as the voltage across a capacitor 24, equivalently representing a capacitor group connected in parallel to a DC power source 21 and including one or more capacitors 241 to be monitored, after the DC power source 21 is turned on; and a storage part 33 which stores production-time temporal variation, acquired by the control part 32, of the capacitor 241 to be monitored. The control part 32 acquires the temporal variation in capacitor voltage each time the DC power source 21 is turned on, and determines whether to replace the capacitor 241 to be monitored based upon the temporal variation and the temporal variation stored in the storage part 33.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、電子機器が備えるコンデンサの交換要否を判定するコンデンサ状態判定装置に関する。   The present invention relates to a capacitor state determination device that determines whether or not to replace a capacitor provided in an electronic device.

従来、鉄道車両等の装置に搭載される電子機器では、電気回路の電源電圧を安定させるために、コンデンサが使用されている。特に、コンデンサとして大きい静電容量が求められる場合にはアルミ電解コンデンサが使用されることが多い。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an electronic device mounted on an apparatus such as a railway vehicle, a capacitor is used to stabilize the power supply voltage of an electric circuit. In particular, when a large capacitance is required as a capacitor, an aluminum electrolytic capacitor is often used.

また、装置に搭載される電子機器は、一般的に２０〜３０年程度使用される。しかし、容量の大きいアルミ電解コンデンサ等のコンデンサの寿命は十数年程度であって、電子機器を構成する他の素子の寿命と比較して短い。したがって、多くの電子機器において一定の期間が経過した際に、コンデンサの交換を行っている。   Moreover, the electronic device mounted in the apparatus is generally used for about 20 to 30 years. However, the lifetime of a capacitor such as an aluminum electrolytic capacitor having a large capacity is about ten years, which is shorter than the lifetime of other elements constituting the electronic device. Therefore, the capacitor is replaced when a certain period of time has passed in many electronic devices.

コンデンサは、使用されている電解液のドライアップによる静電容量の減少、損失角の正接の増大、漏れ電流の増大の程度により、寿命に到達したか、すなわち交換を要するか、判定されている。   Capacitors are judged to have reached the end of their life, i.e., need to be replaced, depending on the degree of decrease in capacitance, increase in loss angle tangent, and increase in leakage current due to dry-up of the electrolyte used. .

具体的には、寿命に到達することが予想される時期に、電子機器の特性を測定する方法がある。例えば、定期的に、電動機を駆動する電力変換部に組み込まれた平滑コンデンサの特性が測定し、測定された特性に基づいて交換の要否を判定する（特許文献１参照）。   Specifically, there is a method of measuring characteristics of an electronic device at a time when it is expected to reach the lifetime. For example, the characteristic of the smoothing capacitor incorporated in the power conversion unit that drives the electric motor is periodically measured, and the necessity of replacement is determined based on the measured characteristic (see Patent Document 1).

また、周囲の温度、湿度、気圧といった環境条件、印加電圧、リプル電流といった電気的条件等からコンデンサの寿命を算出し、交換の要否を判定するという方法がある（非特許文献１参照）。   Further, there is a method in which the life of a capacitor is calculated from environmental conditions such as ambient temperature, humidity, and atmospheric pressure, electrical conditions such as applied voltage and ripple current, and the necessity for replacement is determined (see Non-Patent Document 1).

特開２０１０−６５６８号公報JP 2010-6568 A

「アルミ電解コンデンサ２００６／２００７」、日本ケミコン株式会社、２００６年、ｐ．２６２−２６６“Aluminum Electrolytic Capacitor 2006/2007”, Nippon Chemi-Con Corporation, 2006, p. 262-266

しかしながら、上述のように電子機器の特性を測定することによってアルミ電解コンデンサが寿命に到達したかを判定する方法においては、電子機器を車両から取り外す手間が掛かるため、車両が搭載している全ての電子機器に対して判定を実施することによって電子機器の稼働率が低下する。また、上述の方法は、電子機器が動作するたびにではなく、所定の点検時期等に行われるため、適切な交換時期に判定がなされるとは限らないという問題があった。   However, in the method for determining whether the aluminum electrolytic capacitor has reached the end of its life by measuring the characteristics of the electronic device as described above, it takes time to remove the electronic device from the vehicle. By performing the determination on the electronic device, the operation rate of the electronic device decreases. In addition, since the above-described method is performed not at every operation of the electronic device but at a predetermined inspection time or the like, there is a problem that the determination is not always performed at an appropriate replacement time.

また、周囲温度や使用時間等の条件から寿命を計算し割り出す方法については、周囲温度や使用時間は個々の機器よって変化するため、実際の劣化進行と計算結果とが合わないという問題があった。   In addition, the method of calculating and calculating the life from conditions such as ambient temperature and usage time has a problem that the actual deterioration progress does not match the calculation result because the ambient temperature and usage time vary depending on the individual equipment. .

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、電子機器が備えるコンデンサの状態を、手間をかけずに随時判定するコンデンサ状態判定装置を提供することにある。   The objective of this invention made | formed in view of this situation is to provide the capacitor | condenser state determination apparatus which determines the state of the capacitor | condenser with which an electronic device is equipped at any time, without taking time and effort.

上述した課題を解決すべく、本発明に係るコンデンサ状態判定装置は、直流電源に並列に接続された、１つ以上の監視対象コンデンサを含むコンデンサ群を等価的に表したコンデンサの両端の電圧であるコンデンサ電圧の、前記直流電源が起動してからの時間変化を取得する制御部と、前記制御部によって取得された、前記監視対象コンデンサの、新製時における時間変化を記憶する記憶部と、を備え、前記制御部は、前記直流電源が起動するたびに、前記コンデンサ電圧の時間変化を取得し、該時間変化と前記記憶部に記憶されている時間変化とに基づいて、前記監視対象コンデンサの交換の要否を判定することを特徴とする。   In order to solve the above-described problem, a capacitor state determination device according to the present invention is a voltage across a capacitor equivalently representing a capacitor group including one or more monitored capacitors connected in parallel to a DC power source. A control unit that acquires a time change of the capacitor voltage after the DC power supply is activated, and a storage unit that stores the time change at the time of new production of the monitoring target capacitor acquired by the control unit, The control unit obtains a time change of the capacitor voltage every time the DC power supply is started, and based on the time change and the time change stored in the storage unit, the monitoring target capacitor It is characterized by determining whether or not replacement is required.

本発明によれば、電子機器が備えるコンデンサの状態を、手間をかけずに随時判定することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to determine the state of the capacitor | condenser with which an electronic device is provided at any time, without an effort.

本実施形態に係るコンデンサ状態判定装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the capacitor | condenser state determination apparatus which concerns on this embodiment. 図１に示すコンデンサに印加される電圧の時間変化を示す図である。It is a figure which shows the time change of the voltage applied to the capacitor | condenser shown in FIG. 本実施形態の変形例に係る計時回路の電気的な構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the electrical structural example of the time measuring circuit which concerns on the modification of this embodiment.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、本実施形態に係るコンデンサ状態判定装置１の構成例を示す概略図である。図１に示す例では、コンデンサ状態判定装置１は、電源回路２及び監視部３を備える。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a capacitor state determination device 1 according to the present embodiment. In the example illustrated in FIG. 1, the capacitor state determination device 1 includes a power supply circuit 2 and a monitoring unit 3.

電源回路２は、等価回路として、直流電源２１、インダクタ２２、回路抵抗２３、コンデンサ２４、及び負荷２５を備える。   The power supply circuit 2 includes a DC power supply 21, an inductor 22, a circuit resistor 23, a capacitor 24, and a load 25 as an equivalent circuit.

直流電源２１は、電源回路２を構成する各種素子に直流の電力を出力する。   The DC power supply 21 outputs DC power to various elements that constitute the power supply circuit 2.

インダクタ２２は、直流電源２１に直列に接続される。   The inductor 22 is connected to the DC power source 21 in series.

回路抵抗２３は、直流電源２１及びインダクタ２２に直列に接続される。   The circuit resistor 23 is connected in series with the DC power supply 21 and the inductor 22.

コンデンサ２４は、直流電源２１に並列に接続される。また、コンデンサ２４は、監視対象コンデンサ２４１及び非監視対象コンデンサ２４２から構成されるコンデンサ群である。監視対象コンデンサ２４１及び非監視対象コンデンサ２４２は互いに並列に接続される。監視対象コンデンサ２４１は、電源回路２を構成する他の素子より寿命が短く、そのため、交換時期を判定する対象となる、電子機器内に備えられている１つ以上のコンデンサを等価的にひとつのコンデンサとして表したものである。図１において、監視対象コンデンサ２４１は、１つのコンデンサとして表されているが、複数のコンデンサが並列又は直列に接続されたものであってもよい。監視対象コンデンサ２４１を構成する１つ以上のコンデンサは、例えば、アルミ電解コンデンサであるが、交換時期を判定する必要のある任意のコンデンサであってよい。   The capacitor 24 is connected to the DC power supply 21 in parallel. The capacitor 24 is a capacitor group including a monitoring target capacitor 241 and a non-monitoring target capacitor 242. The monitored capacitor 241 and the non-monitored capacitor 242 are connected in parallel to each other. The capacitor to be monitored 241 has a shorter lifetime than the other elements constituting the power supply circuit 2, and therefore, one or more capacitors provided in the electronic device, which are targets for determining the replacement time, are equivalent to one It is expressed as a capacitor. In FIG. 1, the monitoring target capacitor 241 is represented as one capacitor, but a plurality of capacitors may be connected in parallel or in series. The one or more capacitors constituting the monitoring target capacitor 241 are, for example, aluminum electrolytic capacitors, but may be any capacitors that need to be determined for replacement.

負荷２５は、直流電源２１から出力され、上述のインダクタ２２、回路抵抗２３、及びコンデンサ２４を介して供給された電力を消費することによって動作する。   The load 25 operates by consuming the power output from the DC power source 21 and supplied via the inductor 22, the circuit resistor 23, and the capacitor 24 described above.

監視部３は、ＡＤ（Analog-to-Digital）変換部３１、制御部３２、及び記憶部３３を備える。   The monitoring unit 3 includes an AD (Analog-to-Digital) conversion unit 31, a control unit 32, and a storage unit 33.

ＡＤ変換部３１は、コンデンサ２４の両端の電圧であるコンデンサ電圧Ｖｃを表すアナログの電気信号を電源回路２から取得してデジタルの電気信号に変換する。 The AD conversion unit 31 acquires an analog electric signal representing the capacitor voltage V c that is a voltage across the capacitor 24 from the power supply circuit 2 and converts it into a digital electric signal.

制御部３２は、特定のプログラムを読出すことにより特定の機能を実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）等のプロセッサである。本実施形態では、制御部３２は、ＡＤ変換部３１によって変換された電気信号が表すコンデンサ電圧Ｖｃに基づいて、監視対象コンデンサ２４１について交換の要否を判定する。 The control unit 32 is a processor such as a CPU (Central Processing Unit) that executes a specific function by reading a specific program. In the present embodiment, the control unit 32 determines whether or not the monitoring target capacitor 241 needs to be replaced based on the capacitor voltage V c represented by the electric signal converted by the AD conversion unit 31.

制御部３２は、直流電源２１に並列に接続された、１つ以上の監視対象コンデンサ２４１を含むコンデンサ群を等価的に表したコンデンサ２４の両端の電圧であるコンデンサ電圧Ｖｃの、直流電源２１が起動してからの時間変化を取得する。具体的には、図２に示すように、ＡＤ変換部３１によって変換されたデジタルの電気信号に基づいて、コンデンサ電圧Ｖｃが、時刻Ｔｓで電源電圧Ｖｓの定常状態となるまでの、コンデンサ電圧Ｖｃの時間変化を取得する。 The control unit 32 is connected to the DC power source 21 in parallel, and the DC power source 21 has a capacitor voltage V c that is a voltage across the capacitor 24 that equivalently represents a capacitor group including one or more capacitors to be monitored 241. Get the time change since starting. Specifically, as shown in FIG. 2, based on the digital electric signal converted by the AD conversion unit 31, the capacitor voltage V c becomes a steady state of the power supply voltage V s at time T s . to obtain the time variation of the capacitor voltage V c.

さらに具体的には、制御部３２は、図２に示すような、コンデンサ電圧Ｖｃの時間変化について、コンデンサ電圧Ｖｃが第１の基準電圧Ｖαに到達した時刻Ｔαと、第１の基準電圧Ｖαより高い第２の基準電圧Ｖβに到達するまでの時刻Ｔβとの差Ｔβ―Ｔαを変化時間ΔＴとして算出する。ここで、第１の基準電圧Ｖαは、直流電源２１の電源電圧Ｖｓの２０％〜６０％であることが好ましい。また、第２の基準電圧Ｖβは、直流電源２１の電源電圧Ｖｓの６０％〜８０％であることが好ましい。 More specifically, the control unit 32, as shown in FIG. 2, the time variation of the capacitor voltage V c, the capacitor voltage V c and the time T alpha reaching the first reference voltage V alpha, first A difference T β -T α from the time T β until reaching the second reference voltage V β higher than the reference voltage V α is calculated as a change time ΔT. Here, the first reference voltage V alpha, is preferably 20% to 60% of the supply voltage V s of the DC power source 21. Also, the second reference voltage V beta, is preferably 60% to 80% of the supply voltage V s of the DC power source 21.

一般に、直流電源２１が起動してから、コンデンサ電圧Ｖｃが電源電圧Ｖｓで定常状態になるまでの時間は、コンデンサ２４の静電容量が大きいほど長いことが知られている。また、上述のとおり、コンデンサ電圧Ｖｃは、監視対象コンデンサ２４１と非監視対象コンデンサ２４２との並列接続により構成されるコンデンサ２４の電圧であるため、監視対象コンデンサ２４１と非監視対象コンデンサ２４２との両方の特性に影響される。しかし、監視対象コンデンサ２４１は、非監視対象コンデンサ２４２に比べて大きい静電容量を有するため、コンデンサ電圧Ｖｃへの影響の大半、具体的には電気回路の構成にもよるが約８〜９割程度は、監視対象コンデンサ２４１の特性によるものである。したがって、本実施形態では、制御部３２は、直流電源２１が起動してからのコンデンサ電圧Ｖｃの時間変化に基づいて監視対象コンデンサ２４１の交換の要否を判定する。 In general, it is known that the time from when the DC power source 21 is activated until the capacitor voltage V c reaches a steady state at the power source voltage V s increases as the capacitance of the capacitor 24 increases. In addition, as described above, the capacitor voltage V c is a voltage of the capacitor 24 configured by parallel connection of the monitoring target capacitor 241 and the non-monitoring target capacitor 242, and therefore, the capacitor voltage V c between the monitoring target capacitor 241 and the non-monitoring target capacitor 242. Affected by both characteristics. However, the monitored capacitor 241, since it has a large capacitance compared to the non-monitored capacitor 242, the majority of impact on the capacitor voltage V c, depending on the configuration of the electric circuit specifically about 8-9 The percentage is due to the characteristics of the monitored capacitor 241. Therefore, in the present embodiment, the control unit 32 determines the necessity of replacement of the monitored capacitor 241 based on the time variation of the capacitor voltage V c from the DC power source 21 is activated.

そこで、制御部３２は、直流電源２１が起動するたびに、コンデンサ電圧Ｖｃの時間変化を取得し、該時間変化と、記憶部３３に記憶されている時間変化とに基づいて、監視対象コンデンサ２４１の交換の要否を判定する。 Therefore, the control unit 32, each time the DC power source 21 is activated, acquires the time variation of the capacitor voltage V c, on the basis of the change said time, and the change time stored in the storage unit 33, the monitored capacitor It is determined whether or not replacement of 241 is necessary.

具体的には、制御部３２は、時間変化として上述のように算出した変化時間ΔＴと、記憶部３３に記憶されている新製時変化時間ΔＴ’とに基づいて、監視対象コンデンサ２４１について交換の要否を判定する。新製時変化時間ΔＴ’とは、新製時に制御部３２によって上述のように算出されたコンデンサ電圧Ｖｃの変化時間である。新製時とは、電源回路２が新たに製造された監視対象コンデンサ２４１を用いて製造されてから初めて電源回路２が動作したとき、電源回路２が備える監視対象コンデンサ２４１が新たに製造された監視対象コンデンサ２４１に交換されてから初めて電源回路２が動作したとき等を表す。 Specifically, the control unit 32 replaces the monitoring target capacitor 241 on the basis of the change time ΔT calculated as described above as the time change and the new product change time ΔT ′ stored in the storage unit 33. Whether or not is necessary is determined. The new time change time ΔT ′ is the change time of the capacitor voltage V c calculated as described above by the control unit 32 at the time of the new time. When the power supply circuit 2 operates for the first time after the power supply circuit 2 is manufactured using the newly manufactured monitoring target capacitor 241, the monitoring target capacitor 241 included in the power supply circuit 2 is newly manufactured. This represents the time when the power supply circuit 2 is operated for the first time after being replaced with the monitoring target capacitor 241.

具体的には、制御部３２は、変化時間ΔＴが、新製時変化時間ΔＴ’に０より大きく１より小さい所定の係数を乗じた値未満であるか否かを判定する。そして、制御部３２は、変化時間ΔＴが新製時変化時間ΔＴ’に所定の係数を乗じた値未満である場合に、監視対象コンデンサ２４１は交換の必要があると判定する。また、制御部３２は、変化時間ΔＴが新製時変化時間ΔＴ’に所定の係数を乗じた値以上である場合に、監視対象コンデンサ２４１は交換の必要がないと判定する。   Specifically, the control unit 32 determines whether or not the change time ΔT is less than a value obtained by multiplying the new product change time ΔT ′ by a predetermined coefficient greater than 0 and less than 1. Then, when the change time ΔT is less than a value obtained by multiplying the new product change time ΔT ′ by a predetermined coefficient, the control unit 32 determines that the monitoring target capacitor 241 needs to be replaced. Further, the control unit 32 determines that the monitoring target capacitor 241 does not need to be replaced when the change time ΔT is equal to or greater than a value obtained by multiplying the new product change time ΔT ′ by a predetermined coefficient.

また、制御部３２は、変化時間ΔＴと新製時変化時間ΔＴ’との差が所定の閾値以上であるか否かを判定してもよい。このとき、制御部３２は、変化時間ΔＴと新製時変化時間ΔＴ’との差が所定の閾値以上である場合、監視対象コンデンサ２４１は交換の必要があると判定する。制御部３２は、変化時間ΔＴと新製時変化時間ΔＴ’との差が所定の閾値未満である場合、監視対象コンデンサ２４１は交換の必要がないと判定する。   Further, the control unit 32 may determine whether or not the difference between the change time ΔT and the new product change time ΔT ′ is equal to or greater than a predetermined threshold. At this time, if the difference between the change time ΔT and the newly-made change time ΔT ′ is equal to or greater than a predetermined threshold, the control unit 32 determines that the monitored capacitor 241 needs to be replaced. When the difference between the change time ΔT and the newly-made change time ΔT ′ is less than a predetermined threshold, the control unit 32 determines that the monitoring target capacitor 241 does not need to be replaced.

なお、制御部３２は、変化時間ΔＴと新製時変化時間ΔＴ’とに基づいて、監視対象コンデンサ２４１についての交換の要否を判定する方法はこれらの方法に限られず、任意の方法を用いて判定をしてもよい。   The control unit 32 is not limited to these methods for determining whether or not the monitoring target capacitor 241 needs to be replaced based on the change time ΔT and the new time change time ΔT ′, and uses any method. You may make a judgment.

なお、電源回路２は、インダクタ２２を備えるため、コンデンサ電圧Ｖｃが電源電圧Ｖｓに到達した後、アンダーシュートを発生することがある。このとき、いったん上昇したコンデンサ電圧Ｖｃが下降し、第１の基準電圧Ｖαを下回り、ふたたび上昇して第２の基準電圧Ｖβに到達すると、制御部３２は、直流電源２１の起動からコンデンサ２４が定常状態に至るまでに変化時間ΔＴを複数回、測定することになる。この場合、いずれの変化時間ΔＴを新製時変化時間ΔＴ’と比較するかによって、判定結果が異なり、コンデンサ２４についての交換の要否を正確に判定することができないことが懸念される。しかし、本実施形態においては、インダクタ２２のインダクタンスは、数十（ｎＨ）から数百（ｎＨ）とするため、アンダーシュートによって生じる、コンデンサ電圧Ｖｃの降下は微小であり、第１の基準電圧Ｖαを下回ることはなく、このような問題は生じない。 The power supply circuit 2, since with the inductor 22, after the capacitor voltage V c has reached the power supply voltage V s, it is possible to generate undershoot. At this time, once capacitor voltage V c lowers the increases and below the first reference voltage V alpha, again reaches the second reference voltage V beta rises, the control unit 32, from the start of the DC power source 21 The change time ΔT is measured a plurality of times until the capacitor 24 reaches a steady state. In this case, the determination result differs depending on which change time ΔT is compared with the new time change time ΔT ′, and there is a concern that the necessity of replacement of the capacitor 24 cannot be accurately determined. However, in the present embodiment, the inductance of the inductor 22, for several tens (nH) one hundred (nH), caused by the undershoot, drop of the capacitor voltage V c is very small, the first reference voltage not be less than the V α, such a problem does not occur.

また、監視部３は、ＡＤ変換部３１及び制御部３２を動作させるための、不図示の監視用電源を備える。監視用電源は、監視部３が、電源回路２の直流電源２１が起動してからのコンデンサ２４の電圧を測定することができるよう、直流電源２１が起動する前に起動する。   The monitoring unit 3 includes a monitoring power supply (not shown) for operating the AD conversion unit 31 and the control unit 32. The monitoring power supply is activated before the DC power supply 21 is activated so that the monitoring unit 3 can measure the voltage of the capacitor 24 after the DC power supply 21 of the power supply circuit 2 is activated.

記憶部３３は、ＲＯＭ（Read Only Memory）、フラッシュメモリ等の不揮発性のメモリである。記憶部３３は、直流電源２１に並列に接続されたコンデンサ電圧Ｖｃの、新製時における、直流電源２１が起動してからの時間変化を記憶する。具体的には、制御部３２は、監視対象コンデンサ２４１の新製時に、制御部３２によって測定された変化時間ΔＴを新製時変化時間ΔＴ’として記憶する。 The storage unit 33 is a non-volatile memory such as a ROM (Read Only Memory) or a flash memory. Storage unit 33, the capacitor voltage V c which is connected in parallel to the DC power source 21, at the time of new products, the DC power supply 21 stores the time change from start. Specifically, the control unit 32 stores the change time ΔT measured by the control unit 32 as a new product change time ΔT ′ when the monitoring target capacitor 241 is newly manufactured.

以上のように、本実施形態によれば、所定の点検時期にではなく、直流電源２１が起動するたびに、コンデンサ電圧Ｖｃの時間変化を取得して、該時間変化と、記憶部３３に記憶されている時間変化とに基づいて、コンデンサ２４の交換の要否を判定するため、適切な時期にコンデンサ２４の交換をすることができる。このため、劣化した状態のコンデンサ２４を使用し続けたり、まだ劣化していない状態のコンデンサ２４を早期に交換する無駄が発生したりするのを防ぐことができる。 As described above, according to this embodiment, rather than to a predetermined inspection time, each time the DC power source 21 is activated, acquires the time variation of the capacitor voltage V c, the change said time, the storage unit 33 Since it is determined whether or not the capacitor 24 needs to be replaced based on the stored time change, the capacitor 24 can be replaced at an appropriate time. For this reason, it is possible to prevent the use of the capacitor 24 in a deteriorated state or the waste of early replacement of the capacitor 24 that has not been deteriorated.

なお、本実施形態によれば、制御部３２が、ＡＤ変換部３１によって変換されたデジタル電気信号が表すコンデンサ電圧Ｖｃの時間変化に基づいて、変化時間ΔＴを算出したが、例えば、監視部３はＡＤ変換部３１及び制御部３２の代わりに、図３に示すような比較回路３４を備えてもよい。 According to the present embodiment, the control unit 32 calculates the change time ΔT based on the time change of the capacitor voltage V c represented by the digital electrical signal converted by the AD conversion unit 31. For example, the monitoring unit 3 may include a comparison circuit 34 as shown in FIG. 3 instead of the AD conversion unit 31 and the control unit 32.

この場合、比較回路３４は、第１の比較器３４１、第２の比較器３４２、時間計測カウンタ３４３、及び第３の比較器３４４を備える。   In this case, the comparison circuit 34 includes a first comparator 341, a second comparator 342, a time measurement counter 343, and a third comparator 344.

第１の比較器３４１には、電源回路２から出力されたコンデンサ電圧Ｖｃが入力される。また、第１の比較器３４１には、第１の基準電圧Ｖαが入力される。そして、第１の比較器３４１は、コンデンサ電圧Ｖｃが第１の基準電圧Ｖα以上となると、時間計測カウンタ３４３に時間の計測を開始させるための開始信号を出力する。 The capacitor voltage V c output from the power supply circuit 2 is input to the first comparator 341. In addition, the first reference voltage V α is input to the first comparator 341. The first comparator 341, the capacitor voltage V c becomes the first reference voltage V alpha above, it outputs a start signal for starting the measurement of the time to the time measuring counter 343.

第２の比較器３４２には、電源回路２からの出力されたコンデンサ電圧Ｖｃが入力される。また、第２の比較器３４２には、第２の基準電圧Ｖβが入力される。そして、第２の比較器３４２は、コンデンサ電圧Ｖｃが第２の基準電圧Ｖβ以上となると、時間計測カウンタ３４３に時間の計測を停止させるための停止信号を出力する。 The capacitor voltage V c output from the power supply circuit 2 is input to the second comparator 342. Further, the second reference voltage Vβ is input to the second comparator 342. Then, the second comparator 342, the capacitor voltage V c becomes the second reference voltage V beta or outputs a stop signal for stopping the measurement of time in the time measuring counter 343.

時間計測カウンタ３４３は、第１の比較器３４１から出力された開始信号が入力されると時間の計測を開始する。また、時間計測カウンタ３４３は、第２の比較器３４２から出力された停止信号が入力されると時間の計測を停止する。そして、時間計測カウンタ３４３は、時間の計測を開始してから停止するまでの時間を変化時間ΔＴとして出力する。   The time measurement counter 343 starts time measurement when the start signal output from the first comparator 341 is input. In addition, the time measurement counter 343 stops time measurement when the stop signal output from the second comparator 342 is input. The time measurement counter 343 outputs the time from the start of time measurement to the stop as the change time ΔT.

第３の比較器３４４には、時間計測カウンタ３４３から出力された変化時間ΔＴが入力される。また、第３の比較器３４４には、記憶部３３から読み出された新製時変化時間ΔＴ’が入力される。そして、第３の比較器３４４は、変化時間ΔＴと新製時変化時間ΔＴ’とを比較して、監視対象コンデンサ２４１の交換の要否を表す判定結果を出力する。ここで、第３の比較器３４４は、変化時間ΔＴが新製時変化時間ΔＴ’に０より大きく１より小さい所定の係数を乗じた値未満である場合に、監視対象コンデンサ２４１は交換の必要があるという判定結果を出力する。また、第３の比較器３４４は、変化時間ΔＴが新製時変化時間ΔＴ’に、０より大きく１より小さい所定の係数を乗じた値以上である場合に、監視対象コンデンサ２４１は交換の必要がないという判定結果を出力する。   The change time ΔT output from the time measurement counter 343 is input to the third comparator 344. The third comparator 344 receives the new product change time ΔT ′ read from the storage unit 33. Then, the third comparator 344 compares the change time ΔT with the newly-made change time ΔT ′ and outputs a determination result indicating whether or not the monitored capacitor 241 needs to be replaced. Here, the third comparator 344 requires the replacement of the monitored capacitor 241 when the change time ΔT is less than a value obtained by multiplying the newly-made change time ΔT ′ by a predetermined coefficient greater than 0 and less than 1. The judgment result that there is is output. Further, the third comparator 344 requires that the monitored capacitor 241 be replaced when the change time ΔT is equal to or greater than a value obtained by multiplying the newly-made change time ΔT ′ by a predetermined coefficient greater than 0 and less than 1. The determination result that there is no is output.

また、第３の比較器３４４は、変化時間ΔＴと新製時変化時間ΔＴ’との差が所定の閾値以上である場合、監視対象コンデンサ２４１は交換の必要があるという判定結果を出力してもよい。この場合、第３の比較器３４４は、変化時間ΔＴと新製時変化時間ΔＴ’との差が所定の閾値未満である場合、監視対象コンデンサ２４１は交換の必要がないという判定結果を出力する。   In addition, the third comparator 344 outputs a determination result that the monitored capacitor 241 needs to be replaced when the difference between the change time ΔT and the newly-made change time ΔT ′ is equal to or greater than a predetermined threshold value. Also good. In this case, the third comparator 344 outputs a determination result that the monitoring target capacitor 241 does not need to be replaced when the difference between the change time ΔT and the new product change time ΔT ′ is less than a predetermined threshold. .

このように、制御部３２の代わりに比較回路３４が監視対象コンデンサ２４１の交換の要否を判定することによって、コンデンサ状態判定装置１は制御部３２を構成するＣＰＵを有する必要がなくなる。一般に、ＣＰＵの消費電力は大きいため、コンデンサ状態判定装置１がＣＰＵを有さないことによって消費電力を節減することが可能となる。   As described above, the comparison circuit 34 determines whether or not the monitoring target capacitor 241 needs to be replaced instead of the control unit 32, so that the capacitor state determination device 1 does not need to have a CPU constituting the control unit 32. Generally, since the power consumption of the CPU is large, the power consumption can be reduced by the fact that the capacitor state determination device 1 does not have a CPU.

また、本実施形態においては、制御部３２は直流電源２１が最後に停止した停止時刻を取得し、記憶部３３が制御部３２によって取得された停止時刻を記憶してもよい。そして、制御部３２は、直流電源２１が起動した時刻が、停止時刻から所定の時間以上経過した場合に、監視対象コンデンサ２４１の交換の要否を判定する。この場合、直流電源２１が起動した時刻が、停止時刻から所定の時間以上経過していない場合に、監視対象コンデンサ２４１の交換の要否を判定しない。   In the present embodiment, the control unit 32 may acquire the stop time when the DC power source 21 was last stopped, and the storage unit 33 may store the stop time acquired by the control unit 32. And the control part 32 determines the necessity for replacement | exchange of the monitoring object capacitor | condenser 241, when the time when the direct-current power supply 21 started up more than predetermined time from stop time. In this case, it is not determined whether or not the monitoring target capacitor 241 needs to be replaced when the time at which the DC power supply 21 is activated does not elapse for a predetermined time from the stop time.

直流電源２１が停止してからコンデンサ２４は放電を開始し、所定の時間が経過するとコンデンサ電圧Ｖｃは十分に低くなる。しかし、コンデンサ電圧Ｖｃが十分に低くなる前に、直流電源２１が再び起動すると、監視対象コンデンサ２４１が劣化していなくても上述の変化時間ΔＴは小さい値となる。そのため、監視対象コンデンサ２４１の状態、すなわち、交換の要否を正確に判定することができない。したがって、このような状態では、制御部３２は、監視対象コンデンサ２４１の交換の要否を判定する処理を行わないとすることによって、誤判定を防ぐことが可能となる。 Capacitor 24 from the DC power supply 21 is stopped starts discharging, is sufficiently low capacitor voltage V c when a predetermined time elapses. However, before the capacitor voltage V c is sufficiently low, the DC power source 21 is activated again, also monitored capacitor 241 is not degraded above change time ΔT becomes smaller. Therefore, it is impossible to accurately determine the state of the monitoring target capacitor 241, that is, whether or not replacement is necessary. Therefore, in such a state, the control unit 32 can prevent erroneous determination by not performing processing for determining whether or not the monitoring target capacitor 241 needs to be replaced.

本発明を図面及び実施形態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又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。したがって、これらの変形または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、各ブロック、に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能であり、複数のブロックを１つに組み合わせたり、或いは分割したりすることが可能である。   Although the present invention has been described based on the drawings and embodiments, it should be noted that those skilled in the art can easily make various changes or modifications based on the present disclosure. Therefore, it should be noted that these variations or modifications are included in the scope of the present invention. For example, the functions included in each block can be rearranged so that there is no logical contradiction, and a plurality of blocks can be combined into one or divided.

コンデンサの劣化または充電状態を監視する用途に適用できる。   It can be used for monitoring the deterioration or charge state of capacitors.

１ コンデンサ状態判定装置
２ 電源回路
３ 監視部
２１ 直流電源
２２ インダクタ
２３ 回路抵抗
２４ コンデンサ
２５ 負荷
３１ ＡＤ変換部
３２ 制御部
３３ 記憶部
３４ 比較回路
２４１ 監視対象コンデンサ
２４２ 非監視対象コンデンサ
３４１ 第１の比較器
３４２ 第２の比較器
３４３ 時間計測カウンタ
３４４ 第３の比較器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Capacitor state determination apparatus 2 Power supply circuit 3 Monitoring part 21 DC power supply 22 Inductor 23 Circuit resistance 24 Capacitor 25 Load 31 AD conversion part 32 Control part 33 Memory | storage part 34 Comparison circuit 241 Monitoring object capacitor 242 Non-monitoring object capacitor 341 1st comparison 342 Second comparator 343 Time measurement counter 344 Third comparator

Claims (4)

直流電源に並列に接続された、１つ以上の監視対象コンデンサを含むコンデンサ群を等価的に表したコンデンサの両端の電圧であるコンデンサ電圧の、前記直流電源が起動してからの時間変化を取得する制御部と、
前記制御部によって取得された、前記監視対象コンデンサの、新製時における時間変化を記憶する記憶部と、を備え、
前記制御部は、前記直流電源が起動するたびに、前記コンデンサ電圧の時間変化を取得し、該時間変化と前記記憶部に記憶されている時間変化とに基づいて、前記監視対象コンデンサの交換の要否を判定することを特徴とするコンデンサ状態判定装置。 Capacitor voltage, which is the voltage across the capacitors equivalently representing a group of capacitors including one or more capacitors to be monitored, connected in parallel with the DC power supply, and obtains the change over time since the DC power supply was started. A control unit,
A storage unit that stores a time change at the time of new production of the monitored capacitor acquired by the control unit;
The control unit acquires a time change of the capacitor voltage every time the DC power supply is started, and based on the time change and the time change stored in the storage unit, replacement of the monitored capacitor is performed. A capacitor state determination device characterized by determining necessity. 前記記憶部によって記憶されている時間変化は、コンデンサ電圧が、新製時において第１の基準電圧に到達してから第２の基準電圧に到達するまでの時間である新製時変化時間であり、
前記制御部は、前記直流電源の起動した後、前記コンデンサ電圧が第１の基準電圧に到達してから第２の基準電圧に到達するまでの変化時間と、前記新製時変化時間とに基づいて前記監視対象コンデンサの交換の要否を判定することを特徴とする請求項１に記載のコンデンサ状態判定装置。 The time change stored by the storage unit is a new product time change time which is a time from when the capacitor voltage reaches the first reference voltage to the second reference voltage in the new product. ,
The control unit is based on a change time until the capacitor voltage reaches the second reference voltage after the capacitor voltage reaches the first reference voltage after the DC power supply is started, and the new time change time. The capacitor state determination apparatus according to claim 1, wherein it is determined whether or not the monitoring target capacitor needs to be replaced. 前記制御部は、
開始信号が入力されてから停止信号が入力されるまでの時間を計測する時間計測カウンタと、
前記コンデンサ電圧が前記第１の基準電圧以上であると開始信号を前記時間計測カウンタに出力する第１の比較器と、
前記コンデンサ電圧が前記第２の基準電圧以上であると停止信号を前記時間計測カウンタに出力する第２の比較器と、
前記時間計測カウンタによって計測された時間と、前記新製時変化時間とに基づいて前記監視対象コンデンサの交換の要否を判定した判定結果を出力する第３の比較器と、
を備える請求項１又は２に記載のコンデンサ状態判定装置。 The controller is
A time measurement counter that measures the time from when the start signal is input to when the stop signal is input;
A first comparator that outputs a start signal to the time measurement counter when the capacitor voltage is greater than or equal to the first reference voltage;
A second comparator that outputs a stop signal to the time measurement counter when the capacitor voltage is greater than or equal to the second reference voltage;
A third comparator that outputs a determination result of determining whether or not the capacitor to be monitored needs to be replaced based on the time measured by the time measurement counter and the time of change at the time of new product;
The capacitor state determination apparatus according to claim 1 or 2, further comprising: 前記記憶部は、前記直流電源が最後に停止した停止時刻を記憶し、
前記制御部は、前記直流電源が起動した時刻が、前記停止時刻から所定の時間以上経過した場合に、前記監視対象コンデンサの交換の要否を判定し、前記直流電源が起動した時刻が、前記停止時刻から所定の時間以上経過していない場合に、前記監視対象コンデンサの交換の要否を判定しないことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載のコンデンサ状態判定装置。 The storage unit stores a stop time at which the DC power supply was last stopped,
The control unit determines whether the capacitor to be monitored needs to be replaced when the DC power source is activated when a predetermined time or more has elapsed from the stop time, and the DC power source is activated when the DC power source is activated. 4. The capacitor state determination device according to claim 1, wherein whether or not the monitoring target capacitor needs to be replaced is not determined when a predetermined time or more has not elapsed since the stop time. 5.
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