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公開番号2021087302
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210603
出願番号2019215031
出願日20191128
発明の名称電源装置
出願人コーセル株式会社
代理人個人
主分類H02M 3/00 20060101AFI20210507BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】出力電圧が異常になった時、システム管理者等が、その原因を特定するのに有効な情報を容易に取得できる電源装置を提供する。
【解決手段】外部から視認可能に設置された第一の発光素子22と、第一の発光素子22を駆動する発光素子制御部26とを備える。発光素子制御部26は、出力電圧Voが異常な時、第一の発光素子22を点滅させることによって、出力電圧Voが異常な原因を推定するために使用される特定電源動作情報TDJ、又は特定電源動作情報TDJに基いて推定される原因情報GJ、又はその両方を光デジタル信号に変換し、第一の発光素子22から出力させる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
入力電圧を出力電圧に変換する電力変換回路を備えた電源装置において、
外部から視認可能に設置された第一の発光素子と、前記第一の発光素子を駆動する発光素子制御部とが設けられ、
前記発光素子制御部は、前記出力電圧が異常な時、前記第一の発光素子を点滅させることによって、前記出力電圧が異常な原因を推定するために使用される特定電源動作情報、又は前記特定電源動作情報に基いて推定される原因情報、又はその両方を光デジタル信号に変換し、前記第一の発光素子から出力させることを特徴とする電源装置。
続きを表示(約 1,500 文字)【請求項2】
前記発光素子制御部は、前記出力電圧が異常な時、前記第一の発光素子から出力される前記光デジタル信号の内容を人間が目視で認識できるように、前記第一の発光素子を点滅させる請求項1記載の電源装置。
【請求項3】
前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第一の発光素子を静的に点灯させる請求項1又は2記載の電源装置。
【請求項4】
前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第一の発光素子を、人間が見た時に静的に点灯していると認識されるように点滅させることによって、装置内部の動作に関する電源動作情報を光デジタル信号に変換し、前記第一の発光素子から出力させる請求項1又は2記載の電源装置。
【請求項5】
外部から視認可能に設置され、前記発光素子制御部によって駆動される第二の発光素子が設けられ、前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第二の発光素子を静的に点灯させる請求項1記載の電源装置。
【請求項6】
外部から視認可能に設置され、前記発光素子制御部によって駆動される第二の発光素子が設けられ、前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第二の発光素子を、人間が見た時に静的に点灯していると認識されるように点滅させることによって、装置内部の動作に関する電源動作情報を光デジタル信号に変換し、前記第二の発光素子から出力させる請求項1記載の電源装置。
【請求項7】
前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第一の発光素子を消灯させ、前記出力電圧が異常な時、前記第一の発光素子を、人間が見た時に静的に点灯していると認識されるように点滅させることによって、前記光デジタル信号を出力させる請求項5又は6記載の電源装置。
【請求項8】
前記第二の発光素子は、前記第一の発光素子と発光色が異なる請求項5乃至7のいずれか記載の電源装置。
【請求項9】
入力電圧を出力電圧に変換する電力変換回路と、外部から視認可能な位置に設置された発光素子及び受光素子を有し、前記発光素子及び前記受光素子を通じて光デジタル信号を送受信することによって外部機器と双方向通信を行う通信部とを備えた電源装置において、
前記通信部は、
前記出力電圧が異常な時、前記出力電圧が異常な原因を推定するために使用される特定電源動作情報、又は前記特定電源動作情報に基いて推定される原因情報、又はその両方を光デジタル信号に変換し、前記発光素子から前記外部機器に向けて送信し、
前記受光素子を通じて前記外部機器から指令を受信すると、その指令に対応した前記特定電源動作情報を光デジタル信号に変換し、前記発光素子から前記外部機器に向けて送信することを特徴とする電源装置。
【請求項10】
前記特定電源動作情報には、少なくとも、前記入力電圧の状態を知得し又は推定するための入力電圧関連情報と、前記電力変換回路が出力する出力電流の状態を知得し又は推定するための出力電流関連情報とが含まれる請求項1乃至9のいずれか記載の電源装置。
【請求項11】
前記電力変換回路は、前記入力電圧を中間電圧に変換する第一変換部と、前記中間電圧を前記出力電圧に変換する第二変換部とを備え、
前記特定電源動作情報には、少なくとも、前記入力電圧の状態を知得し又は推定するための入力電圧関連情報と、前記中間電圧の状態を知得し又は推定するための中間電圧関連情報と、前記第二変換部が出力する出力電流の状態を知得し又は推定するための出力電流関連情報とが含まれる請求項1乃至9のいずれか記載の電源装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、入力電圧を所定の出力電圧に変換して出力する電源装置に関する。
続きを表示(約 7,500 文字)【背景技術】
【0002】
電源装置が組み込まれたユーザシステムが稼働している時、電源装置の出力電圧Voに異常が発生してユーザシステムに不具合が発生すると、システム管理者は、異常の原因を調査して早急に復旧させなければならない。そのため、システム管理者やメンテナンス担当者は、電源装置がどんな状況で異常動作をしているのか(Vo異常の状況)を的確に把握するとともに、このような状況になった原因(Vo異常の原因)を特定する必要がある。
【0003】
Vo異常の状況や原因には様々なケースが考えられる。例えば、電源装置に過大な負荷が加わって保護回路が働いて出力電圧Voがダウンしたケース、電源装置の入力ラインに雷サージが侵入し、入力ヒューズが切れて出力電圧Voがダウンしたケース、電源装置の入力ライン又は出力ラインに想定以上の大きいノイズが侵入し、電源装置が誤動作して出力電圧Voが不安定になったケース、電源装置の内部部品が偶発的に故障して出力電圧Voがダウンしたケース等が挙げられ、その他にも多種多様なケースが考えられる。
【0004】
Vo異常は、電源装置を取り外して単体で調査しても再現しないケースが少なくない。したがって、Vo異常の状況や原因を的確に特定するためには、初期調査を、Vo異常が発生した状態で、すなわち電源装置がユーザシステムに組み込まれた状態で行うことが好ましい。
【0005】
電源装置の内部回路の調査を行う場合、通常は、オシロスコープ等の測定器を内部回路に接続し、各部の電圧値や電流値、動作波形をモニタする。しかし、電源装置は、感電防止等の安全性の観点から、内部回路が金属製又は樹脂製の筐体で覆われていたり、ユーザシステムの筐体の中に設置されたりすることが多いので、筐体を取り外さなければオシロスコープ等を接続することは難しい。また、オシロスコープ等を接続すると、ノイズが伝わる環境が変化してしまう可能性があるので、内部回路の調査は、できれば電源装置及びユーザシステムに対して非接触で行うことが好ましい。
【0006】
従来、例えば特許文献1に開示されているように、出力電圧が正常な値に制御されている時のみ点灯する出力電圧表示用発光素子と、入力電圧が正常に供給されている時のみ点灯する入力電圧表示用発光素子とを備えたスイッチング電源装置があった。このスイッチング電源装置は、電源装置がユーザシステムに組み込まれた状態で、2つの発光素子が点灯しているか消灯しているかを目視することによって、Vo異常の状況又は原因が過電流(過負荷)によるものか、入力電圧消失(電源電圧消失)によるものかを判定することができる。
【0007】
また、特許文献2に開示されているように、入力端に供給される入力電圧と出力端に発生する出力電圧とを表示する表示手段を備え、その表示手段は、入力電圧及び出力電圧の複数の電圧状態を、複数のLEDからなる表示インディケータにより表示する電源装置があった。この電源装置は、電源装置がユーザシステムに組み込まれた状態で、表示インディケータを目視することによって、入力電圧及び出力電圧の概略の値を把握することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
特開平5−199747号公報
特開2005−151674号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
特許文献1の電源装置は、2つの発光素子が点灯と消灯とに切り替わるだけなので、合計4種類の情報しか出力することができない。また、特許文献1,2の電源装置は、入力電圧や出力電圧に関連した情報しか表示できないが、Vo異常の原因は入力電圧や出力電圧以外の情報がないと特定できないケースが少なくないので、もっと多くの情報が取得できることが望まれている。
【0010】
本発明は、上記背景技術に鑑みて成されたものであり、出力電圧が異常になった時、システム管理者等が、その原因を特定するのに有効な情報を容易に取得できる電源装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0011】
本発明は、入力電圧を出力電圧に変換する電力変換回路を備えた電源装置であって、外部から視認可能に設置された第一の発光素子と、前記第一の発光素子を駆動する発光素子制御部とが設けられ、前記発光素子制御部は、前記出力電圧が異常な時、前記第一の発光素子を点滅させることによって、前記出力電圧が異常な原因を推定するために使用される特定電源動作情報、又は前記特定電源動作情報に基いて推定される原因情報、又はその両方を光デジタル信号に変換し、前記第一の発光素子から出力させる電源装置である。
【0012】
前記発光素子制御部は、前記出力電圧が異常な時、前記第一の発光素子から出力される前記光デジタル信号の内容を人間が目視で認識できるように、前記第一の発光素子を点滅させる。また、前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第一の発光素子を静的に点灯させる構成にすることができる。あるいは、前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第一の発光素子を、人間が見た時に静的に点灯していると認識されるように点滅させることによって、装置内部の動作に関する電源動作情報を光デジタル信号に変換し、前記第一の発光素子から出力させる構成にすることができる。
【0013】
さらに、外部から視認可能に設置され、前記発光素子制御部によって駆動される第二の発光素子が設けられ、前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第二の発光素子を静的に点灯させる構成にすることができる。あるいは、外部から視認可能に設置され、前記発光素子制御部によって駆動される第二の発光素子が設けられ、前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第二の発光素子を、人間が見た時に静的に点灯していると認識されるように点滅させることによって、装置内部の動作に関する電源動作情報を光デジタル信号に変換し、前記第二の発光素子から出力させる構成にすることができる。
【0014】
この場合、前記発光素子制御部は、前記出力電圧が正常な時、前記第一の発光素子を消灯させ、前記出力電圧が異常な時、前記第一の発光素子を、人間が見た時に静的に点灯していると認識されるように点滅させることによって、前記光デジタル信号を出力させる構成にすることが好ましい。また、前記第二の発光素子は、前記第一の発光素子と発光色が異なるようにすることが好ましい。
【0015】
また、本発明は、入力電圧を出力電圧に変換する電力変換回路と、外部から視認可能な位置に設置された発光素子及び受光素子を有し、前記発光素子及び前記受光素子を通じて光デジタル信号を送受信することによって外部機器と双方向通信を行う通信部とを備えた電源装置であって、前記通信部は、前記出力電圧が異常な時、前記出力電圧が異常な原因を推定するために使用される特定電源動作情報、又は前記特定電源動作情報に基いて推定される原因情報、又はその両方を光デジタル信号に変換し、前記発光素子から前記外部機器に向けて送信し、前記受光素子を通じて前記外部機器から指令を受信すると、その指令に対応した前記特定電源動作情報を光デジタル信号に変換し、前記発光素子から前記外部機器に向けて送信する電源装置である。
【0016】
前記特定電源動作情報には、少なくとも、前記入力電圧の状態を知得し又は推定するための入力電圧関連情報と、前記電力変換回路が出力する出力電流の状態を知得し又は推定するための出力電流関連情報とが含まれる構成にすることが好ましい。また、前記電力変換回路は、前記入力電圧を中間電圧に変換する第一変換部と、前記中間電圧を前記出力電圧に変換する第二変換部とを備え、前記特定電源動作情報には、少なくとも、前記入力電圧の状態を知得し又は推定するための入力電圧関連情報と、前記中間電圧の状態を知得し又は推定するための中間電圧関連情報と、前記第二変換部が出力する出力電流の状態を知得し又は推定するための出力電流関連情報とが含まれる構成にすることが好ましい。
【発明の効果】
【0017】
本発明の電源装置によれば、出力電圧が異常になった時、システム管理者等が、その状況や原因を特定するための特定電源動作情報や原因情報を容易に取得することができる。しかも、Vo異常の状況や原因の調査は、電源装置をユーザシステムに組み込んだ状態で非接触で行うことが好ましいところ、本発明の電源装置によれば、ワイヤレスで送信可能な光デジタル信号を媒体として多くの情報を取得できるので、Vo異常の状況や原因を効率よく的確に特定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
本発明の電源装置の第一の実施形態を示す図であって、装置の外観を示す斜視図(a)、内部構成を示す回路ブロック図(b)である。
図1(b)の発光素子制御部の動作を示す図表(a)、第一の発光素子の点滅動作の例を示すタイムチャート(b)である。
特定電源動作情報及び原因情報の例を示す図表である。
図1(b)の発光素子制御部の内部構成の例を示す回路ブロック図である。
図1(b)の発光素子制御部の内部構成の他の例を示す回路ブロック図である。
本発明の電源装置の第二の実施形態を示す図であって、装置の外観を示す斜視図(a)、内部構成を示す回路ブロック図(b)である。
図6(b)の発光素子制御部の動作を示す図表(a)、第一の発光素子の点滅動作の例を示すタイムチャート(b)である。
本発明の電源装置の第三の実施形態を示す図であって、装置の外観を示す斜視図(a)、内部構成を示す回路ブロック図(b)である。
図8(b)の通信部の内部構成の例を示す回路ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の電源装置の第一の実施形態について、図1〜図5に基いて説明する。この実施形態の電源装置10は、図1(a)に示すように、略直方体の外形を有し、6面が筐体12で覆われている。筐体12の一側面であるフロントパネル12aには、電源装置10をユーザシステムの入力電源14に配線するための入力側端子台16と、電源装置10をユーザシステムの負荷18に配線するための出力側端子台20とが設けられ、さらに、外部から視認可能な第一及び第二の発光素子22,24が設けられている。
【0020】
電源装置10は、図1(b)の回路ブロック図に示すように、入力電源14から供給された入力電圧Viを出力電圧Voに変換し、負荷18に対して出力電圧Vo及び出力電流Ioを供給するスイッチングコンバータ等である電力変換回路24と、上記の第一及び第二の発光素子22,24と、第一及び第二の発光素子22,24を駆動する発光素子制御部26と、電力変換回路24と入力側端子台14との間に挿入された保護用の入力ヒューズ28とを備えている。発光素子制御部26は、例えばデジタルプロセッサ等の内部に構成される。
【0021】
発光素子制御部26は、図2(a)に示すように、出力電圧Voが正常な時、第一の発光素子22を消灯させ、第二の発光素子24を静的に点灯させる。そして、出力電圧Voが異常な時、第一の発光素子22を点滅させることによって、後述する特定電源動作情報TDJ又は原因情報GJ又はその両方を光デジタル信号に変換し、第一の発光素子22から出力させ、第二の発光素子24を消灯させる。
【0022】
特定電源動作情報TDJは、装置内部の動作に関する電源動作情報であって、出力電圧Voが異常な原因を推定するために使用される特定の情報である。どんな電源動作情報を特定電源動作情報TDJに設定するかは自由であるが、少なくとも、入力電圧Viの状態を知得し又は推定するための入力電圧関連情報(例えば、入力ヒューズ28の後段の電圧値、この後段電圧を抵抗分圧した箇所の電圧値等)と、出力電流Ioの状態を知得し又は推定するための出力電流関連情報(例えば、出力電流Ioが流れる経路に挿入された電流検出抵抗の電圧値、出力電流Ioに比例したスイッチング電流が流れる経路に挿入された電流検出抵抗の電圧値等)とが含まれることが好ましい。
【0023】
原因情報GJは、上記の特定電源動作情報TDJに基いて推定されたVo異常の原因の情報である。例えば、図3に示すように、類型1では、「Vi=正常」という入力電圧関連情報と「Io=過大」という出力電流関連情報とに基いて、「過電流保護回路が動作して出力電圧Voが低下している。」という原因情報GJが推定されている。また、類型2では、「Vi=ゼロ」という入力電圧関連情報と「Io=ゼロ」という出力電流関連情報とに基いて、「入力ラインに過大電流が流れて入力ヒューズ28が断となり、電力変換回路24が動作を停止している。」という原因情報GJが推定されている。また、類型3では、「Vi=正常」という入力電圧関連情報と「Io=ゼロ」という出力電流関連情報とに基いて、「過電圧保護回路が動作して電力変換回路24のスイッチング動作がラッチ停止している。」と「過熱保護回路が動作して電力変換回路24のスイッチング動作がラッチ停止している。」という2つの原因情報GJが推定されている。このように、特定電源動作情報TDJの中に入力電圧関連情報と出力電流関連情報とが含まれていると、Vo異常の原因をある程度の確度で絞り込むことができる。
【0024】
より高い確度でVo異常の原因を推定したい場合は、特定電源動作情報TDJの種類を多くすればよい。例えば、類型3は、入力電圧関連情報と出力電流関連情報だけを基にしているので、原因情報GJが1つに絞り込めていないが、図3の下段に記載した類型Aのように、さらに部品温度関連情報(スイッチング素子や電力トランス等の温度上昇、内部回路の消費電力等)を加えると、原因情報GJを1つの絞り込むことができる。類型Aでは、「Vi=正常」という入力電圧関連情報と、「Io=ゼロ」という出力電流関連情報と、「入力電源14の投入後、スイッチング素子の温度が危険な値まで上昇した。」という部品温度関連情報とに基いて、「過熱保護回路が動作して、電力変換回路24のスイッチング動作がラッチ停止している。」という1つの原因情報GJに絞り込まれている。
【0025】
このように、特定電源動作情報TDJの種類を多くすればVo異常の原因を絞り込みやすくなる。ただ、特定電源動作情報TDJの種類を多くすると、その分だけ電圧検出回路や電流検出回路等を多く設けなければならないので注意が必要である。
【0026】
第一の発光素子22から出力される光デジタル信号のフォーマットは自由であり、例えば、汎用的なシリアル通信の方式であるUART方式やI2C方式等のフォーマットを使用することができる。そして、専用の外部機器30(各方式に対応した受信部30aを備えた点検用装置等)を用意することによって、その光デジタル信号を読み取ることができる。この場合、図2(b)のタイプ1のように、所定の短い期間に光デジタル信号を出力させた後、しばらく静的に点灯させ、その後、再び光デジタル信号を出力させるようにするとよい。このようにすれば、システム管理者等は、第一の発光素子22が静的に点灯しているように見えるので、Vo異常が発生していることを明確に認識することができる。
【0027】
あるいは、図2(b)のタイプ2のように、独自フォーマットの光デジタル信号を使用し、光デジタル信号の内容を人間が目視で認識できるように、第一の発光素子22をゆっくり点滅させるようにしてもよい。このようにすれば、システム管理者等は、専用の外部機器30を用意しなくても、光デジタル信号を読み取ることができる。
【0028】
なお、電源装置10の場合、第二の発光素子24は出力電圧Voが正常な時に発光し、第一の発光素子22は出力電圧Voが異常な時に発光することになるので、システム管理者等が正常か異常かを一目で判定できるように、2つの発光素子22,24の発光色を互いに異なる色にすることが好ましい。例えば、第二の発光素子24の発光色は、システム管理者等に安心感を与える色(緑色や青色)とし、第一の発光素子22の発光色は、システム管理者等の注意を喚起する色(赤色や橙色)にする方法が考えられる。
【0029】
発光素子制御部26の内部は、例えば図4、図5に示すような構成にすることができる。図4に示す発光素子制御部26(1)は、出力電圧Voを監視して正常か異常かを判定するVo監視部32と、Vo監視部32が異常と判定した時に特定電源動作情報TDJを取得して出力する特定電源動作情報出力部34と、特定電源動作情報TDJに基いて原因情報GJを作成して出力する原因情報出力部36とを備えている。さらに、Vo監視部32の判定結果に基いて第二の発光素子24の点灯及び消灯を制御する点灯消灯制御部38(1)と、特定電源動作情報TDJ又は原因情報GJ又はその両方を受けて第一の発光素子22の点滅動作を制御する点滅制御部40(1)と、点灯消灯制御部38(1)及び点滅制御部40(1)から出力された制御信号を受けて2つの発光素子22,24を駆動する発光素子駆動部42(1)とを備えている。
【0030】
発光素子制御部26(1)は、汎用のデジタルプロセッサ等を用いて容易に構成することができ、特に、Vo異常の時、図2(b)のタイプ2のような光デジタル信号を出力させるのに好適である。
(【0031】以降は省略されています)

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