(57)【要約】【課題】電力の常時供給が無くても設計寿命の到達をより正確に報知する。【解決手段】電力変換装置１０は電源回路部１４とコントローラ１８とを有する。電源回路部１４は入力電力を出力電力に変換する。コントローラ１８は電源回路部１４が起動して停止するまでの単位稼働時間を計測する。コントローラ１８は単位稼働時間を積算することにより累積稼働時間を算出する。コントローラ１８は累積稼働いかんが寿命閾値を超える場合に自身の寿命を報知する。コントローラ１８は単位稼働時間に基づいて寿命閾値を更新する。【選択図】図１
2020005423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力電力を出力電力に変換する電源回路部と、
前記電源回路部が起動して停止するまでの単位稼働時間を計測し、該単位稼働時間を積算することにより累積稼働時間を算出し、前記累積稼働時間が寿命閾値を超える場合に自身の寿命を報知するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記単位稼働時間に基づいて前記寿命閾値を更新する
電力変換装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電力変換装置において、
前記コントローラは、前記単位稼働時間の経過を１日の経過とみなして、経過日数を数える
電力変換装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電力変換装置において、
前記コントローラは、前記電源回路部の停止後の次回の起動までの時間が中断時間閾値以下である場合、該停止までの前記単位稼働時間および該起動後の前記単位稼働時間の合計時間の経過を１日の経過とみなして、前記経過日数を数える
電力変換装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の電力変換装置において、
前記コントローラは、複数の日数に対応する前記単位稼働時間の平均値に基づいて、前記寿命閾値を更新する
電力変換装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電力変換装置において、
前記複数の日数は、１年の整数倍に実質的に等しい
電力変換装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記コントローラは、前記累積稼働時間が前記寿命閾値より短い更新時間の初期値を超えたと判別する場合、前記寿命閾値の最初の更新を行う
電力変換装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記コントローラは、前記累積稼働時間が前記寿命閾値より短い予告時間を超えたと判別する場合、前記累積稼働時間および前記寿命閾値に基づく寿命の時期を予告する
電力変換装置。
【請求項８】
請求項２から５のいずれか１項に記載の電力変換装置において、
前記コントローラに認識させる実時間を取得する取得部を、さらに備え、
前記コントローラは、異なる時期に取得した実時間の時間間隔を用いて、前記寿命閾値および前記累積稼働時間の少なくとも一方の補正を実行する
電力変換装置。
【請求項９】
請求項８に記載の電力変換装置において、
前記コントローラは、前記累積稼働時間が前記寿命閾値より短い初回補正時間を超えたと判別する場合、最初の前記補正を行い、前記最初の補正後に、実行間隔を段階的に短縮しながら、前記補正を繰返す
電力変換装置。 
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電力変換装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
入力電力を所望の特性の出力電力に変換する電力変換装置には、設計寿命が定められている。設計寿命は例えば１０年を超える時間であって比較的長期であるため、所有者などが設計寿命に到達したか否かを監視することは難しい。それゆえ、設置後の電力変換装置が設計寿命に到達するときに、設計寿命の到達の装置自身による報知が求められている。
【０００３】
設計寿命との比較に用いる、電力変換装置の設置後からの経過時間を計時するためには、電力変換装置を管理するコントローラに電力が常時供給される必要がある。電力変換装置のコントローラへの電力は、変換すべき入力電力の一部から供給される。例えば、電力変換装置を再生可能エネルギーである太陽光発電の電力変換に用いる構成においては、夜間または天候不順の場合に発電が完全に停止する期間がある。そのため、電力変換装置のコントローラに電力を常時供給することは難しい。そこで、寿命判定のために、電力変換装置内にバックアップ電源用の蓄電池を設け、発電の停止中には畜電池から電力を供給することが提案されている（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１７１２９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、電力変換装置の設計寿命は、蓄電池の寿命より長期であることが一般的であり、蓄電池からの電力供給の停止により設計寿命までの経過時間の計時が困難である。それゆえ、設計寿命に到達したことを正しく報知できないことがあった。
【０００６】
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開示の目的は、電力が常時供給されなくても、設計寿命の到達をより正確に報知可能な電力変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した諸課題を解決すべく、第１の観点による電力変換装置は、
入力電力を出力電力に変換する電源回路部と、
前記電源回路が起動して停止するまでの単位稼働時間を計測し、該単位稼働時間を積算することにより累積稼働時間を算出し、前記累積稼働時間が寿命閾値を超える場合に自身の寿命を報知するコントローラと、を備え、
前記コントローラは、前記単位稼働時間に基づいて前記寿命閾値を更新する。
【０００８】
上述したように本発明の解決手段を装置として説明してきたが、本発明はこれらに実質的に相当する方法、プログラム、プログラムを記録した記憶媒体としても実現し得るものであり、本発明の範囲にはこれらも包含されるものと理解されたい。
【発明の効果】
【０００９】
上記のように構成された本開示に係る電力変換装置によれば、電力が常時供給されなくても、設計寿命の到達をより正確に報知し得る。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る電力変換装置の概略構成を示す機能ブロック図である。
【図２】図１のコントローラが実行する、寿命判定処理を説明するための第１のフローチャートである。
【図３】図１のコントローラが実行する、寿命判定処理を説明するための第２のフローチャートである。
【図４】図１のコントローラが実行する、寿命判定処理を説明するための第３のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、一実施形態について、図面を参照して説明する。
【００１２】
図１に示すように、一実施形態に係る電力変換装置１０は入力側において電力源１１に接続されている。本実施形態における電力源１１は、例えば、太陽電池である。電力変換装置１０は出力側において商用系統１２および負荷機器１３に接続されている。
【００１３】
電力変換装置１０は、電源回路部１４、連系リレー１５、記憶部１６、取得部１７、およびコントローラ１８を有している。図１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、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。
【００１４】
電源回路部１４は、電力源１１からの入力電力を所望の特性の出力電力に変換する。本実施形態において、電源回路部１４は、ＤＣ／ＤＣコンバータなどの変圧回路、およびインバータなどの直交変換回路を含む。変圧回路は、電力源１１から取得する直流電力の電圧を調整する。直交変換回路は、電圧を調整された直流電力を交流電力に変換する。電源回路部１４は、電流センサおよび電圧センサなどのセンサを有しており、検出値を電源回路部１４の駆動状態としてコントローラ１８に通知する。通知される検出値は、変圧回路の直流電圧値や直流電流値でもよいし、直交変換回路の交流電流値や交流電圧値でもよい。また、電源回路部１４は、駆動中であることを示す電圧信号を生成してコントローラ１８に通知してもよい。
【００１５】
電源回路部１４の駆動には、入力電力の電圧値および電流値が一定値以上である必要がある。したがって、電源回路部１４は、入力電力の電圧値または電流値が一定値未満となるときに、駆動を停止する。電源回路部１４の駆動停止は、電圧値または電流値の低下に応じて自動的に行われてよい。または、電源回路部１４の駆動停止は、コントローラ１８の指令により行われてよい。
【００１６】
連系リレー１５は、電源回路部１４および電力変換装置１０の出力端の間に設けられ、電源回路部１４が変換した出力電力の出力の可否を切替える。連系リレー１５は、コントローラ１８の制御指令に基づいて、系統連係および系統解列を切替える。
【００１７】
記憶部１６は、例えば、半導体メモリ、磁気メモリ、および光メモリなどを用いて構成されてよい。記憶部１６は、例えば、後述する、累積稼働時間、単位稼働時間、寿命閾値、設計寿命、推定の経過日数、中断時間閾値、更新時間、予告時間、実時間、および補正時間などの多様な情報を記憶してよい。
【００１８】
取得部１７は、コントローラ１８に認識させる実時間を取得する。実時間とは、例えば、現在の日時である。取得部１７は、例えば、有線または無線により外部機器と通信する通信機器を含んでよい。外部機器は、例えば、電力変換装置１０を監視するサーバ、電力変換装置１０が設置される需要家施設の電力の管理を行う電力管理装置であってよい。サーバおよび電力管理装置は自身が有するタイマの計時または外部からの取得により現在の日時を取得する。また、取得部１７は、例えば、需要家などの操作入力を検出する、キーボード、マウス、タッチパネルなどの入力デバイスを含んでよい。
【００１９】
取得部１７が通信機器を含む構成において、取得部１７は、コントローラ１８が駆動中の任意の時期、例えば、駆動開始後の所定時間経過時に、外部機器から実時間を読出してよい。また、取得部１７が通信機器を含む構成において、取得部１７は、電力変換装置１０の設置を登録した外部機器が定期的に当該電力変換装置１０に通知する実時間を、取得してよい。また、取得部１７が入力デバイスを含む構成において、取得部１７は、操作入力された時間を実時間として取得してよい。実時間は、通信機器および入力デバイスの組み合わせによる取得であってよい。
【００２０】
コントローラ１８は、１又は複数のプロセッサを含む。プロセッサには、特定のプログラムを読み込ませて特定の機能を実行する汎用のプロセッサ、特定の処理に特化した専用のプロセッサが含まれる。専用のプロセッサには、特定用途向けＩＣ（ＡＳＩＣ；  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｐｅｃｉｆｉｃ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ  Ｃｉｒｃｕｉｔ）が含まれる。プロセッサには、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ；  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｌｏｇｉｃ  Ｄｅｖｉｃｅ）が含まれる。ＰＬＤには、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）が含まれる。コントローラ１８は、一つ又は複数のプロセッサが協働するＳｏＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  ｏｎ  ａ  Ｃｈｉｐ）、及びＳｉＰ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎ  ａ  Ｐａｃｋａｇｅ）のいずれかであってよい。
【００２１】
コントローラ１８は、電力源１１から供給される直流電力によって駆動する。電源回路部１４も同じ直流電力によって駆動するが、コントローラ１８は直流電力が低下して電源回路部１４が停止しても駆動を継続し、電力源１１の発電が停止する付近まで駆動を維持できる。コントローラ１８の消費電力は比較的低く、電力源１１である太陽電池が曇天および雨天などの、発電する電力が低い状況下にあっても、駆動状態が維持され得ることが一般的である。コントローラ１８は、電力源１１の発電の停止による電力供給の停止に伴い、停止する。コントローラ１８は、電力源１１からの電力供給の停止後に、電源回路部１４に設けられているコンデンサに蓄えられた電力を用いて、数分から十数分の駆動継続が可能であってもよい。
【００２２】
コントローラ１８は、直流電力の入力中、前述の電源回路部１４のセンサの検出値を周期的に取得する。コントローラ１８は、取得した検出値に基づいて電源回路部１４の駆動状態を把握する。コントローラ１８が電源回路１４の制御機能を有する構成では、検出値に基づいて、電源回路部１４の電力変換を制御する。
【００２３】
コントローラ１８は、検出値に基づいて、電源回路部１４の起動および駆動の停止を認識する。例えば、コントローラ１８は、電源回路部１４の交流出力側の電流値を取得し、電流値が稼働判別のための閾値を超えるときに電源回路部１４の起動を認識できる。また、例えば、コントローラ１８は、当該電流値が当該閾値以下であるときに電源回路部１４の駆動の停止を認識できる。コントローラ１８は、タイマを有しており、電源回路部１４の起動および駆動停止までの連続的に稼働している時間である単位稼働時間を計測する。なお、電力源１１が太陽電池である構成においては、夕立などのように１日の中で一時的に発電する電力が急低下して回復する場合を除いて、単位稼働時間は１日に電源回路部１４が稼働した時間と推定される。
【００２４】
コントローラ１８は、計測した単位稼働時間を積算することにより累積稼働時間を算出する。累積稼働時間は、電力変換装置１０の需要家敷地への設置後から現在までに、電源回路部１４を稼働させた合計時間である。累積稼働時間の初期値はゼロである。具体的には、コントローラ１８は、単位稼働時間を計測すると、記憶部１６から累積稼働時間を読出す。コントローラ１８は、読出した累積稼働時間に新規に計測した単位稼働時間を加えることにより累積稼働時間を更新する。コントローラ１８は、更新した累積稼働時間を、記憶部１６に記憶させる。コントローラ１８は、新規に計測するたびに、単位稼働時間を記憶部１６に記憶させてよい。
【００２５】
コントローラ１８は、比較のために、寿命閾値を記憶部１６から読出す。寿命閾値は、電力変換装置１０の設計寿命の経過時に積算されていると推定される累積稼働時間である。設計寿命は、電力変換装置１０を構成する構成部品それぞれの耐用年数などに基づいて予め定められる時間である。寿命閾値の算出のためには、１日などの単位時間当たりの電源回路部１４の稼働時間の推定値が予め定められている。例えば、本実施形態においては、設計寿命が１５年、稼働時間の推定値が１２時間／日である場合に、寿命閾値は、１２×３６５×１５＝６５，７００時間と算出されている。
【００２６】
コントローラ１８は、累積稼働時間と寿命閾値を比較する。コントローラ１８は、累積稼働時間が寿命閾値を超える場合に、自身の寿命の到達を需要家に報知する。コントローラ１８は、多様な態様で寿命の到達を報知してよい。例えば、コントローラ１８は、寿命の到達を報知する報知信号を生成し、電力変換装置１０のリモートコントローラ、または電力管理装置などに送信することにより、リモートコントローラや電力管理装置の表示部などを介して自身の寿命の到達を報知してよい。
【００２７】
コントローラ１８は、単位稼働時間に基づいて、寿命閾値を更新する。具体的には、コントローラ１８は、単位稼働時間で設計寿命まで電源回路部１４を駆動させた場合に積算されると推定される時間に、寿命閾値を更新する。コントローラ１８は、多様な算出方法で寿命閾値を更新してよい。
【００２８】
例えば、コントローラ１８は、単位稼働時間に設計寿命を乗じた値に置換することにより、寿命閾値を更新してよい。具体的には、単位稼働時間が９時間である場合、コントローラ１８は、寿命閾値を、９×３６５×１５により算出される４９，２７５時間に更新する。
【００２９】
また、例えば、コントローラ１８は、１日当たりの電源回路部１４の稼働時間の推定値から単位稼働時間を減じた差を設計寿命に乗じて、乗算の積を寿命閾値から減じることにより、寿命閾値を更新してよい。具体的には、単位稼働時間が９時間である場合、１日当たりの稼働時間の推定値から単位稼働時間を減じることにより、差分は１２−９＝３時間と算出される。当該差分に設計寿命を乗じることにより、乗算の積は３×３６５×１５＝１６，４２５時間と算出される。したがって、寿命閾値は、６５，７００−１６，４２５＝４９，２７５時間に更新される。
【００３０】
なお、稼働時間の推定値が単位稼働時間より長い場合は、上述のように、寿命閾値の更新は６５，７００時間から４９，２７５時間の変化であり、当該更新は減少の方向である。一方、稼働時間の推定値が単位稼働時間より短い場合は、寿命閾値の更新は増加の方向となりうる。例えば、１日当たりの稼働時間の推定値および単位稼働時間がそれぞれ９時間および１２時間である場合、寿命閾値の更新は４９，２７５時間から６５，７００時間の変化である。
【００３１】
また、例えば、コントローラ１８は、後述する、推定の経過日数が１月または１年などの時間単位での単位稼働時間の合計を、当該時間単位当たりの電源回路部１４の稼働時間の推定値から減じた差を設計寿命に乗じて、乗算の積を寿命閾値から減じることにより、寿命閾値を更新してよい。具体的には、１年を時間単位とする構成において、単位稼働時間が９時間である場合、時間単位での単位稼働時間の合計値３，２８５時間を、時間単位での１日当たりの稼働時間の推定値４，３８０時間を減じた差は１，０９５時間である。当該差分を設計寿命に乗じた乗算の積は、１５×１，０９５＝１６，４２５時間と算出される。したがって、寿命閾値は、６５，７００−１６，４２５＝４９，２７５時間に更新される。
【００３２】
また、例えば、コントローラ１８は、単位稼働時間を１日当たりの電源回路部１４の稼働時間の推定値で除した比を、寿命閾値に乗ずることにより、寿命閾値を更新してよい。具体的には、単位稼働時間が９時間である場合、単位稼働時間を１日当たりの稼働時間の推定値で除した比は、９／１２＝０．７５と算出される。したがって、寿命閾値は、６５，７００×０．７５＝４９，２７５時間に更新される。
【００３３】
コントローラ１８は、例えば、単位稼働時間を計測する度に、当該単位稼働時間の経過を１日の経過とみなして、推定の経過日数を算出する。また、コントローラ１８は、電源回路部１４が停止中であっても、電力源１１からコントローラ１８が駆動継続できるだけの直流電力の入力がある場合、電源回路部１４の停止後の次回の起動までの時間を計測し、計測した時間が中断時間閾値以下である場合、当該停止までの単位稼働時間および当該起動後の単位稼働時間の合計時間の経過を１日の経過とみなして、推定の経過日数を算出してよい。なお、中断時間閾値は、電力源１１の発電する電力が電源回路部１４の駆動を１日の中で一時的に中断させると想定される最大の時間であって、例えば６時間である。
【００３４】
コントローラ１８は、寿命閾値の更新に、単一の推定の経過日数に相当する単位稼働時間、または複数の推定の経過日数に相当する単位稼働時間を用いてよい。推定の経過日数は、電力変換装置１０の需要家施設への設置後から現在までの経過時間の日数である。推定の経過日数の初期値はゼロである。
【００３５】
コントローラ１８は、複数の推定の経過日数の単位稼働時間を用いる構成において、複数の単位稼働時間の平均値を算出して、当該平均値を用いて寿命閾値を更新してよい。例えば、別々の時期（日）に単位稼働時間を計測して記憶し且つ推定の経過日数が７日である場合、記憶した単位稼働時間の合計値を７日で除した平均値を、単位稼働時間として用いて寿命閾値を更新してよい。なお、コントローラ１８は、複数の推定の経過日数として１年の整数倍に実質的に等しい経過日数を、寿命閾値の更新に用いてよい。
【００３６】
コントローラ１８は、累積稼働時間を算出する度に、記憶部１６から更新時間を読出して、比較してよい。更新時間は、電力変換装置１０の設置後に寿命時間の更新を行う時間である。更新時間の初期値は、寿命閾値の初期値より短い時間に予め定められている。更新時間の初期値は、寿命閾値が６５，７００時間である構成において、例えば、寿命閾値を２／３倍した、４３，８００時間である。コントローラ１８は、累積稼働時間が更新時間を超えたと判別する場合、寿命閾値の更新を行う。コントローラ１８は、累積稼働時間が更新時間を超えているか否かを、推定の経過日数に基づいて判別してもよい。例えば、コントローラ１８は、更新時間に相当する連続経過時間、例えば１０年間を、推定の経過日数と比較してもよい。
【００３７】
コントローラ１８は、寿命閾値の更新後に、現在の更新時間に所定の更新加算時間を加えることにより次回の更新時間を算出して、記憶部１６に記憶させてよい。または、予め記憶部１６に記憶されている複数の更新時間の中から、累積稼働時間以上で最短の更新時間がコントローラ１８に読出されてもよい。
【００３８】
コントローラ１８は、累積稼働時間を算出する度に、記憶部１６から予告時間を読出して、比較してよい。予告時間は、電力変換装置１０の設置後に寿命の時期を予告する時間である。予告時間は寿命閾値の初期値より短い時間に予め定められている。予告時間は、寿命閾値が６５，７００時間である構成において、例えば、寿命閾値を４／５倍から１３／１５倍した、５２，５６００時間から５６，９４０時間である。コントローラ１８は、累積稼働時間が予告時間を超えたと判別する場合、電力変換装置１０の寿命の時期を予告する。コントローラ１８は、寿命の到達の報知と同様に、多様な態様で寿命の時期を予告してよい。コントローラ１８は、累積稼働時間が予告時間を超えているか否かを、推定の経過日数に基づいて判別してもよい。例えば、コントローラ１８は、予告時間に相当する連続経過時間、例えば、１２〜１３年間を、推定の経過日数と比較してもよい。複数回に亘って寿命の時期を予告する構成においては、コントローラ１８は、寿命の時期の予告後に、予告時間に所定の加算時間を加えることにより次回の予告時間を算出して、記憶部１６に記憶させてよい。
【００３９】
コントローラ１８は、予告する寿命の時期である寿命到達時期を、累積稼働時間および寿命閾値に基づいて、推定してよい。例えば、コントローラ１８は、寿命閾値から累積稼働時間を減じた差を、単位稼働時間の平均値で除すことにより、現在から電力変換装置１０の寿命に到達する時期までの経過時間を推定してよい。推定に用いる寿命閾値は、初期値であってよく、更新された値であってよい。
【００４０】
コントローラ１８は、取得部１７が実時間を取得した場合、当該実時間と実時間を取得したときに算出される推定の経過日数とを関連付けて記憶部１６に記憶させる。コントローラ１８は、異なる時期に取得した実時間の時間間隔を用いて、寿命閾値および累積稼働時間の少なくとも一方を補正してよい。
【００４１】
例えば、寿命閾値の補正のために、コントローラ１８は、推定の経過日数と実時間の時間間隔との誤差に基づいて、換算設計寿命を算出する。なお、換算設計寿命とは、予め定められた設計寿命の到達時に算出されることが推定される経過日数である。より詳細には、コントローラ１８は、異なる時期に取得した２つの実時間に対応付けられた２つの推定の経過日数を、当該２つの実時間とともに、記憶部１６から読出す。次に、コントローラ１８は、読出した２つの実時間の時間間隔、および２つの推定の経過日数の時間間隔を算出する。次に、コントローラ１８は、実時間の時間間隔から、推定の経過日数の時間間隔を減じることにより、推定の経過日数の時間間隔の間に生じた実測誤差を算出する。次に、コントローラ１８は、実測誤差を、実時間の時間間隔で除すことにより、単位誤差を算出する。次に、コントローラ１８は、設計寿命から実時間の時間間隔を減じた差を、単位誤差に乗じることにより、予測誤差を算出する。次に、コントローラ１８は、実測誤差および予測誤差を合計することにより、換算誤差を算出する。次に、コントローラ１８は、設計寿命から換算誤差を減じることにより、換算設計寿命を算出する。換算設計寿命を算出すると、コントローラ１８は、補正した換算設計寿命を記憶部１６に記憶させる。
【００４２】
コントローラ１８は、上述の寿命閾値の更新時に、換算設計寿命を用いることにより、寿命閾値を補正する。例えば、上述の寿命閾値の更新方法の一例として挙げた、単位稼働時間と設計寿命の乗算による寿命閾値の更新方法においては、予め定められ記憶された設計寿命の代わりに、換算設計寿命を単位稼働時間に乗じることにより、寿命閾値が補正される。
【００４３】
具体的に、設計寿命が１５年であって、取得した実時間が０日および３，７００日であって、３，７００日に対応付けられた推定の経過日数が３，６５０日であって、単位稼働時間が９時間である場合の補正について、以下に説明する。当該場合において、コントローラ１８は、実時間の時間間隔である３，７００日から、推定の経過日数である３，６５０時間を減じることにより、実測誤差を５０日と算出する。コントローラ１８は、実測誤差である５０日を、推定の経過日数である３，６５０日で除すことにより、単位誤差を０．０１３５と算出する。コントローラ１８は、設計寿命（５，４７５時間）から実時間の時間間隔（３，７００時間）を減じた差である１，７７５時間に、単位誤差である０．０１３５を乗じることにより、予測誤差を２３，９（＝２４）日と算出する。コントローラ１８は、実測誤差である５０日と予測誤差である２４日とを合計することにより、換算誤差を７４日と算出する。コントローラ１８は、設計寿命である５，４７５時間から、換算誤差である７４日を減じることにより、換算設計寿命を５，４０１日と算出する。コントローラ１８は、単位稼働時間である９時間に、換算設計寿命である５，４０１日を乗じることにより、補正された寿命閾値を４８，６０９時間と算出する。
【００４４】
また、例えば、寿命閾値および累積稼働時間の少なくとも一方の補正のために、コントローラ１８は、換算誤差を設計寿命から減じる代わりに、換算誤差に単位稼働時間を乗じた、稼働時間の合計誤算を算出してもよい。稼働時間の合計誤差を算出する構成においては、コントローラ１８は、当該合計誤差を寿命閾値から減じることにより寿命閾値を補正する。または、コントローラ１８は、合計誤差を累積稼働時間に加えることにより、累積稼働時間を補正する。または、コントローラ１８は、合計誤差の一部を寿命閾値から減じ、残りを累積稼働時間に加えることにより、寿命閾値および累積稼働時間を補正する。
【００４５】
具体的に、設計寿命が１５年であって、取得した実時間が０日および３，７００日であって、３，７００日に対応付けられた推定の経過日数が３，６５０日であって、単位稼働時間が９時間である場合の補正について、以下に説明する。当該場合において、コントローラ１８は、換算設計寿命の算出と同じく、換算誤差を７４日と算出する。コントローラ１８は換算誤差である７４日に、単位稼働時間である９時間を乗じることにより、稼働時間の合計誤差を６６６時間と算出する。コントローラ１８は、寿命閾値である４９，２７５（＝１５×３６５×９）時間から合計誤差である６６６時間を減じることにより、寿命閾値を４８，６０９時間と算出する。または、コントローラ１８は、寿命閾値の補正の代わりに、現在の累積稼働時間に合計誤差である６６６時間を加えることにより、補正する。または、コントローラ１８は、合計誤差の一部である３３３時間を寿命閾値である４９，２７５時間から減じることにより寿命閾値を４８，９４２時間と算出し、現在の累積稼働時間に合計誤差の残りの３３３時間を加えて補正する。
【００４６】
また、例えば、寿命閾値の補正のために、コントローラ１８は、推定の経過日数を、実時間の時間間隔に置換することにより、平均化する単位稼働時間を補正する。より詳細には、コントローラ１８は、異なる時期に取得した２つの実時間に対応付けられた２つの推定の経過日数の間に計測したすべての単位稼働時間を記憶部１６から読出す。次に、コントローラ１８は、読み出したすべての単位稼働時間を合計する。次に、コントローラ１８は、合計値を、推定の経過日数の代わりに、実時間の時間間隔を除すことにより、平均化する単位稼働時間を補正する。単位稼働時間を補正すると、コントローラ１８は、補正した単位時間間隔を記憶部１６に記憶させる。コントローラ１８は、上述の寿命閾値の更新時に、補正した単位稼働時間を用いることにより、寿命閾値を補正する。
【００４７】
具体的に、設計寿命が１５年であって、取得した実時間が０日および３，７００日であって、３，７００日に対応付けられた推定の経過日数が３，６５０日であって、推定の経過日数までの単位稼働時間の合計値が３２，８５０時間である場合の補正について、以下に説明する。当該場合において、コントローラ１８は、合計値３２，８５０時間を３６，５００日の代わりに３，７００日で除した８．８８時間を、補正した単位稼働時間として算出する。コントローラ１８は、例えば、設計寿命である１５年に、補正した単位稼働時間である８．８８時間を乗じることにより、補正された寿命閾値を４８，６１８時間と算出する。
【００４８】
コントローラ１８は、累積稼働時間を算出する度に、記憶部１６から補正時間を読出して、累積稼働時間と比較してよい。補正時間は、電力変換装置１０の設置後に、推定の経過日数の補正を行う時間である。補正時間の初期値は寿命閾値の初期値より短い時間に予め定められている。補正時間の初期値は、寿命閾値が６５，７００時間である構成において、例えば、寿命閾値を２／３倍した、４３，８００時間である。コントローラ１８は、累積稼働時間が補正時間を超えたと判別する場合、推定の経過日数の補正を行う。
【００４９】
コントローラ１８は、最初の補正後には、初回補正時間に比べて実行間隔を段階的に短縮しながら、同様に推定の経過日数の補正を行ってよい。例えば、コントローラ１８は、設置から１０年が経過した４３，８００時間の累積稼働時間の経過後、半年毎、言い換えると寿命閾値を１／３０倍した２，１９０時間毎に推定の経過日数の補正を行い、さらに設置から１３年が経過した５６，９４０時間の累積稼働時間の経過後、１カ月毎、言い換えると寿命閾値を１／１８０倍した３６５時間毎に推定の経過日数の補正を行ってよい。
【００５０】
コントローラ１８は、推定の経過日数の補正後に、現在の補正時間に所定の補正加算時間を加えることにより次回の補正時間を算出して、記憶部１６に記憶させてよい。または、予め記憶部１６に記憶されている複数の補正時間の中から、累積稼働時間以上で最短の補正時間がコントローラ１８に読出されてもよい。
【００５１】
コントローラ１８は、累積稼働時間が寿命閾値を超えた場合、外部機器と通信して寿命報知の許可を求めてよい。このような構成において、コントローラ１８は、許可を得た場合に、上述の寿命の報知を行ってよい。
【００５２】
コントローラ１８は、累積稼働時間が寿命閾値を超えた場合、推定の経過日数が設計寿命を超えた場合、または寿命の報知を行った場合、連系リレー１５に系統解列を行わせてよい。
【００５３】
次に、本実施形態においてコントローラ１８が実行する、寿命判定処理について、図２から４のフローチャートを用いて説明する。寿命判定処理は、コントローラ１８を起動可能な直流電力が電力源１１から供給されるとき、開始する。寿命判定処理は、電力源１１から供給される直流電力がコントローラ１８を起動可能な直流電力未満となるとき、終了する。
【００５４】
ステップＳ１００において、コントローラ１８は、中断判別フラッグを０にリセットする。なお、中断判別フラッグは、電源回路部１４の駆動停止が、コントローラ１８の起動開始後の最初の駆動停止であるか否かを区別させるための指標である。リセット後、プロセスはステップＳ１０１に進む。
【００５５】
ステップＳ１０１では、コントローラ１８は、記憶部１６から、累積稼働時間、推定の経過日数、寿命閾値、更新時間、予告時間、および補正時間を読出す。読出し後、プロセスはステップＳ１０２に進む。
【００５６】
ステップＳ１０２では、コントローラ１８は、電源回路部１４から検出値を取得する。検出値の取得後、プロセスはステップＳ１０３に進む。
【００５７】
ステップＳ１０３では、コントローラ１８は、ステップＳ１０２において取得した検出値に基づいて、電源回路部１４が起動しているか否かを判別する。コントローラ１８は、取得した検出値が正の値であれば起動していると判別し、検出値がゼロであれば停止していると判別する。起動していない場合、プロセスはステップＳ１０２に戻る。起動している場合、プロセスはステップＳ１０４に進む。
【００５８】
ステップＳ１０４では、コントローラ１８は、単位稼働時間の計測を開始する。計測を開始すると、プロセスはステップＳ１０５に進む。
【００５９】
ステップＳ１０５では、コントローラ１８は、電源回路部１４から検出値を取得する。検出値の取得後、プロセスはステップＳ１０６に進む。
【００６０】
ステップＳ１０６では、コントローラ１８は、ステップＳ１０４において取得した検出値に基づいて、電源回路部１４の駆動が停止しているか否かを判別する。停止していない場合、プロセスはステップＳ１０５に戻る。停止している場合、プロセスはステップＳ１０７に進む。
【００６１】
ステップＳ１０７では、コントローラ１８は、ステップＳ１０４において計測を開始した単位稼働時間の計測を終了する。計測を終了すると、プロセスはステップＳ１０８に進む。
【００６２】
ステップＳ１０８では、コントローラ１８は、ステップＳ１０１において読出した累積稼働時間に、ステップＳ１０７において計測を終了した単位稼働時間を足すことにより、累積稼働時間を更新する。更新後、プロセスはステップＳ１０９に進む。
【００６３】
ステップＳ１０９では、コントローラ１８は、中断判別フラッグが０であるか否かを判別する。０である場合、プロセスはステップＳ１１０に進む。０でない場合、プロセスはステップＳ１１１に進む。
【００６４】
ステップＳ１１０では、コントローラ１８は、中断判別フラッグを１に設定する。設定後、プロセスはステップＳ１１２に進む。
【００６５】
ステップＳ１１１では、コントローラ１８は、直近に計測を終了した単位稼働時間の計測の開始時と、前回の単位稼働時間の計測の停止時との間の経過時間が中断時間閾値未満であるか否かを判別する。経過時間が中断時間閾値以上である場合、プロセスはステップＳ１１２に進む。経過時間が中断時間閾値未満である場合、プロセスはステップＳ１１３に進む。
【００６６】
ステップＳ１１２では、コントローラ１８は、ステップＳ１０１で読出した推定の経過日数に１を加えることにより、推定の経過日数を更新する。更新後、プロセスはステップＳ１１３に進む。
【００６７】
ステップＳ１１３では、コントローラ１８は、取得部１７を介して実時間を取得しているか否かを判別する。実時間を取得している場合、プロセスはステップＳ１１４に進む。実時間を取得していない場合、プロセスはステップＳ１１５に進む。
【００６８】
ステップＳ１１４では、コントローラ１８は、ステップＳ１１２において更新した推定の経過日数と、取得した実時間とを関連付けて記憶部１６に記憶させる。関連付けは、主に時系列で行われる。記憶後、プロセスはステップＳ１１５に進む。
【００６９】
ステップＳ１１５では、コントローラ１８は、ステップＳ１０８において更新した累積稼働時間が補正時間を超えているか否かを判別する。累積稼働時間が補正時間を超えている場合、プロセスはステップＳ１１６に進む。累積稼働時間が補正時間以下である場合、プロセスはステップＳ１２０に進む。
【００７０】
ステップＳ１１６では、コントローラ１８は、ステップＳ１０１で読出した補正時間の次回の補正時間を算出する。コントローラ１８は、算出した次回の補正時間を、記憶部１６に記憶させる。次回の補正時間の算出後、プロセスはステップＳ１１７に進む。なお、記憶部１６に記憶された複数の補正時間の中から、次回の補正時間が記憶部１６から読出される構成においては、次回の補正時間として読出されるべき補正時間を指定する情報が記憶部１６に書込まれている。
【００７１】
ステップＳ１１７では、コントローラ１８は、記憶部１６に、複数の異なる実時間が記憶されているか否かを判別する。複数の異なる実時間が記憶されている場合、プロセスはステップＳ１１８に進む。複数の異なる実時間が記憶されていない場合、プロセスはステップＳ１２０に進む。
【００７２】
ステップＳ１１８では、コントローラ１８は、記憶部１６に記憶されている、最新である実時間と、前回の補正時間の経過後に最初に取得した実時間または設置後に最初に取得した実時間との間の時間間隔を算出する。なお、コントローラ１８は、推定の経過日数の最初の補正時間には、最新である実時間と、設置後に最初に取得した実時間との間の時間間隔を算出する。算出後、プロセスはステップＳ１１９に進む。
【００７３】
ステップＳ１１９では、コントローラ１８は、ステップＳ１１８において算出した時間間隔を用いて換算設計寿命を算出する。補正後、プロセスはステップＳ１２０に進む。なお、上述のように、コントローラ１８は、換算設計寿命の算出の代わりに、寿命閾値および累積稼働時間の少なくとも一方の補正、または推定の経過日数を補正してもよい。
【００７４】
ステップＳ１２０では、コントローラ１８は、ステップＳ１０８において更新した累積稼働時間が更新時間を超えているか否かを判別する。累積稼働時間が更新時間を超えている場合、プロセスはステップＳ１２１に進む。累積稼働時間が更新時間以下である場合、プロセスはステップＳ１２４に進む。
【００７５】
ステップＳ１２１では、コントローラ１８は、ステップＳ１０１で読出した更新時間の次回の更新時間を算出する。コントローラ１８は、算出した次回の更新時間を、記憶部１６に記憶させる。次回の更新時間の算出後、プロセスはステップＳ１２２に進む。なお、記憶部１６に記憶された複数の更新時間の中から、次回の更新時間が記憶部１６から読出される構成においては、次回の更新時間として読出されるべき更新時間を指定する情報が記憶部１６に書込まれている。
【００７６】
ステップＳ１２２では、コントローラ１８は、ステップＳ１０８において更新した累積稼働時間と、記憶部１６に記憶している推定の経過日数とに基づいて、単位稼働時間の平均値を算出する。算出後、プロセスはステップＳ１２３に進む。
【００７７】
ステップＳ１２３では、コントローラ１８は、ステップＳ１０１において読出した寿命閾値と、ステップＳ１２２において算出した単位稼働時間の平均値とに基づいて、寿命閾値を更新する。コントローラ１８は、更新した寿命閾値を、記憶部１６に記憶させる。寿命閾値の更新後、プロセスはステップＳ１２４に進む。
【００７８】
ステップＳ１２４では、コントローラ１８は、ステップＳ１０８において更新した累積稼働時間が予告時間を超えているか否かを判別する。累積稼働時間が予告時間を超えている場合、プロセスはステップＳ１２５に進む。なお、本実施形態において予告回数は１回であり、コントローラ１８は、ステップＳ１２４に進む前に、予告時間を寿命閾値以上の時間に更新する。累積稼働時間が予告時間以下である場合、プロセスはステップＳ１２７に進む。
【００７９】
ステップＳ１２５では、コントローラ１８は、ステップＳ１０１で読出した予告時間の次回の予告時間を算出する。コントローラ１８は、算出した次回の予告時間を、記憶部１６に記憶させる。
【００８０】
ステップＳ１２６では、コントローラ１８は、ステップＳ１０８において更新した累積稼働時間、および記憶部１６に記憶されている寿命閾値に基づいて、寿命到達時期を推定する。推定後、プロセスはステップＳ１２７に進む。
【００８１】
ステップＳ１２７では、コントローラ１８は、ステップＳ１２６において推定した寿命の時期を予告する。予告後、プロセスはステップＳ１２８に進む。
【００８２】
ステップＳ１２８では、コントローラ１８は、ステップＳ１０８において更新した累積稼働時間が寿命閾値を超えているか否かを判別する。累積稼働時間が寿命閾値を超えている場合、プロセスはステップＳ１２９に進む。累積稼働時間が寿命閾値以下である場合、プロセスはステップＳ１０２に戻る。
【００８３】
ステップＳ１２９では、コントローラ１８は、寿命閾値の報知の許可を外部機器に問合せる。問合せ後、プロセスはステップＳ１３０に進む。
【００８４】
ステップＳ１３０では、コントローラ１８は、ステップＳ１２９における問合わせに対する許可を取得しているか否か判別する。許可を取得した場合、プロセスはステップＳ１３１に進む。許可を取得しなかった場合、プロセスはステップＳ１０２に戻る。コントローラ１８は、所定の待機時間だけ待機した後に、許可されているとみなすか否かの判別を自動的に行ってもよい。
【００８５】
ステップＳ１３１では、コントローラ１８は、寿命であることを報知する。報知後、プロセスはステップＳ１３２に進む。
【００８６】
ステップＳ１３２では、コントローラ１８は、連系リレー１５を系統解列させる。系統解列後、プロセスはステップＳ１０２に戻る。
【００８７】
以上のような構成の本実施形態の電力変換装置１０では、累積稼働時間が寿命閾値を超える場合に自身の寿命を報知する構成であり、かつ単位稼働時間に基づいて寿命閾値を更新する。電力が常時供給されない他の電力変換装置においては、電源回路部１４の稼働時間を積算した累積稼働時間と、設計寿命に相当する寿命閾値とを比較することにより、設計寿命への到達を判別する構成が考えられる。設計寿命に相当する寿命閾値は、一般的に想定される１日当たりの電源回路部１４の稼働時間と、設計寿命とに基づいて算出されうる。しかし、１日当たりの電源回路部１４の稼働時間は、電力源１１の設置地域および設置姿勢などにより変動する。それゆえ、固定的な寿命閾値を用いると、実際の累積稼働時間が実際に寿命閾値に達した時の経過時間と、設計寿命との差が大きくなりうる。一方、上述の構成の電力変換装置１０では、単位稼働時間を用いて寿命閾値を更新するので、電力源１１の設置状況に応じた寿命閾値が用いられ得る。したがって、電力変換装置１０は、電力が常時供給されない構成であっても、設計寿命の到達をより正確に報知し得る。また、電力変換装置１０は、既存の電力変換装置に対してソフトウェアの更新により製造し得るので、装置の煩雑化や製造コストを極端な増加を防ぎ得る。
【００８８】
また、本実施形態の電力変換装置１０では、単位稼働時間の経過を１日の経過とみなして経過日数が数えられる。このような構成により、電力変換装置１０では、電力変換装置１０の寿命判定の多様な機能を向上し得る。
【００８９】
また、本実施形態の電力変換装置１０では、電源回路部１４の停止後の次回の起動までの時間間隔が中断時間閾値以下である場合、当該停止までの単位稼働時間、および当該起動後の単位稼働時間の合計の時間の経過を１日の経過とみなして経過日数が数えられる。電力源１１が太陽電池である構成において電力源１１の発電中であっても、降雨および降雪などの自然要因により、電源回路部１４の稼働が中断しうる。同日中に電源回路部１４の稼働が中断すると、稼働の度に推定の経過日数が加算されうる。一方で上述の構成の電力変換装置１０では、同日中に電源回路部１４の稼働が中断されても、中断の前後に計測した単位稼働時間の経過が１日の経過日数として数えられ得る。したがって、電力変換装置１０では、コントローラ１８を稼働可能な電力が供給されている限り推定の経過日数の精度が向上するので、電力変換装置１０の寿命判定の多様な機能をいっそう向上し得る。
【００９０】
また、本実施形態の電力変換装置１０では、複数の日数に対応する単位稼働時間の平均値に基づいて、寿命閾値が更新される。このような構成により、電力変換装置１０では、測定毎にバラつき得る単位稼働時間の異常値を用いた寿命閾値の更新が防がれる。例えば、任意に選択される一点の単位稼働時間が、悪天候などにより通常時より極端に短い２時間である場合に、更新される寿命閾値は実際の設計寿命に対して短い時間になりうる。一方で、本実施形態の電力変換装置１０では、単位稼働時間の平均値が算出され得るので、設計寿命により適した寿命閾値が算出され得る。
【００９１】
また、本実施形態の電力変換装置１０では、単位稼働時間を平均化する複数の日数が１年の整数倍に実質的に等しい。電力源１１が太陽電池である構成において、電源回路部１４の稼働時間は日照時間に応じて変動し得る。日照時間は夏季および冬季などのように季節に応じて変動し得る。一方で、上述の構成の電力変換装置１０では、１年の整数倍の経過日数に相当する単位稼働時間を平均化することにより、季節による単位稼働時間の変動要因が低減され得る。したがって、電力変換装置１０では、設計寿命に一層適した寿命閾値が算出され得る。
【００９２】
また、本実施形態の電力変換装置１０では、累積稼働時間が初回の更新時間を超えたと判別する場合、寿命閾値の最初の更新が行われる。一般的に設計寿命は比較的長期であり、それに伴い寿命閾値も大きな値に設定されていることが一般的である。また、寿命閾値は、累積稼働時間が寿命閾値に到達する前に少なくとも１回行えば、設計寿命の到達時期をより正確に判別させ得る。それゆえ、上述の構成の電力変換装置１０では、推定される１日あたりの稼働時間の最低値未満で、初回の更新時間を予め定めておくことにより、不必要な頻度での更新をすることなく、電力源１１の設置が想定されるいかなる箇所においても寿命閾値が更新され得る。
【００９３】
また、本実施形態の電力変換装置１０では、累積稼働時間が予告時間を超えたと判別する場合、寿命の時期が予告される。このような構成により、電力変換装置１０は、寿命の到達前に、使用者に電力変換装置１０の修理または交換を意識させ得る。
【００９４】
また、本実施形態の電力変換装置１０では、異なる時期に取得した実時間の時間間隔を用いて、寿命閾値および累積稼働時間の少なくとも一方が補正される。このような構成により、電力変換装置１０では、実際の時間間隔と推定の経過日数の間隔とのズレの誤差が補正されるので、電力変換装置１０の設計寿命の到達をいっそう正確に報知し得る。
【００９５】
また、本実施形態の電力変換装置１０では、初回補正時間を超えたと判別する場合最初の補正を行い、最初の補正後に実行間隔を段階的に短縮しながら経過日数の補正が繰返される。このような構成により、電力変換装置１０では、長期のコントローラ１８の演算負担を軽減し、報知時期が近づくに連れて推定の経過日数の精度を向上し得る。したがって、電力変換装置１０では、精度を向上した推定の経過日数を用いて単位稼働時間の平均値が算出され得るので、設計寿命にさらに適した寿命閾値が算出され得る。
【００９６】
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。
【符号の説明】
【００９７】
１０  電力変換装置
１１  電力源
１２  商用系統
１３  負荷機器
１４  電源回路部
１５  連系リレー
１６  記憶部
１７  取得部
１８  コントローラ
【図１】
2020005423.tif 000003
【図２】
2020005423.tif 000004
【図３】
2020005423.tif 000005
【図４】
2020005423.tif 000006