(57)【要約】 【課題】電源装置の寿命予測をするためのロガー装置は、小さく作る必要があるのみならず、少なくとも同じ累積動作時間は動作する信頼性を有し、かつ、測定対象の電源装置が故障し電源供給が断たれたときにおいても、その時の情報をも記録するための短期間は動作をする必要がある。【構成】  電源が断たれる直前ないしその瞬間までの情報を記録できるように、少なくとも短時間の間、電源の供給を維持できるような手段を設けたことを特徴とする。【選択図】図１
2016136101.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視部と制御部と不揮発性メモリと電源維持部を有し、監視対象の電源装置から電源を供給される電源装置用ロガー装置であって、
前記監視部は、監視対象の電源装置を監視し、
前記制御部は、前記監視部が電源装置を監視した監視結果の値を不揮発性メモリに記録し、
前記電源維持部は、監視対象の電源装置から供給される電源が断たれたとしても、前記制御部が前記監視部が電源装置を監視した監視結果の値を前記不揮発性メモリに記録するのに必要な期間、前記監視部と前記制御部と前記不揮発性メモリへの電源供給を維持することを特徴とする、
電源装置用ロガー装置。
【請求項２】
前記監視部が、監視対象の電源装置の出力を監視する電源出力監視部、監視対象の電源装置に加わる加速度を測定する加速度センサ、監視対象の電源装置の温度を測定する温度センサを含むことを特徴とする請求項１記載の電源装置用ロガー装置。
【請求項３】
監視対象の電源装置から供給される電源が断たれたとしても、前記電源維持部からの逆流を防ぐ逆流防止部を更に有する請求項1又は２に記載の電源装置用ロガー装置。
【請求項４】
前記制御部が前記不揮発性メモリに記録する前記監視部が電源装置を監視した監視結果が、電源装置が起動から停止までの稼働期間における稼働時間、稼働期間の監視結果の値の平均値、稼働期間の監視結果の値の最大値、稼働期間の監視結果の値の最小値である請求項１〜３のいずれか一項に記載の電源装置用ロガー装置。
【請求項５】
前記不揮発性メモリに記録された監視結果の値を取り出すためのデータインターフェース部を更に有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の電源装置用ロガー装置。
【請求項６】
請求項1〜５のいずれか一項に記載の電源装置用ロガー装置を組み込んだ電源装置。
【発明の詳細な説明】
【発明が属する技術分野】
【０００１】
本発明は、電子機器に対して電源を供給する電源装置の使用状況に関する情報を記録する電源装置用ロガー装置、および、電源装置用ロガー装置を組み込んだ電源装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近の鉄道車両は、その信頼性の向上とメンテナンスの省力化を目的として、その制御を電子機器で行うようになっており、そのような電子機器を作動させるための電源装置も組み込まれている。そのような電源装置として、非特許文献３図４に示されるようなものをあげることができる。
【０００３】
鉄道車両の、更なる信頼性の向上とメンテナンスの省力化のためには、非特許文献１〜５で議論の対象となっているように、組み込まれる電子機器の信頼性の向上が課題となっているが、これら電子機器を動作させるための電源装置の故障は、それによって電源が供給されている電子機器すべてが動作を停止してしまうため、個々の電子機器の故障に比べ、より重要な問題となる。
【０００４】
一般的には、電源装置も含めた電子機器は、使用部品不良や製造ミス等による初期不良及び外乱等による偶発故障を除けば、設計時に設定した期待寿命、すなわち摩耗故障期間に至るまで正常な動作が期待できる。したがって、電子機器の累積動作時間が判れば電子機器の残存寿命が推定でき、故障する前に電子機器を交換することができる。
【０００５】
実際に鉄道車両の信頼性を向上させるためとして、これら電子機器に用いられる電子部品、回路基板等に、より信頼性が高く長寿命のものを用いたり、電子機器の構成を多重系とすることはよくおこなわれている。更に、これら電子機器の残存寿命を想定し、その時点に達する前に電子機器を予め修理したり、交換したりする予防保全も行われている。
【０００６】
しかしながら、鉄道車両に設置された電子機器についての、周囲温度、温度変化、振動等の動作環境は、屋内に設置される電子機器に比べ非常に苛酷なものであって、これが鉄道車両用の電子機器の寿命を短くする要因となっている。非特許文献１〜４に記載されているように、鉄道車両用の電子機器の故障の直接の原因の大きなものとして、機器内温度や周囲温度、それらの温度変化、振動が加わることによるはんだ接合部やアルミ電解コンデンサの劣化が挙げることができる。その中でも、非特許文献２に記載されるはんだ部とアルミ電解コンデンサの余寿命調査にもみられるように、電子機器全体の期待寿命において支配的な影響を及ぼす使用部品はアルミ電解コンデンサであることが知られている。
【０００７】
そして、通常の電子機器においても同様のことをいうことができるが、安定した電源を供給する必要のある電源装置にとって、アルミ電解コンデンサは省くことは更に技術的に難しく、電源装置は多数のアルミ電解コンデンサを用いざるを得ないのが現状である。
【０００８】
アルミ電解コンデンサの寿命は、温度を含む環境条件と電気的条件により大きな影響を受ける。電気的条件はほぼ設計条件により決定され経年変化は少ない。一方、環境条件においては、使用時の周囲温度による寿命への影響が著しく、静電容量（C）の減少、損失角の正接（tanδ）の増大となって現れる。この電気的特性の経年変化と周囲温度との間には実験的に（式１）が成立する。この式は、温度と化学反応速度に関して成立するアーレニウスの化学反応律則式に類似しており、温度とアルミ電解コンデンサの寿命との関係のアーレニウス則と呼ばれている。具体的には、周囲温度が１０℃低下すると寿命は２倍になり１０℃上昇すると寿命は１／２になる。このアーレニウス則を適用することよって周囲温度が判ればアルミ電解コンデンサの寿命を推定することができる。
Lx＝Lo・B(To−Tx)/10  ・・・（式１）
Lo：使用可能上限温度において定格電圧印加または定格リップル電流重畳時の規定寿命(hours)
Lx：実使用時の推定寿命(hours)
To：使用可能上限温度(℃)
Tx：実使用時の周囲温度(℃)
B ：温度加速係数(To以下においてB≒2)
そして、実際のアルミ電解コンデンサは、その使用可能上限温度と使用可能上限温度においての規定寿命が異なるものが各種製造されており、例えば、８５℃２０００時間、１０５℃２０００時間等が通常の製品であるが、１０５℃７０００時間や１０５℃１００００時間のような長寿命品も存在している。
【０００９】
したがって、電子機器の累積動作時間に加えてアルミ電解コンデンサの周囲温度すなわち電子機器内の温度を記録・読み出すことができれば、その電子機器で用いられているアルミ電解コンデンサの使用可能上限温度と使用可能上限温度においての規定寿命を用いて、電子機器の残存寿命をより精度よく推定することができる。
【００１０】
単に、電子機器の累積動作時間を計測するのみであれば、水銀タイマーのような電気化学式タイマーが昔から存在し、また、特許文献１に記載されているような通電時間計測回路も存在する。更に、特許文献２に記載されているような電源装置の使用周囲温度に対応した累積稼働時間に基づいて、装置の劣化と寿命を判別する装置も存在する。しかしながら、累積動作時間、機器内の温度や温度変化、振動をすべて記録する電子機器はなく、累積動作時間を計測する電子機器も多くはないので、一般的には、たとえば１日１０時間一定と仮定した１日あたりの稼働時間と、電子機器の出荷日や稼働開始日等を使用開始日と見なして算出した稼働日数を乗じて求まる時間を電子機器の累積動作時間とし、電子機器内の温度については使用環境から類推した温度を動作時の周囲温度としていた。すなわち、個々の鉄道車両、個々の電子機器の累積動作時間、機器内の温度や温度変化、振動やその他周囲環境は異なるにもかかわらず、同一種類の電子機器の耐用時間は実質的に一定のものであると想定して予防保全は行われていたので、必ずしも個々の鉄道車両、個々の電子機器に対して適切な時期に修理や交換が行われるとは限らなかった。
【００１１】
これに対し、個々の電子機器の累積動作時間、機器内の温度や温度変化、振動やその他寿命予測に必要な周囲環境についての情報を測定し記録しておき、その記録を用いて、その電子機器に関する寿命予測をする、いわゆる予知保全や状態監視保全を行うことができれば、より適切な時期にその電子機器に対する修理や交換を行うことができる。更に、このような記録があれば、修理や交換をする前に電子機器が故障してしまったとしても、その故障までの記録を用いることによって、具体的な故障の原因を的確に判断することができ、将来、同様の故障が起きることを予め予測することができるようになる。
【００１２】
更に、同様のことは、鉄道車両用電子機器に限らず、同様な過酷な環境で長期間高い信頼性を保った状態で動作する必要がある電子機器、例えば、自動車用、航空機用、船舶用の電子機器にもあてはまると言うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２０１１−１１４９５３号公報
【特許文献２】特開２００４−３２０８７０号公報
【特許文献３】特開２００４−３１７２３０号公報
【非特許文献】
【００１４】
【非特許文献１】大戸伸一「車両用電子機器の信頼性評価」, JR East Technical Review, No. 17, Autumn 2006, pp.7-12, (https://www.jreast.co.jp/development/tech/pdf_17/Tech-17-07-12.pdf)
【非特許文献２】松本隆「新幹線電車用電子機器の劣化評価」, JR East Technical Review, No. 17, Autumn 2006, pp.19-23, (https://www.jreast.co.jp/development/tech/pdf_17/Tech-17-19-23.pdf)
【非特許文献３】福田典子「鉄道車両を制御する電子部品」, RRR, Vol.66, No.1, Jan. 2009, pp.7-10, (http://bunken.rtri.or.jp/PDF/cdroms1/0004/2009/0004004896.pdf)
【非特許文献４】福田典子「車両用電子機器の故障の傾向と対策」, 鉄道総研報告, Vol.23, No.4, Apr. 2009, pp.47-50 (http://bunken.rtri.or.jp/doc/fileDown.jsp?RairacID=0001003181)
【非特許文献５】福田典子, 奥村正弘「車載用電子機器の更なる信頼性向上への取り組み」, RRR, Vol.68, No.7, Jul. 2011, pp.6-9, (http://bunken.rtri.or.jp/doc/fileDown.jsp?RairacID=0004005459)
【非特許文献６】「名刺サイズの組み込み用データロガーユニット Ｔｙｐｈｏｎ II」(http://www.toack.co.jp/dcms-download-file/index/path/uploadMediaPath/other/typhon.pdf/)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、このように個々の電子機器の累積動作時間、機器内の温度や温度変化、振動やその他必要な周囲環境についての情報を測定し記録することを実現するためには、累積動作時間、温度や振動を測定し記録するロガー装置を対象の電子機器に組み込む必要があり、ロガー装置自体を小さく作る必要があるのみならず、測定対象となる電子機器と少なくとも同じ累積動作時間は動作し、同じ温度や振動が加えられたとしても故障せず、測定対象となる電子機器が故障する直前ないしその瞬間の累積動作時間、周囲温度、温度変化、振動等の情報をも記録できるように構成する必要がある。
【００１６】
それに加えて、測定対象の電子機器が電源装置である場合には、ロガー装置自体に電源を供給する必要があることを考えると、測定対象の電源装置が故障し電源供給が断たれたときにおいても、累積動作時間、周囲温度、温度変化、振動等の情報をも記録できるようなロガー装置を構成する必要がある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の電源装置用ロガー装置は、測定対象の電源装置の累積動作時間、周囲温度、温度変化、振動等の情報を測定するロガー装置であって、その測定対象の電源装置から電源の供給を受けつつも、その電源装置が故障し電源の供給が断たれたとしても、その電源が断たれる直前ないしその瞬間までの累積動作時間、その時点での、周囲温度、温度変化、振動等の情報を記録できるように、少なくとも短時間の間、電源の供給を維持できるような手段を設けたことを特徴とする電源装置用ロガー装置である。
【発明の効果】
【００１８】
ロガー装置のために独立した電源装置を設けないことによってロガー装置自体の大きさを小さく保ちつつ、独立した電源装置を設けなかった結果として部品点数を少なくしロガー装置自体の信頼性を高く保ち、且つ、累積動作時間、周囲温度、温度変化、振動等の必要な情報を記録できるようにすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】第１実施例のブロック図である。
【図２】温度測定のためのプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図３】温度測定の測定結果を不揮発性メモリ１３０に転送するためのプログラムのアルゴリズムを示すフローチャートである。
【図４】不揮発性メモリ１３０に記憶される温度に関するデータのデータフォーマットである。
【図５】第２実施例のブロック図である。
【図６】第２実施例の変形例のブロック図である。
【図７】第３実施例のブロック図である。
【図８】第４実施例のブロック図である。
【図９】第５実施例のブロック図である。
【図１０】第５実施例で用いられるロガー装置の一例の外観である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。各実施例で共通する構成部分については、理解を助けるため、共通する番号を付与している。
【実施例１】
【００２１】
図１に示されるのは、本発明の第１実施例である。
【００２２】
電源装置１は、本発明の電源装置用ロガー装置が測定対象とする電源装置であって、電子機器２−１〜２−ｎに対して直流電源を供給している。
【００２３】
ロガー装置１００が、本発明の電源装置用ロガー装置であって、測定対象である電源装置１の出力を監視する電源出力監視部１１１、電源装置１に加えられる振動を監視する加速度センサ１１２、電源装置１の温度を監視する温度センサ１１３、タイマー１２０、不揮発性メモリ１３０、制御部１４０、電源維持部１５０、電圧安定化部１６０によって構成されている。
【００２４】
電源出力監視部１１１は、アナログ・ディジタル変換器(Ａ／Ｄコンバータ)を中心として構成され、電源装置１の出力を監視する。測定の容易さを考えると、通常、監視の対象となるのは電源装置１の出力電圧であるが、出力電圧に加え、出力電流を監視の対象としてもよい。
【００２５】
加速度センサ１１２、温度センサ１１３も、電源装置１に加えられる振動、電源装置の温度を監視するものであるが、本発明の電源装置用ロガー装置が寿命予測を目的とするものであることを考えると、加速度センサ１１２、温度センサ１１３は、特に精度の高いものである必要はない。
【００２６】
これら電源出力監視部１１１、加速度センサ１１２、温度センサ１１３は、いずれも電源装置１を監視するためのものであるので、全体として、監視部１１０を構成する。監視部１１０は、これら電源出力監視部１１１、加速度センサ１１２、温度センサ１１３以外に、湿度センサ等、寿命予測に有用な物理量を測定するセンサを含んでもよい。また、監視部１１０は、加速度センサ１１２、温度センサ１１３のいずれかを欠いてもよいが、既に述べたように、鉄道車両用の電子機器の故障の直接の原因の大きなものとして、機器内温度や周囲温度、それらの温度変化、振動が加わることによるはんだ接合部やアルミ電解コンデンサの劣化が挙げられていることから、加速度センサ１１２、温度センサ１１３のいずれかを欠くことは寿命予測の精度を下げることとなる。
【００２７】
タイマー１２０は、水晶発振器とカウンター等で構成され、割り込み等を用いて、繰り返し、一定時間が経過したことを制御部１４０に通知する。本発明の電源装置用ロガー装置が、電子機器に関する寿命予測を目的として稼働時間を測定するものであることから、稼働時間の測定精度は必ずしも高くなくてよいこと、また、稼働開始時刻、終了時刻や、その他の異常事象が発生した時刻を測定することは必ずしも必要ではないことから、タイマー１２０についても、その時間計測の精度が特に高いものである必要はない。
【００２８】
不揮発性メモリ１３０は、ロガー装置１００が電源装置１を監視した監視結果を記録するものであって、監視結果を記録するために必要な容量を有している。この不揮発性メモリ１３０は、記録された監視結果を取り出すために、ソケットやコネクタを用いて、取り外し可能に構成することが望ましい。
【００２９】
制御部１４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭその他で構成され、主に、タイマー１２０からの通知に基づいて、一定時間が経過するたびに、電源出力監視部１１１、加速度センサ１１２、温度センサ１１３の出力を監視する。
【００３０】
また、この制御部１４０は、低電圧検知部１４１を含んでいる。制御部１４０は、低電圧検知部１４１を用いて、電源出力監視部１１１から出力される電源装置１の電圧の値を監視し、その値が一定の閾値より低い値となったこと、すなわち、電源装置１からの電源供給が断たれたことを検知し、それに基づいて、電源装置１の稼働時間と、電源出力監視部１１１、加速度センサ１１２、温度センサ１１３の出力を監視した結果を不揮発性メモリ１３０に記録する。低電圧検知部１４１は、制御部１４０が含むＣＰＵによって実行されるソフトウェアで実現されても、また、電圧比較器等を用いたハードウェアで実現され制御部１４０に検知結果を割り込み等で通知するものでもよく、また、電源装置１からの電源供給が瞬断したにすぎない場合には、それを電源供給が断たれたものと判断しないようなものとしてもよい。
【００３１】
ロガー装置１００は、測定対象の電源装置１から電源を供給されるものであるが、測定対象の電源装置１が故障し、電源装置１からの直流電源の供給が断たれた場合でも、直流電源が断たれる直前ないしその瞬間までの累積動作時間、その時点での、周囲温度、温度変化、振動等の情報を記録できるように、少なくとも短時間の間、電源の供給を維持する必要がある。電源維持部１５０は、これを目的として設けられたものである。一般の電子機器において、このような目的には、一次電池ないし二次電池を用いることが一般的であるが、一次電池、二次電池のいずれであっても、その寿命は長くはない。本発明の電源装置用ロガー装置が最終的に組み込まれる鉄道車両の耐用年数や検査周期と、一次電池、二次電池の寿命を考えると、電源維持部１５０として一次電池、二次電池を採用することは適切ではなく、それらより格段に寿命の長いコンデンサを採用することが適切である。なお、コンデンサの中でも容量の多いものとして一般的な電解コンデンサや電気二重層コンデンサは、必ずしも必要な寿命を有しているとは限らず、必要な寿命を有する代わりにより容量が小さいコンデンサを電源維持部１５０として採用する必要があることを考えると、電源出力監視部１１１、加速度センサ１１２、温度センサ１１３、タイマー１２０、不揮発性メモリ１３０、制御部１４０は、それらの消費電力をできるだけ小さくするよう構成する必要がある。
【００３２】
電圧安定化部１６０は、電源装置１から供給される電源の供給電圧を、電源出力監視部１１１、加速度センサ１１２、温度センサ１１３、タイマー１２０、不揮発性メモリ１３０、制御部１４０が必要とする電圧に変換する回路であるが、電源装置１から供給される電源の供給電圧と、電源出力監視部１１１、加速度センサ１１２、温度センサ１１３、タイマー１２０、不揮発性メモリ１３０、制御部１４０が必要とする電圧が一致する場合には、必ずしも、この電圧安定化部１６０は必要ではなく省略することが可能である。
【００３３】
次に、ロガー装置１００の動作について説明する。
【００３４】
本実施例の、ロガー装置１００の測定対象は、測定対象の電源装置１の起動から停止までの稼働時間、出力電圧、加速度、温度である。単純に、電源装置１の起動時刻、停止時刻と、一定の時間間隔ごとに、出力電圧、加速度、温度を、不揮発性メモリ１３０に記録することでも、ロガー装置１００の目的は達成することができるが、そのように記録すると、不揮発性メモリ１３０の記憶容量として非常に大きいものが必要となる。
【００３５】
本発明の電源装置用ロガー装置の目的が、測定対象の電源装置１の寿命予測であることを考えると、そのように精度の高いデータは必要としないので、不揮発性メモリ１３０の記憶容量を低減するために、測定した値から何らかの形の代表値を求め、それを不揮発性メモリ１３０に記録することが適切である。
【００３６】
その具体的な例を以下に示す。
【００３７】
図２，３に、制御部１４０で実行される、温度測定のためのプログラムのアルゴリズムを示すフローチャート、図４に、最終的に不揮発性メモリ１３０に記憶される温度に関するデータのデータフォーマットを示す。
【００３８】
まず、図２に記載される処理について説明する。この処理は実際に温度を測定する処理である。
【００３９】
電源装置１が起動し、電源の供給を開始すると、供給される電源を受けてロガー装置１００も動作を開始する。制御部１４０のＣＰＵは、制御部１４０のＲＡＭ上に、図４に示される平均回数ＡＶＧcount４１０、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０を記憶できる記憶領域、及び、一定回数(例えば、６００回)の計測データを記憶できる領域を確保し、確保された領域の平均回数ＡＶＧcount４１０、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０の値を初期値(例えば、０)とする(ステップＳ２１０)。
【００４０】
ロガー装置１００の動作の開始とともに、タイマー１２０も動作を開始し、一定時間が経過したことを制御部１４０に通知する。制御部１４０のＣＰＵは、その通知に従い、ある短い測定間隔(例えば、１００ｍｓ) 毎に、温度センサ１１３からその時点での温度を表す値を取り込み、制御部１４０内のＲＡＭに書き込む(ステップＳ２２０)。ある一定の計測期間(例えば、１分間)の計測、言い換えれば、一定回数(例えば、６００回)の計測をした後(ステップＳ２３０)、制御部１４０のＣＰＵは、ＲＡＭに記憶されている一定回数の温度計測データを平均し、その計測期間の平均温度Ｔを求める(ステップＳ２４０)。この処理は、計測時の異常値が、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０へ影響を与えることを除くためのものであるが、同様の目的を達成するために、計測期間の計測値の中から、統計的に異常値を判別して棄却し、残った計測値からその後の処理を行うものでもよい。
【００４１】
制御部１４０のＣＰＵは、制御部１４０のＲＡＭから、平均回数ＡＶＧcount４１０、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０を読み出し(ステップＳ２５０)、求めた計測期間の平均温度Ｔと、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０を、平均回数ＡＶＧcount４１０を用いて重み付けをして平均することで、その時点まで稼働期間の平均温度ＴAVG４２０を更新するとともに、平均回数ＡＶＧcount４１０に１を加算・更新する(ステップＳ２６０)。
【００４２】
更に、制御部１４０のＣＰＵは、制御部１４０のＲＡＭ上の稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０の値と、計測期間の平均温度Ｔを比較し、必要に応じて、制御部１４０のＲＡＭ上の稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０を更新する(ステップＳ２７０)。
【００４３】
この時、必要であれば、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０について更新を行った時点の平均回数ＡＶＧcount４１０を、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０と組み合わせて制御部１４０のＲＡＭに記録し、稼働期間の間の何時の時点で、温度が最大となったか、最小となったかを記録するようにしてもよい。その場合は、測定対象の電源装置１が搭載される鉄道車両の運行記録から、それぞれの稼働期間が実際にどの時刻に開始したのかを特定し、その時刻と組み合わせて、これらの値を用いることによって、最大温度、最小温度がどの時刻で発生したかを特定することとなる。
【００４４】
次に、図３に記載される処理について説明する。この処理は、図２に記載される処理による温度測定の測定結果を不揮発性メモリ１３０に転送する処理である。
【００４５】
図２に記載される処理は、電源装置１が停止し、それからの電源供給が断たれ制御部１４０の動作が停止するまで行われることとなる。しかしながら、図２に記載されている処理のみでは、平均回数ＡＶＧcount４１０、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０は、制御部１４０のＲＡＭに記憶されているので、電源供給が断たれ制御部１４０の動作が停止するのと同時に消失することとなる。図３に記載される処理は、それを防ぐための処理である。
【００４６】
制御部１４０の低電圧検知部１４１が、電源装置１による電源供給が断たれことを検知する(ステップＳ３１０)と、制御部１４０のＣＰＵは、不揮発性メモリ１３０上の未使用領域に、制御部１４０のＲＡＭに記憶されている平均回数ＡＶＧcount４１０、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０を転送する領域を確保する(ステップＳ３２０)。
【００４７】
その後、制御部１４０のＣＰＵは、制御部１４０のＲＡＭから、平均回数ＡＶＧcount４１０、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０を読み出し、不揮発性メモリ１３０上の先ほど確保した領域に転送する(ステップＳ３３０)。
【００４８】
このように処理することによって、不揮発性メモリ１３０には、最悪でも、電源供給が断たれる直前までの(例えば、１分前までの)温度計測データを基とした、平均回数ＡＶＧcount４１０、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０が記憶されていることとなる。
【００４９】
ここで、不揮発性メモリ１３０に記憶されている平均回数ＡＶＧcount４１０は、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０を求めるために何回平均したかを表しているが、この平均は、ある一定の計測期間(例えば、１分間)ごとに行われているから、この平均回数ＡＶＧcount４１０から、電源装置１の起動した時点から、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０を最後に求めた時点、すなわち、電源装置１の起動から停止までの稼働期間における稼働時間を求めることができる。
【００５０】
既にのべたように、制御部１４０は、図３に示される処理を実行することによって、不揮発性メモリ１３０上に、図４に示される平均回数ＡＶＧcount４１０、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０を記憶できる記憶領域を稼働期間毎に確保し、過去のデータに上書きをしないので、測定対象となる電源装置１の累積稼働時間は、不揮発性メモリ１３０に記憶されている、それぞれの稼働期間の平均回数ＡＶＧcount４１０から稼働時間を求め、それを累積して求めることができる。
【００５１】
更に、電源装置１からの電源供給が断たれたとしても、電源維持部１５０がロガー装置１００への電源の供給を維持するので、制御部１４０のＣＰＵが不揮発性メモリ１３０の値を更新する期間に電源が断たれること、すなわち、図３のフローチャートの処理が実行されている途中で電源が断たれることにより処理が中断することが無く、不揮発性メモリ１３０上の平均回数ＡＶＧcount４１０、稼働期間の平均温度ＴAVG４２０、稼働期間の最大温度Ｔmax４３０、稼働期間の最小温度Ｔmin４４０の間で齟齬が生じたり、それらに異常な値が記録されることが無い。そのため、電源維持部１５０は、制御部１４０の低電圧検知部１４１が、電源装置１による電源供給が断たれことを検知してから、制御部１４０のＣＰＵによる図３の処理の実行が完了できるだけの時間、ロガー装置１００への電源の供給を維持する容量が必要となる。
【００５２】
また、不揮発性メモリ１３０への書込可能回数はあまり多くないが、図２，３に記載される処理では、不揮発性メモリ１３０への書き込みが、低電圧検知部１４１が電源装置１による電源供給が断たれことを検知したときにのみ行われるので、不揮発性メモリ１３０の書込可能回数が問題となることもない。
【００５３】
その他の測定対象、すなわち、出力電圧、加速度についても、基本的には同様のアルゴリズムによって測定することができ、その場合、平均回数ＡＶＧcount４１０については、全ての測定対象に対し共通の値を用いることができる。
【００５４】
しかし、同様のアルゴリズムを用いる場合であっても、測定対象の物理量の特性に従って、測定間隔と計測期間を変更することが通常必要である。例えば、電源装置１に加えられる振動を示す値である加速度は、出力電圧や温度に比べ、急激に変化するものであるから、測定間隔や計測期間は短くすることが望ましい。
【００５５】
また、電源装置１の出力電圧の測定については、電源装置１による電源供給が断たれる直前の値を、稼働期間の供給最小電圧として誤測定することを避けるために、電源装置１の出力電圧の計測値のうち、電源供給が断たれる直前の一定期間については、稼働期間の供給最小電圧を決定する対象から、排除することが望ましい。
【００５６】
加えて、本実施例では、測定間隔や計測期間は一定であることを前提としているが、例えば、特許文献３に記載されるように、突発現象の発生時に対処するために、測定間隔や計測期間を適応的に可変するように構成してもよい。ただし、その場合には、平均回数ＡＶＧcount４１０から稼働時間を求めることが難しくなるため、稼働時間を別途測定することが望ましい。
【実施例２】
【００５７】
図５に示されるのは、本発明の第２実施例である。
【００５８】
第１実施例との相違は、電源装置１と電源維持部１５０の間に、逆流防止部５１０を挿入した点である。
【００５９】
既に述べたように、電源維持部１５０は、短時間、ロガー装置１００への電源の供給を維持するものであるが、図１のように単純に電源入力部に並列にコンデンサを挿入した形で実現すると、電源装置１からの電源の供給が断たれた時点で、コンデンサに蓄積された電荷は、ロガー装置１００への電源の供給を維持するのみならず、電子機器２−１〜２−ｎを経由して放電することとなる。電子機器２−１〜２−ｎの消費電力が小さい場合には特に問題は無いが、必ずしも常にそうであるとはいえないので、逆流防止部５１０を挿入した方が望ましいといえる。この逆流防止部５１０はダイオードやトランジスタによるスイッチ、リレー等でも実現することができるが、ロガー装置１００の消費電力が大きくないことを考えると、直列に抵抗を挿入するだけでも、電源供給時の電圧降下の問題は無く、逆流防止に必要な効果を得ることができる。
【００６０】
更に、電圧安定化部１６０を介して電流が逆流することは通常無いことを考えると、図６に示した第２実施例の変形例のように、電源維持部１５０と電圧安定化部１６０の位置を入れ替え、電圧安定化部１６０に逆流防止部５１０としての機能をも持たせても、同様の効果を得ることができる。
【実施例３】
【００６１】
図７に示されるのは、本発明の第３実施例である。
【００６２】
第１，２実施例は、電源装置１は、電子機器２−１〜２−ｎに対して直流電源を供給し、ロガー装置１００も、電源装置１から直接直流電源が供給されることを前提としている。
【００６３】
これに対し、第３実施例では、電源装置１は、電子機器２−１〜２−ｎに対して交流電源を供給するものであって、図６に示した第２実施例の変形例と比較すると、ロガー装置１００が、電圧安定化部１６０の代わりに、電源変換部７１０を有する点が異なる点である。この電源変換部７１０は、入力される交流電源をロガー装置１００に必要な直流電源に変換する。
【００６４】
この第３実施例では、電源出力監視部１１１の監視の対象が、直流ではなく交流となることを考えると、第１，２実施例のように出力電圧や出力電流を監視対象とするのみならず、必要に応じて、周波数、力率等の交流に特有の値を監視対象としてもよい。
【実施例４】
【００６５】
図８に示されるのは、本発明の第４実施例である。
【００６６】
第１〜３実施例では、不揮発性メモリ１３０は、記録された監視結果を取り出すために、取り外し可能に構成するのが望ましい。
【００６７】
しかしながら、このように取り外し可能に構成するためには、不揮発性メモリ１３０を接続するためのコネクタやソケットを用いる必要性があるが、このようなコネクタやソケットは、本発明の電源装置用ロガー装置が用いられる鉄道車両のような振動や粉塵の多い場所での信頼性が必ずしも高いということはできない。
【００６８】
第４実施例は、不揮発性メモリ１３０を取り外し不可能な形で取り付けるとともに、データを取りだすためのデータインターフェース(データＩ／Ｆ)８１０を設けたものである。
【００６９】
このデータインターフェース(データＩ／Ｆ)８１０は、ロガー装置１００が記録した情報を取出し、解析するためのコンピュータと接続するためものであって、独自のプロトコルを用いたものでも、従来からよく用いられているインターフェース規格である、ＲＳ−２３２Ｃ、ＵＳＢのような接触型のインターフェースや、ＩｒＤＡ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＮＦＣのような非接触型のインターフェースを用いたものでもよい。制御部１４０は、データインターフェース(データＩ／Ｆ)８１０を介してコンピュータが接続されたことを検知し、コンピュータの指示に従って不揮発性メモリ１３０からデータを読み出し、コンピュータに転送する。
【００７０】
したがって、このデータインターフェース(データＩ／Ｆ)８１０は、ロガー装置１００が電源装置１を監視するために動作している期間は、逆に動作する必要が無いので、電源維持部１５０による電源の供給の維持の対象とする必要が無い。そのため、電源出力監視部１１１、加速度センサ１１２、温度センサ１１３、タイマー１２０、不揮発性メモリ１３０、制御部１４０に対する電源の供給と、データインターフェース(データＩ／Ｆ)８１０への電源の供給を独立させ、前者については電源維持部１５０によって電源の供給を維持するが、後者については、例えば、そのようなことは行わない、又は、ロガー装置１００から記録した情報を取出し、解析するためにコンピュータと接続したときのみ、電源を供給するように構成してもよい。
【実施例５】
【００７１】
図９に示されるのは、本発明の第５実施例である。
【００７２】
第１〜４実施例では、電源装置１の外部にロガー装置１００を置く形となっているが、第５実施例では、電源装置１の内部にロガー装置１００を組み込んだのが主に異なる点である。第１〜４実施例のように、電源装置１の外部にロガー装置１００を置いた場合には、電源装置１に加わる振動や温度を適切に測定するために、加速度センサ１１２、温度センサ１１３をどのようにして設置するのかが問題となる。これに対し、電源装置１の内部にロガー装置１００を組み込んだ場合には、加速度センサ１１２、温度センサ１１３をロガー装置１００の本体と一体化させた場合であっても、電源装置１に加わる振動や温度を適切に測定することができることとなる。更に、図１０に示されるようにハイブリッドＩＣの形でロガー装置１００を一体化・小型化すれば、その結果として、ロガー装置１００を電源装置１に組み込むことが容易となるのみならず、ロガー装置１００自体の信頼性がより高くなり、保守が容易となる。なお、この場合には、通常、第４実施例と同様に不揮発性メモリ１３０を取り外し不可能な形で取り付けることとなるから、データを取りだすためのデータインターフェース(データＩ／Ｆ)８１０をも設けることとなる。また、ロガー装置１００に供給される電源を、電源装置１から電子機器２−１〜２−ｎに供給される電源からとる必要は必ずしも無く、電源装置１内部の制御回路で用いられる電源からロガー装置１００に電源を供給しても良いが、その場合でも、電源装置１が停止すると制御回路で用いられる電源も停止するのが通常であるから、電源維持部１５０を省略することはできない。
【符号の説明】
【００７３】
１              電源装置
２−１〜２−ｎ  電子機器
１００            ロガー装置
１１０            監視部
１１１            電源出力監視部
１１２            加速度センサ
１１３            温度センサ
１２０            タイマー
１３０            不揮発性メモリ
１４０            制御部
１４１            低電圧検知部
１５０            電源維持部
１６０            電圧安定化部
４１０            平均回数
４２０            稼働期間の平均温度
４３０            稼働期間の最大温度
４４０            稼働期間の最小温度
５１０            逆流防止部
７１０            電源変換部
８１０            データインターフェース(データＩ／Ｆ)
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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