JP2021108523A - Cooling abnormality determination device and cooling abnormality determination method - Google Patents

Abstract

To detect an abnormality of a cooling system speedily and with high accuracy.SOLUTION: A cooling abnormality determination device 10 comprises: a storage unit 11 that stores a current-temperature map indicating characteristics of measured values of a current flowing in a heating component 21 and a temperature of a cooling fin 23 when a cooling system 31 is normal; and a determination unit 12 that acquires a detected value t of the temperature of the cooling fin 23 and a detected value i of the current flowing in the heating component 21, calculates a normal temperature T of the cooling fin 23 from the current-temperature map and the detected value i of the current, and determines that there is an abnormality in the cooling system 31 when a state where the detected value t of the temperature is above the normal temperature T beyond a threshold value continues beyond a threshold value time.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、冷却系の異常を判定する冷却異常判定装置及び冷却異常判定方法に関するものである。 The present invention relates to a cooling abnormality determination device for determining an abnormality in a cooling system and a cooling abnormality determination method.

従来、冷却ファンモータの異常を検知する方法が知られている。例えば、特許文献１に記載の技術では、電力変換器を備える無停電電源装置において、冷却フィンの温度に基づき、冷却ファンの故障台数（規定値）を設定している。特許文献２に記載の技術では、電力変換器を備える無停電電源装置において、筐体内部の温度に基づき、冷却ファンの故障台数（規定値）を設定している。 Conventionally, a method of detecting an abnormality in a cooling fan motor has been known. For example, in the technique described in Patent Document 1, in an uninterruptible power supply equipped with a power converter, the number of failed cooling fans (specified value) is set based on the temperature of the cooling fins. In the technique described in Patent Document 2, in an uninterruptible power supply equipped with a power converter, the number of failed cooling fans (specified value) is set based on the temperature inside the housing.

また、特許文献３に記載の技術では、電力変換器を備える空気調和機において、電力変換器から冷却ファンモータへの出力電流から、冷却ファンモータの回転数に基づく脈動成分を抽出し、脈動成分の大きさを示す脈動量を算出し、脈動量を閾値と比較することにより、冷却ファンモータの異常を判定している。 Further, in the technique described in Patent Document 3, in an air conditioner provided with a power converter, a pulsating component based on the rotation speed of the cooling fan motor is extracted from the output current from the power converter to the cooling fan motor, and the pulsating component is extracted. The abnormality of the cooling fan motor is determined by calculating the pulsation amount indicating the magnitude of the pulsation amount and comparing the pulsation amount with the threshold value.

また、特許文献４に記載の技術では、モータ駆動部を備える真空ポンプ用電源装置において、筐体内部の温度を検出し、温度上昇率が設定された判定値以上となる場合に、冷却ファンモータが停止していると判断している。 Further, in the technique described in Patent Document 4, in the power supply device for a vacuum pump provided with a motor drive unit, when the temperature inside the housing is detected and the temperature rise rate becomes equal to or higher than the set determination value, the cooling fan motor Is determined to be stopped.

特開２０１５−１５６７４６号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-156746 特開２０１５−１５６７４５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-156745 特開２０１５−８１６９３号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2015-81693 特開２０１７−１２９０９５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2017-129095

しかしながら、従来の技術では、次のような問題があった。特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、冷却ファンの故障台数が冷却フィン又は筐体内部の温度に基づく規定値に達するまで、重故障の発生を検知することができず、電力変換器が生産設備などに使用されていた場合に、負荷が最大となる運転状態の途中で運転の停止を余儀なくされるおそれがある。特許文献３に記載の技術では、電力変換器から冷却ファンモータへの出力電流を検出し、脈動量を算出する装置が別途必要となる。特許文献４に記載の技術では、温度上昇率は負荷電流により変化するため、判定値の設定は難しく、中程度の負荷では異常検出できないおそれがある。 However, the conventional technique has the following problems. With the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the occurrence of a serious failure cannot be detected until the number of failures of the cooling fan reaches a specified value based on the temperature inside the cooling fin or the housing, and the power converter cannot be detected. If is used for production equipment, etc., there is a risk that the operation will be stopped in the middle of the operating state where the load is maximized. In the technique described in Patent Document 3, a device that detects the output current from the power converter to the cooling fan motor and calculates the pulsation amount is separately required. In the technique described in Patent Document 4, since the temperature rise rate changes depending on the load current, it is difficult to set the determination value, and there is a possibility that an abnormality cannot be detected with a medium load.

インバータなどの半導体電力変換器やモータを冷却するために冷却ファンモータが用いられるが、その冷却ファンモータの寿命は、半導体電力変換器やモータに比べて短く、冷却ファンモータの故障により、２次的に半導体電力変換器やモータを破損してしまうことがある。そのため、冷却ファンモータの異常を迅速且つ高精度に検出することが望まれている。 A cooling fan motor is used to cool a semiconductor power converter such as an inverter or a motor, but the life of the cooling fan motor is shorter than that of the semiconductor power converter or motor, and it is secondary due to a failure of the cooling fan motor. The semiconductor power converter and the motor may be damaged. Therefore, it is desired to detect an abnormality of the cooling fan motor quickly and with high accuracy.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、冷却系の異常を迅速且つ高精度に検知することが可能な冷却異常判定装置及び冷却異常判定方法を提供することにある。 An object of the present invention made in view of such circumstances is to provide a cooling abnormality determination device and a cooling abnormality determination method capable of detecting an abnormality in a cooling system quickly and with high accuracy.

一実施形態に係る冷却異常判定装置は、発熱部品を冷却するための冷却フィン及び冷却ファンモータを有する冷却系の異常を判定する冷却異常判定装置であって、前記冷却系が正常である場合の、前記発熱部品に流れる電流と前記冷却フィンの温度との実測値の特性を示す電流−温度マップを予め記憶する記憶部と、前記冷却フィンの温度の検出値ｔ、及び前記発熱部品に流れる電流の検出値ｉを取得し、前記電流−温度マップ及び前記電流の検出値ｉから、前記冷却フィンの正常温度Ｔを求め、前記温度の検出値ｔが前記正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態が閾値時間を超えて継続した場合に、前記冷却系に異常があると判定する判定部と、を備えることを特徴とする。 The cooling abnormality determination device according to one embodiment is a cooling abnormality determination device that determines an abnormality in a cooling system having cooling fins and a cooling fan motor for cooling heat-generating parts, and the cooling system is normal. , A storage unit that stores in advance a current-temperature map showing the characteristics of the measured values of the current flowing through the heating component and the temperature of the cooling fin, the detected value t of the temperature of the cooling fin, and the current flowing through the heating component. The normal temperature T of the cooling fin is obtained from the current-temperature map and the current detection value i, and the temperature detection value t is higher than the normal temperature T by exceeding a threshold value. It is characterized by including a determination unit for determining that there is an abnormality in the cooling system when the state continues beyond the threshold time.

さらに、一実施形態において、前記判定部は、前記電流の検出値ｉが大きい値から小さい値に遷移した際には、前記温度の検出値ｔが上昇する場合、又は前記温度の検出値ｔの飽和後に、該温度の検出値ｔが前記正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い場合に、前記冷却系に異常があると判定してもよい。 Further, in one embodiment, the determination unit determines that the temperature detection value t rises when the current detection value i changes from a large value to a small value, or that the temperature detection value t After saturation, if the detected value t of the temperature is higher than the normal temperature T by a threshold value, it may be determined that there is an abnormality in the cooling system.

また、一実施形態に係る冷却異常判定装置は、発熱部品を冷却するための冷却フィン及び冷却ファンモータを有する冷却系の異常を判定する冷却異常判定装置であって、前記冷却系が正常である場合の、前記発熱部品に流れる電流と前記冷却フィンの温度との実測値の特性を示す電流−温度マップを記憶する記憶部と、前記冷却フィンの温度の検出値ｔ、及び前記発熱部品に流れる電流の検出値ｉが前記冷却フィンの温度上昇の時定数を有するフィルタを通過した後の電流の検出値ｉ’を取得し、前記電流−温度マップ及び前記電流の検出値ｉ’から、前記冷却フィンの正常温度Ｔを求め、前記温度の検出値ｔが前記正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態となった場合に、前記冷却系に異常があると判定する判定部と、を備えることを特徴とする。 Further, the cooling abnormality determination device according to one embodiment is a cooling abnormality determination device that determines an abnormality in a cooling system having cooling fins and a cooling fan motor for cooling heat generating parts, and the cooling system is normal. In this case, a storage unit that stores a current-temperature map showing the characteristics of the measured values of the current flowing through the heat generating component and the temperature of the cooling fin, the detected value t of the temperature of the cooling fin, and flowing through the heat generating component. The current detection value i'after the current detection value i has passed through the filter having the time constant of the temperature rise of the cooling fin is acquired, and the cooling is performed from the current-temperature map and the current detection value i'. It is provided with a determination unit for determining the normal temperature T of the fins and determining that the cooling system has an abnormality when the detected value t of the temperature exceeds the threshold value and becomes higher than the normal temperature T. It is characterized by.

さらに、一実施形態において、前記電流−温度マップは、前記発熱部品に各電流を前記温度の検出値が飽和するまで流し、各電流に対する飽和時の温度の検出値を記録することで作成され、前記時定数は、前記温度の検出値が飽和するまでの時間を測定することで決定されてもよい。 Further, in one embodiment, the current-temperature map is created by passing each current through the heat generating component until the detected value of the temperature is saturated and recording the detected value of the temperature at the time of saturation for each current. The time constant may be determined by measuring the time until the detected value of the temperature is saturated.

また、一実施形態に係る冷却異常判定方法は、発熱部品を冷却するための冷却フィン及び冷却ファンモータを有する冷却系の異常を判定する冷却異常判定方法であって、前記冷却系が正常である場合の、前記発熱部品に流れる電流と前記冷却フィンの温度との実測値の特性を示す電流−温度マップを記憶するステップと、前記冷却フィンの温度の検出値ｔ、及び前記発熱部品に流れる電流の検出値ｉを取得し、前記電流−温度マップ及び前記電流の検出値ｉから、前記冷却フィンの正常温度Ｔを求め、前記温度の検出値ｔが前記正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態が閾値時間を超えて継続した場合に、前記冷却系に異常があると判定するステップと、を含むことを特徴とする。 Further, the cooling abnormality determination method according to one embodiment is a cooling abnormality determination method for determining an abnormality of a cooling system having cooling fins and a cooling fan motor for cooling heat generating parts, and the cooling system is normal. In this case, a step of storing a current-temperature map showing the characteristics of the measured values of the current flowing through the heating component and the temperature of the cooling fin, the detected value t of the temperature of the cooling fin, and the current flowing through the heating component. The normal temperature T of the cooling fin is obtained from the current-temperature map and the current detection value i, and the temperature detection value t is higher than the normal temperature T by exceeding a threshold value. It is characterized by including a step of determining that there is an abnormality in the cooling system when the state continues beyond the threshold time.

本発明によれば、冷却系の異常を迅速且つ高精度に検知することが可能となる。 According to the present invention, it is possible to detect an abnormality in the cooling system quickly and with high accuracy.

第１の実施形態に係る冷却システムの構成例を示す図である。It is a figure which shows the structural example of the cooling system which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る冷却システムにおける冷却異常判定方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the cooling abnormality determination method in the cooling system which concerns on 1st Embodiment. 第１の実施形態に係る冷却システムの電流−温度マップの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the current-temperature map of the cooling system which concerns on 1st Embodiment. 第２の実施形態に係る冷却システムを示す図である。It is a figure which shows the cooling system which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る時定数決定部により決定される時定数の求め方を説明する図である。It is a figure explaining the method of obtaining the time constant determined by the time constant determination part which concerns on 2nd Embodiment. 第２の実施形態に係る冷却システムにおける冷却異常判定方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the cooling abnormality determination method in the cooling system which concerns on 2nd 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.

＜第１の実施形態＞
第１の実施形態に係る冷却システムについて説明する。図１は、第１の実施形態に係る冷却システムの構成例を示す図である。図１に示す例では、冷却システム１は、冷却異常判定装置１０と、電気機器２０と、冷却ファンモータ３０と、警報器４０と、を備える。 <First Embodiment>
The cooling system according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a cooling system according to the first embodiment. In the example shown in FIG. 1, the cooling system 1 includes a cooling abnormality determination device 10, an electric device 20, a cooling fan motor 30, and an alarm 40.

電気機器２０は、半導体電力変換器又はモータを備える機器である。電気機器２０は、発熱部品２１と、制御部２２と、冷却フィン（ヒートシンク）２３と、温度検出器２４と、電流検出器２５と、を備える。 The electric device 20 is a device including a semiconductor power converter or a motor. The electric device 20 includes a heat generating component 21, a control unit 22, a cooling fin (heat sink) 23, a temperature detector 24, and a current detector 25.

発熱部品２１は、電流が流れることで、銅損、鉄損、導通損、スイッチング損などの損失が発生し、発熱する部品である。例えば、電気機器２０が半導体電力変換器である場合には、ＩＧＢＴ（Insulated Gate Bipolar Transistor）などの半導体スイッチであり、電気機器２０がモータである場合には、巻線などである。発熱部品２１が半導体スイッチの場合は、スイッチングに伴う損失も発生する。また、半導体スイッチで構成される電力変換器（例えば、インバータ）により駆動されるモータも、スイッチングに伴うリップル電流により銅損及び鉄損が発生する。 The heat-generating component 21 is a component that generates heat due to loss such as copper loss, iron loss, conduction loss, and switching loss due to the flow of an electric current. For example, when the electric device 20 is a semiconductor power converter, it is a semiconductor switch such as an IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor), and when the electric device 20 is a motor, it is a winding or the like. When the heat generating component 21 is a semiconductor switch, a loss due to switching also occurs. Further, a motor driven by a power converter (for example, an inverter) composed of a semiconductor switch also causes copper loss and iron loss due to ripple current accompanying switching.

制御部２２は、発熱部品２１の動作や発熱部品２１に流れる電流を制御する。本実施形態では、発熱部品２１を半導体スイッチとし、制御部２２は、半導体スイッチのスイッチング周波数を制御し、スイッチング周波数を示す周波数情報を冷却異常判定装置１０に出力する。 The control unit 22 controls the operation of the heat generating component 21 and the current flowing through the heat generating component 21. In the present embodiment, the heat generating component 21 is a semiconductor switch, and the control unit 22 controls the switching frequency of the semiconductor switch and outputs frequency information indicating the switching frequency to the cooling abnormality determination device 10.

冷却フィン２３は、発熱部品２１に接触し、熱を伝達して放熱することにより、発熱部品２１を冷却する。 The cooling fins 23 cool the heat-generating component 21 by contacting the heat-generating component 21 and transmitting heat to dissipate heat.

温度検出器２４は、冷却フィン２３の温度を検出し、温度検出値を冷却異常判定装置１０に出力する。温度検出器２４は、接触式であってもよいし、非接触式であってもよい。 The temperature detector 24 detects the temperature of the cooling fins 23 and outputs the temperature detection value to the cooling abnormality determination device 10. The temperature detector 24 may be a contact type or a non-contact type.

電流検出器２５は、発熱部品２１に流れる電流を検出し、電流検出値を冷却異常判定装置１０に出力する。 The current detector 25 detects the current flowing through the heat generating component 21 and outputs the current detection value to the cooling abnormality determination device 10.

冷却ファンモータ３０は、冷却フィン２３に冷風を送る。冷却ファンモータ３０と、冷却フィン２３とにより、冷却系３１が構成される。 The cooling fan motor 30 sends cold air to the cooling fins 23. The cooling fan motor 30 and the cooling fins 23 constitute a cooling system 31.

冷却異常判定装置１０は、発熱部品２１を冷却するための冷却フィン２３及び冷却ファンモータ３０を有する冷却系３１の異常を判定する装置である。冷却異常判定装置１０は、記憶部１１と、判定部１２と、を備える。 The cooling abnormality determination device 10 is a device that determines an abnormality in the cooling system 31 having the cooling fins 23 for cooling the heat generating component 21 and the cooling fan motor 30. The cooling abnormality determination device 10 includes a storage unit 11 and a determination unit 12.

記憶部１１は、冷却系３１が正常である場合の、発熱部品２１に流れる電流と冷却フィン２３の温度との実測値の特性を示す電流−温度マップを予め記憶する。発熱部品２１が半導体電力変換器のスイッチング素子である場合には、記憶部１１は、冷却系３１が正常である場合の、発熱部品２１に流れる電流と冷却フィン２３の温度との実測値の特性を、発熱部品２１のスイッチング周波数ごとに示す電流−温度マップを予め記憶する。以下の説明では、発熱部品２１が半導体電力変換器のスイッチング素子であり、電流−温度マップはスイッチング周波数ごとの電流−温度特性を示すものとする。 The storage unit 11 stores in advance a current-temperature map showing the characteristics of the measured values of the current flowing through the heat generating component 21 and the temperature of the cooling fins 23 when the cooling system 31 is normal. When the heat-generating component 21 is a switching element of a semiconductor power converter, the storage unit 11 has characteristics of measured values of the current flowing through the heat-generating component 21 and the temperature of the cooling fins 23 when the cooling system 31 is normal. The current-temperature map showing each switching frequency of the heat generating component 21 is stored in advance. In the following description, it is assumed that the heat generating component 21 is a switching element of a semiconductor power converter, and the current-temperature map shows the current-temperature characteristics for each switching frequency.

判定部１２は、温度検出器２４により検出された温度検出値ｔ、電流検出器２５により検出された電流検出値ｉ、及び制御部２２により制御された発熱部品２１のスイッチング周波数ｆを取得（入力）する。そして、判定部１２は、電流−温度マップ及び電流検出値ｉから、スイッチング周波数がｆの場合の冷却フィン２３の正常温度Ｔを求める。判定部１２は、温度検出値ｔが、電流−温度マップにより求まる正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態が閾値時間を超えて継続した場合に、冷却系３１に異常があると判定する。冷却系３１の異常とは、冷却ファンモータ３０の異常、冷却フィン２３の目詰まりなどである。判定部１２は、判定結果を警報器４０に出力する。 The determination unit 12 acquires (inputs) the temperature detection value t detected by the temperature detector 24, the current detection value i detected by the current detector 25, and the switching frequency f of the heat generating component 21 controlled by the control unit 22. )do. Then, the determination unit 12 obtains the normal temperature T of the cooling fins 23 when the switching frequency is f from the current-temperature map and the current detection value i. The determination unit 12 determines that the cooling system 31 has an abnormality when the temperature detection value t continues to be higher than the normal temperature T obtained by the current-temperature map beyond the threshold value for the threshold time. The abnormality of the cooling system 31 is an abnormality of the cooling fan motor 30, clogging of the cooling fins 23, and the like. The determination unit 12 outputs the determination result to the alarm device 40.

判定部１２は、電流検出値ｉが大きい値から小さい値に遷移した場合には、温度検出値ｔが上昇する場合に、冷却系３１に異常があると判定してもよい。あるいは、判定部１２は、電流検出値ｉが大きい値から小さい値に遷移した場合には、温度検出値ｔの変化が一定になるまで（安定するまで）の所定時間が経過した後（すなわち、温度検出値ｔの飽和後）に、該温度検出値ｔが、電流−温度マップから求まる正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い場合に、冷却系３１に異常があると判定してもよい。 The determination unit 12 may determine that the cooling system 31 has an abnormality when the temperature detection value t rises when the current detection value i changes from a large value to a small value. Alternatively, when the current detection value i transitions from a large value to a small value, the determination unit 12 waits for a predetermined time until the change in the temperature detection value t becomes constant (until it stabilizes) (that is, that is, it stabilizes). After the temperature detection value t is saturated), if the temperature detection value t is higher than the normal temperature T obtained from the current-temperature map by more than a threshold value, it may be determined that the cooling system 31 has an abnormality.

警報器４０は、冷却異常判定装置１０により異常と判定された場合に、警報を発する。警報はランプで表示してもよいし、ディスプレイに表示してもよいし、スピーカから音声を出力してもよい。 The alarm device 40 issues an alarm when it is determined by the cooling abnormality determination device 10 that an abnormality has occurred. The alarm may be displayed by a lamp, displayed on a display, or output from a speaker.

なお、図１に示す本実施形態では、電気機器２０が電流検出器２５を備える構成となっているが、冷却異常判定装置１０が電流検出器２５を備える構成であってもよい。また、図１に示す本実施形態では、冷却異常判定装置１０の外部に警報器４０を備える構成となっているが、冷却異常判定装置１０が警報器４０を備える構成であってもよい。 In the present embodiment shown in FIG. 1, the electric device 20 is provided with the current detector 25, but the cooling abnormality determination device 10 may be provided with the current detector 25. Further, in the present embodiment shown in FIG. 1, the alarm device 40 is provided outside the cooling abnormality determination device 10, but the cooling abnormality determination device 10 may be provided with the alarm device 40.

（冷却異常判定方法）
次に、第１の実施形態に係る冷却異常判定方法について説明する。図２は、冷却異常判定方法の一例を示すフローチャートである。 (Cooling abnormality judgment method)
Next, the cooling abnormality determination method according to the first embodiment will be described. FIG. 2 is a flowchart showing an example of a cooling abnormality determination method.

ステップＳ１０１において、予め設計者が、冷却系３１が正常である場合に、電気機器２０を用いて発熱部品２１に流れる電流と冷却フィン２３の温度との実測値を記録することにより、電流−温度マップが作成される。 In step S101, when the cooling system 31 is normal, the designer records in advance the measured values of the current flowing through the heat generating component 21 and the temperature of the cooling fins 23 using the electric device 20, so that the current-temperature is recorded. The map is created.

図３は、電流−温度マップの一例を示す図である。横軸は電流検出器２５により検出された電流値（実測値）（単位はＡ）であり、縦軸は温度検出器２４により検出された温度値（実測値）（単位は℃）である。実線はスイッチング周波数がｆ_１の場合の電流−温度特性を示しており、破線はスイッチング周波数がｆ_１よりも高いｆ_２である場合の電流−温度特性を示している。ここでは、模式的に２種類の電流−温度特性のみを示しているが、電流−温度マップは、スイッチング周波数に応じて３種類以上の電流−温度特性を示すものであってよい。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a current-temperature map. The horizontal axis is the current value (measured value) (unit: A) detected by the current detector 25, and the vertical axis is the temperature value (measured value) (unit: ° C.) detected by the temperature detector 24. The solid line shows the current-temperature characteristic when the switching frequency is f ₁ , and the broken line shows the current-temperature characteristic when the switching frequency is _{f 2} higher than _{f 1} . Here, although only two types of current-temperature characteristics are schematically shown, the current-temperature map may show three or more types of current-temperature characteristics depending on the switching frequency.

ステップＳ１０２において、冷却異常判定装置１０は、記憶部１１により、ステップＳ１０１で作成された電流−温度マップを記憶する。 In step S102, the cooling abnormality determination device 10 stores the current-temperature map created in step S101 by the storage unit 11.

ステップＳ１０３において、冷却異常判定装置１０は、判定部１２により、温度検出器２４により検出された温度検出値ｔ、電流検出器２５により検出された電流検出値ｉ、及び制御部２２により制御された発熱部品２１のスイッチング周波数ｆを取得する。 In step S103, the cooling abnormality determination device 10 is controlled by the determination unit 12, the temperature detection value t detected by the temperature detector 24, the current detection value i detected by the current detector 25, and the control unit 22. The switching frequency f of the heat generating component 21 is acquired.

ステップＳ１０４において、冷却異常判定装置１０は、判定部１２により、電流−温度マップ及び電流検出値ｉから、スイッチング周波数がｆの場合の冷却フィン２３の正常温度Ｔを求める。 In step S104, the cooling abnormality determination device 10 obtains the normal temperature T of the cooling fins 23 when the switching frequency is f from the current-temperature map and the current detection value i by the determination unit 12.

ステップＳ１０５において、冷却異常判定装置１０は、判定部１２により、温度検出値ｔとステップＳ１０４で求めた正常温度Ｔとを比較することにより、冷却系３１に異常があるか否かを判定する。 In step S105, the cooling abnormality determination device 10 determines whether or not there is an abnormality in the cooling system 31 by comparing the temperature detection value t with the normal temperature T obtained in step S104 by the determination unit 12.

以上説明したように、本実施形態では、電流−温度マップを予め記憶し、電流−温度マップ及び電流検出値ｉから求まる冷却フィン２３の正常温度Ｔと温度検出値ｔとを比較することにより、冷却系３１に異常があるか否かを判定する。そのため、冷却系３１に異常が発生した場合に、迅速に検知することが可能となる。また、電流−温度マップは実測値に基づくものであるため、高い精度で冷却系３１の異常を検知することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, the current-temperature map is stored in advance, and the normal temperature T of the cooling fin 23 obtained from the current-temperature map and the current detection value i is compared with the temperature detection value t. It is determined whether or not there is an abnormality in the cooling system 31. Therefore, when an abnormality occurs in the cooling system 31, it is possible to quickly detect it. Further, since the current-temperature map is based on the measured value, it is possible to detect the abnormality of the cooling system 31 with high accuracy.

＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態に係る冷却システムについて説明する。図４は、第２の実施形態に係る冷却システムの構成例を示す図である。図４に示す例では、冷却システム２は、冷却異常判定装置１０Ａと、電気機器２０Ａと、冷却ファンモータ３０と、警報器４０と、を備える。冷却ファンモータ３０及び警報器４０は第１の実施形態と同一であるため、説明を省略する。 <Second embodiment>
Next, the cooling system according to the second embodiment will be described. FIG. 4 is a diagram showing a configuration example of the cooling system according to the second embodiment. In the example shown in FIG. 4, the cooling system 2 includes a cooling abnormality determination device 10A, an electric device 20A, a cooling fan motor 30, and an alarm device 40. Since the cooling fan motor 30 and the alarm device 40 are the same as those in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

電気機器２０Ａは、発熱部品２１と、制御部２２と、冷却フィン２３と、温度検出器２４と、電流検出器２５と、時定数フィルタ２６と、時定数決定部２７と、を備える。本実施形態の電気機器２０Ａは、第１の実施形態の電気機器２０と比較して、時定数フィルタ２６及び時定数決定部２７を更に備える点が相違する。時定数フィルタ２６及び時定数決定部２７以外の構成は電気機器２０と同一であるため、説明を適宜省略する。 The electric device 20A includes a heat generating component 21, a control unit 22, a cooling fin 23, a temperature detector 24, a current detector 25, a time constant filter 26, and a time constant determination unit 27. The electric device 20A of the present embodiment is different from the electric device 20 of the first embodiment in that it further includes a time constant filter 26 and a time constant determining unit 27. Since the configurations other than the time constant filter 26 and the time constant determination unit 27 are the same as those of the electric device 20, the description thereof will be omitted as appropriate.

電流検出器２５は、発熱部品２１に流れる電流を検出し、電流検出値を時定数フィルタ２６及び時定数決定部２７に出力する。 The current detector 25 detects the current flowing through the heat generating component 21 and outputs the current detection value to the time constant filter 26 and the time constant determining unit 27.

時定数フィルタ２６は、冷却フィン２３の温度上昇の時定数を有するフィルタである。温度上昇の時定数は、発熱部品２１の温度上昇時に、発熱部品２１の熱が冷却フィン２３を介して温度検出器２４に到達するまでの時間である。この時定数は、時定数決定部２７により決定される。時定数フィルタ２６は、電流検出器２５から入力された電流検出値ｉを入力し、フィルタ通過後の電流検出値ｉ’を冷却異常判定装置１０Ａに出力する。 The time constant filter 26 is a filter having a time constant for increasing the temperature of the cooling fins 23. The time constant of the temperature rise is the time until the heat of the heat generating component 21 reaches the temperature detector 24 via the cooling fins 23 when the temperature of the heat generating component 21 rises. This time constant is determined by the time constant determination unit 27. The time constant filter 26 inputs the current detection value i input from the current detector 25, and outputs the current detection value i'after passing through the filter to the cooling abnormality determination device 10A.

時定数決定部２７は、電流検出値ｉに応じて時定数フィルタ２６の時定数を決定し、時定数フィルタ２６に出力する。時定数フィルタ２６の時定数は、実測値に基づいて決定される。 The time constant determination unit 27 determines the time constant of the time constant filter 26 according to the current detection value i, and outputs the time constant to the time constant filter 26. The time constant of the time constant filter 26 is determined based on the measured value.

図５は、時定数決定部２７により決定される時定数の求め方を説明する図である横軸は時間（単位は分）であり、縦軸は温度検出器２４により検出された温度値（単位は℃）である。発熱部品２１に流れる最大電流がｉ_ｍａｘである場合に、予め設計者は発熱部品２１に流れる電流を０〜ｉ_ｍａｘの間で段階的に上昇させて、各電流値において温度が安定する（飽和する）までの時定数（温度時定数）を測定する。すなわち、設計者は発熱部品２１に電流ｉ_１を流して時定数を測定し、次に発熱部品２１に電流ｉ_２（ｉ_１＜ｉ_２）を流して時定数を測定し、これを繰り返し、最後に発熱部品２１に電流ｉ_ｍａｘを流して時定数を測定する。発熱部品２１に流す電流値ｉ_ｎ（ｎ＝１，２，・・・，ｍａｘ）の間隔は、例えば等間隔とする。時定数決定部２７は、このようにして測定された、発熱部品２１に流れる電流値ごとの時定数を予め記憶する。そして、時定数決定部２７は、電流検出器２５から入力された電流検出値ｉに対応する時定数を、時定数フィルタ２６に出力する。 FIG. 5 is a diagram for explaining how to obtain the time constant determined by the time constant determination unit 27. The horizontal axis is time (unit: minutes), and the vertical axis is the temperature value detected by the temperature detector 24 (the unit is minutes). The unit is ° C). When the maximum current flowing through the heat generating component 21 is i _max , the designer increases the current flowing through the heat generating component 21 _{stepwise between 0 and i max} , and the temperature stabilizes (saturates) at each current value. Measure the time constant (temperature time constant) up to. That is, the designer _{applies a current i 1} to the heat generating component 21 to measure the time constant, then passes a current i ₂ (i ₁ <i ₂ ) to the heat generating component 21 to measure the time constant, and repeats this process. _{Finally, a current i max} is passed through the heat generating component 21 to measure the time constant. Interval of the current value _i n flowing through the heat-generating component 21 (n = 1,2, ···, max) is, for example, equal intervals. The time constant determination unit 27 stores in advance the time constant for each current value flowing through the heat generating component 21 measured in this way. Then, the time constant determination unit 27 outputs the time constant corresponding to the current detection value i input from the current detector 25 to the time constant filter 26.

なお、時定数フィルタ２６の時定数を、各電流値ｉ_ｎにおいて測定された時定数から算出される固定値（例えば、平均値）としてもよい。この場合には、電気機器２０Ａは時定数決定部２７を備えなくてよい。 Incidentally, when the time constant of the element filter 26, a fixed value calculated from the time constant measured at each current value i _n (e.g., average value) may be. In this case, the electric device 20A does not have to include the time constant determining unit 27.

冷却異常判定装置１０は、記憶部１１Ａと、判定部１２Ａと、を備える。 The cooling abnormality determination device 10 includes a storage unit 11A and a determination unit 12A.

記憶部１１Ａは、冷却系３１が正常である場合の、発熱部品２１に流れる電流と冷却フィン２３の温度との実測値の特性を示す電流−温度マップを予め記憶する。ここで、電流−温度マップの一例は、図３に示したとおりである。ただし、縦軸の温度検出器２４により検出される温度値を、飽和時の温度値とする。 The storage unit 11A stores in advance a current-temperature map showing the characteristics of the measured values of the current flowing through the heat generating component 21 and the temperature of the cooling fins 23 when the cooling system 31 is normal. Here, an example of the current-temperature map is as shown in FIG. However, the temperature value detected by the temperature detector 24 on the vertical axis is taken as the temperature value at the time of saturation.

判定部１２Ａは、温度検出器２４により検出された飽和時の温度検出値ｔ、時定数フィルタ２６を通過した電流検出値ｉ’、及び制御部２２により制御された発熱部品２１のスイッチング周波数ｆを取得する。そして、判定部１２Ａは、電流−温度マップ及び電流検出値ｉ’から、スイッチング周波数がｆの場合の冷却フィン２３の正常温度Ｔを求める。判定部１２は、温度検出値ｔが、電流−温度マップにより求まる正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態となった場合に、冷却系３１に異常があると判定する。判定部１２Ａは、判定結果を警報器４０に出力する。 The determination unit 12A determines the temperature detection value t at the time of saturation detected by the temperature detector 24, the current detection value i'passed through the time constant filter 26, and the switching frequency f of the heat generating component 21 controlled by the control unit 22. get. Then, the determination unit 12A obtains the normal temperature T of the cooling fins 23 when the switching frequency is f from the current-temperature map and the current detection value i'. When the temperature detection value t becomes higher than the normal temperature T obtained by the current-temperature map by exceeding the threshold value, the determination unit 12 determines that the cooling system 31 has an abnormality. The determination unit 12A outputs the determination result to the alarm device 40.

なお、図４に示す本実施形態では、電気機器２０Ａが電流検出器２５、時定数フィルタ２６、及び時定数決定部２７を備える構成となっているが、冷却異常判定装置１０Ａがこれらの一部又は全部を備える構成であってもよい。また、図４に示す本実施形態では、冷却異常判定装置１０Ａの外部に警報器４０を備える構成となっているが、冷却異常判定装置１０Ａが警報器４０を備える構成であってもよい。 In the present embodiment shown in FIG. 4, the electric device 20A includes a current detector 25, a time constant filter 26, and a time constant determination unit 27, and the cooling abnormality determination device 10A is a part of these. Alternatively, the configuration may include all of them. Further, in the present embodiment shown in FIG. 4, the alarm device 40 is provided outside the cooling abnormality determination device 10A, but the cooling abnormality determination device 10A may be provided with the alarm device 40.

（冷却異常判定方法）
次に、第２の実施形態に係る冷却異常判定方法について説明する。図６は、冷却異常判定方法の一例を示すフローチャートである。 (Cooling abnormality judgment method)
Next, the cooling abnormality determination method according to the second embodiment will be described. FIG. 6 is a flowchart showing an example of a cooling abnormality determination method.

ステップＳ２０１において、予め設計者が、冷却系３１が正常である場合に、電気機器２０Ａを用いて発熱部品２１に流れる電流と冷却フィン２３の飽和温度との実測値を記録することにより、電流−温度マップが作成される。具体的には、設計者は、図５に示したように、発熱部品２１に各電流ｉ_ｎ（最大電流まで段階的に上昇する電流）を、温度検出器２４で検出される温度検出値が飽和するまで流し、各電流ｉ_ｎに対する飽和時の温度検出値ｔ_ｎを記録することにより、電流−温度マップを作成する。 In step S201, when the cooling system 31 is normal, the designer records in advance the measured values of the current flowing through the heat generating component 21 and the saturation temperature of the cooling fins 23 using the electric device 20A, thereby causing the current-. A temperature map is created. Specifically, the designer, as shown in FIG. 5, the current i _n the heat-generating component 21 _(current stepwise increased to maximum current), the temperature detection value detected by the temperature detector 24 It flowed to saturation, by recording the detected temperature value t _n at saturation for each current i _n, current - to create a thermal map.

ステップＳ２０２において、冷却異常判定装置１０Ａは、記憶部１１Ａにより、ステップＳ２０１で作成された電流−温度マップを記憶する。 In step S202, the cooling abnormality determination device 10A stores the current-temperature map created in step S201 by the storage unit 11A.

ステップＳ２０３において、冷却異常判定装置１０Ａは、判定部１２Ａにより、温度検出器２４により検出された温度検出値ｔ、時定数フィルタ２６を通過した電流検出値ｉ’、及び制御部２２により制御された発熱部品２１のスイッチング周波数ｆを取得する。 In step S203, the cooling abnormality determination device 10A was controlled by the determination unit 12A, the temperature detection value t detected by the temperature detector 24, the current detection value i'passed through the time constant filter 26, and the control unit 22. The switching frequency f of the heat generating component 21 is acquired.

ステップＳ２０４において、冷却異常判定装置１０Ａは、判定部１２Ａにより、電流−温度マップ及び電流検出値ｉ’から、スイッチング周波数がｆの場合の冷却フィン２３の正常温度Ｔを求める。 In step S204, the cooling abnormality determination device 10A obtains the normal temperature T of the cooling fins 23 when the switching frequency is f from the current-temperature map and the current detection value i'by the determination unit 12A.

ステップＳ２０５において、冷却異常判定装置１０Ａは、判定部１２Ａにより、温度検出値ｔとステップＳ２０４で求めた正常温度Ｔとを比較することにより、冷却系３１に異常があるか否かを判定する。第１の実施形態の電流−温度マップは温度上昇の時定数を考慮していなかったが、本実施形態の電流−温度マップは温度上昇の時定数を考慮している。そのため、第１の実施形態の判定部１２では、温度検出値ｔが正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態が閾値時間を超えて継続した場合に冷却系３１に異常があると判定したが、本実施形態の判定部１２Ａは、温度検出値ｔが正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態となった場合に、その状態が閾値時間を超えて継続するという条件を省略して冷却系３１に異常があると判定することができる。 In step S205, the cooling abnormality determination device 10A determines whether or not there is an abnormality in the cooling system 31 by comparing the temperature detection value t with the normal temperature T obtained in step S204 by the determination unit 12A. The current-temperature map of the first embodiment did not consider the time constant of the temperature rise, but the current-temperature map of the present embodiment considers the time constant of the temperature rise. Therefore, the determination unit 12 of the first embodiment determines that the cooling system 31 has an abnormality when the temperature detection value t exceeds the threshold value and continues to be higher than the normal temperature T for the threshold time. The determination unit 12A of the present embodiment omits the condition that when the temperature detection value t exceeds the threshold value and becomes higher than the normal temperature T, the state continues beyond the threshold time, and the cooling system is omitted. It can be determined that there is an abnormality in 31.

以上説明したように、本実施形態では、冷却系３１に異常が発生した場合に、迅速に検知することが可能となる。また、電流−温度マップは実測値に基づくものであり、且つ温度上昇の時定数を考慮しているため、さらに高い精度で冷却系３１の異常を検知することが可能となる。 As described above, in the present embodiment, when an abnormality occurs in the cooling system 31, it is possible to quickly detect it. Further, since the current-temperature map is based on the measured value and considers the time constant of the temperature rise, it is possible to detect the abnormality of the cooling system 31 with higher accuracy.

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本開示の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形又は変更が可能である。例えば、実施形態の構成図に記載の複数の構成ブロックを１つに組み合わせたり、あるいは１つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。 Although the above embodiments have been described as representative examples, it will be apparent to those skilled in the art that many modifications and substitutions can be made within the spirit and scope of the present disclosure. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described above, and various modifications or modifications can be made without departing from the claims. For example, it is possible to combine a plurality of constituent blocks described in the configuration diagram of the embodiment into one, or to divide one constituent block.

１，２ 冷却システム
１０，１０Ａ 冷却異常判定装置
１１，１１Ａ 記憶部
１２，１２Ａ 判定部
２０，２０Ａ 電気機器
２１ 発熱部品
２２ 制御部
２３ 冷却フィン
２４ 温度検出器
２５ 電流検出器
２６ 時定数フィルタ
２７ 時定数決定部
３０ 冷却ファンモータ
３１ 冷却系
４０ 警報器
1,2 Cooling system 10,10A Cooling abnormality judgment device 11,11A Storage unit 12,12A Judgment unit 20, 20A Electrical equipment 21 Heat generation component 22 Control unit 23 Cooling fin 24 Temperature detector 25 Current detector 26 Time constant filter 27:00 Constant determination unit 30 Cooling fan motor 31 Cooling system 40 Alarm

Claims (6)

発熱部品を冷却するための冷却フィン及び冷却ファンモータを有する冷却系の異常を判定する冷却異常判定装置であって、
前記冷却系が正常である場合の、前記発熱部品に流れる電流と前記冷却フィンの温度との実測値の特性を示す電流−温度マップを予め記憶する記憶部と、
前記冷却フィンの温度の検出値ｔ、及び前記発熱部品に流れる電流の検出値ｉを取得し、前記電流−温度マップ及び前記電流の検出値ｉから、前記冷却フィンの正常温度Ｔを求め、前記温度の検出値ｔが前記正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態が閾値時間を超えて継続した場合に、前記冷却系に異常があると判定する判定部と、
を備える、冷却異常判定装置。 A cooling abnormality determination device that determines an abnormality in a cooling system that has cooling fins and a cooling fan motor for cooling heat-generating components.
A storage unit that stores in advance a current-temperature map showing the characteristics of the measured values of the current flowing through the heat generating component and the temperature of the cooling fin when the cooling system is normal.
The detection value t of the temperature of the cooling fin and the detection value i of the current flowing through the heat generating component are acquired, and the normal temperature T of the cooling fin is obtained from the current-temperature map and the detection value i of the current. When the temperature detection value t exceeds the threshold value and continues to be higher than the normal temperature T for more than the threshold time, a determination unit for determining that there is an abnormality in the cooling system, and a determination unit.
A cooling abnormality determination device. 前記判定部は、前記電流の検出値ｉが大きい値から小さい値に遷移した際には、前記温度の検出値ｔが上昇する場合、又は前記温度の検出値ｔの飽和後に、該温度の検出値ｔが前記正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い場合に、前記冷却系に異常があると判定する、請求項１に記載の冷却異常判定装置。 The determination unit detects the temperature when the detection value i of the current changes from a large value to a small value, when the detection value t of the temperature rises, or after the detection value t of the temperature is saturated. The cooling abnormality determination device according to claim 1, wherein when the value t is higher than the normal temperature T by a threshold value, it is determined that there is an abnormality in the cooling system. 発熱部品を冷却するための冷却フィン及び冷却ファンモータを有する冷却系の異常を判定する冷却異常判定装置であって、
前記冷却系が正常である場合の、前記発熱部品に流れる電流と前記冷却フィンの温度との実測値の特性を示す電流−温度マップを記憶する記憶部と、
前記冷却フィンの温度の検出値ｔ、及び前記発熱部品に流れる電流の検出値ｉが前記冷却フィンの温度上昇の時定数を有するフィルタを通過した後の電流の検出値ｉ’を取得し、前記電流−温度マップ及び前記電流の検出値ｉ’から、前記冷却フィンの正常温度Ｔを求め、前記温度の検出値ｔが前記正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態となった場合に、前記冷却系に異常があると判定する判定部と、
を備える、冷却異常判定装置。 A cooling abnormality determination device that determines an abnormality in a cooling system that has cooling fins and a cooling fan motor for cooling heat-generating components.
A storage unit that stores a current-temperature map showing the characteristics of the measured values of the current flowing through the heat generating component and the temperature of the cooling fin when the cooling system is normal.
The detection value t of the temperature of the cooling fin and the detection value i of the current after the detection value i of the current flowing through the heat generating component has passed through the filter having the time constant of the temperature rise of the cooling fin are acquired, and the above-mentioned The normal temperature T of the cooling fin is obtained from the current-temperature map and the detected value i'of the current, and when the detected value t of the temperature exceeds the threshold value and becomes higher than the normal temperature T, the above. Judgment unit that determines that there is an abnormality in the cooling system,
A cooling abnormality determination device. 前記電流−温度マップは、前記発熱部品に各電流を前記温度の検出値が飽和するまで流し、各電流に対する飽和時の温度の検出値を記録することで作成され、
前記時定数は、前記温度の検出値が飽和するまでの時間を測定することで決定される、請求項３に記載の冷却異常判定装置。 The current-temperature map is created by passing each current through the heat generating component until the detected value of the temperature is saturated, and recording the detected value of the temperature at the time of saturation for each current.
The cooling abnormality determination device according to claim 3, wherein the time constant is determined by measuring the time until the detected value of the temperature is saturated. 前記発熱部品は、半導体電力変換器のスイッチング素子であり、
前記記憶部は、前記冷却系が正常である場合の、前記発熱部品に流れる電流と前記冷却フィンの温度との特性を、前記発熱部品のスイッチング周波数ごとに示す電流−温度マップを記憶する、請求項１から４のいずれか一項に記載の冷却異常判定装置。 The heat generating component is a switching element of a semiconductor power converter.
The storage unit stores a current-temperature map showing the characteristics of the current flowing through the heat generating component and the temperature of the cooling fin when the cooling system is normal for each switching frequency of the heat generating component. Item 4. The cooling abnormality determination device according to any one of Items 1 to 4. 発熱部品を冷却するための冷却フィン及び冷却ファンモータを有する冷却系の異常を判定する冷却異常判定方法であって、
前記冷却系が正常である場合の、前記発熱部品に流れる電流と前記冷却フィンの温度との実測値の特性を示す電流−温度マップを記憶するステップと、
前記冷却フィンの温度の検出値ｔ、及び前記発熱部品に流れる電流の検出値ｉを取得し、前記電流−温度マップ及び前記電流の検出値ｉから、前記冷却フィンの正常温度Ｔを求め、前記温度の検出値ｔが前記正常温度Ｔよりも閾値を超えて高い状態が閾値時間を超えて継続した場合に、前記冷却系に異常があると判定するステップと、
を含む、冷却異常判定方法。
It is a cooling abnormality determination method for determining an abnormality in a cooling system having cooling fins and a cooling fan motor for cooling heat-generating parts.
A step of storing a current-temperature map showing the characteristics of the measured values of the current flowing through the heat generating component and the temperature of the cooling fin when the cooling system is normal, and
The detection value t of the temperature of the cooling fin and the detection value i of the current flowing through the heat generating component are acquired, and the normal temperature T of the cooling fin is obtained from the current-temperature map and the detection value i of the current. When the temperature detection value t exceeds the threshold value and continues to be higher than the normal temperature T for more than the threshold time, the step of determining that there is an abnormality in the cooling system and the step
A cooling abnormality determination method including.

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