[go: up one dir, main page]

JP7545288B2 - Abnormality determination device and method for determining abnormality of pump drive device, and abnormality determination device during motor startup - Google Patents

Abnormality determination device and method for determining abnormality of pump drive device, and abnormality determination device during motor startup Download PDF

Info

Publication number
JP7545288B2
JP7545288B2 JP2020174006A JP2020174006A JP7545288B2 JP 7545288 B2 JP7545288 B2 JP 7545288B2 JP 2020174006 A JP2020174006 A JP 2020174006A JP 2020174006 A JP2020174006 A JP 2020174006A JP 7545288 B2 JP7545288 B2 JP 7545288B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
rotation speed
motor
abnormality determination
abnormality
actual rotation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2020174006A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2022065421A (en
Inventor
良一 難波
忍 大塚
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Denso Corp
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Denso Corp, Toyota Motor Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2020174006A priority Critical patent/JP7545288B2/en
Priority to CN202111141850.XA priority patent/CN114374355B/en
Publication of JP2022065421A publication Critical patent/JP2022065421A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7545288B2 publication Critical patent/JP7545288B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M15/00Testing of engines
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01RMEASURING ELECTRIC VARIABLES; MEASURING MAGNETIC VARIABLES
    • G01R31/00Arrangements for testing electric properties; Arrangements for locating electric faults; Arrangements for electrical testing characterised by what is being tested not provided for elsewhere
    • G01R31/34Testing dynamo-electric machines
    • G01R31/343Testing dynamo-electric machines in operation
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P29/00Arrangements for regulating or controlling electric motors, appropriate for both AC and DC motors
    • H02P29/02Providing protection against overload without automatic interruption of supply
    • H02P29/024Detecting a fault condition, e.g. short circuit, locked rotor, open circuit or loss of load

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

本開示は、ポンプ駆動装置やモータの異常判定の技術に関する。 This disclosure relates to technology for determining abnormalities in pump drive devices and motors.

多相、例えば三相のブラシレスモータは、産業の様々な分野で広く用いられている。例えば燃料電池システムでは、燃料電池の冷却ポンプや水素ポンプなどの駆動源として利用されている。こうしたプラシレスモータを用いたシステムでは、モータが起動しないとか、所望の回転数が得られないといった異常が発生すると、システム全体の動作に支障を来たすことがあり得るので、モータやこれを駆動するコントローラの異常の発生を検出する様々な手法が採用されている。例えば下記特許文献1では、モータの実回転数を検出し、モータに対して指示した目標回転数と検出した実回転数との関係が、予め定めた範囲に入らないと、モータやコントローラを備えたポンプ駆動装置に異常が発生したと判断している。 Multi-phase, for example three-phase, brushless motors are widely used in various industrial fields. For example, in fuel cell systems, they are used as the drive source for fuel cell cooling pumps, hydrogen pumps, etc. In such systems using brushless motors, if an abnormality occurs such as the motor not starting or the desired rotation speed not being obtained, it can cause problems in the operation of the entire system, so various methods are adopted to detect abnormalities in the motor or the controller that drives it. For example, in Patent Document 1 below, the actual rotation speed of the motor is detected, and if the relationship between the target rotation speed instructed to the motor and the detected actual rotation speed does not fall within a predetermined range, it is determined that an abnormality has occurred in the pump drive device equipped with the motor and controller.

特開2014-76781号公報JP 2014-76781 A

しかしながら、こうした目標回転数と実回転数の関係から、ポンプ駆動装置の異常を検知する装置では、モータの実回転数の検出が正確に行なわれないと、ポンプの異常の検知も正確に行なうことができないという問題があった。特に、モータの駆動コイルの誘起電圧を用いて回転数を検出する、いわゆるセンサレスのモータ制御装置では、特定の条件下、例えば回転数の低い領域で、回転数を検出できない、あるいは回転数を誤検出することがあり、異常判定を正確に行なえない場合があり得た。 However, due to this relationship between the target rotation speed and the actual rotation speed, a problem exists in that devices that detect abnormalities in a pump drive device cannot accurately detect pump abnormalities unless they accurately detect the actual rotation speed of the motor. In particular, so-called sensorless motor control devices that detect the rotation speed using the induced voltage of the motor's drive coil may be unable to detect the rotation speed or may misdetect the rotation speed under certain conditions, such as in the low rotation speed range, making it difficult to accurately determine an abnormality.

本開示は、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。 This disclosure can be realized in the following forms or application examples:

(1)本開示の一態様として、モータにより駆動されるポンプ駆動装置の異常判定装置が提供される。このポンプ駆動装置の異常判定装置は、ポンプを駆動するモータの実回転数をセンサレスで求める検出部と、前記モータの目標回転数を指示して、前記モータの運転を制御すると共に、前記モータの起動時に、回転磁界を形成することでモータを回転させる同期制御を行なう制御部と、前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である場合の累積期間が予め定めた閾値を超えた場合に異常と判定する異常判定処理を行なう判定部と、を備える。こごて、前記判定部は、前記実回転数が検出できる場合には、前記異常判定処理を行なうと共に、前記乖離が予め定めた範囲内となった場合には、前記累積期間を前記閾値より小さな値に低減する低減処理を行ない、前記同期制御が行なわれる期間のうちの少なくとも一部の期間であって、前記検出部が前記実回転数を検出ができない期間には、前記同期制御における見込み回転数を前記実回転数として扱って前記異常判定処理を行なうと共に、前記乖離が予め定めた範囲内となった場合の前記低減処理を抑制する。こうすれば、モータの運転の制御のためにモータの実回転数を検出できない期間があり、この間に実際のモータの回転数とは異なる回転数が検出されたとしても、累積期間を誤って大きく低減してしまい、モータの回転の異常の検出ができなくなってしまうという事態の発生を抑制できる。モータの実回転数の検出ができない期間とは、モータの回転数をセンサレスで、例えばモータの非通電のコイルに発生する誘起電圧によって検出する場合などで、モータの回転数が低い場合などに生じ得る。もとより、ホール素子などのセンサを設けて回転数を検出する場合であっても、回転数を検出できない場合があれば、同様に適用可能である。ここでモータの回転の異常は、モータ自体の故障の他、モータが駆動しているポンプのインペラなどの部材の固着故障や、モータを駆動するインバータなどの駆動回路の異常を含む。
(2)こうしたポンプ駆動装置の異常判定装置において、前記累積期間は、
[1]前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である時間を累積した値、
[2]前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である場合の回転数差を累積した値、
[3]前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である場合の前記ポンプにより供給される流体の流量の、予め定めた値からの不足分を累積した量、
のうちの少なくとも1つとしてもよい。こうすれば、様々なパラメータを用いて、異常の判定を行なうことができ、異常判定を柔軟に行なうことができる。
(3)こうしたポンプ駆動装置の異常判定装置において、前記制御部は、前記モータの起動時に、同期制御を行ない、前記同期制御が行なわれる少なくとも一部の期間は、前記検出部が前記実回転数の検出ができない期間であるとしてもよい。同期制御を行なう場合には、通常低回転数の範囲では実回転数を正確に検出することが困難であることが多い。この場合でも、異常の検出を的確に行なうことができる。
(4)こうしたポンプ駆動装置の異常判定装置において、前記検出部は、前記モータの多相コイルの誘起電圧により、前記モータの実回転数を検出するものとしてもよい。こうすれば、センサレスでモータの回転数を検出することができる。多相コイルとしては、三相コイルに限らず、五相コイルなどであってもよい。
(5)こうしたポンプ駆動装置の異常判定装置において、前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上とは、前記目標回転数と前記実回転数とが、予め定めた回転数差以上に相違する状態であるものとしてもよい。乖離の判断は回転数差によって判断できるが、予め定めた回転数差は、固定値であってもよいし、目標回転数の1/10など、目標回転数に対する割合として定めてもよい。もとより、関数やグラフなどにより、目標回転数に対する回転数差を設定するものとしてもよい。
(6)こうしたポンプ駆動装置の異常判定装置において、前記判定部が行なう前記低減処理は、前記累積期間を初期化する処理であり、前記モータの前記実回転数を検出できない期間における前記低減処理の抑制は、前記初期化を禁止することで実現されるものとしてもよい。低減処理は、徐々に累積期間を低減(デクリメント)することで実現してもよいし、直接初期値に戻す初期化を行なうようにしてもよい。
(7)本開示の他の態様として、モータにより駆動されるポンプの異常判定方法が提供される。このポンプの異常判定方法は、前記モータの実回転数をセンサレスで求め、前記モータの目標回転数を指示して、前記モータの運転を制御と共に、前記モータの起動時に、回転磁界を形成することでモータを回転させる同期制御を行ない前記実回転数が検出できる場合には、前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である場合の累積期間が予め定めた閾値を超えた場合に異常と判定する異常判定処理を行なうと共に、記乖離が予め定めた範囲内となった場合には、前記累積期間を前記閾値より小さな値に低減する低減処理を行ない、
前記同期制御が行なわれる期間のうちの少なくとも一部の期間であって、前記実回転数を検出できない期間には、前記同期制御における見込み回転数を前記実回転数として扱って前記異常判定処理を行なうと共に、前記乖離が予め定めた範囲内となった場合の前記低減処理を抑制する。かかる手法によって、モータの運転の制御のためにモータの実回転数を検出できない期間があっても、ポンプの異常を的確に判定できる。
(1) As one aspect of the present disclosure, there is provided an abnormality determination device for a pump drive device driven by a motor. The abnormality determination device for the pump drive device includes a detection unit that determines an actual rotation speed of a motor that drives a pump in a sensorless manner, a control unit that controls operation of the motor by specifying a target rotation speed of the motor and performs synchronous control to rotate the motor by forming a rotating magnetic field when the motor is started , and a determination unit that performs abnormality determination processing to determine that an abnormality has occurred when an accumulated period during which a deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value exceeds a predetermined threshold. Thus, when the actual rotation speed can be detected, the determination unit performs the abnormality determination process, and when the deviation falls within a predetermined range, performs a reduction process to reduce the cumulative period to a value smaller than the threshold value . During at least a part of the period during which the synchronous control is performed and the detection unit cannot detect the actual rotation speed, the determination unit performs the abnormality determination process by treating the expected rotation speed in the synchronous control as the actual rotation speed, and suppresses the reduction process when the deviation falls within a predetermined range . In this way, even if there is a period during which the actual rotation speed of the motor cannot be detected due to control of the motor operation, and a rotation speed different from the actual rotation speed of the motor is detected during this period, the cumulative period is erroneously reduced significantly, and it is possible to suppress the occurrence of a situation in which it is not possible to detect an abnormality in the rotation of the motor. The period during which the actual rotation speed of the motor cannot be detected may occur when the rotation speed of the motor is low, for example, when the rotation speed of the motor is detected sensorlessly by an induced voltage generated in a non-energized coil of the motor. Of course, even if a sensor such as a Hall element is provided to detect the rotation speed, the present invention can be applied in the same way when the rotation speed cannot be detected. Here, abnormalities in the rotation of the motor include, in addition to a malfunction of the motor itself, a stuck malfunction of a member such as the impeller of the pump driven by the motor, and an abnormality in a drive circuit such as an inverter that drives the motor.
(2) In the abnormality determination device for a pump drive device, the cumulative period is
[1] A value obtained by accumulating a time during which the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value,
[2] A value obtained by accumulating the rotation speed difference when the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value,
[3] A cumulative amount of a shortage of a flow rate of the fluid supplied by the pump from a predetermined value when the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or larger than a predetermined value,
In this way, it is possible to use various parameters to determine whether or not an abnormality has occurred, and therefore it is possible to flexibly determine whether or not an abnormality has occurred.
(3) In the abnormality determination device for a pump drive device, the control unit may perform synchronous control when the motor is started, and the detection unit may be unable to detect the actual rotation speed during at least a portion of the period during which the synchronous control is performed. When performing synchronous control, it is often difficult to accurately detect the actual rotation speed in the low rotation speed range. Even in this case, abnormality detection can be performed accurately.
(4) In the abnormality determination device for a pump drive device, the detection unit may detect an actual rotation speed of the motor from an induced voltage of a multi-phase coil of the motor. In this way, the rotation speed of the motor can be detected without a sensor. The multi-phase coil is not limited to a three-phase coil, and may be a five-phase coil, for example.
(5) In such an abnormality determination device for a pump drive device, the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed may be equal to or greater than a predetermined deviation. The deviation can be determined based on the difference in rotation speed, and the predetermined difference in rotation speed may be a fixed value or may be determined as a ratio to the target rotation speed, such as 1/10 of the target rotation speed. Of course, the difference in rotation speed from the target rotation speed may be set using a function, a graph, or the like.
(6) In the abnormality determination device for a pump drive device, the reduction process performed by the determination unit may be a process of initializing the cumulative period, and suppression of the reduction process during a period in which the actual rotation speed of the motor cannot be detected may be realized by prohibiting the initialization. The reduction process may be realized by gradually reducing (decrementing) the cumulative period, or may be realized by directly resetting the cumulative period to an initial value.
(7) As another aspect of the present disclosure, there is provided a method for determining an abnormality in a pump driven by a motor, which comprises: determining an actual rotation speed of the motor in a sensorless manner; specifying a target rotation speed of the motor to control the operation of the motor; and performing synchronous control to rotate the motor by forming a rotating magnetic field when the motor is started ; and , when the actual rotation speed can be detected, performing an abnormality determination process to determine that an abnormality exists when an accumulated period during which a deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value exceeds a predetermined threshold value; and performing a reduction process to reduce the accumulated period to a value smaller than the threshold value when the deviation falls within a predetermined range;
During at least a part of the period during which the synchronous control is performed and during a period during which the actual rotation speed cannot be detected, the expected rotation speed in the synchronous control is treated as the actual rotation speed and the abnormality determination process is performed, and the reduction process is suppressed when the deviation falls within a predetermined range . With this method, even if there is a period during which the actual rotation speed of the motor cannot be detected due to control of the operation of the motor, an abnormality in the pump can be accurately determined.

(8)本開示の更に他の態様として、モータの起動時の異常判定装置が提供される。このモータの異常判定装置は、前記モータの実回転数をセンサレスで求める検出部と、前記モータの起動時に同期制御により、前記モータの目標回転数を順次指示すると共に、回転磁界を形成して、前記モータの起動を制御する制御部と、前記目標回転数と前記実回転数との回転数差が所定以上である時間の累積期間が予め定めた閾値を超えた場合に異常と判定する異常判定処理を行なう判定部と、を備える。ここで、前記判定部は、前記実回転数が検出できる場合には、前記異常判定処理を行なうと共に、前記目標回転数と前記実回転数との回転数差が予め定めた範囲内となった場合には、前記累積期間を前記閾値より小さな値に低減する低減処理を行ない、前記同期制御が行なわれる期間のうちの少なくとも一部の期間であって、前記検出部が前記実回転数を検出できない期間には、前記同期制御における見込み回転数を前記実回転数として扱って前記異常判定処理を行なうと共に、前記回転数差が予め定めた範囲内となった場合の前記低減処理を抑制する。こうすれば、モータの運転の制御のためにモータの実回転数を検出できない期間があっても、モータの異常を的確に判定できる。 (8) As yet another aspect of the present disclosure, there is provided an abnormality determination device for determining an abnormality during startup of a motor, the abnormality determination device for a motor including: a detection unit that determines an actual rotation speed of the motor in a sensorless manner; a control unit that sequentially indicates a target rotation speed of the motor by synchronous control during startup of the motor and forms a rotating magnetic field to control startup of the motor; and a determination unit that performs an abnormality determination process to determine that an abnormality has occurred when a cumulative period during which a rotation speed difference between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value exceeds a predetermined threshold. Here, the determination unit performs the abnormality determination process when the actual rotation speed can be detected, and performs a reduction process to reduce the cumulative period to a value smaller than the threshold value when the rotation speed difference between the target rotation speed and the actual rotation speed falls within a predetermined range, and performs the abnormality determination process by treating the expected rotation speed in the synchronous control as the actual rotation speed during at least a portion of the period during which the synchronous control is performed and during a period during which the detection unit cannot detect the actual rotation speed, and suppresses the reduction process when the rotation speed difference falls within a predetermined range . In this way, even if there is a period during which the actual rotation speed of the motor cannot be detected due to control of the motor operation, it is possible to accurately determine an abnormality in the motor.

本開示は他の態様によっても実施可能である。例えば、ポンプの制御装置やポンプの制御方法に組み込んで実施することも可能である。また、モータを駆動するモータ駆動装置やドライバ、その駆動方法としても実現可能であるし、こうしたドライバにポンプやモータの駆動を指示する制御装置としても実施可能である。ドライバに組み込む場合には、目標回転数は上位の制御装置から与えられ、制御装置に組み込む場合には、実回転数はドライバ側から取得される。 The present disclosure can be implemented in other ways. For example, it can be implemented by being incorporated into a pump control device or a pump control method. It can also be realized as a motor drive device or driver that drives a motor, or a drive method thereof, or as a control device that instructs such a driver to drive a pump or motor. When incorporated into a driver, the target rotation speed is provided from a higher-level control device, and when incorporated into a control device, the actual rotation speed is obtained from the driver side.

実施形態のポンプ駆動装置の異常判定装置を示す概略構成図。1 is a schematic configuration diagram showing an abnormality determination device for a pump drive device according to an embodiment; ポンプ駆動装置の異常判定装置をモータの駆動系を中心に示す構成図。FIG. 2 is a configuration diagram showing an abnormality determination device for a pump drive device, focusing on a drive system of a motor. 第1実施形態の異常判定処理ルーチンを示すフローチャート。4 is a flowchart showing an abnormality determination processing routine according to the first embodiment. 異常判定の手法を示す説明図。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a method for determining an abnormality. 第1実施形態における異常判定の手法を比較して示す説明図。5 is an explanatory diagram illustrating a comparison of abnormality determination methods in the first embodiment; FIG. 第2実施形態の異常判定処理ルーチンを示すフローチャート。10 is a flowchart showing an abnormality determination process routine according to a second embodiment. 第3実施形態の異常判定処理ルーチンを示すフローチャート。13 is a flowchart showing an abnormality determination process routine according to a third embodiment.

A.第1実施形態:
(1)ハードウェア構成:
第1形態のポンプ駆動装置の異常判定装置20を含む燃料電池システムの構成を、図1に示す。図示するように、このポンプ駆動装置の異常判定装置20は、燃料電池30を冷却する冷却液循環系40に設けられた冷却水循環用のポンプ41の駆動装置の異常を判定する装置である。まず、燃料電池30を運転する構成について説明すると、燃料電池30は、図示しない周知の燃料ガス供給排気系および酸化ガス(大気)供給排気系を備え、燃料ガスである水素と大気に含まれる酸素との電気化学反応により、発電を行なう。燃料電池30は、電気化学反応により発熱するため、冷却液循環系40により、冷却される。こうした燃料ガスや大気の供給・排出を行なう燃料ガス供給排気系、酸化ガス供給排気系、更には、冷却液循環系40等の制御は、制御部70により行なわれる。制御部70は、燃料電池30に設けられた図示しない温度センサや圧力センサなどのセンサ群から信号FCSを受け取り、燃料電池30に設けられたインジェクタ、各種電磁弁などのアクチュエータ群に信号ACSを出力し、燃料電池30を所望の状態で運転する。燃料電池30の構成および運転の手法は周知のものなので、冷却液循環系40以外の詳細は、図示および説明を省略する。
A. First embodiment:
(1) Hardware configuration:
The configuration of a fuel cell system including a pump drive device abnormality determination device 20 of the first embodiment is shown in Fig. 1. As shown in the figure, this pump drive device abnormality determination device 20 is a device that determines an abnormality in a drive device of a pump 41 for circulating cooling water provided in a coolant circulation system 40 that cools a fuel cell 30. First, the configuration for operating the fuel cell 30 will be described. The fuel cell 30 includes a well-known fuel gas supply and exhaust system and an oxidizing gas (atmosphere) supply and exhaust system (not shown), and generates electricity by an electrochemical reaction between hydrogen, which is a fuel gas, and oxygen contained in the atmosphere. The fuel cell 30 generates heat by the electrochemical reaction, and is cooled by the coolant circulation system 40. The fuel gas supply and exhaust system, which supplies and exhausts the fuel gas and the atmosphere, the oxidizing gas supply and exhaust system, and the coolant circulation system 40 are controlled by a control unit 70. The control unit 70 receives a signal FCS from a group of sensors, such as a temperature sensor and a pressure sensor (not shown), provided in the fuel cell 30, and outputs a signal ACS to a group of actuators, such as injectors and various solenoid valves, provided in the fuel cell 30, to operate the fuel cell 30 in a desired state. Since the configuration and operation method of the fuel cell 30 are well known, details other than those of the coolant circulation system 40 will not be shown or described.

冷却液循環系40は、ポンプ41の他、ポンプ41により循環される冷却液と大気との間で熱交換を行なうラジエータ43、燃料電池30から排出される冷却液をラジエータ43もしくはバイパス管路46のいずれかに分岐する三方弁45,燃料電池30とラジエータ43との間で冷却液を循環させる循環路を構成する配管47等から構成される。また、ポンプ41には、駆動用のモータ51およびドライバ60からなるポンプ駆動装置50が設けられている。 The coolant circulation system 40 is composed of a pump 41, a radiator 43 that exchanges heat between the coolant circulated by the pump 41 and the atmosphere, a three-way valve 45 that branches the coolant discharged from the fuel cell 30 to either the radiator 43 or a bypass line 46, and piping 47 that forms a circulation path that circulates the coolant between the fuel cell 30 and the radiator 43. The pump 41 is also provided with a pump drive device 50 consisting of a drive motor 51 and a driver 60.

ポンプ駆動装置50のモータ51は、直流電源であるバッテリ52の電力を用いて、ドライバ60により駆動される。ドライバ60は制御部70に接続されており、制御部70から指示された目標回転数St*でモータ51を運転する。ドライバ60は、制御部70に対して、モータ51の実回転数Srrを出力する。制御部70は、この目標回転数St*と実回転数Srrとを用いて、モータ51により駆動されるポンプの異常の判定をする。 The motor 51 of the pump drive device 50 is driven by a driver 60 using power from a battery 52, which is a DC power source. The driver 60 is connected to a control unit 70, and operates the motor 51 at a target rotation speed St* instructed by the control unit 70. The driver 60 outputs the actual rotation speed Srr of the motor 51 to the control unit 70. The control unit 70 uses the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr to determine whether there is an abnormality in the pump driven by the motor 51.

モータ51の駆動系を含むポンプ駆動装置50の異常判定装置20の詳細を、図2に示した。図示するように、ポンプ駆動装置50の異常判定装置20は、モータ51、ドライバ60、および制御部70から構成される。ドライバ60は、インバータ62と駆動回路64とから構成されている。ドライバ60の駆動回路64は、制御部70からの目標回転数St*の指示を受け、インバータ62に設けられたスイッチング素子を制御して、モータ51を駆動する。以下、モータ51を駆動するための回路構成とを各部の機能について順次説明する。 Details of the abnormality determination device 20 for the pump drive device 50, including the drive system for the motor 51, are shown in Figure 2. As shown in the figure, the abnormality determination device 20 for the pump drive device 50 is composed of the motor 51, a driver 60, and a control unit 70. The driver 60 is composed of an inverter 62 and a drive circuit 64. The drive circuit 64 of the driver 60 receives an instruction for the target rotation speed St* from the control unit 70, and controls the switching element provided in the inverter 62 to drive the motor 51. Below, the circuit configuration for driving the motor 51 and the function of each part will be explained in order.

ポンプ41を駆動するモータ51は、本実施形態では、ブラシレスの三相PMモータである。モータ51は、U相,V相,W相の三相コイルに、位相が120度ずれた正弦波の電流を流すことにより、回転磁界を形成し、これにより永久磁石を備える回転子53を回転する。回転子53が回転すると、ポンプ41の図示しないインペラが回転し、配管47内の冷却液を燃料電池30方向に押し出す。U相,V相,W相の三相コイルは、本実施形態では、星形結線されており、各コイルの一端に、インバータ62からの出力が接続されている。 In this embodiment, the motor 51 that drives the pump 41 is a brushless three-phase PM motor. The motor 51 generates a rotating magnetic field by passing sinusoidal currents with a phase difference of 120 degrees through the three-phase coils of U, V, and W phases, which rotates the rotor 53 equipped with a permanent magnet. When the rotor 53 rotates, the impeller (not shown) of the pump 41 rotates, pushing the cooling liquid in the pipe 47 toward the fuel cell 30. In this embodiment, the three-phase coils of U, V, and W phases are star-connected, and one end of each coil is connected to the output from the inverter 62.

インバータ62は、バッテリ52からの電源ライン間に並列に介装された3組のスイッチング素子S1-S2,S3-S4,S5-S6、スイッチング素子S1-S6のコレクタ-エミクタ間に接続された保護用ダイオードD1-D6、を備える。各スイッチング素子S1-S6のゲートには、駆動回路64からの駆動信号Du+,Du-,Dv+,Dv-,Dw+,Dw-が入力される。この駆動信号により、スイッチング素子は駆動され、順次導通状態(ターンオン)となる。なお、各組のスイッチング素子は同時に導通状態となることはない。 The inverter 62 comprises three sets of switching elements S1-S2, S3-S4, and S5-S6 arranged in parallel between the power supply lines from the battery 52, and protective diodes D1-D6 connected between the collectors and emitters of the switching elements S1-S6. Drive signals Du+, Du-, Dv+, Dv-, Dw+, and Dw- are input from the drive circuit 64 to the gates of each of the switching elements S1-S6. The switching elements are driven by these drive signals and sequentially enter a conductive state (turned on). Note that the switching elements of each set are never in a conductive state at the same time.

各組のスイッチング素子S1-S2,S3-S4,S5-S6の結合点は、モータ51のU相,V相,W相の三相コイルの一端に接続される。したがって、例えば駆動信号Du+がアクティプとなってスイッチング素子S1が導通状態となり、駆動信号Dv-がアクティブとなってスイッチング素子S4が導通状態となると、バッテリ52からの電流が、スイッチング素子S1からU相コイルとV相コイル、更にはスイッチング素子S4を通って流れることになる。U相コイルに流れる電流Iu、U相コイルに接続されたラインに設けられた電流センサ55uにより検出可能となっている。同様に、V相コイルに接続されたラインには電流センサ55Vが、W相コイルに接続されたラインには電流センサ55wが、それぞれ設けられ、V相コイルに流れる電流Iv、W相コイルに流れる電流Iwを検出する。 The connection point of each group of switching elements S1-S2, S3-S4, and S5-S6 is connected to one end of the three-phase coils of the U-phase, V-phase, and W-phase of the motor 51. Therefore, for example, when the drive signal Du+ becomes active and the switching element S1 becomes conductive, and the drive signal Dv- becomes active and the switching element S4 becomes conductive, the current from the battery 52 flows from the switching element S1 through the U-phase coil and the V-phase coil, and further through the switching element S4. The current Iu flowing through the U-phase coil can be detected by the current sensor 55u provided on the line connected to the U-phase coil. Similarly, a current sensor 55V is provided on the line connected to the V-phase coil, and a current sensor 55w is provided on the line connected to the W-phase coil, respectively, to detect the current Iv flowing through the V-phase coil and the current Iw flowing through the W-phase coil.

駆動回路64は、モータ制御部65,出力部66、検出部67、入出力部68を備える。検出部67は、電流センサ55u,55v,55wからの信号を読み取ってモータ51の各相電流Iu,Iv,Iwを検出する。なお、ここでは理解の便を図って、三相コイルに流れる電流を全て検出するものとしたが、モータ51の各相コイルに流れ込む電流と流れ出す電流とは対応しているので、電流センサは、三相の全てに設ける必要はない。 The drive circuit 64 includes a motor control unit 65, an output unit 66, a detection unit 67, and an input/output unit 68. The detection unit 67 reads signals from the current sensors 55u, 55v, 55w to detect the phase currents Iu, Iv, Iw of the motor 51. For ease of understanding, it is assumed here that all currents flowing through the three-phase coils are detected, but since the currents flowing into and out of each phase coil of the motor 51 correspond to each other, it is not necessary to provide current sensors for all three phases.

入出力部68は、モータ制御部65の指示を受けて、インバータ62の各スイッチング素子S1からS6を駆動する信号Du+,Du-,Dv+,Dv-,Dw+,Dw-を出力する。モータ制御部65は、入出力部68を介して受け取った目標回転数St*に向けて、モータ51の回転数を制御する。その際、モータ制御部65は、回転数を増減するために必要な各相電流を演算し、これを出力部66に出力する。出力部66は、この指示を受けて、インバータ62の各スイッチング素子S1からS6を駆動する信号Du+,Du-,Dv+,Dv-,Dw+,Dw-のオン時間を定め、これを出力する。出力部66は、各スイッチング素子のオン時間を制御するパルス幅変調モジュール(PWM)として機能する。 The input/output unit 68 receives instructions from the motor control unit 65 and outputs signals Du+, Du-, Dv+, Dv-, Dw+, and Dw- that drive the switching elements S1 to S6 of the inverter 62. The motor control unit 65 controls the rotation speed of the motor 51 toward the target rotation speed St* received via the input/output unit 68. At that time, the motor control unit 65 calculates the phase currents required to increase or decrease the rotation speed and outputs them to the output unit 66. In response to this instruction, the output unit 66 determines the on-time of the signals Du+, Du-, Dv+, Dv-, Dw+, and Dw- that drive the switching elements S1 to S6 of the inverter 62 and outputs them. The output unit 66 functions as a pulse width modulation module (PWM) that controls the on-time of each switching element.

モータ制御部65は、検出部67を介して各相コイルの電流の変化を検出するが、このうち、2組のスイッチング素子がターンオンして駆動電流が流れるコイル以外のコイルには、回転子53に設けられた永久磁石との位置関係に応じた誘起電圧が生じる。この誘起電圧に対応した電流は、電流センサにより検出可能である。モータ51が一定以上の回転数で回転していれば、誘起電圧による電流変化は、回転子53の角度を演算するに十分な大きさとなっているので、モータ制御部65は、これから回転子53の回転位相、つまり三相コイルu,v,wに対する角度を求め、この角度に基づいて、各相コイルに流すべき電流の大きさを演算し、出力部66を介して、インバータ62の各スイッチング素子S1-S6のオン・オフを制御する。モータ制御部65は、回転子53の回転角度の変化からモータ51の実回転数Srrを求め、これを入出力部68を介して、制御部70に出力する。 The motor control unit 65 detects the change in current of each phase coil through the detection unit 67. In the coils other than the coils through which the two sets of switching elements are turned on and the drive current flows, an induced voltage is generated according to the positional relationship with the permanent magnets provided on the rotor 53. The current corresponding to this induced voltage can be detected by a current sensor. If the motor 51 rotates at a certain rotation speed or more, the current change due to the induced voltage is large enough to calculate the angle of the rotor 53, so the motor control unit 65 calculates the rotation phase of the rotor 53, that is, the angle with respect to the three-phase coils u, v, and w, and calculates the magnitude of the current to be passed through each phase coil based on this angle, and controls the on/off of each switching element S1-S6 of the inverter 62 through the output unit 66. The motor control unit 65 calculates the actual rotation speed Srr of the motor 51 from the change in the rotation angle of the rotor 53, and outputs it to the control unit 70 through the input/output unit 68.

他方、モータ51の回転数が低い場合、例えば停止していたモータ51を制御部70からの指示により起動する場合などには、誘起電圧による電流変化によっては、回転子53の回転角度を検出することができない。更に言えば、回転子53が停止している場合には、回転子53が各相コイルに対してどのような角度で停止しているかを検出することができないので、最初に通電すべきコイルを特定することもできない。そこで、こうした場合には、
[1]回転磁界の形成前に、停止している回転子53の回転角度を検出する検出処理、
[2]回転子53の回転角度を検出することなく回転磁界を形成する同期制御、
のいずれかを行なう。本実施形態では、[2]の手法を採用している。
On the other hand, when the rotation speed of the motor 51 is low, for example when the motor 51 that has been stopped is started by an instruction from the control unit 70, the rotation angle of the rotor 53 cannot be detected by the current change due to the induced voltage. Moreover, when the rotor 53 is stopped, it is not possible to detect the angle at which the rotor 53 is stopped relative to each phase coil, and therefore it is not possible to identify the coil that should be energized first. Therefore, in such a case,
[1] A detection process for detecting the rotation angle of the stopped rotor 53 before the formation of a rotating magnetic field;
[2] Synchronous control to form a rotating magnetic field without detecting the rotation angle of the rotor 53;
In this embodiment, the method [2] is adopted.

同期制御では、回転子53の位置を検出しないまま、各相コイルu,v,wに電流を流し、ゆっくりと回転する回転磁界を形成する。この場合、回転子53の回転角度を検出していないので、回転子53の永久磁石が形成する磁束の方向対して、高効率の角度に回転磁界を形成することができない場合も多いが、回転子53は、徐々に回転を始め、時間をかけて回転磁界の回転に同期する。この間は、誘起電圧は十分な大きさにならないので、モータ制御部65は、誘起電圧から回転子53の回転角度、ひいては回転数を検出することができない。このためモータ制御部65は、自ら指示する回転磁界の回転速度に対応した回転数で、回転子53が回転しているものとして、この回転磁界の回転速度に対応した回転数を、実回転数Srrとして、外部に、ここでは制御部70に出力する。 In synchronous control, current is passed through each phase coil u, v, w without detecting the position of the rotor 53, forming a slowly rotating rotating magnetic field. In this case, since the rotation angle of the rotor 53 is not detected, it is often not possible to form a rotating magnetic field at a highly efficient angle with respect to the direction of the magnetic flux formed by the permanent magnet of the rotor 53. However, the rotor 53 gradually begins to rotate and synchronizes with the rotation of the rotating magnetic field over time. During this time, the induced voltage is not large enough, so the motor control unit 65 cannot detect the rotation angle of the rotor 53 from the induced voltage, and therefore the rotation speed. For this reason, the motor control unit 65 assumes that the rotor 53 is rotating at a rotation speed corresponding to the rotation speed of the rotating magnetic field that it itself specifies, and outputs the rotation speed corresponding to the rotation speed of the rotating magnetic field as the actual rotation speed Srr to the outside, here to the control unit 70.

制御部70は、コンピュータ(CPU)やメモリ、入出力インタフェース部などを内蔵し、後述するプログラムを実行することにより、指示部、判定部、出力部などの機能を実現する。図2に示したように、制御部70は、インバータ62の駆動回路64に対して、指示部の働きにより目標回転数St*を出力し、駆動回路64から実回転数Srrを受け取って、判定部の働きによりポンプ41の異常を判定し、異常判定の結果を出力部の働きにより、外部に、例えばインスツルメントパネルの警告灯や、ダイアグノーシスコンピュータ等に出力する。なお、検出されるポンプ41の異常は、ポンプ41を駆動するモータ51自体の故障の他、モータ51が駆動しているポンプ41のインペラなどの部材の固着故障や、モータ51を駆動するインバータ62などの駆動回路、更にはインバータを制御する制御側の異常、各種配線の断線や短絡故障などの異常を含む。図2において、駆動回路64の入出力部68から制御部70に出力されている信号Sscは、駆動回路64が同期制御を実施している場合にアクティブとなる信号であるが、第1実施形態では、駆動回路64はこの信号を出力する機能を有していない。この信号Sscについては、第2実施形態で説明する。 The control unit 70 incorporates a computer (CPU), memory, an input/output interface unit, etc., and executes a program described later to realize functions such as an instruction unit, a judgment unit, and an output unit. As shown in FIG. 2, the control unit 70 outputs the target rotation speed St* to the drive circuit 64 of the inverter 62 through the function of the instruction unit, receives the actual rotation speed Srr from the drive circuit 64, judges an abnormality of the pump 41 through the function of the judgment unit, and outputs the result of the abnormality judgment to the outside, for example, to a warning light on the instrument panel or a diagnosis computer, etc., through the function of the output unit. The detected abnormality of the pump 41 includes, in addition to a failure of the motor 51 itself that drives the pump 41, a stuck failure of a member such as the impeller of the pump 41 driven by the motor 51, an abnormality of the drive circuit such as the inverter 62 that drives the motor 51, and further an abnormality on the control side that controls the inverter, and an abnormality such as a broken wire or a short circuit failure of various wiring. In FIG. 2, the signal Ssc output from the input/output unit 68 of the drive circuit 64 to the control unit 70 is a signal that becomes active when the drive circuit 64 is performing synchronous control, but in the first embodiment, the drive circuit 64 does not have the function of outputting this signal. This signal Ssc will be described in the second embodiment.

(2)異常判定処理:
ポンプ駆動装置50の異常判定装置20が行なう異常判定処理について、図3のフローチャートを用いて説明する。図示する異常判定処理は、制御部70に内蔵されたCPUにより、所定の間隔で繰り返し実行される。この処理が開始されると、まずモータ51を運転するかを判断する(ステップS105)。モータ51を運転する必要がない場合には、何も行なわず、「NEXT」に抜けて、本処理ルーチンを終了する。運転する必要がない場合とは、ポンプ41を運転して冷却液を循環する必要がない場合のみならず、モータ51の起動に失敗して、次の再起動を待っている間などが相当する。
(2) Abnormality Judgment Process:
The abnormality determination process performed by the abnormality determination device 20 of the pump drive device 50 will be described with reference to the flowchart of FIG. 3. The abnormality determination process shown in the figure is repeatedly executed at a predetermined interval by a CPU built into the control unit 70. When this process is started, it is first determined whether to operate the motor 51 (step S105). If it is not necessary to operate the motor 51, nothing is done, and the process goes to "NEXT" and ends this processing routine. The case where operation is not necessary corresponds not only to the case where it is not necessary to operate the pump 41 to circulate the cooling liquid, but also to the case where the motor 51 has failed to start and is waiting for the next restart, etc.

モータ51を運転すると判断した場合には、次に、51の目標回転数St*をドライバ60に指示し(ステップS110)、ドライバ60からモータ51の実回転数Srrを受け取る処理を行なう(ステップS120)。その上で、制御部70は、指示した目標回転数St*と取得した実回転数Srrとの偏差の絶対値(┃St*-Srr┃)が、予め定めた回転数閾値ΔSより大きいか否かを判断する(ステップS125)。この処理は、目標回転数St*と実回転数Srrとが乖離している場合に相当する。 If it is determined that the motor 51 should be operated, the control unit 70 then instructs the driver 60 on the target rotation speed St* of 51 (step S110) and receives the actual rotation speed Srr of the motor 51 from the driver 60 (step S120). The control unit 70 then determines whether the absolute value of the deviation between the instructed target rotation speed St* and the acquired actual rotation speed Srr (|St*-Srr|) is greater than a predetermined rotation speed threshold value ΔS (step S125). This processing corresponds to the case where the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr are separated.

ドライバ60は、目標回転数St*を受け取って、モータ51を起動するが、モータ51の回転数は徐々に目標回転数St*に向かって上昇していくため、その間は、実回転数Srrは目標回転数St*を下回っている。しかも、起動時には、上述した様に、同期制御が行なわれるため、回転数の上昇は緩やかなものとなり、ドライバ60は、この間、誘起電圧による回転子53の回転数の検出ができないので、実測された回転数に代えて、制御上の見込み回転数を実回転数Srrとして出力する。 The driver 60 receives the target rotation speed St* and starts the motor 51, but the rotation speed of the motor 51 gradually increases toward the target rotation speed St*, and during that time the actual rotation speed Srr is below the target rotation speed St*. Moreover, as described above, at the time of startup, synchronous control is performed, so the increase in the rotation speed is gradual, and during this time the driver 60 cannot detect the rotation speed of the rotor 53 due to the induced voltage, so instead of the actually measured rotation speed, it outputs the expected rotation speed for control as the actual rotation speed Srr.

この様子を図4に例示した。図において実線J1は、同期制御によって、モータ51の回転子53の実回転数Srrが目標回転数St*に向かって上昇していく場合を示す。他方、破線B1は、何らかの異常が生じて、回転子53の実回転数Srrが目標回転数St*まで上昇しない場合を示す。同期制御が行なわれている場合には、ドライバ60の駆動回路64は、実回転数Srrを実際には計測していないから、異常が生じた場合でも、実回転数Srrは、破線B1のようにはならず、実線J1のように上昇する。 This is illustrated in Figure 4. In the figure, the solid line J1 shows the case where synchronous control causes the actual rotation speed Srr of the rotor 53 of the motor 51 to rise toward the target rotation speed St*. On the other hand, the dashed line B1 shows the case where some abnormality occurs and the actual rotation speed Srr of the rotor 53 does not rise to the target rotation speed St*. When synchronous control is being performed, the drive circuit 64 of the driver 60 does not actually measure the actual rotation speed Srr, so even if an abnormality occurs, the actual rotation speed Srr will not rise as shown by the dashed line B1, but will rise as shown by the solid line J1.

この結果、同期制御の間に出力され実回転数Srrと目標回転数St*との偏差は、時刻t1までは回転数閾値ΔSを上回ることになる。そこで、この場合には、制御部70は、異常判定カウンタCerr をインクリメントする(ステップS140)。つまり、異常判定カウンタCerr は、実回転数Srrと目標回転数St*との乖離が所定以上の場合の累積期間を求めることに相当する。他方、時刻t1になると、見かけ上の偏差は回転数閾値ΔSより小さくなるので(ステップS125:「NO」)、次に、時刻tが同期制御の実施期間より後の所定のタイミングtsより小さいかの判断を行なう(ステップS135)。仮に、t<ts、つまり同期制御の実施期間を過ぎたタイミングtsに至っていなければ、何も行なわない。時刻tが所定のタイミングts以降になっていれば(ステップS135:「NO」)、異常判定カウンタCerr を値0に初期化する処理を行なう(ステップS150)。ここで初期化は、実回転数Srrと目標回転数St*との偏差が大きい時間を累積した累積期間を低減する低減処理に相当する。初期化すれば、直ちに累積期間である異常判定カウンタCerr は値0に低減される。初期化は、例えば2段階に分けて行なうなど、一度に行なわない手法を含む。また、ステップS135の判断によって、初期化を行なわないことは、累積期間の低減を含む初期化を抑制値(ここでは禁止)することに相当する。 As a result, the deviation between the actual rotation speed Srr and the target rotation speed St* output during the synchronous control exceeds the rotation speed threshold value ΔS until time t1. In this case, the control unit 70 increments the abnormality determination counter Cerr (step S140). In other words, the abnormality determination counter Cerr is equivalent to determining the cumulative period when the deviation between the actual rotation speed Srr and the target rotation speed St* is greater than a predetermined value. On the other hand, at time t1, the apparent deviation becomes smaller than the rotation speed threshold value ΔS (step S125: "NO"), so next, a determination is made as to whether the time t is smaller than a predetermined timing ts after the implementation period of the synchronous control (step S135). If t<ts, that is, the timing ts after the implementation period of the synchronous control has not yet been reached, nothing is done. If the time t is after the predetermined timing ts (step S135: "NO"), a process is performed to initialize the abnormality determination counter Cerr to a value of 0 (step S150). Here, initialization corresponds to a reduction process that reduces the cumulative period that accumulates the time during which the deviation between the actual rotation speed Srr and the target rotation speed St* is large. If initialization is performed, the abnormality determination counter Cerr, which is the cumulative period, is immediately reduced to a value of 0. Initialization includes a method in which initialization is not performed all at once, for example, by dividing it into two stages. Also, not performing initialization based on the judgment in step S135 corresponds to suppressing (here, prohibiting) initialization, including the reduction of the cumulative period.

これらいずれかの処理を行なったのち、異常判定カウンタCerr が閾値ThCより大きいか否かの判断を行なう(ステップS165)。異常判定カウンタCerr が閾値ThCより大きくなっていれば、異常と判定し、これを異常信号Serr として出力する(ステップS170)。異常判定カウンタCerr が閾値ThCより大きくなっていなければ、異常は生じていないとして、何も行なわず、「NEXT」に抜けて、本処理ルーチンを一旦終了する。 After performing any of these processes, it is determined whether the abnormality determination counter Cerr is greater than the threshold value ThC (step S165). If the abnormality determination counter Cerr is greater than the threshold value ThC, it is determined that an abnormality has occurred, and this is output as an abnormality signal Serr (step S170). If the abnormality determination counter Cerr is not greater than the threshold value ThC, it is determined that no abnormality has occurred, and the process does not proceed, but goes to "NEXT" and ends this processing routine for the time being.

上述した異常判定処理ルーチンは所定の間隔で繰り返し実行されるから、仮にモータ51の回転子53の実回転数Srrが破線B1のように、いつまでたっても目標回転数St*に到達しない場合、ステップS125の判断は、繰り返し「YES」となって、異常判定カウンタCerr は、この判定処理ルーチンが実行される度にインクリメントされる(ステップS140)。この結果、異常判定カウンタCerr は、破線Eb1のようにカウントアップを続け、時刻t2で閾値ThCを上回るから、異常と判定されることになる。他方、同期制御の結果、回転子53の実回転数Srrが正常に上昇した場合には、同期制御の実施期間より後の所定のタイミングtsになると、異常判定カウンタCerr は値0に初期化されるから(ステップS150)、異常との判定はなされない。 The above-mentioned abnormality determination processing routine is repeatedly executed at a predetermined interval, so if the actual rotation speed Srr of the rotor 53 of the motor 51 never reaches the target rotation speed St* as shown by the dashed line B1, the determination in step S125 is repeatedly "YES", and the abnormality determination counter Cerr is incremented each time this determination processing routine is executed (step S140). As a result, the abnormality determination counter Cerr continues to count up as shown by the dashed line Eb1, and exceeds the threshold value ThC at time t2, so an abnormality is determined. On the other hand, if the actual rotation speed Srr of the rotor 53 increases normally as a result of the synchronous control, at a predetermined timing ts after the implementation period of the synchronous control, the abnormality determination counter Cerr is initialized to a value of 0 (step S150), so no abnormality is determined.

図4において、破線B1は仮想的な回転数であり、仮に何らかの異常、例えばポンプ41のインペラが異物を噛み込んで回転不能となっていたり三相コイルu,v,wのいずれかが断線して正常回転できない状態となっていたりすると、同期制御によってモータ51の回転子53は正常に回転しないが、その場合でも、駆動回路64は正常回転しているものとして、同期制御の実施期間は、実線J1と同様に実回転数Srrを出力し続ける。その上で、実回転数Srrが目標回転数St*から回転数閾値ΔSだけ小さい回転数まで上昇していれば、誘起電圧によって回転数は検出できるとして、誘起電圧の周期の逆数として回転子53の回転数を検出し、これを実回転数Srrとして出力する。つまり、同期制御によってモータ51の起動に失敗した場合には、図4に一点鎖線D1として示したように、同期制御が終了するタイミングtpには、実回転数Srrは正常値から外れてしまう。正常値から外れるとは、回転子53が噛み込みなどにより回転できない場合には、実回転数St*が値0となり、三相コイルの一部断線などの場合には、実回転数Srrが値0ではないものの、目標回転数St*より回転数閾値を超えて小さくなることがある。回転数が誘起電圧による検出ができないほど小さければ回転していても回転数0とされる。 In FIG. 4, the dashed line B1 is a virtual rotation speed, and if there is some abnormality, for example, if the impeller of the pump 41 is caught in a foreign object and cannot rotate, or if any of the three-phase coils u, v, and w is broken and cannot rotate normally, the rotor 53 of the motor 51 will not rotate normally due to synchronous control, but even in that case, the drive circuit 64 will continue to output the actual rotation speed Srr as in the solid line J1 during the implementation period of synchronous control, assuming that the drive circuit 64 is rotating normally. If the actual rotation speed Srr has increased to a rotation speed that is smaller than the target rotation speed St* by the rotation speed threshold value ΔS, the rotation speed can be detected by the induced voltage, and the rotation speed of the rotor 53 is detected as the inverse of the period of the induced voltage, and this is output as the actual rotation speed Srr. In other words, if the start of the motor 51 by synchronous control fails, the actual rotation speed Srr will deviate from the normal value at the timing tp when the synchronous control ends, as shown by the dashed line D1 in FIG. 4. Deviation from the normal value means that if the rotor 53 cannot rotate due to jamming or the like, the actual rotation speed St* will be 0, and if the three-phase coil is partially disconnected, the actual rotation speed Srr may not be 0, but may be lower than the target rotation speed St* by exceeding the rotation speed threshold. If the rotation speed is so small that it cannot be detected by induced voltage, it will be considered to be 0 even if the rotor is rotating.

そこで、こうした同期制御によってモータ51が正常に起動できない場合の異常判定処理ルーチンにおける異常検出の様子を、図5を用いて説明する。図5は、同期制御を行なっても、モータ51が起動しないケースを示す。制御部70がドライバ60に対してモータ51の起動を指示し、目標回転数St*を指示すると、同期制御が行なわれる期間Pscでは、実線J2に示すように、ドライバ60の駆動回路64は、実回転数Srrとして目標回転数St*に向けて上昇していく同期制御上の仮想的な回転数を出力し続ける。この間、異常判定カウンタCerr は、順次インクリメントされて増加されていく。 The manner in which an abnormality is detected in the abnormality determination processing routine when the motor 51 cannot be started normally by such synchronous control will be described with reference to FIG. 5. FIG. 5 shows a case in which the motor 51 does not start even when synchronous control is performed. When the control unit 70 instructs the driver 60 to start the motor 51 and instructs the target rotation speed St*, during the period Psc in which synchronous control is performed, as shown by the solid line J2, the drive circuit 64 of the driver 60 continues to output a virtual rotation speed under synchronous control that increases toward the target rotation speed St* as the actual rotation speed Srr. During this time, the abnormality determination counter Cerr is sequentially incremented and increased.

この様子を、図5では、(1)と(2)として2つ示した。(1)における異常判定カウンタCerr は、図3の処理ルーチンにおいて、ステップS135の判断、つまり時刻tが同期制御の実施期間Pscを超えたタイミングtsであるかを判断して、時刻tがタイミングtsを超えるまで、異常判定カウンタCerr の初期化の処理(ステップS150)を行なわない、という一連の処理を行なわない場合を示している。この場合、図5の破線Ej2とした示したように、異常判定カウンタCerr は、目標回転数St*と実回転数Srrとの偏差の絶対値が、回転数閾値ΔSより小さくなったタイミングt1で初期化されて値0となる。このため、同期制御の実施期間Pscが経過し、モータ51の起動に失敗した場合でも、異常判定カウンタCerr は初期化されてしまうので、再度起動を試みて同期制御を行なうと、同様の処理が繰り返され、何度同期制御を行なって起動に失敗しても、これを異常として検出することができない。 This situation is shown in two ways in FIG. 5 as (1) and (2). The abnormality determination counter Cerr in (1) shows a case where the series of processes in the process routine in FIG. 3, that is, the judgment in step S135, that is, the judgment of whether the time t is the timing ts when the synchronous control implementation period Psc has been exceeded, is not performed until the time t exceeds the timing ts, and the process of initializing the abnormality determination counter Cerr (step S150) is not performed. In this case, as shown by the dashed line Ej2 in FIG. 5, the abnormality determination counter Cerr is initialized to a value of 0 at the timing t1 when the absolute value of the deviation between the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr becomes smaller than the rotation speed threshold value ΔS. Therefore, even if the implementation period Psc of the synchronous control has elapsed and the start of the motor 51 has failed, the abnormality determination counter Cerr is initialized, so when the start is attempted again and synchronous control is performed, the same process is repeated, and no matter how many times synchronous control is performed and start fails, this cannot be detected as an abnormality.

これに対して、本実施形態では、目標回転数St*と実回転数Srrとの偏差の絶対値が、回転数閾値ΔSより小さくなっても(ステップS125:「NO」)、時刻tがタイミングtsを超えるまでは(ステップS135:「YES」)、異常判定カウンタCerr の初期化の処理(ステップS150)を行なわない。したがって、図5の(2)に実線Eb2として示したように、異常判定カウンタCerr は、タイミングt1で初期化されず、インクリメントされた値に維持される。同期制御が終了すれば、次の同期制御の開始まで、ステップS105の判断は「NO」となり、異常判定カウンタCerr には何らの変化は生じない。次に、モータ51を起動するとして同期制御を開始すると(図示タイミングt3)、目標回転数St*と実回転数Srrとの偏差の絶対値は、回転数閾値ΔSより大きいから、再びステップS125での判断は「YES」となり、異常判定カウンタCerr のインクリメントが行なわれる。この結果、異常判定カウンタCerr はやがて閾値ThCを超え(図示タイミングt4)、制御部70は、モータ51によるポンプ41の起動ができないとして、異常を検出し、これを出力する(ステップS165.S170)。もとより、異常判定カウンタCerr が閾値ThCに到達するまでに、目標回転数St*と実回転数Srrとの偏差の絶対値が、回転数閾値ΔSより小さくなれば、異常判定カウンタCerr は初期化され、異常との判定がなされず、ポンプ41は正常に起動されたと判断される。 In contrast, in this embodiment, even if the absolute value of the deviation between the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr becomes smaller than the rotation speed threshold value ΔS (step S125: NO), the process of initializing the abnormality determination counter Cerr (step S150) is not performed until the time t exceeds the timing ts (step S135: YES). Therefore, as shown by the solid line Eb2 in FIG. 5 (2), the abnormality determination counter Cerr is not initialized at timing t1 and is maintained at the incremented value. When the synchronous control ends, the determination in step S105 is "NO" until the start of the next synchronous control, and no change occurs in the abnormality determination counter Cerr. Next, when the synchronous control is started to start the motor 51 (timing t3 in the figure), the absolute value of the deviation between the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr is larger than the rotation speed threshold value ΔS, so the determination in step S125 is again "YES" and the abnormality determination counter Cerr is incremented. As a result, the abnormality determination counter Cerr eventually exceeds the threshold value ThC (timing t4 in the figure), and the control unit 70 detects an abnormality as the motor 51 cannot start the pump 41, and outputs this (steps S165, S170). If the absolute value of the deviation between the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr becomes smaller than the rotation speed threshold value ΔS before the abnormality determination counter Cerr reaches the threshold value ThC, the abnormality determination counter Cerr is initialized, no abnormality is determined, and the pump 41 is determined to have started normally.

以上説明した第1実施形態では、センサレスで回転数を検出してモータ51を駆動するドライバ60が、モータ51の起動時に同期制御を行ない、同期制御の実施期間中、モータ51の実回転数Srrとして、実際の回転子53の回転数ではなく制御上の回転数を出力する場合であっても、異常の判定を誤ることがない。同期制御を繰り返してもモータ51を起動できない場合には、モータ51を再度起動しようとするリトライを許容しつつ、予め設定した回数までリトライしても誘起電圧による回転数の検出ができなければ、ポンプ41の異常と判定することができる。また、モータ51が一旦起動した後、誘起電圧によってモータ51の実回転数Srrが検出できる状態になった後、何らかの原因で、目標回転数St*と実回転数Srrとの乖離が回転数閾値以上となる状況が続くと、異常判定カウンタCerr はインクリメントされるから(図3、ステップS140)、同期制御以外でも異常の発生を判定できる。 In the first embodiment described above, the driver 60, which detects the rotation speed without a sensor and drives the motor 51, performs synchronous control when the motor 51 is started, and even if the actual rotation speed of the rotor 53 is not actually detected but the controlled rotation speed is output as the actual rotation speed Srr of the motor 51 during the period of implementation of the synchronous control, an abnormality is not erroneously determined. If the motor 51 cannot be started even after repeated synchronous control, a retry to start the motor 51 again is permitted, and if the rotation speed cannot be detected by the induced voltage even after a preset number of retries, an abnormality in the pump 41 can be determined. In addition, after the motor 51 is started once and the actual rotation speed Srr of the motor 51 can be detected by the induced voltage, if the deviation between the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr continues to be equal to or greater than the rotation speed threshold value for some reason, the abnormality determination counter Cerr is incremented (FIG. 3, step S140), so the occurrence of an abnormality can be determined even without synchronous control.

上記第1実施形態では、ステップS135で、時刻tが、所定の時刻tsを超えたかを判断したが、この時刻tsは、同期制御が開始されたタイミングからの所定の期間として規定してもよい。また、モータ51の起動が繰り返される場合には、同期制御の開始は、再度同期制御が行なわれる場合の再同期を待っている期間の終了のタイミングとして規定してもよい。 In the first embodiment described above, in step S135, it is determined whether the time t has exceeded a predetermined time ts, but this time ts may be defined as a predetermined period from the timing when synchronous control is started. Also, when the motor 51 is repeatedly started, the start of synchronous control may be defined as the timing of the end of a period of waiting for resynchronization when synchronous control is performed again.

B.第2実施形態:
次に第2実施形態について、説明する。第2実施形態のポンプ駆動装置の異常判定装置20は、第1実施形態と同様のハードウェア構成を備えるが、図1に示した構成のうち、駆動回路64が出力する信号Sscを制御部70が利用可能となっている点で相違する。この信号Sscは、駆動回路64が同期制御を行なっていることを示す信号である。
B. Second embodiment:
Next, a second embodiment will be described. The abnormality determination device 20 for a pump drive device of the second embodiment has the same hardware configuration as the first embodiment, but differs from the first embodiment in that the control unit 70 can use the signal Ssc output by the drive circuit 64 among the configurations shown in Fig. 1. This signal Ssc is a signal indicating that the drive circuit 64 is performing synchronous control.

図6は、第2実施形態における異常判定処理ルーチンを示すフローチャートである。この処理ルーチンは、第1実施形態のステップS135に代えて、ステップS137を行なう点のみが相違する。すなわち、第2実施形態では、同期制御開始からの経過時間である時刻tが予め同期制御の実施期間を超えるタイミングtsより大きいかを判断する(図3:ステップS135)代わりに、同期制御が行なわれているか否かを信号Sscがオンであるか否かにより判断する(ステップS137)のである。この結果、同期制御が行なわれている間(Sscがオン)の場合には、目標回転数St*と実回転数Srrとの偏差の絶対値が、回転数閾値ΔSより小さくなっていても、異常判定カウンタCerr の初期化の処理(ステップS150)は行なわれない。したがって、この第2実施形態でも、第1実施形態と同様の作用効果を奏することができる。 Figure 6 is a flowchart showing the abnormality determination processing routine in the second embodiment. This processing routine differs only in that step S137 is performed instead of step S135 in the first embodiment. That is, in the second embodiment, instead of determining whether time t, which is the elapsed time from the start of synchronous control, is greater than timing ts that exceeds the implementation period of synchronous control in advance (Figure 3: step S135), whether synchronous control is being performed is determined based on whether signal Ssc is on or not (step S137). As a result, while synchronous control is being performed (Ssc is on), even if the absolute value of the deviation between target rotation speed St* and actual rotation speed Srr is smaller than rotation speed threshold value ΔS, the process of initializing abnormality determination counter Cerr (step S150) is not performed. Therefore, the second embodiment can also achieve the same effects as the first embodiment.

C.第3実施形態:
次に第3実施形態について、図7を用いて説明する。第3実施形態では、第1,第2実施形態と同様のハードウェア構成を用いるが、図7に示すように、第1実施形態のステップS135や第2実施形態のステップS137に相当する処理を行なわない。つまり、同期制御期間であれば、異常判定カウンタCerr の初期化を行なわないという判断を実行しない。第3実施形態では、図示するように、同期制御期間であるか否かの判断に代えて、目標回転数St*と実回転数Srrとの偏差の絶対値が、回転数閾値ΔSより大きい場合(ステップS125,「YES」)には、異常判定カウンタCerr を値1ずつインクリメントする(ステップS142)。他方、目標回転数St*と実回転数Srrとの偏差の絶対値が、回転数閾値ΔS以下になった場合(ステップS125:「NO」)には、異常判定カウンタCerr を値4ずつデクリメントし(ステップS152)、異常判定カウンタCerr が0未満となったら(ステップS154)、これを値0に初期化する(ステップS155)。
C. Third embodiment:
Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. 7. In the third embodiment, the same hardware configuration as in the first and second embodiments is used, but as shown in FIG. 7, the process corresponding to step S135 in the first embodiment and step S137 in the second embodiment is not performed. In other words, if it is a synchronous control period, the determination not to initialize the abnormality determination counter Cerr is not executed. In the third embodiment, as shown in the figure, instead of determining whether it is a synchronous control period or not, if the absolute value of the deviation between the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr is greater than the rotation speed threshold value ΔS (step S125, "YES"), the abnormality determination counter Cerr is incremented by one (step S142). On the other hand, when the absolute value of the deviation between the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr becomes equal to or less than the rotation speed threshold value ΔS (step S125: NO), the abnormality determination counter Cerr is decremented by a value of 4 (step S152), and when the abnormality determination counter Cerr becomes less than 0 (step S154), it is initialized to a value of 0 (step S155).

かかる処理を行なう第3実施形態では、図4に示した例に則して言えば、時刻t1までは異常判定カウンタCerr は傾き1でインクリメントされて値が大きくなるが、同期制御中に、目標回転数St*と実回転数Srrとの偏差の絶対値が、回転数閾値ΔSより小さくなると、以後は、異常判定カウンタCerr はデクリメントされ、値が小さくなっていく。その後、同期制御の実施期間が終了すると、モータ51の起動に成功していれば、そのまま異常判定カウンタCerr はデクリメントされ続け、値0に初期化される。モータ51の起動に失敗していれば、同期制御の残時間(時刻t1からtsまど)は、異常判定カウンタCerr はデクリメントされるが、誘起電圧による回転数検出に失敗すれば、異常判定カウンタCerr のデクリメントは止まり、再度同期制御によるモータ51の起動が開始されると、再び、異常判定カウンタCerr はインクリメントされる。この結果、数度の同期制御によってもモータ51が起動しない場合には、異常判定カウンタCerr はいずれ閾値ThCを超えることになり、ポンプ41の異常を検出できる。リトライの間にモータ51が正常に回転できるようになれば、異常判定カウンタCerr は値4ずつデクリメントされて、いずれ値0に初期化される。なお、本実施形態において、デクリメントの方をインクリメントより大きな値で行なっているのは、モータ51の目標回転数St*と実回転数Srrとの偏差の絶対値が、回転数閾値ΔSより小さくなった場合には、つまりモータ51が正常に起動した場合には、異常判定カウンタCerr を速やかに初期化するためである。もとより、インクリメントとデクリメントの速度は同じであってもよいし、インクリメントの方を大きな値で行なうようにしてもよい。 In the third embodiment in which such processing is performed, in accordance with the example shown in FIG. 4, the abnormality determination counter Cerr is incremented with a slope of 1 until time t1, but when the absolute value of the deviation between the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr becomes smaller than the rotation speed threshold value ΔS during synchronous control, the abnormality determination counter Cerr is decremented and the value decreases. After that, when the implementation period of synchronous control ends, if the start of the motor 51 is successful, the abnormality determination counter Cerr continues to be decremented and is initialized to a value of 0. If the start of the motor 51 fails, the abnormality determination counter Cerr is decremented for the remaining time of synchronous control (time t1 to ts), but if the detection of the rotation speed by the induced voltage fails, the decrement of the abnormality determination counter Cerr stops, and when the start of the motor 51 by synchronous control starts again, the abnormality determination counter Cerr is incremented again. As a result, if the motor 51 does not start even after several synchronization controls, the abnormality determination counter Cerr will eventually exceed the threshold value ThC, and an abnormality in the pump 41 can be detected. If the motor 51 can rotate normally during the retry, the abnormality determination counter Cerr is decremented by 4 and eventually initialized to 0. In this embodiment, the decrement is performed with a larger value than the increment, in order to quickly initialize the abnormality determination counter Cerr when the absolute value of the deviation between the target rotation speed St* and the actual rotation speed Srr of the motor 51 becomes smaller than the rotation speed threshold value ΔS, that is, when the motor 51 starts normally. Of course, the increment and decrement speeds may be the same, or the increment may be performed with a larger value.

D.他の実施形態:
上記各実施形態では、累積期間は、カウンタを用いて、モータ51の目標回転数と実回転数との乖離が所定以上である時間を累積した値として求めたが、累積期間は、例えばモータ51の目標回転数と実回転数との乖離が所定以上である場合の回転数差を累積した値として求めてもよい。この場合には、回転数差が大きい場合には累積期間は短時間で大きな値となるので、回転数差が大きいほど短い時間で異常の判定を行なうことができる。また、累積期間は、モータ51の目標回転数と実回転数との乖離が所定以上である場合のポンプ41による冷媒の流量の、予め定めた流量からの不足分を累積した量として求めてもよい。この場合には、配管47に流体である冷媒の流量を検出する流量計を設けておき、制御部70によりこの流量に関して、予め定めた定格流量からの不足分を累積すればよい。この場合には、不足流量が大きいほど、累積期間は短時間で大きな値となるので、流量の不足分が大きいほど、短時間で異常の判定を行なうことができる。
D. Other embodiments:
In each of the above embodiments, the cumulative period is calculated by using a counter to accumulate the time during which the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed of the motor 51 is equal to or greater than a predetermined value. However, the cumulative period may be calculated, for example, as an accumulated value of the rotation speed difference when the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed of the motor 51 is equal to or greater than a predetermined value. In this case, when the rotation speed difference is large, the cumulative period becomes large in a short time, so that the larger the rotation speed difference, the shorter the time required to determine whether an abnormality exists. The cumulative period may be calculated as an accumulated amount of the shortage of the flow rate of the refrigerant from a predetermined flow rate by the pump 41 when the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed of the motor 51 is equal to or greater than a predetermined value. In this case, a flow meter that detects the flow rate of the refrigerant, which is a fluid, is provided in the pipe 47, and the shortage of this flow rate from a predetermined rated flow rate is accumulated by the control unit 70. In this case, the larger the shortage of flow rate, the larger the cumulative period becomes in a short time, so that the larger the shortage of flow rate, the shorter the time required to determine whether an abnormality exists.

上記実施形態では、ポンプとして、燃料電池30の冷却液を循環するポンプ41を異常判定の対象とした。このため、ポンプの異常を判定した場合には、燃料電池30の運転を停止したり、インスツルメントパネルに異常を表示して運転者に警告するなどの対応をとり、燃料電池30が十分な冷却がなされないまま運転されるといった事態を回避できる。ポンプとしては、燃料電池30に限らず、電気自動車のモータの冷却を行なう冷却液の循環ポンプなど、他の冷却液循環ポンプに適用してもよい。もとより、冷却液の循環ポンプに限らず、燃料電池における大気の供給用ポンプ(コンプレッサ)や水素ポンプなどの異常判定装置としても実施可能である。更には車載各種ポンプ、揚水や排水用の各種ポンプなどに適用することも差し支えない。 In the above embodiment, the pump 41 that circulates the coolant for the fuel cell 30 is the pump that is subject to abnormality judgment. Therefore, if an abnormality is judged in the pump, the operation of the fuel cell 30 is stopped, or the abnormality is displayed on the instrument panel to warn the driver, and other measures are taken, so that the fuel cell 30 can be prevented from being operated without being sufficiently cooled. The pump is not limited to the fuel cell 30, and may be applied to other coolant circulation pumps, such as a coolant circulation pump that cools the motor of an electric vehicle. Of course, the abnormality judgment device can be implemented not only for coolant circulation pumps, but also for air supply pumps (compressors) in fuel cells and hydrogen pumps. Furthermore, it may be applied to various on-board pumps, various pumps for pumping and draining water, and the like.

更に、ポンプ以外の対象を駆動するモータの異常判定装置として実施してもよい。モータは、起動時に同期制御を行なうものに限らず、センサレスモータにおいて固定子の停止位置を検出してから回転磁界を形成するものに適用してもよい。あるいは、ホール素子などのセンサを用いて回転数を検出する構成においてあも、回転数を検出できない領域がある場合には、適用可能である。 Furthermore, the present invention may be implemented as an abnormality determination device for a motor that drives an object other than a pump. The motor is not limited to one that performs synchronous control at start-up, and may be applied to a sensorless motor that detects the stop position of the stator and then forms a rotating magnetic field. Alternatively, the present invention may be applied to a configuration that detects the rotation speed using a sensor such as a Hall element, if there is a region where the rotation speed cannot be detected.

上記各実施形態において、ハードウェアによって実現されていた構成の一部をソフトウェアに置き換えるようにしてもよい。ソフトウェアによって実現されていた構成の少なくとも一部は、ディスクリートな回路構成により実現することも可能である。また、本開示の機能の一部または全部がソフトウェアで実現される場合には、そのソフトウェア(コンピュータプログラム)は、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納された形で提供することができる。「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスクやCD-ROMのような携帯型の記録媒体に限らず、各種のRAMやROM等のコンピュータ内の内部記憶装置や、ハードディスク等のコンピュータに固定されている外部記憶装置も含んでいる。すなわち、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、データパケットを一時的ではなく固定可能な任意の記録媒体を含む広い意味を有している。 In each of the above embodiments, a part of the configuration realized by hardware may be replaced by software. At least a part of the configuration realized by software may be realized by a discrete circuit configuration. In addition, when a part or all of the functions of the present disclosure are realized by software, the software (computer program) may be provided in a form stored in a computer-readable recording medium. "Computer-readable recording medium" is not limited to portable recording media such as floppy disks and CD-ROMs, but also includes internal storage devices within a computer such as various RAMs and ROMs, and external storage devices fixed to a computer such as hard disks. In other words, "computer-readable recording medium" has a broad meaning including any recording medium to which data packets can be fixed, not temporarily.

本開示は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。 The present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be realized in various configurations without departing from the spirit of the present disclosure. For example, the technical features in the embodiments corresponding to the technical features in each form described in the Summary of the Invention column can be replaced or combined as appropriate to solve some or all of the above-described problems or to achieve some or all of the above-described effects. Furthermore, if a technical feature is not described as essential in this specification, it can be deleted as appropriate.

20…ポンプ駆動装置の異常判定装置、30…燃料電池、40…冷却液循環系、41…ポンプ、43…ラジエータ、45…三方弁、46…バイパス管路、50…ポンプ駆動装置、51…モータ、52…バッテリ、53…回転子、55V,55u,55w…電流センサ、60…ドライバ、62…インバータ、64…駆動回路、65…モータ制御部、66…出力部、67…検出部、68…入出力部、70…制御部 20... Abnormality determination device for pump drive device, 30... Fuel cell, 40... Coolant circulation system, 41... Pump, 43... Radiator, 45... Three-way valve, 46... Bypass line, 50... Pump drive device, 51... Motor, 52... Battery, 53... Rotor, 55V, 55u, 55w... Current sensor, 60... Driver, 62... Inverter, 64... Drive circuit, 65... Motor control unit, 66... Output unit, 67... Detection unit, 68... Input/output unit, 70... Control unit

Claims (7)

ポンプ駆動装置の異常判定装置であって、
ポンプを駆動するモータの実回転数をセンサレスで求める検出部と、
前記モータの目標回転数を指示して、前記モータの運転を制御すると共に、前記モータの起動時に、回転磁界を形成することでモータを回転させる同期制御を行なう制御部と、
前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である場合の累積期間が予め定めた閾値を超えた場合に異常と判定する異常判定処理を行なう判定部と、
を備え、
前記判定部は、
前記実回転数が検出できる場合には、前記異常判定処理を行なうと共に、前記乖離が予め定めた範囲内となった場合には、前記累積期間を前記閾値より小さな値に低減する低減処理を行ない、
前記同期制御が行なわれる期間のうちの少なくとも一部の期間であって、前記検出部が前記実回転数を検出できない期間には、前記同期制御における見込み回転数を前記実回転数として扱って前記異常判定処理を行なうと共に、前記乖離が予め定めた範囲内となった場合の前記低減処理を抑制する、
ポンプ駆動装置の異常判定装置。
An abnormality determination device for a pump drive device,
a detection unit that detects the actual rotation speed of the motor that drives the pump without using a sensor;
a control unit that controls the operation of the motor by specifying a target rotation speed of the motor , and performs synchronization control to rotate the motor by forming a rotating magnetic field when the motor is started ;
a determination unit that performs an abnormality determination process to determine that an abnormality has occurred when an accumulated period during which the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value exceeds a predetermined threshold;
Equipped with
The determination unit is
When the actual rotation speed can be detected, the abnormality determination process is performed, and when the deviation falls within a predetermined range, a reduction process is performed to reduce the cumulative period to a value smaller than the threshold value.
During at least a part of a period during which the synchronous control is performed and during a period during which the detection unit cannot detect the actual rotation speed, the expected rotation speed in the synchronous control is treated as the actual rotation speed to perform the abnormality determination process, and the reduction process is suppressed when the deviation falls within a predetermined range.
An abnormality determination device for a pump drive device.
前記累積期間は、
[1]前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である時間を累積した値、
[2]前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である場合の回転数差を累積した値、
[3]前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である場合の前記ポンプにより供給される流体の流量の、予め定めた値からの不足分を累積した量、
のうちの少なくとも1つである、請求項1記載のポンプ駆動装置の異常判定装置。
The accumulation period is:
[1] A value obtained by accumulating a time during which the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value,
[2] A value obtained by accumulating the rotation speed difference when the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value,
[3] A cumulative amount of a shortage of a flow rate of the fluid supplied by the pump from a predetermined value when the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or larger than a predetermined value,
2. The abnormality determination device for a pump drive device according to claim 1, wherein the abnormality determination device is configured to determine whether or not the pump drive device is abnormal.
前記検出部は、前記モータの多相コイルの誘起電圧により、前記モータの実回転数を検出する、請求項1または請求項2に記載のポンプ駆動装置の異常判定装置。 3. The abnormality determination device for a pump drive device according to claim 1, wherein the detection unit detects an actual rotation speed of the motor from an induced voltage in a multi-phase coil of the motor. 前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上とは、前記目標回転数と前記実回転数とが、予め定めた回転数差以上に相違する状態である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のポンプ駆動装置の異常判定装置。 4. The abnormality determination device for a pump drive device according to claim 1, wherein the deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined rotation speed difference. 前記判定部が行なう前記低減処理は、前記累積期間を初期化する処理であり、
前記モータの前記実回転数を検出できない期間における前記低減処理の抑制は、前記初期化を禁止することで実現される、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のポンプ駆動装置の異常判定装置。
the reduction process performed by the determination unit is a process of initializing the accumulation period,
The suppression of the reduction process during a period in which the actual rotation speed of the motor cannot be detected is realized by prohibiting the initialization.
The abnormality determination device for a pump drive device according to any one of claims 1 to 4 .
ポンプ駆動装置の異常判定方法であって、
ポンプを駆動するモータの実回転数をセンサレスで求め、
前記モータの目標回転数を指示して、前記モータの運転を制御すると共に、前記モータの起動時に、回転磁界を形成することでモータを回転させる同期制御を行ない
前記実回転数が検出できる場合には、前記目標回転数と前記実回転数との乖離が所定以上である場合の累積期間が予め定めた閾値を超えた場合に異常と判定する異常判定処理を行なうと共に、記乖離が予め定めた範囲内となった場合には、前記累積期間を前記閾値より小さな値に低減する低減処理を行ない、
前記同期制御が行なわれる期間のうちの少なくとも一部の期間であって、前記実回転数を検出できない期間には、前記同期制御における見込み回転数を前記実回転数として扱って前記異常判定処理を行なうと共に、前記乖離が予め定めた範囲内となった場合の前記低減処理を抑制する、
ポンプ駆動装置の異常判定方法。
A method for determining an abnormality in a pump drive device, comprising:
The actual rotation speed of the motor that drives the pump is calculated without a sensor.
A target rotation speed of the motor is specified to control the operation of the motor, and a synchronous control is performed to rotate the motor by forming a rotating magnetic field when the motor is started .
When the actual rotation speed can be detected, an abnormality determination process is performed in which an abnormality is determined to exist when an accumulated period during which a deviation between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value exceeds a predetermined threshold value, and when the deviation falls within a predetermined range, a reduction process is performed in which the accumulated period is reduced to a value smaller than the threshold value.
During at least a part of the period during which the synchronous control is performed and during a period during which the actual rotation speed cannot be detected , the expected rotation speed in the synchronous control is treated as the actual rotation speed to perform the abnormality determination process, and the reduction process is suppressed when the deviation falls within a predetermined range .
A method for determining an abnormality in a pump drive device.
モータの起動時の異常判定装置であって、
前記モータの実回転数をセンサレスで求める検出部と、
前記モータの起動時に同期制御により、前記モータの目標回転数を順次指示すると共に、回転磁界を形成して、前記モータの起動を制御する制御部と、
前記目標回転数と前記実回転数との回転数差が所定以上である場合の累積期間が予め定めた閾値を超えた場合に異常と判定する異常判定処理を行なう判定部と、
を備え、
前記判定部は、
前記実回転数が検出できる場合には、前記異常判定処理を行なうと共に、前記目標回転数と前記実回転数との回転数差が予め定めた範囲内となった場合には、前記累積期間を前記閾値より小さな値に低減する低減処理を行ない、
前記同期制御が行なわれる期間のうちの少なくとも一部の期間であって、前記検出部が前記実回転数を検出できない期間には、前記同期制御における見込み回転数を前記実回転数として扱って前記異常判定処理を行なうと共に、前記回転数差が予め定めた範囲内となった場合の前記低減処理を抑制する、モータ起動時の異常判定装置。
An abnormality determination device for determining an abnormality during startup of a motor, comprising:
A detection unit that detects an actual rotation speed of the motor without a sensor;
a control unit that sequentially indicates a target rotation speed of the motor by synchronous control when the motor is started, and forms a rotating magnetic field to control the start of the motor;
a determination unit that performs an abnormality determination process to determine that an abnormality has occurred when an accumulated period during which a rotation speed difference between the target rotation speed and the actual rotation speed is equal to or greater than a predetermined value exceeds a predetermined threshold value;
Equipped with
The determination unit is
When the actual rotation speed can be detected, the abnormality determination process is performed, and when a rotation speed difference between the target rotation speed and the actual rotation speed falls within a predetermined range, a reduction process is performed to reduce the cumulative period to a value smaller than the threshold value.
An abnormality determination device during motor startup, which, during at least a portion of the period during which the synchronous control is performed and during a period during which the detection unit cannot detect the actual rotation speed , performs the abnormality determination process by treating the estimated rotation speed in the synchronous control as the actual rotation speed, and suppresses the reduction process when the rotation speed difference falls within a predetermined range .
JP2020174006A 2020-10-15 2020-10-15 Abnormality determination device and method for determining abnormality of pump drive device, and abnormality determination device during motor startup Active JP7545288B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020174006A JP7545288B2 (en) 2020-10-15 2020-10-15 Abnormality determination device and method for determining abnormality of pump drive device, and abnormality determination device during motor startup
CN202111141850.XA CN114374355B (en) 2020-10-15 2021-09-28 Abnormality determination device, abnormality determination method, and abnormality determination device for starting motor in pump driving device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020174006A JP7545288B2 (en) 2020-10-15 2020-10-15 Abnormality determination device and method for determining abnormality of pump drive device, and abnormality determination device during motor startup

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022065421A JP2022065421A (en) 2022-04-27
JP7545288B2 true JP7545288B2 (en) 2024-09-04

Family

ID=81138387

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020174006A Active JP7545288B2 (en) 2020-10-15 2020-10-15 Abnormality determination device and method for determining abnormality of pump drive device, and abnormality determination device during motor startup

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7545288B2 (en)
CN (1) CN114374355B (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013027216A (en) 2011-07-25 2013-02-04 Sharp Corp Compressor motor control system
JP2014176236A (en) 2013-03-11 2014-09-22 Toshiba Carrier Corp Motor drive unit
JP2014207731A (en) 2013-04-10 2014-10-30 株式会社デンソー Control device for brushless motor
JP6273396B1 (en) 2017-07-28 2018-01-31 川崎重工業株式会社 Failure diagnosis apparatus, pump unit including the same, and failure diagnosis method

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4419880A (en) * 1980-03-28 1983-12-13 Rockwell International Corporation Apparatus for calibrating fluid flow meters utilizing digital techniques
JP4085112B2 (en) * 2006-01-31 2008-05-14 ファナック株式会社 Motor control method and motor control apparatus
JP4781127B2 (en) * 2006-02-24 2011-09-28 オムロンオートモーティブエレクトロニクス株式会社 Electric motor control device
JP4442614B2 (en) * 2007-02-08 2010-03-31 トヨタ自動車株式会社 Glow plug abnormality diagnosis device
JP5594306B2 (en) * 2011-09-04 2014-09-24 株式会社デンソー Rotating electric machine for vehicles
FR3048568B1 (en) * 2016-03-07 2018-03-09 Renault S.A.S METHOD AND SYSTEM FOR CONTROLLING AN ELECTRIC MOTOR IN THE EVENT OF ROTOR POSITION SIGNAL FAILURE
CN106059436B (en) * 2016-07-04 2018-08-28 南京航空航天大学 A method of reducing permanent-magnet synchronous motor rotor position and error for rotating speed estimation
CN107060968B (en) * 2016-12-26 2019-11-01 潍柴动力股份有限公司 A kind of method and system judging urea pump pipeline blockage or gas leakage
JP6863228B2 (en) * 2017-10-26 2021-04-21 トヨタ自動車株式会社 Cooling system

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013027216A (en) 2011-07-25 2013-02-04 Sharp Corp Compressor motor control system
JP2014176236A (en) 2013-03-11 2014-09-22 Toshiba Carrier Corp Motor drive unit
JP2014207731A (en) 2013-04-10 2014-10-30 株式会社デンソー Control device for brushless motor
JP6273396B1 (en) 2017-07-28 2018-01-31 川崎重工業株式会社 Failure diagnosis apparatus, pump unit including the same, and failure diagnosis method

Also Published As

Publication number Publication date
JP2022065421A (en) 2022-04-27
CN114374355A (en) 2022-04-19
CN114374355B (en) 2023-11-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4209900B2 (en) Phase loss detection for rotating field machines
US8159162B2 (en) Motor control apparatus, vehicle fan drive apparatus, and motor control method
US20120062157A1 (en) Brushless motor control device and brushless motor system
JP6170455B2 (en) Brushless motor control device and control method
JP5539928B2 (en) Motor drive device, fan control device and heat pump device using the same
JP6030466B2 (en) Brushless motor drive device
JP2003079183A (en) Step-out detecting equipment of synchronous motor, step- out detecting method of synchronous motor, drive equipment of hermetic compressor and drive equipment of fan motor
WO2011037592A1 (en) Sensorless lost/found rotor detection for permanent magnet motors
CN113273077B (en) Motor control device and air conditioner
JP2010246210A (en) Motor driving method, motor driving system, heat pump system, fan motor system
JP2008011670A (en) Inverter device
JP2009178019A (en) MOTOR CONTROL CIRCUIT, VEHICLE FAN DRIVE DEVICE, AND MOTOR CONTROL METHOD
JP6563434B2 (en) Motor drive control device and motor drive control method
JP5853438B2 (en) Sensorless control device for brushless DC motor
JP7545288B2 (en) Abnormality determination device and method for determining abnormality of pump drive device, and abnormality determination device during motor startup
JP2007306754A (en) Brushless DC motor control device and ventilation blower equipped with the same
JP2006115641A (en) Control method and device for brushless electric motor, and vehicles of brushless electric motor
JP2010213518A (en) Motor driving device
JP7433513B2 (en) motor drive device
JP5144322B2 (en) Electric motor control device
JP2009038867A (en) Motor drive control device
CN110798100B (en) Electric motor drive device and electric pump device
JP7552439B2 (en) Electric Compressor
JP2012161213A (en) Motor driving device
JP5998656B2 (en) Electric motor control device

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230802

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240515

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240528

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240722

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240730

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240823

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7545288

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150