JP2004361309A - モータ駆動装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】絶縁不良検出回路に関わる断線検出機能を備えたモータ駆動装置を提供する。
【解決手段】モータ駆動装置装置１は、バッテリ２と、ＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部３と、３相交流モータ４と、漏洩電流検出回路部７と、絶縁不良検出回路部１０とから構成されている。そして、バッテリ２から漏洩電流検出回路部７を経て絶縁不良検出回路部１０に至る経路の断線を検出する、波形成形回路部８と、断線判定回路部９とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】モータ駆動装置装置１は、バッテリ２と、ＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部３と、３相交流モータ４と、漏洩電流検出回路部７と、絶縁不良検出回路部１０とから構成されている。そして、バッテリ２から漏洩電流検出回路部７を経て絶縁不良検出回路部１０に至る経路の断線を検出する、波形成形回路部８と、断線判定回路部９とを備えたことを特徴とする。
【選択図】図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置に関し、より詳細には、絶縁不良検出回路部を備えたモータ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車に搭載されるモータ駆動装置は、高電圧のバッテリ（直流電源）を使用している。そのため、安全性の点から、バッテリとその高電圧が印加されるインバータ回路部及びモータ巻線が一般に車体（対地）から絶縁され、さらに、直流電源又はインバータ回路部又はモータと車体間の絶縁不良を検出する回路が設けられている。
【０００３】
この絶縁不良検出回路として、例えば、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点と対地との間にカップリングコンデンサを介して抵抗と発振器を配置した地絡検出回路が特開平８−７０５０３公報に開示されている。このカップリングコンデンサは、地絡検出回路をモータ駆動装置内の高電圧の所定点から直流的に分離するもので、これにより、地絡検出回路で検出した信号電圧を、通常の対地電源電圧で作動する制御回路で処理することが可能となり、回路構成を簡素化できるという利点がある。
【０００４】
しかし、コンデンサは一般に劣化による断線が発生する可能性があり、断線した場合絶縁不良を検出できなくなってしまう問題がある。このコンデンサの劣化に対する診断装置として、例えば、コンデンサの表面温度と周囲温度との差に基づいて、コンデンサの劣化状況を判定するコンデンサの劣化診断装置が特開２０００−１３１３６２に開示されている。この診断装置は、コンデンサの表面温度と周囲温度を検出する温度センサと、この温度センサからの出力に基づいて計算された表面温度と周囲温度との温度差を基準値と比較し劣化状況を判定する演算回路とから構成されている。また、コンデンサの電気的特性を測定し、その時系列的変化からコンデンサの劣化状況を判定するコンデンサの劣化診断装置が特開２００２−２６７７０８に開示されている。この診断装置は、コンデンサの特性を測定する計測部と、測定した特性値及び特性判定値を蓄積しておくためのデータベースと、特性値を特性判定値と比較し劣化判定する劣化判定部と、寿命の推定を行う診断部と、結果を表示する表示部とから構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−７０５０３号公報
【特許文献２】
特開２０００−１３１３６２号公報
【特許文献３】
特開２００２−２６７７０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなコンデンサの劣化診断装置では、新たに温度センサ及び演算回路、又は計測部、データベース、劣化判定部及び診断部を追加しなければならず、モータ駆動装置の大型化及びコストアップにつながる。また、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路のうち、コンデンサ以外の箇所で断線が発生した場合には、断線を検出することはできない。そのため、断線検出機能としては不十分である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み為されたものであり、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、確実に検出することができる安価な断線検出機能を備えたモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題と解決するための手段及び発明の効果】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、対地へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出し、所定の周波数成分の大きさから断線検出することを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のモータ駆動装置は、直流電源と、直流電源に接続されると共にＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部と、インバータ回路部の出力に接続されたモータと、直流電源又はインバータ回路部又はモータから対地へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出する漏洩電流検出回路部とを備え、漏洩電流検出回路部の出力から所定の周波数成分の大きさに基づいて絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部を有するモータ駆動装置において、漏洩電流検出回路部の出力と所定の閾値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部と、波形成形回路部が所定の周波数のパルスを出力しない時に断線と判定する断線判定回路部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本来、モータ巻線と対地間には浮遊容量があり、ＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部でモータを駆動した場合、この浮遊容量に起因するＰＷＭキャリア周波数成分をもつ微小な対地漏洩電流が常時流れる。
【００１１】
本発明のモータ駆動装置は、この浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無に基づいて断線を検出するものである。この浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無は、その振幅及び周波数を予め決められた判定基準値と比較することで判定される。その振幅は波形成形回路部で所定の閾値と比較され、さらに、その周波数は断線判定回路部で所定の周波数と比較され判定される。
【００１２】
これにより、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、わずかな回路で確実に検出することができる。
【００１３】
また、本発明のモータ駆動装置は、直流電源と、直流電源に接続されると共にＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部と、インバータ回路部の出力に接続されたモータと、直流電源又はインバータ回路部又はモータから対地へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出する漏洩電流検出回路部とを備え、漏洩電流検出回路部の出力から所定の周波数成分の大きさに基づいて絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部を有するモータ駆動装置において、漏洩電流検出回路部の出力と所定の閾値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部と、波形成形回路部が所定の周波数のパルスを出力している期間のみ絶縁不良検出回路部を作動させる所定の周波数のパルスを出力する信号変換回路部と、信号変換回路部の出力と漏洩電流検出回路部の出力とを合成すると共に絶縁不良検出回路部へ出力する信号合成回路部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明のモータ駆動装置は、前記モータ駆動装置と同様に、浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無により断線を検出するものであるが、前記断線判定回路部は備えていない。その代わりに、信号変換回路部及び信号合成回路部を備えており、これら回路部で、浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無に応じて、絶縁不良検出回路部を作動させるパルスを発生させ、絶縁不良検出回路部に断線判定をさせるものである。
【００１５】
これにより、前記断線判定回路部を備えることなく、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、確実に検出することができ、合わせて、絶縁不良検出回路の動作確認もすることができる。
【００１６】
さらに、本発明のモータ駆動装置は、直流電源と、直流電源に接続されると共に各々異なるＰＷＭキャリア周波数で駆動される複数のインバータ回路部と、各々のインバータ回路部の出力に接続されたモータと、直流電源又はインバータ回路部又はモータから対地へ漏洩する複数の対地漏洩電流を交流成分として検出する一つの漏洩電流検出回路部とを備え、漏洩電流検出回路部の出力から異なる所定の周波数成分の大きさに基づいて複数の絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部を有するモータ駆動装置において、漏洩電流検出回路部の出力と所定の閾値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部と、波形成形回路部が所定の周波数のパルスを出力している期間のみ絶縁不良検出回路部を作動させる複数の所定の周波数を合成したパルスを出力する信号変換回路部と、信号変換回路部の出力と漏洩電流検出回路部の出力とを合成すると共に絶縁不良検出回路部へ出力する信号合成回路部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のモータ駆動装置は、前記モータ駆動装置において、各々異なるＰＷＭキャリア周波数で駆動される複数のインバータ回路部及びモータと、複数の絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部と、複数の所定の周波数を合成したパルスを出力する信号変換回路部とを備えている。この信号変換回路部で、浮遊容量に起因する対地電流の有無に応じて、複数の絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部を作動させる、複数の周波数を合成したパルスを発生させ、絶縁不良検出回路部に断線判定をさせるものである。
【００１８】
これにより、複数のインバータ回路部及びモータで構成されるモータ駆動装置において、前記断線判定回路部を備えることなく、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、確実に検出することができ、合わせて、絶縁不良検出回路の動作確認もすることができる。
【００１９】
前記モータ駆動装置において、前記漏洩電流検出回路部は、直流電源の所定点に一端を接続されたコンデンサと、コンデンサの他端に一端を接続されると共に他端を接地された抵抗とを備える。
【００２０】
これにより、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から直流的に分離され、安全に対地漏洩電流を検出することができる。
【００２１】
前記モータ駆動装置において、漏洩電流検出回路部は、直流電源の所定点に一端を接続されたコンデンサと、コンデンサの他端に一端を接続された抵抗と、抵抗の他端に一端を接続されると共に他端を接地された一定周波数の交流を出力する発振回路部とを備える。
【００２２】
これにより、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から直流的に分離され、安全に対地漏洩電流を検出することができる。
【００２３】
前記モータ駆動装置において、前記波形成形回路部は、漏洩電流検出回路部の出力を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力を所定の閾値と比較するコンパレータ回路とを備える。
【００２４】
これにより、微小な対地漏洩電流の振幅を、所定の閾値と確実に比較することができ、浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無を判定できる。
【００２５】
前記モータ駆動装置において、前記断線判定回路部は、所定の周波数成分を抽出するフィルタ回路を備える。
【００２６】
これにより、対地漏洩電流の周波数を、所定の周波数と確実に比較することができ、浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無を判定できる。
【００２７】
前記モータ駆動装置において、前記信号変換回路部は、モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間はパルスを出力し、動作を確認した後はパルスを出力しない。
【００２８】
これにより、モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間のみ、断線判定のためのパルスを出力するため、効率的に断線検出をすることができる。
【００２９】
前記モータ駆動装置において、前記信号合成回路部は、モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間は信号変換回路部の出力と漏洩電流検出回路部の出力とを足し合わせると共に絶縁不良検出回路部へ出力し、動作を確認した後は漏洩電流検出回路部の出力を絶縁不良検出回路部へ出力する。
【００３０】
これにより、モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間のみ、断線判定のための信号を出力し、それ以外の期間は絶縁不良判定のための信号を出力するため、効率的に断線検出及び絶縁不良検出をすることができる。
【００３１】
前記モータ駆動装置、若しくは、前記漏洩電流検出回路部、前記波形成形回路部、前記断線判定回路部、前記信号変換回路部又は前記信号合成回路部は、車両に搭載され、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、わずかな回路で確実に検出することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げて本発明をより詳しく説明する。ここで、本実施形態では、電気自動車について説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
第１実施形態におけるモータ駆動装置の回路図を図１に、漏電電流検出回路部の別の一例を図２に示す。
【００３４】
本実施形態におけるモータ駆動装置は、図１に示すように、バッテリ２（直流電源）と、バッテリ２に接続されると共に５ｋＨｚのＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部３と、インバータ回路部３の出力に接続された３相交流モータ４（モータ）と、バッテリ２又はインバータ回路部３又は３相交流モータ４から車体（対地）へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出する漏洩電流検出回路部７とを備え、漏洩電流検出回路部７の出力からＰＷＭキャリア周波数成分（５ｋＨｚ）の大きさに基づいて絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部１０を有しており、漏洩電流検出回路部７の出力と対地漏洩電流の振幅の判定基準値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部８と、波形成形回路部８がＰＷＭキャリア周波数（５ｋＨｚ）のパルスを出力しない時に断線と判定する断線判定回路部９とから構成されている。
【００３５】
３相交流モータ４は、モータ巻線５と車体間に浮遊容量６を有している。
【００３６】
漏洩電流検出回路部７は、バッテリ２の負極側に一端を接続されたカップリングコンデンサ７ａ（コンデンサ）と、カップリングコンデンサ７ａの他端に一端を接続されると共に他端を車体に接地された抵抗７ｂとを備えている。
【００３７】
波形成形回路部８は、漏洩電流検出回路部７の出力を増幅する増幅回路８ａと、増幅回路８ａの出力を対地漏洩電流の振幅の判定基準値と比較するコンパレータ回路８ｂとを備えている。
【００３８】
断線判定回路部９は、５ｋＨｚの周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ回路９ａと、バンドパスフィルタ回路９ａの出力を整流する整流回路９ｂと、整流回路９ｂの出力を平滑化する平滑回路９ｃと、平滑回路９ｃの出力を対地漏洩電流の周波数の判定基準値と比較すると共に断線判定結果を出力するコンパレータ回路９ｄとを備えている。
【００３９】
このモータ駆動装置１を駆動すると、３相交流モータ４のモータ巻線５と車体間の浮遊容量６により、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの微小の対地漏洩電流が、バッテリ２→インバータ回路部３→３相交流モータ４→車体→漏洩電流検出回路部７の抵抗７ｂ→漏洩電流検出回路部７のカップリングコンデンサ７ａ→バッテリ２の経路を常時流れる。
【００４０】
この対地漏洩電流は、漏洩電流検出回路部７の抵抗７ｂの電圧降下として検出される。そして、波形成形回路部８の増幅回路８ａで増幅され、波形成形回路部８のコンパレータ回路８ｂで対地漏洩電流の振幅の判定基準値と比較される。
【００４１】
ここで、漏洩電流検出回路部７から絶縁不良検出回路部１０に至る経路で断線が発生していない場合、当然、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの対地漏洩電流が流れている。そのため、対地漏洩電流の振幅の判定基準値を越え、波形成形回路部８のコンパレータ回路８ｂは、ハイレベルとなり、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚのパルスを出力する。
【００４２】
この波形成形回路部８のコンパレータ回路８ｂの出力は、断線判定回路部９のバンドパスフィルタ回路９ａで、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの成分が抽出され、断線判定回路部９の整流回路９ｂ及び平滑回路９ｃで直流変換される。そして、断線判定回路部９のコンパレータ回路９ｄで対地漏洩電流の周波数の判定基準値と比較される。当然、断線判定回路部９の平滑回路９ｃの出力は、対地漏洩電流の周波数の判定基準値を越える十分大きな値であり、断線判定回路部９のコンパレータ回路９ｄは、ハイレベルを出力し断線なしと判定する。
【００４３】
逆に、漏洩電流検出回路部７から絶縁不良検出回路部１０に至る経路で断線が発生した場合、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの対地漏洩電流は、波形成形回路部７に入力されることはない。従って、対地漏洩電流の振幅の判定基準値又は対地漏洩電流の周波数の判定基準値を越えることはなく、断線判定回路部９は、ローレベルを出力し断線と判定する。
【００４４】
これにより、バッテリ２から漏洩電流検出回路部７を経て絶縁不良検出回路部１０に至る経路で発生する断線を、わずかな回路で確実に検出することができる。
【００４５】
なお、漏洩電流検出回路部７は、図２に示すように、バッテリ２の負極側に一端を接続されるカップリングコンデンサ１１ａと、カップリングコンデンサ１１ａの他端に一端を接続された抵抗１１ｂと、抵抗１１ｂの他端に一端を接続されると共に他端を車体に接地された一定周波数の交流を出力する発振回路１１ｃを備えた漏洩電流検出回路部１１であってもよい。ここで、端子１１０ａはバッテリ２の負極側に、端子１１０ｂは波形成形回路部８及び絶縁不良検出回路部１０に接続される。ただし、断線判定回路部９のバンドパスフィルタ９ａは、漏洩電流検出回路部１１の発振回路１１ｃの発振周波数を抽出するものにする必要がある。また、波形成形回路部８のコンパレータ回路８ｂ及び断線判定回路部９のコンパレータ回路９ｄの判定基準値も適切な値に変更する必要がある。
【００４６】
さらに、上述の実施形態においては、波形成形回路部８、断線判定回路部９又は絶縁不良検出回路部１０は、電子部品で構成された回路に限られるものではない。例えば、マイコンによる演算処理であってもよい。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態におけるモータ駆動装置の回路図を図３に、信号変換回路部の回路図を図４に、信号変換回路部のタイミングチャートを図５に、信号合成回路部の回路図を図６に示す。
【００４８】
本実施形態におけるモータ駆動装置１は、図３に示すように、バッテリ１２（直流電源）と、バッテリ１２に接続されると共に１．２５ｋＨｚ及び５ｋＨｚのＰＷＭキャリア周波数を切替えて駆動される１台のインバータ回路部１３及び１０ｋＨｚのＰＷＭキャリア周波数で駆動されるもう１台のインバータ回路部１７と、インバータ回路部１３の出力に接続された３相交流モータ１４（モータ）と、インバータ回路部１７の出力に接続された３相交流モータ１８（モータ）と、バッテリ１２又はインバータ回路部１３、１７又は３相交流モータ１４、１８から車体（対地）へ漏洩する複数の対地漏洩電流を交流成分として検出する一つの漏洩電流検出回路部２１とを備え、漏洩電流検出回路部２１の出力から異なるＰＷＭキャリア周波数成分（１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ）の大きさに基づいて複数の絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部２５を有しており、漏洩電流検出回路部２１の出力と対地漏洩電流の振幅の判定基準値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部２２と、波形成形回路部２２がＰＷＭキャリア周波数（５ｋＨｚ）のパルスを出力している期間のみインバータ回路部１３、１７の複数のＰＷＭキャリア周波数（１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ）を合成したパルスを出力する信号変換回路部２３と、信号変換回路部２３の出力と漏洩電流検出回路部２１の出力とを合成すると共に絶縁不良検出回路部２５へ出力する信号合成回路部２４とを備えている。
【００４９】
３相交流モータ１４及び１８は、モータ巻線１５及び１９と車体間に浮遊容量１６及び２０を有している。
【００５０】
漏洩電流検出回路部２１は、バッテリ１２の負極側に一端を接続されたカップリングコンデンサ２１ａ（コンデンサ）と、カップリングコンデンサ２１ａの他端に一端を接続されると共に他端を車体に接地された抵抗２１ｂとを備えている。
【００５１】
波形成形回路部２２は、漏洩電流検出回路部２１の出力を増幅する増幅回路２２ａと、増幅回路２２ａの出力を対地漏洩電流の振幅の判定基準値と比較するコンパレータ回路２２ｂとを備えている。
【００５２】
信号変換回路部２３は、図４に示すように、波形成形回路２２の出力に接続されたバッファ回路２３ａと、モータ駆動装置１を制御するＥＣＵ（図示せず）の出力に接続されたバッファ回路２３ｂと、バッファ回路２３ａ及びバッファ回路２３ｂの出力に接続されたＡＮＤ回路２３ｃと、ＡＮＤ回路２３ｃの出力に接続され入力周波数を２倍する逓倍回路２３ｄと、ＡＮＤ回路２３ｃの出力に接続され入力周波数を１／２倍する分周回路２３ｅ、２３ｆと、逓倍回路２３ｄ及び分周回路２３ｅ、２３ｆの出力に接続され、これらの出力を合成する論理回路２３ｇ〜２３ｊとを備えている。ここで、端子２３０ａは波形成形回路部８に、端子２３０ｂはモータ駆動装置１を制御するＥＣＵ（図示せず）に、端子２３０ｊは信号合成回路部２４に接続される。
【００５３】
信号合成回路部２４は、図６に示すように、漏洩電流検出回路２１の出力に一端を接続された抵抗２４ａと、抵抗２４ａの他端に一端を接続されると共に絶縁不良検出回路部２５に接続されたコンデンサ２４ｂと、コンデンサ２４ｂの他端に一端を接続されると共に他端を信号変換回路部２３に接続された抵抗２４ｃとを備えている。ここで、端子２４０ａは漏洩電流検出回路部２１に、端子２４０ｂは絶縁不良検出回路部２５に、端子２４０ｃは信号変換回路部２３に接続される。
【００５４】
絶縁不良検出回路部は、図３に示すように、入力が共に接続された１．２５ｋＨｚの周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ回路２５ａと、５ｋＨｚの周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ回路２５ｂと、１０ｋＨｚの周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ回路２５ｃと、各バンドパスフィルタ回路２５ａ、２５ｂ、２５ｃの出力に各々接続された整流回路２５ｄと、各整流回路２５ｄの出力に各々接続された平滑回路２５ｅと、各平滑回路２５ｅの出力に各々接続されたコンパレータ回路２５ｆとを備えている。
【００５５】
このモータ駆動装置では、車両のイグニッションスイッチをオン状態にした後に、各回路部の動作を確認するイニシャルチェックを行う。このイニシャルチェックの期間中に、バッテリ１２の負極側から漏洩電流検出回路部２１を経て、絶縁不良検出回路部２５へ至るまでの経路で発生する断線を判定し、合わせて、絶縁不良検出回路部２５の動作確認も行う。そして、イニシャルチェックの期間終了後は、断線判定は行わず、絶縁不良検出回路２５による絶縁不良検出を常時行う。
【００５６】
まず、イニシャルチェック期間中の動作について説明する。このモータ駆動装置１のインバータ回路部１３のみを５ｋＨｚのＰＷＭキャリア周波数で駆動する。すると、３相交流モータ１４のモータ巻線１５と車体間の浮遊容量１６により、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの微小な対地漏洩電流が、バッテリ１２→インバータ回路部１３→３相交流モータ１４→車体→漏洩電流検出回路部２１の抵抗２１ｂ→漏洩電流検出回路部２１のカップリングコンデンサ２１ａ→バッテリ１２の経路を常時流れる。
【００５７】
この対地漏洩電流は、漏洩電流検出回路部２１の抵抗２１ｂの電圧降下として検出される。そして、波形成形回路部２２の増幅回路２２ａで増幅され、波形成形回路２２のコンパレータ回路２２ｂで対地漏洩電流の振幅の判定基準値と比較される。ここで、この振幅の判定基準値を越えた場合、波形成形回路２２のコンパレータ回路２２ｂはハイレベルを出力する。
【００５８】
この波形成形回路部２２のコンパレータ回路２２ｂの出力は、図４に示すように、信号変換回路部２３のバッファ回路２３ａに入力される。また、イニシャルチェック期間中、モータ駆動装置を制御するＥＣＵ（図示せず）は、ハイレベルの信号を出力し、信号変換回路部２３のバッファ回路２３ｂに入力される。これら信号変換回路部２３のバッファ回路２３ａ及び２３ｂの出力は、信号変換回路部２３のＡＮＤ回路２３ｃに入力される。そのため、イニシャルチェック期間中、信号変換回路部２３のＡＮＤ回路２３ｃは、波形成形回路部２２のコンパレータ回路２２ｂの信号を出力する。
【００５９】
ここで、バッテリ１２から漏洩電流検出回路部２１を経て絶縁不良検出回路部２５に至る経路で断線が発生していない場合、当然、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの対地漏洩電流が流れており、波形成形回路部２２のコンパレータ回路２２ｂは、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚのパルスを出力する。そのため、信号変換回路部２３のＡＮＤ回路２３ｃは、５ｋＨｚのパルスを出力する。従って、図４及び５に示すように、信号変換回路部２３の逓倍回路２３ｄは５ｋＨｚの２倍である１０ｋＨｚのパルスを端子２３０ｄに、分周回路２３ｅは５ｋＨｚの１／２倍である２．５ｋＨｚのパルスを端子２３０ｅに、分周回路２３ｆは２．５ｋＨｚの１／２倍である１．２５ｋＨｚのパルスを端子２３０ｆに各々出力する。これらの回路の出力は、論理回路２３ｇ〜２３ｊで論理演算され、信号変換回路部２３は、１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ及び１０ｋＨｚの合成パルスを端子２３０ｊに出力する。
【００６０】
この１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ及び１０ｋＨｚの合成パルスは、図３に示すように、信号合成回路部２４で、漏洩電流検出回路部２１の出力と合成され、絶縁不良検出回路部２５へ入力される。しかし、漏洩電流検出回路部２１の出力は、１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ及び１０ｋＨｚの合成パルスに比べ振幅が非常に小さく波形に影響を与えることはない。そのため、絶縁不良検出回路部２５のバンドパスフィルタ回路２５ａ、２５ｂ、２５ｃで、１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚの周波数成分が抽出される。
【００６１】
この絶縁不良検出回路部２５のバンドパスフィルタ回路２５ａ、２５ｂ、２５ｃの出力は、絶縁不良検出回路部２５の整流回路２５ｄ及び平滑回路２５ｅで直流変換され、絶縁不良検出回路部２５のコンパレータ回路２５ｆ、２５ｇ、２５ｈで各々の周波数の判定基準値と比較される。当然、絶縁不良検出回路部２５の平滑回路２５ｅの出力は、各々の周波数の判定基準値を越える十分大きな値であり、絶縁不良検出回路部２５のコンパレータ回路２５ｆ、２５ｇ、２５ｈは、ハイレベルを出力し断線なしと判定する。合わせて、ハイレベルを出力したことで、絶縁不良検出回路部２５の動作に異常がないと判定する。
【００６２】
逆に、バッテリ１２から漏洩電流検出回路部２１を経て信号合成回路部２４に至る経路で断線が発生した場合、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの対地漏洩電流は、波形成形回路部２２に入力されることはない。従って、信号変換回路部２３から合成パルスは出力されず、絶縁不良検出回路部２５は、ローレベルを出力し断線と判定する。また、信号合成回路部２４から絶縁不良検出回路部２５に至る経路で断線が発生した場合、信号変換回路部２３からの合成パルスが絶縁不良検出回路部２５に入力されず、絶縁不良検出回路部２５は、ローレベルを出力し断線と判定する。
【００６３】
次に、イニシャルチェック期間終了後の動作について説明する。イニシャルチェック期間終了後、モータ駆動装置１を制御するＥＣＵ（図示せず）は、信号変換回路部２３のバッファ回路２３ｂにローレベルの信号を出力する。そのため、信号変換回路部２３のＡＮＤ回路２３ｃの出力はローレベルとなり、信号変換回路部２３は、ローレベルを出力する。従って、信号合成回路部２４は、漏洩電流検出回路部の出力のみを出力し、絶縁不良検出回路部２５は、この信号合成回路部２４の出力に基づき、絶縁不良検出を常時行う。
【００６４】
これにより、複数のインバータ回路部１３、１７及び３相交流モータ１４、１８で構成されるモータ駆動装置１において、断線判定回路部を備えることなく、バッテリ１２から漏洩電流検出回路部２１を経て絶縁不良検出回路部２５に至る経路で発生する断線を確実に検出することができ、合わせて、絶縁不良検出回路２５の動作確認もすることができる。
【００６５】
なお、インバータ回路部及び３相交流モータは２台に限られるものではない。例えば、３台以上で構成されていてもよい。ただし、インバータ回路部を駆動するＰＷＭキャリア周波数に応じて、信号変換回路部２３及び絶縁不良検出回路部２５を変更する必要がある。
【００６６】
また、インバータ回路部及び３相交流モータは１台であってもよい。この場合さらに、漏洩電流検出回路部２１は、図２に示すように、バッテリ１２の負極側に一端を接続されるカップリングコンデンサ１１ａと、カップリングコンデンサ１１ａの他端に一端１１０ｂを接続された抵抗１１ｂと、抵抗１１ｂの他端に一端を接続されると共に他端を車体に接地された一定周波数の交流を出力する発振回路１１ｃを備えた漏洩電流検出回路部１１であってもよい。ここで、端子１１０ａはバッテリ１２の負極側に、１１０ｂは波形成形回路部２２及び信号合成回路部２４に接続される。ただし、絶縁不良検出回路部２５のバンドパスフィルタは、漏洩電流検出回路部１１の発振回路１１ｃの発振周波数を抽出するものにする必要がある。また、波形成形回路部２２のコンパレータ回路２２ｂ及び絶縁不良検出回路部２５のコンパレータ回路の判定基準値も適切な値に変更する必要がある。
【００６７】
さらに、上述の実施形態においては、波形成形回路部、信号変換回路部、信号合成回路部又は絶縁不良検出回路部は、電子部品で構成された回路に限られるものではない。例えば、マイコンによる演算処理であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のモータ駆動装置の回路図を示す。
【図２】第１及び２実施形態の漏電電流検出回路部の別の一例を示す。
【図３】第２実施形態のモータ駆動装置の回路図を示す。
【図４】第２実施形態の信号変換回路部の回路図を示す。
【図５】第２実施形態の信号変換回路部のタイミングチャートを示す。
【図６】第２実施形態の信号合成回路部の回路図を示す。
【符号の説明】
１ ・・・ モータ駆動装置
２、１２ ・・・ バッテリ（直流電源）
３、１３、１７ ・・・ インバータ回路部
４、１４、１８ ・・・ ３相交流モータ（モータ）
５、１５、１９ ・・・ モータ巻線
６、１６、２０ ・・・ 浮遊容量
７、１１、２１ ・・・ 漏洩電流検出回路部
８、２２ ・・・ 波形成形回路部
９ ・・・ 断線判定回路部
１０、２５ ・・・ 絶縁不良検出回路部
２３ ・・・ 信号変換回路部
２４ ・・・ 信号合成回路部
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータ駆動装置に関し、より詳細には、絶縁不良検出回路部を備えたモータ駆動装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
電気自動車に搭載されるモータ駆動装置は、高電圧のバッテリ（直流電源）を使用している。そのため、安全性の点から、バッテリとその高電圧が印加されるインバータ回路部及びモータ巻線が一般に車体（対地）から絶縁され、さらに、直流電源又はインバータ回路部又はモータと車体間の絶縁不良を検出する回路が設けられている。
【０００３】
この絶縁不良検出回路として、例えば、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点と対地との間にカップリングコンデンサを介して抵抗と発振器を配置した地絡検出回路が特開平８−７０５０３公報に開示されている。このカップリングコンデンサは、地絡検出回路をモータ駆動装置内の高電圧の所定点から直流的に分離するもので、これにより、地絡検出回路で検出した信号電圧を、通常の対地電源電圧で作動する制御回路で処理することが可能となり、回路構成を簡素化できるという利点がある。
【０００４】
しかし、コンデンサは一般に劣化による断線が発生する可能性があり、断線した場合絶縁不良を検出できなくなってしまう問題がある。このコンデンサの劣化に対する診断装置として、例えば、コンデンサの表面温度と周囲温度との差に基づいて、コンデンサの劣化状況を判定するコンデンサの劣化診断装置が特開２０００−１３１３６２に開示されている。この診断装置は、コンデンサの表面温度と周囲温度を検出する温度センサと、この温度センサからの出力に基づいて計算された表面温度と周囲温度との温度差を基準値と比較し劣化状況を判定する演算回路とから構成されている。また、コンデンサの電気的特性を測定し、その時系列的変化からコンデンサの劣化状況を判定するコンデンサの劣化診断装置が特開２００２−２６７７０８に開示されている。この診断装置は、コンデンサの特性を測定する計測部と、測定した特性値及び特性判定値を蓄積しておくためのデータベースと、特性値を特性判定値と比較し劣化判定する劣化判定部と、寿命の推定を行う診断部と、結果を表示する表示部とから構成されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平８−７０５０３号公報
【特許文献２】
特開２０００−１３１３６２号公報
【特許文献３】
特開２００２−２６７７０８号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、このようなコンデンサの劣化診断装置では、新たに温度センサ及び演算回路、又は計測部、データベース、劣化判定部及び診断部を追加しなければならず、モータ駆動装置の大型化及びコストアップにつながる。また、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路のうち、コンデンサ以外の箇所で断線が発生した場合には、断線を検出することはできない。そのため、断線検出機能としては不十分である。
【０００７】
本発明は、このような事情に鑑み為されたものであり、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、確実に検出することができる安価な断線検出機能を備えたモータ駆動装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題と解決するための手段及び発明の効果】
そこで、本発明者はこの課題を解決すべく鋭意研究し、試行錯誤を重ねた結果、対地へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出し、所定の周波数成分の大きさから断線検出することを思いつき、本発明を完成するに至った。
【０００９】
すなわち、本発明のモータ駆動装置は、直流電源と、直流電源に接続されると共にＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部と、インバータ回路部の出力に接続されたモータと、直流電源又はインバータ回路部又はモータから対地へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出する漏洩電流検出回路部とを備え、漏洩電流検出回路部の出力から所定の周波数成分の大きさに基づいて絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部を有するモータ駆動装置において、漏洩電流検出回路部の出力と所定の閾値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部と、波形成形回路部が所定の周波数のパルスを出力しない時に断線と判定する断線判定回路部とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
本来、モータ巻線と対地間には浮遊容量があり、ＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部でモータを駆動した場合、この浮遊容量に起因するＰＷＭキャリア周波数成分をもつ微小な対地漏洩電流が常時流れる。
【００１１】
本発明のモータ駆動装置は、この浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無に基づいて断線を検出するものである。この浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無は、その振幅及び周波数を予め決められた判定基準値と比較することで判定される。その振幅は波形成形回路部で所定の閾値と比較され、さらに、その周波数は断線判定回路部で所定の周波数と比較され判定される。
【００１２】
これにより、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、わずかな回路で確実に検出することができる。
【００１３】
また、本発明のモータ駆動装置は、直流電源と、直流電源に接続されると共にＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部と、インバータ回路部の出力に接続されたモータと、直流電源又はインバータ回路部又はモータから対地へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出する漏洩電流検出回路部とを備え、漏洩電流検出回路部の出力から所定の周波数成分の大きさに基づいて絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部を有するモータ駆動装置において、漏洩電流検出回路部の出力と所定の閾値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部と、波形成形回路部が所定の周波数のパルスを出力している期間のみ絶縁不良検出回路部を作動させる所定の周波数のパルスを出力する信号変換回路部と、信号変換回路部の出力と漏洩電流検出回路部の出力とを合成すると共に絶縁不良検出回路部へ出力する信号合成回路部とを備えたことを特徴とする。
【００１４】
本発明のモータ駆動装置は、前記モータ駆動装置と同様に、浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無により断線を検出するものであるが、前記断線判定回路部は備えていない。その代わりに、信号変換回路部及び信号合成回路部を備えており、これら回路部で、浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無に応じて、絶縁不良検出回路部を作動させるパルスを発生させ、絶縁不良検出回路部に断線判定をさせるものである。
【００１５】
これにより、前記断線判定回路部を備えることなく、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、確実に検出することができ、合わせて、絶縁不良検出回路の動作確認もすることができる。
【００１６】
さらに、本発明のモータ駆動装置は、直流電源と、直流電源に接続されると共に各々異なるＰＷＭキャリア周波数で駆動される複数のインバータ回路部と、各々のインバータ回路部の出力に接続されたモータと、直流電源又はインバータ回路部又はモータから対地へ漏洩する複数の対地漏洩電流を交流成分として検出する一つの漏洩電流検出回路部とを備え、漏洩電流検出回路部の出力から異なる所定の周波数成分の大きさに基づいて複数の絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部を有するモータ駆動装置において、漏洩電流検出回路部の出力と所定の閾値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部と、波形成形回路部が所定の周波数のパルスを出力している期間のみ絶縁不良検出回路部を作動させる複数の所定の周波数を合成したパルスを出力する信号変換回路部と、信号変換回路部の出力と漏洩電流検出回路部の出力とを合成すると共に絶縁不良検出回路部へ出力する信号合成回路部とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
本発明のモータ駆動装置は、前記モータ駆動装置において、各々異なるＰＷＭキャリア周波数で駆動される複数のインバータ回路部及びモータと、複数の絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部と、複数の所定の周波数を合成したパルスを出力する信号変換回路部とを備えている。この信号変換回路部で、浮遊容量に起因する対地電流の有無に応じて、複数の絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部を作動させる、複数の周波数を合成したパルスを発生させ、絶縁不良検出回路部に断線判定をさせるものである。
【００１８】
これにより、複数のインバータ回路部及びモータで構成されるモータ駆動装置において、前記断線判定回路部を備えることなく、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、確実に検出することができ、合わせて、絶縁不良検出回路の動作確認もすることができる。
【００１９】
前記モータ駆動装置において、前記漏洩電流検出回路部は、直流電源の所定点に一端を接続されたコンデンサと、コンデンサの他端に一端を接続されると共に他端を接地された抵抗とを備える。
【００２０】
これにより、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から直流的に分離され、安全に対地漏洩電流を検出することができる。
【００２１】
前記モータ駆動装置において、漏洩電流検出回路部は、直流電源の所定点に一端を接続されたコンデンサと、コンデンサの他端に一端を接続された抵抗と、抵抗の他端に一端を接続されると共に他端を接地された一定周波数の交流を出力する発振回路部とを備える。
【００２２】
これにより、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から直流的に分離され、安全に対地漏洩電流を検出することができる。
【００２３】
前記モータ駆動装置において、前記波形成形回路部は、漏洩電流検出回路部の出力を増幅する増幅回路と、増幅回路の出力を所定の閾値と比較するコンパレータ回路とを備える。
【００２４】
これにより、微小な対地漏洩電流の振幅を、所定の閾値と確実に比較することができ、浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無を判定できる。
【００２５】
前記モータ駆動装置において、前記断線判定回路部は、所定の周波数成分を抽出するフィルタ回路を備える。
【００２６】
これにより、対地漏洩電流の周波数を、所定の周波数と確実に比較することができ、浮遊容量に起因する対地漏洩電流の有無を判定できる。
【００２７】
前記モータ駆動装置において、前記信号変換回路部は、モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間はパルスを出力し、動作を確認した後はパルスを出力しない。
【００２８】
これにより、モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間のみ、断線判定のためのパルスを出力するため、効率的に断線検出をすることができる。
【００２９】
前記モータ駆動装置において、前記信号合成回路部は、モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間は信号変換回路部の出力と漏洩電流検出回路部の出力とを足し合わせると共に絶縁不良検出回路部へ出力し、動作を確認した後は漏洩電流検出回路部の出力を絶縁不良検出回路部へ出力する。
【００３０】
これにより、モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間のみ、断線判定のための信号を出力し、それ以外の期間は絶縁不良判定のための信号を出力するため、効率的に断線検出及び絶縁不良検出をすることができる。
【００３１】
前記モータ駆動装置、若しくは、前記漏洩電流検出回路部、前記波形成形回路部、前記断線判定回路部、前記信号変換回路部又は前記信号合成回路部は、車両に搭載され、モータ駆動装置内の高電圧が印加される所定点から絶縁不良検出回路部に至る経路で発生する断線を、わずかな回路で確実に検出することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
次に、実施形態を挙げて本発明をより詳しく説明する。ここで、本実施形態では、電気自動車について説明する。
【００３３】
（第１実施形態）
第１実施形態におけるモータ駆動装置の回路図を図１に、漏電電流検出回路部の別の一例を図２に示す。
【００３４】
本実施形態におけるモータ駆動装置は、図１に示すように、バッテリ２（直流電源）と、バッテリ２に接続されると共に５ｋＨｚのＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部３と、インバータ回路部３の出力に接続された３相交流モータ４（モータ）と、バッテリ２又はインバータ回路部３又は３相交流モータ４から車体（対地）へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出する漏洩電流検出回路部７とを備え、漏洩電流検出回路部７の出力からＰＷＭキャリア周波数成分（５ｋＨｚ）の大きさに基づいて絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部１０を有しており、漏洩電流検出回路部７の出力と対地漏洩電流の振幅の判定基準値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部８と、波形成形回路部８がＰＷＭキャリア周波数（５ｋＨｚ）のパルスを出力しない時に断線と判定する断線判定回路部９とから構成されている。
【００３５】
３相交流モータ４は、モータ巻線５と車体間に浮遊容量６を有している。
【００３６】
漏洩電流検出回路部７は、バッテリ２の負極側に一端を接続されたカップリングコンデンサ７ａ（コンデンサ）と、カップリングコンデンサ７ａの他端に一端を接続されると共に他端を車体に接地された抵抗７ｂとを備えている。
【００３７】
波形成形回路部８は、漏洩電流検出回路部７の出力を増幅する増幅回路８ａと、増幅回路８ａの出力を対地漏洩電流の振幅の判定基準値と比較するコンパレータ回路８ｂとを備えている。
【００３８】
断線判定回路部９は、５ｋＨｚの周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ回路９ａと、バンドパスフィルタ回路９ａの出力を整流する整流回路９ｂと、整流回路９ｂの出力を平滑化する平滑回路９ｃと、平滑回路９ｃの出力を対地漏洩電流の周波数の判定基準値と比較すると共に断線判定結果を出力するコンパレータ回路９ｄとを備えている。
【００３９】
このモータ駆動装置１を駆動すると、３相交流モータ４のモータ巻線５と車体間の浮遊容量６により、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの微小の対地漏洩電流が、バッテリ２→インバータ回路部３→３相交流モータ４→車体→漏洩電流検出回路部７の抵抗７ｂ→漏洩電流検出回路部７のカップリングコンデンサ７ａ→バッテリ２の経路を常時流れる。
【００４０】
この対地漏洩電流は、漏洩電流検出回路部７の抵抗７ｂの電圧降下として検出される。そして、波形成形回路部８の増幅回路８ａで増幅され、波形成形回路部８のコンパレータ回路８ｂで対地漏洩電流の振幅の判定基準値と比較される。
【００４１】
ここで、漏洩電流検出回路部７から絶縁不良検出回路部１０に至る経路で断線が発生していない場合、当然、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの対地漏洩電流が流れている。そのため、対地漏洩電流の振幅の判定基準値を越え、波形成形回路部８のコンパレータ回路８ｂは、ハイレベルとなり、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚのパルスを出力する。
【００４２】
この波形成形回路部８のコンパレータ回路８ｂの出力は、断線判定回路部９のバンドパスフィルタ回路９ａで、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの成分が抽出され、断線判定回路部９の整流回路９ｂ及び平滑回路９ｃで直流変換される。そして、断線判定回路部９のコンパレータ回路９ｄで対地漏洩電流の周波数の判定基準値と比較される。当然、断線判定回路部９の平滑回路９ｃの出力は、対地漏洩電流の周波数の判定基準値を越える十分大きな値であり、断線判定回路部９のコンパレータ回路９ｄは、ハイレベルを出力し断線なしと判定する。
【００４３】
逆に、漏洩電流検出回路部７から絶縁不良検出回路部１０に至る経路で断線が発生した場合、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの対地漏洩電流は、波形成形回路部７に入力されることはない。従って、対地漏洩電流の振幅の判定基準値又は対地漏洩電流の周波数の判定基準値を越えることはなく、断線判定回路部９は、ローレベルを出力し断線と判定する。
【００４４】
これにより、バッテリ２から漏洩電流検出回路部７を経て絶縁不良検出回路部１０に至る経路で発生する断線を、わずかな回路で確実に検出することができる。
【００４５】
なお、漏洩電流検出回路部７は、図２に示すように、バッテリ２の負極側に一端を接続されるカップリングコンデンサ１１ａと、カップリングコンデンサ１１ａの他端に一端を接続された抵抗１１ｂと、抵抗１１ｂの他端に一端を接続されると共に他端を車体に接地された一定周波数の交流を出力する発振回路１１ｃを備えた漏洩電流検出回路部１１であってもよい。ここで、端子１１０ａはバッテリ２の負極側に、端子１１０ｂは波形成形回路部８及び絶縁不良検出回路部１０に接続される。ただし、断線判定回路部９のバンドパスフィルタ９ａは、漏洩電流検出回路部１１の発振回路１１ｃの発振周波数を抽出するものにする必要がある。また、波形成形回路部８のコンパレータ回路８ｂ及び断線判定回路部９のコンパレータ回路９ｄの判定基準値も適切な値に変更する必要がある。
【００４６】
さらに、上述の実施形態においては、波形成形回路部８、断線判定回路部９又は絶縁不良検出回路部１０は、電子部品で構成された回路に限られるものではない。例えば、マイコンによる演算処理であってもよい。
【００４７】
（第２実施形態）
次に、第２実施形態におけるモータ駆動装置の回路図を図３に、信号変換回路部の回路図を図４に、信号変換回路部のタイミングチャートを図５に、信号合成回路部の回路図を図６に示す。
【００４８】
本実施形態におけるモータ駆動装置１は、図３に示すように、バッテリ１２（直流電源）と、バッテリ１２に接続されると共に１．２５ｋＨｚ及び５ｋＨｚのＰＷＭキャリア周波数を切替えて駆動される１台のインバータ回路部１３及び１０ｋＨｚのＰＷＭキャリア周波数で駆動されるもう１台のインバータ回路部１７と、インバータ回路部１３の出力に接続された３相交流モータ１４（モータ）と、インバータ回路部１７の出力に接続された３相交流モータ１８（モータ）と、バッテリ１２又はインバータ回路部１３、１７又は３相交流モータ１４、１８から車体（対地）へ漏洩する複数の対地漏洩電流を交流成分として検出する一つの漏洩電流検出回路部２１とを備え、漏洩電流検出回路部２１の出力から異なるＰＷＭキャリア周波数成分（１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ）の大きさに基づいて複数の絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部２５を有しており、漏洩電流検出回路部２１の出力と対地漏洩電流の振幅の判定基準値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部２２と、波形成形回路部２２がＰＷＭキャリア周波数（５ｋＨｚ）のパルスを出力している期間のみインバータ回路部１３、１７の複数のＰＷＭキャリア周波数（１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚ）を合成したパルスを出力する信号変換回路部２３と、信号変換回路部２３の出力と漏洩電流検出回路部２１の出力とを合成すると共に絶縁不良検出回路部２５へ出力する信号合成回路部２４とを備えている。
【００４９】
３相交流モータ１４及び１８は、モータ巻線１５及び１９と車体間に浮遊容量１６及び２０を有している。
【００５０】
漏洩電流検出回路部２１は、バッテリ１２の負極側に一端を接続されたカップリングコンデンサ２１ａ（コンデンサ）と、カップリングコンデンサ２１ａの他端に一端を接続されると共に他端を車体に接地された抵抗２１ｂとを備えている。
【００５１】
波形成形回路部２２は、漏洩電流検出回路部２１の出力を増幅する増幅回路２２ａと、増幅回路２２ａの出力を対地漏洩電流の振幅の判定基準値と比較するコンパレータ回路２２ｂとを備えている。
【００５２】
信号変換回路部２３は、図４に示すように、波形成形回路２２の出力に接続されたバッファ回路２３ａと、モータ駆動装置１を制御するＥＣＵ（図示せず）の出力に接続されたバッファ回路２３ｂと、バッファ回路２３ａ及びバッファ回路２３ｂの出力に接続されたＡＮＤ回路２３ｃと、ＡＮＤ回路２３ｃの出力に接続され入力周波数を２倍する逓倍回路２３ｄと、ＡＮＤ回路２３ｃの出力に接続され入力周波数を１／２倍する分周回路２３ｅ、２３ｆと、逓倍回路２３ｄ及び分周回路２３ｅ、２３ｆの出力に接続され、これらの出力を合成する論理回路２３ｇ〜２３ｊとを備えている。ここで、端子２３０ａは波形成形回路部８に、端子２３０ｂはモータ駆動装置１を制御するＥＣＵ（図示せず）に、端子２３０ｊは信号合成回路部２４に接続される。
【００５３】
信号合成回路部２４は、図６に示すように、漏洩電流検出回路２１の出力に一端を接続された抵抗２４ａと、抵抗２４ａの他端に一端を接続されると共に絶縁不良検出回路部２５に接続されたコンデンサ２４ｂと、コンデンサ２４ｂの他端に一端を接続されると共に他端を信号変換回路部２３に接続された抵抗２４ｃとを備えている。ここで、端子２４０ａは漏洩電流検出回路部２１に、端子２４０ｂは絶縁不良検出回路部２５に、端子２４０ｃは信号変換回路部２３に接続される。
【００５４】
絶縁不良検出回路部は、図３に示すように、入力が共に接続された１．２５ｋＨｚの周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ回路２５ａと、５ｋＨｚの周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ回路２５ｂと、１０ｋＨｚの周波数成分を抽出するバンドパスフィルタ回路２５ｃと、各バンドパスフィルタ回路２５ａ、２５ｂ、２５ｃの出力に各々接続された整流回路２５ｄと、各整流回路２５ｄの出力に各々接続された平滑回路２５ｅと、各平滑回路２５ｅの出力に各々接続されたコンパレータ回路２５ｆとを備えている。
【００５５】
このモータ駆動装置では、車両のイグニッションスイッチをオン状態にした後に、各回路部の動作を確認するイニシャルチェックを行う。このイニシャルチェックの期間中に、バッテリ１２の負極側から漏洩電流検出回路部２１を経て、絶縁不良検出回路部２５へ至るまでの経路で発生する断線を判定し、合わせて、絶縁不良検出回路部２５の動作確認も行う。そして、イニシャルチェックの期間終了後は、断線判定は行わず、絶縁不良検出回路２５による絶縁不良検出を常時行う。
【００５６】
まず、イニシャルチェック期間中の動作について説明する。このモータ駆動装置１のインバータ回路部１３のみを５ｋＨｚのＰＷＭキャリア周波数で駆動する。すると、３相交流モータ１４のモータ巻線１５と車体間の浮遊容量１６により、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの微小な対地漏洩電流が、バッテリ１２→インバータ回路部１３→３相交流モータ１４→車体→漏洩電流検出回路部２１の抵抗２１ｂ→漏洩電流検出回路部２１のカップリングコンデンサ２１ａ→バッテリ１２の経路を常時流れる。
【００５７】
この対地漏洩電流は、漏洩電流検出回路部２１の抵抗２１ｂの電圧降下として検出される。そして、波形成形回路部２２の増幅回路２２ａで増幅され、波形成形回路２２のコンパレータ回路２２ｂで対地漏洩電流の振幅の判定基準値と比較される。ここで、この振幅の判定基準値を越えた場合、波形成形回路２２のコンパレータ回路２２ｂはハイレベルを出力する。
【００５８】
この波形成形回路部２２のコンパレータ回路２２ｂの出力は、図４に示すように、信号変換回路部２３のバッファ回路２３ａに入力される。また、イニシャルチェック期間中、モータ駆動装置を制御するＥＣＵ（図示せず）は、ハイレベルの信号を出力し、信号変換回路部２３のバッファ回路２３ｂに入力される。これら信号変換回路部２３のバッファ回路２３ａ及び２３ｂの出力は、信号変換回路部２３のＡＮＤ回路２３ｃに入力される。そのため、イニシャルチェック期間中、信号変換回路部２３のＡＮＤ回路２３ｃは、波形成形回路部２２のコンパレータ回路２２ｂの信号を出力する。
【００５９】
ここで、バッテリ１２から漏洩電流検出回路部２１を経て絶縁不良検出回路部２５に至る経路で断線が発生していない場合、当然、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの対地漏洩電流が流れており、波形成形回路部２２のコンパレータ回路２２ｂは、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚのパルスを出力する。そのため、信号変換回路部２３のＡＮＤ回路２３ｃは、５ｋＨｚのパルスを出力する。従って、図４及び５に示すように、信号変換回路部２３の逓倍回路２３ｄは５ｋＨｚの２倍である１０ｋＨｚのパルスを端子２３０ｄに、分周回路２３ｅは５ｋＨｚの１／２倍である２．５ｋＨｚのパルスを端子２３０ｅに、分周回路２３ｆは２．５ｋＨｚの１／２倍である１．２５ｋＨｚのパルスを端子２３０ｆに各々出力する。これらの回路の出力は、論理回路２３ｇ〜２３ｊで論理演算され、信号変換回路部２３は、１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ及び１０ｋＨｚの合成パルスを端子２３０ｊに出力する。
【００６０】
この１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ及び１０ｋＨｚの合成パルスは、図３に示すように、信号合成回路部２４で、漏洩電流検出回路部２１の出力と合成され、絶縁不良検出回路部２５へ入力される。しかし、漏洩電流検出回路部２１の出力は、１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ及び１０ｋＨｚの合成パルスに比べ振幅が非常に小さく波形に影響を与えることはない。そのため、絶縁不良検出回路部２５のバンドパスフィルタ回路２５ａ、２５ｂ、２５ｃで、１．２５ｋＨｚ、５ｋＨｚ、１０ｋＨｚの周波数成分が抽出される。
【００６１】
この絶縁不良検出回路部２５のバンドパスフィルタ回路２５ａ、２５ｂ、２５ｃの出力は、絶縁不良検出回路部２５の整流回路２５ｄ及び平滑回路２５ｅで直流変換され、絶縁不良検出回路部２５のコンパレータ回路２５ｆ、２５ｇ、２５ｈで各々の周波数の判定基準値と比較される。当然、絶縁不良検出回路部２５の平滑回路２５ｅの出力は、各々の周波数の判定基準値を越える十分大きな値であり、絶縁不良検出回路部２５のコンパレータ回路２５ｆ、２５ｇ、２５ｈは、ハイレベルを出力し断線なしと判定する。合わせて、ハイレベルを出力したことで、絶縁不良検出回路部２５の動作に異常がないと判定する。
【００６２】
逆に、バッテリ１２から漏洩電流検出回路部２１を経て信号合成回路部２４に至る経路で断線が発生した場合、ＰＷＭキャリア周波数に当たる５ｋＨｚの対地漏洩電流は、波形成形回路部２２に入力されることはない。従って、信号変換回路部２３から合成パルスは出力されず、絶縁不良検出回路部２５は、ローレベルを出力し断線と判定する。また、信号合成回路部２４から絶縁不良検出回路部２５に至る経路で断線が発生した場合、信号変換回路部２３からの合成パルスが絶縁不良検出回路部２５に入力されず、絶縁不良検出回路部２５は、ローレベルを出力し断線と判定する。
【００６３】
次に、イニシャルチェック期間終了後の動作について説明する。イニシャルチェック期間終了後、モータ駆動装置１を制御するＥＣＵ（図示せず）は、信号変換回路部２３のバッファ回路２３ｂにローレベルの信号を出力する。そのため、信号変換回路部２３のＡＮＤ回路２３ｃの出力はローレベルとなり、信号変換回路部２３は、ローレベルを出力する。従って、信号合成回路部２４は、漏洩電流検出回路部の出力のみを出力し、絶縁不良検出回路部２５は、この信号合成回路部２４の出力に基づき、絶縁不良検出を常時行う。
【００６４】
これにより、複数のインバータ回路部１３、１７及び３相交流モータ１４、１８で構成されるモータ駆動装置１において、断線判定回路部を備えることなく、バッテリ１２から漏洩電流検出回路部２１を経て絶縁不良検出回路部２５に至る経路で発生する断線を確実に検出することができ、合わせて、絶縁不良検出回路２５の動作確認もすることができる。
【００６５】
なお、インバータ回路部及び３相交流モータは２台に限られるものではない。例えば、３台以上で構成されていてもよい。ただし、インバータ回路部を駆動するＰＷＭキャリア周波数に応じて、信号変換回路部２３及び絶縁不良検出回路部２５を変更する必要がある。
【００６６】
また、インバータ回路部及び３相交流モータは１台であってもよい。この場合さらに、漏洩電流検出回路部２１は、図２に示すように、バッテリ１２の負極側に一端を接続されるカップリングコンデンサ１１ａと、カップリングコンデンサ１１ａの他端に一端１１０ｂを接続された抵抗１１ｂと、抵抗１１ｂの他端に一端を接続されると共に他端を車体に接地された一定周波数の交流を出力する発振回路１１ｃを備えた漏洩電流検出回路部１１であってもよい。ここで、端子１１０ａはバッテリ１２の負極側に、１１０ｂは波形成形回路部２２及び信号合成回路部２４に接続される。ただし、絶縁不良検出回路部２５のバンドパスフィルタは、漏洩電流検出回路部１１の発振回路１１ｃの発振周波数を抽出するものにする必要がある。また、波形成形回路部２２のコンパレータ回路２２ｂ及び絶縁不良検出回路部２５のコンパレータ回路の判定基準値も適切な値に変更する必要がある。
【００６７】
さらに、上述の実施形態においては、波形成形回路部、信号変換回路部、信号合成回路部又は絶縁不良検出回路部は、電子部品で構成された回路に限られるものではない。例えば、マイコンによる演算処理であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態のモータ駆動装置の回路図を示す。
【図２】第１及び２実施形態の漏電電流検出回路部の別の一例を示す。
【図３】第２実施形態のモータ駆動装置の回路図を示す。
【図４】第２実施形態の信号変換回路部の回路図を示す。
【図５】第２実施形態の信号変換回路部のタイミングチャートを示す。
【図６】第２実施形態の信号合成回路部の回路図を示す。
【符号の説明】
１ ・・・ モータ駆動装置
２、１２ ・・・ バッテリ（直流電源）
３、１３、１７ ・・・ インバータ回路部
４、１４、１８ ・・・ ３相交流モータ（モータ）
５、１５、１９ ・・・ モータ巻線
６、１６、２０ ・・・ 浮遊容量
７、１１、２１ ・・・ 漏洩電流検出回路部
８、２２ ・・・ 波形成形回路部
９ ・・・ 断線判定回路部
１０、２５ ・・・ 絶縁不良検出回路部
２３ ・・・ 信号変換回路部
２４ ・・・ 信号合成回路部
Claims (10)
- 直流電源と、該直流電源に接続されると共にＰＷＭキャリア周波数で駆動されるインバータ回路部と、該インバータ回路部の出力に接続されたモータと、該直流電源又は該インバータ回路部又は該モータから対地へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出する漏洩電流検出回路部とを備え、該漏洩電流検出回路部の出力から所定の周波数成分の大きさに基づいて絶縁不良を検出する絶縁不良検出回路部を有するモータ駆動装置において、該漏洩電流検出回路部の出力と所定の閾値とを比較した結果に基づきパルスを出力する波形成形回路部と、該波形成形回路部が所定の周波数のパルスを出力しない時に断線と判定する断線判定回路部とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
- 前記直流電源と、前記直流電源に接続されると共にＰＷＭキャリア周波数で駆動される前記インバータ回路部と、前記インバータ回路部の出力に接続された前記モータと、前記直流電源又は前記インバータ回路部又は前記モータから対地へ漏洩する対地漏洩電流を交流成分として検出する前記漏洩電流検出回路部とを備え、前記漏洩電流検出回路部の出力から所定の周波数成分の大きさに基づいて絶縁不良を検出する前記絶縁不良検出回路部を有するモータ駆動装置において、前記漏洩電流検出回路部の出力と所定の閾値とを比較した結果に基づきパルスを出力する前記波形成形回路部と、前記波形成形回路部が所定の周波数のパルスを出力している期間のみ前記絶縁不良検出回路部を作動させる所定の周波数のパルスを出力する信号変換回路部と、該信号変換回路部の出力と前記漏洩電流検出回路部の出力とを合成すると共に前記絶縁不良検出回路部へ出力する信号合成回路部とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
- 前記直流電源と、前記直流電源に接続されると共に各々異なるＰＷＭキャリア周波数で駆動される複数の前記インバータ回路部と、各々の前記インバータ回路部の出力に接続された前記モータと、前記直流電源又は前記インバータ回路部又は前記モータから対地へ漏洩する複数の対地漏洩電流を交流成分として検出する一つの前記漏洩電流検出回路部とを備え、前記漏洩電流検出回路部の出力から異なる所定の周波数成分の大きさに基づいて複数の絶縁不良を検出する前記絶縁不良検出回路部を有するモータ駆動装置において、前記漏洩電流検出回路部の出力と所定の閾値とを比較した結果に基づきパルスを出力する前記波形成形回路部と、前記波形成形回路部が所定の周波数のパルスを出力している期間のみ前記絶縁不良検出回路部を作動させる複数の所定の周波数を合成したパルスを出力する前記信号変換回路部と、前記信号変換回路部の出力と前記漏洩電流検出回路部の出力とを合成すると共に前記絶縁不良検出回路部へ出力する前記信号合成回路部とを備えたことを特徴とするモータ駆動装置。
- 前記漏洩電流検出回路部は、前記直流電源の所定点に一端を接続されたコンデンサと、該コンデンサの他端に一端を接続されると共に他端を接地された抵抗とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３記載のモータ駆動装置。
- 前記漏洩電流検出回路部は、前記直流電源の所定点に一端を接続されたコンデンサと、該コンデンサの他端に一端を接続された前記抵抗と、前記抵抗の他端に一端を接続されると共に他端を接地された一定周波数の交流を出力する発振回路部とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３記載のモータ駆動装置。
- 前記波形成形回路部は、前記漏洩電流検出回路部の出力を増幅する増幅回路と、該増幅回路の出力を所定の閾値と比較するコンパレータ回路とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３記載のモータ駆動装置。
- 前記断線判定回路部は、前記所定の周波数成分を抽出するフィルタ回路を備えたことを特徴とする請求項１記載のモータ駆動装置。
- 前記信号変換回路部は、前記モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間はパルスを出力し、動作を確認した後はパルスを出力しないことを特徴とする請求項２又は３記載のモータ駆動装置。
- 前記信号合成回路部は、前記モータ駆動装置が各回路部の動作を確認している期間は前記信号変換回路部の出力と前記漏洩電流検出回路部の出力とを足し合わせると共に前記絶縁不良検出回路部へ出力し、動作を確認した後は前記漏洩電流検出回路部の出力を前記絶縁不良検出回路部へ出力することを特徴とする請求項２又は３記載のモータ駆動装置。
- 車両に搭載されることを特徴とする請求項１乃至９記載のモータ駆動装置。
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