JP4133601B2

JP4133601B2 - Motor drive device

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Publication number: JP4133601B2
Application number: JP2003161950A
Authority: JP
Inventors: 亨脇本; 工清水
Original assignee: Denso Corp; Nippon Soken Inc
Current assignee: Denso Corp; Soken Inc
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2008-08-13
Anticipated expiration: 2023-06-06
Also published as: JP2004361309A

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ＰＷＭキャリア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ＰＷＭキャリア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ＰＷＭキャリア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ＰＷＭキャリア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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a motor drive device, and more particularly to a motor drive device including an insulation failure detection circuit unit.
[0002]
[Prior art]
A motor drive device mounted on an electric vehicle uses a high-voltage battery (DC power supply). Therefore, from the viewpoint of safety, the inverter, the inverter circuit section to which the high voltage is applied, and the motor winding are generally insulated from the vehicle body (ground), and further, the DC power supply or the inverter circuit section or the insulation failure between the motor and the vehicle body Is provided.
[0003]
As this insulation failure detection circuit, for example, a ground fault detection circuit in which a resistor and an oscillator are arranged via a coupling capacitor between a predetermined point where a high voltage is applied in the motor drive device and the ground is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 8-70503. It is disclosed in the publication. This coupling capacitor separates the ground fault detection circuit from a predetermined point of the high voltage in the motor drive device in a DC manner, whereby the signal voltage detected by the ground fault detection circuit is converted to a normal ground power supply voltage. Processing can be performed by an operating control circuit, and there is an advantage that the circuit configuration can be simplified.
[0004]
However, the capacitor generally has a possibility of disconnection due to deterioration, and there is a problem that an insulation failure cannot be detected when the capacitor is disconnected. As a diagnostic device for this capacitor degradation, for example, a capacitor degradation diagnostic device that determines the degradation status of a capacitor based on the difference between the surface temperature of the capacitor and the ambient temperature is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-131362. This diagnostic device compares the temperature difference between the surface temperature calculated based on the output from the temperature sensor and the ambient temperature with the reference value, and determines the deterioration status. And an arithmetic circuit to perform. Japanese Patent Laid-Open No. 2002-267708 discloses a capacitor deterioration diagnosis apparatus that measures the electric characteristics of a capacitor and determines the deterioration state of the capacitor from its time-series change. The diagnostic device includes a measurement unit that measures the characteristics of the capacitor, a database for storing the measured characteristic values and characteristic determination values, a deterioration determination unit that determines deterioration by comparing the characteristic values with the characteristic determination values, It comprises a diagnostic unit that estimates the life and a display unit that displays the results.
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-8-70503
[Patent Document 2]
JP 2000-131362 A
[Patent Document 3]
JP 2002-267708 A
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a capacitor deterioration diagnosis device, a temperature sensor and an arithmetic circuit, or a measurement unit, a database, a deterioration determination unit, and a diagnosis unit must be newly added, which increases the size and cost of the motor drive device. Connected. In addition, when a break occurs in a portion other than the capacitor in a path from a predetermined point where a high voltage is applied in the motor drive device to the insulation failure detection circuit unit, the break cannot be detected. Therefore, it is insufficient as a disconnection detection function.
[0007]
This invention is made in view of such a situation, and detects the disconnection which generate | occur | produces in the path | route which leads to the insulation defect detection circuit part from the predetermined point where the high voltage in a motor drive device is applied. An object of the present invention is to provide a motor drive device having an inexpensive disconnection detecting function capable of performing the above.
[0008]
[Means for solving problems and effects of the invention]
Therefore, the present inventor has intensively studied to solve this problem, and as a result of repeated trial and error, the ground leakage current leaking to the ground is detected as an alternating current component, and disconnection detection is performed from the magnitude of a predetermined frequency component. I came up with the idea and completed the present invention.
[0009]
That is, the motor driving device of the present invention includes a DC power source, an inverter circuit unit connected to the DC power source and driven at a PWM carrier frequency, a motor connected to an output of the inverter circuit unit, and a DC power source or an inverter circuit. Insulation that detects insulation failure based on the size of a predetermined frequency component from the output of the leakage current detection circuit unit. In a motor drive device having a defect detection circuit unit, a waveform shaping circuit unit that outputs a pulse based on a result of comparing the output of the leakage current detection circuit unit and a predetermined threshold, and a waveform shaping circuit unit PWM carrier A disconnection determination circuit unit that determines disconnection when a frequency pulse is not output is provided.
[0010]
Originally, there is a stray capacitance between the motor winding and the ground. When the motor is driven by an inverter circuit unit driven at the PWM carrier frequency, a small ground leakage current having a PWM carrier frequency component due to the stray capacitance is generated. It always flows.
[0011]
The motor drive device of the present invention detects disconnection based on the presence or absence of ground leakage current due to this stray capacitance. The presence / absence of a ground leakage current due to the stray capacitance is determined by comparing the amplitude and frequency with a predetermined criterion value. The amplitude is compared with a predetermined threshold value in the waveform shaping circuit unit, and the frequency is compared in the disconnection determination circuit unit. PWM carrier It is determined by comparing with the frequency.
[0012]
Thereby, the disconnection which generate | occur | produces in the path | route from the predetermined point to which the high voltage in a motor drive device is applied to an insulation failure detection circuit part can be detected reliably with few circuits.
[0013]
The motor driving device of the present invention includes a DC power source, an inverter circuit unit connected to the DC power source and driven at a PWM carrier frequency, a motor connected to an output of the inverter circuit unit, and a DC power source or an inverter circuit. Insulation that detects insulation failure based on the size of a predetermined frequency component from the output of the leakage current detection circuit unit. In a motor drive device having a defect detection circuit unit, a waveform shaping circuit unit that outputs a pulse based on a result of comparing the output of the leakage current detection circuit unit and a predetermined threshold, and a waveform shaping circuit unit PWM carrier A signal conversion circuit unit that outputs a pulse of a predetermined frequency that operates the insulation failure detection circuit unit only during a period in which the frequency pulse is output, and the output of the signal conversion circuit unit and the output of the leakage current detection circuit unit are combined And a signal synthesis circuit unit for outputting to the insulation failure detection circuit unit.
[0014]
The motor drive device of the present invention detects disconnection based on the presence or absence of ground leakage current caused by stray capacitance, as with the motor drive device, but does not include the disconnection determination circuit unit. Instead, a signal conversion circuit unit and a signal synthesis circuit unit are provided, and in these circuit units, a pulse for operating the insulation failure detection circuit unit is generated according to the presence or absence of ground leakage current caused by stray capacitance, The insulation failure detection circuit unit makes a disconnection determination.
[0015]
Accordingly, it is possible to reliably detect the disconnection that occurs in the path from the predetermined point where the high voltage is applied in the motor driving device to the insulation failure detection circuit unit without providing the disconnection determination circuit unit. Thus, the operation of the insulation failure detection circuit can also be confirmed.
[0016]
Furthermore, the motor drive device of the present invention includes a DC power source, a plurality of inverter circuit units connected to the DC power source and driven at different PWM carrier frequencies, and a motor connected to the output of each inverter circuit unit. A single leakage current detection circuit unit that detects a plurality of ground leakage currents leaking from the DC power supply or inverter circuit unit or motor to the ground as an alternating current component, and having a predetermined frequency component different from the output of the leakage current detection circuit unit Waveform shaping circuit unit that outputs a pulse based on the result of comparing the output of the leakage current detection circuit unit and a predetermined threshold in a motor drive device having an insulation failure detection circuit unit that detects a plurality of insulation failures based on size And the waveform shaping circuit PWM carrier A signal conversion circuit unit that outputs a synthesized pulse of a plurality of predetermined frequencies that activates the insulation failure detection circuit unit only during a period in which a frequency pulse is output, an output of the signal conversion circuit unit, and an output of the leakage current detection circuit unit And a signal synthesizing circuit unit that outputs to the insulation failure detection circuit unit.
[0017]
In the motor drive device of the present invention, in the motor drive device, a plurality of inverter circuit units and motors driven at different PWM carrier frequencies, a plurality of insulation failure detection circuit units for detecting a plurality of insulation failures, and a plurality of predetermined And a signal conversion circuit unit that outputs a pulse obtained by synthesizing the frequency. This signal conversion circuit unit generates a pulse that combines multiple frequencies that activates an insulation failure detection circuit unit that detects multiple insulation failures depending on the presence or absence of ground current due to stray capacitance, and detects insulation failure This makes the circuit part determine disconnection.
[0018]
As a result, in the motor drive device composed of a plurality of inverter circuit units and motors, the insulation failure detection circuit unit is reached from a predetermined point where a high voltage is applied in the motor drive device without providing the disconnection determination circuit unit. The disconnection generated in the path can be reliably detected, and the operation of the insulation failure detection circuit can also be confirmed.
[0019]
In the motor driving apparatus, the leakage current detection circuit unit includes a capacitor having one end connected to a predetermined point of a DC power source and a resistor having one end connected to the other end of the capacitor and the other end grounded.
[0020]
Thereby, it isolate | separates DC from the predetermined point to which the high voltage in a motor drive device is applied, and can detect a ground leakage current safely.
[0021]
In the motor driving device, the leakage current detection circuit unit is connected to a capacitor having one end connected to a predetermined point of the DC power source, a resistor having one end connected to the other end of the capacitor, and one end connected to the other end of the resistor. And an oscillation circuit unit that outputs an alternating current having a constant frequency with the other end grounded.
[0022]
Thereby, it isolate | separates DC from the predetermined point to which the high voltage in a motor drive device is applied, and can detect a ground leakage current safely.
[0023]
In the motor drive device, the waveform shaping circuit unit includes an amplifier circuit that amplifies the output of the leakage current detection circuit unit, and a comparator circuit that compares the output of the amplifier circuit with a predetermined threshold value.
[0024]
Thereby, the amplitude of a minute ground leakage current can be reliably compared with a predetermined threshold value, and the presence or absence of the ground leakage current due to the stray capacitance can be determined.
[0025]
In the motor drive device, the disconnection determination circuit unit includes a filter circuit that extracts a predetermined frequency component.
[0026]
Thereby, the frequency of the ground leakage current can be reliably compared with a predetermined frequency, and the presence or absence of the ground leakage current due to the stray capacitance can be determined.
[0027]
In the motor driving device, the signal conversion circuit unit outputs a pulse during a period when the motor driving device confirms the operation of each circuit unit, and does not output a pulse after confirming the operation.
[0028]
Thereby, since the pulse for disconnection determination is output only during the period when the motor driving device confirms the operation of each circuit unit, the disconnection can be detected efficiently.
[0029]
In the motor drive device, the signal synthesis circuit unit adds up the output of the signal conversion circuit unit and the output of the leakage current detection circuit unit while the motor drive device is checking the operation of each circuit unit, and also has poor insulation. After outputting to the detection circuit unit and confirming the operation, the output of the leakage current detection circuit unit is output to the insulation failure detection circuit unit.
[0030]
As a result, a signal for determining disconnection is output only during a period when the motor driving device confirms the operation of each circuit unit, and a signal for determining insulation failure is output during other periods. Disconnection detection and insulation failure detection can be performed.
[0031]
The motor drive device, or the leakage current detection circuit unit, the waveform shaping circuit unit, the disconnection determination circuit unit, the signal conversion circuit unit, or the signal synthesis circuit unit is mounted on a vehicle, The disconnection that occurs in the path from the predetermined point to which the voltage is applied to the insulation failure detection circuit unit can be reliably detected with a few circuits.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, the present invention will be described in more detail with reference to embodiments. Here, in this embodiment, an electric vehicle will be described.
[0033]
(First embodiment)
FIG. 1 shows a circuit diagram of the motor drive device in the first embodiment, and FIG. 2 shows another example of the leakage current detection circuit unit.
[0034]
As shown in FIG. 1, the motor drive device in this embodiment includes a battery 2 (DC power supply), an inverter circuit unit 3 that is connected to the battery 2 and is driven at a PWM carrier frequency of 5 kHz, and an inverter circuit unit 3. Three-phase AC motor 4 (motor) connected to the output of the battery, and a leakage current detection circuit that detects, as an AC component, a ground leakage current that leaks from the battery 2 or the inverter circuit unit 3 or the three-phase AC motor 4 to the vehicle body (ground) Unit 7, and has an insulation failure detection circuit unit 10 that detects insulation failure based on the magnitude of the PWM carrier frequency component (5 kHz) from the output of the leakage current detection circuit unit 7. 7 and the waveform shaping circuit unit 8 for outputting a pulse based on the result of comparing the amplitude determination criterion value of the ground leakage current, and the waveform shaping circuit unit 8 And a determining disconnection judging circuit 9 Metropolitan and disconnection when no output pulse of the A frequency (5 kHz).
[0035]
The three-phase AC motor 4 has a stray capacitance 6 between the motor winding 5 and the vehicle body.
[0036]
The leakage current detection circuit unit 7 has a coupling capacitor 7a (capacitor) having one end connected to the negative electrode side of the battery 2, one end connected to the other end of the coupling capacitor 7a, and the other end grounded to the vehicle body. And a resistor 7b.
[0037]
The waveform shaping circuit unit 8 includes an amplification circuit 8a that amplifies the output of the leakage current detection circuit unit 7, and a comparator circuit 8b that compares the output of the amplification circuit 8a with a determination reference value of the amplitude of the ground leakage current.
[0038]
The disconnection determination circuit unit 9 includes a bandpass filter circuit 9a that extracts a frequency component of 5 kHz, a rectifier circuit 9b that rectifies the output of the bandpass filter circuit 9a, a smoothing circuit 9c that smoothes the output of the rectifier circuit 9b, A comparator circuit 9d that compares the output of the smoothing circuit 9c with the determination reference value of the frequency of the ground leakage current and outputs the disconnection determination result is provided.
[0039]
When this motor driving device 1 is driven, a small ground leakage current of 5 kHz corresponding to the PWM carrier frequency is caused by the motor winding 5 of the three-phase AC motor 4 and the stray capacitance 6 between the vehicle bodies, so that the battery 2 → the inverter circuit unit 3 → 3. It always flows through the path of the phase AC motor 4 → the vehicle body → the resistor 7 b of the leakage current detection circuit unit 7 → the coupling capacitor 7 a of the leakage current detection circuit unit 7 → the battery 2.
[0040]
This ground leakage current is detected as a voltage drop of the resistor 7b of the leakage current detection circuit unit 7. Then, the signal is amplified by the amplifier circuit 8a of the waveform shaping circuit unit 8, and is compared with the determination reference value of the amplitude of the ground leakage current by the comparator circuit 8b of the waveform shaping circuit unit 8.
[0041]
Here, when no disconnection occurs on the path from the leakage current detection circuit unit 7 to the insulation failure detection circuit unit 10, naturally, a ground leakage current of 5 kHz corresponding to the PWM carrier frequency flows. For this reason, the judgment reference value of the amplitude of the ground leakage current is exceeded, and the comparator circuit 8b of the waveform shaping circuit unit 8 becomes a high level and outputs a 5 kHz pulse corresponding to the PWM carrier frequency.
[0042]
The output of the comparator circuit 8b of the waveform shaping circuit unit 8 is extracted by the bandpass filter circuit 9a of the disconnection determination circuit unit 9 as a 5 kHz component corresponding to the PWM carrier frequency, and the rectifier circuit 9b and smoothing circuit of the disconnection determination circuit unit 9 DC conversion is performed at 9c. Then, the comparator circuit 9d of the disconnection determination circuit unit 9 compares it with the determination reference value of the frequency of the ground leakage current. Naturally, the output of the smoothing circuit 9c of the disconnection determination circuit unit 9 is a sufficiently large value that exceeds the determination reference value of the frequency of the ground leakage current, and the comparator circuit 9d of the disconnection determination circuit unit 9 outputs a high level and there is no disconnection. Is determined.
[0043]
Conversely, when a disconnection occurs in the path from the leakage current detection circuit unit 7 to the insulation failure detection circuit unit 10, the ground leakage current of 5 kHz corresponding to the PWM carrier frequency is not input to the waveform shaping circuit unit 7. Therefore, the determination reference value of the amplitude of the ground leakage current or the determination reference value of the frequency of the ground leakage current is not exceeded, and the disconnection determination circuit unit 9 outputs a low level and determines that it is disconnected.
[0044]
Thereby, the disconnection which generate | occur | produces in the path | route which goes from the battery 2 through the leakage current detection circuit part 7 to the insulation defect detection circuit part 10 can be reliably detected with a few circuits.
[0045]
As shown in FIG. 2, the leakage current detection circuit unit 7 includes a coupling capacitor 11a having one end connected to the negative electrode side of the battery 2, and a resistor 11b having one end connected to the other end of the coupling capacitor 11a. Alternatively, the leakage current detection circuit unit 11 may include an oscillation circuit 11c that outputs an alternating current having a constant frequency, with one end connected to the other end of the resistor 11b and the other end grounded to the vehicle body. Here, the terminal 110 a is connected to the negative electrode side of the battery 2, and the terminal 110 b is connected to the waveform shaping circuit unit 8 and the insulation failure detection circuit unit 10. However, the bandpass filter 9a of the disconnection determination circuit unit 9 needs to extract the oscillation frequency of the oscillation circuit 11c of the leakage current detection circuit unit 11. Further, it is necessary to change the determination reference values of the comparator circuit 8b of the waveform shaping circuit unit 8 and the comparator circuit 9d of the disconnection determination circuit unit 9 to appropriate values.
[0046]
Furthermore, in the above-described embodiment, the waveform shaping circuit unit 8, the disconnection determination circuit unit 9, or the insulation failure detection circuit unit 10 is not limited to a circuit configured with electronic components. For example, calculation processing by a microcomputer may be used.
[0047]
(Second Embodiment)
Next, FIG. 3 is a circuit diagram of a motor drive device according to the second embodiment, FIG. 4 is a circuit diagram of a signal conversion circuit unit, FIG. 5 is a timing chart of the signal conversion circuit unit, and a circuit diagram of a signal synthesis circuit unit. Is shown in FIG.
[0048]
As shown in FIG. 3, the motor drive device 1 according to the present embodiment is connected to a battery 12 (DC power supply) and the battery 12 and is driven by switching PWM carrier frequencies of 1.25 kHz and 5 kHz. The inverter circuit unit 13 and another inverter circuit unit 17 driven at a PWM carrier frequency of 10 kHz, a three-phase AC motor 14 (motor) connected to the output of the inverter circuit unit 13, and the output of the inverter circuit unit 17 And a plurality of ground leakage currents leaking from the battery 12 or the inverter circuit units 13 and 17 or the three-phase AC motors 14 and 18 to the vehicle body (ground) are detected as alternating current components. One leakage current detection circuit unit 21 and different PWM carrier frequency components from the output of the leakage current detection circuit unit 21. It has an insulation failure detection circuit unit 25 that detects a plurality of insulation failures based on the size of (1.25 kHz, 5 kHz, 10 kHz), and determines the output of the leakage current detection circuit unit 21 and the amplitude of ground leakage current. A waveform shaping circuit unit 22 that outputs a pulse based on a result of comparison with a reference value, and a plurality of inverter circuit units 13 and 17 only during a period in which the waveform shaping circuit unit 22 outputs a pulse having a PWM carrier frequency (5 kHz). A signal conversion circuit unit 23 that outputs a pulse obtained by combining PWM carrier frequencies (1.25 kHz, 5 kHz, and 10 kHz), an output of the signal conversion circuit unit 23, and an output of the leakage current detection circuit unit 21 are combined and an insulation failure is detected. And a signal synthesis circuit unit 24 for outputting to the circuit unit 25.
[0049]
The three-phase AC motors 14 and 18 have stray capacitances 16 and 20 between the motor windings 15 and 19 and the vehicle body.
[0050]
The leakage current detection circuit unit 21 has a coupling capacitor 21a (capacitor) having one end connected to the negative electrode side of the battery 12, one end connected to the other end of the coupling capacitor 21a, and the other end grounded to the vehicle body. And a resistor 21b.
[0051]
The waveform shaping circuit unit 22 includes an amplification circuit 22a that amplifies the output of the leakage current detection circuit unit 21, and a comparator circuit 22b that compares the output of the amplification circuit 22a with a determination reference value of the amplitude of the ground leakage current.
[0052]
As shown in FIG. 4, the signal conversion circuit unit 23 includes a buffer circuit 23 a connected to the output of the waveform shaping circuit 22 and a buffer circuit connected to the output of an ECU (not shown) that controls the motor driving device 1. 23b, an AND circuit 23c connected to the outputs of the buffer circuit 23a and the buffer circuit 23b, a multiplication circuit 23d connected to the output of the AND circuit 23c and doubling the input frequency, and an input frequency connected to the output of the AND circuit 23c. Frequency dividing circuits 23e and 23f, and logic circuits 23g to 23j connected to outputs of the frequency multiplying circuit 23d and the frequency dividing circuits 23e and 23f, and synthesize these outputs. Here, the terminal 230 a is connected to the waveform shaping circuit unit 8, the terminal 230 b is connected to an ECU (not shown) that controls the motor driving device 1, and the terminal 230 j is connected to the signal synthesis circuit unit 24.
[0053]
As shown in FIG. 6, the signal synthesis circuit unit 24 includes a resistor 24 a connected at one end to the output of the leakage current detection circuit 21, and one end connected to the other end of the resistor 24 a and an insulation failure detection circuit unit 25. The capacitor 24b is connected, and the resistor 24c is connected to the other end of the capacitor 24b and the other end is connected to the signal conversion circuit unit 23. Here, the terminal 240 a is connected to the leakage current detection circuit unit 21, the terminal 240 b is connected to the insulation failure detection circuit unit 25, and the terminal 240 c is connected to the signal conversion circuit unit 23.
[0054]
As shown in FIG. 3, the insulation failure detection circuit unit includes a band-pass filter circuit 25 a that extracts a frequency component of 1.25 kHz connected together and a band-pass filter circuit 25 b that extracts a frequency component of 5 kHz, A band-pass filter circuit 25c for extracting a frequency component of 10 kHz, a rectifier circuit 25d connected to the output of each band-pass filter circuit 25a, 25b, 25c, and a smoothing circuit 25e connected to the output of each rectifier circuit 25d. And a comparator circuit 25f connected to the output of each smoothing circuit 25e.
[0055]
In this motor drive device, after the ignition switch of the vehicle is turned on, an initial check for confirming the operation of each circuit unit is performed. During this initial check period, disconnection that occurs in the path from the negative electrode side of the battery 12 to the insulation failure detection circuit unit 25 through the leakage current detection circuit unit 21 is determined, and together, the insulation failure detection circuit unit The operation confirmation of 25 is also performed. After the initial check period, disconnection determination is not performed, and insulation failure detection by the insulation failure detection circuit 25 is always performed.
[0056]
First, the operation during the initial check period will be described. Only the inverter circuit unit 13 of the motor drive device 1 is driven at a PWM carrier frequency of 5 kHz. Then, due to the stray capacitance 16 between the motor winding 15 of the three-phase AC motor 14 and the vehicle body, a minute ground leakage current of 5 kHz corresponding to the PWM carrier frequency is changed from the battery 12 to the inverter circuit unit 13 to the three-phase AC motor 14 to the vehicle body. It always flows through the path of the resistor 21 b of the leakage current detection circuit unit 21 → the coupling capacitor 21 a of the leakage current detection circuit unit 21 → the battery 12.
[0057]
This ground leakage current is detected as a voltage drop of the resistor 21b of the leakage current detection circuit unit 21. Then, the signal is amplified by the amplifier circuit 22a of the waveform shaping circuit unit 22, and is compared with the determination reference value of the amplitude of the ground leakage current by the comparator circuit 22b of the waveform shaping circuit 22. Here, when the amplitude determination reference value is exceeded, the comparator circuit 22b of the waveform shaping circuit 22 outputs a high level.
[0058]
The output of the comparator circuit 22b of the waveform shaping circuit unit 22 is input to the buffer circuit 23a of the signal conversion circuit unit 23 as shown in FIG. In addition, during the initial check period, an ECU (not shown) that controls the motor drive device outputs a high-level signal that is input to the buffer circuit 23 b of the signal conversion circuit unit 23. The outputs of the buffer circuits 23 a and 23 b of the signal conversion circuit unit 23 are input to the AND circuit 23 c of the signal conversion circuit unit 23. Therefore, during the initial check period, the AND circuit 23c of the signal conversion circuit unit 23 outputs a signal of the comparator circuit 22b of the waveform shaping circuit unit 22.
[0059]
Here, when no disconnection occurs in the path from the battery 12 through the leakage current detection circuit unit 21 to the insulation failure detection circuit unit 25, naturally, a ground leakage current of 5 kHz corresponding to the PWM carrier frequency flows, and waveform shaping is performed. The comparator circuit 22b of the circuit unit 22 outputs a 5 kHz pulse corresponding to the PWM carrier frequency. Therefore, the AND circuit 23c of the signal conversion circuit unit 23 outputs a 5 kHz pulse. Therefore, as shown in FIGS. 4 and 5, the multiplying circuit 23d of the signal conversion circuit unit 23 has a pulse of 10 kHz, which is twice 5 kHz, at the terminal 230d, and the frequency dividing circuit 23e is 1/2 of 5 kHz. The 5 kHz pulse is output to the terminal 230e, and the frequency dividing circuit 23f outputs the 1.25 kHz pulse, which is ½ times 2.5 kHz, to the terminal 230f. The outputs of these circuits are logically operated by the logic circuits 23g to 23j, and the signal conversion circuit unit 23 outputs a combined pulse of 1.25 kHz, 5 kHz, and 10 kHz to the terminal 230j.
[0060]
As shown in FIG. 3, the combined pulses of 1.25 kHz, 5 kHz, and 10 kHz are combined with the output of the leakage current detection circuit unit 21 by the signal synthesis circuit unit 24 and input to the insulation failure detection circuit unit 25. However, the output of the leakage current detection circuit unit 21 is much smaller in amplitude than the combined pulse of 1.25 kHz, 5 kHz, and 10 kHz and does not affect the waveform. Therefore, the frequency components of 1.25 kHz, 5 kHz, and 10 kHz are extracted by the band pass filter circuits 25a, 25b, and 25c of the insulation failure detection circuit unit 25.
[0061]
The outputs of the bandpass filter circuits 25a, 25b, and 25c of the insulation failure detection circuit unit 25 are DC-converted by the rectifier circuit 25d and the smoothing circuit 25e of the insulation failure detection circuit unit 25, and the comparator circuit 25f of the insulation failure detection circuit unit 25 is obtained. , 25g, and 25h are compared with the determination reference values of the respective frequencies. Naturally, the output of the smoothing circuit 25e of the insulation failure detection circuit unit 25 is a sufficiently large value that exceeds the determination reference value of each frequency, and the comparator circuits 25f, 25g, and 25h of the insulation failure detection circuit unit 25 are at a high level. Output and determine that there is no disconnection. In addition, since the high level is output, it is determined that there is no abnormality in the operation of the insulation failure detection circuit unit 25.
[0062]
Conversely, when a disconnection occurs in the path from the battery 12 through the leakage current detection circuit unit 21 to the signal synthesis circuit unit 24, the ground leakage current of 5 kHz corresponding to the PWM carrier frequency is input to the waveform shaping circuit unit 22. There is no. Therefore, the composite pulse is not output from the signal conversion circuit unit 23, and the insulation failure detection circuit unit 25 outputs a low level and determines that it is disconnected. Further, when a disconnection occurs in the path from the signal synthesis circuit unit 24 to the insulation failure detection circuit unit 25, the composite pulse from the signal conversion circuit unit 23 is not input to the insulation failure detection circuit unit 25, and the insulation failure detection circuit unit. 25 outputs a low level and determines that it is disconnected.
[0063]
Next, the operation after the end of the initial check period will be described. After completion of the initial check period, an ECU (not shown) that controls the motor drive device 1 outputs a low level signal to the buffer circuit 23b of the signal conversion circuit unit 23. Therefore, the output of the AND circuit 23c of the signal conversion circuit unit 23 becomes a low level, and the signal conversion circuit unit 23 outputs a low level. Therefore, the signal synthesis circuit unit 24 outputs only the output of the leakage current detection circuit unit, and the insulation failure detection circuit unit 25 always performs insulation failure detection based on the output of the signal synthesis circuit unit 24.
[0064]
Thereby, in the motor drive device 1 configured by the plurality of inverter circuit units 13 and 17 and the three-phase AC motors 14 and 18, insulation is provided from the battery 12 via the leakage current detection circuit unit 21 without providing a disconnection determination circuit unit. It is possible to reliably detect the disconnection that occurs in the path to the defect detection circuit unit 25, and to check the operation of the insulation defect detection circuit 25 together.
[0065]
The inverter circuit unit and the three-phase AC motor are not limited to two. For example, you may be comprised by 3 or more units | sets. However, it is necessary to change the signal conversion circuit unit 23 and the insulation failure detection circuit unit 25 in accordance with the PWM carrier frequency for driving the inverter circuit unit.
[0066]
The inverter circuit unit and the three-phase AC motor may be one. In this case, furthermore, as shown in FIG. 2, the leakage current detection circuit unit 21 has a coupling capacitor 11a connected at one end to the negative electrode side of the battery 12 and an end 110b connected to the other end of the coupling capacitor 11a. The leakage current detection circuit unit 11 may include a resistor 11b and an oscillation circuit 11c that outputs an alternating current having a constant frequency, with one end connected to the other end of the resistor 11b and the other end grounded to the vehicle body. Here, the terminal 110 a is connected to the negative electrode side of the battery 12, and 110 b is connected to the waveform shaping circuit unit 22 and the signal synthesis circuit unit 24. However, the band-pass filter of the insulation failure detection circuit unit 25 needs to extract the oscillation frequency of the oscillation circuit 11c of the leakage current detection circuit unit 11. In addition, the determination reference values of the comparator circuit 22b of the waveform shaping circuit unit 22 and the comparator circuit of the insulation failure detection circuit unit 25 need to be changed to appropriate values.
[0067]
Furthermore, in the above-described embodiment, the waveform shaping circuit unit, the signal conversion circuit unit, the signal synthesis circuit unit, or the insulation failure detection circuit unit is not limited to a circuit configured with electronic components. For example, calculation processing by a microcomputer may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a circuit diagram of a motor drive device according to a first embodiment.
FIG. 2 shows another example of a leakage current detection circuit unit according to the first and second embodiments.
FIG. 3 is a circuit diagram of a motor drive device according to a second embodiment.
FIG. 4 is a circuit diagram of a signal conversion circuit unit according to a second embodiment.
FIG. 5 is a timing chart of a signal conversion circuit unit according to a second embodiment.
FIG. 6 is a circuit diagram of a signal synthesis circuit unit of the second embodiment.
[Explanation of symbols]
1 ... Motor drive device
2, 12 ... Battery (DC power supply)
3, 13, 17 ... Inverter circuit section
4, 14, 18 ... three-phase AC motor (motor)
5, 15, 19 ... Motor winding
6, 16, 20 ... stray capacitance
7, 11, 21 ... Leakage current detection circuit section
8, 22 ... Waveform shaping circuit section
9 ... Disconnection judgment circuit
10, 25 ... Insulation failure detection circuit section
23 ... Signal conversion circuit section
24 ... Signal synthesis circuit section

Claims

A DC power source, an inverter circuit unit connected to the DC power source and driven at a PWM carrier frequency, a motor connected to an output of the inverter circuit unit, and the DC power source or the inverter circuit unit or the motor from the ground Insulation failure detection circuit unit for detecting an insulation failure based on the magnitude of a predetermined frequency component from the output of the leakage current detection circuit unit. A waveform shaping circuit unit that outputs a pulse based on a result of comparing the output of the leakage current detection circuit unit and a predetermined threshold, and the waveform shaping circuit unit does not output a pulse at a PWM carrier frequency A motor drive device comprising: a disconnection determination circuit unit that sometimes determines disconnection.

A DC power source, an inverter circuit portion that is driven by the PWM carrier frequency is connected to the direct current power supply, a motor connected to the output of the inverter circuit unit, the DC power source or the inverter circuit or the ground from the motor a leak current detecting circuit for detecting the AC component to ground leakage current leaking into, the leakage current detecting poor insulation based from the output of the detection circuit to the magnitude of the predetermined frequency component insulation failure detection circuit the motor drive device having a waveform shaping circuit for outputting a pulse on the basis of a result obtained by comparing the output with a predetermined threshold value of the leak current detecting circuit unit, is the wave form type circuit unit outputs a pulse of the PWM carrier frequency a signal conversion circuit unit for outputting a pulse of a predetermined frequency for operating the insulating defect detecting circuit only has time, the signal conversion circuit unit and the output of the said Motor driving apparatus being characterized in that a signal combining circuit for outputting to the insulating defect detecting circuit together for combining the output of the current detecting circuit unit mode.

A DC power source, a motor and a plurality of inverter circuit, connected to the output of each of the inverter circuit unit, each driven by a different PWM carrier frequency is connected to the DC power source, the DC power source or the inverter circuit part or a single leak current detecting circuit for detecting a plurality of ground leakage current leaking from the motor to the ground as an AC component, based on the magnitude of the predetermined frequency component different from the output of the leak current detecting circuit unit Te detect multiple poor insulation in the motor drive device having an insulation failure detection circuit, a waveform shaping circuit for outputting a pulse on the basis of a result obtained by comparing the output with a predetermined threshold value of the leak current detecting circuit unit, the waveform shaping circuit portion is combining a plurality of predetermined frequency for operating the insulating defect detection circuit only during a period of outputting a pulse of the PWM carrier frequency A signal conversion circuit unit for outputting a pulse, further comprising a signal combining circuit for outputting to the insulating defect detecting circuit together for combining the outputs of said leak current detecting circuit section of the signal conversion circuit unit A motor drive device.

The leakage current detection circuit unit includes a capacitor having one end connected to a predetermined point of the DC power supply, and a resistor having one end connected to the other end of the capacitor and the other end grounded. The motor drive device according to claim 1.

The leakage current detection circuit unit includes a capacitor having one end connected to a predetermined point of the DC power supply, the resistor having one end connected to the other end of the capacitor, and one end connected to the other end of the resistor. 4. The motor driving apparatus according to claim 1, further comprising an oscillation circuit section that outputs an alternating current having a constant frequency and grounded at the other end.

4. The waveform shaping circuit unit includes an amplifier circuit that amplifies the output of the leakage current detection circuit unit, and a comparator circuit that compares the output of the amplifier circuit with a predetermined threshold value. The motor drive device described.

The motor drive device according to claim 1, wherein the disconnection determination circuit unit includes a filter circuit that extracts the predetermined frequency component.

4. The signal conversion circuit unit outputs a pulse during a period in which the motor driving device confirms the operation of each circuit unit, and does not output a pulse after confirming the operation. Motor drive device.

The signal synthesis circuit unit adds the output of the signal conversion circuit unit and the output of the leakage current detection circuit unit and adds the output of the leakage current detection circuit unit while the motor driving device confirms the operation of each circuit unit. 4. The motor drive device according to claim 2, wherein after the output is confirmed and the operation is confirmed, the output of the leakage current detection circuit unit is output to the insulation failure detection circuit unit.

10. The motor driving apparatus according to claim 1, wherein the motor driving apparatus is mounted on a vehicle.