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  • 特許-モータコントローラの絶縁監視回路 図1
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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-11-02
(45)【発行日】2022-11-11
(54)【発明の名称】モータコントローラの絶縁監視回路
(51)【国際特許分類】
   H02P 29/024 20160101AFI20221104BHJP
   B60L 3/00 20190101ALI20221104BHJP
   B60L 9/18 20060101ALI20221104BHJP
   G01R 31/52 20200101ALI20221104BHJP
【FI】
H02P29/024
B60L3/00 N
B60L9/18 J
G01R31/52
【請求項の数】 5
(21)【出願番号】P 2020551919
(86)(22)【出願日】2019-03-13
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2021-07-08
(86)【国際出願番号】 CN2019077979
(87)【国際公開番号】W WO2019192296
(87)【国際公開日】2019-10-10
【審査請求日】2020-09-25
(31)【優先権主張番号】201810284142.3
(32)【優先日】2018-04-02
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(73)【特許権者】
【識別番号】511268454
【氏名又は名称】ジン-ジン エレクトリック テクノロジーズ カンパニー リミテッド
(74)【代理人】
【識別番号】100099623
【弁理士】
【氏名又は名称】奥山 尚一
(74)【代理人】
【識別番号】100129425
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 護晃
(74)【代理人】
【識別番号】100087505
【氏名又は名称】西山 春之
(74)【代理人】
【識別番号】100168642
【弁理士】
【氏名又は名称】関谷 充司
(74)【代理人】
【識別番号】100217076
【弁理士】
【氏名又は名称】宅間 邦俊
(74)【代理人】
【識別番号】100218604
【弁理士】
【氏名又は名称】池本 理絵
(74)【代理人】
【識別番号】100107319
【氏名又は名称】松島 鉄男
(74)【代理人】
【識別番号】100096769
【氏名又は名称】有原 幸一
(72)【発明者】
【氏名】チィー,イーシィア
(72)【発明者】
【氏名】ウァン,フゥーシィァン
(72)【発明者】
【氏名】タァン,リィンリィン
【審査官】島倉 理
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第103308755(CN,A)
【文献】特開2009-204600(JP,A)
【文献】中国特許出願公開第102967748(CN,A)
【文献】中国特許出願公開第104702208(CN,A)
【文献】特開2001-232481(JP,A)
(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
H02P 29/024
B60L 3/00
B60L 9/18
G01R 31/52
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の電圧サンプリング回路及び第2の電圧サンプリング回路を含み、
前記第1の電圧サンプリング回路が、母線の入力正極、母線の入力負極及び母線電圧サンプリング信号線に接続され、母線電圧サンプリング信号がモータコントローラに接続され、
前記第2の電圧サンプリング回路が、母線の入力正極、母線の入力負極及び絶縁電圧サンプリング信号線に接続され、絶縁電圧サンプリング信号が前記モータコントローラに接続され、
前記モータコントローラが、前記第1の電圧サンプリング回路によって収集された母線電圧値と前記第2の電圧サンプリング回路によって収集された絶縁電圧値とを比較し、母線電圧値と絶縁電圧値とが一致しない場合に絶縁監視アラーム信号を発し、
前記第1の電圧サンプリング回路が、第1のフォトカプラと、第1の演算増幅器と、順次に直列接続された第2のサンプリング抵抗、第3のサンプリング抵抗、第4のサンプリング抵抗、第5のサンプリング抵抗、第6のサンプリング抵抗、第7のサンプリング抵抗及び第8のサンプリング抵抗と、を含み、
前記第2のサンプリング抵抗の一端が、母線の入力正極に接続され、
前記第8のサンプリング抵抗の一端が、第11のサンプリング抵抗と直列接続されてから、母線の入力負極に接続され、
前記第8のサンプリング抵抗の他端が、前記第1のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第1のフォトカプラの信号出力負極が、前記第1の演算増幅器の反転入力端に接続され、
前記第1のフォトカプラの信号出力正極が、前記第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第1の演算増幅器の出力端が、前記母線電圧サンプリング信号線に接続され、
前記第2の電圧サンプリング回路が、第2のフォトカプラと、第2の演算増幅器と、順次に直列接続された第14のサンプリング抵抗、第15のサンプリング抵抗、第16のサンプリング抵抗、第17のサンプリング抵抗、第18のサンプリング抵抗、第19のサンプリング抵抗、第20のサンプリング抵抗、第21のサンプリング抵抗、第22のサンプリング抵抗、第23のサンプリング抵抗、第24のサンプリング抵抗、第25のサンプリング抵抗、第26のサンプリング抵抗及び第27のサンプリング抵抗と、を含み、
前記第14のサンプリング抵抗の一端が、母線の入力正極に接続され、
前記第20のサンプリング抵抗の一端と第21のサンプリング抵抗の一端とが互いに接続されてから接地され、
前記第27のサンプリング抵抗の一端が、第30のサンプリング抵抗と直列接続されてから、母線の入力負極に接続され、
前記第27のサンプリング抵抗の他端が、前記第2のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第2のフォトカプラの信号出力負極が、前記第2の演算増幅器の反転入力端に接続され、
前記第2のフォトカプラの信号出力正極が、前記第2の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第2の演算増幅器の出力端が、前記絶縁電圧サンプリング信号線に接続される
ことを特徴とするモータコントローラの絶縁監視回路。
【請求項2】
前記第1の電圧サンプリング回路が、フィルタコンデンサ及び増幅調整抵抗を更に含み、
前記フィルタコンデンサが、第1のフィルタコンデンサ、第2のフィルタコンデンサ、第3のフィルタコンデンサ、第4のフィルタコンデンサ、第5のフィルタコンデンサ及び第6のフィルタコンデンサを含み、
前記増幅調整抵抗が、第1の増幅調整抵抗、第9の増幅調整抵抗、第10の増幅調整抵抗及び第12の増幅調整抵抗を含み、
前記第1のフィルタコンデンサの一端が、前記母線電圧サンプリング信号線及び前記第1の増幅調整抵抗の一端に接続され、
前記第1のフィルタコンデンサの他端が、前記第1の増幅調整抵抗の他端に接続されてから前記第9の増幅調整抵抗の一端に接続され、前記第9の増幅調整抵抗の一端が、前記第1の演算増幅器の反転入力端に更に接続され、
前記第9の増幅調整抵抗の他端が、前記第1のフォトカプラの信号出力負極に接続され、
前記第2のフィルタコンデンサの一端が、前記第1のフォトカプラの出力電源給電端に接続され、
前記第2のフィルタコンデンサの他端が接地され、
前記第3のフィルタコンデンサの一端が、前記第1のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記第3のフィルタコンデンサの他端が、前記第4のフィルタコンデンサの他端に接続されてから接地され、
前記第4のフィルタコンデンサの一端が、前記第1のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第5のフィルタコンデンサの一端が、前記第10の増幅調整抵抗の一端及び前記第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第5のフィルタコンデンサの他端が、前記第12の増幅調整抵抗の一端に接続されてから接地され、
前記第10の増幅調整抵抗の他端が、前記第1のフォトカプラの信号出力正極に接続され、
前記第12の増幅調整抵抗の他端が、前記第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第6のフィルタコンデンサの一端が、前記第1の演算増幅器の電源給電端に接続され、前記第6のフィルタコンデンサの他端が接地される
ことを特徴とする請求項1に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
【請求項3】
前記第2の電圧サンプリング回路が、第7のフィルタコンデンサ、第8のフィルタコンデンサ、第9のフィルタコンデンサ、第10のフィルタコンデンサ、第11のフィルタコンデンサ、第13の増幅調整抵抗、第28の増幅調整抵抗、第29の増幅調整抵抗及び第31の増幅調整抵抗を更に含み、
前記第7のフィルタコンデンサの一端が、前記第13の増幅調整抵抗の一端及び前記絶縁電圧サンプリング信号線に接続され、
前記第7のフィルタコンデンサの他端が、前記第13の増幅調整抵抗の他端に接続されてから前記第28の増幅調整抵抗の一端に接続され、前記第28の増幅調整抵抗の一端が、前記第2の演算増幅器の反転入力端に更に接続され、
前記第28の増幅調整抵抗の他端が、前記第2のフォトカプラの信号出力負極に接続され、
前記第8のフィルタコンデンサの一端が、前記第2のフォトカプラの出力電源給電端に接続され、
前記第8のフィルタコンデンサの他端が接地され、
前記第9のフィルタコンデンサの一端が、前記第2のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記第9のフィルタコンデンサの他端が、前記第10のフィルタコンデンサの他端に接続されてから接地され、
前記第10のフィルタコンデンサの一端が、前記第27のサンプリング抵抗の他端及び前記第2のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第11のフィルタコンデンサの一端が、前記第29の増幅調整抵抗の一端及び前記第2の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第11のフィルタコンデンサの他端が、前記第31の増幅調整抵抗の一端に接続されてから接地され、
前記第29の増幅調整抵抗の他端が、前記第2のフォトカプラの信号出力正極に接続され、
前記第31の増幅調整抵抗の他端が、前記第2の演算増幅器の非反転入力端に接続される
ことを特徴とする請求項1に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
【請求項4】
電源変換器を更に含み、
電圧変換器が、電源変換チップ、第12のフィルタコンデンサ、第13のフィルタコンデンサ、第14のフィルタコンデンサ及び第15のフィルタコンデンサを含み、
前記電源変換チップの入力端が、電源、前記第12のフィルタコンデンサの一端及び前記第13のフィルタコンデンサの一端に接続され、
前記第12のフィルタコンデンサの他端と前記第13のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第1のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第14のフィルタコンデンサの一端及び前記第15のフィルタコンデンサの一端に更に接続され、
前記第14のフィルタコンデンサの他端と前記第15のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地される
ことを特徴とする請求項1に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
【請求項5】
電源変換器を更に含み、
電圧変換器が、電源変換チップ、第12のフィルタコンデンサ、第13のフィルタコンデンサ、第14のフィルタコンデンサ及び第15のフィルタコンデンサを含み、
前記電源変換チップの入力端が、電源、前記第12のフィルタコンデンサの一端及び前記第13のフィルタコンデンサの一端に接続され、
前記第12のフィルタコンデンサの他端と前記第13のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第2のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第14のフィルタコンデンサの一端及び前記第15のフィルタコンデンサの一端に更に接続され、
前記第14のフィルタコンデンサの他端と前記第15のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地される
ことを特徴とする請求項1に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、電気自動車のモータコントローラの技術分野に関し、具体的に、モータコントローラの絶縁監視回路に関する。
【背景技術】
【0002】
自動車動力などの分野では、車両全体の動力のコアコンポーネントであるモータコントローラは、その制御の安全性が極めて重要である。絶縁故障はモータコントローラ及び車両全体の安全に重大な影響を与えるため、絶縁故障の監視が必要である。しかし、現在、モータコントローラの絶縁監視回路の多くは、複雑でコストが高く、実際のニーズを満たすことができない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0003】
本発明は、従来の回路の複雑さ及び高コストの問題を解決するために、モータコントローラの絶縁監視回路を提供する。
【課題を解決するための手段】
【0004】
本発明の一つの局面によれば、モータコントローラの絶縁監視回路が提供されており、前記モータコントローラの絶縁監視回路が、第1の電圧サンプリング回路及び第2の電圧サンプリング回路を含み、
前記第1の電圧サンプリング回路が、母線の入力正極、母線の入力負極及び母線電圧サンプリング信号線に接続され、前記母線電圧サンプリング信号が前記モータコントローラに接続され、
前記第2の電圧サンプリング回路が、母線の入力正極、母線の入力負極及び絶縁電圧サンプリング信号線に接続され、前記絶縁電圧サンプリング信号が前記モータコントローラに接続され、
前記モータコントローラが、前記第1の電圧サンプリング回路によって収集された母線電圧値と前記第2の電圧サンプリング回路によって収集された絶縁電圧値とを比較し、母線電圧値と絶縁電圧値とが一致しない場合に絶縁監視アラーム信号を発する。
【0005】
また、前記第1の電圧サンプリング回路が、第1のフォトカプラと、第1の演算増幅器と、順次に直列接続された第2のサンプリング抵抗、第3のサンプリング抵抗、第4のサンプリング抵抗、第5のサンプリング抵抗、第6のサンプリング抵抗、第7のサンプリング抵抗及び第8のサンプリング抵抗と、を含み、
前記第2のサンプリング抵抗の一端が、母線の入力正極に接続され、
前記第8のサンプリング抵抗の一端が、第11のサンプリング抵抗と直列接続されてから、母線の入力負極に接続され、
前記第8のサンプリング抵抗の他端が、前記第1のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第1のフォトカプラの信号出力負極が、前記第1の演算増幅器の反転入力端に接続され、
前記第1のフォトカプラの信号出力正極が、前記第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第1の演算増幅器の出力端が、前記母線電圧サンプリング信号線に接続されるようにしてもよい。
【0006】
また、前記第1の電圧サンプリング回路が、フィルタコンデンサ及び増幅調整抵抗を更に含み、
前記フィルタコンデンサが、第1のフィルタコンデンサ、第2のフィルタコンデンサ、第3のフィルタコンデンサ、第4のフィルタコンデンサ、第5のフィルタコンデンサ及び第6のフィルタコンデンサを含み、
前記増幅調整抵抗が、第1の増幅調整抵抗、第9の増幅調整抵抗、第10の増幅調整抵抗及び第12の増幅調整抵抗を含み、
前記第1のフィルタコンデンサの一端が、前記母線電圧サンプリング信号線及び前記第1の増幅調整抵抗の一端に接続され、
前記第1のフィルタコンデンサの他端が、前記第1の増幅調整抵抗の他端に接続されてから前記第9の増幅調整抵抗の一端に接続され、前記第9の増幅調整抵抗の一端が、前記第1の演算増幅器の反転入力端に更に接続され、
前記第9の増幅調整抵抗の他端が、前記第1のフォトカプラの信号出力負極に接続され、
前記第2のフィルタコンデンサの一端が、前記第1のフォトカプラの出力電源給電端に接続され、
前記第2のフィルタコンデンサの他端が接地され、
前記第3のフィルタコンデンサの一端が、前記第1のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記第3のフィルタコンデンサの他端が、前記第4のフィルタコンデンサの他端に接続されてから接地され、
前記第4のフィルタコンデンサの一端が、前記第1のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第5のフィルタコンデンサの一端が、前記第10の増幅調整抵抗の一端及び前記第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第5のフィルタコンデンサの他端が、前記第12の増幅調整抵抗の一端に接続されてから接地され、
前記第10の増幅調整抵抗の他端が、前記第1のフォトカプラの信号出力正極に接続され、
前記第12の増幅調整抵抗の他端が、前記第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第6のフィルタコンデンサの一端が、前記第1の演算増幅器の電源給電端に接続され、前記第6のフィルタコンデンサの他端が接地されるようにしてもよい。
【0007】
また、前記第2の電圧サンプリング回路が、第2のフォトカプラと、第2の演算増幅器と、順次に直列接続された第14のサンプリング抵抗、第15のサンプリング抵抗、第21のサンプリング抵抗、第16のサンプリング抵抗、第17のサンプリング抵抗、第18のサンプリング抵抗、第19のサンプリング抵抗、第20のサンプリング抵抗、第21のサンプリング抵抗、第22のサンプリング抵抗、第23のサンプリング抵抗、第24のサンプリング抵抗、第25のサンプリング抵抗、第26のサンプリング抵抗及び第27のサンプリング抵抗と、を含み、
前記第14のサンプリング抵抗の一端が、母線の入力正極に接続され、
前記第20のサンプリング抵抗の一端と第21のサンプリング抵抗の一端とが互いに接続されてから接地され、
前記第27のサンプリング抵抗の一端が、第30のサンプリング抵抗と直列接続されてから、母線の入力負極に接続され、
前記第27のサンプリング抵抗の他端が、前記第2のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第2のフォトカプラの信号出力負極が、前記第2の演算増幅器の反転入力端に接続され、
前記第2のフォトカプラの信号出力正極が、前記第2の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第2の演算増幅器の出力端が、前記絶縁電圧サンプリング信号線に接続されるようにしてもよい。
【0008】
また、前記第2の電圧サンプリング回路が、第7のフィルタコンデンサ、第8のフィルタコンデンサ、第9のフィルタコンデンサ、第10のフィルタコンデンサ、第11のフィルタコンデンサ、第13の増幅調整抵抗、第28の増幅調整抵抗、第29の増幅調整抵抗及び第31の増幅調整抵抗を更に含み、
前記第7のフィルタコンデンサの一端が、前記第13の増幅調整抵抗の一端及び前記絶縁電圧サンプリング信号線に接続され、
前記第7のフィルタコンデンサの他端が、前記第13の増幅調整抵抗の他端に接続されてから前記第28の増幅調整抵抗の一端に接続され、前記第28の増幅調整抵抗の一端が、前記第2の演算増幅器の反転入力端に更に接続され、
前記第28の増幅調整抵抗の他端が、前記第2のフォトカプラの信号出力負極に接続され、
前記第8のフィルタコンデンサの一端が、前記第2のフォトカプラの出力電源給電端に接続され、
前記第8のフィルタコンデンサの他端が接地され、
前記第9のフィルタコンデンサの一端が、前記第2のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記第9のフィルタコンデンサの他端が、前記第10のフィルタコンデンサの他端に接続されてから接地され、
前記第10のフィルタコンデンサの一端が、前記第27のサンプリング抵抗の他端及び前記第2のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第11のフィルタコンデンサの一端が、前記第29の増幅調整抵抗の一端及び前記第2の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第11のフィルタコンデンサの他端が、前記第31の増幅調整抵抗の一端に接続されてから接地され、
前記第29の増幅調整抵抗の他端が、前記第2のフォトカプラの信号出力正極に接続され、
前記第31の増幅調整抵抗の他端が、前記第2の演算増幅器の非反転入力端に接続されるようにしてもよい。
【0009】
また、電源変換器を更に含み、
電圧変換器が、電源変換チップ、第12のフィルタコンデンサ、第13のフィルタコンデンサ、第14のフィルタコンデンサ及び第15のフィルタコンデンサを含み、
前記電源変換チップの入力端が、電源、前記第12のフィルタコンデンサの一端及び前記第13のフィルタコンデンサの一端に接続され、
前記第12のフィルタコンデンサの他端と前記第13のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第1のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第14のフィルタコンデンサの一端及び前記第15のフィルタコンデンサの一端に更に接続され、
前記第14のフィルタコンデンサの他端と前記第15のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地されるようにしてもよい。
【0010】
また、電源変換器を更に含み、
電圧変換器が、電源変換チップ、第12のフィルタコンデンサ、第13のフィルタコンデンサ、第14のフィルタコンデンサ及び第15のフィルタコンデンサを含み、
前記電源変換チップの入力端が、電源、前記第12のフィルタコンデンサの一端及び前記第13のフィルタコンデンサの一端に接続され、
前記第12のフィルタコンデンサの他端と前記第13のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第2のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第14のフィルタコンデンサの一端及び前記第15のフィルタコンデンサの一端に更に接続され、
前記第14のフィルタコンデンサの他端と前記第15のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地される。
【0011】
本発明の有益な効果は、以下の通りになる。本発明の実施例によるモータコントローラの絶縁監視回路は、2つの電圧サンプリング回路を使用し、母線電圧及び絶縁電圧を個別に収集して両者の値を比較し、両者の値が一致しない場合に絶縁監視アラーム信号を発することで、モータコントローラの安全及び車両全体の安全を保証している。本実施例による絶縁監視回路は、簡単で実用的であり、コストが低く、実際のニーズを満たしている。
【図面の簡単な説明】
【0012】
図1】本発明の一実施例によるモータコントローラの絶縁監視回路の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
本発明の設計思想としては、従来のモータコントローラ回路の複雑さ及び高コストの問題に鑑みて、本発明の実施例は、モータコントローラの絶縁監視回路を提供しており、母線の正側、負側とグランドとの間のインピーダンスの絶縁不良が発生した場合に、コントローラが絶縁監視回路を使用して検出と判断を行い、アラームを発すると共に、車両全体のコントローラに絶縁故障を報告することができ、こうして、車両全体のコントローラが故障をダッシュボードにタイムリーにアップロードし、運転者がタイムリーにそれを見ることができるようにして、乗客の安全を保証できる。
【0014】
本実施例によるモータコントローラの絶縁監視回路は、第1の電圧サンプリング回路及び第2の電圧サンプリング回路を含み、第1の電圧サンプリング回路が、母線の入力正極、母線の入力負極及び母線電圧サンプリング信号線に接続され、母線電圧サンプリング信号がモータコントローラに接続され、第2の電圧サンプリング回路が、母線の入力正極、母線の入力負極及び絶縁電圧サンプリング信号線に接続され、絶縁電圧サンプリング信号がモータコントローラに接続され、モータコントローラが、第1の電圧サンプリング回路によって収集された母線電圧値と第2の電圧サンプリング回路によって収集された絶縁電圧値とを比較し、母線電圧値と絶縁電圧値とが一致しない場合に絶縁監視アラーム信号を発する。当該回路は、構造が簡単で実用的であり、コストも低く、実際のニーズを満たしている。通常、モータコントローラには、電気自動車の電池だけではく、電気自動車の電池に接続された母線も含まれており、母線の役割は、電気エネルギーを蓄積、分配、伝達することである。母線電圧が、矩形又は円形のバスバーの電圧を指し、正、負母線が電力を供給するバスであり、負母線と正母線とによって回路を構成して、負荷に電源を供給する。
【0015】
図1は、本発明の一実施例によるモータコントローラの絶縁監視回路の模式図である。以下、図1を参照して、本実施例によるモータコントローラの絶縁監視回路について説明する。
【0016】
本実施例によるモータコントローラの絶縁監視回路は、第1の電圧サンプリング回路、第2の電圧サンプリング回路及び電圧変換器を含み、
図1を参照して、第1の電圧サンプリング回路が、第1のフォトカプラU1と、第1の演算増幅器と、順次に直列接続された第2のサンプリング抵抗R2、第3のサンプリング抵抗R3、第4のサンプリング抵抗R4、第5のサンプリング抵抗R5、第6のサンプリング抵抗R6、第7のサンプリング抵抗R7及び第8のサンプリング抵抗R8と、を含み、
第2のサンプリング抵抗R2の一端が、母線の入力正極+VBUSに接続され、
第8のサンプリング抵抗R8の一端が、第11のサンプリング抵抗R11と直列接続されてから母線の入力負極PGNDに接続され、PGNDが高電圧母線の入力負極に接続される。
【0017】
第8のサンプリング抵抗R8の他端が、第1のフォトカプラU1の信号入力端Vinに接続され、
第1のフォトカプラU1の信号出力負極VOUT-が、第1の演算増幅器(即ち、オペアンプ1)の反転入力端(即ち、ピン2)に接続され、
第1のフォトカプラU1の信号出力正極VOUT+が、第1の演算増幅器の非反転入力端(即ち、ピン3)に接続され、
第1の演算増幅器の出力端(即ち、ピン1)が、母線電圧サンプリング信号HV_VDC線に接続される。母線電圧サンプリング信号HV_VDCが、モータコントローラMCU(図1には示されない)に接続される。
【0018】
図1において、第1のフォトカプラU1のSHDNとは、外部のハイレベルシャットダウンピンを指し、GND1とは、入力端電源の接地ピンである。
【0019】
図1を参照して、第1の電圧サンプリング回路は、フィルタコンデンサ及び増幅調整抵抗を更に含み、
フィルタコンデンサが、第1のフィルタコンデンサC1、第2のフィルタコンデンサC2、第3のフィルタコンデンサC3、第4のフィルタコンデンサC4、第5のフィルタコンデンサC5及び第6のフィルタコンデンサC6を含み、
増幅調整抵抗が、第1の増幅調整抵抗R1、第9の増幅調整抵抗R9、第10の増幅調整抵抗R10及び第12の増幅調整抵抗R12を含み、
第1のフィルタコンデンサC1の一端が、母線電圧サンプリング信号HV_VDC線及び第1の増幅調整抵抗R1の一端に接続される。
【0020】
第1のフィルタコンデンサC1の他端が、第1の増幅調整抵抗R1の他端に接続されてから第9の増幅調整抵抗R9の一端に接続され、第9の増幅調整抵抗R9の一端が、第1の演算増幅器の反転入力端(即ち、ピン2)に更に接続され、
第9の増幅調整抵抗R9の他端が、第1のフォトカプラU1の信号出力負極VOUT-に接続され、
第2のフィルタコンデンサC2の一端が、第1のフォトカプラU1の出力電源給電端VDD2に接続され、
第2のフィルタコンデンサC2の他端が接地され(即ち、アナロググランドAGNDに接地され)、
第3のフィルタコンデンサC3の一端が、第1のフォトカプラU1の入力電源給電端VDD1に接続され、
第3のフィルタコンデンサC3の他端が、第4のフィルタコンデンサC4の他端に接続されてから接地され(即ち、PGNDに接地され)、
第4のフィルタコンデンサC4の一端が、第1のフォトカプラU1の信号入力端Vinに接続され、
第5のフィルタコンデンサC5の一端が、第10の増幅調整抵抗R10の一端及び第1の演算増幅器の非反転入力端(ピン3)に接続され、
第5のフィルタコンデンサC5の他端が、第12の増幅調整抵抗R12の一端に接続されてから接地され、
第10の増幅調整抵抗R10の他端が、第1のフォトカプラU1の信号出力正極VOUT+に接続され、
第12の増幅調整抵抗R12の他端が、第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
第6のフィルタコンデンサC6の一端が、第1の演算増幅器の電源給電端(5VA)に接続され、第6のフィルタコンデンサC6の他端が接地される(即ち、アナロググランドAGNDに接地される)。
【0021】
説明すべきなのは、第1の電圧サンプリング回路が複数のサンプリング抵抗を含む。その理由としては、母線の正側、負側とハウジングとの間の絶縁インピーダンスがメガオームレベル以上でなければならないので、母線の正側、負側とハウジングとの間の絶縁インピーダンス要件を満たすためには、多くの抵抗を直列に接続し、抵抗間にハウジングを接続する必要がある。
【0022】
図1を参照して、第2の電圧サンプリング回路が、第2のフォトカプラU3と、第2の演算増幅器と、順次に直列接続された第14のサンプリング抵抗R14、第15のサンプリング抵抗R15、第16のサンプリング抵抗R16、第17のサンプリング抵抗R17、第18のサンプリング抵抗R18、第19のサンプリング抵抗R19、第20のサンプリング抵抗R20、第21のサンプリング抵抗R21、第22のサンプリング抵抗R22、第23のサンプリング抵抗R23、第24のサンプリング抵抗R24、第25のサンプリング抵抗R25、第26のサンプリング抵抗R26及び第27のサンプリング抵抗R27と、を含み、
第14のサンプリング抵抗R14の一端が、母線の入力正極+VBUSに接続され、
第20のサンプリング抵抗R20の一端と第21のサンプリング抵抗R21の一端とが互いに接続されてからGROUNDに接地され、即ち、回路の中点がグランドに接続される。
【0023】
第27のサンプリング抵抗R27の一端が、第30のサンプリング抵抗R30と直列接続されてから、母線の入力負極PGNDに接続され、図1を参照して、第30のサンプリング抵抗R30の一端が、第27のサンプリング抵抗R27の一端及び第26のサンプリング抵抗R26の一端にそれぞれ接続され、第30のサンプリング抵抗R30の他端が、母線の入力負極PGNDに接続される。
【0024】
第27のサンプリング抵抗R27の他端が、第2のフォトカプラU3の信号入力端Vinに接続され、
第2のフォトカプラU3の信号出力負極VOUT-が、第2の演算増幅器の反転入力端(ピン6)に接続され、
第2のフォトカプラU3の信号出力正極VOUT+が、第2の演算増幅器の非反転入力端(ピン5)に接続され、
第2の演算増幅器の出力端(ピン7)が、絶縁電圧サンプリング信号HV_VISO線に接続される。HV_VISO線が、モータコントローラMCUに接続される。
【0025】
絶縁監視回路の精度を保証するために、本実施例による第2の電圧サンプリング回路のサンプリング抵抗の抵抗値は、設計に要求される対地絶縁インピーダンス閾値よりも遥かに大きい。これは、回路の抵抗が小さい抵抗値とされる場合に、正、負母線とハウジングとの間の絶縁インピーダンスが変化すると、サンプリング電圧が反映されにくくなるためである。対地絶縁インピーダンス閾値については、中国の国家規格を参照されたい。
【0026】
図1を参照して、第2の電圧サンプリング回路が、第7のフィルタコンデンサC7、第8のフィルタコンデンサC8、第9のフィルタコンデンサC9、第10のフィルタコンデンサC10、第11のフィルタコンデンサC11、第13の増幅調整抵抗R13、第28の増幅調整抵抗R28、第29の増幅調整抵抗R29及び第31の増幅調整抵抗R31を更に含み、
第7のフィルタコンデンサC7の一端が、第13の増幅調整抵抗R13の一端及び絶縁電圧サンプリング信号HV_VISO線に接続され、
第7のフィルタコンデンサC7の他端が、第13の増幅調整抵抗R13の他端に接続されてから第28の増幅調整抵抗R28の一端に接続され、第28の増幅調整抵抗R28の一端が、第2の演算増幅器の反転入力端(ピン6)に更に接続され、
第28の増幅調整抵抗R28の他端が、第2のフォトカプラU3の信号出力負極VOUT-に接続され、
第8のフィルタコンデンサC8の一端が、第2のフォトカプラU3の出力電源給電端VDD2に接続され、
第8のフィルタコンデンサC8の他端が接地され、
第9のフィルタコンデンサC9の一端が、第2のフォトカプラU3の入力電源給電端VDD1に接続され、
第9のフィルタコンデンサC9の他端が、第10のフィルタコンデンサC10の他端に接続されてから接地され、
第10のフィルタコンデンサC10の一端が、第27のサンプリング抵抗R27の他端及び第2のフォトカプラU3の信号入力端Vinに接続され、
第11のフィルタコンデンサC11の一端が、第29の増幅調整抵抗R29の一端及び第2の演算増幅器の非反転入力端(ピン5)に接続され、
第11のフィルタコンデンサC11の他端が、第31の増幅調整抵抗R31の一端に接続されてから接地され、
第29の増幅調整抵抗R29の他端が、第2のフォトカプラU3の信号出力正極VOUT+に接続され、
第31の増幅調整抵抗R31の他端が、第2の演算増幅器の非反転入力端に接続される。
【0027】
図1を参照して、本実施例によるモータコントローラの絶縁監視回路は、電源変換器を更に含み、
電圧変換器が、電源変換チップU4、第12のフィルタコンデンサC12、第13のフィルタコンデンサC13、第14のフィルタコンデンサC14及び第15のフィルタコンデンサC15を含み、
電源変換チップの入力端(ピン1)が、電源、第12のフィルタコンデンサC12の一端、及び第13のフィルタコンデンサC13の一端に接続され、
第12のフィルタコンデンサC12の他端と第13のフィルタコンデンサC13の他端とが互いに接続されてから接地され、
電源変換チップU4の出力端(ピン1)が、第1のフォトカプラU1の入力電源給電端VDD1に接続され、
電源変換チップの出力端(ピン1)が、第14のフィルタコンデンサの一端及び第15のフィルタコンデンサの一端に更に接続され、
第14のフィルタコンデンサC14の他端と第15のフィルタコンデンサC15の他端とが互いに接続されてから接地される。
【0028】
なお、電源変換チップU4の出力端が、第2のフォトカプラU3の入力電源給電端VDD1に接続される。
【0029】
図1に示す回路では、第1の電圧サンプリング回路において、オプトカプラU1に入力される電圧は、次の通りである。
【0030】
Vin1=Vbus/[(R2+R3+R4+R5+R6+R7+R11)*R11]
【0031】
ここで、*は乗算を表す。
【0032】
第1の演算増幅器によってK1倍に増幅された後、モータコントローラMCUのADサンプリングポートに出力される電圧は、次の通りである。
【0033】
Vad1=Vin*K1
【0034】
第2の電圧サンプリング回路において、オプトカプラU3に入力される電圧は、次の通りである。
【0035】
【数1】
【0036】
そのうち、R14+…R26は、
R14+R15+R16+R17+R18+R19+R20+R21+R22+R23+R24+R25+R26を表す。
【0037】
第2の演算増幅器によってK2倍に増幅された後、モータコントローラMCUのADサンプリングポートに出力される電圧は、次の通りである。
【0038】
Vad2=Vin2*K2
【0039】
したがって、高電圧の正母線又は高電圧の負母線に小さなインピーダンスRxが並列接続されると、第2の電圧サンプリング回路の電圧サンプリング値は、次のように計算される。
【0040】
オプトカプラU3の入力電圧
【0041】
【数2】
【0042】
そのうち、R14+…R20は、R14+R15+R16+R17+R18+R19+R20を表す。
【0043】
R21+…R26は、R21+R22+R23+R24+R25+R26を表す。
【0044】
更に演算増幅器によってK2倍に増幅された後、モータコントローラMCUのADサンプリングポートに出力される電圧は、Vad3=Vin3*K2となる。
【0045】
このとき、収集された電圧値Vad3から導出される母線電圧Vbus3が、必ず、第1の電圧サンプリング回路によって導出されるVbus1よりも大きいことにより、モータコントローラに絶縁故障があると判定できる。
【0046】
本実施例において、第1の電圧サンプリング回路が高電圧母線の電圧サンプリング回路であり、母線電圧に直接に抵抗を直列接続して、分圧してサンプリングを行う。母線の正側又は負側がグランドに対して短絡すると、回路上の抵抗が短絡するため、サンプリング端の電圧が変化し、第1通路の母線電圧を比較すれば、母線の正側又は負側とグランドとの間の絶縁が要件を満たさず、絶縁故障が発生したと判断できる。
【0047】
要約すると、本実施例によるモータコントローラの絶縁監視回路は、構造が簡単で、実用性が高く、コストが低く、大規模な普及および応用が容易であり、そして、モータコントローラの絶縁故障を監視し、モータコントローラ及び車両全体の安全を保証することができる。
【0048】
上記したのは、あくまでも本発明の具体的な実施形態であり、本発明の上記教示の下で、当業者は、上記実施例に基づいて他の改良又は変形を行うことができる。当業者であれば、上記の具体的な記載は本発明の目的をより良く解釈するためのものであり、本発明の保護範囲は特許請求の範囲の保護範囲に従うことが理解されるべきである。
なお、出願当初の請求項は以下の通りであった。
〔請求項1〕
第1の電圧サンプリング回路及び第2の電圧サンプリング回路を含み、
前記第1の電圧サンプリング回路が、母線の入力正極、母線の入力負極及び母線電圧サンプリング信号線に接続され、母線電圧サンプリング信号がモータコントローラに接続され、
前記第2の電圧サンプリング回路が、母線の入力正極、母線の入力負極及び絶縁電圧サンプリング信号線に接続され、絶縁電圧サンプリング信号が前記モータコントローラに接続され、
前記モータコントローラが、前記第1の電圧サンプリング回路によって収集された母線電圧値と前記第2の電圧サンプリング回路によって収集された絶縁電圧値とを比較し、母線電圧値と絶縁電圧値とが一致しない場合に絶縁監視アラーム信号を発する
ことを特徴とするモータコントローラの絶縁監視回路。
〔請求項2〕
前記第1の電圧サンプリング回路が、第1のフォトカプラと、第1の演算増幅器と、順次に直列接続された第2のサンプリング抵抗、第3のサンプリング抵抗、第4のサンプリング抵抗、第5のサンプリング抵抗、第6のサンプリング抵抗、第7のサンプリング抵抗及び第8のサンプリング抵抗と、を含み、
前記第2のサンプリング抵抗の一端が、母線の入力正極に接続され、
前記第8のサンプリング抵抗の一端が、第11のサンプリング抵抗と直列接続されてから、母線の入力負極に接続され、
前記第8のサンプリング抵抗の他端が、前記第1のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第1のフォトカプラの信号出力負極が、前記第1の演算増幅器の反転入力端に接続され、
前記第1のフォトカプラの信号出力正極が、前記第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第1の演算増幅器の出力端が、前記母線電圧サンプリング信号線に接続される
ことを特徴とする請求項1に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
〔請求項3〕
前記第1の電圧サンプリング回路が、フィルタコンデンサ及び増幅調整抵抗を更に含み、
前記フィルタコンデンサが、第1のフィルタコンデンサ、第2のフィルタコンデンサ、第3のフィルタコンデンサ、第4のフィルタコンデンサ、第5のフィルタコンデンサ及び第6のフィルタコンデンサを含み、
前記増幅調整抵抗が、第1の増幅調整抵抗、第9の増幅調整抵抗、第10の増幅調整抵抗及び第12の増幅調整抵抗を含み、
前記第1のフィルタコンデンサの一端が、前記母線電圧サンプリング信号線及び前記第1の増幅調整抵抗の一端に接続され、
前記第1のフィルタコンデンサの他端が、前記第1の増幅調整抵抗の他端に接続されてから前記第9の増幅調整抵抗の一端に接続され、前記第9の増幅調整抵抗の一端が、前記第1の演算増幅器の反転入力端に更に接続され、
前記第9の増幅調整抵抗の他端が、前記第1のフォトカプラの信号出力負極に接続され、
前記第2のフィルタコンデンサの一端が、前記第1のフォトカプラの出力電源給電端に接続され、
前記第2のフィルタコンデンサの他端が接地され、
前記第3のフィルタコンデンサの一端が、前記第1のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記第3のフィルタコンデンサの他端が、前記第4のフィルタコンデンサの他端に接続されてから接地され、
前記第4のフィルタコンデンサの一端が、前記第1のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第5のフィルタコンデンサの一端が、前記第10の増幅調整抵抗の一端及び前記第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第5のフィルタコンデンサの他端が、前記第12の増幅調整抵抗の一端に接続されてから接地され、
前記第10の増幅調整抵抗の他端が、前記第1のフォトカプラの信号出力正極に接続され、
前記第12の増幅調整抵抗の他端が、前記第1の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第6のフィルタコンデンサの一端が、前記第1の演算増幅器の電源給電端に接続され、前記第6のフィルタコンデンサの他端が接地される
ことを特徴とする請求項2に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
〔請求項4〕
前記第2の電圧サンプリング回路が、第2のフォトカプラと、第2の演算増幅器と、順次に直列接続された第14のサンプリング抵抗、第15のサンプリング抵抗、第16のサンプリング抵抗、第17のサンプリング抵抗、第18のサンプリング抵抗、第19のサンプリング抵抗、第20のサンプリング抵抗、第21のサンプリング抵抗、第22のサンプリング抵抗、第23のサンプリング抵抗、第24のサンプリング抵抗、第25のサンプリング抵抗、第26のサンプリング抵抗及び第27のサンプリング抵抗と、を含み、
前記第14のサンプリング抵抗の一端が、母線の入力正極に接続され、
前記第20のサンプリング抵抗の一端と第21のサンプリング抵抗の一端とが互いに接続されてから接地され、
前記第27のサンプリング抵抗の一端が、第30のサンプリング抵抗と直列接続されてから、母線の入力負極に接続され、
前記第27のサンプリング抵抗の他端が、前記第2のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第2のフォトカプラの信号出力負極が、前記第2の演算増幅器の反転入力端に接続され、
前記第2のフォトカプラの信号出力正極が、前記第2の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第2の演算増幅器の出力端が、前記絶縁電圧サンプリング信号線に接続される
ことを特徴とする請求項1に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
〔請求項5〕
前記第2の電圧サンプリング回路が、第7のフィルタコンデンサ、第8のフィルタコンデンサ、第9のフィルタコンデンサ、第10のフィルタコンデンサ、第11のフィルタコンデンサ、第13の増幅調整抵抗、第28の増幅調整抵抗、第29の増幅調整抵抗及び第31の増幅調整抵抗を更に含み、
前記第7のフィルタコンデンサの一端が、前記第13の増幅調整抵抗の一端及び前記絶縁電圧サンプリング信号線に接続され、
前記第7のフィルタコンデンサの他端が、前記第13の増幅調整抵抗の他端に接続されてから前記第28の増幅調整抵抗の一端に接続され、前記第28の増幅調整抵抗の一端が、前記第2の演算増幅器の反転入力端に更に接続され、
前記第28の増幅調整抵抗の他端が、前記第2のフォトカプラの信号出力負極に接続され、
前記第8のフィルタコンデンサの一端が、前記第2のフォトカプラの出力電源給電端に接続され、
前記第8のフィルタコンデンサの他端が接地され、
前記第9のフィルタコンデンサの一端が、前記第2のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記第9のフィルタコンデンサの他端が、前記第10のフィルタコンデンサの他端に接続されてから接地され、
前記第10のフィルタコンデンサの一端が、前記第27のサンプリング抵抗の他端及び前記第2のフォトカプラの信号入力端に接続され、
前記第11のフィルタコンデンサの一端が、前記第29の増幅調整抵抗の一端及び前記第2の演算増幅器の非反転入力端に接続され、
前記第11のフィルタコンデンサの他端が、前記第31の増幅調整抵抗の一端に接続されてから接地され、
前記第29の増幅調整抵抗の他端が、前記第2のフォトカプラの信号出力正極に接続され、
前記第31の増幅調整抵抗の他端が、前記第2の演算増幅器の非反転入力端に接続される
ことを特徴とする請求項4に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
〔請求項6〕
電源変換器を更に含み、
電圧変換器が、電源変換チップ、第12のフィルタコンデンサ、第13のフィルタコンデンサ、第14のフィルタコンデンサ及び第15のフィルタコンデンサを含み、
前記電源変換チップの入力端が、電源、前記第12のフィルタコンデンサの一端及び前記第13のフィルタコンデンサの一端に接続され、
前記第12のフィルタコンデンサの他端と前記第13のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第1のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第14のフィルタコンデンサの一端及び前記第15のフィルタコンデンサの一端に更に接続され、
前記第14のフィルタコンデンサの他端と前記第15のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地される
ことを特徴とする請求項2に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
〔請求項7〕
電源変換器を更に含み、
電圧変換器が、電源変換チップ、第12のフィルタコンデンサ、第13のフィルタコンデンサ、第14のフィルタコンデンサ及び第15のフィルタコンデンサを含み、
前記電源変換チップの入力端が、電源、前記第12のフィルタコンデンサの一端及び前記第13のフィルタコンデンサの一端に接続され、
前記第12のフィルタコンデンサの他端と前記第13のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第2のフォトカプラの入力電源給電端に接続され、
前記電源変換チップの出力端が、前記第14のフィルタコンデンサの一端及び前記第15のフィルタコンデンサの一端に更に接続され、
前記第14のフィルタコンデンサの他端と前記第15のフィルタコンデンサの他端とが互いに接続されてから接地される
ことを特徴とする請求項4に記載のモータコントローラの絶縁監視回路。
図1