DE112021007499T5

DE112021007499T5 - Motorantriebsvorrichtung, die einen isolationswiderstandswert eines motors berechnet

Info

Publication number: DE112021007499T5
Application number: DE112021007499.7T
Authority: DE
Inventors: Taku Sasaki
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2021-06-16
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2024-04-04
Also published as: JPWO2022264315A1; WO2022264315A1; CN117501611A

Abstract

Diese Motorantriebsvorrichtung umfasst eine Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit zum Berechnen eines Isolationswiderstandswerts eines Motors auf der Basis von: einem Messwert einer Spannung eines Glättungskondensators, der zwischen einer Gleichrichterschaltung und einem Wechselrichter bereitgestellt ist; einem Messwert einer Spannung zwischen Anschlüssen eines Messwiderstands; einem Messfehler, der auf der Basis eines Schätzwerts und des Messwerts der Spannung zwischen Anschlüssen des Messwiderstands in dem Zustand, in dem er mit einer externen Gleichstromversorgung verbunden ist, berechnet wird; und einem Widerstandswert des Messwiderstands.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Motorantriebsvorrichtung, die dazu konfiguriert ist, einen Isolationswiderstandswert eines Motors zu berechnen.
STAND DER TECHNIK
Bei einem Servomotor, der in einer Werkzeugmaschine oder dergleichen vorgesehen ist, nimmt ein Widerstandswert eines Isolationswiderstands (Isolationswiderstandswert) einer Motorspule (Wicklung) relativ zu der Masse mit der Zeit aufgrund eines Eindringens von Öl oder dergleichen ab. Wenn der Isolationswiderstandswert der Motorspule abnimmt, fließt der Leckstrom durch einen geschlossenen Stromkreis, der aus einem Motor, einer Motorantriebsvorrichtung und der Masse besteht. Da der Leckstrom durch die Motorantriebsvorrichtung zusätzlich zu elektrischem Strom zum Antreiben des Motors fließt, kann ein Servoverstärker einen Überstromerfassungsvorgang durchführen oder ein Unterbrecher, der in einer Eingangsstufe vorgesehen ist, kann auslösen. Infolgedessen kann die mit dem Motor versehene Werkzeugmaschine einer Notabschaltung unterzogen werden. Wenn eine solche Notabschaltung auftritt, kann die Werkzeugmaschine über einen langen Zeitraum zur Untersuchung der Ursache angehalten werden, was die Effizienz verringert. Daher ist eine Aufgabe des Messens des Isolationswiderstandswerts des Motors beim Betreiben der Motorantriebsvorrichtung unerlässlich.
Zum Beispiel ist ein Verfahren zum Detektieren einer Verschlechterung eines Isolationswiderstands eines Motors, der durch eine Motorantriebsvorrichtung angetrieben wird, bekannt, die umfasst: eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, um mit einer Gleichrichterschaltung elektrische Leistung, die von einer Wechselstromversorgung über einen Schalter zugeführt wird, gleichzurichten und die elektrische Leistung mit einem Kondensator zu glätten; und einen Motorantriebsverstärker, der konfiguriert ist, um eine Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit in eine Wechselspannung zum Antreiben des Motors umzuwandeln, wobei, nachdem der Schalter ausgeschaltet wurde und der Betrieb des Motors angehalten wurde, ein Ende des Kondensators mit der Masse verbunden wird, während das andere Ende des Kondensators mit einer Motorspule verbunden wird, und eine Verschlechterung des Isolationswiderstands des Motors durch Detektieren eines elektrischen Stroms, der durch einen geschlossenen Stromkreis fließt, der aus dem Kondensator, der Motorspule und der Masse besteht, detektiert wird (zum Beispiel siehe PTL 1).
Zum Beispiel ist eine Motorantriebsvorrichtung bekannt, die eine Funktion zum Detektieren eines Ausfalls einer Isolationswiderstandsverschlechterungsdetektionseinheit eines Motors aufweist, wobei die Motorantriebsvorrichtung umfasst: eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung über einen Schalter zugeführt wird, mit einer Gleichrichterschaltung in eine Gleichspannung gleichzurichten und die gleichgerichtete Gleichspannung mit einem Kondensator zu glätten; eine Motorantriebsverstärkereinheit, die konfiguriert ist, um die Gleichspannung von der Stromversorgungseinheit unter Verwendung von Schaltelementen in einem oberen Arm und einem unteren Arm in eine Wechselspannung zum Antreiben des Motors umzuwandeln; eine Stromversorgungsspannungsmesseinheit, die konfiguriert ist, um eine Spannung der Stromversorgungseinheit zu messen; eine Isolationswiderstandsverschlechterungsdetektionseinheit, die einen Kontaktteil zum Verbinden eines Endes des Kondensators mit der Masse und eine elektrische Stromdetektionseinheit, die zwischen dem anderen Ende des Kondensators und einer Motorspule angeordnet ist, umfasst, wobei die Isolationswiderstandsverschlechterungsdetektionseinheit konfiguriert ist, um zu detektieren, ob sich der Isolationswiderstand des Motors in einem Zustand, in dem der Schalter in einen AUS-Zustand versetzt ist und der Kontaktteil in einen EIN-Zustand versetzt ist, unter Verwendung der elektrischen Stromdetektionseinheit verschlechtert hat oder nicht, auf der Grundlage eines Detektionssignals, das von einem geschlossenen Stromkreis erhalten wird, der aus dem Kontaktteil, dem Kondensator und der Motorspule und der Masse besteht; und eine Ausfalldetektionseinheit, die konfiguriert ist, um zu detektieren, ob die Isolationswiderstandsverschlechterungsdetektionseinheit ausgefallen ist oder nicht, in einem Zustand, in dem der Kontaktteil vom EIN-Zustand in einen AUS-Zustand versetzt ist und die Schaltelemente des oberen Arms oder des unteren Arms der Motorantriebsverstärkereinheit wie gewünscht geschaltet sind, auf der Grundlage des Detektionssignals, das durch die Isolationswiderstandsverschlechterungsdetektionseinheit erhalten wird, und eines Werts der Spannung, der durch die Stromversorgungsspannungsmesseinheit gemessen wird (zum Beispiel siehe PTL 2).
Zum Beispiel ist eine Detektionsvorrichtung bekannt, die konfiguriert ist, um eine Isolationsverschlechterung eines Motors, der mit einer Motorantriebsvorrichtung verbunden ist, zu detektieren, die eine Wandlereinheit umfasst, die eine Gleichrichterschaltung zum Gleichrichten einer Wechselstromversorgung, einen Glättungskondensator zum Glätten einer Ausgabe von der Gleichrichterschaltung und eine Mehrzahl von Wechselrichtereinheiten zum Umwandeln eines Gleichstroms von der Wandlereinheit in einen Wechselstrom zum individuellen Antreiben einer Mehrzahl von Motoren umfasst, wobei die Detektionsvorrichtung umfasst: einen ersten Schalter, der konfiguriert ist, um elektrisch verbunden zu werden, wenn eine Isolationsverschlechterung detektiert wird, um ein Ende des Glättungskondensators mit Masse zu verbinden; eine Spannungsdetektionseinheit, die konfiguriert ist, um eine Spannung über beide Enden des Glättungskondensators zu messen; eine Mehrzahl von zweiten Schaltern, die konfiguriert sind, um elektrisch verbunden zu werden, wenn eine Isolationsverschlechterung detektiert wird, um das andere Ende des Glättungskondensators individuell mit Wicklungen der Mehrzahl von Motoren zu verbinden; eine Mehrzahl von elektrischen Stromdetektionseinheiten, die konfiguriert sind, um einen Entladestrom des Glättungskondensators zu detektieren, der durch einen Isolationswiderstand jedes der Mehrzahl von Motoren fließt, wenn der erste Schalter und die Mehrzahl von zweiten Schaltern elektrisch verbunden sind; und eine Mehrzahl von Isolationswiderstandsberechnungseinheiten, die konfiguriert sind, um einen Isolationswiderstand jedes der Mehrzahl von Motoren aus einer Spannung, die durch die Spannungsdetektionseinheit detektiert wird, und einem elektrischen Strom, der durch jede der Mehrzahl von elektrischen Stromdetektionseinheiten detektiert wird, zu berechnen, wobei der eine erste Schalter und die eine Spannungsdetektionseinheit in der Wandlereinheit bereitgestellt sind, die Mehrzahl von zweiten Schaltern, die Mehrzahl von elektrischen Stromdetektionseinheiten und die Mehrzahl von Isolationswiderstandsberechnungseinheiten in der Mehrzahl von Wechselrichtereinheiten bereitgestellt sind, wobei die Detektionsvorrichtung ferner ein Kommunikationsmittel zum Übertragen des Werts der Spannung, die durch die eine Spannungsdetektionseinheit detektiert wird, und eines Signals zum Melden eines Zeitpunkts zum Einschalten des einen ersten Schalters von der Wandlereinheit zu der Mehrzahl von Wechselrichtereinheiten umfasst, wobei in jeder der Mehrzahl von Wechselrichtereinheiten eine Verbindung durch den zweiten Schalter, ein Detektieren des elektrischen Stroms durch die elektrische Stromdetektionseinheit und eine Berechnung des Isolationswiderstands durch die Isolationswiderstandsberechnungseinheit gleichzeitig zu demselben Zeitpunkt durchgeführt werden (zum Beispiel siehe PTL 3).
Zum Beispiel ist eine Motorantriebsvorrichtung bekannt, die umfasst: eine Gleichrichterschaltung, die konfiguriert ist, um eine Wechselspannung, die von einer Wechselstromversorgung über einen ersten Schalter zugeführt wird, in eine Gleichspannung gleichzurichten; eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, um die Gleichspannung, die durch die Gleichrichterschaltung gleichgerichtet wird, mit einem Kondensator zu glätten; eine Wechselrichtereinheit, die konfiguriert ist, um die Gleichspannung, die durch die Stromversorgungseinheit geglättet wurde, durch einen Schaltvorgang einer Halbleiterschaltvorrichtung zum Antreiben eines Motors in eine Wechselspannung umzuwandeln; eine Stromdetektionseinheit, die konfiguriert ist, um einen Wert eines elektrischen Stroms, der durch einen Widerstand fließt, dessen eines Ende mit einer Spule des Motors verbunden ist und dessen anderes Ende mit einem Anschluss des Kondensators verbunden ist, zu messen; eine Spannungsdetektionseinheit, die konfiguriert ist, um einen Wert einer Spannung über beide Enden des Kondensators zu messen; einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, um den anderen Anschluss des Kondensators zu erden; und eine Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit, die konfiguriert ist, um einen Isolationswiderstand des Motors unter Verwendung von zwei Sätzen von Werten der elektrischen Ströme und der Spannungen, die gemessen werden, wenn der Betrieb des Motors angehalten wird, zu detektieren, wobei der erste Schalter in zwei Zuständen ausgeschaltet ist, d. h. der zweite Schalter ausgeschaltet ist und der zweite Schalter eingeschaltet ist, wobei der Isolationswiderstand zwischen der Spule des Motors und der Masse ist (zum Beispiel siehe PTL 4).
Zum Beispiel ist eine Motorsteuerung bekannt, die eine erste Stromversorgungseinheit, einen ersten Schalter, der in der Lage ist, die Zufuhr von elektrischer Leistung von der ersten Stromversorgungseinheit zu unterbrechen, eine Gleichstromversorgungseinheit, die die elektrische Leistung von der ersten Stromversorgungseinheit an einen Bus ausgibt, einen Kondensator, der mit dem Bus verbunden ist, und ein Schaltelement, das den Gleichstrom, der dem Bus zugeführt wird, in einen Wechselstrom umwandelt und das Antreiben eines Motors steuert, umfasst, wobei die Motorsteuerung ferner umfasst: eine zweite Stromversorgungseinheit, die mit dem Bus an einem Ende davon verbunden ist und an dem anderen Ende über einen zweiten Schalter geerdet ist; eine elektrische Stromdetektionseinheit, die einen elektrischen Strom detektiert, der durch den Bus fließt, der eine Wicklung des Motors und die zweite Stromversorgungseinheit verbindet; eine Isolationswiderstandsberechnungseinheit, die einen Isolationswiderstandswert des Motors basierend auf Werten des elektrischen Stroms, der durch die elektrische Stromdetektionseinheit in Fällen detektiert wird, in denen der zweite Schalter offen und geschlossen ist, wenn die elektrische Leistung durch den ersten Schalter unterbrochen wird, einem Wert einer Spannung über dem Kondensator und einem Wert einer Spannung der zweiten Stromversorgungseinheit berechnet (zum Beispiel siehe PTL 5).
[ZITAT LISTE]
[PATENTLITERATUR]

[PTL 1] JP 4554501B
[PTL 2] JP 5832578B
[PTL 3] JP 4565036B
[PTL 4] JP 5788538B
[PTL 5] JP 2021-018163A

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
[Technische Aufgabe]
Es ist sehr wichtig, Fehlerursachen zu beseitigen, die durch Komponenten verursacht werden, die eine Isolationswiderstandswert-Erfassungsschaltung bei der genauen Erfassung eines Isolationswiderstandswerts bilden. Bei der Erfassung des Isolationswiderstandswerts ist es auch vorzuziehen, die Belastung eines Bedieners zu verringern. Daher ist es erwünscht, eine Technik zum einfachen Erfassen des Isolationswiderstandswerts des Motors in einer Motorantriebsvorrichtung mit hoher Genauigkeit bereitzustellen.
[Lösung der Aufgabe]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung umfasst eine Motorantriebsverstärkereinheit einen ersten Schalter, der konfiguriert ist, um einen elektrischen Pfad von einer Wechselstromversorgung zu öffnen/schließen; eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Wechselspannung, die von der Wechselstromversorgung über den ersten Schalter in einem geschlossenen Zustand zugeführt wird, in eine Gleichspannung mit einer Gleichrichterschaltung gleichzurichten, die gleichgerichtete Gleichspannung mit einem Kondensator zu glätten und die resultierende Gleichspannung auszugeben; eine Motorantriebsverstärkereinheit, die konfiguriert ist, um die Gleichspannung, die von der Stromversorgungseinheit über einen Gleichstromeingangsteil eingegeben wird, in eine Wechselspannung zum Antreiben eines Motors unter Verwendung von Schaltelementen in einem oberen Arm und einem unteren Arm umzuwandeln und die Wechselspannung dem Motor über einen Wechselstromausgangsteil zuzuführen; eine erste Spannungsmesseinheit, die konfiguriert ist, um einen gemessenen Wert einer Spannung der Stromversorgungseinheit zu erhalten; eine Isolationswiderstandswert-Erfassungseinheit, die einen zweiten Schalter umfasst, der konfiguriert ist, um ein Ende des Kondensators mit der Masse in dem geschlossenen Zustand zu verbinden und das eine Ende des Kondensators von der Masse in einem offenen Zustand zu trennen, einen Messwiderstand, der zwischen einem Anschluss in dem Gleichstromeingangsteil, mit dem das andere Ende des Kondensators verbunden ist, und einem Anschluss in dem Wechselstromausgangsteil, mit dem eine Motorspule des Motors verbunden ist, platziert ist, eine zweite Spannungsmesseinheit, die konfiguriert ist, um einen gemessenen Wert einer Spannung zwischen Anschlüssen des Messwiderstands zu erhalten, und eine Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Isolationswiderstandswert des Motors unter Verwendung mindestens des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die zweite Spannungsmesseinheit erhalten wird, zu berechnen; eine Spannungsschätzeinheit, die konfiguriert ist, um einen geschätzten Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands in einem Zustand zu berechnen, in dem eine Gleichspannung von einer Gleichstromversorgung, die sich von der Stromversorgungseinheit unterscheidet, zwischen dem einen Anschluss in dem Gleichstromeingangsteil und dem einen Anschluss in dem Wechselstromausgangsteil angelegt wird, wenn eine zweite geschlossene Schaltung, die die Gleichstromversorgung und den Messwiderstand umfasst, gebildet wird, indem der erste Schalter und der zweite Schalter in den offenen Zustand versetzt werden und indem die Schaltelemente der Motorantriebsverstärkereinheit in einen AUS-Zustand versetzt werden, basierend auf dem Wert der Gleichspannung von der Gleichstromversorgung und einem Widerstandswert des Messwiderstands; und eine Fehlererfassungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit unter Verwendung des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die zweite Spannungsmesseinheit erhalten wurde, wenn die zweite geschlossene Schaltung gebildet wird, und des geschätzten Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die Spannungsschätzeinheit berechnet wurde, zu erfassen; und die Berechnungseinheit den Isolationswiderstandswert des Motors basierend auf dem gemessenen Wert der Spannung der Stromversorgungseinheit, der durch die erste Spannungsmesseinheit erhalten wird, dem gemessenen Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die zweite Spannungsmesseinheit erhalten wird, dem Messfehler und dem Widerstandswert des Messwiderstands berechnet, wobei der gemessene Wert der Spannung der Stromversorgungseinheit und der gemessene Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands erhalten werden, wenn eine erste geschlossene Schaltung gebildet wird, indem der erste Schalter in den offenen Zustand versetzt wird und der zweite Schalter in den geschlossenen Zustand versetzt wird, wobei die erste geschlossene Schaltung den zweiten Schalter, den Messwiderstand, die Motorspule und den Kondensator umfasst.
[VORTEILHAFTE WIRKUNGEN DER ERFINDUNG]
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung kann eine Motorantriebsvorrichtung erreicht werden, wobei die Motorantriebsvorrichtung dazu konfiguriert ist, den Isolationswiderstandswert des Motors mit hoher Genauigkeit einfach zu erfassen.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1 ist ein Diagramm, das eine Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
2 ist ein Diagramm, das eine Gleichstromversorgung beschreibt, die mit der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verbunden ist, wenn ein Messfehler einer zweiten Spannungsmesseinheit in der Motorantriebsvorrichtung detektiert wird.
3 ist ein Diagramm, das einen zweiten geschlossenen Schaltkreis beschreibt, der gebildet wird, wenn ein Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung detektiert wird.
4 ist ein Flussdiagramm, das Betriebssequenzen bei der Messfehlerdetektionsverarbeitung eines ersten Modus in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
5 ist ein Flussdiagramm, das Betriebssequenzen bei der Messfehlerdetektionsverarbeitung eines zweiten Modus in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
6 ist ein Diagramm, das einen ersten geschlossenen Schaltkreis beschreibt, der gebildet wird, wenn eine Verarbeitung zum Detektieren eines Isolationswiderstandswerts durch eine Isolationswiderstandswertdetektionseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird.
7 ist ein Flussdiagramm, das Betriebssequenzen bei der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts durch die Isolationswiderstandswertdetektionseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
8 ist eine Veranschaulichung eines zweiten Schalters 31 in einem geschlossenen Zustand, der weggelassen ist.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Servoverstärkers, der als eine Motorantriebsverstärkereinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient.
10 ist eine Vorderansicht eines Servoverstärkers, der als eine Motorantriebsverstärkereinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient.
11 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Servoverstärkers, der als eine Motorantriebsverstärkereinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient.
12 ist ein schematisches Diagramm, das eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte in einem Servoverstärker veranschaulicht, der als eine Motorantriebsverstärkereinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSFORMEN
Unter Bezugnahme auf die Zeichnungen wird nachfolgend eine Motorantriebsvorrichtung beschrieben, die dazu konfiguriert ist, einen Isolationswiderstandswert eines Motors zu berechnen. In jeder Zeichnung wird die gleiche Art von Elementen mit der gleichen Art von Bezugszeichen bezeichnet. Um das Verständnis zu erleichtern, verwenden diese Zeichnungen gegebenenfalls unterschiedliche Maßstäbe. Eine in den Zeichnungen veranschaulichte Ausführungsform ist ein Beispiel zum Implementieren der vorliegenden Offenbarung, und die vorliegende Offenbarung ist nicht auf die veranschaulichte Ausführungsform beschränkt.
1 ist ein Diagramm, das eine Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Als ein Beispiel ist ein Fall veranschaulicht, in dem ein Motor 3 durch eine Motorantriebsvorrichtung 1 gesteuert wird, die mit einer Wechselstromversorgung 2 verbunden ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist ein Typ des Motors 3 nicht besonders beschränkt, und er kann ein Induktionsmotor oder ein Synchronmotor sein. Die Anzahl von Phasen der Wechselstromversorgung 2 und des Motors 3 ist in der vorliegenden Ausführungsform nicht besonders beschränkt, und die Anzahl von Phasen kann zum Beispiel drei Phasen oder eine einzelne Phase sein. Beispiele für Maschinen, die mit dem Motor 3 versehen sind, beinhalten zum Beispiel Werkzeugmaschinen, Roboter, Formungsmaschinen, Spritzgussmaschinen, Industriemaschinen, verschiedene Typen von elektrischen Geräten, Züge, Automobile und Flugzeuge. Beispiele für die Wechselstromversorgung 2 beinhalten eine dreiphasige 400-V-Wechselstromversorgung, eine dreiphasige 200-V-Wechselstromversorgung, eine dreiphasige 600-V-Wechselstromversorgung und eine einphasige 100-V-Wechselstromversorgung. Im veranschaulichten Beispiel sind sowohl die Wechselstromversorgung 2 als auch der Motor 3 dreiphasig.
Es gibt einen Isolationswiderstand 4 zwischen einer Motorspule (Wicklung) des Motors 3 und der Masse. Ein Widerstandswert des Isolationswiderstands 4, d. h. ein Isolationswiderstandswert Rm [Ω], ist unendlich, wenn er sich nicht verschlechtert, und nimmt allmählich ab, zum Beispiel basierend auf Unendlich auf mehrere Megohm, mehrere Hundertkiloohm oder dergleichen, wenn er sich verschlechtert. Die Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung weist eine Funktion zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts Rm [S2] des Motors 3 auf.
Wie in 1 veranschaulicht, beinhaltet die Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung: einen ersten Schalter 11; eine Stromversorgungseinheit 12; eine Motorantriebsverstärkereinheit 13; eine erste Spannungsmesseinheit 14; eine Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15; eine Spannungsschätzeinheit 16; eine Fehlerdetektionseinheit 17; eine Speichereinheit 18; und eine Löscheinheit 19.
Der erste Schalter 11 öffnet/schließt einen elektrischen Pfad zwischen einer Wechselstromversorgung 2 und einer Gleichrichterschaltung 21 in der Stromversorgungseinheit 12. Das Öffnen/Schließen des elektrischen Pfads durch den ersten Schalter 11 wird zum Beispiel durch eine Steuereinheit 30 in der Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 gesteuert; alternativ kann es durch eine beliebige gegebene Steuereinheit (nicht veranschaulicht) einschließlich einer arithmetischen Verarbeitungseinheit gesteuert werden, wobei die Steuereinheit außerhalb der Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 bereitgestellt ist. Der erste Schalter 11 ist zum Beispiel aus einem magnetischen Schütz aufgebaut. Ein geschlossener Zustand für den elektrischen Pfad zwischen der Wechselstromversorgung 2 und der Gleichrichterschaltung 21 in der Stromversorgungseinheit 12 wird durch Schließen eines Kontakts des ersten Schalters 11 erreicht, wobei der erste Schalter 11 ein magnetisches Schütz ist, während ein offener Zustand für den elektrischen Pfad zwischen der Wechselstromversorgung 2 und der Gleichrichterschaltung 21 in der Stromversorgungseinheit 12 durch Öffnen des Kontakts des ersten Schalters 11 erreicht wird, wobei der erste Schalter 11 ein magnetisches Schütz ist. Es ist anzumerken, dass der erste Schalter 11 zum Beispiel ein Relais oder eine Halbleiterschaltvorrichtung anstelle eines magnetischen Schützes sein kann, solange er den elektrischen Pfad von der Wechselstromversorgung 2 öffnen/schließen kann.
Die Stromversorgungseinheit 12 ist mit der Motorantriebsverstärkereinheit 13 über eine Gleichstromverbindung verbunden. Eine „Gleichstromverbindung“ bezieht sich auf einen Abschnitt einer Schaltung, die einen Gleichstromausgangsanschluss der Stromversorgungseinheit 12 mit einem Gleichstromeingangsanschluss der Motorantriebsverstärkereinheit 13 elektrisch verbindet, und sie kann als eine „DC-Verbindungseinheit“, eine „Gleichstromverbindung“, eine „Gleichstromverbindungseinheit“, eine „Gleichstromzwischenschaltung“ oder dergleichen bezeichnet werden.
Die Stromversorgungseinheit 12 beinhaltet die Gleichrichterschaltung 21 und einen Kondensator 22, richtet eine Wechselspannung, die von der Wechselstromversorgung 2 über den ersten Schalter 11 im offenen Zustand zugeführt wird, mit der Gleichrichterschaltung 21 in eine Gleichspannung gleich, glättet die gleichgerichtete Gleichspannung mit dem Kondensator 22 und gibt die resultierende Gleichspannung aus.
Die Gleichrichterschaltung 21 in der Stromversorgungseinheit 12 kann zum Beispiel eine Diodengleichrichterschaltung, eine Gleichrichterschaltung vom 120-Grad-Leitungstyp oder eine Gleichrichterschaltung sein, die Schaltelemente beinhaltet, die ein PWM-Schaltsteuerverfahren einsetzen, solange sie eine Wechselspannung in eine Gleichspannung umwandeln kann. Wenn die Wechselstromversorgung 2 eine dreiphasige Wechselstromversorgung ist, ist die Gleichrichterschaltung 21 als eine dreiphasige Brückenschaltung aufgebaut; wenn die Wechselstromversorgung 2 eine einphasige Wechselstromversorgung ist, ist die Gleichrichterschaltung 21 als eine einphasige Brückenschaltung aufgebaut. Wenn die Gleichrichterschaltung 21 eine Gleichrichterschaltung ist, die ein PWM-Schaltsteuerverfahren einsetzt, ist die Gleichrichterschaltung 21 aus einer Brückenschaltung aufgebaut, die Schaltelemente und Dioden beinhaltet, die antiparallel zu den Schaltelementen geschaltet sind. In diesem Fall beinhalten Beispiele für die Schaltelemente einen IGBT, einen Thyristor, einen GTO (Gate Turn-Off Thyristor) und einen Transistor, obwohl der Typ des Schaltelements selbst die vorliegende Ausführungsform nicht beschränkt und andere Typen von Schaltelementen verwendet werden können.
Der Kondensator 22 in der Stromversorgungseinheit 12 weist eine Funktion zum Glätten der von der Gleichrichterschaltung 21 ausgegebenen Gleichspannung und eine Funktion zum Akkumulieren der Gleichstromleistung in der Gleichstromverbindung auf. Der Kondensator 22 kann auch als ein Glättungskondensator oder ein Gleichstromverbindungskondensator bezeichnet werden. Beispiele für den Kondensator 22 beinhalten zum Beispiel einen Elektrolytkondensator und einen Folienkondensator.
Die erste Spannungsmesseinheit 14 ist mit den positiven und negativen Anschlüssen des Kondensators 22 verbunden. Die erste Spannungsmesseinheit 14 ist eine Messschaltung zum Erhalten eines gemessenen Werts einer (Gleichstrom-)Spannung der Stromversorgungseinheit 12, wobei die Spannung an den Kondensator 22 angelegt wird.
Die Motorantriebsverstärkereinheit 13 beinhaltet einen Wechselrichter, der aus einer Brückenschaltung aufgebaut ist, die einen Satz von Schaltelementen und Dioden beinhaltet, die antiparallel zu den Schaltelementen geschaltet sind, die in einem oberen Arm und einem unteren Arm angeordnet sind. Da im veranschaulichten Beispiel angenommen wird, dass der Motor 3 ein dreiphasiger Wechselstrommotor ist, ist der Wechselrichter in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 aus einer dreiphasigen Brückenschaltung aufgebaut. Es wird hier angenommen, dass die Schaltelemente im oberen Arm und im unteren Arm der U-Phase jeweils S_u1 und S_u2 sind, die Schaltelemente im oberen Arm und im unteren Arm der V-Phase jeweils S_v1 und S_v2 sind und die Schaltelemente im oberen Arm und im unteren Arm der W-Phase jeweils S_w1 und S_w2 sind.
Die Motorantriebsverstärkereinheit 13 beinhaltet auch einen Gleichstromeingangsteil 41 auf der Seite der Gleichstromverbindung und einen Wechselstromausgangsteil 42 auf der Seite des Wechselstrommotors. Ein positiver Gleichstromanschluss 41P im Gleichstromeingangsteil 41 ist mit einer positiven Stromleitung der Gleichstromverbindung verbunden, während ein negativer Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 mit einer negativen Stromleitung der Gleichstromverbindung verbunden ist. Ein U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 ist mit einer U-Phasen-Motorstromleitung verbunden, ein V-Phasen-Wechselstromanschluss 42V im Wechselstromausgangsteil 42 ist mit einer V-Phasen-Motorstromleitung verbunden und ein W-Phasen-Wechselstromanschluss 42W im Wechselstromausgangsteil 42 ist mit einer W-Phasen-Motorstromleitung verbunden. Die U-Phasen-Motorstromleitung, die V-Phasen-Motorstromleitung und die W-Phasen-Motorstromleitung sind jeweils mit einer U-Phasen-Motorspule, einer V-Phasen-Motorspule und einer W-Phasen-Motorspule des Motors 3 verbunden.
Die Motorantriebsverstärkereinheit 13 führt einen Leistungsumwandlungsvorgang als Reaktion auf einen PWM-Schaltbefehl von einer übergeordneten Steuerung (nicht veranschaulicht) zum Steuern von Ein-Aus-Vorgängen der Schaltelemente im oberen Arm und im unteren Arm durch. Mit anderen Worten, die Motorantriebsverstärkereinheit 13 wandelt eine Gleichspannung an der Gleichstromverbindung, die über den Gleichstromeingangsteil 41 eingegeben wurde, in eine Wechselspannung zum Antreiben des Motors als Ergebnis der Ein-Aus-Vorgänge der Schaltelemente im oberen Arm und im unteren Arm um und führt die Wechselspannung dem Motor 3 über den Wechselstromausgangsteil 42 zu. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung werden Ein-Aus-Vorgänge der Schaltelemente im oberen Arm und im unteren Arm der Motorantriebsverstärkereinheit 13 auch durch die Steuereinheit 30 der Isolationswiderstandswertdetektionseinheit 15 gesteuert, und Einzelheiten davon werden nachstehend beschrieben.
Die Isolationswiderstandswertdetektionseinheit 15 detektiert den Isolationswiderstandswert Rm [S2], der ein Widerstandswert des Isolationswiderstands 4 zwischen der Motorspule (Wicklung) des Motors 3 und der Masse ist. Die Isolationswiderstandswertdetektionseinheit 15 beinhaltet: die Steuereinheit 30, einen zweiten Schalter 31, einen Messwiderstand 32, eine zweite Spannungsmesseinheit 33, eine Berechnungseinheit 34, eine Korrekturwerterzeugungseinheit 35 und eine Korrektureinheit 36. Das Detektieren des Isolationswiderstandswerts Rm [Ω] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 durch die Isolationswiderstandswertdetektionseinheit 15 wird unter Verwendung verschiedener Arten von Daten in Bezug auf einen ersten geschlossenen Schaltkreis durchgeführt, der durch Einstellen des ersten Schalters 11 in den offenen Zustand, Einstellen des zweiten Schalters 31 in den geschlossenen Zustand und Einstellen aller Schaltelemente in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 in den AUS-Zustand erhalten wird. Der erste geschlossene Stromkreis ist ein geschlossener Stromkreis zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts und beinhaltet den zweiten Schalter 31, den Kondensator 22, den Messwiderstand 32, die Motorspule des Motors 3 und die Masse.
Ein Anschluss des zweiten Schalters 31 in der Isolationswiderstandswertdetektionseinheit 15 ist mit einem Spannungsteilerwiderstand 38 verbunden, während der andere Anschluss des zweiten Schalters 31 mit einem Spannungsteilerwiderstand 39 verbunden ist. Ein Anschluss des Spannungsteilerwiderstands 38 ist mit einer positiven Stromleitung verbunden, die die Gleichrichterschaltung 21 mit dem Kondensator 22 in der Stromversorgungseinheit 12 verbindet. Ein Anschluss des Spannungsteilerwiderstands 39 ist mit der Masse verbunden. Die Erdung wird durch einen Öffnungs-/Schließvorgang des zweiten Schalters 31 gesteuert; mit anderen Worten, wenn sich der zweite Schalter 31 im geschlossenen Zustand befindet, ist ein positiver Anschluss des Kondensators 22 mit der Masse verbunden, und wenn sich der zweite Schalter 31 im offenen Zustand befindet, ist ein Ende des Kondensators nicht mit der Masse verbunden. Das Öffnen/Schließen des zweiten Schalters 31 wird durch die Steuereinheit 30 gesteuert. Der zweite Schalter 31 ist zum Beispiel aus einem Relais, einer Halbleiterschaltvorrichtung oder einem magnetischen Schütz aufgebaut.
Der Messwiderstand 32 ist zwischen einem negativen Anschluss des Kondensators 22 und der Motorspule des Motors 3 angeordnet. Insbesondere ist ein Anschluss des Messwiderstands 32 mit dem negativen Anschluss des Kondensators 22 über den negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 der Motorantriebsverstärkereinheit 13 verbunden. Der andere Anschluss des Messwiderstands 32 ist über einen Spannungsteilerwiderstand 37 mit einer der Motorstromleitungen für den Motor 3, d. h. der U-Phasen-Motorstromleitung, der V-Phasen-Motorstromleitung oder der W-Phasen-Motorstromleitung, verbunden. Im veranschaulichten Beispiel ist der andere Anschluss des Messwiderstands 32 als ein Beispiel mit der U-Phasen-Motorstromleitung verbunden, die den U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 der Motorantriebsverstärkereinheit 13 mit der U-Phasen-Motorspule des Motors 3 verbindet. Die zweite Spannungsmesseinheit 33 ist eine Messschaltung zum Erhalten eines gemessenen Werts einer Spannung zwischen den Anschlüssen (d. h. einer Spannung zwischen Anschlüssen) des Messwiderstands 32. Zum Beispiel können der Messwiderstand 32 und die zweite Spannungsmesseinheit 33 aus einem isolierten Verstärker aufgebaut sein. Der Spannungsteilerwiderstand 37 ist zum Einstellen einer Eingangsspannung für den isolierten Verstärker innerhalb eines geeigneten Bereichs vorgesehen.
Die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 erzeugt einen Korrekturwert basierend auf einem Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33, der durch die nachstehend zu beschreibende Fehlerdetektionseinheit 17 detektiert wird. Die Korrektureinheit 36 korrigiert den gemessenen Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis gebildet wird, unter Verwendung des durch die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 erzeugten Korrekturwerts und erzeugt einen korrigierten Wert des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32. Der korrigierte Wert des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die Korrektureinheit 36 basierend auf dem Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 erzeugt wird, wird durch die Berechnungseinheit 34 zur Berechnung des Isolationswiderstandswerts Rm [S2] des Motors 3 verwendet.
Die Berechnungseinheit 34 berechnet den Isolationswiderstandswert des Motors 3 unter Verwendung mindestens des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wird, wenn der erste geschlossene Schaltkreis, der den zweiten Schalter 31, den Kondensator 22, den Messwiderstand 32, die Motorspule des Motors 3 und die Masse beinhaltet, gebildet wird. Mit anderen Worten, die Berechnungseinheit 34 berechnet den Isolationswiderstandswert Rm [S2] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 basierend auf dem gemessenen Wert der Spannung der Stromversorgungseinheit 12, der durch die erste Spannungsmesseinheit 14 erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis gebildet wird, dem korrigierten Wert des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die Korrektureinheit 36 erzeugt wird, und dem Widerstandswert des Messwiderstands 32. Die Verarbeitung der Berechnung des Isolationswiderstandswerts durch die Berechnungseinheit 34 wird nachfolgend ausführlich beschrieben.
Das Detektieren des Messfehlers der zweiten Spannungsmesseinheit 33 wird unter Verwendung verschiedener Arten von Daten in Bezug auf einen zweiten geschlossenen Schaltkreis durchgeführt, der in einem Zustand erhalten wird, in dem eine Gleichspannung von einer Gleichstromversorgung, die sich von der Stromversorgungseinheit 12 unterscheidet, zwischen einem Anschluss im Gleichstromeingangsteil 41 (im veranschaulichten Beispiel dem negativen Gleichstromanschluss 41N) und einem Anschluss im Wechselstromausgangsteil 42 (im veranschaulichten Beispiel dem U-Phasenwechselstromanschluss 42U) angelegt wird, durch Einstellen des ersten Schalters 11 und des zweiten Schalters 31 in den offenen Zustand und durch Schalten aller Schaltelemente im oberen Arm oder im unteren Arm der Motorantriebsverstärkereinheit 13 in den AUS-Zustand. Der zweite geschlossene Schaltkreis ist ein geschlossener Schaltkreis zum Detektieren eines Fehlers und beinhaltet die Gleichstromversorgung und den Messwiderstand 32.
Die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet einen geschätzten Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 gemäß einer Schaltkreisgleichung in Bezug auf den zweiten geschlossenen Schaltkreis, der die Gleichstromversorgung und den Messwiderstand 32 beinhaltet, wobei die Schaltkreisgleichung in einem Zustand erhalten wird, in dem die Gleichspannung von der Gleichstromversorgung, die sich von der Stromversorgungseinheit 12 unterscheidet, zwischen einem Anschluss im Gleichstromeingangsteil 41 (im veranschaulichten Beispiel dem negativen Gleichstromanschluss 41N) und einem Anschluss im Wechselstromausgangsteil 42 (im veranschaulichten Beispiel dem U-Phasenwechselstromanschluss 42U) angelegt wird, durch Einstellen des ersten Schalters 11 und des zweiten Schalters 31 in den offenen Zustand und durch Schalten aller Schaltelemente im oberen Arm oder im unteren Arm der Motorantriebsverstärkereinheit 13 in den AUS-Zustand, basierend auf dem gemessenen Wert der Spannung der Stromversorgungseinheit 12, der durch die erste Spannungsmesseinheit 14 erhalten wurde, und dem Widerstandswert des Messwiderstands 32.
Die Fehlerdetektionseinheit 17 detektiert einen Fehler zwischen dem gemessenen Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis gebildet wird, und dem geschätzten Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet wurde. Der Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33, der durch die Fehlerdetektionseinheit 17 detektiert wird, wird bei der Korrekturwerterzeugungsverarbeitung durch die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 verwendet. Es sei angemerkt, dass „der gemessene Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde“, der bei der Messfehlerdetektionsverarbeitung durch die Fehlerdetektionseinheit 17 verwendet wird, kein Wert ist, der durch die Korrektureinheit 36 korrigiert wird.
Die Speichereinheit 18 speichert den Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33, der durch die Fehlerdetektionseinheit 17 detektiert wird. Die Speichereinheit 18 kann zum Beispiel unter Verwendung eines elektrisch löschbaren und beschreibbaren nichtflüchtigen Speichers wie EEPROM (eingetragenes Warenzeichen) oder eines hochgeschwindigkeitslesbaren/beschreibbaren Direktzugriffsspeichers wie DRAM oder SRAM konfiguriert sein. Der in der Speichereinheit 18 gespeicherte Messfehler wird bei der Korrekturwerterzeugungsverarbeitung durch die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 verwendet. Der in der Speichereinheit 18 gespeicherte Messfehler kann durch die Löscheinheit 19 in einem vorbestimmten Fall gelöscht werden.
In der Motorantriebsvorrichtung 1 ist eine arithmetische Verarbeitungseinheit (Prozessor) vorgesehen. Beispiele für die arithmetische Verarbeitungseinheit beinhalten einen IC, einen LSI, eine CPU, eine MPU und einen DSP. Die arithmetische Verarbeitungseinheit beinhaltet: die erste Spannungsmesseinheit 14, die Steuereinheit 30, die zweite Spannungsmesseinheit 33, die Berechnungseinheit 34, die Korrekturwerterzeugungseinheit 35, die Korrektureinheit 36, die Spannungsschätzeinheit 16, die Fehlerdetektionseinheit 17 und die Löscheinheit 19. Jede dieser in der arithmetischen Verarbeitungseinheit enthaltenen Einheiten ist ein Funktionsmodul, das zum Beispiel durch ein durch den Prozessor ausgeführtes Computerprogramm erreicht wird. Wenn zum Beispiel die erste Spannungsmesseinheit 14, die Steuereinheit 30, die zweite Spannungsmesseinheit 33, die Berechnungseinheit 34, die Korrekturwerterzeugungseinheit 35, die Korrektureinheit 36, die Spannungsschätzeinheit 16, die Fehlerdetektionseinheit 17 und die Löscheinheit 19 in Form eines Computerprogramms aufgebaut sind, können Funktionen der jeweiligen Einheiten erreicht werden, indem die arithmetische Verarbeitungseinheit veranlasst wird, gemäß dem Computerprogramm zu arbeiten. Das Computerprogramm zum Ausführen der Verarbeitung durch die erste Spannungsmesseinheit 14, die Steuereinheit 30, die zweite Spannungsmesseinheit 33, die Berechnungseinheit 34, die Korrekturwerterzeugungseinheit 35, die Korrektureinheit 36, die Spannungsschätzeinheit 16, die Fehlerdetektionseinheit 17 und die Löscheinheit 19 kann auf einem computerlesbaren Aufzeichnungsmedium wie einem Halbleiterspeicher, einem magnetischen Aufzeichnungsmedium oder einem optischen Aufzeichnungsmedium aufgezeichnet und in Form eines solchen zugeführt werden. Alternativ können die Funktionen der ersten Spannungsmesseinheit 14, der Steuereinheit 30, der zweiten Spannungsmesseinheit 33, der Berechnungseinheit 34, der Korrekturwerterzeugungseinheit 35, der Korrektureinheit 36, der Spannungsschätzeinheit 16, der Fehlerdetektionseinheit 17 und der Löscheinheit 19 durch eine integrierte Halbleiterschaltung erreicht werden, in die ein Computerprogramm zum Erreichen der Funktionen der jeweiligen Einheiten geschrieben ist.
Der durch die Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 detektierte Isolationswiderstandswert des Motors 3 wird an eine Anzeigeeinheit (nicht veranschaulicht) übertragen, und die Anzeigeeinheit zeigt „den Isolationswiderstandswert des Motors 3“ an, um einen Bediener über den Wert zu benachrichtigen. Beispiele für die Anzeigeeinheit beinhalten eine eigenständige Anzeigevorrichtung, eine Anzeigevorrichtung, die die Motorantriebsvorrichtung 1 begleitet, eine Anzeigevorrichtung, die eine übergeordnete Steuerung (nicht veranschaulicht) begleitet, und eine Anzeigevorrichtung, die einen Personalcomputer oder ein mobiles Endgerät begleitet. Alternativ kann der durch die Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 detektierte Isolationswiderstandswert des Motors 3 zum Beispiel an eine Alarmausgabeeinheit (nicht veranschaulicht) übertragen werden, und die Alarmausgabeeinheit kann einen Alarm ausgeben, wenn der Isolationswiderstandswert des Motors 3 kleiner als ein vorbestimmter Wert ist. Der von der Alarmausgabeeinheit ausgegebene Alarm wird zum Beispiel an eine lichtemittierende Vorrichtung (nicht veranschaulicht), wie etwa eine LED oder eine Lampe, übertragen, und die lichtemittierende Vorrichtung emittiert bei Empfang des Alarms Licht, um den Bediener über „Verschlechterung des Isolationswiderstands 4 des Motors 3“ zu benachrichtigen. Zusätzlich wird der von der Alarmausgabeeinheit ausgegebene Alarm zum Beispiel an eine Tonvorrichtung (nicht veranschaulicht) übertragen, und die Tonvorrichtung emittiert bei Empfang des Alarms einen Ton von zum Beispiel einem Lautsprecher, einem Summer, einem Klingelton oder dergleichen, um den Bediener über „Verschlechterung des Isolationswiderstands 4 des Motors 3“ zu benachrichtigen. Mit diesem Vorgang kann der Bediener sicher und einfach die Verschlechterung des Isolationswiderstandswerts des Motors 3 oder des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 verstehen und kann einfach Maßnahmen ergreifen, wie etwa das Ersetzen des Motors 3 oder das Ausbauen und Reinigen des Motors 3.
Als Nächstes wird die Detektion des Messfehlers der zweiten Spannungsmesseinheit 33 ausführlicher beschrieben.
2 ist ein Diagramm, das eine Gleichstromversorgung beschreibt, die mit der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung verbunden ist, wenn der Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit detektiert wird. Um den Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 zu detektieren, wie in 2 veranschaulicht, ist die Gleichstromversorgung 200, die sich von der Stromversorgungseinheit 12 unterscheidet, verbunden, um eine Gleichspannung zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und einem Anschluss im Wechselstromausgangsteil 42 anzulegen. Da in den in 1 und 2 veranschaulichten Beispielen der andere Anschluss des Messwiderstands 32 mit der U-Phasen-Motorstromleitung über den Spannungsteilerwiderstand 37 und den U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 der Motorantriebsverstärkereinheit 13 verbunden ist, ist die Gleichstromversorgung 200 zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und dem U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 verbunden. Wenn der andere Anschluss des Messwiderstands 32 mit der V-Phasen-Motorstromleitung über den Spannungsteilerwiderstand 37 und den V-Phasen-Wechselstromanschluss 42V im Wechselstromausgangsteil 42 der Motorantriebsverstärkereinheit 13 verbunden ist, ist die Gleichstromversorgung 200 zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und dem V-Phasen-Wechselstromanschluss 42V im Wechselstromausgangsteil 42 verbunden. Wenn der andere Anschluss des Messwiderstands 32 mit der W-Phasen-Motorstromleitung über den Spannungsteilerwiderstand 37 und den W-Phasen-Wechselstromanschluss 42W im Wechselstromausgangsteil 42 der Motorantriebsverstärkereinheit 13 verbunden ist, ist die Gleichstromversorgung 200 zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und dem W-Phasen-Wechselstromanschluss 42W im Wechselstromausgangsteil 42 verbunden.
Die Gleichstromversorgung 200 ist mit einem Anschluss im Gleichstromeingangsteil 41 und einem Anschluss im Wechselstromausgangsteil 42 in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 in einer elektrisch entfernbaren Weise verbunden, wobei spezifische Beispiele davon wie folgt beschrieben sind. Zum Beispiel kann ein Bediener eine tragbare Batterie, die als die Gleichstromversorgung 200 dient, mit einem Anschluss im Gleichstromeingangsteil 41 und einem Anschluss im Wechselstromausgangsteil 42 in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 manuell verbinden. Alternativ wird zum Beispiel eine Versandinspektionsvorrichtung, die die Gleichstromversorgung 200 beinhaltet, im Voraus vorbereitet, und die Versandinspektionsvorrichtung kann zum Zeitpunkt der Versandinspektion der Motorantriebsvorrichtung 1 mit einem Anschluss im Gleichstromeingangsteil 41 und einem Anschluss im Wechselstromausgangsteil 42 in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 verbunden werden. Alternativ wird zum Beispiel die Gleichstromversorgung 200 in einem Hauptkörper der Motorantriebsverstärkereinheit 13 oder einem Modul neben der Motorantriebsverstärkereinheit 13 installiert, und die elektrische Verbindung der Gleichstromversorgung 200 mit einem Anschluss im Gleichstromeingangsteil 41 und einem Anschluss im Wechselstromausgangsteil 42 in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 kann konfiguriert sein, um mit einer Betätigung eines Schalters schaltbar zu sein.
3 ist ein Diagramm, das den zweiten geschlossenen Schaltkreis beschreibt, der gebildet wird, wenn der Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung detektiert wird. In 3 sind Veranschaulichungen der Steuereinheit 30, der Berechnungseinheit 34, der Korrekturwerterzeugungseinheit 35, der Korrektureinheit 36, der Spannungsschätzeinheit 16, der Fehlerdetektionseinheit 17 und der Löscheinheit 19 weggelassen.
Wenn der Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 detektiert wird, ist die Gleichstromversorgung 200 zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und dem U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 verbunden. Zusätzlich werden der erste Schalter 11 und der zweite Schalter 31 in den offenen Zustand eingestellt und alle Schaltelemente im oberen Arm oder im unteren Arm der Motorantriebsverstärkereinheit 13 werden in den AUS-Zustand eingestellt. Mit dieser Operation wird der zweite geschlossene Schaltkreis 102 zum Detektieren des Messfehlers gebildet, der in der Figur mit einem Pfeil in einer fetten Linie angegeben ist.
Wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, kann unter Verwendung des Werts der Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200 die Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 geschätzt werden. Unter der Annahme, dass der Widerstandswert des Messwiderstands 32 Rb [Ω] ist, der Widerstandswert des Spannungsteilerwiderstands 37 Ra [Ω] ist und der Wert der Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200 Ve [V] ist, kann ein geschätzter Wert Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, gemäß Gleichung 1 berechnet werden.

[Math. 1] $V o n 1 = V e \times \frac{R b}{R a + R b}$
Die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet den geschätzten Wert Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, gemäß Gleichung 1 unter Verwendung des Werts Ve [V] der Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200, des Widerstandswerts Rb [Ω] des Messwiderstands 32 und des Widerstandswerts Ra [Ω] des Spannungsteilerwiderstands 37. Der Widerstandswert Rb [Ω] des Messwiderstands 32 und der Widerstandswert Ra [S2] des Spannungsteilerwiderstands 37 sind bekannt und beispielsweise können vom Hersteller definierte Nennwerte dieser Komponenten verwendet werden. Der Widerstandswert Rb [Ω] des Messwiderstands 32 und der Widerstandswert Ra [S2] des Spannungsteilerwiderstands 37 können im Voraus in die arithmetische Verarbeitungseinheit eingegeben werden, die die Spannungsschätzeinheit 16 bildet, um bei der Berechnung des geschätzten Werts Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 durch die Spannungsschätzeinheit 16 verwendet zu werden.
Zusätzlich kann, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 wie beschrieben gebildet wird, ein gemessener Wert Vin2 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 (tatsächlicher gemessener Wert) durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten werden.
Wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, sind der geschätzte Wert Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 und der gemessene Wert (tatsächlicher gemessener Wert) Vin2 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 ideal identisch. Tatsächlich gibt es einen Messfehler zwischen diesen Werten, der durch Variationen und Alterung von Komponenten verursacht wird, d. h. der zweiten Spannungsmesseinheit 33, dem Messwiderstand 32 und dem Spannungsteilerwiderstand 37, die den isolierten Verstärker bilden. Der Messfehler enthält einen Offsetfehler und einen Verstärkungsfehler. Es werden hier mehrere Modi der Messfehlerdetektionsverarbeitung angeführt.
Zuerst wird die Messfehlerdetektionsverarbeitung eines ersten Modus beschrieben.
Die Messfehlerdetektionsverarbeitung des ersten Modus dient dazu, nur einen Offsetfehler zu detektieren. In einem Zustand, in dem eine Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200 mit einem Wert Ve [V] zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und dem U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 angelegt wird, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, ist ein Offsetfehler ΔV [V] zwischen dem geschätzten Wert Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 und dem gemessenen Wert (tatsächlicher gemessener Wert) Vin2 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 durch Gleichung 2 gegeben.

[Math. 2] $Δ V = V i n 1 - V i n 2$
In der Messfehlerdetektionsverarbeitung des ersten Modus detektiert die Fehlerdetektionseinheit 17 den Offsetfehler ΔV [V], der der Messfehler ist, gemäß Gleichung 2 unter Verwendung des gemessenen Werts Vin2 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, und des geschätzten Werts Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet wurde. Der Offsetfehler ΔV [V], der der Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 ist, der durch die Fehlerdetektionseinheit 17 detektiert wird, wird in der Speichereinheit 18 gespeichert.
4 ist ein Flussdiagramm, das Betriebssequenzen bei der Messfehlerdetektionsverarbeitung des ersten Modus in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Bei der Messfehlerdetektionsverarbeitung des ersten Modus steuert die Steuereinheit 30 zuerst in Schritt S 101 den ersten Schalter 11 und den zweiten Schalter 31 so, dass sie sich im offenen Zustand befinden. Die Steuereinheit 30 steuert auch alle Schaltelemente in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 so, dass sie sich im AUS-Zustand befinden.
In Schritt S102 ist die Gleichstromversorgung 200 zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und dem U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 verbunden und die Gleichspannung Ve [V] wird angelegt. Mit dieser Operation wird der zweite geschlossene Schaltkreis 102 zum Detektieren eines Fehlers einschließlich der Gleichstromversorgung 200 und des Messwiderstands 32 gebildet.
In Schritt S 103 berechnet die Spannungsschätzeinheit 16, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, den geschätzten Wert Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 gemäß Gleichung 1 unter Verwendung des Werts Ve [V] der Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200, des Widerstandswerts Rb [S2] des Messwiderstands 32 und des Widerstandswerts Ra [Ω] des Spannungsteilerwiderstands 37.
In Schritt S 104 erhält die zweite Spannungsmesseinheit 33, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, den gemessenen Wert Vin2 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32. Die Reihenfolgen zum Durchführen der Schritte S103 und S 104 können vertauscht werden.
In Schritt S 105 detektiert die Fehlerdetektionseinheit 17 gemäß Gleichung 2 den Offsetfehler ΔV [V] unter Verwendung des gemessenen Werts Vin2 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, und des geschätzten Werts Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet wurde.
In Schritt S106 speichert die Speichereinheit 18 den Offsetfehler ΔV [V], der durch die Fehlerdetektionseinheit 17 detektiert wird. Dann wird die Verarbeitung der Detektion des Isolationswiderstands, die nachfolgend beschrieben wird, in Schritt S300 gestartet.
Als Nächstes wird die Messfehlerdetektionsverarbeitung eines zweiten Modus beschrieben.
Die Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus dient dazu, sowohl den Offsetfehler als auch den Verstärkungsfehler zu detektieren. Unter der Annahme, dass der Verstärkungsfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 „a“ ist und der Offsetfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 b [V] ist, gilt zwischen dem gemessenen Wert Vin2 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, und dem geschätzten Wert Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet wurde, wie durch Gleichung 3 ausgedrückt.

[Math. 3] $V i n 2 = a \times V i n 1 + b$
In einem Zustand, in dem der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, wenn sich der Wert Ve [V] der Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200 ändert, ändert sich der Wert des geschätzten Werts Vin1 [V] des Messwiderstands 32, der durch die Spannungsschätzeinheit 16 geschätzt wurde, und ändert sich der gemessene Wert Vin2 [V] des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde. Daher werden durch Anlegen von zwei Arten von Spannungen zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und dem U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 als den Wert Ve der Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200 zwei Arten von Beziehungen basierend auf Gleichung 3 erhalten.
Wenn ein Wert einer ersten Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200 Ve1 [V] ist, wird angenommen, dass ein erster geschätzter Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der geschätzt wird, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, Vin11 [V] ist, und ein erster gemessener Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, Vin21 [V] ist. In diesem Fall gelten Gleichung 4 und Gleichung 5.

[Math. 4] $V i n 11 = V e 1 \times \frac{R b}{R a + R b}$

[Math. 5] $V i n 21 = a \times V i n 11 + b$
Wenn ein Wert einer zweiten Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200 Ve2 [V] ist, wird angenommen, dass ein zweiter geschätzter Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der geschätzt wird, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, Vin12 [V] ist, und ein zweiter gemessener Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, Vin22 [V] ist. Es sollte beachtet werden, dass sich der Wert Ve2 [V] der zweiten Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200 von dem Wert Ve1 [V] der ersten Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200 unterscheidet. In diesem Fall gelten Gleichung 6 und Gleichung 7.

[Math. 6] $V i n 12 = V e 2 \times \frac{R b}{R a + R b}$

[Math. 7] $V i n 22 = a \times V i n 12 + b$
In der Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus berechnet die Spannungsschätzeinheit 16, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, den ersten geschätzten Wert Vin11 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 gemäß Gleichung 4 unter Verwendung des Werts Ve1 [V] der ersten Gleichspannung von der Gleichstromversorgung 200, des Widerstandswerts Rb [S2] des Messwiderstands 32 und des Widerstandswerts Ra [Ω] des Spannungsteilerwiderstands 37. Die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, den zweiten geschätzten Wert Vin12 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 gemäß Gleichung 6 unter Verwendung des Werts Ve2 [V] der zweiten Gleichspannung von der Gleichstromversorgung 200, des Widerstandswerts Rb [S2] des Messwiderstands 32 und des Widerstandswerts Ra [Ω] des Spannungsteilerwiderstands 37.
In der Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus erhält die zweite Spannungsmesseinheit 33, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, einen ersten gemessenen Wert Vin21 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn die erste Gleichspannung Ve1 [V] von der Gleichstromversorgung 200 angelegt wird, und erhält einen zweiten gemessenen Wert Vin22 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn die zweite Gleichspannung Ve2 [V] von der Gleichstromversorgung 200 angelegt wird.
Durch Lösen linearer Gleichungen mit zwei Unbekannten, d. h. Gleichung 5 und Gleichung 7, kann der durch Gleichung 8 gegebene Verstärkungsfehler „a“ und der durch Gleichung 9 gegebene Offsetfehler b [V] berechnet werden.

[Math. 8] $a = \frac{V i n 21 - V i n 22}{V i n 11 - V i n 12}$

[Math. 9] $b = \frac{V i n 11 \times V i n 22 - V i n 12 \times V i n 21}{V i n 11 - V i n 12}$
In der Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus detektiert die Fehlerdetektionseinheit 17 den Verstärkungsfehler „a“, der der Messfehler ist, gemäß Gleichung 8 und den Offsetfehler b [V], der der Messfehler ist, gemäß Gleichung 9 unter Verwendung des ersten gemessenen Werts Vin21 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 und des zweiten gemessenen Werts Vin22 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, die durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurden, und des ersten geschätzten Werts Vin11 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 und des zweiten geschätzten Werts Vin12 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, die durch die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet wurden. Der Verstärkungsfehler „a“ und der Offsetfehler b [V], die der Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 sind, der durch die Fehlerdetektionseinheit 17 detektiert wird, werden in der Speichereinheit 18 gespeichert.
5 ist ein Flussdiagramm, das Betriebssequenzen bei der Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
Bei der Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus steuert die Steuereinheit 30 zuerst in Schritt S201 den ersten Schalter 11 und den zweiten Schalter 31 so, dass sie sich im offenen Zustand befinden. Die Steuereinheit 30 steuert auch alle Schaltelemente in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 so, dass sie sich im AUS-Zustand befinden.
In Schritt S202 ist die Gleichstromversorgung 200 zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und dem U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 verbunden und die erste Gleichspannung Ve1 [V] wird angelegt. Mit dieser Operation wird der zweite geschlossene Schaltkreis 102 zum Detektieren eines Fehlers einschließlich der Gleichstromversorgung 200, die die erste Gleichspannung Ve1 [V] ausgibt, und des Messwiderstands 32 gebildet.
In Schritt S203 berechnet die Spannungsschätzeinheit 16, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, den ersten geschätzten Wert Vin11 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 gemäß Gleichung 4 unter Verwendung des Werts Ve1 [V] der ersten Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200, des Widerstandswerts Rb [S2] des Messwiderstands 32 und des Widerstandswerts Ra [Ω] des Spannungsteilerwiderstands 37.
In Schritt S204 erhält die zweite Spannungsmesseinheit 33 den ersten gemessenen Wert Vin21 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, an den die Gleichstromversorgung 200 die erste Gleichspannung mit dem Wert Ve1 [V] ausgibt. Die Reihenfolgen zum Durchführen der Schritte S203 und S204 können vertauscht werden.
In Schritt S205 ist die Gleichstromversorgung 200 zwischen dem negativen Gleichstromanschluss 41N im Gleichstromeingangsteil 41 und dem U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U im Wechselstromausgangsteil 42 verbunden und die zweite Gleichspannung Ve2 [V] wird angelegt. Mit dieser Operation wird der zweite geschlossene Schaltkreis 102 zum Detektieren eines Fehlers einschließlich der Gleichstromversorgung 200, die die zweite Gleichspannung Ve2 [V] ausgibt, und des Messwiderstands 32 gebildet.
In Schritt S206 berechnet die Spannungsschätzeinheit 16, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, den zweiten geschätzten Wert Vin12 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 gemäß Gleichung 6 unter Verwendung des Werts Ve2 [V] der zweiten Gleichspannung der Gleichstromversorgung 200, des Widerstandswerts Rb [S2] des Messwiderstands 32 und des Widerstandswerts Ra [Ω] des Spannungsteilerwiderstands 37.
In Schritt S207 erhält die zweite Spannungsmesseinheit 33 den zweiten gemessenen Wert Vin22 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, an den die Gleichstromversorgung 200 die zweite Gleichspannung mit dem Wert Ve2 [V] ausgibt. Die Reihenfolgen zum Durchführen der Schritte S206 und S207 können vertauscht werden.
In Schritt S208 detektiert die Fehlerdetektionseinheit 17 den Verstärkungsfehler „a“, der der Messfehler ist, gemäß Gleichung 8 und den Offsetfehler b [V], der der Messfehler ist, gemäß Gleichung 9 unter Verwendung des ersten gemessenen Werts Vin21 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 und des zweiten gemessenen Werts Vin22 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, die durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurden, und des ersten geschätzten Werts Vin11 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 und des zweiten geschätzten Werts Vin12 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, die durch die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet wurden.
In Schritt S209 speichert die Speichereinheit 18 den Verstärkungsfehler „a“ und den Offsetfehler b [V], die der Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 sind, der durch die Fehlerdetektionseinheit 17 detektiert wird. Dann wird die Verarbeitung der Detektion des Isolationswiderstands, die nachfolgend beschrieben wird, in Schritt S300 gestartet.
Als Nächstes wird die Detektion des Isolationswiderstandswerts Rm [S2] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 durch die Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 ausführlicher beschrieben.
6 ist ein Diagramm, das den ersten geschlossenen Schaltkreis beschreibt, der gebildet wird, wenn die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts durch die Isolationswiderstandswertdetektionseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ausgeführt wird. In 6 sind Veranschaulichungen der Steuereinheit 30, der Berechnungseinheit 34, der Korrekturwerterzeugungseinheit 35, der Korrektureinheit 36, der Spannungsschätzeinheit 16, der Fehlerdetektionseinheit 17 und der Löscheinheit 19 weggelassen.
Wenn die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts durch die Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 ausgeführt wird, wird zuerst der erste Schalter 11 in den geschlossenen Zustand eingestellt, der zweite Schalter 31 wird in den offenen Zustand eingestellt, alle Schaltelemente in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 werden in den AUS-Zustand eingestellt und das Laden des Kondensators 22 mit dem Strom, der von der Wechselstromversorgung 2 über die Gleichrichterschaltung 21 in den Kondensator 22 fließt, wird durchgeführt. Wenn das Laden des Kondensators 22 abgeschlossen ist, wird der erste geschlossene Schaltkreis 101 zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts, der in der Figur mit einem Pfeil in einer fetten Linie angegeben ist, durch Einstellen des ersten Schalters 11 in den offenen Zustand, Einstellen des zweiten Schalters 31 in den geschlossenen Zustand und Schalten aller Schaltelemente im oberen Arm und im unteren Arm der Motorantriebsverstärkereinheit 13 in den AUS-Zustand gebildet. Es ist anzumerken, dass, wenn das Antreiben des Motors 3 bereits gestoppt wird, nachdem der Motor 3 durch die Motorantriebsvorrichtung 1 angetrieben wurde, da der Kondensator 22 ausreichend geladen ist, der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet werden kann, wobei in diesem Fall „die Verarbeitung zum Laden des Kondensators 22 mit dem Strom, der von der Wechselstromversorgung 2 über die Gleichrichterschaltung 21 in den Kondensator 22 fließt“ weggelassen wird, durch Einstellen des ersten Schalters 11 in den offenen Zustand, Einstellen des zweiten Schalters 31 in den geschlossenen Zustand und Schalten aller Schaltelemente im oberen Arm und im unteren Arm der Motorantriebsverstärkereinheit 13. 8 ist ein Schaltbild, in dem ein Teil dargestellt ist, der sich auf den ersten geschlossenen Schaltkreis bezieht. In 8 ist die Veranschaulichung des zweiten Schalters 31 in dem geschlossenen Zustand weggelassen. Wie in 6 und 8 veranschaulicht, beinhaltet der erste geschlossene Schaltkreis 101 den Kondensator 22, den Spannungsteilerwiderstand 38, den zweiten Schalter 31 in dem geschlossenen Zustand, den Spannungsteilerwiderstand 39, den Isolationswiderstand 4 der Motorspule des Motors 3, den Spannungsteilerwiderstand 37 und den Messwiderstand 32.
Wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, kann ein Leckstrom I₁ [A], der durch den ersten geschlossenen Schaltkreis 101 fließt, gemäß Gleichung 10 basierend auf dem gemessenen Wert (tatsächlich gemessener Wert) Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, und dem Widerstandswert Rb [S2] des Messwiderstands 32 berechnet werden.

[Math. 10] $I_{1} = \frac{V i n 3}{R b}$
Wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, gilt mit dem gemessenen Wert Vdc [V] der Spannung der Stromversorgungseinheit 12 (Spannung über dem Kondensator 22), der durch die erste Spannungsmesseinheit 14 erhalten wird, dem Leckstrom I₁ [A], der durch den ersten geschlossenen Schaltkreis 101 fließt, dem Widerstandswert Rb [Ω] des Messwiderstands 32, dem Widerstandswert Ra [S2] des Spannungsteilerwiderstands 37, dem Widerstandswert Rc [Ω] des Spannungsteilerwiderstands 38, dem Widerstandswert Rd [Ω] des Spannungsteilerwiderstands 39 und dem Isolationswiderstandswert Rm [S2] des Motorstromkreises, wie durch Gleichung 3 ausgedrückt.

[Math. 11] $V d c = (R c + R d + R m + R a + R b) \times I_{1}$
Durch Einsetzen von Gleichung 11 in Gleichung 10 und Umwandeln derselben wird Gleichung 12 erhalten.

[Math. 12] $R m = \frac{V d c}{V i n 3} \times R b - (R c + R d + R a + R b)$
Gemäß Gleichung 12 kann der Isolationswiderstandswert Rm [Ω] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 berechnet werden. Es ist anzumerken, dass die Ausgabe von der zweiten Spannungsmesseinheit 33 den Messfehler enthält, der durch Variationen und Alterung von Komponenten verursacht wird, d. h. der zweiten Spannungsmesseinheit 33, dem Messwiderstand 32 und dem Spannungsteilerwiderstand 37, die den isolierten Verstärker bilden. Die Berechnungseinheit 34 berechnet daher den Isolationswiderstandswert Rm [Ω] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 basierend auf dem gemessenen Wert Vdc [V] der Spannung der Stromversorgungseinheit 12, der durch die erste Spannungsmesseinheit 14 erhalten wird, dem gemessenen Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wird, dem Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 und dem Widerstandswert Rb [Ω] des Messwiderstands 32, wobei der gemessene Wert Vdc [V] und der gemessene Wert Vin3 [V] erhalten werden, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird. Vor dem Durchführen dieser Berechnung wird der gemessene Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, unter Verwendung des Messfehlers der zweiten Spannungsmesseinheit 33 korrigiert. Nachfolgend werden die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts eines ersten Modus, wobei die Verarbeitung der Messfehlerdetektionsverarbeitung des ersten Modus entspricht, in der nur der Offsetfehler ΔV [V] detektiert wird, und die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts eines zweiten Modus angeführt, wobei die Verarbeitung der Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus entspricht, in der der Verstärkungsfehler „a“ und der Offsetfehler b [V] detektiert werden.
Zuerst wird die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des ersten Modus beschrieben.
Wie unter Bezugnahme auf 3 und 4 beschrieben, detektiert die Fehlerdetektionseinheit 17 in der Messfehlerdetektionsverarbeitung des ersten Modus den Offsetfehler ΔV [V], der der Messfehler ist, gemäß Gleichung 2 unter Verwendung des gemessenen Werts Vin2 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 102 gebildet wird, und des geschätzten Werts Vin1 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet wurde. Wenn nur der Offsetfehler ΔV als der Messfehler berücksichtigt wird, der in der Messfehlerdetektionsverarbeitung des ersten Modus detektiert wird, wird ein Wert „-ΔV [V]“, der durch Invertieren der Polarität des Fehlers ΔV [V] erhalten wird, als Korrekturwert Vamend1 [V] zum Korrigieren des gemessenen Werts Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 verwendet, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird. Der Korrekturwert Vamend1 [V] wird durch Gleichung 13 unter Verwendung des Offsetfehlers ΔV [V] gegeben.

[Math. 13] $V a m e n d 1 = - Δ V$
Die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 erzeugt den Korrekturwert Vamend [V] gemäß Gleichung 13 unter Verwendung des Offsetfehlers ΔV [V], der in der Messfehlerdetektionsverarbeitung des ersten Modus detektiert wurde.
Durch Addieren des Korrekturwerts Vamend1 [V] zum Aufheben des Offsetfehlers ΔV [V] zu dem gemessenen Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, wird ein korrigierter Wert Vin41 [V] des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 wie durch Gleichung 14 ausgedrückt erhalten.

[Math. 14] $V i n 41 = V i n 3 + V a m e n d$
Die Korrektureinheit 36 korrigiert gemäß Gleichung 14 den gemessenen Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, unter Verwendung des durch die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 erzeugten Korrekturwerts Vamend1 [V] und erzeugt den korrigierten Wert Vin41 [V] des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32.
Bei der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des ersten Modus berechnet die Berechnungseinheit 34 den Isolationswiderstandswert Rm [Ω] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 gemäß Gleichung 15, der durch Ersetzen des gemessenen Werts Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 durch den korrigierten Wert Vin41 [V] des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 in Gleichung 12 erhalten wird.

[Math. 15] $R m = \frac{V d c}{V i n 41} \times R b - (R c + R d + R a + R b)$
Ein Effekt des Versatzfehlers εV [V], der durch Variationen und Alterung von Komponenten verursacht wird, d. h. der zweiten Spannungsmesseinheit 33, dem Messwiderstand 32 und dem Spannungsteilerwiderstand 37, die den isolierten Verstärker bilden, auf die Genauigkeit bei der Detektion des Isolationswiderstandswerts Rm [S2] des Motors 3 wird mit numerischen Beispielen beschrieben.
Beispielsweise werden numerische Beispiele betrachtet, in denen der Widerstandswert Rc des Spannungsteilerwiderstands 38 1000 kS2 beträgt, der Widerstandswert Rd des Spannungsteilerwiderstands 39 5 kS2 beträgt, der Widerstandswert Rb des Messwiderstands 32 5 kS2 beträgt, der Widerstandswert Ra des Spannungsteilerwiderstands 37 1000 kS2 beträgt und die Spannung Vdc der Stromversorgungseinheit 12 (Spannung über dem Kondensator 22) 300 V beträgt.
Wenn ein tatsächlicher Wert des Isolationswiderstandswerts Rm des Motors 3 1 MS2 beträgt, beträgt die Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, als Ergebnis der Berechnung gemäß Gleichung 12 498 mV. Wenn ein Offsetfehler εV von 10 mV in dem gemessenen Wert Vin3 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wird, enthalten ist, d. h. 498 mV, sollte ein korrekter Wert des gemessenen Werts Vin3 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 488 mV betragen; wenn eine Neuberechnung durch Zuweisen von 488 mV zu Vin3 (Vin3 = 488 mV) in Gleichung 12 durchgeführt wird, beträgt der Isolationswiderstandswert Rm des Motors 3 1,06 MS2, was sich von dem tatsächlichen Wert des Isolationswiderstandswerts Rm des Motors 3 unterscheidet, d. h. 1 MS2.
Wenn ein tatsächlicher Wert des Isolationswiderstandswerts Rm des Motors 3 10 MS2 beträgt, beträgt die Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, als Ergebnis der Berechnung gemäß Gleichung 12 125 mV. Wenn ein Offsetfehler εV von 10 mV in dem gemessenen Wert Vin3 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wird, enthalten ist, d. h. 125 mV, sollte ein korrekter Wert des gemessenen Werts Vin3 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 115 mV betragen; wenn eine Neuberechnung durch Zuweisen von 115 mV zu Vin2 (Vin2 = 115 mV) in Gleichung 12 durchgeführt wird, beträgt der Isolationswiderstandswert Rm des Motors 3 11,03 MS2, was sich von dem tatsächlichen Wert des Isolationswiderstandswerts Rm des Motors 3 unterscheidet, d. h. 10 MS2.
Wenn ein tatsächlicher Wert des Isolationswiderstandswerts Rm des Motors 3 50 MS2 beträgt, beträgt die Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, als Ergebnis der Berechnung gemäß Gleichung 12 29 mV. Wenn ein Offsetfehler εV von 10 mV in dem gemessenen Wert Vin3 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wird, enthalten ist, d. h. 29 mV, sollte ein korrekter Wert des gemessenen Werts Vin3 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 19 mV betragen; wenn eine Neuberechnung durch Zuweisen von 19 mV zu Vin3 (Vin3 = 19 mV) in Gleichung 12 durchgeführt wird, beträgt der Isolationswiderstandswert Rm des Motors 3 76,94 MΩ, was sich von dem tatsächlichen Wert des Isolationswiderstandswerts Rm des Motors 3 unterscheidet, d. h. 50 MΩ.
Wie durch die oben beschriebenen numerischen Beispiele angegeben, wird, da der tatsächliche Wert des Isolationswiderstandswerts Rm [Ω] des Motors 3 größer ist, der Isolationswiderstandswert des Motors 3 einen größeren Fehler enthalten, wenn er in einem Zustand berechnet wird, in dem der Offsetfehler εV in dem gemessenen Wert Vin3 der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wird, enthalten ist, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird. Gemäß der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des ersten Modus wird der gemessene Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wird, unter Verwendung des Werts „-ΔV [V]“ korrigiert, der durch Invertieren der Polarität des Offsetfehlers εV als Korrekturwert Vamend1 [V] erhalten wird, und der Isolationswiderstandswert Rm [Ω] wird unter Verwendung des korrigierten Werts Vin41 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 berechnet.
Als nächstes wird die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des zweiten Modus beschrieben.
Wie unter Bezugnahme auf 3 und 5 beschrieben, detektiert die Fehlerdetektionseinheit 17 in der Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus den Verstärkungsfehler „a“, der der Messfehler ist, gemäß Gleichung 8 und den Offsetfehler b [V], der der Messfehler ist, gemäß Gleichung 9 unter Verwendung des ersten gemessenen Werts Vin21 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 und des zweiten gemessenen Werts Vin22 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, die durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurden, und des ersten geschätzten Werts Vin11 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 und des zweiten geschätzten Werts Vin12 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, die durch die Spannungsschätzeinheit 16 berechnet wurden. Wenn der Verstärkungsfehler „a“ und der Offsetfehler b [V] als der Messfehler berücksichtigt werden, der in der Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus detektiert wird, wird der gemessene Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wird, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, unter Verwendung einer Korrekturformel wie durch Gleichung 16 ausgedrückt korrigiert, und ein korrigierter Wert Vin42 [V] des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 wird erzeugt.

[Math. 16] $V i n 42 = \frac{V i n 3 - b}{a}$
Die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 erzeugt gemäß Gleichung 16 den Korrekturwert (mit anderen Worten die Korrekturformel wie durch Gleichung 16 ausgedrückt) unter Verwendung des Verstärkungsfehlers „a“ und des Offsetfehlers b [V], die in der Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus detektiert wurden.
Die Korrektureinheit 36 korrigiert den gemessenen Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, unter Verwendung der Korrekturformel wie durch Gleichung 16 ausgedrückt, die durch die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 erzeugt wird, und erzeugt den korrigierten Wert Vin42 [V] des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32.
Bei der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des zweiten Modus berechnet die Berechnungseinheit 34 den Isolationswiderstandswert Rm [S2] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 gemäß Gleichung 17, der durch Ersetzen des gemessenen Werts Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 durch den korrigierten Wert Vin42 [V] des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32 in Gleichung 12 erhalten wird.

[Math. 17] $R m = \frac{V d c}{V i n 42} \times R b - (R c + R d + R a + R b)$
Ein numerisches Beispiel des Verstärkungsfehlers „a“ und des Offsetfehlers b [V], die durch die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 gemäß Gleichung 16 berechnet werden, wird beschrieben.
Beispielsweise wird ein numerisches Beispiel betrachtet, in dem der Widerstandswert Rc des Spannungsteilerwiderstands 38 1000 kS2 beträgt, der Widerstandswert Rd des Spannungsteilerwiderstands 39 5 kS2 beträgt, der Widerstandswert Rb des Messwiderstands 32 5 kS2 beträgt, der Widerstandswert Ra des Spannungsteilerwiderstands 37 1000 kS2 beträgt, der erste gemessene Wert V22 des Messwiderstands 32, wenn die Gleichstromversorgung 200 die erste Gleichspannung von 100 V ausgibt, 511 mV beträgt und der zweite gemessene Wert V22 des Messwiderstands 32, wenn die Gleichstromversorgung 200 die zweite Gleichspannung von 90 V ausgibt, 460 mV beträgt.
Wenn die Gleichstromversorgung 200 die erste Gleichspannung von 100 V ausgibt, beträgt der erste geschätzte Wert V12 des Messwiderstands 32 gemäß Gleichung 6 498 mV. Wenn die Gleichstromversorgung 200 die zweite Gleichspannung von 90 V ausgibt, beträgt der zweite geschätzte Wert V12 des Messwiderstands 32 gemäß Gleichung 6 448 mV. Wenn diese numerischen Werte in Gleichung 8 und Gleichung 9 eingesetzt werden, beträgt der Verstärkungsfehler „a“ 1,02 und der Offsetfehler b beträgt 3 mV.
Da der Offsetfehler dominierender ist als der Verstärkungsfehler im Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33, kann der Isolationswiderstandswert Rm [S2] des Motors 3 mit hoher Genauigkeit mit der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des ersten Modus detektiert werden, in dem nur der Offsetfehler berücksichtigt wird; jedoch kann der Isolationswiderstandswert Rm [S2] des Motors 3 mit höherer Genauigkeit mit der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des zweiten Modus detektiert werden, in dem sowohl der Verstärkungsfehler als auch der Offsetfehler berücksichtigt werden.
7 ist ein Flussdiagramm, das Betriebssequenzen bei der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts durch die Isolationswiderstandswertdetektionseinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht. Das in 7 veranschaulichte Flussdiagramm kann sowohl auf die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des ersten Modus als auch auf die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des zweiten Modus angewendet werden. Vor dem Starten der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts in Schritt S300 wird der Messfehler bereits in der Speichereinheit 18 gespeichert, indem die Messfehlerdetektionsverarbeitung des in 4 veranschaulichten ersten Modus oder die Messfehlerdetektionsverarbeitung des in 5 veranschaulichten zweiten Modus abgeschlossen wird.
In Schritt S301 ruft die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 den Messfehler ab, der aus der Speichereinheit 18 gespeichert wurde.
In Schritt S302 erzeugt die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 den Korrekturwert basierend auf dem Messfehler.
In Schritt S303 steuert die Steuereinheit 30 den ersten Schalter 11 so, dass er sich im geschlossenen Zustand befindet, und steuert den zweiten Schalter 31 so, dass er sich im offenen Zustand befindet. Die Steuereinheit 30 steuert auch alle Schaltelemente in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 so, dass sie sich im AUS-Zustand befinden. Mit diesem Vorgang wird in Schritt S304 der Kondensator 22 mit dem elektrischen Strom geladen, der von der Wechselstromversorgung 2 über die Gleichrichterschaltung 21 in den Kondensator 22 fließt. Der Ladezustand des Kondensators 22 wird durch die Steuereinheit 30 über die erste Spannungsmesseinheit 14 überwacht. Es sollte beachtet werden, dass, wenn das Antreiben des Motors 3 bereits gestoppt wird, nachdem der Motor 3 durch die Motorantriebsvorrichtung 1 angetrieben wurde, da der Kondensator 22 ausreichend geladen ist, Schritt S304 weggelassen werden kann.
Wenn das Laden des Kondensators 22 abgeschlossen ist, steuert die Steuereinheit 30 in Schritt S305 den ersten Schalter 11 so, dass er sich im offenen Zustand befindet, und steuert den zweiten Schalter 31 so, dass er sich im geschlossenen Zustand befindet. Die Steuereinheit 30 stellt auch alle Schaltelemente im oberen Arm und im unteren Arm der Motorantriebsverstärkereinheit 13 in den AUS-Zustand. Infolgedessen wird der erste geschlossene Stromkreis 101 zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts gebildet.
In Schritt S306 erhält die erste Spannungsmesseinheit 14 den gemessenen Wert der Spannung der Stromversorgungseinheit 12 (Spannung über dem Kondensator 22).
In Schritt S307 erhält die zweite Spannungsmesseinheit 33 den gemessenen Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird.
In Schritt S308 korrigiert die Korrektureinheit 36 den gemessenen Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, unter Verwendung des durch die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 erzeugten Korrekturwerts und erzeugt den korrigierten Wert des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32. Wenn nur der Offsetfehler ΔV [V] mit der in 4 dargestellten Messfehlerdetektionsverarbeitung des ersten Modus detektiert wird, korrigiert die Korrektureinheit 36 gemäß Gleichung 14 den gemessenen Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, unter Verwendung des durch die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 erzeugten Korrekturwerts Vamend1 [V] und erzeugt den korrigierten Wert Vin41 [V] des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32. Wenn sowohl der Verstärkungsfehler „a“ als auch der Offsetfehler b [V] mit der in 5 dargestellten Messfehlerdetektionsverarbeitung des zweiten Modus detektiert werden, korrigiert die Korrektureinheit 36 den gemessenen Wert Vin3 [V] der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die zweite Spannungsmesseinheit 33 erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, unter Verwendung der durch Gleichung 16 ausgedrückten Korrekturformel, die durch die Korrekturwerterzeugungseinheit 35 erzeugt wird, und erzeugt den korrigierten Wert Vin42 [V] des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32.
In Schritt S309 berechnet die Berechnungseinheit 34 den Isolationswiderstandswert Rm [S2] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 basierend auf dem gemessenen Wert der Spannung der Stromversorgungseinheit 12, der durch die erste Spannungsmesseinheit 14 erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis 101 gebildet wird, dem korrigierten Wert des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands 32, der durch die Korrektureinheit 36 erzeugt wird, und dem Widerstandswert des Messwiderstands 32. Genauer gesagt berechnet die Berechnungseinheit 34 bei der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts des ersten Modus den Isolationswiderstandswert Rm [Ω] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 gemäß Gleichung 15. Die Berechnungseinheit 34 berechnet den Isolationswiderstandswert Rm [S2] des Isolationswiderstands 4 des Motors 3 gemäß Gleichung 17.
Als Nächstes wird ein spezifisches Beispiel der Motorantriebsverstärkereinheit 13 beschrieben. Beispiele der Motorantriebsverstärkereinheit 13 beinhalten zum Beispiel einen Servoverstärker.
9 ist eine perspektivische Ansicht eines Servoverstärkers, der als eine Motorantriebsverstärkereinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient. 10 ist eine Vorderansicht eines Servoverstärkers, der als eine Motorantriebsverstärkereinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient. 11 ist eine perspektivische Explosionsansicht eines Servoverstärkers, der als eine Motorantriebsverstärkereinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient. 12 ist ein schematisches Diagramm, das eine erste Leiterplatte und eine zweite Leiterplatte in einem Servoverstärker veranschaulicht, der als eine Motorantriebsverstärkereinheit in der Motorantriebsvorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung dient.
In einem Gehäuse des Servoverstärkers, der als die Motorantriebsverstärkereinheit 13 dient, sind der Gleichstromeingangsteil 41 und der Wechselstromausgangsteil 42 bereitgestellt. Der Gleichstromeingangsteil 41 beinhaltet den positiven Gleichstromanschluss 41P und den negativen Gleichstromanschluss 41N. Der Wechselstromausgangsteil 42 beinhaltet den U-Phasen-Wechselstromanschluss 42U, den V-Phasen-Wechselstromanschluss 42V und den W-Phasen-Wechselstromanschluss 42W. Somit sind in dem Gehäuse des Servoverstärkers der Gleichstromeingangsteil 41 und der Wechselstromausgangsteil 42 bereitgestellt, was das Verbinden der Gleichstromversorgung 200 von außerhalb des Servoverstärkers erleichtert. Zum Beispiel kann zum Zeitpunkt der Versandinspektion oder Wartung der Motorantriebsvorrichtung 1 die Messfehlerdetektionsverarbeitung durch Verbinden der Gleichstromversorgung 200 ausgeführt werden. Ein EEPROM (eingetragenes Warenzeichen), das in dem als die Motorantriebsverstärkereinheit 13 dienenden Servoverstärker bereitgestellt ist, kann als die Speichereinheit 18 verwendet werden.
In dem als die Motorantriebsverstärkereinheit 13 dienenden Servoverstärker ist eine Mehrzahl von Leiterplatten bereitgestellt, auf denen verschiedene Komponenten, die arithmetische Verarbeitungseinheit und Verdrahtungen montiert sind. Herkömmlicherweise wird, wenn eine Art von Fehler in der Motorantriebsverstärkereinheit 13 auftritt, nur die Leiterplatte ersetzt, in der ein Fehler aufgetreten ist, und andere Leiterplatten werden wiederverwendet. In einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung sind von der Mehrzahl von Leiterplatten, die in dem als die Motorantriebsverstärkereinheit 13 dienenden Servoverstärker bereitgestellt sind, auf einer ersten Leiterplatte 51, die als eine Leistungs-PCB dient, eine Hauptschaltung des Wechselrichters, eine arithmetische Verarbeitungseinheit, durch die die Isolationswiderstandswertdetektionseinheit 15 und die Löscheinheit 19 aufgebaut sind, und die Speichereinheit 18 bereitgestellt. Auf einer zweiten Leiterplatte 52, die als eine PCB zur Steuerung dient, ist eine arithmetische Verarbeitungseinheit aufgebaut, durch die die Fehlerdetektionseinheit 17 und die Spannungsschätzeinheit 16 enthalten sind. Die erste Leiterplatte 51 und die zweite Leiterplatte 52 sind in einer elektrisch und mechanisch entfernbaren Weise über einen auf der ersten Leiterplatte bereitgestellten Verbinder 53A und einen auf der zweiten Leiterplatte bereitgestellten Verbinder 53B verbunden.
Wenn eine andere Komponente als die erste Leiterplatte 51 ersetzt wird, um zum Beispiel mit einem Fehler oder dergleichen umzugehen, obwohl sich Fehlerursachen der zweiten Spannungsmesseinheit 33 in der Isolationswiderstandswertdetektionseinheit 15, die auf der ersten Leiterplatte montiert ist, nicht ändern, ist die Speichereinheit 18, in der der Messfehler gespeichert ist, immer noch auf der ersten Leiterplatte 51 montiert, was es ermöglicht, den in der Speichereinheit 18 gespeicherten Messfehler bei der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts wie er ist zu verwenden. Daher muss der Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 nicht erneut gemessen werden, was die Belastung eines Bedieners verringert, und die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts kann mit hoher Genauigkeit in kurzer Zeit einfach erreicht werden.
Im Gegensatz dazu kann, wenn eine Komponente auf der ersten Leiterplatte 51, insbesondere eine Komponente, die sich auf die Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 bezieht, ersetzt wird, um zum Beispiel mit einem Fehler oder dergleichen umzugehen, der in der Speichereinheit 18 gespeicherte Messfehler nicht bei der Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts verwendet werden, bei der die Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 nach dem Ersetzen verwendet wird. In diesem Fall betätigt der Bediener die Löscheinheit 19 zum Beispiel über eine Eingabevorrichtung und löscht den in der Speichereinheit 18 gespeicherten Messfehler. Dann wird die Messfehlerdetektionsverarbeitung in Bezug auf die Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 nach dem Ersetzen erneut durchgeführt, um den Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit 33 in der Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit 15 zu detektieren, und der Messfehler wird in der Speichereinheit 18 gespeichert. Mit dieser Operation kann die Verarbeitung zum Detektieren des Isolationswiderstandswerts mit hoher Genauigkeit erneut durchgeführt werden.
Wie oben beschrieben, berechnet die Motorantriebsvorrichtung 1 gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung den Isolationswiderstandswert Rm [S2] des Motors 3 basierend auf dem Messfehler, der durch Variationen und Alterung von Komponenten verursacht wird, d. h. der zweiten Spannungsmesseinheit 33, dem Messwiderstand 32 und dem Spannungsteilerwiderstand 37, daher kann die Motorantriebsvorrichtung den Isolationswiderstandswert Rm [S2] des Motors 3 korrekt detektieren. Zusätzlich muss die Größe der von der Gleichstromversorgung 200 ausgegebenen Gleichspannung gerade groß genug sein, um eine Messung des Messfehlers der zweiten Spannungsmesseinheit 33 zu ermöglichen: dies verhindert das Anlegen einer großen Spannung an die Motorstromleitung und ist sicher.
BEZUGSZEICHENLISTE

1: Motorantriebsvorrichtung
2: Wechselstromversorgung
3: Motor
4: Isolationswiderstand
11: erster Schalter
12: Stromversorgungseinheit
13: Motorantriebsverstärkereinheit
14: erste Spannungsmesseinheit
15: Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit
16: Spannungsschätzeinheit
17: Fehlerdetektionseinheit
18: Speichereinheit
19: Löscheinheit
21: Gleichrichterschaltung
22: Kondensator
30: Steuereinheit
31: zweiter Schalter
32: Messwiderstand
33: zweite Spannungsmesseinheit
34: Berechnungseinheit
35: Korrekturwerterzeugungseinheit
36: Korrektureinheit
37, 38, 39: Spannungsteilerwiderstand
41: Gleichstromeingangsteil
41P: positiver Gleichstromanschluss
41N: negativer Gleichstromanschluss
42: Wechselstromausgangsteil
42U: U-Phasen-Wechselstromanschluss
42V: V-Phasen-Wechselstromanschluss
42W: W-Phasen-Wechselstromanschluss
51: erste Leiterplatte
52: zweite Leiterplatte
53A, 53B: Verbinder
101: erster geschlossener Schaltkreis
102: zweiter geschlossener Schaltkreis
200: Gleichstromversorgung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 4554501 B [0007]
JP 5832578 B [0007]
JP 4565036 B [0007]
JP 5788538 B [0007]
JP 2021018163 A [0007]

Claims

Motorantriebsvorrichtung, umfassend: einen ersten Schalter, der konfiguriert ist, um einen elektrischen Pfad von einer Wechselstromversorgung zu öffnen/schließen; eine Stromversorgungseinheit, die konfiguriert ist, um eine Wechselspannung, die von der Wechselstromversorgung über den ersten Schalter in einem geschlossenen Zustand zugeführt wird, mit einer Gleichrichterschaltung in eine Gleichspannung gleichzurichten, die gleichgerichtete Gleichspannung mit einem Kondensator zu glätten und die resultierende Gleichspannung auszugeben; eine Motorantriebsverstärkereinheit, die konfiguriert ist, um die von der Stromversorgungseinheit über einen Gleichstromeingangsteil eingegebene Gleichspannung in eine Wechselspannung zum Antreiben eines Motors unter Verwendung von Schaltelementen in einem oberen Arm und einem unteren Arm umzuwandeln und die Wechselspannung dem Motor über einen Wechselstromausgangsteil zuzuführen; eine erste Spannungsmesseinheit, die konfiguriert ist, um einen gemessenen Wert einer Spannung der Stromversorgungseinheit zu erhalten; eine Isolationswiderstandswerterfassungseinheit, die einen zweiten Schalter, der konfiguriert ist, um ein Ende des Kondensators mit der Masse in dem geschlossenen Zustand zu verbinden und das eine Ende des Kondensators von der Masse in einem offenen Zustand zu trennen, einen Messwiderstand, der zwischen einem Anschluss in dem Gleichstromeingangsteil, mit dem das andere Ende des Kondensators verbunden ist, und einem Anschluss in dem Wechselstromausgangsteil, mit dem eine Motorspule des Motors verbunden ist, platziert ist, eine zweite Spannungsmesseinheit, die konfiguriert ist, um einen gemessenen Wert einer Spannung zwischen Anschlüssen des Messwiderstands zu erhalten, und eine Berechnungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Isolationswiderstandswert des Motors unter Verwendung mindestens des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die zweite Spannungsmesseinheit erhalten wurde, zu berechnen, beinhaltet; eine Spannungsschätzeinheit, die konfiguriert ist, um einen geschätzten Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands in einem Zustand, in dem eine Gleichspannung von einer Gleichstromversorgung, die sich von der Stromversorgungseinheit unterscheidet, zwischen dem einen Anschluss in dem Gleichstromeingangsteil und dem einen Anschluss in dem Wechselstromausgangsteil angelegt wird, wenn ein zweiter geschlossener Schaltkreis, der die Gleichstromversorgung und den Messwiderstand beinhaltet, durch Einstellen des ersten Schalters und des zweiten Schalters in den offenen Zustand und durch Einstellen der Schaltelemente der Motorantriebsverstärkereinheit in einen AUS-Zustand gebildet wird, basierend auf dem Wert der Gleichspannung von der Gleichstromversorgung und einem Widerstandswert des Messwiderstands zu berechnen; und eine Fehlerdetektionseinheit, die konfiguriert ist, um einen Messfehler der zweiten Spannungsmesseinheit unter Verwendung des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die zweite Spannungsmesseinheit erhalten wurde, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis gebildet wird, und des geschätzten Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die Spannungsschätzeinheit berechnet wurde, zu detektieren, wobei die Berechnungseinheit den Isolationswiderstandswert des Motors basierend auf dem gemessenen Wert der Spannung der Stromversorgungseinheit, der durch die erste Spannungsmesseinheit erhalten wird, dem gemessenen Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die zweite Spannungsmesseinheit erhalten wird, dem Messfehler und dem Widerstandswert des Messwiderstands berechnet, wobei der gemessene Wert der Spannung der Stromversorgungseinheit und der gemessene Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands erhalten werden, wenn ein erster geschlossener Schaltkreis durch Einstellen des ersten Schalters in den offenen Zustand und Einstellen des zweiten Schalters in den geschlossenen Zustand gebildet wird, wobei der erste geschlossene Schaltkreis den zweiten Schalter, den Kondensator, den Messwiderstand, die Motorspule und die Masse beinhaltet.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit beinhaltet: eine Korrekturwerterzeugungseinheit, die konfiguriert ist, um einen Korrekturwert basierend auf einem Messfehler zu erzeugen; und eine Korrektureinheit, die konfiguriert ist, um den gemessenen Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die zweite Spannungsmesseinheit erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis gebildet wird, basierend auf dem Korrekturwert zu korrigieren und einen korrigierten Wert des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands auszugeben, wobei die Berechnungseinheit den Isolationswiderstandswert des Motors basierend auf dem gemessenen Wert der Spannung der Stromversorgungseinheit, der durch die erste Spannungsmesseinheit erhalten wurde, wenn der erste geschlossene Schaltkreis gebildet wird, dem korrigierten Wert des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der von der Korrektureinheit ausgegeben wird, und dem Widerstandswert des Messwiderstands berechnet.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Fehlerdetektionseinheit einen Offsetfehler, der der Messfehler ist, unter Verwendung des gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die zweite Spannungsmesseinheit erhalten wurde, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis gebildet wird, und des geschätzten Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, der durch die Spannungsschätzeinheit berechnet wurde, detektiert, und wobei die Korrekturwerterzeugungseinheit den Korrekturwert basierend auf dem Offsetfehler erzeugt.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Spannungsschätzeinheit, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis gebildet wird, einen ersten geschätzten Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands basierend auf einem Wert einer ersten Gleichspannung von der Gleichstromversorgung und dem Widerstandswert des Messwiderstands berechnet und einen zweiten geschätzten Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands basierend auf einem Wert einer zweiten Gleichspannung von der Gleichstromversorgung, der sich von dem Wert der ersten Gleichspannung unterscheidet, und dem Widerstandswert des Messwiderstands berechnet, die zweite Spannungsmesseinheit, wenn der zweite geschlossene Schaltkreis gebildet wird, einen ersten gemessenen Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands erhält, wenn die erste Gleichspannung von der Gleichstromversorgung angelegt wird, und einen zweiten gemessenen Wert der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands erhält, wenn die zweite Gleichspannung von der Gleichstromversorgung angelegt wird, die Fehlerdetektionseinheit einen Offsetfehler und einen Verstärkungsfehler, die beide der Messfehler sind, unter Verwendung des ersten gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands und des zweiten gemessenen Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, die durch die zweite Spannungsmesseinheit erhalten wurden, und des ersten geschätzten Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands und des zweiten geschätzten Werts der Spannung zwischen den Anschlüssen des Messwiderstands, die durch die Spannungsschätzeinheit berechnet wurden, detektiert, und die Korrekturwerterzeugungseinheit den Korrekturwert basierend auf dem Offsetfehler und dem Verstärkungsfehler erzeugt.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 2, umfassend eine Speichereinheit, die konfiguriert ist, um den durch die Fehlerdetektionseinheit detektierten Messfehler zu speichern, wobei die Korrekturwerterzeugungseinheit den Korrekturwert basierend auf dem in der Speichereinheit gespeicherten Messfehler erzeugt.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 5, umfassend: eine erste Leiterplatte, auf der zumindest die Isolationswiderstandswert-Detektionseinheit und die Speichereinheit bereitgestellt sind; und eine zweite Leiterplatte, die mit der ersten Leiterplatte in einer elektrisch und mechanisch entfernbaren Weise verbunden ist und auf der zumindest die Fehlerdetektionseinheit bereitgestellt ist.
Motorantriebsvorrichtung nach Anspruch 6, umfassend eine Löscheinheit, die konfiguriert ist, um den in der Speichereinheit gespeicherten Messfehler zu löschen.
Motorantriebsvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Gleichstromversorgung mit dem einen Anschluss im Gleichstromeingangsteil und dem einen Anschluss im Wechselstromausgangsteil in einer elektrisch entfernbaren Weise verbunden ist.