專利名稱：建筑機械的漏電檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及在如混合動力挖掘機、電池動力挖掘機那樣通過電池驅動電動機的 建筑機械中，檢測電動機驅動電路的漏電的漏電檢測裝置。
背景技術：
歷來，作為對混合動力汽車等的電池搭載汽車的漏電進行檢測的技術，公知的 是如在專利文獻W02007/007749中所示的那樣，在直流母線與機械的主體(接地)之間 施加正弦波、脈沖波等的試驗電壓，對其峰值進行計測的技術。在該技術中，當絕緣不良等導致的漏電發(fā)生時，漏電電阻導致試驗電壓的峰值 變得比基準值低，利用該情況，在檢測出該低峰值的情況下判定為漏電?？墒?，在將該技術應用于建筑機械(例如挖掘機。以下，以該例子進行說明) 的情況下產(chǎn)生如下問題。挖掘機構成為，在履帶式的下部行進體上，圍繞與地面鉛直的軸旋轉自由地搭 載有上部旋轉體，在該上部旋轉體安裝了作業(yè)配件。在這里，在并用發(fā)動機動力和電池動力的混合動力挖掘機、僅將電池作為動力 源的電池動力挖掘機中，使上部旋轉體旋轉的旋轉電動機通過逆變器而被驅動。逆變器具有多個開關元件，在旋轉操作時該開關元件變?yōu)榻油ǘ蔀槟孀兤鞴?作狀態(tài)，旋轉電動機被通電。反之而言，當不進行旋轉操作時，逆變器不工作，旋轉電動機不被通電。而且，當旋轉電動機不被通電時，也不能使用上述技術進行漏電檢測。也就是說，產(chǎn)生不能在旋轉停止狀態(tài)下進行漏電檢測的問題。這是如下基于旋轉電動機特有的情況的設定所導致的，即，在旋轉停止時，例 如在坡道中上部旋轉體以不由于自重而向下旋轉的方式利用旋轉制動器確實地停止保 持，另一方面，為了節(jié)能而切斷向電動機的通電。作為其對策，考慮在旋轉電動機的工作中，即在運轉中進行漏電檢測，但由于 旋轉電動機的工作/停止的反復進行，電池電壓劇烈地變動。因此在這次，雖然沒有漏 電卻判定為是漏電狀態(tài)等的錯誤檢測發(fā)生的可能性變高。該問題不限于旋轉電動機，在挖掘機或其它建筑機械中，在被逆變器驅動、并 且在停止狀態(tài)下被切斷通電的其它所有電動機中產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種漏電檢測裝置，在具備通過電池經(jīng)由逆變器驅動電動機的電動 機驅動電路的建筑機械中，能夠在電動機停止狀態(tài)下進行電動機驅動電路的漏電檢測。本發(fā)明的建筑機械的漏電檢測裝置具備電動機驅動電路，通過電池經(jīng)由逆變 器驅動電動機，上述逆變器構成為，在操作單元被操作時，對上述電動機通電并驅動電 動機，在操作單元沒有被操作時，切斷向上述電動機的通電。進而，漏電檢測裝置具備信號輸出單元，對上述電動機驅動電路和機械的主體(body)之間施加漏電檢測用的 電壓信號；信號檢測單元，對該信號輸出單元輸出的電壓信號進行檢測；電動機工作檢 測單元，對上述電動機是工作狀態(tài)還是停止狀態(tài)進行檢測；以及判定單元，基于由上述 信號檢測單元檢測出的信號判定漏電的有無，并且該判定單元構成為，在滿足(A)進行了將上述電池連接于上述逆變器的電源起動操作，(B)上述電動機是停止狀態(tài)，(C)針對漏電的有無的判定還1次都沒進行過，的條件時，與上述操作單元的操 作無關地使上述逆變器工作而成為電動機通電狀態(tài)，在該狀態(tài)下判定漏電的有無。根據(jù)本發(fā)明，將有電源起動操作、電動機停止、以及在電源起動后漏電的有無 的判定還1次都沒進行過作為條件，在操作停止狀態(tài)下強制地使逆變器工作而對電動機 通電，進行漏電檢測。因此，針對像旋轉電動機那樣在操作停止狀態(tài)下通電被切斷的電 動機驅動電路，能夠不受電池電壓的變動而進行正確的漏電判定。而且，由于是電源剛起動之后的只有1次的漏電檢測，所以不會產(chǎn)生過度地使 作業(yè)開始延遲而使作業(yè)效率下降的弊害。此外，本發(fā)明優(yōu)選在上述結構中，上述判定單元構成為，對作為通過上述信號 檢測單元檢測出的電壓信號的峰值是設定值以下(表示漏電的信號)的低峰值時間、以及 超過設定值(表示正常的信號)的高峰值時間分別進行計數(shù)，在上述低峰值時間的計數(shù)值 為設定值以上的情況下判定為是漏電狀態(tài)，在上述高峰值時間的計數(shù)值為設定值以上的 情況下判定為不是漏電狀態(tài)。由此，能夠排除暫時的噪聲的影響，更正確地進行漏電/ 正常的判定?？墒?，漏電有無的判定通常在操作者沒有認識到的狀態(tài)下進行，因此有在判定 處理中開始操作而電動機成為工作狀態(tài)的可能性。在該情況下，優(yōu)選在上述任一個結構中，上述判定單元構成為，在漏電的有無 的判定中，在通過上述電動機工作檢測單元檢測出上述電動機的工作時，使判定休止。 在該情況下，由于在判定處理的開始后在電動機工作時使漏電有無的判定休止，因此能 夠防止電池電壓的變動的影響導致的錯誤檢測。此外，本發(fā)明優(yōu)選在上述任一個結構中，上述判定單元構成為，針對旋轉電動 機的驅動電路進行漏電的有無的判定，其中，該旋轉電動機對搭載在下部行進體上的上 部旋轉體進行旋轉驅動。


圖1是作為本發(fā)明的應用對象的混合動力挖掘機的驅動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的框結 構圖。圖2是本發(fā)明的實施方式的電動機驅動電路的漏電檢測裝置的系統(tǒng)結構圖。圖3是用于說明根據(jù)同裝置的判定的流程的流程圖。
具體實施例方式在實施方式中，將并用發(fā)動機動力和電池動力的混合動力挖掘機作為應用對象。
在圖1中表示混合動力挖掘機的通常的驅動/控制系統(tǒng)的框結構。在發(fā)動機1連接有液壓泵2，該液壓泵2的吐出油經(jīng)由控制閥3供給到液壓致 動器(動臂用、斗桿用、鏟斗用的各液壓缸以及行進液壓馬達。在這里作為一個而表 示)4。另一方面，發(fā)動機1的輸出經(jīng)由增速機構5施加到發(fā)電電動機6，在該發(fā)電電動 機6制造的電力經(jīng)由控制電壓和電流的控制裝置7而蓄積在電池8，并且經(jīng)由逆變器9施 加到旋轉用電動機10。此外，發(fā)電電動機6適時地通過電池8的蓄電力而發(fā)揮電動機作用，對發(fā)動機1 進行支援。在旋轉用電動機10設置有將同電動機10保持為停止狀態(tài)的旋轉制動器11，在該 旋轉制動器11被解除了的狀態(tài)下，旋轉用電動機10的轉動力經(jīng)由旋轉用減速機構12傳 遞到挖掘機的上部旋轉體，同旋轉體向左或向右旋轉。這時，通過旋轉用電動機10的轉動，電池8的電壓變動，當在后述的漏電判定 中產(chǎn)生該電池變動時，有產(chǎn)生錯誤檢測的可能性。13是作為操作單元的旋轉用操作控制桿，基于來自該操作控制桿13的操作信 號，從控制器14對逆變器9輸出指令信號，控制旋轉用電動機10。圖2表示該漏電檢測裝置的系統(tǒng)結構。在實施方式中，采用如下結構，即，在通過電池8經(jīng)由逆變器9驅動旋轉用電動 機10的電動機驅動電路中，對同電路和未圖示的機械的主體(接地)之間的漏電進行檢 測。再有，機械的主體在挖掘機的情況下指的是上部旋轉體的上框架，經(jīng)由旋轉軸 承、下部行進體而被接地。圖2中，15、15是電動機驅動電路的直流母線，16、16是設置在直流母線15、 15的電池連接用的繼電器(relay)(接點)，17是逆變器9的電容器，18是逆變器9的開 關元件，IOa是逆變器9和旋轉用電動機10之間的三相交流電線。此外，r表示由于漏 電而產(chǎn)生的漏電電阻。在該電動機驅動電路中，在開關元件18的導通的情況下，逆變器9變?yōu)楣ぷ鳡?態(tài)，旋轉電動機10被通電，并且對應于操作控制桿13的操作而被驅動。該裝置由如下單元構成漏電檢測用信號輸出單元19，將漏電檢測用的電壓信 號(例如是特定頻率的脈沖電壓)施加到電動機驅動電路、例如直流母線15、15和主體 之間；信號檢測單元20，對該電壓信號進行檢測；漏電狀態(tài)判定單元21;警報器22， 在漏電判定時基于來自該漏電狀態(tài)判定單元21的信號而發(fā)出警報；控制桿操作檢測單元 23，對操作控制桿13的操作的有無進行檢測；以及旋轉電動機控制器24，基于來自漏電 狀態(tài)判定單元21的信號，通過開關元件18對逆變器9進行工作/停止控制。該旋轉電動機控制器24基于來自控制桿操作檢測單元23的信號，在控制桿操作 時解除旋轉制動器11，在非操作時使其工作。漏電狀態(tài)判定單元21基于在信號檢測單元20檢測到的信號的峰值、和旋轉用電 動機10的工作(控制桿操作)的有無，判定漏電/非漏電。在這里，旋轉用電動機10如上述那樣基于控制桿13的操作進行工作。因此，通過檢測出該操作控制桿13的操作的有無，能夠間接地檢測出電動機10的工作的有無。因此在該裝置中構成為，代替電動機工作狀態(tài)，而通過控制桿操作檢測單元 (例如電位器)23檢測操作控制桿13的操作的有無，將該信號作為電動機工作狀態(tài)信號輸 入到漏電狀態(tài)判定單元21。漏電狀態(tài)判定單元21在滿足(A)進行了將電池8連接于逆變器18的電源起動操作，(B)旋轉電動機10是停止狀態(tài)，(C)針對漏電的有無的判定還1次都沒進行過，的條件時，通過旋轉電動機控制 器24使逆變器9工作而成為電動機通電狀態(tài)，在該狀態(tài)下進行漏電的有無的判定。再有，即使旋轉電動機10通過逆變器9的工作而成為通電狀態(tài)，只要沒有控制 桿操作，在同電動機10就不產(chǎn)生扭矩。也就是說，僅是旋轉電動機10被通電，仍是在 扭矩0停止的狀態(tài)。上述(A)的電源起動操作指的是通過未圖示的發(fā)動機開關的導通操作，圖2中的 繼電器16、16導通工作的情況。此外，作為具體的判定的方法，基于檢測出的信號(脈沖電壓)的峰值在漏電狀 態(tài)下為設定值以下，在非漏電狀態(tài)下超過設定值的情況，對變?yōu)樵O定值以下的時間(低 峰值時間)、以及超過設定值的時間(高峰值時間)分別進行計數(shù)，在低峰值時間的計數(shù) 值為針對低峰值時間計數(shù)值的設定值以上的情況下判定為是漏電狀態(tài)，在高峰值時間的 計數(shù)值是針對高峰值時間計數(shù)值的設定值以上的情況下判定為不是漏電狀態(tài)(非漏電狀 態(tài)=正常)。再有，低峰值時間、高峰值時間是連續(xù)地檢測出低峰值、高峰值的時間也可， 是根據(jù)低峰值、高峰值的脈沖數(shù)而算出的時間也可。而且，在判定中，在通過控制桿操作檢測單元23檢測出控制桿操作(電動機工 作)的情況下，由于有電池電壓的變動，所以有錯誤檢測的擔憂，中斷低峰值時間和高 峰值時間的計數(shù)(使漏電檢測休止)。通過圖3的流程圖說明利用該漏電狀態(tài)判定單元21的漏電判定處理的詳細。在該流程中，首先，在經(jīng)過判定處理的步驟(步驟Sl 22)之后，在步驟S23 中判斷在電源起動之后是否已經(jīng)進行了判定。在這里，當成為“否”(1次都沒進行過判定)時，通過圖2的旋轉電動機控制 器24，逆變器9的開關元件18被導通，逆變器9變?yōu)楣ぷ鳡顟B(tài)，即旋轉電動機10被通電 而成為能夠進行漏電檢測的狀態(tài)，之后進行步驟Sl以后的判定處理。另一方面，當在步驟S23中成為“是”(已經(jīng)判定完成)時，停止逆變器工作輸 出，判定處理結束。從步驟Sl起依次進行說明。A.在判定中沒有控制桿操作的情況下在步驟Sl中判斷是否有控制桿操作，在沒有操作(否)的情況下進入漏電檢測 流程，在有操作的情況下進入漏電檢測休止流程。再有，在圖3的流程中，“計數(shù)值”指的是低峰值時間或高峰值時間的計數(shù)值，
“檢測計數(shù)值”是低峰值時間的計數(shù)值，“檢測設定值”是用于判斷是否是低峰值的閾值，“解除計數(shù)值”是高峰值時間的計數(shù)值，“解除設定值”是用于判斷是否是高峰值 的閾值。此外，關于計數(shù)值的“計數(shù)值1”是現(xiàn)在的計數(shù)值，“計數(shù)值2”是保存的過去 的計數(shù)值，“檢測計數(shù)設定值”是關于檢測計數(shù)值的閾值，“解除計數(shù)設定值”是關于 解除計數(shù)值的閾值。在漏電檢測流程中，首先，在步驟S2中重置控制桿操作時間的計數(shù)值，轉移到 步驟S3 ο在步驟S3中，判斷檢測出的脈沖的峰值是否比檢測設定值小(是否表示漏電)， 當為“是”(漏電)時，為了對低峰值時間進行計數(shù)，在步驟S4中進行檢測計數(shù)值1的 加法，在步驟S5中進行解除計數(shù)值1、2的重置之后，轉移到步驟S6。另一方面，在步驟S3中為“否”(檢測脈沖峰值>檢測設定值)的情況下，轉 移到步驟S7，判斷檢測出的脈沖峰值是否比解除設定值大，在為“是”的情況下以步驟 S8 —步驟S9 —步驟S6的方式前進，在為“否”的情況下進入步驟S6。在步驟S8中為了計數(shù)高峰值時間而進行解除計數(shù)值1的加法，在步驟S9分別進 行檢測計數(shù)值1、2的重置。在步驟S6中將低峰值時間的計數(shù)值(檢測計數(shù)值1、2的合計值)與作為成為漏 電判斷的基準的計數(shù)值的檢測判斷值進行比較，如果前者大的話在步驟SlO中判定為有 漏電，在步驟Sll中使圖2的警報器23工作而對操作者通知漏電發(fā)生，之后轉移到步驟 S23。相對于此，如果低峰值時間的計數(shù)值比檢測判斷值小的話(在步驟S6中為 “否”的情況下)，在步驟S12中將高峰值時間的計數(shù)值(解除計數(shù)值1、2的合計值)
與成為漏電檢測解除判斷的基準的解除判斷值比較，當前者大(“是”)時在步驟S13中 判定為無漏電，然后轉移到步驟S23，在“否”的情況下直接轉移到步驟S23。B.在判定中有控制桿操作的情況下當在步驟Sl中成為“是”(有控制桿操作)時，為了中斷漏電檢測，首先，在 步驟S14中，判斷從計數(shù)開始至中斷為止的低峰值時間的計數(shù)值(檢測計數(shù)值1)是否比 作為閾值的檢測計數(shù)設定值1大，在為“否”(小)的情況下在步驟S15中清除該計數(shù) 值，在為“是”(大)的情況下在步驟S16中進行計數(shù)值的保存(將檢測計數(shù)值1加到檢 測計數(shù)值2)。接著在步驟S17中，判斷從計數(shù)開始至中斷為止的高峰值時間的計數(shù)值(解除計 數(shù)值1)是否比作為閾值的解除計數(shù)設定值大，在為“否”(小)的情況下在步驟S18中 清除該解除計數(shù)值1，在為“是”(大)的情況下在步驟S19中進行計數(shù)值的保存(將解 除計數(shù)值1加到解除計數(shù)值2)。在步驟S20中，被加上控制桿操作時間的計數(shù)值，在步驟S21中比較該計數(shù)值和 作為針對控制桿操作時間的閾值的控制桿操作時間設定值。在這里，在為“是”(計數(shù)值>設定值)的情況下，在步驟S22中重置檢測計數(shù) 值1、2以及解除計數(shù)值1、2，之后向步驟S23轉移，在“否”的情況下直接向步驟S23 轉移。而且，僅在步驟S23中為“否”(未判定)的情況下，輸出逆變器工作輸出，進行從步驟Sl起的判定處理。像這樣，根據(jù)該漏電檢測裝置，將有電源起動操作、旋轉電動機10停止、以及 在電源起動后漏電的有無的判定還1次都沒進行過作為條件，強制地使逆變器9工作而對 旋轉電動機10通電，進行漏電檢測。因此，針對在停止狀態(tài)下通電被切斷的旋轉電動機 驅動電路，能夠不受電池電壓的變動而進行正確的漏電判定。而且，由于是電源剛起動之后的只有1次的漏電檢測，所以不會產(chǎn)生過度地使 作業(yè)開始延遲而使作業(yè)效率下降的弊害。此外，在步驟S4 S12中，對作為通過信號檢測單元20檢測出的電壓信號的峰 值是設定值以下(表示漏電的信號)的低峰值時間、以及作為設定值以上(表示正常的信 號)的高峰值時間分別進行計數(shù)，在低峰值時間的計數(shù)值為設定值以上的情況下判定為 是漏電狀態(tài)，在高峰值時間為設定值以上的情況下判定為不是漏電狀態(tài)。因此，能夠排 除暫時的噪聲的影響，更正確地進行漏電/正常的判定。進而，在判定處理的開始之后在通過控制桿操作而旋轉電動機10工作時，使漏 電有無的判定休止(中斷)。因此，能夠防止電池電壓的變動的影響導致的錯誤檢測。在該情況下，在步驟S14 S21中，在從低峰值時間、高峰值時間的各計數(shù)開始 至電動機工作引起的中斷為止的計數(shù)值是設定值以上的情況下，防備中斷后而保存計數(shù) 值，在不足設定值的情況下由于判定材料不足而清除計數(shù)值，并且在低峰值時間和高峰 值時間的計數(shù)的中斷持續(xù)設定時間以上的情況下，已經(jīng)不應該使用過去的數(shù)據(jù)而清除該 計數(shù)值因為采用該結構，所以能夠提高判定的精度?？墒牵谏鲜鰧嵤┓绞街?，采用通過控制桿操作檢測單元23來檢測旋轉電動機 10的工作狀態(tài)的結構，但直接檢測旋轉電動機10的工作也可。此外，本發(fā)明不局限于混合動力挖掘機，在僅將電池作為動力源的電池動力挖 掘機中、此外在挖掘機以外的搭載了電池的建筑機械中也能夠與上述同樣地實施。盡管通過參考附圖中的優(yōu)選的實施方式描述了本發(fā)明，但需要注意的是在不脫 離本發(fā)明的技術方案所要求的范圍的情況下可以進行等價變更和替代。
權利要求
1.一種建筑機械的漏電檢測裝置，具備電動機驅動電路，通過電池經(jīng)由逆變器驅動電動機，該逆變器構成為，在操作單元 被操作時，對所述電動機通電并驅動電動機，在操作單元沒有被操作時，切斷向所述電 動機的通電；信號輸出單元，對所述電動機驅動電路和所述建筑機械的主體之間施加漏電檢測用 的電壓信號；信號檢測單元，對所述信號輸出單元輸出的電壓信號進行檢測；電動機工作檢測單元，對所述電動機是工作狀態(tài)還是停止狀態(tài)進行檢測；以及判定單元，基于由所述信號檢測單元檢測出的信號判定漏電的有無，該判定單元構 成為，在滿足下述條件時，與所述操作單元的操作無關地使所述逆變器工作而成為電動 機通電狀態(tài)，在該狀態(tài)下判定漏電的有無(A)進行了將所述電池連接于所述逆變器的電源起動操作，(B)所述電動機是停止狀態(tài)，(C)針對漏電的有無的判定還1次都沒進行過。
2.根據(jù)權利要求1所述的建筑機械的漏電檢測裝置，其中，所述判定單元構成為，對 作為通過所述信號檢測單元檢測出的電壓信號的峰值是設定值以下的低峰值時間、以及 超過設定值的高峰值時間分別進行計數(shù)，在所述低峰值時間的計數(shù)值為設定值以上的情 況下判定為是漏電狀態(tài)，在所述高峰值時間的計數(shù)值為設定值以上的情況下判定為不是 漏電狀態(tài)。
3.根據(jù)權利要求1所述的建筑機械的漏電檢測裝置，其中，所述判定單元構成為，在 漏電的有無的判定中，在通過所述電動機工作檢測單元檢測出所述電動機的工作時，使 判定休止。
4.根據(jù)權利要求1所述的建筑機械的漏電檢測裝置，其中，所述判定單元構成為，針 對旋轉電動機的驅動電路判定漏電的有無，其中，該旋轉電動機對搭載在下部行進體上 的上部旋轉體進行旋轉驅動。
全文摘要
本發(fā)明涉及建筑機械的漏電檢測裝置。將有電源起動操作、電動機停止、以及在電源起動后漏電的有無的判定還1次都沒進行過作為條件，強制地使逆變器工作而對電動機通電，進行漏電檢測。
文檔編號G01R31/02GK102012472SQ20101027532
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月6日 優(yōu)先權日2009年9月7日
發(fā)明者鹿兒島昌之 申請人:神鋼建設機械株式會社