專利名稱：建筑機械的漏電檢測裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及在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，作為在混合動力汽車等的電池搭載汽車中，對通過電池經由逆變 器驅動電動機的電動機驅動電路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。可是，在以電池電力驅動電動機的建筑機械中，特別是在挖掘機(混合動力挖 掘機、電池動力挖掘機)中，頻繁地進行致動器的操作/停止，電池電壓每次都劇烈變 動，因此試驗電壓的峰值也受其影響而容易變動。因此，當將該技術直接轉用到挖掘機等的建筑機械中的電動機驅動電路時，雖 然沒有漏電卻判定為是漏電狀態等的錯誤檢測發生的可能性高。
發明內容
本發明提供一種建筑機械的漏電檢測裝置，能夠防止電池電壓的變動導致的錯 誤檢測，進行正確的漏電檢測。本發明的建筑機械的漏電檢測裝置具備電動機驅動電路，通過電池經由逆變 器驅動電動機，而且具備信號輸出單元，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，對上述電動機是否處于工作狀態進行檢測；以及判定單 元，判定上述漏電的有無。該判定單元構成為，將通過上述電動機工作檢測單元檢測出 上述電動機沒有工作的情況作為條件，基于由上述信號檢測單元檢測出的信號判定漏電 的有無。根據本發明，由于在成為電池電壓的變動的原因的電動機的工作中使漏電檢測 休止，所以即使在混合動力挖掘機、電池動力挖掘機那樣的頻繁地進行電動機的工作/ 停止的建筑機械中，也能夠防止錯誤檢測，進行正確的漏電檢測。此外，本發明優選在上述結 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，在上述低峰值時間的計數值為設定值以上的情況下判定為是漏電 狀態，在上述高峰值時間的計數值為設定值以上的情況下判定為不是漏電狀態，另一方 面，在判定中在通過上述電動機工作檢測單元檢測出電動機的工作的情況下，中斷上述 低峰值時間和高峰值時間的計數。
此外，本發明優選在上述結構中，上述判定單元構成為，在從上述低峰值時間 和高峰值時間的計數開始至中斷為止的計數值是設定值以上的情況下保存該計數值，在 是不足設定值的情況下清除計數值。此外，本發明優選在上述任一個結構中，上述判定單元構成為，在上述低峰值 時間和高峰值時間的計數的中斷持續了設定時間以上的情況下，清除該計數值。 在這里，在關于上述判定單元的優選情況下，對作為通過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，在低峰值時間的計數值為設定值以上的 情況下判定為是漏電狀態，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。 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。此外，在從低峰值時間、高峰值時間的各計數開始至電動機工作導致的中斷為 止的計數值是設定值以上的情況下，防備中斷后而保存計數值，在不足設定值的情況下 由于判定材料不足而清除計數值，或者，在低峰值時間和高峰值時間的計數的中斷持續 設定時間以上的情況下，已經不應該使用過去的數據了，因此清除該計數值，通過采用 上述結構，從而能夠提高判定的精度。
圖1是作為本發明的應用對象的混合動力挖掘機的驅動系統和控制系統的框結 構圖。圖2是本發明的實施方式的電動機驅動電路的漏電檢測裝置的系統結構圖。圖3是用于說明根據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/控制系統的框結構。在發動機1連接有液壓泵2，該液壓泵2的吐出油經由控制閥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，發動機1的輸出經由增速機構5施加到發電電動機6，在該發電電動 機6制造的電力經由控制電壓和電流的控制裝置7而蓄積在電池8，并且經由逆變器9施 加到旋轉用電動機10。此外，發電電動機6適時地通過電池8的蓄電力發揮電動機作用，對發動機1進 行支援。在旋轉用電動機10設置有將同電動機10保持為停止狀態的旋轉制動器11，在該 旋轉制動器11被解除了的狀態下，旋轉用電動機10的轉動力經由旋轉用減速機構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 中產生該電池變動時，有產生錯誤檢測的可能性。
13是作為旋轉操作單元的操作控制桿，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結構。在實施方式中，采用如下結構，即，在通過電池8經由逆變器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 電而產生的漏電電阻。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；漏電狀態判定單元21;警報器22， 在漏電判定時基于來自該漏電狀態判定單元21的信號而發出警報；以及控制桿操作檢測 單元23，對操作控制桿13的操作的有無進行檢測。漏電狀態判定單元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，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信號輸 入到漏電狀態判定單元21。漏電狀態判定單元21基于檢測出的信號(脈沖電壓)的峰值在漏電狀態下為 設定值以下，在非漏電狀態下超過設定值的情況，對變為設定值以下的時間(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，在低峰值時間的計數值為針 對低峰值時間計數值的設定值以上的情況下判定為是漏電狀態，在高峰值時間的計數值 是針對高峰值時間計數值的設定值以上的情況下判定為不是漏電狀態(非漏電狀態=正 常)。再有，低峰值時間、高峰值時間是連續地檢測出低峰值、高峰值的時間也可， 是根據低峰值、高峰值的脈沖數而算出的時間也可。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(使漏電檢測休止)。在圖3中表示根據該漏電狀態判定單元21的漏 電判定的詳細。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，“計數值”指的是低峰值時間或高峰值時間的計數值，
“檢測計數值”是低峰值時間的計數值，“檢測設定值”是用于判斷是否是低峰值的閾 值，“解除計數值”是高峰值時間的計數值，“解除設定值”是用于判斷是否是高峰值 的閾值。
此外，關于計數值的“計數值1”是現在的計數值，“計數值2”是保存的過去 的計數值，“檢測計數設定值”是關于檢測計數值的閾值，“解除計數設定值”是關于 解除計數值的閾值。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，在步驟S4中進行檢測計數值1的 加法，在步驟S5中進行解除計數值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中為了計數高峰值時間而進行解除計數值1的加法，在步驟S9分別進 行檢測計數值1、2的重置。在步驟S6中將低峰值時間的計數值(檢測計數值1、2的合計值)與作為成為 漏電判斷的基準的計數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生，之后返回步驟 Si。相對于此，如果低峰值時間的計數值比檢測判斷值小的話(在步驟S6中為 “否”的情況下)，在步驟12中將高峰值時間的計數值(解除計數值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，然后返回步驟Si，在“否”的情況下直接返回步驟Si。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，判斷從計數開始至中斷為止的低峰值時間的計數值(檢測計數值1)是否比 作為閾值的檢測計數設定值1大，在為“否”(小)的情況下在步驟S15中清除該計數 值，在為“是”(大)的情況下在步驟S16中進行計數值的保存(將檢測計數值1加到檢 測計數值2)。接著在步驟S17中，判斷從計數開始至中斷為止的高峰值時間的計數值(解除計 數值1)是否比作為閾值的解除計數設定值大，在為“否”(小)的情況下在步驟S18中 清除該解除計數值1，在為“是”(大)的情況下在步驟S19中進行計數值的保存(將解 除計數值1加到解除計數值2)。在步驟S20中，被加上控制桿操作時間的計數值，在步驟S21中比較該計數值和 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”(計數值>設定值)的情況下，在步驟S22中重置檢測計數 值1、2以及解除計數值1、2，之后轉移到步驟S6，在“否”的情況下直接轉移到步驟S6。像這樣，根據該漏電檢測裝置，在成為電池電壓的變動的原因的電動機10的工 作中，使漏電檢測休止。因此，即使在該實施方式中舉出的混合動力挖掘機、電池動力 挖掘機那樣的頻繁地進行電動機的工作/停止的建筑機械中，也能夠防止錯誤檢測，進 行正確的漏電檢測。在這里，在步驟S4 S12中，對作為檢測出的脈沖電壓的峰值為設定值以下 (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，在低峰值時間的計數值為設定值以上的情況下判定為是漏電狀態，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。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。此外，在步驟S14 S21中，在從低峰值時間、高峰值時間的各計數開始至電 動機工作導致的中斷為止的計數值是設定值以上的情況下，防備中斷后而保存計數值， 在不足設定值的情況下由于判定材料不足而清除計數值，并且在低峰值時間和高峰值時 間的計數的中斷持續設定時間以上的情況下，已經不應該使用過去的數據而清除該計數 值，因為采用該結構，所以能夠提高判定的精度。其它實施方式(1)在發電電動機6通過電池電力而發揮電動機作用(發電機輔助作用)的情況 下，也有電池電壓變動而產生漏電錯誤檢測的可能性，因此采用在該發電電動機6的工 作中使判定休止的結構也可。(2)本發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選的 實施方式描述了本發明，但需要注意的是在不脫 離本發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，其中，具有電動機驅動電路，通過電池經由逆變器驅動電動機；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，對所述電動機是否處于工作狀態進行檢測；以及判定單元，判定所述漏電的有無，該判定單元構成為，將通過所述電動機工作檢測 單元檢測出的所述電動機沒有工作的情況作為條件，基于由所述信號檢測單元檢測出的 信號來判定漏電的有無。
2.根據權利要求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，在所述低峰值時間的計數值為設定值以上的情 況下判定為是漏電狀態，在所述高峰值時間的計數值為設定值以上的情況下判定為不是 漏電狀態，另一方面，在判定中在通過所述電動機工作檢測單元檢測出電動機的工作的 情況下，中斷所述低峰值時間和高峰值時間的計數。
3.根據權利要求2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 從所述低峰值時間和高峰值時間的計數開始至中斷為止的計數值是設定值以上的情況下 保存該計數值，在是不足設定值的情況下清除計數值。
4.根據權利要求2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 所述低峰值時間和高峰值時間的計數的中斷持續了設定時間以上的情況下，清除該計數 值。
全文摘要
本發明涉及建筑機械的漏電檢測裝置。將基于操作控制桿的操作，通過電池電力經由逆變器驅動電動機的結構作為前提，通過漏電檢測用信號輸出單元，對連接于電池的直流母線和機械的主體之間施加漏電檢測用的電壓信號，并且通過信號檢測單元檢測該信號，基于檢測出的電壓信號的峰值判定漏電狀態的有無，并且在判定中操作控制桿被操作時，為了防止錯誤檢測，使判定休止。
文檔編號G01R31/02GK102012473SQ20101027540
公開日2011年4月13日 申請日期2010年9月6日 優先權日2009年9月7日
發明者鹿兒島昌之 申請人:神鋼建設機械株式會社