专利名称：建筑机械的漏电检测装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及在通过电池驱动电动机的建筑机械中，检测电动机驱动电路的漏电 的漏电检测装置。
背景技术：
历来，作为在混合动力汽车等的电池搭载汽车中，对通过电池经由逆变 器驱动电动机的电动机驱动电路的漏电进行检测的技术，公知的是如在专利文献 W02007/007749中所示的那样，在直流母线与主体(接地)之间施加正弦波、脉冲波等 的试验电压，对其峰值进行计测的技术。在该技术中，当绝缘不良等导致的漏电发生时，漏电电阻导致试验电压的峰值 变得比基准值低，利用该情况，在检测出该低峰值的情况下判定为漏电。可是，在以电池电力驱动电动机的建筑机械中，特别是在挖掘机(混合动力挖 掘机、电池动力挖掘机)中，频繁地进行致动器的操作/停止，电池电压每次都剧烈变 动，因此试验电压的峰值也受其影响而容易变动。因此，当将该技术直接转用到挖掘机等的建筑机械中的电动机驱动电路时，虽 然没有漏电却判定为是漏电状态等的错误检测发生的可能性高。
发明内容
本发明提供一种建筑机械的漏电检测装置，能够防止电池电压的变动导致的错 误检测，进行正确的漏电检测。本发明的建筑机械的漏电检测装置具备电动机驱动电路，通过电池经由逆变 器驱动电动机，而且具备信号输出单元，对上述电动机驱动电路和机械的主体(body) 之间施加漏电检测用的电压信号；信号检测单元，对该信号输出单元输出的电压信号进 行检测；电动机工作检测单元，对上述电动机是否处于工作状态进行检测；以及判定单 元，判定上述漏电的有无。该判定单元构成为，将通过上述电动机工作检测单元检测出 上述电动机没有工作的情况作为条件，基于由上述信号检测单元检测出的信号判定漏电 的有无。根据本发明，由于在成为电池电压的变动的原因的电动机的工作中使漏电检测 休止，所以即使在混合动力挖掘机、电池动力挖掘机那样的频繁地进行电动机的工作/ 停止的建筑机械中，也能够防止错误检测，进行正确的漏电检测。此外，本发明优选在上述结 构中，上述判定单元构成为，对作为通过上述信号 检测单元检测出的电压信号的峰值是设定值以下的低峰值时间、以及超过设定值的高峰 值时间分别进行计数，在上述低峰值时间的计数值为设定值以上的情况下判定为是漏电 状态，在上述高峰值时间的计数值为设定值以上的情况下判定为不是漏电状态，另一方 面，在判定中在通过上述电动机工作检测单元检测出电动机的工作的情况下，中断上述 低峰值时间和高峰值时间的计数。
此外，本发明优选在上述结构中，上述判定单元构成为，在从上述低峰值时间 和高峰值时间的计数开始至中断为止的计数值是设定值以上的情况下保存该计数值，在 是不足设定值的情况下清除计数值。此外，本发明优选在上述任一个结构中，上述判定单元构成为，在上述低峰值 时间和高峰值时间的计数的中断持续了设定时间以上的情况下，清除该计数值。 在这里，在关于上述判定单元的优选情况下，对作为通过信号检测单元检测出 的电压信号的峰值是设定值以下(表示漏电的信号)的低峰值时间、以及作为设定值以上 (表示正常的信号)的高峰值时间分别进行计数，在低峰值时间的计数值为设定值以上的 情况下判定为是漏电状态，在高峰值时间为设定值以上的情况下判定为不是漏电状态。 因此，能够排除暂时的噪声的影响，更正确地进行漏电/正常的判定。此外，在从低峰值时间、高峰值时间的各计数开始至电动机工作导致的中断为 止的计数值是设定值以上的情况下，防备中断后而保存计数值，在不足设定值的情况下 由于判定材料不足而清除计数值，或者，在低峰值时间和高峰值时间的计数的中断持续 设定时间以上的情况下，已经不应该使用过去的数据了，因此清除该计数值，通过采用 上述结构，从而能够提高判定的精度。
图1是作为本发明的应用对象的混合动力挖掘机的驱动系统和控制系统的框结 构图。图2是本发明的实施方式的电动机驱动电路的漏电检测装置的系统结构图。图3是用于说明根据同装置的判定的流程的流程图。
具体实施例方式在实施方式中，将并用发动机动力和电池动力的混合动力挖掘机作为应用对象。在图1中表示混合动力挖掘机的通常的驱动/控制系统的框结构。在发动机1连接有液压泵2，该液压泵2的吐出油经由控制阀3供给到液压致 动器(动臂用、斗杆用、铲斗用的各液压缸以及行进液压马达。在这里作为一个而表 示)4。另一方面，发动机1的输出经由增速机构5施加到发电电动机6，在该发电电动 机6制造的电力经由控制电压和电流的控制装置7而蓄积在电池8，并且经由逆变器9施 加到旋转用电动机10。此外，发电电动机6适时地通过电池8的蓄电力发挥电动机作用，对发动机1进 行支援。在旋转用电动机10设置有将同电动机10保持为停止状态的旋转制动器11，在该 旋转制动器11被解除了的状态下，旋转用电动机10的转动力经由旋转用减速机构12传 递到挖掘机的上部旋转体，同旋转体向左或向右旋转。这时，通过旋转用电动机10的转动，电池8的电压变动，当在后述的漏电判定 中产生该电池变动时，有产生错误检测的可能性。
13是作为旋转操作单元的操作控制杆，基于来自该操作控制杆13的操作信号， 从控制器14对逆变器9输出指令信号，控制旋转用电动机10。图2表示该漏电检测装置的系统结构。在实施方式中，采用如下结构，即，在通过电池8经由逆变器9驱动旋转用电动 机10的电动机驱动电路中，对同电路和未图示的机械的主体(接地)之间的漏电进行检 测。再有，机械的主体在挖掘机的情况下指的是上部旋转体的上框架，经由旋转轴 承、下部行进体而被接地。图2中，15、15是电动机驱动电路的直流母线，16、16是设置在直流母线15、 15的电池连接用的继电器(relay)(接点)，17是逆变器9的电容器，18是逆变器9的开 关元件，IOa是逆变器9和旋转用电动机10之间的三相交流电线。此外，r表示由于漏 电而产生的漏电电阻。该装置由如下单元构成漏电检测用信号输出单元19，将漏电检测用的电压信 号(例如是特定频率的脉冲电压)施加到电动机驱动电路、例如直流母线15、15和主体 之间；信号检测单元20，对该电压信号进行检测；漏电状态判定单元21;警报器22， 在漏电判定时基于来自该漏电状态判定单元21的信号而发出警报；以及控制杆操作检测 单元23，对操作控制杆13的操作的有无进行检测。漏电状态判定单元21基于在信号检测单元20检测到的信号的峰值、和旋转用电 动机10的工作的有无，判定漏电/非漏电。在这里，旋转用电动机10如上述那样基于控制杆13的操作进行工作。因此， 通过检测出该操作控制杆13的操作的有无，能够间接地检测出电动机10的工作的有无。因此在该装置中构成为，代替电动机工作状态，而通过控制杆操作检测单元 (例如电位器)23检测操作控制杆13的操作的有无，将该信号作为电动机工作状态信号输 入到漏电状态判定单元21。漏电状态判定单元21基于检测出的信号(脉冲电压)的峰值在漏电状态下为 设定值以下，在非漏电状态下超过设定值的情况，对变为设定值以下的时间(低峰值时 间)、以及超过设定值的时间(高峰值时间)分别进行计数，在低峰值时间的计数值为针 对低峰值时间计数值的设定值以上的情况下判定为是漏电状态，在高峰值时间的计数值 是针对高峰值时间计数值的设定值以上的情况下判定为不是漏电状态(非漏电状态=正 常)。再有，低峰值时间、高峰值时间是连续地检测出低峰值、高峰值的时间也可， 是根据低峰值、高峰值的脉冲数而算出的时间也可。而且，在判定中，在通过控制杆操作检测单元23检测出控制杆操作(电动机工 作)的情况下，由于有电池电压的变动，所以有错误检测的担忧，中断低峰值时间和高 峰值时间的计数(使漏电检测休止)。在图3中表示根据该漏电状态判定单元21的漏 电判定的详细。A.在判定中没有控制杆操作的情况下在步骤Sl中判断是否有控制杆操作，在没有操作(否)的情况下进入漏电检测 流程，在有操作的情况下进入漏电检测休止流程。
再有，在图3的流程中，“计数值”指的是低峰值时间或高峰值时间的计数值，
“检测计数值”是低峰值时间的计数值，“检测设定值”是用于判断是否是低峰值的阈 值，“解除计数值”是高峰值时间的计数值，“解除设定值”是用于判断是否是高峰值 的阈值。
此外，关于计数值的“计数值1”是现在的计数值，“计数值2”是保存的过去 的计数值，“检测计数设定值”是关于检测计数值的阈值，“解除计数设定值”是关于 解除计数值的阈值。在漏电检测流程中，首先，在步骤S2中重置控制杆操作时间的计数值，转移到 步骤S3 ο在步骤S3中，判断检测出的脉冲的峰值是否比检测设定值小(是否表示漏电)， 当为“是”(漏电)时，为了对低峰值时间进行计数，在步骤S4中进行检测计数值1的 加法，在步骤S5中进行解除计数值1、2的重置之后，转移到步骤S6。另一方面，在步骤S3中为“否”(检测脉冲峰值>检测设定值)的情况下，转 移到步骤S7，判断检测出的脉冲峰值是否比解除设定值大，在为“是”的情况下以步骤 S8 —步骤S9 —步骤S6的方式前进，在为“否”的情况下进入步骤S6。在步骤S8中为了计数高峰值时间而进行解除计数值1的加法，在步骤S9分别进 行检测计数值1、2的重置。在步骤S6中将低峰值时间的计数值(检测计数值1、2的合计值)与作为成为 漏电判断的基准的计数值的检测判断值进行比较，如果前者大的话在步骤SlO中判定为 有漏电，在步骤Sll中使图2的警报器23工作而对操作者通知漏电发生，之后返回步骤 Si。相对于此，如果低峰值时间的计数值比检测判断值小的话(在步骤S6中为 “否”的情况下)，在步骤12中将高峰值时间的计数值(解除计数值1、2的合计值)与
成为漏电检测解除判断的基准的解除判断值比较，当前者大(“是”)时在步骤S13中判 定为无漏电，然后返回步骤Si，在“否”的情况下直接返回步骤Si。B.在判定中有控制杆操作的情况下当在步骤Sl中成为“是”(有控制杆操作)时，为了中断漏电检测，首先，在 步骤S14中，判断从计数开始至中断为止的低峰值时间的计数值(检测计数值1)是否比 作为阈值的检测计数设定值1大，在为“否”(小)的情况下在步骤S15中清除该计数 值，在为“是”(大)的情况下在步骤S16中进行计数值的保存(将检测计数值1加到检 测计数值2)。接着在步骤S17中，判断从计数开始至中断为止的高峰值时间的计数值(解除计 数值1)是否比作为阈值的解除计数设定值大，在为“否”(小)的情况下在步骤S18中 清除该解除计数值1，在为“是”(大)的情况下在步骤S19中进行计数值的保存(将解 除计数值1加到解除计数值2)。在步骤S20中，被加上控制杆操作时间的计数值，在步骤S21中比较该计数值和 作为针对控制杆操作时间的阈值的控制杆操作时间设定值。在这里，在为“是”(计数值>设定值)的情况下，在步骤S22中重置检测计数 值1、2以及解除计数值1、2，之后转移到步骤S6，在“否”的情况下直接转移到步骤S6。像这样，根据该漏电检测装置，在成为电池电压的变动的原因的电动机10的工 作中，使漏电检测休止。因此，即使在该实施方式中举出的混合动力挖掘机、电池动力 挖掘机那样的频繁地进行电动机的工作/停止的建筑机械中，也能够防止错误检测，进 行正确的漏电检测。在这里，在步骤S4 S12中，对作为检测出的脉冲电压的峰值为设定值以下 (表示漏电的信号)的低峰值时间、以及作为设定值以上(表示正常的信号)的高峰值时 间分别进行计数，在低峰值时间的计数值为设定值以上的情况下判定为是漏电状态，在 高峰值时间为设定值以上的情况下判定为不是漏电状态。因此，能够排除暂时的噪声的 影响，更正确地进行漏电/正常的判定。此外，在步骤S14 S21中，在从低峰值时间、高峰值时间的各计数开始至电 动机工作导致的中断为止的计数值是设定值以上的情况下，防备中断后而保存计数值， 在不足设定值的情况下由于判定材料不足而清除计数值，并且在低峰值时间和高峰值时 间的计数的中断持续设定时间以上的情况下，已经不应该使用过去的数据而清除该计数 值，因为采用该结构，所以能够提高判定的精度。其它实施方式(1)在发电电动机6通过电池电力而发挥电动机作用(发电机辅助作用)的情况 下，也有电池电压变动而产生漏电错误检测的可能性，因此采用在该发电电动机6的工 作中使判定休止的结构也可。(2)本发明不局限于混合动力挖掘机，在仅将电池作为动力源的电池动力挖掘机 中、此外在挖掘机以外的搭载了电池的建筑机械中也能够与上述同样地实施。尽管通过参考附图中的优选的 实施方式描述了本发明，但需要注意的是在不脱 离本发明的技术方案所要求的范围的情况下可以进行等价变更和替代。
权利要求
1.一种建筑机械的漏电检测装置，其中，具有电动机驱动电路，通过电池经由逆变器驱动电动机；信号输出单元，对所述电动机驱动电路和所述建筑机械的主体之间施加漏电检测用 的电压信号；信号检测单元，对所述信号输出单元输出的电压信号进行检测；电动机工作检测单元，对所述电动机是否处于工作状态进行检测；以及判定单元，判定所述漏电的有无，该判定单元构成为，将通过所述电动机工作检测 单元检测出的所述电动机没有工作的情况作为条件，基于由所述信号检测单元检测出的 信号来判定漏电的有无。
2.根据权利要求1所述的建筑机械的漏电检测装置，其中，所述判定单元构成为，对 作为通过所述信号检测单元检测出的电压信号的峰值是设定值以下的低峰值时间、以及 超过设定值的高峰值时间分别进行计数，在所述低峰值时间的计数值为设定值以上的情 况下判定为是漏电状态，在所述高峰值时间的计数值为设定值以上的情况下判定为不是 漏电状态，另一方面，在判定中在通过所述电动机工作检测单元检测出电动机的工作的 情况下，中断所述低峰值时间和高峰值时间的计数。
3.根据权利要求2所述的建筑机械的漏电检测装置，其中，所述判定单元构成为，在 从所述低峰值时间和高峰值时间的计数开始至中断为止的计数值是设定值以上的情况下 保存该计数值，在是不足设定值的情况下清除计数值。
4.根据权利要求2所述的建筑机械的漏电检测装置，其中，所述判定单元构成为，在 所述低峰值时间和高峰值时间的计数的中断持续了设定时间以上的情况下，清除该计数 值。
全文摘要
本发明涉及建筑机械的漏电检测装置。将基于操作控制杆的操作，通过电池电力经由逆变器驱动电动机的结构作为前提，通过漏电检测用信号输出单元，对连接于电池的直流母线和机械的主体之间施加漏电检测用的电压信号，并且通过信号检测单元检测该信号，基于检测出的电压信号的峰值判定漏电状态的有无，并且在判定中操作控制杆被操作时，为了防止错误检测，使判定休止。
文档编号G01R31/02GK102012473SQ20101027540
公开日2011年4月13日 申请日期2010年9月6日 优先权日2009年9月7日
发明者鹿儿岛昌之 申请人:神钢建设机械株式会社