JP2011250515A

JP2011250515A - 駆動回路の異常検出装置

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Publication number: JP2011250515A
Application number: JP2010118558A
Authority: JP
Inventors: Shigenori Aoki; 茂徳青木; Satohiko Ishida; 聡彦石田; Takenori Hiroki; 武則廣木
Original assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Current assignee: Hitachi Construction Machinery Co Ltd
Priority date: 2010-05-24
Filing date: 2010-05-24
Publication date: 2011-12-08
Anticipated expiration: 2030-05-24
Also published as: JP5519403B2

Abstract

【課題】駆動回路における正極側開閉器での溶着、負極側開閉器での溶着、蓄電装置の正極側での漏電、蓄電装置の負極側での漏電をすべて検出でき、かつ、正極側開閉器での溶着、負極側開閉器での溶着、蓄電装置の正極側での漏電、蓄電装置の負極側での漏電を検出するための装置に要するスペースと部品点数を削減できるようにすること。
【解決手段】駆動回路２０に設けられた第１抵抗器４０、第１接続部４１、第２抵抗器４２Ａ、第３抵抗器４２Ｂ、第２接続部４３を備え、第１差動アンプ４４Ａで検出された第２抵抗器４２Ａの両端間の電圧から正極側開閉器２４Ａでの溶着とバッテリ２１（蓄電装置）の正極と電動モータ１２の間での漏電との両方の発生の真否を判定し、第２差動アンプ４４Ｂで検出された第３抵抗器４２Ｂの両端間の電圧から負極側開閉器２４Ｂでの溶着とバッテリ２１の負極と電動モータ１２の間での漏電との両方の発生の真否を判定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電動モータなどの電動要素を駆動する駆動回路の異常検出装置に関する。

この種の駆動回路の異常検出装置の種類としては、その駆動回路に備えられた開閉器（コンタクタ）の溶着を検出する溶着検出装置と、漏電を検出する漏電検出装置とがある。

溶着検出装置が備えられる駆動回路は、直列接続された複数の電池を有する第１，第２電池群（電池ユニット）が直列接続されたバッテリと、このバッテリの正極に接続された正極側コンタクタと、バッテリの負極に接続された負極側コンタクタと、これらのコンタクタを制御する開閉器制御手段とを備えている。この駆動回路に対し溶着検出装置は、第１電池群と第２電池群との接続点に対する正極側コンタクタの負荷側電圧を検出する電圧検出手段と、この電圧検出手段により検出された電圧を用いて正極側コンタクタでの溶着の有無または負極側コンタクタでの溶着の有無を判定する演算手段とを備えている。（特許文献１参照）

漏電検出装置は、電池とアースとの間に設けられた第１，第２漏電検知用抵抗器と、これら第１，第２漏電検知用抵抗器に漏電電流が流れることによって生じる電圧降下を検出する第１，第２差動アンプと、これら第１，第２差動アンプから得られる第１，第２漏電検知用抵抗器のそれぞれの電圧を用いて、電池の正極側での漏電の有無と、電池の負極側での漏電の有無を判定する演算手段とを備えている。（特許文献２参照）

特開２００７−２５８１０９公報実開平６−２９０１号公報

前述した溶着検出装置と漏電検出装置は、駆動回路に対し別個に設けられている。電気自動車、電動式産業機械などの電動式機械には、それら溶接検出装置および漏電検出装置以外にも補助的な装置が多数搭載されているので、各装置の設置スペースの確保のしやすさの観点から、各装置は小型であることが好ましい。

本発明は前述の事情を考慮してなされたものであり、その目的は、駆動回路における正極側開閉器での溶着、負極側開閉器での溶着、蓄電装置の正極側での漏電、蓄電装置の負極側での漏電をすべて検出することができ、かつ、正極側開閉器での溶着、負極側開閉器での溶着、蓄電装置の正極側での漏電、蓄電装置の負極側での漏電を検出するための装置に要するスペースと部品点数を削減することができる駆動回路の異常検出装置を提供することにある。

前述の目的を達成するために本発明に係る駆動回路の異常検出装置は次のように構成されている。

〔１〕本発明に係る駆動回路の異常検出装置は、直列接続された複数の蓄電素子を有する蓄電装置と、この蓄電装置に接続された電動要素と、前記蓄電装置の正極と前記電動要素の間に介在する正極側開閉器と、前記蓄電装置の負極と前記電動要素の間に介在する負極側開閉器と、前記正極側開閉器と前記負極側開閉器を制御する開閉器制御手段とを備えた駆動回路に設けられ、この駆動回路の異常を検出する異常検出装置において、前記複数の電池のうちの直列接続された一部である第１電池群の負極と、その一部を除く残りの電池からなる第２電池群の正極との間に接続された第１抵抗器と、この第１抵抗器を電位の安定した所定個所に接続する第１接続部と、前記電動要素に並列接続され、かつ前記蓄電装置の正極側に一端が接続された第２抵抗器と、前記電動要素に並列接続され、かつ前記第２抵抗器の他端に前記第２抵抗器に直列接続され、かつ前記第２抵抗器と反対側の端が前記蓄電装置の負極側に接続された第３抵抗器と、前記第２抵抗器の負極側と前記第３抵抗器の正極側の間から導出され、前記第１接続部と同じ電位となる個所に接続された第２接続部と、前記第２接続部から前記蓄電装置の正極側における前記第２抵抗器の両端間の電圧を検出する第１電圧検出手段と、前記第２接続部から前記蓄電装置の負極側における前記第３抵抗器の両端間の電圧を検出する前記第２電圧検出手段と、前記駆動回路が異常かどうかを判定する演算手段とを備え、前記演算手段は、前記第１電圧検出手段により検出された正極側検出電圧を用いて前記正極側開閉器に溶着が生じていないかどうかと、前記蓄電装置の正極と前記電動要素の間から電位の安定した所定個所に漏電が生じていないかどうかとを判定するとともに、前記第２電圧検出手段により検出された負極側検出電圧を用いて前記負極側開閉器に溶着が生じていないかどうかと、前記蓄電装置の負極と前記電動要素の間から電位の安定した所定個所に漏電が生じていないかどうかとを判定するよう設定されていることを特徴とする。

この「〔１〕」に記載の駆動回路の異常検出装置において、演算手段は、第１電圧検出手段により検出された第２抵抗器の両端間の検出電圧を用いて、正極側開閉器に溶着が生じているかどうかと、蓄電装置の正極と電動要素の間に漏電が生じているかどうかとを判定するとともに、第２電圧検出手段により検出された第３抵抗器の両端間の検出電圧を用いて、負極側開閉器に溶着が生じているかどうかと、蓄電装置の負極と電動要素の間に漏電が生じているかどうかとを判定する。これによって、駆動回路における正極側開閉器での溶着、負極側開閉器での溶着、蓄電装置の正極側での漏電、蓄電装置の負極側での漏電をすべて検出することができる。

また、「〔１〕」に記載の異常検出装置において、第１抵抗器は第１接続部を介して電位の安定した所定個所に接続され、第２，第３抵抗器は第２接続部を介して、第１接続部と同じ電位の個所に接続されている。これによって、第２抵抗器および第１電圧検出手段は、正極側開閉器に溶着が生じているかどうかの判定に用いる検出電圧を得るための抵抗器および電圧検出手段と、蓄電装置の正極と電動モータの間に漏電が生じているかどうかの判定に用いる検出電圧を得るための抵抗器および電圧検出手段との両方を兼ねることができる。同様に、第３抵抗器および第２電圧検出手段は、負極側開閉器に溶着が生じているかどうかの判定に用いる検出電圧を得るための抵抗器および電圧検出手段と、蓄電装置の負極と電動モータの間に漏電が生じているかどうかの判定に用いる検出電圧を得るための抵抗器および電圧検出手段との両方を兼ねることができる。そして、演算手段は、第１電圧検出手段により検出された第２抵抗器の両端間の検出電圧を用いて、正極側開閉器に溶着が生じているかどうかと、蓄電装置の正極と電動要素の間に漏電が生じているかどうかとを判定するとともに、第２電圧検出手段により検出された第３抵抗器の両端間の検出電圧を用いて、負極側開閉器に溶着が生じているかどうかと、蓄電装置の負極と電動要素の間に漏電が生じているかどうかとを判定するよう設定されている。これらによって、正極側開閉器での溶着、負極側開閉器での溶着、蓄電装置の正極側での漏電、蓄電装置の負極側での漏電を検出するための装置に要するスペースと部品点数を、溶着検出装置と漏電検出装置を別個に駆動回路に設ける場合よりも削減することができる。

〔２〕本発明に係る駆動回路の異常検出装置は、「〔１〕」に記載の駆動回路の異常検出装置において、前記演算手段は、前記開閉器制御手段に対して前記正極側開閉器と前記負極側開閉器の両方を開くことが指令された時点から所定時間後に、電力供給を断って停止するよう設定されているとともに、前記所定時間中に、前記正極側開閉器に溶着が生じているかどうかの判定と前記負極側開閉器に溶着が生じているかどうかの判定とを行うよう設定されていることを特徴とする。

この「〔２〕」に記載の駆動回路の異常検出装置において、開閉器制御手段に対して正極側開閉器と負極側開閉器の両方を開くことが指令された時点から、演算手段は正極側開閉器に溶着が生じているかどうかの判定と負極側開閉器に溶着が生じているかどうかの判定とを行う。この際、正極側開閉器が溶着で開かなければ、開いたときとは異なる検出電圧が第１電圧検出手段により検出され、その検出電圧に基づき演算手段は正極側開閉器に溶着が生じていると判定することができる。同様に、負極側開閉器が溶着で開かなければ、開いたときとは異なる検出電圧が第２電圧検出手段により検出され、その検出電圧に基づき演算手段は負極側開閉器に溶着が生じていると判定することができる。

本発明に係る駆動回路の異常検出装置によれば、前述のように、駆動回路における正極側開閉器での溶着、負極側開閉器での溶着、蓄電装置の正極側での漏電、蓄電装置の負極側での漏電をすべて検出することができ、かつ、正極側開閉器での溶着、負極側開閉器での溶着、蓄電装置の正極側での漏電、蓄電装置の負極側での漏電を検出するための装置に要するスペースと部品点数を、溶着検出装置と漏電検出装置を別個に駆動回路に設ける場合よりも削減することができる。

本発明の一実施形態に係る異常検出装置が搭載される油圧ショベルの左側面図である。図１に示した電動モータの駆動回路、および、この駆動回路に設けられた本発明の一実施形態に係る異常検出装置の電気回路図である。図２に示した異常検出装置が駆動回路中のコンタクタの溶着を検出する際の異常検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。図２に示した異常検出装置が駆動回路での漏電を検出する際の異常検出装置の動作の流れを示すフローチャートである。駆動回路の正極側に漏電が生じた状態と同等の電気回路図である。

本発明の一実施形態に係る駆動回路の異常検出装置について図１〜図５を用いて説明する。

本実施形態に係る駆動回路は、図１に示す油圧ショベル１に設けられている。この油圧ショベル１は、履帯２ａを駆動して走行する走行体２と、この走行体２に旋回ベアリング（図示してない）を介して結合している旋回体３と、旋回体３の前部の略中央に設けられたフロント作業装置４とを有する。旋回体３は、フロント作業装置４の左側方に設けられたキャブ３ａと、旋回体３の後端部を形成しているカウンタウェイト３ｃと、キャブ３ａの後方からカウンタウェイト３ｃの間に亘って形成された機械室３ｂとを有する。フロント作業装置４は、バックホウタイプであり、旋回体３の前部に上下方向に回動自在に結合しているブーム４ａと、このブーム４ａに回動自在に結合しているアーム４ｂと、このアーム４ｂに回動自在に結合しているバケット４ｃとを有する。

旋回体３は旋回装置１０により駆動されるようになっている。この旋回装置１０は、相反する２方向に回転可能な油圧モータ１１と、この油圧モータ１１に伝動可能に接続されており、相反する２方向に回転可能な電動モータ１２（三相交流モータ）と、油圧モータ１１および電動モータ１２を制動するメカニカルブレーキ１３と、電動モータ１２に伝動可能に接続された減速機１４とを備えている。減速機１４は前出の旋回ベアリング（図示してない）の内周面に設けられたリングギアに伝動可能に接続されている。

油圧ショベル１は、図２に示す駆動回路２０を備えている。この駆動回路２０は、直列接続された複数の電池（蓄電要素）を有するバッテリ２１（蓄電装置）と、このバッテリ２１に接続された電動要素である前出の電動モータ１２と、バッテリ２１の正極と電動モータ１２の間に介在し励磁および減磁により開閉する正極側開閉器２４Ａと、バッテリ２１の負極と電動モータ１２の間に介在し励磁および減磁により開閉する負極側開閉器２４Ｂと、正極側開閉器２４Ａと負極側開閉器２４Ｂとを備えている。この駆動回路２０において、バッテリ２１の電力はインバータ回路２８を介して電動モータ１２に供給されるようになっている。また、バッテリ２１には、チョッパ回路２５、コンデンサ２７、放電用抵抗器２６が接続されている。インバータ回路２８、チョッパ回路２５、コンデンサ２７、放電用抵抗器２６は、互いに並列接続されている。チョッパ回路２５は、バッテリ２１の電圧を電動モータ１２の駆動に要する電圧まで上昇させるものである。インバータ回路２８は、チョッパ回路２５からの直流電圧を３相の交流電圧に変換して電動モータ１２に出力するとともに、電動モータ１２の回転速度を制御するものである。コンデンサ２７は、チョッパ回路２５からインバータ回路２８への電力の電圧を平滑するものである。放電用抵抗器２６は、バッテリ２１とインバータ回路２８とが電気的に遮断された状態において、コンデンサ２７に蓄えられた電荷を放出するものである。

なお、バッテリ２１の電圧が電動モータ１２の駆動に十分なものである場合、チョッパ回路２５は不要である。本実施形態においては、電動モータ１２の駆動に十分な電圧のバッテリを用いるよりも、チョッパ回路によりバッテリの電圧を上昇させる方が安価なため、チョッパ回路が採用されている。

バッテリ２１の正極とチョッパ回路２５の間において、突入電流防止用抵抗器２２と突入電流防止用開閉器２３とが正極側開閉器２４Ａに対し並列接続されている。これら突入電流防止用抵抗器２２と突入電流防止用開閉器２３は直列接続されている。

また、駆動回路２０はコントローラ３０を備えており、このコントローラ３０は処理装置３１を備えている。処理装置３１は、制御プログラムを実行するＣＰＵ（Central Processing Unit）、このＣＰＵに実行される制御プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）、ＣＰＵにより生成された処理情報の一時記憶および消去を行うＲＡＭ（Random Access Memory）等を備えたものであり、ＲＯＭに記憶された制御プログラムにより設定された手段である開閉器制御処理手段３１ａを備えている。処理装置３１には、正極側開閉器２４Ａ、負極側開閉器２４Ｂ、突入電流防止用開閉器２３を開閉させる開閉器駆動回路３２が接続されており、この開閉器駆動回路３２を開閉器制御処理手段３１ａが制御するようになっている。つまり、開閉器駆動回路３２と開閉器制御処理手段３１ａは正極側開閉器２４Ａ、負極側開閉器２４Ｂ、突入電流防止用開閉器を制御する開閉器制御手段を構成している。

処理装置３１にはキースイッチ６０が接続されている。処理装置３１はそのキースイッチ６０のオン・オフに連動するように構成されており、キースイッチ６０のオンを契機に、開閉器制御処理手段３１ａは開閉器駆動回路３２に、正極側開閉器２４Ａ、負極側開閉器２４Ｂ、突入電流防止用開閉器２３を、予め設定された順番で閉じさせる処理を開始するよう設定されている。具体的には、キースイッチ６０がオンすると、はじめに正極側開閉器２４Ａ、負極側開閉器２４Ｂ、突入電流防止用開閉器２３のうちの突入電流防止用開閉器２３と負極側開閉器２４Ｂとを開閉器駆動回路３２に閉じ、次に、予め設定された蓄電時間の経過後に開閉器駆動回路３２に突入電流防止用開閉器２３が開くとともに正極側開閉器２４Ａが閉じるよう設定されている。蓄電時間は、コンデンサ２７の電圧が所定値以上になるのに十分な時間として予め設定されたものである。突入電流防止用開閉器２３が蓄電時間の経過まで閉じ、この間は正極側開閉器２４Ａが開いていることによって、突入電流防止用抵抗器２２を介して電流を小さくした状態でコンデンサ２７に電荷が蓄えられ、これにより、正極側開閉器２４Ａが閉じたときに、正極側開閉器２４Ａに溶着を生じさせるほどの過剰な電流（突入電流）がコンデンサ２７に流れ込むことが防止される。

このように構成された電動モータ１２の駆動回路２０に対し、本実施形態に係る異常検出装置が設けられている。この異常検出装置は、バッテリ２１の複数の電池のうちの直列接続された一部である第１電池群２１ａの負極と、その一部を除く残りの電池からなる第２電池群２１ｂの正極との間に接続された第１抵抗器４０と、この第１抵抗器４０を、電位の安定した所定個所、例えば油圧ショベル１の車体に接続する第１接続部４１（シャーシアース）と、電動モータ１２に並列接続され、かつバッテリ２１の正極側に一端が接続された第２抵抗器４２Ａと、電動モータ１２に並列接続され、かつ第２抵抗器４２Ａの他端側で第２抵抗器４２Ａに直列接続された第３抵抗器４２Ｂと、第２抵抗器４２Ａの負極側の端部（他端側）と第３抵抗器４２Ｂの正極側の端部の間から導出されて、第１接続部４１と同じ電位の個所である車体に接続された第２接続部４３（シャーシアース）とを備えている。

第２接続部４３からバッテリ２１の正極側における第２抵抗器４２Ａの両端には、第１差動アンプ４４Ａが接続されている。この第１差動アンプ４４Ａは第２抵抗器４２Ａの両端間の電圧を増幅して出力するものであり、第２接続部４３からバッテリ２１の正極側における第２抵抗器４２Ａの両端間の電圧（正極側検出電圧）を検出する第１電圧検出手段である。第２接続部４３からバッテリ２１の負極側における第３抵抗器４２Ｂの両端には、第２差動アンプ４４Ｂが接続されている。この第２差動アンプ４４Ｂは第３抵抗器４２Ｂの両端間の電圧を増幅して出力するものであり、第２接続部４３から負極側における第３抵抗器４２Ｂの両端間の電圧（負極側検出電圧）を検出する第２電圧検出手段である。

第１差動アンプ４４Ａと第２差動アンプ４４Ｂは、コントローラ３０に備えられたアイソレーション回路３３に接続されている。このアイソレーション回路３３は駆動回路２０において電動モータ１２の駆動のために高電圧の電力が使用される駆動系回路と、この駆動系回路の制御のための低電圧の電力が使用される制御系回路とを絶縁するものである。また、このアイソレーション回路３３はＡ／Ｄ変換器３４に接続されている。このＡ／Ｄ変換器３４は、第１差動アンプ４４Ａの出力信号（アナログ信号）と第２差動アンプ４４Ｂの出力信号（アナログ信号）とをアイソレーション回路３３を介して入力し、デジタル信号に変換して処理装置３１に出力するものである。

処理装置３１は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムにより設定された手段である第１溶着判定手段３１ｂと第２溶着判定手段３１ｃとを備えている。第１溶着判定手段３１ｂは、Ａ／Ｄ変換器３４からのデジタル信号に示された第２抵抗器４２Ａの両端間の電圧（正極側検出電圧）を用いて、正極側開閉器２４Ａに溶着が生じているかどうかを判定するものであり、具体的には、予め設定された電圧値である正極側溶着用設定電圧よりも高い場合に、正極側開閉器２４Ａが溶着していると判定するようになっている。また、第２溶着判定手段３１ｃは、Ａ／Ｄ変換器３４からのデジタル信号に示された第３抵抗器４２Ｂの両端間の電圧（負極側検出電圧）を用いて負極側開閉器２４Ｂでの溶着の有無を判定するものであり、具体的には、予め設定された電圧値である負極側溶着用設定電圧よりも低い場合に、負極側開閉器２４Ｂが溶着していると判定するようになっている。処理装置３１はさらに、ＲＯＭに記憶された制御プログラムにより設定された手段である第１漏電判定手段３１ｄと第２漏電判定手段３１ｅとを備えている。第１漏電判定手段３１ｄは、正極側検出電圧を用いてバッテリ２１の正極と電動モータ１２の間に漏電が生じていないかどうかを判定するものであり、具体的には、予め設定された電圧値である正極側漏電用設定電圧よりも低い場合に、バッテリ２１の正極と電動モータ１２の間に漏電が生じていると判定するようになっている。また、第２漏電判定手段３１ｅは、負極側検出電圧を用いてバッテリ２１の負極と電動モータ１２の間に漏電が生じていないかどうかを判定するものであり、具体的には、予め設定された電圧値である負極側漏電用設定電圧よりも高い場合に、バッテリ２１の負極と電動モータ１２の間に漏電が生じていると判定するようになっている。

このように第１溶着判定手段３１ｂ、第２溶着判定手段３１ｃ、第１漏電判定手段３１ｄ、第２漏電判定手段３１ｅを備えた処理装置３１は、第１差動アンプ４４Ａ（第１電圧検出手段）により検出された正極側検出電圧を用いて正極側開閉器２４Ａに溶着が生じていないかどうかの判定と、バッテリ２１の正極と電動モータ１２の間に漏電が生じていないかどうかの判定とを行うとともに、第２電圧検出手段により検出された負極側検出電圧を用いて負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じていないかどうかの判定と、バッテリ２１の負極と電動モータ１２の間に漏電が生じていないかどうかの判定とを行うよう設定された演算手段である。

処理装置３１には、電力が供給されなくなっても記憶内容が消去されず、かつ、記憶内容を所定の消去方式により消去可能な補助記憶装置３５が接続されている。本実施形態において、補助記憶装置３５はＥＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM）である。この補助記憶装置３５には、第１溶着判定手段３１ｂにより正極側開閉器２４Ａでの溶着と判定されたことを示す正極側溶着エラーログ、第２溶着判定手段３１ｃにより負極側開閉器２４Ｂでの溶着と判定されたことを示す負極側溶着エラーログ、第１漏電判定手段３１ｄによりバッテリ２１の正極側での漏電と判定されたことを示す正極側漏電エラーログ、第２漏電判定手段３１ｅによりバッテリ２１の負極側での漏電と判定されたことを示す負極側漏電エラーログが、第１溶着判定手段３１ｂ、第２溶着判定手段３１ｃ、第１漏電判定手段３１ｄ、第２漏電判定手段３１ｅのそれぞれにより書き込まれるようになっている。

処理装置３１には表示装置５０が接続されている。処理装置３１は、ＲＯＭに記憶された制御プログラムにより設定された手段である表示指令手段３１ｆを備えている。この表示指令手段３１ｆは、表示装置５０に対し表示内容に相応する種類の指令信号を出力するものである。その指令信号の種類には、正極側溶着エラーログ、負極側溶着エラーログ、正極側漏電エラーログ、負極側漏電エラーログのそれぞれに予め対応付けられたものが含まれている。

処理装置３１の開閉制御処理手段３１ａは、キースイッチ６０のオフを検出したときに、すなわち、開閉器制御手段に対して正極側開閉器２４Ａと負極側開閉器２４Ｂの両方を開くことが指令されたときに、開閉器駆動回路３２に正極側開閉器２４Ａ、負極側開閉器２４Ｂおよび突入電流防止用開閉器２３のすべてを開いた状態に制御する処理を行うよう設定されている。また、処理装置３１は、キースイッチ６０のオフを検出した時点、すなわち、開閉器制御手段に対して正極側開閉器２４Ａと負極側開閉器２４Ｂの両方を開くことが指令された時点から所定時間後に電力供給を断って停止するよう設定されている。その所定時間の間に、処理装置３１の第１溶着判定手段３１ｂおよび第２溶着判定手段３１ｃは、正極側開閉器２４Ａに溶着が生じているかどうかの判定と、負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じているかの判定とを行うよう設定されている。

本実施形態に係る異常検出装置の動作について、（１）溶着の検出に関する動作、（２）漏電の検出に関する動作、に分けて次に説明する。

（１）溶着の検出に関する動作の流れについて
図３に示すように、処理装置３１がキースイッチ６０のオフを検出すると、処理装置３１の開閉器制御処理手段３１ａは、開閉器駆動回路３２を制御して正極側開閉器２４Ａと負極側開閉器２４Ｂの両方を開く（ステップＳ１）。次に、処理装置３１は、第１差動アンプ４４Ａにより増幅された第２抵抗器４２Ａの両端間の電圧（正極側検出電圧）に相応する正極側検出電圧信号を、アイソレーション回路３３とＡ／Ｄ変換器３４を介して入力する。同様に、第２差動アンプ４４Ｂにより増幅された第３抵抗器４２Ｂの両端間の電圧（負極側検出電圧）に相応する負極側検出電圧信号も、アイソレーション回路３３とＡ／Ｄ変換器３４を介して入力する。つまり、第２抵抗器４２Ａおよび第３抵抗器４２Ｂのそれぞれの両端間の電圧を検出する（ステップＳ２）。

次に、処理装置３１の第１溶着判定手段３１ｂは、正極側検出電圧が正極側溶着用設定電圧よりも高いかどうか、すなわち、正極側開閉器２４Ａに溶着が生じているかどうかを判定する（ステップＳ３）。このとき、正極側検出電圧が正極側溶着用設定電圧よりも高い場合に、正極側開閉器２４Ａに溶着が生じていると判定し（ステップＳ３でＹＥＳ）、補助記憶装置３５に、正極側開閉器２４Ａでの溶着を示す正極側溶着エラーログを記録する（ステップＳ５）。

また、処理装置３１の第１溶着判定手段３１ｂは正極側検出電圧が正極側溶着用設定電圧以下である場合に、正極側開閉器２４Ａに溶着が生じていないと判定する（ステップＳ３でＮＯ）。この場合、処理装置３１の第２溶着判定手段３１ｃは、負極側検出電圧が溶着用設定電圧よりも低いかどうか、すなわち、負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じているかどうかを判定する（ステップＳ４）。このとき、負極側検出電圧が負極側溶着用設定電圧よりも低い場合に「負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じていると判定し（ステップＳ４でＹＥＳ）、補助記憶装置３５に、負極側開閉器２４Ｂでの溶着を示す負極側溶着エラーログを記録する（ステップＳ６）。

第２溶着判定手段３１ｃは負極側検出電圧が負極側溶着用設定電圧以上である場合に、負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じていないと判定する（ステップＳ４でＮＯ）。この場合、第１溶着判定手段３１ｂと第２溶着判定手段３１ｃのどちらも、それに対応する開閉器に溶着が生じていないと判定したことになり、正極側と負極側のどちらの溶着エラーログも補助記憶装置３５に記録されない。

ここまでに説明したステップＳ１〜ステップＳ５の処理、ステップＳ１〜ステップＳ６の処理、または、ステップＳ１〜ステップＳ４の処理は、キースイッチ６０のオフの検出した時点から行われ、それらの処理を終了した後に処理装置３１は電力供給を自ら遮断して停止する。

キースイッチ６０がオンされて処理装置３１が起動すると、この処理装置３１の表示指令手段３１ｆは、補助記憶装置３５に溶着エラーログが記録されているかどうか、溶着エラーログが記録されている場合には正極側溶着エラーログか負極側溶着エラーログかを判定する（ステップＳ８）。正極側溶着エラーログが補助記憶装置３５に記録されていた場合、表示指令手段３１ｆはその正極側溶着エラーログに対応する指令信号を表示装置５０に出力し、これにより表示装置５０は正極側開閉器２４Ａが溶着していることを報知する警報表示を行う（ステップＳ９）。また、負極側溶着エラーログが補助記憶装置３５に記録されていた場合、表示指令手段３１ｆはその負極側溶着エラーログに対応する指令信号を表示装置５０に出力し、これにより表示装置５０は負極側開閉器２４Ｂが溶着していることを報知する警報表示を行う（ステップＳ９）。また、正極側溶着エラーログと負極側溶着エラーログの両方が補助記憶装置３５に記録されていた場合、表示指令手段３１ｆは正極側溶着エラーログおよび負極側溶着エラーログのそれぞれに対応する指令信号を表示装置５０に出力し、これにより表示装置５０は正極側開閉器２４が溶着していることを報知する警報表示と、負極側開閉器２４Ｂが溶着していることを報知する警報表示との両方を行う（ステップＳ９）。このように警告表示を行って異常検出装置の溶着の検出に関する動作が終了する。また、正極側と負極側のどちらの溶着エラーログも補助記憶装置３５に記録されていない場合、表示装置５０は警報表示を行わず、これで異常検出装置の溶着の検出に関する動作は終了する。

（２）漏電の検出に関する動作の流れについて
図４に示すように、キースイッチ６０がオンされると（ステップＳ２１）、処理装置３１が起動する。そして、処理装置３１の表示指令手段３１ｆは、補助記憶装置３５に漏電エラーログが記録されているかどうか、漏電エラーログが記録されている場合には正極側漏電エラーログか負極側漏電エラーログかを判定する（ステップＳ２２）。正極側漏電エラーログが補助記憶装置３５に記録されていた場合、表示指令手段３１ｆはその正極側漏電エラーログに対応する指令信号を表示装置５０に出力し、これにより表示装置５０はバッテリ２１の正極と電動モータ１２との間、すなわち駆動回路２０の正極側に漏電が生じていることを示す警報表示を行う（ステップＳ２３）。また、負極側漏電エラーログが補助記憶装置３５に記録されていた場合、表示指令手段３１ｆはその負極側漏電エラーログに対応する指令信号を表示装置５０に出力し、これにより表示装置５０はバッテリ２１の負極と電動モータ１２との間、すなわち駆動回路２０の負極側に漏電が生じていることを示す警報表示を行う（ステップＳ２３）。また、正極側漏電エラーログと負極側漏電エラーログの両方が補助記憶装置３５に記録されていた場合、表示指令手段３１ｆはそれら正極側漏電エラーログおよび負極側漏電エラーログのそれぞれに対応する指令信号を表示装置５０に出力し、これにより表示装置５０はバッテリ２１の駆動回路２０の正極側と負極側の両側に漏電が生じていることを示す警報表示を行う（ステップＳ２３）。また、正極側と負極側のどちらの漏電エラーログも補助記憶装置３５に記録されていない場合、表示装置５０は警報表示を行わない。

次に、処理装置３１の開閉器制御処理手段３１ａは、正極側開閉器２４Ａと負極側開閉器２４Ｂを閉じるための処理を行う。これにより、はじめに正極側開閉器２４Ａ、負極側開閉器２４Ｂ、突入電流防止用開閉器２３のうちの突入電流防止用開閉器と負極側開閉器２４Ｂとを開閉器駆動回路３２に閉じ、その後、予め設定された蓄電時間が経過した時点で突入電流防止用開閉器２３を開くとともに正極側開閉器２４Ａを閉じる。つまり、正極側開閉器２４Ａと負極側開閉器２４Ｂの両方が閉じた状態となる（ステップＳ２４）。

次に、処理装置３１は、第１差動アンプ４４Ａにより増幅された第２抵抗器４２Ａの両端間の電圧（正極側検出電圧）に相応する正極側検出電圧信号を、アイソレーション回路３３とＡ／Ｄ変換器３４を介して入力する。同様に、第２差動アンプ４４Ｂにより増幅された第３抵抗器４２Ｂの両端間の電圧（負極側検出電圧）に相応する負極側検出電圧信号も、アイソレーション回路３３とＡ／Ｄ変換器３４を介して入力する。つまり、第２抵抗器４２Ａ、第３抵抗器４２Ｂのそれぞれの両端間の電圧を検出する（ステップＳ２５）。

次に、処理装置３１の第１漏電判定手段３１ｄは、正極側検出電圧が正極側漏電用設定電圧よりも低いかどうか、すなわち、バッテリ２１の正極と電動モータ１２との間に漏電が生じているかどうかを判定する（ステップＳ２６）。このとき、正極側検出電圧が正極側漏電用設定電圧よりも低い場合に、バッテリ２１の正極と電動モータ１２との間に漏電が生じていると判定し（ステップＳ２６でＹＥＳ）、補助記憶装置３５に、駆動回路２０の正極側での漏電を示す正極側漏電エラーログを記録する（ステップＳ２７）。次に、処理装置３１の表示指令手段３１ｆは、その正極側漏電エラーログに対応する指令信号を表示装置５０に出力し、これにより表示装置５０はバッテリ２１の正極と電動モータ１２との間、すなわち駆動回路２０の正極側に漏電が生じていることを報知する警報表示を開始する、または、ステップＳ２３で警報表示を開始した後である場合には、その警報表示を継続する（ステップＳ２８）。これで異常検出装置の漏電の検出に関する動作が終了する。

また、処理装置３１の第１漏電判定手段３１ｄは正極側検出電圧が正極側漏電用設定電圧以上である場合に、駆動回路２０の正極側に漏電が生じていないと判定する（ステップＳ２６でＮＯ）。この場合、処理装置３１の第２漏電判定手段３１ｅは、負極側検出電圧が負極側漏電用設定電圧よりも高いかどうか、すなわち、バッテリ２１の負極と電動モータ１２との間に漏電が生じているかどうかを判定する（ステップＳ２９）。このとき、負極側検出電圧が負極側漏電用設定電圧よりも高い場合に、バッテリ２１の負極と電動モータ１２との間に漏電が生じていると判定し（ステップＳ２９でＹＥＳ）、補助記憶装置３５に、駆動回路２０の負極側の漏電を示す負極側漏電エラーログを記録する（ステップＳ３０）。次に、処理装置３１の表示指令手段３１ｆは、その負極側漏電エラーログに対応する指令信号を表示装置５０に出力し、これにより表示装置５０はバッテリ２１の負極と電動モータ１２との間、すなわち駆動回路２０の負極側に漏電が生じていることを報知する警報表示を開始する、または、ステップＳ２３で警報表示を開始した後である場合には、その警報表示を継続する（ステップＳ３１）。これで、異常検出装置の漏電の検出に関する動作が終了する。

また、第２漏電判定手段３１ｅは負極側検出電圧が負極側漏電用設定電圧以下である場合に、駆動回路２０の負極側に漏電が生じていないと判定する（ステップＳ２９でＮＯ）。この場合、第１漏電判定手段３１ｄと第２漏電判定手段３１ｅのどちらも、それに対応する極側に漏電が生じていないと判定したことになり、正極側および負極側のどちらの漏電エラーログも補助記憶装置３５に記録されず、警報表示も行われず、異常検出装置の漏電の検出に関する動作が終了する。

異常検出装置により漏電が検出される場合としては、バッテリ２１の正極とインバータ回路２８との間が油圧ショベル１の車体に短絡した場合が挙げられる。この場合、駆動回路２０の正極側から車体の電気抵抗に抗して共通グランドに電流が漏れる状態となり、この状態を電気回路で描くと、図５に示すように、バッテリ２１の正極側に位置する第２抵抗器４２Ａの一端を、車体の電気抵抗に相当するもの抵抗器１００を介して接地した電気回路となる。この電気回路において、第２抵抗器４２Ａと抵抗器１００は並列接続されているため、第２抵抗器４２Ａの両端間の電圧は短絡しなかった場合よりも低くなり、これに伴い処理装置３１の第１漏電判定手段３１ｄは、ステップＳ２６の処理において正極側検出電圧が正極側漏電用設定電圧よりも低い、すなわち駆動回路２０の正極側に漏電が生じていると判定する。

逆に、バッテリ２１の負極とインバータ回路２８との間が油圧ショベル１の車体に短絡した場合は、第３抵抗器４２Ｂの両端間の電圧は短絡しなかった場合よりも高くなり、これに伴い処理装置３１の第２漏電判定手段３１ｅは、ステップＳ２９の処理において負極側検出電圧が負極側漏電用設定電圧よりも高い、すなわち負極側に漏電が生じていると判定する。

本実施形態に係る異常検出装置によれば次の効果を得られる。

本実施形態に係る異常検出装置において、処理装置３１は、第１差動アンプ４４Ａ（第１電圧検出手段）により検出された第２抵抗器４２Ａの両端間の正極側検出電圧を用いて、正極側開閉器２４Ａに溶着が生じていないかどうかの判定と、バッテリ２１の正極と電動モータ１２の間に漏電が生じていないかどうかの判定とを行うとともに、第２差動アンプ４４Ｂ（第２電圧検出手段）により検出された第３抵抗器４２Ｂの両端間の負極側検出電圧を用いて、負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じていないかどうかの判定と、バッテリ２１の負極と電動モータ１２の間に漏電が生じていないかどうかの判定とを行う。これによって、電動モータ１２の駆動回路２０における正極側開閉器２４Ａでの溶着、負極側開閉器２４Ｂでの溶着、バッテリ２１の正極と電動モータ１２の間での漏電、バッテリ２１の負極と電動モータ１２の間での漏電をすべて検出することができる。

本実施形態に係る異常検出装置において、第１抵抗器４０は第１接続部４１を介して電位の安定した処理個所としての車体に接続され、第２抵抗器４２Ａと第３抵抗器４２Ｂは第２接続部４３を介して、第１接続部４１と同じ電位の個所である車体に接続されている。これによって、第２抵抗器４２Ａおよび第１差動アンプ４４Ａ（第１電圧検出手段）は、正極側開閉器２４Ａに溶着が生じているかどうかの判定に用いる正極側検出電圧を得るための抵抗器および電圧検出手段と、バッテリ２１の正極と電動モータ１２の間に漏電が生じているかどうかの判定に用いる正極側検出電圧を得るための抵抗器および電圧検出手段との両方を兼ねることができる。同様に、第３抵抗器４２Ｂおよび第２差動アンプ４４Ｂ（第２電圧検出手段）は、負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じていないかどうかの判定に用いる負極側検出電圧を得るための抵抗器および電圧検出手段と、バッテリ２１の負極と電動モータ１２の間に漏電が生じていないかどうかの判定に用いる負極側検出電圧を得るための抵抗器および電圧検出手段との両方を兼ねることができる。そして、処理装置３１（演算手段）は、第１差動アンプ４４Ａ（第１電圧検出手段）により検出された正極側検出電圧を用いて正極側開閉器２４Ａに溶着が生じているかどうかの判定と、バッテリ２１の正極と電動モータ１２の間に漏電が生じているかどうかの判定とを行うとともに、第２差動アンプ４４Ｂ（第２電圧検出手段）により検出された負極側検出電圧を用いて負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じていないかどうかの判定と、バッテリ２１の負極と電動モータ１２の間に漏電が生じていないかどうかの判定とを行うよう設定されている。これらによって、正極側開閉器２４Ａでの溶着、負極側開閉器での溶着、バッテリの正極側での漏電、バッテリの負極側での漏電を検出するための装置に要するスペースと部品点数を、溶着検出装置と漏電検出装置を別個に駆動回路ける場合よりも削減することができる。

なお、前述の実施形態においては、図３に示すように、第１溶着判定手段３１ｂが正極側開閉器２４Ａに溶着が生じていないと判定した場合（ステップＳ３でＮＯの場合）に、第２溶着判定手段３１ｃが負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じているかどうかの判定（ステップＳ４）を行うよう設定されているが、本発明はこれに限定されるものではなく、第２溶着判定手段３１ｃが負極側開閉器２４Ｂに溶着が生じていないと判定した場合に、第１溶着判定手段３１ｂが正極側開閉器２４Ａに溶着が生じているかどうかの判定を行うよう設定されていてもよい。

前述の実施形態においては、蓄電装置がバッテリ２１であったが、本発明における蓄電装置はバッテリに限定されるものではなく、直列接続された複数のコンデンサ（蓄電要素）を有するキャパシタであってもよい。

１２電動モータ（電動要素）
２０駆動回路
２１バッテリ（蓄電装置）
２１ａ第１電池群
２１ｂ第２電池群
２４Ａ正極側開閉器
２４Ｂ負極側開閉器
３０コントローラ
３１処理装置
３１ａ開閉器制御処理手段
３１ｂ第１溶着判定手段
３１ｃ第２溶着判定手段
３１ｄ第１漏電判定手段
３１ｅ第２漏電判定手段
３１ｆ表示指令手段
３２開閉器駆動回路
３５補助記憶装置
４０第１抵抗器
４１第１接続部
４２Ａ第２抵抗器
４２Ｂ第３抵抗器
４３第２接続部
４４Ａ第１差動アンプ（第１電圧検出手段）
４４Ｂ第２差動アンプ（第２電圧検出手段）
５０表示装置
６０キースイッチ

Claims

直列接続された複数の蓄電素子を有する蓄電装置と、この蓄電装置に接続された電動要素と、前記蓄電装置の正極と前記電動要素の間に介在する正極側開閉器と、前記蓄電装置の負極と前記電動要素の間に介在する負極側開閉器と、前記正極側開閉器と前記負極側開閉器を制御する開閉器制御手段とを備えた駆動回路に設けられ、この駆動回路の異常を検出する異常検出装置において、
前記複数の電池のうちの直列接続された一部である第１電池群の負極と、その一部を除く残りの電池からなる第２電池群の正極との間に接続された第１抵抗器と、
この第１抵抗器を電位の安定した所定個所に接続する第１接続部と、
前記電動要素に並列接続され、かつ前記蓄電装置の正極側に一端が接続された第２抵抗器と、
前記電動要素に並列接続され、かつ前記第２抵抗器の他端に前記第２抵抗器に直列接続され、かつ前記第２抵抗器と反対側の端が前記蓄電装置の負極側に接続された第３抵抗器と、
前記第２抵抗器の負極側と前記第３抵抗器の正極側の間から導出され、前記第１接続部と同じ電位となる個所に接続された第２接続部と、
前記第２接続部から前記蓄電装置の正極側における前記第２抵抗器の両端間の電圧を検出する第１電圧検出手段と、
前記第２接続部から前記蓄電装置の負極側における前記第３抵抗器の両端間の電圧を検出する前記第２電圧検出手段と、
前記駆動回路が異常かどうかを判定する演算手段とを備え、
前記演算手段は、前記第１電圧検出手段により検出された正極側検出電圧を用いて前記正極側開閉器に溶着が生じていないかどうかと、前記蓄電装置の正極と前記電動要素の間から電位の安定した所定個所に漏電が生じていないかどうかとを判定するとともに、前記第２電圧検出手段により検出された負極側検出電圧を用いて前記負極側開閉器に溶着が生じていないかどうかと、前記蓄電装置の負極と前記電動要素の間から電位の安定した所定個所に漏電が生じていないかどうかとを判定するよう設定されている
ことを特徴とする駆動回路の異常検出装置。
請求項１に記載の駆動回路の異常検出装置において、
前記演算手段は、前記開閉器制御手段に対して前記正極側開閉器と前記負極側開閉器の両方を開くことが指令された時点から所定時間後に、電力供給を断って停止するよう設定されているとともに、前記所定時間中に、前記正極側開閉器に溶着が生じているかどうかの判定と前記負極側開閉器に溶着が生じているかどうかの判定とを行うよう設定されている
ことを特徴とする駆動回路の異常検出装置。