具有電力驅(qū)動裝置、接地裝置以及用于中間電路的短路裝置的工作機械的制作方法
【專利說明】具有電力驅(qū)動裝置、接地裝置以及用于中間電路的短路裝置的工作機械
[0001]本發(fā)明涉及一種具有電力驅(qū)動裝置的工作機械，尤其涉及諸如履帶式車輛、自卸卡車、采礦設(shè)備等建設(shè)機械和/或采礦機械，所述電力驅(qū)動裝置包括具有至少一個變換器的電力電子裝置，所述變換器具有由遮蓋物所遮蓋的電力連接件以用于連接電力電纜，其中，設(shè)置有可手動致動的接地裝置以使變換器接地和/或使變換器和/或與其連接的中間電路短路。在這個方面，本發(fā)明還尤其涉及這樣的變換器。
[0002]現(xiàn)今，在諸如自卸卡車、卡車、推土機之類的機動式工作機械或者諸如露天采礦機、除雪機或者瀝青切割機之類的機動式切割機中，使用具有至少一個電動機的電力驅(qū)動裝置，以便利用這種電力驅(qū)動裝置在靜液壓驅(qū)動裝置方面所具有的典型優(yōu)點，例如其效率更高且更易維修。由于顯著提高的效率，在部分顯著的功率的情況下也能夠達到明顯更低的運行成本。在此方面，能夠?qū)㈦娏︱?qū)動裝置尤其用作牽引驅(qū)動裝置，通過該牽引驅(qū)動裝置，對至少一個車輪或著陸裝置的至少一個鏈式驅(qū)動裝置進行驅(qū)動，但是為了驅(qū)動主要工作單元，也使用例如露天采礦機的銑刀。
[0003]在此方面，為了給電力驅(qū)動裝置供電，能夠設(shè)置可由例如柴油機、汽油機或燃氣機形式的內(nèi)燃機所驅(qū)動的發(fā)電機。在所述發(fā)電機和相應(yīng)電動機(通過所述電動機能夠?qū)缰懷b置的車輪或者鏈式傳動裝置的小齒輪進行驅(qū)動)之間的電力電子裝置通常包括兩個變換器，其中一個變換器用作發(fā)電機變換器并且與發(fā)電機相關(guān)聯(lián)，另一個變換器用作電動機變換器并且與電動機相關(guān)聯(lián)，其中，這兩個變換器能夠通過共同的中間電路，尤其是直流(DC)電壓中間電路連接。通過所述電力電子裝置從電動機向發(fā)電機供電，其中可選地，當電力電子裝置具有雙向配置時，能夠向發(fā)電機反饋在惰行操作中由電動機產(chǎn)生的電動機制動功率。這樣的變換器能夠形成為例如變頻器或者DC-DC控制器。
[0004]由于以前在諸如卡車、自卸卡車、履帶式車輛等建設(shè)機械或采礦機械中尚未廣泛使用這樣的柴油電力驅(qū)動系統(tǒng)，所以現(xiàn)有的機械操控人員通常只掌握基本的電氣知識，因此維護和修理工作通常僅限于對單個組件的更換。在這個方面，由于操作人員的電氣技術(shù)知識有限，有時還是會造成安全問題，由于高功率和高電壓，所述安全問題可能會導(dǎo)致嚴重的危險狀況。
[0005]有時，即使工作機械已經(jīng)被斷開并且關(guān)閉了一段時間，但是在這樣的工作機械的電力驅(qū)動部件中仍然殘留有相當多的殘余電荷和殘余電壓。通常通過制動電阻進行放電，但是其經(jīng)常不會導(dǎo)致完全放電并且無法排除所述殘余電壓。就此而言，在能夠?qū)﹄娏︱?qū)動部件進行操作之前，必須由受過電氣培訓(xùn)的技術(shù)人員使用相應(yīng)的測量設(shè)備來檢驗是否不存在電壓。在此，部件的接地也是由受過電氣培訓(xùn)的技術(shù)人員使用外部接地裝置進行的，但是這超出了一般機械操控人員的日常工作和經(jīng)驗。
[0006]例如由文獻US7950481B1和US8395335B2已知使用了這樣的柴油電力驅(qū)動系統(tǒng)的建設(shè)機械。
[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種開篇所述類型的改進的工作機械，其避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺點，并且以有利的方式使后者(現(xiàn)有技術(shù)中的工作機械)得到改進。尤其是，對于在電氣工作方面未受過深入培訓(xùn)的人員而言也應(yīng)該使其能夠安全更換電力驅(qū)動部件。
[0008]根據(jù)本發(fā)明，通過如權(quán)利要求1所述的工作機械和如權(quán)利要求15所述的變換器實現(xiàn)了此目的。本發(fā)明的優(yōu)選實施例是從屬權(quán)利要求的對象。
[0009]因此提出對變換器進行配置，使得在將遮蓋物(部件中受殘余電壓危害的連接區(qū)域憑借遮蓋物而受到保護)解鎖時，使接地裝置必須自動致動，使得在能夠?qū)⒄谏w物移除時，工作機械接地或者無電壓。根據(jù)本發(fā)明，可手動致動的接地裝置耦接于遮蓋物的遮蓋物閉鎖裝置，使得能夠通過致動所述接地裝置來解鎖遮蓋物。通過接地裝置將受殘余電壓所危害的連接區(qū)域解鎖，從而確保在使用所述連接區(qū)域，例如拔下電力電纜之前接地。通過這樣強制控制的接地，就能夠?qū)⑾鄳?yīng)部件的更換也交托給在電氣方面未受過培訓(xùn)的技術(shù)人員。
[0010]所引起的接地在此優(yōu)選為全極類型。在此方面，全極類型接地指的是將有源導(dǎo)體全極連接到保護地線或者連接到系統(tǒng)的導(dǎo)電底盤或外殼。利用變換器能夠足以將中間電路(DC)全極接地。而交流連接件(AC)的接地則能夠通過功率半導(dǎo)體(IGBT)的空載二極管或者電力電子裝置的整流器的二極管來提供。由此，在更換系統(tǒng)的一個或更多個變換器期間能夠避免電能的引入。
[0011]在本發(fā)明的進一步的發(fā)展方案中，對接地裝置與遮蓋物閉鎖裝置之間的耦接進行配置，使得只有當接地裝置處于其接地位置時，遮蓋物才能實際被打開。如果接地裝置未處于其接地位置或者尚未被致動，則遮蓋物閉鎖裝置保持在其閉鎖位置中，從而使得遮蓋物無法被釋放。在替代的進一步的發(fā)展方案中，雖然也可以設(shè)定由專家解鎖，其中在未致動接地裝置的情況下，憑借受過訓(xùn)練的技術(shù)人員例如使用特殊工具也能夠打開遮蓋物。但是，為了避免危害安全性的錯誤操作，之前所述的在接地裝置與遮蓋物閉鎖裝置之間的強制耦接能夠是有利的，只要接地裝置未被致動并且處于未接地位置，則強制耦接就將遮蓋物閉鎖裝置保持在閉鎖位置中。
[0012]在本發(fā)明的另一個發(fā)展方案中，能夠機械地對在接地裝置和遮蓋物或者其遮蓋物閉鎖裝置之間的耦接進行配置。例如，可以將接地裝置的致動桿連接于遮蓋物閉鎖裝置的閉鎖部件，或者致動桿本身可以構(gòu)成所述閉鎖部件，從而當接地裝置的致動桿移動時，閉鎖部件始終與其一起移動。替代這樣的機械耦接或者另外地，還可以例如將遮蓋物閉鎖裝置電耦接和/或電磁耦接于接地裝置，使得將閉鎖部件電磁地置于閉鎖位置并且使其保持在該處，例如只要在變換器的中間電路中還存在足夠高的殘余電壓，那么在殘余電壓下降時，能夠例如通過彈性裝置將閉鎖部件移至其釋放位置。這種對遮蓋物閉鎖裝置進行電的或電磁的控制也依賴于接地裝置而工作，例如使得當將接地裝置置于其接地位置時，該接地裝置就使得致動電磁體并且由此使閉鎖部件閉鎖的電壓中斷或減小。
[0013]為了確保在釋放遮蓋物之后或者在維護、拆卸或移除部件期間使接地裝置保持在其接地位置，可以將接地裝置有利地閉鎖在其接地位置。為此可以設(shè)置合適的閉鎖元件或者鎖件，其優(yōu)選能夠配置為自閉鎖，例如以偏置卡合式閉鎖件的形式，當手動致動接地裝置時，該偏置卡合式閉鎖件能夠閉鎖。
[0014]在本發(fā)明的進一步的發(fā)展方案中，可以將鎖定和/或解鎖單元與接地裝置相關(guān)聯(lián)，于是僅在系統(tǒng)中的殘余電壓未超過預(yù)定的電壓極限值時，例如低于最小保護電壓極限時，才能夠?qū)拥匮b置進行致動，即能夠通過所述鎖定和/或解鎖單元將接地裝置置于其接地位置。若系統(tǒng)中的殘余電壓還超過所述電壓極限，則接地裝置保持為不可被致動，從而使得系統(tǒng)無法在過高的電壓下接地。
[0015]在本發(fā)明的進一步的發(fā)展方案中，變換器可以包括用于測量殘余電壓的殘余電壓測量器，其中，接地裝置具有致動鎖，所述致動鎖用于根據(jù)所測量到的殘余電壓將接地裝置鎖定在未接地位置。在此，能夠從阻斷的角度來實現(xiàn)接地裝置的鎖定，從而使得接地元件無法移動到其接地位置。替代地或者另外地，閉鎖裝置還能夠中斷在手動致動桿和接地部件之間的控制系，從而使對接地裝置的致動元件的致動無效。
[0016]所述殘余電壓測量器能夠有利地集成到變換器中，例如通過集成的電壓測量電路而得以實現(xiàn)。
[0017]能夠?qū)⑺鰵堄嚯妷簻y量器有利地連接于殘余電壓顯示器以顯示依舊留滯的殘余電壓，以便向操控人員指示殘余電壓尚未充分減小和/或已經(jīng)充分減小。這樣的殘余電壓顯示器可以包括例如在