JP2011063234A - 建設機械用バッテリ遮断装置 - Google Patents

建設機械用バッテリ遮断装置 Download PDF

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Abstract

【課題】遮断スイッチを設けた場合であっても、コントローラの自己保持機能を損なうことがないようにバッテリを遮断することができる建設機械用バッテリ遮断装置を提供すること。
【解決手段】 バッテリボックス1内に収容されたバッテリ2と、バッテリ2のマイナス側に接続された遮断スイッチSW2と、バッテリ2に一端が接続されるLED3と、バッテリ2が搭載された建設機械を制御し、少なくともコントローラが動作中である場合にオンとする動作中信号を内部生成するコントローラCA,CB,CCと、キースイッチSW1と、を有し、コントローラCA,CB,CCは、自己保持回路11,21,31と、動作中信号がオンである場合にLED3を表示させる表示スイッチTR1,TR2,TR3と、を備える。
【選択図】図1

Description

この発明は、油圧ショベルやホイールローダなどの建設機械のコントローラが動作中でない場合にバッテリを遮断できるようにすることができる建設機械用バッテリ遮断装置に関するものである。
油圧ショベルなどの建設機械では、エンジン等に関して整備・保守点検作業を必要としている。ここで、建設機械などでは、エンジンの点火プラグや各種電気機器への電力を供給するためのバッテリを搭載しており、サービスマンなどによるその整備・保守点検時等における作業の安全性向上のためにバッテリを手動で遮断する遮断スイッチを設置している。この遮断スイッチは、バッテリのマイナス側またはプラス側に直列に接続され、遮断状態にすることで、一切の車体電源が供給できなくするためのものである。
なお、特許文献1には、バッテリとボディアースとの間にアース遮断リレーを設けることによって、バッテリの交換時にその端子が誤って車両と短絡するのを防止する車両用電源回路装置が開示されている。
特開2000−198400号公報
ところで、建設機械等のコントローラでは、コントローラを起動・停止させるキースイッチのオフ信号が入力された場合、オフ信号の入力後所定時間以内に、RAMに記憶されていた各種データをEEPROMなどの不揮発性メモリに転送して保存するようにしている。
このため、コントローラは、キースイッチのオフ信号が入力された場合であっても、直ちに電源供給をオフさせず、上述した所定時間以内、具体的には、各種データの転送処理が終了するまで、電源供給を行わせる自己保持機能を有している。この自己保持機能によって、オペレータがたとえキースイッチをオフした場合であっても、コントローラに電源供給が所定時間行われるため、上述した各種データの転送処理を確実に行うことができる。
しかしながら、上述したバッテリの共通アース側の遮断スイッチをオフしてしまうと、自己保持機能を有していても、強制的にバッテリからの電源供給が絶たれ、コントローラがダウンし、上述した各種データの転送処理を行うことができなくなってしまう。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、遮断スイッチを設けた場合であっても、コントローラの自己保持機能を損なうことがないようにバッテリを遮断することができる建設機械用バッテリ遮断装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、この発明にかかる建設機械用バッテリ遮断装置は、バッテリボックス内に収容されたバッテリと、前記バッテリの一方の極性電極側に接続された該バッテリの接続を切り換える遮断スイッチと、前記バッテリに一端が接続される表示部と、前記バッテリが搭載された車両の所定機能を制御するコントローラと、前記コントローラが動作中である場合にオンとする動作中信号を内部生成する制御部と、前記バッテリの他方の極性電極側に接続され前記コントローラの起動を切り換えるキースイッチと、を有し、前記コントローラは、前記バッテリの他方の極性電極側に接続され前記バッテリから当該コントローラへの電源供給をオンオフする内部電源スイッチと、前記キースイッチがオフされた後における前記動作中信号のオンオフと前記キースイッチのオンオフとの論理和がオンの時に前記内部電源スイッチをオンとする論理和回路とを有する自己保持回路と、前記動作中信号がオンである場合に前記表示部を表示させる表示スイッチと、を備えることを特徴とする。
また、この発明にかかる建設機械用バッテリ遮断装置は、上記の発明において、前記表示部は、前記遮断スイッチの近傍に配置されることを特徴とする。
また、この発明にかかる建設機械用バッテリ遮断装置は、上記の発明において、前記表示部と前記遮断スイッチとは、同一面に設けられることを特徴とする。
また、この発明にかかる建設機械用バッテリ遮断装置は、上記の発明において、前記バッテリボックスは、前記建設機械の外装部材に覆われ、前記外装部材の一部は開閉可能であり、錠前機構を有することを特徴とする。
また、この発明にかかる建設機械用バッテリ遮断装置は、上記の発明において、前記遮断スイッチは、前記バッテリのマイナス側に接続されることを特徴とする。
また、この発明にかかる建設機械用バッテリ遮断装置は、上記の発明において、前記自己保持回路および前記表示スイッチは、前記バッテリから直接電源供給されることを特徴とする。
また、この発明にかかる建設機械用バッテリ遮断装置は、上記の発明において、前記自己保持回路は、前記コントローラ内で、ディスクリート部品で構成されることを特徴とする。
この発明によれば、遮断スイッチを有する場合であっても、コントローラは、コントローラの動作中信号がオンである場合に、表示スイッチを介して表示部に、バッテリが使用中である旨を表示するようにしているので、遮断スイッチを操作する人(たとえば、オペレータやサービスマン)は、この表示部の表示によってバッテリが使用中でないことを確認した後に遮断スイッチをオフすることができる。これによって、自己保持機能による電源供給が必要なときにバッテリからの電源供給が絶たれてしまうことを防止することができる。
図1は、この発明の実施の形態であるバッテリ遮断装置の構成を示すブロック図である。 図2は、図1に示したバッテリ遮断装置の動作を示すタイミングチャートである。 図3は、複数のバッテリを並列接続した場合の遮断スイッチの配置例を示すブロック図である。 図4は、図1に示したバッテリ遮断装置が搭載される建設機械の外観構成を示す斜視図である。 図5は、図1に示したバッテリ遮断装置が搭載される建設機械の旋回体後部の扉を開放した状態を示す斜視図である。 図6は、バッテリボックスの外観構成を示す斜視図である。 図7は、遮断スイッチとLEDとの配置状態の一例を示す図である。
以下、添付図面を参照してこの発明を実施するための形態について説明する。
図1は、この発明の実施の形態であるバッテリ遮断装置の構成を示すブロック図である。このバッテリ遮断装置は、油圧ショベルやホイールローダなどの建設機械に車載されるものである。図1において、エンジンコントローラCA,ポンプコントローラCB,モニタコントローラCCは、バッテリボックス1内のバッテリ2から電源供給を受ける。また、エンジンコントローラCA,ポンプコントローラCB,モニタコントローラCCは、1つのキースイッチSW1のオンオフ信号によって各コントローラが起動し、停止する。なお、キースイッチSW1は、キーK1によってオンオフされるが、このキースイッチSW1は、図示しないバッテリリレーの接点を閉じてエンジンを始動させるスタータスイッチである。
ここで、エンジンコントローラCAは、たとえば燃焼室への燃料噴射量を各種センサ群の検出結果をもとに制御するコントローラである。また、ポンプコントローラCBは、エンジンによって駆動される油圧ポンプの斜板の傾斜角度を制御するコントローラである。さらに、モニタコントローラCCは、建設機械各部に装着されたセンサで、建設機械の状態を監視し、その情報をモニタ表示するコントローラである。
バッテリボックス1内には、バッテリ2のマイナス側とアースとの間に設けられた遮断スイッチSW2と、遮断スイッチSW2に隣接配置され、バッテリ2から直接電源供給可能なLED3とを有する。バッテリ2は、複数のバッテリが直列接続されたものであり、遮断スイッチSW2は、一端が、この複数のバッテリのうちの最もアースに近いバッテリのマイナス端に接続され、他端がアースに接続される。また、LED3は、一端がバッテリ2のプラス端に接続され、他端が表示スイッチTR1,TR2,TR3に接続される。この実施の形態では、LED3の他端は、表示スイッチTR1,TR2,TR3の各コレクタ端に接続される。
バッテリ2のプラス側、すなわち複数のバッテリのうちの最もプラス側に接続されたバッテリのプラス端は、電源ラインL1に接続され、この電源ラインL1を介してそれぞれエンジンコントローラCA,ポンプコントローラCB,モニタコントローラCCの各内部電源スイッチSW11,SW12,SW13の一端に接続される。また、電源ラインL1上の分岐点P1から分岐された分岐ラインL11を介してそれぞれエンジンコントローラCA,ポンプコントローラCB,モニタコントローラCCの各自己保持回路11,21,31に接続される。すなわち、各自己保持回路11,21,31は、バッテリ2から直接、給電される。さらに、電源ラインL1上の分岐点P2に一端が接続されるキースイッチSW1が設けられる。キースイッチSW1の他端には、分岐ラインL2が接続され、キースイッチSW2は、分岐ラインL2を介してそれぞれエンジンコントローラCA,ポンプコントローラCB,モニタコントローラCCの制御部C1,C2,C3に接続される。すなわち、キースイッチSW1は、一端が電源ラインL1に接続され、他端が、エンジンコントローラCA,ポンプコントローラCB,およびモニタコントローラCCの各制御部C1,C2,C3に共通接続される。
エンジンコントローラCA,ポンプコントローラCB,モニタコントローラCCは、それぞれ自己保持回路11,21,31、DC/DCコンバータなどの内部電源回路12,22,32、上述した各コントローラの制御を行う制御部C1,C2,C3、制御部C1,C2,C3にそれぞれ接続されたROM13,23,33、RAM14,24,34、EEPROM15,25,35、FETやトランジスタなどのディスクリート部品によって実現される表示スイッチTR1,TR2,TR3を有する。
自己保持回路11,21,31は、それぞれ内部電源スイッチSW11,SW12,SW13およびオア回路OR1,OR2,OR3を有する。内部電源スイッチSW11,SW12,SW13は、それぞれ電源ラインL1を介したバッテリ2のプラス側と、内部電源回路12,22,32との間に設けられ、たとえばトランジスタやFETなどによって実現される。この内部電源スイッチSW11,SW12,SW13がオンすると、内部電源回路12,22,32にそれぞれ電源が供給され、内部電源回路12,22,32は、24Vの電圧を所望の電圧に変換し、それぞれエンジンコントローラCA,ポンプコントローラCB,モニタコントローラCC内の各部に電源を供給する。なお、自己保持回路11,21,31は、トランジスタなどのディスクリート部品で実現される。
キースイッチSW1のオンオフ信号S1は、それぞれオア回路OR1,OR2,OR3に入力されるとともに、それぞれ制御部C1,C2,C3に入力される。キースイッチSW1がオンとなり、オンとなったオンオフ信号S1がオア回路OR1,OR2,OR3に入力されると、内部電源スイッチSW11,SW12,SW13がオフからオンとなり、バッテリ2と内部電源回路12,22,32とが繋がり、各コントローラの制御部C1,C2,C3等に電源供給される。そして、各制御部C1,C2,C3の起動によってROM13,EEPROM15内に記憶されたプラグラムやデータが読み込まれて各コントローラの制御が開始される。
ここで、制御部C1,C2,C3は、オンオフ信号S1がオンからオフになった場合、それぞれ現在RAM14,24,34に格納されていた各種データをEEPROM15,25,35に転送する処理を行う。そして、制御部C1,C2,C3は、少なくともこの転送処理の間、各コントローラが動作中であるので、各コントローラが動作中である限り、オン信号を出力する動作中信号S11,S12,S13をそれぞれオア回路OR1,OR2,OR3に入力する。これにより、各コントローラの動作終了時に上述した転送処理のための電源供給が確保される。なお、各種データとは、たとえば、車体の稼働時間に対しての走行の割合や、油圧ポンプの負荷頻度、建設機械の故障履歴などの車体情報に関するものである。
すなわち、オア回路OR1,OR2,OR3のそれぞれは、キースイッチSW1からのオンオフ信号S1と、制御部C1,C2,C3からの動作中信号S11,S12,S13とのいずれか一方がオンの場合にオンとする論理和演算を行ったオンオフ信号S21,S22,S23をそれぞれ内部電源スイッチSW11,SW12,SW13に出力する。この結果、内部電源スイッチSW1,SW2,SW3は、キースイッチSW1がオフされても、各種データの転送処理に必要な所定期間内は、オフされず、この転送処理後にオフされることになる。
また、制御部C1,C2,C3は、それぞれ上述した各コントローラの転送処理を含めた動作中信号S31,S32,S33を各表示スイッチTR1,TR2,TR3に出力する。この動作中信号S31,S32,S33は、各コントローラが動作中である限り、オン信号を出力する。各表示スイッチTR1,TR2,TR3の一端は、アースされ、他端は、LED3のカソード側に共通接続される。したがって、各表示スイッチTR1,TR2,TR3の少なくとも1つがオンされると、バッテリ2からLED3に電流が流れ、LED3が点灯状態となる。このLED3の点灯によって、コントローラが動作中、換言すれば、バッテリ2が使用中であることがわかる。
なお、自己保持回路11,21,31は、上述したように、それぞれバッテリ2から直接電源供給されるとともに、各コントローラ内で、トランジスタなどのディスクリート部品によって実現されている。これは、コントローラの再起動時に、キースイッチSW1のオン状態のみで内部電源スイッチSW11,SW12,SW13がオン状態になって、電源供給されるようにするためである。また、各表示スイッチTR1,TR2,TR3も、バッテリ2から直接電源供給される。
ここで、図2に示したタイミングチャートを参照して各コントローラの自己保持機能およびLED3の点灯状態について説明する。なお、ここでは、エンジンコントローラCAの動作を一例に挙げて説明する。図2において、まず、エンジンコントローラCAに電源が供給されており、エンジンコントローラCAが動作中である状態からの動作について説明する。
まず、時点t1でキースイッチSW1がオンからオフに切り替わると、自己保持を行うための動作中信号S11がオン状態を維持する。その後、時点t2になると、動作中信号S11はオフ状態になる。この動作中信号S11のオンオフは、制御部C1が決定出力するものであり、必要な転送処理が終了した時点がt2となる。この時点t2までは、オア回路OR1には、オン状態の動作中信号S11が入力されているため、キースイッチSW1のオンオフ信号S1がオフ状態であっても、オア回路OR1は、オン状態のオンオフ信号S21を内部電源スイッチSW11に出力し、内部電源スイッチSW11はオン状態を維持しているが、時点t2以後は、動作中信号S11とキースイッチSW2のオンオフ信号S1とがともにオフ状態になるため、オア回路OR1は、オフ状態を出力し、内部電源スイッチSW11がオフになり、エンジンコントローラCAへの電源供給が絶たれる。
一方、制御部C1から表示スイッチTR1に入力されるビジー信号などによって実現される動作中信号S31は、時点t2でオン状態からオフ状態に切り替わり、表示スイッチTR1がオン状態からオフ状態となり、LED3が点灯状態から消灯状態に切り替わる。LED3は、遮断スイッチSW2の近傍に配置されており、遮断スイッチSW2を操作する人は、このLED3が点灯している場合には、コントローラが動作中であることを確認でき、このLED3が消灯した時点以降、遮断スイッチSW2をオフすることができる。すなわち、遮断スイッチSW2を操作する人が、このLED3の点灯、消灯確認を行うことができるようにしているので、コントローラの動作中に、遮断スイッチSW2を操作する人が遮断スイッチSW2を強制オフすることを防止することができる。
その後、時点t4で、遮断スイッチt4がオン状態となり、さらに時点t5でキースイッチSW1がオンされて再起動指示されると、オア回路OR1は、キースイッチSW1のオンオフ信号S1が入力されているため、オン状態のオンオフ信号S21を内部電源スイッチSW11に出力する。そして、内部電源スイッチSW11は、この時点t5でオン状態となり、バッテリ2から電源供給される。この電源供給によって、制御部C1は、動作中信号S11,S31を出力する。動作中信号S31のオン状態によって表示スイッチTR1がオフ状態からオン状態になってLED3が消灯状態から点灯状態に切り替わる。
ここで、建設機械などが運用される現場では、騒音等が大きいが、この実施の形態では、遮断スイッチSW2の近傍に配置されたLED3を用いてコントローラの動作状態を可視表示しているので、このコントローラの動作状態を運転席まで行って確認しなくても、遮断スイッチSW2の近傍で直ちに確認することができる。なお、LED3に限らず、表示出力できるものであればよく、たとえばランプなどによっても実現できる。
なお、図3に示すように、複数のバッテリが直列接続されたバッテリ2にそれぞれ対応する複数のバッテリ2a,2bが並列接続される場合、1つの遮断スイッチSW2の一端を各バッテリ2a,2bのマイナス側に共通接続するとともに、遮断スイッチSW2の他端をアースに接続すると簡易な回路構成となるので好ましい。ここで、遮断スイッチSW2をバッテリ2,2a,2bのマイナス側に設けたのは、遮断スイッチSW2をバッテリ2,2a,2bのプラス側に設けると、たとえ遮断スイッチSW2をオフにしても、この遮断スイッチSW2とバッテリ2,2a,2bのプラス側との間は、絶縁されておらず、この間の配線に接触することによって短絡してしまうからである。
ここで、図4および図5は、図1に示したバッテリ遮断装置が搭載される建設機械の外観構成を示す斜視図である。図4および図5に示すように、この建設機械200は、油圧ショベルであり、油圧ショベル全体を走行させる走行部201の上部に旋回体202が搭載され、旋回体202の前部にブーム203、アーム204,バケット205が順次取り付けられ、旋回体202,ブーム203,アーム204,バケット205を駆動して掘削作業などを行う。旋回体202の後部には、エンジン210および油圧ポンプ211が格納されている。
旋回体202の前部左側には、運転席220が設けられ、ブーム203を挟んで前部右側にバッテリボックス1が設けられる。このバッテリボックス1は、図6に示すように、外装部材としての蓋1aが設けられ、錠前SW4によって施錠される。この施錠によって第三者がバッテリボックス1内部に触れるのを防止することができる。また、バッテリボックス1内部は、外装部材である蓋1aに覆われ、外部から見えないようになっている。すなわち、遮断スイッチSW2やLED3、さらにバッテリ2は、外部から見ることができない。このため、バッテリボックス1内部に対して第三者が触れるのを一層防止することができる。
なお、バッテリボックス1は、外装部材で覆われ、好ましくは施錠のできる空間であればよく、たとえば、図5に示すように、旋回体202の後部の左右側面に設けられた観音開きの扉101a,101b,102aで覆われる1以上の空間(部屋)を利用してもよい。具体的には、各扉101a,101b,102a毎に3つの部屋が設けられている。また、この部屋は、それぞれ扉101a,101b,102aで覆われ、施錠できるようになっている。
さらに、バッテリボックス1内の遮断スイッチSW2のキーシリンダKSおよびLED3について説明する。遮断スイッチSW2のキーシリンダKS前面には、デカール300が貼付されている。そして、このデカール300の表面には、遮断スイッチSW2のオフ状態の位置を示す「○」のマークm1とオン状態の位置を示す「|」のマークm2とを有する。さらに、デカール300の表面には、この遮断スイッチSW2のキーシリンダKSがバッテリ遮断用のスイッチのキーシリンダKSであることを示すマークm3とメンテナンス用のスイッチであることを示すマークm4とが表示されている。このデカール300が貼付された表面と同一面で隣接した位置に、LED3が設けられる。このように、LED3を遮断スイッチSW2のキーシリンダKSの位置に隣接配置することによって、運転席220までコントローラの動作状態を確認しに行かなくても済む。なお、LED3の下部には、点灯中にスイッチをオフしてはならない旨の表示がされている。
ここで、遮断スイッチSW2のキーK2は、キースイッチSW1のキーK1同様、オン状態ではキーシリンダKSについたままで外すことができず、オフ状態になってキーシリンダKSから外すことができるようになっている。なお、遮断スイッチSW2のキーシリンダKSは、オン状態およびオフ状態ともにキーを取り外すことができるようなものでもよく、オン状態およびオフ状態ともにキーの取り外しが不可能なものであってもよい。さらに、遮断スイッチSW2は、キーシリンダを用いるスイッチに限らず、トグルスイッチなどのオンオフ切換スイッチを用いてもよい。なお、キーK1およびキーK2に用いられるキーシリンダは同一であることが好ましい。
また、上述した実施の形態では、動作中信号S11がデータ転送などの転送処理の状態のときにオンするようにしていたが、これに限らず、各コントローラが必要とする動作状態のときにオンするようにしてもよい。たとえば、建設機械が基地局などの外部と無線通信を行う通信装置を搭載している場合、この通信装置が基地局などの外部と無線通信を行うときにコントローラが動作中であるとして動作中信号S11をオン状態として出力するようにしてもよい。
なお、上述した実施の形態では、複数のコントローラ、すなわちエンジンコントローラCA,ポンプコントローラCB,モニタコントローラCCに適用したバッテリ遮断装置について説明したが、これに限らず、1つのコントローラに適用したバッテリ遮断装置であってもよく、また他のコントローラ、たとえばトランスミッションコントローラや作業機の動作を制御する作業機コントローラなどにも適用したバッテリ遮断装置であってもよい。
1 バッテリボックス
1a 蓋
2,2a,2b バッテリ
3 LED
11,21,31 自己保持回路
12,22,32 内部電源回路
13,23,33 ROM
14,24,34 RAM
15,25,35 EEPROM
200 建設機械
300 デカール
CA エンジンコントローラ
CB ポンプコントローラ
CC モニタコントローラ
C1〜C3 制御部
SW1 キースイッチ
SW2 遮断スイッチ
SW11,SW12,SW13 内部電源スイッチ
SWS スタータスイッチ
ST スタータ
OR1〜OR3 オア回路
TR1〜TR3 表示スイッチ
K1,K2 キー
KS キーシリンダ
L1 電源ライン
L11 分岐ライン
P1,P2 分岐点
S1,S21,S22,S23 オンオフ信号
S11,S31 動作中信号
m1〜m4 マーク

Claims (7)

  1. バッテリボックス内に収容されたバッテリと、
    前記バッテリの一方の極性電極側に接続された該バッテリの接続を切り換える遮断スイッチと、
    前記バッテリに一端が接続される表示部と、
    前記バッテリが搭載された車両の所定機能を制御するコントローラと、
    前記コントローラが動作中である場合にオンとする動作中信号を内部生成する制御部と、
    前記バッテリの他方の極性電極側に接続され前記コントローラの起動を切り換えるキースイッチと、
    を有し、
    前記コントローラは、
    前記バッテリの他方の極性電極側に接続され前記バッテリから当該コントローラへの電源供給をオンオフする内部電源スイッチと、
    前記キースイッチがオフされた後における前記動作中信号のオンオフと前記キースイッチのオンオフとの論理和がオンの時に前記内部電源スイッチをオンとする論理和回路とを有する自己保持回路と、
    前記動作中信号がオンである場合に前記表示部を表示させる表示スイッチと、
    を備えることを特徴とする建設機械用バッテリ遮断装置。
  2. 前記表示部は、前記遮断スイッチの近傍に配置されることを特徴とする請求項1に記載の建設機械用バッテリ遮断装置。
  3. 前記表示部と前記遮断スイッチとは、同一面に設けられることを特徴とする請求項2に記載の建設機械用バッテリ遮断装置。
  4. 前記バッテリボックスは、前記建設機械の外装部材に覆われ、
    前記外装部材の一部は開閉可能であり、錠前機構を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか一つに記載の建設機械用バッテリ遮断装置。
  5. 前記遮断スイッチは、前記バッテリのマイナス側に接続されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一つに記載の建設機械用バッテリ遮断装置。
  6. 前記自己保持回路および前記表示スイッチは、前記バッテリから直接電源供給されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一つに記載の建設機械用バッテリ遮断装置。
  7. 前記自己保持回路は、前記コントローラ内で、ディスクリート部品で構成されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一つに記載の建設機械用バッテリ遮断装置。
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