JP2015101229A - 遠隔プログラム書換え制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】遠隔での車体制御プログラムの更新処理を安全かつ確実に行うことができる新規な遠隔プログラム書換え制御システムの提供。【解決手段】制御プログラムを更新プログラムに書換え中に建設機械のエンジンの始動を禁止するエンジン始動禁止手段を備える。これによって、制御プログラムを更新プログラムに書換え中にエンジンが始動することがないため、バッテリ電圧降下によるプログラムの書換え中断や、書換え中断に伴う車体制御コントローラの故障などを未然に回避することができる。【選択図】 図２

Description

本発明は、油圧ショベルなどの建設機械に係り、特にこの建設機械に搭載される車体制御コントローラの制御プログラムを遠隔で書換えることができる遠隔プログラム書換え制御システムに関するものである。

一般に油圧ショベルなどの建設機械は情報処理装置からなる車体制御コントローラによって制御されている。この車体制御コントローラはメモリに記憶された制御プログラムに従って所定の制御を行っているが、この制御プログラムは、バージョンアップなどに対応するために定期的な更新が必要となってくる。この制御プログラムの更新作業は、従来コントローラ自体の交換あるいはコントローラに書換え装置を接続し、ブートモードで起動してプログラムを書換えることによって行っている。

また、以下の特許文献１では、情報収集コントローラのプログラム更新を遠隔にあるサーバによって書換えるシステムが提案されている。これは、制御プログラムの更新データを遠隔地にある建設機械の通信端末に無線送信し、その制御コントローラのＲＡＭに設けたテンポラリー領域に一時保存し、その制御プログラムの通信が完了した後に、フラッシュＲＯＭ領域の旧プログラムを遠隔で書換えるようにしている。なお、ＲＡＭのテンポラリー領域にプログラムを一時保存させるのは、通信異常が発生した場合でも旧プログラムにより通常の動作ができるようにバックアップ動作を保証するためである。

特許第４４８７００７号公報

ところで、前述したような遠隔通信による制御プログラムの更新処理（書換え処理）は、車体が作業停止状態のときに行われるが、この更新処理中に現地オペレータがうっかりキー始動によりエンジンが稼働すると、更新処理が中断されるだけでなく、制御コントローラ自体が故障してしまうおそれがある。

すなわち、例えば制御コントローラのＲＡＭのテンポラリー領域の新プログラムをフラッシュＲＯＭの旧プログラム領域へ書換え実行中にキー始動によるエンジンが稼働されると、セルモータの電流負荷によりバッテリ電圧降下が発生してコントローラ電源がリセット電圧まで下がってしまい、その結果、プログラムの書換えが中断されてプログラム領域が壊れる可能性がある。

そのため、前記特許文献１では、バッテリ端子電圧を監視し、その電圧が正常範囲であることを更新処理の開始条件としているが、エンジン始動時のバッテリ電圧降下はバッテリの劣化度合いにより異なるため、通常時のバッテリ端子電圧で電圧降下を推定することが困難である。

そこで、本発明はこれらの課題を解決するために案出されたものであり、その目的は、遠隔での車体制御プログラムの更新処理を安全かつ確実に行うことができる新規な遠隔プログラム書換え制御システムを提供するものである。

前記課題を解決するために第１の発明は、通信端末を介して管理サーバから更新プログラムを受信する受信手段を備えた情報コントローラと、建設機械を制御するプログラムを前記情報コントローラで受信した更新プログラムに書換える書換え手段を備えた車体制御コントローラとを有し、前記情報コントローラまたは車体制御コントローラは、前記書換え手段が前記制御プログラムを前記更新プログラムに書換え中に、前記建設機械のエンジンの始動を禁止するエンジン始動禁止手段を備えたことを特徴とする遠隔プログラム書換え制御システムである。

このような構成によれば、制御プログラムを更新プログラムに書換え中にエンジンが始動することがないため、バッテリ電圧降下によるプログラムの書換え中断や、書換え中断に伴う車体制御コントローラの故障などを未然に回避することができる。これによって、遠隔での車体制御プログラムの更新処理を安全かつ確実に行うことができる。

第２の発明は、第１の発明において、前記情報コントローラまたは車体制御コントローラは、前記エンジン始動禁止手段による前記エンジンの始動禁止状態を解除する手段を有し、前記書換え手段は、前記更新プログラムの書換え処理中に、前記エンジン始動禁止解除手段により前記建設機械のエンジンの始動禁止状態を解除するときは、前記更新プログラムの書換え処理を中断してバックアップ動作可能なバックアッププログラムに切り換えることを特徴とする遠隔プログラム書換え制御システムである。

更新プログラムの書換え処理にはある程度の時間を要する。そのため、このような構成によれば、更新プログラムの書換え処理中に緊急に建設機械を動かす必要がある場合には、直ちに更新プログラムの書換え処理を中断してバックアッププログラムに切り換えれば、車体を最低限安全に動作させることができる。

第３の発明は、第１または第２の発明において、前記更新プログラム受信手段は、前記建設機械のエンジン稼働中に前記管理サーバから更新プログラムを受信したときは、当該更新プログラムを前記情報コントローラの記憶装置に一時的に保存し、前記書換え手段は、前記建設機械のエンジンが停止したときに、前記車体制御プログラムを前記情報コントローラの記憶装置に保存した更新プログラムに書換えることを特徴とする遠隔プログラム書換え制御システムである。このような構成によれば、コントローラの記憶装置に一時的に保存した更新プログラムのデータチェックを適宜行い、エンジン停止後に直ちに車体制御プログラムを更新プログラムへ書換える処理を実行することができる。

第４の発明は、第１乃至第３のいずれかの発明において、前記エンジン始動禁止手段は、スタータカットリレーをカット状態にしてエンジン始動禁止状態にすることを特徴とする遠隔プログラム書換え制御システムである。このような構成によれば、エンジンの始動を確実かつ容易に禁止することができる。

本発明によれば、制御プログラムを更新プログラムに書換え中にエンジンが始動することがないため、バッテリ電圧降下によるプログラムの書換え中断や、書換え中断に伴う車体制御コントローラの故障などを未然に回避することができる。これによって、遠隔での車体制御プログラムの更新処理を安全かつ確実に行うことができる。

本発明に係る建設機械の１つである油圧ショベル１００の実施の一形態を示す全体図である。 本発明に係る遠隔プログラム書換え制御システム２００の実施の一形態を示す全体構成図である。 車体制御コントローラ３０のメモリ領域定義を示す説明図である。 エンジン停止時におけるプログラム更新処理のシーケンス図である。 エンジン稼働時におけるプログラム更新処理のシーケンス図である。 プログラム書換え中にエンジン始動要求があったときの処理の流れを示すフローチャート図である。

次に、本発明の実施の形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は本発明に係る建設機械の１つである油圧ショベル１００の実施の一形態を示したものである。図示するようにこの油圧ショベル１００は、クローラによって走行する下部走行体１０と、この下部走行体１０上に旋回自在に設けられた上部旋回体２０とから主に構成されている。この上部旋回体２０は、図示しない旋回体フレームの前側に運転席２１ａを有するキャブ２１と、フロント作業機２２とを備えると共に、その後側にエンジンや熱交換器（図示せず）などを収容したエンジンルーム２３を有し、さらにその後方にウェイト２４などを備えた構造となっている。

フロント作業機２２は、ブーム２２ａ、アーム２２ｂ、バケット２２ｃおよび各油圧シリンダ４６、４６、４６などを有し、キャブ２１内の運転席２１ａの両側に設けられた操作レバー２１ｂを操作して各油圧シリンダ４６、４６、４６を伸縮させることによって各部を動作する。なお、図ではアーム２２ｂの先端にバケット２２ｃを装着しているが、バケット２２ｃの代わりにグラップラーなどの各種アタッチメントが装着可能となっている。また、下部走行体１０の移動機構はクローラの他にタイヤを用いたものもある。

運転席２１ａの前方には、液晶表示部を備えたモニター装置２５が設けられており、車体の状態など様々な情報を表示するようになっている。また、この運転席２１ａの後方には、本発明に係る遠隔プログラム書換え制御システムの中心となる車体制御コントローラ３０や情報コントローラ４０などが収容されている。

図２は、この遠隔プログラム書換え制御システム２００の構成を示したブロック図である。図示するように、エンジン５０などを搭載した油圧ショベル１００には、さらに車体制御コントローラ３０と、情報コントローラ４０と、ＥＣＵ（エンジン制御ユニット）６０とが搭載されており、これらはコントローラ間通信網６１によって通信可能に接続されている。

また、情報コントローラ４０には、通信端末７０がシリアル通信で接続され、この通信端末７０およびアンテナ７１、７２、専用回線８１、８２、基地局８０などを介して遠隔地の管理サーバ９０と双方向通信可能となっている。

情報コントローラ４０は、車体の稼働データの記録や管理サーバ９０との通信データの作成、送信を管理するものであり、ＣＰＵ４１の他に、演算用ワークメモリであるＲＡＭ４２や車体制御コントローラ３０の更新プログラムを一時的に格納するフラッシュメモリ４３などの記憶装置を備えている。さらにこの情報コントローラ４０は、エンジン５０が動作あるいは停止しているかを判断するためのオルタネータ５１の信号入力と、エンジン５０を始動するスタータ５２をカット（エンジン始動禁止）するためのリレー５３を制御するインターフェース４４を備えている。

一方、車体制御コントローラ３０は、車体の動作制御、具体的にはエンジンの回転数、ポンプトルク、流量、アクチュエータを制御するためのバルブなどを制御するものであり、ＣＰＵ３１の他に、演算用ワークメモリであるＲＡＭ３２、書込み制御を管理するフラグを格納するＥＥＰＲＯＭ３３、プログラムを格納するフラッシュメモリ３４などの記憶装置を備えている。

図３は、この車体制御コントローラ３０のＥＥＰＲＯＭ３３とフラッシュメモリ３４のメモリ領域定義を示したものである。ＥＥＰＲＯＭ３３には書込みフラグ３３ａが格納され、一方のフラッシュメモリ３４のメモリ領域は、プログラム書込み処理に必要な書込みプログラム領域３４ａと、プログラム書込み中断時に車体を最低限安全に動作させるためのバックアッププログラムを記憶する領域３４ｂと、通常の制御プログラム（更新対象プログラム）を記憶する領域３４ｃとを定義する。

次に、このような構成をした遠隔プログラム書換え制御システム２００によるプログラム書換え処理（プログラム更新処理）の具体例を説明する。図４は、エンジン停止状態における処理シーケンスの一例を示したものである。左から順に管理サーバ９０、情報コントローラ４０、オルタネータ５１、スタータ５２、車体制御コントローラ３０における処理を示している。エンジンキースイッチをオンにしてバッテリからの電源が各コントローラに入ると情報コントローラ４０が自動起動する。起動した情報コントローラ４０は、先ずオルタネータ５１の状態を判定し、停止状態が確認されたならば、制御ソフト（プログラム）バージョン情報の問い合わせを管理サーバ９０に送信する。

これを受信した管理サーバ９０は、対象建設機械の更新プログラムが有るかを判断し、更新プログラムが有る場合には、情報コントローラ４０に書込み要求を送信する。この書込み要求を受信した情報コントローラ４０は、オルタネータ５１からエンジン状態を判定し、エンジン停止状態の場合は、スタータカットリレー５３をカット状態にしてエンジン始動禁止状態にし、車体制御コントローラ３０に書込みモード起動を要求する。

車体制御コントローラ３０は、書込みモードに移行するためにＥＥＰＲＯＭ３３に書込み制御を管理するフラグをオンにし、書込みモードに遷移する。情報コントローラ４０は車体制御コントローラ３０の書込みモード遷移により、書込み開始を管理サーバ９０に送信し、管理サーバ９０は、更新プログラムデータ送信を開始する。この更新プログラムデータを受信した情報コントローラ４０は、その更新プログラムデータを車体制御コントローラ３０に転送処理する。

情報コントローラ４０は、管理サーバ９０からのデータ転送が終了すると、車体制御コントローラ３０に書込みモード終了を要求し、車体制御コントローラ３０は、書込みフラグをオフにし、書込みモード終了に遷移する。その後、この情報コントローラ４０は、車体制御コントローラ３０の書込みモードが終了したことを管理サーバ９０に送信し、また、スタータカットリレー５３をスタータ接続状態にしてエンジン始動許可にする。エンジン始動許可になることで管理サーバ９０は、更新処理を終了する。

このように本発明の書換え制御システム２００は、更新プログラムの書換えに際し、スタータカットリレー５３をカット状態にしてエンジンの始動を強制的に禁止するようにしたため、更新プログラムの書換え中にエンジンを始動することによるバッテリ電圧降下によるプログラムの書換え中断や、書換え中断に伴う車体制御コントローラ３０の故障などを未然に回避することができる。これによって、遠隔での車体制御プログラムの更新処理を安全かつ確実に行うことができる。

一方、図５はエンジン稼働中における処理シーケンスの一例を示したものである。図示するように、情報コントローラ４０は、日報などの定時送信時に車体制御ソフトバージョンを管理サーバ９０に送信する。なお、この送信タイミングは前記のように定時送信時に限定されるものでなく、例えば非定期に管理サーバ９０に送信する位置情報などに付加しても良い。

管理サーバ９０は、対象建設機械の更新プログラムがあるか判断し、更新が必要である場合には、情報コントローラ４０に書込み要求を送信する。情報コントローラ４０は書込み要求を受信すると書込み開始を管理サーバ９０に送信し、プログラムデータ送信が開始される。管理サーバ９０からの更新プログラムデータは一旦全て情報コントローラ４０のメモリに一時的に保存し、蓄積される。

その後、情報コントローラ４０はオルタネータ５１よりエンジン状態を判定し、エンジン停止状態になったならば、スタータカットリレー５３をカット状態にしてエンジン始動禁止状態にし、車体制御コントローラ３０に書込みモード起動を要求する。車体制御コントローラ３０は、書込みモードに移行するためにＥＥＰＲＯＭ３３にある書込み制御を管理するためのフラグをオンにし、書込みモードに遷移する。書込みモード遷移後に情報コントローラ４０は、メモリに一時保存して蓄積された更新プログラムデータを車体制御コントローラ３０に送信する。

この情報コントローラ４０は、車体制御コントローラ３０に書込みモード終了を要求し、車体制御コントローラ３０は、書込みフラグをオフにして書込みモード終了に遷移する。その後、この情報コントローラ４０は、書込みモード終了したことを管理サーバ９０に送信し、また、スタータカットリレー５３を接続状態にしてエンジン始動許可状態にする。

このように更新プログラムへの書換えに際し、エンジンが稼働中であれば、管理サーバ９０からの更新プログラムデータを情報コントローラ４０のメモリに一時的に保存し、その後、エンジンが停止したならば、エンジンの始動を強制的に禁止した状態で書換え処理を行うようにしたため、更新プログラムの書換え中にエンジンを始動することによるバッテリ電圧降下によるプログラムの書換え中断や、書換え中断に伴う車体制御コントローラの故障などを未然に回避することができる。なお、エンジン稼働中は現状の制御プログラムが機能しているため、更新処理はできないことはいうまでもない。

さらに図６は、前述したような更新プログラムの書換え処理中に、車体を移動するなどのように緊急にエンジンを始動する必要がある場合における処理の流れの一例を示したものである。情報コントローラ４０は、最初のステップＳ１００においてエンジンキースイッチによるエンジンスタートの要求があるか否かを判断し、あったとき（ＹＥＳ）は次のステップＳ１０２に移行して現在制御プログラムの書換え処理中であるか否かを判断する。書換え処理中でないと判断したとき（ＮＯ）はステップＳ１１６までジャンプするが、書換え処理中であると判断したとき（ＹＥＳ）は次のステップＳ１０４に移行する。

ステップＳ１０４では、スタータカットリレー５３をカット状態するなどしてエンジン始動禁止状態にして次のステップＳ１０６に移行する。ステップＳ１０６では、その後再度エンジンキースイッチによるエンジンスタートの要求があるか否かを判断し、あったとき（ＹＥＳ）は、次のステップＳ１０８に移行してその書換え処理を中断して次のステップＳ１１０に移行する。

ステップＳ１１０では、図３に示したように書換え処理中の制御プログラムをバックアッププログラムに切り換えて次のステップＳ１１２に移行してエンジン始動禁止状態を解除して次のステップＳ１１６に移行する。ステップＳ１１４では、スタータ５２を駆動してエンジンを始動して処理を終了する。

このようにプログラム書換え中にエンジン始動要求があった場合には、原則としてそれを禁止するが、それにもかかわらず何度もエンジン始動要求があった場合には、緊急に車体を移動させるなどの緊急事態が発生したものと判断して、書換え処理を中断し、車体を動かすための最小限の制御プログラムであるバックアッププログラムに切り換えるようにしたものである。

すなわち、更新プログラムの書換え処理にはある程度の時間を要するため、更新プログラムの書換え処理中に緊急に建設機械を動かす必要がある場合には、このように更新プログラムの書換え処理を中断または中止してバックアッププログラムに切り換えれば、車体を最低限安全に動作させることができる。ここで、ステップＳ１０６における処理を繰り返し、例えば３回連続でエンジンキースイッチをスタータ位置まで回したときに以後の処理に移行するようにすれば、緊急時以外にうっかりエンジンを始動させてしまうような事態を回避することができる。

また、更新プログラムの書換え中は、キャブ２１のモニター装置２５にその旨を表示してオペレータに告知するようにすれば、オペレータがそれを知らずに何度もエンジンキースイッチを回すような事態を回避することができる。なお、本実施の形態では、建設機械として油圧ショベルの例を上げたが、他にホイールローダやダンプトラック、ブルドーザなどであっても同様である。

１００…油圧ショベル（建設機械）
２００…遠隔プログラム書換え制御システム
３０…車体制御コントローラ（書換え手段、エンジン始動禁止手段、エンジン始動禁止解除手段）
４０…情報コントローラ（受信手段、エンジン始動禁止手段、エンジン始動禁止解除手段）
５０…エンジン
５２…スタータ
５３…スタータカットリレー
７０…通信端末（受信手段）
７１…アンテナ（受信手段）
９０…管理サーバ

Claims (4)

1. 通信端末を介して管理サーバから更新プログラムを受信する受信手段を備えた情報コントローラと、
   建設機械を制御するプログラムを前記情報コントローラで受信した更新プログラムに書換える書換え手段を備えた車体制御コントローラとを有し、
   前記情報コントローラまたは車体制御コントローラは、前記書換え手段が前記制御プログラムを前記更新プログラムに書換え中に、前記建設機械のエンジンの始動を禁止するエンジン始動禁止手段を備えたことを特徴とする遠隔プログラム書換え制御システム。
2. 請求項１に記載の遠隔プログラム書換え制御システムにおいて、
   前記情報コントローラまたは車体制御コントローラは、前記エンジン始動禁止手段による前記エンジンの始動禁止状態を解除する手段を有し、
   前記書換え手段は、前記更新プログラムの書換え処理中に、前記エンジン始動禁止解除手段により前記建設機械のエンジンの始動禁止状態を解除するときは、前記更新プログラムの書換え処理を中断してバックアップ動作可能なバックアッププログラムに切り換えることを特徴とする遠隔プログラム書換え制御システム。
3. 請求項１または２に記載の遠隔プログラム書換え制御システムにおいて、
   前記更新プログラム受信手段は、前記建設機械のエンジン稼働中に前記管理サーバから更新プログラムを受信したときは、当該更新プログラムを前記情報コントローラの記憶装置に一時保存し、
   前記書換え手段は、前記建設機械のエンジンが停止したときに、前記車体制御プログラムを前記情報コントローラの記憶装置に保存した更新プログラムに書換えることを特徴とする遠隔プログラム書換え制御システム。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の遠隔プログラム書換え制御システムにおいて、
   前記エンジン始動禁止手段は、スタータカットリレーをカット状態にしてエンジン始動禁止状態にすることを特徴とする遠隔プログラム書換え制御システム。

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