KR101861437B1 - 비상 정지 스위치를 활용한 건설기계의 오토 스탑 제어 장치 - Google Patents

비상 정지 스위치를 활용한 건설기계의 오토 스탑 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 비상 정지 스위치를 활용하여 비상 시 엔진 자동 정지는 물론, 비상 시가 아니어도 작업을 수행하지 않는 경우 엔진을 자동 정지하여 불필요한 연료 소모를 방지할 수 있는 건설기계의 오토 스탑 제어 장치에 관한 것으로, 비상 정지 스위치, 엔진의 동작을 제어하는 ECU(Engine Control Unit), 비상 정지 스위치의 출력단과 ECU 사이에 전기적 또는 회로적으로 연결되어 비상 정지 스위치의 조작에 의해 비상 정지 신호가 인가되면 인가받은 비상 정지 신호를 ECU로 전달하고, 비상 정지 스위치의 조작이 없는 상태에서 엔진의 아이들 상태가 감지되면 이에 대응되는 엔진 정지 신호를 발생하여 ECU로 전달하는 오토 아이들 제어부를 포함한다.

Description

비상 정지 스위치를 활용한 건설기계의 오토 스탑 제어 장치{APPARATUS FOR CONTROLLING AUTO-STOP OF CONSTRUCTION MACHINARY USING EMERGENCY STOP SWITCH}
본 발명은 건설기계의 비상 정지 스위치를 활용하여 오토 스탑(auto-stop) 기능을 구현하거나 제어하는 장치에 관한 것이다.
일반적으로 굴삭기, 로더 등을 포함한 건설기계에서는 연비 절감이 가장 중요한 개선 요소로 분류되고 있으며, 이를 위한 연구 개발의 하나로서 오토 아이들(auto idle) 기능에 대한 로직이 추가되고 있다.
오토 아이들 기능은 건설기계의 시동이 켜지고 일정 범위의 엔진 회전수(RPM)로 작업을 수행하다가, 작업이 중지되었거나 오랜 시간 동안 작업이 이루어지지 않아 엔진이 아이들(idle) 상태가 되면 최소한의 엔진 RPM(이하, 아이들 로우 RPM)으로 자동 전환하는 것을 말한다.
그러나, 이러한 오토 아이들 상태일지라도 엔진이 계속하여 구동하기 때문에 연료 소모 및 이산화탄소가 발생하게 된다.
이러한 점을 개선하기 위하여 2013년도에 공개된 선행기술문헌 제10-2013-0127467호(발명의 명칭: 굴삭기의 엔진 공회전 제어 장치 및 그 방법)에는 굴삭기에서 안전장치의 조작 상태에 따라 엔진을 자동으로 정지 또는 구동시키는 기술에 관하여 개시하고 있다.
그러나, 종래 선행기술문헌은 단순히 안전장치의 온, 오프 상태에 따라 엔진을 정지, 구동시키는 것으로만 기재되어 있어서, 안전장치가 온 상태(작업이 가능한 상태)임에도 불구하고 작업을 수행하지 않고 대기하고 있는 경우 불필요하게 연료가 소모되는 문제점이 있다.
이와 마찬가지로, 기존 건설기계는 비상 시 스위치의 조작만으로 엔진 정지가 가능한 비상 정지 스위치가 구비되는데, 이를 활용한 건설기계는 엔진의 아이들 제어와는 무관하게 비상 정지 스위치의 온, 오프 상태에 따라 엔진을 정지시키는 기능만 수행한다는 문제점이 있다.
도 1의 일반적인 구성을 예로 들면, 기존 건설기계의 비상 정지 스위치(10)가 건설기계 ECU(20)와 연결되어 작업자로부터 비상 정지 스위치(10)의 조작이 입력되면 건설기계 ECU(20)가 엔진(30)을 정지하도록 제어한다. 즉, 기존의 건설기계는 엔진(30)이 아이들 상태에 있지 않은 경우에도 비상 정지 스위치(10)가 작동하면 엔진이 멈추게 되거나, 엔진(30)이 아이들 상태에 있음에도 불구하고 비상 정지 스위치(10)가 작동하지 않으면 엔진(30)이 멈추지 않았다. 따라서, 비상 정지 스위치(10) 외에 엔진의 아이들 상태에 따라 엔진을 멈추기 위한 별도의 수단이 필요하게 되고, 그 결과 건설기계의 구조가 복잡해지고 유지 보수의 효율성이 저하되는 한계가 있다.
따라서, 건설기계에 이미 구비되어 있는 비상 정지 스위치를 활용하여 오토 아이들 스탑 기능도 구현할 수 있는 기술에 대한 필요성이 나타나고 있다.
본 발명은 비상 정지 스위치를 활용하여 비상 시 엔진 자동 정지는 물론, 비상 시가 아니어도 작업을 수행하지 않아 아이들 상태가 되는 경우 엔진을 자동 정지하여 불필요한 연료 소모를 방지할 수 있는 건설기계의 오토 스탑 제어 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 건설기계의 ECU에 장착하지 않고 비상 정지 스위치의 출력단에 간단한 배선 연결로 오토 스탑 로직을 탑재함으로써 오토 아이들 기능이 미 탑재된 기존 건설기계에도 용이하게 오토 스탑 기능을 적용할 수 있도록 하는 데 있다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 비상 정지 스위치를 활용한 건설기계의 오토 스탑 제어 장치는, 비상 시 엔진을 정지시키기 위한 비상 정지 스위치; 상기 엔진의 동작을 제어하는 ECU(Engine Control Unit); 및 상기 비상 정지 스위치의 출력단과 상기 ECU 사이에 전기적 또는 회로적으로 연결되어 상기 비상 정지 스위치의 조작에 의해 비상 정지 신호가 인가되면 상기 비상 정지 신호를 상기 ECU로 전달하고, 상기 비상 정지 스위치의 조작이 없는 상태에서 상기 엔진의 아이들 상태가 감지되면 이에 대응되는 엔진 정지 신호를 발생하여 상기 ECU로 전달하는 오토 아이들 제어부;를 포함한다.
상기 오토 아이들 제어부는, 상기 비상 정지 신호 또는 상기 엔진 정지 신호 중 적어도 하나가 인가되거나, 상기 비상 정지 신호와 상기 엔진 정지 신호가 모두 인가되는 경우 상기 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 스탑 신호를 출력하고, 상기 ECU는 상기 오토 아이들 제어부로부터 출력되는 오토 스탑 신호에 기초하여 상기 엔진을 정지시키기 위한 제어 신호를 상기 엔진으로 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 오토 아이들 제어부는, 상기 비상 정지 신호와 상기 엔진 정지 신호의 인가 여부에 따라 상기 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 스탑 신호의 출력 유무를 판단하는 디지털 논리 판단부;를 포함할 수 있다.
이때, 상기 디지털 논리 판단부는, 상기 비상 정지 스위치로부터 출력되는 신호와 상기 엔진의 아이들 상태 여부에 따라 출력되는 신호의 두 개의 신호를 입력받고, 입력받은 두 신호 중 하나라도 엔진을 정지시키기 위한 신호라면 오토 스탑 신호를 출력하고, 상기 입력받은 두 신호가 상기 엔진을 정지시키기 위한 신호가 아니면 정상적인 엔진 구동을 위한 일반 상태 신호를 출력할 수 있다.
상기 디지털 논리 판단부는 OR 게이트를 포함할 수 있다.
또, 상기 오토 아이들 제어부는, 유압 액츄에이터, 배기가스 후처리 장치(DPF), 안전 레버, 건설기계의 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작을 조작하기 위한 조작 레버, 탑승감지센서를 포함한 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단과 연결되고, 상기 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단의 작동 유무에 따라 오토 스탑 상태를 감지하는 오토 스탑 상태 감지부;를 더 포함할 수 있다.
상기 오토 스탑 상태 감지부는, 상기 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단으로부터 감지된 신호에 기초하여 작업 유무를 파악하고 상기 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단으로부터 미작업 상태가 감지되는 경우에 엔진 정지 신호를 출력한다.
이러한 본 발명에 따르면, 비상 시 비상 정지 스위치의 조작이 입력되면 엔진을 자동 정지함은 물론, 비상 시가 아니어도 작업을 수행하지 않는 경우 아이들 상태로 판단하여 엔진을 자동 정지함으로써 불필요한 연료 소모를 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 오토 스탑 로직을 건설기계의 메인 ECU와 연동하지 않고 비상 정지 스위치와 연동함으로써 비상 정지 기능을 동시에 이용할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명은 비상 정지 스위치의 출력단에 간단한 배선 연결로 오토 스탑 기능을 구현할 수 있으므로 오토 스탑 기능에 대한 로직을 별개의 독립적인 부품으로 구비하는 경우 오토 아이들 기능이 미 탑재된 기존 건설기계에 쉽게 적용이 가능한 효과가 있다. 이에 따라 건설기계의 애프터 마켓(after market)을 극대화할 수 있다.
도 1은 일반적인 건설기계의 엔진 스탑 제어 장치를 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비상 정지 스위치를 활용한 건설기계의 오토 스탑 제어 장치를 나타낸 구성도이다.
도 3은 도 2의 오토 아이들 제어부에 대한 상세 구성도이다.
도 4는 도 3의 디지털 논리 판단회로가 동작하는 논리 관계를 나타낸 논리표이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 오토 스탑 제어 장치에서 동작하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아님을 유의해야 한다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 기술적 용어는 본 명세서에서 특별히 다른 의미로 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 의미로 해석되어야 하며, 과도하게 포괄적인 의미로 해석되거나, 과도하게 축소된 의미로 해석되지 않아야 한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "구성된다" 또는 "포함한다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 여러 구성 요소들, 또는 여러 단계들을 반드시 모두 포함하는 것으로 해석되지 않아야 하며, 그 중 일부 구성 요소들 또는 일부 단계들은 포함되지 않을 수도 있고, 또는 추가적인 구성 요소 또는 단계들을 더 포함할 수 있는 것으로 해석되어야 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.
본 발명의 실시예는 건설기계에 적용된 구조를 일 예로 설명하나, 이에 한정하는 것은 아니며, 엔진이 탑재된 차량, 중장비, 농기계 등에 다양하게 적용이 가능할 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 비상 정지 스위치를 활용한 건설기계의 오토 스탑 제어 장치를 나타낸 구성도이다.
건설기계는 굴삭기의 경우, 주행용 유압 모터에 의해 구동되는 주행 장치를 구비하는 하부 주행체와, 선회용 유압 모터에 의해 구동되는 선회 장치, 선회 장치를 통하여 하부 주행체 상에 배치되는 상부 선회체, 상부 선회체의 앞부분 중앙 위치에 장착되는 작업기를 포함하며, 상부 선회체에 운전실이 마련된다. 작업기는 상부 선회체에 상하로 이동 가능하게 연결된 붐과, 붐에 회동 가능하게 연결된 암, 및 암에 회동 가능하게 연결된 버킷을 포함하고, 이들을 동작시키기 위한 유압 실린더로, 붐 실린더, 암 실린더, 버킷 실린더를 포함한다.
운전실에는 운전석이 마련되고, 운전석의 전방에는 하부 주행체를 조종하기 위한 주행 레버와 주행 페달, 어태치먼트용 페달이 장착된다. 그리고, 운전석의 양측에 붐, 암, 버킷의 동작을 조작하기 위한 조작 레버가 구비되고, 조작 레버의 일측에는 비상 정지 스위치, 안전 레버, 계기판(콘솔), 표시부 등이 설치된다.
이러한 구조를 갖는 건설기계에서, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 오토 스탑 제어 장치는, 도 2에 도시한 바와 같이 비상 정지 스위치(100), ECU(200), 엔진(300), 오토 아이들 제어부(400), 아이들 상태 감지수단(500)을 포함하여 구성된다. 여기서, 오토 아이들 제어부(400)를 ISS 모듈(Idle Stop and Start Module)이라고 불리기도 한다.
본 발명의 실시예에 따른 오토 스탑 제어 장치는, ECU(200)에 연결되는 비상 정지 스위치(100)의 출력단과 ECU(200) 사이에 오토 아이들 제어부(400)를 전기적 또는 회로적으로 연결하여 비상 정지 스위치(100)의 기능을 그대로 활용하면서 이와 동시에 오토 아이들 스탑(auto idle stop) 기능을 구현할 수 있다.
비상 정지 스위치(100)는 비상 시 작업자가 건설기계의 엔진(300)을 강제적으로 정지시키기 위한 정지 버튼으로, 작업자가 건설기계를 잘못 작동시킨 경우 등 불의의 요인으로 건설기계를 순간적으로 정지시키고 싶을 때 조작한다.
비상 정지 스위치(100)는 작업자의 조작에 의해 비상 정지 신호를 선택적으로 인가하도록 스위칭 회로로 구현되며, 기구적으로는 토글 버튼 또는 푸쉬 버튼 등으로 마련될 수 있다.
ECU(Engine Control Unit; 200)는 건설기계의 주행 및 작업을 수행하기 위해 엔진(300)의 동작을 제어한다. 즉, 온, 오프에 의해 엔진의 동작을 개시하거나 종료하고, 건설기계의 주행 및 작업에 필요한 엔진 회전수(RPM)을 제어한다.
오토 아이들 제어부(400)는, ECU(200)와 연결되는 비상 정지 스위치(100)의 출력단과 ECU(200) 사이에 전기적 또는 회로적으로 연결되어 오토 스탑 기능을 제공한다.
기본적으로, 오토 아이들 제어부(400)는 비상 정지 스위치(100)의 수동 조작에 의해 비상 정지 신호가 인가되면, 인가받은 비상 정지 신호를 ECU(200)로 전달하고, 비상 정지 스위치(100)의 조작이 없는 상태에서 엔진의 아이들 상태가 감지되면 이에 대응되는 엔진 정지 신호를 발생하여 ECU(200)로 전달할 수 있다.
이때, 오토 아이들 제어부(400)는 비상 정지 신호 또는 엔진 정지 신호 중 적어도 하나가 인가되거나, 비상 정지 신호 및 엔진 정지 신호가 모두 인가되는 경우 오토 스탑 신호를 출력하여 ECU(200)로 전달한다.
그러면, ECU(200)는 오토 아이들 제어부(400)로부터 출력되는 오토 스탑 신호에 기초하여 엔진(300)을 강제 정지시키기 위한 제어 신호를 엔진(300)으로 전달한다.
여기서, 엔진의 아이들 상태는 건설기계의 주행이나 작업이 이루어지지 않는 상태로, 시동이 켜져 있지만 일정 시간 동안 주행이나 작업 수행이 없는 경우에 아이들 상태로 판단할 수 있다.
본 실시예에서는 아이들 상태로 판단되면 오토 스탑 모드로 진입할 수 있으며, 또는 먼저 아이들 상태로 판단되면 엔진을 로우 RPM으로 설정하고 이후 작업 수행이 없는 것으로 판단되면 오토 스탑 모드로 진입하도록 할 수 있다.
이처럼, 오토 스탑 모드는 건설기계의 주행 또는 작업 상태를 근거로 판단하게 되는데, 이를 위해 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 다양한 조건을 토대로 건설기계의 주행 또는 작업 상태를 체크할 수 있다.
아이들 상태 감지수단(500)은 엔진의 무부하 상태 또는 작업 상태를 감지하기 위한 것으로, 엔진 회전수 감지센서, 유압 액츄에이터, 배기가스 후처리 장치, 안전 레버, 조작 레버, 탑승감지센서 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
엔진 회전수 감지센서는 엔진(300)의 RPM을 체크하여 엔진의 무부하 상태를 감지하기 위한 센서로, 일 예로 엔코더를 사용할 수 있다. 그러나, 오토 아이들 제어부(400)가 ECU(200)와의 CAN 통신을 통해 엔진 회전수 정보를 직접 획득할 수 있는 구성이라면 엔진 회전수 감지센서 없이도 엔진의 무부하 상태를 체크할 수 있다.
유압 액츄에이터는 건설기계의 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기에 대한 동작을 제어하는 유압실린더로서 이의 작동 유무에 따라 작업 유무를 확인할 수 있다.
배기가스 후처리 장치는 건설기계의 운행 중 발생하는 유해 배기가스를 억제하는 장치로서, 대표적으로 디젤미립자필터(Diesel Particulate Filter; DPF)는 디젤 차량의 배기가스 중 PM(Particulate Matters, 입자상 물질)이 일정량 이상 쌓이게 되면 550도 이상의 고열로 연소시켜서 제거하는 장치이다. 이러한 DPF는 PM(입자상 물질)이 일정량 이상 쌓인 경우에만 작동하므로 DPF가 작동할 때에는 많은 에너지를 소모하게 되고, 이때 엔진을 정지하게 되면 DPF가 고장이 날 우려가 있으므로 DPF의 작동 유무에 따라 엔진을 정지시키는 것이 좋다.
안전 레버는 건설기계의 안전 운행을 위해 작업자에 의해 조작되는데, 운전석의 일측에 마련되어 작업자가 운전석으로부터 이탈하거나 탑승할 때 조작하게 된다. 예컨대, 안전 레버는 위, 아래 회동에 따라 락(lock) 또는 언락(unlock)의 잠금 상태를 설정할 수 있다. 안전 레버가 락(lock) 상태로 설정되면 유압장치들의 유체가 움직이지 않도록 유압을 차단한다.
조작 레버는 건설기계의 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작을 조작한다. 예를 들어, 붐의 상하 이동, 암 및 버킷의 회동, 상부 선회체의 선회 등을 조작할 수 있다.
탑승감지 센서는 작업자가 운전석에 탑승하였는지를 감지하는 센서로서, 운전석에 설치되는 압력 센서, 접촉 센서, 광 센서 등을 이용할 수 있다. 탑승감지 센서는 운전석의 시트 부분 또는 등받이 부분에 설치될 수 있으며, 보다 정확한 센싱을 위해서 복수 개로 마련될 수도 있다. 예를 들면, 작업자가 탑승하였다는 것을 정확하게 감지하기 위해 작업자의 둔부가 닿는 영역에 다수 개의 탑승감지 센서가 마련될 수 있다. 또한, 작업자의 탑승이 감지되기 시작하는 시점부터 일정시간 동안 탑승이 유지되는 경우에만 탑승감지 센서의 센싱값이 출력되는 것이 바람직하다. 이와 같이, 작업자의 탑승 상태가 일정시간 동안 지속되는 경우에만 작업자가 탑승한 것으로 판단함으로써 오토 아이들 제어부는 작업자의 작업 의도를 보다 정확하게 고려하여 엔진의 회전 상태를 제어할 수 있다.
이처럼, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 기본적으로 엔진의 RPM을 확인하여 엔진이 무부하 상태인지를 판단하고, 무부하 상태이면 오토 아이들 모드로 진입하기 위한 아이들 신호를 출력한다.
또한, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 유압 액츄에이터의 작동 유무 및 배기가스 후처리 장치의 작동 유무를 확인하고, 유압 액츄에이터와 배기가스 후처리 장치(DPF) 모두가 미작동 상태이면 작업이 없는 것으로 판단하여 오토 스탑 모드로 진입하기 위한 오토 스탑 신호를 출력한다. 오토 스탑 모드는 앞서 설명한 바와 같이 엔진을 자동 정지시키기 위한 모드를 의미한다.
또, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 안전 레버의 잠금 상태를 확인하고 안전 레버가 잠금 상태이면 작업자로 하여금 작업이 없는 상태임을 판단하고 오토 스탑 모드로 진입하기 위한 오토 스탑 신호를 출력한다.
이때, 오토 아이들 제어부(400)는 안전 레버의 잠금 상태를 확인한 시점에 바로 오토 스탑 신호를 출력할 수 있다. 또는 확인한 시점으로부터 일정 시간이 경과한 후에 오토 스탑 신호를 출력할 수도 있다. 예를 들어, 안전 레버의 잠금 상태를 확인한 시점으로부터 제1 경과 시간을 초과하였는지를 판단하고, 또는 안전 레버가 미잠금 상태이면 제2 경과 시간을 초과하였는지를 각각 판단하여 제1 경과 시간 또는 제2 경과 시간을 초과한 경우에 오토 스탑 신호를 출력하도록 제어할 수 있다. 제1 경과 시간은 제2 경과 시간 보다 짧은 시간으로 설정하여 안전 레버가 잠금 상태 시 최단 시간 내에 엔진을 강제 정지하도록 할 수 있다.
또, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 조작 레버의 조작 유무, 작업자의 탑승 유무를 확인하고, 확인을 통해 작업자로 하여금 작업이 없는 상태임이 판단되면 오토 스탑 모드로 진입하기 위한 오토 스탑 신호를 출력한다.
이상, 오토 아이들 제어부(400)는 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 다양한 조건을 파악하여 적어도 하나 이상의 미작업 상태가 감지되거나 또는 이들 미작업 상태가 모두 감지되어 조건을 동시에 만족하는 경우에 오토 스탑 신호를 출력할 수 있다. 예컨대, 안전 레버가 미잠금 상태이면서 유압 액츄에이터와 배기가스 후처리 장치 모두가 미작동이면 엔진을 자동 정지시키기 위한 오토 스탑 신호를 출력할 수 있다.
오토 아이들 제어부(400)의 세부 구성은 다음과 같다.
도 3은 도 2의 오토 아이들 제어부에 대한 상세 구성도이고, 도 4는 도 3의 디지털 논리 판단회로가 동작하는 논리 관계를 나타낸 논리표이다.
도 3을 참조하면, 오토 아이들 제어부(400)는 디지털 논리 판단부(410) 및 오토 스탑 상태 감지부(420)를 포함할 수 있다.
디지털 논리 판단부(410)는 비상 정지 스위치(100)로부터 인가되는 비상 정지 신호와 아이들 상태 감지부(420)로부터 인가되는 엔진 정지 신호의 인가 여부에 따라 엔진(300)을 자동 정지시키기 위한 오토 스탑 신호의 출력 유무를 판단하는 논리소자이다.
구체적으로, 디지털 논리 판단부(410)는 비상 정지 스위치(도 2의 100)로부터 출력되는 신호(A)와 오토 스탑 상태 감지부(420)로 출력되는 신호(B)의 두 개의 신호(A, B)를 입력받고, 입력받은 두 신호(A, B) 중 하나라도 엔진(300)을 정지시키기 위한 신호(이를 테면, 비상 정지 신호 또는 엔진 정지 신호)가 입력되면 오토 스탑 신호(C)를 출력하여 ECU(200)로 전달한다.
입력받은 두 신호(A, B)가 비상 정지 신호도 아니고 엔진 정지 신호가 아닐 경우, 즉 엔진을 정지시키기 위한 신호가 아닌 경우 디지털 논리 판단부(410)는 정상적인 엔진 구동을 위한 일반 상태 신호(C)를 출력한다. 그리고 출력된 일반 상태 신호를 ECU(200)로 전달한다.
예컨대, 디지털 논리 판단부(410)로는 OR 게이트(gate) 소자가 이용될 수 있다. OR 게이트 소자는 두 개의 입력 중 하나라도 1이면 출력되는 결과가 1이고, 두 개의 입력이 모두 0인 경우에만 0을 출력하게 된다.
만약, OR 게이트와 같은 디지털 논리 판단부(410)가 구비되지 않은 상태에서, ECU(200)에 연결되는 비상 정지 스위치(100)의 출력단과 ECU(200) 사이에 오토 아이들 제어부(400)를 연결하게 되면 단락(short)이 발생할 수도 있다. 하지만, OR 게이트와 같은 디지털 논리 판단부(410)를 비상 정지 스위치(100)의 출력단과 ECU(200) 사이에 연결하는 경우에는 단락을 방지하면서 신호 처리를 할 수 있다.
이러한 OR 게이트 소자의 논리 관계를 활용하면, 디지털 논리 판단부(410)의 입력 및 출력은 도 4의 논리표와 같이 정리된다.
도 4에서, 비상 정지 스위치(100)로부터 출력되는 신호(A)는 비상 정지 스위치(100)가 작동 시 1, 비상 정지 스위치(100)가 미작동 시 0라 가정한다. 즉, 비상 정지 스위치(100)가 작동하여 비상 정지 신호가 출력되는 경우를 1로 본다.
오토 스탑 상태 감지부(420)로 출력되는 신호(B)는 오토 스탑 상태 시 1, 일반 상태 시 0이라 가정한다. 오토 스탑 상태의 경우 엔진 정지 신호가 출력되는 경우를 1로 본다.
또한, 디지털 논리 판단부(410)의 출력(C)은 오토 스탑 신호인 경우를 1, 정상적인 엔진 구동을 위한 일반 상태 신호의 경우를 0이라 가정한다.
일 예로, 비상 정지 스위치(100)가 미작동하고(0), 오토 스탑 상태 감지부(420)로 출력되는 신호(B)가 일반 상태 시(0), 디지털 논리 판단부(410)에서 ECU(200)로 출력되는 신호는 일반 상태 신호(0)가 된다.
다른 예로, 비상 정지 스위치(100)가 작동하고(1), 오토 스탑 상태 감지부(420)에 의해 감지된 상태가 일반 상태이면(0), 디지털 논리 판단부(410)에서 ECU(200)로 출력되는 신호는 오토 스탑 신호(1)가 된다.
이와 반대로, 비상 정지 스위치(100)가 미작동하고(0), 오토 스탑 상태 감지부(420)에 의해 감지된 상태가 오토 스탑 상태이면(1), 디지털 논리 판단부(410)에서 ECU(200)로 출력되는 신호는 오토 스탑 신호(1)가 된다.
또, 비상 정지 스위치(100)가 작동하고(1), 동시에 오토 스탑 상태 감지부(420)에 의해 감지된 상태가 오토 스탑 상태이면(1), 디지털 논리 판단부(410)에서 ECU(200)로 출력되는 신호는 오토 스탑 신호(1)가 된다.
다시 도 3을 참조하면, 오토 스탑 상태 감지부(420)는 아이들 상태 감지수단(도 2의 500)과 연결되어 아이들 상태 감지수단(도 2의 500)의 작동 유무에 따라 엔진의 무부하 상태 또는 작업 상태를 체크한다. 체크한 결과, 엔진이 무부하 상태이거나(아이들 상태임), 또는 엔진이 무부하 상태이면서 작업이 없는 상태이면(아이들 스탑 상태임), 오토 스탑 상태 감지부(420)는 엔진을 자동 정지시키기 위한 엔진 정지 신호를 디지털 논리 판단부(410)로 전달한다.
여기서 '작업이 없는 상태'란, 아이들 상태 감지수단(도 2의 500)의 유압 액츄에이터, 배기가스 후처리 장치(DPF), 안전 레버, 조작 레버, 탑승감지센서 중 적어도 하나에 의해 감지된 신호에 기초하여 각 감지수단의 작동 유무로 체크할 수 있다.
오토 스탑 상태 감지부(420)는 아이들 상태 감지수단(도 2의 500)을 통해 다양한 상태 조건을 파악하여 적어도 하나 이상의 미작업 상태가 감지되거나 또는 이들 미작업 상태가 모두가 감지되어 조건을 동시에 만족하는 경우에 엔진 정지 신호를 출력할 수 있다.
예를 들면, 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 체크한 결과, 안전 레버가 미잠금 상태이면서 유압 액츄에이터와 배기가스 후처리 장치 모두가 미작동이면 엔진을 자동 정지시키기 위한 엔진 정지 신호를 출력한다.
이러한 구성에 따르면, 오토 아이들 제어부(400)는 디지털 논리 판단부(410)를 통해 비상 정지 스위치(100)의 기능뿐만 아니라 오토 스탑 기능을 모두 적용할 수 있는 신호처리가 가능하다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 오토 스탑 제어 장치에서 동작하는 과정을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 5에서는 비상 정지 스위치(100)를 이용한 비상 정지 제어 과정(S100)과 오토 스탑 상태에 따른 엔진 정지 제어 과정(S200)으로 구분하고 있으며, 각 제어 과정(S100, S200)은 독립적으로 수행된다. 수행 결과로 출력되는 두 신호를 오토 아이들 제어부(400)의 디지털 논리 판단부(410)가 입력받아 오토 스탑 모드로 설정할 것인지를 판단하게 된다.
즉, 본 발명의 건설기계의 오토 스탑 제어 장치는 S110 단계와 같이, 작업자에 의해 비상 정지 스위치(100)의 수동 조작이 있는지 확인한다.
비상 정지 스위치(100)의 수동 조작이 있으면, S120 단계에서 비상 정지 스위치(100)가 비상 정지 신호를 오토 아이들 제어부(400)로 출력한다.
비상 정지 스위치의(100) 수동 조작이 없으면 비상 정지 스위치(100)가 일반 상태 신호를 출력한다.
이러한 과정과 별개로, 본 발명의 건설기계의 오토 스탑 제어 장치는 S200 단계와 같이 오토 아이들 제어부(400)에서 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 감지되는 신호에 기초하여 오토 아이들 상태, 오토 스탑 상태 여부를 판단하여 해당 상태에 따른 신호를 출력한다.
일 예로, S210 단계에서, 엔진이 무부하 상태인 경우 오토 아이들 제어부(400)가 오토 아이들 모드로 진입하여 로우 RPM으로 엔진(300)을 제어한다.
다음 220 단계에서, 오토 아이들 제어부(400)가 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 감지되는 신호에 기초하여 작업 상태를 감지한다. 아이들 상태 감지수단(500)을 통해 감지되는 신호는 적어도 하나 이상이 될 수 있으며 둘 이상의 경우 다양한 조건을 복합적으로 판단하여 작업 유무에 따라 작업 상태를 확인할 수 있다.
다음 S230 단계에서, 감지 결과 아이들 상태 감지수단(500)이 미작업 상태로 판단되면 S240 단계와 같이 엔진 정지 신호를 출력한다.
이후 S300 단계에서, 오토 아이들 제어부(400)가 비상 정지 스위치(100)로부터 출력되는 신호와 오토 스탑 상태 여부에 따라 출력되는 신호를 입력받아 디지털 논리 판단부(410)를 통해 엔진 정지가 필요한지를 판단한다.
S400 단계에서, 오토 아이들 제어부(400)가 비상 정지 스위치(100)로부터 출력되는 신호와 오토 스탑 상태 여부에 따라 출력되는 신호 중 하나라도 엔진(300)을 정지시키기 위한 신호가 입력되면 디지털 논리 판단부(410)는 오토 스탑 신호(C)를 ECU(200)로 출력한다.
혹은, 비상 정지 스위치(100)로부터 출력되는 신호와 오토 스탑 상태 여부에 따라 출력되는 신호가 엔진(300)을 정지시키기 위한 신호가 아닌 일반 상태 신호인 경우 오토 아이들 제어부(400)는 디지털 논리 판단부(410)를 통해 정상적인 엔진 구동을 위한 일반 상태 신호를 ECU(200)로 출력한다.
상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 오토 스탑 제어장치는 건설기계에 이미 구비되어 있는 비상 정지 스위치를 활용함으로써 아이들 오토 스탑(idle auto stop) 기능을 용이하게 구현할 수 있다.
또한, 오토 아이들 제어부에 마련된 디지털 논리 판단부 즉, OR 게이트를 이용함으로써 기존의 비상 정지 스위치의 기능을 유지하면서 오토 스탑 기능도 구현할 수 있다.
이상의 설명은 본 발명을 예시적으로 설명한 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술적 사상에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능할 것이다. 따라서 본 발명의 명세서에 개시된 실시 예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.
100: 비상 정지 스위치 200: ECU
300: 엔진 400: 오토 아이들 제어부
500: 아이들 상태 감지수단 410: 디지털 논리 판단부
420: 오토 스탑 상태 감지부

Claims (7)

  1. 비상 시 엔진을 정지시키기 위한 비상 정지 스위치;
    상기 엔진의 동작을 제어하는 ECU(Engine Control Unit); 및
    상기 비상 정지 스위치의 출력단과 상기 ECU 사이에 전기적 또는 회로적으로 연결되어 상기 비상 정지 스위치의 조작에 의해 비상 정지 신호가 인가되면 상기 비상 정지 신호를 상기 ECU로 전달하고, 상기 비상 정지 스위치의 조작이 없는 상태에서 상기 엔진의 아이들 상태가 감지되면 이에 대응되는 엔진 정지 신호를 발생하여 상기 ECU로 전달하는 오토 아이들 제어부;
    를 포함하고,
    상기 오토 아이들 제어부는,
    상기 비상 정지 스위치로부터 출력되는 신호와 상기 엔진의 아이들 상태 여부에 따라 출력되는 신호의 두 개의 신호를 입력받으며 상기 ECU에 연결되는 상기 비상 정지 스위치의 출력단과 상기 ECU 사이에 상기 오토 아이들 제어부를 연결 시 단락 발생을 방지하는 OR 게이트 소자를 포함하고, 상기 OR 게이트 소자를 이용하여 상기 입력받은 두 신호 중 하나라도 상기 엔진을 정지시키기 위한 신호인 상기 비상 정지 신호 또는 상기 엔진 정지 신호라면 오토 스탑 신호를 출력하여 상기 ECU로 전달하고, 상기 입력받은 두 신호 모두가 상기 엔진을 정지시키기 위한 신호가 아니면 정상적인 엔진 구동을 위한 일반 상태 신호를 출력하는 디지털 논리 판단부; 및
    유압 액츄에이터, 배기가스 후처리 장치(DPF), 안전 레버, 건설기계의 붐, 암, 버킷을 포함한 작업기의 동작을 조작하기 위한 조작 레버, 탑승감지센서를 포함한 아이들 상태 감지수단과 연결되고, 상기 아이들 상태 감지수단의 작동 유무에 따라 오토 스탑 상태를 감지하는 오토 스탑 상태 감지부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 비상 정지 스위치를 활용한 건설기계의 오토 스탑 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오토 아이들 제어부는,
    상기 비상 정지 신호 및 상기 엔진 정지 신호 중 적어도 하나가 인가되는 경우 상기 엔진을 정지시키기 위한 오토 스탑 신호를 출력하고,
    상기 ECU는,
    상기 오토 아이들 제어부로부터 출력되는 오토 스탑 신호에 기초하여 상기 엔진을 정지시키기 위한 제어 신호를 상기 엔진으로 전달하는 것을 특징으로 하는 비상 정지 스위치를 활용한 건설기계의 오토 스탑 제어 장치.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 오토 스탑 상태 감지부는,
    상기 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단으로부터 감지된 신호에 기초하여 작업 유무를 파악하고 상기 적어도 하나의 아이들 상태 감지수단으로부터 미작업 상태가 감지되는 경우에 엔진 정지 신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 비상 정지 스위치를 활용한 건설기계의 오토 스탑 제어 장치.
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