KR20160048523A - 건설기계의 엔진 시동 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법은 건설기계의 엔진 시동을 위한 기동 전동기(starter), 배터리, 발전기의 현재 상태정보가 실시간으로 검출되면서 모니터링 및 진단되어 기동 전동기와 배터리 보호, 배터리 교환시기 체크, 발전기 상태 확인이 안정되고 원활하게 수행될 수 있으며, 이를 통해 엔진 시동 시스템에 대한 예방 정비가 가능해져 건설기계 작업 손실이 방지될 수 있는 기술적 특징을 갖는다.
본 발명에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템은 건설기계의 엔진과 연결되어 엔진 시동을 유도하는 기동 전동기와; 기동 전동기로 전원을 공급하여 기동 전동기의 구동을 유도하는 배터리와; 기동 전동기와 배터리 사이에 설치되고, 일단부가 배터리에 연결되어 배터리 전원의 기동 전동기로의 공급을 위한 스위칭 동작을 수행하는 키 스위치와; 플런저, 플런저에 감긴 풀인 코일과 홀드 인 코일, 플런저 상단에 형성된 접촉판, 접촉판 상측에 배치되어 스위칭동작하는 B단자와 M단자, 풀인 코일과 홀드 인 코일의 일단부가 연결되는 S단자를 포함하되, 홀드 인 코일의 타단부는 어스되어 있고, 풀인 코일의 타단부는 M단자에 연결되어 있는 마그네틱 스위치와; 키 스위치의 타단부가 연결되는 서브코일, 서브코일이 감긴 서브플런저, 서브플런저 상단에 형성된 서브접촉판, 접촉판 상측에 배치되어 각각 스위칭동작하되 마그네틱 스위치의 B단자와 S단자에 연결되는 제1단자와 제2단자를 포함하는 보조 릴레이와; 마그네틱 스위치의 B단자와 M단자 사이에 배치되는 전압 측정기 및; 전압 측정기의 B단자로부터 계측되는 전압정보로부터 배터리의 현재 작동 전압값, 배터리 전압 강하량, 배터리 최저 전압값을 산출하여 배터리 상태 모니터링이 수행되도록 하는 동시에 전압 측정기의 M단자로부터 계측되는 전압정보로부터 기동 전동기의 현재 전압값, 현재 전류값을 산출하여 기동 전동기 상태 모니터링이 수행되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 구성으로 이루어진다.

Description

건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법{Engine starting system of construction machinery and control method thereof}

본 발명은 건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 건설기계의 엔진 시동을 위한 기동 전동기(starter), 배터리, 발전기의 현재 상태정보가 실시간으로 검출되면서 모니터링 및 진단되어 기동 전동기와 배터리 보호, 배터리 교환시기 체크, 발전기 상태 확인이 안정되고 원활하게 수행될 수 있으며, 이를 통해 엔진 시동 시스템에 대한 예방 정비가 가능해져 건설기계 작업 손실이 방지될 수 있는 건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법에 관한 것이다.

엔진의 시동은 키 스위치의 시동 동작을 통해 기동 전동기(starter)가 구동되면서 엔진 회전 유도를 위한 시동 시도(cranking)가 수행되는 과정에서 진행된다. 이와 같은 엔진의 시동을 위하여 기동 전동기, 키 스위치 이외에 전원공급을 위한 배터리, 발전기 등이 추가로 구비된다.

한편 굴삭기, 휠로더, SSL(Skid Steer Loader), 굴절식 덤프트럭, 도로 장비 등의 건설기계는 열악한 공사현장에서 사용되고 있어 예고없는 고장 발생시 수리에 고비용이 들어가고, 수리작업의 소요시간이 길어 작업불능에 따른 손실이 발생한다. 장치고장 발생을 방지하기 위한 것으로 재시동 방지(anti-restart) 기능이 각종 건설기계에 적용되어 있는데, 재시동 방지 기능은 엔진 시동 이후의 엔진 운전 상태에서 기동 전동기 동작이 제한되도록 하는 것이다. 즉 엔진 운전 상태에서 기동 전동기가 구동되면, 기동 전동기에 의한 크랭크축 회전과 엔진 운전에 의한 크랭크 축 회전이 충돌되면서 기동 전동기가 파손되거나 손상되는데 재시동 방지 기능은 이를 방지하게 된다. 이와 같은 기술개발의 일환으로 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0069163호 "건설기계의 엔진 시동모터 보호장치", 공개번호 제10-2013-0087208호 "건설기계의 전원제어장치", 공개번호 제10-1999-008680호 "차량 발전기의 고장 자동 진단 회로" 등이 현재 안출되어 있다.

여기서 운전자가 무리하게 지속적인 엔진 시동을 시도하게 될 경우에도 기동 전동기에 손상이 있을 수 있다. 또한 차량이나 건설기계 내부의 발전기 고장시 배터리로부터 전원이 공급되는데, 이 과정에서 배터리의 방전에 의해 배터리 전압이 규정 전압 이하로 떨어지면서 배터리가 불능상태로 될 수 있다. 특히 열악한 공사현장에서 사용되는 건설기계에서는 배터리 방전, 기동 전동기의 고장, 발전기 고장 등에 의해 엔진 시동 불능 상태가 빈번하게 발생된다. 물론 배터리 램프를 구비하여 발전기에 의한 배터리의 충전 상태 체크가 가능하도록 하고 있으나, 발전기 로터코일, 브러쉬, 레규레이터, 배터리 램프 간 회로 연결이 정상적인 상태에서 배터리 램프가 정상동작하는 것이고, 배터리에 대한 발전기의 충전 동작에 이상 발생시 배터리 램프을 점멸시키는 것임에 따라, 발전기 로터코일, 브러쉬, 레규레이터, 배터리 램프 고정시에는 발전기 상태를 확인할 수 없고, 배터리의 방전 유무 등의 배터리 상태는 확인할 수 없는 문제점이 있었다.

따라서 기동 전동기, 배터리, 발전기의 상태를 안정되고 종합적으로 진단하고 모니터링하기 위한 기술개발이 현재 요구되는 실정이었다.

(특허문헌 1) 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0069163호 "건설기계의 엔진 시동모터 보호장치"

(특허문헌 2) 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-2013-0087208호 "건설기계의 전원제어장치"

(특허문헌 3) 대한민국 공개특허공보 공개번호 제10-1999-008680호 "차량 발전기의 고장 자동 진단 회로"

따라서 본 발명은 이와 같은 종래 기술의 문제점을 개선하여, 마그네틱 스위치의 B단자와 M단자 사이에 설치되어 B단자와 M단자 사이 차동전압이 측정되는 전압 측정기를 통해 배터리의 현재 작동 전압값과 기동 전동기의 현재 전류값이 산출되면서 배터리 상태 모니터링 및 기동 전동기 상태 모니터링이 수행됨으로써 기동 전동기와 배터리의 보호, 배터리 교환시기 체크, 발전기 상태 확인이 별도의 센서 구비없이 단순 회로 구조를 통해서도 안정되고 원활하게 수행될 수 있도록 하는 새로운 형태의 건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한 본 발명은 컨트롤러에 직렬 연결되는 동시에 발전기에 선택적으로 직렬 연결되는 배터리 램프를 통해 배터리 상태 알림신호와 발전기 상태 알림신호가 출력됨으로써 배터리 램프에 의한 배터리나 발전기 상태 모니터링이 고장이나 오동작없이 안정되게 수행될 수 있도록 하는 새로운 형태의 건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 본 발명은 건설기계의 엔진과 연결되어 엔진 시동을 유도하는 기동 전동기와; 상기 기동 전동기로 전원을 공급하여 상기 기동 전동기의 구동을 유도하는 배터리와; 상기 기동 전동기와 배터리 사이에 설치되고, 일단부가 상기 배터리에 연결되어 배터리 전원의 기동 전동기로의 공급을 위한 스위칭 동작을 수행하는 키 스위치와; 플런저, 상기 플런저에 감긴 풀인 코일과 홀드 인 코일, 상기 플런저 상단에 형성된 접촉판, 상기 접촉판 상측에 배치되어 스위칭동작하는 B단자와 M단자, 상기 풀인 코일과 홀드 인 코일의 일단부가 연결되는 S단자를 포함하되, 상기 홀드 인 코일의 타단부는 어스되어 있고, 상기 풀인 코일의 타단부는 상기 M단자에 연결되어 있는 마그네틱 스위치와; 상기 키 스위치의 타단부가 연결되는 서브코일, 상기 서브코일이 감긴 서브플런저, 상기 서브플런저 상단에 형성된 서브접촉판, 상기 접촉판 상측에 배치되어 각각 스위칭동작하되 상기 마그네틱 스위치의 B단자와 S단자에 연결되는 제1단자와 제2단자를 포함하는 보조 릴레이와; 상기 마그네틱 스위치의 B단자와 M단자 사이에 배치되는 전압 측정기 및; 상기 전압 측정기의 B단자로부터 계측되는 전압정보로부터 상기 배터리의 현재 작동 전압값, 배터리 전압 강하량, 배터리 최저 전압값을 산출하여 배터리 상태 모니터링이 수행되도록 하는 동시에 상기 전압 측정기의 M단자로부터 계측되는 전압정보로부터 상기 기동 전동기의 현재 전압값, 현재 전류값을 산출하여 기동 전동기 상태 모니터링이 수행되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 건설기계의 엔진 시동 시스템을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템에서 상기 전압 측정기는 차동증폭 회로를 통해 상기 마그네틱 스위치의 B단자와 M단자 사이의 차동 전압을 측정하게 되고, 상기 컨트롤러는 상기 전압 측정기로부터 측정된 차동 전압과, 미리 입력되어 저장되어 있는 상기 B단자와 M단자의 고유저항값으로부터 상기 배터리의 현재 작동 전압값, 상기 기동 전동기의 현재 전류값을 산출하게 된다.

이와 같은 본 발명에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템은 현재 엔진 RPM 정보를 검출하여 상기 컨트롤러로 입력하는 엔진RPM 검출기와; 기동 전동기 작동시간 정보를 검출하여 상기 컨트롤러로 입력하는 기동 전동기 작동시간 검출기를 포함하고, 상기 컨트롤러는 상기 엔진RPM 검출기와 기동 전동기 작동시간 검출기로부터 현재 엔진 RPM 정보와 기동 전동기 작동시간 정보를 입력받아 상기 기동 전동기 작동 제어를 수행하게 된다.

이와 같은 본 발명에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템은 상기 엔진과 연결되어 엔진 구동시 발전을 수행하고, 상기 배터리의 음극 단자에 접속되어 배터리 충전을 수행하며, 상기 컨트롤러에 직렬 연결되는 발전기와; 상기 컨트롤러에 직렬 연결되는 배터리 램프와; 상기 컨트롤러에 내장되고, 스위칭동작하여 상기 발전기와 배터리 램프의 연결과 분리를 수행하는 램프 스위치를 포함하되, 상기 컨트롤러는 상기 발전기 이상유무를 검출하여 발전기 이상 발생시 상기 배터리 램프를 설정패턴으로 동작시키게 된다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 본 발명은 건설기계의 기동 전동기와 배터리 사이에 설치되어 배터리 전원의 기동 전동기로의 공급을 위한 스위칭 동작을 수행하는 키 스위치의 동작여부를 감지하는 키 스위치 동작 감지단계와; 키 스위치 동작시 엔진RPM 검출기로부터 현재 엔진 RPM 정보를 전달받아 현재 엔진 RPM이 0인 경우 기동 전동기 구동신호를 출력하여 기동 전동기를 작동시키고, 현재 엔진 RPM이 0이 아닌 경우 기동 전동기가 작동되지 않도록 하는 기동 전동기 초기 작동제어단계와; 기동 전동기 작동시간 검출기로부터 작동 중인 기동 전동기의 작동시간 정보를 전달받아 현재 기동 전동기 작동시간이 설정된 허용 작용시간 이하인 경우 기동 전동기가 계속 작동되도록 하고, 현재 기동 전동기 작동시간이 허용 작용시간을 초과한 경우 기동 전동기가 작동되지 않도록 하는 작동시간 연계 기동 전동기 작동제어단계와; 상기 엔진RPM 검출기로부터 현재 엔진 RPM 정보를 전달받아 현재 엔진 RPM이 설정된 허용RPM 이하인 경우 기동 전동기가 계속 작동되도록 하고, 현재 엔진 RPM이 설정된 허용RPM을 초과한 경우 기동 전동기가 작동되지 않도록 하는 엔진RPM 연계 기동 전동기 작동제어단계를 포함하는 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법을 제공한다.

이와 같은 본 발명에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법은 작동 중인 기동 전동기로 전원을 공급하여 기동 전동기의 구동을 유도하는 배터리의 현재 전압값을 검출하고, 배터리의 현재 전압값이 설정된 최저 전압값 이하로 설정시간 이상 지속될 경우 배터리 램프를 설정패턴을 동작시키는 배터리 상태 제1모니터링단계를 포함할 수 있다.

이와 같은 본 발명에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법은 작동 중인 기동 전동기로 전원을 공급하여 기동 전동기의 구동을 유도하는 배터리의 소모 전류에 의한 배터리 전압 강하량을 산출하여 저장하고, 배터리의 현재 전압값이 설정된 최저 전압값 이하로 낮아지는 횟수가 설정횟수에 도달할 경우 배터리 램프를 설정패턴을 동작시키는 배터리 상태 제2모니터링단계를 포함할 수 있다.

본 발명에 의한 건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법에 의하면, 마그네틱 스위치의 B단자와 M단자 사이에 설치되어 B단자와 M단자 사이 차동전압이 측정되는 전압 측정기를 통해 배터리의 현재 작동 전압값과 기동 전동기의 현재 전류값이 산출되면서 배터리 상태 모니터링 및 기동 전동기 상태 모니터링이 수행되므로, 기동 전동기와 배터리의 보호, 배터리 교환시기 체크, 발전기 상태 확인이 별도의 센서 구비없이 저비용의 단순 회로 구조를 통해서도 안정되고 원활하게 수행되는 효과가 있다.

또한 본 발명은 컨트롤러에 직렬 연결되는 동시에 발전기에 선택적으로 직렬 연결되는 배터리 램프를 통해 배터리 상태 알림신호와 발전기 상태 알림신호가 출력되므로, 배터리 램프에 의한 배터리나 발전기 상태 모니터링이 고장이나 오동작없이 안정되게 수행되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템의 구성을 보여주기 위한 블록도;
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템의 주요부 회로도;
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법을 보여주기 위한 블록도;
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법을 보여주기 위한 플로우차트이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 4에 의거하여 상세히 설명한다. 한편, 도면과 상세한 설명에서 일반적인 차량, 건설기계, 엔진, 엔진 시동 시스템, 키 스위치, 기동 전동기(starter), 발전기, 배터리, 마그네틱 스위치, 솔레노이드, 릴레이, 제1전압 측정기, 전압 측정기 등으로부터 이 분야의 종사자들이 용이하게 알 수 있는 구성 및 작용에 대한 도시 및 언급은 간략히 하거나 생략하였다. 특히 도면의 도시 및 상세한 설명에 있어서 본 발명의 기술적 특징과 직접적으로 연관되지 않는 요소의 구체적인 기술적 구성 및 작용에 대한 상세한 설명 및 도시는 생략하고, 본 발명과 관련되는 기술적 구성만을 간략하게 도시하거나 설명하였다.

본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템(100)은 도 1과 도 2에서와 같이 기동 전동기(2), 배터리(3), 키 스위치(4), 마그네틱 스위치(5), 보조 릴레이(6), 전압 측정기(7), 엔진RPM 검출기(8), 기동 전동기 작동시간 검출기(9), 발전기(10), 배터리 램프(12), 램프 스위치(13), 컨트롤러(11)를 포함하는 구성으로 이루어진다.

기동 전동기(starter)(2)는 건설기계의 엔진(1)과 연결되어 엔진 시동을 유도하는 것이고, 배터리(3)는 기동 전동기(2)로 전원을 공급하여 기동 전동기(2)의 구동을 유도하는 것이다. 배터리(3)는 발전기(10)와 연결되어 충전될 수 있다.

키 스위치(4)는 기동 전동기(2)와 배터리(3) 사이에 설치되는 것으로, 키 스위치(4)의 일단부가 배터리(3)에 연결되어 배터리 전원의 기동 전동기(2)로의 공급을 위한 스위칭 동작을 수행하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 키 스위치(4)는 배터리(3)와 보조 릴레이(6) 사이에 설치되어 배터리(3)와 보조 릴레이(6)를 단속적으로 연결시키게 된다. 즉 키 스위치(4)의 온(on) 동작시 배터리 전원이 보조 릴레이(6)로 전달된다. 이와 같은 키 스위치(4)는 건설기계 운전자에 의해 조작된다.

마그네틱 스위치(5)는 플런저(5a), 플런저(5a)에 감긴 풀인 코일(5b)과 홀드 인 코일(5c), 플런저(5a) 상단에 형성된 접촉판(5d), 접촉판(5d) 상측에 배치되어 스위칭동작하는 B단자(5e)와 M단자(5f), 풀인 코일(5b)과 홀드 인 코일(5c)의 일단부가 연결되는 S단자(5g)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 여기서 마그네틱 스위치(5)의 홀드 인 코일(5c) 타단부는 어스되어 있고, 마그네틱 스위치(5)의 풀인 코일(5b) 타단부는 M단자(5f)에 연결되어 있다. 본 발명의 실시예에 따른 마그네틱 스위치(5)의 B단자(5e)는 보조 릴레이(6)의 제1단자(6d)에 연결되는 동시에 배터리(3)에 연결된다. 마그네틱 스위치(5)의 S단자(5g)는 보조 릴레이(6)의 제2단자(6e)에 연결된다.

보조 릴레이(6)는 키 스위치(4)의 타단부가 연결되는 서브코일(6a), 서브코일(6a)이 감긴 서브플런저(6b), 서브플런저(6b) 상단에 형성된 서브접촉판(6c), 접촉판(5d) 상측에 배치되어 각각 스위칭동작하는 제1단자(6d)와 제2단자(6e)를 포함하는 구성으로 이루어진다. 여기서 제1단자(6d)와 제2단자(6e)는 마그네틱 스위치(5)의 B단자(5e)와 S단자(5g)에 각각 연결된다. 본 발명의 실시예에 따른 보조 릴레이(6)는 다이오드(6f)를 구비하여 역기전력에 의해 전류의 흐름을 방지하게 된다.

전압 측정기(7)는 마그네틱 스위치(5)의 B단자(5e)와 M단자(5f) 사이에 배치되는 것으로, 마그네틱 스위치(5)의 접촉판(5d)에 의해 연결되는 B단자(5e)와 M단자(5f)를 흐르는 전압정보를 검출함으로써 배터리(3)의 현재 작동 전압값, 배터리 전압 강하량, 배터리 최저 전압값 및 기동 전동기(2)의 현재 전압값, 현재 전류값을 산출할 수 있도록 한다. 본 발명의 실시예에 따른 전압 측정기(7)는 차동전압 측정기(7a)로 이루어져 차동증폭 회로를 통해 마그네틱 스위치(5)의 B단자와 M단자 사이의 차동 전압을 측정하게 된다. 이는 마그네틱 스위치(5)의 B단자와 M단자의 전압이 미소하기 때문이다.

엔진RPM 검출기(8)는 현재 엔진 RPM 정보를 검출하여 컨트롤러(11)로 입력하는 것으로, 엔진 상태정보 검출을 위해 설치되어 있는 센서와 연결되어 현재 RPM정보를 전달받게 된다.

기동 전동기 작동시간 검출기(9)는 기동 전동기 작동시간 정보를 검출하여 컨트롤러(11)로 입력하는 것으로, 기동 전동기(2)에 연결 설치된다.

발전기(10)는 엔진(1)과 연결되어 엔진 구동시 발전을 수행하는 것이다. 이와 같은 발전기(10)는 배터리(3)의 음극 단자에 접속되어 배터리 충전을 수행한다. 또한 발전기(10)는 컨트롤러(11)에 직렬 연결되는 발전기 상태정보가 컨트롤러(11)에 의해 모니터링되도록 한다.

배터리 램프(12)는 컨트롤러(11)에 직렬 연결되어 배터리 상태와 발전기 이상 유무를 알림신호로 출력하는 것이다. 즉 배터리 램프(12)는 배터리 전압이 설정치 이하로 강하되면 배터리 교체를 위한 알림신호를 출력할 수 있다. 또한 배터리 램프(12)는 발전기 방전과 같은 발전기 이상 발생시 경고 및 대처를 위한 알림신호를 출력할 수 있다. 여기서 배터리 상태 알림를 위한 배터리 램프(12)의 동작은 컨트롤러(11)에 의해 제어될 수 있다.

램프 스위치(13)는 스위칭동작하여 발전기(10)와 배터리 램프(12)의 연결과 분리를 수행하는 것이다. 이와 같은 램프 스위치(13)를 통해 배터리 램프(12)는 배터리 상태 알림과 발전기 이상유무 알림을 선택적으로 수행하게 된다. 본 발명의 실시예에 따른 램프 스위치(13)는 컨트롤러()에 내장된다.

컨트롤러(11)는 전압 측정기(7)의 B단자로부터 계측되는 전압정보로부터 배터리(3)의 현재 작동 전압값, 배터리 전압 강하량, 배터리 최저 전압값을 산출하여 배터리 상태 모니터링이 수행되도록 하는 동시에 전압 측정기(7)의 M단자로부터 계측되는 전압정보로부터 기동 전동기(2)의 현재 전압값, 현재 전류값을 산출하여 기동 전동기 상태 모니터링이 수행되도록 한다. 여기서 컨트롤러(11)는 전압 측정기(7)로부터 측정된 차동 전압과, 미리 입력되어 저장되어 있는 B단자와 M단자의 고유저항값으로부터 배터리(3)의 현재 작동 전압값, 기동 전동기(2)의 현재 전류값을 산출하게 된다.

이와 더불어 본 발명의 실시예에 따른 컨트롤러(11)는 엔진RPM 검출기(8)와 기동 전동기 작동시간 검출기(9)로부터 현재 엔진 RPM 정보와 기동 전동기 작동시간 정보를 입력받아 기동 전동기(2)의 작동 제어를 수행하는 한편, 발전기 이상유무를 검출하여 발전기 이상 발생시 배터리 램프(12)를 설정패턴으로 동작시키게 된다.

한편, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법은 도 3과 도 4에서와 같이 키 스위치 동작 감지단계, 기동 전동기 초기 작동제어단계, 작동시간 연계 기동 전동기 작동제어단계, 엔진RPM 연계 기동 전동기 작동제어단계, 배터리 상태 제1모니터링단계, 배터리 상태 제2모니터링단계를 통해 수행된다.

키 스위치 동작 감지단계는 건설기계의 기동 전동기(2)와 배터리(3) 사이에 설치되어 배터리 전원의 기동 전동기(2)로의 공급을 위한 스위칭 동작을 수행하는 키 스위치(4)의 동작여부를 감지하는 단계이다.

기동 전동기 초기 작동제어단계는 키 스위치(4) 동작시 엔진RPM 검출기(8)로부터 현재 엔진 RPM 정보를 전달받아 현재 엔진 RPM이 0인 경우 기동 전동기 구동신호를 출력하여 기동 전동기(2)를 작동시키고, 현재 엔진 RPM이 0이 아닌 경우 기동 전동기(2)가 작동되지 않도록 하는 단계이다.

작동시간 연계 기동 전동기 작동제어단계는 기동 전동기 작동시간 검출기(9)로부터 작동 중인 기동 전동기(2)의 작동시간 정보를 전달받아 현재 기동 전동기 작동시간이 설정된 허용 작용시간 이하인 경우 기동 전동기(2)가 계속 작동되도록 하고, 현재 기동 전동기 작동시간이 허용 작용시간을 초과한 경우 기동 전동기(2)가 작동되지 않도록 하는 단계이다.

엔진RPM 연계 기동 전동기 작동제어단계는 엔진RPM 검출기(8)로부터 현재 엔진 RPM 정보를 전달받아 현재 엔진 RPM이 설정된 허용RPM 이하인 경우 기동 전동기(2)가 계속 작동되도록 하고, 현재 엔진 RPM이 설정된 허용RPM을 초과한 경우 기동 전동기(2)가 작동되지 않도록 하는 단계이다.

배터리 상태 제1모니터링단계는 작동 중인 기동 전동기(2)로 전원을 공급하여 기동 전동기(2)의 구동을 유도하는 배터리(3)의 현재 전압값을 검출하고, 배터리(3)의 현재 전압값이 설정된 최저 전압값 이하로 설정시간 이상 지속될 경우 배터리 램프(12)를 설정패턴을 동작시키는 단계이다.

배터리 상태 제2모니터링단계는 작동 중인 기동 전동기로 전원을 공급하여 기동 전동기(2)의 구동을 유도하는 배터리(3)의 소모 전류에 의한 배터리 전압 강하량을 산출하여 저장하고, 배터리(3)의 현재 전압값이 설정된 최저 전압값 이하로 낮아지는 횟수가 설정횟수에 도달할 경우 배터리 램프(12)를 설정패턴을 동작시키는 단계이다.

여기서 본 발명의 실시예에 따른 배터리 상태 제1모니터링단계와 배터리 상태 제2모니터링단계는 배터리(3)의 현재 전압값이 설정된 최저 전압값 이하로 설정시간 이상 지속될 경우와 배터리(3)의 현재 전압값이 설정된 최저 전압값 이하로 낮아지는 횟수가 설정횟수에 도달할 경우를 배터리 교체 시기로 판단하여 배터리 램프(12)를 설정횟수만큼 점멸시키게 된다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 배터리 상태 제1모니터링단계와 배터리 상태 제2모니터링단계를 위하여 전술(前述)된 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템(100)의 제1전압 측정기(7)가 사용될 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법은 상기와 같은 배터리 자가진단 이외에 기동 전동기 상태 모니터링도 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템(100)의 컨트롤러(11)를 통해 수행하게 된다.

상기와 같이 구성되는 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법은 마그네틱 스위치(5)의 B단자(5e)와 M단자(5f) 사이에 설치되어 B단자와 M단자 사이 차동전압이 측정되는 전압 측정기(7)를 통해 배터리(3)의 현재 작동 전압값 및 기동 전동기(2)의 현재 전류값이 산출되면서 배터리 상태 모니터링 및 기동 전동기 상태 모니터링이 수행되는 구조를 제공함으로써, 기동 전동기(2)와 배터리(3)의 보호, 배터리(3)의 교환시기 체크, 발전기(10)의 상태 확인이 별도의 센서 구비없이 저비용의 단순 회로 구조를 통해서도 안정되고 원활하게 수행될 수 있도록 한다. 또한 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법은 컨트롤러(11)에 직렬 연결되는 동시에 발전기(10)에 선택적으로 직렬 연결되는 배터리 램프(12)를 통해 배터리 상태 알림신호와 발전기 상태 알림신호가 출력되는 구조를 통해, 배터리 램프(12)에 의한 배터리(3)나 발전기(10)의 상태 모니터링이 고장이나 오동작없이 안정되게 수행될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같은, 본 발명의 실시예에 따른 건설기계의 엔진 시동 시스템 및 그의 제어방법을 상기한 설명 및 도면에 따라 도시하였지만, 이는 예를 들어 설명한 것에 불과하며 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변화 및 변경이 가능하다는 것을 이 분야의 통상적인 기술자들은 잘 이해할 수 있을 것이다.

1 : 엔진 2 : 기동 전동기
3 : 배터리 4 : 키 스위치
5 : 마그네틱 스위치 5a : 플런저
5b : 풀인 코일 5c : 홀드 인 코일
5d : 접촉판 5e : B단자
5f : M단자 5g : S단자
6 : 보조 릴레이 6a : 서브코일
6b : 서브플런저 6c : 서브접촉판
6d : 제1단자 6e : 제2단자
6f : 다이오드 7 : 전압 측정기
7a : 차동전압 측정기 8 : 엔진RPM 검출기
9 : 기동 전동기 작동시간 검출기 10 : 발전기
11 : 컨트롤러 12 : 배터리 램프
13 : 램프 스위치 100 : 엔진 시동 시스템

Claims (7)

1. 건설기계의 엔진과 연결되어 엔진 시동을 유도하는 기동 전동기와;
   상기 기동 전동기로 전원을 공급하여 상기 기동 전동기의 구동을 유도하는 배터리와;
   상기 기동 전동기와 배터리 사이에 설치되고, 일단부가 상기 배터리에 연결되어 배터리 전원의 기동 전동기로의 공급을 위한 스위칭 동작을 수행하는 키 스위치와;
   플런저, 상기 플런저에 감긴 풀인 코일과 홀드 인 코일, 상기 플런저 상단에 형성된 접촉판, 상기 접촉판 상측에 배치되어 스위칭동작하는 B단자와 M단자, 상기 풀인 코일과 홀드 인 코일의 일단부가 연결되는 S단자를 포함하되, 상기 홀드 인 코일의 타단부는 어스되어 있고, 상기 풀인 코일의 타단부는 상기 M단자에 연결되어 있는 마그네틱 스위치와;
   상기 키 스위치의 타단부가 연결되는 서브코일, 상기 서브코일이 감긴 서브플런저, 상기 서브플런저 상단에 형성된 서브접촉판, 상기 접촉판 상측에 배치되어 각각 스위칭동작하되 상기 마그네틱 스위치의 B단자와 S단자에 연결되는 제1단자와 제2단자를 포함하는 보조 릴레이와;
   상기 마그네틱 스위치의 B단자와 M단자 사이에 배치되는 전압 측정기 및;
   상기 전압 측정기의 B단자로부터 계측되는 전압정보로부터 상기 배터리의 현재 작동 전압값, 배터리 전압 강하량, 배터리 최저 전압값을 산출하여 배터리 상태 모니터링이 수행되도록 하는 동시에 상기 전압 측정기의 M단자로부터 계측되는 전압정보로부터 상기 기동 전동기의 현재 전압값, 현재 전류값을 산출하여 기동 전동기 상태 모니터링이 수행되도록 하는 컨트롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 엔진 시동 시스템.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 전압 측정기는 차동증폭 회로를 통해 상기 마그네틱 스위치의 B단자와 M단자 사이의 차동 전압을 측정하게 되고,
   상기 컨트롤러는 상기 전압 측정기로부터 측정된 차동 전압과, 미리 입력되어 저장되어 있는 상기 B단자와 M단자의 고유저항값으로부터 상기 배터리의 현재 작동 전압값, 상기 기동 전동기의 현재 전류값을 산출하게 되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 엔진 시동 시스템.
3. 제 1항에 있어서,
   현재 엔진 RPM 정보를 검출하여 상기 컨트롤러로 입력하는 엔진RPM 검출기와;
   기동 전동기 작동시간 정보를 검출하여 상기 컨트롤러로 입력하는 기동 전동기 작동시간 검출기를 포함하고,
   상기 컨트롤러는 상기 엔진RPM 검출기와 기동 전동기 작동시간 검출기로부터 현재 엔진 RPM 정보와 기동 전동기 작동시간 정보를 입력받아 상기 기동 전동기 작동 제어를 수행하게 되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 엔진 시동 시스템.
4. 제 3항에 있어서,
   상기 엔진과 연결되어 엔진 구동시 발전을 수행하고, 상기 배터리의 음극 단자에 접속되어 배터리 충전을 수행하며, 상기 컨트롤러에 직렬 연결되는 발전기와;
   상기 컨트롤러에 직렬 연결되는 배터리 램프와;
   상기 컨트롤러에 내장되고, 스위칭동작하여 상기 발전기와 배터리 램프의 연결과 분리를 수행하는 램프 스위치를 포함하되,
   상기 컨트롤러는 상기 발전기 이상유무를 검출하여 발전기 이상 발생시 상기 배터리 램프를 설정패턴으로 동작시키게 되는 것을 특징으로 하는 건설기계의 엔진 시동 시스템.
5. 건설기계의 기동 전동기와 배터리 사이에 설치되어 배터리 전원의 기동 전동기로의 공급을 위한 스위칭 동작을 수행하는 키 스위치의 동작여부를 감지하는 키 스위치 동작 감지단계와;
   키 스위치 동작시 엔진RPM 검출기로부터 현재 엔진 RPM 정보를 전달받아 현재 엔진 RPM이 0인 경우 기동 전동기 구동신호를 출력하여 기동 전동기를 작동시키고, 현재 엔진 RPM이 0이 아닌 경우 기동 전동기가 작동되지 않도록 하는 기동 전동기 초기 작동제어단계와;
   기동 전동기 작동시간 검출기로부터 작동 중인 기동 전동기의 작동시간 정보를 전달받아 현재 기동 전동기 작동시간이 설정된 허용 작용시간 이하인 경우 기동 전동기가 계속 작동되도록 하고, 현재 기동 전동기 작동시간이 허용 작용시간을 초과한 경우 기동 전동기가 작동되지 않도록 하는 작동시간 연계 기동 전동기 작동제어단계와;
   상기 엔진RPM 검출기로부터 현재 엔진 RPM 정보를 전달받아 현재 엔진 RPM이 설정된 허용RPM 이하인 경우 기동 전동기가 계속 작동되도록 하고, 현재 엔진 RPM이 설정된 허용RPM을 초과한 경우 기동 전동기가 작동되지 않도록 하는 엔진RPM 연계 기동 전동기 작동제어단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법.
6. 제 5항에 있어서,
   작동 중인 기동 전동기로 전원을 공급하여 기동 전동기의 구동을 유도하는 배터리의 현재 전압값을 검출하고, 배터리의 현재 전압값이 설정된 최저 전압값 이하로 설정시간 이상 지속될 경우 배터리 램프를 설정패턴을 동작시키는 배터리 상태 제1모니터링단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법.
7. 제 5항 또는 제 6항에 있어서,
   작동 중인 기동 전동기로 전원을 공급하여 기동 전동기의 구동을 유도하는 배터리의 소모 전류에 의한 배터리 전압 강하량을 산출하여 저장하고, 배터리의 현재 전압값이 설정된 최저 전압값 이하로 낮아지는 횟수가 설정횟수에 도달할 경우 배터리 램프를 설정패턴을 동작시키는 배터리 상태 제2모니터링단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설기계의 엔진 시동 시스템의 제어방법.

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