KR20170092230A - 건설 기계의 전장품 제어 장치 - Google Patents

건설 기계의 전장품 제어 장치 Download PDF

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Abstract

건설 기계의 전장품 제어 장치는 외부의 배터리로부터 복수의 전장품들 각각으로 흐르는 전류를 각각 검출하는 복수의 전류 센서들, 배터리와 전장품들 사이에 각각 연결되며, 배터리로부터 전장품들 각각에 제공되는 전류를 차단하는 복수의 제어 스위치들 및 검출된 전류에 기초하여 제어 스위치들 각각의 동작을 제어하고, 전장품들 각각에 대한 소모 전류 데이터 및 불량 정보 데이터를 생성하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

건설 기계의 전장품 제어 장치{ELECTRONIC UNIT CONTROL APPARATUS FOR CONSTRUCTION MACHINE}
본 발명은 건설 기계에 포함되는 전장품 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전장품의 소모 전류를 검출하여 전장품의 동작을 제어하는 전장품 제어 장치에 관한 것이다.
굴삭기와 같은 건설 기계는 계기판, 오디오 시스템, 프론트 작업 장치를 제어하는 조이스틱 등을 포함하는 복수의 전장품들을 구비한다. 상기 전장품들은 전기적으로 제어되며, 상기 건설 기계는 과전류, 합선으로 인한 전장품들의 쇼트 등을 방지하기 위해 상기 전장품들 각각에 연결되는 퓨즈들을 포함하는 퓨즈 박스(예를 들면, 전장품 제어 장치)를 포함한다. 상기 퓨즈들은 각각의 전장품 사용 정격 용량에 따라 과전류가 흐를 경우 끊어지면서 상기 과전류가 발생한 전장품으로의 전원 공급을 차단한다.
다만, 기존의 퓨즈 박스로는 과전류 등 이상 전류 발생으로 인해 퓨즈가 끊어진 시점 및 과전류의 원인 등을 정확하게 파악하는데 어려움이 있으며, 일부 전장품에 대한 전원 공급이 중단되는 경우에는 상기 조이스틱이나 파일럿 유압을 제어하는 감압 밸브, 솔레노이드 밸브 등에 치명적인 손상이 야기되거나 오작동의 원인이 될 수 있다. 뿐만 아니라, 기존의 퓨즈 박스에 포함되는 상기 퓨즈들은 끊어지면 교체가 필요한 일회성 소모품으로서, 교체가 용이하도록 작업자가 접근 용이한 위치에 장착되어야 하는 배치 상의 한계가 있다. 나아가, 기존의 퓨즈 박스로는 키-오프(key-off) 상태에서의 암전류, 또는 건설 기계의 액세서리 모드에서의 전력 소모에 의한 배터리 방전과 관련된 정보를 파악하는 데에 어려움이 있다.
본 발명의 일 목적은 복수의 전장품들 각각에 인가되는 전류들을 검출하여 상기 전장품들 각각의 동작을 제어하는 건설 기계의 전장품 제어 장치를 제공하는 것이다.
다만, 본 발명의 목적은 상술한 목적들로 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 실시예들에 따른 건설 기계의 전장품 제어 장치는 외부의 배터리로부터 복수의 전장품들 각각으로 흐르는 전류를 각각 검출하는 복수의 전류 센서들, 상기 배터리와 상기 전장품들 사이에 각각 연결되며, 상기 배터리로부터 상기 전장품들 각각에 제공되는 전류를 차단하는 복수의 제어 스위치들 및 상기 검출된 전류에 기초하여 상기 제어 스위치들 각각의 동작을 제어하고, 상기 전장품들 각각에 대한 소모 전류 데이터 및 불량 정보 데이터를 생성하는 컨트롤러를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전류 센서들은 상기 건설 기계의 키-오프(key-off) 모드에서 배터리로부터 출력되는 암전류(leakage current)를 검출하는 암전류 센서 및 상기 건설 기계의 액세서리(accessory) 모드 및 키-온(key-on) 모드에서 상기 전장품들 각각에서 소모되는 전류를 각각 검출하는 복수의 전장품 전류 센서들을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 컨트롤러는 상기 전장품 전류 센서들로부터 검출된 전류 각각과 기 설정된 허용 전류 값을 비교하고, 상기 전장품들 중 상기 허용 전류를 벗어난 이상 전류가 검출된 불량 전장품에 대응하는 제어 스위치를 턴 오프시키는 스위치 제어부 및 상기 전장품들 각각의 상기 검출된 전류에 대응하는 상기 소모 전류 데이터 및 상기 불량 전장품에 대응하는 불량 정보 데이터를 생성하는 정보 생성부를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 불량 정보 데이터는 상기 불량 전장품의 전류 이상 정보 및 상기 불량 전장품의 불량 발생 시점 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 컨트롤러는 상기 액세서리 모드 동안, 상기 전장품들 각각의 상기 검출된 전류의 전체 합에 기초하여 상기 배터리가 완전히 방전될 때까지의 남은 시간에 대한 정보를 포함하는 방전 시간 데이터를 산출하는 배터리 방전 산출부 및 상기 키-오프 모드 동안, 상기 암전류 센서로부터 검출된 암전류를 수신하고, 상기 암전류의 평균에 상응하는 암전류 데이터를 산출하는 암전류 산출부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 암전류 데이터는 직전 키-오프(key-off) 모드 동안의 상기 암전류의 상기 평균에 상응할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 불량 정보 데이터가 생성된 경우, 상기 정보 생성부는 상기 건설 기계의 오작동을 방지하기 위한 주의(warning) 신호를 더 생성할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 주의 신호는 상기 건설 기계에 포함되는 엔진의 회전 수를 기 설정된 값 이하로 제한하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 주의 신호는 상기 건설 기계의 파일럿 유압 생성을 차단하기 위한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 주의 신호는 상기 건설 기계의 프론트 작업 장치의 동작을 중단시키기 위한 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 상기 전장품들은 룸 램프(room lamp), 아워 미터(Hour meter), 에어컨 시스템(air-conditioner system), 계기판(gauge panel), 오디오(Audio), 마이크(microphone), 카메라(camera), 와이퍼(wiper), 연료 히터(fuel heater), 전기 조이스틱, 유압 제어 밸브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따른 건설 기계의 전장품 제어 장치는 실시간으로 전장품 각각의 소비 전류 및 암전류를 검출하고, 이에 기초하여 상기 전장품 각각에 제공되는 전류를 차단하는 제어 스위치들을 제어하며, 상기 검출된 전류들을 이용하여 다양한 전력 소모 정보를 산출하는 컨트롤러를 포함함으로써, 전장품의 이상 전류 발생 시 고장 원인 파악이 용이해지고, 불필요한 배터리 방전을 예방할 수 있다. 또한, 전기 조이스틱, 유압 펌프의 밸브 등 주요 전장품들의 전류 이상이 검출되는 경우, 상기 컨트롤러에서 생성된 정보들에 기초하여 상기 건설 기계가 엔진 회전수, 파일럿 유압 생성 및 프론트 작업 장치의 동작 등을 제어함으로써 전장품 오작동에 의한 상기 건설 기계의 추가적인 손상을 방지할 수 있다. 나아가, 전장품 제어 장치는 기존의 일회용 퓨즈들로 구성되는 퓨즈 박스를 대체함으로써 건설 기계 내에서의 배치가 자유로우며, 건설 기계 내부 공간의 활용이 용이해질 수 있다.
다만, 본 발명의 효과는 상술한 효과에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 확장될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 건설 기계를 나타내는 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 건설 기계의 전장품 제어 장치를 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 2의 전장품 제어 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 전장품 제어 장치에 포함되는 컨트롤러의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 5는 도 3의 컨트롤러의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3의 컨트롤러의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 도 3의 전장품 제어 장치에 포함되는 컨트롤러의 다른 예를 나타내는 블록도이다.
도 8은 도 7의 컨트롤러의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 도 7의 컨트롤러의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 7의 컨트롤러의 동작의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본문에 개시되어 있는 본 발명의 실시예들에 대해서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 발명의 실시예를 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로, 본 발명의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본문에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어서는 아니 된다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제 1 구성요소는 제 2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제 2 구성요소도 제 1 구성요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하고자 한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다.
도 1은 본 발명의 실시예들에 따른 건설 기계를 나타내는 측면도이다.
도 1을 참조하면, 건설 기계(10)는 하부 주행체(20), 하부 주행체(20) 상에 선회 가능하도록 탑재되는 상부 선회체(30), 및 상부 선회체(30)에 설치된 운전실(50)과 프론트 작업 장치(60)를 포함할 수 있다.
하부 주행체(20)는 상부 선회체(30)를 지지하고, 엔진에서 발생한 동력을 이용하여 굴삭기와 같은 건설기계(10)를 주행시킬 수 있다. 하부 주행체(20)는 무한궤도를 포함하는 무한궤도식 타입의 주행체일 수 있다. 이와 다르게, 하부 주행체(20)는 주행 휠들을 포함하는 휠 타입의 주행체일 수 있다. 상부 선회체(30)는 베이스로서의 상부 프레임(32)을 구비하고, 하부 주행체(20) 상에서 지면과 평행한 평면 상에서 회전하여 작업 방향을 설정할 수 있다. 운전실(50)은 상부 프레임(32)의 좌측 전방부에 설치되고, 프론트 작업 장치(60)는 상부 프레임(32)의 전방부에 장착될 수 있다.
프론트 작업 장치(60)는 붐(70), 암(80) 및 버켓(90)을 포함할 수 있다. 붐(70)과 상부 프레임(32) 사이에는 붐(70)의 움직임을 제어하기 위한 붐 실린더(72)가 설치될 수 있다. 붐(70)과 암(80) 사이에는 암(80)의 움직임을 제어하기 위한 암 실린더(82)가 설치될 수 있다. 그리고, 암(80)과 버켓(90) 사이에는 버켓(90)의 움직임을 제어하기 위한 버켓 실린더(92)가 설치될 수 있다. 붐 실린더(72), 암 실린더(82) 및 버켓 실린더(92)가 신장 또는 수축함에 따라 붐(70), 암(80) 및 버켓(90)은 다양한 움직임을 구현할 수 있고, 프론트 작업장치(60)는 여러가지 작업을 수행할 수 있다. 이 때, 붐 실린더(72), 암 실린더(82) 및 버켓 실린더(92)는 유압 펌프로부터 공급되는 작동유에 의해 신장 또는 수축될 수 있다.
건설 기계(10)는 하부 주행체(20), 상부 선회체(30) 및 프론트 작업 장치(60)를 구동하기 위한 복수의 전장품들을 포함할 수 있다. 또한, 상기 전장품들은 운전자의 편의를 제공하기 위한 구성들을 포함할 수 있다. 예를 들어 상기 전장품들은 룸 램프(room lamp), 아워 미터(Hour meter), 에어컨 시스템(air-conditioner system), 계기판(gauge panel), 오디오(Audio), 마이크(microphone), 카메라(camera), 와이퍼(wiper), 연료 히터(fuel heater), 전기 조이스틱, 유압 제어 밸브 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 상기 전장품들은 건설 기계(10)에 포함되는 배터리로부터 인가되는 전압/전류에 의해 구동될 수 있다. 다만, 상기 전장품의 정격 전류를 초과한 전류가 인가되는 경우, 건설 기계(10)의 오작동을 방지하기 위해 상기 전장품에 인가되는 전류를 차단하는 전장품 제어 장치(예를 들어, 퓨즈 박스, 전자 제어식 퓨즈 박스)가 필요하다. 이하, 전장품 제어 장치의 구성 및 기능에 대해서는 도 2 내지 도 10을 참조하여 자세히 설명하기로 한다.
도 2는 본 발명의 실시예들에 따른 건설 기계의 전장품 제어 장치를 나타내는 블록도이고, 도 3은 도 2의 전장품 제어 장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 전장품 제어 장치(1000)는 전류 센서(100), 제어 스위치(200) 및 컨트롤러(300)를 포함할 수 있다. 전장품 제어 장치(1000)는 배터리(3000)와 전장품(2000)에 연결될 수 있다.
전장품 제어 장치(1000)는 배터리(3000)로부터 복수의 전장품들(2000)에 제공되는 전류를 실시간으로 검출 및 저장하며, 상기 검출된 각각의 전류가 전장품들(2000)의 정격 사용량(예를 들면, 허용 전류)를 초과할 경우, 해당되는 전장품에 인가되는 전류를 차단할 수 있다. 일 실시예에서, 전장품 제어 장치(1000)는 상기 전류 차단된 전장품의 종류에 기초하여 필요에 따라 엔진의 회전수 제한, 파일럿 유압의 차단, 프론트 작업 장치의 동작 중단 등을 유도하는 제어 신호를 출력할 수 있다.
전류 센서(100)는 외부의 배터리(3000)로부터 복수의 전장품들(2000) 각각으로 흐르는 전류를 각각 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 전류 센서(100)는 암전류 센서(180) 및 복수의 전장품 전류 센서들(120, 140, 160)을 포함할 수 있다. 건설 기계(10)의 마스터 스위치(MS)가 턴 온되면, 배터리(3000)로부터 전장품들(2000)에 전원이 인가될 수 있다.
전장품 전류 센서들(120, 140, 160)은 이에 대응하는 전장품들(2020, 2040, 2060)에 각각 연결될 수 있다. 건설 기계(10)의 액세서리(accessory) 모드 및 키-온(key-on) 모드에서 전장품들(2000) 각각에서 소모되는 전류를 검출할 수 있다. 일 실시예에서, 전장품 전류 센서들(120, 140, 160)은 기 설정된 주기로 전장품들(2000) 각각에 제공되는 전류를 검출할 수 있다. 예를 들어, 제1 전장품 전류 센서(120)는 소정의 주기마다 램프(2020)의 소모 전류를 검출하여 제1 검출 전류(ISEN1)를 컨트롤러(300)에 제공하고, 제2 전장품 전류 센서(140)는 상기 주기마다 계기판(2040)의 소모 전류를 검출하여 제2 검출 전류(ISEN2)를 컨트롤러(300)에 제공하며, 제3 전장품 전류 센서(160)는 상기 주기마다 전기 조이스틱(2060)의 소모 전류를 검출하여 제3 검출 전류(ISEN3)를 컨트롤러(300)에 제공할 수 있다. 다만, 이는 예시적인 것으로서, 전장품 전류 센서의 개수 및 전장품들의 구성이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 전장품(2000)은 아워 미터, 에어컨 시스템, 오디오, 마이크, 카메라, 유압 제어 밸브 등을 더 포함하고, 전장품 전류 센서는 상기 전장품들 각각에 연결될 수 있다. 상기 액세서리 모드는 건설 기계(10)에 시동 키가 꽂혀있는 상태에서 건설 기계(10)의 일부 전원 계통만을 턴 온 시킨 상태를 의미한다. 예를 들어, 상기 액세서리 모드에서는 램프(2040), 계기판(2040), 오디오 등의 적어도 일부의 전장품에만 전원(즉, 전류)가 인가될 수 있다. 또한, 상기 키-온 모드는 건설 기계(10)의 작동을 위해 건설 기계(10)의 모든 전원 계통 및 엔진을 턴 온 시킨 상태를 의미한다. 일 실시예에서, 상기 액세서리 모드 및 상기 키-온 모드에서는 제1 스위치(S1)가 턴 온되고, 제2 스위치(S2)가 턴 오프된 상태를 가질 수 있다.
암전류 센서(180)는 건설 기계(10)의 키-오프(key-off) 모드에서 배터리(3000)로부터 출력되는 암전류(leakage current)를 검출할 수 있다. 상기 키-오프 모드는 건설 기계(10)의 시동 키가 뽑아져 있는 상태로서, 마스터 스위치(MS)가 턴 온된 상태이지만 건설 기계에 시동이 걸려있지 않고, 동작되지 않은 상태를 의미할 수 있다. 예를 들어, 상기 키-오프 모드에서는 제1 스위치(S1)가 턴 오프되고, 제2 스위치(S2)가 턴 온된 상태를 가질 수 있다. 또한, 이 경우, 상기 암전류는 상기 시동키가 뽑아져 있는 상태에서 배터리(3000)로부터 출력되는 전류량에 해당된다. 암전류 센서(180)는 검출된 암전류(ILSEN)를 컨트롤러(300)에 제공할 수 있다. 일 실시예에서, 암전류 센서(180)는 상기 키-오프 모드에서 기 설정된 주기로 암전류를 검출하여 컨트롤러(300)에 제공할 수 있다.
제어 스위치들(200)은 배터리(3000)와 전장품들(2000) 사이에 각각 연결되며, 배터리(3000)로부터 전장품들(2000) 각각에 제공되는 전류를 차단할 수 있다. 제어 스위치들(300)은 컨트롤러(300)로부터 수신한 제어 신호(CLT1)에 기초하여 턴 온 또는 턴 오프될 수 있다. 예를 들어, 제3 검출 전류(ISEN3)가 전기 조이스틱(2060)의 정격 허용 전류를 초과하는 경우, 전기 조이스틱(2060)에 연결된 스위치(SW3)가 턴 오프되고, 전기 조이스틱(2060)에 대한 전류 공급이 차단될 수 있다. 따라서, 전기 조이스틱(2060)의 고장에 의한 건설 기계(10)의 오작동이 방지될 수 있다. 또한, 제어 스위치들(200)은 각각의 전장품들(2000)에 인접하여 배치될 수 있다. 이에 따라 기존의 퓨즈 교체 편의성을 위해 전장품들 각각에 연결되는 퓨즈들을 포함하는 퓨즈 박스를 한정적인 공간에 배치할 수밖에 없던 구조에서 벗어나, 건설 기계(10) 내에서의 전장품 제어 장치(1000)의 배치가 비교적 자유로워질 수 있다.
컨트롤러(300)는 검출 전류들(ISEN1, ISEN2, ISEN3) 각각에 기초하여 제어 스위치들(200)의 동작을 각각 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(300)는 제어 스위치들(200)의 동작을 각각 제어하는 제어 신호(CLT)를 생성하여 제어 스위치들(200) 각각에 제공할 수 있다.
또한, 컨트롤러(300)는 검출 전류들(ISEN1, ISEN2, ISEN3) 각각에 기초하여 전장품들(2000) 각각에 대한 소모 전류 데이터(IDATA) 및 불량 정보 데이터(FDATA)를 생성할 수 있다. 컨트롤러(300)는 검출 전류들(ISEN1, ISEN2, ISEN3)에 상응하는 값들을 저장하고, 이에 대한 변환 및 연산을 통해 소모 전류 데이터(IDATA) 및 불량 정보 데이터(FDATA)를 생성할 수 있다. 소모 전류 데이터(IDATA)는 전장품들(2000) 각각에 흐르는 전류량의 정보를 포함하고, 불량 정보 데이터(FDATA)는 허용 전류를 벗어난 이상 전류가 검출된 불량 전장품에 대응하는 정보를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 불량 정보 데이터(FDATA)는 상기 불량 전장품의 전류 이상 정보 및 상기 불량 전장품의 불량 발생 시점 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 컨트롤러(300)는 검출 전류들(ISEN1, ISEN2, ISEN3)을 수신하여 시간 정보와 함께 저장하고, 이를 기초로 소모 전류 데이터(IDATA) 및 불량 정보 데이터(FDATA)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 소모 전류 데이터(IDATA) 및 불량 정보 데이터(FDATA)는 외부의 차량 컨트롤러에 제공되고, 상기 건설 기계 컨트롤러는 소모 전류 데이터(IDATA) 및 불량 정보 데이터(FDATA)에 기초한 제어 신호들을 디스플레이부, 전기 제어 시스템, 유압 시스템 등에 제공할 수 있다. 이에 따라, 각각의 전장품들(2000)의 소비 전류들에 대한 실시간 확인이 가능하고, 전장품의 이상 동작 시점, 이상 동작 기간 및 이상 동작이 일어난 환경 등에 대한 파악이 용이해지며, 이로 인해 전장품의 고장 원인 파악이 용이해질 수 있다.
일 실시예에서, 컨트롤러(300)는 상기 액세서리 모드 동안, 전장품들(2000) 각각에서 소모되는 상기 검출된 전류의 전체 합에 기초하여 배터리(1000)가 완전히 방전될 때까지의 남은 시간에 대한 정보를 포함하는 방전 시간 데이터를 더 산출하여 출력하고, 검출된 암전류(ILSEN)의 평균인 암전류 데이터를 더 산출하여 출력할 수 있다. 이에 따라, 상기 액세서리 모드에서 배터리(3000)가 방전될 때까지의 남은 시간을 정확히 예측할 수 있고, 상기 키-오프 모드에서의 암전류 검출에 따라 전기 배선들의 단락 등으로 인한 배터리 방전의 원인을 용이하게 검출할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예들에 따른 건설 기계(10)의 전장품 제어 장치(1000)는 실시간으로 전장품들(2000) 각각의 소모 전류를 검출하여 전장품들(2000) 각각에 인가되는 전류를 제어하며 이와 관련된 정보를 포함하는 데이터를 저장 및 생성하는 컨트롤러(300)를 포함함으로써 전장품들(2000)에 대한 고장 원인 파악이 용이해질 수 있다. 또한, 전장품 제어 장치(1000)는 기존의 일회용 퓨즈들로 구성되는 퓨즈 박스를 대체함으로써 건설 기계(10) 내에서의 배치가 자유로우며, 공간 활용이 용이해질 수 있다. 나아가, 암전류 및 액세서리 모드에서의 배터리 방전 정보에 대한 정확한 정보가 파악될 수 있다.
도 4는 도 3의 전장품 제어 장치에 포함되는 컨트롤러의 일 예를 나타내는 블록도이고, 도 5는 도 4의 컨트롤러의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이며, 도 6은 도 4의 컨트롤러의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 컨트롤러(300A)는 스위치 제어부(320) 및 정보 생성부(340)를 포함할 수 있다.
스위치 제어부(320)는 전장품 센서들(120, 140, 160)로부터 검출된 전류들(ISEN)의 크기에 기초하여 제어 스위치들(200) 각각을 제어할 수 있다. 스위치 제어부(320)는 검출된 전류들(ISEN) 각각과 기 설정된 허용 전류 값을 비교할 수 있다. 검출된 전류가 상기 허용 전류를 벗어난 경우, 스위치 제어부(320)는 이에 대응하는 전장품을 불량 전장품으로 판단하고, 상기 불량 전장품에 대응하는 제어 스위치를 턴 오프시킬 수 있다. 일 실시예에서, 스위치 제어부(320)는 상기 전류 비교 결과에 기초하여 제어 스위치들(200) 각각의 동작을 제어하는 제어 신호(CLT)를 생성할 수 있다. 여기서, 상기 허용 전류 값은 전장품의 기능에 따라 각각 다른 값을 설정될 수 있다. 또한, 스위치 제어부(320)는 검출된 전류들(ISEN)에 기초하여 각각의 제어 스위치들(200)을 독립적으로 제어할 수 있다.
정보 생성부(340)는 상기 전장품들 각각의 상기 검출된 전류에 대응하는 상기 소모 전류 데이터(IDATA) 및 상기 불량 전장품에 대응하는 불량 정보 데이터(FDATA)를 생성할 수 있다. 일 실시예에서, 정보 생성부(340)는 상기 검출된 전류들(ISEN)을 시간 정보와 함께 저장하는 메모리를 포함할 수 있다. 예를 들어, 소모 전류 데이터(IDATA)는 각각의 전장품들에 대한 검출 전류와 시간 정보를 포함하고, 불량 정보 데이터(FDATA)는 불량 전장품의 정보 및 불량이 검출된 시간 등의 정보를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 소모 전류 데이터(IDATA) 및 불량 정보 데이터(FDATA)는 외부의 차량 컨트롤러 및/또는 계기판(디스플레이부) 등에 제공될 수 있다. 상기 차량 컨트롤러는 소모 전류 데이터(IDATA) 및 불량 정보 데이터(FDATA)를 디스플레이를 위한 형태로 변환시킬 수 있다. 예를 들면, 소모 전류 데이터(IDATA) 및 불량 정보 데이터(FDATA)는 CAN(Controller Area Network), LIN(Local Interconnect Network), FlexRay 등을 통해 차량 컨트롤러 및/또는 계기판(디스플레이부) 등으로 송신될 수 있다. 이에 따라, 도 5에 도시된 바와 같이, 건설 기계(10)의 계기판에는 소모 전류 데이터(IDATA)에 기초하여 각각의 전장품들에 대한 소모 전류가 표시될 수 있다. 또한, 불량 전장품이 검출된 경우, 건설 기계(10)의 계기판에는 불량 정보 데이터(FDATA)에 기초하여 불량 전장품의 정보, 고장 내용, 및 불량 발생 시점에 대한 정보가 표시될 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이, 헤드 램프의 전원 과전류를 검출하여 이에 연결되는 스위치를 16시 04분 38초에 턴 오프한(즉, 헤드 램프의 전원을 오프한) 정보가 계기판 또는 디스플레이부에 표시될 수 있다. 이에 따라, 사용자는 전장품 동작 상태에 따라 실시간으로 소모 전류를 파악할 수 있고, 불량 전장품이 검출된 경우, 그 원인 파악이 효과적으로 이루어질 수 있다.
도 7은 도 3의 전장품 제어 장치에 포함되는 컨트롤러의 다른 예를 나타내는 블록도이고, 도 8은 도 7의 컨트롤러의 동작의 일 예를 설명하기 위한 도면이며, 도 9는 도 7의 컨트롤러의 동작의 다른 예를 설명하기 위한 도면이고, 도 10은 도 7의 컨트롤러의 동작의 또 다른 예를 설명하기 위한 도면이다.
본 실시예에 따른 컨트롤러는 배터리 방전 산출부 및 암전류 산출부의 구성과 정보 생성부의 동작을 제외하면 도 4에 따른 컨트롤러와 동일하므로, 동일하거나 대응되는 구성 요소에 대해서는 동일한 참조 번호를 이용하고, 중복되는 설명은 생략한다.
도 7 내지 도 10을 참조하면, 컨트롤러(300B)는 스위치 제어부(320), 정보 생성부(340), 배터리 방전 산출부(360) 및 암전류 산출부(380)를 포함할 수 있다.
스위치 제어부(320)는 전장품 센서들로부터 검출된 전류들(ISEN)의 크기에 기초하여 제어 스위치들 각각을 제어할 수 있다.
정보 생성부(340)는 상기 전장품들 각각의 상기 검출된 전류에 대응하는 상기 소모 전류 데이터(IDATA) 및 상기 불량 전장품에 대응하는 불량 정보 데이터(FDATA)를 생성할 수 있다.
일 실시예에서, 불량 정보 데이터(FDATA)가 생성된 경우, 정보 생성부(340)는 건설 기계의 오작동을 방지하기 위한 주의(warning) 신호(WARNS)를 더 생성하여 출력할 수 있다. 주의 신호(WARNS)는 차량 컨트롤러, 계기판 등으로 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 주의 신호(WARNS)는 건설 기계에 포함되는 엔진의 회전 수를 기 설정된 값 이하로 제한하기 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 펌프 감압 밸브에서 과전류가 검출된 경우, 펌프 감압 밸브에 연결된 스위치를 턴 오프하고, 정보 생성부(340)는 엔진 회전 수를 제한하기 위한 주의 신호(WARNS)를 상기 차량 컨트롤러 등에 제공할 수 있다. 건설 기계는 제어 신호(CTL2)에 기초하여 엔진 회전 수를 기 설정된 값 이하로 감소시키고, 도 10에 도시된 바와 같이, 디스플레이부에 이를 알리는 팝업 메시지를 표시할 수 있다. 다른 실시예에서, 주의 신호(WARNS)는 상기 파일럿 유압 생성을 차단하기 위한 정보를 포함할 수 있다. 상기 유압 공급이 차단됨으로써 프론트 작업 장치의 동작이 제한될 수 있다. 또 다른 실시예에서, 주의 신호(WARNS)는 건설 기계의 상기 프론트 작업 장치의 동작을 중단시키기 위한 정보를 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 전기 조이스틱에 과전류가 발생된 경우, 전기 조이스틱에 연결되는 스위치를 턴 오프시켜 전원을 단선시키고, 건설 기계는 주의 신호(WARNS)에 기초하여 프론트 작업 장치의 동작을 제한하며, 디스플레이부에 이를 알리는 팝업 메시지를 표시할 수 있다.
배터리 방전 산출부(360)는 상기 액세서리 모드 동안 상기 전장품들 각각의 상기 검출된 전류(ISEN)의 전체 합에 기초하여 방전 시간 데이터(RTDATA)를 산출할 수 있다. 방전 시간 데이터(RTDATA)는 상기 액세서리 모드에서 전장품들의 전력 소모에 의해 배터리가 완전히 방전될 때까지의 남은 시간에 대한 정보를 포함할 수 있다. 즉, 상기 배터리 방전 산출부(360)는 상기 검출된 전류(ISEN)의 전체 합에 기초하여 소모되는 전력을 실시간으로 산출하고, 이를 배터리의 가용 전력과 비교하여 상기 배터리 방전까지의 남은 시간을 산출할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 액세서리 모드에서 건설 기계는 방전 시간 데이터(RTDATA)에 기초하여 디스플레이부에 방전까지의 남은 시간을 표시할 수 있다.
암전류 산출부(380)는 키-오프 모드 동안 암전류 센서로부터 검출된 암전류(ILSEN)를 주기적으로 수신하고, 암전류(ILSEN)의 평균에 상응하는 암전류 데이터(ILDATA)를 산출할 수 있다. 상기 암전류 센서는 상기 키-오프 모드 동안 기 설정된 주기로 암전류(ILSEN)를 검출할 수 있다. 암전류 산출부(380)는 상기 암전류 센서로부터 수신한 안전류(ILSEN)를 저장하고, 이에 대한 평균 값을 산출할 수 있다. 일 실시예에서, 암전류 데이터(ILDATA)는 직전의 시동 키가 건설 기계에 꽂히기 진전의 키-오프 모드 동안에서의 암전류의 평균 값에 상응할 수 있다. 암전류 산출부(380)는 건설 기계의 시동이 켜질 때 저장된 암전류 데이터(ILDATA)를 상기 외부의 차량 컨트롤러 등에 제공할 수 있다. 도 9에 도시된 바와 같이, 건설 기계(10)의 시동이 켜질 때, 건설 기계는 암전류 데이터(ILDATA)에 기초하여 디스플레이부에 암전류량을 표시할 수 있다.
상술한 바와 같이, 건설 기계의 전장품 제어 장치(1000)는 실시간으로 전장품 각각의 소비 전류 및 암전류를 검출하고, 이에 기초하여 상기 전장품 각각에 제공되는 전류를 차단하는 제어 스위치들을 제어하며, 상기 검출된 전류들을 이용하여 다양한 정보를 산출하는 컨트롤러를 포함함으로써, 전장품의 이상 전류 발생 시 고장 원인 파악이 용이해지고, 불필요한 배터리 방전을 예방할 수 있다. 또한, 전기 조이스틱, 유압 펌프의 밸브 등 주요 전장품들의 전류 이상이 검출되는 경우, 상기 컨트롤러에서 생성된 정보들에 기초하여 상기 건설 기계가 엔진 회전수, 파일럿 유압 생성 및 프론트 작업 장치의 동작 등을 제어함으로써 전장품 오작동에 의한 상기 건설 기계의 추가적인 손상을 방지할 수 있다.
이상에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10: 건설 기계 100: 전류 센서
120, 140, 160: 전장품 전류 센서 180: 암전류 센서
200: 제어 스위치 300, 300A, 300B: 컨트롤러
320: 스위치 제어부 340: 정보 생성부
360: 배터리 방전 산출부 380: 암전류 산출부
1000: 전장품 제어 장치 2000: 전장품
3000: 배터리

Claims (11)

  1. 외부의 배터리로부터 복수의 전장품들 각각으로 흐르는 전류를 각각 검출하는 복수의 전류 센서들;
    상기 배터리와 상기 전장품들 사이에 각각 연결되며, 상기 배터리로부터 상기 전장품들 각각에 제공되는 전류를 차단하는 복수의 제어 스위치들; 및
    상기 검출된 전류에 기초하여 상기 제어 스위치들 각각의 동작을 제어하고, 상기 전장품들 각각에 대한 소모 전류 데이터 및 불량 정보 데이터를 생성하는 컨트롤러를 포함하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전류 센서들은
    상기 건설 기계의 키-오프(key-off) 모드에서 배터리로부터 출력되는 암전류(leakage current)를 검출하는 암전류 센서; 및
    상기 건설 기계의 액세서리(accessory) 모드 및 키-온(key-on) 모드에서 상기 전장품들 각각에서 소모되는 전류를 각각 검출하는 복수의 전장품 전류 센서들을 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 전장품 전류 센서들로부터 검출된 전류 각각과 기 설정된 허용 전류 값을 비교하고, 상기 전장품들 중 상기 허용 전류를 벗어난 이상 전류가 검출된 불량 전장품에 대응하는 제어 스위치를 턴 오프시키는 스위치 제어부; 및
    상기 전장품들 각각의 상기 검출된 전류에 대응하는 상기 소모 전류 데이터 및 상기 불량 전장품에 대응하는 불량 정보 데이터를 생성하는 정보 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 불량 정보 데이터는 상기 불량 전장품의 전류 이상 정보 및 상기 불량 전장품의 불량 발생 시점 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  5. 제 3 항에 있어서, 상기 컨트롤러는
    상기 액세서리 모드 동안, 상기 전장품들 각각의 상기 검출된 전류의 전체 합에 기초하여 상기 배터리가 완전히 방전될 때까지의 남은 시간에 대한 정보를 포함하는 방전 시간 데이터를 산출하는 배터리 방전 산출부; 및
    상기 키-오프 모드 동안, 상기 암전류 센서로부터 검출된 암전류를 수신하고, 상기 암전류의 평균에 상응하는 암전류 데이터를 산출하는 암전류 산출부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 암전류 데이터는 직전 키-오프(key-off) 모드 동안의 상기 암전류의 상기 평균에 상응하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  7. 제 3 항에 있어서, 상기 불량 정보 데이터가 생성된 경우, 상기 정보 생성부는 상기 건설 기계의 오작동을 방지하기 위한 주의(warning) 신호를 더 생성하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 주의 신호는 상기 건설 기계에 포함되는 엔진의 회전 수를 기 설정된 값 이하로 제한하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 주의 신호는 상기 건설 기계의 파일럿 유압 생성을 차단하기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  10. 제 7 항에 있어서, 상기 주의 신호는 상기 건설 기계의 프론트 작업 장치의 동작을 중단시키기 위한 정보를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
  11. 제 2 항에 있어서, 상기 전장품들은 룸 램프(room lamp), 아워 미터(Hour meter), 에어컨 시스템(air-conditioner system), 계기판(gauge panel), 오디오(Audio), 마이크(microphone), 카메라(camera), 와이퍼(wiper), 연료 히터(fuel heater), 전기 조이스틱, 유압 제어 밸브 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 전장품 제어 장치.
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KR20210128246A (ko) 2020-04-16 2021-10-26 현대두산인프라코어(주) 건설기계

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