(57)【要約】【課題】使用するセンサに合わせて回路仕様を柔軟に変更してハードウェアバリエーションの増加を抑制できる新規な電子制御ユニットを提供する。【解決手段】センサが接続される入力回路120と、入力回路120からの入力に応じて所定の演算処理を行う演算処理部110とを含み、前記入力回路120は、接続可能なセンサごとの仕様を構成する複数の回路素子を予め有し、前記演算処理部110は、接続されるセンサの種類に応じて前記回路素子のうちから任意の回路素子を選択して前記入力回路120の仕様を変更する。これによって必要な回路を柔軟に構成できるため、ハードウェアバリエーションの増加を抑制できる。【選択図】図２
2015158082.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
センサが接続される入力回路と、当該入力回路からの入力に応じて所定の演算処理を行う演算処理部とを含む電子制御ユニットであって、
前記入力回路は、接続可能なセンサごとの仕様を構成する複数の回路素子を予め有し、
前記演算処理部は、接続されるセンサの種類に応じて前記回路素子のうちから任意の回路素子を選択して前記入力回路の仕様を変更することを特徴とする建設機械の電子制御ユニット。
【請求項２】
請求項１に記載の建設機械の電子制御ユニットにおいて、
前記入力回路は、複数のスイッチ素子を有し、
前記演算処理部は、接続されるセンサの種類に応じて前記スイッチ素子をオン・オフして前記回路素子の使用・未使用を組み合わせて前記入力回路の仕様を変更することを特徴とする建設機械の電子制御ユニット。
【請求項３】
請求項２に記載の建設機械の電子制御ユニットにおいて、
前記入力回路は、センサ信号を前記演算処理部に入力するアナログ信号入力ラインを有すると共に、前記アナログ信号入力ラインに、内部電源と、前記回路素子としての第１〜第３の抵抗と、第１および第２のコンデンサを有し、
前記演算処理部は、
接続されるセンサが外部電源を使用する電圧出力型センサのときは、前記内部電源と前記第１の抵抗間のスイッチ素子および前記第２抵抗とグランド間のスイッチ素子をそれぞれオフにして内部電源供給を遮断すると共に、前記第１のコンデンサとグランド間のスイッチ素子をオンにすると共に、前記第２のコンデンサとグランド間のスイッチ素子をオフにして前記電圧出力型センサに適した第１のローパスフィルタ回路を形成し、
一方、接続されるセンサが内部電源を使用する抵抗出力型センサのときは、前記内部電源と前記第１の抵抗間のスイッチ素子および前記第２抵抗とグランド間のスイッチ素子をそれぞれオンにして内部電源供給可能とし、前記第１のコンデンサとグランド間のスイッチ素子をオフにすると共に、前記第２のコンデンサとグランド間のスイッチ素子をオンにして前記抵抗出力型センサに適した第２のローパスフィルタ回路を形成することを特徴とする建設機械の電子制御ユニット。
【請求項４】
請求項２または３に記載の建設機械の電子制御ユニットにおいて、
前記演算処理部は、書き換え可能な車体制御用ソフトウェアと書換え手段を有し、
前記書換え手段は、予め記録した前記車体制御用ソフトウェアに記録されていない仕様のセンサを接続するときは、前記予め記録した前記車体制御用ソフトウェアを、前記接続されるセンサの仕様を記録した前記車体制御用ソフトウェアに書き換えることを特徴とする建設機械の電子制御ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば油圧ショベルなどの建設機械に搭載される電子制御ユニットに係り、特に、車体ごとに異なる様々なセンサの入力に対応できる建設機械の電子制御ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
油圧ショベルなどの建設機械は、用途やサイズの違いから、車体ごとに様々なセンサを使用している。主なセンサとしては、大気圧や油圧を測定する圧力センサや、気温や油温を測定するサーミスタなどがある。使用されるセンサの種類により、必要となる入力回路の設定は異なるため、車体で使用するセンサに合わせて電子制御ユニットの入力回路を変更している。この結果、車体の種類が増加するのに合わせて電子制御ユニットのハードウェアバリエーションも増加してしまうといった問題がある。
【０００３】
また、自動車のような車両の場合も同様に、車両の種類や仕向地によって電子制御ユニットに求められる入出力信号や処理動作が異なってくる。このため、例えば以下の特許文献１では、入力信号およびその処理動作に対して出力先を切り換えることにより、１つの電子制御ユニットで様々な要求に対応できるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−４７３０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記特許文献１に開示されているような構造では、出力先を切り換えることで様々な要求に対応してバリエーションの増加を防いでいるが、入力回路の仕様が変化する場合には対応することができず、結果的にハードウェアバリエーションが増加してしまう。
【０００６】
例えば、圧力センサは電圧出力のため、入力回路に電源供給用の抵抗は不要であるが、サーミスタは抵抗出力のため、入力回路に電源供給用の抵抗が必要となる。また、センサの特性によってはローパスフィルタの時定数を変更するため、コンデンサの定数を変更する必要がある。このように入力回路の仕様が変化する場合、公知例の方法では仕様に合わせた種類のハードウェアバリエーションを用意する必要がある。
【０００７】
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、使用するセンサに合わせて回路仕様を柔軟に変更してハードウェアバリエーションの増加を抑制できる新規な電子制御ユニットを提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するために第１の発明は、センサが接続される入力回路と、当該入力回路からの入力に応じて所定の演算処理を行う演算処理部とを含む電子制御ユニットであって、前記入力回路は、接続可能なセンサごとの仕様を構成する複数の回路素子を予め有し、前記演算処理部は、接続されるセンサの種類に応じて前記回路素子のうちから任意の回路素子を選択して前記入力回路の仕様を変更することを特徴とする建設機械の電子制御ユニットである。
【０００９】
このような構成によれば、接続されるセンサの種類に応じて回路素子を組み合わせることによって必要な回路を柔軟に構成することができるため、センサごとに異なった仕様のハードウェアを用意する必要がなくなり、ハードウェアバリエーションの増加を抑制できる。
【００１０】
第２の発明は、第１の発明において、前記入力回路は、複数のスイッチ素子を有し、前記演算処理部は、接続されるセンサの種類に応じて前記スイッチ素子をオン・オフして前記回路素子の使用・未使用を組み合わせて前記入力回路の仕様を変更することを特徴とする建設機械の電子制御ユニットである。このような構成によれば、前記演算処理部が接続されるセンサの種類に応じて各スイッチ素子をオン・オフするだけで容易かつ確実にセンサの仕様に適した回路を構成できる。
【００１１】
第３の発明は、第２の発明において、前記入力回路は、センサ信号を前記演算処理部に入力するアナログ信号入力ラインを有すると共に、前記アナログ信号入力ラインに、内部電源と、前記回路素子としての第１〜第３の抵抗と、第１および第２のコンデンサを有し、前記演算処理部は、接続されるセンサが外部電源を使用する電圧出力型センサのときは、前記内部電源と前記第１の抵抗間のスイッチ素子および前記第２抵抗とグランド間のスイッチ素子をそれぞれオフにして内部電源供給を遮断すると共に、前記第１のコンデンサとグランド間のスイッチ素子をオンにすると共に、前記第２のコンデンサとグランド間のスイッチ素子をオフにして前記電圧出力型センサに適した第１のローパスフィルタ回路を形成し、一方、接続されるセンサが内部電源を使用する抵抗出力型センサのときは、前記内部電源と前記第１の抵抗間のスイッチ素子および前記第２抵抗とグランド間のスイッチ素子をそれぞれオンにして内部電源供給可能とし、前記第１のコンデンサとグランド間のスイッチ素子をオフにすると共に、前記第２のコンデンサとグランド間のスイッチ素子をオンにして前記抵抗出力型センサに適した第２のローパスフィルタ回路を形成することを特徴とする建設機械の電子制御ユニットである。
【００１２】
このような構成によれば、圧力センサのような外部電源を使用する電圧出力型センサだけでなく、サーミスタのような抵抗出力型センサのいずれであってもその仕様に適した入力回路および時定数の異なるローパスフィルタ回路を容易かつ確実に形成することができる。
【００１３】
第４の発明は、第２または第３の発明において、前記演算処理部は、書き換え可能な車体制御用ソフトウェアと書換え手段を有し、前記書換え手段は、予め記録した前記車体制御用ソフトウェアに記録されていない仕様のセンサを接続するときは、前記予め記録した前記車体制御用ソフトウェアを、前記接続されるセンサの仕様を記録した前記車体制御用ソフトウェアに書き換えることを特徴とする建設機械の電子制御ユニットである。
【００１４】
このような構成によれば、内蔵のソフトウェアやサービスツールなどによって入力回路１２０の仕様を自在に変更できるため、車体ごとに異なる入力回路が要求された場合でもハードウェアバリエーションを増やす必要がなくなる。これによって、単一の電子制御ユニットを生産することによるコスト低減効果やサービス部品の共通化が達成できると共に、出荷後のセンサ変更にも迅速かつ容易に対応することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、接続可能なセンサごとの仕様を構成する複数の回路素子を予め有し、接続されるセンサの種類に応じて回路素子を組み合わせることによって必要な回路を柔軟に構成することができるため、センサごとに異なった仕様のハードウェアを用意する必要がなくなり、ハードウェアバリエーションの増加を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る電子制御ユニット１００を搭載した建設機械（油圧ショベル）２００の実施の一形態を示した全体図である。
【図２】圧力センサ１３０を接続した本発明に係る電子制御ユニット１００の実施の形態を示す回路図である。
【図３】サーミスタ１５０を接続した本発明に係る電子制御ユニット１００の実施の形態を示す回路図である。
【図４】本発明に係る電子制御ユニット１００の他の実施形態を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
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２００の実施の一形態を示した全体図である。図示するようにこの油圧ショベル２００は、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。下部走行体１０は、図示しない走行体フレームに互いに平行に位置する一対のクローラ１１を有しており、このクローラ１１には、それぞれの履帯を駆動して走行するための油圧駆動式の走行モータ１２が設けられている。
【００１８】
一方、上部旋回体２０は、旋回体フレーム４０上に設置されたエンジン室２２と、このエンジン室２２の前方左側に設けられた運転室２３と、この運転室２３の右側から前方に延びるフロント作業機３０と、このフロント作業機３０との重量バランスを図るべくエンジン室２２の後方に設けられたカウンターウエイト２４とから主に構成されている。
【００１９】
フロント作業機３０は、旋回体フレーム４０側から前方に延びるブーム３１と、このブーム３１の先端に揺動自在に設けられたアーム３２と、このアーム３２の先端に揺動自在に設けられたバケット３３とから主に構成されており、これらブーム３１、アーム３２、バケット３３は、それぞれ油圧で伸縮するブームシリンダー３４、アームシリンダー３５、バケットシリンダー３６によってそれぞれ動作するようになっている。
【００２０】
そして、このような構成をした油圧ショベル２００の車体の各部には、各部の状態（圧力や温度など）を検出するために前述したような圧力センサやサーミスタなどの各種センサが数多く設置されており、その検出値（アナログ信号）は、例えば運転室２３内に設置された電子制御ユニット１００に随時入力されるようになっている。
【００２１】
図２は、この電子制御ユニット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電子制御ユニット１００は、マイコンからなる演算処理部１１０と、各種回路素子からなる入力回路１２０とを有している。演算処理部１１０は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭなどからなるハードウェアがＲＯＭなどに内蔵された車体制御用ソフトウェア（車体制御プログラム）に従って所定の処理（制御）を実行するものであり、アナログ信号をデジタル信号に変換して入力するＡ／Ｄ変換部１１１の他に、４つのデジタル出力部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ、１１２ｄを有して構成されている。
【００２２】
入力回路１２０は、各種センサを脱着可能なセンサ接続部１２１の他に、抵抗１２２ａ、１２２ｂ、１２２ｃと、コンデンサ１２３ａ、１２３ｂと、スイッチ素子１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄと、電源（内部）１２５と、アナログ信号入力ライン１２６と、デジタル出力ライン１２７ａ、１２７ｂ、１２７ｃ、１２７ｄとを有している。
【００２３】
このような複数の回路素子を用いて圧力センサ１３０用の入力回路を実現する動作を説明する。この圧力センサ１３０は、圧力センサ用外部電源１４０を使用する電圧出力型のセンサであるため、入力回路１２０内の電源１２５を使用する必要はない。そのため、演算処理部１１０は、デジタル出力部１１２ａからスイッチ素子１２４ａをオフする信号を出力し、電源（内部）１２５と抵抗１２２ａの接続を遮断し、圧力センサ１３０へ電源供給を行わないようする。
【００２４】
また、圧力センサ１３０と並列に抵抗１２２ｂを接続する必要もないため、演算処理部１１０は、同様にデジタル出力部１１２ｂからスイッチ素子１２４ｂをオフする信号を出力し、抵抗１２２ｂとグランドの接続を遮断する。また、演算処理部１１０は、圧力センサ１３０の要求するローパスフィルタの仕様に合わせてデジタル出力部１１２ｄからスイッチ素子１２４ｃをオンする信号を出力し、抵抗１２２ｃとコンデンサ１２３ａから構成される第１のローパスフィルタ回路を入力回路１２０内に形成する。
【００２５】
このとき、この圧力センサ１３０の要求する時定数のローパスフィルタに合わない仕様となるコンデンサ１２３ｂは、デジタル出力部１１２ｃからスイッチ素子１２４ｄをオフする信号を出力することで未使用状態にすることができる。従って、圧力センサ１３０で検出されたアナログ信号は、この抵抗１２２ｃとコンデンサ１２３ａから構成される第１のローパスフィルタによって高周波成分がカットされた状態でアナログ信号入力ライン１２６を介してＡ／Ｄ変換部１１１に入力されることになる。
【００２６】
次に、図３に示すように同じ構成を用いてサーミスタ１５０用の入力回路を実現する動作を説明する。サーミスタ１５０は抵抗出力型のため、入力回路１２０内部から電源を供給してやる必要がある。そのため、演算処理部１１０は、デジタル出力部１１２ａからスイッチ素子１２４ａをオンする信号を出力し、電源（内部）１２５と抵抗１２２ａを接続し、サーミスタ１５０へ電源供給を行う。
【００２７】
また、サーミスタ１５０と並列に抵抗１２２ｂを接続する必要があるため、演算処理部１１０は、同様にデジタル出力部１１２ｂからスイッチ素子１２４ｂをオンする信号を出力し、抵抗１２２ｂとグランドを接続する。また、サーミスタ１５０の要求するローパスフィルタの仕様に合わせるため、デジタル出力部１１２ｃと１１２ｄを操作してスイッチ素子１２３ａをオフにするとともにスイッチ素子１２３ｂをオンにして一方のコンデンサ１２３ａを未使用、他方のコンデンサ１２３ｂを使用可能状態にし、抵抗１２２ｃとコンデンサ１２３ｂから構成される、時定数の異なる第２のローパスフィルタ回路を入力回路１２０内に形成する。
【００２８】
これによって、サーミスタ１５０で検出されたアナログ信号は、この抵抗１２２ｃとコンデンサ１２３ｂから構成される第２のローパスフィルタで高周波成分がカットされた状態で信号入力ライン１２６を介してＡ／Ｄ変換部１１１に入力されることになる。なお、このスイッチ素子１２４ａ〜１２４ｄの切り換えは、接続されたセンサの種類を演算処理部１１０が自動的に検知して切り換える方式の他に、作業員がＰＣなどを用いて演算処理部１１０の図示しない入出力インタフェースから、接続されるセンサの種類に応じた切り換え信号を入力するような方式であっても良い。
【００２９】
このように本発明の入力回路１２０には、接続可能なセンサごとに必要な回路を構成する複数の回路素子を予め有し、演算処理部１１０からの信号によって回路素子のうちから任意の回路素子を選択するようにしたため、接続されるセンサの種類に応じた回路を構成することができる。すなわち、車体に取り付け可能なセンサ用の回路構成は、演算処理部１１０に内蔵された車体制御用ソフトウェアに予め記録されているため、演算処理部１１０は、この車体制御用ソフトウェアの指示に従ってデジタル出力を変化させて入力回路１２０の仕様を変更することが可能となる。
【００３０】
また、オプションのセンサなどのようにこの車体制御用ソフトウェアに記録されていないセンサを接続する場合やアタッチメントの使用によって必要となるセンサを取り付ける場合には、別途用意したサービスツールなどの書換え装置（手段）を用いて、演算処理部１１０内の車体制御用ソフトウェアを新たな車体制御用ソフトウェアに書き換える（更新）ことで容易に対応することができる。
【００３１】
このように本発明は、内蔵のソフトウェアやサービスツールなどによって入力回路１２０の仕様を自在に変更できるため、車体ごとに異なる入力回路が要求された場合でもハードウェアバリエーションを増やす必要がなくなる。これによって、単一の電子制御ユニットを生産することによるコスト低減効果やサービス部品の共通化が達成できると共に、出荷後のセンサ変更にも迅速かつ容易に対応することができる。
【００３２】
ここで図２および図３に示した構成では入力回路１２０の抵抗１２２ａ、１２２ｂやコンデンサ１２３ａ、１２３ｂをそれぞれ単独で切り換えるようにしているが、使用されるセンサの種類が限定される場合には、図４に示すようにデジタル出力部やデジタル出力ラインの数を大幅に減らすことが可能となる。この場合、演算処理部１１０で必要となるデジタル出力部は（１１２ｅの）１つだけにすることができる。
【００３３】
すなわち、図示するようにデジタル出力部１１２ｅから延びるデジタル出力ライン１２７ｅは、デジタル出力部１１２ｅからでた直後にデジタル出力ライン１２７ｆと１２７ｉとに分岐している。そして、一方のデジタル出力ライン１２７ｉは、さらにデジタル出力ライン１２７ｊと１２７ｋとに分岐し、それぞれスイッチ素子１２４ａと１２４ｂとに接続されている。
【００３４】
一方、デジタル出力ライン１２７ｆは、さらにデジタル出力ライン１２７ｇと１２７ｈとに分岐し、それぞれスイッチ素子１２４ｃと１２４ｄとに接続されているが、デジタル出力ライン１２７ｈにはさらに論理反転素子（ＮＯＴゲート）１２８が設けられている。
【００３５】
そして、圧力センサ１３０を使用する場合は、デジタル出力部１１２ｅからスイッチをオフにする信号を出力すると、図示するようにスイッチ素子１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄがスイッチオフ状態になるが、スイッチ素子１２４ｂは論理反転素子１２８によってスイッチオン状態となる。これによって、図２に示すような、圧力センサ１３０に適した入力回路が瞬時に形成されることになる。
【００３６】
一方、サーミスタ１５０を使用する場合には、デジタル出力部１１２ｅからスイッチをオンにする信号を出力すると、図示するようにスイッチ素子１２４ａ、１２４ｂ、１２４ｃ、１２４ｄがスイッチオン状態になるが、スイッチ素子１２４ｂは論理反転素子１２８によってスイッチオフ状態となる。これによって、図３に示すような、サーミスタ１５０に適した入力回路が瞬時に形成されることになる。
【００３７】
このように使用するセンサの種類が限定できる場合には、デジタル出力ラインに論理反転素子１２８などを介在させることによってデジタル出力部の数を大幅に減らすことが可能となるため、演算処理部１１０の出力端子の数が限定される場合でも利用することができる。
【符号の説明】
【００３８】
１００…電子制御ユニット
２００…建設機械（油圧ショベル）
１１０…演算処理部
１１１…Ａ／Ｄ変換部
１１２ａ〜１１２ｅ…デジタル出力部
１２０…入力回路
１２１…センサ接続部
１２２ａ〜１２２ｃ…抵抗
１２３ａ、１２３ｂ…コンデンサ
１２４ａ〜１２４ｄ…スイッチ素子
１２５…電源（内部）
１２６…アナログ信号入力ライン
１２７ａ〜１２７ｋ…デジタル出力ライン
１２８…論理反転素子
１３０…圧力センサ
１４０…電源（外部）
１５０…サーミスタ
【図１】
2015158082.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015158082.tif 000006