(57)【要約】【課題】大電流が流れるスタータモータの電源ラインでの地絡による短絡電流の発生を容易に防止できるスタータモータ制御回路を提供する。【解決手段】バッテリ11にキースイッチ13を接続し、キースイッチ13のスタートSTにスタータリレー16を介してスタータモータ18のスタータモータ始動信号ライン19を接続する。バッテリ11とスタータモータ18との間のバッテリライン21中にプロテクトリレー22を設ける。バッテリライン21とコントローラ14との間に、バッテリライン21の地絡を検知する地絡検知ライン24を設ける。コントローラ14は、地絡検知ライン24によりバッテリライン21の地絡を検知したとき、キースイッチ13をスタートSTに切換えてもスタータリレー16およびプロテクトリレー22の接続作動を制限する機能を有する。【選択図】図１
2008069644.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電源に接続され、オフ、オンおよびスタートの切換が可能なスイッチと、
スイッチのスタートとエンジン始動用のスタータモータのスタータモータ始動信号ラインとの間に設けられた常開接点を有するスタータリレーと、
電源とスタータモータとの間の電源ライン中に設けられた常開接点を有するプロテクトリレーと、
電源ラインの地絡を検知することによりスイッチをスタートに切換えてもスタータリレーおよびプロテクトリレーの接続作動を制限する機能を有するコントローラと
を具備したことを特徴とするスタータモータ制御回路。
【請求項２】
コントローラは、
スイッチのスタートへの切換によりスタータリレーを接続する前にプロテクトリレーを接続するとともに、スタータリレーを切断した後にプロテクトリレーを切断する機能を有する
ことを特徴とする請求項１記載のスタータモータ制御回路。
【請求項３】
電源ラインの地絡を警告表示するモニタ
を具備したことを特徴とする請求項１または２記載のスタータモータ制御回路。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのスタータモータを始動/停止制御するスタータモータ制御回路に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関用スタータモータのための電源と、メインスイッチと、メインスイッチに連動して動作し内燃機関用スタータモータへの電流の供給を制御する第１リレースイッチとをそなえたスタータモータ用電源回路において、電源と内燃機関用スタータモータとの間に設けられたブレーカと、電流をブレーカに対してバイパスさせる第２リレースイッチと、メインスイッチがオンへ反転された際には、第１リレースイッチをオンするとともに、メインスイッチがオフへ反転された際には、第１リレースイッチをオフし、さらに、第１リレースイッチがオンであるときには第２リレースイッチをオンするコントローラとをそなえて構成され、ブレーカを不要に切断させることなく、短絡による電気機器や回路の劣化を防止できるようにしたスタータモータ用電源回路がある（特許文献１参照）。
【０００３】
また、バッテリからスタータモータに至る配線を、バッテリとスタータモータとを電気的に接続するバッテリ配線、バッテリ配線を被覆する内側絶縁材、内側絶縁材の外側に配線されるシールド線、シールド線を被覆する外側絶縁材で構成し、該外側絶縁材の破損に伴うシールド線の短絡を検知することでバッテリ配線の短絡を事前に診断できるように構成し、これにより、電装品に電源を供給するバッテリ配線の短絡を、事前に診断できるようにした事前診断装置がある（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開２００２-１１５６３４号公報（第１頁、図１）
【特許文献２】特開２００２-２４７７５３号公報（第１頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
建設機械において、スタータモータに大電流が流れるためにブレーカやヒューズなどの装置による短絡保護は、容易にはできなかった。
【０００５】
例えば、特許文献１に記載された電源回路の場合は、バイパスリレーとブレーカの各々の内部抵抗が、大きく相違しないためにクランキング時にブレーカにも１０００〜１５００Ａ程度の大電流が流れ、不必要にブレーカがトリップしてしまう。ブレーカと比較して充分に内部抵抗の低いバイパスリレーは製作困難である。対策としては、ブレーカラインに抵抗をシリーズに入れることが考えられるが、ブレーカが大型なものになってしまう。
【０００６】
また、特許文献２に記載された診断装置の場合は、バッテリからスタータモータに至る配線での金属物の食込みによるシールド線の短絡を事前に検知できても、短時間のうちに処置しなければ、ケーブルに食込んでいる金属物が芯線に到達し、芯線を短絡してしまう問題がある。
【０００７】
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、大電流が流れるスタータモータの電源ラインでの地絡による短絡電流の発生を容易に防止できるスタータモータ制御回路を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載された発明は、電源に接続され、オフ、オンおよびスタートの切換が可能なスイッチと、スイッチのスタートとエンジン始動用のスタータモータのスタータモータ始動信号ラインとの間に設けられた常開接点を有するスタータリレーと、電源とスタータモータとの間の電源ライン中に設けられた常開接点を有するプロテクトリレーと、電源ラインの地絡を検知することによりスイッチをスタートに切換えてもスタータリレーおよびプロテクトリレーの接続作動を制限する機能を有するコントローラとを具備したスタータモータ制御回路である。
【０００９】
請求項２に記載された発明は、請求項１記載のスタータモータ制御回路におけるコントローラが、スイッチのスタートへの切換によりスタータリレーを接続する前にプロテクトリレーを接続するとともに、スタータリレーを切断した後にプロテクトリレーを切断する機能を有するものである。
【００１０】
請求項３に記載された発明は、請求項１または２記載のスタータモータ制御回路において、電源ラインの地絡を警告表示するモニタを具備したものである。
【発明の効果】
【００１１】
請求項１に記載された発明によれば、短絡電流を検知してから回路切断などのアクションをとるのではなく、大電流が流れるスタータモータの電源ラインをプロテクトリレーにより予め切断しておき、コントローラがスタータモータを始動させるクランキング時のみプロテクトリレーを接続するので、クランキング時以外で電源ラインが地絡しても短絡電流の発生をプロテクトリレーにより容易に防止できる。
【００１２】
請求項２に記載された発明によれば、コントローラは、クランキング時、スタータリレーを接続する前にプロテクトリレーを接続するとともに、スタータリレーを切断した後にプロテクトリレーを切断するように、スタータリレーとプロテクトリレーのタイミングをずらすので、スタータリレーが切断されて大電流が流れない状態で、プロテクトリレーの接点を開閉動作でき、プロテクトリレーの接点電流容量を定格値より大きくすることができ、比較的小型のリレーでも対応できる。
【００１３】
請求項３に記載された発明によれば、コントローラが地絡を検知して把握していることを、モニタに警告表示でき、地絡の改修処置を指示できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明を、図１および図２に示された一実施の形態を参照しながら詳細に説明する。
【００１５】
図１は油圧ショベルなどの作業機械の車両に搭載されたエンジンを始動制御するスタータモータ制御回路を示し、電源としてのバッテリ11にヒューズ12を介してスイッチとしてのキースイッチ13が接続されている。このキースイッチ13は、オフと、コントローラ14にスイッチ位置検知ライン15を介し接続されたオンと、エンジンクランキング用のスタートSTとの各切換位置を備え、これらの位置の切換が可能である。
【００１６】
キースイッチ13のスタートSTにはスタータリレー16が接続されている。このスタータリレー16は、キースイッチ13のスタートSTとコントローラ14とにスタータリレー励磁ライン17により接続されたコイル16cと、このコイル16cの励磁により接続される常開接点16aとを有し、この常開接点16aは、キースイッチ13のスタートSTと、エンジン始動用のスタータモータ18のスタータモータ始動信号ライン19とに接続されている。
【００１７】
バッテリ11とスタータモータ18との間の電源ラインとしてのバッテリライン21中には、プロテクトリレー22が設けられている。このプロテクトリレー22は、上流側バッテリライン21aとコントローラ14とにプロテクトリレー励磁ライン23により接続されたコイル22cと、このコイル22cの励磁により接続される常開接点22aとを有する。
【００１８】
バッテリライン21とコントローラ14との間には、バッテリライン21の地絡を検知する地絡検知ライン24が設けられている。
【００１９】
コントローラ14は、この地絡検知ライン24によりバッテリライン21の地絡を検知したとき、キースイッチ13をスタートSTに切換えてもスタータリレー16およびプロテクトリレー22の接続作動を制限する機能を有する。
【００２０】
さらに、コントローラ14は、キースイッチ13のスタートSTへの切換によりスタータリレー16を接続する前にプロテクトリレー22を接続するとともに、スタータリレー16を切断した後にプロテクトリレー22を切断する機能を有する。
【００２１】
コントローラ14は、通信手段25により車両コントローラ26と接続され、さらに車両コントローラ26から通信手段27によりモニタ28に接続されている。このモニタ28は、作業機械などのキャブ内のオペレータが目視可能な位置に設置され、バッテリライン21で発生した地絡を警告表示する。
【００２２】
バッテリ11は、ブレーカ31を介してオルタネータ32にも接続されているとともに、ヒューズ33を介して各負荷/回路にも接続されている。
【００２３】
次に、この実施の形態の作用効果を説明する。
【００２４】
図２に示されるように、キースイッチ13を、オンを経てスタートST（クランキング）にすると、スイッチ位置検知ライン15を経てそのスタートSTを検知したコントローラ14は、内蔵タイマで設定された時間ｔ1の後、プロテクトリレー22のコイルに通電してその接点を接続し、さらに、内蔵タイマで設定された時間ｔ2の後、スタータリレー16のコイルに通電してその接点を接続し、スタータモータ始動信号ライン19を経てスタータモータ18を始動させる。
【００２５】
このとき、バッテリライン21の電位Ｖsと、エンジン回転速度は、図２に示されるように変化する。
【００２６】
コントローラ14は、キースイッチ13の接点構造から、スタートST（クランキング）とオンとを識別し、キースイッチ13がスタートST（クランキング）からオンに戻されると、スタータリレー16の接点が切断され、スタータモータ18が停止されるとともに、コントローラ14が、このスタータリレー16の接点の切断から内蔵タイマで設定された時間ｔ3の後に、プロテクトリレー22のコイル通電を停止してその接点を切断する。
【００２７】
バッテリライン21に地絡が発生すると、その電位Ｖsがグランドレベルまで低下するが、スタート後にバッテリライン21が地絡しても、バッテリライン21はプロテクトリレー22により切断されているので、バッテリライン21がショートすることはない。
【００２８】
この地絡後に、キースイッチ13をオンからオフにしてエンジン回転を停止させ、再スタートで、キースイッチ13をオンからスタートST（クランキング）にしても、地絡検知ライン24を経て地絡を検知したコントローラ14がスタータリレー16およびプロテクトリレー22を切断状態に保つので、スタータモータ18は始動しない。
【００２９】
バッテリライン21はプロテクトリレー22により切断されたままであるから、スタート前に地絡が発生した場合も同様に保護される。
【００３０】
このように、短絡電流を検知してから回路切断などのアクションをとるのではなく、クランキング時以外は、プロテクトリレー22により、予めスタータモータ18のバッテリライン21を切断し、スタータモータ18を始動させるクランキング時のみ接続するので、バッテリライン21が短絡しても短絡電流の発生を防止できる。
【００３１】
さらに、コントローラ14は、クランキング時、スタータリレー16を接続する前にプロテクトリレー22を接続するとともに、スタータリレー16を切断した後にプロテクトリレー22を切断するように制御することで、スタータリレー16が切断されて大電流が流れない状態で、プロテクトリレー22の接点を開閉動作できる。
【００３２】
すなわち、スタータリレー16とプロテクトリレー22の開閉タイミングをずらして、スタータリレー16を経たクランキング電流が流れないときに、プロテクトリレー22の接点を開閉するので、プロテクトリレー22の接点電流容量を定格電流値より大きくすることができ、比較的小型のリレーでも対応できる。定格電流とは、負荷電流を直接に遮断導通できる接点電流容量である。
【００３３】
また、バッテリライン21には、コントローラ14が地絡を検知するための地絡検知ライン24を設け、キースイッチ13のオン後、バッテリライン21が地絡すると、電位Ｖsがグランドレベルに変化するので、この地絡検知ライン24により地絡を検知すれば、スタータリレー16の作動制限を実施し、スタータリレー16の接続を防止できる。
【００３４】
そして、コントローラ14には、車両コントローラ26が接続され、さらにモニタ28が接続されているので、車両コントローラ26に信号を発し、車両コントローラ26はモニタ28などに警告表示をすることができる。
【００３５】
エンジン始動後に、バッテリライン21が地絡してもプロテクトリレー22の接点が切断されているために短絡電流が流れることは無いとともに、コントローラ14が地絡を検知して把握していることを、モニタ28に警告表示でき、地絡の改修処置を指示できる。
【００３６】
さらに、そのまま地絡を改修処置せずにエンジンを停止させ、再クランキングさせても、コントローラ14の地絡検知によりプロテクトリレー22の接点は切断されたままなので、地絡事故には至らない。地絡の改修処置内容は、モニタ28に警告表示することができる。
【００３７】
このように、ブレーカやヒューズによる短絡保護との決定的な相違は、短絡電流を検知してから回路切断などのアクションをとるのではなく、大電流が流れるスタータモータ18のバッテリライン21をプロテクトリレー22により予め切断しておき、コントローラ14がスタータモータ18を始動させるクランキング時のみプロテクトリレー22を接続するので、クランキング時以外でバッテリライン21が地絡しても短絡電流の発生をプロテクトリレー22により容易に防止できる。
【００３８】
また、ヒューズまたはブレーカによる保護は、短絡を検知してからアクションを起こすので、短時間であっても必ず短絡状態が発生し、大電流が流れる。これに対し、本発明は、短絡発生時にもプロテクトリレー22により短絡電流が全く流れないようにすることができる。
【００３９】
本発明は、例えば油圧ショベルなどの作業機械のようなエンジンを搭載した車両に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明に係るスタータモータ制御回路の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】同上回路の各部の制御手順を示すタイムチャートである。
【符号の説明】
【００４１】
11    電源としてのバッテリ
13    スイッチとしてのキースイッチ
14    コントローラ
16    スタータリレー
16a   常開接点
18    スタータモータ
19    スタータモータ始動信号ライン
21    電源ラインとしてのバッテリライン
22    プロテクトリレー
22a   常開接点
28    モニタ
【図１】
2008069644.tif 000003
【図２】
2008069644.tif 000004