KR100437215B1 - 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 ABS 제동시 휠실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하는 전자밸브의 작동소음을 감소시킬 수 있는 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로에 관한 것으로, 차륜속도감지부로부터 신호를 입력받아 차륜속도로부터 차속을 검출하고 이로부터 슬립률을 연산하여 ABS 제동을 수행하는 동작을 제어하는 제어부, 제어부의 제어에 따라 드라이브신호를 발생시키는 펄스폭변조부, 드라이브신호 및 상기 제어부의 제어에 따라 액압회로상에 마련된 전자밸브들을 개폐 구동하며 필터부를 포함하는 전자밸브 구동수단을 포함함으로써, p형 보다 상대적으로 저렴한 n형의 소자를 이용할 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, ABS 제동시 휠실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하는 전자밸브의 작동소음을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 작동특성을 개선할 수 있다.

Description

안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로{Circuit for driving solenoid valve of anti-lock brake system}
본 발명은 안티록 브레이크 시스템에 관한 것으로, 특히 ABS 제동시 휠실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하는 전자밸브의 작동소음을 감소시킬 수 있는 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로에 관한 것이다.
일반적으로 안티록 브레이크 시스템(antilock brake SyStem ; ABS)을 장착한 차량에서는 각 차륜의 휠실린더에 가해지는 브레이크 액압을 감압 또는 증압함으로 적당한 코너링 포스를 확보하고 조향안정성을 유지하면서 동시에 차량이 최단거리로 정지할 수 있도록 제어하게 된다.
이를 위해 전자제어장치(ECU)는 차륜속도센서로부터 검출되는 신호에 의해 각 차륜의 속도를 검출하고 이로부터 슬립률을 연산한 다음 이 슬립률에 기초하여 휠실린더에 인가되는 브레이크 액압을 증압 또는 감압하여 적정한 제동력이 발휘되도록 한다.
전자밸브의 개폐를 제어하기 위해 도 1에 도시한 것과 같은 전자밸브 구동회로를 구비한다.
도 1은 종래의 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로를 설명하기 위한 회로도이다.
도 1을 참조하면, 배터리(BAT)로부터 전자밸브의 솔레노이드 코일(L)에 공급되는 전원을 스위칭하기 위한 제 1 스위칭부(S1)와, 드라이브신호(DRIVE)에 의해 제 1 스위칭부(S1)를 구동하는 제 2 스위칭부(S2)를 포함하여 이루어진다. 또한 상기 솔레노이드 코일(L)에는 다이오드(D)가 병렬로 접속된다. 이때 상기 드라이브신호(DRIVE)는 온/오프신호 혹은 펄스폭변조신호이다.
제 2 스위칭부(S2)는 드라이브신호(DRIVE)에 의해 스위칭되는데, 제 2 스위칭부(S2)가 턴-온되면, 제 1 스위칭부(S1)의 게이트에 그라운드 레벨이 인가되어 제 1 스위칭부(S1)는 턴-오프된다. 이에 따라 솔레노이드 코일(L)에는 배터리(BAT)로부터 전원이 공급되지 않는다.
제 2 스위칭부(S2)가 드라이브 신호(DRIVE)에 의해 턴-오프되면, 배터리(BAT)의 전원이 저항(R)을 통하여 제 1 스위칭부(S1)의 게이트에 공급되어 제 1 스위칭부(S1)가 턴-온된다. 이에 따라 솔레노이드 코일(L)에 배터리(BAT)의 전원이 공급된다.
도 2는 종래의 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로의 온/오프 제어동작을 설명하기 위한 그래프이다.
도 2를 참조하면, 전자밸브 오프타임(도 1a의 ΔT1)이 되면 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 감소한다(도 1b의 ΔT1). 이에 따라 휠의 압력은 상승한다(도 1c의 ΔT1). 전자밸브의 온타임(도 1a의 ΔT2)이 되면 솔레노이드 코일에 흐르는 전류는 증가한다(도 1b의 ΔT2). 이에 따라 휠의 압력에 맥동이 발생한다(도 1c의ΔT2).
전술한 바와 같이 종래의 안티록 브레이크 시스템은 온/오프 제어를 함으로써 압력 맥동이 심하게 나타나고, 이로 인하여 승차감이 나빠지고 소음이 증가하는 단점이 있었다. 또한 전원을 스위칭하기 위해 상대적으로 고가인 p형의 스위칭소자를 이용하기 때문에 제조비용이 상승하였다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 목적은, n형의 소자를 이용하여 전자밸브를 구동할 수 있는 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로를 제공함에 있다.
도 1은 종래의 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
도 2는 종래의 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로의 작동을 설명하기 위한 그래프.
도 3은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템을 설명하기 위한 액압회로도.
도 4는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로를 설명하기 위한 블록도.
도 5는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로를 설명하기 위한 상세 회로도.
도 6은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로의 작동을 설명하기 위한 그래프.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
3,4:전자밸브 11:FL차륜속도감지부
12:FR:차륜속도감지부 13:RL차륜속도감지부
14:RR차륜속도감지부 20:스위치부
30:제어부 40:펄스폭변조부
50:전자밸브구동수단 60:모터구동부
상기와 같은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로는, 차륜속도감지부로부터 신호를 입력받아 차륜속도로부터 차속을 검출하고 이로부터 슬립률을 연산하여 ABS 제동을 수행하는 동작을 제어하는 제어부, 제어부의 제어에 따라 드라이브신호를 발생시키는 펄스폭변조부, 드라이브신호 및 상기 제어부의 제어에 따라 액압회로상에 마련된 전자밸브들을 개폐 구동하며 필터부를 포함하는 전자밸브 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 바람직한 일 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 3은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 작동을 설명하기 위한 액압회로도로서, 제동시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(1)과, 페달(1)로부터전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 액압을 생성시키기 위한 배력장치(1a) 및 마스터실린더(1b)가 마련된다. 그리고, 생성된 브레이크 액압을 휠실린더(2)에 공급하기 위한 다수의 전자밸브(3)(4)와, 휠실린더(2)에서 토출된 브레이크 액이 일시적으로 저장되는 저압 어큐뮬레이터(LPA; 5)와, 그 저압 어큐뮬레이터(5)에 저장된 브레이크 액을 펌핑하여 마스터실린더(1b) 또는 휠실린더(2)로 환류시키기 위한 모타(6) 및 펌프(7), 펌프(7)의 구동시 환류되는 브레이크 액압의 맥동을 감쇄시키기 위한 고압 어큐뮬레이터(HPA; 8)가 마련되며, 이들은 모듈레이터 블록(9)에 콤팩트하게 설치된다.
전자밸브(3)(4)는 마스터실린더(1b)에서 발생되여 휠실린더(2)로 공급된 브레이크 액압을 유입 또는 유출하기 위해 휠실린더(2)의 입구측과 출구측에 각각 배설되는데, 전자밸브(3)는 평상시(off) 개방상태를 유지하는 노말오픈형(NO) 솔레노이드밸브이고 전자밸브(4)는 평상시(off) 폐쇄상태를 유지하는 노말클로즈형(NC) 솔레노이드밸브이다.
도 4는 본 발명이 적용되는 브레이크 액압 제어장치를 설명하기 위한 블록도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명은 각 차륜에 설치되어 차륜속도를 검출하여 신호를 출력하는 차륜속도감지부(11 내지 14)와, 브레이크 페달(1)을 작동시 온,오프되여 신호를 출력하는 스위치부(20)와, 상기 각 차륜속도감지부(11 내지 14)로부터 신호를 입력받아 차륜속도로부터 차속을 검출하고 이로부터 슬립률을 연산하여 ABS제동을 수행하는 동작을 제어하는 제어부(40)와, 액압회로상에 마련된 전자밸브들을 개폐 구동하는 전자밸브구동수단(50)과, 제어부(40)의 제어에 따라 상기 전자밸브구동수단(50)에 펄스폭변조신호를 공급하는 펄스폭변조부(40)와, 상기 제어부(40)의 제어하에 액압회로상에 마련된 모터(6)를 구동하는 모터구동부(60)를 구비한다.
도 5는 본 발명에 따른 상시 개방밸브의 개폐를 제어하기 위한 전자밸브구동수단을 설명하기 위한 상세 회로도이다.
도 5를 참조하면, 배터리에 접속된 상시 개방밸브인 전자밸브(3)의 솔레노이드 코일(L)과 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류를 측정하기 위한 션트저항(Rs) 사이에는 공급되는 전원을 스위칭하기 위한 전원스위칭부(Q)가 마련된다. 상기 션트저항(Rs)의 양단은 전류유지부(51)로 입력된다. 상기 전원스위칭부(Q)는 n형의 전계효과 트랜지스터(FET)이다.
상기 전류유지부(51)는 상기 션트저항(R2)의 양단과 접속되어 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류에 상응하는 전압을 증폭하는 증폭기(AMP)와, 상기 증폭기(AMP)의 출력을 필터링하는 필터부(52)와, 필터부(52)의 출력과 기준전압(ref)을 비교하는 비교기(COM)를 구비한다.
상기 필터부(52)는 증폭기(AMP)가 오프될 경우 영(zero) 입력을 방지하고 온 될 경우의 과도출력을 필터링한다.
상기 비교기(COM)의 출력은 다수의 논리게이트로 구성되는 논리구동부(53)로 입력되어 제어부(30)에서 출력되는 인에이블신호(ENABLE) 및 펄스폭변조부(40)에서출력되는 드라이브신호(DRIVE)와 조합되며, 논리구동부(53)의 출력신호는 전원스위칭부(Q)를 스위칭시킨다.
상기 논리구동부(53)는 제어부(30)에서 출력되는 인에이블신호(ENABLE) 및 전류유지부(51)의 비교기(COM)의 출력을 입력으로 하는 논리곱게이트(54)와, 논리곱게이트(54) 및 펄스폭변조부(40)에서 출력되는 드라이브신호(DRIVE)를 입력으로 하는 논리합게이트(55)로 이루어진다.
상기한 구성에 따른 동작은 다음과 같다.
ABS작동시 제어부(30)는 펄스폭변조부(40)를 제어하여 펄스폭 변조신호인 드라이브신호(DRIVE)를 전자밸브 구동수단(50)으로 출력한다. 또한 제어부(30)는 하이레벨인 인에이블신호(ENABLE)를 전자밸브 구동수단(50)으로 전송한다.
ABS작동개시 때에는 전자밸브(3)의 솔레노이드 코일(L)에 전류가 흐르지 않으므로 전류유지부(51)의 증폭기(AMP)의 출력은 로우레벨이다. 이에 따라 증폭기(AMP)의 출력전압은 비교기(COM)의 기준전압(ref)보다 작기 때문에 비교기(COM)는 하이레벨의 신호를 논리구동부(53)로 전송한다.
논리구동부(53)의 논리곱게이트(54)는 하이레벨인 인에이블신호(ENABLE)와 하이레벨인 비교기(COM)의 출력을 입력으로 하여 하이레벨인 신호를 논리합게이트(55)로 출력한다.
이때 논리합 게이트(55)는 펄스폭변조신호인 드라이브신호(DRIVE)에 따라 그 출력이 결정되는데 다음과 같다.
드라이브신호(DRIVE)가 로우레벨일 경우 논리합곱게이트(55)의 출력은 논리곱게이트(54)의 출력신호에 따른다. 즉, 비교기(COMP)의 출력신호가 하이레벨일 경우 논리곱게이트(54)의 출력 역시 하이레벨이며, 그에 따라 논리합게이트(55)는 하이레벨의 신호를 전원스위칭부(Q)의 게이트로 출력한다. 이에 따라 전원스위칭부(Q)는 턴-온된다. 전원스위칭부(Q)가 턴-온되면 배터리(BAT)의 전원이 솔레노이드 코일(L)로 인가된다.
또한 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류가 증가하여 증폭기(AMP)의 출력전압 비교기(COMP)의 기준전압(ref) 이상이 되면 비교기(COM)는 로우레벨의 신호를 논리곱게이트(54)로 출력한다. 이에 따라 논리곱게이트(54)는 로우레벨의 신호를 출력하며 논리합게이트(55) 역시 로우레벨의 신호를 전원스위칭부(Q)의 게이트로 출력한다. 이에 인하여 전원스위칭부(Q)가 턴-오프되어 솔레노이드 코일(L)에 인가되는 배터리(BAT)의 전원을 차단한다.
상기한 바와 같이 드라이브신호(DRIVE)가 로우레벨이면 비교기(COM)의 출력에 따라 전원스위칭부(Q)가 스위칭된다.
한편, 드라이브신호(DRIVE)가 하이레벨일 경우 논리합게이트(55)는 논리곱게이트(54)의 출력신호에 관계없이 하이레벨의 신호를 출력한다. 이에 따라 전원스위칭부(Q)는 턴-온된다. 전원스위칭부(Q)가 턴-온되면 솔레노이드 코일(L)에 배터리(BAT)의 전원이 인가된다.
즉, 드라이브신호(DRIVE)가 하이레벨이면 비교기(COM)의 출력에 관계없이 전원스위칭부(Q)는 드라이브신호(DRIVE)에 따라 전자밸브(3)의 개폐가 제어된다.
도 6은 본 발명에 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로의 제어패턴을 설명하기 위한 그래프이다.
도 6의 A는 전원스위칭소자(Q)의 온/오프에 따라 션트저항(Rs)에 걸리는 전압의 파형이며, B는 그에 따른 필터부(52)의 출력파형이다. 이에 따른 전류제어는 결과는 파형 C와 같이 나타나는데, 상당히 정확한 제어결과를 보여준다.
이상과 같이 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로에 의하면, p형 보다 상대적으로 저렴한 n형의 소자를 이용할 수 있어 비용을 절감할 수 있으며, ABS 제동시 휠실린더에 공급되는 브레이크 액압을 제어하는 전자밸브의 작동소음을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 작동특성을 개선할 수 있다.

Claims (6)

  1. 각 차륜에 설치되어 차륜속도를 검출하여 신호를 출력하는 차륜속도감지부를 구비하는 안티록브레이크 시스템에 있어서,
    상기 차륜속도감지부로부터 신호를 입력받아 차륜속도로부터 차속을 검출하고 이로부터 슬립률을 연산하여 ABS 제동을 수행하는 동작을 제어하는 제어부,
    상기 제어부의 제어에 따라 드라이브신호를 발생시키는 펄스폭변조부,
    상기 드라이브신호 및 상기 제어부의 제어에 따라 액압회로상에 마련된 전자밸브들을 개폐 구동하며 필터부를 포함하는 전자밸브 구동수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자밸브 구동수단은,
    배터리에 접속되는 솔레노이드 코일과 그라운드 사이에 접속되어 전원을 스위칭하는 전원스위칭부와, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 감지하여 그에 따른 신호를 출력하는 전류유지부와, 상기 전류유지부의 출력 및 상기 제어부의 제어신호를 조합하는 다수의 논리게이트로 이루어져 상기 전원스위칭부를 스위칭시키는 논리구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 전원스위칭부는 n형의 금속산화물 반도체 전계효과 트랜지스터인 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 전류유지부는 상기 전원스위칭부와 그라운드 사이에 접속되는 션트저항을 통하여 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 상응하는 전압을 증폭하는 증폭기와, 상기 증폭기의 출력을 필터링하는 필터부와, 상기 필터부의 출력과 기준전압을 비교하는 비교기를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 필터부는, 상기 증폭기의 출력을 분주하는 저항 및 RC필터를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 논리구동부는 상기 인에이블신호 및 상기 비교기의 출력을 입력으로 하는 논리곱게이트와, 상기 논리곱게이트 및 상기 드라이브신호를 입력으로 하는 논리합게이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
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