KR100799486B1 - Device for driving solenoid valve in a vehicle - Google Patents
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Abstract
본 발명은 안티록 브레이크 시스템에서 휠 실린더의 브레이크액을 조절하는 솔레노이드 밸브를 구동시키는 장치에 관한 것으로, 특히 솔레노이드 밸브 구동용 스위칭장치의 스위칭특성을 향상시켜 솔레노이드 코일에 안정된 정전류를 공급할 수 있도록 하여 솔레노이드 밸브의 작동이 안정적으로 이루어지게 하는 솔레노이드 밸브 구동장치에 관한 것이다.The present invention relates to a device for driving a solenoid valve for regulating brake fluid of a wheel cylinder in an anti-lock brake system. In particular, the switching characteristic of the switching device for driving a solenoid valve is improved to supply a stable constant current to the solenoid coil. The present invention relates to a solenoid valve driving device for stably operating a valve.
본 발명은 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 션트저항의 출력신호의 증폭을 위해 수동소자를 상대적으로 많이 필요로 하는 기존의 차동증폭기 대신에 수동소자를 상대적으로 적게 필요로 하는 비반전증폭기를 이용하여 증폭기에서의 신호지연을 최소화시킴으로써 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 스위칭하는 스위칭장치에 스위칭특성을 향상시킨다. 이로 인해, 솔레노이드 코일에 안정된 정전류가 공급되어 솔레노이드 밸브가 안정적으로 작동되어 브레이크 성능을 향상시킨다.The present invention uses a non-inverting amplifier that requires a relatively small amount of passive elements instead of a conventional differential amplifier which requires a relatively large amount of passive elements for amplifying the output signal of the shunt resistor for detecting current flowing through the solenoid coil. Minimizing signal delay in the amplifier improves switching characteristics in switching devices that switch the current flowing through the solenoid coil. As a result, a stable constant current is supplied to the solenoid coil so that the solenoid valve is operated stably to improve the brake performance.
Description
도 1은 종래기술에 따른 솔레노이드 밸브 구동장치의 제어회로도이다.1 is a control circuit diagram of a solenoid valve driving apparatus according to the prior art.
도 2는 도 1의 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 대한 그래프이다.FIG. 2 is a graph of current flowing through the solenoid coil of FIG. 1. FIG.
도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브 구동장치가 적용되는 안티록 브레이크 시스템의 브레이크 유압제어회로도이다.3 is a brake hydraulic control circuit diagram of the anti-lock brake system to which the solenoid valve driving device according to the present invention is applied.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브장치의 제어회로도이다.4 is a control circuit diagram of a solenoid valve device according to an embodiment of the present invention.
도 5는 도 4의 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 대한 그래프이다.FIG. 5 is a graph of current flowing through the solenoid coil of FIG. 4. FIG.
*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main functions of the drawings *
10 : 솔레노이드 밸브 20 : 전계효과 트랜지스터10
30 : 션트저항 40 : 비반전증폭기30: shunt resistor 40: non-inverting amplifier
50 : 비교기 60 : 마이크로컴퓨터50: comparator 60: microcomputer
본 발명은 솔레노이드 밸브 구동장치에 관한 것으로, 특히 차량의 브레이크 유압 제어용으로 사용되는 솔레노이드 밸브에 흐르는 전류를 일정하게 유지하여 솔 레노이드 밸브특성을 향상시킴으로써 브레이크 제동력을 향상시키는 솔레노이드 밸브장치에 관한 것이다.The present invention relates to a solenoid valve driving apparatus, and more particularly, to a solenoid valve device for improving brake braking force by maintaining a constant current flowing through a solenoid valve used for brake hydraulic pressure control of a vehicle to improve solenoid valve characteristics.
일반적으로, 안티 록 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System ; 이하 ABS라 칭함)을 장착한 차량은 4바퀴의 입출구측에 각각 솔레노이드 밸브가 장착되는데 이러한 ABS 차량에서는 제동력이 차량의 바퀴와 노면사이의 마찰력을 초과하여 미끄러지기 시작하면, 해당 바퀴의 솔레노이드 밸브를 작동하여 압력을 빼주고 다시 차량이 굴러가기 시작하면, 솔레노이드 밸브를 작동하여 바퀴에 압력을 가하는 동작이 연속적으로 일어난다. 이러한 ABS 동작에 의해 차량이 미끄러지기 않고, 안정적으로 제동이 이루어진다.In general, a vehicle equipped with an anti-lock brake system (hereinafter referred to as ABS) is equipped with solenoid valves at the inlet and outlet sides of four wheels. In such ABS vehicles, the braking force is a friction force between the wheel of the vehicle and the road surface. If it starts to skid over, the solenoid valve on the wheel will actuate the pressure to relieve the pressure, and when the vehicle starts to roll, the solenoid valve will actuate the wheels continuously. By this ABS operation, the vehicle does not slip and braking is performed stably.
도 1은 종래의 솔레노이드 밸브장치에 대한 제어회로도이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 종래의 솔레노이드 밸브장치는 차량의 브레이크 유압 제어용 솔레노이드 밸브(1), 이 솔레노이드 밸브(1)를 온 또는 오프시키는 전계효과 트랜지스터(FET)(2), 솔레노이드 밸브 내의 코일(L)에 흐르는 전류를 검출하는 션트저항(R1)(3), 이 션트저항(R1)의 출력신호를 차동 증폭하는 차동증폭기(4), 이 차동증폭기(4)의 출력신호와 기준신호를 비교하여 해당 신호를 출력하는 비교기(5), 이 비교기(5)의 출력단에 베이스단이 연결된 제 2트랜지스터(Q2), 이 제 1트랜지스터(Q2)의 이미터단에 드레인단이 연결되고 이미터단이 접지된 제 1트랜지스터(Q1), 이 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스단에 출력포트가 연결되어 제 1트랜지스터(Q1)을 온/오프시킴에 따라 정전류 레귤레이션 기능을 인에이블 또는 디스에이블시키는 제어부(6)를 포함한다.
1 is a control circuit diagram of a conventional solenoid valve device. As shown in FIG. 1, a conventional solenoid valve device includes a solenoid valve 1 for controlling brake hydraulic pressure of a vehicle, a field effect transistor (FET) 2 for turning the solenoid valve 1 on or off, and a coil in the solenoid valve. A shunt resistor (R1) (3) for detecting the current flowing in (L), a differential amplifier (4) for differentially amplifying the output signal of the shunt resistor (R1), and an output signal and a reference signal of the differential amplifier (4). A
상기한 차동증폭기(4)는 2개로 된 반전(-) 및 비반전(+) 입력단자로 들어가 입력신호의 차가 출력되는 연산 증폭기이다. 상기한 비반전 입력단자(+)와 션트저항(R1)의 일측단자사이에는 저항(R2)과 캐패시터(C1)로 이루어진 저역통과필터, 저항(R3)가 직렬 연결된다. 또한, 반전입력단자(-)와 션트저항의 타측단자사이에는 저항(R4)과 캐패시터(C2)로 이루어진 저역통과필터, 저항(R6)이 직렬 연결된다. 그리고, 반전입력단자(-)와 출력단자사이에는 저항(R7)을 개재하여 부궤환루프를 형성한다.The
그러나, 종래에는 저항과 캐패시터와 같은 수동소자(passive element)들을 상대적으로 많이 필요로 하는 차동증폭기를 이용함으로써 상기한 수동소자들에 인해 상기한 전계효과 트랜지스터의 스위칭특성이 상대적으로 떨어져 도 2에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 코일에 공급되는 전류의 파동주기(T)와 진폭(A)이 상대적으로 커지므로 전류가 원하는 정전류인 1A에서 안정화되지 않는다. 이로 인해, 솔레노이드 밸브가 상대적으로 불안정하게 동작될 수 있어 브레이크 성능에 나쁜 영향을 미치는 문제점이 있다.However, in the related art, the switching characteristics of the field effect transistor are relatively low due to the passive elements by using a differential amplifier which requires a relatively large number of passive elements such as resistors and capacitors. As shown, the wave period T and amplitude A of the current supplied to the solenoid coil become relatively large, so that the current is not stabilized at 1 A, the desired constant current. As a result, the solenoid valve may be operated relatively unstable, which may adversely affect the brake performance.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 솔레노이드 밸브 구동용 스위칭장치의 스위칭특성을 향상시켜 솔레노이드 코일에 안정된 정전류를 공급할 수 있도록 하여 브레이크 성능을 향상시키는 솔레노이드 밸브 구동장치를 제공하는 데 있다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention to improve the switching characteristics of the solenoid valve drive switching device to provide a stable constant current to the solenoid coil to provide a solenoid valve drive device for improving the brake performance. There is.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브 구동장치는 브레이크 유압 제어용 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브를 온 또는 오프시키는 스위칭부, 상기 솔레노이드 밸브의 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부, 상기 전류검출부의 출력신호를 소정레벨로 증폭시키는 증폭부, 상기 증폭부의 출력신호에 따라 정전류 레귤레이션를 수행하는 정전류 레귤레이션회로를 포함하는 솔레노이드 밸브장치에 있어서, 상기 증폭부는 출력되는 신호의 지연을 최소화시키기 위해 반전 입력단자가 접지되고, 비반전 입력단자가 상기 전류검출부의 일측단자에 연결된 비반전 증폭기인 것을 특징으로 한다.Solenoid valve driving apparatus according to the present invention for achieving the above object is a brake hydraulic pressure control solenoid valve, switching unit for turning on or off the solenoid valve, current detection unit for detecting the current flowing in the coil of the solenoid valve, the current detection unit A solenoid valve device comprising an amplifier for amplifying an output signal of a predetermined level and a constant current regulation circuit for performing constant current regulation according to the output signal of the amplifier, wherein the amplifier is an inverting input terminal for minimizing a delay of an output signal. Is grounded, and the non-inverting input terminal is a non-inverting amplifier connected to one terminal of the current detection unit.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 3은 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브장치가 적용되는 안티록 브레이크 시스템의 브레이크 유압제어회로도이다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제동시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(1)과, 페달(1)로부터 전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 압력을 생성시키기 위한 배력장치(1a) 및 마스터실린더(1b)가 마련된다.3 is a brake hydraulic control circuit diagram of the anti-lock brake system to which the solenoid valve device according to the present invention is applied. As shown in FIG. 3, the brake pedal 1 operated by the driver during braking, and the
그리고, 생성된 브레이크 액압을 휠 실린더(2)에 공급하기 위한 다수의 전자밸브(3)(4)와, 휠 실린더(2)에서 토출된 브레이크액이 일시적으로 저장되는 저압 어큐뮬레이터(LPA; 5)와, 그 저압 어큐뮬레이터(5)에 저장된 브레이크액을 펌핑하여 마스터실린더(1b) 또는 휠 실린더(2)로 환류시키기 위한 모터(6) 및 펌프(7)가 마련되며, 이들은 모듈레이터 블록에 콤팩트하게 설치된다.Then, a plurality of
전자밸브(3)(4)는 마스터실린더(1b)에서 발생되어 휠 실린더(2)로 공급된 브 레이크 액압을 유입 또는 유출하기 위해 휠 실린더(2)의 입구측과 출구측에 각각 배설되는데, 전자밸브(3)는 평상시(off) 개방상태를 유지하는 노멀오픈형(NO) 솔레노이드밸브이고 전자밸브(4)는 평상시(off) 폐쇄상태를 유지하는 노멀클로즈형(NC) 솔레노이드밸브이다.The
ABS 제동시 솔레노이드밸브(3)(4)를 열거나, 닫음으로서 휠 실린더(2)에서의 브레이크 압력이 감압, 유지, 증압되게 하여 차량을 제동하게 된다. 즉, ABS 제동시, 먼저 솔레노이드밸브(3)를 닫고 솔레노이드밸브(4)를 열어 휠 실린더의 브레이크 압력을 유출시켜 휠 실린더에서의 브레이크 압력을 감소시킨다. 이어, 솔레노이드밸브(4)를 닫아 휠 실린더(2)에서의 브레이크 압력을 유지시킨 후 솔레노이드밸브(3)를 열어 브레이크 압력을 증가시키게 된다.Opening or closing the
이하에서는 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(3)와 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(4)의 참조부호를 10으로 통일하여 설명하도록 한다.Hereinafter, the reference numerals of the normally
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브장치의 제어회로도이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브장치는 차량의 브레이크 유압 제어용 솔레노이드 밸브(10), 이 솔레노이드 밸브(10)를 온 또는 오프시키는 스위칭부(20), 솔레노이드 밸브(10) 내의 코일(L)에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부(30), 이 전류검출부(30)의 출력신호를 소정레벨로 증폭하는 증폭부(40), 이 증폭부(40)의 출력신호에 따라 스위칭부(20)의 구동을 제어하여 솔레노이드 밸브(10) 내의 코일(L)에 정전류 레귤레이션 기능을 수행하는 정전류 레귤레이션 회로(Q1,Q2, 60)를 포함한다.
4 is a control circuit diagram of a solenoid valve device according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 4, the solenoid valve device according to the present invention includes a
이 정전류 레귤레이션 회로는 증폭부(40)의 출력신호와 기준신호를 비교하여 해당 신호를 출력하는 비교부(50), 이 비교기(50)의 출력단에 베이스단이 연결된 제 2트랜지스터(Q2), 이 제 1트랜지스터(Q2)의 이미터단에 드레인단이 연결되고 이미터단이 접지된 제 1트랜지스터(Q1), 이 제 1트랜지스터(Q1)의 베이스단에 출력포트가 연결되어 제 1트랜지스터(Q1)을 온/오프시킴에 따라 정전류 레귤레이션 기능을 인에이블 또는 디스에이블시키는 제어부(60)를 포함한다.The constant current regulation circuit includes a
상기한 전류검출부(30)는 솔레노이드 코일(L)과 접지측사이에 직렬 연결되는 션트저항(R1)으로 이루어진다.The
상기한 증폭부(40)는 1개의 출력단자와 2개로 된 반전(-) 및 비반전(+) 입력단자를 가지며, 비반전(+)입력단자로 입력된 신호를 소정레벨의 동상의 신호로 출력하는 비반전증폭기이다. 상기한 비반전 입력단자(+)는 션트저항(R10)의 일측단자에 연결된다. 또한, 반전입력단자(-)와 접지사이에는 저항(R11)이 연결된다. 그리고, 반전입력단자(-)와 출력단자사이에는 저항(R12)을 개재하여 부궤환루프를 형성한다. 이 저항(R11, R12)의 저항값을 조정함으로써 증폭되는 출력신호의 전압이득을 조정하게 된다. 이 비반전증폭기(40)의 출력단자는 다시 비교부(50)의 입력단자에 연결되며, 이 비교부(50)의 비반전 입력단자(+)와 접지사이에 연결된 기준전압원이 연결된다. 이에 따라, 비교부(50)에서는 비반전증폭기(40)의 출력신호와 기준전압원에 의한 기준신호를 비교하여 하이레벨의 신호 또는 로우레벨의 신호를 제 2트랜지스터(Q2)로 출력하여 제 2트랜지스터(Q2)를 온 또는 오프시킨다. 이때, 비교부(50)의 출력신호에 의해 제 2트랜지스터(Q2)가 온 된 상태에서 제어부(60)에서 제 1트랜지스터(Q1)를 온시켜 정전류 레귤레이터션 기능을 인에이블 시킨 상태라면 배터리에 의한 전류가 구동부(20)의 전계효과트랜지스터(FET)의 게이트단에 공급되어 FET를 온시킴에 따라 배터리에 의한 전류가 솔레노이드 코일(10)에 공급된다.The amplifying
상술한 바와 같이, 수동소자를 상대적으로 많이 필요로 하는 기존의 차동증폭기 대신에 수동소자를 상대적으로 적게 필요로 하는 비반전증폭기로 증폭부(40)를 대체 구성함으로써 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류의 파동주기 및 진폭을 크게 하여 정전류 레귤레이션에 나쁜 영향을 미치는 수동소자를 종래에 비하여 R11과 R12등과 같이 대폭 줄일 수 있다. 이로 인해, 수동소자에 의한 시정수에 의해 비반전증폭기에서 출력되는 신호의 지연이 상대적으로 짧아지므로 결국 전계효과 트랜지스터(20)의 스위칭이 상대적으로 빨라져 스위칭 특성이 향상된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 솔레노이드 코일에 흐르는 전류의 파동주기는 기존 T에서 T'로 짧아지며 진폭 또한 기존의 A에서 A'로 줄어든다. 이에 따라, 원하는 목표전류(일예로, 1A)에 근접된 정전류를 안정되게 공급할 수 있어 솔레노이드 밸브의 작동이 안정적으로 수행된다. 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류의 파동주기 및 진폭을 대폭 줄어들어 전류가 1A 부근에서 안정화된다.As described above, the current flowing through the solenoid coil L is configured by replacing the
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 기존의 차동증폭기 대신에 수동소자를 상대적으로 적게 필요로 하는 비반전증폭기를 이용하여 증폭기에서의 신호지연을 줄임으로써 솔레노이드 밸브를 스위칭하는 스위칭장치의 스위칭특성을 향상시켜 솔레노이드 밸브에 안정된 정전류를 공급할 수 있으므로 브레이크 성능이 향상되는 효과가 있다.As described in detail above, the present invention provides a switching characteristic of a switching device for switching a solenoid valve by reducing signal delay in an amplifier by using a non-inverting amplifier that requires relatively few passive elements instead of a conventional differential amplifier. By improving and supplying a stable constant current to the solenoid valve, the brake performance is improved.
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