KR100807999B1

KR100807999B1 - 솔레노이드 밸브장치

Info

Publication number: KR100807999B1
Application number: KR1020040010352A
Authority: KR
Inventors: 김관식
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2004-02-17
Filing date: 2004-02-17
Publication date: 2008-03-03
Also published as: KR20050082013A

Abstract

본 발명은 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 일정하게 유지하여 솔레노이드 밸브의 개도를 안정적으로 제어하기 위한 솔레노이드 밸브장치에 관한 것이다.

본 발명은 차량의 브레이크 유압 제어용 솔레노이드 밸브, 이 솔레노이드 밸브를 온 또는 오프시키는 스위칭부, 이 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부, 이 전류검출부에서 출력되는 신호레벨에 따라 상기 스위칭부를 미리 설정된 정전류모드로 작동시키는 정전류장치, 이 정전류장치를 제어하는 제어부를 포함함으로써 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 일정하게 유지할 수 있어 브레이크 제동력을 향상시키는 효과가 있다.

Description

솔레노이드 밸브장치{Solenoid valve control apparatus}

도 1은 종래의 솔레노이드 밸브장치에 대한 제어회로도이다.

도 2는 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브장치가 적용되는 안티록 브레이크 시스템의 브레이크 유압제어회로도이다.

도 3은 도 2의 솔레노이드 밸브를 제어하기 위한 솔레노이드 밸브장치의 제어회로도이다.

도 4는 도 3의 솔레노이드 코일에 흐르는 전류의 파형도이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

10 : 솔레노이드 밸브 20 : 스위칭부

30 : 전류검출부 40 : 제 1증폭부

50 : 비교부 60 : 제 2증폭부

70 : 제어부

본 발명은 솔레노이드 밸브장치에 관한 것으로, 특히 차량의 브레이크 유압 제어용으로 사용되는 솔레노이드 밸브의 개도를 안정적으로 제어하여 브레이크 제 동력을 향상시키는 솔레노이드 밸브장치에 관한 것이다.

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.

상술한 바와 같이, ABS 제동중에 바퀴의 압력을 빼고 넣기 위해서는 솔레노이드 밸브를 열고 닫는 동작이 반복된다. 이때, 높은 압력에서 솔레노이드 밸브를 열고 닫고 동작을 하는 동안에는 노이즈가 발생하게 되는데 이러한 노이즈를 줄이기 위해 도 1에서와 같이, 제어부에서 전계효과 트랜지스터(Field Effect Transistor ; 이하 FET라 칭함)(Q1)를 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation 이하 PWM이라 칭함)제어를 수행하여 솔레노이드 코일(L)에 인가되는 전류의 듀티비를 제어함으로서 솔레노이드 밸브가 비례제어 밸브 기능을 하게 되어 노이즈 감소시킨다.

그러나, 배터리전압(B+)이 변동되거나, 솔레노이드 코일(L)에 전류가 흐름에 따라 코일(L) 및 코일 주위의 온도가 변화하여 코일저항치가 변화하게 되는데 이로 인해, 솔레노이드 코일(L)에 적정 전류량이 흐르지 못해 솔레노이드 밸브의 개도량을 적정하게 제어하지 못하게 되는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 일정하게 유지하여 솔레노이드 밸브의 개도를 안정적으로 제어하기 위한 솔레노이드 밸브장치를 제공하는 데 있다.

전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브장치는 차량의 브레이크 유압 제어용 솔레노이드 밸브장치에 있어서, 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브를 온 또는 오프시키는 스위칭부, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부, 상기 전류검출부에서 출력되는 신호레벨에 따라 상기 스위칭부를 미리 설정된 정전류모드로 작동시키는 정전류장치, 상기 정전류장치를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다.

도 2에 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.

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.

전자밸브(3)(4)는 마스터실린더(1b)에서 발생되어 휠 실린더(2)로 공급된 브레이크 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.

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.

이하에서는 노멀 오픈형 솔레노이드 밸브(3)와 노멀 클로즈형 솔레노이드 밸브(4)의 참조부호를 10으로 통일하여 설명하도록 한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브장치는 차량의 브레이크 유압 제어용 솔레노이드 밸브(10), 솔레노이드 밸브(10)를 온 또는 오프시 키는 스위칭부(20), 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부(30), 솔레노이드 코일(L)에 목표전류를 흐르게 하기 위해 전류검출부(30)에서 출력되는 신호레벨에 따라 스위칭부(20)를 미리 설정된 정전류 모드로 제어하는 정전류장치(40, 50, 60)를 포함한다.

이러한 정전류장치(40, 50, 60)는 전류검출부(30)의 출력신호를 증폭시키는 제 1증폭부(40), 이 제 1증폭부(40)의 출력신호와 제어부(70)의 제어신호를 미리 설정된 기준신호와 비교하여 그 비교결과에 따라 스위칭부(20)를 온 또는 오프시키기 위한 신호를 출력하는 비교부(50), 상기한 스위칭부(20)를 온 또는 오프시키도록 상기한 비교부(50)의 출력신호를 증폭시켜 스위칭부(20)에 제공하는 제 2증폭부(60)를 포함한다.

상기한 제 1증폭부(40)는 2개로 된 반전(-) 및 비반전(+) 입력 단자로 들어간 입력 신호의 차가 출력으로 나오는 동작을 하는 차동증폭기이다. 이 차동증폭기를 사용함으로써 전압이득과 잡음제거 능력이 향상된다. 상기한 반전입력단자(-)와 전압검출부(30)의 일측단자사이에는 저항(R14)과 캐패시터(C3)로 이루어진 적분회로가 직렬 연결된다. 또한, 상기한 비반전 입력단자(+)와 전압검출부(30)의 타측단자사이에는 저항(R20)과 캐패시터(C4)로 이루어진 적분회로가 직렬 연결된다. 그리고, 반전입력단자(-)와 비반적입력단자(+)에 연결된 저항(R15, R8, R9, R18)을 조정함으로서 차동증폭기의 전압이득을 조정하게 된다.

또한, 상기한 비교부(50)는 반전(-) 및 비반전(+) 입력 단자를 갖는 OP-AMP를 포함한다. 상기한 OP-AMP의 반전 입력단자(-)와 비반전 입력단자(+)에는 저항(R16), 이 저항(R13)에 병렬되고 전압(Vcc)과 연결된 저항(R16), 저항(R12, R3)이 연결된다. 이 저항(R13, R16, R12, R3)을 조정함으로서 OP-AMP의 전압이득을 조정하게 된다. OP-AMP의 출력단자는 반전 입력단자(-)에 인가되는 기준전압(Vref)과 비반전 입력단자(+)에 인가되는 입력전압(Vi)사이의 전압차에 대응하는 출력전압을 출력한다. 이때, 기준전압(Vref)이 입력전압(Vi)보다 낮으면 OP-AMP의 출력전압은 후술하는 바와 같이 스위칭부(20)를 오프 시키기 위해 하이레벨의 전압(일예로 5V)이 출력되고, 반대의 경우이면 스위칭부(20)를 온 시키기 위해 로우레벨의 전압(일예로 0V)이 출력된다.

그리고, 상기한 제 2증폭부(60)는 푸시 풀 증폭기(Push Pull Amplifier)를 포함한다. 상기한 푸시 풀 증폭기는 배터리전압(B+)과 접지전압(ground) 사이에 차례로 직렬 연결된 NPN 트랜지스터(Q1)와 PNP 트랜지스터(Q2)로 구성된다. 이때, 상기한 NPN 트랜지스터(Q1)와 PNP 트랜지스터(Q2)의 베이스 전극들은 서로 연결되어 푸시 풀증폭기의 입력단자 역할을 하고, 이 트랜지스터들(Q1, Q2)의 에미터 전극들은 서로 연결되어 푸시 풀 증폭기의 출력단자 역할을 한다. 이 푸시 풀 증폭기의 출력단자에 스위칭부(20)의 P-MOS 형 FET의 게이트단자가 연결된다. 즉, 비교부(50)의 출력신호(하이레벨 신호 또는 로우레벨의 신호)에 따라 푸시 풀 증폭기의 Q1 또는 Q2가 온 되고, 이로 인해, 푸시 풀 증폭기의 출력단자에 연결된 P-MOS형 FET가 온 또는 오프되어 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류의 양이 조절된다.

도 3의 작동을 살펴보면, 제어부(70)에서 하이레벨신호(5V)를 출력하게 되면, 비교부(50)의 출력신호는 항상 하이레벨신호를 출력하게 되고, 이 하이레벨신호에 따라 제 2증폭부(60)에서는 스위칭부(20)을 오프시켜 솔레노이드 코일(L)로의 배터리전압(B+)에 의한 전류가 흐르지 않도록 한다(도 4의 오프구간 참조).

또한, 제어부(70)에서 솔레노이드 밸브를 정전류 모드를 작동시키기 위해 로우레벨신호(0V)를 출력하게 되면, 비교부(50)에서는 전류검출부(30)로부터 출력신호를 제공받는 제 1증폭부(40)의 출력신호에 따라 하이레벨의 신호 또는 로우레벨의 신호를 출력하게 된다. 즉, 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류량이 과다한 경우에는 스위칭부(20)를 오프시켜 전류의 공급을 차단시키고, 전류량이 적은 경우에는 스위칭부(20)를 온 시켜 전류를 공급시키는 방법을 반복함으로써 배터리전압의 변동이나, 솔레노이드 코일의 저항변화에 관계없이 항상 일정하게 전류를 흐르게 할 수 있어 솔레노이드 밸브의 개도량을 적절히 제어할 수 있게 된다(도 4의 정전류 보정구간참조).

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 각 휠 실린더에 공급되는 브레이크 압력을 안정적으로 제어하여 브레이크 제동력을 향상시키는 효과가 있다.

Claims

차량의 브레이크 유압 제어용 솔레노이드 밸브장치에 있어서,

솔레노이드 밸브(10),

상기 솔레노이드 밸브를 온 또는 오프시키는 스위칭부(20),

상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부(30),

상기 전류검출부(30)의 출력신호를 증폭시키는 제 1증폭부(40)와, 상기 제 1증폭부의 출력신호를 기준신호와 비교하여 그 크기에 따라 상기 스위칭부를 온 또는 오프시키기 위한 신호를 출력하는 비교부(50)와, 상기 스위칭부를 온 또는 오프시키도록 상기 비교부의 출력신호를 증폭시켜 상기 스위칭부(20)에 제공하는 제 2증폭부(60)로 구성되어, 상기 전류검출부에서 출력되는 신호레벨에 따라 상기 스위칭부를 미리 설정된 정전류모드로 작동시키는 정전류장치,

상기 정전류장치를 제어하는 제어부(70)를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 제어부(70)는 하이레벨 또는 로우레벨의 신호를 상기 비교부(50)로 출력하고, 상기 비교부(50)는 상기 제어부(70)와 상기 제 1증폭부(40)의 출력신호를 함께 입력받는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 1증폭부(40)는 차동증폭기인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브장치.
제 1항에 있어서,

상기 제 2증폭부(60)는 푸시 풀 증폭기(Push Pull Amplifier)인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브장치.