KR100872319B1 - 피에조소자를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브구동회로 - Google Patents

피에조소자를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브구동회로 Download PDF

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Abstract

본 발명은 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브 구동회로에 관한 것으로, 본 발명은 변압기를 이용하여 입력된 전압을 증압 시키고, 상기 증압된 전압을 전해 콘덴서에 충전시키는 플라이백 컨버터 전압 충전회로, 유압 밸브의 개도량을 조절하는 PZT 소자에 상기 플라이백 컨버터 전압 충전회로에서 충전된 전압을 인가하는 PZT 전압 레귤레이션 회로, 상기 전해 콘덴서 및 상기 PZT 소자에 충전되는 전압을 제어하기 위하여 상기 플라이백 컨버터 전압 충전회로에 제 1 제어 전압, 상기 PZT 전압 레귤레이션 회로에 제 2 제어 전압을 인가하는 마이컴을 포함한다.
Figure R1020070072245
PZT, ABS, 솔레노이드

Description

피에조소자를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브 구동회로{Oil Pressure Valve Driving Circuit Of Anti Look Break System Using PZT}
도 1 는 본 발명의 일실시예에 따른 PZT를 이용한 ABS 유압 밸브 구동회로이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100: 플라이백 컨버터 전압 충전회로 130: 메인 펄스폭 변조부
200: PZT 전압 레귤레이션 회로 230: PZT 펄스폭 변조부
300: 마이컴
본 발명은 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브 구동회로에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 ABS 구동시 PZT를 사용하여 ABS 유압 밸브를 제어하는 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 밸브 구동회로에 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 타이어와 노면사이의 마찰력을 초과하여 미 끄러지기 시작하면, 해당 바퀴의 솔레노이드 밸브를 작동하여 압력을 빼주고 다시 차량이 굴러가기 시작하면, 솔레노이드 밸브를 작동하여 바퀴에 압력을 가하는 동작이 연속적으로 일어난다. 이러한 동작에 의해 차량이 미끄러지기 않고, 제동이 이루어지는 것이다.
이와같이, ABS 제동중에 바퀴의 압력을 빼고 넣고 하기 위해서는 솔레노이드 밸브를 열고 닫는 동작이 반복된다. 솔레노이드 밸브를 구동시키기 위하여 솔레노이드 구동회로에는 구동소자로 솔레노이드 코일이 사용되었으며, 여기에 전류의 단속을 위한 소자로 FET(Field Effect Transistor 전계효과 트렌지스터)이 사용되어, 솔레노이드 밸브의 출력전원을 단속하여 솔레노이드 밸브를 개폐하는 역할을 한다.
하지만, 솔레노이드 구동을 위하여 솔레노이드 코일에 전류를 통전시 코일 및 코일 주위의 온도가 변화하여 코일의 저항이 변화하게 되는데, 이로 인하여 솔레노이드 코일에 적정 전류량이 흐르지 못하여 솔레노이드 밸브가 적정 개도량을 유지하지 못하는 문제점과, 코일의 저항 증가로 전력소모가 높아지는 문제점을 일으켰다 .
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 ABS 구동시 PZT를 사용하여 ABS 유압 밸브를 제어하는 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 밸브 구동회로를 제공함에 있다.
전술한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 변압기를 이용하여 입력된 전압을 증압 시키고, 상기 증압된 전압을 전해 콘덴서에 충전시키는 플라이백 컨버터 전압 충전회로, 유압 밸브의 개도량을 조절하는 PZT 소자에 상기 플라이백 컨버터 전압 충전회로에서 충전된 전압을 인가하는 PZT 전압 레귤레이션 회로, 상기 전해 콘덴서 및 상기 PZT 소자에 충전되는 전압을 제어하기 위하여 상기 플라이백 컨버터 전압 충전회로에 제 1 제어 전압, 상기 PZT 전압 레귤레이션 회로에 제 2 제어 전압을 인가하는 마이컴을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전해 콘덴서에 충전된 전압을 측정하고, 상기 충전된 전압이 상기 마이컴에서 인가된 제 1 제어 전압보다 낮으면 PWM(Pulse width modulation) 듀티비를 증가시켜 상기 전해 콘덴서에 충전되는 전압을 증가시키는 메인 펄스폭 변조부를 더 포함한다.
또한, 상기 제 1 제어 전압은 상기 PZT 소자가 충전할 수 있는 전압 용량의 제한치보다 높은 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 PZT 전압 레귤레이션 회로는 상기 PZT 소자에 충전되는 전압을 측정하고, 상기 PZT 소자에 충전된 전압이 상기 마이컴에서 인가되는 제 2 제어 전압보다 낮으면 PWM(Pulse width modulation) 듀티비를 증가시켜 상기 PZT 소자에 충전되는 전압을 증가시키는 PZT 펄스폭 변조부를 더 포함한다.
또한, 상기 마이컴은 안티락 브레이크 시스템의 제동 상황에 따른 상기 유압 밸브의 개도량을 조절하기 위하여 제 2 제어 전압을 가변하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 본 도면을 참조하여 상세하게 설명하도록 한다. 도 1 에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브 구동회로는 회로에 피드백(Feedback)을 걸어 고 전압을 만드는 플라이백 컨버터(Flyback Converter) 전압 충전 회로(100), 유압 밸브의 개도량을 조절하는 PZT(220)에 걸리는 전압을 제어하는 PZT 전압 레귤레이션 회로(200), 안티락 브레이크 시스템(ABS: Anti-lock break system)의 유압 밸브를 조절하기 위하여 상기 플라이백 컨버터 전압충전회로(100) 및 PZT 전압 레귤레이션 회로(200)에 제어 전압을 인가하는 마이컴(300)으로 구성된다.
플라이백 컨버터 전압 충전회로(100)는 배터리 전압(Vbat)을 고 전압으로 증압 시키는 변압기(110), 변압기(110)에서 증압된 전압을 충전하는 전해콘덴서(120), 전해콘덴서(120)에 충전된 전압을 측정하기 위하여 사용되는 저항(R1, R2), 저항(R1,R2)에 의하여 측정된 전압을 입력받아 마이컴(300)에서 전송되는 제 1 제어 전압과 비교하여 전해콘덴서(120)의 충전 전압이 일정하도록 PWM(Pulse width modulation) 듀티비를 조절하는 메인 펄스폭 변조부(130)를 포함한다.
PZT 전압 레귤레이션 회로(200)는 ABS 시스템의 유압 밸브 개도를 조절하는 전압을 제공하는 회로로, M2 및 M3 FET을 구동시키는 FET구동부(210), FET 구동부(210)에 의하여 FET(M2)가 턴-온 되어 FET(M2)에 전류가 흐르면, 이 전류에 의하여 충전되는 PZT(220), PZT(220)에 충전된 전압을 측정하는데 사용되는 저항(R4,R5), 저항(R4,R5)에 측정된 전압과 마이컴(300)에서 전송되는 제 2 제어 전압을 비교하여 FET 구동부(210)에 입력되는 전압을 제어하여 PZT(220)에 충전되는 전압이 일정하도록 PWM(Pulse width modulation) 듀티비를 조절하는 PZT 펄스폭 변조부(230)을 포함한다.
마이컴(300)은 PZT(220) 소자의 용량 특성에 맞는 전압을 PZT 전압 레귤레이션 회로(200)에 인가하기 위하여, 상기 PZT(220)소자의 용량 제한치에 해당하는 제 1 제어 전압을 메인 펄스폭 변조부(130)에 인가한다. 그리고, 메인 펄스폭 변조부(130)는 저항(R1,R2)에 의해 측정된 전해콘덴서(120)의 충전전압이 상기 입력받은 제 1 제어 전압보다 낮으면 PWM의 듀티비를 증가시켜 전해콘덴서(120)의 충전전압을 일정하게 유지 시킨다. 여기서, 전해콘덴서(120)의 충전전압은 PZT 전압 레귤레이션 회로(200)에 인가되는 동안 노이즈 및 기타 저항값들에 의하여 감소되는 것을 감안하여 PZT(220) 소자의 용량 특성보다 더 높아야 함이 바람직하며, 제 1 제어 전압 또한, PZT(220) 소자의 용량 특성보다 높아야 함이 바람직하다.
또한, 마이컴(300)은 ABS 제어 상황에 부합하여 유압 밸브의 개도를 제어하며, 상기 유압 밸브의 개도 제어 수단으로 가변의 제 2 제어 전압을 PZT 펄스폭 변조부(230)에 인가한다. PZT 펄스폭 변조부(230)는 인가된 제 2 제어 전압보다 PZT(220)에 충전된 전압이 낮다면, PWM 듀티비를 증가시켜 FET 구동부(210)에 전송하여 FET 구동 시간을 증가시켜 PZT에 충전되는 전압이 ABS 제어 상황에 부합하여 유압 밸브의 개도를 제어하는 전압이 되도록 한다.
이하, 상기와 같이 구성된 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 밸브 구동회로의 동작과정 및 작용효과를 설명한다.
도 1에서, ABS 시스템이 작동하게 되면, Vbat의 배터리 전압이 변압기(110)로 인가된다. 변압기(110)에 인가된 전압은 변압기 자체의 특성(즉 코일이 감긴 비율)에 따라 증압되어 전해콘덴서(120)에 의하여 충전된다. 이때, 상기 충전된 전압 은 저항(R1,R2)에 의하여 측정되며, 메인 펄스폭 변조부(130)는 상기 저항(R1,R2)에 의하여 측정된 결과를 이용하여, 전해콘덴서(120)의 충전 전압을 PZT(220) 용량 제한치에 상응하는 제 1 제어 전압과 비교하여 상기 충전전압이 일정하게 유지되도록 한다. 만약, 저항(R1,R2)에 의하여 측정된 충전전압이 제 1 제어 전압보다 낮다면 메인 펄스폭 변조부(130)는 PWM 듀티비를 증가시켜 전해 콘덴서(120)에 충전되는 충전 전압을 일정하게 유지시키도록 한다.
플라이백 컨버터 전압 충전회로(100)에 의해 일정해진 충전전압은 PZT 전압 레귤레이션 회로(200)로 입력되며, PZT 펄스폭 변조부(230)는 저항(R4,R5)를 통하여 PZT(220)에 충전된 전압을 측정하며, 상기 PZT(220)의 충전전압이 마이컴(300)에서 인가된 가변의 제 2 제어 전압보다 작다면, PZT 펄스폭 변조부(230)는 PWM 듀티비가 증가된 전압을 FET 구동부(210)에 전송하여 FET(M2)의 턴-온 시간을 증가시켜 PZT(220)에 충전되는 전압이 제 2 제어 전압이 되도록 한다.
한편, 본 발명은 상기한 특정 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 여러 가지로 변형 및 수정하여 실시할 수 있는 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부되는 특허청구범위에 포함되는 것이라면 본 발명에 속하는 것이라는 것은 자명한 것이다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명은 유압 밸브 개도량을 조절하는데 PZT 소자를 사용하여, PZT 소자에 전압이 충전되면 일부 방전되는 전력을 제외하면 소비되는 전력이 없어 소비 전력을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

Claims (5)

  1. 변압기(110)를 이용하여 입력된 전압을 증압 시키고, 상기 증압된 전압을 전해 콘덴서(120)에 충전시키는 플라이백 컨버터 전압 충전회로(100);
    유압 밸브의 개도량을 조절하는 PZT 소자에 상기 플라이백 컨버터 전압 충전회로(100)에서 충전된 전압을 인가하는 PZT 전압 레귤레이션 회로(200);
    상기 전해 콘덴서(120) 및 상기 PZT 소자에 충전되는 전압을 제어하기 위하여 상기 플라이백 컨버터 전압 충전회로(100)에 제 1 제어 전압, 상기 PZT 전압 레귤레이션 회로(200)에 제 2 제어 전압을 인가하는 마이컴(300)을 포함하는 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브 구동회로.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 플라이백 컨버터 전압 충전회로(100)는
    상기 전해 콘덴서(120)에 충전된 전압을 측정하고, 상기 충전된 전압이 상기 마이컴(300)에서 인가된 제 1 제어 전압보다 낮으면 PWM(Pulse width modulation) 듀티비를 증가시켜 상기 전해 콘덴서(120)에 충전되는 전압을 증가시키는 메인 펄스폭 변조부(130)를 더 포함하는 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브 구동회로.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 제어 전압은 상기 PZT 소자의 전압 용량 특성보다 큰 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브 구동회로.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 PZT 전압 레귤레이션 회로(200)는
    상기 PZT 소자에 충전되는 전압을 측정하고, 상기 PZT 소자에 충전된 전압이 상기 마이컴(300)에서 인가되는 제 2 제어 전압보다 낮으면 PWM(Pulse width modulation) 듀티비를 증가시켜 상기 PZT 소자에 충전되는 전압을 증가시키는 PZT 펄스폭 변조부(230)를 더 포함하는 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브 구동회로.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 마이컴(300)은 안티락 브레이크 시스템의 제동 상황에 따른 유압 밸브의 개도량을 조절하기 위하여 제 2 제어 전압을 가변하는 것을 특징으로 하는 PZT를 이용한 안티락 브레이크 시스템의 유압 밸브 구동회로.
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