KR101029942B1 - Solenoid current control circuit of Vehicle - Google Patents

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Abstract

본 발명은 차량용 솔레노이드 전류 제어 회로에 관한 것으로, 실시간으로 솔레노이드 전류를 센싱(sensing)하여 전류를 전압으로 변환 증폭한 후 출력하는 증폭부; 직렬 주변장치 인터페이스(SPI)를 통해서 기준 전류값을 입력받아 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털/아날로그(DA) 변환부; 상기 증폭부 및 DA 변환부의 출력을 입력받아 두 값을 비교하여 기준값을 추종하도록 FET의 구동을 온/오프 제어하는 전계효과 트랜지스터(FET) 구동부; 제어신호에 따라 회로의 장애 시 안전(fail safe)을 위해 상기 FET의 구동을 오프시키는 FET 보호부; 및 상기 DA 변환부로 기준값을 출력하고, 상기 증폭부의 출력을 입력받아 솔레노이드 전류값이 기준값보다 높거나 낮을 경우 상기 FET 보호부에 제어신호를 출력하는 마이크로 제어장치(MCU)로 구성한 장치를 제공하여, 종래의 소프트웨어 제어방식에서 하드웨어로 구성한 제어방식으로 변경함으로써, 빠른 응답속도와 오버슈트를 줄여 높은 신뢰성을 확보하는 등의 효과가 있다.The present invention relates to a solenoid current control circuit for a vehicle, comprising: an amplifying unit for sensing and real-time converting and converting a current into a voltage by sensing a solenoid current; A digital / analog (DA) converter for receiving a reference current value through a serial peripheral interface (SPI) and converting the analog signal into an analog signal; A field effect transistor (FET) driver configured to control the driving of the FET on / off so as to receive the outputs of the amplifier and the DA converter and compare the two values to follow a reference value; A FET protection unit for turning off the driving of the FET for fail safe in response to a control signal; And a microcontroller (MCU) for outputting a reference value to the DA converter and receiving the output of the amplifier and outputting a control signal to the FET protection unit when the solenoid current value is higher or lower than the reference value. By changing from a conventional software control method to a hardware control method, it is possible to secure high reliability by reducing the fast response speed and overshoot.

솔레노이드, 전류제어, 오버슈트(Over-shoot) Solenoid, Current Control, Overshoot

Description

차량용 솔레노이드 전류 제어 회로{Solenoid current control circuit of Vehicle}Solenoid current control circuit of vehicle

도 1은 본 발명의 실시에에 따른 차량용 솔레노이드 전류 제어 회로의 구성을 보인 회로도.1 is a circuit diagram showing the configuration of a vehicle solenoid current control circuit according to an embodiment of the present invention.

*** 도면의 주요부분에 대한 설명 ****** Description of the main parts of the drawing ***

100 : 마이크로 제어장치(MCU) 110 : 디지털/아날로그 변환부100: microcontroller (MCU) 110: digital / analog converter

120 : 증폭부(amplifier) 130 : 전계효과 트랜지스터(FET) 구동부120: amplifier 130: field effect transistor (FET) driver

140 : FET 보호부 F1, F2 : FET140: FET protection unit F1, F2: FET

본 발명은 차량용 솔레노이드 전류 제어 회로에 관한 것으로, 특히 차량용 솔레노이드를 제어하는데 있어서, 솔레노이드 전류를 모니터링하여 설정된 기준값과 비교하여 기준값보다 높은 경우 스위칭제어를 통해 기준값을 추종하도록 제어하는 회로에 관한 것이다. The present invention relates to a solenoid current control circuit for a vehicle, and more particularly, to controlling a solenoid for a vehicle. The present invention relates to a circuit for controlling a solenoid current to follow a reference value through switching control when the solenoid current is higher than a reference value.

일반적으로, 자동차의 현가장치는 차축과 차체를 연결하며 주행할 때 차축이 노면에서 받는 진동이나 충격이 차체에 직접 전달되지 않도록 하여 차체나 하물의 손상을 방지하고 승차감을 좋게 하는 장치로, 구동바퀴에 발생하는 구동력이나 제동할 때에 각 바퀴의 제동력을 차체에 전달함과 동시에 선회할 때의 원심력에도 견디고 각 바퀴를 차체에 대해 바른 위치로 지지하는 역할을 수행하며, 또한 주행 중 노면의 상태에 따라 발생되는 모든 충격을 흡수하여 차체의 진동을 최소화한다.Generally, a suspension device of a vehicle is a device that prevents damage to a vehicle body or a load and improves riding comfort by connecting the axle to a vehicle body so that vibrations or shocks received from the road surface are not directly transmitted to the vehicle body. It transmits the driving force generated in the vehicle and the braking force of each wheel to the body when braking, and at the same time, it bears the centrifugal force when turning and supports each wheel to the right position with respect to the body. Absorbs all shocks generated to minimize vibration of the car body.

이러한 현가장치는 각종 센서로부터 자동차와 노면의 상태를 감지하고, 스프링 상수, 댐퍼(Damper)의 감쇠력 그리고 공기나 유공압 스프링의 회로 압력 등을 가변시켜 차고를 제어하거나 차체의 자세를 제어하여 주행안정성과 승차감을 동시에 향상시키는 것을 목적으로 하는데, 이때 상기한 댐퍼의 감쇠력 제어를 위해서는 솔레노이드로 인가되는 전류의 정확한 제어가 매우 중요하다.The suspension system detects the condition of the vehicle and the road surface from various sensors, and varies the spring constant, the damping force of the damper, and the circuit pressure of the air or pneumatic spring to control the garage or the posture of the vehicle body to control driving stability. The purpose of the present invention is to improve the ride comfort at the same time. In order to control the damping force of the damper, accurate control of the current applied to the solenoid is very important.

종래에는 검출된 전류를 저주파 필터링(Low Frequency Filtering)하고 비례적분(Proportional Integral, PI) 제어기를 통해 펄스폭 변조 듀티(PWM Duty)를 산출하여 솔레노이드 전류를 제어하는 소프트웨어 피드백(Software feedback) 방식으로 솔레노이드 전류를 제어하고 있다. Conventionally, the solenoid is a software feedback method of controlling the solenoid current by low frequency filtering the detected current and calculating a pulse width modulation duty (PWM duty) through a proportional integral (PI) controller. The current is controlled.

그러나, 종래 방식은 전류를 모니터링하기 위하여 저주파 필터를 구성하여야 하는데, 이는 솔레노이드의 전류를 감지하는 장치에서 출력되는 신호가 PWM 구동 주파수와 같은 주파수로 파동(Fluctuation)이 발생하는 바, 이를 막고 안정적인 DC 레벨의 신호를 만들기 위함이나 저주파 통과 필터는 필연적으로 지연을 발생시켜 시스템의 응답특성이 저하된다. However, the conventional method is to configure a low frequency filter to monitor the current, which is because the signal output from the device for sensing the current of the solenoid causes a wave (Fluctuation) at the same frequency as the PWM driving frequency, preventing the stable DC In order to produce a level signal, a low pass filter inevitably introduces a delay, which degrades the response of the system.

또한, 큰 오버슈트(Over-shoot)를 갖게 되어 리니어 솔레노이드밸브에 직접적인 영향을 주어 밸브가 의도하지 않은 방향으로 제어될 수 있다는 문제점이 있 고, 오버슈트를 줄이기 위해서는 고성능의 마이크로 제어장치(MCU)가 요구되어 제품가격이 비싸지는 문제점이 있었다.In addition, there is a problem that a large over-shoot (direct-shoot) has a direct effect on the linear solenoid valve can be controlled in an unintentional direction, in order to reduce the overshoot high performance microcontroller (MCU) There was a problem that the product price is expensive to be required.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위하여 창안한 것으로, 솔레노이드 전류를 모니터링하여 설정된 기준값과 비교하여 기준값보다 높은 경우 스위칭제어를 통해 기준값을 추종하도록 제어하는 회로를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a circuit for controlling a reference value through switching control when the solenoid current is higher than the reference value by monitoring the solenoid current. have.

이와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명 차량용 솔레노이드 전류 제어 회로는 실시간으로 솔레노이드 전류를 센싱(sensing)하여 전류를 전압으로 변환 증폭한 후 출력하는 증폭부; 직렬 주변장치 인터페이스(SPI)를 통해서 기준 전류값을 입력받아 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털/아날로그(DA) 변환부; 상기 증폭부 및 DA 변환부의 출력을 입력받아 두 값을 비교하여 기준값을 추종하도록 FET의 구동을 온/오프 제어하는 전계효과 트랜지스터(FET) 구동부; 제어신호에 따라 회로의 장애 시 안전(fail safe)을 위해 상기 FET의 구동을 오프시키는 FET 보호부; 및 상기 DA 변환부로 기준값을 출력하고, 상기 증폭부의 출력을 입력받아 솔레노이드 전류값이 기준값보다 높거나 낮을 경우 상기 FET 보호부에 제어신호를 출력하는 마이크로 제어장치(MCU)로 구성한 것을 특징으로 한다. The vehicle solenoid current control circuit of the present invention for achieving the above object comprises an amplifier for sensing and outputting a current by converting and amplifying the current to a voltage in real time; A digital / analog (DA) converter for receiving a reference current value through a serial peripheral interface (SPI) and converting the analog signal into an analog signal; A field effect transistor (FET) driver configured to control the driving of the FET on / off so as to receive the outputs of the amplifier and the DA converter and compare the two values to follow a reference value; A FET protection unit for turning off the driving of the FET for fail safe in response to a control signal; And a micro controller (MCU) for outputting a reference value to the DA converter and receiving the output of the amplifier and outputting a control signal to the FET protection unit when the solenoid current value is higher or lower than the reference value.

이하, 본 발명에 따른 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 실시에에 따른 차량용 솔레노이드 전류 제어 회로의 구성을 보인 회로도로서, 이에 도시한 바와 같이 실시간으로 솔레노이드 전류를 센싱(sensing)하여 전류를 전압으로 변환 증폭한 후 출력하는 증폭부(120); 마이크로 제어장치(MCU, 100)와 직렬 주변장치 인터페이스(SPI)를 통해서 기준 전류값을 입력받아 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털/아날로그(DA) 변환부(110); 상기 증폭부(120) 및 DA 변환부(110)의 출력을 입력받아 두 값을 비교하여 기준값을 추종하도록 FET(F1)의 구동을 온/오프 제어하는 전계효과 트랜지스터(FET) 구동부(130); 상기 마이크로 제어장치(MCU, 100)로부터 제어신호에 따라 회로의 장애 시 안전(fail safe)을 위해 상기 FET(F1)의 구동을 오프시키는 FET 보호부(140); 및 상기 DA 변환부(110)로 기준값을 출력하고, 상기 증폭부(120)의 출력을 입력받아 솔레노이드 전류값이 기준값보다 높거나 낮을 경우 상기 FET 보호부(140)에 제어신호를 출력하는 마이크로 제어장치(MCU, 100)로 구성한다. 1 is a circuit diagram illustrating a configuration of a vehicular solenoid current control circuit according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an amplifying unit which senses a solenoid current in real time and converts and amplifies the current into a voltage to output 120); A digital / analog (DA) converter 110 for receiving a reference current value through a micro controller (MCU) 100 and a serial peripheral interface (SPI), converting the analog signal into an analog signal, and outputting the analog signal; A field effect transistor (FET) driver 130 which controls the driving of the FET (F1) on / off so as to receive the outputs of the amplifier 120 and the DA converter 110 and compare the two values to follow the reference value; A FET protection unit 140 for turning off the driving of the FET F1 for fail safe of a circuit according to a control signal from the microcontroller 100; And a micro control outputting a reference value to the DA converter 110, and outputting a control signal to the FET protection unit 140 when the solenoid current value is higher or lower than the reference value by receiving the output of the amplifier 120. It consists of a device (MCU) 100.

상기 FET 구동부(130)는 DA 변환부(110) 및 증폭부(120)의 출력을 비교하여 출력하는 비교기(comparator)이고, 상기 FET 보호부(140)는 쌍극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)로 구성한다. The FET driver 130 is a comparator for comparing and outputting the outputs of the DA converter 110 and the amplifier 120, and the FET protector 140 is a bipolar junction transistor (BJT). ).

이와 같이 구성한 본 발명에 따른 실시예의 동작 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the operation of the embodiment according to the present invention configured as described above are as follows.

도 1에 도시한 바와 같이 마이크로 제어장치(MCU, 100)에서 DA 변환부(110)로 기준값을 출력하면 이를 상기 DA 변환부(110)는 아날로그 신호로 변환하여 출력하면 FET 구동부(130)는 FET(F1)를 온/오프를 통하여 솔레노이드 전류 경로를 연결 또는 차단하면서 기 설정한 기준값을 추종하도록 제어한다. As shown in FIG. 1, when the microcontroller (MCU) 100 outputs a reference value to the DA converter 110, the DA converter 110 converts the analog signal into an analog signal and outputs the FET driver 130 to the FET. (F1) is controlled to follow the preset reference value by connecting or disconnecting the solenoid current path through on / off.

이후, 증폭부(120)에서 솔레노이드 전류를 센싱하여 전류를 전압으로 변환하면서 20배로 증폭하는데, 센싱한 전류값이 미약하기 때문에 이를 비교하기에 편리하도록 증폭을 한다.Thereafter, the amplification unit 120 senses the solenoid current and converts the current to voltage to amplify 20 times. Since the sensed current value is weak, the amplification unit 120 amplifies for convenience.

상기 증폭부(120)에서 증폭하여 출력한 전류는 상기 FET 구동부(130)로 입력되고, 상기 FET 구동부(130)는 이 값과 상기 기 설정한 기준값과 비교하며, 비교결과에 따라 상기 FET(F1)를 온/오프 제어하게 된다.The current amplified and output by the amplifier 120 is input to the FET driver 130, and the FET driver 130 compares this value with the preset reference value, and according to the comparison result, the FET F1. ) On / off control.

이때, 상기 증폭부(120)의 출력은 상기 마이크로 제어장치(MCU, 100)에서도 입력받게 되는데, 입력값이 기준값을 추종하지 못하고, 기준값보다 크거나(과전류) 낮을 경우 회로를 보호하기 위해서 FET 보호부(140)로 제어신호를 출력하게 되며, 이를 입력받는 상기 FET 보호부(140)는 상기 FET(F1)의 구동을 오프시킨다.At this time, the output of the amplifier 120 is also received by the micro-controller (MCU, 100), the input value does not follow the reference value, if the value is greater than the reference value (over current) or FET protection to protect the circuit The control unit 140 outputs a control signal, and the FET protection unit 140 which receives the control signal turns off the driving of the FET F1.

이상에서 본 발명의 구체적인 실시예를 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 이 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 기술적 사상을 바탕으로 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.Although specific embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited thereto, and those skilled in the art may make various changes and modifications based on the technical idea of the present invention.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 차량용 솔레노이드 전류 제어 회로는 종래의 소프트웨어 제어방식에서 하드웨어로 구성한 제어방식으로 변경하여 빠른 응답속도와 오버슈트를 줄여 높은 신뢰성을 확보하는 등의 효과가 있다.As described above, the vehicular solenoid current control circuit of the present invention has an effect of securing high reliability by reducing the fast response speed and overshoot by changing from a conventional software control method to a hardware control method.

Claims (3)

실시간으로 솔레노이드 전류를 센싱(sensing)하여 전류를 전압으로 변환 증폭한 후 출력하는 증폭부; An amplifying unit for sensing and realizing a solenoid current in real time to convert and amplify the current into a voltage; 직렬 주변장치 인터페이스(SPI)를 통해서 기준 전류값을 입력받아 아날로그 신호로 변환하여 출력하는 디지털/아날로그(DA) 변환부; A digital / analog (DA) converter for receiving a reference current value through a serial peripheral interface (SPI) and converting the analog signal into an analog signal; 상기 증폭부 및 DA 변환부의 출력을 입력받아 두 값을 비교하여 기준값을 추종하도록 FET의 구동을 온/오프 제어하는 전계효과 트랜지스터(FET) 구동부; A field effect transistor (FET) driver configured to control the driving of the FET on / off so as to receive the outputs of the amplifier and the DA converter and compare the two values to follow a reference value; 제어신호에 따라 회로의 장애 시 안전(fail safe)을 위해 상기 FET의 구동을 오프시키는 FET 보호부; 및 A FET protection unit for turning off the driving of the FET for fail safe in response to a control signal; And 상기 DA 변환부로 기준값을 출력하고, 상기 증폭부의 출력을 입력받아 솔레노이드 전류값이 기준값보다 높거나 낮을 경우 상기 FET 보호부에 제어신호를 출력하는 마이크로 제어장치(MCU)로 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 솔레노이드 전류 제어 회로.And a microcontroller (MCU) for outputting a reference value to the DA converter and outputting a control signal to the FET protection unit when the solenoid current value is higher or lower than the reference value by receiving the output of the amplifier. Current control circuit. 제1항에 있어서, 상기 FET 구동부는 The method of claim 1, wherein the FET driver D/A 변환부 및 증폭부의 출력을 비교하여 출력하는 비교기(comparator)인 것을 특징으로 하는 차량용 솔레노이드 전류 제어 회로.A vehicle solenoid current control circuit, comprising: a comparator for comparing and outputting outputs of a D / A converter and an amplifier. 제1항에 있어서, 상기 FET 보호부는 The method of claim 1, wherein the FET protection unit 쌍극성 접합 트랜지스터(Bipolar Junction Transistor, BJT)인 것을 특징으로 하는 차량용 솔레노이드 전류 제어 회로.A vehicle solenoid current control circuit, characterized in that it is a bipolar junction transistor (BJT).
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