KR101629581B1 - 부스트 전압을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치 - Google Patents

부스트 전압을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 부스트 전압이 발생하는 것을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치에 관한 것이다. 본 발명은 직류 전원을 공급하는 전원 공급부, 코일에 인가되는 직류 전원에 따라 개폐되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 솔레노이드 구동부 및 상기 전원 공급부로부터 직류 전원을 공급받아 솔레노이드 구동부에 직류 전원을 인가하고, 코일과 연결되는 구동 스위치의 스위칭에 따라 코일에 에너지를 저장하는 제1 구동모드 또는 솔레노이드 구동부를 구동시키도록 제어하는 제2 구동모드로 동작하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 별도의 보호 회로를 구비하지 않고도 부스트 전압으로부터 내부 회로를 보호할 수 있고, 제품 생산의 비용을 크게 절감시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

부스트 전압을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치{SOLENOID VALVE CONTROL APPARATUS FOR PREVENTING A BOOST VOLTAGE}
본 발명은 부스트 전압이 발생하는 것을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 차량에는 연료 공급을 제어하기 위한 수단으로 솔레노이드 밸브가 이용된다. 솔레노이드 밸브의 코일에 전원이 인가되면 플런저가 열리고, 전원이 차단되면 플런저가 닫히면서 솔레노이드 밸브의 개폐가 제어될 수 있다.
도 1은 종래의 솔레노이드 밸브 제어 장치의 구성도이다. 도 1을 참조하면, 솔레노이드 밸브 제어 장치는 전원 공급부(100), 솔레노이드 구동부(200), 제어부(300)를 포함할 수 있다. 도 1에서, 전원 공급부(100)는 솔레노이드 구동부(200)와 연결되며, 코일(L)에 직류 전원을 인가하여 솔레노이드 구동부(200)를 구동시킬 수 있다.
또한, 제어부(300)는 도 1과 같이 구동 스위치(S), 다이오드(D) 및 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 제어부(300)는 구동 스위치(S)의 스위칭을 통해 코일(L)에 흐르는 전류가 접지를 통해 흐르거나, 다이오드(D)를 턴온시켜 솔레노이드 밸브를 구동시키기 위한 폐루프를 형성하도록 제어할 수 있다.
그러나, 종래의 솔레노이드 밸브 제어 장치는 전원 공급부(100)가 솔레노이드 구동부(200)에 직접 전원을 공급하기 때문에, 제어부(300)와 솔레노이드 구동부(200) 사이의 연결이 단선 등으로 인하여 개방(OPEN)되는 경우, 내부 회로에 심각한 손상을 초래할 수 있다.
도 2는 종래의 솔레노이드 밸브 제어 장치에서 단선이 발생한 경우를 도시한 도면이다. 도 2에서 볼 수 있듯이, 제어부(300)가 구동 스위치(S)를 온(ON) 상태로 제어하면, 구동 스위치(S)가 온 상태일 때의 전류(Ion)는 접지를 통해 흐른다. 여기서, 코일(L) 양 단에는 유도 전압이 유기되며, 구동 스위치(S)가 오프(OFF) 상태로 전환되면, 전원 공급부(100)를 통해 공급되는 전압(Vi)에 유도 전압(VL)이 더해져서 걸리게 된다.
이 경우, 다이오드의 캐소드 단에 걸리는 전압이 부스트(Boost)되며, 부스트 전압으로 인하여 제어부(300) 내부의 커패시터(C) 또는 이와 연결된 소자가 파손되는 문제점이 존재한다. 또한, 이러한 문제점을 방지하기 위하여 정격 전압이 높은 소자를 사용하거나 별도의 보호 회로를 구성하는 것은 제품 원가 상승의 원인이 된다.
본 발명은 전원 공급부가 직접 솔레노이드 구동부에 전원을 인가하지 않고, 제어부를 통해 솔레노이드 구동부에 전원을 인가함으로써, 별도의 보호 회로를 구비하지 않고도 부스트 전압으로부터 내부 회로를 보호할 수 있고, 제품 생산의 비용을 크게 절감시킬 수 있는 부스트 전압을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 직류 전원을 공급하는 전원 공급부, 코일에 인가되는 직류 전원에 따라 개폐되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 솔레노이드 구동부 및 상기 전원 공급부로부터 직류 전원을 공급받아 상기 솔레노이드 구동부에 상기 직류 전원을 인가하고, 상기 코일과 연결되는 구동 스위치의 스위칭에 따라 상기 코일에 에너지를 저장하여 솔레노이드 구동부를 구동시키도록 제어하는 제1 구동모드 또는 상기 솔레노이드 구동부의 코일(L)에 저장된 에너지를 환류시키는 제2 구동모드로 동작하는 제어부를 포함하는 것을 기술적 특징으로 한다.
전술한 바와 같은 본 발명에 의하면, 전원 공급부가 직접 솔레노이드 구동부에 전원을 인가하지 않고, 제어부를 통해 솔레노이드 구동부에 전원을 인가함으로써, 별도의 보호 회로를 구비하지 않고도 부스트 전압으로부터 내부 회로를 보호할 수 있고, 제품 생산의 비용을 크게 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래의 솔레노이드 밸브 제어 장치의 구성도.
도 2는 종래의 솔레노이드 밸브 제어 장치에서 단선이 발생한 경우를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치의 구성도.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치에서 단선이 발생한 경우를 도시한 도면.
전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.
종래의 솔레노이드 구동부와 전원 공급부가 직접 연결되는 솔레노이드 밸브 제어 장치는 제어부와 솔레노이드 구동부 사이의 연결이 단선 등으로 인하여 개방(OPEN)되는 경우, 다이오드의 캐소드 단에 걸리는 전압이 부스트(Boost)됨에 따라 제어부 내부의 커패시터 또는 이와 연결된 소자가 파손되는 문제점이 존재한다.
본 발명은 전원 공급부가 솔레노이드 구동부에 직접 전원을 공급하지 않고 제어부를 통해 전원을 공급하도록 구성됨으로써, 제어부와 솔레노이드 구동부 사이의 연결에서 단선으로 인한 개방이 발생하더라도 솔레노이드 구동부에 전원이 공급되지 않도록 하여 부스트 전압이 발생하지 않는 솔레노이드 밸브 제어 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치의 구성도이다. 도 3을 참조하면, 본 발명의 솔레노이드 밸브 제어 장치는 전원 공급부(400), 솔레노이드 구동부(500) 및 제어부(600)를 포함한다.
전원 공급부(400)는 직류 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 전원 공급부(400)는 차량의 배터리일 수 있으며, 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 12V의 직류 전원을 공급할 수 있다.
종래에는 전원 공급부(400)가 솔레노이드 구동부와 직접 연결되어 전원을 공급하기 때문에, 제어부와 솔레노이드 구동부 사이에 개방이 발생하면 구동 스위치가 온 상태일 때 코일에 저장된 에너지가 구동 스위치가 오프 상태로 전환되었을 때 솔레노이드 밸브를 구동시키기 위한 폐루프를 형성하지 못하여 부스트 회로처럼 동작하고, 그에 따라 내부 소자가 파손되는 문제점이 있다.
본 발명의 전원 공급부(400)는 제어부(600)를 경유하여 솔레노이드 구동부(500)에 직류 전원을 공급함으로써, 제어부(600)와 솔레노이드 구동부(500) 사이의 연결이 단선 등으로 인하여 개방되더라도 전원이 차단되어 부스트 전압이 발생하지 않는다.
솔레노이드 구동부(500)는 코일(L)에 인가되는 직류 전원에 따라 개폐되는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 솔레노이드 밸브의 코일(L)에 전원이 인가되면 플런저가 열리고, 인가된 전원이 차단되면 플런저가 닫히면서 솔레노이드 밸브의 개폐가 제어될 수 있다.
제어부(600)는 전원 공급부(400)로부터 직류 전원을 공급받아 솔레노이드 구동부(500)에 직류 전원을 인가하고, 구동 스위치(S)의 스위칭에 따라 제1 구동모드 또는 제2 구동모드로 동작할 수 있다. 이를 위하여, 제어부(600)는 제1 노드(610), 제2 노드(620)를 통해 전원 공급부(400) 및 솔레노이드 구동부(500)와 연결될 수 있으며, 구동 스위치(S), 다이오드(D), 커패시터(C)를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 다이오드(D)는 프리휠링(FREE-WHEELING) 다이오드일 수 있다.
보다 상세하게는, 제1 노드(610)는 전원 공급부(400) 및 코일(L)의 일 측단과 연결될 수 있으며, 전원 공급부(400)를 통해 공급된 직류 전원은 제1 노드(610)를 통해 솔레노이드 구동부(500)에 공급될 수 있다. 제2 노드(620)는 코일(L)의 타 측단과 연결될 수 있다. 제2 노드(620)와 접지 사이에는 구동 스위치(S)가 구비되며, 구동 스위치(S)는 IGBT(Insulated gate bipolar transistor), MOS-FET(metal oxide semiconductor field-effect transistor), BJT(bipolar junction transistor) 등이 사용될 수 있다. 제1 노드(610)와 제2 노드(620) 사이에는 다이오드(D)가 연결되며, 다이오드(D)는 구동 스위치(S)가 온 상태에서 오프 상태로 전환될 때 솔레노이드 밸브의 코일(L)에 저장된 에너지를 환류시킨다.
제어부(600)는 제2 노드(620)와 연결되는 구동 스위치(S)의 스위칭에 따라 전원 공급부(400)로부터 공급된 에너지를 코일(L)에 저장하여 솔레노이드 구동부(500)를 구동시키도록 제어하는 제1 구동 모드로 동작하거나, 솔레노이드 구동부(500)의 코일(L)에 저장된 에너지를 환류시키는 제2 구동모드로 동작할 수 있다.
구체적으로, 제어부(600)는 구동 스위치(S)를 온 상태로 제어하여 제1 구동 모드로 동작하며, 제1 구동모드에서 제어부(600)는 코일(L)에 흐르는 전류가 제2 노드(620)를 통해 접지로 흐르도록 제어할 수 있다. 그에 따라, 전원 공급부(400)를 통해 공급된 에너지가 코일(L)에 저장되며, 솔레노이드 구동부(500)를 구동시킬 수 있다. 또한, 제어부(600)는 구동 스위치(S)를 오프 상태로 제어하여 제2 구동 모드로 동작하며, 제2 구동모드에서 제어부(600)는 코일(L)에 흐르는 전류가 제1 노드(610) 및 제2 노드(620)를 통해 폐루프를 형성하도록 제어할 수 있다. 이와 같이, 제2 구동모드에서 폐루프가 형성됨으로써 코일(L)에 저장된 에너지를 환류시키며, 솔레노이드 밸브를 구동시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 제어부(600)는 구동 스위치(S)에 PWM 제어 신호를 출력하는 PWM 출력부(630)를 포함할 수 있다. PWM 출력부(630)는 PWM 제어 신호를 통해 구동 스위치(S)를 온 상태 또는 오프 상태로 제어할 수 있다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치에서 단선이 발생한 경우를 도시한 도면이다. 도 4를 도 2와 비교하면, 도 2에서는 제어부(300)와 솔레노이드 구동부(200) 사이의 연결이 개방된 경우에도 솔레노이드 구동부(200)가 전원 공급부(100)와 직접 연결되므로, 솔레노이드 구동부(200)에 전원이 공급될 수 있다. 그에 따라 구동 스위치(S)가 온 상태일 때, 전류 경로(Ion)를 형성하고, 구동 스위치(S)가 오프 상태로 전환되면, 다이오드(D) 및 커패시터(C)를 통해 전류 경로(Ioff)를 형성한다. 한편, 도 2에서 볼 수 있듯이, 제어부(300)와 솔레노이드 구동부(200)는 연결되어 있지 않으므로, 구동 스위치(S) 양 단의 전압(Vds)이 상승하여 부스트 전압이 발생하며, 부스트 전압은 제어부(300) 내부의 소자를 파손시킬 수 있다.
반면에, 도 4를 참조하면 본 발명의 솔레노이드 밸브 제어 장치는 제어부(600)와 솔레노이드 밸브 구동부(500) 사이의 연결에서 단선 등으로 인한 개방이 발생하면, 솔레노이드 구동부(500)에 전원이 공급되지 않는다.
즉, 본 발명의 솔레노이드 밸브 제어 장치는 전원 공급부(400)가 솔레노이드 구동부(500)에 직접 전원을 공급하지 않고, 제어부(600)를 통해 전원을 공급하도록 구성된다. 따라서 도 4와 같이 제어부(600)와 솔레노이드 구동부(500) 사이의 연결에서 단선으로 인한 개방이 발생하더라도, 솔레노이드 구동부(500)에 전원이 공급되지 않으므로 부스트 전압이 발생하지 않는다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 전원 공급부가 직접 솔레노이드 구동부에 전원을 인가하지 않고 제어부를 통해 솔레노이드 구동부에 전원을 인가함으로써, 별도의 보호 회로를 구비하지 않고도 부스트 전압으로부터 내부 회로를 보호할 수 있고 제품 생산의 비용을 크게 절감시킬 수 있는 장점이 있다.
전술한 본 발명은, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하므로 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니다.

Claims (7)

  1. 직류 전원을 공급하는 전원 공급부;
    코일에 인가되는 직류 전원에 따라 개폐되는 솔레노이드 밸브를 포함하는 솔레노이드 구동부; 및
    상기 전원 공급부로부터 직류 전원을 공급받아 상기 솔레노이드 구동부에 상기 직류 전원을 인가하고, 상기 코일과 연결되는 구동 스위치의 스위칭에 따라 상기 코일에 에너지를 저장하여 솔레노이드 구동부를 구동시키도록 제어하는 제1 구동모드 또는 상기 솔레노이드 구동부의 코일(L)에 저장된 에너지를 환류시키는 제2 구동모드로 동작하는 제어부를 포함하고,
    상기 제어부는
    상기 전원 공급부 및 상기 코일의 일 측단과 연결되는 제1 노드;
    상기 코일의 타 측단과 연결되는 제2 노드;
    상기 제1 노드와 상기 제2 노드 사이에 연결되는 다이오드 및
    상기 제1 노드에 연결되는 커패시터를 포함하는 부스트 전압 발생을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 제2 노드와 접지 사이에 연결되는 구동 스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는
    부스트 전압 발생을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 구동모드에서, 상기 제어부는
    상기 구동 스위치를 온 상태로 제어하고 상기 코일에 흐르는 전류가 상기 제2 노드를 통해 접지로 흐르도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    부스트 전압 발생을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제2 구동모드에서, 상기 제어부는
    상기 구동 스위치를 오프 상태로 제어하고 상기 코일에 흐르는 전류가 상기 제1 노드 및 상기 제2 노드를 통해 폐루프를 형성하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는
    부스트 전압 발생을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제어부는
    상기 구동 스위치에 PWM 제어 신호를 출력하는 PWM 출력부를 포함하는 것을 특징으로 하는
    부스트 전압 발생을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치.
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 다이오드는
    프리휠링(FREE-WHEELING) 다이오드인 것을 특징으로 하는
    부스트 전압 발생을 방지하기 위한 솔레노이드 밸브 제어 장치.
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