KR101665928B1 - 차량용 전자 진공 펌프 제어기 - Google Patents

차량용 전자 진공 펌프 제어기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 차량의 제동에 직접적인 영향을 미치는 전자 진공 펌프(EVP, Electronic vacuum pump)를 엔진제어장치(ECU, Electronic Control Unit)등에 의해 제어되지 않고 별도의 스위칭 소자를 통해 제어가 될 수 있도록 한 차량용 전자 진공 펌프 제어기에 관한 것으로, 배터리(40)에서 인가되는 전압 중 차량에서 제공되는 저전압을 공급받아 작동을 하며, 부스터의 진공상태를 연속적으로 감지하여 데이터로 제공하는 진공센서(20)와, 상기 진공센서(20)에서 감지한 데이터를 연산 처리하는 집적회로(80)와, 상기 집적회로(80)의 연산결과에 따라 전기적 신호를 이용하여 개폐수단(50)을 작동 및 제어하는 스위칭 소자(30)와, 상기 배터리(40)의 전원을 공급받아 작동을 하며, 대용량의 전류 및 전압에 용이하게 대응하는 한편, 스위칭 소자(30)의 제어신호를 입력받아 전자 진공 펌프(60)를 작동 및 제어하는 개폐수단(50)을 포함하여 구성되되, 상기 진공센서(20)와, 집적회로(80), 스위칭 소자(30) 및 개폐수단(50)을 하나의 제어모듈(70)에 구성되도록 한 것이다.

Description

차량용 전자 진공 펌프 제어기{Automotive Electronic vacuum pump controller}
본 발명은 차량용 전자 진공 펌프 제어기에 관한 것으로 더욱 상세히는 차량의 제동에 직접적인 영향을 미치는 전자 진공 펌프(EVP, Electronic vacuum pump)를 엔진제어장치(ECU, Electronic Control Unit) 등에 의해 제어되지 않고 연산처리 및 제어 기능이 일체형으로 탑재된 별도의 제어모듈을 통해 제어가 될 수 있도록 한 차량용 전자 진공 펌프 제어기에 관한 것이다.
일반적으로 차량의 제동장치(Brake System)는 주행하는 차량을 감속 또는 정지시키는 작용을 하고, 제동장치에 탑재된 브레이크 부스터는 차량 제동시 운전자가 브레이크 페달을 밟는 답력(踏力)을 배가(Boosting)시켜 주는 장치로서, 크게 진공식 부스터와 유압식 부스터 및 전동식 부스터로 구분할 수 있다.
브레이크페달의 조작에 의해 발생 된 유압을 매개로 차량을 제동시키도록 구성된 유압식 브레이크의 경우 유압을 발생시키는 마스터 실린더는 운전자가 조작하는 브레이크 페달의 답입 량에 따라 대기압과 진공 간 압력 차를 형성하는 부스터(Booster)에서 가해지는 힘으로 작동되며, 이러한 부스터는 브레이크 페달 조작력을 증폭하여 마스터 실린더에 제공하기 위해 엔진으로 구동되는 제네레이터(Generator)와 일체형으로 구성되거나, 엔진 흡기 다기관의 캡 축에 연결된 기계식 진공펌프를 이용한 펌프식(MVP, Mechanical Vacuum Pump)이 있으나, 주로 승용 휘발유 차량의 경우에는 주로 엔진 흡기 다기관 내에 피스톤의 왕복운동에 의해 발생된 부압을 이용하는 방식을 사용하고 있다. 이는 기계식 진공펌프를 이용한 펌프식에 비해 부하가 적고, 고가의 기계식 펌프를 별도로 부착할 필요가 없어 매우 경제적인 방법이라 할 수 있다.
상기 브레이크 부스터는 브레이크 페달의 조작력을 받아 거동하면서 내부에 대기압과 진공 간의 압력 차를 형성하도록 플런저 밸브(Plunger Valve)와 포핏 밸브(Poppet Valve)를 사용하며, 브레이크 페달에 의해 플런저 밸브가 축 방향으로 이동해 밸브 바디 내 상대 거리 차를 형성하면 상대거리 차에 따른 공간을 통해 유입된 대기압이 진공과 압력 차를 형성해 다이아프램(Diaphragm)을 밀어 페달 답력에 대기압을 더한 배력으로 마스터실린더를 작동시켜 주게 된다.
또한 진공 브레이크 부스터 내에 진공이 형성되지 않는 것을 해결하기 위해 전자 진공 펌프가 적용되고 있으며, 전자 진공 펌프를 제어하기 위해서는 엔진제어장치와 같은 마이크로 콘트롤 모듈과 진공센서 및 진공스위치의 적용이 필수적이라고 할 수 있다.
이 중 진공센서를 이용한 브레이크 시스템의 경우 진공센서의 연속적인 감지 결과를 비교 및 연산 회로를 갖는 제어기로 보내고, 처리된 제어 값은 전자 진공 펌프를 제어하기 위한 릴레이의 작동 등에 활용되고 있으며, 이 경우 별도의 제어기 또는 제어 알고리즘을 포함하는 하드웨어를 구성하여야 한다. 하드웨어의 경우 엔진제어장치에서 제어되기 때문에 엔진제어장치가 파손 내지 수명 경과 등으로 인한 오작동을 하면 전자 진공 펌프를 통해 부스터에 진공이 형성되지 못하게 되는 것이다.
일반적으로 전자 진공 펌프는 부스터의 부족한 진공을 채워 운전자가 충분한 압력으로 차량을 제동할 수 있도록 제공하는 것인데, 상술한 바와 같이 엔진제어장치에 의해 제어가 되기 때문에 엔진제어장치가 오작동 될 경우에는 브레이크 시스템까지 영향을 받아 운전자가 필요로 하는 순간에 진공이 형성되지 못하게 되면서 차량 제동이 불가능할 수 있으며, 제동 불능에 따른 대형 사고로 운전자의 인명과 재산을 앗아갈 수 있게 되는 것이다.
상기 엔진제어장치(ECU)는 흔히 풀링(pulling)이나 인터럽트(interrupt) 방식으로 제어되는데, 엔진제어장치와 같은 복잡한 연산처리를 수행하는 제어기에서 풀링 방식의 경우 제어기에서 많은 소스(Source)를 차지하여 다른 연산에 영향을 줄 수 있으며, 인터럽트 방식의 경우 기존의 처리 명령보다 우선하여 작동되도록 하고 있어 차량 제어의 안정성에 지장을 초래할 수 있는 문제점이 있다.
뿐만 아니라, 엔진제어장치에 진공제어계의 이상으로 교체를 할 경우 엔진제어장치 전체를 교체해야하는 불합리함이 있었다.
따라서, 엔진제어장치를 통해 제어되지 않고서도 별도로 전자 진공 펌프를 제어할 수 있는 독립 제어기가 필요하게 된 것이다.
한편, 차량의 브레이크 시스템과 관련된 선행기술로는 특허등록 제10-1257213 호(발명의 명칭 : 차량 브레이크 안전장치) 및 공개특허 제10-2013-0026951호(발명의 명칭 : 진공 펌프 통합형 주행 안전성 제어장치)가 게시되어 있다.
이에 본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 일소시키기 위해 안출한 것으로 엔진제어장치가 오작동을 일으키거나 고장이 나더라도 전자 진공 펌프는 엔진제어장치를 통해 제어되지 않고 연산처리기능을 갖는 별도의 제어기를 통해 독립적인 작동 및 제어가 용이하도록 함으로써 어떠한 경우에라도 부스터에 진공이 형성되지 않는 것을 사전에 차단할 수 있는 차량용 전자 진공 펌프 제어기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본원 발명의 차량용 전자 진공 펌프 제어기(S)는,
배터리(40)에서 인가되는 전압 중 차량에서 제공되는 저전압을 공급받아 작동을 하며, 부스터의 진공상태를 연속적으로 감지하여 데이터로 제공하는 진공센서(20)와, 상기 진공센서(20)에서 감지한 데이터를 연산 처리하는 집적회로(80)와, 상기 집적회로(80)의 연산결과에 따라 전기적 신호를 이용하여 개폐수단(50)을 작동 및 제어하는 스위칭 소자(30)와, 상기 배터리(40)의 전원을 공급받아 작동을 하며, 대용량의 전류 및 전압에 용이하게 대응하는 한편, 스위칭 소자(30)의 제어신호를 입력받아 전자 진공 펌프(60)를 작동 및 제어하는 개폐수단(50)을 포함하여 구성되되, 상기 진공센서(20)와, 집적회로(80), 스위칭 소자(30) 및 개폐수단(50)을 하나의 제어모듈(70)에 구성되도록 한 것을 특징으로 한다.
또한 상기 진공센서(20)로 인가되는 전원은 엔진제어장치의 통제 내지 제어를 받지 않는 전원이 인가되도록 구성되며, 진공센서(20)가 수용할 수 있는 전압에 비해 높은 전압이 인가될 경우 별도의 전압조정기(10)가 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한 상기 개폐수단(50)은 기계식 릴레이, 반도체 릴레이, FET 중 선택된 어느 하나로 구성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제공하는 차량용 전자 진공 펌프 제어기는 엔진제어장치가 오작동을 일으키거나 고장이 나더라도 전자 진공 펌프는 엔진제어장치를 통해 제어되지 않고 연산처리 기능을 갖는 별도의 제어기를 통해 독립적인 제어가 용이하기 때문에 부스터에 진공이 형성되지 않아 발생할 수 있는 차량안전사고를 미연에 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시 예를 개략적으로 보인 블록구성도
이하, 첨부된 도면 및 바람직한 실시 예에 따라 본원 발명을 상세히 설명한다.
먼저 본원 발명에서 제공하는 차량용 전자 진공 펌프 제어기(S)는 도 1에서 도시된 바와 같이 배터리(40)에서 인가되는 전압 중 차량에서 제공되는 저전압을 공급받아 작동을 하며, 부스터의 진공상태를 연속적으로 감지하여 데이터로 제공하는 진공센서(20)와, 상기 진공센서(20)에서 감지한 데이터를 연산 처리하는 집적회로(80)와, 상기 집적회로(80)의 연산결과에 따라 전기적 신호를 이용하여 개폐수단(50)을 작동 및 제어하는 스위칭 소자(30)와, 상기 배터리(40)의 전원을 공급받아 작동을 하며, 대용량의 전류 및 전압에 용이하게 대응하는 한편, 스위칭 소자(30)의 제어신호를 입력받아 전자 진공 펌프(60)를 작동 및 제어하는 개폐수단(50)을 포함하여 구성된다.
일반적으로 차량에 탑재된 배터리의 인가전압은 12V이며, 전자 진공 펌프( 60)에 인가되는 전압 역시 12V이다.
그런데, 진공센서(20)는 5V 내지 10V의 저전압이 인가되어 작동을 하는데, 12V의 전원을 인가시키게 되면 곧바로 파손의 위험이 있기 때문에 차량에서 기본적으로 제공하는 최적화된 저전압을 인가받아 진공센서(20)가 안정적인 작동을 하게 되는 것이다.
이러한 진공센서(20)는 부스터의 진공상태를 실시간으로 감지하며, 감지한 데이터를 연속적으로 집적회로(80)에 전달(제공)하고, 이때 집적회로(80)는 감지한 데이터를 연산 처리하여 스위칭 소자(30)에 전달함과 동시에 작동을 시킨다.
또한 상기 스위칭 소자(30)는 배터리(40)에서 전자 진공 펌프(60)로 인가되는 전압을 조절하는 개폐수단(50)으로 전달하여 개폐수단(50)을 작동 및 제어하게 되는 것이다.
이때 상기 스위칭 소자(30)는 트랜지스터 및 FET(field effect transistor) 등과 같이 스위칭 기능을 갖는 소자를 선택하여 채용할 수 있다. 이때 미미한 자극에도 작동하는 스위칭 소자를 보호하기 위한 보호회로의 구성은 필수적이라 할 수 있다.
그리고 상기 개폐수단(50)은 진공센서(20) 및 집적회로(80), 스위칭 소자(30)의 제어를 받아 작동을 하며, 배터리의 12V 전압을 전자 진공 펌프(60)에 인가시켜 전자 진공 펌프(60)를 작동시키게 된다.
또한 상기 스위칭 소자(30) 및 개폐수단(50)은 반도체 릴레이(SSR, solid state relay), 기계식 릴레이 및 FET와 같이 외부의 전기적 자극에 따라 스위치 역할을 하는 것을 선택적으로 적용할 수 있다.
또한 상기 스위칭 소자(30)는 진공센서(20) 내에 탑재될 수 있으며, 상기 진공센서(20)와, 집적회로(80), 스위칭 소자(30) 및 개폐수단(50)을 하나의 제어모듈(70)에 구성시켜 사용 및 장착의 편익을 제공할 수 있다.
또한 상기 진공센서(20)로 인가되는 전원은 엔진제어장치(ECU)의 통제를 받지 않는 전원이 인가되도록 구성시킴으로써, 엔진제어장치의 연산제어 없이 독자적으로 전자 진공 펌프(60)를 작동 및 제어하도록 한다.
만약, 진공센서(20)가 수용할 수 있는 전압에 비해 높은 전압이 인가될 경우 도 1에서 도시된 바와 같이 별도의 전압조정기(10)를 구성시킬 수 있다.
상기와 같은 특징을 갖는 본원 발명의 차량용 전자 진공 펌프 제어기(S)는 엔진제어장치(ECU)의 통제를 받지 않은 전원이 인가됨과 동시에 독자적인 연산 처리가 용이하여 진공센서에서 감지한 연속적인 데이터의 연산 처리 결과에 따라 개폐수단(50)과 전자 진공 펌프(60)를 작동 및 제어할 수 있게 되는 것이다.
이에 따라 많은 연산 처리를 담당하고 있는 엔진제어장치에 의존하지 않고 전자 진공 펌프를 별도 제어할 수 있도록 함으로서, 다기능으로 인해 복잡한 연산과정에서 발생 될 수 있는 엔진제어장치의 오작동 및 고장 등에 따라 전자 진공 펌프의 작동이 불능 되는 등의 문제를 해소할 수 있어 백업기능을 담당하는 전자 진공 펌프를 독립적으로 작동가능토록 할 수 있게 되는 것이며, 나아가 차량의 안전이 상시 확보됨으로써 운전자의 생명과 안전을 보장할 수 있게 되는 것이다.
S:전자 진공 펌프 제어기
10:전압조정기 20:진공센서
30:스위칭 소자 40:배터리
50:개폐수단 60:전자진공펌프
70:제어모듈 80:집적회로

Claims (3)

  1. 차량용 전자 진공 펌프 제어기에 있어서,
    배터리(40)에서 인가되는 전압 중 차량에서 제공되는 저전압을 공급받아 작동을 하며, 부스터의 진공상태를 연속적으로 감지하여 데이터로 집적회로(80)에 제공하는 진공센서(20)와,
    상기 진공센서(20)에서 감지한 데이터를 연산 처리하여 스위칭 소자(30)로 전달하는 집적회로(80)와,
    상기 집적회로(80)의 연산결과에 따라 전기적 신호를 이용하여 개폐수단(50)을 작동 및 제어하며, 진공센서(20) 내에 탑재 구성되는 한편, 기계식 릴레이, 반도체 릴레이, FET 중 선택된 어느 하나로 구성되는 스위칭 소자(30)와,
    상기 배터리(40)의 전원을 공급받아 작동을 하며, 대용량의 전류 및 전압에 용이하게 대응하는 한편, 스위칭 소자(30)의 제어신호를 입력받아 전자 진공 펌프(60)를 작동 및 제어하며, 기계식 릴레이, 반도체 릴레이, FET 중 선택된 어느 하나로 구성되는 개폐수단(50)을 포함하여 구성되며,
    상기 진공센서(20)와, 집적회로(80), 스위칭 소자(30) 및 개폐수단(50)을 하나로 일체화함으로써 외부 충격으로부터 소자의 보호와 동시에 수월한 장착이 될 수 있도록 하는 제어모듈(70)을 포함하여 구성되며,
    상기 진공센서(20)에 인가되는 전원은 엔진제어장치의 통제 내지 제어를 받지 않는 전원이 인가되도록 구성하되, 상기 진공센서(20)가 수용할 수 있는 전압에 비해 높은 전압이 인가될 경우 이를 조절할 수 있는 전압조정기(10)를 더 포함하여 구성한 것을 특징으로 하는 차량용 전자 진공 펌프 제어기.
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