KR101978250B1 - Method and apparatus for controlling vfs frequency - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 VFS(Variable Force Solenoid)의 주파수를 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 자세하게는, VFS 제어 특성인 Dither 및 PWM(Pulse Width Modulation) 주파수를 유지할 수 있도록 전류량을 제어하는 방법 및 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a method and apparatus for controlling the frequency of a variable force solenoid (VFS). More specifically, the present invention relates to a method and apparatus for controlling the amount of current to maintain the VFS control characteristics Dither and Pulse Width Modulation (PWM) frequencies.
솔레노이드 밸브는 소정 유체 또는 기체의 흐름을 제어하는데 사용되는 밸브로서, 전기적 스위치의 변화로 전자기력을 발생시켜 전기에너지를 기계에너지로 바꾸어 유체 또는 기체의 흐름을 차단 또는 통과시키거나 방향을 전환하는 역할을 수행한다.The solenoid valve is a valve used to control the flow of a certain fluid or gas. The solenoid valve generates electromagnetic force by the change of an electrical switch, and converts electrical energy into mechanical energy to block or pass the flow or flow of a fluid or gas, or change direction. Perform.
이러한 솔레노이드 밸브는 차량 내부적으로 솔레노이드의 전류 제어를 통해 제어될 수 있는바, 정밀한 전류 제어를 위해서 실제 솔레노이드에 흐르는 전류량을 피드백 받아 일정 전류가 흐르도록 제어해야 하며, 이를 위해 차량용 변속기 시스템에서는 전류 피드백 루프를 구비하고 피드백 결과 값에 따라 전류량을 제어하도록 하고 있다. 그러나 VFS 제어 기술이 발달함에 따라, 솔레노이드의 인덕턴스 및 전류 제어의 범위가 높아지고 있으며, 유압 히스테리시스 특성 향상을 위해, 더 큰 전류 진폭이 요구되고 있다.These solenoid valves can be controlled through the current control of the solenoid internally in the vehicle. For precise current control, the solenoid valve needs to control the constant current by receiving the current flowing through the solenoid. The current amount is controlled according to the feedback result value. However, with the development of VFS control technology, the range of inductance and current control of solenoids is increasing, and larger current amplitudes are required to improve hydraulic hysteresis characteristics.
하지만 종래 기술은 이러한 요구사항을 만족시키지 못할 뿐만 아니라, 하나의 Dither 주파수 안에서 PWM(Pulse Width Modulation) 주파수가 정확히 지켜지지 못한다는 문제점이 있는바, 요구하는 타깃 전류 내에서 타깃 전류 진폭을 맞추기 위해 설정된 PWM 주파수 내에서 전류를 스위칭하지만, 외부 부하 인덕턴스로 인해 시간이 지연되므로, 그에 따른 타깃 전류 및 진폭을 맞추기 위해 중간 과정에서 PWM 주파수를 포기하고 제어하기 때문이다. However, the conventional technology does not satisfy this requirement, and there is a problem in that the pulse width modulation (PWM) frequency is not accurately observed within one dither frequency, which is set to match the target current amplitude within the required target current. It switches current within the PWM frequency, but because of the time delay due to external load inductance, it gives up and controls the PWM frequency in the middle to match the target current and amplitude accordingly.
따라서 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해 VFS(Variable Force Solenoid) 제어의 특성인 Dual Frequency가 계속하여 나타나도록 제어할 수 있는 장치가 요구된다. 본 발명은 이를 해결하기 위해 제안된 것이다. Therefore, in order to solve the problems of the prior art, a device capable of controlling the dual frequency, which is a characteristic of VFS (Variable Force Solenoid) control, is continuously required. The present invention has been proposed to solve this problem.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 솔레노이드 내부 전압을 빠르게 안정시킬 수 있는 VFS 주파수 제어 장치를 제공하는 것이다. The technical problem to be solved by the present invention is to provide a VFS frequency control device that can quickly stabilize the internal voltage of the solenoid.
본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 고객이 원하는 솔레노이드 전류 진폭을 맞추면서 솔레노이드의 PWM 주파수 특성 고객을 유지할 수 있는 VFS 주파수 제어 방법을 제공하는 것이다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a VFS frequency control method that can maintain the customer's PWM frequency characteristics customer while matching the desired solenoid current amplitude.
본 발명의 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problems of the present invention are not limited to the technical problems mentioned above, and other technical problems not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 VFS주파수 제어 장치는, 직류 전원을 공급하는 전원 공급부, 상기 전원 공급부로부터 직류 전압을 공급받는 솔레노이드, 상기 전원 공급부와 연결되어 상기 솔레노이드에 저장된 에너지를 환류시키는 제1 다이오드, 상기 솔레노이드의 전압 주파수를 모니터링하는 관측부 및 상기 관측된 솔레노이드 전압 주파수를 이용하여, 상기 솔레노이드 에 흐르는 전류의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 및 상기 PWM 신호에 추가된 디더(Dither) 신호의 비율이 일정하도록 상기 솔레노이드에 공급되는 전압을 제어하는 제어부를 포함하고, 상기 제어부는, 구동 스위치 및 상기 제1 다이오드 및 상기 솔레노이드와 연결되어, 상기 구동 스위치의 스위칭에 따라, 상기 솔레노이드에 저장된 에너지를 환류시키는 제2 다이오드를 포함한다.VFS frequency control apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the technical problem, a power supply for supplying a DC power, a solenoid receiving a DC voltage from the power supply, connected to the power supply and stored in the solenoid A pulse width modulation (PWM) signal of a current flowing through the solenoid and a dither added to the PWM signal using a first diode for refluxing energy, an observer for monitoring the voltage frequency of the solenoid, and the observed solenoid voltage frequency And a controller configured to control a voltage supplied to the solenoid such that a ratio of a dither signal is constant, wherein the controller is connected to a driving switch, the first diode, and the solenoid, and according to switching of the driving switch. A second to reflux the energy stored in the solenoid It includes a diode.
일 실시 예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 구동 스위치를 오프 상태로 제어하여 상기 솔레노이드에 흐르는 전류가 폐루프를 형성하도록 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the controller may control the driving switch to be in an off state so that a current flowing through the solenoid forms a closed loop.
일 실시 예에 따르면, 상기 관측부는, 상기 구동 스위치의 접지되지 않은 일단과 연결되며, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류가 폐루프를 형성할 경우, 기 설정된 범위 내에서 상기 솔레노이드에 흐르는 전압 주파수의 라이징 엣지를 측정할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the observation unit is connected to an ungrounded end of the driving switch, and when the current flowing through the solenoid forms a closed loop, the rising edge of the voltage frequency flowing through the solenoid within a preset range. It can be measured.
일 실시 예에 따르면, 상기 제1 다이오드는, 상기 캐소드 단이 상기 전원 공급부 및 상기 솔레노이드와 연결되며, 프리 휠링 다이오드(FREE WHEELING DIODE) 일 수 있다.According to one embodiment, the first diode, the cathode terminal is connected to the power supply and the solenoid, may be a free wheeling diode (FREE WHEELING DIODE).
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 다이오드는, 기 설정된 임계전압의 항복 전압(BREAKDOWN VOLTAGE)을 가지는 제너 다이오드(ZENER DIODE)일 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the second diode may be a zener diode having a breakdown voltage of a predetermined threshold voltage.
일 실시 예에 따르면, 상기 제2 다이오드는, 복수 개의 제2 다이오드를 포함하며, 상기 복수 개의 제2 다이오드가 병렬 연결될 수 있다.According to an embodiment, the second diode may include a plurality of second diodes, and the plurality of second diodes may be connected in parallel.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 제2 다이오드는, 일단이 상기 제1 다이오드의 애노드 단과 연결되며, 타단이 상기 구동 스위치 단자와 연결되며, 각각 상이한 항복 전압을 가질 수 있다.According to one embodiment, the plurality of second diodes, one end is connected to the anode end of the first diode, the other end is connected to the drive switch terminal, each may have a different breakdown voltage.
일 실시 예에 따르면, 상기 구동 스위치는, 상기 솔레노이드의 일단과 상기 제2 다이오드의 캐소드 단에 연결되며, 상기 제2 다이오드의 온/오프를 결정할 수 있다.According to one embodiment, the driving switch is connected to one end of the solenoid and the cathode end of the second diode, it is possible to determine the on / off of the second diode.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 VFS 주파수 제어 방법은, 솔레노이드의 유압 제어 전류 값을 입력받는 단계, 상기 입력받은 전류 값에 대응되는 상기 솔레노이드의 전압 주파수를 모니터링하는 단계, 기 설정된 범위 내에서 상기 솔레노이드에 흐르는 전압 주파수의 라이징 엣지(Rising Edge) 개수를 측정하는 단계 및 상기 측정된 라이징 엣지 개수와 상기 솔레노이드의PWM(Pulse Width Modulation) 신호 및 상기 PWM 신호에 추가된 디더(Dither) 신호의 비율을 비교하여 상기 솔레노이드에 공급되는 전압을 제어하는 단계를 포함할 수 있다.VFS frequency control method according to another embodiment of the present invention for achieving the technical problem, the step of receiving a hydraulic control current value of the solenoid, monitoring the voltage frequency of the solenoid corresponding to the input current value Measuring a number of rising edges of a voltage frequency flowing through the solenoid within a preset range; and adding the measured number of rising edges, a pulse width modulation (PWM) signal of the solenoid, and a dither added to the PWM signal. And controlling the voltage supplied to the solenoid by comparing the ratio of the signals.
일 실시 예에 따르면, 상기 비율이 상기 측정된 라이징 엣지의 개수보다 큰 경우, 상기 솔레노이드와 병렬 연결된 다이오드를 동작시키는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment, when the ratio is larger than the measured number of rising edges, the method may further include operating a diode connected in parallel with the solenoid.
일 실시 예에 따르면, 상기 전압 주파수를 측정하는 단계는, 상기 솔레노이드로 흐르는 전류가 폐루프를 형성할 경우, 상기 솔레노이드의 전압 주파수를 측정할 수 있다.According to an embodiment, in the measuring of the voltage frequency, when the current flowing in the solenoid forms a closed loop, the voltage frequency of the solenoid may be measured.
일 실시 예에 따르면, 상기 다이오드는, 복수 개의 병렬 연결되는 제너 다이오드를 포함하고, 상기 복수 개의 제너 다이오드는 각각 상이한 항복 전압을 가지고 동작할 수 있다.According to an embodiment, the diode may include a plurality of zener diodes connected in parallel, and the plurality of zener diodes may operate with different breakdown voltages, respectively.
일 실시 예에 따르면, 상기 복수 개의 다이오드를 동작시키는 단계는, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류의 PWM 신호 및 상기 PWM 신호에 추가된 디더 신호의 비율이 일정한 값에 도달하도록 상기 복수 개의 다이오드를 선택적으로 제어할 수 있다.According to an embodiment of the present disclosure, the operating of the plurality of diodes may include selectively controlling the plurality of diodes such that a ratio of a PWM signal of a current flowing through the solenoid and a dither signal added to the PWM signal reaches a constant value. Can be.
일 실시 예에 따르면, 상기 기 설정된 범위는, 상기 디더 신호의 주파수 개수를 포함하고, 상기 비율을 비교하여 상기 솔레노이드에 공급되는 전압을 제어하는 단계는, 상기 라이징 엣지의 개수에서 상기 디더 신호의 주파수 개수를 나눈 값과 상기 비율을 비교할 수 있다. According to an embodiment of the present disclosure, the preset range includes the number of frequencies of the dither signal, and comparing the ratios and controlling the voltage supplied to the solenoid may include a frequency of the dither signal at the number of rising edges. The ratio divided by the number can be compared.
상기와 같은 본 발명에 따르면, VFS 주파수 제어 장치의 회로를 변경하여 솔레노이드에 흐르는 전류 감소 시간을 줄여 PWM 주파수 특성이 맞춰지는 효과가 있다. According to the present invention as described above, it is possible to change the circuit of the VFS frequency control device to reduce the current reduction time flowing through the solenoid to match the PWM frequency characteristics.
또한, PWM 주파수 특성이 정확히 맞춰져, 솔레노이드를 이용하여 생성되는 유압의 히스테리시스 특성 및 반응성이 향상되는 효과가 있다.In addition, the PWM frequency characteristics are precisely matched, thereby improving the hysteresis characteristics and responsiveness of the hydraulic pressure generated using the solenoid.
또한, 솔레노이드의 PWM 주파수를 지속적으로 모니터링하여 PWM 주파수의 오류를 검출하고, 더욱 빠르게 솔레노이드를 안정화하는 효과가 있다. In addition, by continuously monitoring the PWM frequency of the solenoid to detect the error of the PWM frequency, it has the effect of stabilizing the solenoid faster.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해 될 수 있을 것이다.Effects of the present invention are not limited to the above-mentioned effects, and other effects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 종래의 VFS주파수 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 2는 도 1에 따른 솔레노이드의 듀얼 주파수를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VFS주파수 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VFS주파수 제어 방법을 나타낸 순서도이다.
도 5는 VFS주파수 제어 곡선의 구성을 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VFS주파수 제어 장치에서의 전류 흐름을 나타낸 도면이다. 1 is a view showing the configuration of a conventional VFS frequency control device.
FIG. 2 is a diagram illustrating dual frequencies of the solenoid according to FIG. 1.
3 is a view showing the configuration of the VFS frequency control apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a flowchart illustrating a VFS frequency control method according to an embodiment of the present invention.
5 is a view showing the configuration of the VFS frequency control curve.
6 is a view showing the current flow in the VFS frequency control apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them will be apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but can be implemented in various forms, and only the embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and the general knowledge in the art to which the present invention pertains. It is provided to fully convey the scope of the invention to those skilled in the art, and the present invention is defined only by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. Unless otherwise defined, all terms (including technical and scientific terms) used in the present specification may be used in a sense that can be commonly understood by those skilled in the art.
또한, 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다.In addition, terms that are defined in a commonly used dictionary are not ideally or excessively interpreted unless they are specifically defined clearly. The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. In this specification, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase.
명세서에서 사용되는 "포함한다 (comprises)" 및/또는 "포함하는 (comprising)"은 언급된 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성 요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.As used herein, “comprises” and / or “comprising” refers to a component, step, operation and / or element that is mentioned in the presence of one or more other components, steps, operations and / or elements. Or does not exclude additions.
본 발명을 설명하기에 앞서 VFS(Variable Force solenoid)는 차량 내에서 변속을 가능하게 만들어주는 부하이며, 이는 제어 IC에 의해 조절될 수 있다. 또한, VFS를 이용하여 생성되는 유압으로 변속단이 결정될 수 있다.Prior to describing the present invention, a variable force solenoid (VFS) is a load that enables shifting in a vehicle, which can be controlled by a control IC. In addition, the shift stage may be determined by the hydraulic pressure generated using the VFS.
이하, 본 발명에 대하여 첨부된 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 종래의 VFS주파수 제어 장치의 구성을 나타낸 도면이고, 도 2는 도 1에 따른 솔레노이드의 듀얼 주파수를 나타낸 도면이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 종래의 VFS주파수 제어 장치는 전원 공급부(11), 솔레노이드(21), 제1 다이오드(31) 및 제어부(51)를 포함할 수 있다.1 is a view showing the configuration of a conventional VFS frequency control device, Figure 2 is a view showing the dual frequency of the solenoid according to FIG. 1 and 2, the conventional VFS frequency control apparatus may include a
제어부(51)에 구비된 구동 스위치(51a)를 온(on)하게 되면, 전원 공급부(11)에서 제공되는 직류 전압이 전체 회로를 도통하면서 솔레노이드(21)의 인덕턴스를 충전하게 되고, 오프(off)하는 순간 제1 다이오드(31)에 의해 남아있는 에너지가 환류하게 된다. 보다 구체적으로 남아있는 에너지는 솔레노이드(21) 인덕턴스에 저장된 1/2LI2만큼의 에너지를 의미할 수 있다. When the
이때 제어부(51)는 TCU(Transmission Control Unit, 변속 제어 유닛)의 로우 사이드 스위치(Low side switch)를 사용하여 솔레노이드(21)에 흐르는 전류량을 이용하여 유압을 조절하고, 운전자가 지정한 주행 상태에서 적절한 기어 단이 성립되도록 변속기의 유압 시스템을 제어하는 기능을 수행한다. 이때, 로우 사이드 스위치는 유압을 제어하기 위해 정확한 타깃 전류를 유지하는 기능을 수행한다.At this time, the
그러나 도 1과 같은 VFS주파수 제어 장치의 경우, 변속기의 성능을 향상하기 위해 장착된 더 높은 용량의 솔레노이드 인덕턴스를 장착하게 되면, VFS 주파수 제어 장치의 방전 시, 내부에 흐르는 전류가 감소하는 시간 지연이 발생하게 된다.However, in the case of the VFS frequency control device as shown in FIG. 1, when a higher capacity solenoid inductance is installed to improve the performance of the transmission, a time delay in which the current flowing therein decreases during discharge of the VFS frequency control device. Will occur.
즉, 도 2의 듀얼 주파수 구성에서 하나의 디더 주파수(D1)에서 구동 스위치(51a)가 온 되어있는 시간(T1) 동안 솔레노이드의 PWM 주파수 범위 내에서 온/오프를 반복해서 수행하면서 전류 값의 최고점에 도달한다.That is, in the dual frequency configuration of FIG. 2, the highest point of the current value is repeatedly performed on / off within the PWM frequency range of the solenoid for the time T1 when the driving
하지만, 구동 스위치(51a)가 오프 되어있는 시간(T2) 동안 솔레노이드(21)의 인덕턴스가 방전되는 시간만큼의 지연이 생겨 제어부(52)는 기 설정된 주파수, 즉 시간(T2) 안에 PWM 주파수를 맞추지 못할 것으로 판단하고, 자체적으로 종료하게 된다.However, there is a delay as long as the inductance of the
또한, 고객이 요구하는 전류 값의 최고점 및 최저점의 폭(P)과 이에 대응되는 하나의 디더 주파수(D1) 안에 설정된 PWM 주파수 값을 종래의 VFS 주파수 제어 장치를 이용하여 맞힐 수 없게 된다. In addition, the width P of the highest and lowest points of the current value required by the customer and the corresponding PWM frequency value set in one dither frequency D1 cannot be matched using a conventional VFS frequency control device.
이에 따라, 로우 사이드 스위치는 정확한 타깃 전류를 유지할 수 없어 변속기의 성능이 떨어지게 된다.As a result, the low side switch cannot maintain the correct target current, resulting in poor transmission performance.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VFS주파수 제어 장치(1)의 구성을 나타낸 도면이다. 도 3을 참조하면, VFS 주파수 제어 장치(1)는 전원 공급부(12), 솔레노이드(22), 제1 다이오드(32), 관측부(40) 및 제어부(52)를 포함할 수 있으며 기타 본 발명의 목적을 달성함에 있어서 요구되는 부가적인 구성들 역시 더 포함할 수 있다. 3 is a view showing the configuration of the VFS frequency control device 1 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 3, the VFS frequency control device 1 may include a
한편, 이하의 설명에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VFS 주파수 제어 장치(1)가 포함하는 구성들에 대하여 개별적으로 설명하겠으나, 이는 구성들에 대한 하나의 실시 예일 뿐이며, 어느 한 구성과 다른 구성이 병합된 구성으로 구현될 수 있음은 물론이다. Meanwhile, in the following description, the components included in the VFS frequency control device 1 according to an embodiment of the present invention will be described separately, but this is only one embodiment of the configurations, and is different from any one configuration. Of course, this can be implemented in a merged configuration.
전원 공급부(12)는 솔레노이드(22)의 구동에 필요한 직류 전원을 공급하는 기능을 수행한다. 전원 공급부(12)는 차량의 배터리일 수 있으며, 배터리에 저장된 에너지를 이용하여 9~16V 사이의 직류 전원을 공급할 수 있다.The
솔레노이드(22)는 내부 코일에 인가되는 직류 전원에 따라 개폐되는 솔레노이드 밸브를 포함할 수 있다. 솔레노이드 밸브의 코일에 전원이 인가되면 플런저가 열리고, 인가된 전원이 차단되면 플런저가 닫히면서 솔레노이드 밸브의 개폐가 제어될 수 있다.The
제1 다이오드(32)는 전원 공급부(12)와 연결되어 솔레노이드(22)에 저장된 에너지를 환류시킬 수 있는바, 제1 다이오드(32)는 프리 휠링 다이오드(FREE WHEELING DIODE)일 수 있다.The
그에 따라, 솔레노이드(22)에 충전된 전압이 방전되는 경우, 제1 다이오드(32)는 잔류 전압이 전원 공급부(12) 쪽으로 흐르는 것을 방지할 수 있다.Accordingly, when the voltage charged in the
또한, 제1 다이오드(32)는 캐소드 단이 전원 공급부(12) 및 솔레노이드(22)와 연결되며, 솔레노이드(22)와는 병렬 연결될 수 있다.In addition, the cathode of the
관측부(40)는 솔레노이드(22)에 흐르는 전압 주파수를 모니터링할 수 있다. 관측부(40)는 후술하게 될 구동 스위치(52a)의 접지되지 않은 일단과 연결되며, 전류의 흐름에 따라, 솔레노이드(22)에 흐르는 전압 주파수의 구체적인 분석을 수행할 수 있다.The
제어부(52)는 관측부(40)에 의해 관측된 솔레노이드(22)의 전압 주파수를 이용하여, 솔레노이드(22) 구동을 위한 목표 전류에 대응되는 전류의 PWM 신호 및 PWM 신호에 추가된 디더 신호의 비율이 일정하도록 제어할 수 있다.The
이러한 제어 기능을 수행하기 위해 제어부(52)는 구동 스위치(52a) 및 제1 다이오드(32), 솔레노이드(22)와 연결되는 제2 다이오드(60)를 포함할 수 있다.To perform this control function, the
보다 구체적으로, 구동 스위치(52a)는 솔레노이드(22)의 일단과 제2 다이오드(60)의 캐소드 단에 연결되며, 턴-온(Turn-On) 및 턴-오프(Turn-Off)를 통하여 제2 다이오드(60)에 흐르는 전류를 제어할 수 있다. 이러한 구동 스위치(52a)는 MOSFET(Metal Oxide Silicon Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor), IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor) 등 다양한 트랜지스터를 이용하여 구현될 수 있다.More specifically, the driving
또한, 제2 다이오드(60)는, 기 설정된 임계전압의 항복 전압(Breakdown voltage)을 가지는 제너 다이오드(Zener Diode) 일 수 있으며, 복수 개가 상이한 항복 전압을 가지고 배치될 수 있다. 그에 따라, 복수 개의 제2 다이오드(60)는 병렬 연결되고, 일단이 제1 다이오드(32)의 애노드 단에, 타 단이 구동 스위치(52a) 단자에 연결될 수 있다. In addition, the
제어부(52)는 관측부(40)의해 관측된 PWM 신호 및 PWM 신호에 추가된 디더 신호의 비율을 비교하여, 기 설정된 비율에서 벗어나는 경우, 구동 스위치(52a)를 스위칭하여 복수 개의 제2 다이오드(60)의 온/오프를 제어할 수 있다. 그에 따라, 솔레노이드(22)에 저장된 에너지가 환류될 수 있다.The
또한, 제어부(52)는 구동 스위치(52a)를 오프 상태로 제어하여 솔레노이드에 흐르는 전류가 폐루프를 형성하도록 제어할 수 있다. 그에 따라, 관측부(40)가 기 설정된 범위 내에서 솔레노이드(22)에 흐르는 전압 주파수의 라이징 엣지를 측정할 수 있다.In addition, the
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 VFS주파수 제어 방법을 나타낸 순서도이고, 도 5는 VFS주파수 제어 곡선의 구성을 나타낸 도면이며, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 VFS주파수 제어 장치(1)에서의 전류 흐름을 나타낸 도면이다.4 is a flowchart illustrating a VFS frequency control method according to an embodiment of the present invention, Figure 5 is a view showing the configuration of the VFS frequency control curve, Figure 6 is a VFS frequency control device according to an embodiment of the present invention ( A diagram showing the current flow in 1).
도 4 내지 도 6을 참조하면, 제어부(52)가 솔레노이드(22)의 유압 제어 전류 값을 입력 받는다(S410). 차량에는 복수 개의 솔레노이드가 구비되고, 복수 개의 솔레노이드에 특정 값의 전류량이 공급되면, 변속단이 결정될 수 있다. 그에 따라, 제어부(52)는 외부로부터 변속단을 결정하기 위한 복수 개의 솔레노이드(22)의 유압 제어 전류 값을 입력 받을 수 있다.4 to 6, the
관측부(40)는 입력받은 전류 값에 대응되는 솔레노이드(22)의 전압 주파수를 모니터링한다(S420). 도 5에 도시된 바와 같이, 전압 주파수는 PWM 주파수(A)에 가변 진폭을 갖도록 디더 주파수(B)가 추가된 듀얼 주파수일 수 있다. 아울러, 디더 주파수의 진폭(C)은, 솔레노이드(22)에 흐르는 전류 곡선의 크기로, 진폭(C)이 클수록 솔레노이드(22)의 유압 히스테리시스 특성이 좋아질 수 있다.The
솔레노이드(22)의 전압 주파수를 모니터링 하는 동안, 구동 스위치(52a)에 의해, 솔레노이드(22)로 흐르는 전류가 폐루프를 형성할 경우, 관측부(40)는 기 설정된 범위 내에서 솔레노이드(22)에 흐르는 전압 주파수의 라이징 엣지 개수를 측정한다(S430).While the voltage frequency of the
여기서, 기 설정된 범위는 도 5에서 나타난 디더 신호의 주파수 개수(D)를 의미할 수 있으며, 주파수 개수(D)는 VFS 주파수 제어 장치(1)의 신뢰성을 높이기 위해, 그 값을 크게 설정할 수 있다.Here, the preset range may mean the frequency number D of the dither signal shown in FIG. 5, and the frequency number D may be set to a large value in order to increase the reliability of the VFS frequency control device 1. .
제어부(52)가 측정된 라이징 엣지(Rising Edge) 개수(M)와 솔레노이드(22)의 PWM신호 및 PWM 신호에 추가된 디더 신호의 비율(N)을 비교하여, M≥0.9N인지 판단한다(S440). 이때, 비교하기 위한 라이징 엣지의 개수(M)는, 기 설정된 범위의 디더 신호의 주파수 개수(D)로 측정된 라이징 엣지 개수를 나눈 값일 수 있다. 예를 들어, 제어부(52) 주파수 개수(D)가 1인 경우, 측정된 라이징 엣지 개수를 추가적인 계산 없이 비교 값으로 설정할 수 있다.The
계산된 라이징 엣지 개수(M)는 디더 신호의 주파수 주기를 PWM 신호의 주파수 주기로 나눈 값, 즉 비율(N)과 비교될 수 있으며, 보다 구체적으로, 디더 신호의 비율(N)은 솔레노이드(22)에 흐르는 전류의 하나의 디더 신호에서 바람직하게 나와야 하는 PWM 신호의 비율일 수 있다. The calculated number of rising edges M may be compared with the frequency period of the dither signal divided by the frequency period of the PWM signal, that is, the ratio N. More specifically, the ratio N of the dither signal is the
또한, 제어부(52)는 구체적인 제어 전류량을 결정하기 위해, 바람직한 비율(N)을 백분위 퍼센트로 곱하고, 이를 계산된 라이징 엣지의 개수(M)와 비교할 수 있다.In addition, the
앞서 언급한 바와 같이, 계산된 라이징 엣지 개수(M)가 바람직한 디더 신호의 비율(N)에 0.9를 곱한 값보다 큰 경우, 즉 바람직한 디더 신호의 비율에서 90% 이상의 값을 만족하면, 솔레노이드(22)의 전압 주파수가 정상이라고 판단하고 종료할 수 있다.As mentioned above, if the calculated rising edge number M is greater than the ratio N of the preferred dither signals multiplied by 0.9, i.e., satisfies a value of 90% or more in the ratio of the preferred dither signals, the
한편, 더 높은 인덕턴스 용량을 가지는 솔레노이드를 장착하게 되면, VFS 주파수 제어 장치(1)의 방전 시, 내부에 흐르는 전류가 감소하는 시간 지연이 발생하게 된다. 이때, 지연되는 시간이 증가할수록, 제어부(52)가 자체적으로 솔레노이드(22)의 구동을 종료시키는 시간이 빨라지고, 측정되는 라이징 엣지 개수(M)가 감소하게 된다.On the other hand, when a solenoid having a higher inductance capacity is mounted, a time delay occurs in which the current flowing inside the VFS frequency controller 1 decreases during discharge. At this time, as the delay time increases, the time for the
그에 따라, 다양한 인덕턴스 용량을 가지는 솔레노이드의 바람직한 전압 주파수를 제어하기 위해, 라이징 엣지 개수(M) 및 바람직한 디더 신호의 비율(N)을 비교하는 과정을 복수 개의 단계로 나눌 수 있다.Accordingly, in order to control the desired voltage frequency of the solenoid having various inductance capacities, a process of comparing the number of rising edges M and the ratio N of the preferred dither signals may be divided into a plurality of steps.
구체적으로, 제어부(52)는 계산된 라이징 엣지 개수(M)가 바람직한 디더 신호의 비율(N)의 80% 이상 90% 미만, 50% 이상 80% 미만, 30% 이상 50% 미만, 10% 이상 30% 미만 인지 판단하는 과정을 거치고(S441, S443, S445, S447), 이에 대응되는 다이오드를 동작시킨다(S451, S453, S455, S457).Specifically, the
여기서 다이오드는, 각각이 상이한 항복 전압을 가지는 제너 다이오드일 수 있으며, 제어부(52)가 인식할 수 있는 2진수 형태의 식별 번호가 부여될 수 있다. 실시예에 따라, 각각 00. 01, 10, 10번의 제너 다이오드가 동작하게 된다.Here, the diode may be a zener diode, each having a different breakdown voltage, and may be given an identification number in binary form that the
따라서, 라이징 엣지 개수(M)와 바람직한 디더 신호의 비율(N)을 비교하여 백분위 퍼센트에 따른 제너 다이오드를 동작시킴에 따라, 솔레노이드(22)의 인덕턴스가 방전해야 하는 전압값이 전원 공급부(12)가 가진 전압값보다 더 큰 값으로 상승하게 되고, 전류가 빨리 감소하여 전류 지연 시간을 줄일 수 있다.Accordingly, as the zener diode is operated according to the percentile by comparing the number of rising edges (M) and the ratio (N) of the desired dither signal, the voltage value that the inductance of the
한편, 계산된 라이징 엣지 개수(M)가 바람직한 디더 신호의 비율(N)의 10% 미만인 경우, 제어부(52)는 VFS주파수 제어 장치(1)의 동작을 종료시킬 수 있으며, 솔레노이드(22)의 인덕턴스 용량에 맞는 다이오드를 추가로 설치할 수 있다. On the other hand, if the calculated number of rising edges M is less than 10% of the desired ratio N of the dither signals, the
도 4에 도시된 바와 같이, 기 설정된 복수 개의 백분위 퍼센트 계산과정은 전류 지연 감쇠 회로 선택 과정과 대응될 수 있다. 보다 구체적으로 예를 들면, 00번의 제너 다이오드(61)는 17V의 항복 전압을 가지고, 01번의 제너 다이오드(63)는 20V의 항복 전압, 10번의 제너 다이오드(65)는 25V의 항복 전압, 11번의 제너 다이오드(67)는 30V의 항복 전압을 가질 수 있다.As shown in FIG. 4, a preset plurality of percentile calculation processes may correspond to a current delay attenuation circuit selection process. More specifically, for example, the
이때, 제어부(52)에서 비교한 바람직한 비율(N)에 30%를 곱한 값이 계산된 라이징 엣지 개수 값(M)보다 작을 경우, 구동 스위치(52a)는 10번의 제너 다이오드(65)를 동작시킬 수 있다.At this time, when the value obtained by multiplying the desired ratio N by the
도 6에 도시된 바와 같이, 10번의 제너 다이오드(65)가 동작하게 되면, 10번의 제너 다이오드(65)를 따라 솔레노이드(22)에 흐르는 전류가 폐루프를 형성할 수 있다. 그에 따라, 솔레노이드(22)의 인덕턴스가 방전해야 하는 전압값이 전원 공급부(12)가 가진 전압값보다 더 큰 값으로 상승하게 되고, 전류가 빨리 감소하여 전류 지연 시간을 줄일 수 있다. As shown in FIG. 6, when the tenth zener diode 65 operates, a current flowing through the
앞서 언급한 제어부(52)가 계산하게 되는 백분위 퍼센트와 이에 대응되는 제너 다이오드의 항복 전압값은 본 발명의 설명 편의를 위한 것이며, 사용자의 설정에 따라 알맞게 설정할 수 있다.The above-described percentile percentage calculated by the
또한, 복수 개의 다이오드(61, 63, 65, 76)의 온/오프를 제어하여 동작시키는 과정은, 솔레노이드(22)에 흐르는 전류의 PWM 신호 및 상기 PWM 신호에 추가된 디더 신호의 비율이 일정한 값에 도달할 때까지 즉, 솔레노이드(22)에 충전된 에너지가 모두 소진되어 전류 지연이 일어나지 않을 때까지 수행될 수 있다.In addition, the process of controlling the on / off of the plurality of
다시 말해서, 관측부(40)가 모니터링하는 솔레노이드(22)의 듀얼 주파수에서 구동 스위치(52a)에 의해 전원 공급이 오프 되어 있는 시간(T2) 동안, 하나의 디더 주파수에서 정해진 비율의 PWM 신호가 나타날 때까지, 제어부(52)는 복수 개의 제너 다이오드를 선택적으로 제어하여 전류량을 조절할 수행할 수 있다.In other words, during a time T2 when the power supply is turned off by the
이렇게, 솔레노이드(22)에 흐르는 전류의 듀얼 주파수를 정확한 타깃에 맞게 조절함으로써, 솔레노이드(22) 유압의 히스테리시스 특성 및 반응성이 좋아질 수 있다. 또한, PWM 신호의 소멸 없이 고객이 요구하는 더 높은 전류 진폭 값을 제공할 수 있다. Thus, by adjusting the dual frequency of the current flowing in the
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may implement the present invention in other specific forms without changing the technical spirit or essential features thereof. I can understand that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive.
1: VFS주파수 제어 장치
11, 12: 전원 공급부
21, 22: 솔레노이드
31, 32: 제1 다이오드
40: 관측부
51, 52: 제어부
51a, 52a: 구동 스위치
60: 제2 다이오드1: VFS frequency control device
11, 12: power supply
21, 22: solenoid
31, 32: first diode
40: observation unit
51, 52: control unit
51a, 52a: drive switch
60: second diode
Claims (14)
상기 전원 공급부로부터 직류 전압을 공급받는 솔레노이드;
상기 전원 공급부와 연결되어 상기 솔레노이드에 저장된 에너지를 환류시키는 제1 다이오드;
상기 솔레노이드에 흐르는 전압 주파수를 모니터링하는 관측부; 및
상기 관측된 솔레노이드 전압 주파수를 이용하여, 상기 솔레노이드 에 흐르는 전류의 PWM(Pulse Width Modulation) 신호 및 상기 PWM 신호에 추가된 디더(Dither) 신호의 비율이 일정하도록 상기 솔레노이드에 공급되는 전압을 제어하는 제어부; 를 포함하고,
상기 제어부는,
구동 스위치; 및
상기 제1 다이오드 및 상기 솔레노이드와 연결되어, 상기 구동 스위치의 스위칭에 따라, 상기 솔레노이드에 저장된 에너지를 환류시키는 제2 다이오드;
를 포함하는 VFS주파수 제어 장치.A power supply for supplying DC power;
A solenoid receiving a DC voltage from the power supply unit;
A first diode connected to the power supply to reflux energy stored in the solenoid;
An observation unit for monitoring a voltage frequency flowing through the solenoid; And
A control unit for controlling the voltage supplied to the solenoid such that the ratio of the pulse width modulation (PWM) signal of the current flowing through the solenoid and the dither signal added to the PWM signal is constant using the observed solenoid voltage frequency. ; Including,
The control unit,
Drive switch; And
A second diode connected to the first diode and the solenoid and configured to reflux energy stored in the solenoid according to switching of the driving switch;
VFS frequency control device comprising a.
상기 제어부는,
상기 구동 스위치를 오프 상태로 제어하고, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류가 폐루프를 형성하여, 상기 솔레노이드를 구동시키도록 제어하는,
VFS주파수 제어 장치. The method of claim 1,
The control unit,
Controlling the drive switch to an off state and controlling the current flowing through the solenoid to form a closed loop to drive the solenoid,
VFS frequency control device.
상기 관측부는,
상기 구동 스위치의 접지되지 않은 일단과 연결되며, 상기 솔레노이드에 흐르는 전류가 폐루프를 형성할 경우, 기 설정된 범위 내에서 상기 솔레노이드에 흐르는 전압 주파수의 라이징 엣지를 측정하는,
VFS주파수 제어 장치. The method of claim 2,
The observation unit,
When the current flowing through the solenoid forms a closed loop, the rising edge of the voltage frequency flowing through the solenoid is measured within a preset range.
VFS frequency control device.
상기 제1 다이오드는,
캐소드 단이 상기 전원 공급부 및 상기 솔레노이드와 연결되며,
프리 휠링 다이오드(FREE WHEELING DIODE) 인,
VFS주파수 제어 장치. The method of claim 1,
The first diode,
A cathode end is connected to the power supply and the solenoid,
FREE WHEELING DIODE IN,
VFS frequency control device.
상기 제2 다이오드는,
기 설정된 임계전압의 항복 전압(BREAKDOWN VOLTAGE)을 가지는 제너 다이오드(ZENER DIODE)인,
VFS주파수 제어 장치. The method of claim 1,
The second diode,
ZENER DIODE, which has a breakdown voltage (BREAKDOWN VOLTAGE) of a preset threshold voltage,
VFS frequency control device.
상기 제2 다이오드는,
복수 개의 제2 다이오드를 포함하며, 상기 복수 개의 제2 다이오드가 병렬 연결되는,
VFS 주파수 제어 장치. The method of claim 5,
The second diode,
It includes a plurality of second diodes, the plurality of second diodes are connected in parallel,
VFS frequency control device.
상기 복수 개의 제2 다이오드는,
일단이 상기 제1 다이오드의 애노드 단과 연결되며, 타단이 상기 구동 스위치 단자와 연결되며,
각각 상이한 항복 전압을 가지는,
VFS 주파수 제어 장치. The method of claim 6,
The plurality of second diodes,
One end is connected to the anode end of the first diode, the other end is connected to the driving switch terminal,
Each having a different breakdown voltage,
VFS frequency control device.
상기 구동 스위치는,
상기 솔레노이드의 일단과 상기 제2 다이오드의 캐소드 단에 연결되며, 상기 제2 다이오드의 온/오프를 결정하는,
VFS주파수 제어 장치. The method of claim 1,
The drive switch,
Is connected to one end of the solenoid and the cathode end of the second diode, and determines on / off of the second diode,
VFS frequency control device.
상기 입력받은 전류 값에 대응되는 상기 솔레노이드의 전압 주파수를 모니터링하는 단계;
기 설정된 범위 내에서 상기 솔레노이드에 흐르는 전압 주파수의 라이징 엣지(Rising Edge) 개수를 측정하는 단계; 및
상기 측정된 라이징 엣지 개수와 상기 솔레노이드의PWM(Pulse Width Modulation) 신호 및 상기 PWM 신호에 추가된 디더(Dither) 신호의 비율을 비교하여 상기 솔레노이드에 공급되는 전압을 제어하는 단계;
를 포함하는 VFS 주파수 제어 방법.Receiving a hydraulic control current value of the solenoid;
Monitoring the voltage frequency of the solenoid corresponding to the input current value;
Measuring the number of rising edges of a voltage frequency flowing through the solenoid within a preset range; And
Controlling the voltage supplied to the solenoid by comparing the measured number of rising edges with a ratio of a pulse width modulation (PWM) signal of the solenoid and a dither signal added to the PWM signal;
VFS frequency control method comprising a.
상기 비율이 상기 측정된 라이징 엣지의 개수보다 큰 경우, 상기 솔레노이드와 병렬 연결된 다이오드를 동작시키는 단계;
를 더 포함하는 VFS 주파수 제어 방법.The method of claim 9,
If the ratio is greater than the measured number of rising edges, operating a diode connected in parallel with the solenoid;
VFS frequency control method further comprising.
상기 전압 주파수를 측정하는 단계는,
상기 솔레노이드로 흐르는 전류가 폐루프를 형성할 경우, 상기 솔레노이드의 전압 주파수를 측정하는,
VFS 주파수 제어 방법.The method of claim 9,
Measuring the voltage frequency,
When the current flowing to the solenoid forms a closed loop, measuring the voltage frequency of the solenoid,
How to control VFS frequency.
상기 다이오드는, 복수 개의 병렬 연결되는 제너 다이오드를 포함하고,
상기 복수 개의 제너 다이오드는 각각 상이한 항복 전압을 가지고 동작하는,
VFS 주파수 제어 방법. The method of claim 10,
The diode includes a plurality of zener diodes connected in parallel,
The plurality of zener diodes operate with different breakdown voltages, respectively
How to control VFS frequency.
상기 복수 개의 다이오드를 동작시키는 단계는,
상기 솔레노이드에 흐르는 전류의 PWM 신호 및 상기 PWM 신호에 추가된 디더 신호의 비율이 일정한 값에 도달하도록 상기 복수 개의 다이오드를 선택적으로 제어하는,
VFS 주파수 제어 방법. The method of claim 12,
Operating the plurality of diodes,
Selectively controlling the plurality of diodes such that a ratio of a PWM signal of a current flowing through the solenoid and a dither signal added to the PWM signal reaches a constant value,
How to control VFS frequency.
상기 기 설정된 범위는, 상기 디더 신호의 주파수 개수를 포함하고,
상기 비율을 비교하여 상기 솔레노이드에 공급되는 전압을 제어하는 단계는, 상기 라이징 엣지의 개수에서 상기 디더 신호의 주파수 개수를 나눈 값과 상기 비율을 비교하는,
VFS 주파수 제어 방법.
The method of claim 9,
The preset range includes the number of frequencies of the dither signal,
The controlling of the voltage supplied to the solenoid by comparing the ratio may include comparing the ratio with a value obtained by dividing the number of frequencies of the dither signal by the number of rising edges.
How to control VFS frequency.
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---|---|---|---|
KR1020170169316A KR101978250B1 (en) | 2017-12-11 | 2017-12-11 | Method and apparatus for controlling vfs frequency |
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Citations (3)
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---|---|---|---|---|
US6067490A (en) * | 1997-03-18 | 2000-05-23 | Tokico, Ltd. | Suspension control apparatus utilizing a PWM type proportional solenoid valve |
KR20090010067A (en) | 2006-04-26 | 2009-01-28 | 액셀리스 테크놀러지스, 인크. | Methods and systems for trapping ion beam particles and focusing an ion beam |
US7653360B2 (en) * | 2004-08-06 | 2010-01-26 | Murata Manufacturing Co., Ltd. | High-frequency composite component |
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2017
- 2017-12-11 KR KR1020170169316A patent/KR101978250B1/en active
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