KR102372399B1 - 솔레노이드 밸브의 제어 장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 솔레노이드 밸브의 제어 장치에 관한 것으로서, 인가되는 전류에 의해 감쇠력이 제어되는 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브의 일 단자와 전원 단자 사이에 접속되는 제1 스위치, 및 상기 솔레노이드 밸브의 타 단자와 접지 단자 사이에 접속되는 제2 스위치를 포함하여 상기 솔레노이드 밸브로 인가되는 전류를 제어하는 스위치부, 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 차별적으로 제어하여 상기 솔레노이드 밸브에서 발생하는 역기전력의 소모 속도를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
Description
본 발명은 솔레노이드 밸브의 제어 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 솔레노이드 밸브의 전류를 제어하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치에 관한 것이다.
일반적으로 자동차에 설치되는 서스펜션은 노면에서 전달되는 충격을 흡수하여 승차감을 향상시키거나 노면에 요철이 있을 경우에도 타이어의 접지력을 향상시켜 구동력 및 제동력을 확보하는 역할을 한다. 특히, 현재 출시되는 차량은 운전자의 안전 및 운전 편의를 위하여, 차량의 상태에 따라 핸들 조타 및 바퀴의 상하 진동을 적절하게 조절할 수 있는 연속댐핑제어(Continuous Damping Control; 이하 "CDC"라 함) 시스템을 탑재하고 있다.
CDC 시스템은 현가장치 중 하나로서, 차량에 장착된 4륜 댐퍼(Damper)의 감쇠력을 독립적으로 제어함으로써 주행 안정성 및 승차감을 향상시킨다. 이러한 CDC 시스템은 각 차륜의 상단에 부착된 상/하 가속도 센서를 이용하여 각각의 차륜의 거동을 측정하고 각각의 차륜을 독립적으로 제어한다. 또한, 차속 센서와 조향각 센서의 신호를 기준으로 운전자의 급조향 거동을 판단하여 각각의 차륜의 댐퍼 감쇠력을 제어한다. 이로써, 차량이 불규칙한 노면을 주행할 때 타이어 접지면에서의 수직 하중이 적절한 수준으로 유지되고, 선회, 제동, 구동시의 차량의 안정성이 확보된다. 아울러, 차량의 주행중에 발생되는 노면의 불규칙한 압력을 효과적으로 차단함으로써 승객에게 안락한 승차감과 운전 편의성을 제공해 준다.
일반적인 CDC 댐퍼 솔레노이드 밸브 구동 회로는 CDC 댐퍼 솔레노이드 밸브로 인가되는 전류를 제어하기 위한 HS FET(High Side Field Effect Transistor) 및 LS FET(Low Side Field Effect Transistor)을 포함한다. 솔레노이드 밸브에 전류가 흐르던 상태에서 솔레노이드 밸브의 감쇠력 제어를 위해 LS FET을 OFF 시켜 솔레노이드 밸브에 흐르는 전류를 0[A]로 제어하고자 할 경우, LS FET의 OFF에 의해 솔레노이드 밸브의 인덕터에는 매우 큰 역기전력이 발생하며, 인덕터에 발생한 역기전력은 솔레노이드 밸브에 흐르는 전류가 0[A]로 도달하는 시간을 지연시키기 때문에, 역기전력에 대한 소모 시간은 솔레노이드 밸브의 응답성을 결정하게 된다.
CDC 댐퍼 솔레노이드 밸브의 역기전력의 소모 속도와 관련한 솔레노이드 밸브의 구동 방식은 HS FET 및 LS FET에 대한 제어장치의 제어 방식에 따라 도 1에 도시된 Slow-Decay 방식과, 도 2에 도시된 Fast-Decay 방식으로 구분될 수 있다. 솔레노이드 밸브의 감쇠력 제어를 위해 LS FET을 OFF시키는 경우, 도 1의 Slow-Decay 방식에서 솔레노이드 밸브의 역기전력은 도 1의 전류 경로에 따라 비교적 늦은 속도로 소모되고, 도 2의 Fast-Decay 방식에서 솔레노이드 밸브의 역기전력은 도 2의 전류 경로에 따라 비교적 빠른 속도로 소모된다.
역기전력의 소모 속도는 CDC 댐퍼의 응답 성능과 CDC 댐퍼 솔레노이드 밸브 구동 회로의 발열 특성과 관련된다. 역기전력의 소모 속도를 증가시키면 CDC 댐퍼의 응답 성능은 향상되지만 CDC 댐퍼 솔레노이드 밸브 구동 회로의 발열로 인한 Thermal Shutdown 문제가 발생할 수 있고(이에 따라, 발열 특성 개선을 위한 추가적인 방열 설계, 및 스위칭 타임의 제한적인 FET 사용으로 인한 EMC 열화와 같은 부수적인 문제가 파생된다), 역기전력의 소모 속도를 감소시키면 CDC 댐퍼 솔레노이드 밸브 구동 회로의 발열 문제는 해소될 수 있으나 CDC 댐퍼의 응답 성능은 저하되게 될 수 있으며, 제어장치에서 LS FET에 대한 듀티 하한값 제한이 있을 경우 저전류 제어가 불가능한 문제점도 발생한다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 등록특허공보 제10-0917557호(2009.09.16. 공고)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 본 발명의 목적은 하나의 CDC 댐퍼 솔레노이드 밸브 구동 회로 제어 토폴로지를 통해 역기전력의 소모 속도를 능동적으로 조절함으로써 CDC 댐퍼의 응답 성능을 개선함과 동시에 구동 회로의 발열 문제를 저감시키고, 구동 회로의 발열이 발생하는 경우라도 별도의 방열 설계 없이 온도 적응형 보호 로직만을 통해 발열을 억제하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치는 인가되는 전류에 의해 감쇠력이 제어되는 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브의 일 단자와 전원 단자 사이에 접속되는 제1 스위치, 및 상기 솔레노이드 밸브의 타 단자와 접지 단자 사이에 접속되는 제2 스위치를 포함하여 상기 솔레노이드 밸브로 인가되는 전류를 제어하는 스위치부, 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 차별적으로 제어하여 상기 솔레노이드 밸브에서 발생하는 역기전력의 소모 속도를 조절하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 각각 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 PWM 제어 모드를 통해 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 차별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치로 인가되는 각 PWM 제어신호의 주파수 및 듀티 중 하나 이상을 상호 상이한 값으로 설정하여 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 차별적으로 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 역기전력의 소모 속도를 감소시키는 Slow-Decay 모드와, 상기 역기전력의 소모 속도를 증가시키는 Fast-Decay 모드로 구분하여 상기 역기전력의 소모 속도를 조절하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제1 스위치를 PWM ON 시키고 상기 제2 스위치가 PWM OFF 시킴으로써 상기 Slow-Decay 모드에 따라 상기 역기전력이 소모되도록 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치가 모두 PWM OFF 시킴으로써 상기 Fast-Decay 모드에 따라 상기 역기전력이 소모되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 제1 스위치로 인가되는 PWM 제어신호의 주파수를, 상기 제2 스위치로 인가되는 PWM 제어신호의 주파수보다 낮은 값으로 설정하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 상기 스위치부의 온도를 검출하는 온도 감지부를 더 포함하고, 상기 제어부는, 상기 온도 감지부에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 제1 기준온도를 초과하는 경우, 상기 제1 스위치로 High-Level 제어신호를 인가하고 상기 제2 스위치를 PWM 제어하는 온도 적응형 보호 모드로 진입하여 상기 역기전력의 소모 속도를 감소시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 제어부는, 상기 온도 적응형 보호 모드로 진입한 후, 상기 온도 감지부에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 제2 기준온도 이하로 도달한 경우, 상기 PWM 제어 모드로 진입하되, 상기 제2 기준온도는 상기 제1 기준온도 미만인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 있어 상기 솔레노이드 밸브는 CDC(Continuous Damping Control) 댐퍼 솔레노이드 밸브이고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 각각 FET(Field Effect Transistor)이며, 상기 역기전력에 의해 발생하는 전류의 경로를 형성하는 제1 다이오드 및 제2 다이오드를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, CDC 댐퍼 솔레노이드 밸브 구동 회로의 각 스위치를 각각 다른 PWM 주파수를 갖는 PWM 제어신호를 통해 제어하는 이종 주파수 제어 방법을 채용함으로써 CDC 댐퍼의 응답 성능을 개선하고 저전류 제어의 한계성을 극복함과 동시에, 구동 회로의 발열 문제를 저감시키고 EMC 특성을 개선하는 효과를 달성할 수 있다.
도 1은 종래의 Slow-Decay 솔레노이드 밸브의 구동 방식을 설명하기 위한 예시 회로도이다.
도 2는 종래의 Fast-Decay 솔레노이드 밸브의 구동 방식을 설명하기 위한 예시 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치를 설명하기 위한 예시 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 제1 스위치 및 제2 스위치로 각각 인가되는 PWM 제어신호를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 PWM 제어 모드에 따른 정상 동작 시의 전류 흐름을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 Slow-Decay 모드에 따라 역기전력이 소모되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 Fast-Decay 모드에 따라 역기전력이 소모되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 온도 적응형 보호 모드에 따라 역기전력이 소모되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 역기전력이 소모되는 시간을 Slow-Decay 모드 및 Fast-Decay 모드와 대비하여 도시한 예시도이다.
도 2는 종래의 Fast-Decay 솔레노이드 밸브의 구동 방식을 설명하기 위한 예시 회로도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치를 설명하기 위한 예시 회로도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 제1 스위치 및 제2 스위치로 각각 인가되는 PWM 제어신호를 도시한 예시도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 PWM 제어 모드에 따른 정상 동작 시의 전류 흐름을 도시한 예시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 Slow-Decay 모드에 따라 역기전력이 소모되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 Fast-Decay 모드에 따라 역기전력이 소모되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 온도 적응형 보호 모드에 따라 역기전력이 소모되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 역기전력이 소모되는 시간을 Slow-Decay 모드 및 Fast-Decay 모드와 대비하여 도시한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치의 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치를 설명하기 위한 예시 회로도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)로 각각 인가되는 PWM 제어신호를 도시한 예시도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 PWM 제어 모드에 따른 정상 동작 시의 전류 흐름을 도시한 예시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 Slow-Decay 모드에 따라 역기전력이 소모되는 과정을 설명하기 위한 예시도이며, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 Fast-Decay 모드에 따라 역기전력이 소모되는 과정을 설명하기 위한 예시도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치에서 온도 적응형 보호 모드에 따라 역기전력이 소모되는 과정을 설명하기 위한 예시도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 제어 장치는 솔레노이드 밸브(10), 스위치부(20), 스위치 구동부(30), 제어부(40), 제1 다이오드(D1) 및 제2 다이오드(D2)를 포함할 수 있다.
솔레노이드 밸브(10)는 인가되는 전류에 의해 감쇠력이 제어됨으로써, 도로의 접지력, 제동력, 조향안정성 및 승차감 등을 향상시키는 기능을 수행한다. 본 실시예에서 솔레노이드 밸브(10)는 CDC(Continuous Damping Control) 댐퍼 솔레노이드 밸브로 구현될 수 있으며, 도 3은 인덕터 및 저항으로 구성된 CDC(Continuous Damping Control) 댐퍼 솔레노이드 밸브의 등가 회로를 도시하고 있다.
스위치부(20)는 도 3에 도시된 것과 같이 솔레노이드 밸브(10)의 일 단자와 전원 단자(배터리 전원 단자) 사이에 접속되는 제1 스위치(21), 및 솔레노이드 밸브(10)의 타 단자와 접지 단자 사이에 접속되는 제2 스위치(22)를 포함하여 솔레노이드 밸브(10)로 인가되는 전류를 제어할 수 있다. 제1 스위치(21)는 통상적으로 시스템의 페일-세이프(Fail-Safe)를 위해 ON/OFF 제어되는 HS FET(High Side Field Effect Transistor)로 구현될 수 있고, 제2 스위치(22)는 통상적으로 PWM 전류 제어를 통해 솔레노이드 밸브(10)의 감쇠력을 제어하는 LS FET(Low Side Field Effect Transistor)로 구현될 수 있다.
제1 다이오드(D1)는 전원 단자와, 솔레노이드 밸브(10) 및 제2 스위치(22)의 연결 단자 사이에 접속되어 후술할 Slow-Decay 모드에서 솔레노이드 밸브(10)의 역기전력에 의해 발생하는 전류의 경로를 형성하는 프리휠링 다이오드로 기능할 수 있으며, 제2 다이오드(D2)는 솔레노이드 밸브(10) 및 제1 스위치(21)의 연결 단자와, 접지 단자 사이에 접속되어 Slow-Decay 모드 및 Fast-Decay 모드에서 솔레노이드 밸브(10)의 역기전력에 의해 발생하는 전류의 경로를 형성하는 프리휠링 다이오드로 기능할 수 있다.
제어부(40)는 스위치 구동부(30, Driver IC)를 통해 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)의 스위칭을 차별적으로 제어하여 솔레노이드 밸브(10)에서 발생하는 역기전력의 소모 속도를 조절할 수 있다.
즉, 전술한 것과 같이 역기전력의 소모 속도는 솔레노이드 밸브(10)의 응답 성능과 구동 회로의 발열 특성과 관련되며, 역기전력의 소모 속도를 증가시키면 솔레노이드 밸브(10)의 응답 성능은 향상되지만 구동 회로의 발열로 인한 Thermal Shutdown 문제가 발생할 수 있고, 역기전력의 소모 속도를 감소시키면 구동 회로의 발열 문제는 해소될 수 있으나 솔레노이드 밸브(10)의 응답 성능은 저하될 수 있기 때문에, 본 실시예는 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)의 스위칭을 차별적으로 제어하여 솔레노이드 밸브(10)에서 발생하는 역기전력의 소모 속도를 조절함으로써 솔레노이드 밸브(10)의 응답 성능을 개선하고 저전류 제어의 한계성을 극복함과 동시에, 구동 회로의 발열 문제를 저감시키고 EMC 특성을 개선할 수 있는 구성을 채용한다.
제어부(40)가 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)의 스위칭을 차별적으로 제어하여 솔레노이드 밸브(10)에서 발생하는 역기전력의 소모 속도를 조절하는 구성을 구체적으로 설명하면, 제어부(40)는 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)를 각각 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 PWM 제어 모드를 통해 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)의 스위칭을 차별적으로 제어할 수 있다.
이때, 본 실시예에서 제어부(40)는 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)로 인가되는 각 PWM 제어신호의 주파수 및 듀티 중 하나 이상을 상이한 값으로 설정하여 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)의 스위칭을 차별적으로 제어할 수 있다. 도 4는 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)로 인가되는 각 PWM 제어신호(제1 PWM 제어신호, 제2 PWM 제어신호)의 예시를 도시하고 있으며, 각 PWM 제어신호의 주파수 및 듀티가 상호 상이한 값으로 설정된 예시를 도시하고 있다. 이에 따라, 제2 스위치(22)가 PWM OFF 될 때마다 솔레노이드 밸브(10)에서 발생하는 역기전력에 의한 전류의 경로가 각각 다르게 형성되어 역기전력의 소모 속도가 달라질 수 있다.
보다 구체적으로, 본 실시예에서 제어부(40)는 역기전력의 소모 속도를 감소시키는 Slow-Decay 모드와, 역기전력의 소모 속도를 증가시키는 Fast-Decay 모드로 구분하여 역기전력의 소모 속도를 조절할 수 있다.
도 5 내지 도 7에 도시된 예시로서 설명하면, 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)가 모두 PWM ON 상태인 경우(도 4의 구간 ①), 도 5에 도시된 것과 같이 전원 단자로부터 제1 스위치(21), 솔레노이드 밸브(10) 및 제2 스위치(22)로 연결되는 전류 경로에 따라 전류가 순방향으로 흐르게 된다.
제1 스위치(21)가 PWM ON 상태이고 제2 스위치(22)가 PWM OFF 상태인 경우(도 4의 구간 ②), 도 6에 도시된 전류 경로에 따라 역기전력은 제1 다이오드(D1), 제1 스위치(21) 및 솔레노이드 밸브(10)를 통해 소모된다. 도 6에 도시된 전류 경로는 도 1에 도시된, Slow-Decay 방식으로 솔레노이드 밸브(10)를 구동하는 경우의 전류 경로와 동일하며, 따라서 제어부(40)는 제1 스위치(21)를 PWM ON 시키고 제2 스위치(22)가 PWM OFF 시킴으로써 Slow-Decay 모드에 따라 역기전력이 소모되도록 제어할 수 있다.
한편, 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)가 모두 PWM OFF 상태인 경우(도 4의 구간 ③), 도 7에 도시된 전류 경로를 통해 역기전력은 제1 및 제2 다이오드(D1, D2), 제1 및 제2 스위치(21, 22), 전원 단자 및 솔레노이드 밸브(10)를 통해 소모된다. 도 7에 도시된 전류 경로는 도 2에 도시된, Fast-Decay 방식으로 솔레노이드 밸브(10)를 구동하는 경우의 전류 경로와 동일하며, 따라서 제어부(40)는 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)를 모두 PWM OFF 시킴으로써 Fast-Decay 모드에 따라 역기전력이 소모되도록 제어할 수 있다.
전술한 것과 같이 제어부(40)는 제2 스위치(22)가 PWM OFF 될 때마다 교번되어 진입하는 Slow-Decay 모드 및 Fast-Decay 모드를 통해 역기전력의 소모 속도를 조절할 수 있으며, 이를 위해 제어부(40)는 도 4에 도시된 것과 같이 제1 스위치(21)로 인가되는 PWM 제어신호의 주파수를, 제2 스위치(22)로 인가되는 PWM 제어신호의 주파수보다 낮은 값으로 설정할 수 있다.
한편, 전술한 과정에서 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)는 PWM 제어되고 있으며 이에 따라 솔레노이드 밸브(10)는 상시 구동하고 있으므로, 제2 스위치(22)가 PWM OFF 될 때마다 교번되어 진입하는 Slow-Decay 모드 및 Fast-Decay 모드를 통해 역기전력의 소모 속도를 조절하더라도 스위치부(20)의 온도가 일정 온도 이상으로 상승하는 발열 문제가 발생할 가능성이 존재한다. 이에, 본 실시예에서는 도 8에 도시된 것과 같이 스위치부(20)의 온도를 검출하는 온도 감지부(50)를 더 포함할 수 있다.
이에 따라, 제어부(40)는 온도 감지부(50)에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 제1 기준온도를 초과하는 경우, 도 8에 도시된 것과 같이 제1 스위치(21)로 High-Level 제어신호를 인가하고 제2 스위치(22)를 PWM 제어하는 온도 적응형 보호 모드로 진입하여 역기전력의 소모 속도를 감소시킴으로써 스위치부(20)의 발열을 최소화시킬 수 있다. 온도 적응형 보호 모드로 진입한 후, 온도 감지부(50)에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 제2 기준온도 이하로 도달한 경우, 제어부(40)는 다시 제1 스위치(21) 및 제2 스위치(22)를 각각 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 PWM 제어 모드로 진입하여 역기전력의 소모 속도를 조절할 수 있다. 즉, 제2 스위치(22)의 PWM OFF 상태에서 솔레노이드 밸브(10)에서 발생하는 역기전력을 소모시킬 때, 제어부(40)는 스위치부(20)의 온도를 모니터링하여 제1 기준온도를 초과하는 경우 역기전력이 Slow-Decay 모드에 따라 소모되도록 능동적으로 변경함으로써 스위치부(20)의 발열을 최소화할 수 있다.
제1 기준온도 및 제2 기준온도는 설계자의 의도 및 스위치부(20)의 Thermal Shutdown 온도에 기초하여 설계되어 제어부(40)에 미리 설정되어 있을 수 있으며, 제2 기준온도는 제1 기준온도 미만일 수 있다(예: 제1 기준온도 = 150℃, 제2 기준온도 = 130℃).
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브(10)의 제어 장치에서 역기전력이 소모되는 시간을 Slow-Decay 방식 및 Fast-Decay 방식과 대비하여 도시한 예시도로서, 도 9를 참조하면 본 실시예에 따라 Slow-Decay 모드 및 Fast-Decay 모드를 교번하여 수행하는 Mixed-Decay 모드를 통해 역기전력의 소모 속도가 종래 도 1의 Slow-Decay 방식 대비 증가하여 솔레노이드 밸브(10)의 응답성을 개선할 수 있으며, 스위치부(20)의 스위칭 Loss가 종래 도 2의 Fast-Decay 방식 대비 감소하여 발열 문제를 저감시킬 수 있다.
또한, 본 실시예의 온도 적응형 보호 모드는, 이를 테면 고온의 환경에서 장시간 고전류 연속 제어와 같은 악조건에 따라 스위치부(20)의 고온이 감지된 경우에만 진입하게 되어 구동 회로의 온도 내구성을 강화할 수 있다.
이와 같이 본 실시예는, CDC 댐퍼 솔레노이드 밸브 구동 회로의 각 스위치를 각각 다른 PWM 주파수를 갖는 PWM 제어신호를 통해 제어하는 이종 주파수 제어 방법을 채용함으로써 CDC 댐퍼의 응답 성능을 개선하고 저전류 제어의 한계성을 극복함과 동시에, 구동 회로의 발열 문제를 저감시키고 EMC 특성을 개선하는 효과를 달성할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 기술이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 솔레노이드 밸브
20: 스위치부
21: 제1 스위치
22: 제2 스위치
30: 스위치 구동부
40: 제어부
50: 온도 감지부
D1: 제1 다이오드
D2: 제2 다이오드
B+: 전원 단자(배터리 전원 단자)
20: 스위치부
21: 제1 스위치
22: 제2 스위치
30: 스위치 구동부
40: 제어부
50: 온도 감지부
D1: 제1 다이오드
D2: 제2 다이오드
B+: 전원 단자(배터리 전원 단자)
Claims (9)
- 인가되는 전류에 의해 감쇠력이 제어되는 솔레노이드 밸브;
상기 솔레노이드 밸브의 일 단자와 전원 단자 사이에 접속되는 제1 스위치, 및 상기 솔레노이드 밸브의 타 단자와 접지 단자 사이에 접속되는 제2 스위치를 포함하여 상기 솔레노이드 밸브로 인가되는 전류를 제어하는 스위치부; 및
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 차별적으로 제어하여 상기 솔레노이드 밸브에서 발생하는 역기전력의 소모 속도를 조절하는 제어부;
를 포함하고,
상기 제어부는, 상기 역기전력의 소모 속도를 감소시키는 Slow-Decay 모드와, 상기 역기전력의 소모 속도를 증가시키는 Fast-Decay 모드로 구분하여 상기 역기전력의 소모 속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 각각 PWM(Pulse Width Modulation) 제어하는 PWM 제어 모드를 통해 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 차별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치로 인가되는 각 PWM 제어신호의 주파수 및 듀티 중 하나 이상을 상호 상이한 값으로 설정하여 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 스위칭을 차별적으로 제어하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치.
- 삭제
- 제3항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 스위치를 PWM ON 시키고 상기 제2 스위치를 PWM OFF 시킴으로써 상기 Slow-Decay 모드에 따라 상기 역기전력이 소모되도록 제어하고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 모두 PWM OFF 시킴으로써 상기 Fast-Decay 모드에 따라 상기 역기전력이 소모되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치.
- 제5항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 제1 스위치로 인가되는 PWM 제어신호의 주파수를, 상기 제2 스위치로 인가되는 PWM 제어신호의 주파수보다 낮은 값으로 설정하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치.
- 제2항에 있어서,
상기 스위치부의 온도를 검출하는 온도 감지부;를 더 포함하고,
상기 제어부는, 상기 온도 감지부에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 제1 기준온도를 초과하는 경우, 상기 제1 스위치로 High-Level 제어신호를 인가하고 상기 제2 스위치를 PWM 제어하는 온도 적응형 보호 모드로 진입하여 상기 역기전력의 소모 속도를 감소시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치.
- 제7항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 온도 적응형 보호 모드로 진입한 후, 상기 온도 감지부에 의해 검출된 온도가 미리 설정된 제2 기준온도 이하로 도달한 경우, 상기 PWM 제어 모드로 진입하되, 상기 제2 기준온도는 상기 제1 기준온도 미만인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 솔레노이드 밸브는 CDC(Continuous Damping Control) 댐퍼 솔레노이드 밸브이고, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치는 각각 FET(Field Effect Transistor)이며,
상기 역기전력에 의해 발생하는 전류의 경로를 형성하는 제1 다이오드 및 제2 다이오드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 제어 장치.
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