KR20020013020A

KR20020013020A - 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치

Info

Publication number: KR20020013020A
Application number: KR1020000046351A
Authority: KR
Inventors: 김영문
Original assignee: 밍 루; 주식회사 만도
Priority date: 2000-08-10
Filing date: 2000-08-10
Publication date: 2002-02-20

Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치에 관한 것으로, 종래의 PWM(Pulse Width Modulation) 제어시 스위칭소자가 온/오프를 계속해서 반복하는 경우에는 솔레노이드 코일(L1)의 전류량이 저항(R1)에 정확하게 반영되지 않는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 솔레노이드 코일(L1)에 흐르는 전류량을 정확하게 검출하기 위하여 솔레노이드 코일(L1)과 스위칭 소자(MOSFET) 사이에 저항(R1)을 직렬로 연결함으로써, 솔레노이드 밸브의 PWM 제어시 MOSFET가 온/오프를 반복하는 경우에도 저항(R1)에 흐르는 전류량과 솔레노이드 코일(L1)에 흐르는 전류량을 같아지므로 정확한 궤환 전류값이 마이컴으로 입력되므로 밸브 제어의 신뢰성이 보장되는 효과를 얻을 수 있다.

Description

솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치{APPARATUS FOR MEASURING CURRENT OF SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치에 관한 것으로서, 특히 솔레노이드 밸브의 PWM 제어시 정확한 전류 검출을 하기 위한 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치에 관한 것이다.

통상적으로, 차량에는 많은 전자 구동 밸브가 구비되어 있다. 예를 들면, 유압의 토출량을 제어하기 위한 솔레노이드 밸브가 대표적이다. 이러한 밸브는 오토 트랜스미션, 파워 스티어링 등의 엑츄에이터로서 작용한다. 파워 스티어링 시스템에 이용되는 솔레노이드 밸브는 차량의 속도에 비례하여 가변되는 구동 전류에 대응하는 유량을 토출하도록 제어되어 스티어링 휠의 회전을 가볍게 하거나 무겁게 한다. 여기서 밸브로 공급되는 전류의 량을 제어하기 위해서는 차속에 비례하여 가변되는 제어 신호가 필요하다. 이와 같은 제어 신호로서는 듀티(duty)의 가변이 용이한 PWM 신호를 사용하는 것이 일반화되고 있다.

도 1을 참조하여 종래 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치의 동작을 설명한다.

도 1은 종래 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치 회로도이다.

종래 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치 구성은, 도 1을 참조하면, 차속 신호에 비례하는 듀티를 갖는 PWM 신호를 발생하는 마이컴(10)과, 마이컴(10)에서 발생한 PWM 신호에 의해서 온/오프 구동되는 스위칭 소자(20)와, 전원(B+)이 인가되는 솔레노이드 코일(L)은 스위칭 소자(20)인 MOSFET의 드레인 단자에 연결되어 있고, 프리 휠링(free wheeling) 다이오드(D)는 솔레노이드 코일(L)과 병렬로 구성된다. 또한 스위칭 소자(20)의 소스 단과 접지단 사이에 연결 된 저항(R)과, 저항(R)에 인가되는 전압을 해당 전류 값으로 검출하는 전류 검출부(30)로 이루어져 있다.

상기와 같이 구성되어 있는 종래 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치의 동작은 다음과 같다.

차량이 주행되면 차량의 주행 속도를 감지하는 차속 센서로부터 차속 신호가 파워 스티어링 시스템을 전반적으로 제어하는 외부제어신호가 마이컴(10)으로 입력된다. 그러면 마이컴(10)은 다른 단자로 입력되는 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류량을 나타내는 궤환 신호와 상기 외부제어신호를 비교하여 상기 신호들의 레벨 차에 비례하는 듀티를 갖는 PWM 신호를 발생하여 스위칭 소자(20)의 온/오프를 제어하게 된다.

스위칭 소자(20)가 턴온이 될 경우에, 전원(B+)에 의한 전류가 솔레노이드 코일(L)을 거쳐 저항(R)에 인가되고, 설정된 양만큼의 개도량이 결정되어 솔레노이드 밸브의 개폐 동작이 이루어진다. 그리고 스위칭 소자(20)가 오프가 될 경우에는, 프리 휠링 다이오드(D)(free wheeling diode) 동작에 의해 솔레노이드 코일(L)로 전류 공급이 계속해서 이루어진다.

이때, 솔레노이드 코일(L)에 인가되는 전류의 양이 설정된 개도량을 유지할 수 있는 적절한 양인지를 판정하여 전압의 보상 작용을 실행 할 수 있도록 하기 위하여, 전류 검출부(30)는 스위칭 소자(30)의 소스단과 접지단 사이에 배치된 저항(R)의 양단 전압을 검출하여 인가 전류를 검출하여 마이컴(10)에 제공한다.

전류 검출부(30)의 출력 전류를 입력받은 마이컴(20)에 입력되어 적정량의 전류가 솔레노이드 코일(L1)에 인가되고 있는지를 판정하여, 적정량의 전류가 인가되지 않을 경우엔 PWM 신호의 듀티를 변화시켜 구동 전류의 보상 동작을 실행하여 정확한 솔레노이드 밸브의 동작이 이루질 수 있도록 한다.

여기서, 스위칭 소자(20)의 온/오프시에 저항(R)에 흐르는 전류량은, 밸브 구동부가 온이 될 경우에는 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류량과 저항(R)에 흐르는 전류량이 같으나, 스위칭 소자(20)가 오프 상태인 경우에는 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류량은 다이오드(D)에 흐르는 전류량과 같다.

따라서, PWM 제어시 스위칭 소자(20)가 온/오프를 계속해서 반복하는 경우에는 솔레노이드 코일(L1)의 전류량이 저항(R1)에 정확하게 반영되지 않으므로 전류 검출부(30)에 의한 궤환 신호 또한 부정확하여 밸브 제어 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로서, 전류 검출을 위한 분류 저항을 솔레노이드 코일과 스위칭 소자의 사이에 직렬 연결하여 스위칭 소자의 단락과 무관하게 솔레노이드 코일에 인가되는 전류가 분류 저항에 그대로 인가 되도록 함으로써, 정확한 궤환 신호의 검출을 통하여 밸브 제어 신뢰성이 향상 되도록 하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일실시예에 따르면, 스위칭 소자의 단락에 따라 구동되는 솔레노이드 코일이 자화되어 개도율이 결정되는 솔레노이드 밸브에 있어서, 일단에 전원이 연결된 상기 솔레노이드 코일의 타단에 그 일단이 직렬로 연결되며 타단은 상기 스위칭 소자의 단락에 따라 선택적으로 접지되는 분류 저항과, 상기 솔레노이드 코일의 일단과 상기 분류 저항의 타단 사이에 병렬 연결된 프리 휠링 다이오드와, 상기 분류 저항을 통하여 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부를 포함하는 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치이다.

도 1은 종래 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치 회로도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치 회로도이다.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

100 : 마이컴 200 : 스위칭 소자

300 : 전류 검출부

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 설명하고자한다. 하기 설명에서는 구체적인 구성 소자 등과 같은 특정 사항들이 나타나고 있는데 이는 본 발명의 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐 이러한 특정 사항들이 본 발명의 범위 내에서 소정의 변형이 이루어질 수 있음은 이 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 자명하다 할 것이다.

도 2를 참고로 하여 본 발명의 실시예의 구성을 설명하면, 차속 센서로부터 차속 신호가 파워 스티어링 시스템을 전반적으로 제어하는 외부제어신호와 솔레노이드 코일(L1)에 흐르는 전류량을 나타내는 궤환 신호를 비교하여 상기 신호들의 레벨 차에 비례하는 듀티를 갖는 PWM 신호를 발생하는 마이컴(100)과, 마이컴(100)에서 발생한 PWM 신호에 의하여 단락되는 스위칭 소자(200)와, 스위칭 소자(200)의 드레인 단자에 직렬로 연결된 저항(R1)과, 전원(B+)이 인가되는 솔레노이드 코일(L1)에 직렬 연결된 분류 저항(R1)과, 분류 저항(R1) 및 솔레노이드 코일(L1)에 병렬로 연결된 다이오드(D1)와, 분류 저항(R1)에 인가된 전압을 해당되는 전류 값으로 검출하는 전류 검출부(300)로 구성되어 있다.

전류 검출부(300)와 분류 저항(R1)의 연결 관계를 살펴보면, 전류 검출부(400)의 분류 저항(R1)의 일단이 저항(R2) 및 분압용 저항(R3)을 거쳐 차동 증폭기(OP1)의 비반전(+) 입력단자에 연결되며, 분류 저항(R1)의 타단은 저항(R4)을 거쳐 차동 증폭기(OP1)의 반전(-) 입력단자에 연결되고, 차동 증폭기(OP1)의 출력단과 반전(-) 입력단 사이에는 궤환용 저항(R5)이 설치된다. 이로서, 저항(R3)에의해 분압된 전압은 차동 증폭기(OP1)의 비반전 (+)단자에 입력되며, 저항(R4)에 인가되는 전압은 차동 증폭기(OP1)의 반전 (-)단자에 입력되고, 차동 증폭기(OP1)의 안정되고 정확한 전류 검출을 위해 궤환 저항(R5)이 차동 증폭기(OP1)의 반전 (-)단자로 궤환된다. 차동 증폭기(OP1)의 출력은 전류 검출부(300)의 출력으로써 마이컴(100)으로 제공된다.

전류 검출부(300)의 출력은 하기의 수학식 1과 같이 표현된다.

이때, R3/R2 = R5/R4로 저항 값을 설정하면, 하기의 수학식 2와 같이 전류 검출부(300)의 출력전압( { V}_{out } )이 표현된다.

이때, 솔레노이드 코일(L1)에 흐르는 전류의 양과 저항(R1)에 흐르는 전류량은 항상 같으므로, 하기 수학식 3과 같은 표현식을 쓸 수 있다.

{ I}_{sol } : 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류

상기 수학식 3과 같이 저항(R1, R2, R3, R4, R5)의 값을 적절히 정하면 { V}_{out } 으로부터 { I}_{sol } 의 값을 검출할 수 있다. 이때 솔레노이드코일(L1)에 흐르는 전류량은 저항(R1)에 흐르는 전류량과 같다.

상기와 같이 구성에 따른 솔레노이드 밸브의 동작은 다음과 같다.

마이컴(100)은 외부제어신호와 전류 검출부(300)에서 제공받은 궤환 신호를 비교하여 듀티를 갖는 PWM 신호를 발생하여 스위칭 소자(200)에 제공하고, 스위칭 소자(200)의 온/오프 동작구간을 제어한다. 이에 따라 스위칭 소자(200)는 솔레노이드 코일(L1)에 인가되는 전원(B+)을 도통/차단시키며, 솔레노이드 코일(L1)의 자화 여부에 따라 솔레노이드 밸브가 구동된다.

여기서, 솔레노이드 코일(L1)과 저항(R1)을 직렬로 연결시킴으로써 PWM 제어시 스위칭 소자(200)의 계속되는 온/오프에 관계없이 솔레노이드 코일(L1)에 흐르는 전류량과 저항(R1)에 흐르는 전류량이 같음을 알 수 있다.

다시 말해서, 정확한 궤환 전류 값이 밸브 제어기(200)로 입력되므로 밸브 제어의 신뢰성이 보장되는 것이다.

상기한 바와 같이 본 발명은 솔레노이드 밸브 전류 계측 장치에 있어서, PWM 신호에 따라 솔레노이드 코일에 인가되는 전원을 도통/차단시키는 스위칭 소자와, 일단에 전원이 연결된 솔레노이드 코일의 타단에 그 일단이 직렬 연결되며 스위칭 소자의 단락에 따라 선택적으로 접지되는 분류 저항을 가지면, 솔레노이드 코일의 일단과 저항의 타단 사이에 병렬 연결된 프리 휠링 다이오드와, 저항의 양단의 전위차를 통하여 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부와, 전류 검출부의 출력을 입력받아 솔레노이드 코일에 제공된 전류를 파악하며 스위칭 소자에PWM 신호를 제공하며, 전류 검출부의 출력 레벨이 미리 정상 레벨로 설정된 레벨 이내인가를 파악하여 회로의 이상 유무를 파악하는 밸브 제어기로 구성된다.

상기와 같이 솔레노이드 코일과 분류 저항을 직렬로 연결하여 구성하여, PWM 제어시 스위칭 소자인 MOSFET가 온/오프를 반복하는 경우에도 솔레노이드 코일에 흐르는 전류 값과 분류 저항에 흐르는 전류 값이 같음으로서, 정확한 궤환 전류 값이 밸브 제어기로 입력되므로 정확한 밸브 제어의 효과를 얻을 수 있다.

한편, 본 발명은 상술한 실시예에 국한되는 것이 아니라 후술되는 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상과 범주내에서 당업자에 의해 여러 가지 변형이 가능하다.

Claims

스위칭 소자의 단락에 따라 구동되는 솔레노이드 코일이 자화되어 개도율이 결정되는 솔레노이드 밸브에 있어서,

일단에 전원이 연결된 상기 솔레노이드 코일의 타단에 그 일단이 직렬로 연결되며 타단은 상기 스위칭 소자의 단락에 따라 선택적으로 접지되는 분류 저항과,

상기 솔레노이드 코일의 일단과 상기 분류 저항의 타단 사이에 병렬 연결된 프리 휠링 다이오드와,

상기 분류 저항을 통하여 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류 검출부를 포함하는 솔레노이드 밸브의 전류 계측 장치.
제 1 항에 있어서, 상기 전류 검출부는,

상기 분류 저항의 양단에 증폭기의 두 입력단이 각각 연결되어 입력 신호의 전압차를 비교 증폭하여 그 출력 전압으로부터 상기 분류 저항에 흐르는 전류 및 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브 전류 계측 장치.