KR20030088066A - 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로 - Google Patents

Abstract

본 발명은 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로에 관한 것으로써, 상세하게는 전자밸브의 개폐를 수행케 하는 솔레노이드 코일에 전류를 제어하는 회로에 관한 것이다.

종래의 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로는 배터리의 전원을 변압수단을 이용하여 승압하고, 상기 승압된 전원으로 FET의 Vgs(게이트-소스 전압)을 높여 FET을 포화상태로 만들어 동작 가능케 하는데, 상기 변압수단은 사용 주파수가 저주파수(Ex ; 1 KHz)로 한정되어 있어 주파수 특성이 좋지 않은 단점과 함께 고주파 제어가 불가하다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 솔레노이드 코일의 전류제어 방식을 로우 드라이브 방식으로 하여 회로를 구성하고, 플립플롭을 사용하여 래치회로를 구성하여 줌으로써, 더 안정적이고 미세한 제어가 가능한 솔레노이드 코일의 전류제어 회로를 제공한다.

Description

안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로{Circuit for driving solenoid valve of anti-lock brake system}

본 발명은 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로에 관한 것으로써,상세하게는 전자밸브의 개폐를 수행케 하는 솔레노이드 코일에 전류를 제어하는 회로에 관한 것이다.

일반적으로 안티록 브레이크 시스템(Anti-lock brake system : ABS)을 장착한 차량에서는 각 차륜의 휠실린더에 가해지는 브레이크 액압을 감압 또는 증압함으로 적당한 코너링 포스를 확보하고 조향안정성을 유지하면서 동시에 차량이 최단거리로 정지할 수 있도록 제어하게 된다.

이를 위해 전자제어장치(ECU)는 차륜속도센서로부터 검출되는 신호에 의해 각 차륜의 속도를 검출하고 이로부터 슬립률을 연산한 다음 이 슬립률에 기초하여 휠실린더에 인가되는 브레이크 액압을 증압 또는 감압하여 적당한 제동력이 발휘되도록 하는 것이다.

전자밸브의 개폐를 제어하기 위한 솔레노이드 코일의 전류를 제어하는 방식은 하이사이드 드라이브(High side drive)방식과 로우사이드 드라이브(Low side drive)방식이 있는데,

하이사이드 드라이브 방식은 도 1에 도시된 바와 같이 배터리(BAT)의 전원이 스위칭 수단(S2)을 거쳐 솔레노이드 코일(L1)에 인가되는 것이고, 로우사이드 드라이브 방식은 도 2에 도시된 바와 같이 배터리(BAT)의 전원이 솔레노이드 코일(L10)에 먼저 인가되고 이후 스위칭 수단(10)으로 인가되는 것이다.

전자밸브의 개폐를 제어하기 위해 도 1에 도시한 것과 같은 전자밸브 구동회로를 구비한다.

도 1은 종래 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로를 설명하기 위한회로도로써, 하이드라이브 방식을 도시한 것이다.

도 1을 참조하면, 배터리(BAT)로부터 전자밸브의 솔레노이드 코일(L1)에 공급되는 전원을 스위칭하기 위한 FET(S1)와, 인에이블신호(1)에 의해 FET(S1)를 구동하는 제 2스위칭부(S2)와 상기 배터리(BAT)로부터 저항(R1)을 통해 FET(S1)에 인가되는 전원을 승압하여 주는 변압수단(2)을 포함하여 이루어진다. 또한, 상기 솔레노이드 코일(L1)에는 다이오드(D1)가 병렬로 마련되며, 상기 인에이블신호(1)는 온/오프 신호 혹은 펄스폭변조(PWM)신호이다.

제 2스위칭부(S2)는 인에이블신호(1)에 의해 스위칭되는데, 제 2스위칭부(S2)가 온동작하면, FET(S1)의 게이트에 그라운드 레벨이 인가되어 FET(S1)는 오프동작하게 된다.

이에 따라 솔레노이드 코일(L1)에는 배터리(BAT)로부터 전원이 공급되지 않게 되는 것이다.

제 2스위칭부(S2)가 인에이블신호(1)에 의해 오프동작하면, 배터리(BAT)의 전원이 저항(R1)을 통하여 변압수단(2)에서 승압되어 FET(S1)의 게이트에 인가됨으로서 FET(S1)가 온동작한다. 이에 따라 솔레노이드 코일(L1)에 배터리(BAT)의 전원이 공급되는데, 상기 배터리(BAT)의 전원은 약 12V내외이고, 인에이블신호(1)에 의한 FET(S1)의 Vgs(게이트-소스전압)는 5V내외이므로 매칭이 안되는 것이다. 그럼으로써, 변압수단(2)을 구비하여 FET(S1)의 Vgs(게이트-소스전압)을 12V로 매칭을 시켜 주는 것이다.

상기와 같이 구성된 종래의 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로는배터리(BAT)의 전원을 변압수단(2)을 이용하여 승압하고, 상기 승압된 전원으로 FET(S1)의 Vgs(게이트-소스 전압)을 높여 FET(S1)을 포화상태로 만들어 동작 가능케 하는데, 상기 변압수단(2)은 사용 주파수가 저주파수(Ex ; 1 KHz)로 한정되어 있어 주파수 특성이 좋지 않은 단점과 함께 고주파 제어가 불가하다는 문제점이 있었다.

이에 본 발명에서는 솔레노이드 코일의 전류제어 방식을 로우 드라이브 방식으로 하여 회로를 구성하고, 플립플롭을 사용하여 래치회로를 구성하여 줌으로써, 더 안정적이고 미세한 제어가 가능한 솔레노이드 코일의 전류제어 회로를 제공한다.

도 1은 종래 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로를 설명하기 위한 회로도.

도 2는 본 발명 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로를 설명하기 위한 회로도.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

10 : FET 20 : 비교기

30 : 반전기 40 : 플립플롭

50 : 제 1앤드게이트 60 : 제 2앤드게이트

70 : 고주파 발생기 80 : 인에이블신호

도 2는 본 발명 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로를 설명하기 위한 회로도로써, 도 2를 참조하여 그 세부구성 및 동작을 살펴보면 다음과 같다.

배터리(BAT)와, 전자밸브의 개폐동작을 수행케 하는 솔레노이드 코일(L10)과, 상기 솔레노이드 코일(L10) 병렬로 구성되어 전원의 역류를 방지하는 다이오드(D10)와, 상기 솔레노이드 코일(L10)에 공급되는 전원을 스위칭 하기 위한 FET(10)와, 솔레노이드 코일(L10)에 흐르는 전류를 측정하기 위한 션트저항(R50)과, 입력되는 기준전압(Vref)과 저항(R40)을 통해 전압으로 변환된 솔레노이드 코일(L10)의 전류를 비교하는 비교기(20)와, 상기 비교기(20)의 출력을 반전하기 위한 반전기(30)와, 상기 비교기(20)의 출력값과 반전기(30)를 통해 반전된 값을 입력하여 고주파발생기(70)에서 출력하는 고주파와 인에이블신호(80)에 의해 생성된 클럭에 의해 출력을 발생하는 플립플롭(FF; Flip Flop)(40)과, 플립플롭(40)에 고주파의 클럭신호를 인가하기 위한 고주파생성기(70)와, 인에이블신호(80)와 고주파생성기(70)의 고주파신호를 입력하여 클럭을 생성하기 위한 제 1앤드게이트(50)와, 인에이블신호(80)와 플립플롭(40)의 출력을 입력하여 FET(10)의 구동신호를 생성하기 위한 제 2앤드게이트(60)로 구성된다.

상기 미 설명부호 Vcc는 제 2앤드게이트(60)에서 출력되는 신호에 FET(10)에 구동전압을 인가하기 위한 전압원이며, R10, R20은 저항이다.

상기 플립플롭(40)은 D(Data)-플립플롭으로써, 입력정보는 클럭(CLK)의 상승시각에서 샘플링되어 입력되고, 다음 클럭(CLK)의 입력시 까지 그 출력을 유지하는 특성을 지니고 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명의 전자밸브 구동회로는 로우드라이브 방식으로 구성하고, 플립플롭을 이용하여 래치회로를 구성함으로써, 전자밸브를 구동하는 솔레노이드 코일의 전류를 고주파 제어 가능케 하며, 그에 따라 더 정확하고 미세한 제어가 가능하도록 함에 그 목적이 있는 것으로써,

이하 상세 동작 및 그 효과를 살펴본다.

ABS작동시 제어부(미도시)는 인에이블신호(80)를 출력하게 된다.

ABS작동개시 때에는 전자밸브의 솔레노이드 코일(L10)에 전류가 흐르지 않으므로 FET(10)는 오프 동작을 하게 된다.

FET(10)가 오프 동작함에 따라 비교기(20)의 마이너스 입력단에 인가되는 전압은 기준전압(Vref)보다 작기 때문에 비교기(20)는 하이레벨의 신호를 출력하게 된다.

상기 비교기(20)의 하이레벨 신호는 플립플롭(40)의 입력단자(S)에 입력되며, 그 반전 신호는 플립플롭(40)의 입력단자(R)에 입력된다.

이후, 플립플롭(40)은 제 1앤드게이트(50)의 출력에 의한 클럭(CLK)이 입력될 때 출력단자(Q)에 하이레벨 신호를 출력하게 되고, 다음 클럭(CLK)이 입력될 때까지 현 출력상태를 유지하게 되는데, 상기 제 1앤드게이트(50)에 발생하는 클럭(CLK)은 고주파발생기(70)에서 발생하는 고주파와 인에이블신호(80)의 논리곱에 의해 생성되므로 인가되는 고주파에 의해 클럭(CLK)의 주기가 결정되는 것이다.(T;주기,f:주파수)

플립플롭(40)의 출력단자(Q)에서 출력되는 하이레벨 신호는 제 2앤드게이트(60)에 입력되고, 제 2앤드게이트(60)는 하이레벨의 인에이블신호(80)와 플립플롭(40)의 하이레벨 출력신호를 입력하여 FET(10)에 구동신호를 출력하게 되는 것이다.

FET(10)는 상기 구동신호를 입력하여 온(On)동작 하게 되며, 배터리(BAT)의 전원이 솔레노이드 코일(L10)에 인가되는 것이다.

상기와 같이 동작중, 제어부(미도시)는 플립플롭(40)에 인가되는 클럭(CLK)의 주기마다 솔레노이드 코일(L10)에 흐르는 전류를 저항(R50)을 통해 감시한다.

상기 솔레노이드 코일(L10)에 흐르는 전류가 증가하여 비교기(20)의 기준전압(Vref) 이상이 되면, 비교기(20)는 로우레벨의 신호를 플립플롭(40)에 인가하게 되며, 플립플롭(40)은 제 1앤드게이트(50)의 클럭(CLK)이 입력되면 제 2앤드게이트(60)에 로우레벨의 신호를 출력하게 된다. 제 2앤드게이트(60)는 인에이블신호(80)의 입력 유무와 상관없이 플립플롭(40)의 로우레벨신호에 의해 FET(10)에 로우레벨 신호를 인가하고, FET(10)는 오프 동작하면서 솔레노이드 코일(L10)에 인가되는 배터리(BAT)의 전원을 차단하는 것이다.

본 발명의 전자밸브 구동회로는 인에이블신호(80)를 차단함으로써 전체 회로를 오프시킬 수 있다. 즉, 인에이블신호(80)를 차단하면 제 1 및 제 2앤드게이트(50,60)에 로우레벨이 인가되어 플립플롭(40)의 출력에 상관없이 제 2앤드게이트( 60)는 로우레벨을 출력하게 되어 FET(10)는 오프 동작하게 되어 전체 회로는 오프 되게 된다.

상기와 같은 구성된 본 발명의 전자밸브 구동회로는 로우드라이브 방식으로 구성하고, 플립플롭을 이용하여 래치회로를 구성함으로써, 전자밸브를 구동하는 솔레노이드 코일의 전류를 고주파 제어 가능케 하여 주파수 특성을 향상시키며, 그에 따라 더 정확하고 미세한 제어가 가능하도록 하여 고품질의 제품을 사용자에게 제공한다.

Claims (5)

1. 배터리와, 전자밸브의 개폐동작을 수행케 하는 솔레노이드 코일과, 상기 솔레노이드 코일에 병렬로 구성되어 전원의 역류를 방지하는 다이오드와, 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전원을 스위칭 하기 위한 스위칭 수단과, 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 측정하기 위한 션트저항으로 구성된 전자밸브의 구동회로에 있어서,

   입력되는 기준전압과 저항을 통해 전압으로 변환된 솔레노이드 코일의 전류를 비교하는 비교기와, 상기 비교기의 출력을 반전하기 위한 반전기와, 상기 비교기의 출력값과 반전기를 통해 반전된 값을 입력하여 고주파발생기에서 출력하는 고주파와 인에이블신호에 의해 생성된 클럭에 의해 출력을 발생하는 플립플롭(FF; Flip Flop)과, 플립플롭에 고주파의 클럭신호를 인가하기 위한 고주파생성기와, 인에이블신호와 고주파생성기의 고주파신호를 입력하여 클럭을 생성하기 위한 제 1앤드게이트와, 인에이블신호와 플립플롭의 출력을 입력하여 스위칭 수단의 구동신호를 생성하기 위한 제 2앤드게이트로 구성됨을 특징으로 하는 안티 브레이크 시스템의 전자밸브의 구동회로.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 스위칭 수단은 전계효과트랜지스터이며, 배터리의 전원이 솔레노이드 코일에 먼저 인가되고 이후 스위칭 수단으로 인가되도록 배치됨을 특징으로 하는안티 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 플립플롭은 데이터(D) 플립플롭으로써, 입력정보는 제 1앤드게이트에서 출력하는 클럭(CLK)의 상승시각에서 샘플링되어 입력되어 소정의 출력을 발생하고, 다음 클럭(CLK)의 입력시 까지 그 출력을 유지하는 특징을 포함하는 안티 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 제 1앤드게이트에서 발생하는 클럭(CLK)은 고주파 발생기에서 발진하는 고주파와 인에이블 신호의 논리곱에 의해 발생되며,

   클럭(CLK)의 주기는 고주파 발생기에서 발진하는 고주파의 주파수에 의해 결정됨을 특징으로 하는 안티 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.
5. 제 1항에 있어서,

   상기 제 2앤드게이트에서 출력하는 스위칭 수단의 구동신호는 인에이블신호와 플립플롭의 출력신호의 논리곱에 의해 발생됨을 특징으로 하는 안티 브레이크 시스템의 전자밸브 구동회로.