KR20130083320A - 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치에 관한 것으로, 고장검출신호에 의해 솔레노이드 코일로 공급되는 전원을 스위칭하는 스위치, 솔레노이드 코일의 양단에서 검출전압을 측정하여 출력하는 고장검출부 및 고장검출신호를 출력하며, 고장검출부로부터 검출전압을 입력받아 솔레노이드 밸브의 고장 발생 여부를 판단하는 제어부를 포함하여 구성되며, 스위치의 저항과 솔레노이드 코일의 고유저항에 의한 분배전압을 이용하여 솔레노이드 밸브의 고장을 검출함으로써, 전류를 모니터링하기 위한 션트저항 및 복잡한 증폭회로를 대체할 수 있어 사용되는 부품의 수를 감소시킬 수 있다.

Description

솔레노이드 밸브의 고장 검출장치{APPARATUS FOR DETECTING ERROR OF SOLENOID VALVE}
본 발명은 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 솔레노이드 코일의 고유저항을 이용하여 솔레노이드 밸브의 미동작 구간에 솔레노이드 밸브의 고장을 검출하는 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치에 관한 것이다.
일반적으로 스마트 부스터 제동시스템은 전동기 기반의 부스터를 이용하여 하이브리드 차량의 회생제동 시에 협조제어가 가능한 능동형 제어시스템이다.
운전자가 브레이크 페달을 밟으면, 서브 마스터 실린더에 압력이 형성되고, 솔레노이드 밸브에 구동신호가 인가되어 페달 시뮬레이터로 연결되는 노말클로즈형(Normal Close) 밸브는 오픈되고, 메인 마스터 실린더로 연결되는 노말오픈형(Normal Open) 밸브는 클로즈된다.
따라서, 서브 마스터실린더에 형성된 압력은 오픈된 솔레노이드 밸브를 통해 페달 시뮬레이터로 전달되어 피스톤을 밀게 된다. 그리하여, 페달 시뮬레이터 내부의 고무와 스프링 반력에 의해 운전자는 페달 답력을 느끼게 된다.
ECU(Electronic Control Unit)는 페달 스트로크 센서에서 감지한 스트로크와 서브 마스터 실린더의 압력센서에서 감지한 압력을 통해 요구제동압을 계산하고, 계산한 요구제동압에 따라 모터를 구동시켜 제동압을 형성한다.
한편, ECU로부터 출력되는 구동신호에 따라 솔레노이드 코일에 임계값 이상의 전류가 인가되면, 해당 전류로 인하여 형성되는 자기장에 의해 솔레노이드 밸브가 개폐된다.
종래에는 솔레노이드 코일에 인가되는 전류를 측정하기 위해 션트저항(shunt resistor)을 연결하고 션트저항 양단 사이의 전압을 검출하여 솔레노이드 밸브의 고장 발생 여부를 판단하였다.
하지만, 이와 같이 션트저항을 이용하여 전류를 모니터링하면, 션트저항의 정밀도 때문에 증폭회로가 필요하여 회로의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.
또한, 솔레노이드 밸브는 온,오프 기능을 수행하기 위한 것이고, 일반적으로 1[A] 미만에서 동작되기 때문에 솔레노이드 코일에 흐르는 전류에 대한 정밀한 제어가 반드시 필요하지는 않다.
본 발명의 배경기술은 대한민국 특허공개공보 제10-1997-0048118호 '전자 파워 스티어링 실차 성능 시험장치' (1997.07.29)에 개시되어 있다.
본 발명은 전술한 문제점을 개선하기 위해 창안된 것으로서, 솔레노이드 코일의 고유저항을 이용하여 솔레노이드 밸브의 미동작 구간에 솔레노이드 밸브의 고장을 검출할 수 있도록 하는 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 측면에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치는 고장검출신호에 의해 솔레노이드 코일로 공급되는 전원을 스위칭하는 스위치; 솔레노이드 코일의 양단에서 검출전압을 측정하여 출력하는 고장검출부; 및 고장검출신호를 출력하며, 고장검출부로부터 검출전압을 입력받아 솔레노이드 밸브의 고장 발생 여부를 판단하는 제어부를 포함한다.
본 발명에서 고장검출신호는 구동신호가 출력되지 않는 구간에서 출력되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 고장검출신호는 솔레노이드 밸브를 구동시킬 수 있는 임계값보다 작은 신호인 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 고장검출부는 전압추종기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는 검출전압이 미리 설정된 기준전압범위에 속하지 않으면, 솔레노이드 밸브에 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 제어부는 고장이 발생한 것으로 판단되면, 구동신호의 출력을 중지시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 솔레노이드 밸브의 고장상태를 출력하는 고장출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 스위치의 저항과 솔레노이드 코일의 고유저항에 의한 분배전압을 이용하여 솔레노이드 밸브의 고장을 검출함으로써, 전류를 모니터링하기 위한 션트저항 및 복잡한 증폭회로를 제거할 수 있어 사용되는 부품의 수를 감소시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 솔레노이드 밸브의 미동작 구간에 고장검출신호를 출력하기 때문에 솔레노이드 밸브의 동작에 영향을 주지 않으면서 솔레노이드 밸브의 고장을 검출할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치의 회로구성도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 검출방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 검출방법에서 구동신호 및 고장검출신호가 출력되는 타이밍도이다.
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치를 첨부된 도면들을 참조하여 상세하게 설명한다. 이러한 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로써, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치의 회로구성도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치는 스위치(10), 솔레노이드 밸브(20), 고장검출부(30), 제어부(40) 및 고장출력부(50)를 포함한다.
스위치(10)는 제어부(40)로부터 출력되는 구동신호(VA) 또는 고장검출신호(VT)에 따라 스위칭되어 솔레노이드 코일(LS)에 전류를 인가한다.
이러한 스위치(10)는 스위칭 동작을 수행하는 FET(Field Effect Transistor), BJT(Bipolar Junction Transistor) 등의 스위칭 소자 또는 이러한 기능을 수행할 수 있는 스위칭 회로 모듈일 수 있고, 이러한 스위치(10)는 내부저항을 갖는다.
예를 들어, 스위치(10)가 FET인 경우, 스위치(10)는 드레인단과 소스단 사이의 내부저항을 갖는다.
이때, 구동신호(VA)는 솔레노이드 밸브(20)를 구동시키기 위한 신호를 의미하며, 펄스폭 변조신호(PWM; Pulse Width Modulation)로 출력될 수 있다. 이러한 구동신호(VA)는 솔레노이드 밸브(20)를 구동시킬 수 있는 임계값 이상의 신호이다.
반면, 고장검출신호(VT)는 솔레노이드 밸브(20)의 고장을 검출하기 위한 신호를 의미하며, 솔레노이드 밸브(20)를 구동시킬 수 있는 임계값보다 작은 신호이다.
솔레노이드 밸브(20)는 2개의 유압라인(21,22) 사이에 연결되어 유압의 흐름을 단속하는 밸브로서, 솔레노이드 코일(LS)을 구비한다.
이러한 솔레노이드 밸브(20)는 솔레노이드 코일(LS)에 인가되는 전류에 따라 형성되는 자기장에 의해 오픈되어 유압이 전달될 수 있는 유로를 형성한다.
이때, 솔레노이드 밸브(20)는 임계값 이상의 구동신호(VA)에 의해 솔레노이드 코일(LS)에 전류가 인가되는 경우에 구동되고, 임계값보다 작은 고장검출신호(VT)에 의해서는 구동되지 않는다.
한편, 본 실시예예서는 노말오픈형 솔레노이드 밸브(20)의 구동을 예로 들어 설명하였으나, 노말클로즈형 솔레노이드 밸브(20)에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
고장검출부(30)는 솔레노이드 코일(LS)에 인가되는 전압을 검출하여 제어부(40)로 검출전압(VE)을 출력한다.
이때, 솔레노이드 코일(LS)에서 검출되는 전압은 솔레노이드 밸브(20)를 구동시키기 위한 전원전압(Vcc1)이 스위치(10)의 저항과 솔레노이드 코일(LS)의 고유저항에 따라 분배된 전압에 해당한다.
한편, 도 1에 도시된 바와 같이, 고장검출부(30)는 전압추종기를 포함할 수 있다.
이때, 전압추종기의 입력단에 연결되는 제1 저항(R1)은 솔레노이드 코일(LS)의 고유저항보다 큰 값을 가지며, 제2 저항(R2)은 솔레노이드 밸브(20)를 구동시키기 위한 전원전압(Vcc1)을 전압추종기에 공급되는 전원전압(Vcc2) 범위로 스케일하기 위한 분배저항의 역할을 수행한다.
즉, 고장검출부(30)는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)을 통해 솔레노이드 코일(LS)에 인가된 전압을 적절한 전압범위로 스케일하여 검출전압(VE)으로 출력한다.
제어부(40)는 고장검출신호(VT)를 통해 스위치(10)를 작동시키고, 고장검출부(30)에서 출력되는 검출전압(VE)을 기초로 솔레노이드 밸브(20)의 고장 발생 여부를 판단하고, 고장이 발생한 것으로 판단되면 구동신호의 출력을 중지시키고, 고장출력부(50)를 통해 솔레노이드 밸브(20)의 고장상태를 출력한다.
이러한 제어부(40)가 솔레노이드 밸브(20)의 고장 발생 여부를 판단하는 구체적인 과정은 후술한다.
고장출력부(50)는 솔레노이드 밸브(20)의 고장상태를 출력한다.
이러한 고장출력부(50)는 고장음이나 고장 메시지를 음성으로 제공하는 방식으로 솔레노이드 밸브(20)의 고장상태를 출력할 수 있고, 램프(미도시)나 디스플레이 패널(미도시)을 통해 고장 메시지를 표시하는 방식으로 솔레노이드 밸브(20)의 고장상태를 출력할 수도 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 검출방법의 동작 흐름을 도시한 순서도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 검출방법에서 구동신호 및 고장검출신호가 출력되는 타이밍도이다.
이하, 도 2와 도 3을 참조하여 본 발명의 구체적인 동작을 설명한다.
우선, 제어부(40)는 구동신호(VA)를 출력하고 있는지 확인하여(S110), 구동신호(VA)를 출력하지 않는 솔레노이드 밸브(20)의 미동작 구간인 경우, 고장검출신호(VT)를 출력하여 스위치(10)를 작동시킨다(S120).
일반적으로 제어부(40)에서 출력하는 구동신호(VA)는 펄스폭 변조신호로 출력되는데 주로 25~75%의 듀티 구간을 사용한다. 따라서, 제어부(40)는 75~100%의 비동작 구간에 고장검출신호(VT)를 출력할 수 있다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, 제어부(40)는 구동신호(VA)를 출력하지 않는 듀티 구간에서 고장검출신호(VT)를 출력할 수 있고, 고장검출신호(VT)의 펄스 폭을 임계값보다 작게 하여 솔레노이드 코일(LS)에 전류를 인가할 수 있다.
이와 같은 동작에 의해, 고장검출신호(VT)를 통해 스위치(10)가 작동되어 솔레노이드 코일(LS)에 전류가 인가되더라도 솔레노이드 밸브(20)가 구동되지 않으므로 솔레노이드 밸브(20)의 동작에 영향을 주지 않으면서 솔레노이드 밸브(20)의 고장을 검출할 수 있다.
이후, 제어부(40)는 고장검출부(30)로부터 입력되는 검출전압(VE)을 기초로 솔레노이드 밸브(20)의 고장 발생 여부를 판단한다.
구체적으로, 제어부(40)는 고장검출부(30)로부터 입력되는 검출전압(VE)이 미리 설정된 기준전압범위에 속하는지 판단한다(S130).
여기서, 기준전압범위는 솔레노이드 코일(LS)이 개방되거나 단락되지 않고 정상적인 상태일 경우에 고장검출부(30)에서 출력되는 검출전압(VE)의 범위를 의미하며, 솔레노이드 코일(LS)의 고유 저항, 고장검출부(30)의 제1,2 저항(R1,R2) 및 고장검출부(30)의 전압추종기에 인가되는 전원전압(Vcc2) 이내의 범위에서 다양한 값으로 설정될 수 있다.
만약, 검출전압(VE)이 기준전압범위에 속하면, 솔레노이드 코일(LS)에 정상적으로 전류가 인가되는 것이므로 제어부(40)는 고장상태를 출력하지 않는다.
반면, 검출전압(VE)이 기준전압범위에 속하지 않으면, 솔레노이드 코일(LS)이 단락되거나 개방되어 솔레노이드 밸브(20)에 고장이 발생한 것이므로, 제어부(40)는 구동신호(VA)의 출력을 중지시킨다(S140).
이와 함께, 제어부(40)는 고장출력부(50)를 통해 솔레노이드 밸브(20)의 고장상태를 출력할 수 있다(S150).
이와 같은 솔레노이드 밸브(20)의 고장 검출장치에 따르면, 스위치(10)의 저항과 솔레노이드 코일(LS)의 고유저항에 의한 분배전압을 이용하여 솔레노이드 밸브(20)의 고장을 검출함으로써, 전류를 모니터링하기 위한 션트저항 및 복잡한 증폭회로를 제거할 수 있어 사용되는 부품의 수를 감소시킬 수 있다.
또한, 솔레노이드 밸브(20)의 미동작 구간에 고장검출신호(VT)를 출력하기 때문에 솔레노이드 밸브(20)의 동작에 영향을 주지 않으면서 솔레노이드 밸브(20)의 고장을 검출할 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 정해져야할 것이다.
10 : 스위치
20 : 솔레노이드 밸브
30 : 고장검출부
40 : 제어부
50 : 고장출력부
LS : 솔레노이드 코일 VE : 검출전압
VA : 구동신호 VT : 고장검출신호

Claims (7)

  1. 고장검출신호에 의해 솔레노이드 코일로 공급되는 전원을 스위칭하는 스위치;
    상기 솔레노이드 코일의 양단에서 검출전압을 측정하여 출력하는 고장검출부; 및
    상기 고장검출신호를 출력하며, 상기 고장검출부로부터 상기 검출전압을 입력받아 상기 솔레노이드 밸브의 고장 발생 여부를 판단하는 제어부를 포함하는 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 고장검출신호는 구동신호가 출력되지 않는 구간에서 출력되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 고장검출신호는 상기 솔레노이드 밸브를 구동시킬 수 있는 임계값보다 작은 신호인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고장검출부는 전압추종기를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 제어부는 상기 검출전압이 미리 설정된 기준전압범위에 속하지 않으면, 상기 솔레노이드 밸브에 고장이 발생한 것으로 판단하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치.
  6. 제 5항에 있어서, 상기 제어부는 상기 고장이 발생한 것으로 판단되면, 구동신호의 출력을 중지시키는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브의 고장상태를 출력하는 고장출력부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 고장 검출장치.
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