KR20140095341A - 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로 및 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전원 인가 시에 솔레노이드 밸브의 발열 및 전류 사용량을 감소시키는 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로 및 방법에 관한 것이다. 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로는 전원 공급부로부터 전원을 공급받으면 제1 시간 동안 제1 신호를 출력하고, 제1 시간 이후 제1 신호 보다 적은 제2 신호를 출력하는 제어부, 제1 신호 및 제2 신호에 의해 동작하는 스위칭부 및 일 단이 전원 공급부에 연결되고 타 단이 스위칭부에 연결된 솔레노이드 밸브를 포함하며, 솔레노이드 밸브는, 제1 시간 동안 제1 신호에 의해 스위칭부가 온 되어 전원 공급부로부터 제1 구동 전류가 공급되어 개방되고, 제1 시간 이후 제2 신호에 의해 스위칭부가 온 되어 제1 구동 전류 보다 적은 제2 구동 전류가 공급되어 개방 상태를 유지하며, 전원 공급부로부터 전원 공급이 중단되면, 개방 상태를 종료하는 것을 특징으로 한다.

Description

솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로 및 방법{Circuit and method for controlling current of solenoid}

본 발명은 전원 인가 시에 솔레노이드 밸브의 발열 및 전류 사용량을 감소시키는 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로 및 방법에 관한 것이다.

연료를 사용하는 엔진에는 솔레노이드 밸브 구동 회로가 구비되어 있고, 솔레노이드 밸브를 제어하여 엔진으로의 연료를 공급 및 중단하고 있다.

도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로를 보이는 도면이다. 도 1을 참조하면, 전원이 인가되면 솔레노이드 밸브가 개방되어 엔진에 연료가 공급되도록 하고, 전원이 인가되지 않으면 솔레노이드 밸브가 차단되어 엔진에 연료 공급이 중단된다. 도 1에 도시된 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로는 전원 공급 시에 솔레노이드 밸브에 최대치의 전류가 흐르기 때문에, 솔레노이드 밸브가 개방되어 있는 동안 발열이 증가하게 된다.

도 2는 종래의 다른 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로를 보이는 도면이다. 도 2를 참조하면, 전원 인가 시에 솔레노이드 밸브로 1.5A 이상의 전류가 흐르지만 OPAMP 및 MOSFET가 동작하여 1초 이내에 적정량의 전류가 솔레노이드 밸브에 흐르도록 한다. 이 회로의 경우 RC 회로를 이용하여 1초(솔레노이드 밸브에 최대치의 전류가 흐르는 시간)라는 시간을 결정하는데, C는 상온 25도를 기준으로 온도가 10도씩 상승할 때마다 수명이 절반으로 줄어들고, 0도 이하에서는 충전 기능이 떨어지므로 저온 및 상온에서 시간 차이가 발생한다. 즉, 이 회로의 MTBF(mean time between failures)는 C1이 결정하게 된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제는 솔레노이드 밸브 내부 회로에 전류 제어 회로를 추가하여 전원 인가 시에 솔레노이드 밸브의 발열 및 전류 사용량을 감소시키는 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로 및 방법을 제공하는데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로는 전원 공급부로부터 전원을 공급받으면 제1 시간 동안 제1 신호를 출력하고, 제1 시간 이후 상기 제1 신호 보다 적은 제2 신호를 출력하는 제어부; 상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 의해 동작하는 스위칭부; 및 일 단이 상기 전원 공급부에 연결되고 타 단이 상기 스위칭부에 연결된 솔레노이드 밸브;를 포함하며, 상기 솔레노이드 밸브는, 상기 제1 시간 동안 상기 제1 신호에 의해 상기 스위칭부가 온 되어 상기 전원 공급부로부터 제1 구동 전류가 공급되어 개방되고, 상기 제1 시간 이후 상기 제2 신호에 의해 상기 스위칭부가 온 되어 상기 제1 구동 전류 보다 적은 제2 구동 전류가 공급되어 상기 개방 상태를 유지하며, 상기 전원 공급부로부터 전원 공급이 중단되면, 상기 개방 상태를 종료하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 일 단이 상기 제어부에 연결되고, 타 단이 상기 스위칭 소자에 연결된 제1 저항; 및 일 단이 상기 제1 저항의 타 단에 연결되고, 타 단이 접지에 연결된 제2 저항;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적인 과제를 해결하기 위한 일 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 방법은 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브를 스위칭하는 스위칭부 및 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 상기 솔레노이드 밸브의 전류를 제어하는 방법으로서, 상기 제어부로부터의 제1 시간 동안 제1 신호에 의해, 상기 스위칭부가 온 되면, 제1 구동 전류가 공급되어 상기 솔레노이드 밸브를 개방하는 단계; 상기 제어부로부터의 상기 제1 시간 이후 상기 제1 신호보다 적은 제2 신호에 의해, 상기 스위칭부가 온 되면, 상기 제1 구동 전류 보다 적은 제2 구동 전류가 공급되어 상기 솔레노이드 밸브가 개방 상태를 유지하는 단계; 및 상기 솔레노이드 밸브로 구동 전류의 공급이 중단되면, 상기 솔레노이드 밸브의 개방 상태를 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 솔레노이드 밸브 내부 회로에 전류 제어 회로를 추가하여 솔레노이드 밸브의 구동에 필요한 전류만 공급함으로써 전류의 소비가 감소하고 솔레노이드 발열도 감소하게 된다. 또한 이 전류제어 회로 제어부에 마이크로프로세서(마이컴 포함)를 사용하여 온도 변화에 상관없이 솔레노이드 밸브가 일정하게 동작할 수 있다. 더 나아가 솔레노이드 밸브 내부 회로에 전류 제어 회로를 추가하여 별도의 제어장치 없이 솔레노이드 밸브의 전류 제어가 가능하다.

도 1은 종래의 일 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로를 보이는 도면이다.
도 2는 종래의 다른 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로를 보이는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로를 보이는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 방법을 보이는 흐름도 이다.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로를 보이는 도면이다.

도 3을 참조하면 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로는 전원 공급부(100), 제어부(200), 스위칭부(300) 및 솔레노이드 밸브(400)를 포함한다. 본 실시 예에서 제어부(200) 및 스위칭부(300)는 솔레노이드 밸브(400)에 내장되어 있을 수 있다.

전원 공급부(100)는 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로에 전원을 공급한다. 전원 공급부(100)는 예를 들어 16~31.5V의 전원을 공급할 수 있고, 또는 전원을 공급하지 않을 수 있다(OV).

제어부(200)는 전원 공급부(100)부터 16~31.5V의 전원을 공급받으면, 이를 내부에서 동작 전원으로 변환한 후, 제1 시간 동안 제1 신호를 출력하고, 제1 시간 이후 상기 제1 신호 보다 적은 제2 신호를 출력한다. 여기서 제1 시간은, 예를 들어 1초 일 수 있다. 또한 제1 신호는 예를 들어, 5V의 전압 신호 일 수 있으며, 제2 신호는 5V 미만의 전압 신호 일 수 있다. 여기서 제어부(200)는 도 2에 도시된 OPAMP를 포함한 RC 회로를 대체한 것일 수 있다. 즉, 도 2에서 솔레노이드 밸브에 최대치의 전류가 흐르는 시간을 결정하는 것이 RC 회로인데, C는 저온 및 상온에서 시간 차이가 발생하는 문제점이 있다. 그러나, 제어부(200)는 온도에 관계없이 일정하게 시간을 결정할 수 있게 된다.

스위칭부(300)는 제어부(200)에 연결되어, 제어부(200)에서 출력되는 제1 시간 동안의 제1 신호 또는 제1 시간 이후의 제2 신호에 의해 스위칭 온 된다. 여기서 스위칭부(300)는 FET(field effect transistor)로 구성될 수 있으며, 게이트(G:gate)단으로 입력되는 제1 신호 또는 제2 신호에 따라, 드레인(D:drain)단에서 소스(S:source)단으로의 전류량이 결정된다.

여기서, 스위칭부(300)의 게이트단은 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)에 의해 제어부(200)로부터 출력되는 제1 신호 또는 제2 신호를 분압 수신한다. 제1 저항(R1)은 일 단이 제어부(200)에 연결되어 있고, 타 단이 스위칭부(300)의 게이트단에 연결되어 있다. 제2 저항(R2)은 일 단이 스위칭부(300)의 게이트단에 연결되어 있고, 타 단이 접지에 연결되어 있다.

솔레노이드 밸브(400)는 일 단이 전원 공급부(100)에 연결되고, 타 단이 스위칭부(300)의 드레인 단에 연결되어, 스위칭부(300)의 제어에 의해 구동 전류가 제어되어 개방되거나, 개방상태를 유지한다. 솔레노이드 밸브(400)는 솔레노이드 코일(L1)과, 보호용 다이오드(D1)을 포함한다. 솔레노이드 밸브(400)는 제1 시간 동안 제1 신호에 의해 스위칭부가 온 되면, 전원 공급부(100)로부터 제1 구동 전류가 공급되어 제1 시간 동안 개방된다. 여기서 제1 구동 전류는 예를 들어, 1.5A 이상일 수 있다. 솔레노이드 밸브(400)는 제1 시간 이후 제2 신호에 의해 스위칭부(300)가 온 되면, 제1 구동 전류 보다 적은 제2 구동 전류가 공급되어 개방 상태를 유지한다. 개방 상태 또는 개방 상태가 유지되면 솔레노이드 밸브(400)에 의해 엔진으로 연료가 공급된다. 그러나 전원 공급부(100)로부터 전원이 공급되지 않으면 솔레노이드 밸브(400)는 차단 상태가 되어 솔레노이드 밸브(400)에 의해 엔진으로의 연료 공급이 중단된다.

이와 같이, 솔레노이드 밸브 내부 회로에 전류 제어 회로를 추가하여 솔레노이드 밸브의 구동에 필요한 전류만 공급함으로써 전류의 소비가 감소하고 솔레노이드 발열도 감소시킬 수 있게 되고, 온도 변화에 상관없이 솔레노이드 밸브가 일정하게 동작할 수 있게 된다.

도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 솔레노이드 밸브의 전류 제어 방법을 보이는 흐름도 이다.

도 4를 참조하면, 전원 공급부(100)가 전원을 공급하면(S10), 제어부(200)로부터 제1 시간 동안 제1 신호가 출력되어 스위칭부(300)가 온 상태로 전환하는 단계(S20)를 수행한다.

스위칭부(300)가 온 상태가 되면, 제1 구동 전류가 공급되어 솔레노이드 밸브(400)를 제1 시간 동안 개방하는 단계(S30)를 수행한다.

이후, 제어부(200)로부터 제1 시간 이후 제1 신호보다 적은 제2 신호가 출력되어 스위칭부(300)가 온 상태로 전환하는 단계(S40)를 수행한다.

스위칭부(300)가 온 상태가 되면, 제1 구동 전류보다 적은 제2 구동 전류가 공급되어 솔레노이드 밸브(400)가 개방 상태를 유지하도록 하는 단계(S50)를 수행한다. 솔레노이드 밸브(400)가 개방 상태 이거나 또는 개방 상태가 유지되면 솔레노이드 밸브(400)에 의해 엔진으로 연료가 공급된다.

그러나 전원 공급부(100)로부터 전원이 공급이 중단된 경우(S60), 솔레노이드 밸브(400)는 차단 상태로 전환하는 단계(S70)가 수행되어 솔레노이드 밸브(400)에 의해 엔진으로의 연료 공급이 중단된다.

이제까지 본 발명에 대하여 바람직한 실시 예를 중심으로 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명을 구현할 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로 상기 개시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.

100: 전원 공급부
200: 제어부
300: 스위칭부
400: 솔레노이드 밸브

Claims (3)

1. 전원 공급부로부터 전원을 공급받으면 제1 시간 동안 제1 신호를 출력하고, 제1 시간 이후 상기 제1 신호 보다 적은 제2 신호를 출력하는 제어부;
   상기 제1 신호 및 상기 제2 신호에 의해 동작하는 스위칭부; 및
   일 단이 상기 전원 공급부에 연결되고 타 단이 상기 스위칭부에 연결된 솔레노이드 밸브;를 포함하며,
   상기 솔레노이드 밸브는,
   상기 제1 시간 동안 상기 제1 신호에 의해 상기 스위칭부가 온 되어 상기 전원 공급부로부터 제1 구동 전류가 공급되어 개방되고,
   상기 제1 시간 이후 상기 제2 신호에 의해 상기 스위칭부가 온 되어 상기 제1 구동 전류 보다 적은 제2 구동 전류가 공급되어 상기 개방 상태를 유지하며,
   상기 전원 공급부로부터 전원 공급이 중단되면, 상기 개방 상태를 종료하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로.
2. 제 1항에 있어서,
   일 단이 상기 제어부에 연결되고, 타 단이 상기 스위칭 소자에 연결된 제1 저항;
   일 단이 상기 제1 저항의 타 단에 연결되고, 타 단이 접지에 연결된 제2 저항;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 전류 제어 회로.
3. 솔레노이드 밸브, 상기 솔레노이드 밸브를 스위칭하는 스위칭부 및 상기 스위칭부의 동작을 제어하는 제어부를 포함하여 상기 솔레노이드 밸브의 전류를 제어하는 방법으로서,
   상기 제어부로부터의 제1 시간 동안 제1 신호에 의해, 상기 스위칭부가 온 되면, 제1 구동 전류가 공급되어 상기 솔레노이드 밸브를 개방하는 단계;
   상기 제어부로부터의 상기 제1 시간 이후 상기 제1 신호보다 적은 제2 신호에 의해, 상기 스위칭부가 온 되면, 상기 제1 구동 전류 보다 적은 제2 구동 전류가 공급되어 상기 솔레노이드 밸브가 개방 상태를 유지하는 단계; 및
   상기 솔레노이드 밸브로 구동 전류의 공급이 중단되면, 상기 솔레노이드 밸브의 개방 상태를 종료하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 밸브의 전류 제어 방법.

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