KR20150133960A - 솔레노이드 밸브 제어장치 및 그 제어방법 - Google Patents

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Abstract

솔레노이드 밸브 제어장치 및 그 제어방법이 개시된다. 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어장치는 솔레노이드 코일을 포함하고, 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전류에 의해 열리거나 닫혀 휠 실린더에 공급되는 브레이크 압력을 조절하는 솔레노이드 밸브를 제어하는 솔레노이드 밸브 제어 장치에 있어서, 솔레노이드 코일에 공급되는 전류를 스위칭하는 스위칭부와, 이 스위칭부를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하는 프리 드라이버부와, 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부 및 솔레노이드 밸브의 전류 제어시 전류검출부를 통해 검출된 전류값을 목표전류값에 도달시키기 위하여 프리 드라이버부로부터 스위칭부에 구동신호를 출력하도록 상기 프리 드라이버부를 제어하고, 구동신호가 출력되는 동안, 출력된 구동신호의 주파수가 랜덤하게 가변되도록 프리 드라이버부를 제어하는 마이크로컨트롤유닛을 포함한다.

Description

솔레노이드 밸브 제어장치 및 그 제어방법{APPARATUS OF CONTROLLING SOLENOID VALVE AND CONTROL METHOD OF THEREOF}
본 발명은 솔레노이드 밸브 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 솔레노이드 밸브의 작동 소음을 줄일 수 있는 솔레노이드 밸브 제어장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자제어식 브레이크 시스템, 일예로, 안티록 브레이크 시스템(Anti-lock Brake System ; ABS)을 장착한 차량은 4바퀴의 입출구측에 각각 솔레노이드 밸브가 장착된다.
이러한 ABS 차량에서는 제동력이 차량의 바퀴와 노면사이의 마찰력을 초과하여 미끄러지기 시작하면, 해당 바퀴의 솔레노이드 밸브를 작동하여 압력을 빼준다. 다시 차량이 굴러가기 시작하면, 솔레노이드 밸브를 작동하여 바퀴에 압력을 가하는 동작이 연속적으로 일어난다. 이러한 ABS 동작에 의해 차량이 미끄러지지 않고, 안정적으로 제동이 이루어진다.
이러한 솔레노이드 밸브는 전자제어식 브레이크 시스템에서 브레이크 액압을 휠 실린더에 공급하거나 차단하는 기능을 수행한다.
솔레노이드 밸브는 내부의 솔레노이드 코일에 공급되는 전류에 의해 개폐가 이루어진다.
기존의 솔레노이드 밸브 제어장치는 솔레노이드 밸브 내의 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 션트저항부, 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 스위칭하는 스위칭부, 이 스위칭부에 구동신호를 출력하여 스위칭부를 온 또는 오프시키는 프리드라이버(Pre-driver), 션트저항부를 통해 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 모니터링하고, 모니터링 결과를 근거로 솔레노이드 코일에 목표전류가 흐르도록 프리드라이버를 통해 스위칭부를 제어하는 전자제어유닛(ECU)를 포함한다.
기존에는 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 목표전류에 도달하도록 제어하는 동안 전자제어유닛은 프리드라이버를 통해 스위칭부에 고정된 주파수를 갖는 구동신호를 출력한다.
이로 인해, 솔레노이드 밸브 어셈블리에서도 동일 주파수의 음향 잡음(acoustic noise)이 발생하는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 솔레노이드 밸브의 전류 제어시 스위칭부에 출력되는 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시켜 솔레노이드 밸브의 음향 잡음을 감소시키는 솔레노이드 밸브 제어장치 및 그 제어방법을 제공하고자 한다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 솔레노이드 코일을 포함하고, 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전류에 의해 열리거나 닫혀 휠 실린더에 공급되는 브레이크 압력을 조절하는 솔레노이드 밸브를 제어하는 솔레노이드 밸브 제어 장치에 있어서, 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전류를 스위칭하는 스위칭부; 상기 스위칭부를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하는 프리 드라이버부; 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부; 상기 솔레노이드 밸브의 전류 제어시 상기 전류검출부를 통해 검출된 전류값을 목표전류값에 도달시키기 위하여 상기 프리 드라이버부로부터 상기 스위칭부에 구동신호를 출력하도록 상기 프리 드라이버부를 제어하고, 상기 구동신호가 출력되는 동안, 상기 출력된 구동신호의 주파수가 랜덤하게 가변되도록 상기 프리 드라이버부를 제어하는 마이크로컨트롤유닛;을 포함하는 솔레노이드 밸브 제어장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 마이크로컨트롤유닛은 상기 프리 드라이버부로부터 상기 스위칭부에 상기 구동신호가 출력되는 동안 상기 구동신호의 주파수가 랜덤하게 가변되도록 상기 프리 드라이버부를 제어할 수 있다.
또한, 상기 프리 드라이버부는 상기 마이크로컨트롤유닛로부터 입력된 목표전류값에서 상기 전류검출부를 통해 감지된 전류값을 뺀 전류값이 상기 솔레노이드 코일에 공급되도록 상기 스위칭부를 제어하기 위한 구동신호를 출력하는 PI 제어기(Proportional-Integral Controller)와, 상기 PI 제어기로부터 상기 스위칭부에 상기 구동신호가 출력되는 동안 상기 스위칭부에 출력되는 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시키는 주파수가변기를 포함할 수 있다.
또한, 상기 마이크로컨트롤유닛은 미리 설정된 스텝수로 세분화된 상기 구동신호의 주파수의 스텝수와, 미리 설정된 주파수범위로 설정된 상기 구동신호의 주파수가변범위에 따라 상기 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시키도록 상기 주파수가변기를 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 솔레노이드 코일을 포함하고, 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전류에 의해 열리거나 닫혀 휠 실린더에 공급되는 브레이크 압력을 조절하는 솔레노이드 밸브를 제어하는 솔레노이드 밸브 제어 방법에 있어서, 상기 솔레노이드 밸브의 전류 제어시 상기 솔레노이드 코일에 전류가 흐르도록 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전류를 스위칭하는 스위칭부에 구동신호를 출력시키고, 상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하고, 상기 검출된 솔레노이드 코일 전류값이 목표전류값에 도달하도록 하기 위한 구동신호를 상기 스위칭부에 출력시키되, 상기 구동신호가 출력되는 동안 상기 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시키는 솔레노이드 밸브 제어방법이 제공될 수 있다.
또한, 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시키는 것은, 상기 구동신호가 출력되는 동안, 미리 설정된 스텝수로 세분화된 상기 구동신호의 주파수의 스텝수와, 미리 설정된 주파수범위로 설정된 상기 구동신호의 주파수가변범위에 따라 상기 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시킬 수 있다.
본 발명의 실시예는 솔레노이드 밸브의 전류 제어시 솔레노이드 코일에 흐르는 전류가 목표전류에 도달하도록 스위칭부를 제어할 때 프리 드라이버로부터 스위칭부에 출력되는 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시킬 수 있어 솔레노이드 밸브의 음향 잡음을 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치가 적용되는 전자제어식 브레이크 시스템의 유압회로도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치의 개략적인 제어블록도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치의 개략적인 제어회로도이다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치에서 구동신호의 주파수가변범위를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치에서 구동신호의 주파수와 타이밍의 산점도를 설명하기 위한 그래프이다.
이하에서는 본 발명의 실시예들을 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 이하에 소개되는 실시 예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 본 발명은 이하 설명되는 실시 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 본 발명을 명확하게 설명하기 위하여 설명과 관계없는 부분은 도면에서 생략하였으며 도면들에 있어서, 구성요소의 폭, 길이, 두께 등은 편의를 위하여 과장되어 표현될 수 있다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 제어 장치가 적용되는 전자제어식 브레이크 시스템의 유압회로도이다.
도 1을 참조하면, 전자제어식 브레이크 시스템에는 제동시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(10)과, 페달(10)로부터 전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 압력을 생성시키기 위한 배력장치(11a)및 마스터실린더(11b)가 마련된다.
그리고, 배력장치(11a)를 통해 생성된 브레이크 액압을 휠 실린더(12)에 공급하기 위한 다수의 제1 및 제2솔레노이드밸브(13a, 13b)와, 휠 실린더(12)에서 토출된 브레이크액이 일시적으로 저장되는 저압 어큐뮬레이터(LPA; 15)와, 그 저압 어큐뮬레이터(15)에 저장된 브레이크액을 펌핑하여 마스터실린더(11) 또는 휠 실린더(12)로 환류시키기 위한 모터(16) 및 펌프(17)가 마련되며, 이들은 모듈레이터 블록에 컴팩트하게 설치된다.
제1 및 제2 솔레노이드 밸브(13a, 13b)는 마스터실린더(11b)에서 발생되어 휠 실린더(12)로 공급된 브레이크 액압을 유입 또는 유출하기 위해 휠 실린더(12)의 입구측과 출구측에 각각 배설되는데, 제1 솔레노이드밸브(13a)는 평상시(off) 개방상태를 유지하는 노멀 오픈형(NO)밸브이고 제2 솔레노이드밸브(13b)는 평상시(off) 폐쇄상태를 유지하는 노멀 클로즈형(NC)밸브이다.
ABS(Anti-lock Brake System) 제동시 제1 및 제2 솔레노이드밸브(13a, 13b)를 열거나 닫음으로서 휠 실린더(12)에서의 브레이크 압력이 감압, 유지, 증압되게 하여 차량을 제동하게 된다.
증압시에는 제2 솔레노이드밸브(13b)를 닫고 제1 솔레노이드밸브(13a)를 열어 모터(16) 및 펌프(17)에 의해 펌핑된 브레이크액을 휠 실린더(12)에 공급한다.
또한, 감압시에는 제1 솔레노이드밸브(13a)를 닫고 제2 솔레노이드밸브(13b)를 열어 휠 실린더의 브레이크액을 저압어큐뮬레이터(15)에 유출시켜 휠 실린더(12)에서의 브레이크 압력을 감소시킨다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 제어 장치의 개략적인 제어블록도이다. 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 제어 장치의 개략적인 제어회로도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 솔레노이드 밸브 제어 장치는 전원부(30), 스위칭부(40), 전류검출부(50), 프리드라이버부(60), 마이크로컨트롤유닛(Micro Control Unit ; MCU)(70)을 포함할 수 있다.
차량의 전반적인 제동 제어를 수행하는 전자제어유닛(ECU)는 프리드라이버부(60)와 마이크로컨트롤유닛(70)를 포함한다.
전원부(10)는 배터리를 포함하고, 배터리로부터 솔레노이드 밸브(13)에 전원을 공급한다.
스위칭부(40)는 전원부(10)로부터 솔레노이드 밸브(13) 내의 솔레노이드 코일(L)에 공급되는 전류를 스위칭한다.
전류검출부(50)는 솔레노이드 코일(L)에 공급되는 전류를 검출한다. 전류검출부(50)는 솔레노이드 코일(L)에 직렬 연결된 션트저항(R)을 포함할 수 있고, 이 션트저항(R) 양단에 걸리는 전압을 검출하여 솔레노이드 코일(L)에 공급되는 전류를 검출할 수 있다. 참고로, D1은 프리 휠링 다이오드이다.
프리드라이버부(60)는 마이크로컨트롤유닛(70)의 제어신호에 따라 스위칭부(40)를 구동시키기 위한 구동신호를 출력한다. 프리드라이버부(60)는 PI 제어를 통해 솔레노이드 코일(L)에 흐르는 전류값이 목표전류값에 도달하도록 스위칭부(40)를 제어한다.
또한, 프리드라이버부(60)는 비례적분제어기(Proportional-Integral Controller ; PI 제어기)(61)와 주파수가변기(62)를 포함한다.
일반적으로, 지령신호와 피드백신호 사이의 차인 오차신호에 적당한 비례상수 이득을 곱해서 제어신호를 만들어내는 제어기법에 의해 제어기를 비례제어기(proportional controller)라고 하는데, PI 제어기는 오차신호를 적분하여 제어신호를 만들어내는 적분제어를 비례제어와 병렬로 연결하여 사용하는 제어기법에 의한 제어기이다.
PI 제어기(61)는 마이크로컨트롤유닛(70)로부터 입력된 목표전류값에서 전류검출부(50)를 통해 감지된 전류값을 뺀 전류값이 솔레노이드 코일(L)에 공급되도록 스위칭부(40)를 제어하기 위한 구동신호를 출력한다.
주파수가변기(62)는 PI 제어기(61)로부터 스위칭부(40)에 출력되는 구동신호의 주파수를 가변시킨다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치에서 구동신호의 주파수가변범위를 설명하기 위한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 구동신호는 고정 주파수가 아닌 주파수가 랜덤하게 가변되는 주파수를 가진 신호이다.
가변되는 주파수범위는 미리 설정된 주파수범위(Fx′ 내지 Fx)이다.
즉, 솔레노이드 밸브(13)의 전류 제어시 전류검출부(50)를 통해 검출된 전류값이 목표전류값에 도달하도록 프리 드라이버(60)로부터 스위칭부(40)에 구동신호를 출력하는 동안 구동신호의 주파수는 Fx′내지 Fx 주파수범위 내에서 랜덤하게 가변된다.
다시 도 3을 참조하면, 마이크로컨트롤유닛(70)은 솔레노이드 밸브(13)의 전류 제어시 전류검출부(50)를 통해 검출된 전류값이 목표전류값에 도달하도록 프리 드라이버(60)로부터 스위칭부(40)에 구동신호를 출력하는 동안, 출력된 구동신호의 주파수가 가변되도록 프리드라이버부(60)의 주파수 가변부(62)를 제어한다.
이에 따라, 스위칭부(40)를 출력된 구동신호의 주파수가 동일한 주파수값을 유지하지 않고 시간이 지남에 따라 변경된다. 이로 인해, 솔레노이드 밸브의 음향 잡음을 감소시킬 수 있다.
마이크로컨트롤유닛(70)은 프리드라이버부(60)의 주파수가변기(62)를 통해 구동신호의 주파수를 가변시키도록 주파수가변로직부(71)를 포함한다.
주파수가변로직부(71)은 솔레노이드 밸브(13)의 전류 제어시 전류검출부(50)를 통해 검출된 전류값이 목표전류값에 도달하도록 프리 드라이버(60)로부터 스위칭부(40)에 구동신호를 출력하는 동안, 프리드라이버부(60)로부터 스위칭부(40)에 출력되는 구동신호의 주파수가 랜덤하게 가변되도록 제어한다.
주파수가변로직부(70)는 프리 드라이버(60)의 주파수가변부(62)의 주파수의 스텝(step)수를 예를 들면, 256 step으로 세분화하여, 주파수 가변범위를 예를 들면, 2-10kHz(혹은 3-10kHz) 범위 내에서 랜덤하게 가변시킨다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 솔레노이드 밸브 제어 장치에서 구동신호의 주파수와 타이밍의 산점도를 설명하기 위한 그래프이다.
도 5를 참조하면, 구동신호의 주파수와 타이밍의 산점도는 주파수와 타이밍간의 관계를 알아보기 위해 주파수값과 타이밍값을 나타내는 점이 도표에 나타나 있다. X 축에 타이밍이 Y 축에 주파수를 설정하고, 주파수와 타이밍의 값을 나타내는 점을 찍어 주파수와 타이밍간의 관계를 파악한다.
구동신호의 주파수가 3-10kHz 범위 내의 값이고, 타이밍이 0 내지 250ms 범위 내의 값이라고 할 때 구동신호의 주파수가 랜덤하게 가변됨에 따라 구동신호의 산점도는 랜덤하게 나타남을 알 수 있다. 따라서, 솔레노이드 밸브의 음향 잡음을 대폭 감소시킬 수 있다.
13 : 솔레노이드 밸브 30 : 전원부
40 : 스위칭부 50 : 전류검출부
60 : 프리드라이버부 61 : PI 제어기
62 : 주파수가변기 70 : 마이크로컨트롤유닛
71 : 주파수가변로직부

Claims (6)

  1. 솔레노이드 코일을 포함하고, 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전류에 의해 열리거나 닫혀 휠 실린더에 공급되는 브레이크 압력을 조절하는 솔레노이드 밸브를 제어하는 솔레노이드 밸브 제어 장치에 있어서,
    상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전류를 스위칭하는 스위칭부;
    상기 스위칭부를 구동시키기 위한 구동신호를 출력하는 프리 드라이버부;
    상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하는 전류검출부;
    상기 솔레노이드 밸브의 전류 제어시 상기 전류검출부를 통해 검출된 전류값을 목표전류값에 도달시키기 위하여 상기 프리 드라이버부로부터 상기 스위칭부에 구동신호를 출력하도록 상기 프리 드라이버부를 제어하고, 상기 구동신호가 출력되는 동안, 상기 출력된 구동신호의 주파수가 랜덤하게 가변되도록 상기 프리 드라이버부를 제어하는 마이크로컨트롤유닛;을 포함하는 솔레노이드 밸브 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤유닛은 상기 프리 드라이버부로부터 상기 스위칭부에 상기 구동신호가 출력되는 동안 상기 구동신호의 주파수가 랜덤하게 가변되도록 상기 프리 드라이버부를 제어하는 솔레노이드 밸브 제어장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 프리 드라이버부는 상기 마이크로컨트롤유닛로부터 입력된 목표전류값에서 상기 전류검출부를 통해 감지된 전류값을 뺀 전류값이 상기 솔레노이드 코일에 공급되도록 상기 스위칭부를 제어하기 위한 구동신호를 출력하는 PI 제어기(Proportional-Integral Controller)와, 상기 PI 제어기로부터 상기 스위칭부에 상기 구동신호가 출력되는 동안 상기 스위칭부에 출력되는 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시키는 주파수가변기를 포함하는 솔레노이드 밸브 제어장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 마이크로컨트롤유닛은 미리 설정된 스텝수로 세분화된 상기 구동신호의 주파수의 스텝수와, 미리 설정된 주파수범위로 설정된 상기 구동신호의 주파수가변범위에 따라 상기 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시키도록 상기 주파수가변기를 제어하는 솔레노이드 밸브 제어장치.
  5. 솔레노이드 코일을 포함하고, 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전류에 의해 열리거나 닫혀 휠 실린더에 공급되는 브레이크 압력을 조절하는 솔레노이드 밸브를 제어하는 솔레노이드 밸브 제어 방법에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브의 전류 제어시 상기 솔레노이드 코일에 전류가 흐르도록 상기 솔레노이드 코일에 공급되는 전류를 스위칭하는 스위칭부에 구동신호를 출력시키고,
    상기 솔레노이드 코일에 흐르는 전류를 검출하고,
    상기 검출된 솔레노이드 코일 전류값이 목표전류값에 도달하도록 하기 위한 구동신호를 상기 스위칭부에 출력시키되, 상기 구동신호가 출력되는 동안 상기 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시키는 솔레노이드 밸브 제어방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시키는 것은, 상기 구동신호가 출력되는 동안, 미리 설정된 스텝수로 세분화된 상기 구동신호의 주파수의 스텝수와, 미리 설정된 주파수범위로 설정된 상기 구동신호의 주파수가변범위에 따라 상기 구동신호의 주파수를 랜덤하게 가변시키는 솔레노이드 밸브 제어방법.
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