KR20170110425A - 솔레노이드밸브 제어장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 솔레노이드밸브 제어장치에 관한 것으로서, 오일을 압송하는 오일펌프와, 상기 오일펌프에 압송된 오일에 의해 작동되는 실린더와, 상기 오일펌프와 상기 실린더 사이에 연결되어 상기 오일의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브와, 상기 오일의 흐름에 따른 상기 실린더의 작동변위를 감지하는 센서부와, 상기 센서부에 의해 감지된 작동변위와 기설정된 기준값을 비교한 결과에 따라 상기 솔레노이드밸브의 개폐 정도를 비례-적분-미분 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 따라, 솔레노이드밸브의 개폐 상태에 따른 실린더의 변위 정보를 피드백 받아 솔레노이드밸브의 개폐 정도를 PID 제어함으로써 저전류 구간에서의 제어 압력 및 히스테리시스 성능 저하 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

Description

솔레노이드밸브 제어장치{APPARATUS FOR CONTROLLING SOLENOID VALVE}

본 발명은 솔레노이드밸브의 개폐 정도를 실린더의 변위 정보에 기초하여 제어하는 솔레노이드밸브 제어장치에 관한 것이다.

일반적으로 자동 변속기의 유압제어장치에서는 유압제어밸브로 솔레노이드밸브가 사용되고 있다. 솔레노이드밸브는 전기적 신호를 기계적 신호로 변화시키는 변환장치로 공장 자동화와 원격 제어에 꼭 필요한 부품이 되었다. 특히 자동차의 전자제어 시스템에 대한 의존도가 높아지면서 많은 솔레노이드밸브가 자동차의 전자제어에 이용되고 있다. 자동차에 이용되는 솔레노이드밸브는 작동방법에 따라 펄스폭 변조방식 솔레노이드밸브와 비례제어방식 솔레노이드밸브(Variable Pressure Solenoid Valve)로 구분할 수 있다.

그 중에서 특히, 비례제어 솔레노이드밸브는 입력전류에 대한 출력압력의 특성변화가 연속적으로 수반되는 것이어서 압력제어에 있어 용이할 뿐 아니라, 제어에 따른 변속 품질의 향상을 기대할 수 있어 근래에 들어 많이 이용되고 있다.

그러나 이러한 비례제어 솔레노이드 밸브의 경우, 코일에 의해 형성된 자기장에 대해 아마추어가 비선형적으로 자화되는 현상으로 인해 아마추어에 자기장이 가해진 다음 제거되는 경우에 자화가 완전하게 사라지지 않고 어느 정도 남게 되는 잔류자화(remnant magnetization)의 특성을 나타냄에 따라, 비례제어 솔레노이드밸브를 이용한 종래의 변속제어유니트(TCU)의 압력 제어 시 동일한 입력전류 대비 출력압력이 상이하게 발생하여 유압제어장치에 대한 압력제어에서 정밀성이 떨어지는 문제점이 있었다.

KR 10-0824864 B1 KR 10-1478066 B1

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 비례제어 솔레노이드밸브의 작동시 발생되는 히스테리시스를 보상하고 이를 매개로 더욱 정밀한 압력제어를 구현하여 자동변속기의 변속시 발생되는 충격을 최소화할 수 있는 솔레노이드밸브 제어장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일면에 따른 솔레노이드밸브 제어장치는, 오일을 압송하는 오일펌프와, 상기 오일펌프에 압송된 오일에 의해 작동되는 실린더와, 상기 오일펌프와 상기 실린더 사이에 연결되어 상기 오일의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브와, 상기 오일의 흐름에 따른 상기 실린더의 작동변위를 감지하는 센서부와, 상기 센서부에 의해 감지된 작동변위와 기설정된 기준값을 비교한 결과에 따라 상기 솔레노이드밸브의 개폐 정도를 비례-적분-미분 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따르면, 솔레노이드밸브의 개폐 상태에 따른 실린더의 변위 정보를 피드백 받아 솔레노이드밸브의 개폐 정도를 PID 제어함으로써 저전류 구간에서의 제어 압력 및 히스테리시스 성능 저하 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드밸브 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

이상과 같은 본 발명에 대한 해결하려는 과제, 과제의 해결수단, 발명의 효과를 포함한 구체적인 사항들은 다음에 기재할 실시예 및 도면에 포함되어 있다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.

이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드밸브 제어장치에 대해 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드밸브 제어장치의 구성을 나타내는 블록도이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드밸브 제어장치는 오일펌프(10), 실린더(20), 솔레노이드밸브(30), 센서부(40) 및 제어부(50)를 포함하여 구성된다.

오일펌프(10)는 오일을 압송하기 위한 것이다.

여기서, 오일펌프(10)는 윤활유가 저장되는 오일탱크에 연결된 상태로 상기 오일탱크에 저장된 오일을 펌핑하여 실린더(20)로 분사하는 역할을 한다.

실린더(20)는 오일펌프(10)에 압송된 오일에 의해 작동된다.

여기서, 실린더(20)의 내부에는 오일펌프(10)로부터 유입되는 오일에 의해 발생하는 유압에 따라 왕복 운동하는 피스톤 로드가 구비될 수 있다.

솔레노이드밸브(30)는 오일펌프(10)와 실린더(20) 사이에 연결되어 오일펌프(10)와 실린더(20) 사이의 오일의 흐름을 제어한다.

여기서, 솔레노이드밸브(30)는 오일펌프(10)에서 펌핑되는 오일이 실린더(20) 쪽으로 간헐적으로 펌핑되도록 제어하는 역할을 한다.

이때, 솔레노이드밸브(30)는 내부 코일에 흐르는 전류에 비례하여 발생하는 전자기력을 이용하여 작동되되 PWM(Pulse Width Modulation) 구동방식을 통해 내부코일에 흐르는 전류를 제어하는 전자식밸브 형태의 구조를 가지며, 전류가 인가되면 자력을 발생시키고 상기 자력에 의해서 밸브 내의 아마추어가 복원스프링을 누르게 되면 변위에 비례하는 반력과의 평형에 의해서 자력을 기계적 변위로 변환시키는 비례제어 솔레노이드밸브 형태로 마련되는 것이 바람직하다.

이러한 비례제어 솔레노이드밸브는 예컨대, 내부구조가 아마추어(Armature)가 복원스프링 상부에 배치되고 상기 아마추어와 상기 복원스프링을 솔레노이드부의 코일이 둘러싸는 형태로 마련되어, 솔레노이드 부분에 소정의 전류가 인가되면 밸브 내부의 코일에서 자력을 발생시키고 이 자력에 의해서 밸브 내부의 아마추어가 복원스프링을 누르게 되면서 변위에 비례하는 반력과의 평형에 의해서 자력을 기계로 변환시키게 된다. 이후 인가된 전류가 점차적으로 증가함에 따라 상기 아마추어는 코일에 의해 발생되는 자력에 의해 아래 방향으로 변위가 변화하고, 스풀(Spool)은 상기 아마추어의 변위 변화와 비례하여 변위가 변하게 된다. 상기 스풀의 변위 변화에 따라 서플라이를 통해 상기 솔레노이드밸브 내부로 공급되어 제어 부분으로 나와 피드백을 통해 다시 밸브 내부로 공급되게 되는 작동유체(ATF; Automatic Transmission Fluid)의 압력은 감소하게 된다.

반대로, 만일 솔레노이드 부분에 인가되는 전류가 감소하는 경우, 상기 아마추어는 상기 복원스프링의 반력에 의해 반대 방향으로 변위 변화가 일어나며 상기 스풀 또한 반대 방향으로 변위가 변하게 되면서 밸브 내부에서 제어되는 작동유체의 압력을 점차적으로 복원시켜 솔레노이드밸브(30)에 전류가 인가되기 시작하는 초기의 상태로 돌아가게 된다.

센서부(40)는 오일펌프(10)와 실린더(20) 사이의 오일의 흐름에 따른 실린더(20)의 작동변위를 감지한다.

여기서, 센서부(40)는 실린더(20)에 인접하게 배치되어 실린더(20)에 적외선 조사 후 수광 여부로 실린더(20)의 작동변위를 감지할 수 있으며, 예컨대, 발광 및 수광이 같이 이루어지는 일체형 적외선 센서 모듈 형태로 마련될 수 있다.

예컨대, 상기 센서부(40)는, 실린더(20)의 일측에 설치되어 실린더(20)에 조사되는 적외선광을 발생시키는 적어도 하나의 발광다이오드(LED)와, 상기 발광다이오드와 대면하도록 설치되어 상기 발광다이오드로부터 발생하여 실린더(20)를 투과한 적외선광을 감지하는 포토다이오드(PD)를 포함하여 구성될 수 있다.

제어부(50)는 센서부(40)에 의해 감지된 작동변위와 기설정된 기준값을 비교한 결과에 따라 솔레노이드밸브(30)의 개폐 정도를 비례-적분-미분(PID; Proportional Integral Differential) 제어한다.

여기서, 제어부(50)는 감지된 작동변위값과 상기 기준값 간의 차이값을 보정하도록 솔레노이드밸브(30)의 개폐 정도에 대한 PID 제어를 수행하여 솔레노이드밸브(30)의 제어압력을 결정할 수 있다.

이 경우, 솔레노이드밸브(30)는 결정된 제어압력에 따른 PWM 제어를 수행하여 솔레노이드밸브(30)의 개폐 정도를 조절하게 된다.

한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드밸브 제어장치는, 솔레노이드밸브(30)와 실린더(20) 사이에 연결되어 오일펌프(10)와 실린더(20) 사이의 오일의 흐름에 의한 압력을 측정하여 제어부(50)로 피드백하는 유압게이지(60)를 더 포함할 수도 있다.

이에 따라, 본 발명에 의하면, 실린더의 변위 정보에 기초하여 솔레노이드밸브의 개폐 정도를 PID 제어함으로써 저전류 구간에서의 제어 압력 및 히스테리시스 성능 저하 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다.

이상, 바람직한 실시예를 통하여 본 발명에 관하여 상세히 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며 특허청구범위 내에서 다양하게 실시될 수 있다.

10: 오일펌프 20: 실린더
30: 솔레노이드밸브 40: 센서부
50: 제어부 60: 유압게이지

Claims (4)

1. 오일을 압송하는 오일펌프;
   상기 오일펌프에 압송된 오일에 의해 작동되는 실린더;
   상기 오일펌프와 상기 실린더 사이에 연결되어 상기 오일의 흐름을 제어하는 솔레노이드밸브;
   상기 오일의 흐름에 따른 상기 실린더의 작동변위를 감지하는 센서부; 및
   상기 센서부에 의해 감지된 작동변위와 기설정된 기준값을 비교한 결과에 따라 상기 솔레노이드밸브의 개폐 정도를 비례-적분-미분 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드밸브 제어장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 센서부는 상기 실린더에 인접하게 배치되어 상기 실린더에 적외선 조사 후 수광 여부로 상기 실린더의 작동변위를 감지하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드밸브 제어장치.
3. 제1항에 있어서,
   상기 솔레노이드밸브와 상기 실린더 사이에 연결되어 상기 오일의 흐름에 의한 압력을 측정하여 상기 제어부로 피드백하는 유압게이지를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드밸브 제어장치.
4. 제1항에 있어서,
   상기 솔레노이드밸브는 PWM 구동방식을 통해 내부코일에 흐르는 전류를 제어하는 전자식밸브 형태인 것을 특징으로 하는 솔레노이드밸브 제어장치.

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