KR20200104472A

KR20200104472A - 3방향 밸브

Info

Publication number: KR20200104472A
Application number: KR1020190022590A
Authority: KR
Inventors: 이창훈; 황호훈; 노의동; 김정태; 이기룡; 박준효; 김동석
Original assignee: 주식회사 유니크
Priority date: 2019-02-26
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2020-09-04
Also published as: KR102174116B1

Abstract

본 발명은 3방향 밸브에 대한 것으로서, 특히, 홀 센서를 구비하여 로드의 위치를 감지함으로써 밸브 고장을 탐지하고 이를 표시하는 3방향 밸브에 관한 것이다. 본 발명에 따른 3방향 밸브는 홀 센서를 이용하여 로드의 위치를 판단하고 이를 밸브 작동 지령과 비교함으로써 밸브의 고장을 쉽게 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 3방향 밸브는 밸브 고장 상황 시 로드를 리셋하여 약한 고장 시 밸브가 정상화되도록 할 수 있다.

Description

3방향 밸브{3WAY VALVE}

본 발명은 3방향 밸브에 대한 것으로서, 특히, 홀 센서를 구비하여 로드의 위치를 감지함으로써 밸브 고장을 탐지하고 이를 표시하는 3방향 밸브에 관한 것이다.

자동차는 구동력을 발생시키는 동력원의 형태에 따라 내연 기관 자동차, 하이브리드 전기 자동차 및 순수 전기 자동차로 구분할 수 있다.

내연 기관 자동차는 화석 연료를 연소시켜서 동력을 발생시키는 형태의 자동차로서, 현재 가장 많이 이용되는 자동차의 형태이다. 내연 기관 자동차의 연료로 사용되는 화석 연료의 고갈 문제와 환경 오염 문제를 해소하기 위해 하이브리드 전기 자동차와 순수 전기 자동차가 개발되고 그 보급률이 점차 증가하고 있다.

하이브리드 전기 자동차는 다시 다음과 같은 두 가지 서로 다른 형태로 구분할 수 있다.

하이브리드 전기 자동차의 첫 번째 형태는, 모터와 내연 기관 엔진을 모두 구비하고 내연 기관 엔진의 구동력이나 제동 시 발생하는 회생 에너지를 이용하여 배터리를 충전하여 모터를 구동한다. 즉, 하이브리드 전기 자동차의 첫 번째 형태는 외부로부터 전력을 공급받지 않고 내부에서 생성되는 전력으로 배터리를 충전한다.

하이브리드 전기 자동차의 두번째 형태는, 모터와 내연 기관 엔진을 모두 구비하는 것은 첫 번째 형태와 동일하지만, 외부로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전하는 방식이 추가된다. 즉, 하이브리드 전기 자동차의 두 번째 형태는 플러그 인 방식으로 외부로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전할 수 있다. 이 형태가 앞서 언급한 플러그인 하이브리드 전기 자동차(PHEV)이다.

순수 전기 자동차 역시 복수의 형태가 개발되고 보급되고 있다.

수소 전기 자동차는 수소와 산소의 화학적 반응 시 발생하는 전기로 배터리를 충전하여 모터를 구동하는 형태이다. 수소 전기 자동차는 수소를 연료로 사용하여 전기를 생산하고 모터를 구동하기 때문에 외부로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전하지 않는다.

순수 전기 자동차의 또 다른 형태로는 수소 등의 연료를 사용하지 않고 배터리와 모터만을 구비하되, 외부로부터 전력을 공급받아 배터리를 충전하여 모터를 구동한다. 이 형태가 앞서 언급한 플러그인 전기 자동차(PEV)이다.

한편, 상술한 내연 기관 자동차, 하이브리드 전기 자동차 및 순수 전기 자동차는 모두 구동계를 냉각하기 위해 냉각수를 순환시키는 시스템이 구비되어 있으며, 냉각수 순환 시스템에는 구동계로부터 발생된 열을 흡수하여 가열된 냉각수를 냉각하기 위한 라디에이터 및 삼방향 밸브를 포함한다.

상기 삼방향 밸브는 냉각수의 입력을 위한 펌프측 포트, 냉각수의 출력을 위한 라디에이터 포트 및 바이패스 포트를 가지는 밸브 바디와, 상기 밸브 바디의 내측에 형성된 밸브 유로에서 직선 이동하며 상기 라디에이터 포트와 바이패스 포트를 개폐하는 밸브 스풀과, 상기 밸브 바디에 장착되어 전원이 인가되면 상기 밸브 스풀을 밀어서 상기 라디에이터 포트는 열리고 상기 바이패스 포트는 닫히는 방향으로 이동시키는 솔레노이드를 포함하여 구성된다.

그런데, 종래의 삼방향 밸브는 개폐 여부를 확인하거나 이상 유무를 판단할 수 있는 구조가 적용되어 있지 않아 작동 신뢰도가 낮아지는 문제가 있었다.

대한민국등록특허공보 제10-1080733호(2011.11.01.)

본 발명의 목적은 밸브의 고장을 쉽게 알 수 있는 3방향 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있고, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 이해될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.

본 발명에 따른 3방향 밸브는 다수개의 유로가 형성된 밸브와, 다수개의 유로가 개폐되도록 로드를 이동시켜 밸브를 제어하는 솔레노이드, 및 솔레노이드에 전원을 인가하되 로드에 구비된 자성체를 감지하여 로드의 위치를 판단하며, 솔레노이드에 인가된 전원과 대비하여 로드의 위치가 상이할 경우 고장으로 판단하는 제어부를 포함한다.

제어부는, 차량 제어기로부터 밸브 온 지령과 밸브 오프 지령을 포함하는 밸브 작동 지령을 수신하는 통신 모듈과, 통신 모듈이 수신한 밸브 작동 지령에 따라 전원을 제어하여 솔레노이드에 인가하는 전원 제어 모듈, 전원 제어 모듈이 솔레노이드에 전원을 인가하면 자성체의 위치를 감지하는 위치 감지 모듈, 및 밸브 작동 지령에 따라 솔레노이드에 인가된 전원과 대비하여 위치 감지 모듈에서 감지된 자성체의 위치가 상이할 경우 고장으로 판단하는 고장 감지 모듈을 포함한다.

위치 감지 모듈은, 로드에 구비된 자성체의 자기장 세기에 비례하는 전압인 홀 센서 생성 전압을 생성하는 홀 센서와, 밸브 작동 지령에 대응되는 홀 센서 생성 전압이 미리 저장된 전압 데이터베이스와, 홀 센서에서 생성된 홀 센서 생성 전압과 전압 데이터베이스에 저장된 홀 센서 생성 전압을 매칭시켜 도출된 밸브 작동 지령이 통신 모듈이 수신한 밸브 작동 지령과 상이할 경우 고장으로 판단하는 전압 비교 모듈을 가지는 위치 판단 모듈을 포함한다.

또한, 본 발명에 따른 3방향 밸브는 제어부가 고장으로 판단한 경우, 솔레노이드에 인가되는 전원을 제어하여 밸브 온과 밸브 오프를 다수회 실시하는 로드 리셋 모듈을 더 포함할 수 있다.

전원 제어 모듈은 밸브 작동 지령에 따라 전원의 듀티비를 제어하여 출력할 수 있다.

본 발명에 따른 3방향 밸브는 홀 센서를 이용하여 로드에 구비된 자성체의 위치를 감지함으로써 로드의 작동 여부에 따른 밸브의 고장 여부를 쉽게 알 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 3방향 밸브는 밸브 고장 상황 시 로드를 리셋하여 약한 고장 시 밸브가 정상화되도록 할 수 있다.

상술한 효과와 더불어 본 발명의 구체적인 효과는 이하 발명을 실시하기 위한 구체적인 사항을 설명하면서 함께 기술한다.

도 1은 본 발명에 따른 3방향 밸브의 블록도이다.
도 2는 본 발명에 따른 3방향 밸브의 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 3방향 밸브를 도 1의 단면과 교차되는 방향에서 절개한 단면도이다.

전술한 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 후술되며, 이에 따라 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 것이다. 본 발명을 설명함에 있어서 본 발명과 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 상세한 설명을 생략한다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 구성요소를 가리키는 것으로 사용된다.

이하에서는, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 3방향 밸브를 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 3방향 밸브의 블록도이다. 또한, 도 2는 본 발명에 따른 3방향 밸브의 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따른 3방향 밸브를 도 1의 단면과 교차되는 방향에서 절개한 단면도이다.

본 발명에 따른 3방향 밸브는 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 유체, 예를 들어, 냉각수의 흐름을 제어하는 밸브(100)와, 밸브(100)를 제어하는 솔레노이드(200), 밸브 작동 지령에 따라 솔레노이드(200)에 전원을 인가하는 제어부(300)를 포함한다.

밸브(100)는 냉각수의 출입 및 이송을 위한 포트(112~116)와 유로(122~126)가 형성된 밸브 바디(110)를 포함한다.

밸브 바디(110)의 일측에는 냉각수가 유입되는 공급포트(112)가 형성되고, 타측에는 냉각수가 배출되는 제1배출포트(114) 및 제2배출포트(116)가 형성된다. 밸브 바디(110)의 내부에는 공급포트(112)에 연결된 공급유로(122)가 형성되며, 공급유로(122)에서 분기되어 제1배출포트(114) 및 제2배출포트(116)에 각각 연결된 제1배출유로(124) 및 제2배출유로(126)가 형성된다.

제1배출포트(114)와 제1배출유로(124)는 공급유로(122)의 상부에 위치되고, 제2배출포트(116)와 제2배출유로(126)는 공급유로(122)의 하부에 위치된다. 즉, 제1배출포트(114)와 제1배출유로(124), 그리고 제2배출포트(116)와 제2배출유로(126)는 공급유로(122)를 기준으로 서로 대향하게 형성 및 위치된다.

제1배출유로(124)와 제2배출유로(126)에는 공급유로(122) 측으로 돌출된 제1밸브시트(134)와 제2밸브시트(136)가 마련된다. 제1밸브시트(134)와 제2밸브시트(136)는 제1배출포트(114)와 제2배출포트(116)를 개폐하는 업소버(150)와의 접촉면적을 최소화하면서도 밀봉성능을 극대화하기 위한 것으로, 공급유로(122) 측으로 갈수록 직경이 작아지는 테이퍼 형상으로 형성된다.

제1밸브시트(134)는 제1배출유로(124) 상에 설치되어 냉각수의 이동을 안내하는 가이드(132)의 하단에 형성되고, 제2밸브시트(136)는 제2배출유로(126)의 상단에 직접 형성된다.

이처럼 제1밸브시트(134)를 가이드(132)에 형성한 후 밸브 바디(110)에 조립할 경우 밸브 바디(110)의 제작이 용이할 뿐만 아니라 제작비용을 절감할 수 있다.

밸브 바디(110)의 내부에는 솔레노이드(200)에 의해 왕복운동을 하는 로드(140)가 구비된다. 로드(140)는 솔레노이드(200)를 상하로 관통하도록 결합되며, 그 하단이 제1배출유로(124), 즉 가이드(132)의 내부에 위치된다.

업소버(150)는 제1배출유로(124) 상에 위치되고 로드(140)의 길이방향으로 연장된 샤프트 형상의 제1몸체와, 공급유로(122)와 배출유로(124,126)의 분기점에 위치되며 원판 형상을 가진 제2몸체로 이루어진다.

피봇캠(146)과 소켓(154)이 원터치 방식으로 결합될 수 있도록 소켓(154)의 둘레에는 복수의 슬릿(158)이 형성된다. 슬릿(158)은 피봇캠(146)의 삽입방향으로 연장되되 상부가 개방된 형태로, 피봇캠(146)의 삽입 시 소켓(154)의 상단이 확장(탄성 변형)될 수 있도록 한다.

한편, 슬릿(158)이 형성된 소켓(154)의 둘레에는 고정링(159)이 설치된다. 고정링(159)은 소켓(154)의 확장(탄성 변형)을 제한함으로써 소켓(154)이 피봇캠(146)에서 임의로 분리되는 것을 방지한다.

로드(140)의 하단 외주연은 소정의 반경으로 라운드 처리되는데, 이는 업소버(150)의 자유 회전 시 로드(140)와의 접촉에 의한 간섭을 방지하기 위함이다.

한편, 로드(140)와 업소버(150)가 피봇 결합되고, 피봇캠(146)과 소켓(154)이 원터치 방식으로 결합될 수 있도록, 피봇캠(146)을 포함한 로드(140)와 소켓(154)을 포함한 업소버(150)는 서로 다른 재질로 제작되는 것이 바람직하다. 예컨대, 피봇캠(146)을 포함한 로드(140)는 금속재질로 제작되고, 소켓(154)을 포함한 업소버(150)는 합성수지재질로 제작될 수 있다. 이처럼, 로드(140)와 업소버(150)가 이종 재질로 제작될 경우 부품의 경량화를 실현할 수 있으며, 로드(140)와 업소버(150)를 상술한 피봇 결합 외에 다양한 방식으로도 결합시킬 수 있어 설계 자유도를 향상시킬 수 있다.

다른 한편, 밸브 바디(110)와 솔레노이드(200) 사이에는 피스톤씰(170)이 구비된다. 피스톤 씰(170)은 로드(140)의 왕복운동을 안내함과 동시에 밸브 바디(110)을 통해 이송되는 냉각수가 솔레노이드(200) 측으로 유입되는 것을 방지하는 역할을 한다.

솔레노이드(200)는 케이스(210)와, 케이스(210)의 내부에 설치된 보빈(220)과, 보빈(220)의 외주면에 감긴 코일(230)과, 보빈(220)의 상부 및 하부에 각각 결합되는 요크(240) 및 코어(250)와, 요크(240)와 코어(250) 사이의 거리를 유지시키는 가이드(260)와, 요크(240)의 내부에 이동 가능하게 설치된 플런저(270)와, 플런저(270)를 상향으로 탄성 지지하는 스프링(280)을 포함한다.

케이스(210)는 상면이 개방되고 하면이 밀폐된 컵(cup) 형상이다. 케이스(210)의 내부에는 공간이 형성되고, 공간에는 상술한 부품(220~270)이 설치된다. 케이스(210)의 상단 내주면에는 요크(240)가 안착된다. 이때, 케이스(210)의 상단은 솔레노이드(200)의 상단을 감싸도록 컬링(curling) 처리되어, 케이스(210)의 내부에 설치된 부품(220~270)의 유동을 방지하고 케이스(210)의 상부로 이물질이 유입되는 것을 방지한다.

보빈(220)은 중공의 스풀(spool) 형상이다. 보빈(220)의 외주면에는 자기장을 발생시키는 코일(230)이 감긴다. 이러한 보빈(220)은 코일(230)과 코어(250) 사이, 코일(230)과 플런저(270) 사이를 전기적으로 차단할 수 있도록 합성수지로 제작된다.

코일(230)은, 전원이 인가될 경우 보빈(220)의 주위에 자기장을 발생시키는 도선이며, 보빈(220)의 외주면에 촘촘하고 균일하게 감겨 원통 형상을 이룬다. 전원 인가 시 코일(230)에서 발생된 자기장은 코어(250)에 의해 유도되어 플런저(270)를 상승시킨다. 이때, 자기장의 세기는 코일(230)을 따라 흐르는 전류의 세기와 보빈(220)에 감긴 코일(230)의 수에 비례한다. 따라서 코일(230)에 강한 전류를 인가하거나 코일(230)을 많이 감을수록 강한 자기장이 발생하므로 플런저(270)의 이동을 확실하게 제어할 수 있다.

요크(240)와 코어(250)는 코일(230)에서 발생한 자기장을 유도하는 고정철심이다. 요크(240)의 내부에는 플런저(270)의 왕복운동을 위한 공간이 형성되고, 코어(250)의 내부에는 로드(140)의 왕복운동을 위한 공간이 형성된다.

플런저(270)는 코일(230)에서 발생한 자기장에 의해 왕복운동을 하는 가동철심이다.

스프링(280)은 코어(250)와 플런저(270) 사이에 개재되어 플런저(270)를 상향으로 탄성 지지하는 통상의 코일 스프링이다.

제어부(300)는 솔레노이드(200)에 인가되는 전원을 제어함으로써 솔레노이드(200)가 밸브(100)를 제어할 수 있도록 한다. 이를 위해서, 제어부(300)는 통신으로 밸브 작동 지령을 수신하는 통신 모듈(310)과, 수신한 밸브 작동 지령에 따라 코일에 인가되는 전원을 제어하는 전원 제어 모듈(320), 로드의 위치를 감지하는 위치 감지 모듈(330), 감지된 로드의 위치를 기반으로 고장을 감지하는 고장 감지 모듈(340)을 포함한다.

통신 모듈(310)은 차량의 제어기로부터 밸브 작동 지령을 수신한다. 여기서, 밸브 작동 지령은 밸브 온 지령과 밸브 오프 지령을 포함한다. 밸브 온 지령은 로드가 하강하도록 솔레노이드(200)의 코어에 전원을 인가하도록 하는 명령이며, 밸브 오프 지령은 로드가 상승하도록 솔레노이드(200)의 코어에 전원을 차단하도록 하는 명령이다. 또한, 본 발명은 3방향 밸브(100)가 전기 자동차에 적용되는 것을 예시하며, 이에 따라 통신 모듈(310)은 LIN(Local Interconnect Network) 통신으로 차량 제어기와 통신을 수행하여 밸브 작동 지령을 수신할 수 있다.

전원 제어 모듈(320)은 통신 모듈(310)이 수신한 밸브 작동 지령에 따라 외부, 예를 들어, 차량 배터리로부터 인가된 전원을 레귤레이팅하여 코일에 인가한다. 여기서, 밸브 작동 지령은 밸브 온 지령과 밸브 오프 지령을 포함하며, 밸브 온 지령 시 전원 제어 모듈(320)은 예를 들어, 차량 배터리로부터 인가된 12v를 5v로 변환하여 코일에 인가하며, 밸브 오프 지령 시 전원 제어 모듈(320)은 코일에 인가되는 전원을 0v로 한다. 또한, 전원 제어 모듈(320)은 출력되는 전압, 즉, 코일에 인가되는 전압을 측정한 후 피드백하여 전원 제어 모듈(320)에서 출력되는 전압이 항상 일정하도록 할 수 있다. 이와 같이 전원 제어 모듈(320)이 밸브 작동 지령에 의해 코일에 전원을 인가할 경우, 차량 제어기의 구성을 단순화할 수 있으며 외부 환경 조건에 상관없이 코일에 일정한 전류가 인가되도록 할 수 있어 동일한 성능을 구현할 수 있다. 또한, 본 발명은 밸브 작동 지령에 따라 코일에 인가되는 전압을 듀티비를 통해 조절할 수 있기 때문에 로드 위치도 제어가 가능하다. 즉, 본 발명은 온오프 밸브(100) 외에도 비례제어 밸브(100)로도 구동이 가능하다. 더욱이, 본 발명은 작동 환경에 따라 밸브(100) 제어 전류의 프로그래밍이 가능하도록 할 수도 있다. 물론, 전원 제어 모듈(320)은 차량 배터리로부터 인가된 전원을 코일에 직접 인가할 수도 있다. 이 경우, 밸브 작동 지령과 전원 제어 모듈(320)은 생략되며, 차량의 제어기가 차량 배터리 전원을 직접 제어하여 코일에 인가한다.

위치 감지 모듈(330)은 전원 제어 모듈(320)이 코일에 전원을 인가하면 로드의 위치를 감지한다. 이는 위치 감지 모듈(330)이 로드에 구비된 자성체의 자기장을 감지함으로써 수행할 수 있으며, 이를 위해서, 위치 감지 모듈(330)은 자성체의 자기장을 감지하여 전압을 생성하는 홀 센서(331)와, 홀 센서(331)에서 생성된 전압을 기반으로 로드의 위치를 판단하는 위치 판단 모듈(332)을 포함한다.

홀 센서(331)는 홀 효과를 이용하여 자기장의 방향과 크기를 알아내는 소자로서, 자기장의 방향과 크기에 따라 상이한 전압을 생성한다. 홀 센서(331)는 도 3에 도시된 바와 같이, 자성체의 측면에 위치될 수 있다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 홀 센서(331)가 자성체의 상부에 위치될 수도 있다.

위치 판단 모듈(332)은 홀 센서(331)에서 생성된 전압의 크기를 미리 저장된 기준 전압과 비교하여 로드의 위치를 판단한다. 또한, 위치 판단 모듈(332)은 로드의 위치를 판단하기 위해서, 전압 데이터베이스(332a)와, 전압 비교 모듈(332b)을 포함한다.

전압 데이터베이스(332a)는 로드의 위치, 즉, 자성체의 위치에 따라 상이한 전압을 저장한다. 전압 데이터베이스(332a)에 저장되는 기준 전압은 홀 센서(331)와 자성체의 거리나 자성체의 자성, 밸브마다 상이할 수 있는 로드의 가동범위 등에 따라 달라질 수 있다. 본 실시예는 전압 데이터베이스(332a)에 저장되는 기준 전압으로 1v에서 3.5v까지를 예시한다. 또한, 기준 전압이 1v일 경우 자성체는 홀 센서(331)에서 멀리 이격된 상태인 밸브(100) 온 상태이며, 기준 전압이 3.5v일 경우 자성체는 홀 센서(331)에서 가장 근접한 상태인 밸브(100) 오프 상태이다. 본 발명은 1v와 3.5v 뿐만 아니라 0.1v또는 0.5v마다의 로드 위치에 따른 기준 전압을 정의하여 전압 데이터베이스(332a)에 저장할 수 있다. 이 경우, 1v에서 3.5v까지 전압을 등분하여 밸브(100) 온/오프 상황이 아닌 자성체의 위치를 대응시켜 전압 데이터베이스(332a)에 저장하며, 자성체의 위치에 따라 로드의 위치를 대략적으로 판단할 수 있다. 예를 들어, 기준 전압이 1.25v이면 자성체 위치는 로드 가동범위에서 중간에 위치하고 있는 것으로 판단하고, 1.25v 이하일 경우 로드 가동범위에서 중간 아래에 위치하는 것으로 판단할 수 있다. 또한, 기준 전압이 1.25v를 초과하는 범위는 로드 가동범위에서 중간 위에 위치하는 것으로 판단한다.

전압 비교 모듈(332b)은 홀 센서(331)에서 생성된 전압과 전압 데이터베이스(332a)에 저장된 기준 전압을 비교하여 자성체, 즉, 로드의 위치를 판단한다. 여기서, 전압 비교 모듈(332b)은 홀 센서 생성 전압이 1v 이하일 경우 모두 1v로 하며, 3.5v 이상일 경우 모두 3.5v로 판단한다. 예를 들어, 홀 센서 생성 전압이 3.5v 이상일 경우 밸브(100)가 온된 상태이고, 1v 이하일 경우 밸브(100)가 오프된 상태로 인식한다.

고장 감지 모듈(340)은 전압 비교 모듈(332b)에서 판단된 로드의 위치와, 통신 모듈(310)이 수신한 밸브 작동 지령이 상이할 경우 밸브(100) 고장 상태로 판단한다. 예를 들어, 밸브 온 지령일 때 홀 센서 생성 전압은 1v 이하여야 하며, 밸브 오프 지령일 때 홀 센서 생성 전압은 3.5v 이상이어야 한다. 하지만, 밸브 온 지령일 때 홀 센서 생성 전압이 2v로 측정되는 등 1v를 초과하거나, 밸브 오프 지령일 때 홀 센서 생성 전압이 3v로 측정되는 등 3.5v 미만일 경우 밸브 작동 지령과 로드의 실제 위치가 상이한 것이므로 밸브(100) 고장으로 인식한다. 또한, 밸브(100)가 비정상인 것으로 판단될 경우, 이를 시각적, 음향적인 방법 등으로 표시하여 사용자가 인지할 수 있도록 한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 밸브(100)가 비정상인 것으로 판단될 경우 이를 바로 표시하지 않고, 비정상으로 판단된 밸브(100)를 정상화하기 위한 프로세스를 진행할 수 있다. 또한, 이를 위해서, 본 발명은 로드 리셋 모듈(350)을 포함할 수 있다.

로드 리셋 모듈(350)은 고장 감지 모듈(340)에서 밸브(100)가 비정상인 것으로 판단한 경우 로드를 리셋한다. 여기서, 로드 리셋은 로드가 비정상적으로 작동하거나 로드가 작동하지 않는다고 판단될 경우 밸브 작동 지령과는 별개로 로드를 강제적으로 작동시켜 로드가 정상적으로 작동되도록 하는 것을 의미한다. 이는 예를 들어, 밸브(100) 온, 밸브(100) 오프를 강제적으로 10회 작동 후 로드가 정상적으로 작동하는지 다시 판단함으로써 수행할 수 있다. 여기서, 로드 리셋 시 코일에 인가되는 전압은 밸브(100) 온 시 인가되는 5v 및 밸브(100) 오프 시 인가되는 0v가 반복적으로 인가된다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 밸브(100) 온 시 인가되는 전압은 5v를 초과할 수도 있다. 즉, 밸브(100) 내부의 이물질에 의해 로드가 작동되지 않을 경우, 5v를 초과하는, 예를 들어, 7v의 전압을 밸브(100) 온 시 코일에 인가함으로써 로드가 더욱 강력하게 움직여 이물질에 의한 고장을 해결하도록 할 수 있다. 또한, 전압 비교 모듈(332b)에서 확인된 자성체의 위치에 따라 전압의 방향을 제어할 수도 있다. 예를 들어, 로드가 가동범위를 기준으로 중심 아래에 있을 경우 코일에 역전압을 가하여 로드가 상승되도록 할 수 있다. 이는 홀 센서 생성 전압이 1v와 3.5v의 중간인 1.25v를 로드가 가동범위 중심에 있다고 가정하고, 1.25v 이하인 경우 로드가 가동범위에서 중심 아래에 있으며, 1.25v를 초과하는 경우 로드가 가동범위에서 중심 위에 있다고 판단한다. 또한, 홀 센서 생성 전압이 1.25v 이하이며 1v를 초과할 경우 로드가 비정상적이며 가동범위 중심 아래에 있다고 판단한 후 로드가 움직이지 않을 때 코일에 역전압을 가하여 로드를 강제적으로 상승시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 3방향 밸브(100)는 홀 센서(331)를 이용하여 로드의 위치를 판단하고 이를 밸브 작동 지령과 비교함으로써 밸브(100)의 고장을 쉽게 알 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 3방향 밸브(100)는 밸브(100) 고장 상황 시 로드를 리셋하여 약한 고장 시 밸브(100)가 정상화되도록 할 수 있다.

이상과 같이 본 발명에 대해서 예시한 도면을 참조로 하여 설명하였으나, 본 명세서에 개시된 실시 예와 도면에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형이 이루어질 수 있음은 자명하다. 아울러 앞서 본 발명의 실시 예를 설명하면서 본 발명의 구성에 따른 작용 효과를 명시적으로 기재하여 설명하지 않았을 지라도, 해당 구성에 의해 예측 가능한 효과 또한 인정되어야 함은 당연하다. 예를 들어, 본 발명은 3방향 밸브에 제어부가 적용된 것을 예시로 하여 설명하였으나, 3방향 밸브 이외의 2방향 밸브 등에도 본 발명의 제어부가 적용될 수 있다.

100: 밸브 110: 밸브 바디
112: 공급포트 114: 제1배출포트
116: 제2배출포트 122: 공급유로
124: 제1배출유로 126: 제2배출유로
132: 가이드 134: 제1밸브시트
136: 제2밸브시트 140: 로드
146: 피봇캠 150: 업소버
154: 소켓 158: 슬릿
159: 고정링 170: 피스톤 씰
200: 솔레노이드 300: 제어부
310: 통신 모듈 320: 전원 제어 모듈
330: 위치 감지 모듈 331: 홀 센서
332: 위치 판단 모듈 332a: 전압 데이터베이스
332b: 전압 비교 모듈 340: 고장 감지 모듈
350: 로드 리셋 모듈

Claims

다수개의 유로가 형성된 밸브와,
상기 다수개의 유로가 개폐되도록 로드를 이동시켜 상기 밸브를 제어하는 솔레노이드, 및
상기 솔레노이드에 전원을 인가하되 상기 로드에 구비된 자성체를 감지하여 로드의 위치를 판단하며, 상기 솔레노이드에 인가된 전원과 대비하여 상기 로드의 위치가 상이할 경우 고장으로 판단하는 제어부를 포함하는 3방향 밸브.
제1항에 있어서,
상기 제어부는,
차량 제어기로부터 밸브 온 지령과 밸브 오프 지령을 포함하는 밸브 작동 지령을 수신하는 통신 모듈과,
상기 통신 모듈이 수신한 밸브 작동 지령에 따라 전원을 제어하여 상기 솔레노이드에 인가하는 전원 제어 모듈,
상기 전원 제어 모듈이 상기 솔레노이드에 전원을 인가하면 상기 자성체의 위치를 감지하는 위치 감지 모듈, 및
상기 밸브 작동 지령에 따라 상기 솔레노이드에 인가된 전원과 대비하여 상기 위치 감지 모듈에서 감지된 상기 자성체의 위치가 상이할 경우 고장으로 판단하는 고장 감지 모듈을 포함하는 3방향 밸브.
제2항에 있어서,
상기 위치 감지 모듈은,
상기 로드에 구비된 자성체의 자기장 세기에 비례하는 전압인 홀 센서 생성 전압을 생성하는 홀 센서와,
밸브 작동 지령에 대응되는 홀 센서 생성 전압이 미리 저장된 전압 데이터베이스와, 상기 홀 센서에서 생성된 홀 센서 생성 전압과 상기 전압 데이터베이스에 저장된 홀 센서 생성 전압을 매칭시켜 도출된 밸브 작동 지령이 상기 통신 모듈이 수신한 밸브 작동 지령과 상이할 경우 고장으로 판단하는 전압 비교 모듈을 가지는 위치 판단 모듈을 포함하는 3방향 밸브.
제1항 또는 제3항에 있어서,
상기 제어부가 고장으로 판단한 경우,
상기 솔레노이드에 인가되는 전원을 제어하여 밸브 온과 밸브 오프를 다수회 실시하는 로드 리셋 모듈을 더 포함하는 3방향 밸브.
제4에 있어서,
상기 전원 제어 모듈은 상기 밸브 작동 지령에 따라 전원의 듀티비를 제어하여 출력하는 3방향 밸브.