KR100774146B1

KR100774146B1 - 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템

Info

Publication number: KR100774146B1
Application number: KR1020020051304A
Authority: KR
Inventors: 김관식
Original assignee: 주식회사 만도
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2002-08-29
Publication date: 2007-11-08
Also published as: KR20040021712A

Abstract

본 발명의 목적은 기계적인 구조의 릴리프밸브 없이 전자밸브만으로 다양한 제어를 할 수 있도록 하는 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템에 관한 것으로, 배터리로부터 상기 전자밸브의 솔레노이드로 전원공급을 스위칭하는 제 1 스위칭부와, 제 1 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 검출하기 위한 션트부와, 션트부의 전위에 따라 상기 제 1 스위칭부를 제어하는 구동수단과, 션트부와 병렬 접속되는 제 2 스위칭부와, 전자밸브의 구동모드에 따라 상기 구동수단 및 상기 제 2 스위칭부로 제어신호를 제공하는 제어부를 구비함으로써, 전자밸브가 온/오프 기능을 수행함은 물론 정전류 레귤레이션에 의해 릴리프밸브 기능을 비롯한 선형제어를 할 수 있는 효과가 있다.

Description

솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템{Anti-lock brake system including solenoid control circuit}

도 1은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 구성을 설명하기 위한 유압회로도이다.

도 2는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 구성을 설명하기 위한 블록도이다.

도 3은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드 제어회로를 설명하기 위한 상세 회로도이다.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

3,4:전자밸브 6:모터

11:FL차륜속도감지부 12:FR차륜속도감지부

13:RL차륜속도감지부 14:RR차륜속도감지부

20:제동감지부 30:제어부

40:전자밸브구동부 Q1:제 1 스위칭부

Q2:제 2 스위칭부 IC1:증폭부

IC2:비교부

본 발명은 전자밸브만으로 다양한 제어를 할 수 있도록 하는 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템에 관한 것이다.

최근 차량에 장착되는 유압브레이크장치 중에는 바퀴측으로 전해지는 제동유압을 주기적으로 단속(斷續)하여 바퀴의 슬립을 방지할 수 있도록 하는 안티록 브레이크 시스템(ANTI-LOCK BRAKE SYSTEM)이 있다.

이러한 차량용 안티록 브레이크 시스템은 유압을 발생시키는 유압펌프와, 상기 유압펌프에 의해 발생된 유압을 바퀴측의 휠실린더에 공급/제어하는 다수의 솔레노이드 밸브를 구비하고, ECU의 제어에 따라 상기 솔레노이드 밸브의 코일에 흐르는 전류를 공급/차단을 제어함으로써 단속(斷續)적인 제동이 이루어지게 한다.

상기한 종래의 안티록 브레이크 시스템의 전자밸브는 단순 온/오프 제어만을 수행하고, 별도의 기계적 구조의 릴리프밸브를 구비함으로써, 구성요소가 증가하고 제조비용이 상승하는 단점이 있었다.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자밸브만으로 다양한 제어를 할 수 있도록 하는 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템을 제공하는 것이다.

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템은, 배터리로부터 상기 전자밸브의 솔레노이드로 전원공급을 스위칭하는 제 1 스위칭부와, 제 1 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 검출하기 위한 션트부와, 션트부의 전위에 따라 상기 제 1 스위칭부를 제어하는 구동수단과, 션트부와 병렬 접속되는 제 2 스위칭부와, 전자밸브의 구동모드에 따라 상기 구동수단 및 상기 제 2 스위칭부로 제어신호를 제공하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하도록 한다.

도 1은 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템을 설명하기 위한 유압회로도이다.

도 1을 참조하면, 제동시 운전자에 의해 조작되는 브레이크 페달(1)과, 페달(1)로부터 전달된 힘을 증폭시켜 브레이크 액압을 생성시키기 위한 배력장치(1a) 및 마스터실린더(1b)가 마련된다. 그리고, 생성된 브레이크 액압을 휠실린더(2)에 공급하기 위한 다수의 전자밸브(3)(4)와, 휠실린더(2)에서 토출된 브레이크 액이 일시적으로 저장되는 저압 어큐뮬레이터(LPA; 5)와, 그 저압 어큐뮬레이터(5)에 저장된 브레이크 액을 펌핑하여 마스터실린더(1b) 또는 휠실린더(2)로 환류시키기 위한 모터(6) 및 펌프(7), 펌프(7)의 구동시 환류되는 브레이크 액압의 맥동을 감쇄시키기 위한 고압 어큐뮬레이터(HPA; 8)가 마련되며, 이들은 모듈레이터 블록(9)에 콤팩트하게 설치된다.

전자밸브(3)(4)는 마스터실린더(1b)에서 발생되어 휠실린더(2)로 공급된 브레이크 액압을 유입 또는 유출하기 위해 휠실린더(2)의 입구측과 출구측에 각각 배 설되는데, 전자밸브(3)는 평상시(off) 개방상태를 유지하는 노말오픈형(NO) 솔레노이드 밸브이고 전자밸브(4)는 평상시(off) 폐쇄상태를 유지하는 노말클로즈형(NC) 솔레노이드 밸브이다.

상기한 구성에 의하면, 운전자가 브레이크 페달(1)을 밟아서 차량을 제동하는 경우 전자밸브(3)와 전자밸브(4)는 모두 "오프"되어 있어서 각각 개방상태와 폐쇄상태를 유지하므로 휠실린더(2)에 브레이크 액압이 가압되게 된다.

이때, 과도한 슬립률이 발생되면 감압모드-유지모드-증압모드로 구분되는 ABS 제어모드에 따라 ABS 제동을 수행하게 된다. 즉, 감압모드에서 전자제어장치는 전자밸브(3)를 "온"시켜 폐쇄상태로 하고 전자밸브(4)를 "온"시켜 개방상태로 하여 휠실린더(2)에 유입된 브레이크 액압을 저압 어큐뮬레이터(5)로 토출되게 한다. 이 감압상태에서 유지모드로 전환하게 되면 전자제어장치는 전자밸브(3)를 "온"시켜 폐쇄하고 전자밸브(4)를 "오프"시켜 폐쇄함으로써 휠실린더(2)에 공급된 브레이크 액압을 유지하게 된다. 이 유지모드에서 증압모드로 전환할 경우 전자제어장치는 전자밸브(3)와 전자밸브(4)를 모두 "오프"시켜 각각 개방상태와 폐쇄상태로 하여 브레이크 액압이 휠실린더(2)에 가압되도록 한다.

이와 같이, 유지모드에서 증압모드로 변환할 때 전자밸브(3)는 "온"->"오프"로 전환되면서 폐쇄상태에서 개방상태로 바뀌게 되며, 이때 브레이크 액압의 맥동노이즈가 발생하게 된다. 이를 구체적으로 살펴보면, 유지모드에서 증압모드로 전환되면서 전자밸브(3)에 인가되는 구동전류(Io)는 차단됨에 따라 휠실린더(2)와 연통된 유로가 개방되어 마스터실린더(1b)에서 형성된 브레이크 액압이 유로를 통해 휠실린더(2)측으로 유입되게 된다.

도 2는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템을 설명하기 위한 블록도이다. 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 차량은 안티록 브레이크 시스템은 각 차륜의 속도를 감지할 수 있도록 FL차륜속도 감지부(11)와, FR차륜속도 감지부(12)와, RL차륜속도 감지부(13)와, RR차륜속도 감지부(14)를 구비한다. 또한 브레이크 페달(1)의 작동에 따라 제동신호를 발생시키는 제동감지부(20)와, 각 차륜속도 감지부(11 내지 14)로부터 전송되는 정보에 따라 차량의 상태정보를 판단하는 제어부(30)와, 제어부(30)의 제어에 따라 모듈레이터 블록(9)의 각 전자밸브를 구동하는 유압제어수단(40)을 포함한다. 상기 차륜속도 감지부(11 내지 14)는 각 차륜의 회전속도를 검출하는 것으로 전자픽업의 회전센서가 사용된다. 또한 상기 차륜속도 감지부(11 내지 14)의 출력신호를 각각 처리하여 제어부의 디지털 입력포트로 전송하는 다수의 인터페이스부를 구비한다.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 솔레노이드 제어회로는 전자밸브구동부로서 크게 나누어 하이사이드를 스위칭하는 제 1 스위칭부와 로우사이드를 스위칭하는 제 2 스위칭부와, 증폭부 및 비교부를 포함하는 구동수단으로 구성된다.

배터리(60)와 전자밸브의 솔레노이드(L) 사이에는 하이사이드를 스위칭하는 제 1 스위칭부(Q1)가 접속되고, 제 1 노드(node1)와 그라운드 사이에는 다이오드(D1)가 접속된다. 또한 제 2 노드(node2)와 그라운드 사이에는 저항(R3)과 로우사이드를 스위칭하는 제 2 스위칭부(Q2)가 직렬 접속되고, 이에 대하여 전류를 검출하기 위한 션트부인 저항(R2)이 병렬 접속된다. 병렬 접속되는 제 2 스위칭부(Q2)는 제어부로부터 출력되는 제 2 제어출력(P2)에 의하여 온/오프된다.

한편, 본 발명에 따른 솔레노이드 제어회로는 제 2 노드(node2)의 전위를 비반전 증폭하는 증폭기(IC1)와, 상기 증폭기(IC1)의 출력을 비교하는 비교기(IC2)를 구비한다. 상기 증폭기(IC1)의 출력은 다이오드(D2)를 통하여 상기 비교기(IC2)의 비반전입력단자(+)로 인가되고, 비교기(IC2)의 반전입력단자(-)에는 기준전압인 Vref가 인가된다. 또한 제어부(30)의 제 1 제어출력(P1)은 다이오드(D3)를 통하여 비교기(IC2)의 비잔전입력단자인 제 3 노드(node3)로 인가된다. 또한, 상기 비교기(IC2)의 출력은 PMOS인 제 1 스위칭부(Q1)의 게이트와 접속된다.

이하에서는 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 동작을 설명하도록 한다.

릴리프밸브 기능을 수행하기 위하여 제어부(30)는 제어출력(P1 및 P2)을 모두 로우신호를 출력한다. 이에 따라 NMOS인 제 2 스위칭부(Q2)는 턴-오프되고, 비교기(IC2)의 비반전입력단자(+)에는 로우신호가 인가된다. 비반전입력단자(+)에 인가되는 로우신호는 반전입력단자(-)에 인가되는 기준전압인 Vref보다 낮으므로 비교기(IC2)는 로우신호를 출력한다.

비교기(IC2)에서 출력되는 로우신호는 제 1 스위칭부(Q1)의 게이트에 인가된다. 제 1 스위치부(Q1)는 게이트에 인가되는 로우신호에 의해 턴-온된다. 제 1 스위칭부(Q1)가 턴-온되면 배터리(60)로부터 솔레노이드(L)로 전류가 흐른다.

솔레노이드(L)에 전류가 흐르게 되면 션트부인 저항(R2)에 걸리는 전압은 증폭부(IC1)에 의해 증폭되어, 비교기(IC2)의 비반전입력단자(+)로 인가된다.

이에 따라 비반전입력단자(+)로 인가되는 전압이 기준전압(Vref)인 약 3볼트 이상이 되면 비교기(IC2)는 하이신호를 출력한다. 비교기(IC2)가 출력하는 하이신호는 하이사이드 스위칭소자(Q1)의 게이트에 인가된다. 이에 따라 PMOS인 제 1 스위칭부(Q1)는 턴-오프된다.

제 1 스위치부(Q1)가 턴-오프되면 솔레노이드(L)에는 전류가 흐르지 않으므로 증폭기(IC1)의 출력은 로우레벨이 된다. 이에 따라 비교기(IC2)의 비반전입력단자(+)에는 로우레벨이 인가되고, 그 전압은 반전입력단자(-)로 인가되는 전압보다 낮은 전압이므로 비교기(IC2)는 로우레벨의 신호를 제 1 스위칭부(Q1)의 게이트로 출력한다. 비교기(IC2)가 로우레벨의 신호를 출력함에 따라 제 1 스위칭부(Q1)는 턴-온되어 상기와 같은 동작을 반복하게 된다. 이에 따라 솔레노이드(L)에는 일정한 전류가 흐르게 된다.

전술한 바와 같이 본 발명에 따른 안티록 브레이크 시스템의 솔레노이드 제어회로는, 제 2 스위칭부(Q2)는 턴-오프시키고 제 1 스위칭부(Q1)만을 온/오프 제어함으로써, 솔레노이드(L)에 일정한 전류가 흐르도록 하는 정전류 레귤레이션 회로 기능을 수행하고 솔레노이드(L)를 포함하는 전자밸브는 릴리프밸브의 기능을 수 행할 수 있다.

한편, 전자밸브를 일반적인 온/오프 제어하기 위해서 제어부(30)는 제 2 제어출력(P2)으로 하이신호를 출력한다. 제 2 제어출력(P2)인 하이신호는 제 2 스위칭부(Q2)의 게이트로 인가된다. 제 2 스위칭부(Q2)는 NMOS이므로 제 2 제어출력(P2)인 하이신호에 의해 턴-온된다.

이때 제어부(30)는 전자밸브를 온시키기 위해 제 1 제어출력(P1)으로 로우신호를 출력한다. 상기 로우신호에 의해 비교기(IC2)의 비반전입력단자(+)에는 로우신호가 인가되고, 이는 반전입력단자(-)로 인가되는 약 3볼트의 기준전압보다 낮으므로 비교기(IC2)는 로우레벨 신호를 출력한다.

비교기(IC2)에서 출력되는 로우레벨 신호에 의해 PMOS인 제 1 스위칭부(Q1)는 턴-온되고, 솔레노이드(L)에 전류가 흐르게 된다.

이때 저항(R3)의 저항 값이 션트저항인 저항(R2)보다 충분히 작기 때문에 솔레노이드(L)에 흐르는 전류는 제 2 노드(node2)를 통하여 로우사이드인 제 2 스위칭부(Q2)로 흐르게 된다. 이에 따라 솔레노이드(L)에는 전자밸브를 완전 개폐시킬 수 있는, 즉 전자밸브를 온/오프시킬 수 있는 정도의 전류가 흐르게 된다.

또한 제어부(30)는 전자밸브를 오프시키기 위해 제 1 제어출력(P1)으로 하이신호를 출력한다. 제어부(30)의 제 1 제어출력(P1)인 하이신호는 다이오드(D3)를 통하여 제 3 노드(node3)인 비교기(IC2)의 비반전입력단자(+)로 인가되며, 이 신호의 전압은 반전입력단자(-)로 인가되는 전압보다 높은 전압이다.

이에 따라서 비교기(IC2)는 하이신호를 제 1 스위칭부(Q1)의 게이트로 출력한다. 제 1 스위치부(Q1)는 비교기(IC2)로부터 인가되는 하이신호에 의해 턴-오프된다. 제 1 스위칭부(Q1)가 턴-오프됨에 따라 솔레노이드(L)로 공급되는 배터리의 전원이 차단되며 전자밸브는 오프된다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템에 의하면, 전자밸브가 온/오프 기능을 수행함은 물론 정전류 레귤레이션에 의해 릴리프밸브 기능을 비롯한 선형제어를 할 수 있는 효과가 있다.

Claims

전자밸브의 개폐에 의해 유압을 제어하여 제동을 실시하는 안티록 브레이크 시스템에 있어서,

배터리로부터 상기 전자밸브의 솔레노이드로 전원공급을 스위칭하는 제 1 스위칭부와,

상기 제 1 스위칭부의 스위칭 동작에 따라 상기 솔레노이드에 흐르는 전류를 검출하기 위한 션트부와,

상기 션트부의 전위에 따라 상기 제 1 스위칭부를 제어하는 구동수단과,

상기 션트부와 병렬 접속되는 제 2 스위칭부와,

상기 전자밸브의 구동모드에 따라 상기 구동수단 및 상기 제 2 스위칭부로 제어신호를 제공하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템.
제 1 항에 있어서,

상기 구동수단은,

상기 션트부의 전위를 비반전 증폭하는 증폭부와, 상기 증폭부의 출력을 미리 설정된 기준전압과 비반전 비교하는 비교부를 포함하며,

상기 비교부의 출력에 따라 상기 제 1 스위칭부가 스위칭되는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 제 1 스위칭부는 P형이며, 상기 제 2 스위칭부 측의 저항 값은 상기 션트부의 저항 값 이하인 것을 특징으로 하는 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템.
제 2 항에 있어서,

상기 제어부는,

릴리프밸브 모드시 상기 제 2 스위칭부를 오프시키는 제어신호를 출력하며, 온/오프모드시 상기 제 2 스위칭부를 온시키는 제어신호를 출력하는 것을 특징으로 하는 솔레노이드 제어회로를 구비한 안티록 브레이크 시스템