KR102546823B1 - 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치는 솔레노이드 밸브의 하이사이드에 연결된 제1 노드에 배터리 전압을 인가하는 제1 스위치, 상기 솔레노이드 밸브의 로우사이드에 연결된 제2 노드를 그라운드에 전기적으로 연결하는 제2 스위치, 상기 배터리 전압의 분배 전압으로 바이어스 전압을 형성하여 상기 제2 노드에 상기 바이어스 전압을 공급하는 바이어스 전압 공급부, 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온-오프를 제어하고, 상기 제2 노드의 전압을 측정하여 상기 솔레노이드 밸브의 고장을 진단하는 제어 회로부를 포함한다.

Description

솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치 및 방법{APPARATUS FOR DIAGNOSING DEFECT OF SOLENOID VALVE AND METHOD FOR THE SAME}
본 발명은 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 솔레노이드 밸브의 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장 및 오픈 로드 고장을 진단할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
변속기는 엔진 동력을 효율적으로 사용하기 위하여 차량의 출력축과 엔진 사이에 위치하는 기어 박스이다. 변속기는 클러치를 이용하여 엔진과 출력축의 연결을 끊은 후 기어를 변경하고 다시 클러치로 엔진과 출력축을 접합하여 엔진 동력을 연결한다. 클러치는 피스톤에서 형성되는 유압에 의해 제어된다. 그리고 피스톤에 형성되는 유압은 비례제어 솔레노이드 밸브에서 제어된다.
일반적으로 비례제어 솔레노이드 밸브는 로우사이드 스위치 방식으로 구성된다. 하이사이드에서 배터리 전압을 공급하고 로우사이드에서 스위칭 회로를 구성하는 방식을 로우사이드 스위치 방식이라 한다. 로우사이드 스위치 방식에서 스위칭 회로의 전기적인 요소의 단락, 단선 등의 고장을 진단하는 방법이 마련되지 않기 때문에 고장이 발생한 경우를 대비할 수 없어 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 솔레노이드 밸브의 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장, 오픈 로드 고장을 검출할 수 있는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치 및 방법을 제공함에 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치는 솔레노이드 밸브의 하이사이드에 연결된 제1 노드에 배터리 전압을 인가하는 제1 스위치, 상기 솔레노이드 밸브의 로우사이드에 연결된 제2 노드를 그라운드에 전기적으로 연결하는 제2 스위치, 상기 배터리 전압의 분배 전압으로 바이어스 전압을 형성하여 상기 제2 노드에 상기 바이어스 전압을 공급하는 바이어스 전압 공급부, 및 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온-오프를 제어하고, 상기 제2 노드의 전압을 측정하여 상기 솔레노이드 밸브의 고장을 진단하는 제어 회로부를 포함한다.
상기 바이어스 전압은 상기 배터리 전압의 1/3일 수 있다.
상기 바이어스 전압 공급부는 상기 배터리 전압이 인가되는 전원 단자에 연결되어 있는 일단 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제1 저항, 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 일단 및 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제2 저항을 포함할 수 있다.
상기 제어 회로부는 상기 솔레노이드 밸브의 구동 전에 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프하고 상기 제2 노드의 전압을 측정하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 그라운드 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단할 수 있다.
상기 제어 회로부는 상기 솔레노이드 밸브의 구동 전에 상기 제1 스위치를 턴 온시켜 상기 솔레노이드 밸브에 전원을 공급한 상태에서 상기 제2 노드의 전압을 측정하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압과 동일한 전압으로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다.
상기 제어 회로부는 상기 제2 스위치를 펄스폭 변조 방식으로 제어하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동 중에 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 그라운드 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압 이하로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 하이사이드에 연결된 제1 노드에 배터리 전압을 인가하는 제1 스위치, 상기 솔레노이드 밸브의 로우사이드에 연결된 제2 노드를 그라운드에 전기적으로 연결하는 제2 스위치, 및 상기 배터리 전압의 분배 전압으로 바이어스 전압을 형성하여 상기 제2 노드에 상기 바이어스 전압을 공급하는 바이어스 전압 공급부를 포함하는 고장 진단 장치를 이용한 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법은, 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프하고 상기 제2 노드의 전압을 측정하여 배터리 쇼트 고장 및 그라운드 쇼트 고장을 진단하는 단계, 상기 제2 스위치를 턴 오프한 상태에서 상기 제1 스위치를 턴 온시켜 상기 솔레노이드 밸브에 전원을 공급하고, 상기 제2 노드의 전압을 측정하여 오픈 로드 고장을 진단하는 단계, 및 상기 제2 스위치를 펄스폭 변조 방식으로 제어하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동하고, 상기 제2 노드의 전압을 측정하여 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장 및 오픈 로드 고장을 진단하는 단계를 포함한다.
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프한 상태에서 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 그라운드 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단할 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브에 전원을 공급한 상태에서 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압과 동일한 전압으로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브의 구동 중에 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 그라운드 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압 이하로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다.
상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프한 상태에서 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압에서 오차 전압을 차감한 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 오차 전압 이하의 전압으로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단할 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브에 전원을 공급한 상태에서 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압에서 오차 전압을 차감한 전압 이상이고 상기 바이어스 전압에 상기 오차 전압을 합한 전압 이하이면 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다.
상기 솔레노이드 밸브의 구동 중에 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압에서 오차 전압을 차감한 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 오차 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압에 오차 전압을 합한 전압 이하로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다.
솔레노이드 밸브의 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장, 오픈 로드 고장을 진단할 수 있고, 솔레노이드 밸브의 고장 원인을 파악하여 고장에 대한 정확한 대응이 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법을 나타낸다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기 운용 전의 고장 진단 방법을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기 운용 중의 고장 진단 방법을 나타낸다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법을 나타낸다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예들에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예들에 한정되지 않는다.
본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조 부호를 붙이도록 한다.
또한, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함" 한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
이하, 도 1을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치에 대하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치를 나타낸다.
도 1을 참조하면, 솔레노이드 밸브(200)의 고장 진단 장치(100)는 제어 회로부(110), 복수의 스위치(SW1, SW2) 및 복수의 저항(R1, R2, R3)을 포함한다.
제어 회로부(110)는 제1 스위치(SW1)에 제1 제어 신호를 인가하는 제1 스위치 제어부(SC1), 제2 스위치(SW2)에 제2 제어 신호를 인가하는 제2 스위치 제어부(SC2), 제1 노드(N1)의 전압을 측정하는 제1 전압 측정부(IN1) 및 제2 노드(N2)의 전압을 측정하는 제2 전압 측정부(IN2)를 포함한다. 제어 회로부(110)는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)의 온-오프를 제어하고, 제1 노드(N1) 및 제2 노드(N2)의 전압을 측정하여 솔레노이드 밸브(200)의 고장을 진단할 수 있다. 제어 회로부(110)는 메모리(미도시)를 더 포함할 수 있고, 솔레노이드 밸브(200)의 진단 데이터를 메모리에 저장할 수 있다.
제1 스위치(SW1)는 제1 스위치 제어부(SC1)에 연결되어 있는 게이트 전극, 배터리 전압(VBAT)이 인가되는 전원 단자에 연결되어 있는 제1 전극 및 제1 노드(N1)에 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다. 배터리 전압(VBAT)은 차량에서 사용하는 배터리의 전압일 수 있고, 또는 DC-DC 변환기를 이용하여 차량 배터리의 전압이 변환된 전압일 수 있다. 제1 스위치(SW1)가 턴 온된 상태에서 제1 전압 측정부(IN1)가 제1 노드(N1)의 전압을 측정하여 배터리 전압(VBAT)을 측정할 수 있다.
제2 스위치(SW2)는 제2 스위치 제어부(SC2)에 연결되어 있는 게이트 전극, 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 제1 전극 및 제3 저항(R3)을 통해 그라운드(GND)에 연결되어 있는 제2 전극을 포함한다. 제2 스위치(SW2)는 제2 스위치 제어부(SC2)의 제어에 따라 제2 노드(N2)를 그라운드(GND)에 전기적으로 연결시킬 수 있다.
제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)는 N-채널 트랜지스터일 수 있다. N-채널 트랜지스터는 하이 레벨 전압에 의해 턴 온(turn on)되고, 로우 레벨 전압에 의해 턴 오프(turn off)될 수 있다. 또는, 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)는 P-채널 트랜지스터일 수 있다. P-채널 트랜지스터는 로우 레벨 전압에 의해 턴 온되고, 하이 레벨 전압에 의해 턴 오프될 수 있다.
제1 노드(N1)는 솔레노이드 밸브(200)의 하이사이드에 연결되고, 제2 노드(N2)는 솔레노이드 밸브(200)의 로우사이드에 연결된다. 솔레노이드 밸브(200)는 전기가 통하면 오픈(Open)되고 전기가 통하지 않으면 닫히는(Close) 전자 밸브이다. 솔레노이드 밸브(200)는 차량의 변속기에 포함되는 클러치의 유압을 제어하기 위한 변속기용 비례제어 솔레노이드 밸브일 수 있다. 또는, 솔레노이드 밸브(200)는 차량의 연료 펌프에 포함되어 연료의 유압을 제어하는 용도로 사용될 수 있으며, 솔레노이드 밸브(200)는 다양한 용도로 사용될 수 있다.
제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)은 배터리 전압(VBAT)이 인가되는 전원 단자와 그라운드(GND) 사이에 직렬로 연결되어 바이어스 전압 공급부(120)를 형성한다. 제1 저항(R1)은 배터리 전압(VBAT)이 인가되는 전원 단자에 연결되어 있는 일단 및 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 타단을 포함한다. 제2 저항(R2)은 제2 노드(N2)에 연결되어 있는 일단 및 그라운드(GND)에 연결되어 있는 타단을 포함한다. 제2 노드(N2)에는 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)에 의한 배터리 전압(VBAT)의 분배 전압인 바이어스 전압(VBIAS)이 형성된다. 즉, 바이어스 전압 공급부(120)는 변속기 운용 여부와 관계없이 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2) 사이의 제2 노드(N2)에 바이어스 전압(VBIAS)을 공급할 수 있다. 바이어스 전압 공급부(120)에 의해 제2 노드(N2) 또는 제2 전압 측정부(IN2)에 바이어스 전압(VBIAS)이 공급될 수 있다. 바이어스 전압(VBIAS)의 값은 제1 저항(R1) 및 제2 저항(R2)에 의해 정해질 수 있다. 예를 들어, 제1 저항(R1)과 제2 저항(R2)의 저항값의 비율이 2:1인 경우 제2 노드(N2)에는 배터리 전압(VBAT)의 1/3인 바이어스 전압(VBIAS)이 형성될 수 있다. 이하, 바이어스 전압(VBIAS)은 배터리 전압(VBAT)의 1/3인 것으로 예를 들어 설명한다.
제3 저항(R3)은 제2 스위치(SW2)의 제2 전극에 연결되어 있는 일단 및 그라운드(GND)에 연결되어 있는 타단을 포함한다. 제3 저항(R3)은 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)가 턴 온된 상태에서 제2 노드(N2)의 전압이 그라운드(GND) 전압보다 높은 전압이 형성되도록 하는 역할을 할 수 있다.
제어 회로부(110)는 제1 스위치(SW1)를 이용하여 솔레노이드 밸브(200)에 공급되는 전원을 제어할 수 있다. 즉, 제어 회로부(110)의 제어에 따라 제1 스위치(SW1)가 턴 온되어 솔레노이드 밸브(200)에 배터리 전압(VBAT)이 인가된다. 제어 회로부(110)는 변속기 운용 전에는 제1 스위치(SW1)를 턴 오프하여 솔레노이드 밸브(200)에 공급되는 전원을 차단하고, 변속기 운용 중에는 제1 스위치(SW1)를 턴 온하여 솔레노이드 밸브(200)에 전원을 공급할 수 있다.
제어 회로부(110)는 제2 스위치(SW2)를 이용하여 솔레노이드 밸브(200)의 동작을 제어할 수 있다. 제어 회로부(110)는 0% 내지 50% 범위의 듀티비를 갖는 펄스폭 변조(Pulse Width Modulation, PWM) 방식의 제2 제어 신호를 제2 스위치(SW2)에 인가하여 제2 스위치(SW2)의 온-오프를 제어할 수 있고, 이에 따라 솔레노이드 밸브(200)의 동작이 제어될 수 있다.
제어 회로부(110)는 솔레노이드 밸브(200)의 하이사이드에 연결된 제1 전압 측정부(IN1) 및 솔레노이드 밸브(200)의 로우사이드에 연결된 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 전압을 기반으로 솔레노이드 밸브(200)의 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장, 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다.
이하, 도 2 내지 5에서 솔레노이드 밸브(200)의 고장 진단 장치(100)를 이용하여 솔레노이드 밸브(200)의 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장, 오픈 로드 고장을 진단하는 방법에 대하여 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법을 나타낸다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기 운용 전의 고장 진단 방법을 나타낸다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 변속기 운용 중의 고장 진단 방법을 나타낸다.
도 2 내지 4를 참조하면, 차량의 시동이 걸리면 솔레노이드 밸브(200)의 고장 진단 장치(100)에 배터리 전원이 공급된다(S110).
제어 회로부(110)는 배터리 전원이 공급되면 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 턴 오프하고 변속기 운용 전 고장 진단을 수행한다(S120). 변속기 운용 전 고장 진단은 솔레노이드 밸브(200)의 구동 전에 수행되는 고장 진단이다.
변속기 운용 전 고장 진단(S120)은 배터리 쇼트 고장 진단(S121), 그라운드 쇼트 고장 진단(S122), 솔레노이드 밸브 전원 공급(S123) 및 오픈 로드 고장 진단(S124)을 포함한다.
제어 회로부(110)는 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 전압을 기반으로 배터리 쇼트 고장을 진단한다(S121). 정상적인 상태일 때, 바이어스 전압 공급부(120)에 의해 형성되는 바이어스 전압(VBIAS)이 제2 전압 측정부(IN2)에 인가되며, 제어 회로부(110)는 제2 전압 측정부(IN2)에서 바이어스 전압(VBIAS)이 측정되면 정상적인 상태로 진단한다. 솔레노이드 밸브(200)와 제2 스위치(SW2) 사이에 배터리 전원이 쇼트되면 바이어스 전압(VBIAS)보다 큰 전압이 제2 노드(N2)에 형성되어 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정된다. 즉, 제2 전압 측정부(IN2)에서 배터리 전압(VBAT) 이상의 전압이 측정될 수 있다. 제어 회로부(110)는 바이어스 전압(VBIAS)보다 큰 전압 또는 배터리 전압(VBAT) 이상의 전압이 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단할 수 있다.
제어 회로부(110)는 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 전압을 기반으로 그라운드 쇼트 고장을 진단한다(S122). 솔레노이드 밸브(200)와 제2 스위치(SW2) 사이에 그라운드(GND)가 쇼트되면 바이어스 전압(VBIAS)보다 작은 전압이 제2 노드(N2)에 형성되어 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정된다. 즉, 제2 전압 측정부(IN2)에 그라운드(GND)의 전압인 0V 이하의 전압이 측정될 수 있다. 제어 회로부(110)는 바이어스 전압(VBIAS)보다 작은 전압 또는 0V 이하의 전압이 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단할 수 있다.
제어 회로부(110)는 변속기 운용 전에 제1 제어 신호를 게이트 온 전압으로 인가하여 제1 스위치(SW1)를 턴 온시켜 솔레노이드 밸브에 전원을 공급한다(S123). 이때, 제어 회로부(110)는 제2 제어 신호를 게이트 오프 전압으로 인가하여 제2 스위치(SW2)를 턴 오프 상태로 유지한다.
제어 회로부(110)는 솔레노이드 밸브(200)에 전원을 공급한 상태에서 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 전압을 기반으로 오픈 로드 고장을 진단한다(S124). 솔레노이드 밸브(200)가 정상적인 상태일 때는 솔레노이드 밸브(200)는 닫힌 상태를 유지하고 제2 노드(N2)에 배터리 전압(VBAT)과 동일한 전압이 형성되고 제2 전압 측정부(IN2)에서 배터리 전압(VBAT)과 동일한 전압이 측정된다. 제어 회로부(110)는 솔레노이드 밸브(200)가 오픈되고 제2 전압 측정부(IN2)에서 바이어스 전압(VBIAS)과 동일한 전압이 측정되면 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다.
변속기 운용 전 고장 진단(S120) 이후에 솔레노이드 밸브(200)의 제어를 시작하여 변속기 운용을 시작한다(S130). 제어 회로부(110)는 0% 내지 50% 범위의 듀티비를 갖는 PWM 방식의 제2 제어 신호를 제2 스위치(SW2)에 인가하여 솔레노이드 밸브(200)의 동작을 제어할 수 있다.
제어 회로부(110)는 변속기 운용 중 고장 진단을 수행한다(S140). 변속기 운용 중 고장 진단은 솔레노이드 밸브(200)의 구동 중에 수행되는 고장 진단이다.
변속기 운용 중 고장 진단(S140)은 배터리 쇼트 고장 진단(S141), 그라운드 쇼트 고장 진단(S142) 및 오픈 로드 고장 진단(S143)을 포함한다.
변속기 운용 중 정상 상태일 때, 제2 스위치(SW2)가 오프 상태인 PWM 0%로 제어되면 부하에 의해 배터리 전압(VBAT)에서 조금 강하된 전압이 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되고, 제2 스위치(SW2)가 PWM 50%로 제어되면 배터리 전압(VBAT)에서 조금 강하된 전압의 1/2의 전압이 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정된다. 즉, 변속기 운용 중 정상 상태일 때, 제2 전압 측정부(IN2)에서 배터리 전압(VBAT)보다 작고 바이어스 전압(VBIAS)보다 큰 전압이 측정될 수 있다.
제어 회로부(110)는 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 전압을 기반으로 배터리 쇼트 고장을 진단한다(S141). 변속기 운용 중 솔레노이드 밸브(200)와 제2 스위치(SW2)사이에 배터리 전원이 쇼트되면 제2 노드(N2)에 배터리 전압(VBAT) 이상의 전압이 형성되고 제2 전압 측정부(IN2)에서 배터리 전압(VBAT) 이상의 전압이 측정된다. 제어 회로부(110)는 제2 노드(N2)의 전압이 배터리 전압(VBAT) 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단할 수 있다.
제어 회로부(110)는 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 전압을 기반으로 그라운드 쇼트 고장을 진단한다(S142). 변속기 운용 중 솔레노이드 밸브(200)와 제2 스위치(SW2)사이에 그라운드(GND)가 쇼트되면 제2 노드(N2)에 0V 이하의 전압 또는 그라운드 전압이 형성되고 제2 스위치(SW2)의 제어 상태와 관계없이 제2 전압 측정부(IN2)에서 0V 이하의 전압 또는 그라운드 전압이 측정된다. 제어 회로부(110)는 제2 노드(N2)의 전압이 0V 이하의 전압 또는 그라운드 전압으로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단할 수 있다.
제어 회로부(110)는 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 전압을 기반으로 오픈 로드 고장을 진단한다(S143). 오픈 로드 고장 상태의 변속기 운용 중에는 솔레노이드 밸브(200)가 오픈되고, 제2 스위치(SW2)가 턴 오프 상태인 PWM 0%로 제어될 때 바이어스 전압 공급부(120)에서 공급되는 바이어스 전압(VBIAS)이 제2 노드(N2)에 형성되어 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되고, 제2 스위치(SW2)가 PWM 50%로 제어될 때 제2 노드(N2)에 바이어스 전압(VBIAS)의 1/2 크기의 전압이 형성되어 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되므로, 제어 회로부(110)는 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 제2 노드(N2)의 전압이 바이어스 전압(VBIAS) 이하이면 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다.
상술한 바와 같이, 솔레노이드 밸브(200)의 고장 진단 장치(100)는 변속기 운용 전에 솔레노이드 밸브(200)의 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장, 오픈 로드 고장을 진단하고, 변속기 운용 중에 솔레노이드 밸브(200)의 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장, 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다. 이에 따라, 솔레노이드 밸브(200)의 고장 원인을 파악하여 고장에 대한 정확한 대응이 가능하게 된다.
한편, 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 전압에 대한 진단 기준을 오차 전압만큼 완화하여 솔레노이드 밸브(200)의 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장, 오픈 로드 고장을 진단할 수 있다. 이에 대하여, 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법을 나타낸다.
도 5를 참조하면, 차량의 시동이 걸리면 솔레노이드 밸브(200)의 고장 진단 장치(100)에 배터리 전원이 공급된다(S201). 솔레노이드 밸브(200)의 고장 진단 장치(100)에 배터리 전원이 공급되면, 제어 회로부(110)는 제1 스위치(SW1) 및 제2 스위치(SW2)를 턴 오프하고 제2 전압 측정부(IN2)에서 진단 전압(VDGS)을 측정한다. 진단 전압(VDGS)은 제2 전압 측정부(IN2)에서 측정되는 전압이다.
제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 배터리 전압(VBAT)에서 오차 전압(K)을 차감한 전압(VBAT-K) 이상인지 판단한다(S202). 오차 전압(K)은 배터리 전압(VBAT)과 바이어스 전압(VBIAS)의 값에 대응하여 적절하게 정해질 수 있다. 오차 전압(K)은 바이어스 전압(VBIAS)의 1/2보다 작게 정해질 수 있다. 예를 들어, 배터리 전압(VBAT)이 12V일 때, 바이어스 전압(VBIAS)은 배터리 전압(VBAT)의 1/3인 4V이고, 오차 전압(K)은 바이어스 전압(VBIAS)의 1/2보다 작은 1V로 정해질 수 있다.
제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 배터리 전압(VBAT)에서 오차 전압(K)을 차감한 전압(VBAT-K) 이상이면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 배터리 쇼트 고장에 대한 진단 데이터를 저장한다(S203).
배터리 쇼트 고장이 검출되지 않는 경우, 제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 그라운드(GND)의 전압에 오차 전압(K)을 합한 전압 이하인지 판단한다(S204). 그라운드(GND)의 전압은 0V이므로 그라운드(GND)의 전압에 오차 전압(K)을 합한 전압은 오차 전압(K)이 된다. 즉, 제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 오차 전압(K) 이하인지 판단한다.
제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 오차 전압(K) 이하이면 그라운드 쇼트 고장을 진단하고, 그라운드 쇼트 고장에 대한 진단 데이터를 저장한다(S205).
배터리 쇼트 고장 및 그라운드 쇼트 고장이 검출되지 않는 경우, 제어 회로부(110)는 제1 스위치(SW1)를 턴 온하여 솔레노이드 밸브(200)에 전원을 공급한다(S206). 이때, 제2 스위치(SW2)는 턴 오프 상태를 유지한다. 제어 회로부(110)는 솔레노이드 밸브(200)에 전원을 공급한 상태에서 제2 전압 측정부(IN2)에서 진단 전압(VDGS)을 측정한다.
제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 바이어스 전압(VBIAS)에서 오차 전압(K)을 차감한 전압(VBIAS-K) 이상이고 바이어스 전압(VBIAS)에서 오차 전압(K)을 합한 전압(VBIAS+K) 이하인지 판단한다(S207).
제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 바이어스 전압(VBIAS)에서 오차 전압(K)을 차감한 전압(VBIAS-K) 이상이고 바이어스 전압(VBIAS)에서 오차 전압(K)을 합한 전압(VBIAS+K) 이하이면 오픈 로드 고장을 진단하고, 오픈 로드 고장에 대한 진단 데이터를 저장한다(S208).
이와 같이, 제어 회로부(110)는 변속기 운용 전에 배터리 쇼트 고장 진단, 그라운드 쇼트 고장 진단 및 오픈 로드 고장 진단을 수행할 수 있다.
변속기 운용 전의 고장 진단에서 고장이 검출되지 않으면 제어 회로부(110)는 제2 스위치(SW2)를 제어하여 솔레노이드 밸브(200)의 구동을 시작한다(S209). 솔레노이드 밸브(200)의 구동에 따라 변속기의 운용이 시작되고, 변속기 운용 중에 제어 회로부(110)는 제2 전압 측정부(IN2)에서 진단 전압(VDGS)을 측정한다.
제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 배터리 전압(VBAT)에서 오차 전압(K)을 차감한 전압(VBAT-K) 이상인지 판단한다(S210).
제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 배터리 전압(VBAT)에서 오차 전압(K)을 차감한 전압(VBAT-K) 이상이면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 배터리 쇼트 고장에 대한 진단 데이터를 저장한다(S211).
배터리 쇼트 고장이 검출되지 않는 경우, 제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 그라운드(GND)의 전압에 오차 전압(K)을 합한 전압 이하인지 판단한다(S212). 그라운드(GND)의 전압은 0V이므로 그라운드(GND)의 전압에 오차 전압(K)을 합한 전압은 오차 전압(K)이 된다. 즉, 제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 오차 전압(K) 이하인지 판단한다.
제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 오차 전압(K) 이하이면 그라운드 쇼트 고장을 진단하고, 그라운드 쇼트 고장에 대한 진단 데이터를 저장한다(S213).
배터리 쇼트 고장 및 그라운드 쇼트 고장이 검출되지 않는 경우, 제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 바이어스 전압(VBIAS)에 오차 전압(K)을 합한 전압(VBIAS+K) 이하인지 판단한다(S214).
제어 회로부(110)는 진단 전압(VDGS)이 바이어스 전압(VBIAS)에 오차 전압(K)을 합한 전압(VBIAS+K) 이하이면 오픈 로드 고장을 진단하고, 오픈 로드 고장에 대한 진단 데이터를 저장한다(S215).
제어 회로부(110)는 오픈 로드 고장이 검출되지 않는 경우 다시 제2 전압 측정부(IN2)에서 진단 전압(VDGS)을 측정하여 변속기 운용 중 배터리 쇼트 고장을 진단하는 과정(S210), 그라운드 쇼트 고장을 진단하는 과정(S212), 오픈 로드 고장을 진단하는 과정(S214)을 반복하여 수행한다.
이와 같이, 제어 회로부(110)는 변속기 운용 중에 배터리 쇼트 고장 진단, 그라운드 쇼트 고장 진단 및 오픈 로드 고장 진단을 수행할 수 있다.
지금까지 참조한 도면과 기재된 발명의 상세한 설명은 단지 본 발명의 예시적인 것으로서, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미 한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
100: 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치
110: 제어 회로부 120: 바이어스 전압 공급부
SW1: 제1 스위치 SW2: 제2 스위치
R1: 제1 저항 R2: 제2 저항
R3: 제3 저항

Claims (13)

  1. 솔레노이드 밸브의 하이사이드에 연결된 제1 노드에 배터리 전압을 인가하는 제1 스위치;
    상기 솔레노이드 밸브의 로우사이드에 연결된 제2 노드를 그라운드에 전기적으로 연결하는 제2 스위치;
    상기 배터리 전압의 분배 전압으로 바이어스 전압을 형성하여 상기 제2 노드에 상기 바이어스 전압을 공급하는 바이어스 전압 공급부; 및
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치의 온-오프를 제어하고, 상기 제2 노드의 전압을 측정하여 상기 솔레노이드 밸브의 고장을 진단하는 제어 회로부를 포함하고,
    상기 제어 회로부는 상기 솔레노이드 밸브의 구동 전에 상기 제1 스위치를 턴 온시켜 상기 솔레노이드 밸브에 전원을 공급한 상태에서 상기 제2 노드의 전압을 측정하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압과 동일한 전압으로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단하고,
    상기 제어 회로부는 상기 제2 스위치를 펄스폭 변조 방식으로 제어하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동하고, 상기 솔레노이드 밸브의 구동 중에 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 그라운드 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압 이하로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단하는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압은 상기 배터리 전압의 1/3인 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 바이어스 전압 공급부는
    상기 배터리 전압이 인가되는 전원 단자에 연결되어 있는 일단 및 상기 제2 노드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제1 저항; 및
    상기 제2 노드에 연결되어 있는 일단 및 그라운드에 연결되어 있는 타단을 포함하는 제2 저항을 포함하는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 제어 회로부는 상기 솔레노이드 밸브의 구동 전에 상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프하고 상기 제2 노드의 전압을 측정하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 그라운드 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단하는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 솔레노이드 밸브의 하이사이드에 연결된 제1 노드에 배터리 전압을 인가하는 제1 스위치, 상기 솔레노이드 밸브의 로우사이드에 연결된 제2 노드를 그라운드에 전기적으로 연결하는 제2 스위치, 및 상기 배터리 전압의 분배 전압으로 바이어스 전압을 형성하여 상기 제2 노드에 상기 바이어스 전압을 공급하는 바이어스 전압 공급부를 포함하는 고장 진단 장치를 이용한 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프하고 상기 제2 노드의 전압을 측정하여 배터리 쇼트 고장 및 그라운드 쇼트 고장을 진단하는 단계;
    상기 제2 스위치를 턴 오프한 상태에서 상기 제1 스위치를 턴 온시켜 상기 솔레노이드 밸브에 전원을 공급하고, 상기 제2 노드의 전압을 측정하여 오픈 로드 고장을 진단하는 단계; 및
    상기 제2 스위치를 펄스폭 변조 방식으로 제어하여 상기 솔레노이드 밸브를 구동하고, 상기 제2 노드의 전압을 측정하여 배터리 쇼트 고장, 그라운드 쇼트 고장 및 오픈 로드 고장을 진단하는 단계를 포함하고,
    상기 솔레노이드 밸브의 구동 전에 상기 제1 스위치를 턴 온시켜 상기 솔레노이드 밸브에 전원을 공급한 상태에서 상기 제2 노드의 전압을 측정하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압과 동일한 전압으로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단하는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프한 상태에서 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 그라운드 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단하는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법.
  9. 삭제
  10. 제7 항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브의 구동 중에 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 그라운드 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압 이하로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단하는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법.
  11. 제7 항에 있어서,
    상기 제1 스위치 및 상기 제2 스위치를 턴 오프한 상태에서 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압에서 오차 전압을 차감한 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 오차 전압 이하의 전압으로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단하는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법.
  12. 제7 항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브에 전원을 공급하고 상기 제2 스위치를 턴 오프한 상태에서 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압에서 오차 전압을 차감한 전압 이상이고 상기 바이어스 전압에 상기 오차 전압을 합한 전압 이하이면 오픈 로드 고장을 진단하는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법.
  13. 제7 항에 있어서,
    상기 솔레노이드 밸브의 구동 중에 상기 제2 노드의 전압이 상기 배터리 전압에서 오차 전압을 차감한 전압 이상으로 측정되면 배터리 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 오차 전압 이하로 측정되면 그라운드 쇼트 고장을 진단하고, 상기 제2 노드의 전압이 상기 바이어스 전압에 오차 전압을 합한 전압 이하로 측정되면 오픈 로드 고장을 진단하는 솔레노이드 밸브의 고장 진단 방법.
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