KR0168713B1 - 차량용 직류모터구동파워 조향장치 - Google Patents

차량용 직류모터구동파워 조향장치 Download PDF

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기타오카 다카시
미쓰비시덴키가부시키가이샤
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Abstract

차량용 직류모터구동파워 조향장치는, 직류모터를 흐르는 모터전류를 검출하는 모터전류검출회로와 브리지회로에 인가된 전원전압을 검출하는 전원전압검출회로와, 브리지회로에 인가된 전원전압 및 브리지회로를 제어하기 위해 사용되는 PWM제어신호에 따라 직류모터 양단에 인가된 전압을 추정하는 모터전압추정수단과, 모터전류 및 직류모터에 인가된 추정모터전압에 의거 모터의 회전상태를 검출하는 모터회전검출수단으로 구성되어 있어, 직류모터의 회전상태를 검출하는 데 있어 고신뢰성이 보장된다.

Description

차량용 직류모터구동파워 조향장치
제1도는 이 발명의 실시예 1에 의한 차량용 직류모터구동파워 조향장치를 나타내는 블록구성도.
제2도는 이 발명의 실시예 1의 동작을 설명하기 위한 모터전류와 모터인가전압과의 관계를 나타내는 특성도.
제3도는 이 발명의 실시예 1의 동작을 설명하기 위한 모터전류와 모터인가전압과의 관계를 나타내는 특성도.
제3도는 이 발명의 실시예 1의 동작을 설명하기 위한 모터전류와 모터인가전압과의 관계를 나타내는 특성도.
제4도는 이 발명의 실시예 1의 동작을 설명하기 위한 모터회전수와 모터단자전압과의 관계를 나타내는 특성도.
제5도는 이 발명의 실시예 1에 의한 직류모터구동파워 조향장치를 설명하는 특성도 및 조향토크와 목표모터전류치와의 관계를 나타낸 도.
제6도는 이 발명의 실시예 1의 동작을 나타내는 플로차트.
제7도는 이 발명의 실시예 1에 의한 직류모터의 제어동작을 설명하기 위한 파형도.
제8도는 일반적인 직류모터구동파워 조향장치의 구성을 나타내는 약도.
제9도는 일반적으로 제8도의 제어장치의 기능적 구성을 나타내는 블록도.
제10도는 종전의 파워조향장치의 파라미터로서 사용되는 직류모터의 모터인가전압대 모터전류와 온도와의 관계를 설명하는 도.
제11도는 제10도와는 다른 구동모드의 파라미터로서 사용되는 직류모터의 모터인가전압대 모터전류특성과 온도와의 관계를 설명하는 도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 핸들 2a-2d : 조향축어셈브리
3 : 토크센서 4 : 제1기어
5 : 제2기어 6a : 제1유니버셜 조인트(first universal joint)
6b : 제2유니버셜 조인트 7 : 피니언
8 : 랙(rack) 9a : 제1볼 조인트(ball joint)
9b : 제2볼 조인트 10a,10b : 연결봉(tie rod)
11 : 직류모터 12 : 제어장치
13 : 배터리 20a,20A : CPU
21 : 전원회로 22 : 입력인터페이스회로
23 : 모터구동회로 24 : 모터전류검출회로
29-32 : FET소자 33 : 전원전압검출회로
26 : 다이오드 27,28 : 저항
이 발명은 자동차등의 조향장치를 직류모터에 의해 보조하는 직류모터구동파워 조향장치에 관한 것이며, 특히 회전상태의 정보로 보조토크의 발생을 제어하는 직류모터의 회전검출의 신뢰성을 향상시킨 직류모터 구동파워조향장치에 관한 것이다.
보조토크를 발생하는 직류모터를 사용한 자동차등의 파워조향장치에 있어서는, 적절한 조향보조토크를 발생시킨다든가 이상발생등을 검출하기 위해 직류모터의 회전상태를 피드백 검출할 필요가 있다.
따라서, 종전의 직류모터구동파워 조향장치에서는, 회전엔코더, 회전속도계등의 센서수단이 직류모터의 각도위치와 함께 속도, 가속도를 제어하기 위하여 이용되는 정보로서 직류모터의 각도위치 또는 회전속도를 검출하는 데 사용되어 최종적으로 조향보조토크를 제어하였다.
그러나, 모터회전수등의 회전정보를 검출하는 센서수단은 고가이므로, 경제성을 고려하여 이하에서와 같이 회전검출수단을 사용치 않고, 다른 센서정보에서 회전정보를 추정하도록 한 장치도 여러 가지 제안되었다.
예컨데, 일본특개평 4-8190호 공보에는 직류모터에 인가되어 있는 모터인가전압과 직류모터에 흐르고 있는 모터전류를 각각 검출하고, 검출된 모터인가전압 및 모터전류에서 직류모터의 모터회전수를 추정하던가, 또는 직류모터에 흐르는 전류의 모터전류지령치와, 직류모터에 흐르고 있는 모터전류에서 모터회전수를 추정하고 모터회전수를 조향제어에 사용하는 장치가 공시되어 있다.
그러나, 상기 공보에 기재된 종전의 장치에서는, 모터인가전압, 모터전류 및 직류모터이 내부파라미터(예컨데, 전기자저항, 자기인덕턴스, 토크정수, 모터축의 점성저항계수, 모터의 관성등을 사용하여 산출한 파라미터)를 사용하여 모터회전수를 추정하고 있으므로, 직류모터의 구동방법에 따라 모터회전수의 추정치에 오차가 크게 포함하게 된다.
이하, 제8도∼제11도를 참조하여 종전이 직류모터구동파워 조향장치에 대해 설명한다.
제8도는 종전의 차량용 직류모터구동파워 조향장치를 개략적으로 나타낸 구성도이며, 1은 조향회전력을 받는 핸들, 2a∼2d는 핸들(1)이 회전력을 전달하는 제1∼제4의 조향축이다.
3은 핸들(1)에 가해진 회전력에 따라 전기신호(T1)를 출력하는 토크센서이며, 핸들(1)과 토크센서(3)는 제1의 조향축(2a)에 의해 연결되어 있다.
또, 토크센서(3)에는 제2의 조향축(2b)가 연결되어 있다.
4는 제2의 조향축(2b)의 타단에 접속된 감속기구를 구성한 제1의 기어이다.
5는 제1의 기어(4)와 맞물려 제1의 기어(4)와 더불어 감속기구를 구성하는 제2의 기어이다.
6a 및 6b는 제1 및 제2의 유니버셜조인트이며, 제1의 기어(4)와 제1의 유니버셜조인트(6a)와는 제3의 조향축(2c)에 의해 연결되고, 제1의 유니버셜죠인트(6a)와 제2의 유니버셜조인트(6b)와의 사이에는 제4의 조향축(2d)에 의해 연결되어 있다.
7은 제2의 유니버셜조인트(6b)에 연결된 피니언축, 8은 피니언축(7)과 맞물린 랙기어부(rack)(8a)를 구비한 랙축, 9a 및 9b는 랙축(8)의 양단에 설치된 제1 및 제2이 볼(ball)조인트, 10a, 10b는 제1 및 제2의 볼 조인트(9a,9b)를 통하여 랙축(8)의 양단에 연결된 연결대(tie rod)이다.
또, 11은 제2의 기어(5)에 결합되어 보조회전력(토크)를 출력하는 직류모터, 12는 토크센서(3)로부터의 전기신호(T1)에 따라 직류모터(11)를 구동하여 파워조향을 하는 제어장치, 13은 제어장치(12)에 접속된 차량탑재 배터리이다.
제9도는 제8도내의 제어장치(12), 즉 일반적 직류모터구동파워 조향장치의 기능구성을 나타내는 블록도이며, 3 및 11∼13은 상기와 동일하다.
파워조향제어장치는, 이하의 요소(20∼24) 및 요소(29∼33)로 구성되어 있다.
20은 파워조향제어를 위한 연산처리를 하는 중앙처리장치(이하, CPU라 함), 21은 배터리(13)에 접속되어 제어장치(12)내의 각 요소에 전원을 공급하는 전원회로이다.
여기서는 대표적으로 CPU(20)에 급전하고 있다.
22는 토크센서(3)에서의 전기신호(T1)를 받아들이는 인터페이스회로이다.
조향회전력을 나타내는 전기신호(T1)는 입력인터페이스회로(22)를 통하여 CPU(20)에 입력되고, CPU(20)내의 처리에 의해 모터구동신호(DM)로 되어 출력된다.
23은 모터구동회로(DM)에 기준하여 PWM(pulse-width Mudulated)신호를 포함하는 제어신호(pc1∼p4)를 출력하는 모터구동회로, 23는 직류모터(11)에 흐르는 모터전류(IM)를 검출하여 CPU(20)에 입력하는 모터전류검출회로이다.
29∼32는 직류모터(11)와 함께 H형의 브리지회로(BR)를 구성하는 4개의 스위칭소자, 즉 전계효과트랜지스터(이하, FET로 함)이다.
각 한쌍의 FET(29) 및 (32) 또는 (30) 및 (31)은 제어신호(pc1∼pc4)에 의해 on/off가 스위칭제어되어 이것에 의해 직류모터(11)를 정·역의 어떤쪽이던 소정방향으로 회전구동되도록 되어있다.
33은 배터리(13)에서 브리지회로(BR)에 공급되는 전원전압(VB)을 검출하는 전원전압검출회로이며, 검출된 전원전압(VB)는 CPU(20)에 입력된다.
또, 도시하지 않으나, 직류모터(11)에 인가되는 인가전압(VM)을 검출하는 수단이 설치되어 있는 것으로 한다.
다음, 종전의 직류모터구동파워 조향장치의 개략적인 동작에 대하여 설명한다.
CPU(20)는, 토크센서(3)에서의 전기신호(T1)와, 모터전류검출회로(24)로부터의 모터전류(IM)와, 모터인가전압(VM)에 기준하여 모터구동신호(DM)를 출력하는 동시에 모터전회전수를 추정한다.
한편, 모터구동회로(23)는, 제어신호(pc1∼pc4)를 생성하여 브리지회로(BR)내의 FET(29∼32)를 통하여 직류모터(11)를 회전구동한다.
직류모터(11)에서 발생한 회전력은, 제2의 기어(5) 및 제1의 기어(4)를 경유하여 조향축(2b 및 2a)에 전달되고, 적정한 보조토크로 되어 핸들(1)에 인가된다.
다음, CPU(20)에 있어서의 모터회전수의 추정동작에 대해 설명한다.
제10도 및 제11도는 직류모터(11)의 온도에 대한 모터전류(IM) 대 모터인가전압(VM)의 특성을 나타내는 특성도이며, 제10도는 브리지회로(BR)를 구성하는 각 한쌍의 FET의 한쪽(즉 29)을 on으로 하고, 다른쪽(즉 32)을 PWM스위칭 구동하는 모터구동방향을 적용한 경우의 특성도, 제11도는 각 한쌍의 FET의 양쪽(즉 (29)와 (32) 또는 (30)과 (31))을 동시 또는 독립으로 PWM스위칭구동하는 모터구동방법을 적용한 경우의 특성도이다.
제10도는 모터구동회로(23)에서의 제어신호(pc1∼pc4)에 의해, 예컨데 FET(29)를 PWM구동하고, FET(32)를 on상태로 하며, FET(30a) 및 FET(31)를 off상태로 하여 직류모터(11)를 구동하는 경우의 특성도이다.
제10도 및 제11도에서, 횡축은 직류모터(11)에 흐르는 모터전류(IM), 종축은 무회전시의 직류모터(11)에 인가되는 모터인가전압(VM), A는 모터온도가 상온시의 특성곡선, B는 모터온도가 고온시의 특성곡선, C는 모터온도가 저온시의 특성곡선, IF1 및 IF2는 각 특성곡선(A,B,C)이 선형을 나타내는 모터전류(IM)의 하한치이다.
도면에서와 같이, 모터인가전압(VM)과 모터전류(IM)와의 관계는 모터온도에 따라 변화하고 직류모터(11)가 상온시에는 특성곡선 A, 고온시에는 특성곡선 B, 저온시에는 특성곡선 C와 같이 변화한다.
또, 모터전류(IM)가 선형하한치 IF1 또는 IF2보다 적을 때에는, 각 특성곡선(A,B,C)은 비선형으로 된다.
제10도에서, 모터전류 IM=ID일 때, 직류모터(11)가 무회전상태이면, 모터인가전압(VM)은, VMD1≥VM≥VMD2의 범위내의 치로 한다.
또, 제11도에서는 모터전류IM=IQ 일 때, 직류모터(11)가 무회전상태이면, 모터인가전압(VM)은 VMQ1≥VM≥VMQ2의 범위내의 치를 취한다.
한쌍의 FET의 한쪽의 FET를 PWM제어하는 경우에는(제10도), 비교적 낮은 모터인가전압(VM)에서 특성곡선(A,B,C)이 상승(rise-up)하며, 한쌍의 FET의 양쪽의 FET를 PWM제어하는 경우에는(제11도) 비교적 높은 모터인가전압(VM)에서 특성곡선(A,B,C)가 상승한다.
만약, 직류모터(11)가 소망방향으로 부하를 갖고 회전하는 경우에는, 각 특성곡선(A,B,C)보다 낮은 모터인가전압(VM)이 검출되고, 발전방향으로 회전할 때는, 각 특성곡선(A,B,C)보다 높은 모터인가전압(VM)이 검출된다.
따라서, 모터회전수는 어느 모터전류 IM(=ID)에 대해서 검출된 모터인가전압(VM)과, 특성곡선사의 모터인가전압(VMD1∼VMD2 또는 VMQ1∼VMQ2)와의 차에 기준하여 연산된다.
그러나, 모터전류(IM) 및 모터인가전압(VM)의 특성은, 제10도 또는 제11도 내의 특성곡선(A,B,C)와 같이 브리지회로(BR)의 구성방법에 불구하고, 모터온도에 따라 다르다.
또, 직류모터(11)의 발열등에 의해서도 특성곡선(A,B,C)은 변화한다.
또, 제10도 및 제11도에서 분명하듯이, 각 특성곡선(A,B,C)의 상승전압 및 경사 또는 선형하한치 IF1 및 IF2등은 서로 다르고, 직류모터(11)의 구동방법에 따라 특성은 크게 달라진다.
예컨데, 제10도의 경우는, 높은 모터인가전압(VM)에 대해서는 검출여유가 있지만, 낮은 모터인가전압(VM)에 대해서 검출여유가 적고, 대조적으로 제11도의 경우는 낮음 모터인가전압(VM)에 대하여 검출여유가 있으나 높은 모터인가전압(VM)에 대해서 검출여유가 적다.
이와같이, 모터인가전압(VM) 및 모터전류(IM), 그리고 직류모터(11)에서의 내부파라미터만에 기준하여 모터회전수를 추정하는 경우, 상기의 여러 변동요인에 의해, 모터회전수의 추정오차는 커진다.
이 추정오차를 경감하려고 하면, 직류모터(11)이구동모드에 의해 모터회전수이 추정방법을 전환할 필요가 있으나, 추정방법을 전환하는 종전의 장치는 제안되어 있지 않다.
동일하게 각 한쌍의 FET의 한쪽을 on하고, 다른쪽을 PWM스위칭구동하는 방법(제10도)과, 각 한쌍의 FET의 양쪽을 동시 또는 독립으로 PWM스위칭구동하는 방법(제11도)으로 전환가능한 직류모터구동파워 조향장치에 있어서는, 직류모터(11)의 구동방법을 전환할 때마다 모터회전수의 추정치의 오차가 다르게 된다.
종전의 직류모터구동파워 조향장치는 이상과 같이, 고가인 회전검출수단을 사용하지 않고, 모터인가전압(VM), 모터전류(IM) 및 내부파라미터로부터 모터회전수를 추정하는 경우에는, 직류모터의 구동모드에 관계없이 모터회전수의 추정치에 오차가 크게 포함되어 결국, 적정한 조향제어를 할 수 없다는 문제가 있었다.
또, 각 한쌍의 FET의 한쪽을 on하고 다른쪽을 PWM스위칭구동하는 방법과(제10도), 각 한쌍의 FET의 양쪽을 동시 또는 독립으로 PWM스위칭구동하는 방법으로 전환가능한 직류모터구동파워 조향장치에서는, 직류모터(11)의 구동방법을 전환할 때마다 모터회전수의 추정의 오차가 다르게 되어, 동일하게 모터회전수를 오검출하는 경우가 생기는 문제점이 있었다.
상기의 종전기술상태의 관점에서, 이 발명은 고정도 및 향상된 신뢰성있는 직류모터의 회전상태를 검출할 수있는 능력이 주어진 차량용 직류모터구동파워 조향시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 이 발명은 모터를 구동하는 방법이 변경되어도 직류모터의 회전상태의 추정에 포함된 최소의 오차를 갖는 직류모터구동파워 조향시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또, 이 발명은 경제적으로 실행할 수 있는 직류모터구동파워 조향시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
설명이 진행됨에 따라 명백해지는 상기 및 기타 목적에 있어서, 이 발명에 의하면 직류모터와 직류모터를 정·역방향으로 구동시키는 직류모터와 함께 브리지회로를 구성하기 위해 접속된 한쌍의 FET의 2세트와 한쌍 FET중의 하나를 PWM제어하고 다른쪽 FET를 통전된 상태로 유지하여 직류모터이 동작을 제어하는 모터구동회로와 직류모터에 흐르는 모터전류를 검출하는 모터전류검출회로와, 브리지회로에 공급되는 전원전압을 검출하는 전원전압검출회로와, 브리지회로 및 PWM제어신호에 공급된 전원전압에 따라 직류모터에 공급된 전압을 추정하는 모터전압추정수단과, 모터전류 및 직류모터에 공급된 추정모터 전압에 기준하여 직류모터의 회전상태를 검출하는 모터회전검출수단으로 구성된 차량용 직류모터구동파워 조향시스템을 얻는 것을 목적으로 한다.
상기 구조의 직류모턱동파워 조향시스템에 있어서, 직류모터에 가해진 전압은 브리지회로에 인가된 전원전압 및 PWM제어신호의 듀티비(duty ratio)에 따라 추정되며, 직류모터의 회전수 또는 직류모터의 회전을 나타내는 회전정보는 모터전류 및 추정모터인가전압에 따라 검출된다.
그리하여, 브리지회로를 구성하는 각 한쌍의 FET중의 한쪽을 PWM제어하고, 다른쪽을 항상 통전상태로 유지하는 구동모드에 있어서 모터회전상태의 높은 검출신뢰성을 얻을 수 있다.
또, 이 발명에 있어서, 직류모터와 직류모터를 정·역방향으로 구동시키는 직류모터와 함께 브리지회로를 구성하기 위해 접속된 한쌍의 FET의 2세트와 한쌍의 FET의 양쪽을 PWM제어하여 직류모터의 회전을 제어하는 모터구동회로와, 직류모터를 흐르는 모터전류를 검출하는 모터전류검출회로와, 브리지회로에 인가된 전원전압을 검출하는 전원전압검출회로와, 브리지회로 및 PWM제어신호에 인가된 전원전압에 따라 직류모터에 인가된 전압을 추정하는 모터전압추정수단과, 모터전류 및 모터에 인가된 추정모터 인가전압에 따라 직류모터의 회전상태를 검출하는 모터회전검출수단으로 구성된 차량용 직류모터구동파워 조향시스템이 제공된다.
상기 구조의 직류모터구동파워 조향시스템에 있어서, 직류모터에 인가된 전압은 브리지회로에 인가된 전원전압 및 PWM제어신호의 듀티비에 의거 추정되며, 직류모터의 회전수 또는 직류모터의 회전을 나타내는 회전정보는 모터전류 및 추정모터인가전압에 의해 검출된다.
그리하여, 한쌍의 FET의 양쪽의 PWM신호에 의해 제어되는 구동모드에서 모터회전상태의 높은 검출신뢰성을 얻을 수 있다.
또, 이 발명에 있어서 직류모터와, 브리지회로를 직류모터와 함께 구성하기 위해 접속된 한쌍의 FET의 2세트와 직류모터의 한쌍의 단자중 적어도 하나의 단자에 바이어스전압을 공급하는 모터단자 바이어스회로와, 하나의 단자의 모터단자전압을 검출하기 위해 하나의 모터단자에 접속된 모터단자전압 검출회로와 직류모터가 구동되지 않은 상태에서의 모터단자전압에 따라 직류모터의 회전상태를 검출하는 모터회전 검출수단으로 구성된 차량용 직류모터구동파워 조향시스템이 제공된다.
직류모터의 양단자중의 적어도 하나의단자에 바이어스전압을 공급하고 그것을 검출하는 바이어스회로가 제공되므로 직류모터의 회전수 및 모터가 확실하게 구동되지 않을 때에도 모터의 회전을 나타내는 정보를 검출할 수 있다.
그리하여, 현저한 비용의 발생없이 직류모터의 회전상태를 검출하여 전체의 신뢰성이 개선된다.
또한, 이 발명에 있어서, 직류모터와 브리지회로를 직류모터와 함께 구성하기 위해 접속된 한쌍의 FET의 2세트와 직류모터의 한쌍중 단자중 적어도 하나의 단자에 바이어스전압을 인가하는 모터단자 바이어스회로와 하나의 단자의 모터단자전압을 검출하기 위해 하나의 모터단자에 접속된 모터단자전압 검출회로와 모터가 구동되지 않은 상태에서 모터단자전압에 따라 직류모터의 회전상태를 검출하는 모터회전검출수단으로 구성된 차량용 직류모터구동파워 조향시스템이 제공된다.
직류모터의 적어도 하나의 단자에 바이어스전압을 공급하고 그것을 검출하는 바이어스회로를 제공하므로 직류모터의 회전수 및 모터가 확실하게 회전되지 않을 때에도 모터의 회전을 나타내는 정보를 검출할 수 있다.
그러므로, 현저한 비용증가없이 직류모터의 회전상태를 검출하여 전체의 신뢰성이 개선된다.
또, 이 발명에 있어서, 직류모터와 직류모터를 정·역방향으로 구동시키는 직류모터와 함께 브리지회로를 구성하기 위해 접속된 한쌍의 FET의 2세트와 한쌍 FET의 하나를 PWM제어하고 다른 하나를 통전상태로 유지하는 제1의 모터구동모드에서 또는 FET의 양쪽을 PWM제어하는 제2의 모터구동모드에서 직류모터의 회전을 제어하는 모터구동회로와 모터구동모드에 따라 직류모터의 회전상태를 검출하는 모터회전검출수단과, 모터구동에 따라 모터회전검출수단을 변경하는 스위칭수단과 모터회전 검출수단에서의 검출지에 정합계수를 승산하는 승산기로 구성된 차량용 직류모터구동파워 조향시스템이 제공되고 있다.
직류모터의 구동모드에 따라 직류모터의 회전상태를 검출하고 검출치를 정합 또는 보정계수를 승산하므로서 추정된 모터회전수에 포함된 오차를 최소로 억제할 수 있으므로 모터회전상태의 신뢰성을 상응하여 개선할 수 있다.
이 발명을 수행하는 바람직한 모드에 있어서는, 직류모터구동파워 조향시스템에는 모터구동모드가 변경된 후에 간격을 설정하는 간격설정수단을 구비하므로 모터회전검출수단은 간격에 상응하는 기간 직류모터의 회전상태의 검출이 금지된다.
상기와 같이, 회전검출수단의 출력치가 무시되는 간격 또는 기간이 제공되어, 직류모터의 회전상태를 결정하는 과정이 과도적 요인의 어떤 영향에 대해서 보호되므로 직류모터의 회전상태의 검출에 대한 고정도 및 향상된 신뢰성이 보증된다.
이 발명을 수행하는 또다른 바람직한 모드에 있어서는, 직류모터구동파워 조향시스템에는 모터구동모드가 변경된 후에 간격을 설정하는 간격설정수단 및 직선적 지연요소가 있는 상기의 간격 또는 기간동안 모터회전검출수단에서의 검출치를 추가적으로 보증하는 수단에 제공되어야 한다.
상기의 배치로, 모터의 회전상태를 결정하는 연산동작에 포함된 오차를 훨씬 감소시킬 수 있다.
이 발명을 수행하는 또다른 바람직한 모드에 있어서는, 직류모터의 한쌍의 단자중의 적어도 하나의 단자에 바이어스전압을 인가하는 모터단자 바이어스회로와 하나의 단자의 모터단자전압을 검출하는 하나의 모터단자에 접속된 모터단자전압 검출수단과, 직류모터의 구동여부를 결정하는 모터구동상태 결정수단으로 구성되고 모터회전검출수단은 모터가 구동되지 않을 때 모터단자전압에 따라 모터의 회전상태를 검출하는 직류모터구동파워 조향시스템이 제공된다.
직류모터의 적어도 하나의 단자에 바이어스전압을 인가하고 그의 단자전압을 검출하는 바이어스회로를 제공하므로서, 직류모터의 회전수 및 직류모터가 정확히 동작되지 않을 때에도 모터의 회전을 나타내는 정보를 검출하는 것이 가능하다.
그러므로, 현저한 비용증가없이 직류모터의 회전상태를 검출하는 전체의 신뢰성을 개선할 수 있다.
[실시예 1]
제1도는 이 발명의 실시예 1에 의한 차량용 직류모터구동파워 조향장치를 나타내는 블록도이며, 12A 및 20A는 제9도의 제어장치(12) 및 CPU(20)에 각각 대응하는 제어장치 및 CPU이다.
또, 도면에서 제9도의 것과 동일 또는 동등한 부품은 동일부호로 표시되었다.
이 발명의 이 실시예가 적용되는 직류모터구동파워 조향장치의 기계적 구조는 제8도에 설명한 구조와 동일하다.
제1도에서, 이 발명의 이 실시예에 의한 직류모터구동파워 조향장치는 직류모터(11)의 한쪽단자에 접속된 모터단자 전압검출회로(25)를 구비하며, 모터단자전압 검출회로(25)에 의해 검출된 같은 모터단자전압을 나타내는 신호(VUT)가 CPU(20A)에 입력된다.
풀업(pull-up)바이어스전압을 공급하기 위한 다이오드(26)가 직류모터(11)의 다른 단자에 접속되고, 다이오드(26)의 애노드는 전원공급회로(21)에 접속되며, 캐소드는 저항(27)을 경유 모터(11)의 다른단자에 접속되고 있다.
한편, 저항(28)은 모터(11)의 한쪽단자와 접지전위간에 삽입되고 있다.
다이오드(26) 및 저항(27,28)으로 구성된 직렬회로는 직류모터(11)의 한쌍으로 된 단자중의 한쪽을 바이어스하기 위한 모터단자 바이어스회로를 구성하고 있으며, 구체적으로는 전원전압(VB)은 모터단자 바이어스회로의 저항(27,28)에 의해 분할되어, 분할전압을 모터(11)의 회전으로 발생된 전압을 상쇄하기 위해 바이어스전압으로서 모터(11)에 인가된다.
그리하여 부극성(-)의 전압이 모터(11)에 의해 발생되어도, 모터(11)의 단자전압(VMT)은 아래에 설명하는 처리에 적합한 정극성(+)의 전압치로서 검출된다.
핸들(1)에 공급된 조향토크를 나타내는 전기신호(T1), 모터전류(IM)를 나타내는 전기신호, 브리지회로에 공급된 전원전압(VB) 및 모터단자전압(VUT)는 각각 CPU(20A)에 입력되고, CPU(20A)는 차례로 이들 입력된 신호에 따라 브리지회로(BR)를 구성하는 FET의 PWM을 효과있게 하는 PWM제어신호(pc1∼pc4)의 듀티비(duty ratio)를 나타내는 모터구동신호(DM)를 발생한다.
CPU(20A)는 브리지회로(BR)에 공급되는 전원전압(VB) 및 PWM제어신호(pc1∼pc4)에 따라 모터(11)에 대한 추정모터전압(VMS)을 추정하여 인출하는 모터전압추정수단과, 모터전류(IM) 및 추정모터인가전압(VMS)에 따라 모터(11)의 회전상태를 검출하는 회전검출수단과 모터(11)가 구동중인지 아닌지여부를 결정하는 모터구동상태 결정수단으로 구성되었다.
모터구동회로(23)의 동작은 CPU(20A)로 부터의 모터구동신호 DM에 응답하여 브리지회로(BR)를 구성하고 있는 한쌍의 FET의 하나를 통전상태로 유지하여 직류모터(11)를 구동하기 위해 CPU에서 공급된 모터구동신호(DM)에 대응하는 제1의 모터구동모드와, 모터구동회로(23)가 각 한쌍의 FET 양쪽을 PWM제어하여 직류모터(11)를 구동하는 제2의모터구동모드로 이루어진다.
CPU(20A)의 모터회전검출수단은 모터(11)의비구동시에 있어서는 모터단자전압(VMT)에 기준하여 모터(11)의 회전상태를 검출하나 모터(11)가 구동될 때에는 모터구동에 따라 모터전류(IM) 및 추정모터인가전압에 기준하여 모터(11)의 회전상태를 검출한다.
상기의 모터회전상태의 검출을 실현하기 위해 CPU(20A)는 모터(11)의 상기 모터구동에 따라 모터회전검출수단을 스위칭하는 전환수단 및 모터회전검출수단에서이 검출치에 정합 또는 보정계수를 승산하는 승산기로 구성하는 것으로 한다.
다음, 제10도 및 제11도의 특성도와 함께, 제2도에서 제5도를 참조하여, 이 발명의 실시예에 의한 직류모터구동파워 조향제어장치를 설명한다.
모터전류(IM)를 검출하여, 제10도의 특성에 기준하여 상기 제1의 모터구동모드에서는 모터(11)가 회전되지 않는 모터인가전압(VM)의 범위를 결정하는 것이 가능하다.
예로서, 모터전류(IM)의 치를 ID(제10도 참조)라고 할 때(IM=ID), 모터(11)가 회전상태가 아닐 경우, 모터인가전압(VM)은 상한치(VMD1)이하 하한치(VMD2)이상으로 된다.(즉, VMD2≤VM≤VMD1).
제2도는 제10도에 대응하는 특성도이며, 모터(11)가 제1의 모터구동모드에서 회전될 때 모터전류(IM)와 모터인가전압(VM)과의 관계를 나타낸다.
제2도에서, B, C, VMD2, IF1 및 ID는 상기에서 설명한 것과 같다.
제2도에서 곡선(TD1)은 모터(11)의 비회전시의 모터전류에 대한 모터전압의 특성곡선이며, 곡선(TD2)은 모터(11)가 외부힘에 의해 제어되거나 또는 지령된 회전방향으로 회전되는 상태에서의 특성곡선을 나타낸다(이 상태를 이후 구동상태라 함).
곡선(TD3)은 모터(11)가 외부힘에 의해 제어되어 회전방향과 반대로 회전되는 상태에서의 특성곡선이다.(이후, 이 방향을 역방상태라고 한다).
제2도에서, 전압치인 VMD, VMD0 및 VMDM은 모터전류(IM)의치를 ID라고 할때에 각각 특성곡선(TD1, TD2, TD3)에서의 모터인가전압을 나타낸다.
전압치(VMD)는 모터(11)의 비회전시의 특성곡선(TD1)에 대한 모터인가전압(VM)을 나타내며, 전압치(VMD0)는 구동상태에서의 특성곡선(TD2)에 대한 모터인가전압(VM)이고, 전압치(VMDM)는 역방향상태에서의 특성곡선에 대한 모터인가전압(VM)을 나타낸다.
다음, 모터전류(IM)가 ID와 일치될 때의 모터회전수(MR)를 추정동작에 대하여 설명한다.
먼저, 모터온도 특성에 의해 결정된 모터전압범위로부터 모터전류(IM)가 ID와 일치할 때의 모터인가전압의 상한치(VMD1) 및 하한치(VMD2)를 결정한다.
다음, 추정모터인가전압(VMS)이 상한치(VMD1)보다 큰가 하한치(VMD2)보다 적은가를 결정하며, 또는 추정모터인가전압(VMS)이 식 VMD2≤VM≤VMD1의 범위내에 있는가를 결정한다.
예컨데, 추정모터인가전압(VMS)이 특성곡선(TD1)상의 모터전압치(VMD)라 하면, 그것은 하한치(VMD2)보다 크고 상한치(VMD1)보다 적으므로 직류모터(11)가 비회전상태로 결정될 수 있다.
한편, 추정모터인가전압(VMS)이 특성곡선(TD2)상의 모터전압치(VMD0)라 하면, 모터전압치(VMD0)는 상한치(VMD1)보다 크므로, 직류모터(11)는 구동상태가 된다.
이 경우, 모터전압(DMD0)과 상한치(VMD1)간의 차이가 모터회전수(MR)에 비례하므로, 상기 전압차로부터 모터회전수를 추정할 수 있다(즉, VMDO-VMD1).
또, 추정모터인가전압(VMS)을 특성곡선(TD3)상의 모터전압치(VMDM)라 하면 직류모터(11)는 모터전압치(VMDM)가 하한치(VMD2)보다 적기 때문에 역방향구동상태에 있다고 결정할 수 있다.
이 경우, 모터전압(VMDM)과 하한치(VMD2)간의 차이가 모터회전수(MR)에 비례하므로, 이 전압차(VMDM-VMD2)로부터 모터회전수(MR)를 추정할 수 있다.
제2도에서 모터(11)가 역방향구동상태에 있고 역방향의 회전수(즉, 역방향구동상태이 회전수)가 커서 단자전압이 마이너스를 취하게 되면, 모터(11)가 회전중인가 아닌가를 결정할 수 있다 할지라도 모터회전수(MR)의 추정은 어렵게 된다.
물론 다소 비경제적이라 할지라도 모터회전수(MR)는 모터전압검출장치 또는 검출회로를 사용하여 용이하게 추정할 수 있는 것은 말할 필요도 없다.
또, 모터전류(IM)가 선형하한치(IF1)보다 적을때에는 각 특성곡선이 비선형으로 되므로 모터(11)가 회전중인가 아닌가가 결정될 수 있으나, 모터회전수(MR)를 추정하기가 어렵다.
한편, 제2의 모터구동모드에 있어서, 모터(11)가 비회전상태로 되는 모터인가전압(VM)의 범위 및 모터(11)의 회전상태를 제11도의 특성에 따라 결정될 수 있다.
예컨데, 모터전류(IM)가 IM=IQ일 때, 모터(11)가 비회전상태이면, 모터인가전압(VM)은 상한치(VMD1)보다 적고 하한치(VMQ2)보다 크게된다.
제3도는 제11도에 대응하는 특성도이며, 모터(11)가 각 한쌍의 FET로 PWM제어되는 제2의 모터구동모드에 있어서, 모터가 회저할 때의 모터전류(IM) 및 모터인가전압(VM)특성을 나타내며, 도면에서 부호 B, C, VMQ1, VMQ2, IF2 및 IQ는 제11도의 것과 동일한 것이다.
제3도에서, 곡선(TQ1)은 비회전상태에서의 모터(11)의 특성곡선을 나타내며, 곡선(TQ2)은 구동상태에서의 모터(11)의 특성곡선을 그리고 곡선(TQ3)은 역방향구동상태의 특성곡선을 나타낸다.
또, 전압치인 VMQ, VMQ0, VMQM은 모터전류(IM)가 IM=IQ일 때, 각각 특성곡선 TQ1, TQ2 및 TQ3을 나타낸다.
다음에 모터전류(IM)가 IM=IQ일 때, 모터(11)의 회전수(MR)를 추정하는 절차를 설명한다.
먼저, 온도특성에 의해 결정된 모터전압영역에 따라 모터전류IM=IQ일 때의 비회전상태에서의 모터인가전압(VM)의 상한치(VMQ1) 및 하한치(VMQ2)를 결정한다.
그후, 추정모터인가전압(VMS)이 상한치(VMQ1)보다 큰가 하한치(VMQ2)보다 적은가 또는 추정모터인가전압(VMS)이 식 VMQ2≤VM≤QMQ1의 영역내에 있는가를 결정한다.
예컨데, 추정모터인가전압(VMS)이 특성곡선(TQ1)상의 치(VMQ)인 경우는, 하한치(VMQ2)보다 크고 상한치(VMQ1)보다 적으므로 모터(11)가 비회전상태에 있는것이 결정된다.
한편, 추정모터인가전압(VMS)이 특성곡선(TQ2)상의 전압치(VMQ0)이면, 상한치(VMQ1)보다 크므로 모터(11)가 구동상태인 것이 결정된다.
이 경우, 모터인가전압(VMQ0)과 상한치(VMQ1)간의 차이가 모터회전수(MR)에 비례하므로, 상기 전압차(VMQ0-VMQ1)로부터 모터회전수(MR)를 추정할 수 있다.
또, 추정모터인가전압(VMS)이 특성곡선(TQ3)상의 전압치(VMQM)이면, 하한치(VMQ2)보다 적으므로, 모터(11)가 역회전구동상태인 것이 결정된다.
이 경우, 모터인가전압(VMQM)과 하한치(VMQ2)간의 차이가 모터회전수(MR)에 비례하므로, 이 전압차(VMQM-VMQ2)로부터 모터회전수(MR)를 추정할 수 있다.
제3도에서, 모터(11)가 구동상태이고 그 구동회전수(즉, 구동상태에서의 회전수)가 커서 단자전압이 전원전압(VB)을 초과하면, 모터(11)가 회전중인가 아닌지가가 결정될 수 있다 할지라도 모터회전수(MR)의 추정은 어렵다.
또, 모터전류(IM)가 하한치(IF2)보다 적은 영역에서는 상기한 각 특성곡선은 비선형으로 되므로 모터(11)가 회전중인가 아닌가를 결정할 수 있다할지라도 모터회전수(MR)의 측정은 어렵다.
제4도는, 다이오드(26), 저항(27,28)에 의해 구성된 바이어스회로에 의해 인가된 바이어스전압(VT)과 함께 비회전상태에서의 모터(11)의 모터회전수(MR)와 단자전압(VMT)과의 관례를 설명하는 특성도이다.
예컨데, 모터단자전압(MVT)이 바이어스전압(VT)과 일치하면 모터(11)가 비회전상태임을 의미하며, 모터단자전압(VMT)이 바이어스전압(VT)을 초과하는 전압치(VT1)이고, 발생된 전압이 플러스(+1)극성이면 모터회전수(MR)는 치(R1)가 된다.
모터회전수(MR=R1)는 외부힘의 영향하에서 모터에 의해 발생된 플러스(+)극성 또는 마이너트(-)극성의 전압에 따라 검출된다.
제5도는 전기신호(T1)에 의해 표시된 조향토크(T)와 목표모터전류치(IMO)와의 관계를 설명한 특성도이며, 조향토크(T)를 위한 목표모터전류치(IMD)는 요구되는 보조토크에 상당한다.
다음, CPU(20A)에 의해 시행된 처리과정을 설명하는 플로우차트인 제6도에 의하여 이 발명의 실시예에 의한 모터구동파워 조향제어장치에 대해 상세히 설명한다.
먼저, CPU(20A)는 스텝(S40)의 토크데이터로 입력인터페이스회로(22)를 경유 토크센서(3)로부터의 전기신호(T1)를 입력한다.
그후, CPU(20A)는 조향토크(T)를 표시하는 전기신호(T1)의 치를 파라미터로 사용하여 예컨데 제5도의 특성도에 따라 모터(11)에 공급된 전류의 목포모터전류치(IMO)를 연산하여 결정한다(스텝 S41).
한편, 모터전류검출회로(24)에 의해 모터(11)에 실제로 흐르는 모터전류(IM)를 검출하며, 검출된 모터전류는 스텝(S42)의 모터전류데이터로서 CPU(20A)에 입력한다.
다음, CPU(20A)는 실측된 모터전류(IM)와 목표모터전류치(IMO)와의 차이로 부터 듀티비(DTY)를 결정하므로 모터전류(IM)는 스텝(S42)의 목표모터전류치(IMO)와 일치하며, 결정된 듀티비(DTY)는 스텝(S44)에서 모터구동신호(DM)의 형태로 모터구동회로(23)에 공급된다.
스텝(S40∼S44)에 관한한, 이 발명의 이 실시예에 의한 제어장치의 CPU에 의해 실행된 처리과정은 종전의 모터구동파워 조향장치의 것과 근본적으로 동일하다.
다음, 스텝(S45)에 있어서, 듀티비(DTY)에 따라 모터(11)가 구동되는지 아닌가를 결정하며, 이 결정스텝이 결과에 따라 이후 설명하는 모터회전수(MR)를 추정하는 과정이 변경된다.
스텝(S45)에서 모터(11)가 구동되는 것이 결정되면(즉, 이 결정스텝이 YES로 이루어질 때), 모터회전수(MR)는 이후 설명되는 방법으로 추정모터전압(VMS)에 기준하여 추정된다.
먼저, 전원전압검출회로(33)는 모터(11)와 4개의 FET(29∼32)로 구성된 H형 브리지회로(BR)에 공급된 전원전압(VB)를 검출하며, 검출된 전원전압(VB)은 스텝(S46)에서 전압데이터로서 CPU(20A)에 입력된다.
다음, 스텝(S47)에서 브리지회로(BR)내의 각 한쌍의 FET가 제1의 구동모드(한쌍의 FET의 한쪽은 PWM제어되고 다른쪽은 on상태로 유지되는)에 있는가 또는 제2의 구동모드(한쌍의 FET의 양쪽이 PWM제어로 on/OFF되는)에 있는가를 결정한다.
보다 상세히는, 스텝(S47)에서, FET(29)가 PWM제어로 on/OFF되고, FET(32)는 통전상태로 유지되는가(즉, 제1의 구동모드), 양 FET(29,32)가 PWM제어되는가(제2의 구동모드)가 결정되며, 이 경우 그 결정은 제2의 구동모드인지 아닌지에 관해서 이루어지는 것으로 한다.
스텝(S47)에서, 제2의 구동모드라고 결정되면, 양 FET(29,32)는 PWM제어되므로(즉, 결정스텝S47이 YES일 때), CPU(20A)는 브리지회로(BR)에 대한 전원전압(VB) 및 스텝(S48)에서 모터구동신호(DM)의 듀티비(DTY)로부터 추정모터인가전압(VMS)을 결정한다.
이 경우, 추정모터인가전압(VMS)가 다음식에 따라 결정된다.
VMS = (DTY - D0) × VB ×K1 ----- (1)
식(1)에서 D0는 모터구동신호(DM)의 듀티비(DTY)의 사각지대이며(즉, 듀티비가 0인데도 불구하고 모터전류가 흐르지 않는 듀티비의 영역), K1은 계수이다.
또, 스텝(S49)에서 모터(11)가 비회전상태인가 아닌가를 결정하는 데 사용하는 상한치(VMQ1) 및 하한치(VMQ2)는 모터전류(IM)에 따라 결정된다(즉, 실제로 측정된 치IQ).
또, 스텝(S48)에서 결정된 추정모터전압(VMS)는 스텝(S49)에서 결정된 기준치(VMQ1, VMQ2)와 비교되고, 추정모터회전수(MRQ)는 비교치에 따라 결정된다(스텝 S50).
보다 상세하게 상기의 비교의 결과가 VMSVMQ1이면(즉, 모터가 구동상태인 것을 표시), 제2의 구동모드에서이 추정모터회전수(MRQ)는 다음식으로부터 결정된다.
MRQ = (VMS - VMQ1) × K2 ----- (2)
K2는 계수이다.
또, 모터(11)가 비회전상태인 것을 표시하는 VMQ1≥VMS≥VMQ2가 만족되면, 추정모터회전수(MRQ)는 0이 된다.
한편, 모터(11)가 역방향구동상태인 것을 표시하는 VMSVMQ2가 만족되면, 추정모터회전수(MRQ)는 다음식으로부터 결정된다.
MRQ = (VMQ2 - VMW) × K2 ----- (3)
여기서, K2는 계수이다.
끝으로, 스텝(S1)에서 식(2) 또는 식(3)에 따라 결정된 추정모터회전수(MRQ)에 정합 또는 보정계수 α를 승산하여 모터(11)의 구동모드(이 경우는 제2의 구동모드) 및 채택된 회전수 추정방법에 고유한 추정모터회전수(MRQ)의 변화를 보정하여 검출정도를 향상시키므로 최종모터회전수(MR=MRQ×α)가 결정될 수 있다.
한편, 스텝(S47)에서 FET(29)는 PWM제어로 on/OFF되고, FET(32)는 항상 통전상태로 유지된다는 것이 CPU(20A)에 의해 결정되고 모터(11)가 브리지회로(BR)를 통하여 제1의 구동모드에서 제어되는 것이 결정된 경우는(즉, 결정스텝S47의 결과가 NO이면), 추정모터인가전압(VMS)는 전원전압(VB) 및 스텝(S48)의 경우와 같이 사이 식(1)으로부터 결정된다.
또, 스텝(S53)에서 모터(11)가 비회전상태인가 아닌가를 결정하는 데 사용하는 상한치(VMD1) 및 하한치(VMD2)는 모터전류(IM)로부터 결정된다(즉, 실측치 ID).
또한, 스텝(S52)에서 결정된 추정모터인가전압(VMS)는 스텝(S53)에서 결정된 기준치(VMD1, VMD2)와 비교되어 추정모터회전수(MRD)는 비교결과에 따라 결정된다(스텝 S54).
더 상세하게 상기의 비교결과가 VMSVMD1이면(모터가 구동상태인 것을 표시), 제1의 구동모드에서의 추정모터회전수(MRD )는 다음식으로부터 결정된다.
MRD = (VMS - VMD1) × K3 ----- (4)
여기서, K3는 계수이다.
또, 모터(11)가 비회전상태인 VMD1≥VMS≥VMS2가 만족되면, 추정모터회전수(MRD)는 0이며, 한편 모터(11)가 역방향구동상태인 VMSVMD2가 만족되면 추정모터회전수(MRD)는 다음식으로부터 결정된다.
MRD = (VMD2 - VMS) × K3 ----- (5)
여기서, K3는 계수이다.
마지막으로, 스텝(S55)에서, 식(4,5)에 따라 결정된 추정회전수(MRD)는 정합 또는 보정계수(β)를 승산하여, 모터(11)의 구동모드(이 경우는 제1의 구동모드) 및 채택된 회전수추정방법에 고유인 추정모터회전수(MRD)에서의 변화를 보정하여 검출정도를 향상시키므로 최종모터회전수(MR=MRD×β)는 결정될 수 있다.
한편, CPU(20A)가 모터구동신호(DM)를 발생하지 않고, 스텝(S45)에서 모터(11)가 비구동시(즉, NO)로 결정된 경우에는 모터전류(IM)가 검출되지 않기 때문에 다음과 같이 모터단자전압(VMT)에 기준한 모터회전수(MR)의 추정을 한다.
먼저, CPU(20A)는, 모터단자전압검출회로(25)일 경우, 모터단자전압(VMT)을 전압데이터로서 입력한다(스텝 S56).
이때, 바이어스회로로서 모터(11)의 출력단자의 전원측의 일단에는 저항(27)을 통하여 다이오드(26)의 캐소드가 접속되고, 다이오드(26)의 애노드는 전원회로(21)의 출력단자에 접속된다.
또, 모터(11)의 출력단자의 접지측의 타단은 저항(28)을 통하여 접지되고 있다.
이것에 의해 제4도와 같이 바이어스전압(VT)이 모터단자전압(VMT)에 부가되고, 모터회전수(MRV)가 추정된다.
예컨데, VT1이 모터(11)의 단자전압(VMT)로서 검출되면, 추정회전수(MR)은 R1으로 추정된다.
최종으로, 스텝(S58)에서 추정모터회전수(MRV)는 정합 또는 보정계수(r)를 승산하여 모터(11)의 구동모드(이 경우는 비회전모드) 및 채택된 회전수추정방법에 고유인 추정모터회전수(MRV)에서의 변화를 보정하여 검출정도를 향상시키므로 최종모터회전수(MR)는 결정될 수 있다.
상기한 모터회전수(MR)의 추정방법은 모터(11)로 뒷바퀴를 제어하는 4륜조향제어시스템에 채택되고 있다.
[실시예 2]
이 발명의 실시예 2의 설명에 앞서, 모터(11)의 제어동작에 대해서 간단히 설명한다.
일반적으로 목표모터전류치(IMD)에 대응하는 모터전압(VM)을 모터(11)에 공급할 때에도, 모터전류(IM)의 상승(rise-up)은 모터(11)의 인덕턴스성분 때문에 지연시간(t)이 수반된다.
따라서, 일반적으로 높은 모터인가전압(VM)을 시점(to)에서 모터(11)에 인가하는 방법이 채택되므로 제7도와같이 가능한한 빠르게 모터전류(IM)를 목표모터전류치(IMO)에 가깝게 한다.
모터전류(IM)가 목표모터전류치(IMO)에 접근함에 따라 모터전압은 현저히 저하되어 시점(t1)에서 목표전압치와 일치하게 된다.
따라서, 모터전압(VM)이 아직 안정되지 않을 때 모터회전수(MR)의 추정이 추정모터전압(VMS) 및 모터전류(IM)로부터 결정되는 경우, 스텝(S50 또는 S54)에서 획득한 모터회전수(MR)의 추정치(MRQ 또는 MRD)에는 오차가 수반되어 문제가 발생한다.
상기 문제를 해결하기 위해 이 발명의 실시예 2에 있어서는 상기의 구동모드의전환후에 간격(즉, 시간 t에 상당)을 설정하는 간격설정수단이 제공된다.
이 경우, 간격설정수단은 구동모드가 변화하여 목표모터전류치(IMO) 또는 추정모터전압(VMS)가 크게 변화한 경우에도 소정의 간격기간, 추정모터회전수(MRQ 또는 MRD)를 무시하고 회전상태검출수단에 의한 회전상태의 검출을 금지한다.
따라서, 추정모터회전수(MRQ 또는 MRD)의 오검출에 의한 영향을 방지할 수 있다.
[실시예 3]
이 발명의 실시예 3에 있어서는, 간격설정수단에 추가하여 간격기간의 회전상태검출치에 직선지연요소를 부가하는 지연수단을 제공한다.
즉, 추정모터전압(VMS)에 직선지연요소를 부가하여 추정모터전압(VMS)가 모터전류(IM)에 응답하여 모터전압치에 근사한 치로 되게한다.
이것에 의해 추정모터전압(VMS)의 오검출을 방지할 수 있다.
또, 모터의 구동모드(또는 모터구동상태)가 변화한 후 설정된 간격기간, 추정모터회전수(MRQ 또는 MRD)에 직선지연요소를 부가하여 모터회전수(MR)의 계산에 의한 오검출의 영향을 적게하여도 된다.
[실시예 4]
상기 실시예 1에서는 모터(11)의 구동모드를 전환하는 경우를 예를들어, 구동모드에 따라 CPU(20A)내의 회전검출수단을 전환하였으나, 제1의 구동모드 또는 제2의 구동모드만의 장치에 적용할 수도 있다.
예컨데, 제1의 구동모드만의 장치에 있어서는 제2도의 특성도에서 분명하듯이 모터(11)가 구동방향으로 구동될 경우의 모터회전수(MR)의 검출오차를 적게 할 수 있다.
또, 제2의 구동모드만의 장치에서는 제3도의 특성도에서 분명하듯이 모터(11)가 역구동방향으로 회전되는 경우의 모터회전수(MR)의 검출오차를 적게할 수 있다.
[실시예 5]
이 발명의 실시예 1에서는, 모터비구동시에서 모터회전수(MR)의 검출처리(스텝 S56∼S58)를 모터구동시의 회전검출처리(스텝 S48∼S55)와 함께 하도록 하였으나, 비구동시의 회전검출처리만을 하도록 하여도 된다.
이 경우, 분압저항(27,28)을 포함한 모터단자 바이어스회로와, 모터단자전압검출회로(25)와를 구비한 것만으로 되므로, 특히 코스트업을 초래하지 않는다.
[실시예 6]
이 발명의 실시예 1에서는, 스텝(S51, S55, S58)에 있어서, 정합계수(α, β, γ)를 승산하여 모터회전수(MR)의 오차를 적게하였으나, 오차가 특히 문제가 되지 않는 정도이면 정합계수 승산스텝을 생략할 수 있다.
[실시예 7]
상기의 각 실시예에서는, 최종적으로 모터(11)의 회전수(MR)를 결정하였으나, 적어도 모터(11)가 회전하고 있는 것을 회전상태로서 검출하여도 된다.
이 경우, 모터(11)의 이상 록크(lock)등을 검출할 수도 있다.
또, 모터단자 바이어스회로를 풀업(pull-up)바이어스로서, 모터(11)의 전원측 출력단장 제공하였으나, 풀다운 바이어스로서 접지측출력단자에 제공해도 된다.
마찬가지로, 모터단자전압검출회로(25)를 전원측 출력단자에 제공하여도 된다.

Claims (9)

  1. 직류모터와 정방향 또는 역방향으로 상기 직류모터를 구동하는 상기 직류모터와 함께 브리지회로를 구성하도록 접속된 한쌍의 스위칭소자의 2세트와, 상기 한쌍의 스위칭소자중의 하나는 PWM제어신호로 제어하고, 다른쪽의 스위칭소자는 도전상태를 보존하므로서, 상기 직류모터의 동작을 제어하는 모터구동제어수단을 구비한 직류모터구동파워 조향장치에 있어서, 상기 직류모터에 흐르는 모터전류를 검출하는 모터전류검출수단과, 상기 브리지회로에 인가되는 전원전압을 검출하는 전원전압검출수단과, 상기 브리지회로에 인가된 전원전압 및 PWM제어신호에 따라 상기 직류모터에 대한 인가전압을 추정하는 모터인가 전압추정수단과, 상기 모터 전류 및 상기 모터에 인가된 추정모터전압에 따라, 상기 직류모터의 회전상태를 검출하는 모터회전검출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 직류모터구동파워 조향장치.
  2. 제1항에 있어서, 직류모터의 양단자중의 하나에 바이어스전압을 인가하는 모터단자 바이어스회로와, 상기 하나의 단자의 모터단자전압을 검출하기 위해 하나의 모터단자에 접속된 모터단자전압검출수단과, 직류모터의 구동여부를 결정하는 모터구동상태결정수단을 구비한 직류모터구동파워 조향장치에 있어서, 상기 모터회전검출수단은 직류모터의 비구동시 모터단자전압에 따라 모터의 회전상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류모터구동파워 조향장치.
  3. 직류모터와 정방향 또는 역방향으로 상기 직류모터를 구동하는 상기 직류모터와 함께 브리지회로를 구성하도록 접속된 한쌍의 스위칭소자의 2세트와, 상기 한쌍의 스위칭소자중의 하나는 PWM제어신호로 제어하고, 다른쪽의 스위칭소자는 도전상태를 보존하므로서, 상기 직류모터의 동작을 제어하는 모터구동제어수단을 구비한 직류모터구동파워 조향장치에 있어서, 상기 직류모터에 흐르는 모터전류를 검출하는 모터전류검출수단과, 상기 브리지회로에 인가되는 전원전압을 검출하는 전원전압검출수단과, 상기 브리지회로에 인가된 전원전압 및 PWM제어신호에 따라 상기 직류모터에 대한 인가전압을 추정하는 모터인가 전압추정수단과, 상기 모터 전류 및 상기 모터에 인가된 추정모터전압에 따라, 상기 직류모터의 회전상태를 검출하는 모터회전검출수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 직류모터구동파워 조향장치.
  4. 제3항에 있어서, 직류모터의 양단자중의 하나에 바이어스전압을 인가하는 모터단자 바이어스회로와, 상기 하나의 단자의 모터단자전압을 검출하기 위해 하나의 모터단자에 접속된 모터단자전압검출수단과, 직류모터의 구동여부를 결정하는 모터구동상태결정수단을 구비한 직류모터구동파워 조향장치에 있어서, 상기 모터회전검출수단은 직류모터의 비구동시 모터단자전압에 따라 모터의 회전상태를 검출하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류모터구동파워 조향장치.
  5. 직류모터와 한쌍의 스위칭소자의 2세트로 브리지회로를 구성하고, 상기 브리지회로에 의해 상기 직류모터를 구동하는 직류모터구동파워 조향장치에 있어서, 상기 직류모터의 한쌍의 단자중의 적어도 하나에 바이어스전압을 인가하는 모터단자바이어스회로와, 상기 하나의 단자의 모터단자전압을 검출하기 위해 상기 모터단자에 접속된 모터단자전압 검출회로와, 상기 직류모터의비 구동상태에서의 상기 모터단자전압에 따라, 상기 직류모터의 회전상태를 검출하는 모터회전검출수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 차량용 직류모터구동파워 조향장치.
  6. 직류모터와 정방향 또는 역방향으로 상기 직류모터를 구동하는 상기 직류모터와 함께 브리지회로를 구성하도록 접속된 한쌍의 스위칭소자의 2세트와, 상기 한쌍의 스위칭소자중의 하나는 PWM제어신호로 제어하고, 다른쪽의 스위칭소자는 도전상태를 보존하는 제1모터구동모드 또는 양쪽의 스위칭소자가 PWM제어신호로 제어되는 제2모터구동모드에서의상기 직류모터의 동작을 제어하는 모터구동제어수단을 구비한 직류모터구동파워 조향장치에 있어서, 상기 모터구동모드에 따라 상기 직류모터의 회전상태를 검출하는 모터회전검출수단과, 상기 모터구동모드에 따라 상기 모터회전검출수단을 변경하는 스위칭수단과, 상기 모터회전검출수단으로부터 출력된 검출치에 정합(整合)계수를 승산하는 승산수단을 구비한 것을 특징으로 하는 차량용 직류모터구동파워 조향장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 모터구동모드의 변경 후 간격을 설정하는 간격설정수단을 구성된 직류모터구동 조향장치에 있어서, 상기 모터회전검출수단은 상기 간격에 대응하는 기간 직류모터의 회전상태의 검출이 금지되어 있는 것을 특징으로 하는 차량용 직류모터구동파워 조향장치.
  8. 제6항에 있어서, 상기 모터구동모드의 변경 후 간격을 설정하는 간격설정수단과 직선지연요소의 기간중 상기 모터회전검출수단으로부터 출력된 검출치를 부가하여 보정하는 수단으로 구성됨을 특징으로 하는 차량용 직류모터구동파워 조향장치.
  9. 제6항에 있어서, 직류모터의 한쌍의 단자중의 적어도 하나에 바이어스전압을 인가하는 모터단자 바이어스회로와, 하나의 단자에서 모터단자전압을 검출하기 위해 하나의 상기 모터단자에 접속된 모터단자전압 검출수단과, 직류모터의 구동여부를 결정하는 모터구동상태결정수단으로 구성된 차량용 직류모터구동파워 조향장치에 있어서, 상기 모터회전검출수단은 직류모터의 비구동시 상기 모터단자전압에 따라 상기 직류모터의 회전상태를 검출함을 특징으로 하는 차량용 직류모터구동파워 조향장치.
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