KR100385102B1

KR100385102B1 - 차량의 전동 파워스티어링장치

Info

Publication number: KR100385102B1
Application number: KR10-2000-0061361A
Authority: KR
Inventors: 스즈키요시아키; 스즈키도루
Original assignee: 도요다 지도샤 가부시끼가이샤
Priority date: 1999-10-19
Filing date: 2000-10-18
Publication date: 2003-05-22
Also published as: CN1151046C; EP1093992B1; KR20010051106A; CN1293133A; DE60035323D1; EP1093992A2; EP1093992A3; DE60035323T2; US6360151B1; JP2001114121A; JP3412579B2

Abstract

본 발명은 전동 파워스터링장치에 있어서, 운전자의 조타감을 양호하게 유지하는 것을 목적으로 한다.

토오크-지령전류치 변환부(43)는 조타토오크센서(21)에 의해 검출된 조타토오크 (TM)를 전동모터(14)에 대한 지령전류치(I*)로 변환하여 구동제어부(44)가 지령전류치(I*)에 따라 전동모터(14)를 구동제어한다. 미분부(51), 제어량 결정부 (52) 및 가산부₁(42)는 조타토오크(TM)의 미분치를 계산하고, 상기 계산한 미분치에 따라 관성보상 제어량(TM')을 조타토오크(TM)에 가산함으로써, 조타 개시시의 핸들의 조타조작을 가볍게 한다. 조타속도 연산부(63), 전압검출부(64) 및 전류검출부 (65)는 조타속도(ω)를 검출하고, 게인 연산부(62) 및 승산부(55)가 조타속도 (ω)가 커짐에 따라 관성보상 제어량(TM')을 작게 함으로써 조타속도의 서로 다름에 따른 조타감의 위화감을 회피한다.

Description

차량의 전동 파워스티어링장치{ELECTRICALLY-DRIVEN POWER STEERING APPARATUS OF VEHICLE}

본 발명은 조타핸들의 조타조작을 전동모터의 회동에 의해 어시스트하는 차량의 전동 파워스티어링장치에 관한 것이다.

종래부터 예를 들어 일본국 특개평10-157636호 공보에 나타나 있는 바와 같이 조타토오크를 검출하여 상기 검출한 조타토오크에 따라 전동모터의 회전을 제어함으로서, 조타핸들의 회동조작에 대하여 어시스트력을 부여하도록 한 차량의 전동 파워스티어링장치는 잘 알려져 있다. 또 이 장치에 있어서는 조타토오크를 미분한 미분치에 따른 제어량을 상기 조타토오크에 따른 제어량에 가미함으로써, 조타핸들의 회동조작 개시 시에 있어서의 전동모터의 관성력이나 클릭션에 기인한 조타토오크에 의한 어시스트력의 부족분을 보상하도록 하고 있다.

그러나 상기 종래의 장치에 있어서는 조타핸들을 빠르게 회동조작할 수록 조타토오크의 미분치가 증가하여 전동모터에 의한 조타어시스트력이 증가하기 때문에 조타핸들을 천천히 회동조작하였을 때와 빠르게 회동조작하였을 때에 있어서 운전자가 받는 조타반력에 대한 큰 차이가 생겨 양호한 조타감이 얻어지지 않는다는 문제가 있다. 또 조타핸들의 회동조작의 반전시에는 조타토오크에 따른 제어량과, 조타토오크의 미분치에 따른 제어량의 양음(正負)의 부호가 다른 상태가 발생하여 양 제어량이 서로 상반되는 방향으로 작용하는 일이 있으므로, 운전자 조타핸들의 조타조작에 대한 이탈감을 느끼거나, 조타핸들이 급하게 되돌아가는 일이 있으며, 이 경우도 양호한 조타감이 얻어지지 않는다는 문제가 있다.

본 발명은 상기 문제에 대처하기 위하여 이루어진 것으로, 그 목적은 운전자의 조타감을 양호하게 유지하도록 한 전동 파워스티어링장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 관한 전동 파워스티어링장치의 개략도,

도 2는 도 1의 전기제어장치의 상세 블록도,

도 3은 지령토오크와 지령전류치의 관계를 나타내는 그래프,

도 4는 조타토오크의 미분치와 관성보상 제어량의 관계를 나타내는 그래프,

도 5는 차속과 차속게인의 관계를 나타내는 그래프,

도 6은 조타속도(모터회전각 속도)와 조타속도 게인의 관계를 나타는 그래프,

도 7은 도 1의 전기제어장치를 변형한 변형예의 상세 블록도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

FW1, FW2 : 좌우전륜 11 : 조타핸들

13 : 조타축 14 : 전동모터

20 : 전기제어장치 21 : 조타토오크센서

22 : 차속센서 30 : 구동회로

35, 37 : 션트저항 36 : 배터리

40 : 제어회로유닛 41 : 위상보상부

42 : 가산부₁ 43 : 토오크-지령전류치 변환부45 : 가산부₂

46 : 토오크-전류변환부 54, 55 : 승산부

51, 72, 73 : 미분부 52 : 제어량 결정부

53 : 제한부 56 : 제한조건 판정부

61, 62 : 게인연산부 63 : 조타속도 연산부

64 : 전압검출부 65 : 전류검출부

71 : 조타각 센서 74 : 관성량 연산부

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 구성상의 특징은, 조타핸들의 회동조작에 대하여 어시스트력를 부여하는 전동모터와, 조타토오크를 검출하는 조타토오크 검출수단과, 전동모터의 관성력을 상쇄하기 위한 관성보상 제어량을 발생하는 관성보상 제어량 발생수단과, 상기 검출한 조타토오크와 상기 발생한 관성보상 제어량에 의해 전동모터의 회전을 제어하는 회전제어수단을 구비한 차량의 전동파워스터링장치에 있어서, 조타핸들의 조타속도를 검출하는 조타속도 검출수단과, 상기 검출한 조타속도에 따라 상기 관성보상 제어량을 보정하는 보정수단을 설치한 데 있다.

상기와 같이 구성한 제 1 구성상의 특징에 의하면, 보정수단이 관성보상 제어량 발생수단으로부터 발생된 전동모터의 관성력을 상쇄하기 위한 관성보상 제어량을 조타속도 검출수단에 의해 검출된 조타핸들의 조타속도에 따라 보정한다. 이 보정수단은 예를 들어 상기 검출한 조타핸들의 조타속도가 커짐에 따라 상기 관성보상 제어량이 작아지도록 보정하는 것이다. 이에 의하여 조타핸들의 회동속도에 기인한 조타감의 악화를 해소할 수 있고, 운전자의 조타감을 양호하게 유지할 수 있다.

또 이 경우 조타핸들의 조타속도를 조타축 등에 조립되어 상기 핸들의 회전각 등을 검출하는 센서출력에 의거하여 검출하는 것도 가능하나, 상기 조타속도를 조타핸들과 일체적으로 회전하는 전동모터의 단자전압과 상기 전동모터의 구동전류에 의거하여 계산에 의해 구하도록 하여도 좋다. 이에 의하면 상기 센서를 생략할 수 있고 이 전동 파워스티어링장치의 제조비용을 저감할 수 있다.

또 본 발명의 제 2 구성상의 특징은, 상기 검출한 조타토오크와 상기 발생한 관성보상 제어량이 서로 상반되는 방향으로 작용할 때 관성보상 제어량을 제한하는 제한수단을 설치한 데 있다. 이에 의하면 조타핸들의 조타조작의 반전시에도 조타토오크와 관성보상 제어량이 서로 상쇄되는 일이 없어진다. 따라서 운전자가 조타핸들의 조타조작에 대한 이탈감을 느끼는 일이 없어짐과 더불어, 조타핸들이 급하게 되돌아가는 일이 없어져 양호한 조타감이 유지된다.

또 상기 제 1 및 제 2 구성상의 특징에 있어서는, 상기 관성보상 제어량 발생수단을 상기 검출한 조타토오크를 미분하여 상기 미분치에 따른 관성보상 제어량을 발생하는 것으로 구성하거나, 조타핸들의 각 가속도를 검출하여 상기 각 가속도에 따라 관성보상 제어량을 발생하는 것으로 구성하거나 할 수 있다. 이들에 의하면 간단한 구성으로 관성보상 제어량을 발생시킬 수 있다.

또한 상기 제 1 및 제 2 구성상의 특징에 있어서는, 상기 회전제어수단을 상기 검출한 조타토오크를 전동모터에 흘리는 전류량을 지령하기 위한 지령전류치로 변환하는 변환수단과, 변환수단에 공급되는 조타토오크에 상기 발생한 관성보상 제어량을 가미하는 가미수단으로 구성할 수 있다. 또 이를 대신하여 상기 회전제어수단을 상기 검출한 조타토오크를 전동모터에 흘리는 전류량을 지령하기 위한 지령전류치로 변환하는 변환수단과, 변환수단에 의해 변환된 지령전류치에 상기 발생한 관성보상 제어량을 가미하는 가미수단으로 구성할 수도 있다.

이하, 본 발명의 일 실시형태를 도면을 사용하여 설명하면, 도 1은 상기 실시형태에 관한 차량의 전동 파워스티어링장치를 개략적으로 나타내고 있다.

이 전동 파워스티어링장치는 조타핸들(11)의 회동조작을 랙 앤드 피니언기구 (12)를 개재하여 좌우전륜(FW1, FW2)에 전달하는 조타축(13)에 조립된 전동모터 (14)를 구비하고 있다. 전동모터(14)는 직류모터로 구성되어 그 회전에 따라 조타핸들(11)의 회동조작에 대하여 어시스트력를 부여하는 것으로, 그 회전은 감속기구 (15)를 개재하여 조타축(13)에 전달되도록 되어 있다.

전동모터(14)에는 전기제어장치(20)가 전기적으로 접속되고, 전기제어장치 (20)는 조타토오크센서(21) 및 시속센서(22)의 검출출력에 따라 전동모터(14)의 회전을 제어한다. 조타토오크센서(21)는 조타축(13)에 조립되어 조타핸들(11)의 조타조작시에 상기 핸들(11) 및 조타축(13)에 작용하는 조타토오크(조타반력)(TM)를 검출한다. 또한 조타토오크(TM)는 조타핸들(11)을 오른쪽 방향으로 회동조타하고자 할 때 상기 핸들(11) 및 조타축(13)에 발생하는 토오크를 양으로 나타냄과 동시에, 조타핸들(11)을 왼쪽 방향으로 회동조타하고자 할 때 상기 핸들(11) 및 조타축 (13)에 발생하는 토오크를 음으로 나타낸다. 차속센서(22)는 차속(V)을 검출한다.

전기제어장치(20)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 전동모터(14)를 구동하는 구동회로(30)와, 상기 구동회로(30)를 제어하는 제어회로유닛(40)으로 이루어진다. 구동회로(30)는 FET 등의 스위칭소자(31∼34)를 4변으로 하는 브릿지회로로 이루어지고, 서로 대향하는 한 쌍의 대각위치의 한쪽에는 션트저항(35)을 개재하여 배터리(36)의 양전압 단자(+)에 접속되어 있다. 배터리(36)의 음전압 단자(-)는 접지되어 있다. 상기 한 쌍의 대각위치의 다른쪽은 션트저항(37)을 개재하여 접지되어 있다. 또 상기 브릿지회로의 다른쪽의 대각위치에는 전동모터(14)의 양 단자가 각각 접속되어 있다.

제어회로유닛(40)은 마이크로컴퓨터 및 그 주변회로에 의하여 구성되어 있어 배터리(36)로부터의 전력의 공급에 의해 동작한다. 이 제어회로유닛(40)은 실제로는 프로그램처리에 의해 각종 기능을 실현하는 것이나, 도 2에 있어서는 상기 프로그램처리에 의한 각종 기능을 기능블록도에 의해 나타내고 있다.

조타토오크센서(21)에 의해 검출된 조타토오크(TM)는 위상보상부(41), 가산부₁(42) 및 토오크-지령전류치 변환부(43)를 개재하여 구동제어부(44)에 입력된다. 위상보상부(41)는 스티어링시스템이 진동에 의해 불안정하게 되는 것을 방지하기 위하여 설치된 것으로, 조타토오크(TM)를 나타내는 신호에 포함되는 소정 주파수영역(예를 들어 약 10∼30Hz)의 성분의 위상을 진행하게 한다. 토오크-지령전류치 변환부(43)는 변환테이블 또는 연산처리에 의해 입력한 지령토오크(TM*)를 차속센서(22)로부터의 차속(V)에 따라 특성으로 지령전류치(I*)로 변환하여 출력한다. 이 변환특성은 도 3의 그래프에 나타나 있는 바와 같이 입력한 지령토오크(TM*)의 증가에 따라 지령전류치(I*)가 증가하도록 설정되어 있음과 동시에, 차속(V)이 증가함에 따라 지령전류치(I*)가 작아지도록 설정되어 있다.

구동제어부(44)는 뒤에서 설명하는 전류검출부(65)에 의해 검출된 상기 모터 (14)의 구동전류(Im)를 피드백제어용으로 입력하여 지령전류치(Im*)와의 차(Im*-Im)를 계산함과 동시에 상기 계산한 차(Im*-Im)를 사용한 PID 제어에 의해 제어신호를 형성한다. 또 구동제어부(44)는 펄스폭 변조(PWM)기능도 가지고 있고, 상기제어신호에 따라 펄스폭 변조된 펄스열 신호를 스위칭소자(31∼34)에 공급하여 상기 소자(31∼34)를 온/오프한다. 이에 의하여 전동모터(14)에는 지령전류치(I*)와 동일한 구동전류(Im)가 흘러 상기 모터(14)는 지령토오크(TM*)와 동일한 토오크를 발생한다. 또한 스위칭소자(31, 34)를 온/오프 제어하면 전동모터(14)는 정회전하여 조타핸들(11)의 오른쪽 방향의 회동조타를 어시스트한다. 스위칭소자(32, 33)를 온/오프 제어하면 전동모터(14)는 역회전하여 조타핸들(11)의 왼쪽 방향의 회동조타를 어시스트한다.

가산부₁(42)에는 상기 위상보상된 조타토오크(TM)와, 전동모터(14)의 관성력을 상쇄하기 위한 관성보상 제어량(TM')이 입력되어 있고, 상기 가산부₁(42)는 조타토오크(TM)와 관성보상 제어량(TM')의 합(TM + TM')을 지령토오크(TM*)로서 출력한다.

관성보상 제어량(TM')은 미분부(51) 및 제어량 결정부(52)에 의해 형성되고, 제한부(53) 및 승산부(54, 55)를 개재하여 가산부₁(42)에 공급된다. 미분부(51)는 조타토오크센서(21)로부터의 조타토오크(TM)를 미분하여 상기 미분치(dTM/dt)를 출력한다. 제어량 결정부(52)는 변환테이블 또는 연산처리에 의해 입력한 상기 미분치(dTM/dt)를 관성보상 제어량(TM')으로 변환하여 출력한다. 이 변환특성은 도 4의 그래프에 표시되어 있는 바와 같이 입력한 미분치(dTM/dt)의 증가에 따라 관성보상 제어량(TM')이 증가하도록 설정되어 있다.

제한부(53)는 제한조건 판정부(56)에 의한 판정결과에 따라 제어량 결정부 (52)로부터의 관성보상 제어량(TM')을 제한하여 출력한다. 제한조건 판정부(56)는 조타토오크(TM)와 관성보상 제어량(TM')이 서로 상반되는 방향으로 작용할 때, 제한 지령신호를 제한부(53)에 공급하여 상기 관성보상 제어량(TM')을 제한하는 것이다. 즉, 제한조건 판정부(56)는 조타토오크(TM)가 양인 소정치(TMo)보다도 크고 또한 관성보상 제어량(TM')이 음일 때, 또는 조타토오크(TM)가 음인 소정치(-TMo)보다도 작게 또한 관성보상 제어량(TM')이 양일 때 제한지령신호를 출력한다. 제한부(53)는 상기 제한지령신호가 공급되었을 때 입력한 관성보상 제어량(TM')을「0」으로 제한하여 승산부(54)에 공급하고, 상기 제한지령신호가 공급되지 않을 때 입력한 관성보상 제어량(TM')을 그대로 승산부(54)에 공급한다.

승산부(54)는 제한부(53)로부터의 관성보상 제어량(TM')에 게인연산부(61)로부터의 차속 게인(Gv)을 승산하여 출력한다. 게인연산부(61)는 변환테이블 또는 연산처리에 의해 차속센서(22)로부터의 차속(V)에 따라 변화되는 차속 게인(Gv)을 출력한다. 차속 게인(Gv)의 특성은 예를 들어 도 5에 나타내는 바와 같이 낮은 차속영역에서 차속(V)의 증가에 따라 증가하고, 중간 및 고속의 차속영역에서는 차속 (V)의 증가에 따라 감소하는 것이다.

승산부(55)는 승산부(54)로부터의 관성보상제어량(TM')에 게인연산부(62)로부터의 조타속도 게인(Gw)을 승산하여 출력한다. 게인연산부(62)는 조타속도 연산부(63)로부터의 조타속도(ω)를 입력하여 변환테이블 또는 연산처리에 의해 조타속도(ω)의 절대치(|ω|)에 따라 변화되는 조타속도 게인(Gw)을 출력한다. 조타속도 게인(Gw)의 특성은 예를 들어 도 6에 나타내는 바와 같이 차속(V)의 증가에 따라 감소하는 것이다. 또한 이 조타속도(ω)는 조타핸들(11)의 회동속도를 나타내는 것으로서, 상기 핸들(11)과 일체적으로 회전하는 전동모터(14)의 회전각 속도와 같은 것이다. 조타속도 연산부(63)는 전동모터(14)의 단자간 전압(Vm) 및 구동전류 (Im)를 사용한 하기식 1의 연산의 실행에 의해 조타핸들(11)의 조타속도 [전동모터 (14)의 회전각 속도](ω)를 계산한다.

상기 식 1은 인덕턴스를 고려하지 않는(인덕턴스는 작기 때문에 통상 무시할 수 있다) 직류모터의 회전각 속도를 구하는 근사식으로, Rm, K는 모터에 의해 결정되는 정수이다.

조타속도 연산부(63)에는 상기 식 1을 실행하기 위하여 단자간 전압(Vm) 및 구동전류(Im)를 검출하기 위한 전압검출부(64) 및 전류검출부(65)가 접속되어 있다. 전압검출부(64)는 전동모터(14)의 양 단자전압을 입력하고 있고, 상기 양 단자전압의 차에 의해 상기 모터(14)의 단자간 전압(Vm)을 검출하여 출력한다. 전류검출부(65)는 션트저항(37)의 양쪽 끝 전압을 입력하여 상기 양쪽 끝 전압에 의거하여 구동전류(Im)를 계산한다.

다음으로, 상기한 바와 같이 구성한 실시형태의 동작을 설명한다. 운전자가 조타핸들(11)을 회동조작하면 조타핸들(11) 및 조타축(13)에는 조타토오크(조타반력)(TM)가 발생하고, 상기 토오크(TM)는 조타토오크센서(21)에 의해 검출된다. 이 조타토오크(TM)는 위상보상부(41) 및 가산부₁(42)를 개재하여 지령토오크(TM*)로서 토오크-지령전류치 변환부(43)에 공급된다. 토오크-지령전류치 변환부(43)는 상기 공급된 지령토오크(TM*)를 차속(V)에 따라 변화되는 특성으로 지령전류치(I*)로 변환하여(도 3참조), 상기 변환한 지령전류치(I*)를 구동제어부(44)에 공급한다. 그리고 구동제어부(44)가 상기 지령전류치(I*) 및 전류검출부(65)에 의해 검출된 구동전류치(Im)에 의거하여 구동회로(30)의 스위칭소자(31∼34)를 온/오프제어함으로써 전동모터(14)에 지령전류치(I*)와 동일한 구동전류(Im)를 흘린다.

그 결과, 전동모터(14)는 지령토오크(TM*)와 동일한 토오크로 조타축(13)의 회동을 어시스트하기 때문에 운전자에 의한 조타핸들(11)의 회동조작이 검출된 조타토오크(TM)에 따라 어시스트되고, 운전자는 적절한 조타반력을 느끼면서 조타핸들(11)을 회동하여 좌우전륜(FW1, FW2)을 조타할 수 있게 된다. 이 경우 토오크-지령전류치 변환부(43)는 차속(V)이 커짐에 따라 지령전류치(I*)를 작게 하도록 설정되어 있기때문에 전동모터(14)에 의한 조타어시스트력이 차량의 저속 주행시에는 커짐과 동시에, 차량의 고속주행시에는 작아지므로, 차량의 저속주행시에 조타핸들(11)을 경쾌하게 회동조작할 수 있음과 동시에 차량의 고속주행시에 조타핸들(11)을 안정되게 회동조작할 수 있게 된다.

또 이 조타 어시스트제어에 있어서는 가산부₁(42)에서 관성보상제어량(TM')이 조타토오크(TM)에 가미된다. 이 관성보상제어량(TM')은 미분부(51) 및 제어량 결정부(52)에 따라 결정되는 것으로, 조타토오크(TM)의 미분치(dTM/dt)의 증가에 따라 증가하도록 결정되기 때문에, 조타핸들(11)의 회동조작 개시 시에 있어서 전동모터의 관성력이 크거나, 각 부분의 마찰이 크더라도 조타반력이 저감되어 운전자는 경쾌하게 조타핸들(11)의 회동조작을 개시할 수 있다.

또 조타토오크(TM)에 가미되는 관성보상제어량(TM')은, 조타속도 연산부 (63), 게인 연산부(62) 및 승산부(55)에 의해 조타핸들(11)의 조타속도(ω)의 절대치(｜ω|)가 커짐에 따라 작아지도록 보정된다. 이에 따라 조타핸들(11)을 빠르게 회동하여 조타토오크(TM)의 미분치(dTM/dt)가 커지는 것 같은 일이 있더라도, 관성보상제어량(TM')의 증대가 억제되어 조타핸들(11)을 천천히 조타한 경우와 마찬가지로 적당한 조타반력(손 느낌)을 느끼면서 조타핸들(11)을 회동조작할 수 있게 된다. 그 결과 조타핸들(11)의 회동속도에 기인한 조타감의 악화를 해소할 수 있어, 운전자의 조타감을 양호하게 유지할 수 있다.

이 경우 조타속도 연산부(63)는 전압검출부(64)에 의해 검출된 전동모터(14)의 단자간 전압(Vm) 및 전류검출부(65)에 의해 검출된 전동모터(14)의 구동전류 (Im)를 사용하여 조타핸들(11)의 조타속도[전동모터(14)의 회전각 속도)(ω)를 계산하도록 하였기 때문에, 조타핸들(11)의 실제의 회전각, 회전각 속도를 검출하는 센서 등이 불필요하게 되어 이 실시형태에 관한 전동파워스티어링장치의 제조비용을 저감할 수 있다.

또 상기 조타토오크(TM)에 가미되는 관성보상제어량(TM')은 차속센서(22), 게인 연산부(61) 및 승산부(54)에 의해 낮은 차속영역에 있어서는 차속(V)의 증가에 따라 증가하도록 보정되고, 중간 및 고속의 차속영역에 있어서 차속(V)의 증가에 따라서 감소하 도록 보정된다. 이에 따라 운전자는 낮은 차속영역에서는 경쾌하게 조타핸들(11)을 조타조작할 수 있음과 더불어, 중간 및 고속의 차속영역에 있어서는 적당한 조타반력을 느끼면서 조타핸들(11)을 조타조작할 수 있게 된다.

또 제어량 결정부(52)로부터 출력된 관성보상제어량(TM')은 제한부(53) 및 제한조건 판정부(56)에 의해 조타토오크(TM)와 관성보상제어량(TM')이 서로 상반하는 방향으로 작용할 때「0」으로 제한된다. 이에 의하면 조타핸들(11)의 조타조작의 반전시에도 조타토오크(TM)와 관성보상제어량(TM')이 서로 상쇄되는 일이 없어진다. 따라서 운전자가 조타핸들(11)의 조타조작에 대한 이탈감을 느끼는 일이 없어짐과 더불어, 조타핸들(11)이 급하게 되돌아가는 일도 없어져 양호한 조타감이 유지된다.

또한 상기 실시형태에 있어서는 토오크-지령전류변환부(43)의 전단(前段)에 설치한 가산부₁(42)에서 상기 변환부(43)에 공급되는 조타토오크(TM)에 승산부(55)로부터의 관성보상제어량(TM')을 가미하도록 하였다. 그러나 이것을 대신하여, 도 7에 나타내는 바와 같이 토오크-지령전류변환부(43)의 후단(後段)에 가산부₂(45)를 설치하여 상기 변환부(43)로부터 출력된 지령전류치(I*)에 승산부(55)로부터의 관성보상제어량(TM')을 가미하도록 하여도 좋다. 이 경우 관성보상제어량(TM')은 조타토오크(TM)에 대응한 것이기 때문에 관성보상제어량(TM')이 전동모터(14)의 회전제어에 대하여 상기 실시형태의 경우와 동일한 영향을 미치도록 관성보상제어량 (TM')을 지령전류치(I*)에 대응한 관성보상제어량(I'*)으로 변환하기 위한 토오크-전류변환부(46)를 설치하도록 하면 좋다. 또 필요에 따라 상기 토오크-전류변환부 (46)에 차속센서(22)로부터의 차속(V)을 입력하여 상기 차속(V)에 따라 변환특성을 변경할 수 있도록 하여도 좋다. 또 이 변형예에 있어서는 토오크-전류변환부(46)를 설치하는 대신에 제어량 결정수단(52)으로 지령전류치(I*)에 대응한 관성보상제어량(I'*)을 결정하도록 하여도 좋다.

또 상기 실시형태에 있어서는 조타속도 연산부(63)가 전동모터(14)의 단자간 전압(Vm) 및 구동전류(Im)를 사용한 연산에 의하여 조타핸들(11)의 조타속도[전동모터(14)의 회전각 속도](ω)를 구하도록 하였다. 그러나 도 1, 도 2에 파선으로 나타내는 바와 같이, 상기 조타속도 연산부(63)를 대신하여 조타축(13)에 그 회전각을 검출하는 조타각 센서(71)를 설치하고, 상기 센서(71)에 의해 검출된 회전각을 제어회로유닛(40)내에 설치한 미분부(72)에서 미분함으로써 조타핸들(11)의 조타속도(ω)를 검출하도록 하여도 좋다. 또 상기 조타각 센서(71)를 대신하여 조타축(13)에 그 회전각 속도를 직접 검출하는 조타각 속도센서를 설치하도록 하면, 상기 미분부(72)는 불필요하게 된다.

또 상기 실시형태에 있어서는 조타토오크센서(21)에 의해 검출된 조타토오크 (TM)에 따라 관성보상제어량(TM')을 결정하도록 하였으나, 전동모터(14)의 회전각가속도(ω')에 따라 관성보상제어량(TM')을 결정하도록 하여도 좋다. 이 경우 도 2에 파선으로 나타내는 바와 같이 조타속도 연산부(63) 또는 미분부(72)로부터의 전동모터(14)의 회전각 속도[조타핸들(11)의 조타속도](ω)를 미분부(73)에서 미분하여 상기 모터(14)의 회전각 가속도(ω')(= dω/dt)를 계산하고, 관성량연산부 (74)가 상기 각 가속도(ω')를 사용한 하기식 2의 연산의 실행에 의해 전동모터 (14)의 관성력(Fm)을 계산한다.

상기 식 2에 있어서의 Im은 전동모터(14)의 관성모멘트를 나타내고 있다. 이 경우도 관성력(Fm)은 제어량 결정부(52)에 공급되고, 제어량 결정부(52)는 상기 조타토오크(TM)의 미분치(dTM/dt)를 대신하여 관성력(Fm)을 사용함으로써 도 4에 나타내는 바와 같은 특성의 관성보상제어량(TM')을 도출한다. 이에 의해서도 상기 실시형태와 동일한 관성보상제어량(TM')에 의한 효과가 기대된다.

또 상기 실시형태에 있어서는 조타토오크(TM)와 관성보상제어량(TM')이 서로 상반되는 방향으로 작용할 때 제한부(53)의 출력치를「0」으로 제한하도록 하였으나, 이 제한부(53)의 출력치를「0」으로 제한하는 것을 대신하여 상기 출력치를「0」이외의 소정의 하한치 및 상한치의 범위로 제한하도록 하여도 좋다. 즉 제한부 (53)는 제한조건 판정부(56)에 의해 상기한 제한조건의 성립이 판정되었을 때 제어량 결정부(52)로부터 출력되는 관성보상제어량(TM')을 상기 하한치와 상한치의 사이에 들어가도록 가드를 걸어 출력하고, 그 이외일 때에는 제어량 결정부(52)로부터 출력된 관성보상제어량(TM')을 그대로 출력한다. 이에 의해서도 상기 실시형태와 동일한 관성보상제어량(TM')의 제한에 의한 효과가 기대된다.

또 상기 실시형태에서는 상기 관성보상제어량(TM')의 제한을 차속(V)과는 무관하게 어느 하나의 차속(V)으로 행하도록 하였으나, 차속(V)이 미리 결정한 소정의 차속영역에 있을 때에만 행하도록 하여도 좋다. 예를 들어 차량의 정지중 또는 아주 낮은 차속영역에 있어서는 상기한 조타반전시의 조타력의 이탈감을 느끼기 어렵기 때문에, 소정차속보다도 작은 상기 차량의 정지중 또는 아주 낮은 차속영역 이외에 있어서만 상기 관성보상제어량(TM')의 제한을 행하도록 하여도 좋다. 또 조타에 대한 큰 위화감을 느끼는 것은 고속의 차속영역에서만이기 때문에, 소정의 차속보다도 높은 고속의 차속영역에 있어서만 상기 관성보상제어량(TM')의 제한을 행하도록 하여도 좋다.

이상 설명한 바와 같이 토오크-지령전류치 변환부(43)는 조타토오크센서 (21)에 의해 검출된 조타토오크 (TM)를 전동모터(14)에 대한 지령전류치(I*)로 변환하여 구동제어부(44)가 지령전류치(I*)에 따라 전동모터(14)를 구동제어한다. 미분부(51), 제어량 결정부 (52) 및 가산부₁(42)는 조타토오크(TM)의 미분치를 계산하고, 상기 계산한 미분치에 따라 관성보상 제어량(TM')을 조타토오크(TM)에 가산함으로써, 조타 개시시의 핸들의 조타조작을 가볍게 한다. 조타속도 연산부(63), 전압검출부(64) 및 전류검출부 (65)는 조타속도(ω)를 검출하고, 게인 연산부(62) 및 승산부(55)가 조타속도 (ω)가 커짐에 따라 관성보상 제어량(TM')을 작게 함으로써 조타속도의 서로 다름에 따른 조타감의 위화감을 회피한다.

Claims

조타핸들의 회동조작에 대하여 어시스트력를 부여하는 전동모터와,

조타토오크를 검출하는 조타토오크 검출수단과,

상기 전동모터의 관성력을 상쇄하기 위한 관성보상제어량을 발생하는 관성보상제어량 발생수단과,

상기 검출한 조타토오크와 상기 발생한 관성보상제어량에 의하여 상기 전동모터의 회전을 제어하는 회전제어수단을 구비한 차량의 전동파워스티어링장치에 있어서,

조타핸들의 조타속도를 검출하는 조타속도 검출수단과,

상기 검출한 조타속도에 따라 상기 관성보상제어량을 보정하는 보정수단을 설치한 것을 특징으로 하는 차량의 전동파워스티어링장치.
제 1항에 있어서,

상기 보정수단은 상기 검출한 조타핸들의 조타속도가 커짐에 따라 상기 관성보상제어량이 작아지도록 보정하는 것을 특징으로 하는 차량의 전동파워스티어링장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,

상기 조타속도 검출수단은, 상기 전동모터의 단자전압과 상기 전동모터의 구동전류에 의해 조타핸들의 조타속도를 계산하는 것임을 특징으로 하는 차량의 전동파워스티어링장치.
조타핸들의 회동조작에 대하여 어시스트력를 부여하는 전동모터와,

조타토오크를 검출하는 조타토오크 검출수단과,

상기 전동모터의 관성력을 상쇄하기 위한 관성보상제어량을 발생하는 관성보상제어량 발생수단과,

상기 검출한 조타토오크와 상기 발생한 관성보상제어량에 의하여 상기 전동모터의 회전을 제어하는 회전제어수단을 구비한 차량의 전동파워스티어링장치에 있어서,

상기 검출한 조타토오크와 상기 발생한 관성보상제어량이 서로 상반되는 방향으로 작용할 때, 상기 관성보상제어량을 제한하는 제한수단을 설치한 것을 특징으로 하는 차량의 전동파워스티어링장치.
제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,

상기 관성보상제어량 발생수단은, 상기 검출한 조타토오크를 미분하여 상기 미분치에 따른 관성보상제어량을 발생하는 것임을 특징으로 하는 차량의 전동파워스티어링장치.
제 1항 내지 제 4항중 어느 한 항에 있어서,

상기 관성보상제어량 발생수단은 상기 조타핸들의 각(角) 가속도를 검출하여 상기 각 가속도에 따라 관성보상제어량을 발생하는 것임을 특징으로 하는 차량의 전동파워스티어링장치.
상기 제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

상기 회전제어수단을,

상기 검출한 조타토오크를 상기 전동모터에 흘리는 전류량을 지령하기 위한 지령전류치로 변환하는 변환수단과,

상기 변환수단에 공급되는 조타토오크에 상기 발생한 관성보상제어량을 가미하는 가미수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 차량의 전동파워스티어링장치.
제 1항 내지 제 6항중 어느 한 항에 있어서,

상기 회전제어수단을,

상기 검출한 조타토오크를 상기 전동모터에 흘리는 전류량을 지령하기 위한 지령전류치로 변환하는 변환수단과,

상기 변환수단에 의해 변환된 지령전류치에 상기 발생한 관성보상제어량을 가미하는 가미수단으로 구성한 것을 특징으로 하는 차량의 전동파워스티어링장치.