KR100428528B1 - 자동차동력분배시스템및그제어회로 - Google Patents

Abstract

향상된 자동차 동력 분배 시스템(10)과 전자식 제어 회로(16)는 리셋 회로(70), 마이크로프로세서(72), 및 출력부 스테이지(74)를 풀 또는 파트 타임의 4 륜 구동 차량의 동력 분배 장치(14)의 구동 모드에서 변환시키는데 사용되는 전기식 제어 커플링(38, 58)을 작동시키기 위하여 사용한다. 마이크로프로세서(72)는 차량 점화가 꺼졌을 때에도 이용할 수 있는 동력원과 결합한다. 마이크로프로세서(72)는 두 모드 즉, 저동력 대기 모드 및 동작 모드에서 움직인다. 마이크로프로세서는 차량이 점화되었을 때 대기 모드로 도입되고 점화가 오프 상태로 변했을때 진행하여 임무를 수행한다. 리셋 회로(70)는 대기 모드로부터 이동시켜 동작 모드로 변화시키는 마이크로프로세서(72)의 하드웨어 리셋을 제공하기 위해서 점화를 스위치온하는데 반응한다. 일단, 동작 모드일때, 마이크로프로세서(72)는 위치 인코더(60)를 경유한 전류 구동 모드, 및 스위치(68)를 경유한 소망 모드를 결정하여 그 이후 구동 모드 사이에서 원하는 또는 필요한 변환을 행한다. 리셋 회로(70)는 마이크로프로세서(72)에 제공되는 리셋 펄스의 폭을 결정하는 시간 상수를 제공하는 조합 논리 회로(78)와 RC 회로(80)를 포함한다. 리셋 회로(70)는 마이크로프로세서(72)의 모드를 지시하는 신호를 수용하여 마이크로프로세서가 동작 모드에 있다면 리셋되지 않는다.

Description

자동차 동력 분배 시스템 및 그 제어 회로{Automobile transfer case system and control circuit therefor}

기술 분야

본 발명은 일반적으로 풀 앤드 파트 타임의 4 륜 구동 자동차용 동력 분배 시스템, 특히, 마이크로프로세서 기초 회로의 제어하에서 구동 모드를 스위칭하는 동력 분배 시스템에 관한 것이다.

본 발명의 배경

동력 분배 장치(transfer case)는 차량의 변속 장치로부터 한쌍의 출력 구동 샤프트까지 입력 샤프트 상에 수용되는 구동력을 분배하는 풀 앤드 파트 타임의 4 륜 구동(4WD) 차량에 사용되며, 이들중 하나가 차량의 전륜을 구동하며 다른 하나가 차량의 후륜을 구동한다. 2 륜 구동(2WD)과 4WD 모드 사이에서 변화가능한 차량에 있어서, 입력 샤프트는 연속하여 출력 샤프트중 하나에 구동력을 전달하고 탈착가능하거나 조정가능한 점성 커플링(viscous coupling), 전자기 클러치, 또는 위치설정가능한 평기어링과 같은 타입의 커플링을 경유하여 선택적으로 구동력을 다른 출력 샤프트에 제공한다. 높은 4WD 속도를 위한 높은 4륜(4H)와 낮은 4WD 의 속도를 위한 낮은 4 륜(4L) 기어와, 전동할 수 있도록 전후방 차축으로부터 변속장치를 결합 해제하기 위한 중립 기어 및 휠 슬립을 제어하기 위한 로킹 4WD를 포함하는 다른 구동 모드도 가끔 제공된다.

역사적으로, 구동 모드 사이에서 변환하는 조정가능한 커플링의 작동은 기계적인 시프트 액추에이터를 사용하여 수동적으로 수행된다. 특히, 전기 모터와 같은, 회전 소스에 의해 작동하는 시프트 액추에이터에 대해서는 전자식 제어가 일반적이다. 1987년 5월 12일 디. 더블유. 웰치 등에게 허여된 미국 특허 제4,664,217호에는 가역가능한 직류 전기 모터가 중립 기어, 2WD, 및 저속 및 고속의 4WD 모드 사이에서 선택적으로 변환되는 구동 기어에 캠부착된 시프트 액추에이터를 회전시키는데 사용되는 한 예가 기재되어 있다. 원하는 구동 모드의 선택은 마이크로프로세서 기초 제어 회로의 제어에 의해 모터를 작동시킴으로써 수행된다. 마이크로프로세서는 모터에 전류를 공급하기 위해서 두개의 릴레이를 이용하는 모터 구동 회로가 시계 방향이나 반시계 방향으로 작동할 것을 명령하며, 원하는 구동 모드를 수행하기 위해 필요한 회전 방향을 결정한다.

상기 마이크로프로세서 기초의 동력 분배 장치의 제어 회로는 때때로 RC 리셋 회로를 사용하여 마이크로프로세서가 차량 점화 및 마이크로프로세서에 동력이 제공될 때 적절하게 리셋되게 한다. 리셋 회로는 전력 공급 회로(VCC)와 마이크로프로세서의 저활성 리셋 입력부 사이에 접속된 레지스터와, 마이크로프로세서의 리셋 입력부 및 접지부 사이에 접속된 커패시터를 구비한다. VCC 공급기는 차량 점화 상태에 의존하다. 즉 점화가 꺼질 때 차단되며, 점화가 켜질 때 가동되며, 점화가 켜지는 동안 작동 상태를 유지한다. VCC 공급기는 또한 마이크로프로세서에 전력을 제공하는데 사용한다. 그러므로, 점화가 켜지고 VCC 가 작동할 때마다, 마이크로프로세서는 가동된다. 마이크로프로세서의 리셋 입력부는 레지스터를 통해 커패시터를 점차로 충전하기 때문에 전원이 들어온 후 짧은 시간동안 낮은 기어 상태이다. 리셋 신호의 지속 기간은 공지된 바와 같이 레지스터와 커패시터의 시간 상수에 의존하며, 이것은 널리 공지되어 있다. 마이크로프로세서는 모터 구동 회로를 안전하게 놓는 초기 모드, 비작동 상태(예, 모터 정지)에 도입하므로써 이 리셋 신호에 반응하여 동력 분배 장치의 유용한 구동 모드를 결정한다. 전기 변환 동력 분배 시스템에 있어서, 상기 결정은 전기식 전위 모터에 부착된 위치 인코더로부터의 피드백 신호를 분석함으로써 행해진다.

마이크로프로세서의 리셋 입력부가 고 입력 임피던스를 가지기 때문에, 차량 점화가 꺼지고 VCC가 누락될 때 리셋 회로의 커패시터가 방전되는 저 임피던스의 경로가 없다. 그러므로, 회로의 전력이 다운될 때, 커패시터는 전력이 공급되는 동안 충전하기 위해 사용되는 동일 레지스터를 통해 우선적으로 방전된다. 이 구성에 있어서 본질적인 제 1 문제점은 점화가 즉각적으로 꺼지거나 켜지면, VCC 공급 전압은 마이크로프로세서를 작동시키는데 필요한 최소 전압수위 아래로 순간적으로 떨어질 수 있지만, 리셋 입력부를 활동시키는데 필요한 전압 레벨 이하로 떨어질만큼 충분히 방전되지 않고, 커패시터는 천천히 방전한다는 것이다. 결과적으로, VCC 가 복귀할때, 마이크로프로세서는 리셋되지 않고 잠재적으로 미지의 원하지 않는 상태 또는 제어 프로그램에서 원하지 않은 장소에서 구동된다.

상기 구성에 있어서 본질적인 제 2 문제점은 스위치 구동 모드에 소요되는 시간 때문에 부분적으로 발생한다. 대체로, 구동 모드 사이의 충분한 변환은 비교적 짧은 시간 안에 수행된다(예, 대략 2 내지 4 초). 다른 경우에 있어서, 더 긴 시간이 소요된다. 예를 들어, 구동 모드 사이에서 변화하는데 어떤 장애가 있는 경우, 마이크로프로세서는 일부 종료 기간(예, 30 초)이 경과할 때까지 주기적으로변환하게 반복하도록 프로그램화된다. 변환 동작이 2 또는 3 초가 걸릴지라도, 자동차 점화가 꺼지면 제어 회로가 구동 모드 사이에서 변환되는 중간에 전력이 다운될 수 있을 만큼 충분한 기간이다. 이것은 동력 분배 시스템을 무제한의 상태가 되게 하기 때문에 바람직하지 못하다. 즉, 두 구동 모드 사이에 불완전하게 변화한다.

본 발명의 요약

본 발명에 따라서 자동차의 동력 분배 시스템의 전자식 제어 결합을 위한 향상된 전자식 제어 회로를 제공하는 것이다. 전자식 제어 회로는 리셋 회로, 마이크로프로세서, 및 출력 스테이지를 포함한다. 리셋 회로는 마이크로프로세서와 결합하는 점화 입력부와 리셋 출력부를 갖는다. 마이크로프로세서는 명령 신호를 마이크로프로세서에 전달하기 위해 출력부 스테이지에 결합되는 적어도 하나의 출력부를 갖는다. 출력부 스테이지는 명령 신호에 반응하여 전기적 제어 결합부에 제어 신호를 제공하기 위한 출력부를 갖는다.

전자식 제어 회로는 마이크로프로세서가 제 1 모드와 제 2 모드에서 선택적으로 작동가능하며, 마이크로프로세서가 제 1 모드에 있을때 명령을 출력 스테이지에 전달하기 위해 제어 프로그램 상태에서 작동하는 것을 특징으로 한다. 마이크로프로세서는 리셋 회로에 커플링되는 데이터 출력부를 갖으며, 마이크로프로세서가 제 1 및 제 2 모드중 하나에 있을때 데이터 출력부에 모드 신호를 발생하도록 동작한다. 리셋 회로는, 마이크로프로세서가 제 2 모드에 있을때 리셋 신호를 리셋 출력부에 발생시키기 위해서 점화 시스템의 작동을 지시하는 점화 입력부 신호를 수용하여 작동한다.

본 발명의 양호한 실시예를 이 이후에 첨부한 도면을 참조하여 설명할 것이며, 여기서 같은 소자에는 같은 번호로 지시한다.

양호한 실시예의 설명

제 1 도에 도시한 것처럼, 부호 "10" 으로 표시되는, 본 발명의 전자식 제어의 동력 분배 시스템은 자동차 구동 트레인(12)의 부분과 연결하여 도시된다. 동력 분배 시스템(10)은 동력 분배 장치(14)와 이 동력 분배 장치(14)에 의해 제공된 구동 모드를 제어하도록 동력 분배 장치(14)에 연결되는 마이크로프로세서 기초의 전자식 제어 회로(16)를 포함한다. 일반적으로, 구동 트레인(12)은 구동력을 변속장치(20)를 경유하여 동력 분배 시스템(14)에 제공하는 엔진(18)을 포함한다. 동력 분배 시스템(14)의 제 1 출력 샤프트(22)는 동력을 후방 차동 톱니 바퀴(28)를 경유하여 후방 차축(26)을 구동시키는 후방 구동 샤프트(24)에 전달한다. 동력 분배 시스템(14)의 제 2 출력 샤프트(30)는 전방 차동 톱니 바퀴(36)를 경유하여 전방 차축(34)을 구동시키는 전방 구동 샤프트(32)에 동력을 제공한다. 아래에서 설명한 것처럼, 동력 분배 시스템(14)은 2 륜 구동, 중립, 저속 및 고속의 4 륜 구동과 같은 다양한 구동 모드를 제공하며, 구동 모드 사이의 변환은 전자 회로(16)의 제어에 의해 수행된다.

제 2 도에, 동력 분배 장치(transfer case: 14) 및 회로(16)를 더 상세히 도시한다. 동력 분배 장치(14)의 전형적인 형태를 도시한다. 일반적으로, 이것은 단일 샤프트의 회전 위치를 제어하여 다양한 구동 모드를 선택하는 위치설정가능한평기어 조립체(38)를 포함하는 전자식 동력 분배 장치이다. 특히, 이 동력 분배 장치는 평기어 세트(42)를 구동하는 변속 장치(20)로 구성된 입력 샤프트(40)를 가진다. 후방 출력 샤프트(22)와 전방 출력 샤프트(30)는 한쌍의 각 액추에이터 요크(48, 50)에 의해 기어 세트(42) 안에서 다양한 기어들의 결합 및 결합 해제를 선택할 수 있는 한쌍의 개별 기어(44, 46)에 의해 구동한다 동력 분배 장치(14)에 의해 제공된 다른 구동 모드는 기어 세트(42)에 대해 기어(44, 46)를 적당히 위치설정하여 선택한다. 액추에이터 요크(48, 50)는 캠(52, 54)을 사용하여 배치될 수 있으며, 상기 캠(52, 54)은 워엄과 기어(도시안함) 또는 다른 적당한 속도 감속기를 통해 전기 모터(58)에 의해 구동하는 회전 가능한 샤프트(56)에 각각 부착된다. 위치 설정 가능한 평기어 조립체(38)와 모터(58)는 모두 전자식 제어 회로(16)와 결합하여 전자식 제어 회로(16)에 의해 작동하는 전자식 제어 커플링으로 구성된다. 커플링과 같은 것은 당업자에게 공지되어 있다. 위치 설정 평기어 조립체(38)와 모터(58)를 포함하는, 동력 분배 장치(14)의 부가의 상세한 부분은 본원에서 참고로 합체된 상기의 미국 특허 제 4,664,217호에 기재되어 있다. 동력 분배 장치(14)는 보그-워너 동력 분배 장치 부품 번호 제 44-08-000-001, 44-08-000-002, 44-21-000-001, 및 44-21-000-002호이다. 모터(58)는 보그-워너 변속 모터 부품 제 44-08-648-001호와 같이, 브러쉬를 쓸 필요가 없는 직류 모터가 양호하다.

시계 방향 및 반시계 방향으로의 모터(58)의 작동은 다양한 센서와 스위치로부터 제공된 정보를 사용하는 마이크로프로세서 회로(16)에 의해 제공된다. 샤프트(56)에 대한 피드백 위치 정보는 회전 위치를 감지할 수 있게 모터(58)에 부착되어 있는 위치 인코더(60)에 의해 제공된다. 회로(16)는 5 개의 입력부를 수용한다: 사용자의 2 륜 구동, 4 륜 구동의 고속 상태, 또는 4 륜 구동의 저속 상태를 지시하는데 사용되는 점화 신호 IGN, 차량 속도 신호, 중립 기어 위치 신호, 및 한쌍의 상호 배타적인 구동 모드 입력 신호이다. 점화 신호는 차량의 점화 스위치(62)로부터 유도되기도 하며, 차량의 점화 스위치(62)로부터 직접 발신될 수 있다. 차량의 일반적인 작동 상태(점화 시스템의 자동 여부)를 지시하며 마이크로프로세서는 언제 저동력 대기 모드로 전환되는 지를 안다. 속도 신호는 자기 픽업 또는 다른 종래의 속도 센서(64)에 의해 제공된다. 구동 모드 사이에서 변환하는 모터(58)의 동작이 단지 구동 상태의 모드로 원하는 변화에 대하여 적당한 속도 조건하에 이루어지도록 회로(16)에 차량 속도를 지시하는 신호를 제공한다. 중립 기어 위치 신호는 변속 장치(20)가 중립 상태인지의 여부를 표시하는 중립 안전 스위치(66)에 의해 제공된다. 2 개의 구동 모드 신호는, 회로(16)의 일입력부에 활성 저 2 륜 구동 모드 신호를 제공하는 제 1 선택 위치, 4 륜 고속 구동 모드 선택을 위한 비접촉 위치인 제 2 선택 위치, 회로(16)의 제 2 입력부에 활성 저 4 륜 저구동모드 신호 제공용 제 3 선택 위치를 갖는 상호 작동 모드 선택 스위치(68)에 의해 제공된다. 스위치(68)의 제 2 선택 위치의 회로(16) 접촉은 회로(16)가 스위치(68)에 의해 제공된 2 개의 활성 저신호 모두의 부재에 의해 4 륜 고속 구동 모드의 선택을 인식하기 때문에 불필요하다. 회로(16)에 사용된 입력부 신호를 발생하는 스위치와 센서의 특정 실행 및 회로(16)에 입력된 이들 신호에 대한 특수 용도는 본원에서 참고로 합체된 제 4,664,217호에 예시된 바와 같이, 통상의 당업자들에게 잘 알려져 있다.

전자 회로(16)는 또한 동력 분배 장치(14) 안에 사용되는 다른 전자식 제어 장치(도시안함)를 작동시키는데 사용한다. 예를 들어, 2 륜 구동에서 4 륜 구동으로 변화할 때 전방 허브와 결합하는 진공을 제어하는 솔레노이드를 작동하는데 사용된다. 또한 2 륜 구동에서 4 륜 구동으로 스위칭할 때 결합되지 않은 출력부 구동 샤프트의 회전을 입력 구동 샤프트와 일치시키기 위하여 사용되는 동력 분배 장치 내의 자기 동기 장치의 클러치를 제어하는데 사용된다. 상기 장치를 제어하기 위해 전자 회로(16)를 사용하는 것은 통상의 당업자들에게 잘 알려져 있다.

제 3 도를 다시 보면, 전자식 제어 회로(16)의 부품으로 사용되는 리셋 회로(70), 마이크로프로세서(72), 및 모터 구동 회로(74)가 도시되어 있다. 리셋 회로(70) 및 마이크로프로세서(72)는 차량의 배터리로부터 얻을 수 있고 차량 점화가 꺼졌을 때에도 사용가능한 전압 공급원(VCC)과 결합한다. 차량의 배터리는 또한 모터(58)에 전력을 공급하기 위해 모터 구동 회로(74)에 의해 필요한 작동 동력을 제공하는데 사용된다. 일반적으로, 마이크로프로세서(72)는 2 개의 모드 즉, 활성 작동 모드 및 비활성 저동력 대기 모드중 하나에서 작동한다. 작동 모드에 있을 때, 마이크로프로세서(72)는 이용 가능한 다양한 구동 모드 사이에서 전환하는데 필요한 모터(58)의 에너지 공급을 위해 모터 구동 회로(74)를 제어한다. 상기 목적을 위해서, 위치 인코더(60)로부터의 피드백 신호 뿐만아니라, 차량 속도 신호, 중립 위치 신호, 및 2 개의 구동 모드 신호를 수용한다. 대기 모드에 있을때, 마이크로프로세서(72)는 매우 조용한 흐름을 유도하는 "슬립" 모드에 있어서 매우 적은동력을 소비한다. 차량 점화가 꺼질 때 자체적으로 대기 모드에 놓여진다. 리셋 회로(70)는 차량의 점화가 켜져서 대기 모드를 벗어나 작동 모드가 될때 마이크로프로세서(72)의 하드웨어 리셋을 제공한다. 이 목적을 위해, 리셋 회로(70)는, 마이크로프로세서(72)가 동작 상태를 지시하는 점화 신호(IGN)와, 작동 모드 상태일때 마이크로프로세서가 리셋되는 것을 방지하도록 리셋 회로(70)에 의해 사용되는 리셋 금지 신호(IGNRI)를 수용한다. 일단 리셋되면, 마이크로프로세서(72)는 동작 프로그램에 따라 임무를 수행하기 시작한다. 예를 들어, 점화가 시작되어 동작 모드에 도입될 때, 동력 분배 장치(14)내의 구동 모드를 결정하기 위해서 위치 인코더(60)로부터 피드백을 사용하고, 그 다음에 모드 선택 스위치(68)에 의해 특정된다면 동력 분배 장치(14)를 다른 구동 모드로 변환할 수 있다.

차량의 점화가 꺼졌을 때에도 마이크로프로세서(72)와 구동 회로(74)에 작동 동력을 제공하므로써 및 마이크로프로세서(72)의 동작 모드를 지시하는 신호(IGNRI)를 리셋 회로(70)에 제공함으로써, 몇가지 장점을 실현할 수 있다. 첫째로, 차량의 점화 상태에서 변화가 마이크로프로세서 공급되는 작동 동력에 영향을 주지 않기 때문에, 마이크로프로세서가 조정되지 않은 상태 또는 제어 프로그램의 중도에서 활성화되는 위험은 없다. 그러므로, 마이크로프로세서(72)는 공급 전압(VCC) 핀에서 동력이 제공됨으로써가 아니라 저 동력의 대기 모드에서 벗어나서 활성 상태가 된다. 둘째로, 마이크로프로세서(72)는 마이크로프로세서가 주지 및 원하는 위치에서 제어 프로그램을 수행하게 하는 하드웨어 리셋에 의해 동작 모드로 도입된다. 셋째로, 마이크로프로세서(72) 및 모터 구동 회로(74)는 차량의 점화가 꺼진 후에도 계속하여 작동하기 때문에, 마이크로프로세서는 비활성되어 동력 분배 장치가 주지 상태(가동 구동 모드중 하나로 완전한 시프트)에 놓이기 전에 수행해야 할 임무를 끝낼 수 있다. 넷째로, 리셋 회로(70)가 동작 모드에 있는 동안 마이크로프로세서(72)로부터의 금지 신호(IGNRI)를 수용하기 때문에, 리셋 회로(70)는 소음 또는 점화의 오프 및 온의 순간 스위칭에 의해 발생하는 하드웨어 리셋 발생을 피한다.

제 3 도를 계속하여 참조하면, 리셋 회로(70)의 구조 및 작동을 더 자세히 설명한다. 리셋 회로(70)는 입력부 필터 스테이지(76), 조합 논리 회로(78), 및 RC 회로(80)를 가진다. 필터 스테이지(76)는, 리셋 신호(-RESET)가 우연히 발생하게 하는 고주파수의 소음을 제거하는데 사용된다. 조합 논리 회로(78)는 RC 회로(80)에 의해 결정된 펄스폭을 갖는 활성 저 펄스인 -RESET 신호를 발생하는 IGN 에 대응한다(예, 논리 고레벨로 변화). IGNRI 는 마이크로프로세서(72)가 동작 모드에 있을때마다 -RESET 가 발생하는 것을 방지한다.

필터 스테이지(76)는 점화 입력부(IGN) 및 접지부 사이에서 접촉하는 커패시터(82)를 포함하는 π 형 저역 필터로 구성되며, 레지스터(84)에 연결된 직렬 및, 필터 스테이지(76)의 출력부에서 접지되게 연결되는 제 2 커패시터(86)와 이어진다. 커패시터(82)는 EM1 억제를 제공하고 레지스터(84)와 커패시터(86)는 약 210Hz 의 -3db 지점에서 차단 진동수를 갖는 저역 필터를 제공하도록 양호하게 선택할 수 있다.

조합 논리 회로(78)는 각각 74HC27 의 삼분의 일인 3개의 입력 NOR게이트(88 내지 90)를 사용하여 이행된다. 또한 마이크로프로세서(72)의 활성 저 리셋 핀에 제공되는 -RESET 출력부를 제공하는 역성 npn 트랜지스터(92)를 포함한다. NOR 게이트(88)는 필터 스테이지(76)로부터 여과된 IGN 신호를 수용하도록 입력부가 서로 연결된 두개의 입력 NOR 게이트로 구성된다. 접지부와 이들 입력부 사이에 접속된 풀다운(pull down) 레지스터(87)는 IGN 이 얻어질 때 NOR 게이트(88)의 적당한 논리 전압 레벨을 제공하는 전압 분압기를 형성하도록 레지스터(84)의 저항값에 일치하게 선택된 저항값을 갖게 한다. NOR 게이트(88)의 다른 입력부는 피드백 신호를 수용하여, 효과적으로 -RESET 이 나타나는 IGN 신호의 양의 변화를 래치(latch)한다. NOR 게이트(88)의 출력부는 -IGNON 을 나타내며, 차량의 점화 시스템의 상태(온 또는 오프)의 지시로서 마이크로프로세서(72)의 데이터 입력부뿐만아니라, NOR 게이트(89, 90)의 입력부중 제 1 입력부에 제공된다. 이것은 IGN 신호의 역성이지만, NOR 게이트(90)로부터 NOR 게이트(88)에 피드백에 의해 제공되는 래칭 때문에 항상 미러 IGN 은 아니다. NOR 게이트(89)는 인버터로 만들어지므로 이것의 다른 두 입력부는 접지부에 결합한다. 인버터의 출력부는 커패시터(94)와 인버터의 출력부 사이에 직렬로 접지부와 레지스터(96)에 결합된 커패시터(94)로 구성되는 RC 회로(80)에 제공된다. 당연히, 커패시터(94)는 레지스터(96)를 통해 인버터(89)에 의해 충전되고 방전된다. 커패시터(94)의 전압은 NOR 게이트(90)의 입력부중 제 2 입력부에 제공된다. NOR 게이트(90)의 제 3 입력부는 마이크로프로세서(72)에서 IGNRI 를 제공받는다. NOR 게이트(90)의 출력부는 구동하는 RESET 신호이며 트랜지스터(92)에 의해 변한다. 풀다운 레지스터(98)는 IGNRI 출력부와 접지부 사이에 연결되며 풀업 레지스터(100)는 이들 출력부를 그들의 표준 상태로 편향하도록 회로(70)의 -RESET 출력부와 결합한다. NOR 게이트 칩의 VCC 입력부와 결합하는 커패시터(104)는 NOR 게이트(88 내지 90)의 스위칭을 위한 순간적 에너지를 제공한다.

리셋 회로(70)의 동작은 다음과 같다. IGN 부재에 있어서, 조합 논리 회로(78)는 NOR 게이트(90)의 RESET 출력부가 논리 저 레벨에 있도록 안정화한다. 이것은 인버터(89)의 입력부와 출력부 모두 NOR 게이트(90)에서 안정된 상태의 입력부로 사용되기 때문에 IGN 의 변화가 없을때도, NOR 게이트(90)의 출력부는 항상 논리값 0 에 머문다. 이런 환경하에서, NOR 게이트(88)의 출력부는 인버터(89)의 출력부가 커패시터(94)를 완전히 방전하는 논리값 0 레벨에 있을때 논리값 1 이다. NOR 게이트(88)의 출력부에 의해 제공된 논리값 1 을 IGNRI 상태에 상관없이 논리값 0 레벨에 NOR 게이트(90)의 출력부를 유지한다. RESET 가 논리값 0 에 있기 때문에, 트랜지스터(92)는 꺼진 상태이고 활성 저 리셋은 레지스터(100)에 의해 논리값 1 로 견인된다. 또한, 차량의 점화가 꺼지기 때문에(예, IGN 의 논리값 0), 마이크로프로세서(72)는 제어 프로그램에 따라 대기 모드로 도입되므로 IGNRI 는 논리값 0 이 된다. 결과적으로, 마이크로프로세서(72)는 하드웨어 리셋 또는 인터럽트중 단지 하나에 의해 잠정 상태로 차단된다.

차량 점화가 켜진 상태일 때, IGN 은, NOR 게이트(88)의 출력부를 논리값 0이 되게 하고 인버터(89)의 출력부를, 레지스터(96)를 경유하여 커패시터(94)를 충전하기 시작하는 논리값 1 이 되게 확정한다. 커패시터(94)의 전압은 논리값 1 레벨로 즉시 상승하지 않기 때문에, NOR 게이트(90)의 세개 모두의 입력부는 논리값 0 레벨이 되고, NOR 게이트의 출력부를 논리값 1 레벨로 전환한다. 결과적으로, 트랜지스터(92)는 회로(70)의 -RESET 출력부를 낮은 상태로 견인 및 유도 시작하고, 이것은 마이크로프로세서(72)를 리셋하여 대기 모드에서 벗어나게 한다. NOR 게이트(90)의 출력부는 커패시터(90)가 NOR 게이트(90)에 의해 인식되는 전압값을 논리값 0 이 되게 충전될 때까지 논리값 1 의 상태에 있으며, 이때에 NOR 게이트(90)의 출력부는 논리값 0 으로 복귀하므로 -RESET 신호는 논리값 1 로 복귀하며, 마이크로프로세서(72)의 리세팅을 완료한다. 그러므로, 리셋 회로(70)는 IGN 의 보증에 의해 트리거되는 활성 저 -RESET 펄스를 생산하는 점에서 모노 스테이블 멀티바이브레이터(monostable multivibrator)와 유사하게 동작한다. 또한, -RESET 펄스의 폭은 커패시터(94)와 레지스터(96)에 의해 제공된 시간 상수에 의해 결정된다는 점을 염두에 둔다. 양호하게, 이 시간 상수는 대략 5 밀리초이며, 마이크로프로세서(72)를 리셋하는데 필요한 펄스폭의 2 배 정도이다.

-RESET을 고수하는 동안 보증동안 논리값 0 레벨로의 IGN 스위칭백으로 인하여 -RESET 펄스가 단락되는 것을 막기 위해서, NOR 게이트(90)의 RESET 출력부는 NOR 게이트(88)의 입력부로 피드백되어서 NOR 게이트(88)의 출력부가 IGN 의 논리 상태에 상관없이 펄스 동안 논리값 제로에 고정되게 한다. 또한, 마이크로프로세서(72)는 양호하게 -IGNON 을 모니터하고, 일단 그 신호를 계속하여 예정시간동안 다음의 -RESET 펄스(예, 총 40 밀리초) 상태로 고수하며, 마이크로프로세서(72)는 IGNRI 출력부를 높은 상태로 설정하고 다양한 루틴을 개시한다[즉,동력 분배 장치(14)의 전류 상태 결정]. 동력 분배 장치(14)에 대해서 마이크로프로세서(72)에 의해 수행되는 루틴은 통상의 당업자에게 잘 알려져 있다. 또한, 상술한 다양한 입력부에 따라 모터 구동 회로(74)에 제공되는 명령을 발생하는 마이크로프로세서(72)의 프로그램은 통상의 당업자 사이에 잘 알려져 있으므로 여기에서 부가되는 것은 없다.

차량의 점화 상태가 켜진 상태인 동안, -IGNON 이 고수되고 (예, 논리값 0)이고 마이크로프로세서(72)는 회로(70)로부터의 다른 리셋 신호를 방지하는 논리값 1 에서 IGNRI 를 갖는 작동 모드에서 계속하여 작동한다. 차량 점화가 스위치 오프되고 -IGNON 이 논리값 1 로 복귀할때, 마이크로프로세서(72)는 일반적인 과정에서 모든 임무를 완성하며 대기 모드로 스위칭백된다. 스위칭 모드에 앞서, -IGNON 신호가 200 밀리초 동안 지속하여 고수되지 않을 때까지 기다린다. 그후에, 마이크로프로세서(72)는 휴지 상태(dormant)에 놓이고 리셋 회로(70)로부터 또다른 -RESET 펄스를 기다린다.

마이크로프로세서(72)의 출력부 측부에 전기적으로 제어된 동력 분배 장치(14)의 커플링을 구동하는 출력부 스테이지가 있다. 전기 변화 동력 분배 시스템(10)이 도시되어 있고, 이 출력 스테이지는 동력 분배 장치(14)의 전기적으로 제어되는 커플링에 사용되는 모터(58)를 동작시키는 모터 구동 회로의 형태이다. 회로(74)는 모터(58)의 회전을 두 방향으로 제어하기 위해서 두 방향중 한 방향으로 모터에 동작 전류를 제공하는 종래의 모터 구동 회로이다. 모터 구동 회로(74)를 적당하게 실행하는 것은 통상의 당업자에게 잘 알려져 있다. 상기 회로는 앞서 기재된 미국 특허 제 4,664,217호에서 설명된다. 양호하게, 회로(74)는 두개의 모터 리드(58a, 58b) 각각을 전원 또는 접지부에 선택적으로 접속 또는 접속 해제하기 위해서 구동 트랜지스터의 H-브릿지 또는 다른 반도체 스위치를 사용하여 실행된다. 모터 구동 회로(74)는 마이크로프로세서가 모터 구동 회로를 회로 단락 조건 또는 구동 트랜지스터의 전도 상태 및 비전도 상태의 바람직하지 못한 조합을 포함하는 다른 작동 모드에 있도록 명령하는 것을 방지하는 인터페이스 회로(도시 생략)를 마이크로프로세서(72)와 구동 트랜지스터 사이에서 포함한다. 양호하게, 이 인터페이스 회로는 우회전 명령, 좌회전 명령, 및 마이크로프로세서(72)로부터의 이네이블 신호(enable signal)를 수용하는 논리 회로의 조합을 사용하여 완성한다. 우회전 및 좌회전 명령은 모터(58)의 회전 방향을 특정하는데 사용되고 이네이블 신호는 이들 두 명령중 어느 것을 수행할 것인가를 특정하는데 사용된다. 양호하게, 모터(58)의 에너지 공급후에, 전류가 공급되는 회로 리드를 개방하고 다른 리드는 접지부와 결합을 유지하도록 마이크로프로세서는 소자(demagnetization) 상태를 명령한다. 소자 후에, 모터(58)는 양호하게 모터 리드(58a, 58b) 모두를 구동 트랜지스터중 적당한 하나에 의해 접지부와 결합하는 브레이킹 모드(braking mode)가 된다. 모터 구동 회로(74)는 마이크로프로세서(72)에 모터 구동 회로(74)의 두 출력부가 고 임피던스 상태인지 저 임피던스 상태인지를 지시하는 스테이터스 피드백(status feedback)을 제공하여, 마이크로프로세서(72)가 모터(58)의 동작을 모니터링하고 어떤 오류 상태(fault condition)의 발생을 검출한다.

양호한 실시예에 있어서, 마이크로프로세서(73)는, 모토롤라에 의해 제조된,MC68HC705C4 로 구성되며, 트랜지스터(92)는 또한 모토로라에서 제조한 MUN2214T1 트랜지스터이며, 레지스터(84, 96, 98) 각각은 47KΩ 의 저항을 갖으며, 레지스터(87)는 100KΩ 의 저항을 갖고, 레지스터(100)는 3.3KΩ 의 저항을 갖으며, 커패시터(82)는 100pF 의 커패시턴스를 갖으며, 커패시터(86, 94, 104) 각각은 0.1μ F의 커패시턴스를 갖는다.

여기에서 특정된 장점 및 목적을 수행하기 위해 본 발명에 따라 전기 변화 동력 분배 장치와 전자식 제어 회로를 제공되고 있다는 것을 인식해야 한다. 물론 전술한 설명은 본 발명의 양호한 실시예로 구성되고 본 발명은 설명한 실시예에 한정되지 않는다. 통상의 당업자에게 분명한 다양한 개량 및 수정이 있다. 예를들어, 마이크로프로세서(72)를 대기 모드에서 벗어나게 하는 하드웨어 리셋을 제공하기 위해서 리셋 회로(70)를 사용하는 것보다, 마이크로프로세서를 작동시켜서 작동 모드로 들어가게 하는 인터럽트를 발생시키기 위하여 점화 신호(IGN)를 사용할 수 있다. 적당한 인터럽트 서비스 루틴은 일단 마이크로프로세서가 동작 모드에 도입했을때 나타나는 IGN 을 변화시켜 발생되는 어떤 인터럽트를 처리하는데 사용될 수 있다. 이와 같은 변화 및 수정은 모두 청구범위의 범위내에서 가능하다.

제 1 도는 본 발명에 따른 전기 변화 동력 분배 시스템과 동력 분배 시스템에 사용하는 전자식 제어 회로의 대략적 표시를 포함하는 자동차의 구동부 평면도.

제 2 도는 동력 분배 장치와 전자식 제어 회로를 포함하는, 제 1 도의 전기 변화 동력 분배 시스템의 부분 개략도.

제 3 도는 제 1 도와 제 2 도의 전자식 제어 회로에 사용되는 마이크로프로세서 리셋 회로의 개략적인 도면.

♣ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ♣

1, 10 : 동력 분배 시스템 14 : 동력 분배 장치

16 : 전자식 제어 회로 22, 30 : 출력 샤프트

38, 58 : 전자식 제어 커플링 40 : 입력 샤프트

60 : 위치 인코더 68 : 스위치

70 : 리셋 회로 72 : 마이크로프로세서

78 : 조합 논리 회로 80 : RC 회로

94 : 커패시터 96 : 저항 소자

Claims (7)

1. 시스템과 전자식으로 선택가능한 제 1 및 제 2 구동 모드를 갖고, 동력 분배 장치(14) 및 전자식 제어 회로(16)를 구비하는 형식이며,

   상기 동력 분배 장치(14)는 회전가능한 입력 샤프트(40), 제 1 및 제 2 회전가능한 출력 샤프트(22, 30) 및, 구동 토크를 입력 샤프트로부터 제 2 출력 샤프트로 전달하기 위한 입력 샤프트와 출력 샤프트 사이의 전자식 제어 커플링(38, 58)을 구비하고,

   상기 전자식 제어 회로(16)는 마이크로프로세서(72)와 출력 스테이지(74)를 구비하며, 상기 출력부 스테이지는 상기 전자식 제어 커플링(38, 58)에 연결하고, 상기 마이크로프로세서는 상기 커플링이 제 1 및 제 2 구동 모드 사이에서 차량을 전환(shift)시키는 명령을 상기 출력부 스테이지에 전달하기 위하여 프로그램 제어하에서 작동하는 자동차용 동력 분배 시스템에 있어서,

   상기 마이크로프로세서(72)는 점화 시스템의 상태와 무관하게 상기 마이크로프로세서에 공급되는 작동 전력을 수용하기 위한 전압 공급 입력부를 구비하며,

   상기 마이크로프로세서(72)는 제 1 모드와 제 2 모드에서 선택적으로 작동하며, 마이크로프로세서가 상기 제 1 모드에 있을 때 상기 출력 스테이지(74)에 명령을 전송하기 위해 프로그램 제어하에서 작동가능하고,

   상기 전자식 제어 회로(16)는 상기 마이크로프로세서(72)의 입력부에 결합되되는 리셋 출력부와, 데이터 입력부를 포함하는 리셋 회로(70)를 구비하고, 상기마이크로프로세서가 상기 제 2 모드에 있을때, 상기 리셋 회로는 점화 시스템의 작동을 지시하는 신호를 상기 데이터 입력부에서 수신함에 따라 상기 리셋 출력부에서 리셋 신호를 발생하도록 동작하는 동력 분배 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제 1 모드가 동작 모드이고 상기 제 2 모드가 낮은 동력 대기 모드이며, 상기 마이크로프로세서(72)는 상기 동작 모드에서 보다 상기 대기 모드에서 저 동력을 유도하는 동력 분배 시스템.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로프로세서(72)는 상기 리셋 신호에 따라 상기 제 1 모드로 들어가도록 작동하는 동력 분배 시스템.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 마이크로프로세서(72)는 상기 리셋 회로(70)와 결합되는 데이터 출력부를 포함하며 상기 마이크로프로세서가 제 1 및 제 2 모드중 한 모드에 있을 때 상기 데이터 출력부에 신호를 발생하도록 작동하는 동력 분배 시스템.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 리셋 회로(70)는 조합 논리 회로(78)와 RC 회로(80)로 구성되는 동력 분배 시스템.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 조합 논리 회로(78)는 각각 출력부를 구비하는 복수의 디지털 논리 회로 소자(88 내지 90)를 포함하며, 상기 RC 회로(80)는 커패시티브 소자(94)와 저항 소자(96)로 구성되며, 상기 저항 소자는 상기 논리 회로 소자들의 상기 출력부중 적어도 하나와 상기 커패시터브 소자 사이에 직렬로 접속되는 동력 분배 시스템.
7. 차량의 동력 분배 장치(14) 내의 전자식 제어 커플링을 제어하기 위한 것으로,

   리셋 회로(70), 마이크로프로세서(72), 및 출력부 스테이지(74)를 갖는 형식이며,

   상기 리셋 회로(70)는 상기 마이크로프로세서에 연결되는 리셋 출력부와 점화 입력부를 갖고, 상기 마이크로프로세서는 상기 출력부 스테이지(74)에 결합되어 명령 신호를 제공하는 적어도 하나의 출력부를 구비하고, 상기 출력부 스테이지는 상기 명령 신호에 따라 상기 전자식 제어 커플링(38, 58)에 제어 신호를 제공하기 위한 출력부를 갖는 전자식 제어 회로에 있어서,

   상기 마이크로프로세서(72)는 점화 시스템의 상태와 무관하게 상기 마이크로프로세서에 공급되는 작동 전력을 수용하기 위한 전압 공급 입력부를 구비하며,

   상기 마이크로프로세서(72)는 제 1 모드 및 제 2 모드에서 선택적으로 동작되며, 상기 마이크로프로세서는 제 1 모드에 있을때 상기 출력부 스테이지(74)에명령을 보내기 위해 제어 프로그램하에서 작동되고, 상기 마이크로프로세서는 상기 리셋 회로(70)에 연결되는 데이터 출력부를 구비하며, 상기 마이크로프로세서가 상기 제 1 및 제 2 모드중 하나에 있을때 상기 데이터 출력부에 모드 신호를 발생하도록 작동 가능하고,

   상기 리셋 회로(70)는 상기 마이크로프로세서(72)가 상기 제 2 모드에 있을 때 상기 리셋 출력부에 리셋 신호를 발생하기 위해 점화 시스템의 작동을 지시하는 신호를 상기 점화 입력부에서 수신하는 것에 따라 작동하는 전자식 제어 회로.