KR101037250B1 - 차량용 조타 장치 - Google Patents

차량용 조타 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101037250B1
KR101037250B1 KR1020097017605A KR20097017605A KR101037250B1 KR 101037250 B1 KR101037250 B1 KR 101037250B1 KR 1020097017605 A KR1020097017605 A KR 1020097017605A KR 20097017605 A KR20097017605 A KR 20097017605A KR 101037250 B1 KR101037250 B1 KR 101037250B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
steering
electric motor
failure
steering angle
angle
Prior art date
Application number
KR1020097017605A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20100004978A (ko
Inventor
켄지 오가와
마사후미 오카자키
마사요시 야마모토
Original Assignee
미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 filed Critical 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Publication of KR20100004978A publication Critical patent/KR20100004978A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101037250B1 publication Critical patent/KR101037250B1/ko

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60R—VEHICLES, VEHICLE FITTINGS, OR VEHICLE PARTS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B60R16/00—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for
    • B60R16/02—Electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for; Arrangement of elements of electric or fluid circuits specially adapted for vehicles and not otherwise provided for electric constitutive elements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
    • B62D5/04—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear
    • B62D5/0457—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such
    • B62D5/0481—Power-assisted or power-driven steering electrical, e.g. using an electric servo-motor connected to, or forming part of, the steering gear characterised by control features of the drive means as such monitoring the steering system, e.g. failures

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Abstract

운전자가 조작하는 핸들과 전기적 제어 자유로운 부조타각 중첩기구에 의해 조향 차륜을 조타하는 조타 기구를 가지며, 핸들각에 따라 목표 부조타각이 설정되고, 목표 부조타각과 같이 부조타각 중첩기구의 전동기를 구동 제어하는 차량용 조타 장치에 있어서, 구동 제어의 상태에 의하지 않고, 전동기(212)의 회전을 저지한다. 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하는 단락 릴레이(13)를 구비하고, 고장 검출 수단(18)에 의해 검출된 고장의 종류에 따라, 단락 릴레이 구동 수단(14)을 통하여, 단락 릴레이(13)를, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하도록 동작시켜서, 전동기(212)의 회전을 저지한다. 또한, 차량용 조타 장치에의 전원이 차단된 경우에, 단락 릴레이(13)는, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하도록 무전원(無電源)으로 동작한다.

Description

차량용 조타 장치{VEHICLE STEERING GEAR}
본 발명은, 운전자의 핸들 조타각에 대해, 전기적으로 제어 가능한 전동기를 이용하는 부조타각 중첩기구에 의해 기계적으로 부조타각을 중첩하여, 차륜을 전타(轉舵)하는 차량용 조타 장치에 관한 것으로, 특히, 운전자의 핸들 조작을 보정하기 위한 개입 조타를 행하는 장치나, 운전자의 핸들 조타각과 조향 차륜의 전타각 사이의 전달특성을 변화시키는 장치에 있어서, 전동기의 회전을 저지하는 기술에 관한 것이다.
종래로부터, 핸들과 조향 차륜 사이에 부조타각 중첩기구를 탑재하고, 운전자의 핸들 조타각에 대한 조향 차륜의 전타각의 전달특성을 차량의 주행 상태에 따라 변화시키는 차량용 조타 장치는, 잘 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌1 참조).
이런 종류의 조타 장치에서는, 전동기가 자유 회전할 수 있는 상태가 되면, 운전자가 핸들을 조타하였다고 하여도, 전동기가 회전할 뿐이고, 조향 차륜이 전타할 수 없게 된다. 그래서, 이 문제에 대처하기 위해, 상기 종래 장치에서는, 전동기의 회전을 저지하는 것을 목적으로 하여, 전동기를 구동하는 트랜지스터 브리지 회로의 상류측 또는 하류측의 일방측의 트랜지스터를 ON 구동하고, 타방측을 오프 구동함에 의해, 전동기의 회전을 저지하고 있다.
특허문헌1 : 일본 특개2005-350036호 공보
발명의 개시
발명이 해결하고자 하는 과제
상기한 바와 같은 종래의 차량용 조타 장치에서는, 배터리 단자가 벗겨진 경우나, 퓨즈 용단(溶斷) 등에 의해 제어 장치에의 전원 공급이 두절된 경우, 또는, 제어를 담당하는 마이크로 컨트롤러의 고장이나, 주변 회로, 특히 트랜지스터 브리지 회로가 고장난 경우에는, 전동기를 구동하는 트랜지스터 브리지 회로의 상류측 또는 하류측의 일방쪽의 트랜지스터를 ON 구동하고, 타방측을 오프 구동할 수 없기 때문에, 전동기의 회전을 저지할 수 없게 된다는 과제가 있다.
본 발명은, 상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 전동기 구동 수단의 고장 상태 등에 의하지 않고, 전동기의 회전을 신속하게 저지할 수 있고, 운전자의 핸들 조타에 따른 조향 차륜의 전타가 가능한 차량용 조타 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
과제를 해결하기 위한 수단
본 발명에 관한 차량용 조타 장치는, 운전자가 조작하는 핸들과 전동기에 의해 부조타각이 중첩 가능한 부조타각 중첩기구에 의해 조향 차륜을 조타하는 조타 기구를 갖는 차량용 조타 장치에 있어서, 차량의 주행 상태에 따라, 핸들의 조타각과 조향 차륜의 조향각(전타각)의 전달특성을 설정하는 전달특성 설정 수단과, 운전자의 핸들 조타각을 검출하는 핸들각 검출 수단과, 부조타각 중첩기구에 의해 조타되는 부조타각을 검출하는 부조타각 검출 수단 또는, 조향 차륜의 조향각을 검출하는 조향각 검출 수단과, 핸들각 검출 수단으로부터의 핸들 조타각 검출치와 전달특성에 의거하여, 부조타각 중첩기구에 의해 부가되는 목표 부조타각 또는 목표 조향각을 생성하여, 목표 부조타각과 부조타각 검출 수단으로부터의 부조타각 검출치가 일치하거나, 또는, 목표 조향각과 조향각 검출 수단으로부터의 조향각 검출치가 일치하도록, 전동기의 목표 구동량을 산출하는 목표 구동량 산출 수단과, 목표 구동량에 따라 전동기를 구동하는 전동기 구동 수단과, 소정 조건하에서 전동기의 양단자 사이를 단락함에 의해 전동기의 회전을 저지하는 릴레이 수단을 구비한 것이다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 전동기 구동 수단의 고장 상태 등에 의하지 않고, 전동기의 회전을 신속하게 저지할 수 있고, 운전자의 핸들 조타에 따라 조향 차륜을 전타시킬 수 있다.
도 1은 발명의 실시예 1에 관한 차량용 조타 장치의 전체 개요를 도시하는 블록 구성도.(실시예 1)
도 2는 발명의 실시예 1에 관한 차량용 조타 장치를 이용하여 가변기어 레이쇼 기구를 구성할 때의, 핸들각 - 목표 전타각을 결정하는데 이용하는 전달특성의 한 예를 도시하는 설명도.(실시예 1)
도 3은 발명의 실시예 1에 관한 차량용 조타 장치를 이용하여 가변기어 레이 쇼 기구를 구성할 때의, 핸들각 - 목표 전타각을 결정하는데 이용하는 전달특성의 한 예를 도시하는 설명도.(실시예 1)
도 4는 도 1 내의 목표 전류 설정 수단 및 듀티비 설정 수단의 구성예를 도시하는 블록도.(실시예 1)
도 5는 본 발명의 실시예 2에 관한 차량용 조타 장치의 전체 개요를 도시하는 블록 구성도.(실시예 2)
도 6은 본 발명의 실시예 3에 관한 차량용 조타 장치의 전체 개요를 도시하는 블록 구성도.(실시예 3)
발명을 실시하기 위한 최선의 형태
(실시예 1)
본 발명의 실시예 1에 관한 차량용 조타 장치를 도 1에 도시한다.
도 1에서, 차량용 조타 장치는, 운전자가 조타하는 핸들(1)과, 핸들(1)에 연결된 전기적 제어 자유로운 부조타각 중첩기구(2)와, 부조타각 중첩기구(2)에 연결된 래크 앤드 피니언 방식의 조타 기구(3)와, 조타 기구(3)에 연결된 너클 암(4a, 4b)과, 너클 암(4a, 4b)에 연결된 조향 차륜(5a, 5b)과, 핸들(1)의 조타량(핸들각(θH))을 검출하는 핸들각 검출 수단(6)과, 핸들각(θH)에 의거하여 목표 부조타각을 설정하는 목표 부조타각 설정 수단(7)과, 목표 부조타각 설정 수단(7)에 접속된 전달특성 설정 수단(8)과, 전달특성 설정 수단(8)에 접속된 차량 주행 상태 검출 수단(9)과, 부조타각 중첩기구(2)에 의한 부조타각(회전각(θM))을 검출하는 부조타각 검출 수단(10)과, 핸들각 및 부조타각에 의거하여 목표 전류를 설정하는 목표 전류 설정 수단(11)과, 목표 전류에 의거하여 부조타각 중첩기구(2)의 구동 전류를 제어하는 전류 제어 수단(12)과, 전류 제어 수단(12)에 접속된 단락 릴레이(13) 및 구동 전원 릴레이(15)와, 단락 릴레이(13) 및 구동 전원 릴레이(15)를 구동하는 단락 릴레이 구동 수단(14) 및 구동 전원 릴레이 구동 수단(16)과, 단락 릴레이 구동 수단(14) 및 구동 전원 릴레이 구동 수단(16)을 제어하는 릴레이 제어 수단(17)과, 릴레이 제어 수단(17)에 접속된 고장 검출 수단(18) 및 직진 주행 검출 수단(19)을 구비하고 있다.
부조타각 중첩기구(2)는, 한 예로서, 제 1의 유성 기어 기구(201 내지 205)와, 제 2의 유성 기어 기구(206 내지 209)와, 2개의 유성 기어 기구를 연결하는 샤프트(210)와, 제 1의 유성 기어 기구에 연결된 웜 기어(211)와, 전류 제어 수단(12)의 제어하에서 웜 기어(211)를 구동하는 전동기(모터)(212)에 의해 구성되어 있다.
제 1의 유성 기어 기구는, 핸들(1)에 접속된 선 기어(201)와, 캐리어(203)에 의해 지지된 유성 기어(202a, 202b)와, 링 기어(204)와, 링 기어(204)를 회전시키기 위한 웜 휠(205)에 의해 구성되어 있다.
제 2의 유성 기어 기구는, 조타 기구(3)에 연결된 선 기어(206)와, 캐리어(208)에 의해 지지된 유성 기어(207a, 207b)와, 고정된 링 기어(209)에 의해 구 성되어 있다. 또한, 제 1의 유성 기어 기구의 캐리어(203)와, 제 2의 유성 기어 기구의 캐리어(208)는, 샤프트(210)를 통하여 접속되어 있다.
조타 기구(3)는, 피니언 기어(301)와, 피니언 기어(301)와 맞물리는 래크 기어(302)에 의해 구성되어 있다. 피니언 기어(301)의 회전은, 래크 기어(302)의 직동(直動)으로 변환되고, 또한, 래크 기어(302)의 직동은, 너클 암(4a, 4b)에 의해, 조향 차륜(5a, 5b)의 조타각으로 변환되어 전달된다.
핸들각 검출 수단(6)은, 운전자가 조타하는 핸들(1)의 조타각을 검출하고, 핸들각(θH)을 목표 부조타각 설정 수단(7)에 입력한다. 전달특성 설정 수단(8)에는, 차량 주행상태 검출 수단(9)으로부터의 검출 정보가 입력되어 있다.
부조타각 검출 수단(10)은, 실질적으로 부조타각(θs)에 상당하는 전동기(212)의 회전각도를 검출하여 목표 전류 설정 수단(11)에 입력한다. 목표 전류 설정 수단(11)은, 목표 부조타각 설정 수단(7)으로부터의 목표 부조타각(θsREF)과, 부조타각 검출 수단(10)으로부터의 부조타각(θs)에 의거하여, 전동기(212)를 구동하기 위한 목표 전류(IREF)를 연산하여 전류 제어 수단(12)에 입력한다.
전류 제어 수단(12)은, 부조타각 중첩기구(2) 내의 전동기(212)의 구동 전류를 제어하기 위해, 듀티비 설정 수단(1201)과, FET 드라이버(1202)와, FET 드라이버(1202)에 의해 구동되는 H브리지 회로(FET(1203a 내지 1203d))와, 전류 검출용 저항(1204a)과, 전류 검출용 저항(1204a)의 양단 사이 전압을 차동 증폭하는 차동 증폭기(1204b)에 의해 구성되어 있다.
듀티비 설정 수단(1201)에는, 목표 전류 설정 수단(11)으로부터의 목표 전류(IREF)와, 차동 증폭기(1204b)로부터의 검출 전류(Is)가 입력된다. FET 드라이버(1202)에는, 듀티비 설정 수단(1201)으로부터의 듀티비와, 릴레이 제어 수단(17)으로부터의 제어 신호가 입력된다. 4개의 FET(1203a 내지 1203d)로 이루어지는 H브리지 회로의 출력 단자는, 전동기(212)에 접속되어 있다.
단락 릴레이(13)는, 단락 릴레이 구동 수단(14)에 의해 구동되고, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락한다. 구동 전원 릴레이(15)는, 구동 전원 릴레이 구동 수단(16)에 의해 구동되고, 전류 제어 수단(12)에의 구동 전원의 공급 및 차단을 행한다.
고장 검출 수단(18)은, 부조타각 검출 수단(sub steering angle detection means; 10)이나 차동 증폭기(1204b) 등 여러가지의 고장 검출시에, 고장 검출 신호를 릴레이 제어 수단(17)에 입력하고, 직진 주행 검출 수단(19)은, 직진 주행 검출시에, 직진 주행 상태를 나타내는 검출 신호를 릴레이 제어 수단(17)에 입력한다. 이로써, 릴레이 제어 수단(17)은, 고장 발생시의 고장의 종류에 따라, 또한, 직진 주행 상태에 따라, 단락 릴레이(13) 및 구동 전원 릴레이(15)의 동작을 결정한다.
단락 릴레이 구동 수단(14) 및 구동 전원 릴레이 구동 수단(16)은, 릴레이 제어 수단(17)으로부터의 제어 신호에 응답하여, 단락 릴레이(13) 및 구동 전원 릴레이(15)의 동작을 제어한다.
다음에, 도 1에 도시한 본 발명의 실시예 1에 관한 차량용 조타 장치의 동작 에 관해 설명한다.
우선 처음에, 부조타각 중첩기구(2)의 웜 기어(211)를 회전시키지 않는 상태에 관해 설명한다.
웜 기어(211)를 회전시키지 않는 경우에는, 제 1의 유성 기어 기구의 링 기어(204)가 고정되게 된다. 이 상태에서, 운전자가 핸들(1)을 조타하면, 핸들(1)의 회전 토오크는, 제 1의 유성 기어 기구의 선 기어(201)에 전달된다.
계속해서, 선 기어(201)의 회전은, 유성 기어(201a, 201b)에 전해지지만, 전술한 바와 같이 링 기어(204)가 고정되어 있기 때문에, 유성 기어(202a, 202b)를 지지하고 있는 캐리어(203)를 공전시키게 되고, 제 2의 유성 기어 기구에의 회전 전달용의 샤프트(210)를 회전시킨다. 즉, 제 1의 유성 기어 기구는, 유성 기어 방식의 감속기로서 동작하게 된다.
계속해서, 샤프트(210)의 회전은, 제 2의 유성 기어 기구의 캐리어(208)에 전달되고, 캐리어(208)가 회전함에 의해, 유성 기어(207a, 207b)는, 선 기어(206)의 주위를 공전한다. 여기서, 제 2의 유성 기어 기구에서는, 링 기어(209)가 고정되어 있기 때문에, 유성 기어(207a, 207b)의 공전은, 선 기어(201)의 회전이 되고, 조타 기구(3)의 피니언 기어(301)를 회전하게 된다.
이 때, 제 2의 유성 기어 기구는, 샤프트(210)에서 보아, 증속기로서 동작하게 된다. 따라서 핸들(1)의 회전은, 피니언 기어(301)에 기계적으로 전달되게 되고, 또한, 피니언 기어(301)에의 전달비도, 1대1이 된다.
즉, 핸들(1)로부터 피니언 기어(301)에의 전달비는, 제 1의 유성 기어 기구 의 감속비와, 제 2의 유성 기어 기구의 감속비를 서로 곱한 값이고, 2개의 유성 기어 기구의 구성이 동일하면, 전체로서 감속비는 「1」이 된다. 즉, 본 실시예 1의 기구에서, 웜 기어(211)의 회전을 정지시키면, 핸들각(θH)과 조타 기구(3)의 피니언각이 「1대1」이 되고, 실질적으로 통상의 조타계를 구성하는 것을 알 수 있다.
다음에, 핸들(1)을 고정하고, 전동기(212)를 이용하여 웜 기어(211)를 회전시킨 경우에 관해 설명한다.
웜 기어(211)가 회전하면, 웜 휠(205)을 통하여, 링 기어(204)가 회전한다.
링 기어(204)의 회전은, 유성 기어(202a, 202b)에 전달되지만, 선 기어(201)가 핸들(1)에 의해 고정되어 있기 때문에, 유성 기어(202a, 202b)에 대한 회전 토오크는, 유성 기어(202a, 202b)의 공전으로서 전달되고, 캐리어(203)를 통하여 샤프트(210)에 전달된다. 샤프트(210)가 회전하면, 전술한 바와 같이 제 2의 유성 기어 기구를 통하여 조타 기구(3)가 구동되고, 조향 차륜(5a, 5b)이 전타된다.
다음에, 핸들(1)을 조타하면서, 전동기(212)를 이용하여 웜 기어(211)를 회전시킨 경우에 관해 설명한다.
여기서는, 핸들(1)의 핸들각(θH)과, 전동기(212)의 회전각(θM)과, 피니언 기어(301)의 회전각(θp)과, 웜 기어(211)로부터 피니언 기어(301)에의 속도비(Gs)를 이용하여 설명한다. 여기서, 상술한 바와 같이, 이하의 식(1)이 성립되고, 전기적으로 제어 자유로운 부조타각 중첩기구(2)가 구성된다.
[수식 1]
Figure 112009051628904-pct00001
여기서, 식(1) 내의 「θM/Gs」를 부조타각(θs)으로서 나타내면, 식(1)은, 이하의 식(2)와 같이 변형할 수 있다.
[수식 2]
Figure 112009051628904-pct00002
이하, 차량의 주행 상태에 따라, 핸들(1)의 조타각과 조향 차륜(5a, 5b)의 전타각과의 비율을 변화시키는 「가변기어 레이쇼 기구」를 예로 들어 설명한다.
도 2는 목표 조향각의 핸들각에 대한 특성을 도시하는 설명도이고, 핸들각(θH)에 대한 목표 조향각(목표 전타각, 목표 피니언각)(θpREF)의 전달특성(f(θH))의 한 예를, 차속에 따른 값으로서 나타내고 있다.
도 3은 목표 부조타각의 핸들각에 대한 특성을 도시하는 설명도이고, 핸들각(θH)에 대한 목표 부조타각(θsREF)의 전달특성(f(θH)) 및 기구 특성의 한 예, 차속에 따른 값으로서 나타내고 있다.
도 2 및 도 3은, 상기 식(2)로부터, 이하의 식(3), 식(4)에 의해 구한 결과를, 각각 나타내고 있다.
[수식 3]
Figure 112009051628904-pct00003
도 1 내의 전달특성 설정 수단(8)은, 차량 주행 상태 검출 수단(9)으로부터의 검출 정보의 하나인 차량 속도에 따라 전달특성(f(θH))을 설정하고, 목표 부조타각 설정 수단(7)은, 핸들각 검출 수단(6)으로부터의 핸들각(θH)과, 전달특성 설정 수단(8)으로부터의 전달특성(f(θH))에 의해 목표 부조타각(θsREF)을 설정한다.
한편, 부조타각 검출 수단(10)은, 부조타각(θs)을 검출하고, 목표 전류 설정 수단(11)은, 목표 부조타각(θsREF) 및 부조타각(검출치)(θs)에 의거하여, 목표 전류(IREF)를 산출한다.
다음에, 도 4를 참조하면서, 목표 전류 설정 수단(11)에 의한 목표 전류(IREF)의 산출 방법과, 전류 제어 수단(12) 내의 듀티비 설정 수단(1201)에 의한 듀티비의 산출 방법에 관해 설명한다.
도 4는 목표 전류 설정 수단(11) 및 듀티비 설정 수단(1201)의 구체적 구성예를 도시하는 기능 블록도이다.
도 4에서, 목표 전류 설정 수단(11)은, 부조타각 편차(△θs)를 산출하는 감산기(1101)와, 부조타각 편차(△θs)를 증폭하는 증폭기(1102)와, 부조타각 편차(△θs)를 미분하는 미분기(1103a)와, 부조타각 편차(△θs)를 적분하는 적분기(1104a)와, 미분치 및 적분치를 증폭하는 증폭기(1103b, 1104b)와, 각 증폭기(1102, 1103b, 1104b)의 출력치를 가산하여 목표 토오크(TREF)를 구하는 가산기(1105)와, 목표 토오크(TREF)를 목표 전류(IREF)로 변환하는 출력 증폭기(1106)를 구비하고 있다.
또한, 듀티비 설정 수단(1201)은, 전류 편차(△I)를 산출하는 감산기(1201a)와, 전류 편차(△I)를 증폭하는 증폭기(1201b)와, 전류 편차(△I)를 적분하는 적분기(1201c)와, 적분치를 증폭하는 증폭기(1201d)와, 각 증폭기(1201d, 1201d)의 출력치를 가산하여 목표 인가 전압(VM)을 구하는 가산기(1201e)와, 목표 인가 전압(VM)을 듀티비로 변환하는 듀티비 산출 수단(1201f)을 구비하고 있다.
우선, 목표 전류 설정 수단(11)에서, 감산기(1101)는, 목표 부조타각(θsREF)과 검출 부조타각(θs)과의 부조타각 편차(△θs)(=θsREF-θs)를 연산하고, 증폭기(1102)는, 부조타각 편차(△θs)에 비례 게인(KPp)을 승산한 값을 가산기(1105)에 입력한다.
한편, 미분기(1103a)는, 부조타각 편차(△θs)를 미분하고, 증폭기(1103b)는, 미분기(1103a)로부터의 미분치에 미분 게인(KDp)을 승산하여 가산기(1105)에 입력한다. 또한, 적분기(1104a)는, 부조타각 편차(△θs)를 적분하고, 증폭기(1104b)는, 적분기(1104a)로부터의 적분치에 적분 게인(KIp)을 승산하여 가산기(1105)에 입력한다.
가산기(1105)는, 각 증폭기(1102, 1103b, 1104b)에 의한 3개의 승산 결과를 가산하여 목표 토오크(TREF)를 구한다.
또한, 각 증폭기(1102, 1103b, 1104b)의 3개의 게인(비례 게인(KPp, KDp, KIP))은, 부조타각 중첩기구(2)에서의 전동기(212)의 발생 토오크를 입력으로 하고, 부조타각을 출력으로 한 경우의 주파수 특성에 따라, 최적으로 설정되어 있는 것으로 한다.
여기서, 전동기(212)의 구동 전류(IM)에 대한 발생 토오크(TM)의 관계를 나타내는 토오크 정수를 Kt라고 하면, 전동기(212)의 발생 토오크(TM)는, 이하의 식(5)와 같이 표시된다.
[수식 4]
Figure 112009051628904-pct00004
따라서 출력 증폭기(1106)는, 식(5)의 관계를 이용하여, 목표 토오크(TREF)를 목표 전류(IREF)로 변환한다.
이상의 목표 전류 산출 처리는, 소정 시간(각도 제어 주기)마다 반복하여 실행되고, 이로써, 목표 전류(IREF)는, 순차적으로 갱신되어, 전류 제어 수단(12)에 입력된다.
다음에, 듀티비 설정 수단(1201)의 동작에 관해 설명한다.
도 4에서, 듀티비 설정 수단(1201)에는, 목표 전류 설정 수단(11)으로부터의 목표 전류(IREF)와, 차동 증폭기(1204b)(전류 검출 수단)로부터의 검출 전류(Is)가 입력되어 있고, 우선, 감산기(1201a)는, 목표 전류(IREF)와 검출 전류(Is)의 전류 편차(△I)(=IREF-Is)를 연산한다.
증폭기(1201b)는, 전류 편차(△I)에 비례 게인(KPi)을 승산한 값을 가산기(1201e)에 입력한다. 한편, 적분기(1201c)는, 전류 편차(△I)를 적분하고, 증폭기(1201d)는, 적분기(1201c)의 적분 결과에 적분 게인(KIi)을 승산하여, 가산기(1201e)에 입력한다.
가산기(1201e)는, 각 증폭기(1201b, 1201d)의 2개의 승산 결과를 가산하여, 전동기(212)에 대한 목표 인가 전압(VM)을 연산한다.
이하, 듀티비 산출 수단(1201f)은, 전류 제어 수단(12)(전동기 구동 수단)에 입력되어 있는 구동용 전원 전압 등을 이용하여, 전동기(212)에 대한 공급 전류의 듀티비를 산출한다. 이 때, 듀티비 산출 수단(1201f)은, 설정한 듀티비에 의거하여 전동기(212)를 구동한 결과, 전동기(212)에의 인가 전압이 목표 인가 전압(VM)과 거의 동등하게 되는 듀티비를 산출한다.
또한, 각 증폭기(1201b, 1201d)의 비례 게인(KPi) 및 적분 게인(KIi)은, 전동기(212)의 전기적 특성에 의거하여, 전류 제어 특성이 부조타각을 제어하는데 적합한 특성이 되도록, 설정되는 것으로 한다.
다음에, 도 1을 참조하면서, 전류 제어 수단(12) 내의 듀티비 설정 수단(1201) 이후의 동작에 관해 설명한다.
듀티비 설정 수단(1201)으로부터 출력되는 듀티비는, FET 드라이버(1202)에 입력된다.
FET 드라이버(1202)는, 듀티비에 따라, H브리지 회로를 구성하는 4개의 FET(1203a, 1203b, 1203c, 1203d)를 ON/0FF 제어함에 의해, 전동기(212)에 인가하는 전압을 PWM 제어한다.
또한, 차동 증폭기(1204b)는, 전류 제어 수단(12)으로부터 전동기(212)에의 배선상에 있는 전류 검출용 저항(1204a)의 양단에 발생하는 전압을, 검출 전류(Is)로서 검출한다.
전류 제어 수단(12)은, 상기 처리 순서를, 소정 시간(전류 제어 주기)마다 반복하여 실행함에 의해, 목표 전류 설정 수단(11)에 의한 목표 전류(IREF)(각도 제어 주기로 순차적으로 갱신된다)와 검출 전류(Is)가 일치하도록, 전동기(212)에 흐르는 전류를 제어한다.
또한, 목표 전류 설정 수단(11)으로부터의 목표 전류(IREF)는, 소정의 각도 제어 주기마다 갱신되기 때문에, 전류 제어 수단(12)에 의한 전류 제어 처리는, 목표 전류(IREF)가 갱신되고나서 다음회의 갱신까지의 사이에, 전동기(212)에의 공급 전류를 목표 전류(IREF)와 일치하도록 제어할 필요가 있다.
따라서 전류 제어 수단(12)에 의한 전류 제어 주기는, 목표 전류 설정 수단(11)에 의한 각도 제어 주기보다도 짧게 설정하는 편이 바람직하다. 또한, 이 때, 2개의 제어 주기(전류 제어 주기 및 각도 제어 주기)는, 동기(同期)시킨 편이 바람직하지만, 각각의 제어를 비동기로 동작시켜도 좋다.
다음에, 도 1 내의 고장 검출 수단(18)에 의한 고장 검출시의 동작에 관해 설명한다. 우선, 도 1을 참조하면서, 부조타각 검출 수단(10)이 고장난 경우의 동작에 관해 설명한다.
부조타각 검출 수단(10)이 고장난 경우, 정확한 전동기(212)의 회전각(θM)을 검출할 수 없기 때문에, 전동기(212)의 회전각도를 제어하는 피드백계가 파탄하고, 전동기(212)는, 운전자의 조타와는 관계없이 자전(자전 고장)하게 된다. 이와 같은 상태가 되면 조타 장치가 기능하지 않게 되기 때문에, 일각이라도 빨리 전동기(212)의 자전을 정지시킬 필요가 있다.
따라서 고장 검출 수단(18)은, 부조타각 검출 수단(10)의 자전 고장을 검출하면, 릴레이 제어 수단(17) 및 구동 전원 릴레이 구동 수단(16)을 통하여, 전류 제어 수단(12)에의 급전을 정지하여 전동기(212)에의 전류 공급 구동을 정지시킨다.
또한, 고장 검출 수단(18)은, 릴레이 제어 수단(17) 및 단락 릴레이 구동 수단(14)을 통하여 단락 릴레이(13)를 구동시켜서, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락함에 의해, 전동기(212)의 회전을 전기적으로 억제한다.
이 때, 전동기(212)에의 전류 구동의 정지 처리는, 릴레이 제어 수단(17)을 통하여 FET 드라이버(1202)를 정지시키고, FET(1203a 내지 1203d)를 전부 0FF로 하거나, 또는, 릴레이 제어 수단(17) 및 구동 전원 릴레이 구동 수단(16)을 통하여 구동 전원 릴레이(15)를 구동함에 의해, H브리지 회로를 구성하는 FET(1203a 내지 1203d)에의 전원 공급을 차단함에 의해 행하여진다. 이로써, 운전자의 핸들 조타에 따른 조향 차륜(5a, 5b)의 전타가 가능하게 된다.
다음에, 도 1 및 도 4를 참조하면서, 차동 증폭기(1204b)(전류 검출 수단)의 고장 등에 의해, 검출 전류(Is)가 목표 전류(IREF)의 규정 범위를 초과한 경우의 동작에 관해 설명한다.
통상, 목표 전류 설정 수단(11)은, 전동기(212)에 공급 가능한 최대 전류를 초과한 목표 전류(IREF)를 출력하는 일이 없도록 구성되어 있다.
예를 들면, 고장 등에 의해, 검출 전류(Is)가, 최대 전류로 규정되는 목표 전류의 범위를 초과하면, 듀티비 설정 수단(1201) 내의 감산기(1201a)(도 4 참조)에 의한 전류 편차(△I)의 극성은, 목표 전류(IREF)의 값에 의하지 않고, 항상 동극성(同極性)이 된다. 이 때, 적분기(1201c)는, 항상 동극성의 전류 편차(△I)를 적분하기 때문에, 목표 인가 전압(VM)은, 일방향의 극성에 달라붙게 되고, 전동기(212)는, 어느 한 방향으로 자전(자전 고장)하게 된다.
따라서 고장 검출 수단(18)은, 이와 같은 자전 고장 상태를 검출한 경우에도, 릴레이 제어 수단(17) 및 구동 전원 릴레이 구동 수단(16)을 통하여, 전동기(212)에의 전류 구동을 정지하고, 또한 단락 릴레이 구동 수단(14)을 통하여 단락 릴레이(13)를 구동하여 전동기(212)의 양단자 사이를 단락함에 의해, 전동기(212)의 자전 고장을 전기적으로 억제한다. 이 결과, 운전자의 핸들 조타에 따른 조향 차륜(5a, 5b)의 전타가 가능하게 된다.
다음에, 차량탑재 배터리(도시 생략)의 단자가 벗겨지는 등에 의해, 도 1의 조타 장치에의 전원 공급이 두절된 경우의 동작에 관해 설명한다.
차량탑재 배터리로부터의 전원 공급이 두절되면, 부조타각 중첩기구(2) 내의 전동기(212)는, 출력축측에서 자유롭게 회전시키는 것이 가능한 상태가 된다.
이와 같이, 전동기(212)가 자유 회전 가능해지면, 운전자가 핸들(1)을 강고하게 파지하고 있어도, 전동기(212)가 자유 회전하기 때문에, 조향 차륜(5a, 5b)은, 차량 주행시에 생기는 셀프 얼라인먼트 토오크에 의해, 중립점을 향하여 자동적으로 전타된다.
그러나, 단락 릴레이(13)는, 전원 공급되지 않는 경우에는, 반드시 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하도록 구성되어 있다. 따라서 전원 공급이 끊긴 경우에는, 단락 릴레이(13)가, 도 1에 도시한 위치에서 구동되어 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하기 때문에, 전동기(212)의 공전 고장을 전기적으로 억제할 수 있다. 이 결과, 운전자의 핸들 조타에 따른 조향 차륜(5a, 5b)의 전타가 가능하게 된다.
다음에, 전동기(212)에 전류 공급하는 FET(1203a 내지 1203d)의 어느 하나가 고장난 경우의 동작에 관해 설명한다.
FET(1203a 내지 1203d)의 어느 하나가 고장나면, 전동기(212)의 구동력에 부족이 생기고, 전동기(212)가 공전 고장의 상태에 빠질 가능성이 있다.
따라서 고장 검출 수단(18)은, 이와 같은 고장 상태를 검출한 경우에도, 릴레이 제어 수단(17)을 통하여 전동기(212)에의 전류 구동을 정지시키고, 또한 단락 릴레이 구동 수단(14)을 통하여, 단락 릴레이(13)를 구동하고 전동기(212)의 양단 자 사이를 단락시킴에 의해, 전동기(212)의 공전 고장을 전기적으로 억제한다. 이 결과, 운전자의 핸들 조타에 따른 조향 차륜(5a, 5b)의 전타가 가능하게 된다.
다음에, 차동 증폭기(1204b)의 고장 등에 의해, 검출 전류(Is)가 항상 목표 전류(IREF)의 범위 내가 되는 경우의 동작에 관해 설명한다. 또한, 전술한 바와 같이, 목표 전류(IREF)는, 전동기(212)에 공급 가능한 최대 전류를 초과하는 일은 없다.
따라서 검출 전류(Is)가 규정 범위 내 이상이 된 경우에는, 부조타각 편차(△θs)에 의거한 목표 전류(IREF)와, 고장에 기인한 규정 범위 내의 검출 전류(Is)의 전류 편차(△I)(도 4 참조)의 극성은, 부조타각 편차(△θs)의 극성과 거의 일치한다. 즉, 전동기(212)의 구동 방향은, 목표 전류 설정 수단(11)에 의한 구동 방향과 일치하게 된다.
이 경우, 전동기(212)에의 구동 전류가 제어되지 않기 때문에, 전동기(212)는 진동적(振動的)으로 동작하게 되는데, 전동기(212)의 진동은, 목표 부조타각(θsREF)에 추종하여 생긴다. 따라서 이대로 전동기(212)의 제어를 속행하여도, 운전자가 의도하지 않는 방향으로 조향 차륜(5a, 5b)이 조타되는 일이 없다.
따라서, 검출 전류(Is)의 규정 범위 내 이상을 고장 검출 수단(18)이 검출하였다고 하여도, 전류 제어 수단(12)을 긴급하게 정지시킬 필요는 없다.
단, 고장 검출 수단(18)이 규정 범위 내 이상(異常)을 검출한 후에, 직진(直進) 주행 검출 수단(19)이, 차량이 직진 주행 상태에 있다고 판정한 경우에는, 릴 레이 제어 수단(17)은, 전동기(212)에의 전류 구동을 정지하고, 또한 단락 릴레이 구동 수단(14)을 통하여 단락 릴레이(13)를 구동하여 전동기(212)의 양단자 사이를 단락함에 의해, 전동기(212)의 자전을 전기적으로 억제한다.
또한, 전류 제어 수단(12)의 고장에 기인하여, 전동기(212)에 대해 구동 방향은 올바른 것이지만 과대한 구동량(구동 전류(IM))이 발생하는 고장, 즉 전동기(212)가 자전하지 않는 고장(비자전 고장)을 억제할 수도 있다.
이로써, 운전자의 핸들 조타에 따른 전타륜(5a, 5b)의 전타가 가능해짐과 함께, 직진 주행 상태에서는, 부조타각은 「0°」로 제어되어 있기 때문에, 핸들(1)의 중립점과 조향 차륜(5a, 5b)의 중립점이 일치하게 된다.
(실시예 2)
또한, 상기 실시예 1(도 1)의 단락 릴레이(13)는, 고장 검출시에 전동기(212)의 양단자 사이를 단락할 뿐이였지만, 도 5 내의 단락 릴레이(13A)와 같이, 고장 검출시에 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하는 동시에, H브리지 회로(FET(1203a 내지 1203d)) 및 전동기(212)에의 전류 경로를 차단하도록 구성하여도 좋다.
도 5는 본 발명의 실시예 2에 관한 차량용 조타 장치를 도시하고 있고, 전술(도 1)한 것과 같은 것에 대해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「A」를 붙이고 상세 기술을 생략한다. 도 5의 구성은, 도 1과 비교하여, 단락 릴레이(13A)의 구조가 다르다.
즉, 도 1 내의 단락 릴레이(13)는, 단지 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하도록 동작함에 대해, 도 5의 단락 릴레이(13A)는, 고장 검출시에, 도시된 상태로부터 전환되어, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하는 동시에, H브리지 회로 및 전동기(212)에의 경로를 차단한다.
도 5의 구성에 의하면, 전술한 전동기(212)에의 구동 전류 정지 처리를 반드시 실행할 필요는 없다.
또한, 상기 실시예 1, 2에서는, 전동기(212)로서, 2개의 입력단자를 갖는 DC 모터(브러시 부착)를 이용한 경우에 관해 설명하였지만, 3상의 DC 브러시레스 모터를 이용하여도 좋다. 이 경우, DC 브러시레스 모터의 제어 방식에 맞춘 목표 전류의 설정과, 모터 전류의 제어 방식이 채용된다.
또한, 전동기(212)의 회전각(θM)(부조타각 중첩기구(2)에 의한 부조타각(θs))을 제어하는 경우에 관해 설명하였지만, 실질적으로 조향 차륜(5a, 5b)의 조향각을 제어하여도 좋다. 이 경우, 조향 차륜(5a, 6b)의 조향각, 또는, 래크 앤드 피니언 방식의 조타 기구(3)의 피니언 기어(301)의 회전각도나, 래크(301)의 직동 위치 등을 검출하는 조향각 검출 수단(도시 생략)을 마련함에 의해, 목표 조향각(θpREF)(도 2 참조)과 조향각 검출 수단의 출력치가 일치하도록, 전동기(212)를 구동할 수 있다.
또한, 부조타각도 중첩 기구(2)로서, 2개의 유성 기어 기구를 조합한 구성을 적용하였지만, 핸들(1)의 조타(핸들각(θH))에 대해, 부조타각(θs)을 중첩 가능한 기구라면, 어떤 구성을 적용하여도 좋다. 또한, 전술한 종래 장치에 참조되도록, 기계적으로 전동기(212)의 회전을 멈추는 기구를 병용하여도 좋다.
(실시예 3)
또한, 상기 실시예 1, 2(도 1, 도 5)에서는, 1계통만으로 이루어지는 릴레이 제어 수단(17), 고장 검출 수단(18) 및 직진 주행 검출 수단(19)을 이용하였지만, 도 6과 같이, 복수 계통(예를 들면, 2계통)의 릴레이 제어 수단(17A), 고장 검출 수단(18A) 및 직진 주행 검출 수단(19A)과, 릴레이 제어 수단(17B), 고장 검출 수단(18B) 및 직진 주행 검출 수단(19B)을 이용하여도 좋다.
도 6은 본 발명의 실시예 3에 관한 차량용 조타 장치를 도시하고 있고, 전술(도 1)한 것과 같은 것에 대해서는, 전술한 것과 동일 부호를 붙이고, 또는 부호의 후에 「C」를 붙이고 상세 기술을 생략한다.
도 6의 구성은, 도 1과 비교하여, 병렬 구성된 2계통의 릴레이 제어 수단(17A, 17B), 고장 검출 수단(18A, 18B) 및 직진 주행 검출 수단(19A, 19B)을 갖는 점이 다름과 함께, 단락 릴레이 구동 수단(14C) 및 구동 전원 릴레이 구동 수단(16C)의 동작이 다르다.
도 6에서, 릴레이 제어 수단(17A), 고장 검출 수단(18A) 및 직진 주행 검출 수단(19A)과, 릴레이 제어 수단(17B), 고장 검출 수단(18B) 및 직진 주행 검출 수단(19B)은, 각각 동등한 기능을 갖는다. 즉, 고장 검출 수단(18A, 18B)은, 각각 독립하여 고장을 검출하고, 직진 주행 검출 수단(19A, 19B)은, 각각 독립하여 직진 주행 상태를 검출한다.
또한, 릴레이 제어 수단(17A, 17B)은, 각각, 개별적으로 접속된 고장 검출 수단(18A, 18B)으로부터의 고장 검출 신호의 종류와, 직진 주행 검출 수단(19A, 19B)으로부터의 검출력 신호에 따라, 단락 릴레이 구동 수단(14C) 및 구동 전원 릴레이 구동 수단(16C)을 통하여, 단락 릴레이(13) 및 구동 전원 릴레이(15)의 동작을 결정한다.
단락 릴레이 구동 수단(14C)은, 릴레이 제어 수단(17A, 17B)의 적어도 하나가 단락 동작을 출력한 경우에, 단락 릴레이(13)를 도시한 상태에서 전환하여 전동기(212)의 양단자 사이를 단락한다.
또한, 구동 전원 릴레이 구동 수단(16C)은, 릴레이 제어 수단(17A, 17B)의 적어도 하나가 구동 전원 차단을 출력한 경우에, 구동 전원 릴레이(15)를 도시한 상태로부터 전환하여, H브리지 회로에 대한 구동 전원을 차단한다.
또한, 이 경우, A계통(17A 내지 19A)과, B계통(17B 내지 19B)은, 2중계(重系)를 확보하기 때문에, 각각 개별의 CPU(도시 생략)로 구성되는 것이 바람직하다.
A계통 및 B계통을 개별의 CPU로 구성한 경우, 각 고장 검출 수단(18A, 18B)에 대해, 각각 독립된 CPU의 입력 회로가 사용되기 때문에, 특히, 입력 회로에 관한 고장 검출의 신뢰성이 향상한다.
또한, 단락 릴레이(13)를 전술한 실시예 2(도 5)와 같이, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하는 동시에, H브리지 회로 및 전동기(212)에의 급전 경로를 차단하도록 구성하여도 좋다.
또한, 전술한 바와 마찬가지로, 전동기(212)로서 3상의 DC 브러시레스 모터 를 이용하여도 좋고, 전동기(212)의 각도 제어에 대신하고 조향 차륜(5a, 5b)의 조향각을 제어하여도 좋고, 부조타각도 중첩 기구(2)로서 어떤 기구를 이용하여도 좋고, 종래 장치와 같이 기계적으로 전동기(212)의 회전을 멈추는 기구를 병용하여도 좋다.
이상과 같이, 본 발명에 관한 차량용 조타 장치는, 운전자가 조작하는 핸들(1)과 전동기(212)를 이용하여 부조타각이 중첩 가능한 부조타각 중첩기구(2)에 의해 조향 차륜(5a, 5b)을 조타하는 조타 기구(3)를 갖는 차량용 조타 장치에 있어서, 차량의 주행 상태에 따라, 핸들(1)의 조타각과 조향 차륜(5a, 5b)의 조향각의 전달특성(f(θH))을 설정하는 전달특성 설정 수단(8)과, 운전자의 핸들 조타각(핸들각(θH))을 검출하는 핸들각 검출 수단(6)과, 부조타각 중첩기구(2)에 의해 조타되는 부조타각(θs)을 검출하는 부조타각 검출 수단(10)(또는, 조향 차륜의 조향각을 검출하는 조향각 검출 수단)을 구비하고 있다.
또한, 본 발명에 관한 차량용 조타 장치는, 핸들각 검출 수단(6)으로부터의 핸들 조타각 검출치(핸들각(θH))와 전달특성(f(θH))에 의거하여, 부조타각 중첩기구(2)에 의해 부가되는 목표 부조타각(θsREF)(또는, 목표 조향각)을 생성하여, 목표 부조타각(θsREF)과 부조타각 검출 수단(10)으로부터의 부조타각(θs)(검출치)이 일치하도록(또는, 목표 조향각과 조향각 검출 수단으로부터의 조향각 검출치가 일치한다), 전동기(212)의 목표 구동량(목표 전류(IREF))을 산출하는 목표 구동량 산 출 수단(목표 전류 설정 수단(11))을 구비하고 있다.
또한, 본 발명에 관한 차량용 조타 장치는, 목표 구동량에 따라 전동기(212)를 구동하는 전동기 구동 수단(전류 제어 수단(12))과, 소정 조건하에서 전동기(212)의 양단자 사이를 단락함에 의해 전동기(212)의 회전을 저지하는 릴레이 수단(단락 릴레이(13), 구동 전원 릴레이(15))을 구비하고 있다.
이로써, 전동기 구동 수단의 상태에 의하지 않고, 전동기(212)의 회전을 신속하게 저지할 수 있고, 운전자의 핸들 조타에 따라 조향 차륜을 전타시킬 수 있다. 또한, 차량용 조타 장치에의 전원이 차단된 경우에, 단락 릴레이(13)는, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락하도록 무전원(無電源)으로 동작할 수 있다.
또한, 릴레이 수단(단락 릴레이(13), 구동 전원 릴레이(15))은, 전동기(212)의 양단자 사이의 단락 동작에 더하여, 전동기(212)에의 전기적 접속 동작을 전환하도록 구성되고, 전동기(212)에의 구동 전류 절단과 양단자 사이의 단락을 동시에 행하도록 하였기 때문에, 전동기 구동 수단의 상태에 의하지 않고, 전동기(212)의 회전을 신속하게 저지할 수 있고, 운전자의 핸들 조타에 따라 조향 차륜을 전타시킬 수 있다.
또한, 릴레이 수단은, 릴레이 수단에의 전원 공급이 끊긴 경우에는, 전동기의 양단자 사이를 단락하도록 구성되어 있기 때문에, 차량용 조타 장치의 동작중에 전원 공급이 두절되었다고 하여도, 신속하게 전동기(212)의 회전을 저지할 수 있고, 운전자의 핸들 조타에 따라 조향 차륜을 전타시킬 수 있다.
또한, 적어도 전동기 구동 수단(전류 제어 수단(12))의 고장을 검출하는 고 장 검출 수단(18)(18A, 18B)을 구비하고, 릴레이 수단은, 고장 검출 수단에 의해 검출된 고장의 종류에 따라 동작이 제어되기 때문에, 고장 검출시에 신속하게 전동기(212)의 회전을 저지할 수 있고, 운전자의 핸들 조타에 따라 조향 차륜을 전타시킬 수 있다.
또한, 릴레이 수단은, 고장 검출 수단(18)에 의해 전동기(212)의 자전 고장 또는 공전 고장이 검출된 경우에는, 전동기(212)의 구동을 정지시킴과 함께, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락시키도록 동작하기 때문에, 고장 검출시에 신속하게 전동기(212)의 자전 고장을 저지할 수 있고, 운전자의 핸들 조타에 따라 조향 차륜을 전타시킬 수 있다.
또한, 전동기(212)의 자전 고장이란, 목표 구동량 산출 수단(목표 전류 설정 수단(11))이, 목표 부조타각(θsREF)과 부조타각(θs)(검출치)이 일치하도록 목표 구동량(목표 전류(IREF))을 산출하는 경우에는, 부조타각 검출 수단(10)의 고장인 것이다.
또한, 전동기(212)의 자전 고장이란, 목표 구동량 산출 수단이, 목표 조향각과 조향각 검출치가 일치하도록 목표 구동량을 산출하는 경우에는, 조향각 검출 수단의 고장, 또는, 전동기 구동 수단(전류 제어 수단(12))의 고장에 의해, 전동기(212)에 대해 과대한 1회전 방향의 구동량이 발생하는 고장인 것이다.
또한, 전동기(212)의 공전 고장이란, 전동기 구동 수단(전류 제어 수단(12))의 고장에 의해, 전동기(212)에 전류를 공급할 수 없는 고장인 것이다.
본 발명에 의하면, 릴레이 수단은, 고장 검출 수단(18)에 의해 상기 각종의 고장이 검출된 경우에, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락시키도록 동작하기 때문에, 고장이 생긴 경우에 신속하게 전동기(212)의 자전 고장을 저지할 수 있고, 운전자의 핸들 조타에 따라 조향 차륜(5a, 5b)을 전타시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 차량이 직진 주행 상태인 것을 검출하는 직진 주행 검출 수단(19)(19A, 19B)을 구비하고, 릴레이 수단은, 고장 검출 수단(18)에 의해 전동기(212)의 비자전 고장(자전하지 않는 고장)이 검출된 경우에, 부조타각 중첩기구(2)의 구동 제어를 계속시키고, 또한, 직진 주행 검출 수단(19)에 의해 차량이 직진 주행 상태인 것이 검출된 경우에는, 전동기(212)의 구동을 정지시킴과 함께, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락시키도록 동작한다.
이와 같이, 전동기(212)의 비자전 고장 발생시에, 차량이 직진 주행 상태가 될 때까지 부조타각 중첩기구(2)의 구동 제어를 속행함에 의해, 운전자의 핸들 조타에 대한 조향 차륜(5a, 5b)의 전타 급변이 생기는 일이 없고, 또한, 차량이 직진 주행 상태인 때에는 전동기(212)의 회전을 저지하기 때문에, 핸들(1)의 중립점과, 조향 차륜(5a, 5b)의 중립점을 일치시킨 상태에서, 핸들 조타에 따라 조향 차륜을 전타시킬 수 있다.
또한, 전동기(212)의 비자전 고장이란, 전동기 구동 수단(전류 제어 수단(12))의 고장에 기인하여, 전동기(212)에 대해 구동 방향은 올바른 것이지만 과대한 구동량(구동 전류(IM))이 발생하는 고장인 것이다.
본 발명에 의하면, 이와 같은 전동기(212)의 비자전 고장이 검출된 경우, 릴레이 수단은, 전동기(212)의 양단자 사이를 단락시키도록 동작하기 때문에, 비자전 고장의 발생시에, 신속하게 전동기(212)의 회전을 저지할 수 있고, 운전자의 핸들 조타에 따라 조향 차륜을 전타시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 관한 차량용 조타 장치에 있어서, 고장 검출 수단은, 병렬로 설치되어 서로 독립한 복수의 고장 검출 수단(18A, 18B)(도 6 참조)으로 이루어지고, 복수의 고장 검출 수단(18A, 18B)은, 각각이 동일한 고장을 검출함과 함께, 개별적으로 접속된 릴레이 제어 수단(17A, 17B)과, 릴레이 제어 수단(17A, 17B)의 각각에 공통으로 접속되어 릴레이 수단을 구동하는 릴레이 구동 수단(단락 릴레이 구동 수단(14C), 구동 전원 릴레이 구동 수단(16C))을 갖는다.
또한, 릴레이 수단은, 복수의 고장 검출 수단(18A, 18B)의 적어도 하나의 고장 검출 수단의 검출 결과에 의해, 전동기(212)의 양단자 사이의 단락 동작이 선택된 경우에는, 다른 고장 검출 수단의 검출 결과에 관계없이, 전동기(212)의 양단자 사이의 단락 동작을 행하기 때문에, 어느 한 고장 검출 수단이 기능하지 않는 경우에도 확실하게 고장 검출할 수 있고, 고장 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
또한, 복수의 고장 검출 수단(18A, 18B)은, 복수의 CPU에 의해 개별적으로 구성되어 있기 때문에, 고장 검출의 신뢰성이 향상하는데다가, 각 CPU의 입력부의 고장 검출의 신뢰성을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 운전자가 조작하는 핸들과 전동기에 의해 부조타각이 중첩 가능한 부조타각 중첩기구에 의해 조향 차륜을 조타하는 조타 기구를 갖는 차량용 조타 장치에 있어서,
    차량의 주행 상태에 따라, 상기 핸들의 조타각과 상기 조향 차륜의 조향각의 전달특성을 설정하는 전달특성 설정 수단과,
    상기 운전자의 핸들 조타각을 검출하는 핸들각 검출 수단과,
    상기 부조타각 중첩기구에 의해 조타되는 부조타각을 검출하는 부조타각 검출 수단 또는, 상기 조향 차륜의 조향각을 검출하는 조향각 검출 수단과,
    상기 핸들각 검출 수단으로부터의 핸들 조타각 검출치와 상기 전달특성에 의거하여, 상기 부조타각 중첩기구에 의해 부가되는 목표 부조타각 또는 목표 조향각을 생성하여, 상기 목표 부조타각과 상기 부조타각 검출 수단으로부터의 부조타각 검출치가 일치하거나, 또는, 상기 목표 조향각과 상기 조향각 검출 수단으로부터의 조향각 검출치가 일치하도록, 상기 전동기의 목표 구동량을 산출하는 목표 구동량 산출 수단과,
    상기 목표 구동량에 따라 상기 전동기를 구동하는 전동기 구동 수단과,
    소정 조건하에서 상기 전동기의 양단자 사이를 단락함에 의해 상기 전동기의 회전을 저지하는 릴레이 수단과,
    적어도 상기 전동기 구동 수단의 고장을 검출하는 고장 검출 수단, 및
    상기 차량이 직진 주행 상태인 것을 검출하는 직진 주행 검출 수단을 구비하고,
    상기 릴레이 수단은, 상기 고장 검출 수단에 의해 검출된 고장의 종류에 따라, 동작이 제어되고,
    상기 릴레이 수단은,
    상기 고장 검출 수단에 의해 상기 전동기의 비자전 고장이 검출된 경우에, 상기 부조타각 중첩기구의 구동 제어를 계속시키고, 또한, 상기 직진 주행 검출 수단에 의해 상기 차량이 직진 주행 상태인 것이 검출된 경우에는, 상기 전동기의 구동을 정지시킴과 함께, 상기 전동기의 양단자 사이를 단락시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 릴레이 수단은, 상기 전동기의 양단자 사이의 단락 동작에 더하여, 상기 전동기에의 전기적 접속 동작을 전환하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 릴레이 수단은, 상기 릴레이 수단에의 전원 공급이 끊긴 경우에는, 상기 전동기의 양단자 사이를 단락하도록 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 릴레이 수단은, 상기 고장 검출 수단에 의해 상기 전동기의 자전 고장 또는 공전 고장이 검출된 경우에는, 상기 전동기의 구동을 정지시킴과 함께, 상기 전동기의 양단자 사이를 단락시키도록 동작하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전동기의 자전 고장은,
    상기 목표 구동량 산출 수단이, 상기 목표 부조타각과 상기 부조타각 검출치가 일치하도록 상기 목표 구동량을 산출하는 경우에는, 상기 부조타각 검출 수단의 고장이고,
    상기 목표 구동량 산출 수단이, 상기 목표 조향각과 상기 조향각 검출치가 일치하도록 상기 목표 구동량을 산출하는 경우에는, 상기 조향각 검출 수단의 고장, 또는, 상기 전동기 구동 수단의 고장에 의해 상기 전동기에 대해 과대한 1회전 방향의 구동량이 발생하는 고장이고,
    상기 전동기의 공전 고장은, 상기 전동기 구동 수단의 고장에 의해 상기 전동기에 전류를 공급할 수 없는 고장인 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 전동기의 비자전 고장은, 상기 전동기 구동 수단의 고장에 기인하여, 상기 전동기에 대해 구동 방향은 올바른 것이지만 과대한 구동량이 발생하는 고장인 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  9. 제 1항, 제 2항, 제 3항, 제 5항, 제 6항, 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 고장 검출 수단은, 병렬로 설치되어 서로 독립한 복수의 고장 검출 수단으로 이루어지고,
    상기 복수의 고장 검출 수단은, 각각이 동일한 고장을 검출함과 함께, 개별적으로 접속된 릴레이 제어 수단과, 상기 릴레이 제어 수단의 각각에 공통으로 접속되어 상기 릴레이 수단을 구동하는 릴레이 구동 수단을 가지며,
    상기 릴레이 수단은,
    상기 복수의 고장 검출 수단의 적어도 하나의 고장 검출 수단의 검출 결과에 의해, 상기 전동기의 양단자 사이의 단락 동작이 선택된 경우에는, 다른 고장 검출 수단의 검출 결과에 관계없이, 상기 전동기의 양단자 사이의 단락 동작을 행하는 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 복수의 고장 검출 수단은, 복수의 CPU에 의해 개별적으로 구성된 것을 특징으로 하는 차량용 조타 장치.
KR1020097017605A 2007-05-30 2007-05-30 차량용 조타 장치 KR101037250B1 (ko)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/JP2007/060998 WO2008146372A1 (ja) 2007-05-30 2007-05-30 車両用操舵装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100004978A KR20100004978A (ko) 2010-01-13
KR101037250B1 true KR101037250B1 (ko) 2011-05-26

Family

ID=40074655

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097017605A KR101037250B1 (ko) 2007-05-30 2007-05-30 차량용 조타 장치

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8571757B2 (ko)
EP (1) EP2149489B1 (ko)
JP (1) JP5047279B2 (ko)
KR (1) KR101037250B1 (ko)
WO (1) WO2008146372A1 (ko)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9981684B2 (en) 2011-12-05 2018-05-29 Mitsubishi Electric Corporation Vehicle power steering control apparatus
JP6069896B2 (ja) * 2012-06-05 2017-02-01 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
KR101783075B1 (ko) * 2013-05-28 2017-10-23 주식회사 만도 모터 위치 센서 고장 발생에 따른 조타 제어 방법 및 그 장치
KR20160039680A (ko) 2013-08-06 2016-04-11 베드락 오토메이션 플렛폼즈 인크. 스마트 전력 시스템
FR3011698B1 (fr) * 2013-10-09 2015-10-23 Valeo Embrayages Actionneur electrique pour systeme de transmission de vehicule
KR20150063671A (ko) * 2013-12-02 2015-06-10 주식회사 만도 전동식 조향장치 및 그의 제어방법
US9327761B2 (en) 2014-01-29 2016-05-03 Nsk Ltd. Electric power steering apparatus
KR102186271B1 (ko) * 2014-04-02 2020-12-03 한국자동차연구원 드라이빙 시뮬레이션 장치 및 방법
CN104908812A (zh) * 2015-06-27 2015-09-16 钟兵 汽车转向失效报警控制器、控制系统和控制方法
US10501112B2 (en) * 2016-11-14 2019-12-10 Ford Global Technologies, Llc Steering system with active compensation for road disturbances
WO2020059380A1 (ja) * 2018-09-21 2020-03-26 本田技研工業株式会社 車両検査システム

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01178079A (ja) * 1987-12-29 1989-07-14 Suzuki Motor Co Ltd 動力操舵制御装置
JP2003205848A (ja) * 2002-01-17 2003-07-22 Toyoda Mach Works Ltd 車両用操舵装置、プログラム、記録媒体
JP2003300473A (ja) * 2002-04-10 2003-10-21 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置
JP2005350036A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Hitachi Ltd 操舵制御装置

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE19811992A1 (de) * 1998-03-19 1999-09-30 Bosch Gmbh Robert Schaltungsanordnung zur Steuerung eines Elektromotors sowie Lenksystem für ein Kraftfahrzeug
JP4368031B2 (ja) * 2000-03-31 2009-11-18 株式会社ジェイテクト 伝達比可変操舵装置
JP2002145102A (ja) 2000-11-07 2002-05-22 Koyo Seiko Co Ltd ステアリング装置
DE10101827A1 (de) * 2001-01-17 2002-07-18 Daimler Chrysler Ag Lenkanordnung für Kraftfahrzeuge
JP4019873B2 (ja) * 2001-10-12 2007-12-12 日産自動車株式会社 舵角比制御装置
FR2832685A1 (fr) * 2001-11-23 2003-05-30 Conception & Dev Michelin Sa Direction electrique pour vehicule, a redondance triple
JP2003219675A (ja) 2002-01-17 2003-07-31 Koyo Seiko Co Ltd モータ駆動装置
JP2004330840A (ja) 2003-05-06 2004-11-25 Toyoda Mach Works Ltd ステアバイワイヤ式ステアリングシステム
JP4492230B2 (ja) * 2004-07-06 2010-06-30 日産自動車株式会社 車両用操舵制御装置
JP2006103470A (ja) 2004-10-04 2006-04-20 Nissan Motor Co Ltd 車両用盗難防止装置
JP2007015631A (ja) 2005-07-11 2007-01-25 Nissan Motor Co Ltd 車両用操舵装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01178079A (ja) * 1987-12-29 1989-07-14 Suzuki Motor Co Ltd 動力操舵制御装置
JP2003205848A (ja) * 2002-01-17 2003-07-22 Toyoda Mach Works Ltd 車両用操舵装置、プログラム、記録媒体
JP2003300473A (ja) * 2002-04-10 2003-10-21 Nsk Ltd 電動パワーステアリング装置
JP2005350036A (ja) * 2004-06-14 2005-12-22 Hitachi Ltd 操舵制御装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP2149489A4 (en) 2014-01-22
KR20100004978A (ko) 2010-01-13
EP2149489A1 (en) 2010-02-03
US8571757B2 (en) 2013-10-29
EP2149489B1 (en) 2015-01-14
JP5047279B2 (ja) 2012-10-10
WO2008146372A1 (ja) 2008-12-04
US20100125385A1 (en) 2010-05-20
JPWO2008146372A1 (ja) 2010-08-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101037250B1 (ko) 차량용 조타 장치
JP5943151B2 (ja) モータ制御装置、これを使用した電動パワーステアリング装置および車両
CN107922001B (zh) 电动助力转向装置
US7130728B2 (en) Vehicle steering apparatus and method for controlling the same
US9914476B2 (en) Vehicle steering system
US20090032327A1 (en) Steering assisting system for vehicle
US8886411B2 (en) Power steering system
US10315688B2 (en) Vehicle steering device
EP3196096B1 (en) Electric power steering device
WO2020003506A1 (ja) 操舵装置
KR100827910B1 (ko) 차량용 조타장치
JP2017094935A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2003337006A (ja) レゾルバを用いた回転角度検出装置およびこの装置を用いた制御装置
WO2019016967A1 (ja) 操舵制御装置、電動パワーステアリング装置
JP6180959B2 (ja) 電動パワーステアリング装置、レゾルバ故障検出装置、レゾルバ故障検出方法
JP3517989B2 (ja) 車両の操舵装置
JPH06312668A (ja) 車両の後輪操舵装置
JP2018095222A (ja) 電動パワーステアリング装置
JP2001030932A (ja) フォークリフトの操舵制御装置

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140418

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150417

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160418

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20170421

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180503

Year of fee payment: 8