KR101224678B1

KR101224678B1 - 차량 조향 장치 및 차량 조향 장치의 제어 방법

Info

Publication number: KR101224678B1
Application number: KR1020107025220A
Authority: KR
Inventors: 마사하루 야마시타
Original assignee: 도요타 지도샤（주）
Priority date: 2008-05-12
Filing date: 2009-05-07
Publication date: 2013-01-21
Also published as: EP2285642A1; US8504247B2; CN102026862B; WO2009138837A1; KR20100134740A; CN102026862A; JP2009274475A; EP2285642B1; JP4631928B2; US20110066331A1

Abstract

주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출되면 보조 제어부 (61) 는 조향 토크 Tx 와 목표 전류 ias^* 가 서로 관련되어 있는 보조 맵의 특성을 원래의 보조 특성에서 이상시 보조 특성으로 전환시킨다. 그러므로, 조향 핸들 조작이 갑자기 무겁게 되고 그리 하여 운전자가 이상을 인식할 수 있게 된다. 그 후, 조향 토크에 대한 보조력이 부 전원 (50) 의 실제 충전량의 감소에 따라 더 저하되도록 이상시 보조 특성이 변경된다. 그러므로, 조향 핸들 조작이 점진적으로 더 무겁게 되고 그리하여 운전자는 이상이 더 진행되고 있음을 예상할 수 있게 된다.

Description

차량 조향 장치 및 차량 조향 장치의 제어 방법{STEERING DEVICE FOR VEHICLE AND CONTROL METHOD FOR STEERING DEVICE}

본 발명은 조향 핸들의 회전 조작을 위한 조향 보조력을 제공하기 위해 전동 모터를 구비하는 조향 장치 및 이 조향 장치의 제어 방법에 관한 것이다.

종래 기술에 따른 전동 파워 조향 장치는 조향 핸들의 회전 조작을 위한 조향 보조력을 제공하기 위해 전동 모터를 구비하고 또한 전동 모터의 통전을 제어하여 조향 보조력을 조정하게 된다. 이러한 전동 파워 조향 장치는 차량 장착 전원(electric power source) 장치로부터 소스 전력(source power) 공급을 받는다. 그러나, 상기 차량 장착 전원 장치에서 이상(異常)이 생기는 경우, 전동 파워 조향 장치는 전동 모터의 제어를 적절하게 수행할 수 없게 된다. 그러므로, 예컨대, 일본 공개특허공보 제 2005-343323(JP-A-2005-343323) 에서 제안된 전동 파워 조향 장치는, 차량 장착 전력 공급 장치의 전원 전압이 저하하여 제 1 기준값에 도달하면 전동 모터의 최대 구동 전류가 제한되고, 또한 상기 전원 전압이 제 2 기준값에 도달하면 모터 제어 출력 게인이 감소하며 전원 전압이 제 3 기준값에 도달하면 출력 억제 제어가 수행되는 구성을 채용하고 있다.

또한, 전동 모터에 소스 전력을 공급하는 전력 공급 장치가 두개의 전원으로 구성된 전동 파워 조향 장치가 예컨대 일본 공개특허공보 제 2007-91122 (JP-A-2007-91122) 에 소개되어 있다. 두개의 전원이 구비된 구성에서, 한쪽 전원이 고장나면 전동 모터는 다른 전원에 의해 여전히 구동되어 조향 보조력을 얻을 수 있다.

그러나, 두 전원 중 하나가 고장난 경우, 특별한 변경 등이 없이 다른 전원을 사용해서 전동 모터를 구동 및 제어할 수 있으면, 운전자는 전동 파워 조향 장치의 시스템 이상을 인식하기가 어려워진다. 예컨대, 경보 램프 등이 켜짐으로써 시스템 이상이 알려지더라도, 운전자는 가끔 이를 알지 못한다. 그러한 경우, 특별한 변경이 없이 다른 전원(정상인 전원)을 사용해서 전동 모터를 구동 및 제어한다면, 그 전원의 소스 전력 공급 능력은 급속히 저하되며, 또한 시스템은 조기에 멈추게 된다. 또한, 조향 보조가 갑자기 상실되어 운전자에게 상당한 위화감이 유발될 수 있다.

본 발명의 목적은, 한 전원의 이상이 발생되면 차량의 운전자가 조기에 그러한 이상을 인식할 수 있게 해주고, 또한 다른 전원으로부터의 소스 전력 공급을 좋게 유지하여 조향 보조가 수행될 수 있는 기간의 길이를 증가시킬 수 있는 차량 조향 장치 및 이 조향 장치의 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제 1 양태는, 조향 핸들의 조향 조작시 차량의 휠을 조향하는 조향 기구; 제 1 전원과 제 2 전원이 병렬로 서로 연결되어 있는 전력 공급 장치로부터 소스 전력 공급을 받으며, 또한 조향 핸들의 조향 조작을 보조하는 보조력을 발생시키는 전동 모터; 차량의 운전자에 의해 조향 핸들에 입력되는 조향 토크를 검출하는 조향 토크 검출 수단; 및 조향 토크와 보조력 사이의 관계가 적어도 조향 토크의 증가에 따라 보조력이 증가하게 되는 특성을 갖도록 설정된 보조 특성에 기초하여 전동 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 수단을 포함하는 차량 조향 장치에 관한 것이다. 이 차량 조향 장치는, 상기 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는지를 판정하는 제 1 전원 이상 검출 수단; 상기 제 2 전원의 전력 공급 능력을 검출하는 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단; 상기 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는 것으로 판정될 때 보조 특성을, 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급이 정상일 때를 위해 설정된 보조 특성에서, 조향 토크에 대한 보조력이 정상시를 위해 설정된 보조 특성에서 보다 낮게 설정되는 이상시 보조 특성으로 전환하는 보조 특성 전환 수단; 및 보조 특성이 상기 보조 특성 전환 수단에 의해 이상시 보조 특성으로 전환된 후에, 조향 토크에 대한 보조력이 제 2 전력 공급 능력 검출 수단에 의해 검출된 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 더 저하되도록 상기 이상시 보조 특성을 변경하는 보조 특성 변경 수단을 포함한다.

본 발명의 이 양태에 따른 조향 장치에서, 상기 제 1 전원은 전동 모터와 이 전동 모터 외의 다른 차량 장착 전기 부하에 소스 전력을 공급하는 주 전원일 수 있고, 상기 제 2 전원은, 제 1 전원이 출력하는 전력을 저장하고 또한 저장된 전력을 사용해서 전동 모터에 소스 전력을 공급하는 부 전원일 수 있다.

또한, 상기 양태에 따른 조향 장치에서, 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단은 제 2 전원의 충전량으로 부터 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력을 검출할 수 있다.

전술한 구성에 따르면, 상기 조향 토크 검출 수단은 조향 핸들에 입력되는 조향 토크를 검출하고, 모터 제어 수단은 보조 특성에 기초하여 전동 모터의 구동을 제어한다. 이 보조 특성에서, 조향 토크와 보조력 사이의 관계는 적어도 조향 토크의 증가에 따라 보조력이 증가하게 되는 특성을 갖도록 설정된다. 이 보조 특성은 예컨대 참조 맵이나 함수로서 저장될 수 있다. 그러므로, 운전자는 모터 제어 수단에 의한 전동 모터의 구동 제어로 조향 조작시에 보조를 좋게 받게 된다. 전동 모터는 제 1 전원과 제 2 전원이 병렬로 서로 연결되어 있는 전력 공급 장치로부터 소스 전력 공급을 받는다.

상기 제 1 전원의 소스 전력 공급 이상이 검출되면, 상기 보조 특성 전환 수단은 보조 특성을, 조향 토크에 대한 보조력이 제 1 전원의 소스 전력 공급이 정상일 때 보다 낮게 설정되는 이상시 보조 특성으로 전환시킨다. 그러므로, 이때 조향 토크에 대한 보조력이 갑자기 낮아질 수 있다. 그 결과, 운전자는 조향 핸들 조작이 갑자기 무겁게 되었음을 느끼고 그리 하여 조향 장치의 이상을 인식할 수 있게 된다.

제 1 전원의 소스 전력 공급 이상이 발생되면, 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력은 점진적으로 저하된다. 그러므로, 상기 보조 특성 변경 수단은, 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단에 의해 검출되는 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 조향 토크에 대한 보조력이 더 저하되도록 이상시 보조 특성을 변경하게 된다. 그러므로, 운전자에 의해 수행되는 조향 조작에 대해 얻어지는 보조력은 더 저하된다. 그 결과, 운전자는 조향 핸들 조작이 점진적으로 더 무겁게 되고 있음을 느끼고 그리 하여 조향 장치의 이상이 진행중임을 예상할 수 있다. 이 경우, 조향 핸들 조작이 무겁게 되지만, 제 2 전원의 전력 소비가 억제되므로 조향 보조는 긴 시간 동안 유지될 수 있다.

따라서, 전술한 구성에 따르면, 제 1 전원에서 이상이 발생하면 보조력이 갑자기 낮아질 수 있으므로, 운전자는 조향 장치의 이상을 인식할 수 있게 된다. 그런 후, 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 보조 특성이 변경되므로, 제 2 전원의 소스 전력 공급은 좋게 유지될 수 있으며, 또한 조향 보조가 가능한 기간이 길어질 수 있다. 또한, 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 조향 핸들 조작이 점진적으로 더 무겁게 되므로, 운전자는 조향 장치의 이상이 진행(악화)되고 있음을 예상할 수 있게 된다. 그러므로, 예컨대 조향 보조가 완전히 중단되더라도, 운전자는 놀라지 않을 것이다.

전술한 양태에 따른 조향 장치에서, 보조 특성 전환 수단에 의해 전환되는 이상시 보조 특성은 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단에 의해 검출되는 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력에 따른 보조 특성일 수 있다.

이 구성에 따르면, 제 2 전원의 소스 전력 공급의 유지가 더욱 적절히 수행될 수 있다. 이 경우, 이상시 보조 특성은, 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력이 높더라도 조향 토크에 대한 보조력이 제 1 전원의 소스 전력 공급이 정상인 시간 동안 보다 낮은 특성이므로, 운전자는 이상이 검출되면 제 1 전원의 소스 전력 공급 이상을 인식할 수 있게 된다.

전술한 양태에 따른 조향 장치에서, 상기 보조 특성은 조향 토크와 보조력 사이의 관계가 전동 모터의 목표 전류와 조향 토크에 기초하여 설정되는 특성일 수 있고, 상기 보조 특성 전환 수단은 목표 전류값에 대한 조향 토크의 값을 증가측으로 이동시켜 보조 특성을 이상시 보조 특성으로 전환시킬 수 있다.

전동 모터에 의해 발생되는 보조력은 전동 모터의 전류값으로 제어될 수 있다. 그러므로 이 발명에서, 보조 특성에서의 조향 토크와 전동 모터의 목표 전류값 사이의 관계는 목표 전류값이 조향 토크의 증가와 함께 증가하도록 설정된다. 제 1 전원의 소스 전력 공급 이상이 검출되면, 상기 보조 특성 전환 수단은 목표 전류값에 대한 조향 토크의 값을 증가측으로 이동시켜 보조 특성을 이상시 보조 특성으로 전환시킨다. 그러므로, 운전자가 조향 핸들에 입력하는 조향 토크에 대응하여 설정되는 목표 전류값은 소스 전력 공급이 정상일 때 보다 더 작아지게 된다. 다시 말하면, 보조력을 얻기 위해 운전자가 입력할 필요가 있는 조향 토크가 커지게 된다. 그 결과, 운전자는 조향 핸들 조작이 갑자기 무겁게 되었음을 느끼고 그리 하여 조향 장치의 이상을 인식할 수 있다.

전술한 양태에 따른 조향 장치에서, 상기 보조 특성 변경 수단은 목표 전류값에 대한 조향 토크의 값을 증가측으로 더 이동시켜 이상시 보조 특성을 변경할 수 있다.

이 구성에 따르면, 보조 특성이 보조 특성 전환 수단에 의해 이상시 보조 특성으로 전환된 후에, 보조 특성 변경 수단은, 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 보조 특성에서의 조향 토크와 목표 전류값 사이의 관계를 변경하여 목표 전류값에 대한 조향 토크의 값을 증가측으로 더 이동시킨다. 그 결과, 조향 토크에 대한 보조력은 더 저하된다. 그러므로, 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 조향 핸들 조작이 점진적으로 더 무겁게 되므로, 운전자는 조향 장치의 이상이 진행되고 있음을 예상할 수 있다. 그러므로, 조향 보조가 완전히 중단되더라도 운전자는 놀라지 않을 것이다. 또한, 제 2 전원의 전력 소비는 감소될 수 있으며, 조향 보조가 가능한 기간이 길어질 수 있다.

전술한 양태에 따른 조향 장치는 조향 핸들을 진동시키는 진동 액츄에이터와, 제 1 전원의 소스 전력 공급 이상이 제 1 전원 이상 검출 수단에 의해 검출되면 상기 진동 액츄에이터를 단속적으로 작동시키는 진동 제어 수단을 더 포함할 수 있다.

이 구성에 따르면, 조향 핸들을 진동시키는 진동 액츄에이터가 제공되고, 제 1 전원의 소스 전력 공급 이상이 검출되면 상기 진동 제어 수단은 상기 진동 액츄에이터를 단속적으로 작동시키게 된다. 그 결과, 운전자는 보조력의 저하 뿐만 아니라 조향 핸들의 진동으로도 이상을 신뢰적으로 인식할 수 있다.

전술한 양태에 따른 조향 장치는, 상기 제 2 전력 공급 능력 검출 수단에 의해 검출되는 제 2 전원의 전력 공급 능력의 저하에 따라 상기 진동 액츄에이터의 단속적인 작동에서의 작동 시간 비율을 증가시키고 또한 제 2 전원의 전력 공급 능력이 기준 레벨 아래로 되면 진동 액츄에이터를 연속 작동 상태에 있게 하는 진동 작동 시간 비율 제어 수단을 더 포함할 수 있다.

이 구성에 따르면, 상기 진동 작동 시간 비율 제어 수단은 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라, 진동 액츄에이터의 단속적인 작동에서의 작동 시간 비율, 즉 진동 작동이 수행되는 시간과 진동 작동이 정지되는 시간의 합에 대한, 진동 액츄에이터가 진동 작동을 수행하는 시간의 비율을 증가시킨다. 그리고, 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력이 기준 레벨 아래로 되면, 상기 진동 액츄에이터는 연속 작동 상태에 있게 된다. 그러므로, 본 발명에 따르면, 조향 핸들의 진동 시간의 비율이 보조력의 저하와 함께 증가하기 때문에, 운전자는 이상이 진행되고 있음을 쉽게 인식할 수 있게 된다. 또한, 진동은 단속적인 방식에서 연속적인 방식으로 전환되므로, 운전자는 조향 보조의 정지 시간이 가까워졌음을 예상할 수 있다.

전술한 양태에 따른 조향 장치는, 상기 제 2 전원의 전력 공급 능력이 기준 레벨 아래로 된 후 적어도 소정의 시간이 지나면 진동 액츄에이터의 작동과 전동 모터에 의한 보조력의 발생을 정지시키는 작동 정지 수단을 더 포함할 수 있다.

이 구성에 따르면, 진동 액츄에이터가 연속 작동 상태로 된 후 적어도 소정의 시간이 지나면, 상기 작동 정지 수단은 진동 액츄에이터의 작동과 전동 모터에 의한 보조력의 발생을 정지시킨다. 그 결과, 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하가 정지될 수 있다. 그러므로, 제 2 전원은 전력을 유지할 수 있게 된다.

전술한 양태에 따른 조향 장치에서, 상기 진동 액츄에이터는 전동 모터일 수 있고, 상기 진동 제어 수단은 조향 핸들이 진동하는 기간 동안에 전동 모터의 통전량을 진동적으로 변화시킬 수 있다.

이 구성에 따르면, 보조력을 발생시키는 전동 모터의 통전량을 진동적으로 변화시켜서 조향 핸들을 진동시킨다. 그러므로, 진동 전용의 액츄에이터를 제공할 필요가 거의 없으며, 그래서 비용 증가가 일어나지 않는다. 또한, 액츄에이터를 위한 설치 공간도 불필요하다.

전술한 양태에 따른 조향 장치는, 상기 제 1 전원의 출력 전압을 검출하는 전압 검출 수단과, 상기 제 2 전원의 출력 전류를 검출하는 전류 검출 수단을 더 포함할 수 있다. 이 조향 장치에서, 정상인 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급은 제 1 전원의 검출된 출력 전압이 소정의 값 이상인 상태일 수 있고, 제 1 전원의 검출된 출력 전압이 상기 소정의 값 아래일 때 상기 제 1 전원 이상 검출 수단은 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는 것으로 판정할 수 있다. 또한, 상기 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단은 제 2 전원의 검출된 출력 전류에 기초하여 제 2 전원의 충전량을 계산할 수 있다.

본 발명의 제 2 양태는, 조향 핸들의 조향 조작시 차량의 휠을 조향하는 조향 기구; 제 1 전원과 제 2 전원이 병렬로 서로 연결되어 있는 전력 공급 장치로부터 소스 전력 공급을 받으며, 또한 조향 핸들의 조향 조작을 보조하는 보조력을 발생시키는 전동 모터; 차량의 운전자에 의해 조향 핸들에 입력되는 조향 토크를 검출하는 조향 토크 검출 수단; 조향 토크와 보조력 사이의 관계가 적어도 조향 토크에 따라 보조력이 변하게 되는 특성을 갖도록 설정된 보조 특성에 기초하여 전동 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 수단을 포함하는 차량 조향 장치의 제어 방법에 관한 것이다. 본 제어 방법은 상기 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는지를 판정하는 단계; 제 2 전원의 전력 공급 능력을 검출하는 단계; 상기 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는 것으로 판정될 때 보조 특성을, 제 1 전원의 소스 전력 공급이 정상일 때를 위해 설정된 보조 특성에서, 조향 토크에 대한 보조력이 정상시를 위해 설정된 보조 특성에서 보다 낮게 설정되는 이상시 보조 특성으로 전환하는 단계; 및 보조 특성이 상기 보조 특성 전환 수단에 의해 이상시 보조 특성으로 전환된 후에, 조향 토크에 대한 보조력이 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단에 의해 검출된 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 더 저하되도록 상기 이상시 보조 특성을 변경하는 단계를 포함한다.

이 양태에 따른 제어 방법은 상기 제 1 전원의 출력 전압을 검출하는 단계와, 상기 제 2 전원의 출력 전류를 검출하는 단계를 더 포함할 수 있고, 정상인 제 1 전원으로부터의 전력 공급은 그 제 1 전원의 검출된 출력 전압이 소정의 값 이상인 상태일 수 있으며, 제 1 전원의 검출된 출력 전압이 상기 소정의 값 아래이면, 제 1 전원은 이상 전력 공급 상태인 것으로 판정될 수 있고, 제 2 전원의 전력 공급 능력은 그 제 2 전원의 검출된 출력 전류에 기초하여 검출될 수 있다.

본 발명의 전술한 또한 다른 목적, 특징 및 이점들은 첨부 도면을 참조로 하는 이하의 실시 형태에 대한 설명으로부터 명백히 알 수 있을 것이며, 동일한 번호는 동일한 요소를 나타낸다.

도 1 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 전동 파워 조향 장치의 개략적인 시스템 구성도이다.
도 2 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 조향 보조 제어 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 3 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 보조 맵을 나타내는 특성도이다.
도 4 는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 이동량 맵을 나타내는 특성도이다.
도 5 는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 보조 맵의 추이를 나타내는 특성도이다.
도 6 는 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 충방전 제어 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 7 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 실제 충전량 검출 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 8 은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 종료시 방전 제어 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 9 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 조향 보조 제어 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 10 은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 정지 타이밍 설정 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 11 은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 진동 타이밍 설정 루틴을 나타내는 흐름도이다.
도 12 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 진동 비율 맵을 나타내는 특성도이다.
도 13 은 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 진동 비율을 도시하는 그래프이다.
도 14 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 전원의 실제 충전량과 진동 비율의 추이를 나타내는 그래프이다.
도 15 는 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 진동 작동 중의 목표 전류의 변화를 나타내는 그래프이다.
도 16 는 본 발명의 전술한 실시 형태들 각각의 변형예에 따른 조향 보조 제어 루틴의 일부를 나타내는 흐름도이다.

본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 차량 조향 장치를 도면을 참조하여 설명할 것이다. 도 1 은 제 1 실시 형태로서 차량용 전동 파워 조향 장치의 개략적인 구성을 나타낸다.

이 전동 파워 조향 장치는 조향 핸들 (11) 의 조향 조작에 따라 조향 로드 휠을 조향하는 조향 기구 (10), 조향 보조 토크를 발생시키기 위해 상기 조향 기구 (10) 에 결합되어 있는 전동 모터 (20), 이 전동 모터 (20) 를 구동하는 모터 구동 회로 (30), 주 전원 (100) 의 출력 전압을 승압시켜 소스 전력을 모터 구동 회로 (30) 에 공급하는 승압 회로 (40), 승압 회로 (40) 와 모터 구동 회로 (30) 사이의 전원 공급 회로에 병렬로 연결된 부 전원 (50), 및 전동 모터 (20) 의 작동과 승압 회로 (40) 를 제어하는 전자 제어 유닛 (60) 을 주요부로서 포함한다. 전자 제어 유닛 (60) 은 본 발명의 제어 장치의 일예이다. 본 명세서에서, 복수의 실시 형태들을 설명할 것인데, 이들 실시 형태는 전자 제어 유닛 (60) 의 제어 처리에 있어서만 상이하고, 하드웨어 구성은 같다.

상기 조향 기구 (10) 는 조향 핸들 (11) 을 회전 조작하여 좌측 전방 휠 (FWL) 과 우측 전방 휠 (FWR)을 조향하는 기구이며 조향축 (12) 을 포함한다. 이 조향축은 그의 상단부에서 조향 핸들 (11) 에 연결되어 그 조향 핸들 (11) 과 일체적으로 회전하게 된다. 피니언 (13) 이 조향축 (12) 의 하단부에 연결되어 그 조향축과 일체적으로 회전한다. 상기 피니언 (13) 은 랙바 (14) 에 형성된 랙 치형부와 맞물리며, 따라서 랙바 (14) 와 함께 랙-피니언 기구를 형성한다. 좌우측 전방 휠 (FWL, FWR) 의 너클(미도시)이 타이 로드 (15L, 15R) 를 통해 랙바 (14) 의 두 단부에 조향가능하게 연결되어 있다. 조향축 (12) 이 그 자신의 축을 중심으로 회전함과 관련하여 랙바 (14) 가 그 자신의 축선 방향으로 변위함에 따라 상기 좌우측 전방 휠 (FWL, FWR) 은 좌우측으로 조향된다.

조향 보조를 위한 상기 전동 모터 (20) 는 랙바 (14) 에 결합되어 있다. 전동 모터 (20) 의 회전축은 볼 스크류 기구 (16) 를 통해 랙바 (14) 에 연결되어 기계적 동력을 전달할 수 있다. 상기 회전축이 회전하면 조향력이 상기 좌,우측 전방 휠 (FWL, FWR) 에 부여되어 조향 조작시 운전자를 도와 준다. 상기 볼 스크류 기구 (16) 는 감속기와 회전-선형 운동 변환기로서 기능하는데, 즉 전동 모터 (20) 의 회전 속도를 감소시켜 그 회전을 선형 운동으로 변환시키면서 전동 모터 (20) 의 운동을 랙바 (14) 에 전달하는 것이다.

상기 조향축 (12) 에는 조향 토크 센서 (21) 가 제공되어 있다. 이 조향 토크 센서 (21) 는 조향 핸들 (11) 의 회전 조작으로 인해 조향축 (12) 에 작용하는 조향 토크에 응하는 신호를 출력한다. 조향 토크 센서 (21) 에 의해 출력된 신호로 검출된 조향 토크의 값을 이하 조향 토크 Tx 라고 한다. 이 조향 토크 Tx 의 양, 음의 부호로 조향 핸들 (11) 의 조작 방향을 구별한다. 본 실시 형태에서, 조향 핸들 (11) 이 우측 방향으로 조향될 때 생기는 조향 토크 Tx 는 양의 값으로 나타나 있고, 조향 핸들 (11) 이 좌측 방향으로 조향될 때 발생되는 조향 토크 Tx 는 음의 값으로 나타나 있다. 그러므로, 아래에서 조향 토크 Tx 의 크기를 논할 때 그 절대값의 크기를 사용할 것이다. 상기 조향 토크 센서 (21) 는 본 발명에서 조향 토크 검출 수단의 일예이다.

상기 전동 모터 (20) 에는 회전각 센서 (22) 가 제공되어 있다. 이 회전각 센서 (22) 는 전동 모터 (20) 에 결합되어 있으며, 전동 모터 (20) 의 로터의 회전각 위치에 따른 검출 신호를 출력한다. 회전각 센서 (22) 에서 나온 검출 신호는 전동 모터 (20) 의 회전각과 회전 각속도를 계산하는데 사용된다. 또한, 전동 모터 (20) 의 회전각은 조향 핸들 (11) 의 조향각에 비례하며, 따라서 조향 핸들 (11) 의 조향각으로도 사용된다. 또한, 전동 모터 (20) 의 회전각의 시간 도함수인 회전 각속도는 조향 핸들 (11) 의 조향 각속도에 비례하며, 따라서 조향 핸들 (11) 의 조향 속도로서도 사용된다. 이하, 회전각 센서 (22) 의 출력 신호로부터 검출된 조향 핸들 (11) 의 조향각의 값을 조향각 θx 라고 하고, 이 조향각 θx 을 시간에 대해 미분하여 얻은 조향 각속도의 값을 조향 속도 ωx 라고 한다. 조향각 θx 값의 양, 음의 부호는 조향 핸들 (11) 의 중립 위치로부터 우측 방향 및 좌측 방향으로의 조향각을 각각 나타낸다. 본 실시 형태에서, 조향 핸들 (11) 의 중립 위치는 "0" 으로 나타나 있으며, 중립 위치로부터 우측 방향으로의 조향각은 양의 값으로 나타나 있고, 중립 위치로부터 좌측 방향으로의 조향각은 음의 값으로 나타나 있다.

상기 모터 구동 회로 (30) 는 각기 MOSFET 로 만들어진 6개의 스위칭 요소 (31∼36) 로 구성된 3상 인버터 회로이다. 구체적으로, 제 1 스위칭 요소 (31) 와 제 2 스위칭 요소 (32) 를 직렬로 연결하여 형성된 회로, 제 3 스위칭 요소 (33) 와 제 4 스위칭 요소 (34) 를 직렬로 연결하여 형성된 회로, 제 5 스위칭 요소 (35) 와 제 6 스위칭 요소 (36) 를 직렬로 연결하여 형성된 회로가 병렬로 서로 연결되어 있고, 전원 공급 라인 (37) 이 각 직렬 회로의 두 스위칭 요소 (31-32, 33-34, 35-36) 사이의 라인에서 인출되어 있다.

상기 모터 구동 회로 (30) 에서 전동 모터 (20) 까지 이어진 전원 공급 라인 (37) 에는 전류 센서 (38) 가 있다. 이 전류 센서 (38) 는 각각의 상(phase)에 대해 개별적으로 흐르는 전류를 검출(측정)하여, 검출된 전류값에 대응하는 검출 신호를 전자 제어 유닛 (60) 에 출력하게 된다. 이하, 측정된 전류값을 모터 전류 iuvw 라고 한다. 또한, 이 전류 센서 (38) 를 모터 전류 센서 (38) 라고 할 것이다.

상기 스위칭 요소 (31∼36) 각각에 있어서 그의 게이트는 전자 제어 유닛 (60) 의 보조 제어부 (61)(후술함)에 연결되어 있고, 듀티비는 이 보조 제어부 (61) 에서 주어지는 PWM 제어 신호로 제어된다. 결과적으로, 전동 모터 (20) 의 구동 전압은 목표 전압으로 조정된다. 또한, 선도에서 회로 기호로 나타낸 바와 같이, 스위칭 요소 (31∼36) 를 구성하는 각각의 MOSFET 는 그 구조의 일부로서 기생 다이오드를 갖고 있다.

다음, 전동 파워 조향 장치의 전원 공급 시스템을 설명한다. 전동 파워 조향 장치의 전원 장치는 주 전원 (100), 주 전원 (100) 의 출력 전압을 증대시키는 승압 회로 (40), 승압 회로 (40) 와 모터 구동 회로 (30) 사이에서 이들과 병렬로 연결된 부 전원 (50), 및 전자 제어 유닛 (60) 에 제공되어 있고 승압 회로 (40) 에 의해 승압되는 전압을 제어하는 전원 제어부 (62) 를 포함한다.

상기 주 전원 (100) 은, 12V 의 정격 출력 전압을 갖는 일반적인 차량 장착 배터리인 주 배터리 (101) 와 엔진의 회전으로 전기를 발생시키며 14V 의 정격 출력 전압을 갖는 얼터네이터 (102) 를 병렬로 연결하여 구성된다. 그러므로, 주 전원 (100) 은 14V 시스템의 차량 장착 전원을 구성한다.

상기 주 전원 (100) 은 소스 전력을 전동 파워 조향 장치 뿐만 아니라 헤드라이트 등의 다른 차량 장착 전기 부하에도 공급한다. 전원 공급원 라인 (103) 이 주 배터리 (101) 의 전원 단자(양의 단자) 에 연결되어 있고, 접지 라인 (111) 이 그의 접지 단자에 연결되어 있다. 주 전원 (100) 은 본 발명의 제 1 전원의 일예이다.

전원 공급원 라인 (103) 은 제어계 전원 라인 (104) 과 구동계 전원 라인 (105) 으로 분기되어 있다. 제어계 전원 라인 (104) 은 소스 전력을 전자 제어 유닛 (60) 에만 공급하는 전원 라인으로서 기능한다. 구동계 전원 라인 (105) 은 소스 전력을 모터 구동 회로 (30) 와 전자 제어 유닛 (60) 모두에 공급하는 전원 라인으로서 기능한다.

점화 스위치 (106) 가 제어계 전원 라인 (104) 에 연결되어 있다. 전원 릴레이 (107) 가 구동계 전원 라인 (105) 에 연결되어 있다. 이 전원 릴레이 (107) 는 전자 제어 유닛 (60) 의 보조 제어부 (61) 에서 주어지는 제어 신호에 의해 온(ON) 되어, 전동 모터 (20) 를 위한 전력 공급 회로를 형성한다. 제어계 전원 라인 (104) 은 전자 제어 유닛 (60) 의 전원 양의 단자에 연결되어 있고, 점화 스위치 (106) 의 부하측(전자 제어 유닛 (60) 측) 에 있는 중간부에서 다이오드 (108) 를 갖고 있다. 이 다이오드 (108) 는 역류 방지 요소인데, 이 요소의 캐소드는 전자 제어 유닛 (60) 측에 제공되어 있고 애노드는 주 전원 (100) 측에 제공되어 있으며, 상기 역류 방지 요소는 전류가 전원 공급 방향으로만 흐르도록 허용한다.

구동계 전원 라인 (105) 으로부터 연결 라인 (109) 이 분기되어 있는데. 이 연결 라인은 전원 릴레이 (107) 의 부하측에서 제어계 전원 라인 (104) 에 연결되어 있다. 연결 라인 (109) 은 다이오드 (108) 가 제어계 전원 라인 (104) 에 연결되는 연결 지점의 전자 제어 유닛 (60) 측에 연결되어 있다. 게다가, 다이오드 (110) 가 연결 라인 (109) 에 연결되어 있다. 이 다이오드 (110) 의 캐소드는 제어계 전원 라인 (104) 측에 연결되어 있고 그의 애노드는 구동계 전원 라인 (105) 측에 연결되어 있다. 따라서, 구동계 전원 라인 (105) 으로부터 소스 전력이 연결 라인 (109) 을 통해 제어계 전원 라인 (104) 에 공급되지만, 제어계 전원 라인 (104) 으로부터 구동계 전원 라인 (105) 으로는 공급될 수 없는 회로 구조가 형성된다. 구동계 전원 라인 (105) 과 접지 라인 (111) 은 승압 회로 (40) 에 연결되어 있다. 또한, 접지 라인 (111) 은 전자 제어 유닛 (60) 의 접지 단자에도 연결되어 있다.

전압 센서 (51) 가 승압 회로 (40) 와 전원 릴레이 (107) 사이에서 구동 계 전원 라인 (105) 에 제공되어 있다. 이 전압 센서 (51) 는 주 전원 (100) 으로부터 소스 전력을 전동 모터 (20) 에 공급할 수 없는 상황을 검출하기 위해 제공되는 것이다. 전압 센서 (51) 는 구동계 전원 라인 (105) 과 접지 라인 (111) 사이의 전압을 검출(측정)하고, 검출 신호를 전원 제어부 (62) 에 또한 이 전원 제어부 (62) 를 거쳐 보조 제어부 (61) 에 출력하게 된다. 이하, 이 전압 센서 (51) 를 제 1 전압 센서 (51) 라고 하고, 이에 의해 검출된 전압값을 주 전원 전압 v1 이라고 한다.

상기 승압 회로 (40) 는, 구동계 전원 라인 (105) 과 접지 라인 (111) 사이에 제공된 캐패시터 (41), 이 캐패시터 (41) 의 연결 지점의 부하측에서 구동계 전원 라인 (105) 에 직렬로 연결된 승압 코일 (42), 이 승압 코일 (42) 의 부하측의 구동계 전원 라인 (105) 과 접지 라인 (111) 사이에 연결된 제 1 승압 스위칭 요소 (43), 제 1 승압 스위칭 요소 (43) 의 연결 지점의 부하측의 구동계 전원 라인 (105) 에 직렬로 연결된 제 2 승압 스위칭 요소 (44), 및 제 2 승압 스위칭 요소 (44) 의 부하측의 구동계 전원 라인 (105) 과 접지 라인 (111) 사이에 연결된 캐패시터 (45) 로 구성되어 있다. 승압 전원 라인 (112) 이 승압 회로 (40) 의 이차측에 연결되어 있다.

본 실시 형태에서, 승압 스위칭 요소 (43, 44) 는 MOSFET 이다. 그러나, 다른 종류의 스위칭 요소도 승압 스위칭 요소 (43, 44) 로서 사용될 수 있다. 게다가, 선도에서 회로 기호로 나타낸 바와 같이, 승압 스위칭 요소 (43, 44) 를 구성하는 각각의 MOSFET 는 그 구조의 일부로서 기생 다이오드를 갖는다.

승압 회로 (40) 에 있어서, 승압은 전자 제어 유닛 (60) 의 전원 제어부 (62) 에 의해 제어된다. 이 전원 제어부 (62) 는 소정 주파수의 펄스 신호를 제 1, 2 승압 스위칭 요소 (43, 44) 의 게이트에 출력하여 두 스위칭 요소 (43, 44) 를 ON/OFF 하게 되며, 따라서 주 전원 (100) 에서 공급되는 소스 전력은 승압되며 또한 소정의 출력 전압이 승압 전원 라인 (112) 에서 발생된다. 이 경우, 제 1, 2 승압 스위칭 요소 (43, 44) 는 그들의 온-오프 작용이 서로 반대가 되도록 제어된다. 승압 회로 (40) 에서 작동시 제 1 승압 스위칭 요소 (43) 는 온으로 되고 제 2 승압 스위칭 요소 (44) 는 오프로 되어, 짧은 시간 동안에만 승압 코일 (42) 에 전류가 흘러 전력이 그 승압 코일 (42) 에 축적되고, 그런 다음에 즉시 제 1 승압 스위칭 요소 (43) 가 오프로 되고 제 2 승압 스위칭 요소 (44) 는 온으로 되어 승압 코일 (42) 에 축적된 전력이 출력된다.

제 2 승압 스위칭 요소 (44) 의 출력 전압은 캐패시터 (45) 에 의해 평활해진다. 그러므로, 안정된 승압 소스 전력이 승압 전원 라인 (112) 에서 출력된다. 이 경우, 다른 주파수를 갖는 복수의 캐패시터를 병렬로 연결하여 평활 특성을 개선할 수도 있다. 또한, 승압 회로 (40) 의 입력측에 제공된 캐패시터 (41) 는 노이즈를 제거하게 되는데, 그렇지 않으면 이 노이즈는 주 전원 (100) 측으로 가게 될 것이다.

상기 승압 회로 (40) 의 승압 전압 (출력 전압) 은 제 1, 2 승압 스위칭 요소 (43, 44) 의 듀티비 제어(PWM 제어)로 예컨대 20V ∼ 50V 의 범위로 조정될 수 있다. 또한, 승압 회로 (40) 로서 범용 DC-DC 변환기를 사용할 수도 있다.

승압 전원 라인 (112) 은 승압 구동 라인 (113) 과 충방전 라인 (114) 으로 분기된다. 승압 구동 라인 (113) 은 모터 구동 회로 (30) 의 전원 입력부에 연결되어 있다. 상기 충방전 라인 (114) 은 부 전원 (50) 의 양의 단자에 연결되어 있다.

상기 부 전원 (50) 은 승압 회로 (40) 에서 입력된 전력을 저장하는 전기 저장 장치로서, 이 장치는 모터 구동 회로 (30) 가 다량의 전력을 필요로 할 때 그 모터 구동 회로 (30) 에 소스 전력을 공급하여 주 전원 (100) 을 보조하게 된다. 또한, 주 전원 (100) 이 고장 났을 때(소스 전력 공급 능력을 상실했을 때), 상기 부 전원 (50) 을 사용하여 모터 구동 회로 (30) 에 소스 전력을 단독으로 공급하게 된다. 그러므로, 부 전원 (50) 은, 승압 회로 (40) 의 승압에 대응하는 전압이 유지될 수 있도록 복수의 전기 저장 셀을 직렬로 연결하여 구성된다. 부 전원 (50) 의 접지 단자는 접지 라인 (111) 에 연결되어 있다. 이 부 전원으로서 예컨대 캐패시터(전기적 이중층 캐패시터)를 사용할 수도 있다. 상기 부 전원 (50) 은 본 발명의 제 2 전원의 일예이다.

상기 부 전원 (50) 은 전자 제어 유닛 (60) 에도 소스 전력을 공급한다. 주 전원 (100) 에서 전자 제어 유닛 (60) 으로의 소스 전력 공급이 잘 수행되지 못할 때는 주 전원 (100) 대신에 부 전원 (50) 이 전자 제어 유닛 (60) 에 소스 전력을 공급한다. 또한, 전자 제어 유닛 (60) 은 부 전원 (50) 에서 공급되는 소스 전력의 전압을 낮추는 강압 회로(DC/DC 변환기(미도시))를 갖고 있는데, 이 회로는 전력 수용부에 내장되어 있다. 이 강압 회로를 사용하여 전자 제어 유닛 (60) 은 전압을 적절한 전압으로 조정한다.

전압 센서 (52) 가 승압 회로 (40) 의 출력측에 제공되어 있다. 이 전압 센서 (52) 는 승압 전원 라인 (112) 과 접지 라인 (111) 사이의 전압을 검출하며, 검출값에 따른 신호를 전원 제어부 (62) 에 출력한다. 이 회로 구성에서, 승압 전원 라인 (112) 과 충방전 라인 (114) 이 연결되어 있으므로, 상기 전압 센서 (52) 에 의해 측정된 측정값은 승압 회로 (40) 의 출력 전압 (승압 전압) 과 부 전원 (50) 의 출력 전압 (전원 전압) 중에서 더 높은 전압값이다. 이하, 상기 전압 센서 (52) 를 제 2 전압 센서 (52) 라 하고, 그에 의해 검출된 전압값을 출력 전원 전압 v2 라고 한다.

상기 승압 구동 라인 (113) 에는 모터 구동 회로 (30) 에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서 (54) 가 제공되어 있다. 이 전류 센서 (54) 는 전자 제어 유닛 (60) 의 전원 제어부 (62) 에 연결되어 있고, 측정된 값을 나타내는 신호를 전원 제어부 (62) 에 출력한다. 이하, 이 전류 센서 (54) 를 출력 전류 센서 (54) 라고 하며 그에 의해 검출된 전류값을 출력 전류 i2 라고 한다.

또한, 상기 충방전 라인 (114) 에는 부 전원 (50) 에 흐르는 전류를 검출하는 전류 센서 (53) 가 제공되어 있다. 이 전류 센서 (53) 는 전자 제어 유닛 (60) 의 전원 제어부 (62) 에 연결되어 있고, 측정된 충방전 전류 isub 를 나타내는 신호를 전원 제어부 (62) 에 출력하게 된다. 전류 센서 (53) 는 전류의 방향을 구별하는데, 즉 승압 회로 (40) 에서 부 전원 (50) 으로 흐르는 충전 전류와, 부 전원 (50) 에서 모터 구동 회로 (30) 로 흐르는 방전 전류를 구별하며, 이들 전류의 크기를 측정한다. 충방전 전류 isub 는 충전 전류로 흐를 때는 양의 값으로 나타나고 방전 전류로 흐를 때는 음의 값으로 나타난다. 이하, 상기 전류 센서 (53) 를 부 전원 전류 센서 (53) 라고 하며 그에 의해 검출된 전류값을 부 전원 전류 isub 라고 한다. 부 전원 전류 센서 (53) 는 본 발명에서 전류 검출 수단의 일예이다.

상기 전자 제어 유닛 (60) 은 내장형 메모리 등을 갖는 마이크로컴퓨터를 주요부로서 갖고 있다. 전자 제어 유닛 (60) 의 기능은 대략 보조 제어부 (61) 와 전원 제어부 (62) 로 나뉜다. 보조 제어부 (61) 는 조향 토크 센서 (21), 회전각 센서 (22), 모터 전류 센서 (38) 및 차속 센서 (23) 에 연결되어 있고, 조향 토크 Tx, 조향각 θx, 모터 전류 iuvw, 및 차속 Vx 을 나타내는 센서 신호의 입력을 받는다. 상기 보조 제어부 (61) 는 이들 센서 신호에 기초하여 모터 구동 회로 (30) 에 PWM 제어 신호를 출력하여, 전동 모터 (20) 의 구동을 제어하고 따라서 조향 조작시 운전자를 보조해 준다.

전원 제어부 (62) 는 승압 회로 (40) 의 승압 제어를 수행하여 부 전원 (50) 의 충전과 방전을 제어한다. 전원 제어부 (62) 는 제 1 전압 센서 (51), 제 2 전압 센서 (52), 충방전 전류 센서 (53) 및 출력 전류 센서 (54) 에 연결되어 있고, 주 전원 전압 v1, 출력 전원 전압 v2, 실제 충방전 전류 isub 및 출력 전류 i2 를 나타내는 센서 신호의 입력을 받는다. 이들 센서 신호에 기초하여 전원 제어부 (62) 는 승압 회로 (40) 에 PWM 제어 신호를 출력하고, 따라서 부 전원 (50) 의 충전 상태가 목표 충전 상태에 이르게 된다. 승압 회로 (40) 는 입력된 PWM 제어 신호에 따라 제 1, 2 승압 스위칭 요소 (43, 44) 의 듀티비를 제어하여 상기 회로 (40) 의 승압 전압, 즉 출력 전압을 변경한다. 또한, 전원 제어부 (62) 는 주 전원 (100) 의 고장이 검출되면 승압 회로 (40) 의 승압 작동을 중단시킨다.

일반적으로, 전동 파워 조향 장치는 후술하는 조향 보조 제어에서 알 수 있듯이, 정적 조향 조작시에 또는 저 차속에서 조향 핸들을 조작할 때에 다량의 전력을 필요로 한다. 그러나, 일시적인 다량의 전력 소비를 위해 주 전원 (100) 의 용량을 증가시키는 것은 바람직하지 않다. 그러므로, 이 실시 형태의 전동 파워 조향 장치는, 주 전원 (100) 의 용량 증가 대신에, 일시적인 다량의 전력 소비시에 소스 전력 공급을 보충해주는 부 전원 (50) 을 갖추고 있다. 또한, 전동 모터 (20) 를 효율적으로 구동시키기 위해, 승압 회로 (40) 를 포함하고 승압 전력을 모터 구동 회로 (30) 와 부 전원 (50) 에 공급하는 시스템이 구성되어 있다.

그런데, 주 전원 (100) 으로부터의 소스 전력을 전동 모터 (20) 에 공급하지 못할 수가 있다. 이러한 사태의 원인의 예를 들면, 전원 릴레이 (107) 의 고장, 구동계 전원 라인 (105) 의 단선, 전원 라인의 불량한 커넥터 접속 등이 있다. 이러한 경우, 이 실시 형태의 전동 파워 조향 장치는 부 전원 (50) 만을 사용해서 조향 보조 제어를 어느 정도 수행할 수 있다. 그러나, 부 전원 (50) 으로부터 공급될 수 있는 전력량에는 한계가 있다. 일반적으로, 전원 이상시에, 경보등 등과 같은 경보 장치가 작동하게 된다. 그러나, 그러한 경보만으로는 운전자가 그것을 인식하는데 가끔 충분하지 않다. 그러한 경우, 부 전원 (50) 의 충전량은, 제어 시스템이 정지하고 조향 보조가 갑자기 이루어지지 않을 때까지 저하하게 되는데, 이는 운전자에게 상당한 위화감을 유발한다.

그러므로, 이 실시 형태에서, 전동 파워 조향 장치에 이상이 있음을 운전자가 인식할 수 있도록 조향 보조 제어는 주 전원 (100) 이 정상인지 아니면 이상이 있는지에 따라 전환되며, 전동 모터 (20) 의 전력 소비량을 제한하여 부 전원 (50) 으로부터의 소스 전력 공급을 좋게 유지하며 또한 조향 보조가 가능한 기간의 길이를 최대화한다.

여기서, 전자 제어 유닛 (60) 의 보조 제어부 (61) 가 수행하는 조향 보조 제어 처리에 대해 설명할 것이다. 도 2 는 보조 제어부 (61) 가 실행하게 되는 조향 보조 제어 루틴을 나타낸다. 이 조향 보조 제어 루틴은 전자 제어 유닛 (60) 의 ROM 내부에 제어 프로그램으로서 저장되며, 점화 스위치 (106) 가 온으로 되면 시작되고 소정의 짧은 사이클 주기로 반복적으로 실행된다.

상기 제어 루틴이 시작되면, 보조 제어부 (61) 는 단계 S11 에서, 차속 센서 (23) 가 검출한 차속 Vx 과 조향 토크 센서 (21) 가 검출한 조향 토크 Tx 를 읽는다.

이어서 단계 S12 에서, 보조 제어부 (61) 는 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급에 이상이 있는지를 진단하게 된다. 이 실시 형태에서, 보조 제어부 (61) 는 제 1 전압 센서 (51) 에 의해 검출된 주 전원 전압 v1 을 전원 제어부 (62) 를 통해 읽고, 주 전원 전압 v1 이 주 전원 이상 판정 전압 vref 미만인지를 판정하게 된다. 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상은 주 전원 (100) 으로부터 소스 전력이 모터 구동 회로 (30) 에 공급될 수 없는 상태 또는 소스 전력 공급이 정상적으로 수행될 수 없는 상태를 말한다. 이러한 이상의 원인의 예를 들면, 전원 릴레이 (107) 의 고장, 구동계 전원 라인 (105) 의 단선, 전원 라인의 불량한 커넥터 접속 등이 있다. 그러므로, 주 전원 이상 판정 전압 vref 가 정상 상태 동안에 검출되지 않는 낮은 값으로 미리 설정되면, 주 전원 전압 v1 이 주 전원 이상 판정 전압 vref 미만일 때는 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 존재하는 것으로 판정할 수 있다. 단계 S12 의 처리를 수행하는 보조 제어부 (61) 의 기능부는 본 발명에서 제 1 전원 이상 검출 수단의 일예이고, 제 1 전압 센서 (51) 는 본 발명에서 전압 검출 수단의 일예이다.

또한, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상의 존재를 판정하기 위해 얼터네이터 (102) 의 이상 검출이 OR 조건으로 추가될 수 있다. 즉, 주 전원 전압 v1 의 이상과 얼터네이터 (102) 의 이상 중 적어도 하나가 검출되면, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 존재하는 것으로 판정된다. 얼터네이터 (102) 는 필드 코일에 흐르는 전류의 양을 조절해서 발생 전압을 조절하게 된다. 그러므로, 얼터네이터 (102) 의 이상은 예컨대 필드 코일의 단선을 검출하여 검출될 수 있다.

이어서 단계 S13 에서, 보조 제어부 (61) 는 주 전원 (100) 의 진단 결과를 참조한다. 소스 전력 공급 이상이 존재하지 않으면 (S13 에서 아니오), 처리는 단계 S14 로 진행한다. 소스 전력 공급 이상이 존재하면 (S13 에서 예), 처리는 단계 S18 로 진행한다. 먼저 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 존재하지 않는 경우와 관련하여 설명할 것이다.

주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 존재하지 않는 것으로 판정되면, 보조 제어부 (61) 는 단계 S14 에서 보조 맵을 사용해서 목표 전류값 ias^*를 계산한다. 이 보조 맵은 차속 Vx 과 조향 토크 Tx 에 기초하여 전동 모터 (20) 의 목표 전류값 ias^* 를 설정하기 위한 참조 맵으로, 전자 제어 유닛 (60) 의 메모리에 저장된다. 이 보조 맵에서, 도 3 에서 보는 바와 같이, 조향 토크 Tx 의 증가와 함께 보조력이 증가하도록 조향 토크 Tx 와 목표 전류값 ias^*사이의 관계가 설정된다. 이 예에서 조향 토크 Tx 와 목표 전류값 ias^*사이의 관계는 차속 Vx 에 따라서도 변하며, 목표 전류값 ias^* 은 차속 Vx 이 낮아질 수록 더 크게 되는 값으로 설정된다. 이 보조 맵에서, 조향 토크 Tx 가 제로이면, 목표 전류값 ias^* 은 제로로 설정된다. 또한, 목표 전류값 ias^*은 조향 토크 Tx 의 증가에 따라 제로에서 증가하도록 설정된다. 또한, 고 조향 토크 Tx 의 영역에서 목표 전류값 ias^*은 조향 토크 Tx 의 증가에 상관없이 상한 전류값 이하로 제한된다.

이 보조 맵은 조향 토크와 보조력(목표 전류값) 사이의 관계가 설정되는 보조 특성의 일예이다. 또한, 도 3 에 도시된 보조 맵은 우측 방향의 조향 토크 Tx 에 대한 목표 전류값 ias^*의 특성을 나타낸다. 좌측 방향의 특성에 대해서는, 방향만 반대이고, 절대값에 있어서는 도 3 에 나타난 특성과 차이가 없다. 이하, 목표 전류값 ias^* 을 목표 전류 ias^* 라고 한다.

전술한 바와 같이 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 존재하면 보조 맵의 특성이 전환된다. 그러므로, 정상 상태에서의 주 전원 (100) 의 특성(도 3 에 나타난 특성) 을 원래의 보조 특성이라고 한다.

또한, 목표 전류 ias^* 는 전동 모터 (20) 의 목표 토크에 대응한다. 그러므로, 목표 전류 ias^* 의 계산시에 조향각 θx, 조향 속도 ωx 등에 기초하여 보상 토크를 가미하기 위해, 목표 전류 ias* 를 대응 양으로 보정할 수 있다. 예컨대, 목표 전류 ias^*는, 기본 위치쪽으로 향하는 조향축 (12) 의 복귀력(조향각 θx 에 비례하여 증가함) 과 조향축 (12) 의 회전에 대한 저항력에 대응하는 백(back) 토크(조향 속도 ωx 에 비례하여 증가함) 의 합인 보상 토크에 대응하는 양을 고려한 목표값으로 보정될 수 있다. 이 계산을 위해, 회전각 센서 (22) 에 의해 검출된 전동 모터 (20) 의 회전각(조향 핸들 (11) 의 조향각 θx 에 대응함)이 입력된다. 또한, 조향 속도 ωx 는 조향 핸들 (11) 의 조향각 θx 를 시간에 대해 미분하여 구해진다.

다음, 단계 S15 에서, 보조 제어부 (61) 는 전동 모터 (20) 에 흐르는 모터 전류 iuvw 를 모터 전류 센서 (38) 로부터 읽는다. 이어서, 단계 S16 에서 보조 제어부 (61) 는 계산된 목표 전류 ias* 와 이 모터 전류 iuvw 의 편차 △i 를 계산하고, 이 편차 △i 에 기초하여 PI 제어(비례 적분 제어) 로 지령 전압 v* 를 계산한다.

그리고 나서, 단계 S17 에서, 보조 제어부 (61) 는 상기 지령 전압 v* 에 응하는 PWM 제어 신호를 모터 구동 회로 (30) 에 출력하게 된다. 그 후, 보조 제어부 (61) 는 제어 루틴을 일시적으로 끝낸다. 이 제어 루틴은 소정의 짧은 사이클 주기로 반복적으로 실행된다. 그러므로, 운전자의 조향 조작에 따른 소망하는 조향 보조력이 얻어지도록, 상기 제어 루틴의 실행을 통해 모터 구동 회로 (30) 의 스위칭 요소 (31∼36) 의 듀티비를 조정하여 전동 모터 (20) 의 구동을 제어한다. 보조 제어부 (61) 와 모터 구동 회로 (30) 는 본 발명에서 모터 제어 수단의 예이다.

또한, 전동 모터 (20) 의 상기 피드백 제어는 2상 d-q 축 좌표계로 표현되는 벡터 제어로 수행되며, 이 좌표계에서 q 축은 전동 모터 (20) 의 회전 방향을 나타내고 d 축은 그 회전 방향에 직교하는 방향을 나타낸다. 그러므로, 상기 보조 제어부 (61) 에는, 모터 전류 센서 (38) 에 의해 검출된 3상 모터 전류 iuvw 를 d-q 축 좌표계의 값으로 변환시키는 3상/2상 좌표 변환기(미도시)가 구비되어 있다. 이 3상/2상 좌표 변환기를 사용해서 보조 제어부 (61) 는 모터 전류 iuvw 를 d-축 전류 id 와 q-축 전류 iq 로 변환시킨다. 또한, 상기 목표 전류 ias^*의 설정시에도, 보조 제어부 (61) 는 d-q 축 좌표계에서의 목표 전류 (Id^*,Iq^*) 를 계산한다. 이 경우, 전동 모터 (20) 가 토크를 발생시키도록 하는 q-축 전류는 보조 맵으로부터 목표 전류 ias^* 로 설정된다. 또한, 편차 (Id^*-Id, Iq^*-Iq) 에 대응하는 3상 전압 지령값(지령 전압 v^*) 을 계산하기 위해, 상기 보조 제어부 (61) 에는 2상/3상 좌표 변환부(미도시)가 구비되어 있다. 이 2상/3상 좌표 변환부를 사용해서 보조 제어부 (61) 는 3상 지령 전압 v^* 을 계산한다.

이 실시 형태에서, 설명을 쉽고 간단히 하기 위해, d-q 축 좌표계에서의 표현은 사용하지 않으며, 또한 목표 전류는 간단히 ias^*로 나타내고, 모터 전류 센서 (38) 에 의해 검출되는 모터 전류는 iuvw 로 나타낸다.

도 2 에 나타난 조향 보조 제어의 흐름도를 다시 참조하면, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 존재하는 경우에 수행되는 처리를 설명할 것이다. 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 존재하는 것으로 보조 제어부 (61) 가 판정하면 (S13 에서 예), 그 보조 제어부 (61) 는 단계 S18 에서 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 를 검출한다. 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 는 부 전원 (50) 에 저장되는 충전량을 나타내며, 후술하는 실제 충전량 검출 루틴에 의해 연속적으로 검출된다. 그러므로, 단계 S18 의 처리는, 전원 제어부 (62) 에 의해 실행되는 실제 충전량 검출 루틴에 의해 검출되는 실제 충전량 Jx 를 읽는 처리이다. 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 는 부 전원 (50) 의 소스 전력 공급 능력을 나타낸다. 그러므로, 단계 S18 를 실행하는 보조 제어부 (61) 의 기능부와 후술하는 실제 충전량 검출 루틴을 실행하는 전원 제어부 (62) 의 기능부는 본 발명에서 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단의 예이다.

이어서 단계 S19 에서, 보조 제어부 (61) 는 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 에 기초하여 특성 이동량 △Tx 를 계산한다. 이 특성 이동량 △Tx 는 이동량 맵을 사용해서 계산된다. 이 이동량 맵에서, 도 4 에서 보는 바와 같이, 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 와 특성 이동량 △Tx 사이의 관계가 설정된다. 상기 이동량 맵은 전자 제어 유닛 (60) 의 메모리에 저장된다. 특성 이동량 △Tx 에 관해서는, 실제 충전량 Jx 가 기준 충전량 J1 이상인 경우에상기 이동량 맵에서 보는 바와 같이 고정 특성 이동량 △T1 (＞0) 이 설정된다. 실제 충전량 Jx 가 기준 충전량 J1 미만인 경우에는 특성 이동량 △Tx 는 실제 충전량 Jx 의 감소와 함께 증가하도록 설정된다. 또한, 기준 충전량 J1 은 후술하는 목표 충전량 J^* 보다 작은 값으로 설정된다.

이어서 단계 S20 에서, 보조 제어부 (61) 는 특성 이동량 △Tx 를 사용해서 도 3 에 나타난 보조 맵의 보조 특성을 원래의 보조 특성에서 이상시 보조 특성으로 전환한다. 상기 이상시 보조 특성은 도 5 의 보조 맵에서 보는 바와 같이, 원래의 보조 특성으로터 조향 토크 Tx 를 증가측으로(화살표로 나타낸 방향으로) 특성 이동량 △Tx 만큼 이동시켜서 얻어지는 특성이다. 이상시 보조 특성은 보조 맵에서의 목표 전류 ias^* 에 대한 조향 토크 Tx 의 값을 증가측으로 특성 이동량 △Tx 만큼 이동시켜서 얻어지는 특성이다. 이 경우, 목표 전류 ias^*가 제로로 설정되는 토크 영역은 보조 맵의 원점으로부터 조향 토크 Tx 의 이동량 만큼 확장된다. 원래의 보조 특성이란, 주 전원 (100) 이 정상일 때 사용되는 보조 특성을 말한다.

또한, 본 실시 형태에서 원래의 보조 특성은 차속 Vx 에 따라 설정되며, 따라서 이상시 보조 특성 또한 차속 Vx 에 따라 설정된다. 그러므로, 도 5 에 나타난 보조 맵에는, 소정 차속 Vx 에서의 원래의 보조 특성과 특성 이동량에 따라 변경되는 동일한 차속 Vx 에서의 이상시 보조 특성이 중첩되어 나타나 있다.

이어서 단계 S21 에서, 보조 제어부 (61) 는 이상시 보조 특성으로부터 조향 토크 Tx 에 대한 목표 전류 ias^*를 계산한다. 이 경우, 조향 토크 Tx 에 대한 목표 전류 ias^* 는 주 전원 (100) 이 정상일 때 계산되는 동일한 조향 토크 Tx 에 대한 목표 전류 보다 보조 특성의 변경에 따른 양만큼 작다.

단계 S21 에서 목표 전류 ias^* 를 계산한 후에, 보조 제어부 (61) 는 목표 전류 ias^*와 모터 전류 iuvw 간의 편차 △i 에 기초하여 PI 제어로 지령 전압 v^*를 계산하고, 이 지령 전압 v^* 에 따른 PWM 제어 신호를 모터 구동 회로 (30) 에 출력하게 된다. 그 후, 제어 루틴은 일시적으로 끝난다.

이 제어 루틴은 소정의 짧은 사이클 주기로 반복적으로 실행된다. 이렇게 해서, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출된 바로 후에, 원래의 보조 특성이 부 전원 (50) 이 갖고 있는 실제 충전량 Jx 에 따른 이상시 보조 특성으로 전환된다. 이 경우, 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 가 완전 충전 상태(목표 충전량 J^*) 에 가깝더라도, 보조 특성은 기준 이동량 △T1 만큼 변경된다 (도 5 참조). 이리 하여, 조향 토크 Tx 에 대응하는 목표 전류 ias^* 가 확실하게 감소된다. 따라서, 보조력이 감소하고 조향 핸들 조작이 비교적 무겁게 된다. 동시에, 부 전원 (50) 에서 모터 구동 회로 (30) 에 공급되는 전력 또한 줄어들게 되고, 따라서 부 전원 (50) 으로부터의 소스 전력 공급이 좋게 유지된다.

주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출된 바로 후의 보조 특성의 전환은 짧은 시간 내에 수행된다. 그러므로, 보조 특성의 전환시에 특성 이동량 △Tx 를 상당히 크게 할 필요없이, 즉 보조력의 감소량을 상당히 크게 할 필요 없이, 보조 특성의 전환이 운전자에게 효과적으로 느껴질 수 있다. 그 결과, 운전자는 이 시점에서 전동 파워 조향 장치의 이상을 인식하게 될 것이다. 또한, 이 시점에서 보조력은 더 약하게 될 수 있지만, 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 가 후술하는 충방전 제어에 의해 기준 충전량 J1 이상으로 유지되기 때문에, 보조력은 조향 조작에 큰 영향을 미칠 정도로 감소되지 않는다.

주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출된 경우, 전원 제어부 (62) 에 의한 부 전원 (50) 의 충방전 제어(후술함)는 중단되고, 승압 회로 (40) 의 승압 작동의 수행이 회피된다. 그러므로, 전동 모터 (20) 는 부 전원 (50) 이 갖고 있는 전력만으로 구동된다. 그러므로, 부 전원 (50) 이 갖고 있는 실제 충전량 Jx 는 점진적으로 감소된다. 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 의 감소에 따라, 목표 전류 ias^* 에 대한 조향 토크 Tx 의 값이 증가측으로 이동되고 또한 조향 조작에 대응하여 얻어지는 보조력이 저하되도록 이상시 보조 특성이 변경된다 (도 5 참조).

따라서, 본 실시 형태에서, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출된 바로 후에, 보조 특성은 즉시 원래의 보조 특성에서 이상시 보조 특성으로 전환된다. 그 후, 이상시 보조 특성은, 조향 토크 Tx 에 대한 보조력이 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 의 감소와 함께 더 감소되도록 변경된다.

그러므로, 시간이 지남에 따라 운전자는 일단 약화된 보조력이 더 약화됨을 느끼는데, 즉 조향 핸들 조작이 더 무겁게 되었음을 느끼게 된다. 이렇게 해서, 운전자는 전동 파워 조향 장치의 이상이 진행되고 있음을 예상할 수 있다. 그러므로, 조향 보조의 완전한 중단이 일어나더라도 운전자는 놀라지 않을 것이다. 부 전원 (50) 의 전력 소비가 억제되고 소스 전력 공급이 좋게 유지되므로, 조향 보조가 가능한 기간이 길어질 수 있다. 또한, 주 전원 (100) 의 전력은 전동 모터 (20) 를 구동시키는데 사용되지 않으므로, 주 전원 (100) 으로부터의 전력이 다른 차량 장착 전기 부하에 우선적으로 공급될 수 있다.

또한, 보조 특성의 전환과 변경은 목표 전류 ias^*에 감소 계수를 곱하여 실행되는 것이 아니라, 목표 전류 ias^*에 대한 조향 토크 Tx 의 값을 증가측으로 이동시켜 실행된다. 따라서, 목표 전류 ias^*가 제로인 조향 토크의 영역이 확장된다. 그러므로, 운전자는 조향 핸들을 부드럽게 조작할 때도 보조 특성의 변경을 쉽게 확인할 수 있다.

또한, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출된 바로 후에 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 가 기준 충전량 J1 미만인 경우, 기준 이동량 △T1 보다 큰 특성 이동량 △Tx 가 설정된다. 그러므로, 부 전원 (50) 으로부터의 소스 전력 공급의 유지가 적절히 수행될 수 있다.

이 실시 형태에서, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출된 바로 후에 보조 특성 전환 처리 (S19, S20) 를 수행하는 보조 제어부 (61) 의 기능부는 본 발명에서 보조 특성 전환 수단의 일예이다. 또한, 보조 특성 전환 처리 다음에 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 의 감소에 따라 이상시 보조 특성을 변경하는 처리 (S18∼S20) 를 수행하는 보조 제어부 (61) 의 기능부는 본 발명에서 보조 특성 변경 수단의 일예이다.

본 실시 형태에서, 제어 루틴의 한 사이클 주기 동안에 보조 특성이 원래의 보조 특성에서 이상시 보조 특성으로 전환되지만, 보조 특성의 시간 의존적인 변경률이 커지면 보조 특성을 전환하는데 좀더 더 많은 시간이 걸릴 수 있다. 그런 경우에도, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상의 검출 바로 후의 보조 특성의 시간 의존적인 변경률(특성 이동량 △Tx 의 단위 시간당 변화량)은 다음에 일어나는 보조 특성의 시간 의존적인 변경률 보다 크도록 설정된다.

다음은 부 전원 (50) 의 충방전 제어에 대해 설명한다. 이 실시 형태의 전동 파워 조향 장치는 주 전원 (100) 과 부 전원 (50) 으로 구성된 전력 공급 장치를 포함하고 있으며, 주 전원 (100) 과 부 전원 (50) 모두를 사용하여 완전한 보조 성능을 발휘할 수 있다. 그러므로, 전동 파워 조향 장치의 기본적인 보조 성능을 확보하기 위해서는 부 전원 (50) 의 양호한 상태를 유지하는 것이 필요하다. 부 전원 (50) 이 과도하게 충전되거나, 또는 빈번히 반복적으로 충방전되면, 부 전원 (50) 은 빨리 악화되고 그의 서비스 수명이 단축된다. 또한, 부 전원 (50) 의 충전량이 불충분하거나 부족하면, 기본적인 보조 성능이 발휘될 수 없다. 그러므로, 이 실시 형태에서, 부 전원 (50) 의 충방전은 아래에서 설명하는 바와 같이 제어된다.

도 6 은 전원 제어부 (62) 에 의해 실행되는 충방전 제어 루틴을 나타낸다. 이 충방전 제어 루틴은 전자 제어 유닛 (60) 의 ROM 에 제어 프로그램으로 저장되며, 점화 스위치 (106) 가 온으로 되면 시작되고, 소정의 짧은 사이클 주기로 반복적으로 실행된다.

상기 제어 루틴이 시작되면, 전원 제어부 (62) 는 먼저 단계 S51 에서 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 를 나타내는 데이타를 읽는다. 이 실제 충전량 Jx 는 후술하는 실제 충전량 검출 루틴 (도 7) 에 의해 연속적으로 계산된다. 그러므로, 단계 S51 은 실제 충전량 검출 루틴에 의해 계산된 가장 최근의 실제 충전량 Jx 를 나타내는 데이타를 읽는 처리이다.

이어서 단계 S52 에서, 전원 제어부 (62) 는 제 2 전압 센서 (52) 에 의해 검출된 출력 전압 v2, 출력 전류 센서 (54) 에 의해 검출된 출력 전류 i2, 및 부 전원 전류 센서 (53) 에 의해 검출된 부 전원 전류 isub 를 읽는다. 이어서 단계 S53 에서, 전원 제어부 (62) 는 충전 플래그 Fc 가 "0" 으로 설정되었는지를 판정한다. 아래에서 설명하는 처리에서 이해할 수 있듯이, 충전 플래그 Fc 는 부 전원 (50) 의 충전 필요 여부를 나타내는데, 구체적으로, Fc = 0 은 충전이 필요없음을 나타내고 Fc = 1 은 충전이 필요함을 나타낸다. 또한, 충방전 제어 루틴이 시작될 때 충전 플래그 Fc 는 "0" 이다.

충전 플래그 Fc 가 "0" 이면 (S53 에서 예), 처리는 단계 S54 로 진행하고, 이 단계에서 전원 제어부 (62) 는 상기 실제 충전량 Jx 가 목표 충전량 J^* 보다 작은지를 판정한다. 이 단계 S54 는 부 전원 (50) 의 충전량이 부족한지를 판정하는 처리이다. Jx ＜ J^*이면(S54 에서 예), 전원 제어부 (62) 는단계 S55 에서 충전 플래그 Fc 를 "1" 로 설정한다. 다른 한편, Jx ≥ J^*이면(S54 에서 아니오), 전원 제어부 (62) 는 충전량이 부족하지 않은 것으로 판정하고, 따라서 충전 플래그 Fc 의 설정을 변경하지 않는다. 따라서, 충전 플래그 Fc 는 "0" 으로 유지된다.

단계 S53 에서 충전 플래그 Fc 가 "1" 인 것으로 판정되면 (S53 에서 아니오), 처리는 단계 S56 로 진행하고, 이 단계에서 전원 제어부 (62) 는, 목표 충전량 J^*에 데드존(dead zone)값 A (양의 값) 을 더해 얻어지는 충전량 (J^*＋ A) 에 실제 충전량 Jx 가 도달했는지를 판정한다. 이 단계 S56 는 부 전원 (50) 의 충전 부족이 해소되었는지를 판정하는 처리이다. Jx ≥ J^*＋ A 이면 (S56 에서 예), 전원 제어부 (62) 는 충전 부족이 해소된 것으로 판정하고, 단계 S57 에서 충전 플래그 Fc 를 "0" 으로 설정한다. 다른 한편, Jx ＜ J^*＋ A 이면 (S56 에서 아니오), 전원 제어부 (62) 는 충전량이 부족한 것으로 판정하고, 충전 플래그 Fc 의 설정을 변경하지 않는다. 그러므로, 충전 플래그 Fc 는 "1" 로 유지된다. 상기 데드존 값 A 는, 실제 충전량 Jx 와 목표 충전량 J^* 간의 비교 판정의 결과(충전 필요의 여부)가 빈번히 변동하지 않도록 설정된다.

또한, 목표 충전량 J^* 는 미리 설정된 상수값일 수 있으며, 또한 예컨대 차속 Vx 의 증가에 따라 감소하도록 다르게 설정될 수도 있다. 이는 차속 Vx 가 높을 수록 조향 보조 제어에 필요한 전력이 더 적어지기 때문이다.

상기 충전 플래그 Fc 가 이렇게 설정된 후에, 전원 제어부 (62) 는 단계 S58 에서 충전 플래그 Fc 의 설정 상태를 확인한다. 충전 플래그 Fc 가 "0" 이면 (S58 에서 아니오), 즉 부 전원 (50) 의 충전이 필요하지 않은 것으로 판정되면, 처리는 단계 S59 로 진행하고, 이 단계에서 전원 제어부 (62) 는 목표 충방전 전류 isub^* 를 제로로 설정한다 (isub^* = 0). 다른 한편, 충전 플래그 Fc 가 "1" 이면 (S58 에서 예), 즉 부 전원 (50) 의 충전량이 부족한 것으로 판정되면, 처리는 단계 S60 로 진행하고, 이 단계에서 전원 제어부 (62) 는 다음과 같은 계산: isub^* = (Wmax - Wx)/v2 로 목표 충방전 전류 isub^*를 구한다.

상기 식에서 Wmax 는 승압 회로 (40) 의 허용가능한 출력 전력이고, Wx 는 소비 전력(모터 구동 회로 (30) 의 구동에 소비되는 전력) 이고, v2 는 제 2 전압 센서 (52) 에 의해 검출되는 출력 전압이다. 상기 허용가능한 출력 전력 Wmax 는 승압 회로 (40) 의 규격에 기초하여 미리 설정되는 값이다. 또한, 모터 구동 회로 (30) 의 소비 전력 Wx 는 제 2 전압 센서 (52) 에 의해 검출된 출력 전압 v2 와 출력 전류 센서 (54) 에 의해 검출된 출력 전류 i2 의 곱으로 계산된다.

이어서 단계 S61 에서, 전원 제어부 (62) 는 목표 충방전 전류 isub^* 가 양의 값인지를 판정한다. 전술한 바와 같이, 목표 충방전 전류 isub^* 는 승압 회로 (40) 의 허용가능한 출력 전력 Wmax 에서 모터 구동 회로 (30) 의 소비 전력 Wx 를 뺀 다음에 그 나머지를 출력 전압 v2 로 나누어 구해진다. 그러므로, 전동 모터 (20) 의 소비 전력 Wx 가 승압 회로 (40) 의 허용가능한 출력 전력 Wmax 의 범위내이면, isub^* ＞ 0 이다 (S61 에서 예). 다른 한편, 모터 구동 회로 (30) 의 소비 전력 Wx 가 승압 회로 (40) 의 허용가능한 출력 전력 Wmax 이상이면, isub^* ≤ 0 이다 (S61 에서 아니오).

상기 목표 충방전 전류 isub^* 가 제로 이하이면(isub^* ≤ 0), 전원 제어부 (62) 는 단계 S59 에서 목표 충방전 전류 isub^* 를 제로로 새롭게 설정한다. (isub^* = 0). 다른 한편, 상기 목표 충방전 전류 isub^* 가 양의 값이면 (isub^* ＞0), 전원 제어부 (62) 는 단계 S60 에서 앞서 계산된 목표 충방전 전류 isub^* 를 변경하지 않는다.

이렇게 목표 충방전 전류 isub^* 를 설정한 후에, 전원 제어부 (62) 는 단계 S62 로 진행한다. 이 단계 S62 에서, 전원 제어부 (62) 는 목표 충방전 전류 isub^* 와 부 전원 전류 isub 의 편차에 기초하여 승압 회로 (40) 의 승압 전압의 피드백 제어를 수행한다. 즉, 전원 제어부 (62) 는 부 전원 전류 센서 (53) 에 의해 검출된 부 전원 전류 isub 를 피드백하고, 목표 충방전 전류 isub^* 와 부 전원 전류 isub 간의 편차 (isub^* - isub) 가 작아지도록 승압 회로 (40) 의 승압 전압을 제어하게 된다. 이 실시 형태에서는 상기 편차 (isub^* - isub) 에 기초한 PID 제어가 수행된다.

상기 전원 제어부 (62) 는, 소정 주기의 펄스 신호를 승압 회로 (40) 의 제 1, 2 승압 스위칭 요소 (43, 44) 의 게이트에 출력하여 두 스위칭 요소 (43, 44) 를 온/오프시킴으로써, 주 전원 (100) 에서 공급되는 전력의 전압을 승압시킨다. 이 경우, 승압 전압은 상기 펄스 신호의 듀티비를 변경하여 제어된다.

단계 S62 의 처리를 수행한 후에, 전원 제어부 (62) 는 충방전 제어 루틴을 일시적으로 끝낸다. 이 충방전 제어 루틴은 소정의 짧은 사이클 주기로 반복적으로 실행된다. 또한, 조향 보조 제어에서 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출되면, 상기 전원 제어부 (62) 는 충방전 제어 루틴을 실행하지 않는다. 그러므로, 승압 회로 (40) 의 작동이 중단되어, 부 전원 (50) 의 충전이 수행되지 않는다.

이 충방전 제어 루틴에 따르면, 상기 목표 충방전 전류 isub^* 가 양의 값이면 (isub^* ＞ 0), 전류가 충전 방향으로 부 전원 (50) 에 흐르고 또한 그 전류의 크기가 목표 충방전 전류 isub^* 와 동일하게 되도록 승압 제어가 수행된다. 그러므로, 승압 회로 (40) 에서 출력되는 승압 전압은 부 전원 (50) 의 전원 전압 보다 높도록 제어된다. 즉, 실제 충전량 Jx 가 목표 충전량 J^* 보다 작고 또한 승압 회로 (40) 의 출력이 모터 구동 회로 (30) 의 소비 전력(전동 모터 (20) 를 구동시키는데 소비되는 전력)에 대해 여유가 있는 경우에, 부 전원 (50) 은 승압 회로 (40) 를 통해 주 전원 (100) 으로부터 주어지는 전력으로 충전된다. 또한, 모터 구동 회로 (30) 에 공급되는 전력의 양이 확보된 후에 부 전원 (50) 이 승압 회로 (40) 의 소스 전력 공급 능력을 완전히 사용해서 충전되도록 상기 목표 충방전 전류 isub^* 가 설정되므로, 부 전원 (50) 은 빨리 충전될 수 있다.

다른 한편, 상기 목표 충방전 전류 isub^*가 제로로 설정되면 (isub^*= 0), 승압 회로 (40) 의 승압 전압은 충전 전류와 방전 전류 어느 것도 부 전원 (50) 에 흐르지 않도록 제어된다. 그러므로, 승압 회로 (40) 의 승압 전압은 부 전원 (50) 의 전원 전압과 동일하도록 제어된다. 그러므로, 부 전원 (50) 은 충전되지 않는다. 또한, 모터 구동 회로 (30) 의 소비 전력이 승압 회로 (40) 의 출력 능력을 초과하지 않을 때, 승압 전압은 부 전원 (50) 으로부터 방전 전류가 흐르지 않도록 유지되고, 또한 모터 구동 회로 (30) 는 승압 회로 (40) 의 출력 전력으로만 작동하게 된다. 그리고, 모터 구동 회로 (30) 의 소비 전력이 승압 회로 (40) 의 출력 능력 한계에 도달하면, 부 전원 (50) 의 방전 전류는 승압 제어에도 불구하고 제로로 유지될 수 없는데, 따라서 승압 전압이 낮아진다. 그러므로, 전력 부족량이 부 전원 (50) 에서 모터 구동 회로 (30) 에 공급된다. 즉, 모터 구동 회로 (30) 의 소비 전력이 승압 회로 (40) 의 출력 능력 범위내에 있을 때는, 부 전원 (50) 의 전력은 사용되지 않는다. 출력 성능을 초과하는 다량의 전력이 필요할 때에만, 주 전원 (100) 과 또한 부 전원 (50) 으로부터 모터 구동 회로 (30) 에 소스 전력이 공급된다.

다음, 실제 충전량 검출 처리에 대해 설명한다. 도 7 은 전원 제어부 (62) 에 의해 실행되고 전자 제어 유닛 (60) 의 ROM 에 제어 프로그램으로 저장되는 실제 충전량 검출 루틴을 나타낸다. 이 실제 충전량 검출 루틴은 점화 스위치 (106) 가 온으로 되면 시작되고, 소정의 짧은 사이클 주기로 반복적으로 실행된다. 실제 충전량 검출 루틴에 의해 검출되는 실제 충전량은, 조향 보조 제어 루틴의 단계 S18 와 충방전 제어 루틴의 단계 S51 에서 읽혀지는 실제 충전량 Jx 이다.

실제 충전량 검출 루틴이 시작되면, 단계 S71 에서 전원 제어부 (62) 는 부 전원 전류 센서 (53) 에 의해 검출된 부 전원 전류 isub 를 읽는다. 이어서 단계 S72 에서, 전원 제어부 (62) 는 다음과 같은 계산: Jx = Jxn-1 + isub 으로 현시점의 실제 충전량 Jx 를 구한다 (여기서, Jxn-1 는 이전에 구한 실제 충전량임). 이전의 실제 충전량은 소정의 짧은 사이클 주기로 반복되는 실제 충전량 검출 루틴에서 한 사이클 전에 구해진 실제 충전량 Jx 를 나타낸다.

이 실시 형태에서, 점화 스위치 (106) 가 오프로 되면, 부 전원 (50) 에 저장되어 있던 전하가 주 배터리 (101) 에 방전된다. 그러므로, 이 검출 루틴이 시작될 때, 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 는 실질적으로 일정한 작은 값이다. 그러므로, 미리 설정된 고정 값(예컨대, Jxn-1 = 0) 이 이전의 실제 충전량 Jxn-1 의 초기값으로 사용된다.

이어서 단계 S73 에서, 전원 제어부 (62) 는 이전의 실제 충전량 Jxn-1 로서 현시점의 실제 충전량 Jx 를 RAM 에 저장하고, 실제 충전량 검출 루틴을 일시적으로 끝낸다. 이 실제 충전량 검출 루틴은 소정의 짧은 사이클 주기로 반복적으로 실행된다. 그러므로, 현재 계산된 실제 충전량 Jx 가 다음 사이클에서(한 사이클 뒤에) 단계 S72 에서 이전의 실제 충전량 Jxn-1 로 사용된다.

상기 전원 제어부 (62) 는 점화 스위치 (106) 의 온 상태 동안에 상기 처리를 반복적으로 수행하여 부 전원 전류 isub 의 적분값으로서 실제 충전량 Jx 를 구한다. 이 경우, 충전 전류가 흐르고 있을 때, 부 전원 전류 isub 의 적분은 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 를 증가시키는 측으로 수행된다. 방전 전류가 흐르고 있을 때, 상기 적분은 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 를 감소시키는 측으로 수행된다. 그러므로, 부 전원 (50) 이 갖는 충전량을 적절하게 검출할 수 있다.

다음, 부 전원 (50) 에 저장되어 있는 전하의 방전에 대한 제어를 설명한다. 부 전원 (50) 으로서 캐패시터가 사용되고 또한 부 전원 (50) 이 오랫 동안 사용되지 않은 경우, 부 전원 (50) 에서 전하가 방출되면 그 부 전원의 서비스 수명이 늘어나게 된다. 또한, 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 가 부 전원 전류 isub 의 적분값에 기초하여 검출되는 경우, 차량이 시동될 때의 충전량의 초기값을 예측하기 어렵다. 그러므로, 이 실시 형태에서, 점화 스위치 (106) 가 오프로 된 경우, 부 전원 (50) 에 저장되어 있던 전하는 승압 회로 (40) 를 통해 주 배터리 (101) 에 방전된다. 이를 위한 제어 처리를 도 8 을 참조하여 아래에서 설명할 것이다.

도 8 은 전원 제어부 (62) 에 의해 실행되고 전자 제어 유닛 (60) 의 RAM 에 제어 프로그램으로서 저장되는 종료시 방전 제어 루틴을 나타낸다. 이 종료시 방전 제어 루틴은 점화 스위치 (106) 의 오프 작동이 검출되면 시작된다. 이 제어 루틴이 시작되면, 단계 S81 에서 전원 제어부 (62) 는 소정 주파수의 펄스 신호를 승압 회로 (40) 의 제 2 승압 스위칭 요소 (44) 의 게이트에 출력하여, 소정의 듀티비로 제 2 승압 스위칭 요소 (44) 를 온/오프시킨다. 점화 스위치 (106) 가 오프인 기간 동안에, 조향 보조 제어는 이미 끝난 상태이고, 따라서 모터 구동 회로 (30) 의 스위칭 요소 (31∼36) 는 오프 상태로 유지된다. 그러므로, 부 전원 (50) 의 전하는 주 배터리 (101) 쪽으로 방전된다. 이 경우, 부 전원 (50) 에서 주 배터리 (101) 로 흐르는 방전 전류의 크기는 상기 제 2 승압 스위칭 요소 (44) 의 듀티비를 적절히 설정하여 제어될 수 있다. 또한, 제 1 승압 스위칭 요소 (43) 는 오프 상태로 유지된다.

이어서 단계 S82 에서, 전원 제어부 (62) 는 부 전원 전류 센서 (53) 에 의해 측정된 부 전원 전류 isub (방전 방향의 전류값) 를 읽는다. 그리고 나서 단계 S83 에서, 전원 제어부 (62) 는 부 전원 전류 isub 가 방전 정지 판정 전류 isubend 이하로 저하되었는지를 판정하게 된다. 방전 정지 판정 전류 isubend 로서 예컨대 0 암페어가 설정된다.

부 전원 전류 isub 가 방전 정지 판정 전류 isubend 이하로 저하되지 않았으면, 단계 S81∼S83 의 처리가 반복적으로 수행된다. 이 기간 동안에, 부 전원 (50) 에서 주 배터리 (101) 로의 방전이 계속된다. 그리고 나서, 부 전원 전류 isub 가 방전 정지 판정 전류 isubend 이하로 저하되면 (예컨대, 방전 전류의 흐름이 정지되면), 전원 제어부 (62) 는 단계 S84 에서 제 2 승압 스위칭 요소 (44) 를 오프시켜서 종료시 방전 제어 루틴을 끝낸다.

그리 하여, 상기 종료시 방전 제어 루틴에 따르면, 부 전원 (50) 의 서비스 수명이 늘어날 수 있다. 또한, 점화 스위치 (106) 가 온으로 된 후의 실제 충전량의 검출이 양호한 정확도로 수행될 수 있다. 즉, 실제 충전량이 검출될 때, 부 전원 (50) 에 흐르는 충방전 전류를 적산하여 충방전 전류의 실제 상태를 계산하게 된다. 시동시의 초기 충전량의 추정은 어렵다. 그러므로, 부 전원 (50) 에서 전하를 방전한 후에 실제 충전량 검출 처리를 수행함으로써 초기 충전량의 변동으로 인한 검출 에러를 억제할 수 있다. 또한, 주 배터리 (101) 로의 방전 전류의 크기는 승압 회로 (40) 를 이용하여 제어될 수 있으므로, 특별히 방전 회로를 제공할 필요가 없고 또한 비용 증가가 일어나지 않는다.

다음, 제 2 실시 형태를 설명한다. 제 2 실시 형태에서, 조향 보조 제어는 제 1 실시 형태의 것과 다르며, 다른 구성은 제 1 실시 형태의 것과 동일하다. 도 9 는 제 2 실시 형태에 따른 조향 보조 제어 루틴을 나타낸다. 이 조향 보조 제어 루틴은 제 1 실시 형태의 조향 보조 제어 루틴에 추가하여 단계 S30, S40, S50, S161, S162 의 처리를 갖는다. 그러므로, 제 1 실시 형태에서와 동일한 처리는 도면에서 같은 단계 번호로 나타나 있으며, 그에 대한 설명은 생략한다.

조향 보조 제어 루틴이 시작될 때, 먼저 단계 S30 에서 정지 플래그 Fs 가 "0" 인지를 판정한다. 이 루틴이 시작될 때 정지 플래그 Fs 는 "0" 으로 설정되고, 후술하는 정지 타이밍 설정 처리 (S40) 에 의해 "1" 로 설정된다. 정지 플래그 Fs 가 "0" 이면, 단계 S11 로 시작되는 처리가 곧 바로 실행된다. 다른 한편, 정지 플래그 Fs 가 "1" 이면, 곧 바로 제어 루틴에서 나간다. 즉, 정지 플래그 Fs 의 값이 "1" 로 설정될 때 이 정지 플래그는 실질적으로 조향 보조 제어를 정지시킨다.

상기 정지 플래그 Fs 가 "1" 로 설정되는 정지 타이밍 설정 처리를 설명한다. 이 정지 타이밍 설정 처리는 단계 S18 의 처리 후에 단계 S40 의 처리로서 실행된다. 정지 타이밍 설정 처리는 도 10 에 나타난 흐름도 다음에 실행된다.

먼저 단계 S41 에서, 보조 제어부 (61) 는 부 전원 (50) 이 가지고 있는 실제 충전량 Jx 가 미리 설정된 정지 판정 충전량 Jmin 미만인지를 판정한다.

실제 충전량 Jx 가 정지 판정 충전량 Jmin 미만이 아니면, 보조 제어부 (61) 는 곧 바로 이 처리에서 나가 다음 단계 S50 의 처리로 간다. 주 전원 (100) 에 소스 전력 공급 이상이 발생한 경우, 부 전원 (50) 은 충전되지 않지만, 저장되어 있는 자신의 전력을 제공하여 이 전력이 전동 모터 (20) 의 구동에 소비된다. 그러므로, 부 전원 (50) 이 가지고 있는 실제 충전량 Jx 은 도 14 에서 보는 바와 같이 시간이 지남에 따라 점진적으로 감소하게 된다. 그리고, 실제 충전량 Jx 가 정지 판정 충전량 Jmin 밑으로 떨어지면 (S41 에서 예), 보조 제어부 (61) 는 단계 S42 에서 진동 비율 R 을 100% 으로 설정한다. 이 진동 비율 R 은 조향 핸들 (11) 이 진동하는 시간의 비율을 나타내며, 아래에서 진동 타이밍 설정 처리와 관련하여 상세히 설명할 것이다.

이어서 단계 S43 에서, 보조 제어부 (61) 는 클록 타이머의 값을 읽고, 타이머 값 t 가 미리 설정된 소정의 시간 t0 에 이르렀는지를 판정한다. 이 루틴이 시작될 때 타이머 값 t 는 "0" 으로 설정된다. 타이머 값 t 가 소정의 시간 t0 에 이르지 않았으면(S43 에서 아니오), 보조 제어부 (61) 는 단계 S44 에서 타이머 값 t 를 "1" 만큼 증가시키고, 그런 다음 일시적으로 정지 타이밍 설정 처리에서 빠져 나가서 단계 S50 로 진행한다. 상기 타이머 값 t 는 루틴이 반복될 때 마다 "1" 만큼 증가된다. 그런 다음, 타이머 값 t 가 소정의 시간 t0 에 이르면 (S43 에서 예), 보조 제어부 (61) 는 정지 플래그 Fs 를 "1" 로 설정한다.

정지 플래그 Fs 가 "1" 로 설정되면, 단계 S30 에서의 판정 결과 때문에, 다음 제어 사이클 부터는 실질적인 내용의 조향 보조 제어가 정지된다. 즉, 정지 타이밍 설정 처리는, 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 가 정지 판정 충전량 Jmin 밑으로 떨어진 후 소정의 시간 t0 가 지난 다음에 조향 보조 제어에 의한 전동 모터 (20) 의 구동을 정지시키는 처리이다.

또한, 정지 판정 충전량 Jmin 과 소정의 시간 t0 는, 정지 플래그 Fs 가 "1" 로 설정될 때 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 가 적어도 제로보다 큰 소정의 충전량이 되도록 하는 값으로 설정된다.

다음, 상기 정지 타이밍 설정 처리에 이어서 실행되는 단계 S50 의 진동 타이밍 설정 처리에 대해 설명한다. 이 진동 타이밍 설정 처리는 도 11 에 나타난 흐름도 다음에 실행된다.

이 제 2 실시 형태에서, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출된 경우, 전동 모터 (20) 를 사용하여 조향 핸들 (11) 이 단속적으로 진동하게 되며, 진동 시간의 비율은 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 의 감소에 따라 증가하게 된다. 그러므로, 단계 S50 의 진동 타이밍 설정 처리에서, 조향 핸들 (11) 을 단속적으로 진동시키는 타이밍이 설정된다.

먼저 단계 S151 에서, 보조 제어부 (61) 는 카운트 값 n 이 설정값 N 과 같은지를 판정한다. 상기 카운트 값 n 은 제어 루틴이 반복될 때 마다 "1" 만큼 증가하는 변수이며, 제어 루틴이 시작될 때 값 "N" 으로 설정된다. 그러므로, 초기 사이클에서, 단계 S151 에서의 판정에 대한 답은 "예" 이고, 이 다음에는 단계 S152 의 처리가 이어진다. 이 단계 S152 에서, 상기 보조 제어부 (61) 는 진동 비율 맵을 참조하여 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 로부터 진동 비율 R 을 계산한다. 이 진동 비율 R 은, 조향 핸들 (11) 이 단속적으로 진동하는 경우에 있어서 진동 시간과 조향 핸들 (11) 의 진동이 정지되는 시간의 합에 대한, 조향 핸들 (11) 이 진동하는 시간의 백분율이다.

진동 비율 맵에서, 실제 충전량 Jx 와 진동 비율 R 사이의 관계가 도 12 에서 보는 바와 같이 설정되어 있다. 진동 비율 맵은 전자 제어 유닛 (60) 의 메모리에 저장된다. 진동 비율 맵에서 보는 바와 같이, 진동 비율 R 은 실제 충전량 Jx 의 감소에 따라 증가하도록 설정되고, 실제 충전량 Jx 가 정지 판정 충전량 Jmin 보다 작을 때는 100% 로 설정된다. 또한, 이 실시 형태에서, 부 전원 (50) 이 거의 완전히 충전되면, 진동 비율 R 은 0% 로 설정된다. 그러나, 이는 반드시 필요한 것은 이니다. 예컨대, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출되면 부 전원 (50) 이 완전히 충전되더라도 조향 핸들 (11) 이 진동하도록 진동 비율 특성이 설정될 수도 있다.

이어서 단계 S153 에서, 보조 제어부 (61) 는 카운트 값 n 을 "0" 으로 설정한다. 다음 단계 S156 에서, 보조 제어부 (61) 는 다음 조건식 (1) 의 만족 여부를 판정한다: n ＜ N·R/100 ...(1). 이 조건식 (1) 이 만족되면, 보조 제어부 (61) 는 단계 S155 에서 진동 플래그 Fv 를 "1" 로 설정하고, 그렇지 않으면, 보조 제어부 (61) 는 단계 S156 에서 진동 플래그 Fv 를 "0" 으로 설정한다. 진동 플래그 Fv 를 설정한 후에, 보조 제어부 (61) 는 단계 S157 에서 카운트 값 n 을 "1" 만큼 증가시킨 다음에 진동 타이밍 설정 처리에서 일시적으로 빠져나간다. 진동 플래그 Fv 는 아래의 설명에서 이해할 수 있듯이 조향 핸들 (11) 의 진동 여부를 판정하는 신호이다. 간략히 말하면, Fv = 1 이면 진동 지령이 내려지고, Fv = 0 이면 진동 정지 지령이 내려진다.

이 처리는 반복적으로 실행된다. 그러므로, 이 루틴의 제 2 사이클이 시작될 때, 카운트 값 n 은 "1" 이고, 따라서 단계 S151 에서의 판정에 대한 답은 "아니오" 이며, 그래서 단계 S152 와 S153 의 처리는 건너뛴다. 그러므로, 이 경우 진동 비율 R 에 대한 계산 처리는 수행되지 않고, 진동 플래그 Fv 는 진동 비율 R 이 이전에 계산된 값인 상태에서 상기 조건식 (1) 에 기초하여 설정된다.

상기 카운트 값 n 은 소정의 시간(본 루틴의 제어 사이클 주기)마다 증가하는 값이며, 그러므로 경과 시간을 나타내지면, 설정값 N 에 대응하는 시간이 경과할 때 마다 제로로 클리어된다. 이 설정값 N 은 단속적인 진동을 위한 사이클 주기를 설정한다. 또한, 상기 조건식 (1) 의 우변에는, 소수 형태로 나타낸 진동 비율 R 에 설정값 N 이 곱해져 있다. 그러므로, 도 13 에서 보는 바와 같이, 조건식 (1) 은 카운트 값 n 이 값 (N·R/100) 에 도달할 때까지 모든 사이클에서 진동 플래그 Fv 를 "1" 로 설정되게 한다.

즉, 진동 타이밍 설정 처리는, 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 에 따른 진동 비율 R 이 주기적으로 계산되고 또한 진동 플래그 Fv 가 "1" 로 설정되는 시간이 진동 비율 R 이 커질수록 더 길어지게 설정되는 처리이다. 진동 타이밍 설정 처리가 실행된 후에, 단계 S19 로 시작되는 처리가 수행된다. 또한, 진동 비율 R 이 정지 타이밍 설정 처리에서 100% 로 설정될 때, 단계 S152 에서의 계산 처리를 기다리지 않고, 그 시점에서 진동 비율 R 이 100% 로 설정된 상태에서 단계 S156 의 판정 처리가 수행된다.

이렇게 설정되는 진동 플래그 Fv 는 조향 보조 제어 (도 9) 의 단계 S161 에서 플래그 상태 판정을 받게 된다. 진동 플래그 Fv 가 "1" 이면(S161 에서 예), 보조 제어부 (61) 는 단계 S162 에서 현재의 목표 전류 ias^*에 진동용 전류 △ivib 를 더하여 얻어지는 전동 모터 (20) 의 새로운 목표 전류 Ias^* 를 계산한다(Ias^*← ias^* ＋ △ivib). 상기 진동용 전류 △ivib 는, 전동 모터 (20) 의 출력이 진동하도록 단계 S21 에서 계산된 목표 전류 ias^*를 보정하는 전류값이며, 도 15 에 나타난 바와 같이 소정의 사이클 주기로 양의 값과 음의 값 사이에서 번갈아 바뀐다. 예컨대, 조향 보조 제어 루틴이 실행될 때 마다 상기 진동용 전류 △ivib 의 부호가 바뀌게 된다. 그러므로, 목표 전류 ias^*는 진동 방식으로 변하게 된다.

다른 한편, 단계 S161 에서 진동 플래그 Fv 가 "1" 이 아닌 것으로 판정되면, 단계 S162 의 처리는 수행되지 않는다. 그러므로, 진동용 전류 △ivib 는 전동 모터 (20) 의 목표 전류 ias^*에 더해지지 않는다.

전술한 제 2 실시 형태의 전동 파워 조향 장치에 따르면, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 검출되면, 보조 특성은 이상시 보조 특성으로 전환되며, 조향 핸들 (11) 이 단속적으로 진동하게 된다. 그러므로, 운전자는 이상을 신뢰적으로 인식할 수 있게 된다.

더우기, 도 14 에서 보는 바와 같이, 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 가 감소함에 따라, 진동 비율 R, 즉 조향 핸들 (11) 이 진동하는 시간의 비율이 증가하게 된다. 그러므로, 운전자는 조향 핸들 조작이 점점 더 무거워지고 있고 또한 조향 핸들 (11) 의 진동 시간이 점점 더 길어지고 있는 것 모두로 전동 파워 조향 장치의 이상이 진행(악화)되고 있음을 쉽게 예상할 수 있다.

또한, 상기 실제 충전량 Jx 가 정지 판정 충전량 Jmin 밑으로 떨어진 후에 조향 핸들 (11) 이 계속 진동하기 때문에, 운전자는 조향 보조가 곧 정지될 것임을 예상할 수 있다. 그러므로, 조향 보조가 소정의 시간 후에 정지되어도 운전자는 놀라지 않을 것이다.

또한, 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 가 소정의 충전량 이상인 단계에서 조향 보조와 조향 핸들 (11) 의 진동이 정지된다. 그러므로 그 후에 부 전원 (50) 에 남아 있는 전력은 전자 제어 유닛 (60) 에 의해 효과적으로 사용될 수 있다.

또한, 조향 보조를 위한 전동 모터 (20) 는 조향 핸들 (11) 을 진동시키는 액츄에이터로도 사용되므로, 특별한 진동 액츄에이터를 제공할 필요가 없다. 그러므로, 비용 증가가 일어나지 않으며 진동 액츄에이터의 설치 공간이 필요없다.

게다가, 제 1 실시 형태와 유사하게, 제 2 실시 형태는 부 전원 (50) 으로 부터의 소스 전력 공급을 좋게 유지할 수 있으며 조향 보조가 가능한 기간을 길게할 수 있다.

또한, 단계 S161 및 S162 의 처리를 실행하는 보조 제어부의 기능부는 본 발명에서 진동 제어 수단에 상당하고, 또한 진동 타이밍 설정 루틴을 실행하는 보조 제어부 (61) 의 기능부는 본 발명에서 진동 작동 시간 비율 제어 수단에 상당하며, 그리고 정지 타이밍 설정 루틴을 실행하는 보조 제어부 (61) 의 기능부는 본 발명에서 작동 정지 수단에 상당한다.

본 발명의 실시 형태로서 전동 파워 조향 장치를 설명하였지만, 본 발명은 전술한 실시 형태에 한정되지 않고, 본 발명의 목적에서 벗어나지 않으면서 다양한 방식으로 변형될 수 있다.

예컨대, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상이 존재하면, 전동 모터 (20) 의 구동에 소비되는 전력의 상한을 감소시켜 부 전원 (50) 으로부터의 소스 전력 공급을 더욱 더 좋게 유지할 수 있다. 도 16 은 전술한 실시 형태의 그러한 변형예로서 조향 보조 제어 루틴의 일부를 나타내는 흐름도이다. 이 변형예는 제 1 실시 형태 또는 제 2 실시 형태의 조향 보조 제어 루틴에 추가하여 단계 S171∼S174 의 처리를 포함하는 루틴이다. 추가된 처리를 설명하도록 한다.

단계 S21 에서 목표 전류 ias^*를 계산한 후에 보조 제어부 (61) 는 단계 S171 에서 전동 모터 (20) 의 구동에 소비되는 전력의 상한값을 설정하기 위한 상한 전력 Wlim 을 계산한다. 이 상한 전력 Wlim 는, 주 전원 (100) 으로부터의 소스 전력 공급이 정상일 때 설정되는 상한 전력 Wlim 에 감소 계수 K (0＜K＜1) 를 곱하여 구해진다 (Wlim ← K·Wlim). 즉, 주 전원 (100) 으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있을 때, 전동 모터 (20) 의 소비 전력의 상한값은 주 전원으로부터의 소스 전력 공급이 정상일 때 보다 작은 값으로 설정된다. 예컨대, 상기 감소 계수 K 가 0.5 일 때, 상한 전력 Wlim 은 소스 전력 공급이 정상일 때 설정되는 상한 전력 Wlim 의 절반으로 된다.

단계 S172 에서, 보조 제어부 (61) 는 전동 모터 (20) 의 구동에 소비되는 실제 전력 Wx 를 계산한다. 이 실제 전력 Wx 는 제 2 전압 센서 (52) 에 의해 검출된 출력 전압 v2 와 출력 전류 센서 (54) 에 의해 검출된 출력 전류 i2 를 곱하여 계산된다. 이어서 단계 S173 에서, 보조 제어부 (61) 는 상기 실제 전력 Wx 가 상한 전력 Wlim 보다 큰지를 판정한다. 실제 전력 Wx 가 상한 전력 Wlim 보다 작으면 (S173 에서 아니오), 보조 제어부 (61) 는 단계 S16 에서 계산된 지령 전압 v^* 에 따른 PWM 제어 신호를 모터 구동 회로 (30) 에 출력한다 (S17).

다른 한편, 실제 전력 Wx 가 상한 전력 Wlim 보다 크면 (S173 에서 예), 처리는 단계 S174 로 진행하고, 이 단계에서 보조 제어부 (61) 는 실제 전력 Wx 와 상한 전력 Wlim 사이의 편차 △W 를 계산하고, 이 편차 △W 에 기초하여 PI 제어(비례 적분 제어) 로 지령 전압 v^*를 계산한다. 즉, 이 지령 전압 v^*는 상기 편차 △W 가 제로가 되도록 피드백 제어된다. 그런 다음, 보조 제어부 (61) 는 계산된 지령 전압 v^*에 따른 PWM 제어 신호를 모터 구동 회로 (30) 에 출력한다 (S17). 그리 하여 실제 전력 Wx 는 상한 전력 Wlim 를 초과하지 않도록 제한된다.

이 변형예에 따르면, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상시에, 부 전원 (50) 으로부터의 소스 전력 공급은 더욱 더 좋게 유지될 수 있으며, 따라서 조향 보조가 수행될 수 있는 기간을 더욱 길게 할 수 있다.

또한, 전술한 실시 형태에서, 조향 토크 Tx 와 목표 전류 ias^* 사이의 관계가 설정되어 있는 보조 맵이 보조 특성으로서 저장된다. 그러나, 조향 토크 Tx 로부터 목표 전류 ias^*를 구하는 함수 등도 보조 특성으로서 저장될 수 있다. 또한, 실제 충전량 Jx 로부터 특성 이동량 △Tx 를 계산하기 위한 이동량 맵과, 실제 충전량 Jx 로부터 진동 비율 R 을 계산하기 위한 진동 비율 맵에 대해서도, 함수 등과 같은 다른 종류의 관계 연결 정보가 사용될 수도 있다.

또한, 전술한 실시 형태에서, 보조 맵 특성의 변경은 조향 토크 Tx 를 증가측으로 이동시켜 수행된다. 그러나, 원래의 보조 맵의 목표 전류 ias^* 에도 감소 계수 α(0≤α＜1) 를 곱하여 조향 보조력의 발생을 줄일 수 있다.

또한, 제 2 실시 형태에서, 조향 핸들 (11) 을 진동시키는 액츄에이터는 보조 토크를 발생시키기 위해 제공된 전동 모터 (20) 로 이루어지지만, 다른 액츄에이터도 제공될 수 있다. 또한, 조향 핸들 (11) 을 진동시키지 않는 구성도 채택할 수 있다. 제 2 실시 형태에서 조향 보조와 조향 핸들 (11) 의 진동은 정지 플래그 Fs 를 "1" 로 설정하여 동시에 정지될 수 있지만, 조향 보조의 정지 타이밍과 진동의 정지 타이밍은 따로 따로 설정될 수도 있다.

또한, 제 1 실시 형태에서, 조향 보조 정지시의 부 전원 (50) 의 충전량이 그의 소정의 충전량 이상이 되도록, 조향 보조 정지 타이밍을 부 전원 (50) 의 실제 충전량 Jx 에 기초하여 설정할 수도 있다.

또한, 주 전원 (100) 의 소스 전력 공급 이상시에, 보조 특성의 전환에 추가하여 경보 램프(미도시)를 켤 수도 있다.

또한, 상기 전동 모터 (20) 는 단상 모터일 수 있으며, 모터 구동 회로 (30) 는 H 브리지 회로 등일 수 있다. 또한, 전술한 실시 형태에서, 부 전원 (50) 의 충방전은 승압 회로 (40) 의 승압 전압을 제어하여 제어되지만, 다른 제어 방식도 사용할 수 있다. 예컨대, 부 전원 (50) 의 충방전은 스위칭 회로를 사용하여 전환 및 제어될 수도 있다.

본 발명의 실시 형태에서, 제 1 전원 이상 검출 수단은 예컨대 제 1 전원의 출력 전압에 기초하여 전동 모터에 대한 소스 전력 공급이 중단된 상태를 검출할 수 있다. 또한, 예컨대 제 1 전원이 배터리와 그 배터리를 충전시키는 얼터네이터로 구성된 경우, 제 1 전원의 소스 전력 공급 이상은 상기 얼터네이터의 이상을 검출하여 검출될 수 있다.

또한, 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단이 예컨대 다음과 같이 수행될 수 있다. 즉, 제 2 전원이 제 1 전원이 출력하는 전력을 저장하고 또한 저장된 전력을 사용해서 전동 모터에 대한 소스 전력 공급을 보조하는 부 전원(전기 저장 장치) 인 경우에, 상기 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단은 제 2 전원의 충전량(그에 저장된 전하량)을 검출할 수 있고 또한 이 검출된 충전량으로부터 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력을 검출할 수 있다.

제 1 전원에서 소스 전력 공급 이상이 발생한 경우에는, 전동 모터의 적절한 구동 제어를 유지할 수 없게 된다. 이 경우에는, 운전자가 이상의 발생을 조기에 알게 하고 또한 제 2 전원으로부터의 소스 전력 공급을 좋게 유지하여 조향 보조 기능을 가능한 한 긴 시간동안 지속시키는 것이 바람직하다.

본 발명의 실시 형태에서, 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력이 낮아질 수록 조향 토크에 대한 보조력이 낮게 설정되는 이상시 보조 특성을 설정해도 된다. 본 발명의 실시 형태에서, 진동 액츄에이터의 작동을 정지시키는 타이밍과 전동 모터에 의한 보조력의 발생을 정지시키는 타이밍은 서로 동시적일 필요는 없고, 서로 독립적으로 설정될 수도 있다.

위에서 본 발명의 몇몇 실시 형태들을 설명하였지만, 본 발명은 예시된 실시 형태의 상세 사항에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 요지와 범위를 벗어나지 않고 당업자가 생각할 수 있는 다양한 변경, 변형 또는 개량이 가해질 수 있다.

Claims

조향 핸들 (11) 의 조향 조작시 차량의 휠을 조향하는 조향 기구 (10); 제 1 전원과 제 2 전원이 병렬로 서로 연결되어 있는 전력 공급 장치로부터 소스 전력 공급을 받으며, 또한 조향 핸들 (11) 의 조향 조작을 보조하는 보조력을 발생시키는 전동 모터 (20); 차량의 운전자에 의해 조향 핸들 (11) 에 입력되는 조향 토크를 검출하는 조향 토크 검출 수단 (21); 및 조향 토크와 보조력 사이의 관계가 적어도 조향 토크의 증가에 따라 보조력이 증가하게 되는 특성을 갖도록 설정된 보조 특성에 기초하여 전동 모터 (20) 의 구동을 제어하는 모터 제어 수단을 포함하는 차량 조향 장치로서,
상기 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는지를 판정하는 제 1 전원 이상 검출 수단;
상기 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력을 검출하는 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단;
상기 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는 것으로 판정될 때 보조 특성을, 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급이 정상일 때를 위해 설정된 보조 특성에서, 조향 토크에 대한 보조력이 정상시를 위해 설정된 보조 특성에서 보다 낮게 설정되는 이상시 보조 특성으로 단계적으로 전환하는 보조 특성 전환 수단; 및
보조 특성이 상기 보조 특성 전환 수단에 의해 이상시 보조 특성으로 단계적으로 전환된 후에, 조향 토크에 대한 보조력이 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단에 의해 검출된 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 연속적으로 더 저하되도록 상기 이상시 보조 특성을 변경하는 보조 특성 변경 수단을 포함하는 차량 조향 장치.
제 1 항에 있어서,
상기 제 1 전원은 전동 모터와 이 전동 모터 외의 다른 차량 장착 전기 부하에 소스 전력을 공급하는 주 전원이고,
상기 제 2 전원은, 제 1 전원이 출력하는 전력을 저장하고 또한 저장된 전력을 사용해서 전동 모터에 소스 전력을 공급하는 부 전원인 차량 조향 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단은 제 2 전원의 충전량에 기초하여 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력을 검출하는 차량 조향 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보조 특성 전환 수단에 의해 전환되는 이상시 보조 특성은 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단에 의해 검출되는 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력에 따른 보조 특성인 차량 조향 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 보조 특성은 조향 토크와 보조력 사이의 관계가 전동 모터의 목표 전류와 조향 토크에 기초하여 설정되는 특성이고,
상기 보조 특성 전환 수단은 목표 전류값에 대한 조향 토크의 값을 증가측으로 이동시켜 보조 특성을 이상시 보조 특성으로 전환시키는 차량 조향 장치.
제 5 항에 있어서,
상기 보조 특성 변경 수단은 목표 전류값에 대한 조향 토크의 값을 증가측으로 더 이동시켜 이상시 보조 특성을 변경하는 차량 조향 장치.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
조향 핸들을 진동시키는 진동 액츄에이터와, 제 1 전원의 소스 전력 공급 이상이 제 1 전원 이상 검출 수단에 의해 검출되면 상기 진동 액츄에이터를 단속적으로 작동시키는 진동 제어 수단을 더 포함하는 차량 조향 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단에 의해 검출되는 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 상기 진동 액츄에이터의 단속적인 작동에서의 작동 시간 비율을 증가시키고 또한 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력이 기준 레벨 아래로 되면 진동 액츄에이터를 연속 작동 상태에 있게 하는 진동 작동 시간 비율 제어 수단을 더 포함하는 차량 조향 장치.
제 8 항에 있어서,
상기 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력이 기준 레벨 아래로 된 후 적어도 소정의 시간이 지나면 진동 액츄에이터의 작동과 전동 모터에 의한 보조력의 발생을 정지시키는 작동 정지 수단을 더 포함하는 차량 조향 장치.
제 7 항에 있어서,
상기 진동 액츄에이터는 전동 모터이고,
상기 진동 제어 수단은 조향 핸들이 진동하는 기간 동안에 전동 모터의 통전량을 진동적으로 변화시키는 차량 조향 장치.
제 3 항에 있어서,
상기 제 1 전원의 출력 전압을 검출하는 전압 검출 수단과,
상기 제 2 전원의 출력 전류를 검출하는 전류 검출 수단을 더 포함하고,
정상인 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급은 제 1 전원의 검출된 출력 전압이 소정의 값 이상인 상태이고,
제 1 전원의 검출된 출력 전압이 상기 소정의 값 아래일 때 상기 제 1 전원 이상 검출 수단은 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는 것으로 판정하며,
상기 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단은 제 2 전원의 검출된 출력 전류에 기초하여 제 2 전원의 충전량을 계산하는 차량 조향 장치.
조향 핸들 (11) 의 조향 조작시 차량의 휠을 조향하는 조향 기구 (10); 제 1 전원과 제 2 전원이 병렬로 서로 연결되어 있는 전력 공급 장치로부터 소스 전력 공급을 받으며, 또한 조향 핸들 (11) 의 조향 조작을 보조하는 보조력을 발생시키는 전동 모터 (20); 차량의 운전자에 의해 조향 핸들 (11) 에 입력되는 조향 토크를 검출하는 조향 토크 검출 수단 (21); 및 조향 토크와 보조력 사이의 관계가 적어도 조향 토크에 따라 보조력이 변하게 되는 특성을 갖도록 설정된 보조 특성에 기초하여 전동 모터의 구동을 제어하는 모터 제어 수단을 포함하는 차량 조향 장치의 제어 방법으로서,
상기 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는지를 판정하는 단계;
상기 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력을 검출하는 단계;
상기 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급에 이상이 있는 것으로 판정될 때 보조 특성을, 제 1 전원의 소스 전력 공급이 정상일 때를 위해 설정된 보조 특성에서, 조향 토크에 대한 보조력이 정상시를 위해 설정된 보조 특성에서 보다 낮게 설정되는 이상시 보조 특성으로 단계적으로 전환하는 단계; 및
보조 특성이 상기 보조 특성 전환 수단에 의해 이상시 보조 특성으로 단계적으로 전환된 후에, 조향 토크에 대한 보조력이 제 2 소스 전력 공급 능력 검출 수단에 의해 검출된 제 2 전원의 소스 전력 공급 능력의 저하에 따라 연속적으로 더 저하되도록 상기 이상시 보조 특성을 변경하는 단계를 포함하는 차량 조향 장치의 제어 방법.
제 12 항에 있어서,
상기 제 1 전원의 출력 전압을 검출하는 단계와,
상기 제 2 전원의 출력 전류를 검출하는 단계를 더 포함하고,
정상인 제 1 전원으로부터의 소스 전력 공급은 그 제 1 전원의 검출된 출력 전압이 소정의 값 이상인 상태이며,
제 1 전원의 검출된 출력 전압이 상기 소정의 값 아래이면, 제 1 전원은 이상 소스 전력 공급 상태인 것으로 판정되고,
제 2 전원의 소스 전력 공급 능력은 그 제 2 전원의 검출된 출력 전류에 기초하여 검출되는 차량 조향 장치의 제어 방법.
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