KR20010006611A

KR20010006611A - 파워 스티어링 시스템

Info

Publication number: KR20010006611A
Application number: KR1020000005607A
Authority: KR
Inventors: 호튼스티븐존; 윌슨-존스러셀; 스티븐스시몬데이빗
Original assignee: 브렌단 코너; 티알더블유 루카스배리티 일렉트릭 스티어링 리미티드
Priority date: 1999-02-05
Filing date: 2000-02-07
Publication date: 2001-01-26
Also published as: DE60011684T2; EP1026068A2; BR0000312A; DE60011684D1; US6354396B1; JP2000296781A; KR100701045B1; EP1026068A3; EP1026068B1; GB9902438D0

Abstract

본 발명은 일측 단부가 조향핸들에 연결되고, 타측 단부가 적어도 하나의 주행바퀴에 연결되는 조향축으로 구성되고, 전기모터가 비정수 감속비를 갖는 변속기를 통하여 조향축에 연결되는 파워 스티어링 시스템이다. 두 감지기가 하나는 모터 회전자의 각위치를 감지하고, 다른 하나는 조향축의 각위치를 감지하기 위하여 제공된다. 비정수 변속비는 두 감지기의 출력 사이의 비트 주파수를 발생하고, 이로부터 1회전 이상의 범위에서 조향축의 각위치의 불명확한 측정값을 얻는다. 감지기는 절대위치 감지기 또는 인덱스형 감지기로 구성될 수 있다.

Description

파워 스티어링 시스템 {IMPROVEMENTS RELATING TO ELECTRIC POWER ASSISTED STEERING SYSTEMS}

본 발명은 파워 스티어링 시스템에 관한 것으로, 특히 주행바퀴의 절대 조향각도를 측정하기 위한 장치에 관한 것이다.

전형적인 파워 스티어링 시스템은 제 1 단부가 조향핸들에 연결되고, 그 대향된 단부가 차량의 바퀴에 연결된 조향축으로 구성된다. 전기모터는 감속변속기를 통하여 조향축에 토크를 가하도록 제공된다. 변속기는 웜휠 또는 기타 다른 형태일 수 있다.

조향기어가 조향축과 조향핸들 사이에 제공된다. 이 조향기어는 전형적으로 조향축(조향핸들)의 각운동과 바퀴의 운동 사이에 실질적인 전동이 이루어질 수 있도록 한다. 전형적인 주행바퀴의 경우 이 바퀴를 일측 조향한도로부터 타측 조향한도까지 움직이기 위하여서는 핸들을 한바퀴 이상 돌려야 한다.

바퀴의 조향각도를 측정할 수 있도록 하는 것이 바람직하다. 이는 현가완충 제어시스템, 차량 안정화 제어시스템 및 차량 차선안내와 같은 차량의 서브시스템의 수에 영향을 주도록 하는데 이용될 수 있다.

문제의 한가지 해결방법이 조향축의 회전각도를 측정하기 위하여 조향축에 각위치 감지기를 제공하는 것이다. 그러나, 일측 조향한도로부터 타측 조향한도까지 움직이기 위하여서는 핸들을 한바퀴 이상 돌려야 하므로 이러한 측정은 바퀴의 각도를 명확히 나타내지 못한다.

조향축의 다중회전을 측정하는 문제는 여러가지 방법으로 해결될 수 있으나 자체의 결점을 갖는다.

한가지 방법에 있어서, 조향축 각위치 감지기가 감지기의 전체 회전수를 1 회전 이하로 줄이는 단계 감소기어를 통하여 조향축에 의하여 구동될 수 있다. 이로써, 불명확성의 문제가 해결되나 감지기로부터 얻을 수 있는 해상도가 떨어지는 결점이 있다. 따라서, 고해상도의 시스템을 제적하는데 많은 비용이 든다.

본 발명에 따라서, 파워 스티어링 시스템이 제공되는 바, 이 시스템은 제 1 단부가 조향핸들에 연결되고 타측 단부가 적어도 하나의 주행바퀴에 연결된 조향축, 정수가 아닌 비정수의 변속비를 갖는 변속기를 통하여 조향축에 연결된 회전자를 갖는 전기모터, 조향축의 각위치에 따른 출력을 발생할 수 있게 된 제 1 감지수단, 회전자의 각위치에 따른 출력을 발생할 수 있게 된 제 2 감지수단과 1회 이상의 회전수 범위에서 조향축의 각위치를 나타내는 각위치 신호를 발생토록 양 출력을 처리할 수 있게 된 처리수단으로 구성된다.

본 발명은 두 감지기, 즉 조향축의 위치를 모니터 하는 하나의 감지기와 필요한 경우 완전한 1 회전 이상의 각도범위에서 조향축 각도의 불명확한 측정값을 제공하기 위하여 모터 회전축의 위치를 모니터 하기 위한 다른 하나의 감지기로부터의 출력을 이용한다.

이들 두 감지기는 완전한 1 회전 후에 또는 부분회전 후에 반복하는 각위치에 따른 주기성 출력신호를 발생토록 되어 있다. 이러한 주기는 조향축 또는 모터 회전자의 왼전회전 즉, 360°회전에 일치하는 1 싸이클시에 반복할 것이다. 예를 들어, 하나의 감지기는 값 0과 1 사이로 0-360도 회전범위에서 선형상으로 변화하는 절대 각위치값을 발생할 것이다. 따라서, 이 감지기는 90°, 90°+360°, 90°+720°등의 축 또는 회전자 위치에 대한 동일 출력값을 발생한다. 또한 이는 0-180°의 범위를 가질 수 있으며, 주기는 단일회전 내에서 그 자체가 반복할 것이다.

적어도 하나의 감지기는 절대 각위치 감지기로 구성될 수 있다. 이로써 감지기는 완전회전(또는 부분회전) 내에서 축 또는 회전자의 절대 각위치를 나타내는 신호를 발생한다. 이러한 종류의 감지기는 포텐셔메타, 리솔버, 싱크로 및 광각도 엔코더를 포함한다. 절대 감지기는 그 출력값의 범위에서 0과 1 사이로 선형상으로 변화하는 출력을 발생하는 것으로 추정된다.

또한 적어도 하나의 감지기는 인덱스 감지기로 구성될 수 있다. 이로써 감지기는 작은 부분회전에서 축의 위치를 나타내는 각도에 따른 출력신호를 발생할 수 있다. 이러한 감지기는 예를 들어 축이 그 인덱스 위치를 통과할 때 짧은 펄스를 발생하고, 다른 모든 위치에서는 제로출력을 발생한다. 다시, 하나 이상의 인덱스 펄스, 즉 완전회전에서 등간격을 둔 두 펄스가 단일회전에서 발생될 수 있다.

감지기는 중간 전동장치 없이 조향축 또는 모터회전자로부터 직접 구동되는 것이 좋다. 이와 같이 함으로서 축의 1 회전에 대하여 360°의 싸이클을 갖는 감지기의 경우 이 감지기는 완전 1 회전을 측정할 수 있다.

변속비는 p/q로 표현될 수 있으며, 이로써 모터는 조향축의 각 회전에 대하여 p/q 회전을 통하여 회전하며, p는 q 보다 크고, q는 1 보다 크며, p와 q의 최대 공약수는 1 이다.

변속비는 두 감지기의 회전 사이의 비율이다. 이와 같이, 각 감지기가 완전 1 회전에 일치하는 범위에서 출력값을 발생하는 경우, 이 변속비는 변속기의 입력측과 출력측 사이의 회전비이다. 만약 하나의 감지기가 각 축 또는 회전자의 1 회전 내에서 n번 반복하는 출력을 발생하는 경우, 변속비는 np'/q가 될 것이며, 여기에서 상기 언급된 바와 같이 np'=p이다.

비정수 비를 선택함으로서 두 감지기의 출력은 조향축이 회전할 때 동기화 되지 않을 것이다. 실제로 사전에 결정된 회전후에 출력은 다시 동기화 될 것이다. 이러한 "엇갈림"은 1 회전 이상의 범위에서 불명확한 회전측정이 1 회전 또는 부분회전의 범위에서 출력을 발생하는 감지기로부터 일어날 수 있도록 한다.

한 구성에 있어서, 제 1 감지수단은 절대조향핸들 위치감지기로 구성되고, 제 2 감지수단은 모터회전자의 알려진 각위치에서 인덱스 신호를 발생할 수 있게 된 인덱스 감지기로 구성되며, 상기 처리수단은 제 2 감지수단이 인덱스 신호를 발생할 때의 위치에 일치하는 제 1 감지수단의 출력을 샘플링하고, 샘플링된 값에 p를 곱하며 기준값을 발생토록 곱하여 얻은 승산값을 가장 근접한 정수로 올림하고, 조사 테이블의 해당 엔트리에 접근토록 기준값을 이용토록 되어 있고, 상기 엔트리는 임의 제로위치로부터 조향축의 회전수를 나타낸다.

다른 구성에 있어서, 제 1 감지수단은 조향핸들의 알려진 각위치에서 인덱스 신호를 발생토록 되어 있는 인덱스 감지기로 구성되고, 제 2 감지수단은 절대위치 감지기로 구성된다.

또한 양 감지수단은 절대위치 감지기로 구성될 수 있다. 다시 처리수단은 감지기의 출력이 동기화로부터 벗어나고, 임의의 제로각위치로부터 조향축의 회전수의 측정값을 얻기 위하여 다수의 회전후에 동기화로 복귀하는 방법을 이용한다. 두 절대위치 감지기를 이용하는 이점은 하나의 감지기가 인덱스를 통과하여 위치의 보다 규칙적인 평가가 이루어질 때까지 기다릴 필요가 없다는 것이다.

두 감지기가 절대위치 감지기로 구성되는 경우 처리수단은 "제로" 회전으로 가정시 조향축의 각위치의 측정으로부터 모터회전자의 각위치를 평가할 수 있게 되어 있다. 이러한 평가는 제 2 감지수단으로부터의 실제 출력신호와 비교되고 평가값과 실제값 사이의 차이는 임의의 제로각위치에 대하여 조향축의 회전수를 나타내는 신호를 발생토록 처리된다.

따라서, 처리수단은 한 시스템에 있어서 예상 모터축위치를 발생토록 제 1 감지수단으로부터의 측정된 조향축 위치값 출력에 변속비 p/q를 곱하고, 제 2 감지수단으로부터 실제 모터위치를 샘플링 하며, 예상값을 실제 측정된 조향위치에 비교하고, 측정값과 예상값 사이의 차이를 계산하며, 조향축의 회전수를 나타내는 값을 발생토록 차이값을 처리하도록 되어 있다. 또한 처리수단은 차이값의 나머지를 계산하고, 이 나머지를 q로 곱하도록 되어 있다. 이러한 승산값은 가장 근접한 정수로 내림되고 내림된 값은 조사 테이블에 접근하는데 이용된다.

장치는 다수의 방법으로 수정될 수 있음을 예상할 수 있다. 예를 들어 한 구성에 있어서, 제 2 감지수단은 모터회전자의 하나 이상의 자석의 각위치를 검출할 수 있도록 되어 있는 다수의 홀효과 감지기로 구성될 수 있다.

최상의 우선 구성에 있어서, 모터는 브러쉬레스 영구자석모터로 구성되고, 모터감지기는 자극의 위치를 검출할 수 있게 된 다수의 홀효과 감지기로 구성된다. 3상 모터에는 3개의 감지기가 제공될 수 있다. 이는 회전자의 전기회전의 1/6 회전을 허용한다. 예를 들어, 6개의 자극을 갖는 3상 모터에 있어서는 출력이 모터회전자의 완전 1 회전시 3회 반복된다.

제 2 감지수단은 또한 모터 제어회로에 의하여 이용되는 위치정보를 제공하는데 이용될 수 있다. 예를 들어, 이는 모터정류 타이밍을 계산하는데 이용될 수 있다.

제 2 관점에 따라서, 본 발명은 하나 이상의 주행바퀴에 연결된 조향축과 조향각도의 실제 각위치와 바퀴 캐리어의 예상 각위치 사이의 관계를 검색할 수 있게 된 수단을 가지고 축에 보조토크를 가할 수 있게 된 전기모터로 구성되는 파위 스티어링 시스템을 제공한다.

직전지 위치는 사용시 변화할 것이다. 특히, 스티어링 시스템 구성요소의 각도 또는 직선위치 사이의 관계는 샤시 구성요소의 마모 또는 변형, 스티어링 구성요소 또는 현가장치 구성요소의 조절, 또는 스티어링 시스템 구성요소의 교체에 의하여 달라질 수 있다. 실제각도와 측정된 각도 사이의 관계를 검색함으로서 이러한 변화가 검출되고 필요에 따라 보상 또는 보정될 수 있다.

조향축의 측정된 각위치는 본 발명의 제 1 관점을 실시하는 파워 스티어링 시스템을 이용하여 발생될 수 있다.

차량이 이하 설명되는 직선주로에서 이동함을 인식함으로서 검색을 수행하는 여러가지 방법이 있음이 예상된다. 이들 중 일부는 차량이 직선주로에서 이동하는 경우를 검출하기 위하여 조합될 수 있다. 만약 방법이 절대 조향각도가 직진검출에 일치하지 않음을 검출하는 경우 절대 조향각도 신호에서의 오프셋트는 변경될 수 있거나 또는 각도 검출수단이 정지될 수 있으며 고장이 표시된다.

1. 시스템은 또한 차량이 직선주로에서 이동함을 검출할 수 있게 된 요오 감지기(yaw sensor)를 포함한다. 이 시스템은 절대 조향각 위치감지기로 구성된 제 1 감지수단의 출력을 측정할 수 있게 되어 있다. 그리고 이는 절대 조향각도 신호를 보정토록 오프셋트를 계산하여 이 신호가 차량이 직선주로에서 이동할 때 직진조건을 나타낸다.

요오 감지기는 ｜지시된 요오｜/지시된 차량속도의 양이 어떠한 시간보다 긴 시간동안 어떠한 한계값 이하일 때 직선주로 이동을 나타내도록 할 수 있다. 한계값과 시간은 시스템이 적용되는 차량에 대하여 선택될 수 있다. 부호 "｜｜"는 절대값을 나타낸다. 계산값은 차량속도가 제로일 때의 경우로부터 보호되어야 한다. 예를 들어, 낮은 차량속도에서는 이러한 계산이 불가능하다.

2. 시스템은 조향핸들 속도와 조향핸들 토크의 값을 모니터 하여, 차량이 직선 주로에서 이동함을 결정할 수 있게 되어 있다. 따라서, 파워 스티어링 시스템은 조향핸들 속도를 모니터하는 수단과 조향핸들 토크를 모니터하는 수단을 포함한다. 그리고 시스템은 조향핸들 속도의 절대값이 한계값 이하인가, 또는 조향핸들 토크의 절대값이 한계값 이하인가, 또는 차량속도의 절대값이 한계값 이하인가를 측정할 수 있게 되어 있다. 이러한 조건에서, 스티어링 시스템은 아주 적절히 실질적인 직진을 지시할 수 있다. 이러한 조건은 차량속도, 조향핸들 토크 또는 조향핸들 속도가 빠르게 변화할 때를 조사하여 식별할 수 있다.

3. 거리에 대하여 평균된 조향각도를 이용. 따라서, 시스템은 차량의 평균이동방향을 모니터 하기 위한 수단을 포함한다. 이는 긴 거리가 고려될 때 직진에 매우 근접한다. 따라서, 거리에 대한 조향각도의 평균을 누산함으로서 절대 조향각도가 실제의 직진과 잘 정렬되는 지의 여부를 보일 것이다. 거리에 대하여 조향축 각위치 감지기의 출력을 필터링 하는 저역필터가 제공된다. 이는 시간 기초형 필터에 의하여 가깝게 되나, 시간 기초형 필터는 낮은 차량속도에서는 정확히 작동치 않을 것이다. 보다 근접한 방법으로 필터에 대한 입력을 각도 α라 하고, 필터출력을 평균각도 A 라 하며, 필터의 "시간상수"를 k 라 하고, 이동된 거리를 x 라 하며, 차량속도를 ν 라 하자. 이때 거리에 대한 제 1 순위 저역필터는 다음과 같다.

입력각도는 에러신호를 발생토록 필터출력과 비교된다. 에러신호에 "시간상수"와 차량속도를 곱하여 적분(시간에 대하여)된다. 이와 같이, 차량속도가 제로일 때에 필터출력은 변화하지 않을 것이다. 차량속도가 빠를 때 필터출력은 신속히 적응될 것이다. 이 필터는 필터를 절대 조향각도 출력에 적용함으로서, 절대 조향각도 검출구조에 사용될 수 있으며, 필터의 출력(적당한 안정시간 이후에)은 제로로부터 절대 조향각도가 갖는 오프셋트를 검출하는데 이용될 수 있다. 이 오프셋트는 비휘발성 메모리에 저장되고 차량이 제작되는 다음 과정에 이용될 수 있도록 필터 적분기에 재저장 된다.

저장된 오프셋트는 과도한 값이 사용되는 것을 방지하기 위하여 한정되어야 한다. 만약 필터출력이 사전에 결정된 한계를 초과하는 경우, 서비스 장소에서 검사될 때까지 절대 조향각도 검출구조가 작동되지 않도록 하는 것이 바람직하다.

기타 파워 스티어링 시스템(EPAS)의 구동시스템

각각 각위치의 출력을 발생할 수 있게 된 두 감지수단이 기어트레인에 의하여 상대측에 대하여 전동되고 일측 감지기가 조향핸들과 함께 회전하며, 타측 감지기가 고속으로 회전하는 적당한 경우가 있다. 제 1 관점의 시스템은 각 경우에 적합토록 수정될 수 있다. 고려될 수 있는 다른 경우들은 다음과 같다.

피니언-드라이브 : 제 1 감지수단이 래크-피니언 조향기어의 피니언축에서 드라이버측에 배치된다. 모터는 이후 상세히 설명되는 바와 같이 감속변속기를 통하여 조향축 대신에 피니언을 구동시킬수 있게 되어 있다. 물론 이는 전문가에게는 잘 알려진 바와 같이 조향축에 "작동적으로 연결된다"는 용어의 의미의 범위에 속한다.

래크-드라이브 : 제 1 감지수단이 래크-피니언 조향기어의 피니언축에서 드라이버측에 배치된다. 모터는 모터의 회전운동을 직선운동으로 변환하는 일부의 기어 트레인을 통하여 직접 래크를 구동시킨다(전형적으로, 이는 래크로 가공된 리드 스크류를 구동시키는 재순환형 볼-너트 이다). 이와 같이 제 2 감지수단은 피니언에 결합된 래크에 결합된다. 모터와 피니언 사이의 변속비는 다음과 같다.

mm당 피니언 회전수/mm당 모터회전수

이중-피니언 드라이브 : 이는 모터가 제 2 피니언을 통하여 래크를 구동시킬 수 있게 되어 있는 래크-드라이브의 특별한 경우이다. 조향핸들은 제 1 피니언에 연결되고, 제 1 감지수단이 제 1 피니언의 입력축에 착설된다. 모터는 감속변속기를 통하여, 제 2 피니언을 구동시킨다. 이와 같이 모터와 "컬럼" 각감지기 사이의 변속비는 다음과 같다.

모터감속비 × 제 2 피니언 감속비 / 제 1 피니언 감속비

이는 보다 복잡한 계통이나 비정수의 비율을 갖는 경우 래크위치 검출방법이 이용될 수 있다.

본 발명의 제 1 관점의 파워 스티어링 시스템은 조향축에 대한 각위치 신호를 발생한다. 이들을 이용함에 있어 보호기능이 추구된다.

1. 전기모터가 스티어링 시스템을 직진위치로 복귀시키는 토크를 조향축에 제공할 수 있게 되어 있는 "자동중심조절" 기능의 제공. 이 시스템은 운전자가 조향핸들을 놓았을 때, 주행바퀴가 직진위치로 복귀하도록 작용하는 "자동중심조절" 기능을 제공하기 위하여 정상적인 보조토크 요구에 부가되는 토크요구를 발생토록 되어 있다. 예를 들어 스티어링 시스템이 차량을 좌측으로 향하도록 회전될 때, 스티어링 시스템을 우측으로 회전시키도록 작용하는 토크가 정상적인 보조토크에 부가될 수 있으며, 그 반대의 경우로서 스티어링 시스템이 우측으로 회전될 때에도 마찬가지다.

2. 파워 스티어링 시스템(EPAS)이 이 스티어링 시스템이 엔드-스탑(end-stops)에 근접할 때 감소되는 보조토크를 갖는 모터를 구동시킬 수 있게 되어 있는 엔드-스탑에서의 "소프트" 스티어링 기능. 이는 운전자가 스티어링 시스템을 엔드-스탑으로 신속히 회전시키는 것을 방지하여 "소프트"한 엔드-스탑이 이루어져 충격부하와 스티어링의 엔드-스탑시 부딪치는 잡음을 감소시킬 수 있다. 이는 자동중심조절기증과 조합될 수 있다. 토크는 자동중심조절 토크와 동일한 방법으로 부가될 수 있다.

3. 상이한 바퀴의 제동에 의한 차량의 요오운동을 제어하기 위한 목적을 갖는 "차량 다이나믹 제어(Vehicle Dynamic Control)" 시스템에 이용되는 신호의 제공. VDC 시스탬은 절대 조향각도와 차량속도로부터 운전자에 의하여 요구된 요오운동을 계산한다. 차량의 실제 요오운동은 요오감지기에 의하여 측정되고, 측정된 값과 요구된 값 사이의 차이가 요오에러를 보정하는 제동력의 분포를 제어하는데 이용된다. 절대 조향각도는 VDC 제어기에 대한 입력으로서 이용된다.

4. 차량이 코너링할 때 서스펜션 댐퍼유니트가 "경직"되게 하는 댐핑 제어시스템에 이용되는 신호의 제공. 절대 조향각도 신호가 운전자가 곡선주로에 들어섰음을 경고하는데 이용될 수 있으며 차량이 옆으로 기울기 시작하기 전에 댐핑율이 증가될 수 있다. 차량이 직선주로에서 이동시 댐핑율은 부드러운 승차감을 제공할 수 있도록 감소된다.

5. 조향각도 제어시스템에 이용되는 신호의 제공. 이러한 시스템은 요구된 조향각도와 절대 조향각도 사이의 차이에 따라 달라지는 EPAS를 발생토록 폐쇄 루우프형 피드백 제어기를 이용할 수 있다. 요구된 조향각도는 일부 차량안내 시스템으로부터 발생할 수 있으며, 예를 들어 이는 도로 표식물을 인식하여 도로의 코스를 결정하는 카메라로부터의 신호이거나 또는 도로의 방향을 나타내는 일부 노변장치로부터의 신호일 수 있다. 적어도 한 구성에 있어서, 본 발명은 조향각도를 검출하기 위한 다른 구조와 조합하여 성공적으로 실현될 수 있다. 이 시스템은 배터리 기능감퇴로부터의 회복과 같은 일반적인 상황에 따른 일측 또는 타측 시스템의 출력에 그 측정값은 기초로 하도록 적응될 수 있다.

본 발명과 함께 이용될 수 이는 다른 특정 시스템이 1999년 1월 15일자 출원된 본원 출원인의 영국 특허출원 GB 9900774.7에 기술되어 있다. 이 특허문헌은 본 발명으 인용문헌으로 "모터위치 카운터" 시스템인 반면에, 본 발명의 제 1 관점에 관련하여 설명되는 시스템은 "비정수 기어감지기"라 할 수 있다.

상기 특허문헌은 전형적으로 다수의 홀효과장치로 구성되는 모터위치 감지기로부터의 출력이 홀효과 감지기의 출력변화를 계산하여 조향각도의 정확한 측정값을 발생하기 위하여 조향축 또는 래크에 연결된 감지기 또는 요오감지기로부터의 인덱스 신호와 조합되는 파워 스티어링 시스템을 기술하고 있다. 인덱스 감지기는 인덱스 신호를 발생하고 인덱스 신호가 카운트가 벗어나지 않도록 발생될 때 카운터가 리셋트 된다.

이와 같이, 다른 관점에 따라서, 본 발명은 본 발명의 제 1 관점에 따른 파워 스티어링 시스템을 제공하는 바, 이 시스템은 제 2 감지수단이 회전자가 회전할 때 주기적으로 변화하는 회전자의 각위치를 나타내는 출력을 발생토록 되어 있고, 처리수단은 제 2 감지수단의 출력의 변화를 카운트함으로서 조향축의 각위치를 나타내는 제 2 각위치 신호를 발생할 수 있게 되어 있으며, 카운트는 제 1 감지수단의 출력이 조향축의 인덱스 위치에 일치할 때 리셋트 되고, 처리수단은 신뢰가능한 각위치 신호를 발생토록 제 1 및 제 2 각위치 신호를 조합할 수 있게 되어 있다.

이와 같이 이러한 관점의 본 발명은 제 1 관점의 모든 특징(제 1 위치 신호를 발생하는)을 특허문헌 GB 9900774.7에 기술된 발명과 조합하고 일측 또는 타측 시스템의 출력에 기초하는 신뢰가능한 출력을 제공한다.

처리수단은 정상적으로는 신뢰가능한 출력을 발생할 수 있도록 제 2 각위치 신호를 이용하는 반면에 제 2 위치 신호를 확인하기 위하여, 제 2 각위치 신호를 이용함으로서 제 1 및 제 2 각위치 신호를 조합한다.

만약 두 각위치 신호가 다른 경우 본 발명의 제 1 관점에 의하여 발생된 출력은 신뢰가능한 출력의 기초로서 이용될 수 있다. 이는 제 1 감지수단이 인덱스 신호를 발생하고 카운트가 리셋트될 때까지 계속 이용될 수 있다. 이때에 카운트가 보정되는 것은 잘 알려져 있다. 이는 시스템이 조향축이 회전하여 인덱스 신호가 발생될 때까지(즉, 조향축의 제 1 감지기의 출력이 인덱스 위치이다) 카운트가 전 작동주기 동안 부정확하게 될 때의 고장후 신뢰가능한 출력을 발생할 수 있도록 한다.

또한 제 1 각위치 신호는 조향축이 인덱스 위치에 교차하는 것을 기다리지 않고, 카운트 신호를 리셋트 하는데 이용될 수 있다. 이는 제 1 각위치 신호가 신뢰가능할 것이라고 판단될 때 수행된다. 이러한 상황은 전원이 인가시에 일어나며, 카운트가 아직 감소되지 않았을 때 본 발명의 제 1 관점은 직접 신뢰가능한 출력을 발생한다.

물론, 양 시스템의 조합은 보다 정확하고 신뢰가능한 시스템을 제공하는 한편 유리한 크로스 체킹이 이루어질 수 있도록 한다. 시스템이 물리적인 감지기를 공유하므로 하드웨어가 최소화 된다. 물론, 하나의 물리적인 감지기가 하나 이상의 출력, 즉 증분출력 및 연속출력을 발생할 수 있다.

양 시스템은 이들이 물리적인 감지기를 공유하도록 구성될 수 있다. 실제로 일측 시스템의 출력은 타측의 것에 비하여 유리하다. 다음의 방법이 제안된다.

전원의 인가시, 파워 스티어링 시스템이 먼저 작동될 때 모터위치 카운터 시스템에 의하여 결정된 출력이 판독된다. 이는 제어시스템 내에서 사용된 신뢰가능한 각위치 신호를 초기화 한다. 절대위치를 측정하는 컬럼위치 감지기의 출력은 이러한 신호가 보다 높은 해상도를 가질 때 이 신호를 점점 업데이트 하는데 이용된다. 그리고 비정수 기어감지기 시스템에 의하여 발생된 출력은 조향핸들의 회전을 검출하는 크로스 체크로서 이용된다. 만약 두 신호 사이의 차이가 크면 비전수 기어감지기 시스템 출력이 모터위치 카운터 시스템을 리셋트 하는데 이용되거나 또는 시스템이 과정의 나머지 부분을 위하여 위치신호를 이용하는 것을 중지할 수 있다.

다른 상황에서, 만약 배터리 기능감소가 일어나고 모터위치 카운터 시스템 출력이 신뢰할 수 없을 경우 카운터 신호는 쓸모가 없어, 전원 인가시에 이용될 수 없다. 이러한 경우에 있어서, 조향각도는 비정수 기어감지기 시스템이 정확한 조향핸들 회전을 인식할 수 있을 때까지 유효하지 않다. 회전이 인식되면 시스템은 조향이 직진위치에 있을 때 카운터를 리셋트함으로서 모터위치 카운터 시스템을 이용하는 것을 회복한다. 앞 문단에서 설명된 카운터 시스템에 기초하는 정상작동이 다시 회복될 수 있고, 비정수 전동방법은 크로스 체킹을 위한 백업용으로 이용된다.

본 발명을 첨부도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 파워 스티어링 시스템의 개요도.

도 2는 1회전의 싸이클이 관련된 축의 각위치에 따라 변화하는 절대각위치 감지기로부터의 표본출력을 보인 그래프.

도 3은 1회전의 싸이클이 관련된 축의 각위치에 따라 변화하는 인덱스 각위치 감지기로부터의 표본출력을 보인 그래프.

도 4는 3개의 홀효과 감지기가 모터 각위치를 감지하는 3상 브러쉬레스 영구자석모터의 개요도.

도 5는 모터회전자의 완전회전중 도 4에서 보인 3개 감지기 각각으로부터의 출력을 보인 그래프.

도 6은 도 5의 3개 신호로 구성될 수 있는 전형적인 출력신호를 보인 그래프.

도 7은 회전수신호를 발생토록 도 1의 시스템의 두 감지기의 출력을 조합하기 위한 일 예를 보인 설명도.

도 8은 도 7의 구성을 상세히 보인 설명도.

도 9는 절대조향 각신호를 발생토록 조향축 감지기로부터의 정보로 모터 인덱스 신호를 이용하기 위한 구성도.

도 10은 도 9의 구성이 조향각 신호를 발생하는데 적용되는 것을 보인 설명도.

도 11은 도 9의 구성을 이용하여 발생된 파형을 보인 그래프.

도 12는 조향추 감지기와 모터 회전자 감지기가 절대위치 감지기로 구성되는 시스템에 의하여 발생된 출력파형을 보인 그래프.

도 13은 도 12에서 보인 파형을 발생하기 위한 구성의 블록 다이아그램.

도 14는 본 발명에 따른 파워 스티어링 시스템에 구성되는 다른 처리구성을 보인 블록 다이아그램.

도 15는 도 14의 시스템을 위한 다른 블록 다이아그램.

도 16은 2회전의 범위에서 불명확하게 작동하는 것을 설명하는 그래프.

도 17은 조향싸이클이 본 발명에 따른 파워 스티어링 시스템의 다른 실시형태의 축적기술을 이용하여 유지되는 시스템을 보인 블록 다이아그램.

도 18은 절대각도 감지기 출력으로부터 각위치를 축적하는 방법을 보인 블록 다이아그램.

도 19는 절대 조향각 측정값을 발생토록 축적된 각위치 신호와 회전 카운트를 조합하기 위한 요소를 보인 블록 다이아그램.

도 20은 본 발명의 한 실시형태에서 모터의 회전중 발생되는 값을 설명하는 표(표 2).

이제 본 발명에 따른 여러 파워 스티어링 시스템이 설명될 것이다. 각 시스템은 도면의 도 1에서 보인 여러 공통의 구성을 갖는다.

시스템(1)은 일측단부가 조향핸들(3)에 연결되고, 타측단부가 래크와 피니언(5)을 통하여 한 쌍의 주행바퀴(4)에 연결된 조향축(2)으로 구성된다. 조향핸들(3)은 조향축을 회전시켜 래크가 이동되게 함으로서 바퀴가 회전될 수 있도록 한다. 조향핸들을 엔드 스탑(소위 "일측 조향한도로부터 타측 조향한도까지 회전시키는 것") 사이로 회전시킬 수 있는 양은 주행바퀴의 구조와 바퀴를 지지하는 서스펜션 구조에 의하여 결정되나 모든 경우에 있어서 완전한 1 회전 이상, 또는 2-4 회전이 전형적이다.

전기모터(6)가 변속비가 p¹/q인 감속변속기(7)를 통하여 조향축에 연결됨으로서 모터회전자의 p 회전중에 조향축이 q 회전을 통하여 통과한다. 제어회로(도시하지 않았음)가 조향축에 착설된 토크감지기(8)의 출력에 응답하여 모터(6)에 전류를 공급한다. 토크감지기(8)는 운전자에 의하여 요구된 토크를 측정하고, 이로부터 모터전류가 계산되어 요구된 바에 따른 다소의 보조력을 제공한다.

토크감지기(8)에 부가하여 조향축(2) 각위치 감지기(9)가 제공되고 제 2 각위치 감지기(10)가 모터회전자에 제공된다. 각 감지기는 출력신호를 발생하고 이들 신호는 전체 회전범위(일측 조향한도로부터 타측 조향한도까지의 범위)에서 조향축의 위치를 나타내는 신호를 발생토록 처리수단(도시하지 않았음)에 공급된다.

각위치 감지기는 여러 형태중의 하나일 수 있다. 본 발명의 이해를 돕기 위하여 위치감지기로서 그 전체가 망라된 것은 아니지만 여러 가능성 있는 형태가 먼저 설명될 것이다.

각위치 감지기의 형태

절대각 감지기

이러한 형태의 감지기는 예를 들어, 완전회전 내에서 축의 각도를 나타내는 신호를 발생한다. 이 신호는 저장 또는 초기화할 필요없이 순간적으로 유용하다. 이러한 형태의 감지기의 예로서는 포텐셔메타, 리솔버, 싱크로 및 광학적인 절대각 엔코더가 있다.

이 설명에서, 각위치 감지기 출력은 도 2에서 보인 바와 같이 0-1 회전 사이에서 변화하는 측정값을 제공토록 처리된다.

인덱스 펄스

이러한 형태의 감지기는 축의 각 회전 내에서 단일펄스를 발생한다. 이 감지기는 회전의 작은 부분, 즉 활동원호에서 일어나는 자계의 변화를 검출하는 홀효과 감지기일 수 있다. 이러한 형태의 입력을 이용하는 감지시스템의 정확성은 작은 감지기의 활동원호에 의존한다. 이 감지기는 이러한 경우가 확실하도록 설계되어야 한다. 물론 도 2에서 보인 바와 같은 절대각 감지기는 예를 들어, 출력이 사전에 결정된 한계값을 초과할 때 각도를 모니터함으로서 인덱스 감지기로서 작동될 수 있음을 이해할 것이다.

브러쉬레스 모터각위치 감지기

일부의 EPAS 시스템은 모터감지기가 모터권선의 전환, 즉 정류를 제어할 수 있도록 사용되는 브러쉬레스 모터를 이용한다. 도 4는 3상 브러쉬레스 영구자석 모터회전자의 개략 구성도를 보인 것이다. 이 경우에서, 회전자 자석이 회전자 축에 착설된 자기 디스크에 근접하거나 각을 이루는 것을 감지할 수 있도록 하는데 3개의 자기감지기(홀효과)가 사용된다.

3개의 각 감지기 신호는 120°의 모터회전(6개의 회전자 자극을 갖는 3상 모터의 경우)마다 반복하는 신호를 얻기 위하여 조합될 수 있다. 이는 도 5에 도시되어 있다. 상의 수가 다르거나 자극의 수가 다른 것이 사용될 수 도 있다. 중요한 점은 측정될 모터각도가 "절대"값(이는 인덱싱이나 카운팅이 요구되지 않는다)인 것이나 이것이 모터회전에서 독특한 것은 아니다. 따라서 모터 각도신호는 인덱스 펄스나 "연속" 신호가 아니고 모터회전시 한번 이상 일어나는 비교적 작은 수의 불연속적인 각도 측정값으로 구성된다. 도 6은 각 모터각도 신호가 1/6의 단계에서 1/6로부터 1까지의 6 상태를 갖는 단일조합 신호로 변환되는 예를 보인 것이다.

토크감지기와 위치감지기는 단일 감지기로 조합될 수 있음을 이해할 것이다. 실제로 단일의 다목적 출력신호가 토크값 및 각위치값을 얻을 수 있는 감지기에 의하여 발생될 수 있다.

예로서 이후 설명되는 모든 시스템은 두 감지기의 출력 사이의 "비트" 주파수를 발생토록 변속기의 비전수 변속비에 의존하며 이로부터 조향축의 각위치 측정값이 단일 감지기를 이용하여 얻을 수 있는 것 보다 넓은 범위에서 검출될 수 있다. 이들은 사용된 감지기의 선택과 각위치를 계산하는데 사용된 방법에서 상이하다.

방법 1 - 모터축의 절대각도 감지기와 컬럼축의 인덱스

이 경우에 있어서 컬럼의 각위치 감지기는 그 회전의 어느 한 특정점에서 조향컬럼의 각도를 측정한다. 즉, 컬럼각도 가작은 각도범위에 놓일 때 인덱스 신호가 발생된다. 각위치 감지기는 이상적으로 EPAS 변속기에 근접하여 배치되어 측정이 다른 컴플라이언스(예를 들어, 토크감지기에서)에 의하여 영향을 받지 않는다. 제 2 각위치 감지기는 완전회전에서 모터의 절대각도를 측정한다.

모터는 비정수 변속비를 갖는 감속변속기를 통하여 컬럼에 연결된다. 즉, 모터는 컬럼의 각 회전에 대하여 p/q 회전(여기에서 p와 q는 정수이다)을 통하여 회전하여,

q＞1

이고,

p＞q (즉, 모터가 컬럼보다 빠르게 회전한다)

이며,

gcd(p,q)=1 ("gcd"="최대공약수").

예를 들어, 변속비가 34:10인 경우 p=17 이고, q=5 이어서 17/5, 즉 34/10이 되어 모든 조건에 부합된다. 만약 이들 조건이 부합되는 경우 본 발명에 따른 시스템을 이용하여 컬럼의 회전수를 측정할 수 있다. 이는 두 각도 측정값 사이의 비정수 관계를 이용하여 이루어진다.

설명의 목적으로 컬럼축은 컬럼감지기가 인덱스 펄스를 검출하고, 모터가 회전 배치되어 모터각 감지기가 "제로"의 판독값을 제공하는 각도에 있는 것으로 가정된다. 만약 컬럼이 완전히 1회전을 회전하는 경우 컬럼감지기는 다시 인덱스를 검출할 것이나 모터는 p/q 회전을 통하여 회전할 것이다. 모터각도 측정은 모든 모터회전을 축적할 수 없으나 다음 식으로 주어지는 회전의 일부분을 나타낼 것이다.

(p-nq)/q

여기에서 n은 정수이며,

0≤(p-nq)/q＜1

즉, 모터각도 측정값은 감지기 출력의 범위에 있다.

컬럼의 r 회전 후에 모터는 (rp)/q를 통하여 회전될 것이며, 모터각 감지기 출력은 다음과 같다.

(rp-nq)/q

여기에서, n은 선택된 (다른) 정수이며, 따라서

0≤(rp-nq)/q＜1 이다.

r=q 일 때, n=p 이고 모터각 측정값은 제로가 될 것이다. 따라서, q 회전 후에, 모터와 컬럼 감지기 출력은 이들이 시작되는 동일한 관계인 것으로 가정될 것이다. 이후의 다른 회전에 대하여 패턴은 반복할 것이다.

이와 같이 컬럼이 그 인덱스 포인트를 통과할 때 모터각도는 컬럼이 완전한 회전을 이룸에 따라 변화할 것이다. 이는 한 예로서 설명될 것이다. p=17 이고, q=5 라 할 때 각 컬럼회전의 값은 다음 표 1과 같다.

컬럼회전=r	-3	-2	-1	1	2	3	4	5	6
모터회전수=rp/q	-51/5	-34/5	-17/5	17/5	34/5	51/5	68/5	85/5	102/5
모터완전회전수=n	-11	-7	-4	3	6	10	13	17	20
모터위치감지기측정값=(rp-nq)/q	4/5	1/5	3/5	2/5	4/5	1/5	3/5	0	2/5
1/q의 수=(rp-nq)	4	1	3	2	4	1	3	0	2

표 1 : p=17 이고, q=5인 예

표 1은 모터각도 측정값이 5 회전 후 패턴이 반복되는 -2 회전으로부터 +2 회전의 컬럼회전을 독특하게 확인하는데 이용될 수 있음을 보이고 있다. 이와 같이 조향컬럼의 절대 각위치는 다수의 회전을 통하여 확인되어 절대 조향각을 얻을 수 있다.

도 7은 컬럼 인덱스 감지기와 모터 절대각도 감지기로부터의 측정값을 조합함으로서 회전수를 발생토록 모터각도 감지기로부터의 정보를 갖는 컬럼 인덱스 펄스를 이용하기 위한 구조를 보인 것이다. 블록의 작동은 다음과 같다.

표본추출 및 유지

컬럼 인덱스 펄스가 존재할 때 모터각도를 포착함.

이득

표본추출된 모터각도에 q를 곱함.

순환

가장 근접한 정수에 입력을 순환시킴.

오프셋트 조사

표 1과 같은 테이블을 이용하여 표본추출된 모터각도에 대하여 중심으로부터 먼 컬럼 회전수를 조사함. 조사 테이블에 대한 입력은 표 1의 열 5이고, 조사 테이블의 출력은 표 1의 열 1 이다. 만약 컬럼과 모터각도가 제로에서 동기화 되지 않는 경우 조사 테이블은 이를 고려하여야 하가나 오프셋트가 모터각도에 가산되어야 한다.

도 8은 도 7의 시스템이 조향각 신호를 발생토록 도 18에서 보인 축적각 위치블록과 도 19에서 보인 계산 다중회전 신호블록과 조합된 상세구성을 보인 것이다. 모터각도 측정값은 누산되고 이를 컬럼회전의 단위로 변환시키기 위하여 변속비(q/p)로 축척된다. 회전수는 도 7에서 보인 구조에 의하여 계산되고 이들 블록의 출력은 계산 다중 회전신호 블록에 공급된다.

이와 같이 축적각도 위치블록은 도 18에서 보인 방법으로 실현될 수 있다. 두 트리거가 제공되고 제 1 트리거는 절대위치 감지기로부터의 출력의 후단변부에서 트리거 되고, 제 2 트리거는 상승변부에서 트리거 된다. 제 1 트리거가 트리거될 때, 카운트 업 신호가 발생되어 회전카운터에 저장된 값이 증분되도록 한다. 마찬가지로 제 2 트리거가 트리거될 때, 카운트 다운 신호가 발생되고 회전카운터의 값이 감분된다. 이와 같이, 회전카운터값은 그 임의의 제로위치로부터 절대위치 감지기 출력의 완전 싸이클수에 일치한다.

계산다중 회전신호 블록은 도 19에서 보인 바와 같이 실현될 수 있다. 축의 회전수를 나타내는 신호(도 18에서 설정된 단계로부터 유도되는 것과 같음)가 축적된 각도신호와 조합된다. 회전수는 축의 어느 특정한 각도에서만 유효하므로 "유효회전 측정값 플래그"가 회전수신호가 유효할 때를 나타내고, 축적된 각도값을 보정하는데 필요한 오프셋트를 저장하기 위하여 시용되는 표본추출 및 유지블록을 트리거 시키도록 제공된다. 제 1 유효회전수가 수신될 때 "절대각도 유효" 플래그를 발생토록 래치가 시용될 수 있다.

감지기에서 잡음에 대한 감도, 제조허용 공차, 변속기의 백러쉬, 컴플라이언스 또는 오프셋트를 줄이기 위한 구성에 대하여서는 설명치 않는다. 이들은 설명을 간단히 하기 위하여 생략되었으나 실제의 경우에 있어서는 잡음과 타이밍 문제점에 여유가 있다(조사 오프셋트가 이를 표본추출 전에 안정화 되도록 하는 것과 같음).

출력신호의 처리는 전자 하드웨어 또는 마이크로 컨트롤러에서 운영되는 소프트웨어 프로그램을 이용하거나 이들 둘을 조합하여 실행될 수 있다. 만약 소프트웨어가 구비되어 있다면, 소프트웨어의 표본율은 신호의 얼라이싱을 방지하기 위하여 선택되어야 하며 컬럼 인덱스 펄스에 신속히 응답할 수 있는 구성이 제공되어야 한다.

절대 조향각도는 컬럼 인덱스 펄스가 컬럼운동에 의하여 발생될 때까지는 유효하지 않을 것이다. 만약 인덱스 증분 감지기가 사용되는 경우 절대 조향각 측정값은 컬럼과 모터감지기가 인덱스될 때까지는 유효하지 않을 것이다.

조향각 측정값의 해상도는 모터감지기의 해상도에 따라 달라질 것이다. 만약 감지기가 모터축에서 1도를 분석할 수 있다면 컬럼운동의 q/p도가 분석될 것이다. 정확성은 모터각 감지기와 컬럼 인덱스 펄스의 원호폭의 정확성에 따라 달라질 것이다. 만약 컬럼 인덱스 펄스폭이 5도 "넓으면" 조향각 측정값은 모터감지기가 5q/p도 보다 정확한 경우 5도 이내에서 결정된다. 모터각 감지기는 각 컬럼회전에서 모터각도의 차이가 분석될 수 있도록 충분한 해상도와 정확성을 가져야 한다. 즉, 모터각 감지기는 ±q/2 보다 양호한 정확성에 대하여 q 상위각도를 분석할 수 있어야 한다.

따라서, 이러한 예에서, 5 상위각도의 해상도를 갖는 모터각 감지기는 조향각 신호를 제공할 수 있다. 이러한 조악한 해상도를 이용하는 것의 결점은 컬럼각도가 해상도에서 85 상위각도에 대하여서만 분석될 수 있다는 점이다.

방법 2-컬럼축의 절대각 감지기와 모터축의 인덱스

이 경우에 있어서 컬럼의 각위치 감지기는 각 회전에서 조향컬럼의 각도를 측정한다. 제 2 각위치 감지기는 그 회전의 특정 지점에서 모터의 각도를 측정한다, 즉, 모터가 기준점을 통과할 때 인덱스 펄스가 발생된다.

이전의 경우와 같이, 모터는 p/q의 비정수 변속비를 갖는 감속변속기를 통하여 컬럼에 연결된다(여기에서, p와 q는 정수이다).

q＞1

이고,

p＞q

이며,

gcd(p,q)=1 이다.

컬럼이 직진 해상도일 때 컬럼각 측정값이 "제로"로 판독되고 모터 인덱스 펄스가 활성이 되게 시스템이 배치되는 것으로 가정된다. 실제로 컬럼 제로위치와 모터 인덱스 펄스를 정확히 정렬시키는 것은 어려워 이러한 상태로부터 오프셋트되는 구성이 제공되어야 한다. 컬럼과 모터가 회전될 때 모터감지기는 모터축의 각 회전시 마다 인덱스 펄스를 발생할 것이다. 인덱스 펄스가 발생될 때 컬럼각도는 다음과 같게될 것이다.

mq/p

여기에서 m은 모터의 완전 회전수 이다(m은 미지의 정수이다). 컬럼각 측정값은 다음과 같이 주어진다.

c=mq/p-r

여기에서, c는 회전시 컬럼 감지기 출력이고, r은 컬럼의 완전 회전수이다. 컬럼 감지기 출력은 0-1 해상도 사이에 놓이도록 한정된다.

0 ≤c ＜ 1

이와 같이 각 모터 인덱스 펄스에서 c의 값은 모두 미지의 정수인 모터 회전수(m)와 컬럼 회전수(r)에 의하여 결정된다. r의 값을 찾아 조향각도를 결정할 수 있을 것이다. r의 값은 q/p의 정수가 c로부터 감산된 후 그 나머지로부터 구할 수 있다. d를 나머지라 하고 s를 정수라 하면,

d = c - s q / p

여기에서 d는 다음의 범위로 한정된다.

0 ≤d ＜ q / p

그리고 c에 대하여 등식을 대입하면,

d = c - s q / p

= m q / p -r - s q / p

= (m - s) q / p - r

따라서, 정수 s는 d가 1/q의 단계에서 0∼(q-1)/q의 값을 갖도록 r의 일부와 함께 미지의 정수 m에서 소거된다. 이들 값은 r의 다른 값에 일치한다. 각 특정셋트의 q와 p의 상이한 값에 대하여 설계구성은 다음의 예에서 보인 바와 같이 나머지 d와 회전수 r 사이의 1 대 1 관계가 있는지 체크되어야 한다.

p=17 이고, q=5 라 하자. 도 20은 모터회전시 얻는 값을 보인 것이다.

도 20의 표는 조향축 각도와 모터 인덱스 펄스의 조합이 p×d에 대하여 r을 조사함으로서 -2로부터 +2회전까지 조향축 회전을 독특하게 확인하는데 이용될 수 있다. 확인된 회전수는 조향각 위치가 측정될 수 있도록 측정된 조향각도에 가산된다.

도 9는 절대 조향각 신호를 발생하도록 조향축 각도감지기로부터의 정보를 갖는 모터 인덱스 펄스를 이용하기 위한 구성을 보인 것이다. 조향축 각도감지기는 0-1로 변화하는 표준각도 측정값을 발생하는 것으로 가정된다. 블록의 작동은 다음과 같다.

표본추출 및 유지

모터 인덱스 펄스가 존재할 때 조향축 각도를 포착함.

이득

포착된 조향축 각도에 p를 곱함.

순환블록

조사 테이블에 대하여 인덱스를 계산하기 위하여 가장 근접한 정수에 입력을 순환시킴.

회전조사

테이블로부터 조향축 회전을 조사. 예를 들어 도 20의 표는 모든 조향축 각도와 모터 인덱스가 유효할 때 조향축 감지기에 의하여 측정된 각도 사이의 관계를 보인 것이다. 조사 테이블은 도 20의 표에서 2열과 4열로 구성될 수 있다. 표 3은 p=17 및 q=5의 예에 대한 조사테이블의 예를 보인 것이다. 이는 표 2의 열 4와 열 2이다. 조사 인덱스는 0과 p사이에서 변화할 수 있는 정수이다. 조사테이블 출력은 q/p로 곱한 표 3의 하단 열이다(예를 들어 입력이 3인 경우 출력은 4×5/17= 20/17). 11과 16의 임력에 대하여서는 2개의 가능성있는 출력을 보이고 있다. 이들은 출력이 "둘러싸는" 값이다. 시스템이 교정될 때 정출력 또는 부출력이 선택되어야 한다. 이러한 값의 선택은 모터와 조향축 각도감지기 사이에 사용된 오프셋트에 따라 달라질 수 있다. 만약 부의 값이 사용되는 경우 조사테이블은 -40/17과 40/17회전 사이의 수, 즉 ±2.353 회전 사이의 수를 출력할 것이다. 만약 조향축이 이 범위을 벗어나면 출력은 부정확한 값을 "포함"할 것이다.

만약 축과 모터각도가 제로에서 동기화 되지 않으면 테이블은 이를 고려하여 조향축 각도신호에 적당한 오프셋트가 가산되어야 한다.

열4×p	0	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15	16	17
열2×p/q	0	7	-3	4	-6	1	8	-2	5	-5	2	-8 또는 9	-1	6	-4	3	-7 또는 10	0

표 3 : p=17 및 q=5에 대한 조사 테이블의 예

도 10은 도 9의 구성이 조향각도 신호를 발생토록 축적 각위치 블록과 계산다중 회전신호 블록과 조합되는 방법을 보인 것이다. 컬럼각 측정값이 누산된다. 회전기준은 도 9에서 보인 구성에 의하여 계산되고 이들 블록의 출력은 다중 회전블록에 공급된다.

절대 조향각은 모터 인덱스 펄스가 발생될 때까지는 유효하지 않다. 만약 인덱스 증분감지기가 사용되는 경우 절대 조향각 측정값은 이들 컬럼 및 모터감지기가 인덱스될 때까지 유효하지 않을 것이다. 이러한 구성으로부터의 일부결과가 도 11에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이 회전수는 인덱스 펄스마다 업데이트된다. 완전구성이 에러 및 불일치성을 체크하고 측정시스템의 견고성이 유지될 수 있도록 하기 위하여 반복된 업데이트를 이용할 수 있다.

조향각 측정값의 해상도는 컬럼 감지기의 해상도에 따라 달라질 것이다. 정확성은 모터 인덱스 펄스의 "원호폭"에 따라 달라질 수 있다. 만약 모터 인덱스 펄스폭이 5도 "넓으면", 조향각 측정값은 5q/p도 이내가 되게 결정될 것이다. 컬럼 감지기는 각 모터회전에서 각도의 차이가 분석될 수 있도록 충분한 해상도와 정확성을 가져야 한다. 따라서 이는 ±p/2 이상의 정확성에 대하여 p 상위각을 분석할 수 있어야 한다.

방법 3 : 회전당 ＞1의 모터 인덱싱

상기 언급된 경우는 모터회전당 1 이상의 펄스를 발생하는 감지기에도 적용될 수 있다. 회전을 통하여 부분적으로 일어나는 펄스는 회전의 시작시 펄스로부터 구별될 수 없고 k의 등간격을 둔 펄스가 회전마다 발생하는 것으로 가정된다. 이때에 컬럼의 회전단 모터펄스는 kp/q가 될 것이다. k, p 및 q의 어떠한 값에 대하여 이는 p에 k×p를 대입하여 상기 언급된 바와 같은 동일한 방법을 이용할 수 있다.

방법 4 : 연속 컬럼 및 모터각도 감지기 측정

컬럼 및 모터의 모든 각도에서 출력을 발생하는 2개의 감지기를 이용하는 다른 시스템이 구성될 수 있다. 이들 감지기는 절대각도를 측정하거나 증분방식으로 각도를 측정할 수 있으며 인덱스 마크를 통과하는 펄스의 수를 카운트할 수 있다. 컬럼과 모터 모두의 각위치 감지기에 의하여, 컬럼의 회전을 확인하기 위해 조향이 인덱스 펄스를 통과하여 회전되는 것을 기다릴 필요가 없고(증분감지기가 사용되지 않는 한 이 경우에 있어서 각 감지기에서 제 1 인덱스 펄스를 기다릴 필요가 있다) 회전은 잡음 및 허용공차외 구성요소에 대한 보다 양호한 면제가 주어지는 보다 빈번한 간격에서 계산될 수 있다.

모터는 p/q의 비정수 변속비를 갖는 감속변속기를 통하여 컬럼에 연결된다. 여기에서 p와 q는 상기 언급된 바와 같이 정수이다.

실제 컬럼의 각도를 다음과 같다고 하자.

c+r

여기에서 c는 회전내의 각도이고(즉, 0≤c＜1), r은 일부 기준각도로부터 벗어난 완전회전의 정수이다. 컬럼 감지기가 각도 c를 측정할 것이다. 모터는 변속기를 통하여 컬럼과 함께 회전한다. 만약 변속기에 백러쉬와 컴플라이언스가 없다면 모터각도는 다음과 같이 주어질 것이다.

(c+r)p/q

모터감지기는 회전내에서 모터축의 각위치를 측정하여 감지기 출력이 다음과 같이 표현될 수 있다.

m=(c+r)p/q-w

여기에서, w는 회전의 자연수인 정수이어서, 0≤m＜1가 될 것이다. 컬럼 및 모터 축각도의 2 측정값은 회전수를 얻도록 처리될 수 잇다. 이러한 방법의 하나는 스티어링 시스템이 "제로"회전 이라고 가정할 때, 측정된 컬럼각도로부터 모터각도의 "예상값"을 계산하는 것이다(이러한 예상값은 컬럼과 모터가 제로 조향회전에 정렬될 때에만 정확할 것이다. 예상값의 에러는 회전수를 유도하는데 이용된다).

예상값은 변속비를 이용하여 계산된다.

예상값 = cp/q

측정된 모터각도와 예상된 모터각도는 다음과 같다.

d = m-예상값

= (c+r)p/q-w-cp/q

= rp/q-w

마찬가지로 r, w, p 및 q는 정수이고, d의 나머지를 취함으로서 1/q의 단계에서 0∼(q-1)/q의 값을 갖는 수를 얻을 수 있다.

이를 구하는 다른 방법은 모듈화된 계산법을 이용하는 것이다. 예를 들어 mod-1 계산법으로 다음의 결과를 얻는다.

x x_{(mod 1)}

1.00.0

1.20.2

3.4560.456

-1.20.2

완전회전수 : r 여기에서 r은 정수

실제 컬럼각도 : C=c+r 여기에서 0＜c＜1

컬럼감지기는 각도 : c = C_{(mod 1)}를 측정할 것이다.

모터각도는 M=(c+r)p/q가 될 것이다.

모터감지기는 m=M_{(mod 1)}를 측정할 것이다.

모터각도의 예상값 : 예상값 = cp/q

차이는 d = m-예상값 = {(c+r)p/q}_{(mod 1)}-cp/q

차이의 나머지는 다음과 같다.

d_{(mod 1)}=[{(c+r)p/q}_{(mod 1)}-cp/q]_{(mod 1)}

={cp/q}_{(mod 1)}+{rp/q}_{(mod 1)}-{cp/q}_{(mod 1)}

={rp/q}_{(mod 1)}

=(1/q){rp}_{(mod q)}

이와 같이, L = qd_{(mod 1)}= {rp}_{(mod q)}

따라서 회전수는 L로부터 계산될 수 있다. 명백히, (mod q) 계산법에 의하여 L은 q 차이값 만을 취하여 r의 차이 인식값은 q이다.

도 12는 변속기 백러쉬 또는 컴플라이언스를 갖지 않는 이상적인 구성요소를 이용하는 예로부터 얻는 결과를 보인 것이다. p=17과 q=5의 값이 사용된다. 상측의 좌표는 실제 컬럼각도에 대한 측정된 컬럼각도를 보인 것이다. 두번째 좌표는 측정된 모터각도(실선)와 측정된 컬럼각도에 p/q를 곱하여 얻은 "예상된" 모터각도를 보인 것이다. 세번째 좌표는 두번째 좌표의 두 신호의 차이(d)(점선)와 q로 곱한 차이의 (mod 1)나머지(즉, L)를 보인 것이다. 나머지는 항상 1/q의 정수배수임을 알 수 있을 것이다. L과 컬럼의 완전 회전수 사이의 관계는 명확하다. 차이를 보이는 q의 차이값이 있다. 이 경우에 있어서, 5 레벨이 있으므로 직진위치의 양측으로 2 회전은 명확히 식별될 수 있다. 모터와 컬럼각도 측정값은 제로에서 정렬되고, 그렇지 않은 경우 오프셋트가 고려되어야 하는 것으로 가정되었다.

도 13은 상기 언급된 처리를 수행하기 위한 구성의 블록 다이아그램이다. 이 블록 다이아그램에 대한 입력은 컬럼각도 측정값과 모터각도 측정값이다. 이들의 양은 상기 언급된 바와 같은 형태의 절대각도 감지기를 이용하여 얻는다. 블록의 작동은 다음가 같다.

이득

"예상된" 모터각도를 제공토록 컬럼각도에 p/q를 곱한다.

차이계산

측정된 모터각도와 예상된 모터각도 사이의 차이 d를 계산하기 위하여 가산블록이 사용된다. 모터와 컬럼감지기의 오정렬을 보상하기 위하여 이러한 합에 오프셋트가 도입될 수 있다.

모듈러-1

상기 언급된 바와 같이 차이 d의 나머지를 계산.

이득

L을 얻도록 차이의 나머지에 q를 곱함.

순환

L을 가장 근접한 정수에 순환시킴. 이 정수는 조사 테이블의 인덱스로서 이용된다. 이상적인 환경에서 차이의 일부분은 정확히 1/q의 정수의 일부분이 될 것이다. 순환작동은 측정과 계산을 망칠 수 있는 비이상적인 효과를 보상하기 위하여 필요하다. 순환작동으로 작은 에러에 대하여 양호한 면역을 제공한다. 정확한 면역은 주어진 셋트의 p와 q에 대하여 계산되어야 하고 선택된 감지기에 의하여 이룰 수 있는 성능에 대하여 평가되어야 한다.

조사 테이블

인덱스를 이용하여 회전수를 조사한다. 조사 테이블의 내용은 p와 q의 값에 따라 달라질 것이다. 조사 테이블은 이 경우에 있어서 각 컬럼회전에 대한 입력과 중간변수의 값을 고려하여 계산될 수 있다. 표 4는 p=17 및 q=5에 대한 예를 보인 것이다. 표 4의 제 1 열은 컬럼 회전수이다. 표 4의 하측 열은 조사 인덱스이다. 관심대상의 컬럼회전은 표 4에서 컬럼회전수=r이 -2, -1, 0, 1, 2으로 표시된 세로 칸에서 주어진 것으로 가정된다. 조사 테이블은 표 4의 하측 열에서 주어진 인덱스에 대하여 표 4의 상측 열을 출력하여야 한다.

컬럼회전수=r	-3	-2	-1	1	2	3	4	5	6
컬럼감지기출력=c	0	0	0	0	0	0	0	0	0
모터회전수=(c+r)p/q	-51/5	-34/5	-17/5	17/5	34/5	51/5	68/5	85/5	102/5
모터회전수=w	-11	-7	-4	3	6	10	13	17	20
모터각도감지기출력=m	4/5	1/5	3/5	2/5	4/5	1/5	3/5	0	2/5
예상값 P=cp/q	0	0	0	0	0	0	0	0	0
차이 d=m-P	4/5	1/5	3/5	2/5	4/5	1/5	3/5	0	2/5
1/q 수(조사인덱스) =(rp-wq)	4	1	3	2	4	1	3	0	2

표 4 : p=17 및 q=5인 예

합

조향각을 얻기 위하여 컬럼각 측정값에 회전수를 가산함.

이 도표는 요구된 기본요소를 보인 것이다. 부가적인 요소가 사용된 감지기에 관련된 오프셋트, 변속기 백러쉬, 초기화, 에러검출 밑 기타 문제점을 보상하기 위하여 포함될 수 있다.

방법 5 : 독특하지 않은 모터각도

상기 언급된 방식은 브러쉬레스 모터감지기 구성과 함께 작동토록 적용될 수 있다. 신호의 주파수가 높고 모터축의 완전한 기계적인 회전내에서 독특한 모터각도를 나타내지 않는 명백한 차이가 있다. 이러한 차이는 모터와 컬럼사이의 비율보다는 모터감지기와 컬럼감지기 사이의 비율을 고려함으로서 수용될 수 있다. 이와 같이. 만약 감지기 신호가 컬럼회전당 n번 반복하는 경우 모터감지기와 컬럼감지기사이의 비율은 다음과 같다.

np/q

여기에서, p와 q는 상기한 바와 같다. 컬럼회전수를 측정할 수 있도록 하기 위하여 다음 식이 성립되어야 한다.

np＞q

gcd(np, q)=1

만약 이들 조건이 만족되면 모터감지기의 독특하지 않은 특성이 허용될 수 있다. 이용된 계산은 "n"의 계수를 포함토록 수정되어야 한다. 모듈화된 계산법을 이용하면 다음과 같다.

실제 컬럼각도 : C=c+r

여기에서 0＜c＜1이고, r은 정수이다.

컬럼 감지기는 각도 : c=C_{(mod 1)}를 측정할 것이다.

모터각도는 M=(c+r)np/q 이다.

모터감지기는 m=M_{(mod 1)}를 측정할 것이다.

모터각도의 예상값 : prediction=cnp/q

=(np/q)C_{(mod 1)}

차이는 d=m-prediction={(c+r)np/q}_{(mod 1)}-cnp/q 이다.

차이의 나머지는 다음과 같다.

d_{(mod 1)}=[{(c+r)np/q}_{(mod 1)}-cnp/q]_{(mod 1)}

={cnp/q}_{(mod 1)}+{rnp/q}_{(mod 1)}-{cnp/q}_{(mod 1)}

={rnp/q}_{(mod 1)}

=(1/q){rnp}_{(mod q)}

이와 같이, L=qd_{(mod 1)}={rnp}_{(mod q)}이다.

따라서, 회전수는 완전 모터회전 감지기와 마찬가지로 L로부터 계산될 수 있다.

달리 복잡한 것은 브러쉬레스 모터 감지기가 대량의 에러를 갖는 매우 조악한 해상도를 갖는다는 것이다. 상기 주어진 예에서 감지기는 모터의 회전시 마다 3번 반복하는 싸이클 내에 6개의 상위각을 분석할 수 있다. 이와 같이 이러한 경우에 있어서 n은 3이다. 조악한 해상도는 다수의 방법으로 처리될 수 있다. 요점은 모터각도 감지기 측정값이 한 감지기 상태로부터 다른 감지기로의 전이에 근접한 지점에서만 정확하다는 것을 인식하는 것이다. 이는 다음에 의하여 이루어질 수 있다.

a. 전이를 명확히 인식함으로서 모터각도 감지기 상태의 전이 시간에 계산을 수행함. 2개의 모터각도 상태 사이의 전이는 감지기 상태 자체보다 높은 해상도의 각도 측정값을 제공한다.

b. 모터각도 측정값을 개선토록 최종 모터각도 감지기 전이 이래로 알려진 모터속도와 시간을 이용함.

c. 컬럼각도 감지기 측정값과 거의 상관되지 않는 모터각도 감지기 결과를 배제하도록 필터를 이용함.

d. 상기 주어진 방벙의 일부를 조합함.

이들 감지기로 작동되는 시스템이 도 14와 도 15에 도시되어 있다. 이는 컬럼각도 측정값과 잘 상관되는 모터각도 감지기 측정값만을 허용하는 간단한 필터를 이용한다. L과 순환(L) 사이의 차이는 "에러"신호로서 이용된다. 차이가 적을 때 모터각도 감지기 출력이 "이상적인" 감지기 측정값에 근접하며, 그 결과의 해상도가 이용된다. 차이가 클 때, 계산된 해상도가 이용되지 않는다. 다음의 분석은 이를 설명하는 것이다.

에러 e가 모터각도 측정값에 존재한다고 가정한다. 브러쉬레스 모터감지기의 경우에 대하여, 이 에러는 양자화 에러가 될 것이다. 그리고 상기 분석은 다음과 같이 수정된다.

모터감지기는 m=(M+e)_{(mod 1)}을 측정할 것이다.

예상값 차이는 d=m-prediction={(c+r)np/q+e}_{(mod 1)}-cnp/q 이다.

차이의 나머지는 다음과 같다.

d_{(mod 1)}= [{(c+r)np/q+e}_{(mod 1)}-cnp/q]_{(mod 1)}

= {cnp/q}_{(mod 1)}+{rnp/q}_{(mod 1)}-{cnp/q}_{(mod 1)}+e_{(mod 1)}

= {rnp/q}_{(mod 1)}+e_{(mod 1)}

이와 같이, L=qd_{(mod 1)}=q{rnp/q+e}_{(mod 1)}

해상도수는 인덱스로서 L을 이용하는 조사 테이블로부터 계산된다. L의 정수값은 순환(.)함수를 이용하여 얻는다. 에러 e가 존재할 때 순환(L)의 값은 다음과 같다.

순환(L) = q{rnp/q}, -0.5＜e≤0.5 일 때

q{rnp/q+1} 0.5＜ e≤1.5 일 때

q{rnp/q+2} 1.5＜e≤2.5 일 때

등.

β= L-순환(L) 이라 하자.

｜β｜＜t(여기에서 t는 양의 한계값, t＜0.5)일 때, 회전 평가값이 유효한 것으로 가정한다. 그러면 순환(L)의 값은 다음과 같이 된다.

순환(L) = q{rnp/q}, -t＜e≤t 일 때

유효하지 않음 t＜e≤1-t) 일 때

q{rnp/q+1} (1-t)＜e≤(1+t) 일 때

유효하지 않음 (1+t)＜e≤2-t) 일 때

q{rnp/q+2} (2-t)＜e≤(2+t) 일 때

등.

이와 같이, t는 0.5 보다 작으므로 이 필터는 에러성의 해상도수가 ｜e｜＞ 0.5 으로부터 ｜e｜＞(1-t)까지 발생될 수 있도록 요구된 에러의 크기를 증가시킨다. 결점은 유효회전 평가값의 수가 감소되는 점이다.

도 14는 회전수가 모터와 컬럼 측정값으로부터 계산됨을 보이고 있다. 이 시스템은 "방법 4"와 유사하나 상기 언급된 필터와 브러쉬레스 모터 각도감지기의 계수가 이용된다. 주요블록은 다음과 같다.

이득

"예상된" 모터각도를 얻기 위하여 컬럼각도에 np/q를 곱함. 이 예상값은 모터축 회전당 반복수 n을 포함한다.

차이계산

가산블록이 측정된 모터각도와 예상된 모터각도 사이의 차이 d를 계산하는데 이용된다. 모터와 컬럼감지기의 오정렬을 보상하기 위하여 이 합에 오프셋트가 도입될 수 있다. 도 6에서 보인 경우에 있어서, 양자화 에러를 위한 오프셋트는 모터감지기 싸이클의 1/12가 될 것이다.

모듈러-1

차이 d의 나머지를 계산함.

이득

차이의 나머지에 q를 곱함.

순환

차이의 축척된 나머지를 근접한 정수에 순환시킴. 이 정수는 조사 테이블의 인덱스로서 이용된다.

조사테이블

인덱스를 이용하여 회전수를 조사. 조사 테이블의 내용은 n, p와 q의 값에 따라 달라질 것이다. 조사 테이블은 이 경우에 있어서 각 컬럼회전에 대한 입력과 중간변수의 값을 고려하여 계산될 수 있다. 표 5는 n=3, p=17 및 q=5에 대한 예를 보인 것이다. 표 5의 제 1 열은 컬럼 회전수이다. 표 5의 하측 열은 조사 인덱스이다. 관심대상의 컬럼회전은 표 5에서 컬럼회전수=r이 -2, -1, 0, 1, 2으로 표시된 세로 칸에서 주어진 것으로 가정된다. 조사 테이블은 표 5의 하측 열에서 주어진 인덱스에 대하여 표 5의 상측 열을 출력하여야 한다.

컬럼회전수=r	-3	-2	-1	1	2	3	4	5	6
컬럼감지기출력=c	0	0	0	0	0	0	0	0	0
모터감지기회전수=(c+r)np/q	-30.6	-20.4	-10.2	10.2	20.4	30.6	40.8	51	61.2
모터감지기회전수=w	-31	-21	-11	10	20	30	40	51	61
모터각도감지기출력=m	0.4	0.6	0.8	0.2	0.4	0.6	0.8	0	0.2
예상값 P=cnp/q	0	0	0	0	0	0	0	0	0
차이 d=m-P	0.4	0.6	0.8	0.2	0.4	0.6	0.8	0	0.2
차이*q(조사인덱스) L=qd	2	3	4	1	2	3	4	0	1

표 5 : p=17 및 q=5인 예

합계

"에러"항 β를 계산.

윈도우 비교기

｜β｜＜t일 때 "유효"신호를 발생.

도 15는 회전 계산블록(즉, 도 14)이 조향각 신호를 발생하기 위하여 상기 언급된 바와 같이 축적 각위치 블록과 계산다중 회전신호 블록에 조합됨을 보이고 있다. 컬럼각도 측정값이 누산되고 축적된 컬럼각도와 계산된 회전수가 계산다중 회전블록에 공급된다.

방법 6 : 제한된 검출범위

상기 언급된 시스템은 사용된 변속기와 감지기의 구성에 따라 달라지는 제한된 수의 상이한 회전이 특징이다. 일반적으로 일측 조향한도로부터 타측 조향한도까지 조향핸들을 회전시키는 회전수는 전형적으로 2-4 회로 작다. 일부 변속비에 의하여 일측 조향한도로부터 타측 조향한도까지 완전히 커버하는 것은 불가능하다. 특정의 예를 들기 위하여 브러쉬레스 3상 모터각도 감지기와 20.5:1의 변속비를 갖는 것으로서 다음의 값을 갖는 것으로 하였다.

n = 3

q = 2

p = 41

이는 2회의 상이한 회전만이 식별될 수 있도록 한다.

그러나 유용한 신호는 확인된 회전이 중앙영역에서 "0"이고, 양측의 영역에서 "1"이 되게 시스템의 오프셋트를 설정함으로서 얻을 수 있다. 그리고 직진각도는 확인된 회전이 "0"이고 컬럼각도 감지기가 컬럼의 직진각도(도 16 참조)인 각도로서 확인될 수 있다. 이러한 구성은 일측 조향한도로부터 타측 조향한도까지 거의 4회전인 {-2회전+경계대역}으로부터 {+2회전-경계대역}까지의 범위를 허용한다(일측 조향한도로부터 타측 조향한도까지 완전한 4회전인 경우 "제로"회전과 0의 컬럼각도 감지기 출력은 3포인트 이므로 직진위치는 더 이상 독특하지 않다). 경계대역의 크기는 스티어링 시스템의 허용공차와 일측 조향한도로부터 타측 조향한도까지 스티어링 시스템의 정확한 이동에 따라 달라진다.

직진각도가 확인되었을 때, 모든 조향각도는 상기 언급된 "축적각도 위치" 기술을 이용하여 유지된다. 도 17은 상기 언급된 요소를 이용하는 이러한 기술을 달성하기 위한 구성을 보인 것이다. 조향각도는 조향핸들이 직진조건을 통과할 때에만 설정된다.

Claims

파워 스티어링 시스템(1)에 있어서, 이 시스템이 제 1 단부가 조향핸들(3)에 연결되고 타측 단부가 하나 이상의 주행바퀴(4)에 연결된 조향축(2), 정수가 아닌 비정수의 변속비를 갖는 변속기(7)를 통하여 조향축(2)에 연결된 회전자를 갖는 전기모터(6), 조향축(2)의 각위치에 따른 출력을 발생할 수 있게 된 제 1 감지수단(9), 회전자의 각위치에 따른 출력을 발생할 수 있게 된 제 2 감지수단(8, 10)과, 1회 이상의 회전수 범위에서 조향축(2)의 각위치를 나타내는 각위치 신호를 발생토록 양 출력신호를 처리할 수 있게 된 처리수단으로 구성됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 1 항에 있어서, 이들 감지기(8, 9, 10)가 완전한 1회전 후에 또는 부분회전 후에 반복하는 각위치에 따른 주기성 출력신호를 발생토록 되어 있음을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 하나 이상의 감지기(8, 9, 10)가 완전회전 또는 부분회전 내에서 조향축(2) 또는 모터회전자의 절대 각위치를 나타내는 신호를 발생하는 절대 각위치 감지기로 구성됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 1 항, 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 하나 이상의 감지기(8, 9, 10)가 작은 부분회전에서 축 또는 모터회전자의 위치를 나타내는 각도에 따른 출력신호를 발생하는 인덱스 감지기로 구성됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 감지기(8, 9, 10)가 중간 전동장치 없이 조향축(2) 또는 모터회전자로부터 직접 구동됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 변속비가 p/q로 표현될 수 있으며 이로써 모터는 조향축의 각 회전에 대하여 p/q 회전을 통하여 회전하며, p는 q보다 크고, q는 1보다 크며, p와 q의 최대 공약수는 1임을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 제 1 감지수단(9)이 절대 조향핸들 위치감지기로 구성되고, 제 2 감지수단(8, 10)은 모터회전자의 알려진 각위치에서 인덱스 신호를 발생할 수 있게 된 인덱스 감지기로 구성되며, 상기 처리수단은 제 2 감지수단(8, 10)이 인덱스 신호를 발생할 때의 위치에 일치하는 제 1 감지수단(9)의 출력을 샘플링하고 샘플링된 값에 p를 곱하며 기준값을 발생토록 곱하여 얻은 승산값을 가장 근접한 정수로 올림하고 조사 테이블의 해당엔트리에 접근토록 기준값을 이용토록 되어 있고, 상기 엔트리는 임의 제로위치로부터 조향축의 회전수를 나타냄을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 1 항-제 6 항의 어느 한 항에 있어서, 제 1 감지수단이 조향핸들의 알려진 각위치에서 인덱스신호를 발생토록 되어 있는 인덱스 감지기로 구성되고 제 2 감지수단은 절대위치 감지기로 구성됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 1 항-제 6 항의 어느 한 항에 있어서, 양 감지기가 절대위치 감지기임을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 9 항에 있어서, 처리수단은 "제로"회전으로 가정시 조향축(2)의 각위치의 측정으로부터 모터회전자의 각위치를 평가할 수 있게 되어 있으며, 이러한 평가는 제 2 감지수단으로부터의 실제 출력신호와 비교되고 평가값과 실제값 사이의 차이는 임의의 제로각 위치에 대하여 조향축의 회전수를 나타내는 신호를 발생토록 처리됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
전기 청구항의 어느 한 항에 있어서, 제 2 감지수단(8, 10)이 모터회전자의 하나 이상의 자석의 각위치를 검출할 수 있도록 되어 있는 다수의 홀효과 감지기로 구성됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 1 항-제 10 항의 어느 한 항에 있어서, 모터(6)가 브러쉬레스 영구자석 모터(6)로 구성되고 모터감지기는 자극의 위치를 검출할 수 있게 된 다수의 홀효과 감지기로 구성됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
파워 스티어링 시스템에 있어서, 이 시스템이 하나 이상의 주행바퀴(4)에 연결된 조향축(2)과, 조향각도의 실제각 위치와 바퀴 캐리어의 예상각 위치 사이의 관계를 검색할 수 있게 된 수단을 가지고 축(2)에 보조토크를 가할 수 있게 된 전기모터(6)로 구성됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 13 항에 있어서, 조향축의 측정된 각위치값이 청구항 제 1 항-제 12 항의 어느 한 항에 따라서 발생됨을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 차량이 직선주로를 이동함을 검출할 수 있는 요오감지기를 포함함을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 조향핸들 속도를 모니터하기 위한 수단과 조향핸들 토크를 모니터 하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 차량의 평균 이동방향을 모니터하기 위한 수단을 포함함을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 17 항에 있어서, 거리에 대하여 조향축 각위치 감지기의 출력을 필터링 할 수 있게 된 저역필터를 포함함을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
전기 청구항에 따른 파워 스티어링 시스템(1)에 있어서, 제 2 감지수단(8, 10)이 회전자가 회전할 때 주기적으로 변화하는 회전자의 각위치를 나타내는 출력을 발생토록 되어 있고, 처리수단이 제 2 감지수단(8, 10)의 출력의 변화를 카운트함으로서 조향축(2)의 각위치를 나타내는 제 2 각위치 신호를 발생할 수 있게 되어 있으며, 카운트는 제 1 감지수단(9)의 출력이 조향축(2)의 인덱스 위치에 일치할 때 리셋트 되고, 처리수단은 신뢰가능한 각위치 신호를 발생토록 제 1 및 제 2 각위치 신호를 조합할 수 있게 되어 있음을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 19 항에 있어서, 처리수단이 정상적으로는 신뢰가능한 출력을 발생할 수 있도록 제 2 각위치 신호를 이용하는 반면에, 제 2 각위치 신호를 확인하기 위하여 제 2 각위치 신호를 이용함으로서 제 1 및 제 2 각위치 신호를 조합함을 특징으로 하는 파워 스티어링 시스템.
제 20 항에 있어서, 두 각위치 신호가 다른 경우 본 발명의 제 1 관점에 의하여 발생된 출력은 제 1 감지수단이 인덱스 신호를 발생하고 카운트가 리셋트될 때까지 신뢰가능한 출력의 기초로서 이용됨을 특징으로 하는 파워 스티어링시스템.