KR200222587Y1

KR200222587Y1 - 직류 모터의 회전각 및 부하 토오크 검출 장치, 직류모터 제어 장치 및 전동식 파워 스티어링 장치

Info

Publication number: KR200222587Y1
Application number: KR2020000012390U
Authority: KR
Inventors: 미우라카츠노리; 타카기마사노리; 키후쿠타카유키; 오타가키시게키
Original assignee: 다니구찌 이찌로오, 기타오카 다카시; 미쓰비시덴키 가부시키가이샤
Priority date: 1996-06-10
Filing date: 2000-05-01
Publication date: 2001-05-15
Also published as: KR980006790A; EP0812753B1; DE69705677T2; DE69705677D1; EP0812753A3; EP0812753A2; JPH09331693A; JP3462007B2; US6016042A

Abstract

과제

장치를 복잡하게 함이 없이 정확하게 부하 토오크를 검출하는 직류모터의 회전각 검출 방법을 얻는 것이다.

해결수단

소정의 구동 토오크에서 직류 모터(13)의 각 가속도가 거의 일정하도록 설정한 구동 시간만큼 직류 모터(13)를 구동하며, 직류 모터(13)의 구동 시간과 구동후의 직류 모터(13)의 발전 전압에 의해 이 직류 모터(13)의 구동중의 회전각을 추정한다.

Description

직류 모터의 회전각 및 부하 토오크 검출 장치, 직류 모터 제어 장치 및 전동식 파워 스티어링 장치{Apparatus for Detecting the Angle of Rotation and Load Torque of DC Motor, DC Motor Controller, and Electric Motor-driven Power Steering System}

본 고안은 직류 모터의 회전각 검출 방법 및 부하 토오크 검출 방법, 이 방법을 사용한 직류 모터 제어 장치 및 이 장치를 구비하는 전동식 파워 스티어링 장치에 관한 것이다.

종래 기술

일반적으로, 모터는 모터 자체의 고장 또는 모터에서 부하로 동력을 전달하기 위한 기어등의 전달 기구의 고장등에 의해 락(lock)상태로 되는 일이 있다. 이와 같은 락 상태는 모터가 차량의 조타계에 사용되고 있는 경우등에 있어서는 핸들이 고정되어 조타 불가능하게 될 우려가 있다.

종래, 이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 모터의 구동 전류와 각도 내지 각속도로부터 모터의 부하 토오크를 추정하여, 추정된 부하 토오크가 이상일때 모터의 출력축을 조타 장치로부터 기계적으로 이탈하도록 클러치를 제어하는 것이 행해져 왔다.

또한, 모터 제어 장치의 구성상, 모터의 각도 내지 각속도가 얻어지지 않는 경우에는, 모터를 정전류로 구동하여 전기자 전류를 검출함으로써 부하 토오크를 추정하였다.

도10은 예를들면 1993년 3월에 코로나사에 의해 발행된 도테 및 하라시마가 공동 집필한 '모션 제어'에 기재된 모터의 구동 전류와 각속도로부터 부하 토오크를 추정하는 방법을 모식적으로 도시한 도면이다.

도면에 있어서, 구동 회로(1)로부터 모터(3)에 공급되는 구동 전류를 전류 검출기(2)에서 검출하며, 또한 모터(3)에 연결되어 실질적으로 모터의 토오크 정수, 외란 토오크, 모터의 관성 및 점성 마찰 계수등으로 표시된 부하(4)에 의해 예를들면 타코 제너레이터로 이루어진 각속도 검출기(5)를 이용하여 모터(3)의 각속도를 검출한다.

그리고, 전류 검출기(2)에서 검출된 구동 전류를 승산기(61), 가산기(62) 및 연산기(63)등으로 구성된 마이크로컴퓨터(6)의 승산기(61)에 공급하며, 이것에 모터의 토오크 정수를 승산하여 가산기(62)의 한쪽의 입력 단자에 인가한다. 한편, 각속도 검출기(4)에서 검출된 각속도를 연산기(63)에 공급하며, 여기서 소정의 모터의 관성과 각속도를 승산한 것을 미분함과 함께, 소정의 점성 마찰 계수와 각속도를 승산하여 양쪽의 값을 가산하여 가산기(62)의 다른쪽의 입력 단자에 인가한다. 가산기(62)에서는 승산기(61)의 출력값에서 연산기(63)의 출력값을 감산하여 이것을 예를들면 1차 지연 회로로 이루어진 로우 패스 필터(7)를 통과시킴으로써 출력 단자(8)에 대한 부하 토오크의 추정값을 얻을수 있다.

종래 모터의 회전각 검출 방법은 모터에 엔코더등의 전용의 각도 검출기를 이용할 필요가 있었다.

또한, 종래의 모터의 부하 토오크의 검출 방법은 이상과 같이 부하 토오크의 추정을 행하고 있었기 때문에, 모터를 정전류로 구동한 상태에서 부하 토오크를 추정하기에는 전용의 전류 검출기 또는 타코제너레이터등의 각속도 검출기를 이용할 필요가 있으며, 따라서 타코제너레이터등의 각속도 검출기 또는 포텐션메터등의 모터 각도 검출기를 구비하지 않는 경우에는 부하 토오크의 추정은 곤란하며, 구성이 복잡하고 고가로되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 상기 경우에 있어서도, 모터의 발전 전압을 검출하면 각속도를 검출한 것과 등가로 되지만, 일반적으로 모터를 구동중에는 모터로의 인가 전압과 발전 전압이 혼재함으로 발전 전압만을 추출하여 검출하는 것은 곤란하며, 따라서, 이경우도 부하 토오크의 추정은 곤란하며, 구성이 복잡하며, 비용이 상승되는 등의 문제점이 있었다.

또한, 모터 또는 기어는 이물질등이 끼워져서 급격히 락 상태로 되는 경우보다도 서서히 특성이 열화하여 부하 토오크가 증가하는 경우가 많다. 따라서, 모터가 차량의 조타계에 사용되는 경우등에 있어서는, 차량의 시스템의 이상한 상태를 사전에 검지하기 위하여 될 수 있는 한 정확하게 부하 토오크를 검출하는 것이 바람직하다. 또한, 모터의 코일이 도중에 단락된 경우에는 1회전중에서도 모터 전류에 대한 발생 토오크가 작게되는 부분이 있기 때문에 불편한 느낌을 제공하는 문제점이 있었다.

본 고안은 이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 구성을 간단하게 하여 정확하게 회전각 및 부하 토오크를 검출할 수 있는 저렴한 직류 모터의 회전각 및 부하 토오크 검출 방법, 이 방법을 사용한 직류 모터 제어 장치 및 이 장치를 구비하는 전동식 파워 스티어링 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도1은 본 고안의 일 실시예를 따른 직류 모터 제어 장치를 도시하는 구성도.

도2는 도1의 동작을 설명하기 위한 도면.

도3은 도1의 처리 동작을 설명하기 위한 순서도.

도4는 본 고안의 다른 실시예의 형태에 의한 직류 모터 제어 장치를 도시하는 도면.

도5는 도4의 모터 전류 제어 수단의 구체적 회로 구성의 일예를 도시하는 구성도.

도6은 모터 전류의 통전 방법의 다른 예를 도시하는 도면.

도7은 본 고안의 다른 실시예를 따른 직류 모터 제어 장치를 도시하는 도면.

도8은 본 고안의 다른 실시예의 형태에 의한 전동식 파워 스티어링 장치를 도시하는 구성도.

도9는 도8의 제어 유닛의 처리 동작을 도시하는 순서도.

도10은 종래의 직류 모터의 부하 토오크를 추정하기 위한 방법에 이용되는 장치의 일예를 도시하는 구성도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

11, 11A, 11B : 마이크로컴퓨터

12 : H형 브릿지 회로 12a ~ 12d : 파워 MOSFET

13 : 직류 모터 14 : 게이트 구동 회로

15, 17 : 입력 인터페이스 회로

16 : 전기자 전류 검출용의 저항기

18 : 모터 전류 제어 수단 19 : D/A 변환기

20 : PNP형 트랜지스터 21 : 플라이휠 다이오드

22 : 핸들 23 : 스티어링 축

24 : 토오크 센서 25 : 클러치

26 ; 감속 기어 27 : 래크 축

28 : 배터리 29 : 점화 스위치

본 고안에 따른 직류 모터의 회전각 검출 방법은 소정의 구동 토오크에서 직류 모터의 각 가속도가 거의 일정하게 되도록 설정한 구동 시간만큼 직류 모터를 구동하여 직류 모터의 구동 시간과 구동후의 직류 모터의 발전 전압에 의해 상기 직류 모터의 구동중의 회전각을 추정하도록 한 것이다. 이와 같은 구성에 의하면, 구동 정지후의 직류 모터의 발전 전압에서 직류 모터의 각속도를 검출하 수 있으며, 구동중의 각 가속도가 거의 일정하면 구동 시간과 각 가속도의 곱에 의해 직류 모터의 회전각을 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 직류 모터의 회전각 검출 방법은 소정의 구동 토오크에서 소정의 구동 시간만큼 직류 모터를 구동하여 구동후의 일정시간 마다의 직류 모터의 발전 전압을 적분함으로써 상기 직류 모터의 비구동시의 회전각을 추정하도록 한 것이다. 이와 같은 구성에 의하면, 직류 모터의 구동후의 일정 시간마다의 직류 모터 발전 전압을 적분함으로써 구동후의 직류 모터의 회전각을 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 직류 모터의 회전각 검출 방법은 소정의 구동 토오크에서 직류 모터의 각 가속도가 거의 일정하도록 설정한 구동 시간만큼 직류 모터를 구동하여 직류 모터의 구동 시간과 구동후의 직류 모터의 발전 전압에 의해 상기 직류 모터의 구동중의 회전각을 추정하며, 소정의 구동 토오크에서 소정의 구동 시간만큼 직류 모터를 구동하여 구동후의 일정시간 마다의 직류 모터의 발전 전압을 적분하도록 함으로써 상기 직류 모터의 비구동시의 회전각을 추정하며, 구동중의 회전각과 비구동시의 회전각의 합을 구하여 구동시와 비구동시를 포함하는 전체 회전각을 추정하도록 한 것이다. 이와 같은 구성에 의하면, 직류 모터의 구동중과 구동후의 회전각의 합을 취하면 직류 모터의 구동 개시로부터의 전체 회전각을 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 본 고안에 따른 직류 모터 제어 장치, 직류 모터를 소정의 구동 토오크에서 소정의 시간만큼 구동 제어하는 구동 토오크 제어 수단과, 직류 모터의 구동 정지에서 상기 직류 모터의 발전 전압을 검출하는 발전 전압 검출 수단과, 직류 모터의 발전 전압에서 상기 직류 모터의 회전각을 추정하는 회전각 추정 수단과, 회전각에서 직류 모터의 부하 토오크를 추정하는 부하 토오크 추정 수단을 구비하는 것이다. 이와 같은 구성에 의하면, 직류 모터의 부하 토오크가 크게됨에 따라서 구동중의 각 가속도는 작게되어 회전각도 작게된다. 이 때문에, 직류 모터의 부하 토오크를 정확하게 검출할 수 있다.

또한, 본 고안을 따른 전동식 파워 스티어링 장치는 이동체의 조타 또는 조타시의 보조 부하를 가하는 직류 모터와, 직류 모터의 출력축을 조타 장치에 기계적으로 연결 또는 이탈을 행하는 클러치와, 클러치의 연결 또는 이탈을 제어하는 클러치 제어 수단과, 직류 모터를 소정의 구동 토오크에서 소정의 시간만큼 구동 제어하는 구동 토오크 제어 수단, 직류 모터의 구동 정지후의 상기 직류 모터의 발전 전압을 검출하는 발전 전압 검출 수단, 직류 모터의 발전 전압에서 상기 직류 모터의 회전각을 추정하는 회전각 추정 수단 및 회전각에서 상기 직류 모터의 부하 토오크를 추정하는 부하 토오크 추정 수단을 갖는 직류 모터 제어 장치를 구비하며, 클러치 제어 수단은 회전각 추정 수단 또는 부하 토오크 추정 수단에서 추정된 직류 모터의 회전각 또는 부하 토오크에 따라서 클러치의 연결 또는 이탈을 제어하도록한 것이다. 이와 같은 구성에 의하면, 직류 모터의 부하 토오크가 크게됨에 따라서 구동중의 각 가속도는 작게되며, 회전각도 작게 된다. 이 때문에, 직류 모터의 부하 토오크를 정확하게 검출할 수 있으며, 이 모터 회전각 또는 부하 토오크가 이상이라고 판단한 경우에는 직류 모터를 조타 장치에서 이탈하는 일이 생길 수 있으며, 이로부터 이상에 의한 악영향을 받지 않게 할 수 있다.

고안의 실시 형태

이하, 본 고안의 일실시예의 형태를 도면을 참조하여 설명한다.

실시의 형태 1

도1은 본 고안의 일실시예를 따른 직류 모터 제어 장치를 도시하는 구성도이다.

도면에서, 마이크로컴퓨터(이하, 마이컴이라 함)(11)는 각종의 연산 처리를 행하는 부하 토오크 추정 수단으로서의 CPU(11a), 앞서 도3에 도시한 바와 같은 프로그램등이 저장된 ROM(11b), CPU(11a)가 연산 처리할 때에 정보의 판독 기록을 행하기 위한 RAM(11c), 후술의 직류 모터에서의 전기자 전류 또는 발전 전압을 디지탈 신호로 변환하는 A/D 변환기(11d), CPU(11a)로 부터의 제어 출력을 펄스폭 변조(PWM)하여 구동 신호로서 출력하는 펄스폭 변조 회로(11e) 및 동일한 CPU(11a)로 부터의 제어 출력을 구동 신호로서 출력하는 입,출력 인터페이스(11f)로 이루어진다.

직류 모터(13)를 구동하기 위한 H형 브릿지 회로(12)는 스위칭 소자로서의 파워 MOSFET(12a-12d)로 이루어져 있다.

즉, FET(12a, 12b)의 직렬 회로와 FET(12c, 12d)의 직렬 회로를 병렬 접속하며, FET(12a, 12b)의 접속점(Q1)을 직류 모터(13)의 일단에 접속하며, FET(12c, 12d)의 접속점 Q2를 직류 모터(13)의 타단에 접속한다.

또한, FET(12a, 12c)의 접속점을 전기자 전류를 검출하기 위한 저항기(16)를 통해서 직류 전압 V_B이 공급되는 전원 단자(31)에 접속하며, FET(12b, 12d)의 접속점을 접지한다.

또한, FET(12a, 12c)의 게이트에는 마이컴(11)의 펄스폭 변조 회로(11e)에서 펄스폭 변조된 구동 신호를 게이트 구동 회로(14)를 거쳐서 공급함과 함께, FET(12b, 12d)의 게이트에는 마이컴(11)의 입,출력 인터페이스(11f)에서 게이트 구동회로(14)를 거쳐서 구동 신호를 공급한다.

또한, 접속점(Q1, Q2)의 사이에 얻어지는 모터(13)의 발전 전압 V_M을 입력 인터페이스 회로(15)로 통과시키며, 또한 A/D 변환기(11d)에서 디지탈 신호로 변환하여 CPU(11a)에 공급한다.

또한, 저항기(16)의 양단자간에 얻어진 전기자 전류의 검출 신호를 입력 인터페이스 회로(17)로 통과시키며, 또한 A/D 변환기(11d)에서 디지탈 신호로 변환하여 CPU(11a)에 공급한다.

또한, 저항기(16), 입력 인터페이스 회로(17) 및 A/D 변환기(11d)는 구동 토오크 제어 수단을 구성하며, 입력 인터페이스 회로(15) 및 A/D 변환기(11d)는 발전 전압 검출 수단을 구성하며, 브릿지 회로(12), 게이트 구동 회로(14), 펄스폭 변조 회로(11e) 및 입, 출력 인터페이스(11f)는 직류 모터 구동 수단을 구성한다.

다음에, 도2 및 도3을 참조하면서 도1의 동작에 대해서 설명한다.

우선, 소정 시간 t₁의 사이, 도1에 파선의 화살표로 도시한 방향으로 모터 전류 I_M을 소정의 전류 I₁만큼 흘려 통전 상태로 한다.(도2 참조)

이 동작을 도3의 순서도를 토대로 설명한다. 모터 전류 I_M을 저항기(16)에서 검출하며, 입력 인터페이스 회로(17) 및 A/D 변환기(11d)를 거쳐서 CPU(11a)에 입력한다. 이 모터 전류 I_M의 검출값을 단계 (S2)의 입력 처리에서 판독 입력한다.

그리고, 모터 전류 I_M이 단계 (S3)에서 설정된 목표 전류 I₁과 일치하도록, 단계 (S4)에서 피드백 제어하여 펄스폭 변조 회로(11e)의 출력 신호의 듀티비를 결정한다.

그리고, 후술의 단계 (S5)를 통과하여 최후에 단계 (S6)의 출력 처리로 FET(12a)를 PWM 구동하여 FET(12b, 12c)를 오프로 하며, FET(12d)를 온(일정의 듀티로 구동)으로 하여 직류 모터(13)의 통전 전류와 그 방향을 제어한다. 물론, FET(12a, 12d)를 동시에 또는 개별적으로 PWM 구동하여도 좋다.

이상의 동작을 t₁시간만큼 계속하여 행한다.

다음에, FET(12a-12d)를 전체 오프로하여 직류 모터(13)로의 통전을 정지하며, 이 통전 정지후의 직류 모터(13)의 발전 전압V₁으로 부터 회전각 θ_??1를 연산한다. 이 동작을 도3의 순서도를 토대로 설명한다.

단계 (S3)에서, 목표 전류I₁을 제로로 설정하며, 단계 (S6)에서 FET(12a-12d) 전체를 오프로 한다. 이 상태에서, 접속점 (Q1, Q2)의 사이에 얻어지는 전압 V_M을 입력 인터페이스 회로(15) 및 A/D 변환기(11d)를 거쳐서 CPU(11a)에 입력한다. 이 전압 V_M을 단계 (S2)의 입력 처리에서 판독 입력하여, 직류 모터(13)의 발전 전압 V₁, 즉 직류 모터(13)가 관성력으로 회전할때의 역기전력을 얻는다.

그래서, 후술되는 바와 같이, 다음의 사이클에서의 발전 전압 V₁과 통전 시간 t₁으로 부터 단계 (S5)에서 직류 모터(13)의 구동중의 회전각 θ₁을 연산한다. 또한, 통전 정지부터 소정의 일정 시간마다 발전 전압 V_M으로 부터 비구동시의 회전각 θ₂을 연산한다.

단계 (S5)에서의 구동중의 회전각 θ₁의 연산 방법에 대해서 설명한다.

소정의 전류 I₁를 직류 모터(13)에 통전한 경우, 직류 모터(13)의 베어링등의 베어링의 마찰 등속도에 비례하는 항을 무시하면, 이하의(1)식 및 (2)식이 성립한다. 또한, T는 모터 구동 토오크, T_L은 직류 모터(13)의 부하 토오크, J는 모터 관성 모멘트, ω는 모터 각속도, k_T는 모터 토오크 정수, θ는 모터 회전각이다.

T - T_L= J · dω/dt --- (1)

T = k_T· I₁--- (2)

ω = dθ /dt --- (3)

여기서, T_L은 정 토오크 부하이며, 직류 모터(13)의 초속도 = 0이라 가정하며, 소정 시간 t₁만큼 경과후의 모터 각속도 ω₁을 (1)식, (2)식에서 구하면 이하의 (4)식에서 도시한 바와 같이 된다.

ω₁= t₁(k_TI₁- T_L)/J --- (4)

상기 (3)식 및 (4)식에서 소정시간 t₁경과후의 모터 회전각 θ1을 구하면, 이하의 (5)식으로 도시한 바와 같이 된다.

θ₁= t₁ ²(k_T· I₁- T_L)/2J = ω₁t₁/2 --- (5)

여기서, 모터의 역기전력 정수를 K_C라 하면 모터의 발전 전압 V_M에서 (6)식으로 된다.

ω₁= V₁/K_C--- (6)

상기 (6)식을 상기 (5)식에 대입하면, 이하의 (7)식으로 된다.

θ₁= V₁t₁/2K_C--- (7)

상기 (7)식의 우변은 K_C가 정수이기 때문에 t₁과 V₁이 나누어지면 구동중의 회전각 θ₁을 연산할 수 있다.

다음에, 단계 (S5)에서 비구동중의 회전각 θ₂의 연산 방식에 대해서 설명한다.

통전 정지에서 시간 t₂경과후까지의 회전각을 θ₂라 하면 상기 (3)식에서 이하의 (8)식으로 된다.

---(8)

일정의 샘플 시간 △t₂마다의 모터 각속도 ω_n2로 하면 하기의 (9)식으로 된다.

θ₂= ω₁₂+ω₂₂+ω₃₂+ ---+ω_n2--- (9)

상기 (6)식을 상기 (9)식에 대입하면 상기 (10)식으로 된다.

ω₂= (V₁₂+ V₂₂+ V₃₂+ --- + V_n2)/K_C--- (10)

상기 (10)식의 우변은 K_C가 정수이기 때문에, △t₂와 V_n2가 나누어지면, 비구동중의 소정 시간 t₂의 모터 회전각 θ₂를 연산할 수 있다.

즉, △t₂마다 모터의 발전 전압 V_M에 계수 1/K_C를 곱해서 승산하면 된다.

또한, 모터의 통전중 및 통전후 t₂까지의 전체 회전각을 구하기에는 θ_??1과 θ₂의 합계값을 구하면 된다.

다음에, 상기 모터의 회전각 θ₁에서 부하 토오크의 연산 방법에 대해서 설명한다.

상기(5)식을 T_L에 관해서 정리하면, 하기 (11)식으로 된다.

T_L= k_T·I₁- 2J·θ₁·1/t₁ ²--- (11)

상기 (11)식의 K_T, J는 정수이기 때문에 I₁과 t₁과 θ₁이 나누어지면 부하 토오크 T_L을 연산할 수 있다. 또한, 모터의 코일이 단락하면 K_T가 작게됨으로써 부하 토오크 T_L의 이상을 검출할 수 있다.

즉, 직류 모터(13)로의 통전 전류 I₁과 통전 시간 t₁을 예를들면 부하 토오크가 이상인 경우에서도 나쁘게되지 않도록 적당한 값으로 정해 두면 통전을 정지하여 소정 시간 t₂만큼 경과후의 모터 발전 전압 V₂는 도2에 도시한 바와 같이 부하 토오크 T_L이 크게됨에 따라서 낮게 되기 때문에 결국 도2에 도시한 바와 같은 특성을 얻음으로써 모터의 회전각 θ₁을 검출하며, 상기(11)식에서 부하 토오크 T_L를구할 수 있다.

또한, 도3에서 단계 (S1)은 A/D 변환기(11d)등의 주변 장치의 초기화 처리이며, 단계 (S7)는 이상의 일련의 처리가 일정 주기에서 실행되도록 관리하며, 시간 t₁, t₂의 계측이 용이하게 행할 수 있도록 하기 위한 대기 처리이다.

이와같이, 본 실시예에서 직류 모터(13)를 정전류 구동하는 모터 제어 장치에 있어서, 직류 모터(13)의 발전 전압 V_M에서 회전각 θ, 부하 토오크 T_L을 연산하여 얻기 때문에, 타코제너레이터등의 모터 각속도 검출기를 구비하지 않는 경우에도 장치를 복잡하게 함이 없이 정확하게 회전각 θ 및 부하 토오크 T_L를 검출할 수 있다.

또한, 이상의 동작을 모터 제어 장치의 기동후 적어도 1회 실행하도록 하면, 결국, 직류 모터(13)를 항상 온시키지 않으므로 1회 만큼 온시키는 만큼 직류 모터(13)가 락 상태로 빠지는 위험한 고장을 사전에 검지할 수 있어 페일-세이프(fail-safe) 처리를 할 수 있으므로 신뢰성이 향상한다. 또한, 부하 토오크 T_L에 따른 직류 모터(13)의 제어를 행하는 것도 가능하게 된다.

실시의 형태 2

도4는 본 고안의 실시 형태 2를 따른 직류 모터 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 이 도4에서, 도1과 대응하는 부분에는 동일 부호를 병기하며, 이 상세 설명은 생략한다.

도1의 예는 실질적으로 소프트웨어로 모터 전류 I_M을 제어하는 것이지만, 본 실시예의 형태는 모터 전류 제어 수단(18)을 설치하여 하드웨어로 모터 전류 I_M를 제어하는 것이다. 따라서, 본 실시의 형태에서 마이컴(11A)은 마이크로컴퓨터(11)에서 사용된 펄스폭 변조 회로(11e)는 생략되며, 모터 전류 제어 수단(18)내에 포함되도록 되어 있다. 이외에는 도1의 예와 마찬가지로 구성한다.

도5는 모터 전류 제어 수단(18)의 구체적 회로 구성의 일예를 도시하는 구성도이다.

도면에서, 모터 전류 제어 수단(18)은 CPU(11a)에서 입출력 인터페이스(11f)를 거쳐서 설정된 모터 목표 전류를 아나로그의 전압 V₁으로 변환하는 D/A 변환기(18a), 모터 전류 I_M를 전압 V₂로 변환하는 모터 전류 검출 회로(18b), 예를들면 연산 증폭기 OP와 콘덴서 C로 이루어지며, 전압 V₁과 전압V₂가 일치하도록 출력 전압 V₃를 제어하는 모터 전류 제어 회로(18c), 예를들면 삼각파 비교에 의해 모터 전류 제어 회로(18c)의 출력 전압 V₃을 소정의 듀티비의 펄스 신호로 변환하는 펄스폭 변조 회로(18d) 및 펄스폭 변조 회로(18d)로 부터의 펄스 신호를 구동 신호로서 FET(12a, 12c)에 공급하는 게이트 구동회로(18e)를 구비한다.

이 구성에 의해 CPU(11a)의 설정된 직류 모터(13)의 목표 전류와 실전류가 일치하도록 FET(12a, 12c)가 PWM 구동된다.

따라서, 본 실시예의 형태에서 도1의 예와 마찬가지로 회전각θ 및 부하 토오크 T_L를 정확하게 검출할 수 있는 이외에, 마이컴(11A)은 소프트웨어적으로는 도3의 단계 (S4)를 생략할 수 있어 마이컴(11A)의 부담이 경감되며, 마이컴(11A)으로서 저렴한 것을 사용할 수 있는 이익이 있다.

실시의 형태 3

또한, 상기 실시의 형태 1에서 통전 전류I₁및 통전 시간 t₁은 임의로 이것을 어떻게 설정하는가에 대해서는 서술되어 있지 않지만, 이것을 부하 토오크 T_L가 소정의 값이하의 경우에, 직류 모터(13)의 회전각θ 또는 직류 모터(13)에 접속되는 감속 기어등(도시되지 않음)이 예를들면 360도 이상 회전하도록 설정하면, 이물질이 끼는 등으로 인한 부하 토오크 T_L의 증대를 보다 확실하게 검출할 수 있게 된다.

이와같이, 본 실시예에서 부하 토오크 T_L이 소정의 값 이하의 경우, 직류 모터(13)의 회전각 θ 또는 직류 모터(13)에 접속된 감속 기어등이 소정 각도 이상 회전하도록 설정함으로써 이물질이 낀등에 의한 부하 토오크 T_L의 증대를 보다 확실하게 검출할 수 있다.

실시의 형태 4

또한, 상기 실시의 형태에서, 통전 전류I₁을 일정값으로 하였지만, 시간에 따라서 변화하도록 하여도 좋다. 예를들면, 도6에 도시한 바와 같이 램프 함수로하면, 상술한 식(5) 및 (11)은 각각 이하의 (12)식 및 (13)식으로 나타낸바와 같이 된다.

θ₁= t₁ ²(k_T·I₂-T_L)/2J = ω₁t₁/2 --- (12)

T_L= k_T·I₂- 2J₁θ₁·1/t₁ ²--- (13)

따라서, 통전 전류 I₁을 일정값으로 한 경우에는 모터 전류 I_M의 목표값이 계단형으로 변화하기 때문에, 통전 전류와 통전 시간의 설정 및 전류 제어(피드백 제어)계의 설계에 따라서, 전류의 오버슈트등에 의해 검출 토오크의 오차가 크게되는 것도 염려되지만, 본 실시예의 형태와 같이 목표 모터 전류의 시간에 대한 변화량을 작게하면, 결국 도5에서 피드백 제어에 의한 시간 0에서 소정의 시간 t₁으로 향하여 서서히 모터 전류를 상승시킴으로써 오버슈트가 나오지 않게 하므로써 상기와 같은 문제는 피할 수 있다.

이와같이, 본 실시예에서, 목표 모터 전류의 시간에 대한 변화량을 작게함으로써 전류의 오버슈트등에 의해 검출 토오크의 오차가 크게되지 않게 한다.

실시의 형태 5

또한, 상기 실시예에서, 직류 모터(13)의 발전 전압의 측정시에 FET(12a - 12d)를 전부 오프로 하고 있지만, 접지측의 FET, 결국 FET(12b, 12d)를 온으로한 상태에서 직류 모터(13)의 발전 전압의 판독을 행하여도 좋다.

예를들면, 도1에 도시하는 방향으로 모터 전류 I_M을 흘려 통전 상태로 한 후, FET(12b, 12c)를 오프, FET(12d)를 온으로 한대로의 상태에서 FET(12e)를 오프하여 도1중의 전압 V_M을 측정하면 접지 전위 기준으로 정측의 전압으로서 직류 모터(13)의 발전 전압V_M을 검출할 수 있다.

이것에 의해, 상기 실시의 형태의 경우, FET(12d)가 오프로 될때 직류 모터(13)의 양단의 전압을 검출할 필요가 있으므로 인터페이스 회로(15)내에 차동 앰프(도시되지 않음)를 설치할 필요가 있지만, 본 실시의 형태에서는 접지측에 FET인 FET(12d)를 온으로 하므로 직류 모터(13)의 FET(12d)와 반대측의 단자와 접지와의 사이의 전압을 검출하면 좋으므로 상술한 바와 같이 차동 앰프는 불필요하게 되어 그 만큼 입력 인터페이스 회로(15)의 구성을 간략화 할 수 있다.

또한, 상기 실시의 형태에서, FET(12d)를 오프하여 직류 모터(13)의 양단의 전압을 볼 수 있으므로, 예를들면, A/D 변환기(11d)의 기준 전압을 5V로 하면, 이 1/2의 0-2.5V의 범위밖에 사용할 수 없지만, 본 실시예의 형태에서는 FET(12d)를 온하여 접지 전위 기준으로 볼수 있으므로, 0 - 5V의 전체범위에서 상호 사용할 수 있어 그만큼 직류 모터(13)의 발전 전압의 측정 분해능을 향상시킬 수 있다.

실시의 형태 6

도7은 본 고안의 실시의 형태 6에 따른 직류 모터 제어 장치를 도시하는 구성도이다. 본 실시의 형태는 상기 실시의 형태와 같이 직류 모터(13)의 정역전이 가능한 회로가 아니라 직류 모터(13)를 단일 방향으로 회전시키는 회로의 예이다. 이 도7에서, 도1과 대응하는 부분에는 동일 부호를 병기하며, 이 상세 설명은 생략한다.

도면에서, 직류 모터(13)의 일단을 접지하며, 그 타단을 스위칭 소자, 예를들면 PNP형 트랜지스터(20)의 콜렉터, 에미터 및 전기자 전류 검출용의 저항기(16)의 직렬 회로를 거쳐서 전원 단자(31)에 접속한다. 트랜지스터(20)의 베이스에는 모터 전류 설정 수단으로서의 예를들면 D/A 변환기(19)에서 구동 신호를 공급한다.

또한, 직류 모터(13)와 병렬로 플라이휠 다이오드(21)를 접속한다. 그리고, 직류 모터(13) 및 트랜지스터(20)의 콜렉터의 접속점에 얻어지는 전압을 입력 인터페이스 회로(15)를 통과시키며, 또한 A/D 변환기(11d)에서 디지탈 신호로 변환하여 CPU(11a)에 공급한다.

다음에, 동작에 대해서 설명한다.

우선, CPU(11a)에서 인터페이스 회로(11f) 및 D/A 변환기(19)를 거쳐서 목표 전류를 전압 V₄로서 트랜지스터(20)의 베이스에 설정한다. 여기서, 트랜지스터(20)가 달링톤 접속등에 의해 충분한 전류 증폭율이 높게되며, 베이스 전류 I_B가 에미터 전류 I_E, 콜렉터 전류I_C에 비해서 무시할 수 있는 것으로 하면 직류 모터(13)를 흐르는 모터 전류I_M는 다음식과 같이 표현된다.

I_M= I_C≒ I_E= (V_B- V_BE-V₄) /R_E--- (14)

여기서, V_BE는 트랜지스터(20)의 베이스, 에미터간 전압, R_E는 저항기(16)의 저항값이다. 따라서, 전원 전압 V_B, 베이스-에미터간 전압 V_BE, 저항값 R_E가 일정하면, 직류 모터(13)는 전압V₄를 설정하면 정전류 구동되는 것으로 된다. 또한, 직류 모터(13)의 일단이 접지되어 있기 때문에 구동 정지후의 전압 V_M을 측정하면 접지 전위 기준으로 정측의 전압으로서 직류 모터(13)의 발전 전압V₂을 검출할 수 있다.

따라서, 상술한 도3의 순서도에 따라서(단, 이 경우 단계 S4는 생략된다.) 발전 전압V₂와 통전 정지로부터의 경과 시간을 토대로 직류 모터(13)의 부하 토오크 T_L을 연산함으로써 본 실시의 형태에서도 도1 및 도4의 실시의 형태와 마찬가지로 직류 모터(13)의 회전각θ, 부하 토오크를 검출할 수 있다.

이와같이 본 실시의 형태에서 직류 모터(13)를 단일 방향으로 회전시키는 경우에도 도1의 예와 마찬가지로 회전각θ, 부하 토오크T_L을 정확하게 검출할 수 있는 것 이외에 마이컴(11A)은 소프트웨어적으로는 도3의 단계(S4)를 생략할 수 있으며, 마이컴(11A)으로서 저렴한 것을 사용할 수 있는 이익이 있다. 또한, 본 실시의 형태에서는 접지 전위 기준으로 볼수 있으므로 직류 모터(13)의 발전 전압의 측정 분해능을 향상시킬 수 있다.

실시의 형태 7

도8은 본 고안의 실시의 형태 7를 따른 상술한 바와 같은 직류 모터 제어 장치를 이용한 차량등의 전동식 파워 스티어링 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 이 도8에서, 도1과 대응하는 부분에는 동일 부호를 병기하여 도시하고 있다.

도면에서, 전동식 파워 스티어링 장치는 핸들(22), 핸들(22)에 연결된 스티어링축(23), 스티어링축(23)의 토오크를 측정하기 위한 토오크 센서(24), 직류 모터(13)와 스티어링축(23)을 감속 기어(26)를 거쳐서 기계적 연결 또는 이탈을 행하기 위한 클러치(25), 스티어링축(23)과 차륜을 연결하는 래치축(27), 토오크 센서(24)등의 출력 신호등을 토대로 직류 모터(13) 및 클러치(25)를 제어하는 제어 유닛(28)을 구비한다. 제어 유닛(28)은 이로서 상술의 직류 모터 제어 장치에 상당하는 것으로 된다.

또한, 전동식 파워 스티어링 장치는 제어 유닛(28)등에 전원을 공급하는 배터리(29), 배터리(29) 와 제어 유닛(28)사이에 설치된 점화 스위치(30)를 구비한다. 또한, 여기서는 클러치(25)의 연결 또는 이탈을 제어하는 클러치 제어 수단은 도시하고 있지 않다.

다음에, 도9의 순서도를 참조하면서 제어 유닛(28)의 처리 동작을 설명한다.

우선, 점화 스위치(30)가 온되면, 스위치(S11)에서 제어 유닛(28)의 초기화 처리를 한다.

다음에, 단계(S12)에서 클러치(25)를 오프로하며, 직류 모터(13)를 스티어링축(23)으로 부터 기계적으로 이탈한후 단계 (S13)에서 상술한 실시의 형태로 설명한 바와 같은 방법에서 직류 모터(13)의 회전각θ, 부하 토오크 T_L을 검출하여 검사한다.

또한, 직류 모터(13)가 스티어링축(23)으로부터 기계적으로 이탈되어 있음에도 불구하고 어떤 임계값 회전각에 도달하지 않았는가, 또는 부하 토오크 T_L이 이상이라고 판단된 경우에는 클러치(25)를 온시키지 않도록 단계 (S16)에서 클러치(25)의 오프, 직류 모터(13)로의 통전 금지등의 페일 세이프 처리를 한다.

한편, 정상이라고 판단된 경우에는 단계(S14)에서 클러치(25)를 온으로하며, 직류 모터(13)를 스티어링축(23)과 기계적으로 연결하며, 단계(S15)에서 토오크 센서(24)의 출력 신호등에 따라서 파워 스티어링의 제어를 한다.

이와같이, 본 실시의 형태에서는 파워 스티어링의 제어 유닛(28)의 기동후, 적어도 1회, 본 고안의 방법에서 직류 모터(13)의 회전각θ 또는 부하 토오크 T_L을 측정함으로써 핸들(22)이 고착되도록 한 고장을 사전에 정확하게 검출할 수 있으며, 보다 정확도가 높은 파워 스티어링 장치를 얻을 수 있다.

실시의 형태 8

또한, 도8의 예에서는 클러치(25)는 직류 모터(13)와 감속 기어(26)의 사이에 설치하였지만, 직류 모터(13)와 스티어링축(23)을 기계적으로 이탈할 수 있는 위치이면 어디라도 좋다.

예를들면, 감속 기어(26)와 스티어링축(23)의 사이에 설치하면, 감속 기어(26)에서 이물질이 끼는등에 의한 고장을 검출할 수 있게 된다.

또한, 도8의 예에서는 차량의 상태를 검지하는 수단으로서 토오크 센서(24)만을 구비하고 있지만, 조타 느낌등을 보다 높게하기 위하여 차속, 핸들각등의 차량의 상태를 검지하는 수단을 구비하여도 좋으며, 예를들면 펄스 발생기(PG)를 설치하여 펄스 발생기로부터의 펄스 주기를 CPU에서 연산하여 차속을 검출하기도 하며, 또는 포텐션 메터를 설치하여 이 출력을 CPU에서 연산하여 핸들각을 검출하여 차량의 상태를 검지하도록 하여도 좋다.

또한, 고장시에 운전자에 이상인 것을 통지하기 위하여, 부저, 램프등의 경보기를 구비하여도 좋다. 이 경우, 경보기는 도9의 단계 (S16)의 페일 세이프 처리로서 구동되는 것으로 된다.

실시의 형태 9

또한, 도9의 순서도의 단계 (S13)에서 모터(13)의 회전각 θ 또는 부하 토오크 T_L의 검사를 행하기 전에 클러치(25)가 오프하고 있는 것, 차속이 충분히 낮은 것등의 검사를 행하여 모터의 회전각 θ 또는 부하 토오크 T_L의 검사를 위해 직류 모터(13)에 통전하여도 안전하다라는 것이 확인된 경우에만 단계(S13)를 실행하도록 처리하여도 좋다.

이와같이 처리하면, 예를들면 클러치(25)가 오프할 수 없는 고장 상태에 있는 경우에, 모터의 회전각 θ 또는 부하 토오크 T_L의 검사에 의해서 차륜이 조타되는 것을 미연에 방지할 수 있으며, 또는 만일 차륜이 조타되어도 충분한 신뢰성을 확보할 수 있으며, 더욱 정확도가 높은 파워 스티어링 장치를 얻을수 있다.

실시의 형태 10

또한, 도9의 순서도에서, 제어 유닛(28)의 기동후에 1회만 직류 모터(13)의 회전각θ 또는 부하 토오크T_L의 검사를 행하도록 처리하고 있지만, 클러치(25)가 오프하고 있으면 순시 모터의 회전각 θ 또는 부하 토오크 T_L의 검사를 실행하여도 좋다.

예를들면, 차량이 신호 대기등에서 정차하고 있는 경우등에 모터의 회전각 θ 또는 부하 토오크 T_L의 검사를 행하도록 하면, 보다 세밀하게 직류 모터(13)의 고장 검출을 행하는 것이 가능하게 된다.

또한, 도9의 순서도에서는 단계 (S12)에서 클러치(25)를 오프로한 후에 단계 (S13)에서 직류 모터(13)의 회전각 θ 또는 부하 토오크 T_L의 검사를 행하고 있지만, 감속 기어(26)의 감속비가 충분하게 높게되며, 모터의 회전각 θ 또는 부하 토오크 T_L을 측정하기 위한 필요한 각도 만큼 직류 모터(13)를 회전하여도 차륜의 조타각이 충분하게 작게되며, 바람직하지 못한 것을 발생하지 않는다라고 판단할 수 있는 경우에는 클러치(25)를 온한 대로 모터의 회전각 θ 또는 부하 토오크T_L의 검사를 행하여도 좋다.

이와같이, 클러치(25)를 온한 대로 모터의 회전각 θ 또는 부하 토오크T_L의 검사를 행한 경우에는 감속 기어(26) 또는 클러치(25)의 부분에 있어서 이물질이 끼는등에 의한 부하 토오크의 증대도 검출할 수 있다.

실시의 형태 11

또한, 상술의 실시의 형태에서는 소위 브러쉬가 붙어있는 직류 모터를 이용하는 경우에 대해서 상술하였지만, 본 고안을 따른 모터의 회전각 또는 부하 토오크의 검출 방법은 브러쉬없는 직류 모터에 대해서도 마찬가지로 적용할 수 있다.

또한, 상술에서는 이동체로서 차량의 조타 장치로의 적용예를 상술하였지만, 선박 또는 이륜차등의 조타 장치에도 적용할 수 있는 것은 물론이다.

본 고안에 의하면, 소정의 구동 토오크에서 직류 모터의 각 가속도가 거의 일정하도록 설정한 구동 시간만큼 직류 모터를 구동하여 직류 모터의 구동 시간과 구동후의 직류 모터의 발전 전압에 의해 상기 직류 모터의 구동중의 회전각을 추정하도록한 것으로, 장치를 복잡하게 함이 없이 구동 정지후의 직류 모터의 발전 전압과 구동 시간에서 구동중의 직류 모터의 회전각을 정확하게 검출할 수 있다라는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 의하면, 소정의 구동 토오크에서 소정의 구동 시간만큼 직류 모터를 구동하여 구동후의 일정 시간마다 직류 모터의 발전 전압을 적분함으로써 상기 직류 모터의 비구동시의 회전각을 추정하도록 한 것이므로 장치를 복잡하게 함이 없이 구동 정지후의 직류 모터의 회전각을 정확하게 검출할 수 있다라는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 의하면, 소정의 구동 토오크에서 직류 모터의 각 가속도가 거의 일정하도록 설정한 구동 시간만큼 직류 모터를 구동하여, 직류 모터의 구동 시간과 구동후의 직류 모터의 발전 전압에 의해 상기 직류 모터의 구동중의 회전각을 추정하며, 소정의 구동 토오크에서 소정의 구동 시간만큼 직류 모터를 구동하며, 구동후의 일정 시간마다 직류 모터의 발전 전압을 적분함으로써 상기 직류 모터의 비구동시의 회전각을 추정하며, 구동중의 회전각과 비구동시의 회전각의 합을 구하여, 구동시와 비구동시를 포함하는 전체 회전각을 추정하도록 함으로써 장치를 복잡하게 함이 없이 직류 모터의 전체 회전각을 정확하게 검출할 수 있다라는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 의하면, 직류 모터를 소정의 구동 토오크에서 소정의 시간만큼 구동 제어하는 구동 토오크 제어 수단과, 직류 모터의 구동 정지에서 상기 직류 모터의 발전 전압을 검출하는 발전 전압 검출 수단과, 직류 모터의 발전 전압에서 상기 직류 모터의 회전각을 추정하는 회전각 추정 수단과, 회전각에서 직류 모터의 부하 토오크를 추정하는 부하 토오크 추정 수단을 구비함으로써 직류 모터의 부하 토오크가 크게됨에 따라서 구동시의 직류 모터의 각 가속도는 작게되어 회전각도 작게되며, 그로인해서 소정 시간후의 회전각에서 직류 모터의 부하 토오크 및 직류 모터의 구동 토오크 이상을 정확하게 검출할 수 있다라는 효과가 있다.

또한, 본 고안에 의하면 이동체의 조타 또는 조타시의 보조 부하를 가하는 직류 모터와, 직류 모터의 출력축을 조타 장치에 기계적으로 연결 또는 이탈을 행하는 클러치와, 클러치의 연결 또는 이탈을 제어하는 클러치 제어 수단과, 직류 모터를 소정의 구동 토오크에서 소정의 시간만큼 구동 제어하는 구동 토오크 제어 수단, 직류 모터의 구동 정지후의 상기 직류 모터의 발전 전압을 검출하는 발전 전압 검출 수단, 직류 모터의 발전 전압에서 상기 직류 모터의 회전각을 추정하는 회전각 추정 수단 및 회전각에서 상기 직류 모터의 부하 토오크를 추정하는 부하 토오크 추정 수단을 갖는 직류 모터 제어 장치를 구비하며, 클러치 제어 수단은 회전각 추정 수단 또는 부하 토오크 추정 수단에서 추정된 직류 모터의 회전각 또는 부하 토오크에 따라서 클러치의 연결 또는 이탈을 제어하도록 함으로써 직류 모터의 부하 토오크가 크게 됨에 따라서 구동시의 직류 모터의 가속도는 작게되어 회전각도 작게된다. 따라서, 소정 시간후의 직류 모터의 회전각에서 부하 토오크를 정확하게 검출할 수 있으며, 이 모터 부하 토오크 및 구동 토오크가 이상이라고 판단한 경우에는 직류 모터를 조타 장치에서 이탈할 수 있으며, 조타 핸들이 고착되도록한 위험한 고장을 사전에 정확하게 검사할 수 있기 때문에 구성을 간단하게 하여 저렴한 본원 장치의 탑재된 이동체의 성능과 신뢰성을 높힐 수 있다라는 효과가 있다.

Claims

소정의 구동 토오크에서 직류 모터의 각 가속도가 거의 일정하도록 설정한 구동 시간만큼 상기 직류 모터를 구동하는 구동 토오크 제어 수단과, 상기 직류 모터의 구동 시간과 구동후의 상기 직류 모터의 발전 전압에 의해 해당 직류 모터의 구동중의 회전각을 추정하는 회전각 추정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 모터의 회전각 검출 장치.
소정의 구동 토오크에서 소정의 구동 시간만큼 상기 직류 모터를 구동하는 구동 토오크 제어 수단과, 구동후의 일정 시간마다 상기 직류 모터의 발전 전압을 적분함으로써 해당 직류 모터의 비구동시의 회전각을 추정하는 회전각 추정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 모터의 회전각 검출 장치.
소정의 구동 토오크에서 직류 모터의 각 가속도가 거의 일정하도록 설정한 구동 시간만큼 상기 직류 모터를 구동하는 제1의 구동 토오크 제어 수단과, 상기 직류 모터의 구동 시간과 구동후의 상기 직류 모터의 발전 전압에 의해 해당 직류 모터의 구동중의 회전각을 추정하는 제1의 회전각 추정 수단과, 소정의 구동 토오크에서 소정의 구동 시간만큼 상기 직류 모터를 구동하는 제2의 구동 토오크 제어 수단과, 구동후의 일정 시간마다 상기 직류 모터의 발전 전압을 적분하여 해당 직류 모터의 비구동시의 회전각을 추정하는 제2의 회전각 추정 수단과, 상기 구동중의 회전각과 상기 비구동시의 회전각의 합을 구하며, 구동시와 비구동시를 포함하는 전체 회전각을 추정하는 제3의 회전각 추정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 모터의 회전각 검출 장치.
직류 모터를 소정의 구동 토오크에서 소정의 시간만큼 구동 제어하는 구동 토오크 제어 수단과,

상기 직류 모터의 구동 정지에서 해당 직류 모터의 발전 전압을 검출하는 발전 전압 검출 수단과,

상기 직류 모터의 발전 전압에 의해 해당 직류 모터의 회전각을 추정하는 회전각 추정 수단과,

상기 회전각에서 상기 직류 모터의 부하 토오크를 추정하는 부하 토오크 추정 수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 직류 모터 제어 장치.
이동체의 조타 또는 조타시의 보조 부하를 가하는 직류 모터와,

상기 직류 모터의 출력축을 조타 장치에 기계적으로 연결 또는 이탈을 행하는 클러치와,

상기 클러치의 연결 또는 이탈을 제어하는 클러치 제어 수단과,

상기 직류 모터를 소정의 구동 토오크에서 소정의 시간만큼 구동 제어하는 구동 토오크 제어 수단과, 상기 직류 모터의 구동 정지후의 해당 직류 모터의 발전 전압을 검출하는 발전 전압 검출 수단과, 상기 직류 모터의 발전 전압에 의해 상기 직류 모터의 회전각을 추정하는 회전각 추정 수단과, 상기 회전각으로부터 상기 직류 모터의 부하 토오크를 추정하는 부하 토오크 추정 수단을 가지는 직류 모터 제어 장치를 구비하며,

상기 클러치 제어 수단은 상기 회전각 추정 수단 또는 상기 부하 토오크 추정 수단에서 추정된 상기 직류 모터의 회전각 또는 부하 토오크에 따라서 상기 클러치의 연결 또는 이탈을 제어하도록 하는 것을 특징으로 하는 전동식 파워 스티어링 장치.