KR20040025547A

KR20040025547A - 전동 파워스티어링 장치

Info

Publication number: KR20040025547A
Application number: KR1020030052417A
Authority: KR
Inventors: 요시다코우야; 노리토야스지
Original assignee: 코요 세이코 주식회사
Priority date: 2002-09-17
Filing date: 2003-07-29
Publication date: 2004-03-24
Also published as: JP2004106664A; EP1400434A3; EP1584543A3; US6907334B2; EP1584543B1; DE60304644T2; DE60304644D1; EP1400434A2; DE60318251D1; DE60318251T2; EP1584543A2; EP1400434B1; ES2297644T3; US20040054456A1; JP4089367B2; ES2261892T3; EP1400434B8

Abstract

전원접속수단(15a)으로 전원(P)에 접속된 구동회로(13)가 구동하는 전동모터(18)에 의해 조타부재의 조타력을 보조하는 전동 파워스티어링 장치. 구동회로(13) 및 구동회로(13)와 전동모터(18)를 접속하는 배선의 쇼트고장을 검출하는 수단(12)과, 쇼트고장이 검출되었을 때, 전원접속수단(15a)을 오프로 하는 전원오프수단(15)과, 전원오프수단(15)이 전원접속수단(15a)을 오프로 한 후에 전동모터(18)와 구동회로(13)와의 사이에 흐르는 전류의 값을 검출하는 전류검출수단(17)과, 소정치를 넘는 전류치가 검출되었을 때에 그 전류를 전원(P)에서 불가역적으로 차단하는 전류차단수단(Fa, Fb)을 구비한다. 이와 같은 구성에 의해, 간단한 구성으로 부품비용을 삭감할 수가 있고, 쇼트고장일 때에, 조타에 필요한 힘이 과도하게 커지지 않는 전동 파워스티어링 장치가 실현된다.

Description

전동 파워스티어링 장치{ELECTRIC POWER STEERING APPARATUS}

본 발명은 전동모터에 의해 조타부재의 조타력을 보조하도록 구성된 전동 파워스티어링 장치에 관한 것이다.

종래의 전동 파워스티어링 장치에서는 전동모터의 구동회로를 구성하는 스위칭소자가 파손하여 단락한 경우, 전원계통의 릴레이 접점을 오프로 하는 것에 따라, 전력을 차단하도록 구성되어 있다.

그러나, 회로를 절단해서 전력을 차단한 상태라도, 예를 들면, 브러시 리스 모터의 경우, 구동회로의 U, V, W상회로중 적어도 하나는 브러시 리스 모터에 의한 유도전류가 흐르는 회로가 형성된다. 그 때문에, 전동 파워스티어링 장치를 작동시키지 않는 상태로, 스티어링 휠을 조작했을 때에 브러시 리스 모터가 발전기로서 기능하여 유도전류가 발생함으로, 극도에 스티어링 휠이 무거워지거나, 스티어링 휠의 무게에 불균형(토크 리플)이 생기거나 한다는 문제가 있었다.

이 문제에 대해 종래는 유도전류가 흐르는 경로에 릴레이 접점을 접속해 놓고, 단락고장이 발생한 때에는 이 릴레이 접점을 오프로 하거나, 또, 모터와 조타계와의 사이에 클러치 등의 이은장치를 설치하고, 단락고장시에 이은 장치를 분리함으로써, 조타에 의해 모터가 회전하여 발전하는 것을 방지하거나, 또한 모터와 직렬로 개폐장치를 설치하고, 이상시에 개폐장치를 개방함으로써, 유도전류가 흐르는 경로를 차단하거나 하는 대책이 채택되어 있다.

그러나, 이들의 대책은 모두, 구성이 복잡하고, 부품수도 증가하며, 부품비용이 상승한다는 문제가 있었다.

또한, 회로를 절단하는 기술로서는 강제적으로 퓨즈를 용단시키는 강제용단퓨즈 및 전류차단장치가 일본국 특개평 11-250790호 공보(Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-250790(1999))에 개시되어 있다. 또, 전기팬히터,카페트 등의 온도퓨즈부가 정상으로 작동하지 않는 이상상태이라는 것을 검출하고, 미연에 가열부의 과열을 방지하는 가열장치의 과열방지장치가 일본국 특허제 2662315호 공보(Japanese Patent No. 2662315)에 개시되어 있다. 또, 절연케이스를 봉지수지로 봉지할 때에 봉지수지의 가열을 불필요로 하는 것에 따라, 봉지시의 저융점합금 또는 가용합금의 용해를 방지해서 실가동시에 오동작이 생기지 않는 전류퓨즈, 온도퓨즈 및 저항부착 퓨즈 등의 보호소자가 일본국 특개 2001-43783 공보(Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-43783)에 개시되어 있다.

본 발명은 위에 서술한 바와 같은 사정에 감안하여 안출된 것으로, 간단한 구성으로 부품비용을 삭감할 수가 있고, 단락고장일 때에 조타에 필요한 힘이 과도하게 커지지 않는 전동 파워스티어링 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

그런데, 유도전류가 흐르는 경로를 차단할 필요가 있을 때는 스위칭소자 등의 단락고장이라고 하는 영구고장이 발생한 경우이고, 이와 같은 경우에는 복구할 필요가 없기 때문에, 유도전류가 흐르는 경로를 그 시점에서 한번 차단할 수 있으면 괜찮다. 따라서, 위에 서술한 목적을 달성하기 위해 본 발명의 전동 파워스티어링 장치에서는 유도전류가 흐르는 가능성이 있는 경로에 퓨즈를 설치해놓고, 단락고장을 검출했을 때에는 강제적으로 퓨즈를 용단하는 구성을 채택하는 것을 주된 특징으로 한다.

본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 1 아스팩트는 (US, 데의 청구항 1)을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 1 아스팩트에서는 전원접속수단에서 전원에 접속된 구동회로가 구동하는 전동모터에 의해 조타부재의 조타력이 보조된다. 구동회로의 단락고장 또는 구동회로와 전동모터를 접속하는 배선의 단락고장이 검출되면, 전원오프수단이 전원접속수단을 오프로 한다. 전원오프수단이 전원접속수단을 오프로 한 후에 전동모터 및 구동회로간에 흐르는 전류가 소정치를 넘는 것이 검출된 경우에 그 전류를 전류차단수단이 전원에서 불가역적(不可逆的)으로 차단한다.

이것에 의해 간단한 구성으로 부품비용을 삭감할 수가 있고, 단락고장일 때에 조타에 요하는 힘이 과도하게 커지지 않는 전동 파워스티어링 장치를 실현할 수가 있다.

본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 2 아스팩트는 위에 서술한 제 1 아스팩트에 있어서, (US, EP의 청구항 2)를 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 2 아스팩트에서는 위에 서술한 제 1 아스팩트에 있어서, 전동모터의 고정자(固定子)의 코일에 접속된 퓨즈가 전류차단수단으로서 기능한다.

본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 3 아스팩트는 (US의 청구항 4, EP의 청구항 3)을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 3 아스팩트에서는 복수의 스위칭소자에 의해 구성된 브리지회로가 구동하는 전동모터에 의해 조타부재의 조타력이 보조된다. 복수의 퓨즈가 스위칭소자의 단락고장시에 형성되는 폐회로를 차단하기 위해 설치되어 있고, 단락특정수단이 단락한 스위칭소자를 특정한다. 단락특정수단이 특정한 단락하고 있는 스위칭소자를 포함하는 닫힘 회로를 차단해야할 퓨즈에 전동모터를 우회하여 전류를 흘리도록 단락하고 있지 않는 하나 또는 복수의 스위칭소자가 온으로 된다.

이것에 의해, 간단한 구성으로 부품비용을 삭감할 수가 있고, 단락고장일 때에, 조타에 요하는 힘을 과도하게 커지지 않는 전동 파워스티어링 장치를 실현할 수가 있다.

본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 4 아스팩트는 위에 서술한 제 3 아스팩트에 있어서, (US의 청구항 5, EP의 청구항 3)를 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 4 아스팩트에서는 위에 서술한 제 3 아스팩트에 있어서, 전압검출회로가 전동모터의 양단전압을 검출하고, 전류검출회로가 전동모터에 흐르는 전류의 값을 검출한다. 단락소자 특정수단은 전압검출회로가 검출한 전압, 전류검출회로가 검출한 전류치, 및 복수의 스위칭소자에의 제어신호에 기초하여, 단락한 스위칭소자를 특정한다.

이것에 의해, 간단한 구성으로 부품비용을 삭감할 수가 있고, 단락고장일 때에 조타에 요하는 힘이 과도하게 커지지 않는 전동 파워스티어링 장치를 실현할 수가 있다.

본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 5 아스팩트는 위에 서술한 제 1 또는 제 3 아스팩트에 있어서, (US의 청구항 3, EP의 청구항 5)를 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명의 전동 파워스티어링 장치의 제 5 아스팩트에서는 위에서서술한 제 1 또는 제 3 아스팩트에 있어서, 전원접속수단 및 전원오프수단이 상개접점(常開接点)을 갖는 페일 세이프 릴레이에서 이루어진다.

도 1은 본 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 실시예 1의 요부구성을 나타내는 블록도이다.

도 2는 본 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 실시예 1의 모터전류 검출회로와 함께 나타내는 브러시 리스 모터 및 모터구동회로의 구성예를 나타내는 블록도이다.

도 3(A), 도 3(B)은 본 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 실시예 1의 동작을 설명하기 위한 CPU의 처리순서를 나타내는 플로차트이다.

도 4는 본 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 실시예 2의 요부구성을 나타내는 블록도이다.

도 5(A), 도 5(B)는 본 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 실시예 2의 동작을 설명하기 위한 CPU의 처리순서를 나타내는 플로차트이다.

이하에 본 발명을 그 바람직한 실시예를 나타내는 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다.

실시예 1.

도 1은 본 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 실시예 1의 요부구성을 나타내는 블록도이다. 이 전동 파워스티어링 장치는 조타축(미도시)에 더해진 토크를 검출하는 토크센서(10)가 검출해서 출력한 토크검출신호가 인터페이스회로(11)를 통해 CPU(12)에 주어지고, 차속을 검출하는 차속센서(20)가 검출해서 출력한 차속신호가 인터페이스회로(21)를 통해 CPU(12)에 주어진다.

CPU(12)에서 출력된 릴레이제어신호가 릴레이구동회로(15)(전원오프 수단)에 입력된다. 릴레이구동회로(15)는 CPU(12)로부터 주어지는 릴레이제어신호에 따라 페일 세이프 릴레이 접점(15a)(전원접점수단)을 온/오프 제어한다. 또한, 페일 세이프 릴레이 접점(15a)은 페일 세이프 기능을 실현하기 위해 상개접점이고, 본 발명의 전동 파워스티어링 장치가 탑재되어 있는 차량의 주전원이 투입되어 있을 경우에 릴레이구동회로(15)에 의해 통상은 폐로(온)상태가 된다.

CPU(12)는 토크검출신호, 차속신호 및 뒤에 서술하는 모터전류신호에 기초하여 토크와 이것에 대응하는 목표전류치와의 관계를 미리 기억시키고 있는 내장의 토크/전류테이블(16)을 참조함으로써, 모터전류지령치(PWM지령치)를 생성한다. 생성된 모터전류지령치는 모터구동회로(13)에 주어진다. 모터구동회로(13)에는 페일 세이프 릴레이 접점(15a)을 통하여, 차재 배터리(P)의 전원전압이 인가되어 있다. 따라서, 모터구동회로(13)는 주어진 모터전류지령치에 기초하여 조타보조용의 전동모터인 브러시 리스 모터(18)를 회전구동시킨다.

CPU(12)는 또, 뒤에 서술하는 용단지령신호를 생성하여, 모터구동회로(13)에 준다.

브러시 리스 모터(18)가 회전하고 있을 경우, 로터위치 검출기(14)가 브러시 리스 모터(18)의 로터 위치를 검출한다. 모터구동회로(13)는 로터위치검출기(14)가 검출한 로터위치신호에 기초하여, 브러시 리스 모터(18)를 회전제어 한다.

브러시 리스 모터(18)에 흐르는 모터전류의 전류치는 모터전류 검출회로(17)(전류검출수단)에 의해 검출되어, 모터전류신호로서 CPU(12)에 주어진다.

도 2는 모터전류 검출회로(17)와 함께 나타내는 브러시 리스 모터(18) 및 모터구동회로(13)의 구성예를 나타내는 블록도이다. 브러시 리스 모터(18)는 코일(A, B, C)이 스타결선된 고정자(18a)와, 코일(A, B, C)이 발생되는 회전자기장에 의해 회전하는 회전자(로터)(18b)와, 이 회전자(18b)의 회전위치를 검출하는 로터위치 검출기(14)를 구비하고 있다.

모터구동회로(13)에서는 차재 배터리(P)의 전원전압이 스위칭회로(8b)의 정극측 단자에 접속되어 있다. 스위칭회로(8b)는 정극측 단자와 접지단자와의 사이에 직렬로 접속된 트랜지스터(Q1, Q2)와, 반대방향에 직렬로 접속된 다이오드(D1, D2)가 병렬로 접속된 코일(A)용 회로, 전극측 단자와 접지단자와의 사이에 직렬로 접속된 트랜지스터(Q3, Q4)와, 반대방향에 직렬로 접속된 다이오드(D3, D4)가 병렬로 접속된 코일(B)용 회로, 전극측 단자와 접지단자와의 사이에 직렬로 접속된 트랜지스터(Q5, Q6)와, 반대방향에 직렬로 접속된 다이오드(D5, D6)가 병렬로 접속된 코일(C)용 회로가 병렬로 접속되어 있다.

트랜지스터(Q1, Q2)의 공통접속절점과, 다이오드(D1, D2)의 공통접속절점에는 스타결선된 코일(A)의 다른쪽 단자(U)가 접속되어 있다. 트랜지스터(Q3, Q4)의 공통접속절점과, 다이오드(D3, D4)의 공통접속절점에는 스타결선 된 코일(B)의 다른쪽 단자(V)가 접속되어 있다. 트랜지스터(Q5, Q6)의 공통접속절점과, 다이오드(Q5, Q6)의 공통접속절점에는 스타결선된 코일(C)의 다른쪽 단자(W)가 접속되어 있다.

로터위치 검출기(14)가 검출한 회전자(18b)의 회전위치는 게이트 제어회로(8c)에 통지된다. 게이트 제어회로(8c)에는 CPU(12)로부터 회전방향 및 모터전류지령치(PWM 지령치)가 주어진다. 게이트 제어회로(8c)는 CPU(12)로부터 주어지는 회전방향의 지시와 로터위치 검출기(14)가 검출하고 있는 회전자(18b)의 회전위치에 따라 트랜지스터(Q1 ~ Q6)의 각 게이트를 온/오프 제어함으로써, 예를 들면 U-V, U-W, V-W, V-U, W-U, W-V, U-V와 같이, 고정자(18a)에 흐르는 전류의 경로를 절환하여 고정자(18a)에 회전자기장을 발생시킨다.

스위칭회로(8b)와 코일(A) 및 코일(B)을 각각 접속하는 배선의 도중에는 각각 퓨즈(Fa, Fb)(전류차단수단)가 설치되어 있다. 퓨즈(Fa, Fb)는 용단회로(8a)로부터 전류가 흘리도록 구성된 가열선(8d)이 감겨진 구성 또는 가열선(8d)과 접촉하고 있는 구성 등의 구성이 가능하다. 따라서, 용단회로(8a)가 가열선(8d)에 전류를 흐르는 것에 따라, 퓨즈(Fa, Fb)는 용단된다. 용단회로(8a)는 CPU(12)로부터 용단지령을 주어졌을 때에 가열선(8d)에 전류를 흘린다.

회전자(18b)는 영구자석이고, 코일(A, B, C), 즉 고정자(18a)가 발생시키는 회전자기장에 의한 회전력을 받아 회전한다. 게이트제어회로(8c)는 또, 모터전류 지령치에 따라, 트랜지스터(Q1 ~ Q6)의 온/오프를 PWM(Pulse Width Modulation)제어함으로써, 브러시 리스 모터(18)의 회전토크를 증감 제어한다.

다이오드(D1 ~ D6)는 트랜지스터(Q1 ~ Q6)를 보호하는 것과 동시에, 고정자(18a)에 흐르는 전류를 지속시키는 플라이 휠(fly-wheel)다이오드이다.

모터전류 검출회로(17)는 브러시 리스 모터(18)의 각 단자(U, V, W)에 흐르는 전류의 전류치를 검출하고, 모터전류신호로서 CPU(12)에 준다.

이하에 이와 같은 구성의 전동 파워스티어링 장치의 동작을 CPU(12)의 처리순서를 나타내는 도 3(A), 도 3(B)의 플로차트를 참조하여 설명한다.

CPU(12)는 조타보조동작에 있어서, 우선 플래그(F)가 0인가에 여부를 판정한다(스텝 S1). 플래그(F)는 초기상태로 0에 리세트 되는 것으로 한다.

CPU(12)는 플래그(F)가 0이라면(스텝 S1에서 YES), 토크센서(10)가 검출한 토크검출신호를 인터페이스회로(11)를 통해 읽어 들여(스텝 S2), 차속센서(20)가 검출한 차속신호를 인터페이스회로(21)를 통해 읽어 들인다(스텝 S3).

다음으로, CPU(12)는 스텝(S2, S3)에서 각각 읽어 들인 차속신호 및 토크검출신호에 기초하여 토크/전류테이블(16)을 참조하여, 목표모터전류치를 결정한다(스텝 S4).

CPU(12)는 다음으로 모터전류 검출회로(17)로부터 모터전류신호를 읽어 들여(스텝 S5), 읽어 들인 모터전류치가 단락고장의 판단기준로서 미리 설정되어 있는 제 1 소정치를 넘어 있는가의 여부를 판단한다(스텝 S6). 읽어 들인 모터전류치가 제 1 소정치를 넘어 있지 않으면(스텝 S6에서 NO), 스텝(S4)에서 결정한 목표모터 전류치와 스텝(S5)에서 읽어 들인 모터전류치와의 차이를 연산한다(스텝 S7).

다음으로 CPU(12)는 스텝(S7)에서 연산한 차이에 기초하여, 브러시 리스 모터(18)에 목표모터 전류치의 전류를 흘리도록, 모터전류 지령치를 결정한다(스텝 S8).

다음으로 CPU(12)는 스텝(S8)에서 결정한 모터전류 지령치에 따른 PWM지령지 및 회전방향을 절정하고(스텝 S9), 결정한 PWM지령치 및 회전방향의 지시신호를 모터구동회로(13)에 주고(스텝 S10), 리턴해서 다른 처리에 옮아간다.

모터구동회로(13)는 위에 서술한 바와 같이 하고 CPU(12)로부터 주어진 PWM지령치 및 회전방향의 지시신호에 기초하여, 브러시 리스 모터(18)를 회전구동시킨다.

스텝(S6)에 있어서, 스텝(S5)에서 읽어 들인 모터전류치가 제 1 소정치를 넘어 있으면(스텝 S6에서 YES), CPU(12)는 그 상태가 소정시간 계속하고 있는가의 여부에 의해 단락고장인가의 여부를 판단한다(스텝 S11). 단락고장이 아니면(스텝 S11에서 NO), CPU(12)는 스텝(S4)에서 결정한 목표모터 전류치와 스텝(S5)에서 읽어 들인 모터전류치와의 차이를 연산하고(스텝 S7), 이후는 앞에서 서술한 것과 동일한 처리를 행한다.

한편, 스텝(S11)에 있어서, 스텝(S5)에서 읽어 들인 모터전류치가 제 1 소정치를 넘은 상태가 소정시간 계속하고 있어, 단락고장이라고 판정되어 있을 때(스텝 S11에서 YES)는 CPU(12)는 릴레이 제어신호를 릴레이 구동회로(15)에 입력해서 페일 세이프 릴레이 접점(15a)을 오프함으로써(스텝 S12), 전원(P)에서 스위칭회로(8P)에의 통전을 정지시켜, 플래그(F)를 1로 세트한다(스텝 S13).

CPU(12)는 다음으로 모터전류 검출회로(17)에서 모터전류신호를 읽어 들여(스텝 S14), 읽어 들인 모터전류신호의 값이 제 1 소정치보다 훨씬 작은 제 2 소정치를 넘어 있는가의 여부를 판단한다(스텝 S15). 스텝(S14)에서 읽어 들인 모터전류신호의 값이 제 2 소정치를 넘어 있지 않으면(스텝 S15에서 NO), CPU(12)는 리턴해서 다른 처리에 옮아간다. 또한, 제 2 소정치는 스티어링 휠을 조작했을 때에 브러시 리스 모터가 발전기로서 기능함으로써 발전하는 유도전류의 전류치에 대응한다.

한편, 스텝(S14)에서 읽어 들인 모터전류신호의 값이 제 2 소정치를 넘어 있으면(스텝 S15에서 YES), CPU(12)는 용단지령을 출력해서 용단회로(8a)에 주고(스텝 S16), 그 후에 리턴해서 다른 처리에 옮아간다.

스텝(S16)에 있어서 CPU(12)에서 용단지령을 주어지면, 용단회로(8a)는 앞에서 서술한 바와 같이, 가열선(8d)에 전류를 흘림으로써, 퓨즈(Fa, Fb)를 용단한다.

또한, 스텝(S1)에 있어서, 플래그(F)가 0이 아니면, 즉 1이라면(스텝 S1에서NO), 미리 페일 세이프 릴레이 접점(15a)이 오프되어 조타보조가 행해지고 있지 않는 상태이므로, CPU(12)는 모터전류 검출회로(17)에서 모터전류신호를 읽어 들여(스텝 S14), 읽어 들인 모터전류신호의 값이 제 2 소정치를 넘어 있는가의 여부를 판단한다(스텝 S15). 이후의 처리는 앞에서 서술한 것과 동일하다.

실시예 2.

도 4는 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 실시예 2의 요부구성을 나타내는 블록도이다. 이 전동 파워스티어링 장치는 스위칭소자인 파워트랜지스터(T1, T2, T3, T4)가 전원(P)과 접지단자와의 사이에서 브리지회로를 구성하고 있다.

이 브리지회로는 파워트랜지스터(T1, T2)가 직렬로 접속된 접속점과 파워트랜지스터(T3, T4)가 직렬로 접속된 접속점을 교락(bridge)하고, 그 상이에 직류모터(30)가 직렬로 접속되어 있다. 파워트랜지스터(T1, T2, T3, T4)에는 전원(P)에서 전류가 흐르는 방향이라는 것은 반대방향으로, 각각 다이오드(D1, D2, D3, D4)가 병렬 접속되어 있다. 전원(P)과 위에 서술한 브리지회로라는 것은 페일 세이프 릴레이 접점(23a) 및 전류검출용의 저항(R1)을 통해 접속도어 있다.

파워트랜지스터(T2)와 접지단자와의 사이에는 퓨즈(F1)가 접속되어 있고, 저항(R1)과 파워트랜지스터(T3)와의 사이에는 퓨즈(F2)가 접속되어 있다.

조타축(미도시)에 더해진 토크를 검출하는 토크센서(10)의 토크검출신호가 인터페이스회로(11)를 통해 CPU(22)에 주어진다.

또, 차속을 검출하는 차속센서(20)에서의 차속신호가 인터페이스회로(21)를 통해 CPU(22)에 주어진다.

CPU(22)는 토크와 이것에 대응하는 목표전류치와의 관계를 미리 기억시켜 있는 내장의 토크/전류데이블(22a)을 참조하고, 주어진 토크검출신호 및 차속신호에 따른 모터전류 지령치를 생성한다. 이 모터전류 지령치에는 모터전류치의 크기 및 그 회전방향을 제어하는 신호치가 포함되어 있고, PWM제어부(31)에 입력된다.

PWM제어부(31)는 CPU(22)에서 입력된 모터전류 지령치에 따른 듀티(duty)비율을 갖는 PWM신호를 생성하고, 예를 들면, 직류모터(30)를 정방향에 회전구동시킬 경우에는 파워트랜지스터(T4)를 온 하는 것과 동시에, PWM신호에 의해 파워트랜지스터(T1)를 스위칭한다. 또, PWM제어부(31)는 직류모터(30)를 반대방향에 회전구동시킬 경우에는 파워트랜지스터(T2)를 온 하는 것과 동시에, PWM신호에 의해 파워트랜지스터(T3)를 스위칭한다.

저항(R1)의 양단전압은 모터전류 검출회로(27)에 주어진 전압치가 검출된다. 모터전류 검출회로(27)의 검출신호는 피드백신호로서 CPU(22)에 주어진다.

직류모터(30)의 양단전압은 모터전압 검출회로(28)에 주어지고 저압치가 검출된다. 모터전압 검출회로(28)의 검출신호는 CPU(22)에 주어진다.

CPU(22)가 출력하는 릴레이 제어신호가 릴레이 구동회로(23)에 주어진다. 릴레이 구동회로(23)는 CPU(22)로부터 주어지는 릴레이 제어신호에 따라, 페일 세이프 릴레이 접점(23a)을 온/오프 제어한다. 또한, 페일 세이프 릴레이 접점(23a)은 페일 세이프 기능을 실현하기 위해 상개접점이고, 본 발명의 전동 파워스티어링 장치가 탑재되어 있는 차량의 주전원이 투입되어 있을 경우에 릴레이 구동회로(23)에 의해 통상은 폐로(온)상태가 된다.

CPU(22)는 모터전류 검출회로(27)가 검출한 모터전류치가 단락고장의 판단기준으로서 미리 설정되어 있는 상한치를 넘을 경우, 또는 토크센서(10)가 과대한 토크치를 검출한 경우 등에, 릴레이 제어신호를 릴레이 구동회로(23)에 줌으로써, 페일 세이프 릴레이 접점(23a)을 오프로 하고, 전원(P)에서 앞에서 서술한 브리지회로에의 통전을 정지시킨다.

이하에 이와 같은 구성의 전동 파워스티어링 장치의 동작을 CPU(22)의 처리순서를 나타내는 도 5(A), 도 5(B)의 플로차트를 참조하여 설명한다.

CPU(22)의 조타보조동작에 있어서, 우선 토크센서(10)가 검출한 토크검출신호를 인터페이스회로(11)를 통해 읽어 들여(스텝 S22), 차속센서(20)가 검출한 차속신호를 인터페이스회로(21)를 통해 읽어 들인다(스텝 S24).

다음으로, CPU(22)는 스텝(S24)에서 읽어 들인 차속신호 및 스텝(S22)에서 읽어 들인 토크검출신호에서, 토크/전류테이블(22a)을 참조하여, 목표모터전류치를 결정한다(스텝 S26).

다음으로, CPU(22)는 모터전류 검출회로(27)로부터 모터전류신호를 읽어 들여(스텝 S28), 읽어 들인 모터전류신호의 값이 앞에서 서술한 상한치를 넘어 있는가의 여부를 판단한다(스텝 S29). 읽어 들인 모터전류신호의 값이 상한치를 넘어 있으면(스텝 S29에서 YES), CPU(22)는 그 상태가 소정시간 계속하고 있는가의 여부에 의해, 단락고장인가의 여부를 판단한다(스텝 S38).

CPU(22)는 읽어 들인 모터전류신호의 값이 소정치를 넘어 있지 않을 때(스텝 S29)에서 NO), 또는 단락고장이 않을 때(스텝 S38에서 NO)는 스텝(S26)에서 결정한목표모터 전류치와 스텝(S28)에서 읽어 들인 모터전류신호의 값과의 차이를 연산한다(스텝 S30). 그리고, CPU(22)는 연산한 차이에 기초하여 직류모터(30)에 목표모터 전류치의 전류를 흘리도록, 모터전류 지령치를 결정한다(스텝 S32).

다음으로, CPU(22)는 스텝(S32)에서 결정한 모터전류 지령치에 따라 PWM지령치 및 회전방향을 결정하고(S34), 결정한 PWM지령치 및 회전방향의 지시신호를 출력해서 PWM제어부(31)에 주고(스텝 S36), 리턴해서 다른 처리에 옮아간다.

PWM제어부(31)는 앞에서 서술한 바와 같이 하여 CPU(22)로부터 주어진 PWM지령치 및 회전방향의 지시신호에 기초하여, 직류모터(30)를 회전구동시킨다.

한편, 스텝(S38)에 있어서, 읽어 들인 모터전류신호의 값이 소정치를 넘은 상태가 소정시간 계속하고 있어 단락고장이라고 판정되었을 경우(스텝 S38에서 YES), CPU(22)는 파워트랜지스터(T1)가 단락하도 있는가의 여부를 판단한다(스텝 S40). 파워트랜지스터(T1)가 단락하고 있지 않으면(스텝 S40에서 NO), CPU(22)는 파워트랜지스터(T2)가 단락하고 있는가의 여부를 판정한다(스텝 S42).

CPU(22)는 파워트랜지스터(T2)가 단락하고 있지 않으면(스텝 S42에서 NO), 파워트랜지스터(T3)가 단락하고 있는가의 여부를 판단한다(스텝 S44). 이상과 같은 CPU(22)는 단락소자 특정수단으로서 기능한다.

CPU(22)는 파워트랜지스터(T3)가 단락하고 있지 않으면(스텝 S44에서 NO), 파워트랜지스터(T4)가 단락하고 있다고 판단하고, 파워트랜지스터(T4, T2) 및 직류모터(30)에서 형성된 닫힘 회로를 차단하기 위해, 파워트랜지스터(T1, T2)를 온으로 한다(스텝 S46). 이것에 의해, 직류모터(30)를 우회하여 퓨즈(F1)에 과대한 전류가 흐르고 퓨즈(F1)가 녹아 단락된다.

CPU(22)는 다음으로, 릴레이 제어신호를 릴레이 구동회로(23)에 주고 페일 세이프 릴레이 접점(23a)을 오프하고(스텝 S47), 리턴한다.

CPU(22)는 파워트랜지스터(T1)가 단락하고 있으면(스텝 S40에서 YES), 파워트랜지스터(T1, T3) 및 직류모터(30)에서 형성된 폐회로를 차단하기 위해, 파워트랜지스터(T3, T4)를 온으로 한다(스텝 S48). 이것에 의해, 직류모터(30)를 우회하여 퓨즈(F2)에 과대한 전류가 흐르고 퓨즈(F2)가 용단된다. 이어서, CPU(22)는 릴레이 제어신호를 릴레이 구동회로(23)에 주고 페일 세이프 릴레이 접점(23a)을 오프하고(스텝 S47), 리턴한다.

CPU(22)는 파워트랜지스터(T2)가 단락하고 있으면(스텝 S42에서 YES), 파워트랜지스터(T2, T4) 및 직류모터(30)에서 형성된 폐회로를 차단하기 위해, 파워트랜지스터(T1)를 온으로 한다(스텝 S50). 이것에 의해, 직류모터(30)를 우회하여 퓨즈(F1)에 과대한 전류가 흐르고 퓨즈(F1)가 용단된다. 이어서, CPU(22)는 릴레이 제어신호를 릴레이 구동회로(23)에 주고 페일 세이프 릴레이 접점(23a)을 오프시켜(스텝 S47), 리턴한다.

CPU(22)는 파워트랜지스터(T3)가 단락하고 있으면(스텝 S44에서 YES), 파워트랜지스터(T1, T3) 및 직류모터(30)에서 형성된 폐회로를 차단하기 위해, 파워트랜지스터(T4)를 온으로 한다(스텝 S52). 이것에 의해, 직류모터(30)를 우회하여 퓨즈(F2)에 과대한 전류가 흐르고 퓨즈(F2)가 용단된다. 이어서, CPU(22)는 릴레이 제어신호를 릴레이 구동회로(23)에 주고 페일 세이프 릴레이 접점(23a)을오프시켜(스텝 S47), 리턴한다.

CPU(22)는 각 파워트랜지스터(T1, T2, T3, T4)가 단락하고 있는가의 여부를 모터전류 검출회로(27)의 검출신호, 모터전압 검출회로(28)의 검출신호, 및 각 파워트랜지스터(T1, T2, T3, T4)에의 제어신호에 기초하여 판정한다.

예를 들면, CPU(22)는 파워트랜지스터(T2)를 온으로 하고, 파워트랜지스터(T3)를 PWM신호에 의해 스위칭하고 있을 때에, 모터전압 검출회로(28)의 검출전압이 0에서, 모터전류 검출회로(27)의 검출신호의 값이 대전류치인 채 변화하지 않으면, 파워트랜지스터(T1)의 단락이라고 판정한다. 또, CPU(22)는 모터전압 검출회로(28)의 검출전압이 0에서, 모터전류 검출회로(27)의 검출신호의 값이 PWM신호에 의해 변화하면, 파워트랜지스터(T4)의 단락라고 판정한다. 또한, CPU(22)는 모터전압 검출회로(28)의 검출전압이 0이 아니고, 모터전류 검출회로(27)의 검출신호의 값이 변화하지 않으면, 파워트랜지스터(T3)의 단락이라고 판정한다.

또, CPU(22)는 파워트랜지스터(T4)를 온으로 하고, 파워트랜지스터(T1)를 PWM신호에 의해 스위칭하고 있을 때에, 모터전압 검출회로(28)의 검출전압이 0에서, 모터전류 검출회로(27)의 검출신호의 값이 대전류치인 채 변화하지 않으면, 파워트랜지스터(T3)의 단락이라고 판정한다. 또, CPU(22)는 모터전압 검출회로(28)의 검출전압이 0에서, 모터전류 검출회로(27)의 검출신호의 값이 PWM신호에 의해 변화하면, 파워트랜지스터(T2)의 단락이라고 판정한다. 또한, CPU(22)는 모터전압 검출회로(28)의 검출전압이 0이 아니고, 모터전류 검출회로(27)의 검출신호의 값이 변화하지 않으면, 파워트랜지스터(T1)의 단락이라고 판정한다.

또한, 본 실시예 2에서는 구동회로가 H형 브리지인 경우에 대해서 설명했지만, 구동회로가 3상브리지 등의 다상브리지인 경우에도 동일한 것이 가능하다는 것은 말할 것도 없다.

이상에서 상세하게 서술하듯이, 본 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 제 1, 제 3 및 제 4 아스팩트에 의하면, 단단한 구성으로 부품비용을 삭감할 수가 있고, 단락고장일 때에, 조타에 요하는 힘이 과도하게 커지지 않는 전동 파워스티어링 장치를 실현할 수가 있다.

또, 본 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 제 2 애스텍트에서는 제 1 아스팩트에 있어서, 전동모터의 고정자의 코일에 접속된 퓨즈가 전류차단수단으로서 기능함으로, 전동모터가 발전기로서 기능하는 것을 확실하게 방지할 수가 있다.

또, 본 발명에 관한 전동 파워스티어링 장치의 제 5 아스팩트에서는 제 1 아스팩트에 있어서, 전원접속수단 및 전원오프수단이 상개접점을 갖는 페일 세이프 릴레이에서 이루어지기 때문에, 항상 안전 측에 기능한다.

Claims

전동 파워스티어링 장치에 있어서, 조타부재의 조타력을 보조하는 전동모터와, 상기 전동모터를 구동하는 구동회로와, 전원과 상기 구동회로를 접속하는 전원접속수단과, 상기 구동회로의 단락고장 및 상기 구동회로와 상기 전동모터를 접속하는 배선의 단락고장을 검출하는 단락검출수단과, 상기 단락검출수단이 단락고장을 검출했을 때에 상기 전원접속수단과 상기 전원과의 접속을 절단하는 전원오프수단을 포함하고,

상기 전원오프수단(15)이 상기 전원접속수단(15a)에 의한 상기 전원(P)과 상기 구동회로(13)와의 접속을 절단한 후의 상기 전동모터(18) 및 상기 구동회로(13)간에 흐르는 전류의 전류치를 검출하는 전류검출수단(17)과,

상기 전류검출수단(17)이 소정치를 넘는 전류치를 검출했을 때, 소정치를 넘는 전류치가 검출된 전류를 불가역적으로 차단하는 전류차단수단(Fa, Fb)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
청구항 1에 있어서,

상기 전류차단수단(Fa, Fb)은 상기 전동모터(18)의 고정자(18a)의 코일(A, B)에 접속된 퓨즈인 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
제어회로에서 주어지는 제어신호에 따라 온/오프 제어되는 복수의 스위칭소자에 의해 구성된 브리지회로가 구동하는 전동모터에 의해 조타부재의 조타력을 보조하는 전동 파워스티어링 장치에 있어서,

상기 스위칭송자(T1, T2, T3, T4)의 단락고장시에 형성되는 폐회로를 차단하기 위해 설치된 복수의 퓨즈(F1, F2)와,

단락한 스위칭소자(예를 들면 T1)를 특정하는 단락소자 특정수단(22)과,

상기 단락소자 특정수단(22)이 특정한 스위칭소자(예를 들면 T1)를 포함하는 폐회로를 차단히기 위한 프즈(예를 들면 F1)에 상기 전동모터(30)를 우회하여 전류를 흘리기 위해, 단락하고 있지 않는 1 또는 복수의 스위칭소자(예를 들면 T3, T4)를 온으로 하는 수단(22)을 포함하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 전동모터(30)의 양단 전압을 검출하는 모터전압 검출회로(28)와,

상기 전동모터(30)에 흐르는 전류의 전류치를 검출하는 전류검출회로(27)와,

거기서 상기 단락소자 특정수단(22)은 상기 전압검출회로(28)가 검출한 전압, 상기 전류검출회로(27)가 검출한 전류치, 및 상기 복수의 스위칭소자(T1, T2, T3, T4)에 주어진 제어신호에 기초하여, 단락한 스위칭소자(예를 들면, T1)를 특정하는 것을 특징으로 하는 전동 파워스티어링 장치.
청구항 3에 있어서,

상기 전원접속수단(15a, 23a) 및 상기 전원오프수단(15, 23)은 상개접점을갖는 페일 세이프 릴레이에서 이루어지는 것을 특징으로 하는 파워스티어링 장치.