KR20050039611A - 파워스티어링장치 및 전류검출수단의 게인차 보상방법 - Google Patents

파워스티어링장치 및 전류검출수단의 게인차 보상방법 Download PDF

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사카마키마사히코
나가세시게키
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고요 세이코 가부시키가이샤
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Abstract

각 상의 전류검출기의 게인차의 영향에 의한 토오크립풀을 억제함으로써 위화감이 없는 조타감을 얻을 수 있는 전동파워스티어링장치를 제공하는 것을 그 과제로 한다.
이를 해결하기 위한 수단으로 본 장치에서의 브러시레스모터(6)의 W상을 다른 상으로부터 떼어 떨어뜨려(S10), U상 단자 - V상 단자사이에 제 1전압 v1을 인가하고(S20), 이 때의 U상 전류검출기(156)의 전류검출치 Xu 및 V상 전류검출기(154)의 전류검출치 Xv를 기억한다(S30). 마찬가지로 제 2의 전압 v2를 인가하고(S40), 이 때의 각 전류검출치 Yu, Yv를 기억한다(S50). 이들의 기억치를 식 |Xu - Yu|/ |Xv - Yv|에 대입하여 V상 게인보정계수 gv를 산출한다(S60). 이 V상 게인보정계수 gv를 기초로 장치동작시에 U상 전류검출기(156)에 대한 V상 전류검출기(154)의 게인차를 보상함으로써 각 전류검출기의 게인차에 의한 토오크립플의 발생을 억제할 수 있다.

Description

파워스티어링장치 및 전류검출수단의 게인차 보상방법{POWER-ASSISTED STEERING SYSTEM AND DIFFERENCE COMPENSATING METHOD FOR CURRENT DETECTOR}
본 발명은 전동모터를 구동함으로써 차량의 스티어링기구에 조타보조력을 부여하는 파워스티어링장치에 관한 것이다.
종래부터 운전자가 핸들(스티어링휠)에 가하는 조타토오크에 따라 전동모터를 구동함으로써 스티어링기구에 조타보조력을 부여하는 전동파워스티어링장치가 이용되고 있다. 이 전동파워 스티어링장치에는 조타를 위한 조작수단인 핸들에 가해지는 조타토오크를 검출하는 토오크센서가 마련되고 있으며 토오크센서로 검출되는 조타토오크를 기초로 전동모터에 공급해야 할 전류의 목표치(이하 「목표전류치」라 함)가 설정된다. 그리고 이 목표전류치와 전동모터에 실제로 흐르는 전류치와의 편차를 기초로 비례적분연산에 의해 전동모터의 구동수단에 부여해야 할 지령치가 생성된다. 전동모터의 구동수단은 그 지령치에 따른 듀티비의 펄스폭 변조신호(이하 「PWM신호」라 함)를 생성하는 PWM신호생성회로와, 그 PWM신호의 듀티비에 따라 온/오프하는 파워트랜지스터를 이용하여 구성되는 모터구동회로를 구비하고, 그 듀티비에 따른 전압을 전동모터에 인가한다. 이 전압인가에 의해 전동모터에 흐르는 전류는 전류검출기에 의해 검출되고 목표전류치와 검출된 검출전류치와의 차가 상기 지령치를 생성하기 위한 편차로서 사용된다.
최근에는 이와같은 전동파워스티어링장치에 있어서 전동모터로서 브러시레스모터가 사용되는 경우가 있다. 여기서 3상의 브러시레스모터가 사용되고 있는 전동파워스티어링장치에서는 전류검출기는 모터중 어느 하나의 2상에 흐르는 전류를 검출하기 위해 구비되는 것이 일반적이고, 예를들어 U상 및 V상에 흐르는 전류를 검출하기 위해 구비되고 있다. 또한 이 때의 W상에 흐르는 전류는 계산에 의해 구할 수 있다.
전류검출기의 측정치(입려치)에 대한 출력치의 비율인 게인에도 전류검출기의 개체차를 기초로 고유의 오차가 있다. 또한 이 게인은 측정치와 출력치와의 대응관계를 도시하는 직선의 기울기에 상당한다. 이와같은 전류검출기의 게인차에 의한 영향을 고려하지 않고 모터제어가 행해지면 토오크립플이 발생하여 운전자는 핸들조타에 위화감을 느끼게 된다.
상술과 같은 전류검출기의 게인차에 의한 영향을 해소하기 위해 종래부터 전류검출기의 출력치를 소정의 하드웨어에 의해 조정하는 것이 있다(예를들어 일본국 특개평 10-75598호 공보 참조). 또 제조시에 있어 정확하게 조정된 기준전류검출기를 전동파워스티어링장치의 외부에 마련하고 이 기준전류검출기의 출력치와, 장치에 내장되는 상기 전류검출기의 출력치를 비교함으로써 이 전류검출기의 출력치를 소정의 소프트웨어에 의해 보정 또는 조정하는 것이 있다.
그러나 전류검출기의 출력치를 하드웨어에 의해 조정하는 종래의 기술에서는 부품 등의 추가에 의해 원가가 상승하고 또한 상기 하드웨어의 조정공정을 추가하지 않으면 안되는 경우에는 공정수도 증가한다.
또한 장치 외부의 기준전류검출기를 기초로 내장되는 전류검출기의 출력치를 소프트웨어에 의해 보정 내지 조정할 경우에는 정확하게 조정된 기준전류 검출기를 새로이 준비해야 한다. 또한 조정할 때 소정의 오차가 일어나는 것은 피할 수 없기 때문에 기준전류검출기의 출력치와 보정 또는 조정된 각 전류검출기의 출력치와는 완전하게 일치하지 않는 것이 통상이다. 여기서 기준전류검출기의 출력치와 각 전류검출기의 출력치와의 어긋남이 비교적 작을 때에도 다수의 전류검출기의 출력치를 서로 비교할 때에는 그것들의(상대적인) 어긋남은 비교적 커지는 경우가 있다. 이와같은 경우 상술한 토오크립플이 발생하여 운전자는 핸들조타에 위화감을 느끼는 경우가 있다.
그래서 본 발명은 각 전류검출기 사이의 게인차의 영향에 의한 토오크립플을 억제함으로써 위화감이 없는 조타감을 얻을 수 있는 파워스티어링장치 및 전류검출수단의 게인차 보상방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(1)제 1발명은 차량조타를 위한 동작에 따라 결정되는 목표전류치를 기초로 3개 이상의 상 및 단자를 갖는 브러시레스모터를 구동함으로써 이 차량의 스티어링기구에 조타보조력을 부여하는 파워스티어링장치이며,
각각 고유 게인값을 갖고 상기 브러시레스모터가 갖는 2개 이상의 상에 각각 흐르는 전류를 검출하여 그 검출전류치를 출력하는 2개 이상의 전류검출수단과,
상기 2개이상의 전류검출수단의 게인차가 보상되도록 상기 전류검출수단으로부터 출력된 상기 검출전류치를 보정하는 보정수단과,
상기 목표전류치와 상기 보정수단에 의해 보정된 후의 검출전류치와의 편차를 기초로 상기 브러시레스모터를 구동하는 모터구동수단을 구비하고,
상기 보정수단은 상기 2개 이상의 전류검출수단 중 기준이 되는 전류검출수단에 의해 전류를 검출하는 상과, 상기 2개 이상의 전류검출수단 중 하나의 다른 전류검출수단에 의해 전류를 검출하는 상으로 동일한 전류가 흐를 때 상기 기준이 되는 전류검출수단의 검출전류치와 상기 다른 전류검출수단의 검출전류치를 기초로 상기 기준이 되는 전류검출수단에 대한 상기 다른 전류검출수단의 게인차를 보상하기 위한 게인보정계수를 산출하고, 이 게인보정계수를 기초로 상기 다른 전류검출수단의 검출전류치를 보정하는 것을 특징으로 한다.
(2)제 2발명은 제 1발명에 있어서,
상기 보정수단은 상기 단자의 하나 이상을 개방함으로써 상기 기준이 되는 전류검출수단 및 상기 다른 전류검출수단에 의해 전류를 검출하는 각각의 상에 동일한 전류를 흐르게 할 수 있고, 이 동일한 전류의 검출전류치를 기초로 상기 게인보정계수를 산출하는 것을 특징으로 한다.
(3)제 3의 발명은 차량조타를 위한 조작에 따라 결정되는 목표전류치를 기초로 3개 이상의 상 및 단자를 갖는 브러시레스모터를 구동함으로써 이 차량의 스티어링기구에 조타보조력을 부여하는 전동파워스티어링장치에 구비되고 있으며 상기 브러시레스모터가 갖는 소정의 상에 흐르는 전류를 검출하여 그 검출전류치를 출력하는 2개 이상의 전류검출수단에서의 게인차의 보상방법이며,
상기 2개이상의 전류검출수단 중 기준이 되는 전류검출수단을 포함하는 2개의 전류검출수단에 의해 전류를 검출하는 각각의 상에 동일한 전류가 흐르도록 상기 단자의 하나 이상을 개방하는 개방스텝과,
상기 개방스텝에서 개방되지 않는 단자사이에 소정의 전압을 인가함으로써 상기 2개의 전류검출수단에 동일한 전류를 흐르게 하는 전압인가스텝과,
상기 전압인가스텝에서 흐르는 상기 동일한 전류를 상기 2개의 전류검출수단으로 검출함으로써 얻어지는 검출전류치를 기초로 상기 기준이 되는 전류검출수단에 대한 다른 전류검출수단의 게인차를 보상하는 보정스텝을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하 첨부도면을 참조하면서 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.
<1. 전체구성>
도 1은 본 발명의 제 1실시예에 관한 전동파워스티어링장치의 구성을, 그것에 관련된 차량구성과 함께 도시하는 개략도이다. 이 전동파워스티어링장치는 조타를 위한 조작수단으로서의 핸들(100)에 일단이 고착되는 스티어링샤프트(102)와, 그 스티어링샤프트(102)의 타단에 연결된 랩피니온기구(104)와, 핸들(100)의 조작에 의해 스티어링샤프트(102)에 가해지는 조타토오크(Ts)를 검출하는 토오크센서(3)와, 이 차량의 주행속도(Vs)를 검출하는 차속센서(4)와, 핸들조작에 의한 운전자의 부하를 경감하기 위한 조타보조력을 발생하는 브러시레스모터(6)와, 그 조타보조력을 랙축에 전달하는 볼나사 구동부(11)와, 브러시레스모터(6)의 로터의 회전위치를 검출하는 위치검출센서(12)와, 차재배터리(8)로부터 전원의 공급을 받아 토오크센서(3) 및 차속센서(4)로부터의 센서신호를 기초로 모터(6)의 구동을 제어하는 전자제어유닛(ECU)(5)을 구비하고 있다.
운전자가 핸들(100)을 조작하면 토오크센(3)에 의해 검출된 조타토오크(Ts)와 차속센서(4)에 의해 검출된 차속(Vs)과 위치검출센서(12)에 의해 검출된 로터의 회전위치를 기초로 ECU(5)에 의해 모터(6)가 구동된다. 이에 따라 모터(6)는 조타보조력을 발생하고, 그 조타보조력이 볼나사 구동부(11)를 통해 랙축에 가해짐으로써 운전자의 부하가 경감된다. 즉 핸들조작에 의해 가해지는 조타토오크(Ts)와 모터(6)가 발생하는 조타보조력에 의해 랙축이 왕복운동을 행한다. 랙축의 양단은 타이로드 및 너클암으로 이루어지는 연결부재(106)를 통해 차륜(108)에 연결되고 있으며 랙축의 왕복운동에 따라 차륜(108)의 방향이 바뀐다.
<2. 제어장치의 구성>
도 2는 상기 전동파워스티어링장치에서의 제어장치인 ECU(5)의 구성을 도시하는 블록도이다. 이 ECU(5)는 마이크로 컴퓨터(이하 「마이콤」이라 약기함)(10)와, 모터구동부로 구성된다. 마이콤(10)은 그 내부의 메모리에 격납된 소정의 프로그램을 실행함으로써 차속연산부(184)와, 목표전류연산부(114)와, 감산기(122)(124)와, d축 전류 PI제어부(126)와, q축 전류 PI제어부(128)와, d-q/3상 교류좌표 변환부(132)와, 부호 반전가산기(134)와, 3상 교류/d-q좌표 변환부(138)와, 전류검출치 보정부(170)로 이루어지는 모터제어부로서 기능한다. 목표전류 연산부(114)에는 기본어시스트 제어부(180)와 모터전류지령치 연산부(188)가 포함되고 있다. 모터구동부는 모터제어부로서의 마이콤(10)으로부터 출력되는 전압지령치를 기초로 3상의 브러시레스모터(6)를 구동하는 하드웨어(회로)이고, PWM신호생성회로(150)와, 모터구동회로(152)와, U상 전류검출기(156)와, V상 전류검출기(154)와, 로터각도 위치검출기(162)로 구성된다. 또 ECU(5)에는 릴레이(도시하지 않음)가 마련되고 있으며 이 릴레이가 닫혀 있는 기간중 모터구동부 및 브러시레스모터(6)로 전원이 공급된다.
핸들(100)이 조작되면 토오크센서(3)에 의해 검출되는 조타토오크(Ts)가 ECU(5)에 입력됨과 동시에 차속센서(4)에 의해 검출되는 차속신호(Vs)도 ECU(5)에 입력된다. 차속연산부(184)에서는 차속신호(Vs)를 기초로 차속(V)이 산출된다. 또 모터(6)에 부착된 위치검출센서(12)로부터 출력되는 센서신호를 기초로 로터각도 위치검출기(162)는 모터(6)의 로터인 회전계자(영구자석)의 회전위치 즉 전기각θre을 나타내는 신호를 출력한다.
기본어시스트 제어부(180)는 어시스트맵이라 불리우는 조타토오크와 목표전류치를 대응짓는 테이블을 참조하여 조타토오크(Ts)와 차속(V)을 기초로 모터(6)에 흘러야 할 목표전류치 It를 결정한다. 모터전류지령치 연산부(188)는 목표전류치 It를 기초로 q축 전류지령치 iq*를 출력한다. 이 q축 전류지령치 iq*는 모터(6)가 발생할 토오크에 대응하는 전류치로, 감속기(124)에 입력된다. 한편 d축 전류지령치 id*는 토오크에 관여하지 않으므로 id* = 0으로서 감산기(122)에 입력된다.
U상 전류검출기(156) 및 V상 전류검출기(154)는 각각 모터의 U상, V상의 권선(본 명세서에서는 단순히 「U상, V상」이라 함)으로 흐르는 전류를 검출하여, U상 전류검출치 iu와 V상 전류검출치 iv를 각각 전압신호로 출력한다. 이들의 U상 전류검출기(156) 및 V상 전류검출기(154)는 모터구동회로(152)로부터 모터(6)로 이어지는 선에 대해 배치되지만 모터구동회로(152)내의 각 구동용 소자와 접지점과의 사이에 배치되어도 된다. 또한 U상 전류검출치 iu 및 V상 전류검출치 iv에 고유의 게인의 오차가 포함되는 것은 상술한 바와 같다.
전류검출치 보정부(170)는 이그니션이 ON되었을 때의 U상 전류검출치 iu 및 V상 전류검출치 iv를 기초로 대응하는 오프셋보정치를 설정한다. 여기서 오프셋 보정치라 함은 모터에 흘러야 할 전류가 0임에도 불구하고 전류검출기로 검출되는 오프셋 전류의 영향을 해소하기 위한 보정치이다.
전류검출치 보정부(170)는 U상 전류검출치 iu로부터 대응하는 상기 오프셋보정치를 감산함으로써 U상 전류검출치 iu를 보정하고, 보정된 전류검출치를 기초로 U상 모터전류치 imu를 출력한다.
또 전류검출치 보정부(170)는 V상 전류검출치 iv로부터 대응하는 오프셋 보정치를 감산함과 동시에 U상 전류검출기(156)의 게인치에 V상 전류검출기(154)의 게인치가 결과로서(외관상) 같아지도록 상기 감산에 의해 얻어진 값에 대해 후술하는 V상 게인보정계수를 승산함으로써 V상 전류검출치 iv를 보정하고, 보정된 전류치를 기초로 V상 전류검출치iv를 출력한다. 이와같이 게인보정계수를 승산함으로써 U상 전류검출기(156)에 대한 V상 전류검출기(154)의 게인차가 결과로서 해소된다. 즉 게인차에 기인하는 전류검출기 사이의 상대적인 검출오차가 해소되므로 각 전류검출기의 게인차를 기초로 생기는 토오크립플이 저감된다.
여기서 U상 전류검출기(156)의 게인을 기준으로 하여 이에 대한 V상 전류검출기(154)의 전류검출치가 보정되므로 U상에 흐르는 진정한 전류치와 U상 전류검출기(156)의 전류검출치와의 사이에 어긋남이 있는 경우에는 V상 전류검출기(154)의 전류검출치도 또한 같은 어긋남을 일으킨다. 이와같이 각 전류검출기의 실제의 게인치(설계상의) 이상적인 게인에 일어나는 어긋남에 의해 실제로 얻어지는 모터(6)의 토오크가 이상적인 값에서 벗어나는 것도 생각할 수 있다. 그러나 U상 전류검출기(156)의 전류검출치와 참 전류치와의 사이의 어긋남은 제조공차를 기초로 약간의 것으로 또한 이 어긋남에 의한 영향은 토오크센서(3)에 의해 검출되는 조타토오크 Ts를 기초로 모터제어부 및 모터구동부의 피드백제어에 의해(토오크피드백루프내에서) 거의 해소되므로 운전자는 핸들조타에 위화감을 느끼는 경우는 없다.
또한 전류검출치 보정부(170)에서의 상기 보정처리동작의 상세 및 V상 게인보정계수를 산출하기 위한 방법에 대해서는 후술한다.
3상 교류/d-q좌표 변환부(138)는 로터의 전기각 θre를 기초로 U상 모터전류치 imu 및 V상 모터전류치 imv를 d-q좌표상의 값인 d축 모터전류치 id 및 q축 모터전류치 iq로 변환한다. 이 d축모터 전류치 id 및 q축 모터전류치 iq는 감산기(122) 및 감산기(124)에 각각 입력된다.
감산기(122)에서는 d축 전류지령치 id*와 d축모터 전류치 id와의 편차 id* - id가 출력된다. 그리고 d축 전류 PI제어부(126)에서는 그 편차 id* - id를 기초로 비례적분연산에 의해 d축 전압지령치 vd*가 출력된다. 한편 감산기(124)에서는 q축 전류지령치 iq*와 q축 모터전류치 iq와의 편차 iq*- iq가 출력된다. ㅡ리고 q축 전류 PI제어부(128)에서는 그 편차 iq* - iq를 기초로 비례적분연산에 의해 q축 전압지령치 vq*가 출력된다.
d-q/3상 교류좌표 변환기(132)에서는 로터의 전기각 θre를 기초로 d축 전압지령치 vd* 및 q축 전압지령치 vq*를, 3상 교류좌표상의 값인 U상 전압지령치 vu * 및 V상 전압지령치 vv*로 변환한다. 그리고 부호 반전가산기(134)는 U상 전압지령치 vu* 및 V상 전압지령치 vv*로부터 W상 전압지령치 vw*를 산출한다.
PWM신호 생성회로(150)는 U상 전압지령치 vu*, V상 전압지령치 vv*, W상 전압지령치 vw*를 받고, 그것들의 지령치에 따라 듀티비의 변화하는 PWM신호 Su, Sv, Sw를 생성한다. 모터구동회로(152)에서는 그 PWM신호 Su, Sv, Sw에 의해 스위칭소자가 온/오프되고, 그에 따라 듀티비에 따른 전압 vu, vv, vw가 모터(6)의 U상, V상, W상으로 각각 인가된다.
<3. 전류검출치 보정부의 동작>
다음에 본 실시예에서의 전류검출치 보정부(170)의 보정처리에 대해 설명한다. 도 3은 본 실시예에 관한 전동파워스티어링장치에서의 전류검출치의 보정순서를 나타내는 플로우챠트이다. 또한 도 2의 전류검출치 보정부(170)의 기능은 이 플로우챠트에서의 스텝 S130 및 스텝 S150에서 나타내는 처리스텝에 의해 실현된다.
이 전동파워스티어링장치에 있어서 이그니션스위치(9)가 온되면(스텝 S110), 마이콤(10)은 제조시에 미리 정해진 값을 파라메터인 V상 게인보정계수 gv로 설정한다. 이 V상 게인보정계수 gv로 설정되는 값을 제조시에 정하는 방법에 대해서는 후술한다. 이들의 값이 설정되면 스텝 S140의 처리로 진행한다.
스텝 S140에서는 릴레이가 닫히고(온상태가 되어), 스텝 S150에서는 전류검출치 보정부(170)에 의해 U상 전류검출치 iu로부터 U상 오프셋보정치 iou를 감산함으로써 U상 전류검출치 iu가 보정되고, U상 모터전류치 imu가 출력된다.
또한 V상 전류검출치 iv로부터 V상 오프셋보정치 iov가 감산되고 감산에 의해 얻어진 값에 대해 소정의 기준게인치의 역수가 승산됨으로써 V상 모터전류치 imv가 출력된다. 그리고 이들의 출력전류치에 의거하여 종래의 모터구동처리가 행해진다.
스텝 S160에서는 이그니션 스위치(9)가 오프되었는 지를 판정한다. 오프된 경우 이상의 처리는 종료하여 전동파워스티어링장치의 동작이 정지한다. 오프되지 않은 경우 스텝 S150의 처리로 되돌아 가 스텝 S150 및 S160의 처리가 이 전동파워스티어링장치의 동작중 반복된다.
<4. V상 게인보정계수의 산출방법>
다음에 본 실시예에서의 V상 게인보정계수의 산출방법에 대해 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다. 도 4는 본 실시예에서의 V상 게인보정계수의 산출순서를 나타내는 플로우챠트이다. 또한 여기서는 V상 게인보정계수는 본 전동파워스티어링장치의 제조시(조정시)에 있어서 산출되는 것으로 한다. 또한 이하의 산출순서는 마이콤(10)에 기억되는 소정의 소프트웨어에 의해 실현되는 것으로 하지만 본 전동파워스티어링장치 이외의 장치로서 V상 게인보정계수를 산출하기 위한 소정의 조정장치(또는 검출장치)에 의해 실행되어도 된다.
또한 도 5는 본 실시예에서의 모터(6)의 결선도이다. 이 도 5에 도시되는 것과 같이 모터(6)의 결선은 Y결선이며, 단자(61)는 U상의 권선의 일단에 접속되고 단자(62)는 V상의 권선의 일단에 접속되며 단자(63)는 W상의 권선의 일단에 접속되고 있다. 스위치(65)는 W상의 권선에 전류를 흐르게 하며 또한 차단한다(온 또는 오프한다). 이 스위치(65)는 예를들어 마이콤(10)에 의해 제어되는 릴레이이다.
도 4에 도시하는 스텝 S10에 있어서 W상을 다른 상으로부터 전기적으로 떼어떨어뜨리기 위해 스위치(65)를 오프한다. 이것에 의해 단자(63)(또는 W상의 권선의 일단)는 개방되고 W상은 전혀 전류가 흐르지 않는 상태가 된다.
다음에 스텝 S20에 있어서 단자(61) 및 단자(62) 사이에 제 1전압 v1을 인가한다. 이것에 의해 U상 및 V상에는 각각 제 1전류 i1가 흐른다. 또한 이 제 1전류 i1의 값은 예를들어 장치외부에 미리 준비된 기준이 되는 전류검출기로 전류를 정확하게 측정함으로써 또는 제 1전압 v1의 값과 단자(61) 및 단자(62) 사이의 저항치로부터 산출함으로써 얻을 수 있지만 후술과 같이 여기서 제 1전류 i1의 값을 얻을 필요는 없다.
계속해서 스텝 S30에 있어서 이 때의(즉 제 1전류 i1가 흐르고 있는 상태에서의) U상 전류검출기(156)로부터의 출력치(전류검출치) Xu 및 V상 전류검출기(154)로부터의 출력치(전류검출치) Xv를 각각 기억한다.
다음에 스텝 S40에 있어서 단자(61) 및 단자(62) 사이에 제 2전압 v2를 인가한다. 이것에 의해 U상 및 V상에는 각각 제 2전류 i2가 흐른다. 또한 제 2전류 i2는 상기 제 1전류 i1과 마찬가지로 그 값을 얻을 필요는 없다.
계속해서 스텝 S50에 있어서 이 때의(즉 제 2전류 i2가 흐르고 있는 상태에서의) U상 전류검출기(156)로부터의 출력치(전류검출치) Yu 및 V상 전류검출기(154)로부터의 출력치(전류검출치) Yv를 각각 기억한다.
다음에 스텝 S60에 있어서 기억된 상기 전류검출치를 기초로 V상 게인보정계수를 산출한다. 상술과 같이 V상 게인보정계수는 U상 전류검출기(156)에 대한 V상 전류검출기(154)의 게인차가 결과적으로 해소되도록 오프셋 보정된 전류검출치에 대해 승산되는 계수이고, 구체적으로는 U상 전류검출기(156)의 게인치에 대한 V상 전류검출기(154)의 게인치의 비율의 역수이다. 여기서 U상 전류검출기(156)의 게인치 Au은 다음 식(1)과 같이 나타난다.
Au = |Xu - Yu|/|i1 -i2| … (1)
마찬가지로 V상 전류검출기(154)의 게인치 Av는 다음 식(2)와 같이 나타난다.
Av = |Xv - Yv|/|i1 -i2| … (2)
따라서 V상 게인보정계수 gv는 다음 식 (3)과 같이 나타난다.
gv = Au/Av = |Xu - Yu|/ |Xv - Yv| …(3)
이상과 같이 산출된 V상 게인보정계수 gv는 전류검출치 보정부(170)의 기능을 실현하는 마이콤(10)의 도시되지 않은 기억부(예를들어 EEPROM 등)에 격납되어 장치동작시에 참조된다.
이와 같이 제 1 및 제 2의 전류 i1, i2의 값에 상관없이 V상 게인 보정계수 gv를 산출할 수 있는 것으로부터 제 1 및 제 2전압 v1, v2를 정확하게 인가할 필요가 없어진다. 그 때문에 정확하게 조정된 기준이 되는 전류검출치나 정확한 전압을 인가하기 위한 각종 장치 등을 사용함 없이 간단한 방법으로 V상 게인보정계수를 산출함으로써 각 전류검출기의 게인차에 의한 토오크립플의 발생을 억제할 수 있다.
또한 제 1 및 제 2전류 i1, i2의 값에 상관없이 V상 게인보정계수 gv를 산출할 수 있는 것으로부터 제조시에 미리 오프셋 보정치를 산출해 둘 필요가 없어진다. 이와같이 차의 영향을 해소하기 위한 V상 게인보정계수의 산출과 오프셋보정과는 무관계한 것이 되므로 여러가지 공지한 오프셋 보정방법을 적용할 수 있다.
여기서 제 1 및 제 2전압 v1, v2는 모터(6)에 인가가능한 전압이면 어떠한 값이라도 되지만 전형적으로는 제 1전압 v1은 동작시에 인가되어야 할 최대의 전압치이며, 제 2전압 v2는 최소의 전압치인 것이 적합하다. 그와 같이 하면 |Xu - Yu| 및 |Xv - Yv|의 값이 최대가 되므로 각 전류검출기에 측정오차가 있을 때에도 V상 게인보정계수 gv를 보다 정확하게 산출할 수 있다. 또 제 1전압 v1은 U상 전류검출기(156) 및 V상 전류검출기(154)의 게인치가 (거의) 변화하지 않는 범위내에서의 최대의 전압치이며, 제 2전압 v2는 그 최소의 전압치인 것도 적합하다. 그와같이 하면 게인치의 변화가(거의) 선형이 되는 범위내에서 |Xu - Yu|및 |Xv - Yv|의 값을 최대로 할 수 있기 때문에 V상 게인보정계수 gv를 보다 정확하게 산출할 수 있다.
<5. 효과>
이상과 같이 본 실시예에 관한 전동파워스티어링장치에서는 모터(6)의 W상의 일단(단자(63))을 개방하여 제 1및 제 2전류 i1,i2를 흐르게 함으로써 U상 전류검출기(156)를 기준으로 하여 산출된 V상 게인보정계수를 기초로 V상 전류검출기(154)의 전류검출치를 보정한다. 이것에 의해 게인차가 보상되고 각 전류검출기의 게인차에 의한 토오크립플의 발생을 억제할 수 있기 때문에 운전자에게 위화감이 없는 조타감을 줄 수 있다.
<6. 변형예 >
상기 일 실시예에서는 V상 게인보정계수는 본 전동파워스티어링장치의 제조시(조정시)에 있어서 산출되는 것으로 했지만 장치의 초회 기동시 또는 기동시마다 산출되어도 된다. 이 경우에는 모터(6)에 제 1 및 제 2의 전류 i1, i2를 흐르게 하므로 이 전류에 의한 조타보조력의 발생을 억제하는 수단, 예를들어 모터(6)의 구동축과 볼나사 구동부(11)를 기계적으로 떼어 떨어뜨리는 공지의 기구 등을 구비하는 것이 바람직하다. 또 제조시에서의 V상 게인보정계수의 산출수단(도 4를 참조을 실행하는 것은 미리 기억되는 소정의 소프트웨어를 기초로 동작하는 마이콤(10)이지만 그 순서의 일부 또는 전부를 실행하는 것은 본 전동파워스티어링장치 이외의 장치로서 V상 게인보정계수를 산출하기 위한 소정의 조정장치(또는 검사장치)라도 되며 이들 쌍방이라도 된다. 또한 상기 순서의 일부 또는 전부는 본 전동파워스티어링장치를 제조 또는 조정하는 것에 의해 실행되어도 된다.
상기 일 실시예에서는 V상 전류검출치 iv를 보정하기 위한 V상 게인보정계수를 산출하지만 V상 전류검출기(154)를 기준으로 하여 U상 전류검출치 iu를 보정하기 위한 U상 게인보정계수를 산출해도 된다. 또한 U상 전류검출기(156)에 대한 V상 전류검출기(154)의 게인차를 보상할 수 있으면 반드시 V상 전류검출기(154)의 전류검출치에 V상 게인보정계수를 승산할 필요는 없으며 예를들어 증폭기(또는 감쇠기)를 포함하는 소정의 하드웨어에 의해 게인차를 보상해도 되고 전압신호로서 얻어지는 전류검출치(출력치)를 전류치(측정치)로 변환할 때에 사용되는 기준게인(또는 변환을 위한 테이블)을 변경함으로써 상기 게인차를 보상해도 된다. 이 경우에는 상기 변경된 기준게인(또는 테이블)이 게인보정계수로서 기능하게 된다.
상기 일 실시예에서는 이그니션이 ON되었을 때의 U상 전류검출치 iu 및 V상 전류검출치 iv를 기초로 대응하는 오프셋 보정치가 설정되지만 상술과 같이 게인차의 보상을 위한 V상 게인보정계수의 산출과 오프셋보정과는 무관계이기 때문에 여기서의 오프셋 보정에는 각종 공지의 방법을 사용할 수 있다. 예를들어 제조시에 오프셋 보정치가 설정되어도 되고 또한 이그니션이 ON되었을 때의 U상 전류검출치 iu 및 V상 전류검출치 iv를 기초로 대응하는 오프셋 보정치가 갱신되어도 된다. 또한 제조시에 오프셋 보정치가 설정되는 경우, 제조시에 모터(6)의 토오크립플 성분을 검사할 수 있는 점에서 적합하다. 또한 오프셋 보정치가 비교적 작은 경우에는 오프셋 보정을 생략할 수도 있다.
상기 일 실시예에서는 상술과 같이 V상 게인 보정계수의 산출시에 U상 전류검출기(156)로부터의 U상 전류검출치 iu가 정확하게 조정되지 않아도 거의 문제는 없지만 전류 검출기의 제조공차가 비교적 크기 때문에 U상 전류검출기(156)의 전류검출치와 참 전류치와의 사이의 어긋남에 의한 영향이 상기 피드백제어에 의해서도 해소되지 않는 경우에는 U상 전류검출기(156)를 소정의 기준전류 검출기에 의해 정확하게 조정하는 것이 바람직하다. 이 경우에는 V상 전류검출기(154)를 소정의 기준전류 검출기에 의해 정확하게 조정할 필요는 없기 때문에 공정수를 줄일 수 있다.
상기 일 실시예에서는 모터(6)는 Y결선이며, 스위치(65)를 오프하는 것으로 W상을 다른 상으로부터 전기적으로 떼어 떨어뜨림으로써 U상 및 V상에 동일한 전류를 흐르게 하고 있지만 U상 및 V상에 동일한 전류가 흐르도록 도 5의 각 단자(61~63)에 소정의 전압을 인가해도 된다.
상기 일 실시예에서는 U상 전류검출기(156) 및 V상 전류검출기(154)에 의해 U상 및 V상에 흐르는 전류가 검출되지만 또한 W상 전류검출기를 새로이 마련함으로써 W상에 흐르는 전류가 검출되어도 된다. 또한 이 구성에서는 U상 전류검출기(156)를 기준으로 하여 W상 전류검출치를 보정하기 위한 W상 게인보정계수를 산출할 필요가 있다. 또한 상기 일 실시예에서의 모터(6)는 3상의 브러시레스모터이지만 n상(n은 4이상의 정수)의 브러시레스모터라도 된다. 이 경우 전류검출기는 각 상에 대해 (n-1)개 이상이 마련된다. 또 전동모터에 의해 구동되는 펌프로부터의 압유에 의해 조타보조를 행하는 유압식 파워스티어링장치에 있어서, 이 전동모터에 흐르는 전류의 검출에 본 발명을 적용할 수 있다.
상기 제 1발명에 의하면 기준이 되는 전류검출수단 및 다른 전류검출수단의 검출전류치를 기초로 기준이 되는 전류검출수단에 대한 다른 전류검출수단의 게인차를 보상하는 게인보정계수를 산출하고, 이 게인보정계수를 기초로 상기 다른 전류검출수단으로부터 출력된 검출전류치를 보정한다. 이것으로 각 전류검출수단의 게인차에 의한 토오크립플의 발생을 억제할 수 있기 때문에 운전자에게 위화감이 없는 조타감을 부여할 수 있다.
상기 제 2발명에 의하면 하나 이상의 모터단자(예를들어 W상의 일단)를 개방함으로써 기준이 되는 상(예를들어 U상)의 전류검출수단 및 다른 하나의 상(예를들어 V상)의 전류검출수단에만 흐르는 전류의 검출전류치를 기초로 게인보정계수를 산출한다. 이에 따라 게인보정계수를 간단한 방법으로 산출할 수 있기 때문에 각 전류검출수단의 게인차에 의한 토오크립플의 발생을 간단히 억제할 수 있어 운전자에게 위화감이 없는 조타감을 부여할 수 있다.
상기 제 3의 발명에 의하면 하나 이상의 모터단자(예를들어 W상의 일단)를 개방하고, 개방되지 않은 단자간(예를들어 U상 - V상간)에 소정의 전압을 인가하는 것으로 2개의 전류검출수단에 동일한 전류를 흐르게 함으로써 검출되는 전류검출치를 기초로 기준이 되는 전류검출수단에 대한 다른쪽의 전류검출수단의 게인차를 보상한다. 이에 따라 각 전류검출수단의 게인차에 의한 토오크립플의 발생을 간단히 억제할 수 있어 운전자에에 위화감이 없는 조타감을 부여할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 관한 전동파워스티어링장치의 구성을 그에 관련하는 차량 구성과 함께 도시하는 개략도.
도 2는 상기 실시예에 관한 전동파워스티어링장치를 제약적 관점에서 본 구성을 도시하는 블로도.
도 3은 상기 실시예에서의 전류검출치의 보정순서를 나타내는 플로우챠트.
도 4는 상기 실시예에서의 V상 게인보정계수의 산출순서를 나타내는 플로우챠트.
도 5는 상기 실시예에서의 모터의 결선도.
※도면이 주요부분에 대한 부호의 설명※
5: ECU(전자제어유닛) 6: 브러시레스모터
10: 마이콤 138: 3상교류/d-q좌표 변환부
150: PWM신호생성회로 152: 모터구동회로
154: V상 전류검출기 156: U상 전류검출기
170: 전류검출치 보정부 id*: d축 전류지령치
iq*: q축 전류지령치 iu: U상 전류검출치
iv: V상 전류검출치

Claims (3)

  1. 차량조타를 위한 동작에 따라 결정되는 목표전류치를 기초로 3개 이상의 상 및 단자를 갖는 브러시레스모터를 구동함으로써 이 차량의 스티어링기구에 조타보조력을 부여하는 파워스티어링장치이며,
    각각 고유 게인값을 가지고, 상기 브러시레스모터가 갖는 2개 이상의 상에 각각 흐르는 전류를 검출하여 그 검출전류치를 출력하는 2개 이상의 전류검출수단과,
    상기 2개이상의 전류검출수단의 게인차가 보상되도록 상기 전류검출수단으로부터 출력된 상기 검출전류치를 보정하는 보정수단과,
    상기 목표전류치와 상기 보정수단에 의해 보정된 후의 검출전류치와의 편차를 기초로 상기 브러시레스모터를 구동하는 모터구동수단을 구비하고,
    상기 보정수단은 상기 2개 이상의 전류검출수단 중 기준이 되는 전류검출수단에 의해 전류를 검출하는 상과, 상기 2개 이상의 전류검출수단 중 하나의 다른 전류검출수단에 의해 전류를 검출하는 상으로 동일한 전류가 흐를 때 상기 기준이 되는 전류검출수단의 검출전류치와 상기 다른 전류검출수단의 검출전류치를 기초로 상기 기준이 되는 전류검출수단에 대한 상기 다른 전류검출수단의 게인차를 보상하기 위한 게인보정계수를 산출하고, 이 게인보정계수를 기초로 상기 다른 전류검출수단의 검출전류치를 보정하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 보정수단은 상기 단자의 하나 이상을 개방함으로써 상기 기준이 되는 전류검출수단 및 상기 다른 전류검출수단에 의해 전류를 검출하는 각각의 상에 동일한 전류를 흐르게 하고, 이 동일한 전류의 검출전류치를 기초로 상기 게인보정계수를 산출하는 것을 특징으로 하는 파워스티어링장치.
  3. 차량조타를 위한 조작에 따라 결정되는 목표전류치를 기초로 3개 이상의 상 및 단자를 갖는 브러시레스모터를 구동함으로써 이 차량의 스티어링기구에 조타보조력을 부여하는 전동파워스티어링장치에 구비되고 있으며 상기 브러시레스모터가 갖는 소정의 상에 흐르는 전류를 검출하여 그 검출전류치를 출력하는 2개 이상의 전류검출수단에서의 게인차의 보상방법이며,
    상기 2개이상의 전류검출수단 중 기준이 되는 전류검출수단을 포함하는 2개의 전류검출수단에 의해 전류를 검출하는 각각의 상에 동일한 전류가 흐르도록 상기 단자의 하나 이상을 개방하는 개방스텝과,
    상기 개방스텝에서 개방되지 않는 단자사이에 소정의 전압을 인가함으로써 상기 2개의 전류검출수단에 동일한 전류를 흐르게 하는 전압인가스텝과,
    상기 전압인가스텝에서 흐르는 상기 동일한 전류를 상기 2개의 전류검출수단으로 검출함으로써 얻어지는 검출전류치를 기초로 상기 기준이 되는 전류검출수단에 대한 다른 전류검출수단의 게인차를 보상하는 보정스텝을 포함하는 것을 특징으로 전류검출수단의 게인차 보상방법.
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