KR20180078312A - 조타 제어 장치 - Google Patents

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KR20180078312A
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다다시 사또
미쯔오 사사끼
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히다치 오토모티브 시스템즈 가부시키가이샤
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Abstract

복수의 권선 세트를 갖는 전동 모터와, 복수의 권선 세트에 흘리는 모터 구동 전류를 출력하는 복수의 어시스트 전류 출력부를 구비한 조타 제어 장치에 있어서, 이상이 발생하고 있는 상태를 재빨리 운전자가 깨닫게 함과 함께, 이상이 발생하고 있는 상태에서의 조종성의 저하를 억제한다. 본 발명의 조타 제어 장치는, 복수의 권선 세트(11, 12)를 갖고, 운전자의 핸들 조작을 보조하기 위한 어시스트 토크를 발생시키는 전동 모터(10)와, 전동 모터(10)를 구동하기 위하여 권선 세트(11, 12)에 흘리는 모터 구동 전류를 출력하는 복수의 어시스트 전류 출력부(51, 52)를 구비함과 함께, 복수의 권선 세트(11, 12) 및 복수의 어시스트 전류 출력부(51, 52)의 이상 상태를 검출하고, 이상 상태에 기초하여 이상 상태의 평가 레벨을 판정하는 평가 레벨 판정부(60)를 구비하고, 평가 레벨에 기초하여, 전동 모터(10)가 발생시키는 어시스트 토크의 크기를 변화시킨다.

Description

조타 제어 장치
본 발명은, 차량의 조타륜을 조타하는 조타 기구에 조타력을 부여하기 위한 모터 구동부, 모터 제어부 및 권선 세트를 포함하는 전동 모터를 구비한 조타 제어 장치에 관한 것이다.
운전자에 의한 핸들 조작을 어시스트 제어하는 조타 제어 장치로서, 일본 특허 공개 제2012-025374호 공보(특허문헌 1)에 기재된 전동기 구동 장치를 구비한 것이 알려져 있다. 특허문헌 1의 전동기 구동 장치는 2개의 인버터 및 2세트의 권선 세트를 구비하며, 2계통으로 구성되어 있다(요약 참조). 이 전동기 구동 장치에서는, 2계통 중 어느 1계통의 인버터(모터 구동부) 또는 권선 세트의 고장을 검출한 경우, 고장 계통의 전원 릴레이를 차단하여 고장 계통으로의 전력 공급을 정지한다. 한편, 정상 계통의 전류 공급 제한값의 상한값인 최대 전류 제한값을 고장 검출 이전의 최대 전류 제한값과 동등한 값으로 설정하여, 정상 계통으로의 전력 공급을 계속해서 행한다. 그 후, 차속 검출값이 소정의 역치 미만인 경우에, 정상 계통의 최대 전류 제한값을 0으로 하여 전동기의 구동을 정지하여, 조타 어시스트 토크가 발생하지 않는 상태를 창출한다. 이것에 의하여 특허문헌 1의 전동기 구동 장치는, 운전자에게 확실히 고장 발생을 깨닫게 할 수 있다.
일본 특허 공개 제2012-25374호 공보
특허문헌 1의 전동기 구동 장치에서는, 하나의 계통이 고장난 경우, 정상인 다른 계통에 의해 핸들의 어시스트 제어를 계속한다. 그리고 차속 검출값이 소정의 역치 미만인 경우에, 정상인 계통에 의한 전동기(전동 모터)의 구동을 정지하여, 조타 어시스트 토크가 전혀 발생하지 않는 상태를 만들어 낸다.
이 때문에 특허문헌 1의 전동기 구동 장치에서는, 차속 검출값이 소정의 역치 미만이고 조타 어시스트 토크가 0일 때는, 운전자는 무거운 핸들을 조작해야만 하여 차량의 조종성은 현저히 저하된다. 특히 저속 주행 시에는 필요로 하는 조타 토크가 크기 때문에, 고속 주행 시보다도 전동 모터에 의한 어시스트 토크가 필요해진다. 그 때문에, 저속에서의 우좌회전이나 차고 입고 등에 있어서 어시스트 토크가 0으로 되면 차량의 조종성이 현저히 저하된다는 과제가 있었다.
본 발명의 목적은, 복수의 권선 세트를 갖는 전동 모터와, 복수의 권선 세트에 흘리는 모터 구동 전류를 출력하는 복수의 어시스트 전류 출력부를 구비한 조타 제어 장치에 있어서, 이상이 발생하고 있는 상태를 재빨리 운전자에게 깨닫게 함과 함께, 이상이 발생하고 있는 상태에서의 조종성의 저하를 억제하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 조타 제어 장치는,
복수의 권선 세트를 갖고, 운전자의 핸들 조작을 보조하기 위한 어시스트 토크를 발생시키는 전동 모터와,
상기 전동 모터를 구동하기 위하여 상기 권선 세트에 흘리는 모터 구동 전류를 출력하는 복수의 어시스트 전류 출력부를 구비함과 함께,
상기 복수의 권선 세트 및 상기 복수의 어시스트 전류 출력부의 이상 상태를 검출하고, 상기 이상 상태에 기초하여 이상 상태의 평가 레벨을 판정하는 평가 레벨 판정부를 구비하고,
상기 평가 레벨에 기초하여, 상기 전동 모터가 발생시키는 어시스트 토크의 크기를 변화시킨다.
본 발명에 의하면, 평가 레벨에 기초하여, 전동 모터가 발생시키는 어시스트 토크의 크기를 변화시킴으로써, 이상이 발생하고 있는 상태를 재빨리 운전자에게 깨닫게 함과 함께, 이상이 발생하고 있는 상태에서의 조종성의 저하를 억제할 수 있다. 이것에 의하여, 조타 제어 장치에 이상이 발생하고 있는 상태에 있어서의 차량의 안전성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 그 외의 구성, 작용 및 효과는 이하의 실시예에 있어서 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 구성을 도시하는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 제어 블록도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 어시스트 맵도의 일례이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시예에 따른 위험도 레벨 산출의 흐름도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 어시스트 맵도의 일례이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 어시스트 맵도의 일례이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 위험도 레벨 산출의 흐름도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따라, 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 어느 것의 조타 제어 장치를 구비한 차량의 구성을 도시하는 개략도이다.
자동차 등의 핸들 조작을 어시스트하기 위한 조타 제어 장치에 본 발명을 적용한 실시 형태를 이하, 도면에 기초하여 설명한다.
실시예 1
이하, 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 구성에 대하여 설명한다.
도 1에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 구성의 개략도를 도시한다.
조타 제어 장치(1)는 제어 장치(2)와 조타 기구(3)를 구비하고 있다. 조타 기구(3)는 스티어링 휠(4), 스티어링 샤프트(5), 피니언 축(6), 랙 축(7), 감속 기구(9) 및 전동 모터(10)를 가지며, 전동 모터(10)는 감속 기구(8)를 통해 랙 축(7)에 접속된다. 이 조타 기구(3)는, 운전자에 의하여 스티어링 휠(4)이 조작되면, 스티어링 샤프트(5)를 통해 피니언 축(6)에 회전이 전달된다. 피니언 축(6)의 회전 운동은 랙 축(7)의 직동 운동으로 변환되어, 랙 축(7)의 양 단부에 연결되는 좌우의 조타륜(8a, 8b)이 전타된다. 랙 축(7)에는, 피니언 축(8)과 맞물리는 랙 톱니(7a)가 형성되어 있으며, 피니언 축(6)의 회전 운동은 랙 앤드 피니언의 기구에 의하여 직동 운동으로 변환된다.
또한 스티어링 샤프트(5)와 피니언 축(6) 사이에는 토크 센서(20(21, 22)) 및 조타각 센서(30(31, 32))가 설치된다. 토크 센서(20)는, 스티어링 샤프트(5)와 피니언 축(6)의 접속부에 토션 바(도시하지 않음)를 배치하며, 토션 바의 비틀림각에 기초하여 조타 토크를 출력한다. 전동 모터(10)에 접속되는 감속 기구(9)는, 예를 들어 도 1에서는, 모터의 출력 축에 설치된 벨트·풀리에 의하여 구동되는 볼 나사를 사용한다. 이 구성에 의하여 전동 모터(10)의 구동 토크를 랙 축(7)의 병진 방향력으로 변환한다. 또한 감속 기구(9)는, 스티어링 휠(4)의 입력과 마찬가지로 랙 앤드 피니언을 사용하는 구성이나, 볼 나사의 너트를 중공 모터 등으로 직접 구동하는 구성 등을 이용해도 된다.
도 2에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 제어 블록도를 도시한다. 도 2에서는, 2계통으로 구성되는 제어 장치(2)와 전동 모터(10)의 구성의 개략을 도시한다.
여기서 「계통」이란, 전동 모터(10) 내에 구성되는 2개의 권선 세트(11, 12)에 각각 대응하는 모터 제어부(81, 82), 모터 구동부(91, 92) 및 어시스트 전류 연산부(71, 72)의 조합 단위를 말한다. 또한 여기서는 2계통으로 구성되는 제어 장치(2)를 나타내지만, 계통 수는 2계통보다도 다수여도 된다.
본 실시예에서는, 권선 세트(11), 모터 제어부(81), 모터 구동부(91) 및 어시스트 전류 연산부(71)로 구성되는 계통을 제1 계통이라 칭하고, 권선 세트(12), 모터 제어부(82), 모터 구동부(92) 및 어시스트 전류 연산부(72)로 구성되는 계통을 제2 계통이라 칭하여 설명한다. 본 실시예에서는, 토크 센서(20), 조타각 센서(30) 및 차속 센서(40)는 제1 계통 및 제2 계통의 각각에 개별의 센서를 설치하고 있지만, 제1 계통 및 제2 계통에 공통의 센서를 설치해도 된다.
제어 장치(2)는 전동 모터(10)와 일체적으로 구성되며, 각종 제어 처리를 기억 및 실행하는 기능을 갖고, 토크 센서(20), 조타각 센서(30) 및 차속 센서(40(41, 42)) 등의 제어 정보에 기초하여, 조타 기구(3)에 조타의 어시스트 토크를 부여하는 전동 모터(10)를 구동 제어한다. 제어 장치(2)의 구체적인 제어 구성에 대해서는 이하에서 상세히 설명한다.
제어 장치(2)는 어시스트 전류 명령부(51, 52)와 위험 판정부(평가 레벨 판정부)(60)로 구성되어 있다. 어시스트 전류 명령부(51, 52)는, 토크 센서(20)가 검출한 조타 토크값이나, 예를 들어 도시 생략된 차동 기어 장치에 설치된 차속 센서(40)가 검출한 차속값 등에 기초하여, 전동 모터(10)를 구동시키는 구동 전류를 연산하여, 이를 전동 모터(10)측에 출력한다. 위험 판정부(60)는 토크 센서값 등의 이상을 검출하여 어시스트 전류 명령부(51, 52)를 제어한다.
어시스트 전류 명령부(51, 52)는 어시스트 전류 연산부(71, 72)와 모터 제어부(81, 82)와 모터 구동부(91, 92)로 구성되며, 권선 세트(11, 12)에 전동 모터(10)를 구동하는 모터 구동 전류를 출력하는 어시스트 전류 출력부를 구성한다. 어시스트 전류 연산부(71, 72)는, 토크 센서(21, 22) 및 차속 센서(41, 42)가 검출한 조타 토크값과 차속값에 기초하여, 전동 모터(10)를 구동 제어하는 모터 명령 전류(전류 명령값)를 연산한다. 모터 제어부(81, 82)는 모터 명령 전류에 기초하여 전동 모터(10)에 대한 모터 구동 신호를 생성한다. 모터 구동부(91, 92)는, 직류 전원의 전력을 교류 전원으로 변환하는 장치(인버터)를 구비하며, 모터 구동 신호에 따라 전동 모터(10)에 대하여 모터 구동 전류를 통전시킨다.
위험 판정부(60)는 어시스트 전류 연산부(71, 72)의 출력 신호, 모터 제어부(81, 82)의 출력 신호, 모터 구동부(91, 92)의 출력 신호, 전동 모터(10)의 권선 세트(11, 12)의 신호, 토크 센서(20)의 토크 센서값의 신호, 조타각 센서(30)의 조타각 센서값의 신호, 및 차속 센서(40)의 차속 센서값의 신호로부터 각 신호의 이상을 검출할 수 있다. 즉, 각 신호는, 그 신호를 출력하는 유닛 또는 센서의 이상 상태를 나타내는 이상 정보(이상 신호)를 포함하며, 위험 판정부(60)는 각 신호로부터 각 유닛 또는 각 센서의 이상 정보를 입력하여 각 유닛 또는 각 센서의 이상을 검출한다. 또한 위험 판정부(60)에서는 각각의 이상 신호로부터 위험도 레벨(평가 레벨)을 판정하고, 그 판정에 기초하여 어시스트 전류 연산부(71, 72)에 신호를 전달한다.
도 3에, 어시스트 전류 연산부(71, 72)에서 연산하는 전동 모터(10)에 공급하는 목표 전륫값을 구하는 어시스트 맵을 나타낸다. 어시스트 맵이란, 차속값과 토크 센서값에 기초하여, 전동 모터(10)에 공급하는 목표 전륫값을 설정하기 위한 참조 맵이며, 어시스트 전류 연산부(71, 72)의 메모리 내에 기억되어 있다. 어시스트 전류 연산부(71, 72)는 이 어시스트 맵을 이용하여 목표 전륫값, 즉, 모터 제어부(81, 82)에 부여하는 전류 명령값을 연산한다.
어시스트 맵은 도 3에 나타낸 바와 같이, 토크 센서값의 증가에 따라 전동 모터(10)에 의한 어시스트 토크값이 증가하도록 목표 전륫값과의 관계를 설정한 것이다. 도 3에서는, a, b, c, d로 나타내는 4개의 차속에 대한 각 어시스트 맵을 나타내고 있다. 이 토크 센서값과 목표 전륫값의 관계는 차속별로 설정되어 있으며, 차속이 낮을수록 토크 센서값에 대한 목표 전륫값이 커지도록 설정되어 있다. 도 3에서는 d, c, b, a의 순으로 차속이 낮아진다. 또한 목표 전륫값에는 상한값이 설정되어 있으며, 소정의 토크 센서값 이상에서의 목표 전륫값이 차속 a, b, c, d별로 일정하게 설정되어 있다. 또한 도 3에서는, 목표 전륫값이 일정해지는 소정의 토크 센서값은, 각 차속 a, b, c, d에 있어서 동일한 토크 센서값으로 되어 있다.
이상의 구성으로부터 위험 판정부(60)에서 위험도 레벨을 산출한다. 위험 판정부(60)의 연산 처리를 도 4의 흐름도로 도시한다.
위험 판정부(60)에 권선 세트(11, 12), 모터 제어부(81, 82), 모터 구동부(91, 92), 토크 센서(21, 22), 조타각 센서(31, 32) 및 차속 센서(41, 42)의 각 신호를 도입한다(스텝 S101). 도입한 신호로부터 각 부품이 정상인지를 판단(스텝 S102)하여, 각 부품의 모두가 정상이면 개시로 되돌아간다. 이상 상태가 검지된 경우에는 위험도 레벨을 산출하고(스텝 S103), 위험도 레벨에 따른 어시스트 맵으로 변경한다(스텝 S104). 어시스트 맵 변경 후에는 개시로 되돌아가, 추가적인 이상 상태의 감시를 계속한다.
위험 판정부(평가 레벨 판정부)(60)는 위험도 레벨(평가 레벨)을 산출하는 처리부이며, 위험도 레벨 산출부(평가 레벨 산출부) 또는 위험도 레벨 결정부(평가 레벨 결정부)라 칭해도 된다.
다음으로, 위험도 레벨의 산출 방법을 도 5의 흐름도로 도시한다.
모든 고장 부품과, 특정되는 이상 원인 또는 이상 개소로부터 계수 kp를 산출한다(스텝 S201). 이상 원인 또는 이상 개소에 의하여 위험도 레벨이 설정되며, 예를 들어 권선 세트(11, 12)의 구리선의 단선이나 모터 구동부(91, 92) 내의 트랜지스터의 소손 등의 회복 곤란한 이상 원인 또는 이상 개소일수록 계수 kp값은 높다.
다음으로, 이상 상태인 부품의 대체품의 유무로부터 계수 ks를 산출한다(스텝 S202). 여기서, 대체품이 있으면 위험도 레벨은 작아져 계수 ks는 작은 값으로 설정된다. 한편, 대체품이 없으면 위험도 레벨은 높아져 계수 ks는 큰 값으로 설정된다.
계수 ks는, 대체품의 유무에 따라 위험도 레벨을 변화시키는 것 이외에, 대체품을 사용하여 백업 제어를 실행하는 경우에 통상의 제어 실행 시에 비하여 위험도 레벨을 높게 한다. 백업 제어의 일례로서, 토크 센서(20)가 고장 난 경우에 대체 토크 센서 신호를 이용하여 실행하는 백업 제어가 있다. 이 백업 제어가 실행된 경우에 위험 레벨 판정부(60)는 위험도가 상승했다고 판정한다.
다음으로, 경과 판정 계수 kc를 산출한다(스텝 S203). 경과 판정 계수 kc는 부품 고장 후로부터의 위험도의 상승을 판정하는 데 이용하는 계수이다. 일례로서, 경과 판정 계수 kc는, 이상 상태인 부품이 있다고 판단되고 난 후로부터의 경과 시간 또는 이그니션 온오프 횟수로 하며, 경과 시간이나 이그니션 온오프 횟수가 증가할수록 계수 kc의 값이 높아진다.
이상의 계수 kp, ks, kc의 곱으로부터 종합적인 위험도 레벨을 산출한다(스텝 S204). 또한 복수의 이상 상태가 발생한 경우에는 각 부품별로 위험도 레벨을 산출하며, 그 총합이 위험도 레벨값으로 된다.
이 위험도 레벨값에 따라 도 4의 스텝 S104에서 어시스트 맵의 변경을 행한다. 이 경우, 위험 판정부(60)에서 판정하는 위험도 레벨의 상승에 따라 어시스트 맵을 변경함으로써, 전동 모터(10)에 의하여 발생하는 어시스트 토크를 저감시키도록 한다. 또한 위험 판정부(60)에서 판정하는 위험도 레벨의 상승에 따라 목표 전륫값(전류 명령값)의 상한값이 저감되도록 어시스트 맵이 선택된다.
도 6에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 어시스트 맵도의 일례를 나타낸다. 도 6에서는, 위험도 레벨에 따라 전동 모터(10)에 공급하는 모터 전륫값을 구하는 어시스트 맵의 일례를 나타내고 있다.
어시스트 맵은, 상술한 바와 같이 차속값별로, 전동 모터(10)에 공급하는 목표 전륫값이 토크 센서값에 대하여 설정되어 있다. 즉, 어시스트 맵에서는, 토크 센서값과 전동 모터(10)에 공급하는 목표 전륫값의 관계가 설정된다. 도 6에서는, 토크 센서값과 목표 전륫값의 관계를 나타내는 하나의 특성 곡선에 대하여, 상한값이 복수의 레벨로 설정된 복수의 어시스트 맵 e, f, g, h가 나타나 있다. 또한 상한값에 이르는 토크 센서값은 e→f→g→h의 순으로 작아지며, 어시스트 맵 e는 가장 큰 토크 센서값에서 상한값에 이르고, 어시스트 맵 h는 가장 작은 토크 센서값에서 상한값에 이른다.
위험 판정부(60)에서 위험도 레벨이 0, 즉, 모든 부품에 이상 상태가 없는 경우에는, 상한값이 e인 곡선으로부터 목표 전륫값을 산출한다. 위험도 레벨이 상승한 경우에는, 위험도 레벨이 상승할수록 목표 전륫값의 상한값을 f→g→h와 같이 저감시킨 곡선을 이용하여 토크 센서값에 대한 목표 전륫값을 산출한다.
어느 부품에 이상이 발생하고 있는 상태이더라도, 토크 센서값이 낮아, 운전자가 필요로 하는 조타 토크가 낮은 고속 주행 중인 경우의 어시스트 토크는, 정상 시인 e의 곡선과 동일하게 한다. 이와 같이, 고속 주행 중과, 사고를 일으켰을 경우의 피해가 큰 위험도가 높은 주행 조건에서도, 어시스트 토크를 저감시키지 않는다. 애초에 주행 중에 필요로 하는 조타 토크가 낮기 때문에, 어시스트 토크의 저감으로 운전자에게 이상 상태를 깨닫게 하기 어렵기 때문에, 정상 시와 같은 어시스트 제어를 행함으로써 안전성을 확보한다. 토크 센서값이 상승하는 저속 주행 시에서는, 위험도 레벨의 상승에 의하여 목표 전륫값이 저하된 어시스트 맵(f, g, h의 곡선)을 이용하고 있다. 그 때문에, 운전자가 필요한 조타 토크가 상승하여 이상 상태를 깨닫기 쉽다. 또한 저속 주행으로 인하여, 가령 정상인 모든 대체 부품에 이상이 발생하여 전동 모터(10)에 의한 어시스트력이 완전히 소실되더라도, 타이어 반력이 작기 때문에 운전자의 대응으로 차량 주행의 불안정화를 방지 가능하다.
도 7에, 본 발명의 제1 실시예에 따른 조타 제어 장치의 어시스트 맵도의 다른 예를 나타낸다. 도 7의 예에서는, 위험 판정부(60)에 의한 위험 레벨의 상승에 의한 어시스트 맵의 저감 폭을 변화시키고 있다.
위험도 레벨의 상승에 따라, 토크 센서값에 대한, 전동 모터(10)에 공급하는 목표 전륫값의 곡선이, 목표 전륫값의 축 방향으로 일정한 비율로 압축한 곡선 i, j, k, l을 포함하는 어시스트 맵으로 한다. 이때 위험도 레벨의 상승에 대한 어시스트 맵 상한값의 저감 폭은 L1, L2, L3과 같이 서서히 커지는 어시스트 맵으로 한다. 이것에 의하여, 위험도 레벨이 낮을 때는, 어시스트 토크의 저감 폭은 작아 운전자에게 요구되는 조타 토크의 증가가 작기 때문에, 조작성에 느끼는 위화감은 낮다. 그 때문에, 딜러 등에게 수리를 맡기고자 몰고 가는 동안에 있어서는, 조작성 및 안전성은 높은 상태가 유지된다.
위험도 레벨의 상승에 수반하여 어시스트 토크를 저감시킴으로써, 운전자에게 요구되는 조타 토크가 증가하기 때문에, 조작성은 저하된다. 그러나 고장 상태를 운전자가 깨닫기 쉽거나, 또는 깨닫고는 있었지만 수리를 맡기고 있지는 않은 상태로부터 수리를 맡기도록 촉구하는 효과가 있다.
또한 안전이 확보되어 있는 차속 0 또는 이그니션 키 오프 시에는 어시스트 토크를 0으로 한다.
위험도 레벨이란, 운전자에 의한 조종에 있어서, 부품 고장의 확률이 높아진 상태와, 그 부품이 고장 남으로써 차량 주행의 안전성이 상실될 확률이 높아진 상태를 가리킨다. 또한 그때의 차속 등의 운전 상태에 따라 상정되는 피해의 크고 작음도 근거로 하여 위험도 레벨을 판정한다.
본 실시예에서는, 도 5의 흐름도의 스텝 S203에 있어서의 경과 판정 계수 kc의 산출 방법을 하기와 같이 변경할 수 있다.
경과 판정 계수 kc는, 부품 고장 후로부터의 위험도의 상승을 판정하는 데 이용하는 계수이며, 상술한 설명에서는, 이상 상태인 부품이 있다고 판단되고 난 후로부터의 경과 시간 또는 이그니션 키의 온오프 횟수로 하며, 경과 시간이나 이그니션 온오프 횟수가 증가할수록 계수 kc의 값이 높아지도록 하였다.
이에 대하여, 전동 모터(10)의 권선 세트(11, 12)에 공급하는 전류의 누적 통전량 또는 누적 통전 시간의 증가로부터 경과 판정 계수 kc의 값을 산출하도록 해도 된다. 이 경우, 누적 통전량의 증가 또는 누적 통전 시간의 증가에 의하여 경과 판정 계수 kc가 커지도록 한다.
또는 경과 판정 계수 kc는 차량의 주행 거리로부터 산출하도록 해도 된다. 이 경우, 차량의 주행 거리의 증가에 따라 경과 판정 계수 kc가 커지도록 한다.
또는 경과 판정 계수 kc는, 핸들의 누적 조작 횟수 또는 핸들의 전환 횟수로부터 산출하도록 해도 된다. 이 경우, 핸들의 누적 조작 횟수, 누적 회전 수 또는 핸들의 전환 횟수의 증가에 따라 경과 판정 계수 kc가 커지도록 한다.
상술한 계수 kp, ks, kc 외에, 전동 모터(10) 및 모터 구동부(91, 92)에 각각 온도 센서(23 및 24a, 24b)를 설치하여(도 2 참조), 위험 판정부(60)는, 온도 센서(23, 24a, 24b)가 검출하는 온도 이력에 기초하여 위험 레벨을 판정하도록 해도 된다.
실시예 2
본 발명에 따른 제2 실시예에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.
본 실시예에서는, 위험 판정부(60)에 의한 연산 처리만이 제1 실시예와 상 이하다. 본 실시예에 있어서의 조타 제어 장치(1)의 기본 구조 및 제어 장치(2)의 구성은 제1 실시예와 마찬가지여서 설명을 생략한다.
위험 판정부(60)에 의한 연산 처리를 도 8의 흐름도를 이용하여 설명한다. 도 8에, 본 발명의 제3 실시예에 따른 위험도 레벨 산출의 흐름도를 나타낸다.
위험 판정부(60)에 권선 세트(11, 12), 모터 제어부(81, 82), 모터 구동부(91, 92), 토크 센서(21, 22), 조타각 센서(31, 32) 및 차속 센서(41, 42)의 각 신호를 도입한다(스텝 S601). 도입한 신호로부터 각 부품이 정상인지를 판단(스텝 S602)하여, 각 부품의 모두가 정상이면 개시로 되돌아간다. 이상 상태가 검지된 경우에는 위험도 레벨을 산출하고(스텝 S603), 위험도 레벨에 따른 어시스트 맵으로 변경한다(스텝 S604). 또한 위험도 레벨에 따라 경고 장치(경고 수단)에 의한 경고 레벨의 변경을 행한다(스텝 S605). 경고 레벨의 변경 후에는 개시로 되돌와가, 추가적인 이상 상태의 감시를 계속한다.
경고 장치에 의한 경고 레벨(경고량)을 변화시킴으로써, 경고가 차량의 조종성을 저하시키는 것을 억제한다.
경고 장치는 운전자에게 이상 상태를 알리는 장치이며, 예를 들어 경고 장치로서 버저 등의 소리를 이용할 수 있다. 경고 레벨의 상승은, 음량, 음압 및 주파수를 변화시킴으로써 운전자에게 알린다. 이 외에 경고 장치로서는, 표시등을 점등하거나, 핸들에 진동을 부여하거나, 또는 이그니션 키에 의한 엔진의 시동 성능을 변화시킴으로써 행해도 된다.
실시예 3
본 발명에 따른 제3 실시예에 대하여 도 9를 참조하여 설명한다. 본 실시예에서는, 조타 제어 장치를 구비한 차량에 대하여 설명한다. 또한 차량이 구비하는 조타 제어 장치는, 제1 실시예 또는 제2 실시예에서 설명한 조타 제어 장치(1) 중 어느 것을 사용해도 된다.
도 12에, 본 발명의 조타 제어 장치(1)을 구비한 차량(601)의 개략도를 도시한다.
이 차량(601)은 동력원으로서 엔진(602)을 구비한다. 또한 동력원은 엔진에 한정되는 것은 아니며, 전기 모터를 단체로 사용한 것, 또는 전기 모터를 엔진과 조합한 것이어도 된다. 엔진(602)의 회전은 감속기(603)를 통해 조타륜(8a, 8b)을 구동한다. 본 실시예에서는, 전륜(8a, 8b)를 구동륜으로 하고 후륜(8c, 8d)를 종동륜으로 하는 예를 설명하고 있지만, 차륜의 구성은 이에 한정되는 것은 아니다.
이 외에 차량(601)은, 조타 제어 장치(1) 및 제어 장치(2)와, 브레이크 장치(605) 및 브레이크 장치의 제어 장치(606)와, 차량 탑재 지도 정보 제시 장치(607)와, GPS(608)와, 적어도 카메라, 소나, 또는 레이저 레이더 중 어느 것을 포함하는 센서(609)와, 전후 가속도 센서, 횡 가속도 센서 및 요 레이트 센서를 포함하는 센서(611)와, 차속 센서(41, 42)를 구비한다.
또한 차량(601)은, 상술한 차량(601)에 탑재된 장치, 액추에이터, 센서, 기기류의 상태(신호)를 입력함으로써 통합 제어를 행하는 차량 통합 제어 장치(620)를 구비하며, CAN 등의 차내 LAN을 통해 신호의 수수를 행할 수 있도록 되어 있다.
본 실시예에서는, 차량 통합 제어 장치(602)는 엔진 제어 장치(604), 브레이크의 제어 장치(606), 조타 제어 장치(1)의 제어 장치(2) 등으로부터 장치의 상태가 입력된다. 차량 통합 제어 장치(602) 내에는 위험 판정부(621)를 구비하며, 각 제어 장치의 결함이나 고장 정보가 보내진다. 이 고장 정보를 기초로 하여 차량의 위험도 레벨을 판단하여, 그 정보를 제어 장치(2)에 출력한다. 따라서 조타 제어 장치(1)의 전동 모터(10)의 이상 상태 이외의 차량(601)의 고장을 검지한 경우에도 마찬가지로 위험도 레벨이 상승하며, 그 위험도 레벨에 따라 어시스트 토크를 저감시킨다. 또는 경고 장치에 의한 경고 레벨을 변화시킨다.
차량 통합 제어 장치(602)에는, 차량 탑재 지도 정보 제시 장치(607)와, GPS(608)와, 카메라, 소나, 또는 레이저 레이더 등의 센서(609)로부터의 각 신호가 입력된다. 그 때문에 상술한 신호로부터 차량 위치, 차량 주행 상태 및 차량 주위의 정보를 얻을 수 있다. 이들 정보에 기초하여 위험 판정부(621)에서 위험도 레벨을 판정하여, 그 정보를 조타 제어 장치(1)의 제어 장치(2)에 출력한다. 따라서 위험 판정부(621)는 차량 위치, 차량 주행 상태 및 차량 주위의 정보를 종합적으로 판단하여 위험도 레벨의 변경을 행한다.
일례로서, 조타 제어 장치(1)의 복수의 모터 구동부(91)가 고장 남으로써 위험도 레벨이 상승하여 어시스트 토크를 저감시킨 상태를 상정한다. 이 상태에 있어서, 상술한 GPS(608)와, 카메라, 소나, 또는 레이저 레이더 등의 센서(609)로부터 얻어진 차량 주위의 정보에 의하여, 운전자에 의한 조타 토크가 크다고 판단된 경우에는, 위험도 레벨을 저감시켜 전동 모터에 의한 어시스트 토크를 상승시킨다. 이것에 의하여, 운전자가 필요로 하는 조타 토크가 감소함으로써 조타성이 향상된다.
이상, 설명한 바와 같이, 차량 통합 제어 장치(620)에 위험 판정부(621)를 설치함으로써 차량(601) 내의 각 장치의 고장 상태, 차량 주행 상태 및 차량 주위의 상태를 종합적으로 판단하여 위험도 레벨을 산출할 수 있다.
본 발명에 따른 상술한 각 실시예에 의하면, 위험 레벨에 기초하여, 전동 모터(10)가 발생시키는 어시스트 토크의 크기를 변화시킴으로써, 이상이 발생하고 있는 상태를 재빨리 운전자에게 깨닫게 함과 함께, 이상이 발생하고 있는 상태에서의 조종성의 저하를 억제할 수 있다. 이것에 의하여, 조타 제어 장치(1)에 이상이 발생하고 있는 상태에 있어서의 차량의 안전성을 향상시킬 수 있다. 이 때문에, 상술한 각 실시예에서는, 위험 판정부(60)에서 판정하는 위험 레벨의 상승에 따라, 도 3, 도 6 및 도 7에 나타내는 복수의 어시스트 맵을 변경함으로써, 전동 모터(10)에 의하여 발생하는 어시스트 토크를 저감시킨다. 또는 복수의 어시스트 맵은, 위험 판정부(60)에서 판정하는 위험 레벨의 상승에 따라, 어시스트 전류 연산부(71, 72)에서 연산하는 전류 명령값의 상한값이 저감되도록 설정된다. 또는 복수의 어시스트 맵은, 위험 판정부(60)에서 판정하는 위험 레벨의 상승에 따라, 어시스트 전류 연산부(71, 72)에서 연산하는 전류 명령값이 점감하도록 설정된다.
또한 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 다양한 변형예가 포함된다. 예를 들어 상술한 실시예는 본 발명을 알기 쉽게 설명하기 위하여 상세히 설명한 것이며, 반드시 모든 구성을 구비하는 것에 한정되는 것은 아니다. 또한 어느 실시예의 구성의 일부를 다른 실시예의 구성으로 치환하는 것이 가능하고, 또한 어느 실시예의 구성에 다른 실시예의 구성을 추가하는 것도 가능하다. 또한 각 실시예의 구성의 일부에 대하여 다른 구성의 추가·삭제· 치환을 하는 것이 가능하다.
1: 조타 제어 장치
2: 조타 기구
3: 제어 장치
4: 스티어링 휠
5: 스티어링 샤프트
6: 피니언 축
7: 랙 축
8a, 8b: 조타륜
9: 감속 기구
10: 전동 모터
20, 21, 22: 토크 센서
30, 31, 32: 조타각 센서
40, 41, 42: 차속 센서
51, 52: 어시스트 전류 명령부
60: 위험 판정 수단
71, 72: 어시스트 전류 연산부
81, 82: 모터 제어부
91, 92: 모터 구동부
101: 이그니션 키
102: 주행 거리

Claims (20)

  1. 복수의 권선 세트를 갖고, 운전자의 핸들 조작을 보조하기 위한 어시스트 토크를 발생시키는 전동 모터와,
    상기 전동 모터를 구동하기 위하여 상기 권선 세트에 흘리는 모터 구동 전류를 출력하는 복수의 어시스트 전류 출력부를 구비함과 함께,
    상기 복수의 권선 세트 및 상기 복수의 어시스트 전류 출력부의 이상 상태를 검출하고, 상기 이상 상태에 기초하여 이상 상태의 평가 레벨을 판정하는 평가 레벨 판정부를 구비하고,
    상기 평가 레벨에 기초하여, 상기 전동 모터가 발생시키는 어시스트 토크의 크기를 변화시키는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 어시스트 전류 출력부는,
    전류 명령값을 연산하는 어시스트 전류 연산부와,
    상기 전류 명령값에 기초하여 모터 구동 신호를 생성하는 모터 제어부와,
    상기 모터 구동 신호에 기초하여 상기 권선 세트에 모터 구동 전류를 출력하는 모터 구동부
    를 구비하고,
    상기 어시스트 전류 연산부는,
    토크 센서에 의하여 검출되는 조타 토크값 및 상기 평가 레벨 판정부에서 판정한 상기 평가 레벨에 기초하여, 상기 전동 모터에 의하여 발생하는 어시스트 토크를 산출하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 상기 평가 레벨로서 위험도를 판정하고,
    상기 어시스트 전류 연산부는,
    상기 조타 토크값 및 차속 센서에 의하여 검출되는 차속값에 기초하여, 상기 전동 모터에 의하여 발생하는 어시스트 토크에 대응한 상기 전류 명령값을 산출하는 복수의 어시스트 맵을 구비함과 함께,
    상기 평가 레벨 판정부에서 판정하는 평가 레벨의 상승에 따라 상기 어시스트 맵을 변경함으로써, 상기 전동 모터에 의하여 발생하는 어시스트 토크를 저감시키는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 상기 평가 레벨로서 위험도를 판정하고,
    상기 어시스트 전류 연산부는, 상기 조타 토크값 및 차속 센서에 의하여 검출되는 차속값에 기초하여, 상기 전동 모터에 의하여 발생하는 어시스트 토크에 대응한 상기 전류 명령값을 산출하는 복수의 어시스트 맵을 구비하고,
    상기 복수의 어시스트 맵은, 상기 평가 레벨 판정부에서 판정하는 평가 레벨의 상승에 따라 상기 전류 명령값의 상한값이 저감되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 상기 평가 레벨로서 위험도를 판정하고,
    상기 어시스트 전류 연산부는, 상기 조타 토크값 및 차속 센서에 의하여 검출되는 차속값에 기초하여, 상기 전동 모터에 의하여 발생하는 어시스트 토크에 대응한 상기 전류 명령값을 산출하는 복수의 어시스트 맵을 구비하고,
    상기 복수의 어시스트 맵은, 상기 평가 레벨 판정부에서 판정하는 평가 레벨의 상승에 따라 상기 전류 명령값이 점감하도록 설정되는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 상기 평가 레벨로서 위험도를 판정하고,
    상기 어시스트 전류 연산부는, 상기 조타 토크값 및 차속 센서에 의하여 검출되는 차속값에 기초하여, 상기 전동 모터에 의하여 발생하는 어시스트 토크에 대응한 상기 전류 명령값을 산출하는 복수의 어시스트 맵을 구비하고,
    상기 복수의 어시스트 맵은, 상기 평가 레벨 판정부에서 판정하는 평가 레벨에 따라 상기 전류 명령값의 저감 폭이 변화되도록 설정되는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부에 의한 평가 레벨의 상승에 따라, 상기 어시스트 맵에 있어서의 상기 전류 명령값의 상기 저감 폭이 증가하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 어시스트 전류 출력부는, 차속 센서로부터의 명령값이 0 또는 이그니션 키가 오프인 경우, 상기 전류 명령값을 0으로 하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  9. 제2항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 상기 평가 레벨로서 위험도를 판정하고,
    상기 평가 레벨 판정부는, 상기 모터 구동부, 상기 모터 제어부, 상기 권선 세트, 상기 조타 토크값 및 차속 센서에 의하여 검출되는 차속값의 이상으로부터 위험도의 상승을 판정하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는, 상기 평가 레벨 판정부에서 위험도 있음으로 판정되고 난 후로부터의 경과 시간 또는 이그니션 키의 온오프 횟수의 증가로 위험도가 상승했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는, 상기 평가 레벨 판정부에서 위험도 있음으로 판정되고 난 후로부터의 상기 모터 구동부로부터 상기 권선 세트에 통전되는 상기 모터 구동 전류의 누적 전류량 및 누적 통전 시간의 증가에 수반하여 위험도가 상승했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는, 상기 평가 레벨 판정부에서 위험도 있음으로 판단되고 난 후로부터의 차량의 주행 거리의 증가에 수반하여 위험도가 상승했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는, 상기 평가 레벨 판정부에서 위험도 있음으로 판단되고 난 후로부터의 핸들의 조작 횟수 및 누적 회전 수로부터 위험도가 상승했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  14. 제2항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 상기 평가 레벨로서 위험도를 판정하고,
    상기 토크 센서가 고장 나서 대체 토크 센서 신호에 의한 백업 제어가 실행된 경우에 상기 평가 레벨 판정부는 위험도가 상승했다고 판정하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  15. 제2항에 있어서,
    상기 전동 모터 및 상기 모터 구동부에 온도 센서를 구비하고,
    상기 평가 레벨 판정부는, 상기 온도 센서가 검출하는 온도 이력에 기초하여 평가 레벨을 판정하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  16. 제2항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 상기 평가 레벨로서 위험도를 판정하고,
    상기 평가 레벨 판정부는 이상 원인 또는 이상 개소에 따라 위험도 레벨을 가변하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부에 있어서의 위험도의 판정은, 상기 토크 센서의 이상보다도 상기 모터 구동부 및 상기 권선 세트의 이상 쪽을 위험도가 높다고 판정하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  18. 제2항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 상기 평가 레벨로서 위험도를 판정하고, 이상 개소에 있어서의 백업의 유무 및 수에 따라 위험도를 판정하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  19. 제2항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 상기 평가 레벨로서 위험도를 판정하고, 위험도 있음으로 판단된 경우에 경고 장치에서 경고를 행하는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 평가 레벨 판정부는 위험도에 따라 경고 장치에 의한 경고 레벨 및 경고 방법을 변화시키는 것을 특징으로 하는 조타 제어 장치.
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