KR920006532B1 - 전동식 동력조향(power steering)장치 - Google Patents

전동식 동력조향(power steering)장치 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

전동식 동력조향(power steering)장치
제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 전동식 동력조향장치의 블록도.
제2도는 동상의 주요부의 구체적 구성을 나타내는 회로도.
제3도는 이 발명의 제2의 실시예에 의한 전동식 동력조향장치의 블록도.
제4도는 제3도의 주요부의 구체적 구성을 나타내는 회로도.
제5도는 이 발명의 제3의 실시예에 의한 전동식 동력조향장치의 블록도.
제6도는 제5도의 주요부의 구체적 구성을 나타내는 회로도.
제 7도는 종래의 조향토크검출기의 특성도.
제8도는 제7도의 조향토크검출기의 특성도.
제9도는 제7도의 모터제어의 출력특성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 조향토크검출기 3 : CPU(마이크로컴퓨터)
10 : 모터드라이버 11 : 모턴전류검출회로
14 : 모터 21 : 클러치드라이버
22 : 토크방향판별기 24 : 자기유지회로
25 : 페일릴레이차단회로 26 : 페일릴레이회로
29,30,44A : 앤드게이트 40A : 차속도센서
41A : 차속도레벨판정기 42A : 토크레벨판정기
43A : 시한회로
이 발명은 모니터의 구동지령이 없는 경우 모터드라이버 지락(地絡)검출회로가 작동할때, 조향토크가 소정치를 넘고, 구동지령신호와 토크방향판별기의 출력신호의 불일치시등에 있어서, 핸들조작을 수동상태로 복원시켜 안정성 향상을 도모한 전동식 동력조향장치에 관한 것이다.
제 7도는 종래의 전동식 동력조향장치의 블록도인데, 도면중, 1은 조향토크검출기(이하, 토크검출기라한다), 16은 모터제어회로부, 15A, 15B는 모터제어회로부(16)의 입력단자, 2는 토크검출기(1)의 토크신호인터페이스회로(이하, 토크신호 I/F회로라 한다)이며, 이 토크신호 I/F회로(2)를 경유하여 토크검출기(1)의 출력신호가 CPU(마이크로컴퓨터)(3)에 입력되어 있다.
이 CPU(3)는 모터(14)의 제어의 중심이 되는 것이다.
4는 모터(14)의 우방향구동인터페이스회로인데 이것을 경유하여 CPU(3)의 우방향구동신호가 모터드라이버(10)에 입력된다.
마찬가지로, 5는 모터(14)의 좌방향구동인터페이스회로인데, 이것을 경유하여 CPU(3)의 좌방향구동신호가 모터드라이버(10)에 입력된다.
13A, 13B는 모터드라이버(10)의 출력단자로서, 이것을 경유하여 모터(14)가 구동제어된다.
6은 CPU(3)에서 출력되는 토크신호를 아날로그신호로 변환시키는 D/A(디지탈/아날로그)변환기이다.
이 모터(14)는 결합수단(도시생략)를 통하여 스티어링샤프트에 결합됨과 동시에 이 스티어링샤프트에 조향보조력을 주기 위한 것이다.
7은 모터를 제어하기 위한 오차증폭기로서, 그 한쪽의 입력단자에는 CPU(3)의 토크신호가 D/A변환되어 아날로그신호로서 입력되어 있다.
또 오차증폭기(7)의 다른쪽 입력단자에는 모터전류검출회로(11)의 출력 신호가 입력되며 다음단(段)의 PWM(펄스폭변조)변조기(8)를 구동시켜 모터(14)의 PWM신호를 발생시킨다.
9는 이 PWM제어를 하기 위한 PWM기준발전기이다.
12는 전류검출을 위한 검출저항이다. 이 검출저항(12)의 양단에 발생된 전압이 모터전류검출회로(11)에 입력된다.
다음에 종래에 있어서의 모터제어의 일례를 설명한다.
제8도는 토크검출기(1)의 출력특성의 일례를 표시한 것인데, 횡축에 좌우조향토크를 표시하고, 종축에 토크신호 출력을 표시한 것이다.
T0는 조향토크의 중립점(영토크점)을 표시하며 이 점에서 우방향에 우회전조향토크를 표시하며 좌방향에 좌회전조향토크를 표시한다.
T2는 우방향의 제어개시점 조향토크를 표시하며, T1는 과방향의 제어개시점 조향토크를 표시한 것이고 종축이 조향토크에 대응된 토크출력을 표시한 것이다.
V0는 중립점출력, V2는 우방향제어개시점출력, V1은 좌방향제어개시점 출력을 표시한 것이고 토크출력 특성은 제어범위내에서는 거의 직선이다.
또 조향토크의 중립점 T0의 양측 T1-T2간은 제어의 불감대이다.
제9도는 모터(14)의 제어출력 특성의 일례를 표시한 것이며 횡축에 토크신호 출력을 표시한 것이고, 종축에 모터출력을 표시한 것이다.
제9도에 있어서, V0는 토크검출기(1)의 중립점출력이며, V2는 우방향제어개시점출력, V3는 우방향 포화점토크출력이고, 토크출력신호가 V2-V3간에 모터 출력은 토크출력에 대하여 직선적인 제어가 된다.
또 토크출력 V0-V2사이에 모터출력은 제로(zero)가 됨과 동시에 토크출력이 V3를 넘으면, 모터출력은 일정치(Pmax)로 제어된다.
마찬가지로, V1은 좌방향제어개시점 토크이고, V4는 좌방향포화점토크를 표시하며 조향토크가 V1-V4간에서 모터출력은 우회전시와 가의 대칭적으로 직선적인 제어가 됨과 동시에 V0-V1간은 모터출력제로, 그리고 V4를 넘으면 모토출력은 일정치(Pmax)로 제어된다.
다음에, 모터의 토크제어의 전체적인 플로(flow)를 제7도에 의하여 설명한다. 키스위치(도시생략)가 온(ON)되는 전자클러치(도시생략)가 온(ON)되어 모터(14)의 출력측과 스티어링측이 연결된다.
다음에 조향토크에 비례된 토크검출기(1)에 출력되어 토크신호 I/F회로(2)를 경유하여 CPU(3)에 입력된다.
다음에 CPU(3)는 상기 토크신호를 디지탈신호로서 출력하고 다음단의 D/A변환기(6)에 의하여 재차 아날로그 신호로 변환된다.
또 토크신호 출력은 CPU(3)의 내부에서 레벨판정되어 우회전구동신호는 모터 우방향 구동인터페이스회로(4)에 입력됨과 동시에 좌회전구동신호는 모터과방향 구동인터페이스회로(5)에 입력된다.
모터드라이버(10)에는 좌우회전구동신호가 각각 입력되어 모터(14)의 회전방향이 지시됨과 동시에 D/A변화기(6)에 의하여 토크신호가 아날로그화되어 오차 증폭기(7)에 입력되며 이 출력은 다시 다음단의 PWM변조기(8)에 입력되고 PWM기준발진기(9)에 의하여 변조되어서 상기 토크검출기(1)의 출력에 비례하는 펄스폭의 제어신호로서 다음단의 모터드라이버(10)로 출력되며 그 출력회로에 접속된 모터(14)의 토크가제어된다.
또 모터전류는 검출저항(12)에 의하여 검지되고 모터전류검출회로(11)에 의하여 그 레벨제한 또는 커트오프된다.
이와같이 모터를 사용한 전동식 동력조향장치에 있어서는 그 조향토크제어를 위한 토크검출기(1)를 설치하고 이 토크검출기(1)의 출력에 비례한 보조토크를 모터(14)로 발생시켜 스티어링샤프트에 공급시키며 그 조향력의 보조를 행하여 핸들조향을 경감시키는 구성으로 하였던 것이다.
그런데, 상기 모타(14)의 회전방향은 토크검출기의 출력을 받아서 모터제어회로(16)의 CPU(3)의 내부에서 그 레벨판정을 하고 모터(14)의 회전방향을 결정하는 방법을 사용하였던 것이다.
이와같은 전동식 조향장치에 있어서는, 모터드라이버(10)의 일부에 지락이 생긴 경우에는 모터(14)로의 구동지령이 없어져도 모터(14)는 구동되며 운전자의 의사에 반하여 핸들이 조작되어 지극히 위험하다.
또한 차속도가 어느 레벨을 넘고 또한 조향토크가 소정레벨을 넘은 경우에는 모터 아시스트(assist)가 걸려 조향의 안정성을 약화시키는 위험성이 있다.
또한 CPU(3)의 구동지령신호와 토크방향판별기의 출력신호의 불일치시에 있어서는 모터(14)의 드라이브는 금지되어 있으며 만약, 이때 모터(14)가 드라이브되면 지극히 위험한 상황이 된다.
이 발명의 제1의 발명은 상기 문제점을 해소하기 위하여 발명된 것으로서 모터의 구동지령이 없을때 모터드라이버 지락검출회로가 작동한 경우에는 즉시 핸들조작을 수동으로 복원할수 있으며 그 안정성 향상을 꾀할 수 있는 전동식 동력조향 장치를 얻는데 그 목적이 있다.
또 이 발명의 제 2 의 발명은 상기 목적에 더하여, 차속도가 소정치를 넘었고 더구나 조향토크가 소정치를 넘어서 소정시간을 경과한 경우에도 핸들조작을 수동상태로 복원할수 있으며 그 고속안전성향상을 기할수 있는 전동식 동력 조향장치를 얻는데 그 목적이 있다.
그리고 이 발명의 제3의 발명은 내부구동지령신호와 토크방향판별기의 출력신호의 불일치시에 모터 전류검출기가 작동한 경우에는 즉시 핸들조작을 수동상태로 복원할수 있으며 그 안전성향상을 피할수 있는 전동식 동력조향장치를 얻는데 그 목적이 있다.
이 발명의 제1의 발명에 관한 전동식 동력조향장치는 모터드라이버지락 검출회로와, 내부토크방향판정신호와 외부토크방향판정신호의 불일치시에 모터드라이버지락 검출회로가 모터드라이버의 지락을 검출하게 되면 페일릴레이회로의 차단을 제어하는 페일릴레이차단회로를 설치한 것이다.
또 이 발명의 제2의 발명에 관한 전동식 동력조향장치는, 차속도레벨판정기와, 조향토크의 레벨을 판정하는 토크레벨판정기와, 차속도레벨판정기에서 검출된 차속도가 소정레벨을 넘었을 때 토크레벨판정기에서 판정된 조향토크가 소정레벨을 넘어 일정시간이 경과라하면 페일릴레이 회로의 차단을 제어하는 페일릴레이차단회로를 설치한 것이다.
이 발명의 제3의 발명에 관한 전동식 동력조향장치는 토크방향판정기와, 모터전류를 검출하는 모터전류검출회로와, 내부구동지령신호출력과 토크방향 판정기의 출력신호의 불일치시에 모터전류검출회로가 작동하는 페일릴레이 회로의 차단을 제어하는 페일릴레이차단회로를 설치한 것이다.
이 발명의 제1의 발명에 있어서는, 내부토크방향판정신호와 외부토크방향판정신호의 불일치시에 있어서, 모터드라이버 지락검출회로가 모터드라이버의 지락을 검출하면 이 지락검출후 소정시간을 경과한 시점에서 모터드라이버지락검출회로의 출력과 내부토크방향판정신호 및 외부토크방향판정신호의 불일치시에 페일릴레이 차단회로를 OFF시켜 페일릴레이회로를 차단시켜 페일릴레이가 차단되고 그 결과 클러치드라이버 및 모터드라이버를 차단시킨다.
또 이 발명의 제2의 발명에 있어서, 차속도레벨판정기에 의하여 검출된 차속도레벨이 소정레벨을 넘은 상태에서 토크레벨검출기가 조향토크를 소정레벨을 넘은 것을 검출하게 되면 소정시간 경과후에 페일릴레이회로를 OFF시켜 페일릴레이를 차단시키고 그 결과 클러치드러이버와 모터드라이버를 차단시킨다.
또한 이 발명의 제3의 발명의 토크방향판별에서 판별된 토크방향과 내부구동지령신호의 출력의 불일치에 있어서, 모터전류검출회로가 모터전류를 검출하게되면 페일릴레이차단회로를 OFF시켜 페일릴레이를 차단시키고 그 결과, 클러치 드라이버와 모터드라이버를 차단시킨다.
다음은 이 발명의 전동식 동력조향장치의 실시예를 도면에 의하여 설명한다.
제1도는 이 실시예의 구성을 표시한 블록도이다.
제 1도에 있어서, 제 7도와 동일부분에서는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략하고 제 7도와 다른 부분을 주체로하여 설명한다.
제1도에 있어서, 20은 미분회로이고, 제7도에 있어서 토크신호 I/F회로(2)의 위치에 설치되어 있으며, 이 토크신호 I/F회로(2)는 생략되어 있다.
토크검출기(1)에서 출력되는 조향토크가 미분회로(20)를 경유하여 CPU(3)에 입력되어 직접 CPU(3)에 입력되도록 되어 있다. 또 미분회로(20)의 출력은 토크방향판별기(22)에도 입력된다.
토크방향판별기(22)에서 출력되는 우방향구동신호, 좌방향구동신호 및 CPU(3)에서 출력되는 우방향구동신호, 좌방향구동신호는 각각 인버터(32),(33)를 통하여 앤드게이트(30),(29)의 각 제1입력단에 입력된다. 또, CPU(3)로부터의 우방향구동신호, 좌방향구동신호는 모터드라이버(10)에 입력된다.
이 모터드라이버(10)는 4개의 파워 MOS FET(37)-(40)에 의하여 브리지회로로 구성되어 있다. 모토드라이버(10)에 의하여 단자(44),(45)를 통하여 모터(14)가 회전방향과 모터전류가 제어된다.
상기 단자(44),(45)는 모터드라이버지락검출회로(27)의 입력단이 접속되어 모터드라이버(10)의 지락을 검출한다.
모터드라이버지락검출회로(27)의 출력은 타이며(34),(35)를 통하여 상기 앤드게이트(29),(30)의 제2입력단에 가해진다.
앤드게이트(29)(30)의 출력은 오어게이트(31)를 통하여 자기유지회로(24)에 입력되며, 이 자기유지회로(24)의 출력에 의하여 페일릴레이차단회로(25)를 차단시킨다. 이 페일릴레이차단회로(25)에 의하여 페일릴레이회로(26)의 차단을 제어하는것이다. 페일릴레이회로(26)는 코일(43)의 차단에 의하여 가동단자(42)를 (41a),(41b)간을 차단시키게 된다.
고정단자(41a)는 클러치드라이버(21)에 접속되고, 고정단자(41b)는 키스위치(46)를 통하여 배터리(36)의 (+)극에 접속되어 있다.
배터리(36)의 (-)극은 어스되어 있으며 또 검출저항(12), 모터전류검출회로(11)는 제7도와 동일하다.
제2도는 제1도의 실시예의 구체적 구성을 나타내는 회로도이다.
제2도에 있어서, 토크검출기(1)로부터의 토크신호는 저항 R1과 콘덴서 C1에 의한 미분회로(20)를 지나 토크방향판별기(22)의 비교기(IC1),(IC2)의 (+)입력단자에 입력되게 된다.
비교기(IC1),(IC2)의 (+),(-) 입력단자간에는 각각 콘덴서(C2),(C3) 가 접속되어 있다. 비교기(IC1),(IC2)의 (+)입력단자는 비교입력단자이며 (-)입력단자는 기준단자로 되는 것이다.
비교기(IC1),(IC2)의 (-)입력단자는 각각 저항(R2)와 (R3),(R3)과 (R4)의 접속점에 접속되어 기준전압 V2,V1(V2＞V1)가 인가되어 있다.
이 저항(R2)-(R4)는 전원과 어스간에 직렬로 접속되어 있다.
비교기(IC1),(IC2)의 출력단자에서 각각 우방향구동신호(우조향신호)좌방향 구동신호(좌조향신호)가 출력하게 되며 이 우방향구동신호, 좌방향구동신호는 각각 배타적논리회로(50), (51)의 각 제1입력단자에 입력된다. 이 배타적논리화 회로(50),(51)의 제2입력단자에는 각 CPU(3)에서 우방향구동신호, 좌방향구동신호가 입력되는 것이다.
양배타적 논리화회로(50), (51)의 출력은 앤드게이트(52)의 제1, 제2입력단자에 가해지는 것이다. 앤드게이트(52)의 출력은 자기유지회로(24)내의 D플립플롭(IC7)의 T단자에 입력되게 된다.
이 T단자는 콘덴서(9)를 통하여 어스되어 있다.
D플립플롭(IC7)의 D단자는 전원에 접속되고 R단자는 저항 R13을 통하여 콘덴서 C8과 저항 R14의 접속점에 접속되어 있다.
저항 R14에 병렬로 다이오드 D5가 접속되어 있다. 콘덴서 C8과 저항 R14는 전원과 어스간에 직렬로 삽입되어 있다.
D플립플롭(IC17)의 Q단자에서 출력되는 출력신호는 페일릴레이차단회로(25)의 저항 R15를 통하여 트랜지스터 Tr1의 베이스에 접속되어 있다.
트랜지스터 Tr1의 베이스·에미터간에 저항 R16이 접속되어 있다. 트랜지스터 트랜지스터 Tr1의 콜랙터는 페일릴레이회로(26)의 트랜지스더 Tr2의 베이스에 접속되어 있다.
이 트랜지스터 Tr2의 에미터는 어스되고, 콜렉터는 코일(43)에 접속되어있다. 페일릴레이회로(26)내의 내부구성에 관하여는 제1도에 표시한 바와 같다.
다음에, 모터드라이버지락검출회로(27)에 관하여 설명한다.
이 모터드라이버지락검출회로(27)는 4개의 비교기(IC3)-(IC6)를 주체로하여 구성되어 있다.
비교기(IC3),(IC4)의 (-)입력단자(비교단자)는 각각 저항 R5, R6를 통하여 모터(+)단자전압(우조향), 모터(-)단자전압(좌조향)이 각각 입력된다.
비교기(IC3),(IC4)의 (+)입력단자(기준단자)는 서로 접속되고 저항 R7과 R8의 접속점에 접속되며, 예컨대, 1.2V의 기준전압이 인가되어 있다.
저항 R7과 R8는 전원과 어스간에 직렬로 접속되어 있다.
또 비교기(IC3),(IC4)의 (-)입력단자는 콘덴서(C4), (C5)를 통하여 어스 되어 있다. 비교기(IC3),(IC4)의 출력은 콘덴서(IC5), (IC6)의 (+)입력 단자에 입력된다.
비교기(IC5), (IC6)의 (+)입력단자는 각각 콘덴서(C6),(C7)를 통하여 어스되어있다·
또, 비교기(IC5), (IC6)의 (+)입력단자끼리는 접속되고 저항 (R9)과 R8의 접속점에 접속되어 기준전압이 인가되어 있다.
저항(R9)과 (R10)는 전원과 어스간에 접속되어 있다. 비교기(IC5),(IC6)의 출력단자는 저항(R11),(R12)를 통하여 전원에 접속되고 있음과 동시에 다이오드(D3),(D4)를 통하여 자기유지회로(24)의 D플립플롭(IC7)의 T단자에 접속되어 있다.
다음에 제1도의 동작에 관하여 설명한다.
조향토크가 토크검출기(1)에 의하여 검출되면, 그 출력이 미분회로(20)에서 미분되어 CPU(3) 및 토크방향판별기(22)에 입력된다.
CPU(3)는 토크검출기(1)의 토크신호를 받아서 토크방향과 크기를 검출하고, 모터드라이버(10)에 우방향구동신호 또는 좌방향구동신호와 토크의 크기를 출력한다. 이로인하여 모터드라이버(10)는 모터(14)를 우방향 또는 좌방향으로 토크신호에 비례하여 구동한다.
이 모터(14)의 구동에 의하여 스티어링샤프트에 조향력을 보조한다.
모터(14)의 전류는 검출저항(12)에 흘러, 그 전류에 따른전압이 검출저항(12)의 양단에 발생한다.
이 검출저항(12)의 전압은 모터전루검출회로(11)에 인가되고 이로인하여 모터 전류를 검출한다. 또 토크방향판별기(22)의 출력신호가 모터드라이버(10)에 입력되며 CPU(3)의 우방향구동신호, 좌방향구동신호와 앤드결합되어 있으며 양자가 불일치시에는 모터(14)는 구동하지 않는다.
이것과 동시에 CPU(3)에서 출력되는 우방향구동신호, 좌방향구동신호와, 토크방향판별기(22)에서 출력되는 우방향구동신호, 좌방향구동신호의 앤드판정신호가 인버터(32), (33)를 경유하여 앤드게이트(29),(30)에 입력된다.
한편, 모터드라이버지락 검출회로(27)에 의하여 모터드라이버(10)의 지락을 검출하면, 그 검출출력은 타이머(34),(35)에서 소정시간지연된후, 앤드게이트(29),(30)에 가해진다. 이로인하여, 앤드게이트(29),(30)는 타이며(34),(35)의 출력과 인버터(32)(33)의 출력의 일치를 판정하고, 만약 일치되어 있으면 앤드게이트(29)(30)로부터 출력이 오어게이트(31)를 통과하고, 자기유지회로(24)를 경유하여 페일릴레이차단회로(25)를 구동시킨다. 이로 인해서, 페일릴레이회로(26)의 코일(43)이 비여자로되고 가동단자(42)는 고정단자(41a)(41b)에서 떨어져 클러치드라이버(21) 및 모터드라이버(10)를 차단시키며 핸들은 수동조작이 된다. 또 키스위치(46)를 넣으면 페일릴레이회로(26)가 구동되고 그 고정단자(41a)(41b)가 가동단자(42)에 의하여 페로되며 모터드라이버(10)와 클러치드라이버(21)에 베터리(36)가 접속되며 모터(14)는 클러치(도시에없음)에 의하여 스티어링샤프트에 연결되어 보조할수 있는 상태로 된다.
다음에, 제2도의 동작에 관하여 설명한다.
토크검출기(1)로부터의 토크신호가 미분회로(20)에 입력되어 미분신호가 토크방향판별기(22)의 비교기(IC1)(IC2)의 (+)입력단자에 가해진다. 비교기(IC1)(IC2)는 이 미분회로(20)의 출력과 (-)입력단자에 인가되어 있는 기준전압과 비교하며, 토크신호가 기준전압 V2이상이 되면, 우회전조향으로 판정되며, 토크신호가 기준전압 V1이하이면 좌회전조향으로 판정한다. 비교기(IC1)(IC2)의 출력은 CPU(3)로부터의 우방향구동신호, 좌방향구동신호와 함께 배타적논리화회로(50)(51)에 입력되어 양자의 불일치판정이 됨과 동시에 이 배타적논리화회로(50)(51)의 출력이 앤드게이트(52)를 경유하여 자기유지회로(24)의 D플립플롭(IC7)의 T단자에 입력된다. 한편, 모터드라이버지락 검출회로(27)의 비교기(IC3)(IC4)는 각각 모터(+)단자 전압, 모터(-)단자전압과 저항(R7)(R8)에서 결정되는 기준전압과 비교한다. 우조향금지 상태에 있어서, 비교기(IC3)의 입력이 기준전압 이하로 되면, 모터드라이버(10)의 파워 MOS FET(38)의 쇼트로 판정됨과 동시에 비교기(IC3)의 출력은 "H"레벨로 되며, 이 출력이(IC5)에 입력된다. 비교기(IC5)의 (+)입력단에는 콘덴서 (C6)가 접속되어 있기 때문에, 이 (-)입력단자가 "H"레벨에 도달하는데는 소정의 지연시간(
Figure kpo00001
5초)이 필요하게 된다.
이 입력전압이 저항(R9)(R10)에 의하여 결정되는 기준전압을 넘으면 비교기(IC5)의 출력은 "H"레벨로 되는 다이오드(D3)를 경유하여 앤드게이트(52)의 조향방향 불일치신호출력과 앤드결합되어 자기유지회로(24)에 입력된다. 마찬가지로, 좌조향금지상태에 있어서, 비교기(IC4)의입력이 기준전압(약 1.2V) 이하로 되면, 모터드라이버(10)의 파워 MOS FET(40)의 쇼트로 판정됨과 동시에 비교기(IC4)의 출력은 "H"레벨로 되며이 출력 이 비교기(IC6)에 입력된다. 비교기(IC6)의 (+)입력단자에는 콘덴서(7)가 접속되어 있는데, 이 콘덴서(IC7)에 의하여 비교기(IC7)의 출력이 "H"레벨로 반전되고 다이오드(D4)를 경유하여 앤드게이트(52)의 조향방향불일치신호와 앤드결합되어 자기유지회로(24)에 입력된다. 자기유지회로(24)는 D플립플롭회로(IC7)에 의하여 구성되어 있으며 조향방향의 불일치신호와 모터드라이버지락검출회로(27)의 판정신호는 앤드결합되어 T단자(클로크단자)의 입력으로 된다.
이 클로크입력이 "L"에서 "H"로 반전되면, Q단자(출력단자)에는 "L"레벨이 나타나며 이 출력에 의하여 페일릴레이차단회로(25) 트랜지스터 Tr1(드라이브트랜지스터)가 OFF되고 페일릴레이회로(26)의 트랜지스터 Tr2구동트랜지스터)가 드라이브 되어 페일릴레이의 가동단자(42)가 OFF되고 모터드라이버(10) 및 클러치드라이버(21)를 차단시키며 모터샤프트는 스티어링샤프트에서 떨어져 수동조향상태로 된다.
제3도는 이 발명의 제2의 실시예의 블록도인데, 제3도에 있어서, 제1도와 동일부분에는 동일부호를 붙이고 그 설명을 생략하고 제1도와 다른 부분을 주체로 하여 설명한다.
제3도에 있어서는, 제1도의 모터드라이버지락검출회로(27), 타이머(34) (35), 앤드게이트(29) (30), 인버터(32)(33), 오어게이트(31)는 생략되어 있으며, 그 대신 차속도센서(40A)가 설치되어 있으며 이 차속도센서(40A)의 출력은 차속도레벨판정기(41A)에 송출되게 되며 또 토크방향판정기(22)대신에 토크레벨판정기(42A)가 설치되어 있다.
이 토크레벨판정기(42A)에는 토크검출기(1)의 출력신호가 입력되게 되며 토크레벨판정기(42A)의 출력은 시한회로(43A)에 송출되는 것이다. 차속도레벨판정기(41A)의 출력과 시한회로(43A)의 출력은 앤드게이트(44A)에 송출되는 것이며 앤드게이트(44A)의 출력은 자기유지회로(24)에 송출되는 것이다. 기타의 구성은 제1도와 동일하다.
제4도는 제3도에 있어서의 자기유지회로(24), 페일릴레이차단회로(25), 차속도레벨판정기(41A), 토크레벨판정기(42A)의 부분의 구체적실시예를 표시한 회로도이다.
제4도에 있어서, 자기유지회로(24), 페일릴레이차단회로(25)는 제2도와 동일하며 기타의 구성은 설명을 생략한다. 또 토크레벨판정기(42A)에 있어서 토크검출기(1)에서의 출력신호는 저항(42a)를 통하여 비교기(IC8)의 (+)입력단자와 (IC9)의 (-)입력단자에 입력되게 되며, 이 (+)입력단자와 (-)입력단자는 콘덴서(42a)를 통하여 어스되어 있다. 비교기(IC8)의 (-)입력단자는 저항(R42b)와 (R42C)의 접속점에 접속되어 기준전압 V42a가 인가되어 있다.
저항(R42b)과 (R42C)는 전원과 어스간에 직렬로 접속되어 있다. 마찬가지로, 비교기(IC9)의 (-)입력단자는 저항(R42d)와 (R42e)의 접속점에 접속되어 기준전압 V42b가 인가되어 있다. 이 저항(R42d)와 (R42e)는 전원과 어스간에 접속되어 있다. 비교기(IC8)의 출력단자는 저항(R42f)를 통하여 전원에 접속되고 콘덴서(C42b)를 통하여 어스되어 있다.
동일하게 비교기(IC9)의 출력단자는 저항(R42g)를 통하여 전원에 접속되고 콘덴서(C42c)를 통하여 어스되어 있다. 비교기(IC8)의 출력단자와 비교기(IC9)의 출력단자는 각각 다이오드(D42a),(D42b)를 통하여 비교기(IC10)의 (+)입력단자에 접속됨과 동시에 저항(R42h)를 통하여 어스되어 있다.
비교기(IC10)의 (-) 입력단자는 저항(R101)과 (R102)의 접속점에 접속되어있다. 비교기(IC10)의 출력단자는 저항(R103)을 통하여 전원에 접속됨과 동시에 다이오드(D101)를 경유하여 자기유지회로(24)의 D플립플롭(IC7)의 T단자에 접속되어 있다.
다음에, 차속도레벨판정기(41A)에 관하여 설명한다.
차속도센서(40A)로부터의 차속도입력은 저항(R41g)를 통하여 F/D(주파수/전압)변환기와 두개의 비교기로 구성되는 (IC11)에 입력된다. 이 차속도레벨판정기(41A)에 있어서의(R41b) -(R419)는 저항, (C41a) -(C41d)는 콘덴서인데, IC11의 출력단자 θ1는 상기저항 (R102)(R101)을 통하여 어스되고, 출력단자 θ2는 저항(R104)를 통하여 비교기(IC10)의 (-)입력단자에 접속되어 있다.
다음에, 제3도의 동작에 관하여 제1도와 다른 부분을 주체로 하여 설명한다. 차속도센서(40A)의 출력이 차속도레벨판정기(41A)에 입력되고 이 출력이 소정의 레벨을 초과하였을때, 토크검출기(1)의 출력이 토크레벨판정기(42A)에서 판정되며, 그 값이 소정레벨을 넘어 시한회로(43A)의 설정레벨을 넘으면 앤드게이트(44A)에서 일치판정신호가 출력된다.
이 일치판정신호는 자기 유지회로(24)를 통하여 페일릴레이차단회로(25)를 구동시키고, 그 결과 페일릴레이회로(26)를 차단시키며 제1도의 경우와 동일하게하여 클러치드라이버(21)와 모터드라이버(10)를 차단시킨다. 또 키스위치(46)를 누를때의 동작은 제1도와 동일하다.
다음에 제4도의 동작에 관하여 설명한다.
차속도입력이 차속도레벨판정기(41A)에 입력된다. 이 차속도레벨판정기(41A)는 F/V변환기와 2개의 비교기로 구성되며 우선, 차속도입력은 F/V변환기에서 아날로그전압으로 변환되고, 다음단의 2개의 비교기의 비교단자에 입력되는 기준전압과 비교되며 이 기준전압을 초과하면 출력단자 θ1,θ2에 "L"레벨의 출력전압이 출력된다. 또 토크 검출기(1)로부터의 토크신호는 토크레벨판저기(42A)의 비교기(IC8)의 (+)입력단자와(IC9)의 (-)입력단자에 입력되고, 우방향 조향토크와 좌방향토크의 레벨이 판정되며 좌조향토크는 비교기(IC8)에서 레벨판정되며 저항(R42b),(R42c)에서 결정되는 기준전압(V42a)보다 좌방향조향토크가 작아지면 비교기(IC8)의 출력은 "H"에서 "L"로 반전한다. 또 우방향조향토크는 비교기(IC9)에서 레벨판정되고 저항(R42d)와 (R42e)에서 결정되는 기준전압(V42b)보다 크게되면, 비교기(IC9)의 출력은 "H"에서 "L"로 반전한다.
다음에, 전체적인 동작의 흐름에 관하여 설명한다.
지금, 차속도 1V가 V2＞V＞V1으로 한정된 범위에 있을때는 차속도레벨판정기(41A)의 제1의 비교기의 출력단자 θl의 출력이 "L"레벨로 반전하기 때문에 비교기(IC10)의 기준전압은 저항(R101),(R102)에서 결정되는 제1의 기준전압 E1으로 된다.
지금, 좌우의 조향토크중 어느 한쪽이 비교기(IC8)(IC9)의 설정레벨을 넘었다고 하면, 이 비교기의 출력은 앞에서 설명한 바와 같이 "H"에서 "L"레벨로 반전하기 때문에 최종의 비교기(IC10)의 출력도 "H"에서 "L"레벨로 반전한다. 이 출력이 자기유지회로(24)의 D플립플롭의 T단자에 입력되어 비교기(IC10)의 출력이 "H"에서 "L"으로의 반전에 의하여 Q단자에서 출력되는 출력신호는 "L"에서 "H"레벨로 반전하기 때문에 페일릴레이차단회로(25)의 트랜지스터(Tr1)이 ON이 되며, 트랜지스터(Tr2)가 OFF되도록 작용한다. 그결과, 모터드라이버(10)와 클러치드라이버(21)가 OFF되어 수동조향상태로 된다. 또 비교기(IC8)(IC9)의 출력단의 콘덴서(C42b)(C42c)는 시한회로(42A)를 형성시키는 콘덴서이며 이들의 비교기(IC8)(IC9)의 출력반전이 콘덴서(C42b)(C42c)의 반전시간 이상 계속되는 것을 요구하게 된다. 즉 조향토크가 콘덴서(C42b)(C42c)의 반전시간 이상 계속 하였을때, 페일릴레이차단회로(25)가 차단되게 된다.
지금, 차속도 V가 V3＞V＞V2로 한정된 범위로 되었다고 하면 차속도레벨판정기(41A)내의 제1의 비교기 대신 제2의 비교기가 작동하고, 그 이후의 작동은 상기한 바와 동일하지만, 다른점은 제2의 비교기의 출력이 "L"레벨로 반전하였을때 저항(R101),(R102)에서 결정되는 최종비교기(IC10)의 기준전압이 저하하기때문에 비교기(IC8)(IC9)의 출력단의 콘덴서(C42b)(C42c)의 반전시간이 짧아지며 따라서 조향토크의 지속시간도 단시간이며 페일릴레이회로(26)가 OFF로 된다. 여기에서, 페일릴레이회로(26)가 OFF로 되는 조건의 일례를 들어본다.
(i) 조향토크(좌/우)
Figure kpo00002
290Kg·cm, 차속도 20Km/H＞V＞10Km/H이고 페일작동시간은 약(0.4-0.6)초 정도가 된다.
(ii) 조향토크(좌/우)
Figure kpo00003
90Kg·cm, 차속도 45Km/H＞V＞20Km/H이고 페일작동시간은 약(0.1-0.3)초이다.
제5도는 이 발명의 제3의 실시예의 구성을 나타내는 블록도이다. 제5도의 경우는 제1도의 모터드라이버지락검출회로(27)와 타이머(34)(35)를 생략하고, 모터전류검출회로(11)의 출력을 앤드게이트(29)(30)의 제2입력단에 가하고 있다.
또 제6도는 제5도의 실시예의 구체적인 구성을 표시한 회로도이다. 제6도를 제2도와 비교하여도 명백한 바와 같이 제2도에서 표시한 모터드라이버지락검출회로(27)를 생략하고 모터전류검출회로(11)를 표시하고 있다. 이 모터전류검출회로(l1)의 비교기(IC12)의 (+)입력단자에는 저항(R11a)를 통하여 모터드라이버(10)로부터의 모터실측전류가 입력된다.
이 (+)입력단자는 콘덴서(C11a)를 통하여 어스되어 있으며 비교기(IC12)의 (-)입력단자에는 저항(R11b)와 (R11C)의 접속점에 접속되어 기준전압이 인가되어 있다. 이 저항(R11b)과 (R11C)의 직렬회로는 전원과 어스간에 접속되어 있다.
비교기(IC12)의 출력단자는 자기유지회로(24)의 D플립플롭(IC7)의 접속되고 있고 기타의 구성은 제2도와 동일하다.
다음에 제3의 실시예의 동작에 관하여 설명한다.
우선, 제5도의 동작은 제1도의 동작중, 모터드라이버지락검출회로(27), 타이머(34)(35)의 부분의 동작설명을 제외하고 또 토크방향판별기(22)의 출력과 CPU(3)에서 출력되는 좌우방향구동신호의 불일치신호와 모터전류검출기(11)의 출력의 일치를 앤드게이트(29)(30)에서 취하도록 하고 있다. 기타의 부분의 동작은 제1도와 동일하다.
다음에, 제6도의 회로동작에 관하여 설명하겠는데, 이 제6도에 있어서도, 제2도의 회로와 동일한 동작을 하는 부분은 2중중복 설명을 피한다. 제6도에서는, 모터전류검출회로(11)의 (+)입력단자(비교단자)에는 모터전류에 비례된 검출전압이 입력된다. 이 검출전압은 비교기(IC12)에 있어서, 저항(R11b),(R11c)에서 결정되는 기준전압과 비교되어, 검출전압이 기준전압을 넘으면 비교기(IC12)의 출력은 "L"에서 "H"레벨로 반전된다.
이 비교기(IC12)의 출력과 토크방향판별기(22)의 출력과 CPU(3)의 우방향구동신호, 좌방향구동신호의 불일치출력이 앤드게이트(52)의 출력단자에서 앤드결합되어, 자기유지회로(24)의 D플립플롭(IC7)의 T단자에 입력된다. 이 구동방향불일치신호 출력시에 있어서, 앤드게이트(52)에서 "H"레벨이 출력되고 있을때, 전류검출회로(11)가 동작하면, 그 출력도 "H"로 되고, D플립플롭(IC7)의 T단자는 "L"에서 "H"로 반전되며,그 Q단자에서 "L"레벨이 출력되고, 이 출력에 의하여 페일릴레이차단회로(25)의 트랜지스터(Tr1)이 OFF되어 트랜지스터(Tr2)가 드라이브되고 페일릴레이회로(26)가 차단되어 가동단자(42)가 OFF되며 모터드라이버(10) 및 클러치드라이버(21)가 차단되어 핸들은 수동상태로 된다.
이상과 같이 이 발명의 제1의 발명에 의하면, CPU(3)에 의한 토크방향판정 신호와 토크방향판별기의 출력신호의 불일치시에 있어서, 모터드라이버의 지락검출이 되었을 경우에는 페일릴레이차단회로 OFF로하고 모터드라이버와 클러치드라이버를 차단시키도록 구성하였으므로 모터의 출력측은 스티어링샤프트와 떨어져 수동조향상태로 되며 핸들은 즉시 중립위치로 복원되고 그 안전성이 보증되는 효과가 있다.
또 이 발명의 제2의 발명에 의하면, 차속도가 소정레벨을 넘은 상태에서 조향토크가 소정레벨을 넘어 일정시간이 경과하면, 페일릴레이차단회로를 차단시에 모터드라이버 및 클러치 드라이버를 차단시키도록 구성시켰으므로, 모터의 출력측은 스티어링샤프트와 떨어져 핸들은 수동조향 상태로 되어 그 안전성이 보증된다. 또한 이 발명의 제3의 발명에 의하면, CPU의 구동지령신호 출력과 토크방향판별벌기의 출력신호의 불일치시에 모터전류검출회로가 작동한 경우에 페일릴레이 차단회로를 OFF시켜 모터드라이버 및 클러치드라이버를 차단시키도록 구성하였으므로 모터의 출력측은 스티어링샤프트에서 떨어져 핸들은 수동조향상태로되며 그 안전성이 보증되는 효과가 있다.

Claims (3)

  1. 결합수단을 통하여 스티어링샤프트에 결합됨과 동시에 상기 스티어링샤프트에 조향보조력을 주기위한모터(14)와, 이 모터의 조향보조력을 결정하기 위한 조향토크검출기(1)와, 이 조향토크검출기의 출력을 미분하는 미분회로(20)와, 이 미분회로(20)의 출력과 상기 조향토크검출기(1)의 출력에 의하여 상기 모터(14)의 회전방향과 토크의 크기를 판단하는 마이크로컴퓨터(3)와, 상기 조향토크검출기(1)의 출력에서 조향토크방향을 판별하는 토크방향판별기(22)와, 상기 마이크로컴퓨터(3)에 의하여 제어되어 상기 모터(14)를 구동시키는 모터드라이버(10)와, 이 모터드라이버(10) 및 클러치드라이버(21)의 통전 및 차단을 위한 페일릴레이회로(26)와, 상기 모터드라이버(10)의 지락을 검출하는 모터드라이버지락검출회로(27)와, 상기 토크방향판별기(22)에 의하여 판별된 조향토크방향과 상기 마이크로컴퓨터(3)에 의한 방향판정신호의 불일치시에 있어서 상기 모터드라이버지락검출회로(27)가 상기 모터드라이버(10)의 지락검출후 소정시간 경과한 다음에 상기 페일릴레이회로(26)를 차단시키는 페일릴레이차단회로(25)를 구비한 전동식 파워조향장치.
  2. 결합수단을 통하여 스티어링샤프트에 결합시킴과 동시에 상기 스티어링샤프트에 조향보조력을 부여하기 위한 모터(14)와, 이 모터의 조향보조력을 결정하기 위한 조향토크검출기(1)와, 이 조향토크검출기의 출력을 미분하는 미분회로(20)와, 이 미분회로(20)의 출력과 상기 조향검출기(1)의 출력에 의하여 상기 모터의 회전방향과 토크의 크기를 판단하는 마이크로컴퓨터(3)와, 상기 조향토크검출기(1)의 출력에서 토크레벨을 판정하는 토크레벨판정기(42A)와, 상기 마이크로컴퓨터(3)에 의하여 제어되고 상기 모터(14)를 구동시키는 모터드라이버(10)와, 이 모터드라이버(10) 및 클러치드라이버(21)의 통전 및 차단을 위한 페일릴레이회로(26)와, 차속도가 소정레벨을 넘으면 출력하는 차속도레벨판정기(41A)와, 상기 차속도가 소정레벨을 넘은 상태에서 상기 토크레벨판정기(42A)에 의하여 상기 조향토크검출기(1)의 출력이 소정레벨을 넘은 것을 검출하면 상기 페일릴레이회로(26)를 차단시키는 페일릴레이차단회로(25)를 구비한 전동식 동력조향장치.
  3. 결합수단을 통하여 스티어링샤프트에 결합됨과 동시에 상기 스티어링샤프트에 조향보조력을 부여하기위한 모터(14)와, 이 모터의 조향보조력을 결정하기 위한 조향토크검출기(1)와 이 조향토크검출기의 출력을 미분하는 미분회로(20)와, 이 미분회로(20)의 출력과 상기 조향토크검출기(1)의 출력에 의하여 상기 모터(14)의 회전방향과 토크의 크기를 판단하는 마이크로컴퓨터(3)와, 상기 조향토크검출기(1)의 출력에서 조향토크방향을 판별하는 토크방향판별기(22)와 상기 마이크로컴퓨터(3)에 의하여 제어되고 상기 모터(14)를 구동시키는 모터드라이버(10)와, 이 모터드라이버(10) 및 클러치드라이버(21)의 통전 및 차단을 위한 페일릴레이회로(26)와, 상기 모터(14)에 흐르는 모터전류를 검출하는 모터전류검출회로(11)와 상기 토크방향판별기(22)에 의하여 판별련된 조향토크방향과 상기 마이크로컴퓨터(3)에 의한 방향판정신호와의 불일치시에 상기모터전류검출회로(11)가 작동한 경우 상기 페일릴레이회로(26)를 차단시키는 페일릴레이차단회로(25)를 구비한 전동식동력조향장치.
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