KR940006234B1 - 자동차용 모터구동식 동력조향장치 및 그 제어방법 - Google Patents

자동차용 모터구동식 동력조향장치 및 그 제어방법 Download PDF

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Abstract

내용 없음.

Description

자동차용 모터구동식 동력조향장치 및 그 제어방법
[도면의 간단한 설명]
제 1 도는 이 발명에 의한 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 일반적인 개략배치도.
제 2 도는 제 1 도의 모터구동식 동력조향장치의 제어유닛과, 관련부분을 표시하는 블록도.
제 3 도는 제 1 도의 모터구동식 동력조향장치가 제 2 도의 제어유닛에 의하여 제어될때의 제어프로세스는 표시하는 플로챠트.
제 4 도는 모터전류 및 스티어링토크간의 관계를 표시하는 특성도.
제 5 도는 차속/모터전류관계 및 차속/클러치 전압관계를 표시하는 특성도.
제 6 도는 모터기동시 모터전류의 특성곡선을 표시하는 도표이다.
[발명의 상세한 설명]
[기술분야]
이 발명은 운전자의 조향동작을 모터회전력으로 보조하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.
[배경기술]
종래에는 핸들이 조향축을 통하여 한쌍의 조향차륜 양단과 결합되는 스티어링렉(steering rack)에 작동할 수 있게 연결되므로서 운전자가 핸들을 돌리면서 운전자가 핸들에 가한 조향력에 따라 적절히 조향차륜이 조향되는 모터구동식 동력조향장치가 알려져 왔다.
한편 스티어링렉은 감속기어와 전자클러치를 통하여 모터와 작동가능하게 연결되므로 모터의 구동력이 감속기어 및 전자클러치를 통하여 스티어링렉에 전동되고 운전자가 가한 핸들의 조향동작을 보조하게 된다.
모터는 제어유닛 및 키(key) 혹은 점화스위치를 통하여 배터리와 전기적으로 연결되어 있어 제어유닛의 제어하에 배터리에서 전원이 공급된다.
제어유닛은 스티어링토크센서 및 차속센서로부터 제어신호를 입력하고 측정된 스티어링토크와 차속을 기준하여 모터의 동작과 전자클러치를 적절히 제어하게 된다.
그러나 상술한 종래의 모터구동식 동력조향장치는 모터의 고장 혹은 기계적 구속시에 전자클러치가 연결되어 있으면 핸들도 고장모터에 구속되고 운전자가 돌릴 수 없게 되는 문제점이 있었다.
이를 피하기 위하여 그러한 모터고장 예를 들면 스티어링토크센서가 조향동작에 소요되는 과대한 스티어링토크를 감지하는 즉시 전자클러치를 이탈시키는 것이 제안되었다.
그러나 이 경우 전자클러치의 차단시기는 불가피하게 지연된다는 다른 문제점이 발생한다.
즉 스티어링토크센서가 과대한 스티어링토크를 감지한 후까지 전자클러치는 결합되어 있기 때문에 그러한 모터고장발생 즉 클러치를 차단하기는 곤란하다.
그러므로 이 해결방법은 실용적이 못 된다.
또한 모터의 기계적 구속으로 인향 조향동작에 소요되는 과대한 토크와, 핸들을 좌우측 제한위치로 완전회전시킬때 발생하는 핸들의 정지한계 접촉에 기인한 과대한 토크를 구별할 필요가 있다.
이 목적을 위하여 스티어링 각 센서가 전륜 혹은 조향차륜의 조향각을 감지하기 위하여 설치한다. 그러나 이 경우도 핸들이 좌우 한계위치의 중간에 위치할 때 예를 들면 자동차의 전륜이 도로상의 용기, 돌 혹은 단진곳을 지나는 경우 발생하는 과대 소요 스티어링토크와 모터고장으로 인한 기계적구속에 의한 과대한 토크를 정확히 구분하기가 어렵다. 이 경우 전륜상의 큰부하로 인한 것인데도 소요되는 고(高)스티어링토크는 모터고장으로 인한 기계적 구속으로 오판하고 페일세이프(failsafe) 기구를 작동하여 전자클러치를 이탈시키며 따라서 모터로부터의 동력보조를 차단하게 된다.
[발명의 개시]
이 발명은 상기와 같은 종래의 기술의 문제점을 제거하기 위한 것으로 이 발명의 목적은 클러치 결합전에 모터동작에 고장유무를 정확히 판정하고 모터고장즉시 적절한 페일세이프 동작을 수행할 수 있는 자동차용 모터구동식 동력조향장치 및 그 제어방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 이 발명의 한 실시예에 의하면 핸들이 조향차륜을 작동할 수 있게 연결되고 운전자의 핸들조작으로 조향차륜이 조향되도록 핸들과 조향차륜이 연결된 자동차용 모터구동식 동력조향장치를 제공하며 그 장치는 운전자가 상기 핸들에 가한 스티어링토크를 검출하고, 이 검출된 스티어링토크를 표현하는 출력신호를 발생하는 토크센서와 차속을 검출하고 이 검출된 차속을 표현하는 출력 신호를 발생하는 차속(車速)센서와, 전원에 연결되고 상기 핸들을 통한 운전자의 조향동작을 동력보조하는 모터와, 동력보조력이 상기 모터에서 조향차륜으로 전동되는 동력전달경로의 중간에 설치되고 "온", "오프" 작동으로 상기 모터에서 조향차륜으로의 동력보조력 전동을 허용 및 차단하여서 동력보조력의 전동을 제어하는 클러치 수단과, 그리고 상기 토크센서 및 차속센서와 연결되고 그들 발생신호를 입력하며 상기 모터에서 상기 조향 차륜으로 전동되는 동력보조력이 차속과 스티어링토크에 의하여 조정되도록 상기 모터 및 클러치의 동작을 제어하는 동시에 상기 클러치수단이 결합되기전 상기 모터의 고장유무를 판정하고 고장이 없으면 클러치수단의 결합을 허용하고 고장이 있으면 클러치수단을 차단된 그대로 유지시켜서 페일세이프(failsafe) 동작을 수행할 수 있도록 클러치수단과 모터의 동작을 제어하는 제어유닛으로 구성된다.
이 발명의 다른 실시예에 의하면 운전자의 핸들조작으로 조향차륜이 조향되도록 핸들과 조향차륜이 연결되고 운전자의 핸들조작에 의한 스티어링 동작이 클러치를 통한 모터의 보조토크에 의하여 동력보조되는자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법을 제공하며 그 제어방법은 자동차의 주행속도를 측정하고, 운전자의 핸들조작에 의한 스티어링토크를 측정하며, 상기 모터에서 상기 조향차륜으로 전동되는 동력보조력이 차속과 스티어링토크에 의하여 조정되도록 상기 모터와 상기 클러치수단의 동작을 제어하고, 상기 클러치수단이 결합되기전 상기 모터고장여부를 판단하여, 그리고 고장이 없는 경우에는 클러치수단의 결합을 허용하게 하는 반면 고장이 있는 경우에는 클러치수단을 차단된 그대로 유지시켜 페일세이프 동작을 수행할 수 있도록 클러치수단과 모터를 제어하는 단계로 구성된다.
이 발명의 상기 및 기타목적, 특징과 장점을 첨부도면과 함께 다음 실시예의 상세한 설명에 의하여 명백히 밝힌다.
[발명의 실시하기 위한 최선의 형태]
다음은 첨부도면에 의하여 이 발명의 실시예를 설명한다.
먼저 제 1 도는 이 발명의 원리에 의하여 구성되고 이 발명의 방법을 수행할 수 있는 모터구동식 동력조향장치를 개략 도시한 것이다.
제 1 도에서, 핸들(1)은 조향축(2), 피니온(5)과 렉톱니부(6a)를 포함한 렉피니온기어(T)를 통하여 스티어링렉(steering rack)(6)에 작동가능하게 연결되고 상기 스티어링렉(6)은 그 양단에 볼조인트(7a), (7b)를 통하여 각각 결합된 한쌍의 타이로드(8a), (8b)에 의해 한쌍의 조향차륜(도시생략)과 연결되므로서 핸들(1)을 운전자가 돌리면은 이 조향동작에 의하여 조향차륜을 적절히 조향하게 된다.
조향축(2)은 상부축(2a), 중간축(2b) 그리고 하부축(2c)을 포함하며 이들은 제 1 자재이음(Universal joint)(4a) 및 제 2 자재이음(4b)를 통하여 각각 연결된다.
조향축의 하부축(2c)은 감소기어(15)를 통하여 직류모터형의 모터(13)와 전자클러치형의 클러치수단(14)과 작동가능하게 연결하여서 모터(13)의 구동력이 클러치수단(14), 감속기어(15), 그리고 렉피니온기어(T)를 통하여 스티어링렉(6)으로 전동되어 운전자가 가한 핸들(1)의 조향동작을 보조하게 된다.
클러치수단(14)는 모터(13)와 감속기어(15) 사이에 설치되고 모터(13)와 감속기어(15) 간의 기계적 연결 및 차단동작을 한다.
모터(13)는 제어유닛(9)와 키 혹은 점화스위치(12)를 통하여 배터리(11)에 전기적으로 접속되고 제어유닛(9)의 제어하에 배터리(11)로부터 급전된다.
램프, 버저 등과 같은 형태의 경보수단(16)은 제어유닛(9)과 조합되어서 스티어링시스템의 오동작을 경보한다.
제어유닛(9)는 스티어링토크센서(3)와 차속센서(10)로부터 제어신호를 입력하고 측정된 스티어링토크와 차속을 기준으로 모터(13), 클러치(14) 및 경보수단(16)의 동작을 적절히 제어하게 된다.
제 2 도에 도시한 바와 같이 제어유닛(9)은 토크센서(3)의 발생신호를 입력할 수 있게 연결되고 운전자가 가한 스티어링토크를 측정하는 스티어링토크측정수단(9a)와, 차속센서(10)의 발생신호를 입력할 수 있게 연결되고 자동차의 주행속도를 측정하는 차속측정수단(9b)과, 여러가지 차속 및 여러가지 스티어링토크치에 대응한 모터의 전류치와 함께 기준 전류치 IMB와 기준차속치 V1-V3등과 같은 비교치를 기억하는 모터전류기억수단(9c)와, 스티어링토크측정수단(9a)과 차속측정수단(9b)로부터의 발생신호를 입력할 수 있게 연결되고 모터전류기억수단(9c)로부터 적절한 비교치를 판독하여 측정된 모터전류 및 차속과 비교하여서 측정된 차속 및 스티어링토크에 대응하여 모터(13)에 공급될 적합한 전류치를 판정하는 모터전류결정수단(9d)과, 모터전류결정수단(9d)으로부터의 출력에 의하여 전자클러치(14)에 공급하는 전류를 제어하는 모터 전류제어수단(9e)과, 비교결과에 의하여 모터(13)의 기계적인 구속여부를 판정하고, 모터(13)과 기계적으로 구속되어 있지 않다고 판정되면 클러치(14)의 결합을 허용하고 모터(13)가 기계적으로 구속되어 있다고 판정되면은 클러치를 차단된 그대로 유지시켜 적절한 페일세이프 동작을 수행할 수 있도록 하는 클러치상태판정수단(9f)과 그리고 클러치상태판정수단(9F)의 발생신호에 기준하여 클러치(14)를 선택적으로 연결 및 차단하는 클로치제어수단(9g)으로 구성된다.
다음은 상기 제어유닛(9)의 동작에 관하여 제 3 도에 의해 상세히 설명한다.
키 혹은 점화스위치(12)를 먼저 "온"하여 엔진을 시동시키면 전류는 전원으로부터 제어유닛에 공급되며 스텝(S1)에서 제어유닛(9)은 초기화된다.
스텝(S2)에서 차속측정수단(9b)는 차속센서(10)의 발생신호로부터 차속 VA를 측정하고 스텝(S3)에서 스티어링토크특정수단(9a)는 토크센서(3)의 발생신호로부터 운전자가 핸들(1)에 가한 스티어링토크(TS)를 측정한다.
이어서 스텝(S4)에서 모터전류결정수단(9d)는 모터전류기억수단(9c)에서 판독한 전번 측정차속 혹은 제어유닛(9)가 초기화시의 차속과 스텝(S2)에서 측정한 차속 VA를 먼저 비교하고 이 비교결과로부터 차속의 감소여부를 판정하며 "YES"(예를 들면 차속이 감소되고 있다)면 제어프로세스는 스텝(S5)로 진행하고 "NO"(예를 들면 차속이 증가하고 있다)면 제어프로세스는 스텝(S8)로 진행한다.
스텝(S5)에서, VA＞V3여부를 판정한다. 여기서 V3는 제 5 도의 g점에 상당하는 제 1 소정기준치로서 고속주행시 클러치 점검차속을 표시한다.
이때 VA＞V3로서 "YES"로 판정되면 스텝(S6)으로 진행하나 VA＞VB로서 "NO"로 판정되면 스텝(S12)로 진행하게 된다. 그리고 스텝(S5)에서 "YES"로 판정되면 자동차는 조향되었다고 판정되므로 모터전류제어수단(9e)는 스텝 (S6)에서 모터(13)로 공급되는 전류 IN를 0으로 감소시키고 스텝(S7)로 진행하여 클러치상태판정수단(9f)은 클러치제어수단(9g)을 통하여 전자클러치(14)를 차단한다.
그후 제어프로세스는 스텝(S7)에서 스텝(S2)로 복귀한다.
한편 스텝(S4)에서 "NO"판정시는 스텝(S8)로 진행하고 VA＞V1를 판정하며 여기서 V1은 제 5 도의 f점에 상당하는 제 2 소정기준치이며 클러치점검차속 V3보다도 적은 동력보조차단차속을 표시한다.
이때 "YES"(예 : VA＞V1)이면은 자동차는 조향되었다고 판정하고 스텝(S6)으로 진행하나, "NO"(예 : V1
Figure kpo00001
VA)이면은 스텝(S9)으로 진행하여 다시 VA＞V2여부를 판정한다. 여기서 V2는 제 5 도의 e점에 상당하는 제 3 소정기준치로서 동력보조차단차속 V1보다도 적은 동력보조차단차속이다.
스텝(S9)에서 "YES"(예를 들어 VA＞V2)일때 스텝(S10)으로 진행하여 모터전류결정수단(9d)는 모터전류기억수단(9c)으로부터 차속 VA와 스티어링토크 TS에 대응하는 모터전류치 IOF를 판독하여서 적합한 모터전류 IMT를 결정한다.
그 다음 스텝(S11)에서 모터전류제어수단(9e)은 전류 IM를 제어하여 모터(13) 공급전류가 IOF와 같은 IMT가 되게 한 후 스텝(S2)로 복귀한다.
한편 스텝(S9)에서 "NO"(예를 들면 V2
Figure kpo00002
VA)로 판정되거나 스텝(S5)에서 "NO"(예를 들면 V3
Figure kpo00003
VA)로 판정되면은 스텝(S12)에서 전자클러치(14)의 결합이 1회째인지 아닌지를 판단한다. 이것이 1회째가 아니고 2회째 이상의 경우는 스텝(S13)으로 진행하여 스텝(S10)과 같이 모터전류결정수단(9d)이 차속 VA와 스티어링토크 TS에 대응하는 모터전류치 IM1를 판독한 후 스텝(S14)에서 모터전류제어수단(9e)이 모터전류 IM를 IM1로 제어한 다음 스텝(S2)로 복귀한다.
스텝(S12)에서 1회째로 판정되면은 스텝(S15)으로 진행하고 클러치상태판정수단(9f)이 전자클러치(14)의 기(旣)결합여부를 판정하여 "YES"의 경우는 스텝(S2)로 복귀하는 반면 "NO"의 경우는 스텝(S16)으로 진행한다.
스텝(S16)에서는 모터전류제어수단(9e)이 모터(13)를 기동회전시키고 클러치상태판정수단(9f)이 모터전류특성치 IMA를 측정한다.
예를 들면 무부하상태하의 모터(13) 가동시 기동전류 파형은 제 6 도와 같다.
이 측정후 스텝(S17)에서 클러치상태판정수단(9f)이 모터전류특성치 IMA가 제 6 도에 표시한 모터부하판정전류가 설정된 기준치 IMB보다 큰지를 판정하여 "NO"의 경우는(예 : IMB
Figure kpo00004
IMA) 모터(13)와 전자클러치(14) 모두 정상 동작중이며 모터(13)는 하등의 기계적 구속이 없는 정상 가동으로 판단한다.
이 경우 다음 스텝(S18)에서 클러치상태판정수단(9f)으로부터 발생신호가 입력된 클러치제어수단(9g)은 전자클러치(14)를 결합시킨다.
한편 스텝(S17)에서 "YES"(예 : IMA＞IMB)로 판정된 경우에는 모터(13)에 기계적 구속이 있다고 간주하고 스텝(S19)로 진행한다.
이 스텝(S19)에서는 소정의 모터부하판정기간인 기준기간 TM보다도 제 6 도에 도시된 바와 같이 모터기동시간에서 모터부하판정전류 IMB를 측정한 시점까지의 판정시간 T가 큰지를 판정하며 "NO"의 경우(예 : T
Figure kpo00005
TM) 측정한 모터전류특성치 IMA가 아직 정상상태로 되지 못하였으며 모터(13)가 기계적으로 구성되어 있는지에 관하여 판정불가로 판단하고 스텝(S2)에 복귀한다.
한편 스텝(S19)에서 클러치상태판정수단(9F)이 판정시간 T와 모터부하판정기간 TM보다도 크다고(예 : T＞TM) 판정하면 모터(13) 및/혹은 클러치(14)가 고장중이고 모터(13)이 기계적으로 구속되어 있다고 판단하고 스텝(S20)으로 진행하여 모터전류제어수단(9e)은 모터(13)전류 IM를 0으로 한 다음 스텝(S21)에서 제어유닛(9)은 예를 들면 경보수단(16)을 작동시켜서 모터(13)의 기계적 구속을 운전자에게 경고하는 등의 소정 페일세이프 처리를 수행하게 된다.
그리고 스텝(S7), (S11), (S14), (S15), (S18) 혹은 (S19)에서 스텝(S2)로 복귀시에는 상기 프로세스를 반복하게 된다. 또 스텝(S4) (S5) (S8) 및 (S9)에서의 판정은 모터전류결정수단(9d)이 모터전류기억수단(9c)에서 비교치를 판독하여 비교판정하게 된다.
그러나 스텝(S12)에서는 클러치(14)의 결합이 1회째인지를 판단하지만 예를 들면 2회째 혹은 소정회수째인 n호째(n
Figure kpo00006
2) 여부를 판정할 수도 있음은 물론이다.
그러나 스텝(S12)에서의 판정은 모터전류결정수단(9d) 혹은 클러치상태판정수단(9f)에 의하여 수행될 수 있다.
다음은 제 4 도 내지 제 6 도에 의하여 상기 동력조향장치의 동작요부를 설명한다.
먼저 동력조향장치가 정상 동작하는 경우를 기술한다.
이 경우 키 혹은 점화스위치(12)를 "온"하여 엔진이 시동되면 제어유닛(9)도 작동을 개시한다. 이때 전자 클러치(14)는 차단상태이므로 모터(13)는 무부하상태에 있다. 이 상태하에 모터(13)를 한번 시험적으로 잠간동안 회전시키면은 제어유닛(9)은 예를 들면 제 6 도와 같은 모터전류특성치 IMA를 측정한다.
이렇게 측정된 모터전류특성치 IMA가 일정시간 동안 예를 들면 5-10amp인 모터부하판정전류치 IMB이하가 되면은 모터(13) 및 클러치(14) 모두 정상 동작으로 판정하고 모터(13)는 기동회전되고 클러치(14)도 결합되어서 모터(13)와 감속기어(15) 간을 기계적으로 연결하여 모터(13)에서 스티어링렉(6)으로 동력보조력을 전동하게 된다.
클러치(14)의 결합상태에서 운전자가 핸들을 돌리면은 제어유닛(9)은 제 4 도에 도시된 방식으로 모터(13)전류를 제어한다.
더욱 상술하면, 운전자가 조작한 핸들(1)의 스티어링토크를 제 4 도(a)점에서 시계방향(우측방향)으로 증가시키면 모터(13)와 관련 기계부분의 관성영향을 경감시키기 위하여 모터(13)을 "온"하고 일정하게 낮은 수준의 오프셋전류 IOF(예를 들면 약 2-10amp)를 공급한다. 스티어링토크가 더 증가함에 따라 모터(13)전류는 b점에서 스티어링토크의 강도에 정비례하여 직선적으로 증가시키기 시작하여 C점에 이르러 100% 전류가 되게 한다.
한편 스티어링토크가 감속함에 따라 모터전류는 (C)점에서 감소시키기 시작하여 (b)점에 오프셋전류 IOF가 되게 한다.
스티어링토크가 더욱 감소시키면 (a)점에 이르러 모터(13)전류는 0이 되게 하며 모터(13)는 정지된다.
스티어링토크가 반시계방향(좌측방향)으로 증감될때도 상기 방법과 같이 모터(13)이 제어된다. 상기에서 모터(13)에 의하여 발생하는 동력보조토크는 이에 공급되는 전류에 정비례하게 된다.
따라서 제 4 도와 같이 스티어링토크를 증가할때 모터(13)은 (a)점에서 기동회전되고 오프셋전류 IOF가 공급된다.
스티어링토크가 더욱 증가함에 따라 모터(13)전류는 (b)점에서부터 점증되고 모터(13)의 발생토크는 따라서 점차 증가된다.
그 결과 운전자의 핸들(1) 작동력에 대응하는 강도의 보조토크가 전자클러치(14)와 감속기어(15)를 통하여 스티어링렉(6) 상톱니부(6a)로 전동되므로서 운전자의 조향동작을 가볍게 한다.
다음은 자동차가 주행중인 경우를 기술한다.
이 경우 제 5 도와 같이 제어유닛(9)는 운전자가 핸들(1)에 가한 스티어링토크와 자동차의 주행속도를 기준하여 모터(13)전류를 제어하여서 모터(13) 동작을 제어한다.
예를 들면 모터전류는 계단식변화로 제어된다. 더 상술하면 제 5 도와 같이 모터전류 IM는 (d)점에서 차속 VA이 일정치 이상 증가하기까지 100%로 설정시키고 차속이 (d)점에서 더욱 증가함에 따라 계단식으로 감소시킨다.
차속 VA가 e점에서 동력보조 감소속도 V2에 이르고 그후 더욱 증가될때 동력조향장치의 기계부분으로부터의 관성영향을 경감시키기 위하여 모터전류 IM는 오프셋치 IOF고정 유지된다. 그런데 차속 VA가 증가하여 동력보조차단속도 V1인 (f)점에 이를때는 모터(13)전류는 0으로 하는 동시에 전자클러치(14)도 차단되므로서 모터(13)와 감속기어(15)간 기계적 연결이 차단되고 조향장치는 동력보조없이 수동식으로 작동하게 한다. 이어서 고속주행 중 한때 클러치점검속도 V3인 g점을 초과한 차속 VA가 클러치점검속도 V3이하로 감소되면 모터(13)를 시험적으로 가동시키게 된다.
모터전류특성치 IMA가 모터(13) 기동중 모터부하판정기간 IM후 모터부하판정전류치 IMB이하로 감속하면은 제어유닛(9)은 전자클러치(14)의 연결을 허용하고 차속 VA가 감소되어 동력보조차단속도 V1인 (f)점에 도달될때 클러치(14)을 실제 "온"한다.
한편 모터(13)가 기계적으로 구속되거나 전자클러치(14)가 전기적으로 "오프"되었는데도 기계적으로 차단안되는 경우는 상술한 모터(13)의 시험적 회전중 모터전류특성치 IMA는 모터부하판정기간 TM후 모터부하판정전류치 IMB이하로 감소되지 않는다.
이 경우 제어유닛(9)는 모터(13)를 고장으로 판정하며 모터(13)로의 전력공급을 차단시키고 전자클러치(14)는 페일세이프 처리를 위하여 "오프"하여 경보수단(16)을 작동시켜 운전자에게 고장을 경고한다.
상술한 바와 같이 이 발명에 의하면 모터를 먼저 시험적으로 기동회전시켜 클러치수단의 결합전 시간에 따른 모터전류특성을 측정하고 이 모터전류특성치와 설정치기준치를 비교하여 모터동작에 이상이나 고장이 있는지를 판정한다.
이때 모터고장으로 판정되면 클러치수단은 차단된 그대로를 유지시킨다.
그러므로 모터의 이상은 클러치수단은 결합전에 탐지되므로 페일세이프 동작을 즉각 수행할 수 있다.
또한 모터부하상태와는 별개로 모터고장을 판단할 수 없으므로 종래 기술장치에서 발생한 바와 같은 오판정은 전혀 없으며 따라서 안정된 높은 모터구동식 동력조향장치를 제공할 수 있는 것이다.

Claims (18)

  1. 운전자의 핸들 조작으로 조향차륜이 조향되도록 핸들과 조향차륜이 연결된 모터구동식 동력조향장치에 있어서, 운전자가 상기 핸들(1)에 가한 스티어링토크 TS를 검출하고 이 검출된 스티어링토크 TS를 표현하는 출력신호를 발생하는 토크센서(3)와, 차속 VA을 검출하고 이 검출된 차속 VA을 표현하는 출력신호를 발생하는 차속센서(10)와, 전원(11)에 연결되고 상기 핸들(1)을 통한 운전자의 조향동작을 동력보조하는 모터(13)와, 상기 모터에서 상기 조향차륜으로 동력보조력이 전동되는 동력전달경로의 중간에 설치되고, "온", "오프" 작동으로 상기 모터에서 상기 조향차륜으로의 동력보조전동을 선택적으로 허용 및 차단하여서 동력보조력의 전동을 제어하는 클러치수단(14)과, 그리고 상기 토크센서(3) 및 차속센서(10)와 연결되고 그들 발생신호를 입력하며 상기 모터(13)에서 상기 조향차륜으로 전동되는 동력보조력이 차속 VA과 스티어링토크 TS에 대응하여 조정되도록 상기 코너(13) 및 클러치수단(14)을 동작을 제어하는 동시에 상기 클러치수단(14)이 결합되기전 상기 모터(13)의 기동기간 중 모터전류특성치 IMA를 측정하고 이 측정된 모터전류특성치 IMA를 모터부하판정전류치 IMB와 비교하여 상기 모터전류특성치 IMA가 모터(13)의 "온"시점으로부터 모터전류판정기간 TM후의 상기 모터부하판정전류치 IMB보다도 큰 경우는 모터(13)의 고장으로 판정하며, 상기 고장판정이 없는 경우에는 상기 클러치수단(14)의 결합을 허용하는 반면 상기 고장판정의 경우는 클러치수단(14)을 이탈된 그대로 유지하고 적합한 페일세이프 동작을 수행하도록 제어하는 제어유닛(9)으로 구성된 자동차용 모터구동식 동력조향장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어유닛(9)에는 경보수단(16)이 연결되고 상기 제어유닛(9)가 모터고장을 판정한 경우에 이를 운전자에게 경보하는 구성으로 된 자동차용 모터구동식 동력조향장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 제어유닛(9)은 상기 토크센서(3)와 연결되고 그 발생신호를 입력하여 운전자가 유발한 스티어링토크 TS를 측정하는 스티어링토크측정수단(9a)과, 상기 차속센서(10)와 연결되고 그 발생신호를 입력하여 자동차의 주행속도 VA를 측정하는 차속측정수단(9b)과, 여러가지 차속 VA과 여러가지 스티어링토크 TS에 대응하는 모터전류치 IM1, IOF와 함께 기준전류치 IMB와 기준차속치 V1-V3의 비교치를 기억하는 모터전류기억수단(9c)과, 상기 스티어링토크측정수단(9a)과 상기 차속측정수단(9b)에 연결되고 이를 발생신호를 입력하여 상기 모터전류기억수단(9c)로부터 해당기준치를 판독하고 이 판독된 기준치와 측정된 모터전류특성치 IMA및 차속 VA을 비교하여 측정된 차속 VA및 스티어링토크 TS에 대응하는 모터(13)로의 공급전류 IM1를 결정하는 모터전류결정수단(9d)과, 상기 모터전류결정수단(9d)의 출력에 의하여 상기 모터(13)로의 공급전류 IM를 제어하는 모터전류제어수단(9e)과, 모터(13)의 기계적 구속여부를 측정된 모터전류특성치 IMA와 모터부하판정전류인 기준치 IMB의 비교결과로 판정하고 상기 모터가 기계적으로 구속되어 있지 않다고 판정한 경우에는 상기 클러치수단을 결합할 수 있게 허용하고 상기 모터가 기계적으로 구속되어 있다고 판정하면 상기 클러치수단을 차단된 그대로 유지시키는 클러치상태판정수단(9f)과, 그리고 상기 클러치상태판정수단(9f)의 발생신호에 기준하여 상기 클러치수단을 선택적으로 결합 또는 이탈시키는 클러치제어수단(9g)으로 구성된 자동차용 모터구동식 동력조향장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 모터전류결정수단((d)은 모터부하판정전류 IMB, 동력보조차단속도 V1및 동력보조차단속도 V1이하의 동력보조감소속도 V2를 상기 모터전류기억수단(9c)으로부터 판독하고 이들과 측정된 차속 VA및 모터전류특성치 IMA를 비교하여 차속 VA이 처음으로 동력보조감소속도 V2이하가 된 동시에 모터전류특성치 IMA가 상기 모터기동중 상기 클러치수단(14)의 이탈된 상태에서 모터부하판정기간 TM이상에 걸쳐 모터부하판정전류 IMB보다도 계속 큰 경우에는 상기 모터(13)로의 공급전류 IM가 잉여되도록 상기 모터(13)와 상기 클러치수단(14)의 동작을 제어하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 모터전류결정수단(9d)은 상기 모터(13)로의 공급전류 IM를 영으로 한 후 페일세이프 처리를 수행하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치.
  6. 제 4 항에 있어서, 상기 모터전류결정수단(9d)은 차속 VA이 처음으로 동력보조감소속도 V2이하가 되는 동시에 측정된 모터전류특성치 IMA가 모터부하판정전류 IMB이하로 된 경우에 상기 클러치수단(14)을 결합하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 모터전류결정수단(9d)은 차속 VA이 처음이 아니고 2회째 이상 동력보조감소속도 V2이하가 된 경우 측정된 차속 VA및 스티어링토크 TS에 기준하여 모터(13)로의 공급전류 IM1를 결정하도록 상기 모터를 제어하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 모터전류결정수단(9d)은 차속 VA이 동력보조감소속도 V1이하이고 동력보조감소속도 V2보다도 큰 경우 상기 모터(13)로의 공급전류가 오프셋치 IOF가 되도록 상기 모터를 제어하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치.
  9. 운전자의 핸들(1) 조작으로 조향차륜이 조향되도록 핸들(1)과 조향차륜이 연결되고 운전자의 핸들(1) 조작에 의한 스티어링 동작이 클러치수단(14)을 통한 모터(13)의 보조토크에 의하여 동력보조되는 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법에 있어서, 자동차의 주행속도(차속) VA를 측정하는 스텝과, 운전자의 핸들(1) 조작에 의한 스티어링토크 TS를 측정하는 스텝과, 상기 모터(13)에서 상기 조향차륜으로 전동되는 동력보조력이 차속 VA과 스티어링토크 TS에 의하여 조정되도록 상기 모터(13)와 클러치수단(14)의 동작을 제어하는 스텝과, 상기 클러치수단(14)이 결합되기전 상기 모터(13)의 고장유무를 판정하는 스텝과, 그리고 모터고장이 없는 경우에는 상기 클러치수단의 결합을 허용하게 하는 반면 모터고장이 있는 경우에는 상기 클러치수단을 이탈된 그대로 유지시켜 페일세이프 동작을 수행할 수 있도록 상기 클러치수단 및 모터를 제어하는 스텝으로 구성된 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 모터(13)의 고장유무를 판정하는 스텝은 상기 클러치수단(14)의 결합되기전 상기 모터(13)의 소정특정치를 측정하는 스텝과 그리고 이 측정된 특성치를 소정기준치와 비교하는 스텝으로 구성된 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 모터(13)의 소정특정치는 상기 모터(13)의 기동기간중 모터전류특성치가 IMA이고 상기 소정기준치는 모터부하판정전류 IMB이며, 상기 모터(13)의 기동중 측정된 모터전류특성치 IMA를 모터부하판정전류 IMB와 비교하는 스텝과, 상기 모터(13)의 "온"시점으로부터 모터부하판정기간 TM이상에 걸쳐 상기 모터부하판정전류 IMB보다도 모터전류특성치 IMA가 계속 큰 경우에는 상기 모터(13)를 고장으로 판정하는 스텝을 또한 구성하고 있는 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
  12. 제11항에 있어서, 모터고장으로 판정되면 상기 모터고장을 운전자에게 경보하는 스텝을 포함하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 제어방법에는 여러가지 차속 VA과 여러가지 스티어링토크 TS에 대응하는 모터전류치 IM1, IOF와 함께 기준전류치 IMB와 기준차속치 V1, V2, V3를 포함하는 비교치를 기억하는 스텝과, 상기 기억된 비교치로부터 해당기준치를 판독하는 스텝과, 이 판독된 기준치와 측정된 모터전류특성치 IMA및 VA을 비교하는 스텝과그리고 상기 비교결과에 의하여 모터(13)의 기계적 구속여부를 판정하고 상기 모터(13)가 기계적으로 구속이 안된 것으로 판정된 경우에는 상기 클러치수단(14)을 결합되게끔 허용하고, 상기 모터(13)가 기계적으로 구속된 것으로 판정되면 상기 클러치수단(14)을 이탈된 그대로 유지시키는 스텝이 추가로 구성된 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 기준치를 판독하는 스텝에서는 모터부하판정전류 IMB, 동력보조차단속도 V1, 그리고 이 동력보조차단속도 V1이하인 동력보조감소속도 V2를 기준치로서 판독하며, 비교스텝에서는 이 판독된 기준치와 측정된 차속 VA및 모터전류특성치 IMA를 비교하고 측정된 차속 VA이 처음으로 동력보조감소속도 V2이하가 되었을때 클러치수단(14)의 결합전 상기 모터기동 중 모터부하판정기간 TM이상에 걸쳐 모터부하판정전류 IMB보다도 계속 큰 경우에 공급모터전류 IM가 영이 되도록 상기 모터(13) 및 클러치수단(14)을 제어하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 모터전류 IM이 영이 된 후 페일세이프 처리를 수행하는 구성으로 된 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 클러치수단(14)은 차속 VA이 처음으로 동력보조감소속도 차속 V2이하가 되었을때 측정된 모터전류특성치 IMA가 모터부하판정전류 IMB이하인 경우에 결합되는 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
  17. 제16항에 있어서, 차속 VA이 최초가 아니고 2회째 이상 동력보조감소속도 V2이하인 경우는 측정된 차속 VA및 스티어링토크 TS에 기준하여 상기 모터(13)로의 공급전류를 결정하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
  18. 제17항에 있어서, 차속 VA이 동력보조차단속도 V1이하이고 동력보조감소속도 V2보다도 큰 경우에 상기 모터(13)로의 공급전류를 오프셋치 IOF가 되게 하는 자동차용 모터구동식 동력조향장치의 제어방법.
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