KR960005848B1 - 전동파워 스티어링 제어장치 및 방법 - Google Patents

전동파워 스티어링 제어장치 및 방법 Download PDF

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1996년05월03일
야스오 나이토
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미쓰비시덴키 가부시키가이샤
시키모리야
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Abstract

내용 없음.

Description

전동파워 스티어링 제어장치 및 방법
제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 전동파워 스티어링 제어장치의 제어유니트를 표시하는 기능블록도.
제2도는 이 발명의 한 실시예에 의한 전동파워 스티어링 제어방법을 표시하는 플로차트.
제3도는 일반적인 전동파워 스티어링 제어장치를 표시하는 구성도.
제4도는 종래의 전동파워 스티어링 제어장치의 제어유니트를 표시하는 기능블록도.
제5도는 종래의 전동파워 스티어링 제어장치의 동작을 표시하는 설명도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 핸들 2 : 토크센서
10 : 차속센서 13 : 모터
14 : 전자 클러치 91 : 전류산출구동 수단
93 : 모터전류검출수단 96 : 모터전압검출수단
97 : 클러치 제어수단 E : 모터전압
I : 모터전류 Io : 모터전류지령치
T : 조타토크 V : 차속
Vo : 소정차속
S3: 차속이 소정차속 이상인지 아닌지의 여부를 판정하는 스텝
S10: 모터를 오프로 하는 스텝
S12: 오프된 모터의 전류가 0인지 아닌지를 판정하는 스텝
S13,S16: 조타중인지 아닌지를 판정하는 스텝
S18: 모터를 조타계로부터 분리하는 스텝.
이 발명은, 예를들어 자동차의 조타계를 모터의 회전력으로 보조 작동하는 전동파워 스티어링 제어장치 및 방법에 관해, 특히 고속운정중에 있어서도 이상 검출시에만 모터를 분리시키도록 한 전동파워 스티어링 제어장치 및 방법에 관한 것이다.
제3도는, 예를들면, 일본국 특개소 62-255273호 공보 또는 일본국 특개소 63-215461호 공보에 참조되는 일반적인 전동파워 스티어링 제어장치를 표시하는 구성도이다.
도면에 있어서, 1은 운전자로부터의 조타회전력을 받는 핸들, 2는 핸들(1)로부터의 회전력을 전달하는 스티어링 샤프트, 3은 스티어링샤프트(2)에 설치되어 핸들(1)의 조타토크 T를 검출하는 조타속도센서, 4는 스티어링샤프트(2)의 연결부에 설치된 유니버설조인트, 5는 스트이링샤프트(2)의 단부에 설치된 피니온 축, 6은 피니온 축(5)과 맞물리는 랙축, 7은 핸들(1)의 조타속도 A를 검출하는 조타속도 센서이다. 핸들(1)-랙축(6)은 조타계를 구성하고 있다.
9는 조타속도 A 및 조타토크 T등에 따라 모터(후술한다)등을 제어하는 마이크로 컴퓨터를 포함하는 제어유니트, 10은 차속 V를 검출하는 차속센서, 11은 자동차에 탑재된 배터리, 12는 배터리(11)와 제어유니트(9) 사이에 삽입된 키 스위치, 13은 제어유니트(9)를 통해서 배터리(11)에 의해 직류구동되는 모터, 14는 제어유니트(9)를 통해서 배터리(11)에 의해 모터(13)의 출력측과 직결해서 구동되는 전자 클러치, 15는 전자 클러치(14)의 출력축에 연결되어 감속기를 구성하는 웜축, 16은 웜축(15)과 맞물려 구동되는 웜휠축, 18은 윔힐축(16) 및 랙축(6)과 맞물리는 피니온축이다. 모터(13)는, 전자 클러치(14)를 통해서 조타계에 연결되어 있고, 조타계에 보조 토크를 발생한다.
제4도는 제어유니트(9)의 종래 구성을 표시하는 기능블록도이고, 91은 조타토크 T 및 차속 V에 따라 모터전류지령치 Io를 산출하고 또 모터(13)를 구동하는 전류산출 구동수단, 92는 차속 V가 소정차속 Vo(예를들면, 50Km/n)에 달했을때 전자 클러치(14)에 대한 클러치 제어신호 C를 온에서 오프로 하는 클러치 제어수단, 93은 실제의 모터전류 I를 검출해서 전류 산출구동수단(91)에 입력하는 전류검출수단이다.
또, 전류검출구동수단(91)은, 검출된 모터전류 I를 피드백 하면서, 모터전류지령치 Io에 상당하는 전류가 모터(13)에 흐르도록, 모터(13)에 전압을 인가하고 있다. 또 클러치 제어수단(92)은, 각종 센서의 검출신호에 따라, 저속운전시에서의 시스템 고정을 판정하면 클러치 제어신호 C를 오프로 하도록 되어 있다. 또 모터 전류 검출수단(93)은, 예를들면, 접지된 저항기로 구성되어 있다.
제5도는 클러치 제어신호 C 및 모터전류 지령치 Io의 변화를 표시하는 설명도로서, 제5(a)도에 표시하는 바와 같이, 클러치 제어신호 C는 차속 V가 소정차속 Vo 소정차속 Vo 미만일때는 온이고, 차속 V가 소정차속 Vo 이상일때는 오프이다.
또 제5(b)도에 표시하는 바와 같이, 모터전류 지령치 Io는 차속 V가 소정차속 Vo 미만일때는, 차속 V가 낮아짐에 따라, 또 조타토크가 커짐에 따라 커지고, 차속 V가 소정차속 Vo 이상일때는 0이 된다.
통상, 도로 상태등에 불구하고, 저속 운전시에는 핸들(1)이 무거워지고(조타토크 T가 크게), 고속운전시에는 핸들(1)이 가벼워(조타토크 T가 작게)짐으로, 차속 V가 작아짐에 따라 보조 토크를 증대시키고 있다.
다음에, 제5도를 참조하면서, 제3도 및 제4도에 표시한 종래의 전동파워 스티어링 제어장치의 동작에 대해 설명한다.
우선, 차속 V가 소정차속 Vo 미만의 저속 운전시에 있어서, 제어유니트(9)내의 클러치 제어수단(92)은, 클러치 제어신호 C를 온으로 해서 전자 클러치(14)를 모터(13)에 연결시킨다. 또, 전류산출구동수단(91)은, 차속센서(10)로부터의 차속 V와 토크센서(3)로부터의 조타토크 T에 따라 모터전류 지령치 Io를 생성하고, 소요의 보조회전 토크가 발생하도록 모터(13)를 구동한다.
즉, 차속 V가 낮으면 낮을수록 큰 조타토크 T가 요구되므로, 보조토크에 상당하는 모터전류 지령치 Io는 큰치에 설정된다. 또, 도로 상태등의 사이에 의해 큰 조타토크 T가 요구될때에는, 조타토크 T의 크기에 따른 모터전류 지령치 Io가 설정된다.
이로 인해, 운전자가 필요로 하는 조타토크 T는, 운전 상태등에 불구하고, 거의 일정하게 된다. 또, 클러치 제어수단(92)은, 저속운전중에 시스템 고장이 판정되었을때, 클러치 제어신호 C를 오프로 해서 전자클러치(14)를 모터(13)로부터 분리해서 조타의 안전성을 확보한다.
예를들면, 모터전류 지령치 Io 또는 모터전류 I가 이상치를 표시할때나, 장시간에 걸쳐 핸들(1)의조작이 안될때는, 시스템 고장으로 판정한다.
한편, 차속 V가 소정차속 Vo 이상의 고속운전시에는, 전류산출구동수단(91)의 모터전류 지령치 Io를 0으로 하는 동시에, 클러치 제어수단(92)이 클러치 제어수단 C를 오프로 해서 전자 클러치(14)를 모터(13)로부터 분리한다.
이때, 모터 9130에 진입이 인가되지 않으므로 모터(13)가 구동되는 일이 없고, 또, 고속운전중에 시스템 고장이 발생해도, 전자 클러치(14)가 분리되어 있으므로, 조타에 좋지 못한 상태가 생기는 일도 없다.
그후, 차속 V가 저하해서 소정차속 Vo 미만이 되면, 클러치 제어수단 C가 다시 온이 되어 전자 클러치(14)가 모터(13)에 연결되고, 전술한 바와 같이, 차속 V 및 조타토크 T에 따라 모터전류 I가 제어된다.
일반적으로, 제어유니트(9)가 고장이 나면, 불필요한 모터지령치 Io가 생성되어 모터(13)가 구동하고, 핸들(1)이 강제적으로 회전해 버린다. 또, 모터(13)가 기계적으로 고장이 나면, 핸들(1)이 회전되지 않게 되고, 조타불능 상태가 되어 버린다.
이러한 불편은, 저속 운전시에 회피할 수 있으나, 고속운전시에는 회피할 수 없어, 안전성을 현저하게 손상하는 것이 알려져 있다. 따라서, 차속 V가 소정차속 Vo 이상이 된 시점에서, 클러치 제어수단 C를 오프로 해서 페일세이프를 구성하고, 안정성을 확보하고 있다.
종래의 전동파워 스티어링 제어장치 및 방법은 이상과 같이, 저속운전시에는 시스템 고장을 판정해서, 전자 클러치(14)를 분리하고 있으나, 고속운전시에는 고장의 유무에 불구하고, 전자 클러치(14)를 분리하고 있다.
따라서, 차속 V가 소정차속 Vo 를 초과할때마다 작동음이 큰 전자 클러치(14)가 온·오프 동작하고, 소음이 커서 승차감이 나빠지는 것 뿐아니라, 전자 클러치(14)의 내구성을 열화시키고, 또, 전자 클러치(14)의 온·오프 동작시에 핸들(10을 잡고 있는 운전자에 조타 쇽크를 준다는 문제점이 있었다.
이 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 된 것으로, 고속운전중에도 이상검출시에만 모터를 조타계로부터 분리시킴으로서, 안정성을 손상하지 않고, 전자 클러치의 내구성을 향상시킴과 동시에 전자 클러치의 작동에 소음이나 쇽크의 발생을 억제한 전동파워 스티어링 제어장치 및 방법을 얻는 것을 목적으로 한다.
이 발명에 관한 전동파워 스티어링 제어장치는 모터전류 검출수단과, 모터전압 검출수단과, 차속이 소정 차속 이상일때에, 모터전류 및 조타중의 모터전압에 따라 이상검출을 한 경우에 전자 클러치를 분리하기 위한 클러치 제어수단을 설치한 것이다.
또, 이 발명에 관한 전동파워 스티어링 제어방법은, 차속이 소정차속 이상인지 아닌지를 판정하는 스텝과, 차속이 소정차속 이상일때, 모터를 오프로 하는 스텝과, 오프된 모터의 잔류가 0인지 아닌지를 판정하는 스텝과, 모터전류가 0일때에 조타중인지 아닌지를 판정하는 스텝과, 조타중일때에 모터의 전압이 0인지 아닌지를 판정하는 스텝과 모터전류가 0일 아닐때 또는 조타주의 모터전압이 0일때 모터를 조타계로부터 분리시키는 스텝을 설치한 것이다.
이 발명에 있어서는, 고속 운전시에의 모터 비구동상태의 모터전류 및 조타시 모터전압에 따라, 고속운전시의 시스템 고장을 확실하게 판정하고, 이상 판정시에만 전자 클러치를 분리하고, 온·오프 작동을 극력방지한다
[실시예]
이하, 이 발명의 한 실시예를 도면에 따라 설명한다.
제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 전동파워 스티어링 제어장치의 제어유니트를 표시하는 기능블록도이고, 3,7,10,13,14,91 및 93은 전술한 바와 같은 것이다. 또, 9A 및 97은 각각 제어유니트(9) 및 클러치 제어수단(92)에 대응해 있고, 도시되지 않은 전체 구성은 제3도에 표시한 대로이다.
96은 모터(13)의 양단간의 모터전압 E를 검출하는 모터전압검출수단이다.
97은 시스템의 이상 판정 및 전자 클러치(14)의 온·오프 제어를 하는 클러치 제어수단이고, 차속 V가 소정차속 Vo 이상(고속운전)일때, 모터전류 I 및 조타중의 모터전압에 따라 이상(시스템 고장)을 검출했을때는, 클러치 제어신호 C를 오프로 해서 전자 클러치(14)를 모터(13)로부터 분리한다.
다음에, 제2도의 플로차트 및 제3도를 참조하면서 제1도에 표시한 이 방법에 의한 전동파워 스티어링 제어장치의 한 실시예의 동작에 대해 설명한다.
우선, 차속 V의 측정(스텝 S1), 및 조타토크 T의 측정(스텝 S2)을 하고, 차속 V가 소정차속 Vo 이상(고속운전)인지 아닌지를 판정한다(스텝 S3).
만약에, 차속 V가 소정차속 Vo 미만(V<Vo)이면, 종래와 같은 시스템 이상판정블록(스텝 S4)으로 진행하고, 시스템이 정상인지 아닌지를 판정한다(스텝 S5).
즉, 시스템이 정상이면, 전자 클러치(14)를 온으로 해서(스텝 S6), 모터전류 지령치 Io를 산출하고(스텝 S7), 모터전류지령치 Io에 따라 모터(13)를 구동해(스텝 S8), 리턴한다.
또, 스텝 S5에서 시스템 고장이 판정된 경우는, 모터전류 지령치 Io를 0으로 해서 모터(13)를 오프시키고, 또 전자 클러치(14)를 오프로 해서(스텝 S9), 리턴한다.
한편, 스텝 S3에 있어서, 차속 V가 소정차속 Vo (고속운전)이라고 판정되었을때는 모터전류 지령치 Io를 0으로 해서 모터(13)를 오프시켜(스텝 S10), 오프되어 비구동상태가 된 모터(13)의 모터전류 I 및 모터전압 E를 측정한다(스텝 S11). 이때, 전류산출구동수단(91)이 정상이면 모터전류 I는 0이 되나 모터전류 지령치 Io가 이상이면 모터전류 I는 0이 되지 않는다.
또, 모터(13)가 정상이면 조타중 즉 핸들(1)의 조터시에 모터(13)가 강제구동되어 모터전압 E가 발생하나, 모터(13)가 이상이 있으면, 모터전압 E는 0이 된다. 따라서, 모터전류 I가 0인지 아닌지를 판정해(스텝(S12), 모터전류 I가 0이면 전류산출 구동수단(91)이 정상이라고 본다.
다음에, 조타계의 조타토크 T(및 그 변화량 △T)가 소정치 To 이상인지 아닌지를 판정해(스텝 S13), 소정치 To 이상이면, 모터전압 E가 0인지 아닌지를 판정한다(스텝 S14).
만약에, 모터전압 E가 0이 아니면, 계속해서 조타속도 A를 측정해서(스텝 S15), 조타속도 A가 소정치 Ao 이상인지 아닌지를 판정한다(스텝 S16). 그리고, 조타속도 A가 소정치 Ao 이상이면, 모터전압 E가 0인지 아닌지를 판정하고(스텝 S17), 모터전압 E가 0이 아니면 모터(13)는 정상이라고 보고, 리턴한다. 또 스텝 S13에서 조타토크 T가 소정치 To 미만이라고 판정되었을때는 스텝 S14는 스킵되고, 스텝 S16에서 조타속도 A가 소정치Ao 미만이라고 판정되었을때는 스텝 S17은 스킵된다.
이와같이, 고속운전시에 있어서, 모터(13)를 조타계에 접속한채로 모터전류 I를 0으로 해두고, 모터비구동상태에서의 조타토크 T 및 조타속도 A의 이상치를 검출했을때의 모터전압 E의 유무를 검출함으로서, 안전성을 손상하지 않고, 고속운전시의 시스템 고장을 간단하고도 확실하게 판정할 수 있다.
만약 시스템 고장이 판정되지 않을때는, 전자 클러치(14)가 오프로 전환되는 일은 없고, 고속운전 영역으로부터 저속운전 영역으로 되돌아가도 전자 클러치(14)는 온의 상태 그대로이고, 온·오프 동작은 전연하지 않는다.
또, 조타토크 T가 소정치 To 이상이라고 판정(스텝 S13) 되어도, 또, 조타속도 A가 소정치 Ao 이상이라고 판정(스텝 S16)되어도, 즉시 모터(13)의 이상이라고 보지않고, 모터전압 E1가 발생해 있는가의 여부를 판정(스텝 S14 및 S17)하도록 하였으므로, 이상판정의 신뢰성도 향상된다.
즉, 운전상황에 의해 조타토크 T나 조타속도 A가 이상하게 클때도, 모터(13)가 추종해서 모터전압 E를 발생하고 있으며, 정상으로 보고 이상오판정을 방지할 수가 있다.
한편, 스텝 S12에 있어서 모터전류 I가 0이 아니라고 판정되었을때, 또, 스텝 S14 또는 S17에 있어서 조타중의 모터전압 E가 0이라고 판정된때에는 전류산출 구동수단(91) 또는 모터(13)의 이상(시스템 고장)이라고 보고, 전자 클러치(14)를 오프로 하고, 모터(13)을 조타계로부터 분리시킨다(스텝 S18).
이렇게 해서 고속운전시에 오프된 전자 클러치(14)는, 소정차속 Vo 이하의 저속운전영역으로 돌아가도 오프의 상태인채로인 것은 말할것도 없다. 또 상기 실시예에서는, 고속운전시에 있어서의 조타중인지 아닌지를 조타토크 T 및 조타속도 A에 따라 판정(스텝 S13 및 S16)했으나, 조타토크 T 또는 조타속도 A의 한쪽만을 사용해도 좋다.
이상과 같이 이 발명에 의하면, 모터전류 검출수단과, 모터전압 검출수단과, 차속이상일때에, 모터 전류 및 조타중의 모터전압에 따라 이상검출했을때에 전자 클러치를 분리시키기 위한 클러치 제어수단을 설치해, 고속운전중의 모터 비구동 상태에서의 모터전류 및 조타시 모터전압에 따라 시스템 고장을 확실하게 판정하고, 이상검출시에만 모터를 조타계로부터 분리하도록 하였으므로, 전자 클러치의 분리작동을 극력 방지할수가 있고, 안전성을 손상하는 일 없이 전자 클러치의 내구성을 향상시킴과 동시에, 저자 클러치의 작동에 의한 소음 및 쇽크의 발생을 억제한 전동파워 스티어링 제어장치를 얻는 효과가 있다. 또, 이 발명에 의하면, 차속이 소정차속 이상인지 아닌지를 판정하는 스텝과, 차속이 소정차속 이상일때 모터를 오프로 하는 스텝과, 오프된 모터의 전류가 0인지 아닌지를 판정하는 스텝과, 모터전류가 0이 아닐때 또는 조타중의 모터전압이 0일때 모터를 조타계로부터 분리하는 스텝을 설치해, 이상검출을 하였을때 전자 클러치를 분리하기 위한 클러치 제어수단을 설치해, 고속운전중의 모터비구동 상태에서의 모터 전류 및 조타시 모터전압에 따라 시스템 고장을 확실하게 판정하고, 이상검출시에만 모터를 조타계로부터 분리하도록 하였으므로, 전자 클러치의 분리작동을 극력방지할 수가 있고, 안전성을 손상시키지 않고 전자 클러치의 내구성을 향상시킴과 동시에, 전자 클러치의 작동에 의한 소음 및 쇽크의 발생을 억제한 전동파워 스티어링 제어방법을 얻는 효과가 있다.

Claims (2)

  1. 차속을 검출하는 차속센서와, 상기 조타계에 인가되는 조타토크를 검출하는 토크센서와, 전자 클러치를 통해서 상기 조타계에 연결되고, 또 상기 조타계에 대해서 보조토크를 발생하는 모터와, 상기 차속 및 상기 조타토크에 따라 상기 모터에 대한 모터전류지령치를 생성하는 전류산출 구동수단을 구비하고, 상기 전류산출구동수단은, 상기 차속이 소정차속 이상일때에 상기 모터 전류 지령치를 0으로 하는 전동파워 스티어링 제어장치에 있어서, 상기 모터에 흐르는 모터전류를 검출하는 모터전류검출수단과, 상기 모터의 양단간의 모터전압을 검출하는 모터 전압 검출수단과, 상기 차속이 상기 소정차속 이상일때, 상기 모터 전류 및 조타중의 상기 모터전압에 따라 이상검출했을때에 상기 전자 클러치를 분리시키는 위한 클러치 제어수단을 설치한 것을 특징으로 하는 전동파워 스티어링 제어장치.
  2. 차속이 소정차속이상인지 아닌지를 판정하는 스텝과, 상기 차속이상기 소정차속 이상일때에 조타계에 보조 토크를 발생하기 위한 모터를 오프로 하는 스텝과, 오프된 상기 모터의 전류가 0인지 아닌지를 판정하는 스텝과, 상기 모터전류가 0일때에 조타중인지 아닌지를 판정하는 스텝과 상기 조타중일때 상기 모터전압이 0인지 아닌지를 판정하는 스텝과, 상기 모터전류가 0이 아닐때 또는 상기 조타중의 모터전압이 0일때에 상기 모터를 상기 조타계로부터 분리시키는 스텝을 구비한 전동파워 스티어링 제어방법.
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