KR960015704B1 - 파워스티어링 제어장치 - Google Patents

Abstract

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Description

파워스티어링 제어장치

제1도는 이 발명의 한 실시예에 의한 파워스티어링 제어장치의 구성을 나타낸 블록도.

제2도는 이 발명의 또 다른 실시예에 의한 파워스티어링 제어장치의 구성을 나타낸 블록도.

제3도는 스티어링 어시스트(steering assist) 특성도.

제4도는 제2도의 파워스티어링 제어장치의 동작설명 흐름도.

제5도는 종래의 공지된 파워스티어링 제어장치를 나타낸 블록도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 토크센서(torque sensor) 2a,2b : 차량속도센서

3 : 인터페이스(interface) 4 : 주마이크로컴퓨터

4A : 마이크로컴퓨터(micro computer) 5 : 보조마이크로컴퓨터

6 : 페일세이프 릴례이(fail-safe relay) 7 : 배터리

8 : 모터구동회로 9 : DC모터(또는 스티어링 어시스트 작동기)

10 : 클러치구동회로 11 : 클러치작동기(또는 전자클러치)

20 : 파워스티어링 콘트롤러(power stering controller)

21 : 제1바퀴속도센서(FLWS) 22 : 제2바퀴속도센서(FRWS)

23 : 제3바퀴속도센서(RLWS) 24 : 제4바퀴속도센서(RRWS)

25 : G-센서(G-Sensor) 26 : 브레이크 램프스위치(brake lamp switch)

30 : 안티스키드 브레이크 콘트롤러 31 : 차량속도 추정회로

32 : 바퀴속도 선택회로 33 : 제어종료판정회로

34 : 슬립비/감속도산출회로 35 : 제2슬립비/감속도산출회로

36 : 제3슬립비/감속도산출회로 37 : 전면좌측바퀴제어회로

38 : 전면우측바퀴제어회로 39 : 후면바퀴제어회로

41 : 전면좌측바퀴 슬레노이드 브레이크밸브

42 : 전면우측바퀴 솔레노이드 브레이크밸브

43 : 후면바퀴 솔레노이드 브레이크밸브 44 : 도로면 마찰계수 추정회로

45 : 브레이크작동 판정회로

이 발명은 스티어링 토크정보와 차량속도정보에 의해 차량의 핸들(steering wheel)의 조작 또는 최급을 어시스팅(assisting)하는 파워스티어링 제어장치에 관한 것이다.

더 자세하게 말하면, 이 발명은 차량에 적용되는 제동력을 제어하는데 적합한 안티스키드 브레이크 시스템(anti-skid brake system)에서 얻어지는 정보를 효과적으로 사용하는 파워스티어링 제어장치에 관한 것이다.

이 발명을 보다 더 이해하기 위하여 이 발명의 종래 기술을 설명한다.

제5도는 종래에 공지된 파워스티어링 제어장치의 구성을 나타낸 블록도이다.

제5도에서, 그 파워스티어링 제어장치는 파워스티어링 콘트롤러(20)로 구성되어 있으며, 그 파워스티어링 콘트롤러는 마이크로컴퓨터(4)에 의해 구성되고 인터페이스(interface)(3)를 포함하여, 그 인터페이스(3)를 통하여 핸(1a)의 스티어링 토크(또는 각 위치)를 검출하는 토크센서(1)를 포함하는 각종의 센서신호를 출력한다.

지상 및 기타의 차량속도를 검출하는 제1도 및 제2차량속도센서(2a,2b)는 마이크로컴퓨터(4)로 입력되며, 그 마이크로컴퓨터(4)는 스티어링 토크정보에 의해 스티어링 어시스트력(steering assist force)을 산출하도록 프로그래밍을 하며 그 스티어링 토크정보는 핸들을 스티어링 할때 발생하여 차량의 운전자에 의해 핸들에 주는 스티어링 토크와, 스티어링 방향을 고려하여 입력으로서 차량속도를 나타낸다.

다음의 설명에서와 같이 차량의 페일세이프(fail-safe) 특징을 확실히 보장받기 위하여 보조마이크로컴퓨터(5)를 구성하여 주마이크로컴퓨터(4)와 동일하게 인터페이스(interface)(3)를 통하여 주어지는 입력정보를 처리한다.

페일세이프 릴레이(fail-safe relay)(6)는 주마이크로컴퓨터(main microcomputer)(4)와 보조마이크로컴퓨터(6)의 출력단자에 접속되어 주 및 보조마이크로컴퓨터(4,5)에 의해 발생한 출력신호의 제어에 따라 배터리(7)의 전력을 공급한다.

이 때문에, 모터구동회로(8)는 출력단자를 가져, 주 및 보조마이크로컴퓨터(4,5)에서 출력된 제어신호에 따라 스티어링 어시스트 작동기(steering assist actuator)(9) 일부를 구성하는 DC모터에 구동신호를 제공한다.

또, 클러치구동회로(10)는 주 및 보조마이크로컴퓨터(4,5)의 출력단자에 접속되어 그 주 및 보조마이크로컴퓨터(4)(5)의 출력신호에 따라 구동신호를 클러치작동기(11)에 제공한다.

위 설명에서 명백한 바와 같이, 제5도에 나타낸 파워스티어링 제어장치는 2개의 주 및 보조마이크로컴퓨터(4)(5)를 포함하고 있어, 페일세이프 릴레이(6)가 진기작동을 하여 제어신호를 스티어링 어시스트 작동기(9)의 DC모터에 공급한다.

다만, 2개의 주 및 보조마이크로컴퓨터(4)(5)에 의해 결정되는 DC모터의 구동상태가 서로 일치할때에만 그 제어신호를 DC모터에 공급한다.

즉, 두 주 및 보조마이크로컴퓨터(4)(5)에 의해 실행한 연산결과가 서로 일치할때에만 그 제어신호가 그 스티어링 어시스트 작동기(9)의 DC모터로 제공됨으로써 이른바 페일-세이프 특징(fail-safe qeature)에 의해 차량의 운전에 대한 안전성을 보장받게 된다.

그러나, 종래에 공지된 파워스티어링 제어장치는 다음의 문제점을 가진다.

첫째, 그 토크센서(1)와 차량속도센서(2a)(2b)의 출력에 의해 그 스티어링 어시스트력이 결정되므로 그 차량속도가 정확하게 검출되지 않으면 그 도로상태에 적합한 그 스티어링 어시스트력을 결정할 수 없다.

그 차량속도는 일반적으로 차량의 구동바퀴의 회전속도에 의해 검출된다.

결과적으로, 그 바퀴가 정지될때, 예로서 미끄러지기가 쉬운 눈덮힌 도로 등의 도로상에서 주행중에 긴급 제동을 가할때 그 차량은 구동바퀴의 회전정지에도 불구하고(즉, 구동바퀴의 고정)계속 주행을 한다.

이경우, 그 차량속도는 더 이상 정확하게 검출될 수 없다.

즉 그 스티어링 어시스트력은 잘못 결정된다.

또다른 문제점은 미끄러지기 쉬운 도로표면상에서 주행중에 긴급제동을 가할때 그 스트어링 바퀴는 위에서 설명한 이유로 정확하게 결정한 스티어링 어시스트력을 가한 이른바 부동상태(floating state)로 있게 되는데 있음을 알 수 있어, 그 스티어링 바퀴의 조작, 따라서 그 차량의 조정에 어려움이 있다.

위에서 설명한 종래 기술에서 볼때, 이 발명의 하나의 목적은 종래의 공지된 파워스티어링 제어장치의 문제점을 거의 해소하며, 구동바퀴가 미끄러지기 쉬운 눈덮힌 도로 등의 도로상에서 긴급제동으로 정지될때에도 그 도로상태에 적합한 스티어정력을 결정함으로써 차량의 작동의 안전성을 명백하게 보장받을 수 있는 차량의 파워스티어링 제어장치를 제공하는데 있다.

이 발명의 또다른 목적은 미끄러지기 쉬운 도로상에서 주행중에 차량에 긴급제동을 가할때 그 차량의 구동바퀴가 고정될 경우 그 장치의 스티어링 어시스트 특성을 변경 또는 교환시킴으로써 차량의 조작 안전성을 확실히 보장받는 파워스티어링 제어장치를 제공하는데 있다.

위의 목적과 다음의 설명에서 명백한 다른 목적을 달성하기 위하여 차량을 조정할때 운전자를 어시스팅하는 차량의 스티어링 바퀴에 가한 스티어링 어시스트력을 제어하기 위하여 종래에 공지된 안티스키드 브레이크 시스템에서 발생한 제동검출정보를 이 발명에 의해 효과적으로 이용한다.

따라서, 제1의 이 발명에 의해 차량의 운전자에 의해 스티어링 바퀴를 작동할때 발생한 스티어링 바퀴의 스티어링 토크를 나타낸 스티어링 토크정보와, 구동토크에 의한 스티어링 어시스트 모터의 구동신호를 발생하는 소정의 차량속도를 나타낸 유사차량속도정보에 의해 스티어링정보 모터의 구동토크를 정하는 제1제어수단과, 차량바퀴의 바퀴회전속도정보에 의한 유사차량속도정보와 그 유사차량속도신호에 의한 차량바퀴의 제동동작을 발생하는 차량의 가속도/감속도정보, 그 가속도/감속도정보와 제동검출정보를 발생하는 제2제어수단을 구성하는 차량의 파워스티어링 제어장치를 제공한다.

또, 제2의 이 발명에 의해, 차량의 운전자에 의해 스티어링 바퀴가 작동할때 발생하는 스티어링 바퀴의 스티어링 토크를 나타내는 스티어링 토크정보와 그 구동토크에 의한 스티어링 어시스트 모터의 구동신호 발생하는 차량속도정보에 의한 차량의 스티어링 바퀴의 스티어링 어시스트 모터의 구동토크를 정하는 제1제어수단과, 바퀴회전속도정보와 제동효과검출정보에 의한 차량바퀴의 제동작동신호를 발생하는 제2제어수단과, 제2제어수단에서 출력된 제동작동신호에 의해 스티어링 어시스트 모터를 이에 대용하여 제어하는 그 장치의 스티어링 어시스트 특성을 변화시키는 수단을 구성함을 특징으로 하는 차량의 파워스티어링 제어장치를 제공한다.

제3의 이 발명에 의해, 차량의 운전자에 의해 스티어링 바퀴가 작동할때 발생하는 스티어링 바퀴의 스티어링 토크를 나타내는 스티어링 토크정보와, 그 구동토크에 의한 스티어링 어시스트 모터의 구동신호를 발생하는 차량속도정보에 의해 차량의 스티어링 바퀴의 스티어링 어시스트 모터의 구동토크를 정하는 제1제어수단과, 그 바퀴회전속도정보에 의한 도로면 마찰계수를 추정하는 도로면 마찰계수 추정수단과, 제동작동신호가 발생할때 그 도로면 마찰계수 추정수단에 의해 추정되는 도로면의 마찰계수에 따라 스티어링 어시스트 모터를 이에 대응하여 제어하는 스티어링 제어특성을 변화시키는 수단을 구성하는 파워스티어링 제어장치를 제공한다.

이 발명을 실시하는데 바람직한 모드(mode)에 있어서, 제1제어수단은 스티어링 바퀴와 스티어링을 할때 발생하는 스티어링 토크정보와 구동방향과 구동토크에 의해 스티어링 어시스트 모터의 구동신호를 발생 및 출력하는 유사차량속도정보에 의해 스티어링 어시스트 모터의 구동토크과 구동방향을 정하도록 구성시킬 수 있다.

위에서 설명한 파워스티어링 제어장치의 구성으로, 바퀴회전속도정보와 바퀴가속도/감속도정보에 의해 유사차량속도정보가 발생하는 구성배치로 인하여 차량의 바퀴가 고정되더라도 스티어링 바퀴에 적합한 스티어링 어시스트력을 가하도록 항상 보장받을 수 있으며, 그 스티어링 어시스트 모터의 구동토크명령은 유사차량속도정보와 그 스티어링 바퀴가 조작될때 발생하는 스티어링 토크정보에 의해 결정되어 구동토크정보에 의해 스티어링 어시스트 모터의 구동신호를 발생한다.

또, 바퀴회전속도정보에 의한 도로면 마찰계수를 추정하여 그 브레이크를 가할때 그 추정한 도로면 마찰계수에 의한 스티어링 어시스트 특성을 변화시키는 도로면 마찰계수를 결합시킴으로써 그 스티어링 제어장치의 스티어링 어시스트 성능을 크게 향상시킬 수 있다.

그 밖에 구동토크를 결정할때 스티어링 어시스트 모터의 구동정보를 고려해 넣음으로써 파워스티어링제어의 신뢰성을 더 높힐 수 있다.

이 발명의 위 목적, 특성 및 효과는 첨부도면에 따르는 바람직한 실시예의 구체적 설명에 의해 확실하게 알 수 있다.

이 발명을 다음 실시예에 따라 구체적으로 설명한다.

실시예 1

제1도는 이 발명의 실시예 1에 의한 파워스티어링 제어장치의 일반적 배열을 나타낸 블록도이다.

제5도에 나타낸 것과 동일한 부분은 동일한 부호를 나타내며 그 구체적 설명을 생략한다.

제1도에 대하여 설명하면, 이 발명의 실시예에 의해 인터페이스(interface)(3)를 통하여 토크센서(torquesensor)(1)에서 출력되고 마이크로컴퓨터(4A)에 입력되는 스티어링 토크정보에 의해 DC모터(9)의 구동방향을 결정함과 동시에 위에서 설명한 스티어링 토크정보와 위에서 설명한 안티스키드 브레이크 시스템에 조합한 마이크로컴퓨터에서 주어진 유사차량속도신호에 의한 DC모터(9)의 구동토크를 결정하도록 작동하는 마이크로컴퓨터(4A)를 구성하여 회전방향 명령신호와 토크명령신호를 구동방향 정보와 구동토크에 의해 DC모터(9)에 발생하는 파워스티어링 콘트롤러(power steering controller) (20)를 제공한다.

이 발명에 의한 파워스티어링 제어장치는 또 차량의 전면좌측바퀴의 회전속도를 검출하는 제1바퀴속도센서(FLWS)(21)와, 차량의 전면좌측바퀴의 회전속도를 검출하는 제2바퀴속도센서(FRWS)(22)와, 후면좌측바퀴의 회전속도를 검출하는 제3의 바퀴속도센서(23)와, 후면좌측바퀴의 회전속도를 검출하는 제4바퀴속도센서(24)와, 차량의 가속도/감속도를 검출하는 G-센서(25)와, 제동적용을 나타내는 신호를 발생하도록 작동하는 브레이크 램프스위치(brake lamp switch)(26)를 더 구성한다.

안티스키드 브레이크제어(anti-skid brake control)을 하는 제2제어수단을 구성한 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)는 바퀴속도센서(21~24)와 G-센서(25)의 출력신호에 의한 유사바퀴속도신호를 발생함과 동시에 브레이크 램프스위치(26)의 출력과 유사바퀴속도신호에 의한 바퀴제동작동신호를 발생하는 기능을 가진다.

더 자세하게 말하면, 그 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)는 차량속도센서(21∼24)의 출력과 G-센서(25)의 출력에 의한 차량속도를 예측하여 유사차량속도신호를 발생하는 차량속도 추정회로(31)와, 후면바퀴회전속도가 바퀴속도센서(23)(24)로부터 출력된 출력신호에 의해 다른 바퀴회전속도 보다 낮은 후면바퀴중 하나를 선택하여 선택된 후면바퀴의 회전속도를 출력하는 바퀴속도선택회로(32)와, 그 차량속도 추정회로(31)의 출력과 브레이크 램프스위치(26)의 출력에 의한 안티스키드 브레이크 시스템의 제어작동종료를 결정하는 제어종료판정회로(33)를 포함한다.

또 제2마이크로컴퓨터에 의한 안티스키드 브레이크 콘트롤러(controller) (30)에는 전면좌측바퀴속도센서(21)의 출력과 차량속도 추정회로(31)의 출력에 의한 감속도와 슬립비(slip ratio)를 산출하는 슬립비/감속도산출회로(slip ratio/deceleration calculating cicnit) (34)와, 전면우측바퀴속도센서(22)의 출력과 차량속도 추정회로(31)의 출력에 의한 슬립비와 감속도를 산출하는 제2슬립비/감속도산출회로(35)와, 바퀴속도선택회로(32)의 출력과 차량속도 추정회로(31)의 출력에 의한 슬립비와 감속도를 산출하는 제3슬립비/감속도산출회로(36)를 포함한다.

또, 그 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)에는 제1슬립비/감속도산출회로(34)의 제어종료판정회로(33)의 출력에 의해 전면좌측바퀴에 가하여진 브레이크 효과도를 측정하여 전면좌측바퀴의 제어신호(제1브레이크작동신호)를 발생하는 전면좌측바퀴제어회로(37)와, 제2슬립비/감속도산출회로(35)의 출력과 제어종료판정회로(33)의 출력에 의해 전면우측바퀴에 가하여진 제동효과도를 측정하여 그 전면우측바퀴의 제2제어신호(제2제동작동신호)를 발생하는 전면우측바퀴 제어신호(38)와, 제3슬립비/감속도산출회로(36)와 제어종료판정회로(33)의 출력에 의해 후면바퀴에 가하여진 제동효과도를 측정하여 그 선택후면바퀴의 제3제어신호(제3제동작동신호)를 발생하는 후면바퀴 제어회로(39)를 포함한다.

안티-스키드 브레이크 콘트롤러(30)에 조합된 차량속도 추정회로(31)에 의해 발생한 유사차량속도신호는 파워스티어링 제어장치에 주로 구성된 파워스티어링 콘트롤러(20)의 마이크로컴퓨터(4A)에 차량속도정보로서 주어진다.

전면좌측바퀴제어회로(37)의 출력신호제어에 의해 그 전면좌측바퀴와 결합하여 구성한 브레이크의 유압(hydraulic pressure)을 조정하는데 적합한 전면좌측바퀴 솔레노이드 브레이크밸브(41)가 그 전면좌측바퀴제어회로(37)의 출력단자에 접속되어 있다.

또, 전면우측바퀴 솔레노이드 브레이크밸브(42)는 전면우측바퀴제어회로(38)의 출력신호에 의해 전면우측바퀴제어회로(38)의 출력신호에 의해 전면우측바퀴의 브레이크의 유압을 조정하도록 구성되어 있다.

또, 후면바퀴 솔레노이드 브레이크밸브(43)는 후면바퀴 제어회로(39)의 출력신호에 의해 유압을 조정하기 위하여 후면바퀴 브레이크와 결합하여 구성되어 있다.

이와 같은 관점에서, 종래의 공지된 파워스티어링 제어장치와 관련하여 위에서 설명한 페일세이프 릴레이(fail-safe relay)(6)는 안티스키드 브레이크 시스템과 결합하여 구성할 수 있다.

즉, 한쌍의 페일세이프 릴레이는 각각, 교대로 파워스티어링제어와 안티스키드 브레이크제어에 쓰이는 콘트롤러(10)(30)를 결합시켜 구성하거나 단일의 페일세이프 릴레이를 파워스티어링 콘트롤러(20)와 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)에 공통으로 구성시켜 두 콘트롤러(20)(30)에 의해 결정되는 바와 같이 페일세이프 릴레이의 작동조건이 서로 일치할때 그 페일세이프 릴레이는 전기작동을 한다.

그 다음으로, 실시예 1에 의한 파워스티어링 제어장치의 작동에 대하여 설명한다.

그 모터차량이 출발할때 파워스티어링 콘트롤러(20)의 마이크로컴퓨터(4A)는 그 파워스티어링 제어장치가 정상적으로 작동하는가의 여부에 대하여 위에서 설명한 각종 센서의 출력신호에 의해 결정을 한다.

그 파워스티어링 제어장치가 정상상태에 있을때 제1마이크로컴퓨터(4A)는 페일세이프 릴레이 작동신호를 출력하여 그 페일세이프 릴레이(6)를 작동한다.

그 결과 전력은 배터리(7)에서 모터구동회로(8)과 클러치구동회로(10) 등에 공급된다. 동일하게, 제2마이크로컴퓨터에 의한 그 콘트롤러(30)는 그 모터차량이 출발할때 그 관련된 센서출력에 의해 안티스키드 브레이크 시스템을 첵크한다.

안티스키드 브레이크 시스템이 비정상이 아닐때, 그 안티-스키드 브레이크 콘트롤러(30)는 그 결합한 페일세이프 릴레이(도시생략)를 작동시켜 전력이 배터리(7)에서 그 솔레노이드 밸브(41~43) 각각과 결합하여 구성된 유압유닛(hydranlicunits)과 밸브구동회로(도시생략)에 공급하도록 하는 페일-세이프 릴레이 작동신호를 발생한다.

마이크로컴퓨터(4A)는 클러치구동회로(10)로 클러치 작동명령신호를 주어지게 하여 그 클러치구동신호(10)는 그 클러치작동 명령신호에 응답하여 전자클러치(11)에 펄스폭 변조를 한 구동신호를 공급한다.

클러치전류는 비정상 검출목적에서 클러치구동회로(10)에 클러치전류를 귀환시킨다(feed back).

그 차량내 긴급제동을 가할 필요성이 없는, 즉 바퀴고정현상이 발생하지 않는 차량이 통상적으로 주행상태에 있을때, 그 마이크로컴퓨터(4A)는 토크센서(1)의 출력에서 그 인터페이스(3)를 통하여 스티어링 토크정보를 페칭(fetching)함과 동시에, 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)의 일부를 구성하는 차량속도 추정회로(31)에서 유사차량속도정보를 페칭한다.

이 유사차량속도정보는 그 차량속도센서(21∼24)의 출력신호에 의해 결정된다.

마이크로컴퓨터(4A)는 스티어링 토크정보에 의한 DC모터(9)의 구동방향(즉, 회전방향)을 결정함과 동시에 스티어링 토크정보와 유사차량속도정보에 의한 DC모터(9)의 구동토크를 결정함으로써, DC모터(9)의 구동방향명령 및 토크명령은 결정된 구동방향과 구동토크에 의해 발생된다.

이와 같이, 그 모터차량의 정상적인 주행상태에서, 그 차량속도 추정회로(31)에서 출력된 유사차량속도정보는 전면좌측바퀴속도센서(21), 전면우측바퀴속도센서(22), 후면좌측바퀴속도센서(23) 및 후면우측바퀴센서(24)에서 출력된 방향신호에 의해 직접 결정된다.

모터구동회로(8)는 DC모터(9)의 방향신호와 토크신호에 의한 구동신호를 발생한다.

반면에, 그 차량이 눈덮힌 도로 등 미끄러지기 쉬운 도로상에서 주행중에 긴급제동으로 인하여 돌발적으로 감속되거나 바퀴가 고정될 경우, 그 마이크로컴퓨터(4A)는 토크센서(1)의 출력에서 그 인터페이스(3)를 통하여 스티어링 토크정보를 페칭(fetching)함과 동시에 차량속도정보로서, 제2마이크로컴퓨터에 의한 콘트롤러(30)의 차량속도 추정회로(31)에서 출력되고 그 바퀴가 G-센서(25)의 출력신호로 고정되기 바로전에 발생한 바퀴속도센서(21∼24)의 출력신호에서 그 차량속도 추정회로(31)에 의해 결정되는 유사 바퀴속도신호를 페칭하여, 여기서 그 마이크로컴퓨터(4A)가 스티어링 토크정보에 의한 DC모터(9)의 구동방향을 결정함과 동시에 그 스티어링 토크정보와 차량속도정보에 의한 DC모터(9)의 구동토크를 결정하여 구동방향과 구동토크에 의한 DC모터(9)의 방향신호와 토크신호를 발생한다.

그 모터구동회로(8)는 마이크로컴퓨터(4A)에서 공급받은 토크신호와 방향신호에 의한 구동신호를 발생하여 그 구동신호를 DC모터(9)에 공급한다.

위에서 설명한 바와 같이, 그 바퀴가 고정될때 그 차량은 긴급제동으로 인하여 돌발적으로 감속됨을 나타내며 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)는 발생한 유사차량속도를 현저하게 감소시킨다.

반면에 그 모터차량의 감속이 저하될때 모터차량이 브레이크 페달의 점진적인 감압(depression)과 함께 정지됨을 나타내어 추정차량속도는 서서히 그리고 점진적으로 감소한다. 이와 같이하여, 그 파워스티어링 제어장치에 의해 알맞게 어시스팅을 한 적당한 스티어링 조작이 일정하게 실현되어 그 도로상태와 일치됨으로써 눈덮힌 도로 등 미끄러지기 쉬운 도로상에서 주행할때 가하여진 긴급제동으로 인하여 그 바퀴가 고정될 때에도 그 모터차량에 대한 안전성은 확실히 보장받을 수 있다.

안티스키드 브레이크 시스템의 마이크로컴퓨터에 의한 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)는 종래의 안티스키드 브레이크 시스템에서와 동일한 기능으로 작동한다. 더 자세하게 말하면, 차량속도 추정회로(31)는 바퀴속도센서(21∼24)와 G-센서(25)의 출력을 페칭하여(fetching), 슬립비/감속도산출회로(34∼36)에 공급되는 유사차량속도신호를 발생함과 동시에 그 바퀴속도선택회로(32)는 후면바퀴속도센서(23,24)의 출력을 페칭하여 낮은 바퀴속도를 나타내는 센서출력을 선택한다. 그 다음 그 선택한 바퀴속도센서신호는 제3슬립비/감속도산출회로(36)에 공급한다.

제1슬립비/감속도산출회로(34), 제2슬립비/감속도산출회로(35) 및 제3슬립비/감속도산출회로(36)는 각각의 바퀴의 슬립비와 감속도를 산출하여 그 결과를 이와 관련된 제어회로(37,38,39)에 각각 공급한다.

제어종료판정회로(33)는 안티스키드 브레이크 시스템의 제어조작이 완료되는지의 내부에 대하여 차량속도 추정회로(31)와 브레이크 램프스위치(26)의 출력에 의해 결정을 한다.

그 안티스키드 브레이크 시스템의 제어조작이 종료될때, 즉 바퀴속도센서(21~24)의 출력레벨에 상당한 유사차량속도신호가 차량속도 추정회로(31)에 출력될때와, 브레이크 램프스위치(26)의 출력이 예로서 제동을 가하지 않은 상태를 나타내는 "0"일때, 안티스키드 브레이크 시스템의 작동완료를 나타내는 결정신호를 바퀴제어회로(37,38,39) 각각에 출력한다.

반면에, 안티스키드 브레이크 시스템의 제어작동이 완료되지 않으면 바퀴 고정발생 바로전에 G-센서(25)의 출력에 의한 바퀴속도센서(21∼24)의 출력레벨에서 바퀴속도 추정회로(31)에 의해 결정된 유사차량속도신호가 제어종료판정회로(23)에 입력된다.

이 경우, 브레이크 램프스위치(26)의 출력이 제동을 가함을 나타내는 "1"일때 제어종료판정회로(33)는 전면좌측바퀴제어회로(37), 전면우측바퀴제어회로(38) 및 후면바퀴제어회로(39) 각각에 출력되어 결정신호는 안티스키드 브레이크 시스템의 제어조작이 완료되지 않음을 나타낸다.

이와 같이 안티스키드 브레이크 시스템이 제어조작을 하지 않을때 그 전면좌측바퀴제어회로(37)와 전면우측바퀴제어회로(38)는 그 결합전 솔레노이드 밸브(41)(42)의 작동을 못하게 하여 그 유압을 증가시킨다. 그 결과 제동력은 브레이크 페달의 감압정도에 따라 전면좌우측바퀴에 가하여진다. 동일하게, 그 후면바퀴제어회로(39)는 안티스키드 브레이크 시스템의 제어작동완료를 나타내는 신호에 응답하여 그 결합된 솔레노이드 밸브(43)의 작동을 못하게 함으로써 그 유압을 증가시킨다. 그 결과 제동력은 그 브레이크 페달의 감압정도에 따라 바퀴속도선택회로(32)에 의해 선택된 낮은 회전속도의 후면바퀴에 가하여진다.

반면에, 안티스키드 브레이크 시스템의 제어조작이 완료하지 않을때 전면좌우측바퀴제어회로(37)(38)는 각 솔레노이드 밸브(41, 42)를 작동하여 유압을 저하시킴으로써 제동력은 그 전면좌우측바퀴가 고정되지 않는 범위로 그 전면좌우측바퀴에 가하여진다.

이와 동일하게, 후면바퀴제어회로(39)는 그 결합된 솔레노이드 밸브(43)의 동작을 못하게 하여 그 유압을 저하시켜 고정됨이 없이 낮은 회전속도의 후면바퀴에 제동력이 가하여진다.

위에서 설명한 바와 같이, 이 실시예에 의한 파워스티어링 제어장치에서 안티스키드 브레이크 시스템의 마이크로컴퓨터에 의한 콘트롤러(30)에 의해 발생한 유사차량속도신호는 그 차량속도정보로서 페칭되며, 여기서 구동방향과 구동토크는 페칭한 차량속도정보와 토크센서(1)에서 주어진 스티어링 정보에 의해 결정된다.

기존의 도로상태 일치하는 정확한 스티어링력을 보장받을수 있는 알맞은 어시스트력과, 눈덮힌 도로등의 미끄러운 도로상에서 주행할때가 가하여진 긴급제동으로 인하여 바퀴가 고정될때에도 모터차량의 안전성을 항상 얻을 수 있다.

실시예 2

제2도는 이 발명의 실시예 2에 의한 파워스티어링 제어장치의 구성을 나타낸 블록도이다. 제2도는 눈덮힌 도로 등의 미끄러운 도로상에서 주행중에 긴급제동을 가함으로써 바퀴고정현상이 발생할때, 즉 안티스키드 브레이크 시스템이 작동할때 그 파워스티어링 제어장치의 어시스트 특성(구동토크 특성과 구동방향 특성)을 변경시키는 기능에서 실시예 1과 다르다.

제2도에서, 제1도에 나타낸것과 동일한 부분은 부호를 나타내어 그 설명을 생략한다.

실시예 2의 파워스티어링 제어장치에 의해, 그 차량속도 추정회로(31)의 출력에 입력을 접속시켜 그 차량속도 추정회로(31)의 출력에 의한 도로면 마찰계수 μ를 추정하는 도로면 마찰계수 추정회로(44)와, 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)내에 조합된 제어회로(37∼39)에서 제어신호로서 제동작동신호가 추력되는지의 여부를 결정하는 제동작동 또는 정회로(45)가 추가로 구성되어 있다.

도로면 마찰계수 추정회로(44)에 의해 측정된 도로면의 마찰계수 μ는 통상적으로 "O"(zero)∼"1"(one)의 범위의 값으로 한다. 여기서, 값 "0''은 브레이크 페달의 감압에도 불구하고 그 모터차량이 정지되지 않는 대단히 미끄러운 도로면을 나타내며, 그 마찰계수 값 "1"은 제동을 가할때 즉시 그 모터차량이 정지될 수 있는 미끄럽지 않은 도로면을 나타낸다.

그 도로면 마찰계수 추정회로(44)와 제동작동 판정회로(45)의 출력은 파워스티어링 콘트롤러(20)의 마이크로컴퓨터(4A)에 공급된다. 그 도로면 마찰계수 추정회로(44)와 제동작동 판정회로(45)는 각각의 구성성분으로 구성되어도 그 기능은 실시예 2의 변형으로서 마이크로컴퓨터(4A)에 의해 실현시킬 수 있다.

다음에 이 실시예의 파워스티어링 제어장치의 작동을 설명한다.

그 모터차량을 출발할때 그 파워스티어링 콘트롤러(20)의 마이크로컴퓨터(4A)는 그 파워스티어링 제어장치가 정상적으로 작동되는지에 대하여 실시예 1과 관련하여 앞서 설명한 각종의 센서의 출력신호에 의해 결정을 한다.

그 파워스티어링 제어장치가 정상상태에 있을때, 마이크로컴퓨터(4A)는 페일세이프 릴레이 작동신호를 발생하여 페일세이프 릴레이(6)를 작동시킨다. 그 결과 전력이 배터리(7)로부터 모터구동회로(8)와 클러치구동회로(10)에 공급된다.

동일하게, 마이크로컴퓨터에 의한 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)는 그 모터차량이 출발할때 그 관련된 센서출력에 의한 안티-스키드 브레이크 시스템을 첵크한다.

그 안티스키드 브레이크 시스템이 비정상이 아닐때 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)는 페일세이프 릴레이 작동신호를 발생하여 그 관련된 페일세이프 릴레이(도시생략)를 작동함으로써 전력이 배터리(7)에서 솔레노이드 밸브(41~43) 각각에 구성된 유압유닛(hydraulic units)과 밸브구동회로(도시생략)로 공급한다.

그 마이크로컴퓨터(4A)는 클러치작동 명령신호를 클러치구동회로(10)로 공급되며 그 클러치구동회로(10)는 그 명령신호에 대응하여 구동 PWM신호를 전자클러치(11)에 공급한다. 위에서 설명한 바와 같이, 비정상상태 검출을 위하여 클러치전류는 클러치구동회로(10)로 귀환시킨다.

긴급제동을 모터차량에 가할 필요가 없는, 속 안티스키드 브레이크제어를 할 필요가 없는 모터차량이 정상적인 주행상태에 있을때 그 마이크로컴퓨터(4A)는 토크센서(1)의 출력에서 인터페이스(3)를 통하여 스티어링 토크정보를 페칭(fetching)시킴과 동시에 차량속도정보로서 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)의 차량속도 추정회로(31)에서 유사차량속도정보를 페칭한다. 이 유사차량속도정보는 위에서 설명한 바와 같이 바퀴속도센서(21~24)의 출력신호에 의해 결정된다. 그 마이크로컴퓨터(4A)는 스티어링 토크정보에 의한 DC모터(9)의 구동방향(즉, 회전방향)을 결정함과 동시에 스티어링 토크정보와 유사차량속도정보에 의한 DC모터(9)의 구동토크를 결정한다.

이때에, 마이크로컴퓨터(4A)는 위에서 설명한 구동방향과 구동토크에 의해 그 콘트롤러(20)에 결합된 메모리(도시생략)에 사전에 기억된 제어기준맵(control reference map)에 기준을 설정시켜 기준치로서 도로면 마찰계수 μ"1''에 대응되는 구동방향과 구동토크를 판독하여 스티어링 어시스트량을 측정함으로써 그 어시스트량에 대응되고 DC모터(9)의 제어량으로 사용되는 방향신호와 토크신호를 발생한다.

이와 같이, 그 모터차량의 정상적인 작동에 있이서 그 차량속도 추정회로(31)에서 출력된 유사차량속도정보는 전면좌측바퀴속도센서(21), 전면우측바퀴속도센서(22), 후면좌측바퀴속도센서(23)와 후면우측바퀴속도센서(24)에서 출력된 검출신호에 의해 직접 결정된다.

그 모터구동회로(8)는 DC모터(9)를 구동하도록 하는 위에서 설명한 방향신호와 토크신호에 의해 구동신호를 발생한다.

반면에, 그 모터차량이 크게 감속되거나 바퀴가 눈덮힌 도로 등 미끄러운 도로상에서 주행중에 긴급제동으로 인하여 교정될 경우, 즉 안티스키드 브레이크 제어시스템이 작동중에 있을때 그 마이크로컴퓨터(4A)는 토크센서(1)의 출력에서 인터페이스(3)를 스티어링 토크정보를 페칭시킴과 동시에 그 차량속도정보로서, 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)의 차량속도 추정회로(31)에서 출력되고 바퀴가 고정되기 바로전에 발생한 바퀴속도센서(21∼24)의 출력신호와 C-센서(25)의 출력신호에 의한 그 회로(31)에 의해 결정되는 유사차량속도신호를 페칭하며, 여기서 그 마이크로컴퓨터(4A)는 스티어링 토크정보에 의한 DC모터(9)의 구동방향을 결정함과 동시에, 스티어링 토크정보와 차량속도정보에 의한 DC모터(9)의 구동토크를 결정한다.

또, 그 마이크로컴퓨터(4A)는 도로면 마찰계수 추정회로(44)에서 출력된 마찰계수 μ의 추정치에 의해 제어기준맵에서 판독된 기준치를 상승함으로써 파워스티어링 콘트롤러(20)의 어시스트 특성을 보정 또는 변화시켜 DC모터(9)의 어시스트량을 결정하여 그 어시스트량에 대응되는 방향신호와 토크신호를 발생한다.

그 모터구동회로(8)는 그 마이크로컴퓨터(4A)에서 공급된 방향신호와 토크신호에 의한 구동신호를 발생하여, 그 구동신호는 DC모터(9)에 공급된다.

제2도는 도로면 마찰계수 μ를 변수로 사용하여 DC모터(9)에 공급되는 모터전류와 구동토크간의 관계를 나타낸 그라프이다.

제2도에서, 마찰계수 μ의 값 "1"에 해당되는 구동토크 특성곡선은 기준구동토크 특성을 나타낼때 그 구동토크 특성곡선의 경사는 마찰계수 μ가 더 적어질때 더 완만해진다. 즉, 도로면이 더 미끄러지기 쉬울때 그 경사가 더 완만하다. 반면에, 그 마찰계수 μ가 증가할때, 즉 도로면이 덜 미끄러지기 쉬울때 그 구동토크 특성의 경사는 더 가파르게 된다.

이와 같이, 마이크로컴퓨터(4A)는 도로면 마찰계수 추정회로(44)에서 공급된 도로면 마찰계수의 추정치에 의해 제어기준맵에서 출력된 기준치를 상승시켜 구동토크 특성곡선의 경사, 따라서 도로가 미끄러지기 쉬운 어시스트량을 감소시킴과 동시에 그 토크특성곡선의 경사, 따라서 도로가 덜 미끄러울때의 어시스트 특성을 증가시킨다.

제4도는 마이크로컴퓨터(4A)에 의해 실행되는 어시스트량 결정루틴을 설명한 흐름도이다.

제4에 대하여 설명하면, 스텝 S1에서 구동방향과 구동토크는 토크센서(1)에서 페칭된 스티어링 토크정보와 안티스키드 브레이크 콘트롤러(30)에서 페칭된 유사차량속도신호에 의해 결정되며 그 다음 스텝 S2로 진행되어, 여기서 안티스키드 브레이크 시스템이 작동하는지의 여부에 대해서는 브레이크작동 또는 회로(45)의 출력신호에 의해 판정된다.

스텝 S2의 판정이 부정(NO)일때 모터차량의 정상적인 주행상태를 나타내며, 여기서는 긴급제동을 가함으로써 그 모터차량을 정지할 필요가 없다.

마이크로컴퓨터(4A)는 그 파워스티어링 어시스트 콘트롤러(power steering assist controller)(20)에 결합된 메모리(도시생략)에 사전에 기억시킨 제어기준맵(mpa)을 참조하여 도로면 마찰계수 μ의 값 "1"에 대응되는 구동방향과 구동토크를 기준치로서 판독하여 스텝 S4에서 DC모터(9)의 대응되는 어시스트(assist)량을 결정한다.

반면에 스텝 S2에서 안티스키드 브레이크 시스템이 작동되는 것을 판정할때 모터차량의 바퀴가 눈덮힌 도로 등의 미끄러운 도로면상에서 긴급제동을 가함으로써 고정되는 것을 나타내며, 그 마이크로컴퓨터(4A)는 스텝 S5에서 도로면 마찰계수 추정회로(44)에서 출력된 도로면 마찰계수 μ의 추정치를 페칭하며, 그 다음 스텝 S6으로 진행되어 그 제어기준맵(map)을 참조하여 기준치를 판독하고 스탭 S5에서 페칭된 추정 마찰계수치와 상승함으로써 그 어시스트 특성, 따라서 어시스트량을 보정한다.

더 구체적으로 말하면, 그 어시스트 특성중 하나인 구동토크 특성이 보정 또는 변화된 것으로 하면, 그 도로면 마찰계수 "1"의 값에 상당하는 기준 구동토크 특성을 도로면 마찰계수 추정회로(44)에서 출력된 마찰계수 μ의 추정치와 상승함으로써 그 구동토크 특성은 제어되어 그 특성곡선의 경사는 마찰계수 μ가 더 적어지거나 또는 도로면이 더 미끄러지기 쉬울때 더 완만해짐과 동시에 그 특성곡선경사는 그 마찰계수가 더 커지거나 또는 도로면이 덜 미끄러지기 쉬울때 더 가파르게 된다(제2도 참조).

그 안티스키드 브레이크 시스템의 콘트롤러(30)는 종래의 안티스키드 브레이크 콘트롤러와 같은 기능으로 작동한다.

그 콘트롤러(30)의 작동은 실시예 1에서 구체적으로 설명되었기 때문에 더 구체적인 설명은 생략한다.

위의 설명에서 명백한 바와 같이, 그 바퀴가 고정될때 긴급제동이 가하여짐으로 인하여(즉, 안티스키드 브레이크 시스템이 작동중에 있을때 모터차량이 크게 감소되는 것을 나타내며), 마이크로컴퓨터(4A)가 그 도로상태에 따라 파워스티어링의 어시스트량을 감소시킴으로써 스티어링 바퀴의 조작 또는 취급을 더 어렵게한다. 따라서 스티어링작동의 안전성을 보장받는다.

이 발명의 다수의 특징과 효과는 구체적 설명에서 명백하며, 특허청구 범위에 의해 이 발명의 범위내에 있는 이 시스템의 특징과 효과를 커버한다.

또, 통상의 기술자에 의해 여러가지로 변경시킬 수 있으므로 위에서 설명한 구조와 작용에 이 발명이 한정되어 있는 것은 아니다.

예로서, 실시예 1의 변형으로 DC모터(9)의 구동토크만을 거의 동일한 효과를 그 구동방향의 결정이 분리되는 차량속도정보와 스티어링 정보에 의해 결정할 수 있다.

더 나아가서, 안티스키드 브레이크 시스템이 작동중에 있을때, 즉 제동작동신호가 발생될때 구동토크 특성과 구동방향 특성을 포함하는 스티어링 어시스트 특성을 도로면의 마찰계수 μ에 따라 변경된다는 것을 실시예 2에서 설명한바 있으나, 어시스트 특성은 그 브레이크 작동신호가 발생될때 도로면 마찰계수 μ와 관계없이 정보 또는 변경할 수 있다.

또, 그 어시스트 특성이 구동토크 특성과 구동방향 특성을 포함하는 것으로 설명한 바 있으나 그 어시스트 특성은 구동토크 특성만을 포함할 수 있다.

실시예 1에서 각각 도로면의 상태가 다른 다수의 제어기준맵은 단일제어기준맵 대신 제작할 수 있어 그 모터차량이 현재 주행중에 있는 도로상태에 대응되는 제어기준맵을 참조하여 그 어시스트 특성을 결정할 수 있다.

더욱이, 위에서 설명한 구조와 다른 안티스키드 브레이크 시스템은 동일한 효과를 동일하게 사용할 수 있다.

그 밖에, 유사차량속도신호 대신, 종래의 차량속도센서의 출력신호를 그 파워스티어링 제어장치에 사용할 수 있다.

이 경우, 파워스티어링 제어장치는 안티스키드 브레이크 시스템으로 장치되지 않는 모터차량에서도 작동할 수 있다.

따라서, 이 발명의 범위내에서 여러가지로 적합한 변형을 할 수 있음을 알 수 있다.

Claims (13)

1. 모터차량(motor vehicle)의 운전자에 의해 스티어링 바퀴(steering wheed)을 작동할때 발생하는 스티어링 바퀴의 스티어링 토크를 나타내는 스티어링 토크정보와 추정차량속도를 나타내는 유사차량속도정보에 의한 스티어링 어시스트 모터(steering assist motor)의 구동토크를 결정하여 그 구동토크에 의한 그 스티어링 어시스트 모터의 구동신호를 발생하는 제1제어수단(first control means)과, 그 모터차량의 바퀴의 회전속도를 나타내는 바퀴회전속도정보와 가속도/감속도를 나타내는 모터차량의 가속도/감속도정보에 의해 산출되는 그 모터차량의 추정속도를 나타낸 유사차량속도정보를 발생시켜 그 유사차량속도신호, 가속도/감속도정보 및 브레이크적용 정보에 의한 모터차량의 바퀴의 제동작동신호를 발생하는 제2제어수단(second control means)를 구성하는 모터차량의 파워스티어링 제어장치(power steering control apparatus).
2. 제1항에 있어서, 제1제어수단은 그 스티어링 바퀴가 스티어링될때 발생된 스티어링 토크정보와 유사차량속도정보에 의해 스티어링 어시스트 모터의 구동토크에 의한 스티어링 어시스트 모터의 구동신호를 발생함을 특징으로 하는 상기 파워스티어링 제어장치.
3. 제1항에 있어서, 제2제어수단은 모터차량의 안티스키드 브레이크 시스템(anti-skid brake system)의 일부를 구성함을 특성으로 하는 상기 파워스티어링 제어장치.
4. 제2항에 있어서, 그 안티스키드 브레이크 시스템에는 그 회전속도를 각각 검출하는 모터차량의 바퀴와 함께 구성된 회전속도센서의 출력에 의해 유사차량속도정보를 발생하는 차량속도 추정회로와, 그 모터차량의 감속도/가속도를 검출하는 감속도/가속도센서의 출력신호를 포함함을 특징으로 하는 위 파워스티어링 제어창치.
5. 제4항에 있어서, 제1제어수단은 모터차량의 바퀴의 고정상태 또는 즉시 고정가능한 상태를 나타내는 유사차량속도정보에 응답하여 구동토크를 감소시킴을 특징으로 하는 위 파워스티어링 제어장치.
6. 제1항에 있어서, 그 브레이크 적용신호는 모터차량의 스톱램프 스위치(stap lamp switch)에서 발생됨을 특징으로 하는 위 파워스티어링 제어장치.
7. 스티어링바퀴가 스티어링을 할때 발생되고 모터차량의 운전자에 의해 스티어링 바퀴에 주는 스티어링트크를 나타내는 스티어링 토크정보와, 차량속도정보에 의해 스티어링 어시스트 모터의 구동토크를 결정하여 그 구동토크에 의한 스티어링 어시스트 모터의 구동신호를 발생하는 제1제어수단과. 바퀴회전속도정보와 브레이크 적용효과 검출정보에 의한 모터차량의 바퀴의 제동작동신호를 발생하는 제2제어수단을 구성시켜 제1제어수단의 스티어링 제어특성은 제2제어수단으로부터 출력된 제동작동 적용신호에 응답하여 그 스티어링 어시스트 모터를 제어하도록 변환시킴을 특징으로 하는 모터차량의 파워스티어링 제어장치.
8. 제7항에 있어서, 제1제어수단은 스티어링 바퀴가 스티어링을 할때 발생하는 스티어링 토크정보와 차량속도정보에 의한 스티어링 어시스트 모터의 구동토크와 구동방향을 결정하여 그 구동방향과 구동토크에 의한 스티어링 어시스트 모터의 구동신호를 발생함을 특징으로 하는 위 파워스티어링 제어장치.
9. 제1항에 있어서, 바퀴회전속도정보에 의한 도로면의 마찰계수를 추정하는 도로면 마찰계수 추정수단을 더 구성하며, 제1제어수단의 스티어링 제어특성은 그 도로면 마찰계수 추정수단에 의해 추정된 도로면의 마찰계수에 따라 변화됨을 특징으로 하는 위 파워스티어링 제저장치.
10. 제9항에 있어서, 제2제어수단은 모터차량의 안티스키드 브레이크 시스템의 일부를 구성함을 특징으로 하는 위 파워스티어링 제어장치.
11. 제9항에 있어서, 그 안티스키드 브레이크 시스템은 그 회전속도를 각각 검출하는 모터차량의 바퀴와 함께 구성된 회전속도센서의 출력에 의한 유사차량속도정보신호를 발생하는 차량속도 추정회로와, 그 모터 차량의 감속도/가속도를 검출하는 감속도/가속도센서의 출력신호를 포함함을 특징으로 하는 위 파워스티어링 제어장치.
12. 제9항에 있어서, 그 스티어링 제어특성은 스트어링 어시스트 모터의 구동토크의 모터전류 사이의 관계에 의해 각각 나타냄을 특징으로 하는 위 파워스티어링 제어장치.
13. 제9항에 있어서, 소정의 도로면 마찰계수를 변수로 사용하여 그 스티어링 어시스트 모터의 구동토크와 모터전류 사이의 관계를 나타낸 다수의 스티어링 제어특성을 기억하는 수단과, 그 기억수단을 참조하여 도로면 마찰계수 추정수단에 의해 추정된 도로면 마찰계수에 따라 스티어링 제어특성을 변화시키는 수단을 더 구성함을 특징으로 하는 위 파워스티어링 제어장치.