KR100589100B1

KR100589100B1 - 자동차용 조향 장치 및 조향비 제어 방법

Info

Publication number: KR100589100B1
Application number: KR1020050045338A
Authority: KR
Inventors: 히또시 오노
Original assignee: 닛산 지도우샤 가부시키가이샤
Priority date: 2004-05-31
Filing date: 2005-05-30
Publication date: 2006-06-14
Also published as: KR20060046248A; JP2005335645A; DE102005024125B4; CN100393567C; CN1721251A; DE102005024125A1; US20050263339A1; US7596440B2; JP4483410B2

Abstract

자동차용 조향 장치에는 차량의 차륜 각도와 조향륜 각도 사이의 조향비를 변경하는 전기 구동부와, 전기 구동부의 온도를 검출하는 온도 센서와, 차량의 작동 상태에 따라 조향 이득 및 조향 응답 속도를 포함하는 조향비의 특징을 설정하고 전기 구동부의 온도가 제1 온도 경계값을 초과할 때 조향 응답 속도가 전기 구동부 온도의 증가에 따라 기준 조향 응답 속도 수준에 가깝게 되도록 조향 응답 속도를 조절하는 조향비 특징 설정 블록 및 조향비 특징에 따라 조향비를 변경하도록 전기 구동부를 구동하는 구동 블록을 포함하는 제어부를 포함한다.

조향 장치, 전기 구동부, 기준 조향 응답 속도, 조향비 특징 설정 블록, 구동 블록

Description

자동차용 조향 장치 및 조향비 제어 방법{STEERING APPARATUS AND STEERING RATIO CONTROL METHOD FOR AUTOMOTIVE VEHICLE}

도1은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 차량 조향 장치의 블록 다이어그램.

도2는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 조향 장치에 의해 실행되는 모터 과열 방지 제어를 도시한 흐름도.

도3은 본 발명의 예시적 실시예에 따른 차량 요율 및 조향 이득 사이의 관계를 도시한 차량 특징 제어 맵.

도4는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 차량 요율 및 조향 응답 속도 사이의 관계를 도시한 차량 특징 제어 맵.

도5는 본 발명의 예시적 실시예에 따른 모터 과열 방지 효과를 도시한 다이어그램.

도6은 종래 기술에 따른 모터 과열 효과를 도시한 다이어그램.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 조향륜

2: 조향 축

3: 가변 조향비 기구

4: 피니언 축

5: 조향 기어

6: 타이 로드

7: 너클 아암

8: 차륜

9: 전기 모터

13: 제어부

본 발명은 자동차의 조향비(조향륜 각도와 차륜 각도 사이의 각도비)를 변경하기 위해 전기 모터와 같은 전기 구동부를 갖는 자동차용 조향 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 자동차를 위한 조향비 제어 방법에 관한 것이다.

일본 특허 공개 공보 제2003-182622호에서는 조향비 특징에 따라 자동차의 조향비를 변경하기 위해 전지 모터가 설치된 자동차를 위한 조향 장치를 제시하고 있다. 예컨대, 조향륜이 조향 잠금 위치에 유지되거나 반복해서 이 위치로 회전될 때 전기 모터가 큰 전류를 받음으로써 과열될 가능성이 있다. 이런 모터 과열을 방지하기 위해, 상기 조향 장치는 도6에 도시된 바와 같이 조향 이득이 그 기준 수준(Rc)[조향 이득(R)이 어떤 조향비 제어도 없는 상태 하에 있는 수준]에 가까워지는 방식으로 모터의 온도 증가에 반응하여 조향비 특징의 조향 이득(R)을 조절한다.

그러나, 상기 조향 장치에서 조향 이득(R)은 기본적으로 중간 차속 범위에서 기준 수준(Rc)에 가까운 값을 취함으로써, 모터가 과열 방지 온도 경계값(Tth)을 초과하더라도 조향 이득(R)의 조절량은 작다. 이로 인해 모터에 대한 과열 방지 효과는 결국 적게 된다.

따라서, 본 발명의 목적은 예컨대 전기 모터와 같은 전기 구동부가 차량의 작동 상태에 관계없이 과열을 방지할 수 있는 자동차용 조향 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 자동차를 위한 조향비 제어 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 제1 태양에 따르면, 차량의 차륜 각도와 조향륜 각도 사이의 조향비를 변경하는 전기 구동부와, 전기 구동부의 온도를 검출하는 온도 센서와, 차량의 작동 상태에 따라 조향 이득 및 조향 응답 속도를 포함하는 조향비의 특징을 설정하고 전기 구동부의 온도가 제1 온도 경계값을 초과할 때 조향 응답 속도가 전기 구동부 온도의 증가에 따라 기준 조향 응답 속도 수준에 가깝게 되도록 조향 응답 속도를 조절하는 조향비 특징 설정 블록 및 조향비 특징에 따라 조향비를 변경하도록 전기 구동부를 구동하는 구동 블록을 포함하는 제어부를 포함하는 자동차용 조향 장치가 마련된다.

본 발명의 제2 태양에 따르면, 차량의 차륜 각도와 조향륜 각도 사이의 조향비를 변경할 수 있는 전기 구동부와, 차량의 주행 속도를 검출하기 위한 수단과, 전기 구동부의 온도를 검출하기 위한 수단과, 차량의 주행 속도에 따라 조향 이득 및 조향 응답 속도를 포함하는 조향비 특징을 설정하기 위한 수단과, 전기 구동부의 온도가 소정 온도 경계값을 초과했는지 여부를 판단하기 위한 수단과, 전기 구동부의 온도가 소정 온도 경계값을 초과했을 때 정상 제어 수준으로부터 과열 방지 제어 수준으로 조향 응답 속도를 변경하기 위한 수단과, 전기 구동부가 조향비 특징에 따라 조향비를 변경하도록 전기 구동부에 구동 신호를 생성하기 위한 수단을 포함하는 자동차용 조향 장치가 마련된다.

본 발명의 제3 태양에 따르면, 차량의 차륜 각도와 조향륜 각도 사이의 조향비를 변경할 수 있는 전기 구동부를 갖는 차량을 포함하는, 자동차를 위한 조향비 제어 방법에 있어서, 차량의 주행 속도를 검출하는 단계와, 전기 구동부의 온도를 검출하는 단계와, 차량의 주행 속도에 따라 조향 이득 및 조향 응답 속도를 포함하는 조향비 특징을 설정하는 단계와, 전기 구동부의 온도가 소정 온도 경계값을 초과했는지 여부를 판단하는 단계와, 전기 구동부의 온도가 소정 온도 경계값을 초과했을 때 정상 제어 수준으로부터 과열 방지 제어 수준으로 조향 응답 속도를 변경하는 단계와, 전기 구동부가 조향비 특징에 따라 조향비를 변경하도록 전기 구동부에 구동 신호를 생성하는 단계를 포함하는 조향비 제어 방법이 마련된다.

본 발명의 다른 목적 및 특징은 다음의 설명으로부터 이해될 수 있다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 대해 설명하기로 한다.

도1을 참조하면, 본 발명의 예시적인 실시예에 따르면, 운전자의 조향 작업 에 따라 자동차의 차륜(8)을 제어하기 위한 조향 장치는 운전자 조작 조향륜(1)과, 조향 축(2)과, 가변 조향비 기구(3)와, 피니언 축(4)과, 조향 기어(5)와, 타이 로드(6)와, 너클 아암(7)과, 제어부(13)와, 경보부(14)를 포함한다. 비록 차량은 네 개의 차륜(8)을 갖지만 도1에는 전륜(8)만이 도시되어 있다.

조향륜(1)은 조향 축(2)을 거쳐 가변 조향비 기구(3)의 입력측에 연결되는 반면, 차륜(8)은 피니언 축(4), 조향 기어(5), 타이 로드(6) 및 너클 아암(7)을 거쳐 가변 조향비 기구(3)의 출력측에 연결된다.

가변 조향비 기구(3)는 조향륜(1)의 조향각(θs)(이하, "조향륜 각도")에 대한 차륜(8)의 조향각(δm)(이하, "차륜 각도")의 비로 정의되는 차량의 조향비를 변경하기 위해 제어부(13)의 제어를 받으며 작동되는 전기 구동부로서 전기 모터(9)를 갖는다. 전기 모터(9)의 회전 각도 및 회전 방향은 회전자 판독기에 의해 점검된다.

조향비의 변경 방법은 특별히 제한되지 않으며 조향비는 공지된 방법에 의해 변경될 수 있다. 예컨대, 가변 조향비 기구(3)는 일본 특허 공개 공보 제11-99956호에 개시된 바와 같이, 조향비가 전기 모터(9)의 회전 동력 하에서 가변 조향비 기구(3)의 입력축 중심의 변위에 응답하여 소정 범위(R0 내지 R2) 내에서 변경되도록 입력축과 출력축 사이의 편심을 변경하고 이로써 입력축과 출력축 사이의 상대적 회전 각도차를 생성하도록 하기 위해 입력축 중심이 소정 범위(A0에서 A2까지) 내에서 변위 가능하게 조향륜(1)에 연결된 입력축 및 차륜(8)에 연결된 출력축을 갖는다.

도1에 도시된 바와 같이, 차량에는 전기 모터(9)의 온도(Tm)(이하, 모터 온도)를 검출하기 위해 전기 모터(9)에 장착되는 모터 온도 센서(10)와, 조향륜 각도(θs)를 검출하기 위해 조향 축(2)에 장착되는 조향륜 각도 센서(11)와, 네 개의 차륜(8) 중 어느 하나의 차륜 속도에 기초하여 차량의 주행 속도(V)(이하, "차량 속도")를 검출하기 위한 차속 센서(12)가 추가로 마련된다. 이들 센서(10 내지 12)가 제어부(13)에 연결됨으로써 제어부(13)는 모터 온도(Tm), 조향륜 각도(θs) 및 차속(V)에 대한 입력을 수신한다.

제어부(13)는 예컨대 마이크로컴퓨터 등으로 구성되며, 센서(10 내지 12)로부터의 검출 신호의 수신시, 차량의 [차속(V)과 같은] 작동 상태에 따라 두 인자, 즉 조향 이득(R) 및 조향 응답 속도(τ)의 함수로서 차량의 조향비 특징을 설정하도록 프로그램되며, 조향비 특징에 기초해서 목표 조향비(δm/θs)를 결정하고 뒤이어 전기 모터(9)가 목표 조향비를 달성하도록 제어 명령을 생성한다. 예컨대, 제어부(13)는 차량 작동 상태에 따라 각각의 특징 맵으로부터 조향 이득(R) 및 조향 응답 속도(τ)를 검색하기 위해 내부에 조향 이득 및 응답 속도 특징 맵들을 저장하기 위한 메모리를 가질 수 있거나, 차량 작동 상태에 따라 계산에 의해 조향 이득(R) 및 조향 응답 속도(τ)를 얻을 수 있다.

제어부(13)는 또한 조향비 제어 하에서 전기 모터(9)의 과열을 방지하기 위해 모터 온도(Tm)에 따라 모터 과열 방지 제어를 수행하도록 프로그램된다. 모터 과열 방지 제어 동안, 제어부(13)는 모터 온도(Tm)가 전기 모터(9)의 최대 작동 온도 한계(Tmax)를 초과할 때 운전자에게 경고를 발하도록 경보부(14)를 가동한다.

도2를 참조하면, 모터 과열 방지 제어는 본 실시예에서 다음의 프로그램 실행을 거쳐 수행된다.

우선, 단계(S1)에서 제어부(13)는 차속 센서(12)로부터 차속(V)을 판독한다.

다음으로, 단계(S2)에서 제어부(13)는 조향륜 각도 센서(11)로부터 조향륜 각도(θs)를 판독한다.

그 후, 단계(S3)에서 제어부(13)는 모터 온도 센서(10)로부터 모터 온도(Tm)를 판독한다.

단계(S4)에서 제어부(13)는 모터 온도(Tm)가 제1 온도 경계값(T1)을 초과하는지 여부를 판단한다. 단계(S4)에서 아니오이면, 프로그램 제어는 단계(S5)로 진행한다. 단계(S4)에서 예이면, 프로그램 제어는 단계(S7)로 진행한다.

제1 온도 경계값(T1)은 바람직하게는 전기 모터(9)의 작동 수명이 역효과를 받지 않을 때까지의 온도값으로 설정된다. 전기 모터(9)의 과열은 낮은 차속 범위에서의 계속적인 고정 조향으로 인해 발생하기 아주 쉽기 때문에, 바람직하게는 제1 온도 경계값(T1)은 차속(V)에 따라 감소한다.

단계(S5)에서, 제어부(13)는 차속(V)에 따라 각각의 정상 제어 수준(Rn, τn)으로 조향 이득(R)과 조향 응답 속도(τ)를 설정한다. 그 후, 프로그램 제어는 단계(S6)로 진행한다.

정상 제어를 위한 조향 이득(Rn)은 차량이 저속 범위에 있을 때 기준 이득 수준(Rc)보다 높아지고, 차량이 중속 범위에 있을 때 기준 이득 수준(Rc)에 가까워지고, 차량이 고속 범위에 있을 때 기준 이득 수준(Rc)보다 낮아진다. 정상 제어 를 위한 조향 응답 속도(τn)는 차속(V)이 감소함에 따라 기준 응답 수준(τc)보다 높아진다. 본 명세서에서 기준 이득 수준(Rc)과 기준 응답 수준(τc)은 각각 조향비 제어가 없는 상태에서 종래 수준의 조향 이득(R) 및 기준 응답 속도(τ)이다. 즉, 정상 제어를 위한 조향 이득 및 응답 인자(Rn, τn)는 모두 차량이 저속 범위에 있을 때 조향비를 증가시킴으로써 운전자의 조향 노력을 경감시키도록 높은 수준으로 설정되고, 차량이 고속 범위에 있을 때 조향비를 감소시킴으로써 과도하게 빠른 또는 즉각적인 차량 행동을 방지하도록 낮은 수준으로 설정된다. 이는 고정적인(정적인) 조향 상태에서의 회전 성능을 확보하고 고속 차량 주행 상태에서 차량 안정성을 개선할 수 있도록 한다. 이들 정상 제어 인자(Rn, τn)는 모터 온도(Tm)에 독립해서 일정하게 유지된다.

단계(S6)에서, 제어부(13)는 조향륜 각도(θs), 조향 이득(R) 및 조향 응답 속도(τ)에 기초해서 차륜 각도(δm)의 목표값을 결정하고, 그 후 결정된 차륜 각도(δm)를 얻도록 전기 모터(9)를 구동하기 위해 전기 모터(9)에 구동 신호를 생성한다. 이때, 차륜 각도(δm)는 다음의 수학식에 의해 주어진다.

[수학식 1]

δm = (R-1)×θs + τ×s×θs

이때, R은 조향 이득, θs은 조향륜 각도, τ은 조향 응답 속도, s는 라플라스 연산자를 나타낸다.

단계(S7)에서, 제어부(13)는 모터 온도(Tm)가 제1 온도 경계값(T1)보다 높은 제2 온도 경계값(T2)을 초과하는지 여부를 판단한다. 단계(S7)에서 아니오이면, 프로그램 제어는 단계(S8)로 진행한다. 단계(S7)에서 예이면, 프로그램 제어는 단계(S9)로 진행한다.

제2 온도 경계값(T2)은 바람직하게는 조향 장치가 단지 조향 응답 속도(τ)만을 조절하는 경우 전기 모터(9)의 온도 증가를 방지할 수 없게 되는 온도값보다 낮게 설정된다. 또한, 전기 모터(9)의 과열은 낮은 차속 범위에서의 계속적인 정적 조향으로 인해 발생하기 아주 쉽기 때문에, 제2 온도 경계값(T2)은 차속(V)과 함께 감소하는 것이 바람직하다.

단계(S8)에서, 제어부(13)는 조향비(R)를 차속(V)에 따라 정상 제어 수준(Rn)으로 설정하지만, 조향 응답 속도(τ)를 차속(V)과 모터 온도(Tm)에 따라 과열 방지 제어 수준(τov)으로 설정한다.

과열 방지 제어를 위한 조향 응답 속도(τov)는 모터 온도(Tm)가 증가됨에 따라 과열 방지 제어를 위한 조향 응답 속도(τov)가 기준 응답 수준(τc)에 가깝게 되도록 정상 제어를 위한 조향 응답 속도(τn)보다 낮게 된다.

단계(S9)에서, 제어부(13)는 모터 온도(Tm)가 모터 작동 온도 한계(Tmax)를 초과하는지 여부를 판단한다. 단계(S9)에서 아니오이면, 프로그램 제어는 단계(S10)로 진행한다. 단계(S9)에서 예이면, 프로그램 제어는 단계(S11)로 진행한다.

바람직하게는, 모터 작동 온도 한계(Tmax)는 전기 모터(9)가 순간적인 비상 중단을 하지 않을 때까지의 최대 허용 온도값으로 설정된다.

단계(S10)에서, 제어부(13)는 조향 응답 속도(τ)를 과열 방지 제어 수준(τov)으로 설정할 뿐만 아니라 차속(V) 및 모터 온도(Tm)에 따라 조향 이득(R)을 과 열 방지 제어 수준(Rov)으로 설정한다.

과열 방지 제어를 위한 조향 이득 수준(Rov)은 모터 온도(Tm)가 증가됨에 따라 과열 방지 제어를 위한 조향 이득(Rov)이 정상 제어를 위한 조향 이득(Rn)보다 기준 이득 수준(Rc)에 가까워지는 방식으로 모터 온도(Tm)에 따라 변한다.

단계(S11)에서, 제어부(13)는 전기 모터(9)를 비상 중단시키고 경보부(14)를 가동해서 청음 경보 또는 표시에 의해 전기 모터(9)의 비정상적 과열 발생을 운전자에게 경보한다.

요약하자면, 조향 장치에서 제어부(13)의 제어 작업은 모터 온도(Tm)에 따라 다음의 네 가지 경우로 구분될 수 있다.

모터 온도(Tm)가 제1 온도 경계값(T1) 이하인 경우, 프로그램 제어는 단계(S1, S2, S3, S4, S5, S6)들을 거쳐 진행한다. 따라서, 제어부(13)는 단계(S5)에서 조향 이득(R) 및 조향 응답 속도(τ)를 정상 제어 수준(Rn, τn)으로 설정하고, 이들 조향 이득 및 응답 인자(Rn, τn)에 기초해서 목표 차륜 각도(δm)를 결정하고, 그 후 단계(S6)에서 목표 차륜 각도(δm)를 달성하도록 전기 모터(9)를 가동한다.

모터 온도(Tm)가 제1 온도 경계값(T1)보다 높고 제2 온도 경계값(T2) 이하인 경우, 프로그램 제어는 단계(S1, S2, S3, S4, S7, S8, S6)들을 거쳐 진행한다. 이 경우, 제어부(13)는 단계(S8)에서 조향 이득(R)을 정상 제어 수준(Rn)으로 설정하고 조향 응답 속도(τ)를 과열 방지 제어 수준(τov)으로 설정하며, 이들 조향 이득 및 응답 인자(Rn, τov)에 기초해서 목표 차륜 각도(δm)를 결정하며, 그 후 단 계(S6)에서 목표 차륜 각도(δm)를 달성하도록 전기 모터(9)를 가동한다.

모터 온도(Tm)가 제2 온도 경계값(T1)보다 높고 모터 작동 온도 한계(Tmax) 이하인 경우, 프로그램 제어는 단계(S1, S2, S3, S4, S7, S9, S10, S6)들을 거쳐 진행한다. 따라서, 제어부(13)는 단계(S10)에서 조향 이득(R) 및 조향 응답 속도(τ)를 과열 방지 제어 수준(Rov, τov)으로 설정하며, 이들 조향 이득 및 응답 인자(Rov, τov)에 기초해서 목표 차륜 각도(δm)를 결정하며, 그 후 단계(S6)에서 목표 차륜 각도(δm)를 달성하도록 전기 모터(9)를 가동한다.

모터 온도(Tm)가 모터 작동 온도 한계(Tmax)보다 높을 때, 프로그램 제어는 단계(S1, S2, S3, S4, S7, S9, S11)들을 거쳐 진행한다. 따라서, 제어부(13)는 전기 모터(9)를 비상 중단시키고, 이 경우 단계(S11)에서 경보부(14)가 운전자에게 경보를 발하도록 한다.

따라서, 일정한 정상 차속(V) 조건 하에서, 조향 응답 속도(τ)는, 도5에 도시된 바와 같이, 모터 온도(Tm)가 제1 온도 경계값(T1)에 도달할 때까지 [정상 제어 수준(τn)으로] 일정하게 설정되며, 그 후 모터 온도(Tm)가 제1 온도 경계값(T1)보다 높아짐에 따라 [정상 제어 수준(τn)으로부터] 기준 수준(τc)쪽으로 점차 감소된다. 일정한 정상 차속(V) 조건 하에서, 조향 이득(R)은, 도5에 도시된 바와 같이, 모터 온도(Tm)가 제2 온도 경계값(T2)에 도달할 때까지 [정상 제어 수준(Rn)으로] 일정하게 설정되며, 그 후 모터 온도(Tm)가 제2 온도 경계값(T2)보다 높아짐에 따라 [정상 제어 수준(Rn)으로부터] 기준 수준(Rc)쪽으로 점차 조절된다.

조절하는 조향 이득(R) 및 조향 응답 속도(τ) 사이에서 차량 행동 응답에 대한 효과는 차이가 있다. 이제, 조향륜(1)이 일 방향으로 빠르게 회전된 후 다른 방향으로 회전된다고 가정한다. 차량 요율의 변화량은 차량 행동이 도3에 도시된 바와 같이 조향 이득(R)의 증가에 응답해서 더 크게 변하도록 도3에 도시된 바와 같이 조향 이득(R)에 비례해서 커진다. 이는 결과적으로 운전자에게 아주 불편할 수 있다. 차량 요율의 변화량은 차량 움짐임이 도4에 도시된 바와 같이 조향 응답 속도(τ)의 변화에 응답해서 크게 변하지 않도록 거의 동일하게 유지됨으로써, 운전자가 덜 불편하게 된다.

이미 상술한 바와 같이, 조향비 특징은 종래 기술에 따라 조향 이득(R)(기어비)의 함수로서 설정된다. 조향비 제어 하에서 모터 과열을 방지하기 위해, 조향 이득(R)은 종래 기술에서도, 일본 특허 공개 공보 제2003-182622호와 도6에 도시된 바와 같이, 조향 이득(R)이 최대 작동 온도 한계(Tmax)에 도달한 후까지 [본 실시예의 제2 온도 경계값(T2)에 대응하는] 과열 방지 온도 경계값(Tth)보다 높아질 때 기준 수준(Rc)에 점차 가까워지는 방식으로 조절된다. 그러나, 종래 기술은 다음과 같은 문제점들을 제공한다.

차량이 중속 범위에 있을 때, 조향 이득(R)은 기본적으로 도6의 라인(a)에 의해 표시된 바와 같이 기준 이득 수준(Rc)에 가까운 값을 취함으로써, 전기 모터가 모터 과열 가능성을 감수하는 방식으로 구동되더라도 조향 이득(R) 조절량은 작다. 따라서, 전기 모터에 대한 부하는 종래 기술의 모터에 대한 충분한 과열 방지 효과를 얻기 위해 저감될 수 없다.

조향비 제어는 도6의 라인(b)에 의해 표시된 바와 같이 중간 차속 범위에서 고속 또는 저속 범위로 변경하기 위해 전기 모터가 과열된 상태에서 차량이 운전자의 작업에 응답해서 가속 또는 감속될 때 종래 기술에서 적절히 실행될 수 없다. 이는 운전자의 불편을 초래한다.

차량이 고속 범위에 있을 때, 조향 이득(R)은 종래 기술에서 도6의 라인(c)에 의해 표시된 바와 같이 전기 모터(9)의 과열에 응답해서 증가된다. 이 또한 운전자에게 큰 불편을 초래한다.

한편, 본 실시예의 조향 장치는 도5의 라인(a)에 의해 표시된 바와 같이 조향 이득(R)이 기준 이득 수준(Rc)에 가까워지게 조향 이득(R)을 조절할 뿐만 아니라 조향 응답 속도(τ)가 기준 응답 수준(τc)에 가까워지게 조향 응답 속도(τ)를 조절하도록 구성된다. 전기 모터(9)가 본 실시예에서 중간 차속 범위에서 모터 과열 가능성을 감수하는 방식으로 구동되더라도 전기 모터(9)에 충분한 과열 방지 효과를 생성하도록 하기 위해, 전기 모터(9) 상의 부하는 조향 응답 속도(τ)의 감소로 인해 저감될 수 있다. 따라서, 차량의 작동 상태에 관계없이 전기 모터(9)의 과열을 확실히 방지하는 것이 가능하다. 도2의 절차에서, 단계(S4, S5 및 S7 내지 S10)에서의 제어는 조향비 특징 설정 블록을 구성하고, 단계(S6)에서의 제어는 모터 구동 블록을 구성한다.

또한, 도5의 라인(b)에 의해 지시된 바와 같이, 조향 응답 속도(τ)는 제1 온도 경계값(T1)에서 정상 제어 수준(τn)으로부터 과열 방지 제어 수준(τov)로 변경되며, 조향 이득(R)은 [제1 온도 경계값(T1)보다 높은] 제2 온도 경계값(T2)에서 정상 제어 수준(Rn)으로부터 과열 방지 제어 수준(Rov)로 변경된다. 즉, 조향 이득(R)이 기준 이득 수준(Rc)쪽으로 제어되기 시작하기 전에 조향 응답 속도(τ)는 기준 응답 수준(τc)쪽으로 점차 감소되기 시작한다. 이는 조향비 및 과열 방지 제어 동안에 운전자의 불편을 최소화하고 조향 장치가 보다 안전하게 그 시스템 한계에 접근하고 있음을 운전자에게 알릴 수 있도록 한다.

도5의 라인(c)에 의해 표시된 바와 같이, 본 실시예에서 제1 및 제2 온도 경계값(T1, T2)은 차속(V)이 감소됨에 따라 조향 이득(R) 및 조향 응답 속도(τ) 모두가 저온에서 제어되기 시작하도록 차속(V)과 함께 증가한다. 전기 모터(9)가 과열된 상태에서 차량이 가혹한 가속을 진행하더라도, 조향 장치는 차속(V)이 증가됨에 따라 더 높은 차량 조향 응답을 확보할 수 있다. 이는 (비상 정도가 낮은) 가혹한 감속 동안 전기 모터(9)에 대한 과열 방지 효과를 개선하고 (비상 정도가 높은) 고속 주행 동안 운전자의 조향 작업에 따른 조향 응답을 개선할 수 있도록 한다.

또한, 조향 특징은 본 실시예에서 수학식 δm = (R-1)×θs + τ×s×θs을 만족하도록 설정된다. 차속(V) 및 모터 온도(Tm)에 따라 조향 이득(R)과 조향 응답 속도(τ) 모두를 조절함으로써, 차륜 각도(δm)는 차량의 동작 상태에 응답해서 적절하게 조향륜 각도(θs)와 함께 변경될 수 있다.

모터 온도(Tm)가 그 작동 온도 한계(Tmax)를 초과할 때, 전기 모터(9)는 비상 중단된다. 이로써 비정상 모터 과열로 인해 전기 모터(9)가 연소되는 것을 확실히 방지할 수 있게 된다. 도2의 절차에서, 단계(S11)의 제어는 중단 블록을 구성한다.

(2004년 5월 31일 출원된) 일본 특허 출원 제2004-160936호의 전체 내용은 참조로써 본 명세서에 포함된다.

이제까지 본 발명에 대해 본 발명의 특정 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시예에 제한되지 않는다. 상술한 실시예에 대한 다양한 변경 및 개조가 상술한 내용에 비추어 기술 분야의 당업자에 의해 이루어질 수 있다.

예컨대, 비록 상기 실시예에서 모터 온도 센서(10)는 실제 측정에 의해 모터 온도(Tm)를 직접 측정하기 위해 전기 모터(9)에 부착되지만, 대안으로서 모터 온도(Tm)는 전기 모터(9)의 단자들 사이의 전기 저항, 즉 전기 모터(9)의 단자들 사이의 전압 또는 전류로부터 계산될 수 있다.

상기 실시예에서 제1 및 제2 온도 경계값(T1, T2)은 차속(V)이 감소됨에 따라 낮아지게 설정된다. 그러나, 대안으로서 제1 및 제2 온도 경계값(T1, T2) 중 하나가 고정 값으로 설정될 수 있다.

조향비 제어는 차속(V)뿐만 아니라, 차량 요율, 노면 및 차륜의 마찰 계수, 차량 가속율 또는 감속율과 같은 그 밖의 차량 작동 매개변수 또는 매개변수들을 포함하는 차량의 작동 상태에 따라 수행될 수 있다.

본 발명의 범위는 다음의 특허청구범위를 참조하여 한정된다.

상술한 내용으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명의 조향 장치는 예컨대 전기 모터와 같은 전기 구동부를 차량의 작동 상태에 관계없이 과열되지 않도록 보호할 수 있다.

Claims

차량의 차륜 각도와 조향륜 각도 사이의 조향비를 변경하는 전기 구동부와,

전기 구동부의 온도를 검출하는 온도 센서와,

차량의 작동 상태에 따라 조향 이득 및 조향 응답 속도를 포함하는 조향비의 특징(characteristic)을 설정하고, 전기 구동부의 온도가 제1 온도 경계값을 초과할 때 조향 응답 속도가 전기 구동부 온도의 증가에 따라 기준 조향 응답 속도 수준에 가깝게 되도록 조향 응답 속도를 조절하는 조향비 특징 설정 블록과, 조향비 특징에 따라 조향비를 변경하도록 전기 구동부를 구동하는 구동 블록을 포함하는 제어부를 포함하는 자동차용 조향 장치.
제1항에 있어서, 상기 조향비 특징 설정 블록은, 전기 구동부의 온도가 제1 온도 경계값보다 높은 제2 온도 경계값을 초과할 때, 조향 이득이 전기 구동부 온도의 증가에 따라 기준 조향 이득 수준에 가깝게 되도록 조향 이득을 조절하는 자동차용 조향 장치.
제1항에 있어서, 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서를 추가로 포함하며, 제1 온도 경계값은 차량 주행 속도가 낮아짐에 따라 감소하는 자동차용 조향 장치.
제2항에 있어서, 차량의 주행 속도를 검출하는 차속 센서를 추가로 포함하며, 제2 온도 경계값은 차량 주행 속도가 낮아짐에 따라 감소하는 자동차용 조향 장치.
제1항에 있어서, 상기 조향 특징은 수학식

δm = (R-1)×θs + τ×s×θs

(δm: 차륜 각도, R: 조향 이득, θs: 조향륜 각도, τ: 조향 응답 속도, s: 라플라스 연산자)

에 의해 얻어지는 자동차용 조향 장치.
제1항에 있어서, 상기 제어부는 전기 구동부가 그 최대 작동 온도 한계를 초과할 때 전기 구동부를 중단시키는 중단 블록을 추가로 포함하는 자동차용 조향 장치.
제1항에 있어서, 전기 구동부는 전기 모터인 자동차용 조향 장치.
차량의 차륜 각도와 조향륜 각도 사이의 조향비를 변경할 수 있는 전기 구동부와,

차량의 주행 속도를 검출하기 위한 수단과,

전기 구동부의 온도를 검출하기 위한 수단과,

차량 주행 속도에 따라 조향 이득 및 조향 응답 속도를 포함하는 조향비 특징을 설정하기 위한 수단과,

전기 구동부의 온도가 소정 온도 경계값을 초과했는지 여부를 판단하기 위한 수단과,

전기 구동부의 온도가 소정 온도 경계값을 초과했을 때 정상 제어 수준으로부터 과열 방지 제어 수준으로 조향 응답 속도를 변경하기 위한 수단과,

전기 구동부가 조향비 특징에 따라 조향비를 변경하도록 전기 구동부에 구동 신호를 생성하기 위한 수단을 포함하는 자동차용 조향 장치.
제8항에 있어서, 조향 응답 속도의 과열 방지 제어 수준은 전기 구동부의 온도가 증가됨에 따라 조향 응답 속도의 과열 방지 제어 수준이 조향 응답 속도의 정상 제어 수준보다 조향 응답 속도의 기준 수준에 가깝게 되도록 하는 방식으로 전기 구동부의 온도에 따라 변하는 자동차용 조향 장치.
제8항에 있어서, 전기 구동부의 온도가 상기 제1 온도 경계값보다 높은 제2 온도 경계값을 초과하는지 여부를 판단하기 위한 수단과,

전기 구동부의 온도가 제2 온도 경계값을 초과할 때 정상 제어 수준으로부터 과열 방지 제어 수준으로 조향 이득을 변경하기 위한 수단을 추가로 포함하는 자동차용 조향 장치.
제10항에 있어서, 조향 이득의 과열 방지 제어 수준은 전기 구동부의 온도가 증가됨에 따라 조향 이득의 과열 방지 제어 수준이 조향 이득의 정상 제어 수준보다 조향 이득의 기준 수준에 가깝게 되도록 하는 방식으로 전기 구동부의 온도에 따라 변하는 자동차용 조향 장치.
제8항에 있어서, 전기 구동부의 온도가 최대 작동 온도 한계를 초과하는지 여부를 판단하기 위한 수단과,

전기 구동부의 온도가 최대 작동 온도 한계를 초과할 때 전기 구동부를 비상 중단시키기 위해 중단 신호를 생성하기 위한 수단을 추가로 포함하는 자동차용 조향 장치.
차량의 차륜 각도와 조향륜 각도 사이의 조향비를 변경할 수 있는 전기 구동부를 갖는 자동차용 조향비 제어 방법이며,

차량의 주행 속도를 검출하는 단계와,

전기 구동부의 온도를 검출하는 단계와,

차량 주행 속도에 따라 조향 이득 및 조향 응답 속도를 포함하는 조향비 특징을 설정하는 단계와,

전기 구동부의 온도가 소정 온도 경계값을 초과했는지 여부를 판단하는 단계와,

전기 구동부의 온도가 소정 온도 경계값을 초과했을 때 정상 제어 수준으로 부터 과열 방지 제어 수준으로 조향 응답 속도를 변경하는 단계와,

전기 구동부가 조향비 특징에 따라 조향비를 변경하도록 전기 구동부에 구동 신호를 생성하는 단계를 포함하는 조향비 제어 방법.