JP2024072308A

JP2024072308A - Signal Processing Device

Info

Publication number: JP2024072308A
Application number: JP2022183005A
Authority: JP
Inventors: 亨典平木
Original assignee: Hitachi Astemo Ltd
Current assignee: Hitachi Astemo Ltd
Priority date: 2022-11-16
Filing date: 2022-11-16
Publication date: 2024-05-28

Abstract

【課題】フィルタ回路を構成するコンデンサをチャージする時間を短縮してデジタル信号の誤差を小さくする。【解決手段】信号処理装置４００は、アナログ信号の所定周波数成分を低減させる第１のコンデンサＣ１を有するフィルタ回路４２０、これを通過したアナログ信号をサンプルホールドする第２のコンデンサＣ２を有するサンプルホールド回路４４０、この出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路４６０、第２のコンデンサＣ２に複数の所定電圧の中から選択された１つの所定電圧を印加可能である電圧印加回路４８０、及び制御パラメータに応じて第２のコンデンサＣ２に印加可能な複数の所定電圧の中から１つの所定電圧を選択して第２のコンデンサＣ２に印加してチャージした後、サンプルホールド回路４４０にフィルタ回路４２０を通過したアナログ信号をサンプリングさせるように構成されたプロセッサ２２２Ａと、を備えている。【選択図】図２[Problem] To reduce errors in a digital signal by shortening the time to charge a capacitor constituting a filter circuit. [Solution] A signal processing device 400 includes a filter circuit 420 having a first capacitor C1 that reduces a predetermined frequency component of an analog signal, a sample-and-hold circuit 440 having a second capacitor C2 that samples and holds an analog signal that has passed through the filter circuit 420, an AD conversion circuit 460 that converts the output signal into a digital signal, a voltage application circuit 480 that can apply one predetermined voltage selected from a plurality of predetermined voltages to the second capacitor C2, and a processor 222A that is configured to select one predetermined voltage from a plurality of predetermined voltages that can be applied to the second capacitor C2 according to a control parameter, apply the selected voltage to the second capacitor C2 to charge it, and then cause the sample-and-hold circuit 440 to sample the analog signal that has passed through the filter circuit 420. [Selected Figure] Figure 2

Description

本発明は、アナログ信号をデジタル信号に変換して処理する信号処理装置に関する。 The present invention relates to a signal processing device that converts analog signals into digital signals and processes them.

特開２０１２－１９４１９３号公報（特許文献１）には、互いに直交するように配置された少なくとも１対のホール素子の出力信号により表現されるベクトルを用いて、ホール素子の磁界に対する相対的な回転角度を求めることで、モータの回転角度を検出する角度検出装置が記載されている。 JP 2012-194193 A (Patent Document 1) describes an angle detection device that detects the rotation angle of a motor by determining the relative rotation angle with respect to the magnetic field of the Hall element using a vector represented by the output signals of at least one pair of Hall elements arranged perpendicular to each other.

特開２０１２－１９４１９３号公報JP 2012-194193 A

ところで、ホール素子などで構成される回転角センサが出力する正弦波信号をデジタル信号に変換して処理するため、正弦波信号から高周波成分を除去するフィルタ回路と、フィルタ回路を通過した信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路の出力信号をＡＤ変換するＡＤ変換回路と、を有する信号処理装置が使用される場合がある。このような信号処理装置において、フィルタ回路を構成するコンデンサの容量を小さくすることで、信号の位相遅れが小さくなり、これによって、高速回転状態でのモータの回転角度を検出できるようになる。 In order to convert the sine wave signal output by a rotation angle sensor composed of a Hall element or the like into a digital signal for processing, a signal processing device may be used that has a filter circuit that removes high frequency components from the sine wave signal, a sample-and-hold circuit that samples and holds the signal that has passed through the filter circuit, and an AD conversion circuit that AD converts the output signal of the sample-and-hold circuit. In such a signal processing device, by reducing the capacitance of the capacitor that composes the filter circuit, the phase delay of the signal is reduced, making it possible to detect the rotation angle of the motor when it is rotating at high speed.

しかしながら、フィルタ回路のコンデンサの容量を小さくした場合、サンプルホールド回路が０Ｖをサンプリングした後、要するに、サンプルホールド回路を構成するコンデンサの電荷を空にした後に、回転角センサの出力信号をサンプリングすると、フィルタ回路のコンデンサとサンプルホールド回路のコンデンサとで電荷をチャージシェアすることになる。このため、フィルタ回路のコンデンサのチャージ時間が長くなり、フィルタ回路の出力電圧がチャージ時間だけ遅れて入力電圧に到達することになる。そして、フィルタ回路のコンデンサへのチャージ中、要するに、フィルタ回路の出力電圧が入力電圧まで到達していないときに、サンプルホールド回路が入力電圧をサンプリングすると、ＡＤ変換して得られるデジタル信号の誤差が大きくなってしまう。 However, if the capacitance of the filter circuit capacitor is reduced, when the sample-and-hold circuit samples 0V (in other words, after the charge in the capacitor that constitutes the sample-and-hold circuit has been emptied) and then samples the output signal of the rotation angle sensor, the charge will be shared between the filter circuit capacitor and the sample-and-hold circuit capacitor. This increases the charging time of the filter circuit capacitor, and the output voltage of the filter circuit will reach the input voltage with a delay of the charging time. If the sample-and-hold circuit samples the input voltage while the filter circuit capacitor is being charged, in other words, before the output voltage of the filter circuit has reached the input voltage, the error in the digital signal obtained by AD conversion will become large.

そこで、本発明は、フィルタ回路を構成するコンデンサをチャージする時間を短縮してデジタル信号の誤差を小さくすることができる、信号処理装置を提供することを目的とする。 The present invention aims to provide a signal processing device that can reduce the time it takes to charge the capacitors that make up the filter circuit, thereby reducing errors in the digital signal.

信号処理装置は、アナログ信号の所定周波数成分を低減させる、第１のコンデンサを有するフィルタ回路と、フィルタ回路を通過したアナログ信号をサンプルホールドする、第２のコンデンサを有するサンプルホールド回路と、サンプルホールド回路の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路と、第２のコンデンサに対して複数の所定電圧の中から選択された１つの所定電圧を印加可能である電圧印加回路と、制御パラメータに応じて第２のコンデンサに印加可能な複数の所定電圧の中から１つの所定電圧を選択し、電圧印加回路を制御して所定電圧を第２のコンデンサに印加してチャージした後、サンプルホールド回路にフィルタ回路を通過したアナログ信号をサンプリングさせるように構成された制御部と、を有している。 The signal processing device has a filter circuit having a first capacitor that reduces a predetermined frequency component of an analog signal, a sample-and-hold circuit having a second capacitor that samples and holds the analog signal that has passed through the filter circuit, an AD conversion circuit that converts the output signal of the sample-and-hold circuit into a digital signal, a voltage application circuit that is capable of applying one predetermined voltage selected from a plurality of predetermined voltages to the second capacitor, and a control unit configured to select one predetermined voltage from the plurality of predetermined voltages that can be applied to the second capacitor according to a control parameter, control the voltage application circuit to apply the predetermined voltage to the second capacitor to charge it, and then cause the sample-and-hold circuit to sample the analog signal that has passed through the filter circuit.

本発明によれば、フィルタ回路を構成するコンデンサをチャージする時間が短縮され、これによって、デジタル信号の誤差を小さくすることができる。 The present invention reduces the time it takes to charge the capacitors that make up the filter circuit, thereby reducing errors in the digital signal.

電動パワーステアリングシステムの一例を示す概要図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of an electric power steering system. 信号処理装置の一例を示す回路図である。FIG. 1 is a circuit diagram illustrating an example of a signal processing device. コンデンサにＧＮＤ電圧を印加する回路の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of a circuit for applying a GND voltage to a capacitor. コンデンサに基準電圧の１／２倍の電圧を印加する回路の説明図である。1 is an explanatory diagram of a circuit that applies a voltage that is 1/2 the reference voltage to a capacitor. コンデンサに基準電圧の３／４倍の電圧を印加する回路の説明図である。1 is an explanatory diagram of a circuit that applies a voltage that is 3/4 times a reference voltage to a capacitor. コンデンサに基準電圧の１／４倍の電圧を印加する回路の説明図である。1 is an explanatory diagram of a circuit that applies a voltage that is 1/4 of a reference voltage to a capacitor. コンデンサに基準電圧の１倍の電圧を印加する回路の説明図である。1 is an explanatory diagram of a circuit that applies a voltage that is one time a reference voltage to a capacitor. デジタル信号の取り込み処理の一例を示すフローチャートである。11 is a flowchart showing an example of a digital signal capture process. デジタル信号の取り込み処理の一例を示すフローチャートである。11 is a flowchart showing an example of a digital signal capture process. 操舵トルクとモータ電流との相関関係の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of a correlation between steering torque and a motor current. 電流センサから出力されるモータ電流の一例を示すグラフである。4 is a graph showing an example of a motor current output from a current sensor.

以下、添付された図面を参照し、本発明を実施するための実施形態について詳述する。
図１は、本実施形態に係る信号処理装置を適用することができる、電動パワーステアリング（ＥＰＳ：Electronic Power Steering）システム１００の一例を示している。ここで、ＥＰＳシステム１００は、図示しない自動運転システムの一部を構成することもできる。 DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 shows an example of an electronic power steering (EPS) system 100 to which a signal processing device according to this embodiment can be applied. Here, the EPS system 100 can also constitute a part of an automated driving system (not shown).

ＥＰＳシステム１００は、ステアリングホイール１２０と、操舵角センサ１４０と、操舵トルクセンサ１６０と、操舵力をアシストする三相ブラシレスモータなどの電動モータ１８０と、回転角センサ２００と、電子制御装置（ＥＣＵ：Electronic Control Unit）２２０と、バッテリー２４０と、を有している。操舵角センサ１４０は、車両の運転者により操作されたステアリングホイール１２０の中立位置からの操舵角θｓを検出するように構成されている。操舵トルクセンサ１６０は、車両の運転者によりステアリングホイール１２０を介してステアリングシャフト２６０に加えられた操舵トルクＴを検出するように構成されている。回転角センサ２００は、例えば、９０度の角度差をもって配置された２つのホール素子などからなり、電動モータ１８０のロータと一体化された出力軸の基準位置からの回転角θｍを表す正弦波信号（アナログ信号）を出力する。そして、ステアリングシャフト２６０を回転自由に内包するステアリングコラム２８０の内部の所定箇所には、操舵角センサ１４０、操舵トルクセンサ１６０及び減速機３００が夫々取り付けられている。ここで、操舵角θｓ及び操舵トルクＴが、制御パラメータの一例として挙げられる。 The EPS system 100 includes a steering wheel 120, a steering angle sensor 140, a steering torque sensor 160, an electric motor 180 such as a three-phase brushless motor that assists steering force, a rotation angle sensor 200, an electronic control unit (ECU) 220, and a battery 240. The steering angle sensor 140 is configured to detect the steering angle θs from the neutral position of the steering wheel 120 operated by the driver of the vehicle. The steering torque sensor 160 is configured to detect the steering torque T applied to the steering shaft 260 via the steering wheel 120 by the driver of the vehicle. The rotation angle sensor 200 is composed of, for example, two Hall elements arranged with an angle difference of 90 degrees, and outputs a sine wave signal (analog signal) representing the rotation angle θm from a reference position of an output shaft integrated with the rotor of the electric motor 180. The steering angle sensor 140, steering torque sensor 160, and reduction gear 300 are attached to predetermined positions inside the steering column 280, which rotatably houses the steering shaft 260. Here, the steering angle θs and steering torque T are given as examples of control parameters.

車両の運転者がステアリングホイール１２０を操作すると、操舵角θｓを操舵角センサ１４０が検出するとともに、ステアリングシャフト２６０に加えられた操舵トルクＴを操舵トルクセンサ１６０が検出する。そして、電子制御装置２２０は、図示しないマイクロコンピュータの不揮発性メモリに格納されたアプリケーションプログラムに従って、操舵角θｓ、操舵トルクＴ及び車速などに応じた操舵力のアシスト量を決定し、このアシスト量に応じた操作量を電動モータ１８０に出力することで、車両の走行状態に応じて操舵力をアシストする。 When the driver of the vehicle operates the steering wheel 120, the steering angle sensor 140 detects the steering angle θs, and the steering torque sensor 160 detects the steering torque T applied to the steering shaft 260. The electronic control unit 220 then determines the amount of steering force assistance according to the steering angle θs, steering torque T, vehicle speed, etc., in accordance with an application program stored in the non-volatile memory of a microcomputer (not shown), and outputs an operation amount according to this assistance amount to the electric motor 180, thereby assisting the steering force according to the driving state of the vehicle.

電動モータ１８０に操作量が出力されると、ステアリングシャフト２６０の先端部に取り付けられたピニオンギヤ３２０が回転し、これと噛み合っているラック軸３４０が左右方向にスライドすることで、操舵力がアシストされつつ左右の操舵輪３６０に伝達されて車両の向きが変わる。このとき、電子制御装置２２０は、回転角センサ２００から出力された回転角θｍを逐次読み込み、これを用いて電動モータ１８０の回転角をフィードバック制御する。 When an operation amount is output to the electric motor 180, the pinion gear 320 attached to the tip of the steering shaft 260 rotates, and the rack shaft 340 meshing with it slides left and right, so that the steering force is assisted and transmitted to the left and right steering wheels 360, changing the direction of the vehicle. At this time, the electronic control unit 220 sequentially reads the rotation angle θm output from the rotation angle sensor 200 and uses it to feedback control the rotation angle of the electric motor 180.

図２は、例えば、電動モータ１８０の駆動電流に比例したアナログ信号（駆動電流検出信号）を出力する電流センサ３８０の出力信号を読み込み、これをデジタル信号に変換して処理する信号処理装置４００の一例を示している。信号処理装置４００は、電子制御装置２２０のマイクロコンピュータ２２２の内部及び図示しない基板上に実装され、マイクロコンピュータ２２２のプロセッサ２２２Ａを制御部として機能させて所定の演算処理を実行する。なお、信号処理装置４００は、電流センサ３８０から出力されたアナログ信号に限らず、上述した回転角センサ２００から出力されたアナログ信号など、車両に搭載された各種のセンサから出力されるアナログ信号を処理することができる。 Figure 2 shows an example of a signal processing device 400 that reads the output signal of a current sensor 380 that outputs an analog signal (drive current detection signal) proportional to the drive current of the electric motor 180, converts it into a digital signal, and processes it. The signal processing device 400 is mounted inside the microcomputer 222 of the electronic control device 220 and on a board (not shown), and executes predetermined arithmetic processing by making the processor 222A of the microcomputer 222 function as a control unit. Note that the signal processing device 400 can process analog signals output from various sensors mounted on the vehicle, such as the analog signal output from the rotation angle sensor 200 described above, in addition to the analog signal output from the current sensor 380.

信号処理装置４００は、電流センサ３８０から出力されたアナログ信号の所定周波数成分（例えば、ノイズを含む高周波成分）を低減させるフィルタ回路４２０と、フィルタ回路４２０を通過したアナログ信号をサンプルホールドするサンプルホールド回路４４０と、サンプルホールド回路４４０の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路４６０と、制御部として機能するプロセッサ２２２Ａと、を有している。 The signal processing device 400 has a filter circuit 420 that reduces a predetermined frequency component (e.g., high-frequency components including noise) of the analog signal output from the current sensor 380, a sample-and-hold circuit 440 that samples and holds the analog signal that has passed through the filter circuit 420, an AD conversion circuit 460 that converts the output signal of the sample-and-hold circuit 440 into a digital signal, and a processor 222A that functions as a control unit.

フィルタ回路４２０は、電流センサ３８０の出力端子に接続された電路Ｌ１に配置された第１の抵抗Ｒ１と、第１の抵抗Ｒ１の下流側において電路Ｌ１とグランドＧＮＤとを接続する電路Ｌ２に配置された第１のコンデンサＣ１と、を有する１次ローパスフィルタである。サンプルホールド回路４４０は、フィルタ回路４２０の下流に位置する電路Ｌ１に配置された第２の抵抗Ｒ２と、第２の抵抗Ｒ２の下流側において電路Ｌ１とグランドＧＮＤとを接続する電路Ｌ３に配置された第２のコンデンサＣ２と、を有している。ＡＤ変換回路４６０は、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを利用して、アナログ信号をｎビットの分解能を有するデジタル信号に変換する。 The filter circuit 420 is a primary low-pass filter having a first resistor R1 arranged on an electric path L1 connected to the output terminal of the current sensor 380, and a first capacitor C1 arranged on an electric path L2 connecting the electric path L1 and ground GND downstream of the first resistor R1. The sample-and-hold circuit 440 has a second resistor R2 arranged on an electric path L1 located downstream of the filter circuit 420, and a second capacitor C2 arranged on an electric path L3 connecting the electric path L1 and ground GND downstream of the second resistor R2. The AD conversion circuit 460 converts an analog signal into a digital signal having an n-bit resolution using a reference voltage _VREF .

信号処理装置４００は、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に対して複数の所定電圧、例えば、０Ｖ（ＧＮＤ電圧）、並びに基準電圧Ｖ_ＲＥＦの１／４倍，１／２倍，３／４倍及び１倍の所定電圧を選択的に印加可能なように構成された電圧印加回路４８０を更に有している。具体的には、マイクロコンピュータ２２２においてサンプルホールド回路４４０の上流に位置する電路Ｌ１は、例えば、周知の半導体スイッチング素子からなる第１のスイッチＳＷ１が配置された電路Ｌ４を介してグランドＧＮＤに接続されている。また、マイクロコンピュータ２２２においてサンプルホールド回路４４０の上流に位置する電路Ｌ１は、例えば、周知の半導体スイッチング素子からなる第２のスイッチＳＷ２が配置された電路Ｌ５を介して、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの１／２倍の所定電圧（１／２Ｖ_ＲＥＦ）を供給する外部電源に接続されている。フィルタ回路４２０とマイクロコンピュータ２２２との間に位置する電路Ｌ１は、例えば、周知の半導体スイッチング素子からなる第３のスイッチＳＷ３、第４のスイッチＳＷ４及び第５のスイッチＳＷ５が並列に配置された電路Ｌ６～Ｌ８を介して、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの３／４倍、１／４倍及び１倍の所定電圧（３／４Ｖ_ＲＥＦ、１／４Ｖ_ＲＥＦ及びＶ_ＲＥＦ）を出力電圧とする外部電源に夫々接続されている。ここで、第１のスイッチＳＷ１～第５のスイッチＳＷ５が、後述する第７のスイッチＳＷ７と並列に接続された複数のスイッチの一例として挙げられる。 The signal processing device 400 further includes a voltage application circuit 480 configured to selectively apply a plurality of predetermined voltages, for example, 0V (GND voltage) and 1/4, 1/2, 3/4 and 1 times the reference voltage _VREF , to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440. Specifically, an electric line L1 located upstream of the sample-and-hold circuit 440 in the microcomputer 222 is connected to the ground GND via an electric line L4 on which a first switch SW1 made of a known semiconductor switching element is arranged. Also, the electric line L1 located upstream of the sample-and-hold circuit 440 in the microcomputer 222 is connected to an external power supply that supplies a predetermined voltage (1/ _2VREF ) that is 1/2 times the reference voltage _VREF , for example, via an electric line L5 on which a second switch SW2 made of a known semiconductor switching element is arranged. An electric path L1 located between the filter circuit 420 and the microcomputer 222 is connected to external power supplies having output voltages of 3/4, 1/4 and 1 times the reference voltage _VREF (3/4VREF, 1/ _4VREF and _VREF ) via electric paths L6 to L8 in which a third switch SW3, a fourth switch SW4 and a fifth switch _SW5 each made of a known semiconductor switching element are arranged in parallel. Here, the first switch SW1 to the fifth switch SW5 are given as an example of a plurality of switches connected in parallel with a seventh switch SW7 described later.

さらに、マイクロコンピュータ２２２において、電路Ｌ１に対する電路Ｌ４及びＬ５の接続点より上流に位置する電路Ｌ１には、この部分における電路Ｌ１を選択的に開通又は遮断すべく、例えば、周知の半導体スイッチング素子からなる第６のスイッチＳＷ６が配置されている。ここで、第６のスイッチＳＷ６は、例えば、ノーマルオープンタイプのスイッチング素子であって、電子制御装置２２０が起動されると端子間が接続して電路Ｌ１を開通させる。さらにまた、フィルタ回路４２０と電圧印加回路４８０との間に位置する電路Ｌ１には、この部分における電路Ｌ１を選択的に開通又は遮断することで、サンプルモードとホールドモードとを選択的に切り替える、例えば、周知の半導体スイッチング素子からなる第７のスイッチＳＷ７が配置されている。ここで、第７のスイッチＳＷ７が、切替スイッチの一例として挙げられる。 Furthermore, in the microcomputer 222, a sixth switch SW6, for example, made of a well-known semiconductor switching element, is arranged on the electric circuit L1 located upstream of the connection point of the electric circuits L4 and L5 to the electric circuit L1, in order to selectively open or close the electric circuit L1 in this portion. Here, the sixth switch SW6 is, for example, a normally open type switching element, and when the electronic control device 220 is started, the terminals are connected to open the electric circuit L1. Furthermore, a seventh switch SW7, for example, made of a well-known semiconductor switching element, is arranged on the electric circuit L1 located between the filter circuit 420 and the voltage application circuit 480, in order to selectively switch between the sample mode and the hold mode by selectively opening or closing the electric circuit L1 in this portion. Here, the seventh switch SW7 is given as an example of a changeover switch.

そして、電圧印加回路４８０において、第１のスイッチＳＷ１がＯＮになると、図３の太線で示すように、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２のプラス端子は、第２の抵抗Ｒ２及び第１のスイッチＳＷ１を介してグランドＧＮＤに接続される。このため、第２のコンデンサＣ２にチャージされている電荷がグランドＧＮＤへと流れ、その結果、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に対して０Ｖ、即ち、ＧＮＤ電圧を印加することができる。 When the first switch SW1 in the voltage application circuit 480 is turned ON, the positive terminal of the second capacitor C2 in the sample-and-hold circuit 440 is connected to ground GND via the second resistor R2 and the first switch SW1, as shown by the bold line in FIG. 3. Therefore, the charge stored in the second capacitor C2 flows to ground GND, and as a result, 0 V, i.e., GND voltage, can be applied to the second capacitor C2 in the sample-and-hold circuit 440.

第２のスイッチＳＷ２がＯＮになると、図４の太線で示すように、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２のプラス端子は、第２の抵抗Ｒ２及び第２のスイッチＳＷ２を介して、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの１／２倍の所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦを供給する外部電源に接続される。このため、外部電源からサンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦが印加されて、所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦにより第２のコンデンサＣ２がチャージされる。 4, the positive terminal of the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is connected to an external power supply that supplies a predetermined voltage 1/2V REF, which is 1/2 the reference voltage V _REF , via the second resistor R2 and the second switch SW2. Therefore, the predetermined voltage 1/ _2V _REF is applied from the external power supply to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440, and the second capacitor C2 is charged by the predetermined voltage 1/2V _REF .

第３のスイッチＳＷ３がＯＮになると、図５の太線で示すように、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２のプラス端子は、第２の抵抗Ｒ２、第６のスイッチＳＷ６及び第３のスイッチＳＷ３を介して、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの３／４倍の所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦを供給する外部電源に接続される。このため、外部電源からサンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦが印加されて、所定電圧Ｖ_ＲＥＦにより第２のコンデンサＣ２がチャージされる。 When the third switch SW3 is turned ON, the positive terminal of the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is connected to an external power supply that supplies a predetermined voltage 3/4V _REF that is 3/4 times the reference voltage V _REF , via the second resistor R2, the sixth switch SW6, and the third switch SW3, as shown by the bold line in Fig. 5. Therefore, the predetermined voltage 3/4V _REF is applied from the external power supply to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440, and the second capacitor C2 is charged by the predetermined voltage V _REF .

第４のスイッチＳＷ４がＯＮになると、図６の太線で示すように、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２のプラス端子は、第２の抵抗Ｒ２、第６のスイッチＳＷ６及び第４のスイッチＳＷ４を介して、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの１／４倍の所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦを供給する外部電源に接続される。このため、外部電源からサンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦが印加されて、所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦにより第２のコンデンサＣ２がチャージされる。 6, the positive terminal of the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is connected to an external power supply that supplies a predetermined voltage 1/4V _REF , which is 1/4 times the reference voltage V _REF , via the second resistor R2, the sixth switch SW6, and the fourth switch SW4. Therefore, the predetermined voltage 1/4V _REF is applied from the external power supply to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440, and the second capacitor C2 is charged by the predetermined voltage 1/4V _REF .

第５のスイッチＳＷ５がＯＮになると、図７の太線で示すように、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２のプラス端子は、第２の抵抗Ｒ２、第６のスイッチＳＷ６及び第５のスイッチＳＷ５を介して、基準電圧Ｖ_ＲＥＦの１倍の所定電圧Ｖ_ＲＥＦを供給する外部電源に接続される。このため、外部電源からサンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に所定電圧Ｖ_ＲＥＦが印加されて、所定電圧Ｖ_ＲＥＦにより第２のコンデンサＣ２がチャージされる。 When the fifth switch SW5 is turned ON, the positive terminal of the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is connected to an external power supply that supplies a predetermined voltage _VREF that is one time the reference voltage VREF, via the second resistor R2, the sixth switch SW6, and the fifth switch SW5, as shown by the bold line in Fig. 7. Therefore, the predetermined voltage _VREF _is applied from the external power supply to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440, and the second capacitor C2 is charged by the predetermined voltage _VREF .

従って、電圧印加回路４８０において、第１のスイッチＳＷ１～第５のスイッチＳＷ５のいずれか１つを選択的にＯＮにすることで、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に複数の所定電圧の中から１つの所定電圧を選択しつつ、これを第２のコンデンサＣ２に印加してチャージすることができる。 Therefore, in the voltage application circuit 480, by selectively turning on any one of the first switch SW1 to the fifth switch SW5, one predetermined voltage can be selected from a number of predetermined voltages for the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440, and this voltage can be applied to the second capacitor C2 to charge it.

図８及び図９は、電子制御装置２２０が起動された後、そのプロセッサ２２２Ａが、モータ電流を取得するタイミングになって割り込みが行われたことを契機として実行する、デジタル信号の取り込み処理の一例を示している。なお、プロセッサ２２２Ａは、不揮発性メモリに予め格納されたアプリケーションプログラムに従って、デジタル信号の割り込み処理を実行する。 Figures 8 and 9 show an example of a digital signal capture process that is executed by the processor 222A of the electronic control device 220 after the electronic control device 220 is started, in response to an interrupt that occurs when it is time to acquire the motor current. The processor 222A executes the digital signal interrupt process according to an application program that is pre-stored in the non-volatile memory.

ステップ１０（図８では「Ｓ１０」と略記する。以下同様。）では、プロセッサ２２２Ａが、操舵トルクセンサ１６０からステアリングシャフト２６０に加えられた操舵トルクＴを読み込む。 In step 10 (abbreviated as "S10" in FIG. 8, and so forth), the processor 222A reads the steering torque T applied to the steering shaft 260 from the steering torque sensor 160.

ステップ１１では、プロセッサ２２２Ａが、操舵トルクＴに基づいて電動モータ１８０に出力するモータ電流Ｉを算出する。具体的には、マイクロコンピュータ２２２の不揮発性メモリには、図１０に示すように、操舵トルクとモータ電流との相関関係が予め定義されたマップが格納されている。そして、プロセッサ２２２Ａは、このマップを参照し、操舵トルクＴに関連付けられたモータ電流Ｉを算出する。なお、図１０に示すマップでは、操舵トルクが増加するにつれてモータ電流が比例関係をもって増加しているが、これはあくまで一例であって、実機の特性などを考慮してマップを適宜定義することができる。 In step 11, the processor 222A calculates the motor current I to be output to the electric motor 180 based on the steering torque T. Specifically, a map in which the correlation between steering torque and motor current is predefined is stored in the non-volatile memory of the microcomputer 222, as shown in FIG. 10. The processor 222A then refers to this map to calculate the motor current I associated with the steering torque T. Note that in the map shown in FIG. 10, the motor current increases in proportion to the steering torque, but this is merely an example, and the map can be defined as appropriate taking into account the characteristics of the actual machine, etc.

ステップ１２では、プロセッサ２２２Ａが、電動モータ１８０の抵抗値などを考慮して、電圧印加回路４８０からサンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２へと印加可能な複数の所定電圧の中から、モータ電流Ｉに対応する電圧に最も近い所定電圧を選択する。具体的には、電動モータ１８０の抵抗値をＲとすると、プロセッサ２２２Ａは、「電圧Ｖ＝電流Ｉ×抵抗Ｒ」というオームの法則を利用して、モータ電流Ｉに対応する電圧（以下「選択電圧」という。）を求める。そして、プロセッサ２２２Ａは、複数の所定電圧（ＧＮＤ電圧、１／４Ｖ_ＲＥＦ、１／２Ｖ_ＲＥＦ、３／４Ｖ_ＲＥＦ、Ｖ_ＲＥＦ）の中から、選択電圧に最も近い所定電圧を選択する。なお、選択電圧が２つの所定電圧に最も近い場合には、例えば、所定のルールに従ってどちらかの所定電圧を選択するようにすればよい。 In step 12, the processor 222A selects a predetermined voltage that is closest to the voltage corresponding to the motor current I from among a plurality of predetermined voltages that can be applied from the voltage application circuit 480 to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440, taking into consideration the resistance value of the electric motor 180 and the like. Specifically, if the resistance value of the electric motor 180 is R, the processor 222A uses Ohm's law, "voltage V = current I x resistance R," to determine a voltage (hereinafter referred to as the "selected voltage") that corresponds to the motor current I. Then, the processor 222A selects a predetermined voltage that is closest to the selected voltage from among a plurality of predetermined voltages (GND voltage, 1/ _4VREF , 1/ _2VREF , 3/ _4VREF , _VREF ). Note that if the selected voltage is closest to two predetermined voltages, for example, one of the predetermined voltages may be selected according to a predetermined rule.

ステップ１３では、プロセッサ２２２Ａが、選択電圧がＧＮＤ電圧であるか否かを判定する。そして、プロセッサ２２２Ａは、選択電圧がＧＮＤ電圧であると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ１７へと進める。一方、プロセッサ２２２Ａは、選択電圧がＧＮＤ電圧でないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ１４へと進める。 In step 13, the processor 222A determines whether the selected voltage is a GND voltage. If the processor 222A determines that the selected voltage is a GND voltage (Yes), the process proceeds to step 17. On the other hand, if the processor 222A determines that the selected voltage is not a GND voltage (No), the process proceeds to step 14.

ステップ１４では、プロセッサ２２２Ａが、選択電圧が所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦであるか否かを判定する。そして、プロセッサ２２２Ａは、選択電圧が所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦであると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ１９へと進める。一方、プロセッサ２２２Ａは、選択電圧が所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦでないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ１５へと進める。 In step 14, the processor 222A determines whether the selected voltage is the predetermined voltage 1/4V _REF . If the processor 222A determines that the selected voltage is the predetermined voltage 1/4V _REF (Yes), the process proceeds to step 19. On the other hand, if the processor 222A determines that the selected voltage is not the predetermined voltage 1/4V _REF (No), the process proceeds to step 15.

ステップ１５では、プロセッサ２２２Ａが、選択電圧が所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦであるか否かを判定する。そして、プロセッサ２２２Ａは、選択電圧が所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦであると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２１へと進める。一方、プロセッサ２２２Ａは、選択電圧が所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦでないと判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ１６へと進める。 In step 15, the processor 222A determines whether the selected voltage is the predetermined voltage 1/2 V _REF . If the processor 222A determines that the selected voltage is the predetermined voltage 1/2 V _REF (Yes), the process proceeds to step 21. On the other hand, if the processor 222A determines that the selected voltage is not the predetermined voltage 1/2 V _REF (No), the process proceeds to step 16.

ステップ１６では、プロセッサ２２２Ａが、選択電圧が所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦであるか否かを判定する。そして、プロセッサ２２２Ａは、選択電圧が所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦであると判定すれば（Ｙｅｓ）、処理をステップ２３へと進める。一方、プロセッサ２２２Ａは、選択電圧が所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦでない、要するに、選択電圧が所定電圧Ｖ_ＲＥＦであると判定すれば（Ｎｏ）、処理をステップ２５へと進める。 In step 16, the processor 222A determines whether the selected voltage is the predetermined voltage 3/4V _REF . If the processor 222A determines that the selected voltage is the predetermined voltage 3/4V _REF (Yes), the process proceeds to step 23. On the other hand, if the processor 222A determines that the selected voltage is not the predetermined voltage 3/4V _REF , in other words, that the selected voltage is the predetermined voltage _VREF (No), the process proceeds to step 25.

選択電圧がＧＮＤ電圧である場合の処理を実行するステップ１７では、プロセッサ２２２Ａが、第１のスイッチＳＷ１をＯＮにする。第１のスイッチＳＷ１がＯＮになると、図３の太線で示すような回路が構成され、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２にＧＮＤ電圧が印加される。第２のコンデンサＣ２にＧＮＤ電圧が印加される、要するに、第２のコンデンサＣ２のプラス端子がグランドＧＮＤに接続されると、第２のコンデンサＣ２にチャージされていた電荷がグランドＧＮＤへと流れて空になる。このため、第２のコンデンサＣ２は、電流センサ３８０からＧＮＤ電圧が供給された状態と同じになる。 In step 17, which executes processing when the selected voltage is the GND voltage, the processor 222A turns on the first switch SW1. When the first switch SW1 is turned on, a circuit as shown by the bold line in FIG. 3 is configured, and the GND voltage is applied to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440. When the GND voltage is applied to the second capacitor C2, in other words, when the positive terminal of the second capacitor C2 is connected to the ground GND, the charge stored in the second capacitor C2 flows to the ground GND and becomes empty. Therefore, the second capacitor C2 is in the same state as when the GND voltage is supplied from the current sensor 380.

ステップ１８では、プロセッサ２２２Ａが、第１のスイッチＳＷ１をＯＦＦにする。第１のスイッチＳＷ１がＯＦＦになると、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２へのＧＮＤ電圧の印加が中止され、第２のコンデンサＣ２に操舵トルクＴに対応した電荷（電圧）がチャージされた状態となる。その後、プロセッサ２２２Ａは、処理をステップ２７へと進める。 In step 18, the processor 222A turns off the first switch SW1. When the first switch SW1 turns off, the application of the GND voltage to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is stopped, and the second capacitor C2 is charged with an electric charge (voltage) corresponding to the steering torque T. The processor 222A then proceeds to step 27.

選択電圧が所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦである場合の処理を実行するステップ１９では、プロセッサ２２２Ａが、第４のスイッチＳＷ４をＯＮにする。第４のスイッチＳＷ４がＯＮなると、図６の太線で示すような回路が構成され、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦが印加される。第２のコンデンサＣ２に所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦが印加されると、第２のコンデンサＣ２は所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦに対応した電荷でチャージされる。このため、第２のコンデンサＣ２は、電流センサ３８０から所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦが供給された状態と同じになる。 In step 19, which executes the process when the selected voltage is the predetermined voltage 1/4V _REF , the processor 222A turns on the fourth switch SW4. When the fourth switch SW4 is turned on, a circuit as shown by the bold line in FIG. 6 is configured, and the predetermined voltage 1/4V _REF is applied to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440. When the predetermined voltage 1/4V _REF is applied to the second capacitor C2, the second capacitor C2 is charged with a charge corresponding to the predetermined voltage 1/4V _REF . Therefore, the second capacitor C2 is in the same state as when the predetermined voltage 1/4V _REF is supplied from the current sensor 380.

ステップ２０では、プロセッサ２２２Ａが、第４のスイッチＳＷ４をＯＦＦにする。第４のスイッチＳＷ４がＯＦＦになると、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２への所定電圧１／４Ｖ_ＲＥＦの印加が中止され、第２のコンデンサＣ２に操舵トルクＴに対応した電荷（電圧）がチャージされた状態となる。その後、プロセッサ２２２Ａは、処理をステップ２７へと進める。 In step 20, the processor 222A turns off the fourth switch SW4. When the fourth switch SW4 turns off, the application of the predetermined voltage 1/4 V _REF to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is stopped, and the second capacitor C2 is charged with a charge (voltage) corresponding to the steering torque T. After that, the processor 222A advances the process to step 27.

選択電圧が所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦである場合の処理を実行するステップ２１では、プロセッサ２２２Ａが、第２のスイッチＳＷ２をＯＮにする。第２のスイッチＳＷ２がＯＮなると、図４の太線で示すような回路が構成され、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦが印加される。第２のコンデンサＣ２に所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦが印加されると、第２のコンデンサＣ２は所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦに対応した電荷でチャージされる。このため、第２のコンデンサＣ２は、電流センサ３８０から所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦが供給された状態と同じになる。 In step 21, which executes the process when the selected voltage is the predetermined voltage 1/2V _REF , the processor 222A turns on the second switch SW2. When the second switch SW2 is turned on, a circuit as shown by the bold line in FIG. 4 is configured, and the predetermined voltage 1/2V _REF is applied to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440. When the predetermined voltage 1/2V _REF is applied to the second capacitor C2, the second capacitor C2 is charged with a charge corresponding to the predetermined voltage 1/2V _REF . Therefore, the second capacitor C2 is in the same state as when the predetermined voltage 1/2V _REF is supplied from the current sensor 380.

ステップ２２では、プロセッサ２２２Ａが、第２のスイッチＳＷ２をＯＦＦにする。第２のスイッチＳＷ２がＯＦＦになると、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２への所定電圧１／２Ｖ_ＲＥＦの印加が中止され、第２のコンデンサＣ２に操舵トルクＴに対応した電荷（電圧）がチャージされた状態となる。その後、プロセッサ２２２Ａは、処理をステップ２７へと進める。 In step 22, the processor 222A turns off the second switch SW2. When the second switch SW2 turns off, the application of the predetermined voltage 1/2 V _REF to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is stopped, and the second capacitor C2 is charged with an electric charge (voltage) corresponding to the steering torque T. After that, the processor 222A advances the process to step 27.

選択電圧が所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦである場合の処理を実行するステップ２３では、プロセッサ２２２Ａが、第３のスイッチＳＷ３をＯＮにする。第３のスイッチＳＷ３がＯＮなると、図５の太線で示すような回路が構成され、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦが印加される。第２のコンデンサＣ２に所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦが印加されると、第２のコンデンサＣ２は所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦに対応した電荷でチャージされる。このため、第２のコンデンサＣ２は、電流センサ３８０から所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦが供給された状態と同じになる。 In step 23, which executes processing when the selected voltage is the predetermined voltage 3/4V _REF , the processor 222A turns on the third switch SW3. When the third switch SW3 is turned on, a circuit as shown by the bold line in FIG. 5 is configured, and the predetermined voltage 3/4V _REF is applied to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440. When the predetermined voltage 3/4V _REF is applied to the second capacitor C2, the second capacitor C2 is charged with a charge corresponding to the predetermined voltage 3/4V _REF . Therefore, the second capacitor C2 is in the same state as when the predetermined voltage 3/4V _REF is supplied from the current sensor 380.

ステップ２４では、プロセッサ２２２Ａが、第３のスイッチＳＷ３をＯＦＦにする。第３のスイッチＳＷ３がＯＦＦになると、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２への所定電圧３／４Ｖ_ＲＥＦの印加が中止され、第２のコンデンサＣ２に操舵トルクＴに対応した電荷（電圧）がチャージされた状態となる。その後、プロセッサ２２２Ａは、処理をステップ２７へと進める。 In step 24, the processor 222A turns off the third switch SW3. When the third switch SW3 turns off, the application of the predetermined voltage 3/4V _REF to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is stopped, and the second capacitor C2 is charged with a charge (voltage) corresponding to the steering torque T. After that, the processor 222A advances the process to step 27.

選択電圧が所定電圧Ｖ_ＲＥＦである場合の処理を実行するステップ２５では、プロセッサ２２２Ａが、第５のスイッチＳＷ５をＯＮにする。第５のスイッチＳＷ５がＯＮなると、図７の太線で示すような回路が構成され、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に所定電圧Ｖ_ＲＥＦが印加される。第２のコンデンサＣ２に所定電圧Ｖ_ＲＥＦが印加されると、第２のコンデンサＣ２は所定電圧Ｖ_ＲＥＦに対応した電荷でチャージされる。このため、第２のコンデンサＣ２は、電流センサ３８０から所定電圧Ｖ_ＲＥＦが供給された状態と同じになる。 In step 25, which executes the process when the selected voltage is the predetermined voltage _VREF , the processor 222A turns on the fifth switch SW5. When the fifth switch SW5 is turned on, a circuit as shown by the bold line in FIG. 7 is configured, and the predetermined voltage _VREF is applied to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440. When the predetermined voltage _VREF is applied to the second capacitor C2, the second capacitor C2 is charged with a charge corresponding to the predetermined voltage _VREF . Therefore, the second capacitor C2 is in the same state as when the predetermined voltage _VREF is supplied from the current sensor 380.

ステップ２６では、プロセッサ２２２Ａが、第５のスイッチＳＷ５をＯＦＦにする。第５のスイッチＳＷ５がＯＦＦになると、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２への所定電圧Ｖ_ＲＥＦの印加が中止され、第２のコンデンサＣ２に操舵トルクＴに対応した電荷（電圧）がチャージされた状態となる。その後、プロセッサ２２２Ａは、処理をステップ２７へと進める。 In step 26, the processor 222A turns off the fifth switch SW5. When the fifth switch SW5 turns off, the application of the predetermined voltage _VREF to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is stopped, and the second capacitor C2 is charged with an electric charge (voltage) corresponding to the steering torque T. After that, the processor 222A advances the process to step 27.

ステップ２７では、プロセッサ２２２Ａが、サンプルモードとホールドモードとを選択的に切り替える第７のスイッチＳＷ７をＯＮにする。第７のスイッチＳＷ７がＯＮになると、フィルタ回路４２０と電圧印加回路４８０との間に位置する電路Ｌ１が開通し、フィルタ回路４２０を通過した電流センサ３８０の出力信号がサンプルホールド回路４４０を通過してＡＤ変換回路４６０へと供給される。そして、ＡＤ変換回路４６０において、基準電圧Ｖ_ＲＥＦを使用してアナログ信号がデジタル信号へと変換され、プロセッサ２２２Ａがモータ電流を表すデジタル信号を読み込む準備が完了する。ここで、第７のスイッチＳＷ７がＯＮになることで、電流センサ３８０の出力信号がサンプルホールド回路４４０に供給されてサンプリングされるので、この状態はサンプルモードとなる。 In step 27, the processor 222A turns on the seventh switch SW7, which selectively switches between a sample mode and a hold mode. When the seventh switch SW7 is turned on, the electric path L1 located between the filter circuit 420 and the voltage application circuit 480 is opened, and the output signal of the current sensor 380 that has passed through the filter circuit 420 passes through the sample-and-hold circuit 440 and is supplied to the AD conversion circuit 460. Then, in the AD conversion circuit 460, the analog signal is converted into a digital signal using the reference voltage _VREF , and the processor 222A is ready to read the digital signal representing the motor current. Here, by turning on the seventh switch SW7, the output signal of the current sensor 380 is supplied to the sample-and-hold circuit 440 and sampled, so that this state is the sample mode.

ステップ２８では、プロセッサ２２２Ａが、第７のスイッチＳＷ７をＯＦＦにする。ここで、第７のスイッチＳＷ７がＯＦＦになることで、電流センサ３８０の出力信号がサンプルホールド回路４４０に供給されなくなって従前の状態が保持されるので、この状態はホールドモードとなる。 In step 28, the processor 222A turns the seventh switch SW7 OFF. Now, with the seventh switch SW7 turned OFF, the output signal of the current sensor 380 is no longer supplied to the sample-and-hold circuit 440, and the previous state is maintained, which becomes the hold mode.

ステップ２９では、プロセッサ２２２Ａが、ＡＤ変換回路４６０の出力信号を読み込んで、モータ電流を表すデジタル信号を取得する。
ステップ３０では、プロセッサ２２２Ａが、ＡＤ変換回路４６０から読み込んだデジタル信号に基づいて、電動モータ１８０のモータ電流を算出する。その後、プロセッサ２２２Ａは、今回の制御サイクルにおけるデジタル信号の取り込み処理を終了させる。 In step 29, the processor 222A reads the output signal of the AD conversion circuit 460 to obtain a digital signal representing the motor current.
In step 30, the processor 222A calculates the motor current of the electric motor 180 based on the digital signal read from the AD conversion circuit 460. Thereafter, the processor 222A ends the digital signal acquisition process for the current control cycle.

かかるデジタル信号の取り込み処理によれば、モータ電流の取得タイミングになると、プロセッサ２２２Ａは、電動モータ１８０によって実際に操舵力のアシストを行う前に、モータ電流と相関性が高い操舵トルクＴに基づいてモータ電流Ｉを算出する。また、プロセッサ２２２Ａは、電圧印加回路４８０がサンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に印加可能な複数の所定電圧の中から、モータ電流Ｉに最も近い所定電圧を選定する。そして、プロセッサ２２２Ａは、選定電圧に基づいて第１のスイッチＳＷ１～第５のスイッチＳＷ５のいずれか１つをＯＮ及びＯＦＦし、選定電圧を第２のコンデンサＣ２に印加してチャージさせる。 According to this digital signal capture process, when it is time to acquire the motor current, the processor 222A calculates the motor current I based on the steering torque T, which has a high correlation with the motor current, before the electric motor 180 actually assists the steering force. The processor 222A also selects a predetermined voltage that is closest to the motor current I from among a plurality of predetermined voltages that the voltage application circuit 480 can apply to the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440. The processor 222A then turns on and off one of the first switch SW1 to the fifth switch SW5 based on the selected voltage, and applies the selected voltage to the second capacitor C2 to charge it.

選定電圧は現在の操舵トルクＴに対応した電圧であるため、この操舵トルクＴに応じて将来電動モータ１８０を制御した結果のモータ電流を表している推定値であると見做すことができる。このため、このような選定電圧に基づいて電圧印加回路４８０の第１のスイッチＳＷ１～第５のスイッチＳＷ５のいずれか１つをＯＮ／ＯＦＦすると、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２は、操舵トルクＴに対応した選択電圧によりチャージされることとなる。そして、第２のコンデンサＣ２のチャージが行われた後、第７のスイッチＳＷ７がＯＮ／ＯＦＦされて、図１１に示すように時間経過に伴って変動する電流センサ３８０から出力されたアナログ信号は、フィルタ回路４２０によって所定周波成分が低減されつつ、サンプルホールド回路４４０へと供給される。 Because the selected voltage is a voltage corresponding to the current steering torque T, it can be considered to be an estimated value representing the motor current resulting from controlling the electric motor 180 in the future according to this steering torque T. Therefore, when any one of the first switch SW1 to the fifth switch SW5 of the voltage application circuit 480 is turned ON/OFF based on such a selected voltage, the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is charged with the selected voltage corresponding to the steering torque T. Then, after the second capacitor C2 is charged, the seventh switch SW7 is turned ON/OFF, and the analog signal output from the current sensor 380, which varies over time as shown in FIG. 11, is supplied to the sample-and-hold circuit 440 while a predetermined frequency component is reduced by the filter circuit 420.

このとき、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２が選択電圧で前もってチャージされているため、第７のスイッチＳＷ７がＯＮ／ＯＦＦされると、サンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２の電荷によってフィルタ回路４２０の第１のコンデンサＣ１がチャージされることとなる。ここで、第１のコンデンサＣ１は信号の位相遅れを小さくするために容量が小さくなっているため、第２のコンデンサＣ２の電荷によって極短時間でチャージされることとなる。その後、プロセッサ２２２Ａは、モータ電流を表すＡＤ変換後のデジタル信号を取得し、例えば、ＡＤ変換回路４６０の分解能などを考慮して、電動モータ１８０のモータ電流を算出する。 At this time, since the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440 is precharged with the selected voltage, when the seventh switch SW7 is turned ON/OFF, the first capacitor C1 of the filter circuit 420 is charged by the charge of the second capacitor C2 of the sample-and-hold circuit 440. Here, since the first capacitor C1 has a small capacity to reduce the phase delay of the signal, it is charged in an extremely short time by the charge of the second capacitor C2. The processor 222A then obtains the AD-converted digital signal representing the motor current, and calculates the motor current of the electric motor 180, taking into account, for example, the resolution of the AD conversion circuit 460, etc.

従って、上述したように、電流センサ３８０の出力信号を実際に読み込む前に、フィルタ回路４２０の第１のコンデンサＣ１が、電流センサ３８０から出力されるであろうと推測される選定電圧で事前にチャージされている。このため、電流センサ３８０の出力信号を読み込むとき、フィルタ回路４２０の第１のコンデンサＣ１をチャージする時間が不要となるか大幅に短くなり、その間にＡＤ変換して得られるデジタル信号の誤差を小さくすることができる。その結果、サンプルホールド回路４４０がＧＮＤ電圧をサンプリングした直後などであっても、電動モータ１８０のモータ電流を精度よく検出することができるようになる。 Therefore, as described above, before the output signal of the current sensor 380 is actually read, the first capacitor C1 of the filter circuit 420 is pre-charged with the selected voltage that is expected to be output from the current sensor 380. Therefore, when the output signal of the current sensor 380 is read, the time to charge the first capacitor C1 of the filter circuit 420 is unnecessary or significantly shortened, and the error of the digital signal obtained by AD conversion during that time can be reduced. As a result, the motor current of the electric motor 180 can be detected with high accuracy even immediately after the sample-and-hold circuit 440 samples the GND voltage.

時間経過に伴ってある値を中心として変動するアナログ信号のみならず、ＧＮＤ電圧付近や基準電圧Ｖ_ＲＥＦなどのアナログ信号の全出力範囲で、アナログ信号をＡＤ変換して得られるデジタル信号の精度の検出誤差を低減することもできる。また、電圧印加回路４８０によって印加可能な所定電圧をＧＮＤ電圧から基準電圧Ｖ_ＲＥＦまでの範囲にある少なくとも２つの２つの所定電圧とすることで、電流センサ３８０から出力されるアナログ信号の誤差を低減することができる。さらに、アナログ信号が電動モータ１８０の駆動電流検出信号であれば、モータ電流の検出精度が向上することから、電動モータ１８０の制御性を向上させることもできる。 It is possible to reduce detection errors in the accuracy of a digital signal obtained by AD converting an analog signal not only for an analog signal that fluctuates around a certain value over time, but also in the entire output range of the analog signal, such as near the GND voltage or the reference voltage _VREF . Also, by setting the predetermined voltages that can be applied by the voltage application circuit 480 to at least two predetermined voltages in the range from the GND voltage to the reference voltage _VREF , it is possible to reduce errors in the analog signal output from the current sensor 380. Furthermore, if the analog signal is a drive current detection signal for the electric motor 180, the detection accuracy of the motor current is improved, and therefore the controllability of the electric motor 180 can be improved.

なお、当業者であれば、様々な上記実施形態の技術的思想について、その一部を省略したり、その一部を適宜組み合わせたり、その一部を周知技術に置き換えたりすることで、新たな実施形態を生み出せることを容易に理解できるであろう。 A person skilled in the art will easily understand that new embodiments can be created by omitting parts of the technical ideas of the various embodiments described above, combining parts of them as appropriate, or replacing parts of them with well-known technology.

その一例を挙げると、電圧印加回路４８０は、５つの所定電圧に限らず、０Ｖ（ＧＮＤ電圧）からＡＤ変換回路４６０の基準電圧Ｖ_ＲＥＦまでの範囲にある少なくとも２つの所定電圧をサンプルホールド回路４４０の第２のコンデンサＣ２に印加可能であればよい。但し、電圧印加回路４８０がより多くの所定電圧を印加可能であれば、電流センサ３８０の出力信号を実際にサンプリングしたときの電圧との差が小さくなることから、サンプルホールド回路４４０における電流センサ３８０の出力信号のサンプリング時間を更に短縮することができる。 As one example, the voltage application circuit 480 is not limited to five predetermined voltages, but may apply at least two predetermined voltages in the range from 0 V (GND voltage) to the reference voltage _VREF of the AD conversion circuit 460 to the second capacitor C2 of the sample and hold circuit 440. However, if the voltage application circuit 480 can apply more predetermined voltages, the difference from the voltage when the output signal of the current sensor 380 is actually sampled becomes smaller, and therefore the sampling time of the output signal of the current sensor 380 in the sample and hold circuit 440 can be further shortened.

また、本実施形態に係る信号処理装置４００は、電流センサ３８０の出力信号に限らず、回転角センサ、電圧センサなどの任意のアナログ信号を処理する場合にも適用することができる。さらに、図２～図７に示す信号処理装置４００は、一部の構成要素（例えば、常時ＯＮとなる第６のスイッチＳＷなど）を省略したり、又はさらなる効果を発揮させるために他の構成要素を追加したりすることもできる。要するに、図２～図７に示す信号処理装置４００は、あくまで本実施形態の特徴を説明するための単なる一例であり、この構成に限定されると認識すべきではない。 The signal processing device 400 according to this embodiment can be applied to processing any analog signal, such as a rotation angle sensor or a voltage sensor, in addition to the output signal of the current sensor 380. Furthermore, the signal processing device 400 shown in FIGS. 2 to 7 can omit some components (such as the sixth switch SW that is always ON) or add other components to achieve further effects. In short, the signal processing device 400 shown in FIGS. 2 to 7 is merely an example for explaining the features of this embodiment, and should not be considered limited to this configuration.

１００…ＥＰＳシステム、１８０…電動モータ、２２０…電子制御装置、２２２…マイクロコンピュータ、２２２Ａ…プロセッサ（制御部）、４００…信号処理装置、４２０…フィルタ回路、４４０…サンプルホールド回路、４６０…ＡＤ変換回路、４８０…電圧印加回路、Ｃ１…第１のコンデンサ、Ｃ２…第２のコンデンサ、ＳＷ１～ＳＷ５…第１のスイッチ～第５のスイッチ（複数のスイッチ）、ＳＷ７…第７のスイッチ（切替スイッチ）、Ｖ_ＲＥＦ…基準電圧 100...EPS system, 180...electric motor, 220...electronic control device, 222...microcomputer, 222A...processor (control unit), 400...signal processing device, 420...filter circuit, 440...sample and hold circuit, 460...AD conversion circuit, 480...voltage application circuit, C1...first capacitor, C2...second capacitor, SW1 to SW5...first switch to fifth switch (multiple switches), SW7...seventh switch (changeover switch), V _REF ...reference voltage

Claims

アナログ信号の所定周波数成分を低減させる、第１のコンデンサを有するフィルタ回路と、
前記フィルタ回路を通過したアナログ信号をサンプルホールドする、第２のコンデンサを有するサンプルホールド回路と、
前記サンプルホールド回路の出力信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路と、
前記第２のコンデンサに対して複数の所定電圧の中から選択された１つの所定電圧を印加可能である電圧印加回路と、
制御パラメータに応じて前記第２のコンデンサに印加可能な複数の所定電圧の中から１つの所定電圧を選択し、前記電圧印加回路を制御して前記所定電圧を前記第２のコンデンサに印加してチャージした後、前記サンプルホールド回路に前記フィルタ回路を通過したアナログ信号をサンプリングさせるように構成された制御部と、
を有する、信号処理装置。 a filter circuit having a first capacitor for reducing a predetermined frequency component of the analog signal;
a sample-and-hold circuit having a second capacitor for sampling and holding the analog signal that has passed through the filter circuit;
an AD conversion circuit for converting an output signal of the sample-and-hold circuit into a digital signal;
a voltage application circuit capable of applying one predetermined voltage selected from a plurality of predetermined voltages to the second capacitor;
a control unit configured to select one predetermined voltage from a plurality of predetermined voltages applicable to the second capacitor in accordance with a control parameter, control the voltage application circuit to apply the predetermined voltage to the second capacitor to charge it, and then cause the sample-and-hold circuit to sample the analog signal that has passed through the filter circuit;
A signal processing device comprising:

前記電圧印加回路は、０Ｖから前記ＡＤ変換回路の基準電圧までの範囲にある少なくとも２つの所定電圧を印加可能である、
請求項１に記載の信号処理装置。 the voltage application circuit is capable of applying at least two predetermined voltages in a range from 0 V to a reference voltage of the AD conversion circuit;
The signal processing device according to claim 1 .

前記アナログ信号は、電動モータの駆動電流検出信号である、
請求項１に記載の信号処理装置。 The analog signal is a drive current detection signal of an electric motor.
The signal processing device according to claim 1 .

前記制御部は、前記制御パラメータに対応する電圧に最も近い所定電圧を選択する、
請求項１に記載の信号処理装置。 The control unit selects a predetermined voltage that is closest to a voltage corresponding to the control parameter.
The signal processing device according to claim 1 .

前記制御パラメータは、電動パワーステアリングシステムの操舵角又は操舵トルクに関するパラメータである、
請求項１に記載の信号処理装置。 The control parameter is a parameter related to a steering angle or a steering torque of an electric power steering system.
The signal processing device according to claim 1 .

前記サンプルホールド回路は、サンプルモードとホールドモードとを切り替える切替スイッチを含み、
前記電圧印加回路は、前記切替スイッチと並列に接続された複数のスイッチを含み、当該スイッチのそれぞれが前記所定電圧を出力電圧とする電源と接続された、
請求項１～請求項５のいずれか１つに記載の信号処理装置。 the sample and hold circuit includes a changeover switch for switching between a sample mode and a hold mode,
the voltage application circuit includes a plurality of switches connected in parallel with the changeover switch, each of the switches being connected to a power supply that outputs the predetermined voltage;
6. The signal processing device according to claim 1.