JP2024072308A - Signal Processing Device - Google Patents
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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.
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.
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VREF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VREF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VREFの1/2倍の所定電圧(1/2VREF)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VREFの3/4倍、1/4倍及び1倍の所定電圧(3/4VREF、1/4VREF及びVREF)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VREFの1/2倍の所定電圧1/2VREF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1/2VREFが印加されて、所定電圧1/2VREF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VREFの3/4倍の所定電圧3/4VREF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3/4VREFが印加されて、所定電圧VREF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VREFの1/4倍の所定電圧1/4VREF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1/4VREFが印加されて、所定電圧1/4VREF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VREFの1倍の所定電圧VREF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VREFが印加されて、所定電圧VREF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、1/4VREF、1/2VREF、3/4VREF、VREF)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1/4VREF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1/4VREF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1/4VREF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1/2VREF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1/2VREF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1/2VREF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3/4VREF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3/4VREF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3/4VREFでない、要するに、選択電圧が所定電圧VREF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1/4VREF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1/4VREFが印加される。第2のコンデンサC2に所定電圧1/4VREFが印加されると、第2のコンデンサC2は所定電圧1/4VREF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1/4VREF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1/4VREF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1/2VREF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1/2VREFが印加される。第2のコンデンサC2に所定電圧1/2VREFが印加されると、第2のコンデンサC2は所定電圧1/2VREF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1/2VREF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1/2VREF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3/4VREF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3/4VREFが印加される。第2のコンデンサC2に所定電圧3/4VREFが印加されると、第2のコンデンサC2は所定電圧3/4VREF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3/4VREF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3/4VREF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VREF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VREFが印加される。第2のコンデンサC2に所定電圧VREFが印加されると、第2のコンデンサC2は所定電圧VREF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VREF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VREF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VREF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VREF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VREF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VREF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)、VREF…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 (6)
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:
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 .
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 .
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 .
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.
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JP2022183005A JP2024072308A (en) | 2022-11-16 | 2022-11-16 | Signal Processing Device |
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