JP2004170174A - トルク検出装置及びそれを備えた電動パワーステアリング制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】入力値に対する出力値の変動を抑えるとともに、入力値の急激な変化に対する出力値の追従性を向上させたトルク検出装置、及びそれを備えた電動パワーステアリング制御装置を提供する。
【解決手段】電動パワーステアリング制御装置は、トルク検出装置と、操舵トルクを補助するモータ６と、操舵トルクに対応するモータトルクを求め、モータ６を制御するモータ駆動装置３５とを備える。そして、トルク検出装置は、ステアリング軸を回転させたとき、ステアリング軸に加わる操舵トルクに応じた信号を出力するトルクセンサ４と、信号をアナログ値からデジタル値に変換して出力するＡ／Ｄ変換部１８ａと、Ａ／Ｄ変換部１８ａから入力したデータに対し、ヒステリシス処理を行い、データを基にしてヒステリシス幅内に納めたデータを生成して出力値として出力するフィルタ部３１とを備える。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や操舵系にモータによるアシスト力を付与するのに用いられるトルク検出装置、及びトルク検出装置を備えた電動パワーステアリング制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、操舵系の操舵トルクを検出し、この操舵トルクに応じて電動モータの駆動電流を制御し、操舵トルクをアシストするのに用いられるトルク検出装置やトルク検出装置を備えた電動パワーステアリング装置が種々提案されている。
【０００３】
このようなトルク検出装置や電動パワーステアリング装置においては、ドライバが加えた操舵力をセンサで検知し、その値を入力値としてアナログからデジタルにＡ／Ｄ変換してマイコンに取り込む。そして、この入力値に基づいてアシスト制御のための演算を行い出力値を算出し、この出力値を自動車や操舵系にモータによるアシスト力を付与する。
【０００４】
上記の過程において、Ａ／Ｄ変換のときの切り捨て誤差（量子化誤差）や演算誤差が発生し、たとえ実際の入力値が一定であっても演算結果の出力値が変化してしまい、異音が出たり操舵フィーリングが悪化したりする。
【０００５】
そこで、一般的に、入力値の情報の変動を抑えるために、従来の電動パワーステアリング装置では装置内に設けたマイクロコンピュータが、図８に示すプログラムのフローチャートで示すように、入力値を平均化する平均フィルタ処理を行っている。図８において、先ず、Ｓ１０１で操舵トルクに応じた信号を取得すると、Ｓ１０２でこの信号に基づいて操舵トルクを演算する。そして、Ｓ１０３でこの操舵トルクが、この制御プログラムを実行した際の初めての値か否かを判定し、初めての値であればＳ１０４に移行し、演算した操舵トルクを出力値とする。又、Ｓ１０３で初めての値ではないと判定すると、Ｓ１０６に移行し、操舵トルクは平均フィルタ処理し、ここで求められた値を出力値とする。この平均フィルタ処理は、過去の制御周期で得られた複数の操舵トルクの値（データ）と今回演算して得られた操舵トルクの値を加算して平均化する手段である。次に、Ｓ１０５では、Ｓ１０４又はＳ１０６で今回の制御周期での出力値とした値を過去の出力値としてＲＡＭ等の記憶装置に格納し、この制御プログラムを一旦終了する。
【０００６】
このように、順次入力値に対する出力値が得られる。なお、図８に示す処理に加えて、更に、フィルタ処理を複数回行ったり、メディアンフィルタ処理を行う場合もある。このようにして、入力値に対して変動の抑制されたデータ値が出力される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来の装置では、単に平均化処理をしているため、入力値に対する出力値の変動は抑えられるが、急激な変化に対して、入力値に対する制御の応答性悪くなるという問題がある。
【０００８】
本発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、その目的は入力値に対する出力値の変動を抑えるとともに、入力値の急激な変化に対する出力値の追従性を向上させたトルク検出装置、及びそれを備えた電動パワーステアリング制御装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、ステアリング軸を回転させたとき、ステアリング軸に加わる操舵トルクに応じた信号を出力する出力手段と、前記信号をアナログ値からデジタル値に変換して出力する変換手段と、前記変換手段から入力したデータに対し、ヒステリシス処理を行い、前記データを基にしてヒステリシス幅内に納めたデータを生成して出力値として出力するヒステリシス処理手段とを備えたことを特徴としている。
【００１０】
又、請求項２に記載の発明は、ステアリング軸を回転させたとき、ステアリング軸に加わる操舵トルクに応じた信号を出力する出力手段と、前記信号をアナログ値からデジタル値に変換する変換手段と、前記変換手段から出力された信号の過去のデータと、現在のデータの平均処理を行う平均化処理手段と、前記平均化処理手段にて平均化されたデータと閾値との大小関係を判定する判定手段と、前記判定手段が、前記閾値よりも平均化されたデータの方が大きいと判定したときは、前記変換手段から入力したデータに対し、ヒステリシス処理を行い、前記データを基にしてヒステリシス幅内に納めたデータを生成して出力値として出力するヒステリシス処理手段とを備えたことを特徴としている。
【００１１】
更には、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のトルク検出装置と、操舵トルクに対応するモータトルクを求め、電動モータを制御するモータ制御手段とを備えたことを特徴としている。
【００１２】
又、請求項４に記載の発明は、請求項２に記載のトルク検出装置と、操舵トルクに対応するモータトルクを求め、電動モータを制御するモータ制御手段とを備え、前記モータ制御手段は、前記判定手段が、前記閾値よりも平均化されたデータの方が大きいと判定したときは、ヒステリシス処理手段のヒステリシス処理後の出力値を操舵トルクとして前記モータトルクを求め、前記判定手段が、平均化されたデータが前記閾値以下と判定したときは、平均化処理手段が平均化したデータを操舵トルクとしてモータトルクを求めることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を電動パワーステアリング装置に具体化した実施形態を、図１乃至図７を参照して説明する。
【００１４】
（第１実施形態）
図１は、電動パワーステアリング装置の概略図である。
ステアリングホイール１に連結したステアリング軸２には、トーションバー３が設けられている。このトーションバー３には、トルクセンサ４が装着されている。
【００１５】
そして、ステアリングホイール１に操舵トルクが加えられ、ステアリング軸２が回転されると、加わった力に応じてトーションバー３が捩れる。すると、この捩れ、即ちステアリング軸２に加わる前記操舵トルクに応じた信号が、出力手段としてのトルクセンサ４から出力される。このトルクセンサ４は、ステアリングホイール１の操舵トルクに応じた電圧を出力する。
【００１６】
又、ステアリング軸２にはピニオンシャフト８が固着されている。ピニオンシャフト８の先端には、ピニオン９が固着されるとともに、このピニオン９はラック１０と噛合している。前記ラック１０とピニオン９とによりラックアンドピニオン機構が構成されている。前記ラック１０の両端には、タイロッド１２が固設されており、そのタイロッド１２の先端部にはナックル１３が回動可能に連結されている。このナックル１３には、タイヤとしての前輪１４が固着されている。又、ナックル１３の一端は、クロスメンバ１５に回動可能に連結されている。
【００１７】
又、ラック１０と同軸的に、操舵トルクを補助する電動モータ（以下、モータ６という）が配置されている。モータ６は操舵トルクに対応するモータトルク（アシスト力）をボールナット機構６ａを介してラック１０に伝達する。
【００１８】
従って、モータ６が回転すると、その回転はボールナット機構６ａによってラック１０に伝達される。そして、ラック１０は、タイロッド１２を介してナックル１３に設けられた前輪１４の向きを変更して車両の進行方向を変えることができる。
【００１９】
又、前輪１４には、車速センサ１６が設けられている。車速センサ１６は、その時の車速を前輪１４の回転数に相対する周期のパルス信号として出力する。
更に、上記の電動パワーステアリング装置には、制御部２０が電気的に連結されている。
【００２０】
この制御部２０は、中央処理装置（ＣＰＵ２１）と、読み込み専用メモリ（ＲＯＭ２２）と、データを一時記憶する読み出し及び書き込み専用メモリ（ＲＡＭ２３）と、モータ駆動装置３５とを備えている。
【００２１】
このＲＯＭ２２には、ＣＰＵ２１による演算処理を行わせるための制御プログラムが格納されている。又、ＲＯＭ２２には、後述する基本アシストマップが格納されている。
【００２２】
ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１が演算処理を行うときの演算処理結果等を一時保管する。
又、モータ駆動装置３５には、又、モータ６に実際に流れる駆動電流（実電流）を検出する電流センサ３６が設けられており、その駆動電流の検出信号がＣＰＵ２１へ出力されるようになっている。
【００２３】
本実施形態では、ＣＰＵ２１は、ヒステリシス処理手段、モータ制御手段に相当する。
次に、上記の電動パワーステアリング装置の電気的構成について説明する。
【００２４】
図２は制御部２０のブロック図である。同図において、ＣＰＵ２１の枠内はＣＰＵ２１の制御ブロックを示し、プログラムで実行する機能を示している。従って、制御ブロックは独立したハードウエアを示すものではない。
【００２５】
図２に示すように、ＣＰＵ２１では、入力される操舵トルク及び車速に基づいて、モータ駆動装置３５へ送出すべきＰＷＭ（ｐｕｌｓｅ ｗｉｄｔｈ ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）指令値を決定する。モータ駆動装置３５は、ＣＰＵ２１から送出されたＰＷＭ指令値に対応する駆動電流をモータ６へ出力する。そして、モータ６は、運転者によるステアリング軸２の操舵力を補助するためのモータトルク（操舵補助トルク）を発生する。
【００２６】
図２に示すように、トルクセンサ４からの操舵トルク信号は、インターフェース１７ａを介して変換手段であるＡ／Ｄ変換器１８ａでアナログ値からデジタル値に変換され、操舵トルクτとしてＣＰＵ２１に入力される。
【００２７】
ＣＰＵ２１は、ＲＯＭ２２に格納したヒステリシス処理プログラムにより、後述するヒステリシス処理をする。図２において、フィルタ部３１（ＣＰＵ２１）はヒステリシス処理するヒステリシス処理手段に相当する。そして、このフィルタ部３１にて求められた操舵トルクτ＊を出力値としてアシスト指令部３２に入力する。なお、説明の便宜上、入力値としての操舵トルクはτを付し、出力値としての操舵トルクにはτ＊を付す。また、フィルタ部３１での処理は後述する。
【００２８】
又、車速センサ１６からの車速信号は、インターフェース１７ｂを介してタイマ１８ｂでパルス周期をカウントし、ＣＰＵ２１のアシスト指令部３２に車速Ｖとして入力される。
【００２９】
この操舵トルクτ＊及び車速Ｖに基づいて、アシスト指令部３２において、電流指令値ＩＡが決定される。この電流指令値ＩＡは、図６に示すアシストマップに基づいて決定される。
【００３０】
ここで、アシストマップについて説明する。
アシストマップは、操舵トルクτ＊に対するモータ６の目標電流である電流指令値ＩＡを求めるためのものであり、ＲＯＭ２２に格納されている。このアシストマップにおいて、入力された操舵トルクτ＊と車速Ｖから、対応する目標電流である電流指令値ＩＡが検索して求められる。
【００３１】
なお、図６において、Ｖ１〜Ｖ８は車速Ｖを表し、操舵トルクτ＊に対する電流指令値ＩＡは車速Ｖにより変化することを示している。最も車速の小さいＶ１から、最も車速の大きいＶ８にかけて、順次車速Ｖは増加している。車速Ｖ１〜Ｖ８においては、車速Ｖが小さい程操舵トルクτ＊に対する電流指令値ＩＡが大きくなるように設定されている。又、それぞれの車速Ｖ１〜Ｖ８において、操舵トルクτ＊が比較的小さい場合に比して、操舵トルクτ＊が比較的大きい場合には、操舵トルクτ＊に対する電流指令値ＩＡが大きくなるように設定されている。
【００３２】
ＰＩ制御部３３によって、上記アシスト指令部３２から出力された電流指令値ＩＡに対して電圧指令値Ｖｎが生成される。更に、この電圧指令値ＶｎによりＰＷＭ演算部３４でモータ駆動装置３５に送出するＰＷＭ指令値が送出される。
【００３３】
モータ駆動装置３５は、ＰＷＭによりＯＮ／ＯＦＦ制御されるスイッチング素子としてＦＥＴ３５ａ〜３５ｄを備えたＨブリッジで構成されている。
左側のＦＥＴ３５ａ，３５ｄは、上側のＦＥＴ３５ａがＯＮのとき下側のＦＥＴ３５ｄがＯＦＦ、上側のＦＥＴ３５ａがＯＦＦのとき下側のＦＥＴ３５ｄがＯＮとなるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。右側のＦＥＴ３５ｂ，３５ｃも同様に、上側のＦＥＴ３５ｂがＯＮのとき下側のＦＥＴ３５ｃがＯＦＦ、上側のＦＥＴ３５ｂがＯＦＦのとき下側のＦＥＴ３５ｃがＯＮとなるようにＯＮ／ＯＦＦ制御される。そして、ＦＥＴ３５ａ〜３５ｄをそれぞれ異なるデューティー比Ｄａ，Ｄｂ，Ｄｃ（＝１−Ｄｂ），Ｄｄ（＝１−Ｄａ）でＯＮ／ＯＦＦすることにより、モータ６を制御する。
【００３４】
又、ＣＰＵ２１は、電流センサ３６で検出したモータ電流に基づくフィードバック制御を行う。電流センサ３６からのモータ電流に対応した検出信号は、インターフェース１７ｃを介して、Ａ／Ｄ変換器１８ｃに入力され、同Ａ／Ｄ変換器１８ｃによりデジタル変換されてＰＩ制御部３３に入力される。このフィードバック制御では、ＣＰＵ２１は、例えば、操舵トルクが一定である状態において、何らかの理由によりモータ電流が低下した場合、前記操舵トルクの落ち込みを防止すべく、モータ駆動電圧を増加させる。
【００３５】
なお、第１実施形態において、トルク検出装置は、出力手段であるトルクセンサ４と、変換手段であるＡ／Ｄ変換器１８ａと、ヒステリシス処理手段であるＣＰＵ２１等を備えて構成されている。又、電動パワーステアリング制御装置は、このトルク検出装置と、操舵トルクに対応するモータトルクを求めモータ６を制御するモータ制御手段であるＣＰＵ２１等を備えて構成されている。
【００３６】
〔フィルタ部３１での処理〕
ここで、ＣＰＵ２１が実行するヒステリシス処理プログラムについて、図３のフローチャートを参照して説明する。このプログラムは、定期周期毎に実行する。
【００３７】
Ｓ１では、Ａ／Ｄ変換器１８ａから出力された操舵トルク信号をＲＡＭ２３の所定領域から読込む。
Ｓ２では、Ｓ１で読込まれた操舵トルク信号に基づいて演算を行い、操舵トルクτを得る。
【００３８】
Ｓ３では、このプログラムによって得られた操舵トルクτが、図示しないイグニッションスイッチがオンされた後、初めての値か否かを判定する。初めてであれば、Ｓ４に移行し、操舵トルクτを操舵トルクτ＊とする。初めてでなければ、Ｓ６に移行する。Ｓ６では、後述するヒステリシス処理を行う。
【００３９】
次に、Ｓ５では、Ｓ４又はＳ６で今回の制御周期での出力値とした値の操舵トルクτ＊を過去のデータとしてＲＡＭ２３等の記憶装置に格納し、この制御プログラムを一旦終了する。
【００４０】
ここで、上記ヒステリシス処理について説明する。
このヒステリシス処理では、Ａ／Ｄ変換器１８ａから得られた操舵トルク信号を基にして算出された操舵トルクτを入力値Ｉとしてヒステリシス処理を行う。
【００４１】
即ち、まず、変化量Δを下記式にて算出する。
変化量Δ＝今回の入力値Ｉ−前回出力値Ｏｍ ……（１）
次に、変化量Δがヒステリシス幅Ｈ以下、即ち、
変化分Ｄ（＝変化量Δ−ヒステリシス幅Ｈ）≦０ ……（２）
であるか否かを判定する。
【００４２】
なお、この判定の場合、変化量Δが正の時は、ヒステリシス幅Ｈも正の値を取り、変化量Δが負のときは、ヒステリシス幅Ｈも負の値とするが、絶対値は同じ数値である。
【００４３】
そして、この変化量Δがヒステリシス幅Ｈ以下の場合（変化分Ｄが０以下の場合）には、今回の出力値として、前回出力値と同じ値を出力する。
即ち、
今回の出力値Ｏｋ＝前回出力値Ｏｍ ……（３）
又、この変化量Δがヒステリシス幅Ｈよりも大きい場合（変化分Ｄが０よりも大きい場合）には、今回の出力値Ｏｋとして、前回出力値Ｏｍに変化分Ｄを加算して出力する。
【００４４】
今回の出力値Ｏｋ＝前回出力値Ｏｍ＋変化分Ｄ ……（４）
なお、この場合のヒステリシス幅Ｈは、前述したように変化量Δが正の時は、ヒステリシス幅Ｈも正の値を取り、変化量Δが負のときは、ヒステリシス幅Ｈも負の値とするが、絶対値は同じ数値である。
【００４５】
前記（４）式は、（１）式及び（２）式、を代入すると

となる。
【００４６】
即ち、今回の出力値Ｏｋは今回の入力値Ｉから、ヒステリシス幅Ｈを減算した値となる。この場合、変化量Δが正の時は、ヒステリシス幅Ｈも正の値を取り、変化量Δが負のときは、ヒステリシス幅Ｈも負の値とするが、絶対値は同じ数値である。
【００４７】
このように今回の出力値Ｏｋは、今回の入力値Ｉのヒステリシス幅Ｈ内に納めた処理を行っている。
具体的には、Ｓ６のヒステリシスフィルタにおいて、以下に示す（５）式及び（６）式の演算が順次行われる。
【００４８】
Ｗ＝ＭＩＮ｛Ｏｍ，Ｉ＋Ｈ｝ ……（５）
Ｏｋ＝ＭＡＸ｛Ｗ，Ｉ―Ｈ｝ ……（６）
先ず、（５）式において、前回出力値Ｏｍと、今回の入力値Ｉにヒステリシス幅Ｈを加えた値が比較される。そして、小さい方の値が演算値Ｗとして算出される。
【００４９】
次に、（６）式において、（５）式で算出された演算値Ｗと、今回の入力値Ｉからヒステリシス幅Ｈを引いた値が比較される。そして、大きい方の値が今回の出力値Ｏｋとして算出される。
【００５０】
このように演算されることで、Ａ／Ｄ変換器１８ａから入力された操舵トルク信号に基づいて演算されて得られた操舵トルクτは、ヒステリシス幅Ｈ内に収まってフィルタ部３１から操舵トルクτ＊として出力される。
【００５１】
図４には、前記Ｓ６のヒステリシス処理を実行した場合の例を示す。この図の縦軸はトルク、横軸は時間軸である。
この例では、説明を簡便にするために、トルクを−４〜４の範囲において、整数値が入力値として入力し或いは出力値として出力するものとし、ヒステリシス幅Ｈを１とする。又、横軸の１〜２９は、前記プログラムの制御の実行回数番号ｎを示している。
【００５２】
図４において、ｎ＝１においては、トルク０が入力される。この入力値が初めてのデータであるので、このトルクがそのまま出力値としてフィルタ部３１から出力される。
【００５３】
そして、ｎ＝２においては、トルク１が入力値として入力される。この入力値が図３のＳ６のヒステリシスフィルタにかけられる。すると、上記の（５）式及び（６）式により、
Ｗ＝ＭＩＮ｛０，２｝＝０
Ｏｋ＝ＭＡＸ｛０，０｝＝０
となり、フィルタ部３１から出力値Ｏｋ（＝０）が出力される。
【００５４】
そして、ｎ＝３においては、トルク２が入力される。この入力値が図３のＳ６のヒステリシスフィルタにかけられる。すると、上記の（５）式及び（６）式により、
Ｗ＝ＭＩＮ｛０，２｝＝０
Ｏｋ＝ＭＡＸ｛０，１｝＝１
となり、フィルタ部３１から出力値Ｏｋ（＝１）が出力される。
【００５５】
このようにして、順次入力値Ｉ（操舵トルクτ）に対応する出力値Ｏｋ（操舵トルクτ＊）が出力され、図４に示す入力値に対する出力値の特性が得られる。
又、図５は、入力値に対する出力値の応答性を図示している。この図の縦軸はトルク、横軸は時間軸である。図５においては、入力値に対して、上述したヒステリシス処理を行った場合の出力値と、２回平均処理を行った場合の出力値とを示している。なお、２回平均処理は、今回の入力値と前回の出力値とを平均化する処理のことである。
【００５６】
この例では、入力値は、トルク０の状態から、時間３．０においてトルク１００となり、そのままトルク１００の状態を維持し、時間１１．０の時点から、トルクが０に向かうものとされている。この入力値のトルクの変動に対する出力値（応答性）が、ヒステリシス処理したものと２回平均処理したものとでは異なっている。
【００５７】
ヒステリシス処理した方の出力値は、入力値に対する出力値がヒステリシス幅Ｈ内に納められるため、入力値とほぼ同一線上となっており、入力値に対する追従性が良いと言える。時間３．０において入力値１００が入力されると、上記（５）式及び（６）式から導くと、ヒステリシス処理されて出力値は９８とされる。そして、時間１１．０において入力値が０とされると、ヒステリシス処理されて出力値は２とされる。
【００５８】
又、２回平均処理した方の出力値は、過去の出力値を用いて平均化するため、上記ヒステリシス処理された場合の出力値と比較して追従性が悪い。時間３．０において入力値１００が入力されると、出力値は５０となる。そして、順次入力値に対して平均化処理することで徐々に入力値１００に近づいていく。そして、時間１１．０において入力値が０とされると、ヒステリシス処理されて出力値は５０とされる。そして、順次入力値に対して平均化処理することで徐々に入力値０に近づいていく。
【００５９】
以上説明したように、ヒステリシス処理を行うと、入力値が微細に変動する場合は、図４に示すように、出力値はその変動が抑制される。又、入力値が急激に加わる、又は減少する場合は、図５に示すように、出力値の応答性の低下を防止することができる。
【００６０】
従って、上記第１実施形態のトルク検出装置及びパワーステアリング制御装置によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１） 本実施形態のトルク検出装置は、ステアリング軸２に加わる操舵トルクに応じたデータである操舵トルクτに対しヒステリシス処理を行い、ヒステリシス幅Ｈ内に納めたデータを生成して出力値の操舵トルクτ＊として出力するヒステリシス処理手段であるＣＰＵ２１を備える。
【００６１】
従って、入力値に対する出力値の変動を抑えるとともに、入力値の急激な変化に対する出力値の追従性を向上させることができる。
（２） 又、本実施形態の電動パワーステアリング制御装置は、上述したトルク検出装置と、操舵トルクに対応するモータトルクを求め、モータ６を制御するモータ制御手段であるＣＰＵ２１とを備えている。
【００６２】
従って、上記（１）の効果を好適に得られる電動パワーステアリング制御装置とすることができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態を図７を参照して説明する。なお、以下の第２実施形態の説明では、上述した第１実施形態と同じ構成である部分については、同一符号を付しその説明を省略し、異なるところを説明する。
【００６３】
第２実施形態においては、フィルタ部３１において行われる演算が上記第１実施形態と異なる。この場合、図２に示すフィルタ部３１（ＣＰＵ２１）は平均化処理を行う平均化処理手段、判定処理を行う判定手段、ヒステリシス処理処理を行うヒステリシス処理手段、及びモータ制御手段に相当する。
【００６４】
なお、第２実施形態において、トルク検出装置は、出力手段であるトルクセンサ４と、変換手段であるＡ／Ｄ変換器１８ａと、平均化処理手段、判定手段及びヒステリシス処理手段であるＣＰＵ２１等を備えて構成されている。又、電動パワーステアリング制御装置は、このトルク検出装置と、操舵トルクに対応するモータトルクを求めモータ６を制御するモータ制御手段であるＣＰＵ２１等を備えて構成されている。
【００６５】
又、ＣＰＵ２１は、図３に示すＳ６以外に、更に図７に示すＳ１１〜Ｓ１３を実行する。
Ｓ１１にて、２回平均フィルタにかけ、得られた操舵トルクτと前回得られた操舵トルクとの平均化処理を行う。
【００６６】
そして、Ｓ１２にて、平均化処理した操舵トルクと、予め設定された閾値Ｌとの大小関係を判定する。
Ｓ１２にて、閾値ＬよりもＳ１１で得られた操舵トルクの方が大きいと判定したときは、Ｓ６に移行し、入力値である操舵トルクτに対しヒステリシス処理を行う。
【００６７】
又、Ｓ１２にて、閾値ＬよりもＳ１１で得られた操舵トルクの方が小さいと判定したときは、Ｓ１３において、Ｓ１１で得られた操舵トルクが出力値の操舵トルクτ＊とされる。
【００６８】
以上説明したように、２回平均フィルタにより得られた操舵トルクが閾値Ｌよりも小さい場合は、その値がそのまま出力値の操舵トルクτ＊とされる。平均化処理により得られる値は、入力値である操舵トルクτの変動を抑制する（なます）ため、そのままこの値を用いることができる。
【００６９】
そして、２回平均フィルタにより得られた操舵トルクが閾値Ｌよりも大きい場合は、入力値である操舵トルクτに対し、ヒステリシス処理する。これは、図６に示すように、操舵トルク信号に対する操舵トルクτが大きくなると、操舵トルクの微細な変化に対して、操舵トルクτが小さい場合と比較して電流指令値ＩＡの変化が大きくなるためである。このような変化を、ヒステリシス処理することで低減することができる。これにより、量子誤差やノイズ等で起こる微細な変化を取り除くことができる。
【００７０】
なお、図７のステップＳ１１において、平均フィルタを２回ではなく、３〜４回とすれば、上述したような微細な変化に対応し追従性を得ることはできるが、そうすると操舵トルクに対する応答性が低下してしまう。
【００７１】
そこで、入力値に対して、出力値の変動を抑制するという目的を十分に果たせる場合には平均化処理を行い、出力値の追従性とともに応答性を得たい場合にはヒステリシス処理を行うようにしている。そのため、ヒステリシス処理は必要なときのみに行われることとなり、演算の効率がよい。
【００７２】
従って、上記第２実施形態の電動パワーステアリング制御装置によれば、第１実施形態の（１）、（２）の作用効果に加え、以下のような効果を得ることができる。
【００７３】
（１） 第２実施形態では、Ａ／Ｄ変換器１８ａから出力された信号の過去のデータと、現在のデータの平均処理を行う平均化処理手段と、平均化処理手段にて平均化されたデータと閾値との大小関係を判定する判定手段とを備える。そして、判定手段が閾値よりも平均化されたデータ（平均化処理した操舵トルク）の方が大きいと判定したときは、変換手段から入力したデータ（入力値）に対し、ヒステリシス処理を行い、データ（入力値）を基にしてヒステリシス幅内に納めたデータ（出力値）を生成して出力するヒステリシス処理手段とを備える。
【００７４】
従って、必要なときのみヒステリシス処理を行うことにより、効率よく入力値に対する出力値の変動を抑えるとともに、入力値の急激な変化に対する追従性を向上させることができる。
【００７５】
（２） 又、上記のトルク検出装置と、操舵トルクに対応するモータトルクを求め、モータ６を制御するモータ制御手段とを備える。そして、モータ制御手段は、判定手段が、閾値よりも平均化されたデータの方が大きいと判定したときは、ヒステリシス処理手段のヒステリシス処理後の出力値を操舵トルクとして前記モータトルクを求める。
【００７６】
従って、上記（１）の効果を好適に得られる電動パワーステアリング制御装置とすることができる。
（３） 更には、判定手段が、平均化されたデータが閾値以下と判定したときは、平均化処理手段が平均化したデータを操舵トルクとしてモータトルクを求める。
【００７７】
従って、ヒステリシス処理は必要なときのみ行われることとなり、演算の効率がよい。
なお、上記各実施形態は以下のような別例に変更してもよい。
【００７８】
・ 上記各実施形態では、トルク検出装置は電動パワーステアリング制御装置に用いられる場合について説明したが、これに限定されず、他の装置に用いられてもよい。
【００７９】
・ 第２実施形態では、Ｓ１１を２回平均フィルタとし、２回分の操舵トルクτ（入力値）を平均化するものとしたが、入力値が３回以上の過去の複数回分のデータであってもよい。
【００８０】
・ 前記第１実施形態では、ヒステリシスフィルタをソフトで実現したが、ハード構成として、シュミットトリガ回路にて構成してもよい。
次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
【００８１】
（イ） 前記ヒステリシス処理手段は、変換手段から今回入力したデータ（今回入力値）と前回出力した出力値（前回出力値）との差である変化量がヒステリシス幅以内であれば、今回の出力値を前回出力値と同じとし、ヒステリシス幅を超えていれば、前回出力値に変化分を加算して今回の出力値とすることを特徴とする請求項１又は請求項２のトルク検出装置。
【００８２】
従って、今回入力値に対する出力値の変動を抑制することができる。なお、今回入力値とは、実施形態においては、出力値としてのデータを得るときに用いられる操舵トルクτのことである。
【００８３】
（ロ） 前記ヒステリシス処理手段は、変換手段から今回入力したデータ（今回入力値）と前回出力した出力値（前回出力値）との差である変化量がヒステリシス幅以内であれば、今回の出力値を前回出力値と同じとし、ヒステリシス幅を超えていれば、前回出力値に変化分を加算して今回の出力値とすることを特徴とする請求項３又は請求項４の電動パワーステアリング装置。
【００８４】
従って、操舵トルクの大きさに対応して、入力値に対する出力値を得ることができる。
【００８５】
【発明の効果】
以上、詳述したように、請求項１及び請求項２の発明によれば、入力値に対する出力値の変動を抑えるとともに、入力値の急激な変化に対する出力値の追従性を向上させることができる。
【００８６】
又、請求項３及び請求項４の発明によれば、上記効果を好適に得られるパワーステアリング制御装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施形態及び第２実施形態の電動パワーステアリング装置の概略図。
【図２】同じく電動パワーステアリング装置の制御ブロックダイヤグラム。
【図３】同じく電動パワーステアリング装置のフローチャート。
【図４】同じくヒステリシスフィルタを説明するグラフ。
【図５】同じくヒステリシスフィルタの応答性を説明するグラフ。
【図６】同じくメモリのデータ構成を示すメモリマップ。
【図７】第２実施形態の電動パワーステアリング装置のフローチャート。
【図８】従来の電動パワーステアリング装置のフローチャート。
【符号の説明】
４…トルクセンサ（出力手段）
６…モータ（電動モータ）
１８ａ…Ａ／Ｄ変換部（変換手段）
２１…ＣＰＵ（ヒステリシス処理手段、モータ制御手段、判定手段、平均化処理手段）
３１…フィルタ部（ヒステリシス処理手段）
３５…モータ駆動装置

Claims (4)

1. ステアリング軸を回転させたとき、ステアリング軸に加わる操舵トルクに応じた信号を出力する出力手段と、
   前記信号をアナログ値からデジタル値に変換して出力する変換手段と、
   前記変換手段から入力したデータに対し、ヒステリシス処理を行い、前記データを基にしてヒステリシス幅内に納めたデータを生成して出力値として出力するヒステリシス処理手段と
   を備えたことを特徴とするトルク検出装置。
2. ステアリング軸を回転させたとき、ステアリング軸に加わる操舵トルクに応じた信号を出力する出力手段と、
   前記信号をアナログ値からデジタル値に変換する変換手段と、
   前記変換手段から出力された信号の過去のデータと、現在のデータの平均処理を行う平均化処理手段と、
   前記平均化処理手段にて平均化されたデータと閾値との大小関係を判定する判定手段と、
   前記判定手段が、前記閾値よりも平均化されたデータの方が大きいと判定したときは、前記変換手段から入力したデータに対し、ヒステリシス処理を行い、前記データを基にしてヒステリシス幅内に納めたデータを生成して出力値として出力するヒステリシス処理手段と
   を備えたことを特徴とするトルク検出装置。
3. 請求項１に記載のトルク検出装置と、操舵トルクに対応するモータトルクを求め、電動モータを制御するモータ制御手段とを備えたことを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。
4. 請求項２に記載のトルク検出装置と、操舵トルクに対応するモータトルクを求め、電動モータを制御するモータ制御手段とを備え、
   前記モータ制御手段は、前記判定手段が、前記閾値よりも平均化されたデータの方が大きいと判定したときは、ヒステリシス処理手段のヒステリシス処理後の出力値を操舵トルクとして前記モータトルクを求め、
   前記判定手段が、平均化されたデータが前記閾値以下と判定したときは、平均化処理手段が平均化したデータを操舵トルクとしてモータトルクを求めることを特徴とする電動パワーステアリング制御装置。

Images