JP2004224130A - 制御装置およびそれを用いた電動パワーステアリング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】制御の応答性を損なうことなく、検出信号のオフセット値を正確に検出でき、精度の高い制御を実現する。
【解決手段】電動モータＭに流れる電流が電流検出回路３０によって検出され、これに基づいて、マイクロコンピュータ１０によって電動モータＭが制御される。電動モータＭの制御開始前には、電流検出値をカットオフ周波数の低い第１ローパスフィルタ４１に入力して高周波成分を除去し、オフセット値を求めてオフセット値記憶部１２に記憶させる。制御開始後には、電流検出値に対して、求めたオフセット値に基づいてオフセットを施し、このオフセット補正後の値に基づいて電動モータＭを制御する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、検出信号に基づいて制御対象を制御する制御装置、およびそれを用いた電動パワーステアリング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電動パワーステアリング装置は、電動モータの駆動力を車両のステアリング機構に伝達することによって、操舵補助する装置である。このような装置は、ステアリングホイールに加えられた操舵トルクに基づいて目標電流値を設定し、この目標電流値に基づいて電動モータをフィードバック制御するようになっている。電動モータのフィードバック制御のために、電動モータに流れる電流を検出する電流検出回路と、この電流検出回路の出力信号に基づいて電動モータを制御するマイクロコンピュータとが備えられる。さらに、電流検出回路の出力信号から高周波帯域のノイズ成分を除去するために、ローパスフィルタが用いられる（下記特許文献１参照）。
【０００３】
一方、電流検出回路の回路部品の特性値のばらつきや、この電流検出回路に備えられる差動アンプのバイアス電流のばらつきを補正することを目的として、電動モータが駆動停止状態のときの電流検出回路の出力信号を検出することにより、電流検出回路の出力のオフセット値を求めることが提案されている（下記特許文献２）。電動モータを制御するときには、電流検出回路の出力信号に対して、オフセット値に基づく補正が行われる。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−２０３５０号公報
【特許文献２】
特開平３−１８６４７７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ローパスフィルタのカットオフ周波数は、ノイズ成分の除去と応答性との両面を考慮して定められる。すなわち、カットオフ周波数を低くするほどノイズ成分の除去には有利であるが、応答性が悪化するから、制御の応答性能を考慮したカットオフ周波数を定めざるをえない。それゆえ、ノイズ成分が残留した検出信号に基づいて、オフセット値が求められ、かつ、電動モータの制御が行われることになる。
【０００６】
しかし、とくに、オフセット値を求めるときにノイズ成分の影響を大きく受けるおそれがあり、不正確なオフセット値が求められるおそれがある。オフセット値が不正確であると、この不正確なオフセット値に応じて補正された検出信号に基づいて行われる制御の精度が悪くなるから、良好な操舵補助を行うことができず、操舵フィーリングが悪くなる。
そこで、この発明の目的は、制御の応答性を損なうことなく、検出信号のオフセット値を正確に検出することができ、これにより、精度の高い制御を実現した制御装置を提供することである。
【０００７】
また、この発明の他の目的は、電動モータに流れる電流を正確に検出して良好な応答性で当該電動モータを制御することができ、これにより、良好な操舵フィーリングを実現した電動パワーステアリング装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段および発明の効果】
上記の目的を達成するための請求項１記載の発明は、制御対象（Ｍ）の制御に関わる所定の物理量を検出する検出手段（３０）からの検出信号に基づいて上記制御対象を制御するための制御装置（１０）であって、所定のカットオフ周波数を有し、上記検出手段が出力する検出信号を濾波するローパスフィルタ（４１）と、上記検出手段が検出する物理量が所定の値をとることが既知であるときに、上記ローパスフィルタによって濾波された検出信号を取り込むことにより、上記検出手段が出力する検出信号のオフセット値を検出するオフセット検出手段（１６，１７，１２）と、上記オフセット検出手段によって検出されたオフセット値に基づいて上記検出信号を補正し、この補正後の検出信号に基づいて上記制御対象を制御する制御手段（１３，１４，１５）とを含むことを特徴とする制御装置である。なお、括弧内の英数字は後述の実施形態における対応構成要素等を表す。以下、この項において同じ。
【０００９】
この発明によれば、オフセット検出手段によって、検出手段が出力する検出信号のオフセット値を検出するときには、所定のカットオフ周波数を有するローパスフィルタによって濾波された検出信号が用いられる。これにより、検出手段が検出する物理量が所定の値をとることが既知であるときに、ノイズ成分が確実に除去された検出信号に基づき、正確なオフセット値を検出することができる。
一方、オフセット値に基づいて補正された検出信号に基づいて制御対象の制御を行うときには、上記検出手段の検出信号が、上記ローパスフィルタを通さずに用いられる。これにより、制御の応答性を確保することができる。
【００１０】
オフセット値の検出が正確に行われているから、検出信号のオフセット補正もまた正確に行うことができるので、精度の高い制御を実現することができる。
上記検出手段は、制御対象の作動状態に対応した物理量を検出するものであってもよい。この場合に、オフセット検出手段は、制御対象が所定の初期作動状態のとき（たとえば不作動状態のとき）に、オフセット値を検出するものであってもよい。
【００１１】
また、オフセット検出手段は、制御対象の制御を開始する以前の期間に、オフセット値を検出するものであることが好ましい。
上記制御対象は、電動モータ等のアクチュエータであってもよい。この場合に、上記検出手段は、アクチュエータの駆動電流を検出する電流検出手段であってもよい。この場合に、アクチュエータの動作を開始する以前における駆動電流が、所定の値（たとえば、０アンペア）をとることを利用して、オフセット補正を行うことができる。
【００１２】
また、上記検出手段は、操作者による操作部材（１）の操作量を検出する操作検出手段（５）であってもよい。この場合に、操作検出手段によって検出された操作量に応じて、アクチュエータが駆動制御されるようになっていてもよい。
請求項２記載の発明は、上記検出手段は、アナログ電気信号を上記検出信号として出力するものであり、上記制御装置は、上記検出手段が出力するアナログ電気信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段（１８）をさらに備え、上記ローパスフィルタは、上記アナログ／ディジタル変換手段が出力するディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を行うディジタルフィルタであり、上記アナログ／ディジタル変換手段が出力するディジタル検出信号の下位に所定数のビットを付加し、このビットが付加されたディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を実行するものであることを特徴とする請求項１記載の制御装置である。
【００１３】
この発明では、ローパスフィルタは、ディジタル検出信号の下位に所定数（１または複数）のビットを付加して、このビットが付加されたディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を行うディジタルフィルタである。この構成によって、ローパスフィルタ演算の中での除算演算時に、いわば小数点以下の数値を確保することができるから、精度の高いオフセット値演算が可能になる。これにより、より正確に、検出信号のオフセット補正を行うことができる。
【００１４】
請求項３記載の発明は、制御対象（Ｍ）の制御に関わる所定の物理量を検出する検出手段（３０）からの検出信号に基づいて上記制御対象を制御するための制御装置（１０）であって、第１カットオフ周波数を有し、上記検出手段が出力する検出信号を濾波する第１ローパスフィルタ（４１）と、上記第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数を有し、上記検出手段が出力する検出信号を濾波する第２ローパスフィルタ（４２）と、上記検出手段が検出する物理量が所定の値をとることが既知であるときに、上記第１ローパスフィルタによって濾波された検出信号を取り込むことにより、上記検出手段が出力する検出信号のオフセット値を検出するオフセット検出手段（１６，１７，１２）と、上記オフセット検出手段によって検出されたオフセット値に基づいて上記第２ローパスフィルタによって濾波された検出信号を補正し、この補正後の検出信号に基づいて上記制御対象を制御する制御手段（１３，１４，１５）とを含むことを特徴とする制御装置である。
【００１５】
この発明によれば、オフセット検出手段によって、検出手段が出力する検出信号のオフセット値を検出するときには、比較的低い第１カットオフ周波数を有する第１ローパスフィルタによって濾波された検出信号が用いられる。これにより、検出手段が検出する物理量が所定の値をとることが既知であるときに、ノイズ成分が確実に除去された検出信号に基づき、正確なオフセット値を検出することができる。
【００１６】
一方、オフセット値に基づいて補正された検出信号に基づいて制御対象の制御を行うときには、比較的高い第２カットオフ周波数の第２ローパスフィルタによって濾波された検出信号が用いられる。これにより、制御の応答性を確保することができる。
オフセット値の検出が正確に行われているから、検出信号のオフセット補正もまた正確に行うことができるので、精度の高い制御を実現することができる。
【００１７】
請求項４記載の発明は、上記検出手段は、アナログ電気信号を上記検出信号として出力するものであり、上記制御装置は、上記検出手段が出力するアナログ電気信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段（１８）をさらに備え、上記第１ローパスフィルタおよび上記第２ローパスフィルタは、上記アナログ／ディジタル変換手段が出力するディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を行うディジタルフィルタであり、上記第１ローパスフィルタは、アナログ／ディジタル変換手段が出力するディジタル検出信号の下位に所定数のビットを付加し、このビットが付加されたディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を実行するものであることを特徴とする請求項３記載の制御装置である。
【００１８】
この発明では、第１ローパスフィルタは、ディジタル検出信号の下位に所定数（１または複数）のビットを付加して、このビットが付加されたディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を行うディジタルフィルタである。この構成によって、ローパスフィルタ演算の中での除算演算時に、いわば小数点以下の数値を確保することができるから、精度の高いオフセット値演算が可能になる。これにより、より正確に、検出信号のオフセット補正を行うことができる。
【００１９】
請求項５記載の発明は、上記制御対象が、電動モータであり、上記検出手段が、上記電動モータに流れる電流を検出する電流検出手段であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の制御装置である。
この構成により、電流検出手段のオフセット補正を正確に行えるから、電動モータを高精度に制御できる。
請求項６記載の発明は、上記電動モータが、車両のステアリング機構（３）に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置の駆動源であることを特徴とする請求項５記載の制御装置である。
【００２０】
この構成により、操舵補助用の電動モータを高精度に制御できるので、電動パワーステアリング装置の操舵フィーリングを向上できる。
請求項７記載の発明は、車両のステアリング機構（３）に与えるべき操舵補助力を発生する電動モータ（Ｍ）と、車両の操向のための操作部材（１）に加えられた操舵トルクを検出するトルク検出手段（５）と、このトルク検出手段が検出する操舵トルクに基づいて上記電動モータの目標電流値を設定する目標電流値設定手段（１１）と、この目標電流値設定手段が設定する目標電流値と電動モータに流れる電流とが一致するように当該電動モータを制御する上記請求項６記載の制御装置とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置である。
【００２１】
この構成によれば、電動モータに流れる電流値を正確に検出して目標電流値へと導くことができるので、電動モータを精度良く制御することができ、操舵フィーリングを向上することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下では、この発明の実施の形態を、添付図面を参照して詳細に説明する。
図１は、この発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。操作部材としてのステアリングホイール１に加えられた操舵トルクは、ステアリングシャフト２を介して、ステアリング機構３に機械的に伝達される。ステアリング機構３には、電動モータＭから操舵補助力が伝達されるようになっている。
【００２３】
ステアリングシャフト２は、ステアリングホイール１側に結合された入力軸２Ａと、ステアリング機構３側に結合された出力軸２Ｂとに分割されていて、これらの入力軸２Ａおよび出力軸２Ｂは、トーションバー４によって互いに連結されている。トーションバー４は、操舵トルクに応じてねじれを生じるものであり、このねじれの方向および量は、トルクセンサ５によって検出されるようになっている。
【００２４】
トルクセンサ５は、たとえば、入力軸２Ａと出力軸２Ｂとの回転方向の位置関係の変化に応じて変化する磁気抵抗を検出する磁気式のもので構成されている。このトルクセンサ５の出力信号は、マイクロコンピュータ１０に入力されている。このマイクロコンピュータ１０には、さらに、当該電動パワーステアリング装置が搭載される車両の車速を検出する車速センサ７の出力信号が入力されるようになっている。
【００２５】
マイクロコンピュータ１０は、トルクセンサ５によって検出される操舵トルクおよび車速センサ７によって検出される車速に応じて電動モータＭの目標電流値を定め、操舵トルク等に応じた操舵補助力がステアリング機構３に与えられるように、電動モータＭを駆動制御する。マイクロコンピュータ１０からの制御信号は、モータドライバ２０に入力され、このモータドライバ２０によって電動モータＭに駆動電流が供給されるようになっている。
【００２６】
電動モータＭに流れる電流は、電流検出回路３０によって検出される。電流検出回路３０は、電動モータＭとモータドライバ２０との間に直列に接続された電流検出用抵抗３１と、この電流検出用抵抗３１に流れる電流の方向および大きさに対応したアナログ電流検出信号を出力する差動増幅回路３２と、この差動増幅回路３２の出力信号から高周波ノイズを除去するローパスフィルタ（ＬＰＦ）３３とを有している。そして、ローパスフィルタ３３の出力信号が、マイクロコンピュータ１０のアナログ／ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器１８に入力されるようになっている。
【００２７】
マイクロコンピュータ１０は、プログラム処理を実行することによって実現される複数の機能処理部を実質的に有している。具体的には、マイクロコンピュータ１０は、トルクセンサ５および車速センサ７の出力に基づいて、電動モータＭの目標電流値を設定する目標電流値設定部１１と、Ａ／Ｄ変換器１８からのディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を行うローパスフィルタ４１と、ローパスフィルタ４１の出力を取り込み、電流検出回路３０の出力のオフセット値として記憶するオフセット値記憶部１２と、Ａ／Ｄ変換器１８が出力するディジタル検出信号をオフセット値記憶部１２に記憶されたオフセット値で補正するオフセット補正部１３と、目標電流値設定部１１によって設定された目標電流値とオフセット補正部１３によって補正されたディジタル検出信号との偏差を求める偏差演算部１４と、この偏差演算部１４によって求められた偏差に基づいてモータドライバ２０に与えるべき制御信号（たとえばＰＷＭ（Ｐｕｌｓｅ Ｗｉｄｔｈ Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）制御信号）を作成して出力する制御信号生成部１５とを備えている。Ａ／Ｄ変換器１８が出力するディジタル検出信号は、切換え部１６によって、ローパスフィルタ４１またはオフセット補正部１３のいずれか一方に与えられるようになっており、この切換え部１６は、切換え制御部１７の制御下にある。
【００２８】
ローパスフィルタ４１は、ディジタルフィルタであり、そのカットオフ周波数ｆｃ１は、たとえば、１０Ｈｚ程度とされる。
図２は、目標電流値設定部１１の働きを説明するための図であり、操舵トルクに対する目標電流値の関係（アシスト特性）が示されている。操舵トルクは、たとえば右方向への操舵のためのトルクが正の値にとられ、左方向への操舵のためのトルクが負の値にとられている。また、目標電流値は、電動モータＭから右方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには正の値とされ、電動モータＭから左方向操舵のための操舵補助力を発生させるべきときには負の値とされる。
【００２９】
目標電流値は、操舵トルクの正の値に対しては正の値をとり、操舵トルクの負の値に対しては負の値をとる。操舵トルクが−Ｔ１〜Ｔ１の範囲（不感帯）の微小な値のときには、目標電流値は零とされる。また、目標電流値は、車速センサ７によって検出される車速が大きいほど、その絶対値が小さく設定されるようになっている。これにより、低速走行時には大きな操舵補助力を発生させることができ、高速走行時には操舵補助力を小さくすることができる。
【００３０】
車両のイグニッションキースイッチが導通された直後には、電動モータＭの制御が開始される前の期間において、切換え制御部１７は、Ａ／Ｄ変換器１８が出力するディジタル検出信号がローパスフィルタ４１に与えられるように切換え部１６を制御する。これにより、カットオフ周波数ｆｃ１でのローパスフィルタ演算が行われるので、ノイズ成分を十分に除去したディジタル検出信号が、ローパスフィルタ４１からオフセット値記憶部１２に入力されることになる。
【００３１】
このとき、電動モータＭの制御は開始されていないので、電動モータＭは停止状態にあり、このときに電流検出回路３０が出力するアナログ検出信号は、電動モータＭに流れる電流が零の場合に相当する。そこで、このアナログ検出信号に対応するディジタル値を、オフセット値として、オフセット値記憶部１２に記憶することで、電動モータＭの制御が開始された後に、電流検出値の補正を適正に行うことができる。
【００３２】
オフセット値記憶部１２は、電動モータＭの制御が開始される以前の期間において、ローパスフィルタ４１が順次出力するディジタル検出値を取り込むことにより、オフセット値を更新していく。
切換え制御部１７は、電動モータＭの制御が開始されるのに先立って、切換え部１６を、オフセット補正部１３側に切り換える。これにより、オフセット補正部１３では、Ａ／Ｄ変換器１８が出力するディジタル検出値からオフセット値記憶部１２に記憶されたオフセット値が減算されることにより、オフセット補正のされたディジタル検出値が出力されることになる。目標電流値設定部１１が設定する目標電流値とオフセット補正後のディジタル検出値との偏差が偏差演算部１４によって求められ、これに対応する制御信号が制御信号生成部１５からモータドライバ２０に与えられることになる。
【００３３】
このように、電動モータＭの制御の際には、ローパスフィルタ４１を通らないディジタル検出値が用いられるので、良好な応答性で電動モータＭの制御を行うことができる。
ローパスフィルタ４１におけるローパスフィルタ演算は、たとえば、次式に従って行われる。
Ｙ（ｎ）＝｛Ｘ（ｎ）＋（ｋ−１）×Ｙ（ｎ−１）｝／ｋ
ただし、Ｘ（ｎ）は入力値、Ｙ（ｎ）は出力値、ｎは自然数、ｋは予め定める定数である。
【００３４】
カットオフ周波数を低くするには、定数ｋを大きく定めればよく、カットオフ周波数を高くするためには定数ｋを小さく定めればよい。より具体的には、たとえば、ローパスフィルタ４１では、上記の数式における定数ｋをｋ＝２００と定めてローパスフィルタ演算が行われる。
このように、電動モータＭの制御を開始する前の期間においては、低いカットオフ周波数ｆｃ１を有するローパスフィルタ４１によって濾波されたディジタル検出信号を用いてオフセット値が求められるので、ノイズ成分を排除して、正確なオフセット値を求めることができる。オフセット値を求める期間においては、電動モータＭの制御が行われないので、制御の応答性は問題とならないから、ローパスフィルタ４１のカットオフ周波数ｆｃ１は十分に低く設定することができる。
【００３５】
一方、電動モータＭの制御が開始されると、ローパスフィルタ４１で濾波されていないディジタル検出信号に基づいて制御信号が作成されるから、良好な応答性で電動モータＭを制御することができる。しかも、オフセット値記憶部１２には、正確なオフセット値が記憶されているから、オフセット補正を精度良く行うことができ、電動モータＭの制御を高精度に行うことができる。これによって、操舵フィーリングを著しく改善することができる。
【００３６】
他方、この実施形態において、ローパスフィルタ４１では、Ａ／Ｄ変換器１８が出力するディジタル検出信号に対して、その下位に小数点以下の数値用のビットが付加され、このビットが付加されたディジタル検出信号に基づいて、ローパスフィルタ演算が実行される。たとえば、図３に示すように、Ａ／Ｄ変換器１８が１０ビットのディジタル検出信号を出力するものである場合に、ローパスフィルタ４１では、小数点以下の数値用のビットが２ビット付加される。
【００３７】
たとえば、Ａ／Ｄ変換器１８の変換分解能が１アンペア／ＬＳＢ（Ｌｅａｓｔ Ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ Ｂｉｔ）である場合に、このＡ／Ｄ変換器１８の出力信号をそのまま用いると１アンペア単位でしかオフセット値を求めることができない。これに対して、Ａ／Ｄ変換器１８の出力ディジタル信号の下位に２ビットを付加することにより、０．２５アンペア単位でのオフセット値演算が可能になる。つまり、Ａ／Ｄ変換器１８の出力信号をそのまま用いると、１アンペア以下の数値は切り捨てまたは四捨五入されることになるのに対し、下位に２ビット付加することによって、小数点以下の数値を確保でき、精度の高いオフセット値を求めて、オフセット値記憶部１２に格納することができる。
【００３８】
たとえば、所定の制御周期ごとにＡ／Ｄ変換器１８の出力信号を繰り返し取り込んで、移動平均を求めるディジタルローパスフィルタについて考察すると、下記表１のとおりとなる。
【００３９】
【表１】

【００４０】
この表１の例では、Ａ／Ｄ変換器１８は、制御周期ごとに、初期値「０」から、１，２，２，…，２という値を、順に出力している。このＡ／Ｄ変換器１８の出力に対して、下位に２ビットを付加することなくそのまま移動平均演算を行うと、移動平均演算後の値は、０，１，１，…，１のように変化する。これに対して、Ａ／Ｄ変換器１８の出力信号に対して下位に２ビットを付加し、このビット付加後の数値に対して移動平均演算を行うと、演算値は、０．５，１．２５，１．５，…，１．７５のように変化する。
【００４１】
この表１の例から、Ａ／Ｄ変換器１８の出力信号の下位に小数点以下の数値用のビットを付加してローパスフィルタ演算を行う第１ローパスフィルタ４１においては、より精度の高いオフセット値が求まることが理解される。これにより、電動モータＭの制御が開始された後におけるオフセット補正を正確に行えるから、制御の精度を高めることができ、操舵フィーリングを向上できる。
図４は、この発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。この図４において、上述の図１に示された各部に対応する部分には、図１の場合と同一の参照符号を付して示す。
【００４２】
第１の実施形態の場合と同様に、マイクロコンピュータ１０は、プログラム処理を実行することによって実現される複数の機能処理部を実質的に有している。そして、この実施形態では、マイクロコンピュータ１０は、目標電流値設定部１１と、Ａ／Ｄ変換器１８からのディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算をそれぞれ行う第１ローパスフィルタ４１（第１の実施形態におけるローパスフィルタ４１と同等のもの）および第２ローパスフィルタ４２と、第１ローパスフィルタ４１の出力を取り込み、電流検出回路３０の出力のオフセット値として記憶するオフセット値記憶部１２と、第２ローパスフィルタ４２が出力するディジタル検出信号をオフセット値記憶部１２に記憶されたオフセット値で補正するオフセット補正部１３と、偏差演算部１４と、制御信号生成部１５とを備えている。Ａ／Ｄ変換器１８が出力するディジタル検出信号は、切換え部１６によって、第１および第２ローパスフィルタ４１，４２のいずれか一方に与えられるようになっており、この切換え部１６は、切換え制御部１７の制御下にある。
【００４３】
第１および第２ローパスフィルタ４１，４２は、いずれもディジタルフィルタであるが、第１ローパスフィルタ４１におけるカットオフ周波数ｆｃ１は、第２ローパスフィルタ４２におけるカットオフ周波数ｆｃ２よりも低く定められている。たとえば、カットオフ周波数ｆｃ１は１０Ｈｚ程度とされ、カットオフ周波数ｆｃ２は１００ｋＨｚ程度とされる。
車両のイグニッションキースイッチが導通された直後には、電動モータＭの制御が開始される前の期間において、切換え制御部１７は、Ａ／Ｄ変換器１８が出力するディジタル検出信号が第１ローパスフィルタ４１に与えられるように切換え部１６を制御する。これにより、低いカットオフ周波数ｆｃ１でのローパスフィルタ演算が行われるので、ノイズ成分を十分に除去したディジタル検出信号が、第１ローパスフィルタ４１からオフセット値記憶部１２に入力されることになる。
【００４４】
このとき、電動モータＭの制御は開始されていないので、電動モータＭは停止状態にあり、このときに電流検出回路３０が出力するアナログ検出信号は、電動モータＭに流れる電流が零の場合に相当する。そこで、このアナログ検出信号に対応するディジタル値を、オフセット値として、オフセット値記憶部１２に記憶することで、電動モータＭの制御が開始された後に、電流検出値の補正を適正に行うことができる。
【００４５】
オフセット値記憶部１２は、電動モータＭの制御が開始される以前の期間において、第１ローパスフィルタ４１が順次出力するディジタル検出値を取り込むことにより、オフセット値を更新していく。
切換え制御部１７は、電動モータＭの制御が開始されるのに先立って、切換え部１６を、第２ローパスフィルタ４２側に切り換える。これにより、オフセット補正部１３では、第２ローパスフィルタ４２が出力するディジタル検出値からオフセット値記憶部１２に記憶されたオフセット値が減算されることにより、オフセット補正のされたディジタル検出値が出力されることになる。目標電流値設定部１１が設定する目標電流値とオフセット補正後のディジタル検出値との偏差が偏差演算部１４によって求められ、これに対応する制御信号が制御信号生成部１５からモータドライバ２０に与えられることになる。
【００４６】
第２ローパスフィルタ４２のカットオフ周波数ｆｃ２は比較的高く定められているので、良好な応答性で電動モータＭの制御を行うことができる。
第１および第２ローパスフィルタ４１，４２におけるローパスフィルタ演算は、第１の実施形態におけるローパスフィルタ４１の場合と同様、たとえば、次式に従って行われる。
Ｙ（ｎ）＝｛Ｘ（ｎ）＋（ｋ−１）×Ｙ（ｎ−１）｝／ｋ
ただし、Ｘ（ｎ）は入力値、Ｙ（ｎ）は出力値、ｎは自然数、ｋは予め定める定数である。
【００４７】
カットオフ周波数を低くするには、定数ｋを大きく定めればよく、カットオフ周波数を高くするためには定数ｋを小さく定めればよい。より具体的には、第１ローパスフィルタ４１では、上記の数式における定数ｋをｋ＝２００と定めてローパスフィルタ演算が行われ、第２ローパスフィルタ４２においては、上記の数式における定数ｋをｋ＝２と定めてローパスフィルタ演算が行われる。
このように、電動モータＭの制御を開始する前の期間においては、低いカットオフ周波数ｆｃ１を有する第１ローパスフィルタ４１によって濾波されたディジタル検出信号を用いてオフセット値が求められるので、ノイズ成分を排除して、正確なオフセット値を求めることができる。オフセット値を求める期間においては、電動モータＭの制御が行われないので、制御の応答性は問題とならないから、第１ローパスフィルタ４１のカットオフ周波数ｆｃ１は十分に低く設定することができる。
【００４８】
一方、電動モータＭの制御が開始されると、比較的高いカットオフ周波数ｆｃ２を有する第２ローパスフィルタ４２によって濾波されたディジタル検出信号に基づいて制御信号が作成されるから、良好な応答性で電動モータＭを制御することができる。しかも、オフセット値記憶部１２には、正確なオフセット値が記憶されているから、オフセット補正を精度良く行うことができ、電動モータＭの制御を高精度に行うことができる。これによって、操舵フィーリングを著しく改善することができる。
【００４９】
以上、この発明の２つの実施形態について説明したが、この発明は、他の形態で実施することもできる。たとえば、第１および第２の実施形態において、切換え部１６は、必ずしも必要ではなく、第１の実施形態ではローパスフィルタ４１とオフセット補正部１３の両方、また、第２の実施形態では第１および第２ローパスフィルタ４１，４２の両方に、同時にＡ／Ｄ変換器１８からのディジタル検出信号が入力される構成であってもよい。ただし、この場合には、オフセット値記憶部１２における記憶動作を制御し、電動モータＭの制御を開始する直前におけるローパスフィルタ４１の出力値が保持されるようにする必要がある。
【００５０】
また、上記の実施形態では、電流検出回路３０の出力のオフセット補正の例について説明したが、トルクセンサ５の出力のオフセット補正に対して、この発明を適用してもよい。すなわち、トルクセンサ５の出力の中点（操舵トルクが零の状態）にオフセットが生じている場合に、たとえば、直進走行時に、カットオフ周波数の低いローパスフィルタにトルクセンサ出力値を入力してオフセット値を求め、それ以外の期間には、ローパスフィルタを通さないトルクセンサ出力値と上記求めたオフセット値とに基づいて目標電流値を定めるようにすればよい。また、たとえば、直進走行時に、カットオフ周波数の低い第１ローパスフィルタにトルクセンサ出力値を入力してオフセット値を求め、それ以外の期間には、カットオフ周波数の比較的高い第２ローパスフィルタにトルクセンサ出力値を入力し、この第２ローパスフィルタの出力と上記求めたオフセット値とに基づいて目標電流値を定めるようにしてもよい。
【００５１】
さらに、上記の実施形態では、この発明の制御装置が電動パワーステアリング装置に適用された例について説明したが、この発明は、それ以外にも、検出手段の出力信号に基づいて制御対象を制御する構成に対して広く適用することができる。
その他、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】目標電流値設定部の働きを説明するための図であり、操舵トルクに対する目標電流値の関係（アシスト特性）が示されている。
【図３】Ａ／Ｄ変換器の出力に小数点以下の数値用のビットを付加してオフセット値を求める様子を説明するための図である。
【図４】この発明の第２の実施形態に係る電動パワーステアリング装置の電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ ステアリングホイール
２ ステアリングシャフト
３ ステアリング機構
４ トーションバー
５ トルクセンサ
７ 車速センサ
１０ マイクロコンピュータ
１１ 目標電流値設定部
１２ オフセット値記憶部
１３ オフセット補正部
１４ 偏差演算部
１５ 制御信号生成部
１６ 切換え部
１７ 切換え制御部
１８ Ａ／Ｄ変換器
２０ モータドライバ
３０ 電流検出回路
３１ 電流検出用抵抗
３２ 差動増幅回路
３３ ローパスフィルタ
４１ ローパスフィルタ、第１ローパスフィルタ
４２ 第２ローパスフィルタ
ｆｃ１ カットオフ周波数
ｆｃ２ カットオフ周波数
Ｍ 電動モータ

Claims (7)

1. 制御対象の制御に関わる所定の物理量を検出する検出手段からの検出信号に基づいて上記制御対象を制御するための制御装置であって、
   所定のカットオフ周波数を有し、上記検出手段が出力する検出信号を濾波するローパスフィルタと、
   上記検出手段が検出する物理量が所定の値をとることが既知であるときに、上記ローパスフィルタによって濾波された検出信号を取り込むことにより、上記検出手段が出力する検出信号のオフセット値を検出するオフセット検出手段と、
   上記オフセット検出手段によって検出されたオフセット値に基づいて上記検出信号を補正し、この補正後の検出信号に基づいて上記制御対象を制御する制御手段とを含むことを特徴とする制御装置。
2. 上記検出手段は、アナログ電気信号を上記検出信号として出力するものであり、
   上記制御装置は、上記検出手段が出力するアナログ電気信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段をさらに備え、
   上記ローパスフィルタは、上記アナログ／ディジタル変換手段が出力するディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を行うディジタルフィルタであり、上記アナログ／ディジタル変換手段が出力するディジタル検出信号の下位に所定数のビットを付加し、このビットが付加されたディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を実行するものであることを特徴とする請求項１記載の制御装置。
3. 制御対象の制御に関わる所定の物理量を検出する検出手段からの検出信号に基づいて上記制御対象を制御するための制御装置であって、
   第１カットオフ周波数を有し、上記検出手段が出力する検出信号を濾波する第１ローパスフィルタと、
   上記第１カットオフ周波数よりも高い第２カットオフ周波数を有し、上記検出手段が出力する検出信号を濾波する第２ローパスフィルタと、
   上記検出手段が検出する物理量が所定の値をとることが既知であるときに、上記第１ローパスフィルタによって濾波された検出信号を取り込むことにより、上記検出手段が出力する検出信号のオフセット値を検出するオフセット検出手段と、
   上記オフセット検出手段によって検出されたオフセット値に基づいて上記第２ローパスフィルタによって濾波された検出信号を補正し、この補正後の検出信号に基づいて上記制御対象を制御する制御手段とを含むことを特徴とする制御装置。
4. 上記検出手段は、アナログ電気信号を上記検出信号として出力するものであり、
   上記制御装置は、上記検出手段が出力するアナログ電気信号をディジタル信号に変換するアナログ／ディジタル変換手段をさらに備え、
   上記第１ローパスフィルタおよび上記第２ローパスフィルタは、上記アナログ／ディジタル変換手段が出力するディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を行うディジタルフィルタであり、
   上記第１ローパスフィルタは、上記アナログ／ディジタル変換手段が出力するディジタル検出信号の下位に所定数のビットを付加し、このビットが付加されたディジタル検出信号に対してローパスフィルタ演算を実行するものであることを特徴とする請求項３記載の制御装置。
5. 上記制御対象が、電動モータであり、
   上記検出手段が、上記電動モータに流れる電流を検出する電流検出手段であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の制御装置。
6. 上記電動モータが、車両のステアリング機構に操舵補助力を与える電動パワーステアリング装置の駆動源であることを特徴とする請求項５記載の制御装置。
7. 車両のステアリング機構に与えるべき操舵補助力を発生する電動モータと、
   車両の操向のための操作部材に加えられた操舵トルクを検出するトルク検出手段と、
   このトルク検出手段が検出する操舵トルクに基づいて上記電動モータの目標電流値を設定する目標電流値設定手段と、
   この目標電流値設定手段が設定する目標電流値と電動モータに流れる電流とが一致するように当該電動モータを制御する上記請求項６記載の制御装置とを含むことを特徴とする電動パワーステアリング装置。

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