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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024072308
(43)【公開日】2024-05-28
(54)【発明の名称】信号処理装置
(51)【国際特許分類】
B62D 5/04 20060101AFI20240521BHJP
B62D 6/00 20060101ALI20240521BHJP
【ＦＩ】
B62D5/04
B62D6/00
【審査請求】未請求
【請求項の数】6
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022183005
(22)【出願日】2022-11-16
(71)【出願人】
【識別番号】509186579
【氏名又は名称】日立Ａｓｔｅｍｏ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100129425
【弁理士】
【氏名又は名称】小川 護晃
(74)【代理人】
【識別番号】100168642
【弁理士】
【氏名又は名称】関谷 充司
(72)【発明者】
【氏名】平木 亨典
【テーマコード（参考）】
3D232
3D333
【Ｆターム（参考）】
3D232CC23
3D232DA03
3D232DA04
3D232DA15
3D232DC08
3D232DD17
3D232EA01
3D232EB04
3D232EB12
3D232GG01
3D333CB02
3D333CB13
3D333CD53
3D333CE21
(57)【要約】
【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
【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
【特許請求の範囲】
【請求項1】
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。
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。
【請求項2】
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。
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項3】
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。
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項4】
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。
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項5】
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。
請求項１に記載の信号処理装置。
【請求項6】
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。
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
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。
【背景技術】
【0002】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０１２－１９４１９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
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。
【0005】
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。
【0006】
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。
【課題を解決するための手段】
【0007】
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。
【発明の効果】
【0008】
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。
【図面の簡単な説明】
【0009】
【図1】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。
【図2】信号処理装置の一例を示す回路図である。
【図3】コンデンサにＧＮＤ電圧を印加する回路の説明図である。
【図4】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。
【図5】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。
【図6】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。
【図7】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。
【図8】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。
【図9】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。
【図10】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。
【図11】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。
【発明を実施するための形態】
【0010】
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。
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。
【0011】
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。
【0012】
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。
【0013】
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。
【0014】
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。
【0015】
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。
【0016】
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。
【0017】
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。
【0018】
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。
【0019】
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。
【0020】
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。
【0021】
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。
【0022】
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。
【0023】
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。
【0024】
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。
【0025】
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。
【0026】
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。
【0027】
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。
【0028】
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。
【0029】
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。
【0030】
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。
【0031】
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。
【0032】
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。
【0033】
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。
【0034】
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。
【0035】
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。
【0036】
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。
【0037】
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。
【0038】
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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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。
【0043】
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。
【0044】
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。
【0045】
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。
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【符号の説明】
【0054】
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
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
