JP3824897B2

JP3824897B2 - Torque sensor device and torque signal correction method

Info

Publication number: JP3824897B2
Application number: JP2001279628A
Authority: JP
Inventors: 次郎中野; 浩鈴木
Original assignee: JTEKT Corp
Current assignee: JTEKT Corp
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2006-09-20
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP2003083826A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トルクセンサ装置及びトルク信号補正方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電動パワーステアリング装置は、ステアリングホイールの操舵（回転）をタイヤ側に伝達するための操舵機構を備えており、この操舵機構には、操舵トルクの検出を目的としたトルクセンサが備えられている。
【０００３】
そして前記トルクセンサにより検出された操舵トルクに基づいて、マイコン（マイクロコンピュータ）は、操舵機構へのアシスト量を演算し、同アシスト量に応じた駆動信号を電動モータへ出力する。そして、ステアリングホイールの操舵力を軽減させるために、前記電動モータにより操舵機構のアシストが行われるようになっている。
【０００４】
図１５（ａ），（ｂ）及び図１６は、従来の電動パワーステアリング装置（特開２０００−１６８６０７号）を示している。
この電動パワーステアリング装置において、前記操舵トルクがトルクセンサで検出され、マイコン内で、アシスト制御に用いられるトルク値にされるまでについて説明する。
【０００５】
図１６は、トルクセンサ１７０を備えた操舵機構を示す要部断面図である。トルクセンサ１７０は第１及び第２センサリング１７７，１７８とトルク検出コイル１７９とヨーク１８０を備えている。
【０００６】
同図に示すように、ステアリングホイールに連結された入力軸１７２ａの下端には、磁性体材料で形成された第１センサリング１７７が設けられており、出力軸１７２ｂの上端には、磁性体材料で形成された第２センサリング１７８が設けられている。前記入力軸１７２ａと出力軸１７２ｂは両軸間に内装されたトーションバー１７５にて一体回転可能に連結されている。
【０００７】
前記両センサリング１７７，１７８の外周面と対向する箇所には、各センサリング１７７，１７８と所定のギャップを隔ててトルク検出コイル１７９が設けられている。また、トルク検出コイル１７９の外周側を包囲するように磁性体材料で形成されたヨーク１８０が設けられており、同ヨーク１８０と前記両センサリング１７７，１７８とで磁気回路を構成している。
【０００８】
そして、ステアリングホイールの操作により入力軸１７２ａにトルクが伝わると、トーションバー１７５が捻れることによって、入力軸１７２ａと出力軸１７２ｂとの間で相対変位が生じる。この結果，第１及び第２センサリング１７７，１７８のオーバラップ量が変位し、トルク検出コイル１７９のインダクタンスが変化する。すると、トルク検出コイル１７９のインダクタンスに比例した周期を有する信号がコントローラ２０５に出力される。
【０００９】
図１５（ａ）に示すように、コントローラ２０５に入力された信号は、Ｉ／Ｆ回路部２０７のトルク信号生成回路２０４において、波形整形され、トルク信号Ｔ（パルス信号）としてマイコン２０６に入力される。その後、前記トルク信号Ｔは、マイコン２０６内で様々な補正が行われ、トルク値Ｔｑとされ、アシスト量を設定するためのアシスト制御に用いられる。なお、前記Ｉ／Ｆ回路部２０７は、トルク検出コイル１７９にて検出された操舵トルクを所定のトルク信号Ｔに変換する変換回路であり、トルク信号生成回路２０４等を含むＩ／Ｆ回路部２０７は、アナログ回路で構成されている。
【００１０】
ところで、トルクセンサ１７０の出力特性は、温度の影響を受けやすく、トルク検出コイル１７９における周囲温度の変化によるインダクタンスの変化によって、前記出力特性は変動してしまう。また、アナログ回路で構成されるＩ／Ｆ回路部２０７も、温度の影響を受けやすく、前記Ｉ／Ｆ回路部２０７の周囲の温度の変化により回路特性が変動し得る。前記トルク検出コイル１７９及びＩ／Ｆ回路部２０７が温度の影響を受けると、マイコン２０６では、この温度の影響を受けたトルク値Ｔｑが算出されることになる。このため、従来の電動パワーステアリング装置においては、マイコン２０６に入力されたトルク信号Ｔに対して温度補正を行うようにされている。
【００１１】
前記温度補正を行うために、Ｉ／Ｆ回路部２０７の温度検出回路２１０を介して、トルクセンサ１７０におけるトルク検出コイル１７９の温度検出値である温度特性信号（以下、「温特信号」という）Ｖｔがマイコン２０６に入力される。また、Ｉ／Ｆ回路部２０７の回路温度検出回路２１１により、Ｉ／Ｆ回路部２０７におけるアナログ回路の回路温度信号ｔｈがマイコン２０６に入力される。
【００１２】
マイコン２０６に入力された回路温度信号ｔｈは、マイコン２０６内の適正化演算処理部３０１において適正化演算処理が施される。この処理は、回路温度信号ｔｈ（電圧）を電圧から温度に変換する処理と、温度変換された値を、加重平均処理を行う処理とを含んでおり、これらの処理により、温度ｔc （温度パラメータ）が求められる。
【００１３】
また、マイコン２０６に入力された温特信号Ｖｔは、補正演算処理部３０２において、前記温度ｔｃ等を使用して、Ｉ／Ｆ回路部２０７のアナログ回路特有のバラツキを補正する。続く、適正化演算処理部３０３においては、適正化演算処理が行われる。この適正化演算処理は、補正演算処理部３０２から出力された信号（電圧）を電圧から温度に変換する処理と、温度変換処理された値を、さらに加重平均処理を行う処理とを含んでおり、これらの処理により、Ｖｔｓａ（温度パラメータ）が求められる。
【００１４】
そして、トルク信号生成回路２０４からマイコン２０６に入力されたトルク信号Ｔは、まず、補正演算処理部３０４において補正演算処理が施される。この処理は、前記温度ｔｃ等を使用して、Ｉ／Ｆ回路部２０７のアナログ回路特有のバラツキを補正する処理である。前記補正演算処理部３０４において補正されたトルク信号Ｔαは、温度補正部３０６に入力される。
【００１５】
ここで、温度補正部３０６について詳しく説明する。
図１５（ｂ）に示すように、温度補正部３０６は温度補正マップ３０７を利用し、適正化演算処理部３０３から入力された温度パラメータＶｔｓａ（トルク検出コイル１７９の温度）に基づいて、温度パラメータＶｔｓａに対するインダクタンスの温度ズレ量ΔＴ（温度補正を行うための補正量）を算出する。そして、温度補正部３０６では、加算器３０８にてトルク信号Ｔαに温度ズレ量ΔＴを加算して、温度補正されたトルク信号Ｔβにする。そして、温度補正されたトルク信号Ｔβは、適正化演算処理部３１０に入力される。
【００１６】
適正化演算処理部３１０では、トルク信号Ｔβに関する周期（パルス周期）からトルクに変換する処理を行い、トルク信号Ｔβは適正化されたトルク値Ｔｑに変換される。このトルク値Ｔｑは図示しないアシスト制御部に出力され、アシスト制御部は、このトルク値Ｔｑに基づいて操舵機構のアシストを行うためのアシスト制御を実行する。
【００１７】
このようにして、トルク検出コイル１７９の温度とＩ／Ｆ回路部２０７の回路温度を検出して、補正を行うことによりトルク検出コイル１７９及びＩ／Ｆ回路部２０７の周囲における温度変化による影響をなくしたトルク値Ｔｑを算出していた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記したような磁気回路を有するトルクセンサ１７０を長年使っていると、度重なるヒートショック等が原因となる経年変化がトルク値Ｔｑに影響してくることが分かった。即ち、磁性体材料で形成されたセンサリング１７７，１７８及びヨーク１８０にて形成される磁気回路の特性が前記経年変化の影響により変化することが分かった。
【００１９】
従来においては算出されたトルク値Ｔｑは前述した経年変化の影響を考慮した補正が行われておらず、このため、トルクセンサ１７０を長期間使用した場合には、経年変化の影響を受けたトルク値が算出されていることになる。
【００２０】
本発明は上記した事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、トルク検出部のヒートショックによる経年変化の影響を解消した操舵トルクの検出ができるトルクセンサ装置及びトルク信号補正方法を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、物体が作用するトルクの変化に応じてインダクタンスが変化するコイルを備え、そのコイルのインダクタンスの変化に基づいて前記トルクに応じたトルク信号を出力するトルク検出部と、前記出力されたトルク信号が備えている物理量に関して平均値を算出する平均値算出手段と、前記トルク信号の前記物理量に関して、経年変化によって発生が予測されているオフセット（以下、経年オフセットという）を補正するための補正基準値を記憶する記憶手段と、前記平均値算出手段が算出した平均値と前記補正基準値との差を経年変化によるズレ量として算出するズレ量算出手段と、前記ズレ量に基づいて、前記トルク検出部が出力したトルク信号を補正し、経年オフセットを解消する補正手段と、前記コイルのコイル温度を検出する温度検出手段と、トルク信号のサンプリングを行う際、予め区分された温度域であって、前記検出されたコイル温度が属する温度域毎にトルク信号のサンプリングを行うサンプリング手段とを備え、前記平均値算出手段は、前記予め区分された温度域のうち、少なくとも、前記サンプリングされたトルク信号サンプル数が所定値以上の温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値を算出するものであり、前記ズレ量算出手段は、トルク信号サンプル数が所定値以上の温度域のうち、いずれかの温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値と前記補正基準値との差を経年変化によるズレ量として算出するものであることを要旨とする。
【００２２】
請求項２に記載の発明は、請求項１において、前記ズレ量算出手段は、前記サンプリングされたトルク信号サンプル数が所定値以上の温度域のうち、最大のサンプリング数である温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値を使用して、前記補正基準値との差を経年変化によるズレ量として算出するものであることを要旨とする。
【００２３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２において、前記物理量は、トルク信号の周期であることを要旨とする。
【００２４】
請求項４に記載の発明は、物体が作用するトルクの変化に応じたコイルのインダクタンスの変化に基づいて前記コイルからトルク信号を出力する工程と、トルク信号のサンプリングを行う際、予め区分された温度域であって、コイル温度が属する温度域毎にトルク信号のサンプリングを行う工程と、前記予め区分された温度域のうち、少なくとも、前記サンプリングされたトルク信号サンプル数が所定値以上の温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値を算出する工程と、トルク信号サンプル数が所定値以上の温度域のうち、いずれかの温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値と、前記トルク信号の前記物理量に関して経年変化によって発生が予測されているオフセット（以下、経年オフセットという）を補正するための補正基準値との差を経年変化によるズレ量として算出する工程と、前記ズレ量に基づいて、前記トルク信号を補正し、経年オフセットを解消する工程を備えたことを要旨とする。
【００２６】
（作用）
請求項１の発明によれば、物体が作用するトルクの変化に応じてトルク検出部のコイルのインダクタンスが変化すると、トルク検出部は前記トルクに応じたトルク信号を出力する。そして、平均値算出手段は前記出力されたトルク信号が備えている物理量に関して平均値を算出する。また、記憶手段には前記トルク信号の前記物理量に関して経年オフセットを補正するための補正基準値が記憶されており、ズレ量算出手段は、前記平均値算出手段が算出した平均値と前記記憶手段の補正基準値との差を経年変化によるズレ量として算出する。そして、補正手段は、前記ズレ量に基づいて、前記トルク検出部が出力したトルク信号を補正し、経年オフセットを解消する。
【００２７】
また、サンプリング手段は、トルク信号のサンプリングを行う際、予め区分された温度域であって、温度検出手段が検出した前記コイルのコイル温度が属する温度域毎にトルク信号のサンプリングを行う。そして、前記平均値算出手段は、前記予め区分された温度域のうち、少なくともトルク信号サンプル数が所定値以上の温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値を算出する。その後、ズレ量算出手段は、トルク信号サンプル数が所定値以上の温度域のうち、いずれかの温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値と前記補正基準値との差を経年変化によるズレ量として算出する。
【００２８】
請求項２の発明によれば、ズレ量算出手段において行われる経年変化によるズレ量の算出には、前記サンプリングされたトルク信号サンプル数が所定値以上の温度域のうち、最大のサンプリング数である温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値が使用される。
【００２９】
請求項３の発明によれば、トルク信号の周期が用いられて、経年変化によって発生が予測されている経年オフセットの解消が実現される。
【００３０】
請求項４の発明によれば、物体が作用するトルクの変化に応じたコイルのインダクタンスの変化に基づいて前記コイルからトルク信号を出力する。そして、トルク信号のサンプリングを行う際、予め区分された温度域であって、コイル温度が属する温度域毎にトルク信号のサンプリングを行い、前記予め区分された温度域のうち、少なくともトルク信号サンプル数が所定値を超えた温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値を算出する。その後、トルク信号サンプル数が所定値以上の温度域のうち、いずれかの温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値と、前記トルク信号の経年オフセットを補正するための補正基準値との差を経年変化によるズレ量として算出する。そして、前記ズレ量に基づいて、前記トルク信号を補正し、経年オフセットを解消する。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を、自動車に搭載した電動パワーステアリング装置におけるトルクセンサ装置に具体化した実施形態を図１〜図１４に従って説明する。
【００３２】
図１は、電動パワーステアリング装置の概略を示す。
物体としてのステアリングホイール１に連結したステアリングシャフト２には、減速機５が固着されている。この減速機５には電動モータ（以下、「モータ」という）６の回転軸に取着したギア７が噛合されている。更に、減速機５には、ラック＆ピニオン機構を有する操舵機構９が連結されている。操舵機構９には、操舵トルクを検出するためのトルクセンサを構成するセンサ部２１が設けられている（図２参照）。センサ部２１は、ステアリングホイール１に掛かる操舵トルクを検出し、センサ部２１に電気的に接続されたコントローラ４１に操舵トルクに応じたトルク信号Ｔを出力する。本実施形態では、前記センサ部２１とコントローラ４１によりトルクセンサ装置２０が構成されている（図４参照）。なお、この操舵機構９の詳細な構成については後記する。前記センサ部２１がトルク検出部に相当する。
【００３３】
前記操舵機構９を構成するラックシャフト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、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。
【００３４】
前記コントローラ４１は、操舵トルクに応じて、操舵力をアシストするためのアシスト制御を行い、アシスト信号をモータ駆動装置１６に出力し、同モータ駆動装置１６を介してモータ６を駆動制御する。モータ６が回転すると、その回転数は減速機５によって減少されてラックシャフト１０に伝達される。そして、ラックシャフト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。この結果、操舵力はアシストされ、好適にステアリングホイール１の操舵が可能になる。
【００３５】
次に、前記操舵機構９の構造について説明する。
図２に示すように、操舵機構９は、前記ステアリングシャフト２に連結されたピニオンシャフト２２を備えており、ステアリングホイール１が操舵されると、ピニオンシャフト２２も連動して回転する。ピニオンシャフト２２は入力軸２２ａと出力軸２２ｂとから構成されており、前記入力軸２２ａの先端側が外部に突出した状態で、ピニオンシャフト２２はハウジング２４に収容されている。また、ピニオンシャフト２２は、ベアリング２３ａ，２３ｂを介して、ハウジング２４に対して回動自在に支持されている。ピニオンシャフト２２における出力軸２２ｂの先端側には、ラックシャフト１０のラックＲと噛み合うピニオンＰが設けられており、ラック＆ピニオン機構を構成している。
【００３６】
前記ピニオンシャフト２２の入力及び出力軸２２ａ，２２ｂは中空に形成されており、トーションバー２５が内装されている。そして、両軸２２ａ，２２ｂは、トーションバー２５を介して一体回転可能に連結されている。トーションバー２５の入力軸側端部は、入力軸２２ａに対してピン２６で結合されており、トーションバー２５の出力軸側端部は、出力軸２２ｂに対してスプライン結合されている。また、このトーションバー２５は、入力軸２２ａと出力軸２２ｂとが互いに相対回転した際に、捻り方向の弾性を生じるようになっている。
【００３７】
前記入力軸２２ａ及び出力軸２２ｂの外周側には、操舵トルクを検出するセンサ部２１が設けられている。図３に示すように、センサ部２１は、コア２７、第１及び第２センサリング２８，２９、そしてコイルとしてのトルク検出コイル３１を備えている。前記コア２７は、磁性体材料で円筒状に形成されており、前記入力軸２２ａ及び出力軸２２ｂの外周面に相対するようにハウジング２４に取着されている。また、前記コア２７の内面は断面コ字上に形成されており、その凹部には、円筒状に巻回されたトルク検出コイル３１が取着されている。
【００３８】
図２に示すように、前記第１センサリング２８は、磁性体材料で形成されており、前記入力軸２２ａの外周に対し、一体回転可能に嵌着されている。図３に示すように、第１センサリング２８の外周面は、前記トルク検出コイル３１と所定のギャップをもって隔てており、第１センサリング２８における出力軸２２ｂ側には、歯状検出部２８ａが周方向に亘って形成されている。
【００３９】
また、図２に示すように、前記第２センサリング２９は、磁性体材料で形成されており、前記出力軸２２ｂの外周に対し、一体回転可能に嵌着されている。第２センサリング２９の外周面は、図３に示すように、前記トルク検出コイル３１と所定のギャップをもって隔てており、第２センサリング２９における入力軸２２ａ側には、歯状検出部２９ａが周方向に亘って形成されている。この第２センサリング２９の歯状検出部２９ａは、第１センサリング２８の歯状検出部２８ａと、ピニオンシャフト２２の軸線方向において、所定のエアギャップをあけて相対している。
【００４０】
そして、前記コア２７と第１センサリング２８の歯状検出部２８ａと第２センサリング２９の歯状検出部２９ａとの間で磁気回路Ｅを構成している。
この状態で、ステアリングホイール１が操舵され、ピニオンシャフト２２の入力軸２２ａにトルク伝わると、トーションバー２５が捻れることによって、前記入力軸２２ａと出力軸２２ｂとの間で相対変位が生じる。すると、第１センサリング２８の歯状検出部２８ａと、第２センサリング２９の歯状検出部２９ａとの互いに重なり合った面積（即ち、オーバラップ量）が変位し、その面積に応じてトルク検出コイル３１のインダクタンスＬが変化する。この結果、操舵トルクに応じたトルク信号Ｔがトルク検出コイル３１からコントローラ４１に出力される。
【００４１】
次に、コントローラ４１について詳しく説明する。
図４に示すように、コントローラ４１は、トルク検出コイル３１から出力されたトルク信号Ｔを波形整形されたトルク信号Ｔに変換する変換回路であるインターフェィス回路部（以下、「Ｉ／Ｆ回路部」という）４２と、マイコン４３を備えている。Ｉ／Ｆ回路部４２は、トルク検出回路４４と、Ｉ／Ｆ回路部４２を構成するアナログ回路の回路温度を検出する回路温度検出回路４５を備えている。
【００４２】
前記トルク検出回路４４は、ＬＲ発振回路４７、パルス整形回路４８、及び温度検出手段としての温度検出回路４９を備えている。ＬＲ発振回路４７では、トルク検出コイル３１からのトルク信号Ｔに基づいて、図５の点線で示すように操舵トルクに応じた周期的な発振波形を生成するように発振される。この信号がパルス整形回路４８によって図５の実線で示すパルス波形に整形される。なお、図の点線で示す状態から、インダクタンスＬが変化した場合には、例えば、図５の二点鎖線で示すように、発振波形が異なるように、すなわち周期が異なる信号となる。そして、波形整形されたパルス信号は、トルク信号Ｔとして、マイコン４３のタイマ入力ポートに入力される。
【００４３】
一方、温度検出回路４９は、トルク検出コイル３１に接続されており、トルク検出コイル３１の温度を検出する。すなわち、温度検出回路４９は、トルク検出コイル３１に発生する交直流重畳信号から直流成分を取り出し，この取り出した直流成分に必要なスケーリング（増幅）を加え、このスケーリングを加えた信号を温度特性信号（以下、「温特信号」という）Ｖｔとして、マイコン４３のＡ／Ｄ入力ポートへ出力する。
【００４４】
Ｉ／Ｆ回路部４２に備えられた回路温度検出回路４５は、Ｉ／Ｆ回路部４２を構成する各種回路の回路温度を測定可能な温度センサ（例えば、サーミスタ）を備えている。そして、この温度センサから検出される回路温度信号ｔｈを、マイコン４３のＡ／Ｄ入力ポートへ出力する。
【００４５】
なお、マイコン４３は、図４に示すように、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭ等のメモリを備えている。ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）には、各種制御プログラム、及び前記プログラムが実行されるときに使用する後述するデータが格納されている。ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）はマイコン４３がその時々に演算する際の作業用メモリとなる。ＥＥＰＲＯＭ（Electrically Erasable Programmable ROM ）は書き込み消去可能な不揮発性のメモリであり、本装置２０を車両に組付ける際に取得したデータやマイコン４３の電源がオフされた際に必要なデータが格納され、電源がオンされた際に、格納されたデータが再び読み出される。前記メモリのうち、ＲＯＭが記憶手段に相当する。なお、以下の説明では、前記ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＥＥＰＲＯＭをメモリ４３ａとして、記述するが、必要に応じてメモリの後に括弧書きで、機能する具体的なメモリ名を入れることとする。
【００４６】
前記マイコン４３に入力された各信号は、図示しないＡ／Ｄ変換回路にて、デジタル信号に変換される。
次に、マイコン４３において行われる処理について説明する。
【００４７】
図６は、マイコン４３の機能ブロック図である。この実施形態ではマイコン４３内部は、プログラムで実行される機能を示している。例えば、後記する回路部特性補正処理部５１は独立したハードウエアではなく、マイコン４３内部で実行される回路部特性補正処理を示している。同じく図７〜図９及び図１１は、マイコン４３がプログラムによって実行する処理機能を機能ブロック図で示しており、実際のハード構成を意味するものではない。
【００４８】
そして、このマイコン４３と、後述するマイコン４３内部の所定の機能が平均値算出手段、ズレ量算出手段、補正手段、サンプリング手段に相当する。
図６に示すように、マイコン４３は、回路部特性補正処理部５１、センサ部特性補正処理部５２、及び量子化変換処理部５３を備えている。マイコン４３は、所定タイミング毎に実行される割り込み処理によって、トルク信号Ｔ出力を取り込むととともに、取り込んだトルク信号Ｔの周期を検出する。そして、前述した、各処理部５１〜５３において、回路部特性補正処理、センサ部特性補正処理、量子化変換処理を順次、リアルタイムに行い、トルク信号Ｔを逐次補正している。また、このとき、トルク信号Ｔの補正を行うために、マイコン４３は、所定タイミング毎に実行される割り込み処理によって、Ｉ／Ｆ回路部４２側から温特信号Ｖｔ及び回路温度信号ｔｈの電圧値を取り込む。
【００４９】
（回路部特性補正処理）
まず、回路部特性補正処理部５１について説明する。回路部特性補正処理部５１は、図６に示すように、トルク信号Ｔを補正演算するために、トルク信号回路部オフセット補正部（以下、「第１オフセット補正部」という）５４及びトルク信号回路部傾き補正部（以下、「第１傾き補正部」という）５５を備えている。また、温特信号Ｖｔを補正演算するために、温特信号回路部オフセット補正部（以下、「第２オフセット補正部」という）５６、及び温特信号回路部傾き補正部（以下、「第２傾き補正部」という）５７を備えている。
【００５０】
また、回路温度信号ｔｈに基づいて回路温度ｔｃを算出するために、第１変換部５８及び第１加重平均部５９を備えている。
回路部特性補正処理部５１では、Ｉ／Ｆ回路部４２から取り込まれたトルク信号Ｔ、温特信号Ｖｔ、及び回路温度信号ｔｈにそれぞれ所定の補正演算を施すことによって、Ｉ／Ｆ回路部４２のアナログ回路特有のバラツキを補正する。
【００５１】
図７に示すように、第１変換部５８は、Ｉ／Ｆ回路部４２側から入力された回路温度信号ｔｈ（電圧値）を、電圧値から温度への変換処理を行う。第１変換部５８は、予め測定した電圧値に対する温度データに基づき作成された電圧−温度変換マップを備えており、この電圧−温度変換マップによって、回路温度信号ｔｈの電圧値は温度（以下、「回路温度」という）ｔｃ０へ変換され、第１加重平均部５９に出力される。なお、前記電圧−温度変換マップは、回路温度信号ｔｈ（電圧値）と回路温度ｔｃ０からなる二次元マップである。この二次元マップはメモリ４３ａ（ＲＯＭ）に予め記憶されている。
【００５２】
第１加重平均部５９では、今回得られた回路温度ｔｃ０と、過去に連続して得られた履歴分も含めた所定個数の加重平均を行う。本実施形態では、１００ヶ加重平均処理が行われることにより、回路温度ｔｃ０が所定の重み付けにより加重平均されて回路温度ｔｃとして適正化され、第１傾き補正部５５及び第２傾き補正部５７に出力される。
【００５３】
第１オフセット補正部５４では、入力されたトルク信号Ｔに、後述する処理により前記メモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）４３ａに予め記憶しておいた２０℃時のトルク信号Ｔに対するズレ量Ｔ（２０）を加算器６１にて加算して、第１補正トルク信号Ｔ１を求める。
【００５４】
続いて、この求めた第１補正トルク信号Ｔ１に対して、Ｉ／Ｆ回路部４２自体の温度特性による傾き補正を、第１傾き補正部５５によって行う。第１傾き補正部５５では、Ｉ／Ｆ回路部４２の回路温度ｔｃに、予めメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶しておいた傾きＫ１を乗算器６２にて乗算して、Ｉ／Ｆ回路部４２の回路温度ｔｃに対するズレ量（Ｋ１×ｔｃ）を求める。そして、第１補正トルク信号Ｔ１に、前記ズレ量（Ｋ１×ｔｃ）を加算器６３にて加算して第２補正トルク信号Ｔ２を求める。
【００５５】
一方、Ｉ／Ｆ回路部４２側から入力された温特信号Ｖｔについても、トルク信号Ｔと同様の補正演算処理が、第２オフセット補正部５６及び第２傾き補正部５７により施される。第２オフセット補正部５６は、予めメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶しておいた２０℃の時の温特信号Ｖｔに対するズレ量Ｖｔ（２０）を加算器６５にて加算して第１補正温特信号Ｖｔ１を求める。
【００５６】
続いて、第１補正温特信号Ｖｔ１に対して、Ｉ／Ｆ回路部４２自体の温度特性による傾き補正を第２傾き補正部５７によって行う。第２傾き補正部５７では、第１変換部５８及び第１加重平均部５９を介して得られたＩ／Ｆ回路部４２の回路温度ｔｃに、予めメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶しておいた傾きＫ２を乗算器６６にて乗算して、Ｉ／Ｆ回路部４２の回路温度ｔｃに対するズレ量（Ｋ２×ｔｃ）を求める。そして、加算器６７により、第１補正温特信号Ｖｔ１に、前記ズレ量（Ｋ２×ｔｃ）を加算して第２補正温特信号Ｖｔ２を求める。
【００５７】
ここで、回路部特性補正処理にて用いられる各種データ（Ｔ（２０），Ｋ１，Ｖｔ（２０），Ｋ２）に関するデータ取得処理について説明する。なお、このデータ取得処理は、トルクセンサ装置２０を車両に組付ける前に施されるものである。
【００５８】
まず、トルク信号Ｔに関するデータ（Ｔ（２０），Ｋ１）の取得処理について説明する。２０℃時のトルク信号Ｔに対するズレ量Ｔ（２０）を取り込む処理については、予め基準となる正弦波電圧を周囲温度２０℃のＩ／Ｆ回路部４２に与えておき、その温度変化によるズレ量Ｔ（２０）を得る。そして、このズレ量Ｔ（２０）がメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に格納され、前述した第１オフセット補正部５４において用いられる。
【００５９】
図８（ａ）に示すように、傾きＫ１を取得する処理については、まず、８０℃時のトルク信号Ｔに対するズレ量Ｔ（８０）を取り込む処理を行う。この処理は、予め基準となる正弦波電圧を周囲温度８０℃のＩ／Ｆ回路部４２に与えて、温度変化によるズレ量を得る。そして、そのときのズレ量Ｔ（８０）がメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に格納される。
【００６０】
そして、前述した２０℃時のズレ量Ｔ（２０）と８０℃時のズレ量Ｔ（８０）とから、以下の演算式（１）により、１℃当たりのズレ量、即ち、温度変化に対するズレ量の傾きＫ１が算出される。
【００６１】
Ｋ１＝（Ｔ（８０）−Ｔ（２０））／６０ …（１）
そして、この傾きＫ１もメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に格納され、前述した第１傾き補正部５５において用いられる。
【００６２】
次に、温特信号Ｖｔに関するデータ（Ｖｔ（２０），Ｋ２）の取得処理について説明する。
２０℃時の温特信号Ｖｔに対するズレ量Ｖｔ（２０）を取り込む処理については、予め基準となる正弦波電圧を周囲温度２０℃のＩ／Ｆ回路部４２に与えておき、その温度変化によるズレ量Ｖｔ（２０）を得る。そして、このズレ量（２０）がメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に格納され、前述した第２オフセット補正部５６において用いられる。
【００６３】
図８（ｂ）に示すように、傾きＫ２を取得する処理については、８０℃時の温特信号Ｖｔに対するズレ量Ｖｔ（８０）を取り込む処理を行う。この処理は、予め基準となる正弦波電圧を周囲温度８０℃のＩ／Ｆ回路部４２に与えて、温度変化によるズレ量Ｖｔ（８０）を得る。そして、そのときのズレ量Ｖｔ（８０）がメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に格納される。
【００６４】
そして、前述した２０℃時のズレ量Ｖｔ（２０）と８０℃時のズレ量Ｖｔ（８０）とから、以下の演算式（２）により、１℃当たりのズレ量、即ち、温度変化に対するズレ量の傾きＫ２が算出される。
【００６５】
Ｋ２＝（Ｖｔ（８０）−Ｖｔ（２０））／６０ …（２）
そして、この傾きＫ２もメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に格納され、前述した第２傾き補正部５７において用いられる。
【００６６】
なお、前述した温度設定（２０℃と８０℃）は、一例を挙げたに過ぎず、少なくとも２値の温度であれば、前記した温度（２０℃と８０℃）に限ることはない。
【００６７】
（センサ部特性補正処理）
次いで、センサ部特性補正処理部５２について説明する。センサ部特性補正処理部５２は、図６に示すように、前記回路部特性補正処理部５１側から入力される第２補正トルク信号Ｔ２を補正演算する。このために、センサ部特性補正処理部５２は、トルク信号センサ部オフセット補正部（以下、「第３オフセット補正部」という）７１、トルク信号センサ部温度補正部（以下、「温度補正部」という）７２、及び経年変化オフセット補正部７３を備えている。
【００６８】
このセンサ部特性補正処理部５２における補正処理では、前記回路部特性補正処理部５１で演算処理された第２補正トルク信号Ｔ２にそれぞれ所定の補正演算を施す。このことによって、センサ部２１及びセンサ部２１の検出対象である第１及び第２センサリング２８，２９等の機械的な加工精度よるバラツキやインダクタンスＬ特有の温度特性、及び経年変化により変化する磁気回路Ｅ特性を補正する。
【００６９】
図９に示すように、第３オフセット補正部７１では、入力された第２補正トルク信号Ｔ２に、常温時のトルク信号Ｔに対するズレ量Ｔ３（常温）を加算器７５にて加算して第３補正トルク信号Ｔ４を求める。前記ズレ量Ｔ３（常温）はメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に格納されている。
【００７０】
続いて、この求めた第３補正トルク信号Ｔ４に対して、温度補正部７２により補正を行う。温度補正部７２では、温度補正マップ７６によってトルク検出コイル３１の温度（以下、「コイル温度」という）Ｖｔｓａから、コイル温度Ｖｔｓａに対するインダクタンスＬの温度ズレ量ΔＴ５を算出し、加算器７７に出力する。前記温度ズレ量ΔＴ５は、後述する経年オフセットを補正するための補正基準値に相当すると共に、温度補正を行うための温度補正量に相当する。
【００７１】
この温度補正マップ７６は、横軸にコイル温度Ｖｔｓａをとり、縦軸にインダクタンスＬの温度ズレ量ΔＴ５をとった二次元マップであり、予めメモリ４３ａ（ＲＯＭ）に記憶されている。
【００７２】
加算器７７は、第３オフセット補正部７１において補正された第３補正トルク信号Ｔ４に前記温度ズレ量ΔＴ５を加算して第４補正トルク信号Ｔ６を求める。
一方、経年変化オフセット補正部７３では、トルク中点学習を行い、経年変化オフセット補正を行う。すなわち、経年変化オフセット補正部７３は、ヒートショック等による経年変化の影響によって、センサ部２１のコア２７、第１及び第２センサリング２８，２９によって形成される磁気回路Ｅの特性が変化することにより発生するトルク信号Ｔのオフセット（経年オフセット）を補正する。
【００７３】
経年変化オフセット補正部７３のトルク中点学習部７８は、後述するトルク中点学習処理に基づいて前記センサ部２１の経年ズレ量ＴＬを算出し、加算器７９に出力する。加算器７９は、温度補正部７２からの第４補正トルク信号Ｔ６に前記経年ズレ量ＴＬを加算して、経年変化の影響が解消された第５補正トルク信号Ｔ７を求める。前記経年ズレ量ＴＬが経年変化によるズレ量に相当する。また、前記経年変化オフセット補正部７３のトルク中点学習部７８が平均値算出手段及びズレ量算出手段に相当し、経年変化オフセット補正部７３の加算器７９が補正手段に相当する。
【００７４】
ここで、第３オフセット補正部７１の補正処理にて用いられる前記ズレ量Ｔ３（常温）のデータ取得処理について図１０に示すフローチャートに従って説明する。これは、マイコン４３が、トルクセンサ装置２０を車両に組み付けた時点又はその後に行うものであり、例えば、車両出荷時の検査工程等における工場内の常温環境下において行う。なお、この常温とは、本実施形態では、１０℃〜２０℃の温度範囲をいう。
【００７５】
常温環境下で、図示しないイグニッションスイッチがオンされ、電源が投入された後、マイコン４３は、現在テストモードであるか否かを判定する（ステップ（以下、「Ｓ」と略す）１１）。この「テストモードである」とは、オン・オフ切り替え可能に例えば車室内に設けられたテストモード設定スイッチがオン状態であることを示す。そして、前記スイッチがオン状態で、テストモードである場合（Ｓ１１がＹｅｓ）、マイコン４３は、非操舵の状態における操舵トルクに基づいた第２補正トルク信号Ｔ２（回路部特性補正処理が終了し、第１傾き補正部５５から出力された信号）を計測する（Ｓ１２）。そして、計測した第２補正トルク信号Ｔ２をメモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）に記憶する（Ｓ１３）。そして、このときの第２補正トルク信号Ｔ２を、センサ部２１の機械的な加工精度によるバラツキに基づいたズレ量Ｔ３（常温）として、第３オフセット補正部７１において用いられる。その後、処理が完了したことを作業者に報知するために報知信号を図示しない報知装置に出力して（Ｓ１４）、このフローチャートを終了する。また、Ｓ１１において、マイコン４３がテストモードではないという判定をした場合も、このフローチャートを終了する。なお、この一連の処理は、トルクセンサ装置２０を車両に組み付けた状態で１回のみ実施される処理であり、Ｓ１１においては、テストモードであるという判定を１回した後は、必ず、マイコン４３はテストモードではないという判断（Ｓ１１がＮＯ）を行うようになっている。
【００７６】
（量子化変換処理）
次いで、量子化変換処理部５３について説明する。量子化変換処理部５３は、図６に示すように、前記センサ部特性補正処理部５２から入力される第５補正トルク信号Ｔ７を変換演算する。このために、センサ部特性補正処理部５２は第２変換部８１及びトルク信号センサ部感度温度補正部（以下、「感度温度補正部」という）８２を備えている。また、回路部特性補正処理部５１から入力される第２補正温特信号Ｖｔ２を変換演算するために、第３変換部８４及び第２加重平均部８５を備えている。
【００７７】
この量子化変換処理部５３では、第５補正トルク信号Ｔ７及び第２補正温特信号Ｖｔ２に、それぞれ所定の量子化変換演算を施すことにより、前記トルク信号Ｔ７（周期）をトルク値Ｔｑ１００に、及び温特信号Ｖｔ２（電圧値）をコイル温度Ｖｔｓａに変換する。
【００７８】
図１１に示すように、第２変換部８１は、周期−トルク変換マップを備えており、このマップにより、第５補正トルク信号Ｔ７（周期）は、周期からトルクに変換され、トルク値Ｔ８として算出される。なお、前記周期−トルク変換マップは、第５補正トルク信号Ｔ７（周期）とトルク値Ｔ８からなる二次元マップであり、予めメモリ４３ａ（ＲＯＭ）に記憶されている。
【００７９】
感度温度補正部８２ではメモリ４３ａ（ＲＯＭ）に格納した温度感度マップ８６を使用して後記する第２加重平均部８５にて算出されたコイル温度Ｖｔｓａから、コイル温度Ｖｔｓａに依存するトルク検出コイル３１の感度のズレ量Ｔ９を算出する。そして、感度温度補正部８２では、第２変換部８１からのトルク値Ｔ８と温度感度マップ８６から算出された前記ズレ量Ｔ９とを乗算器８７にて乗算し、最終的なトルク値Ｔｑ１００を求める。
【００８０】
また、前記第２傾き補正部５７からの第２補正温特信号Ｖｔ２（電圧値）は、第３変換部８４によって、電圧値から温度に変換する処理が行われる。第３変換部８４は、電圧−温度変換マップを使用して第２補正温特信号Ｖｔ２の電圧値を温度Ｖｔｓに変換し、第２加重平均部８５に出力する。なお、前記電圧−温度変換マップは、第２補正温特信号Ｖｔ２（電圧値）とコイル温度Ｖｔｓからなる二次元マップであり、メモリ４３ａ（ＲＯＭ）に記憶されている。
【００８１】
その後、第２加重平均部８５では、今回得られたコイル温度Ｖｔｓと、過去に連続して得られた履歴分も含めた所定個数の加重平均を行う。本実施形態では、１００ヶ加重平均処理が行われることにより、コイル温度Ｖｔｓが所定の重み付けにより加重平均されてコイル温度Ｖｔｓａとして適正化される。このコイル温度Ｖｔｓａは、前述した温度補正部７２の温度補正マップ７６及び、感度温度補正部８２において、温度パラメータとして用いられる。
【００８２】
このようにして、センサ部２１にて検出された操舵トルク、即ちトルク検出コイル３１から出力されたトルク信号ｔは、マイコン４３内でトルク値Ｔｑ１００として算出され、このトルク値ｔｑ１００が図示しないアシスト制御部に出力される。そして、前記アシスト制御部において、前記トルク値ｔｑ１００等に基づいてアシスト信号が設定され、前述したモータ駆動装置１６に出力される。
【００８３】
（トルク中点学習処理）
さて、次に本発明の要部であるトルク中点学習部７８のトルク中点学習処理に基づくトルク信号補正方法ついて、図１２に示すフローチャートに従って説明する。このフローチャートは、定時の割込処理にて実行されるマイコン４３の処理である。
【００８４】
この割込ルーチンにおいて、Ｓ２１では、トルク信号Ｔ、温特信号Ｖｔ、回路温度信号ｔｈを取得（サンプリング）する。なお、この各信号Ｔ，Ｖｔ，ｔｈの取得処理は、トルク中点学習処理のためだけではなく、トルク値ｔｑ１００を算出するために行われる処理である。
【００８５】
そして、Ｓ２２ではトルク中点学習処理をする。このＳ２２の処理はトルク中点学習部７８が行う処理である。詳述すると、第４補正トルク信号Ｔ６をサンプリングし、以下に示す演算式（３）により加重平均を行い、加重平均値Ｔａｖｅを算出して更新（学習）する。
【００８６】
ここで、前記加重平均値Ｔａｖｅは、温度領域が所定の間隔（例えば、１０℃間隔）毎に予め区切られた、複数の温度区間Ｃ毎に算出される。即ち、加重平均値Ｔａｖｅを算出する場合、そのときにサンプリングされたコイル温度Ｖｔｓａが所属する温度区間Ｃが選択される。そして、今回サンプリングされた第４補正トルク信号Ｔ６と過去にサンプリングされた同一温度区間Ｃに所属する第４補正トルク信号Ｔ６の平均値に基づいて加重平均値Ｔａｖｅが算出される。なお、この加重平均は第４補正トルク信号Ｔ６における周期に関して平均値が算出されるものであり、この周期が物理量に相当する。また、前記温度区間Ｃが、予め区分された温度域に相当する。
【００８７】
【数１】

Ｔａｖｅ（ｎ）は、時刻ｎでサンプリングされたコイル温度Ｖｔｓａが所属する温度区間Ｃにおける、その時刻ｎの時点での加重平均値Ｔａｖｅを示す。また、Ｔａｖｅ（ｎ−１）は、同一の温度区間Ｃでの時刻（ｎ−１）の時点、即ち、前回の割り込み処理の際に算出された加重平均値Ｔａｖｅを示す。また、Ｔ６（ｎ）は、時刻ｎの時点での温度補正部７２から出力された第４補正トルク信号Ｔ６を示す。また、ｍは加重平均回数を示し、予め設定された定数である。
【００８８】
以上のように、その時々において、そのときにサンプリングしたコイル温度Ｖｔｓａに所属する温度区間Ｃ毎に、加重平均値Ｔａｖｅが算出され、算出された値はメモリ４３ａ（ＲＡＭ）に格納される。また、このとき各温度区間Ｃ毎に、サンプリングされた第４補正トルク信号Ｔ６の個数もメモリ４３ａ（ＲＡＭ）に記憶される。これらのデータは、マイコン４３の電源がオフ時において、メモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）の所定のアドレスに格納され、電源オン時に読み出されてメモリ４３ａ（ＲＡＭ）に書き出される。なお、本実施形態においては、全ての温度区間Ｃにおいて、加重平均値Ｔａｖｅを算出している。
【００８９】
ここで、長時間のサンプリングを行った場合の加重平均値Ｔａｖｅについて説明する。
図１３（ａ）に示すように、横軸に時間をとり、縦軸に操舵トルク（トルク信号）をとって、カーブや据切り等で検出される操舵トルクの経時変化を見る。そして、その操舵トルクの分布を、長期間にわたって測定すると、ステアリングホイール１を中立位置で操舵している時間が中立位置以外に操舵する場合に比して長い。なお、前記中立位置とは、操舵トルクが０Ｎｍ（ニュートンメートル）のときを示す。
【００９０】
すなわち、図１３（ｂ）に示すような、横軸を操舵トルク（トルク信号）、縦軸を操舵トルクを得るためにステアリングホイール１を操作した頻度とした分布図を作成した場合、０Ｎｍをピークにした正規分布となる。この結果、前記演算式（３）により算出される加重平均値Ｔａｖｅは、０Ｎｍ（中立点）に相当する信号と考えられる。
【００９１】
加重平均値Ｔａｖｅが算出されると、Ｓ２３において、マイコン４３は、所定時間を経過したか否かを判定する。この判定はマイコン４３に設けられた図示しないタイマを監視することにより行われる。なお、このタイマは所定時間毎にリセットし、その後所定時間を計時する公知のものである。また、前記所定時間は、１分，２分といった短時間ではなく、少なくとも３０分、１時間といった操舵トルクの加重平均値Ｔａｖｅが０Ｎｍになり得る時間を示す。
【００９２】
そして、所定時間経過後（Ｓ２３がＹｅｓ）、マイコン４３は、Ｓ２４において、各温度区間Ｃにおけるメモリ４３ａ（ＲＡＭ）に記憶されていた加重平均値Ｔａｖｅに関わった第４補正トルク信号Ｔ６のサンプル数（トルク信号サンプル数）が所定値Ｑ以上か否か判定する。
【００９３】
前記所定値Ｑは演算式（３）の加重平均回数ｍよりも多い値であり、メモリ４３ａ（ＲＯＭ）に格納されている。この所定値Ｑ以上のサンプル数が得られた加重平均値Ｔａｖｅであれば、データとして信頼性が高くなる。すなわち、所定値Ｑ以上のサンプル数がある温度区間Ｃの加重平均値Ｔａｖｅは、本装置２０のセンサ部２１の温度環境の状況に対応したデータといえる。
【００９４】
次に、前記第４補正トルク信号Ｔ６のサンプル数が所定値Ｑ以上の温度区間Ｃが１以上あれば（Ｓ２４がＹｅｓ）、Ｓ２５において、サンプル数が所定値Ｑ以上の各温度区間Ｃのうち、同サンプル数が最大個数の温度区間Ｃを探索し、その温度区間Ｃにおける、最新、すなわち、更新（学習）した加重平均値Ｔａｖｅ１を読み出す。なお、サンプル数が所定値Ｑ以上の温度区間Ｃが１つしかない場合には、加重平均値Ｔａｖｅ１は、この温度区間Ｃの加重平均値Ｔａｖｅ１となる。また、この加重平均値Ｔａｖｅ１は、本装置２０のセンサ部２１の温度環境の状況に最も対応し、最も信頼性が高いデータといえる。
【００９５】
続く、Ｓ２６において、選択した加重平均値Ｔａｖｅ１と、この加重平均値Ｔａｖｅ１が選択された温度区間Ｃにおける温度ズレ量ΔＴ５に基づいて経年ズレ量ＴＬを求める。なお、本実施形態では、加重平均値Ｔａｖｅ１の値は、温度区間Ｃにおける中央値に対する値としている。すなわち、温度区間Ｃがｔ１からｔ２（＞ｔ１）の間としたとき、中央値は（ｔ１＋ｔ２）／２となる。このため、経年ズレ量ＴＬの算出に用いられる温度ズレ量ΔＴ５も温度区間Ｃにおける中央値に対する値とされる。
【００９６】
図１４は、長期間の時間経過後の加重平均値Ｔａｖｅ１を温度補正マップ７６にプロットした場合を示している。同図に示すように予めメモリ４３ａ（ＲＯＭ）に記憶された値である温度ズレ量ΔＴ５と加重平均値Ｔａｖｅ１の間には、磁気回路Ｅの経年変化による特性の変化に起因して差が現われる。これが第４補正トルク信号Ｔ６に加算されるべき経年ズレ量ＴＬとなる。
【００９７】
そして、経年変化に対するトルク信号Ｔの経年ズレ量ＴＬを、以下の演算式（４）により算出し、この経年ズレ量ＴＬをメモリ４３ａ（ＲＡＭ）に記憶する。
ＴＬ＝ＴＬ（ｐ）＋（ΔＴ５−Ｔａｖｅ１） …（４）
なお、ＴＬ（ｐ）は、前回、Ｓ２６を通過した際に算出された経年変化に対する経年ズレ量ＴＬを示す。即ち、今回の経年ズレ量ＴＬは、前回算出されたＴＬ（ｐ）に加重平均値Ｔａｖｅ１と温度ズレ量ΔＴ５の差が加算されて算出される。
【００９８】
ところで、前記演算式（３）により算出される加重平均値Ｔａｖｅは、０Ｎｍに相当する信号と考えられている。このため、ステアリングホイール１の非操舵時における第４補正トルク信号Ｔ６と、加重平均値Ｔａｖｅとの差（Ｔａｖｅ−Ｔ６）が、前記経年ズレ量ＴＬともいえる。
【００９９】
このようにして、トルク中点学習処理に基づいた経年ズレ量ＴＬが算出されると、Ｓ２７へ移行する。そして、マイコン４３は、演算された経年ズレ量ＴＬに基づいて第４補正トルク信号Ｔ６を補正し、以後、図６の第２変換部８１、感度温度補正部８２において処理が行われて、トルク値Ｔｑ１００を演算する。そして、このトルク値Ｔｑ１００に基づいてアシスト制御を実行してＳ２１に戻る。
【０１００】
また、Ｓ２３において、所定時間経過していないと判断した場合（Ｓ２３がＮＯ）及びＳ２４において、第４補正トルク信号Ｔ６のサンプル数がいずれの温度区間Ｃにおいても所定値Ｑ未満である場合（Ｓ２４がＮＯ）はそのままＳ２７に移行し、メモリ４３ａ（ＲＡＭ）に記憶されている経年ズレ量ＴＬに基づいて第４補正トルク信号Ｔ６を補正し、その後トルク値Ｔｑ１００の演算、及びアシスト制御を実行してＳ２１に戻る。
【０１０１】
なお、経年ズレ量ＴＬは、マイコン４３の電源オフ時において、メモリ４３ａ（ＥＥＰＲＯＭ）の所定のアドレスに格納され、電源オン時に読み出されてメモリ４３ａ（ＲＡＭ）に書き出される。
【０１０２】
従って、上記実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）上記実施形態では、経年変化オフセット補正部７３のトルク中点学習部７８において、温度補正部７２により補正された第４補正トルク信号Ｔ６（周期）の加重平均値Ｔａｖｅ１を算出し、この加重平均値Ｔａｖｅ１と、経年オフセットを補正するための補正基準値である温度ズレ量ΔＴ５との差に基づいて、経年変化に対するトルク信号Ｔの経年ズレ量ＴＬを設定する。そして、センサ部２１から、各部４２、５４、５５、７１、７２を介して出力された第４補正トルク信号Ｔ６に対し、経年変化オフセット補正部７３において、前記経年ズレ量ＴＬを加算して、第５補正トルク信号Ｔ７とする。その後、この第５補正トルク信号Ｔ７からトルク値ｔｑ１００を算出する。
【０１０３】
従って、ヒートショックによる経年変化の影響によって、センサ部２１のコア２７、第１及び第２センサリング２８，２９とから形成される磁気回路Ｅの特性が変化することにより発生するトルク信号Ｔの経年オフセットを経年変化オフセット補正部７３にて好適に補正でき、経年変化の影響を解消した操舵トルクの検出ができる。
【０１０４】
また、この結果、操舵トルクが用いられるアシスト制御においても好適にアシスト力が付与されることになり安定した操舵フィーリングを提供できる。
（２）上記実施形態では、加重平均値Ｔａｖｅの算出において、温度区間Ｃを予め区分し、サンプリングされたコイル温度Ｖｔｓａが所属する温度区間Ｃ毎に加重平均値Ｔａｖｅを算出した。従って、コイル温度Ｖｔｓａの影響を考慮した加重平均値Ｔａｖｅを算出でき、この加重平均値Ｔａｖｅに基づいて経年ズレ量ＴＬは算出されるため、コイル温度Ｖｔｓａの影響を考慮した経年ズレ量ＴＬを算出できる。
【０１０５】
（３）上記実施形態では、各温度区間Ｃ毎に算出された加重平均値Ｔａｖｅにおける第４補正トルク信号Ｔ６のサンプル数が所定値Ｑ以上か否かを判定し、所定値Ｑを超えていなければ、経年ズレ量ＴＬの算出は行わなかった。このため、経年ズレ量ＴＬの算出で用いられる加重平均値Ｔａｖｅ１は、所定値Ｑ以上のサンプル数がある温度区間Ｃのデータとなり、本装置２０のセンサ部２１の温度環境の状況に対応した信頼性の高いデータ（加重平均値Ｔａｖｅ１）を得ることができる。この結果、信頼性の高い経年ズレ量ＴＬを算出できる。
【０１０６】
（４）上記実施形態では、第４補正トルク信号Ｔ６のサンプル数が最大個数の温度区間Ｃの加重平均値Ｔａｖｅ１を用いて、経年ズレ量ＴＬを設定した。前記サンプル数が最大個数の温度区間Ｃにおける加重平均値Ｔａｖｅ１は、本装置２０のセンサ部２１の温度環境の状況に最も対応し、最も信頼性が高いデータといえ、信頼性の高い経年ズレ量ＴＬを算出できる。
【０１０７】
（５）上記実施形態では、トルク中点学習部７８において算出される加重平均値Ｔａｖｅを、温度補正部７２による温度補正までが完了した第４補正トルク信号Ｔ６を用いて算出した。第４補正トルク信号Ｔ６は、第１オフセット補正部５４、第１傾き補正部５５、第３オフセット補正部７１、及び温度補正部７２における各補正が終了したトルク信号であるため、経年ズレ量ＴＬを算出する際に、経年変化の影響のみによる正確な補正量を求めることができる。
【０１０８】
（６）上記実施形態では、温度補正部７２から出力された第４補正トルク信号Ｔ６に対して加重平均によって加重平均値Ｔａｖｅを求めた。このため、例えば、移動平均によって平均値を求める場合と異なり、メモリ４３ａ（ＲＡＭ）にサンプリングされた全ての第４補正トルク信号Ｔ６が記憶されることなく、好適に平均値の算出ができる。
【０１０９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、Ｓ２６の経年ズレ量ＴＬの算出処理において、加重平均値Ｔａｖｅ１を温度区間Ｃにおける中央値としてみなし、同温度区間Ｃにおける中央値である温度ズレ量ΔＴ５との差を算出したが、以下のように変更してもよい。即ち、温度区間Ｃ毎に加重平均値Ｔａｖｅを算出する際であって（Ｓ２２）、コイル温度Ｖｔｓａをサンプリングした時に、コイル温度Ｖｔｓａに係る温度の平均も算出して、加重平均値Ｔａｖｅと共にメモリ４３ａ（ＲＡＭ）に格納する。そして、Ｓ２５において、加重平均値Ｔａｖｅ１を読み出す際に、コイル温度Ｖｔｓａの平均値も読み出し、経年ズレ量ＴＬの算出処理（Ｓ２６）において、前記コイル温度Ｖｔｓａの平均値に対応した温度ズレ量ΔＴ５を用いて経年ズレ量ＴＬを算出する。
【０１１０】
・上記実施形態では、温度補正部７２から出力された第４補正トルク信号Ｔ６に対して加重平均によって平均値（加重平均値Ｔａｖｅ）を求めたが、移動平均で、平均値を算出してもよい。
【０１１１】
・また、移動平均で平均値を算出する場合においては、上記したように全ての温度区間Ｃ毎に平均値Ｔａｖｅを算出せずに、第４補正トルク信号Ｔ６のサンプリングだけを温度区間Ｃ毎に行い、所定時間経過後、サンプル数が所定値Ｑ以上若しくは最大個数の温度区間Ｃのみにおいて、平均値を算出するようにしてもよい。
【０１１２】
・上記実施形態では、Ｓ２５において、第４補正トルク信号Ｔ６のサンプル数が所定値Ｑ以上の各温度区間Ｃのうち前記サンプル数が最大個数の温度区間Ｃの加重平均値Ｔａｖｅ１を読み出し、この加重平均値Ｔａｖｅ１をズレ量ＴＬの算出に用いたが、以下のように変更してもよい。即ち、サンプル数が所定値Ｑ以上の温度区間Ｃが複数あるならば、２番目若しくは３番目等、所定値Ｑ以上のサンプル（第４補正トルク信号Ｔ６）から算出された加重平均値Ｔａｖｅのうち何れかの値を用いるようにする。
【０１１３】
・上記実施形態では、Ｓ２４において、第４補正トルク信号Ｔ６のサンプル数が所定値Ｑ以上か否か判定し、Ｓ２５において、前記サンプル数が所定値Ｑ以上の温度区間Ｃのうち、サンプル数が最大個数の温度区間Ｃを選択したが、Ｓ２４とＳ２５を逆にしてもよい。即ち、所定時間経過した後（Ｓ２３がＹｅｓ）、まず前記サンプル数が最大個数の温度区間Ｃを選択する。その後、その最大個数のサンプル数が所定値Ｑ以上であるか否かを判定する。このようにしても、好適に加重平均値Ｔａｖｅ１を決定できる。
【０１１４】
・上記実施形態では、センサ部２１には、トルク検出コイル３１が１つのみ設けられていたため、磁気回路Ｅは１つしか設けられていなかったが、トルク検出コイル３１を複数設け、複数磁気回路Ｅを有する構成にしてもよい。
【０１１５】
・上記実施形態では、マイコン４３は、Ｉ／Ｆ回路部４２側から出力されるトルク信号Ｔの周期を検出し、この周期に対して、種々の補正をかけた後、第２変換部８１において、トルク値Ｔ８に変換したが、トルク信号Ｔの電圧の変化を検出し、この電圧値に対して、補正をかける態様にしてもよい。このようにした場合、前記電圧値がトルク信号の物理量に相当する。
【０１１６】
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、それらの効果と共に以下に記載する。
（１）請求項１乃至請求項３のうちいずれか１項に記載のトルクセンサ装置において、前記記憶手段は、コイル温度とそのコイル温度に対するトルク信号の物理量補正値とからなるマップデータを記憶しており、前記補正基準値は、トルク信号サンプル数が所定値以上の温度域に対応する前記物理量補正値とし、前記ズレ量算出手段は、ズレ量を算出するに当たり、トルク信号サンプル数が所定値以上の温度域のうち、いずれかの温度域における、トルク信号の前記物理量に関する平均値と、その温度域に対応する物理量補正値との差を経年変化によるズレ量として算出するものであることを特徴とするトルクセンサ装置。このようにすれば、好適に経年変化によるズレ量を好適に算出できる。なお、上記実施形態では、温度ズレ量ΔＴ５が物理量補正値に相当し、温度補正部７２の温度補正マップ７６がマップデータに相当する。
【０１１７】
（２）上記技術的思想（１）に記載のトルクセンサ装置において、前記トルク信号は、同トルク信号の検出時に関するコイル温度に基づいて前記マップデータにて割り出されたトルク信号の物理量補正値にて温度補正されており、前記平均値算出手段は、前記温度補正されたトルク信号が備えている物理量に関して平均値を算出するトルクセンサ装置。このようにすれば、ズレ量算出手段によりズレ量が算出される際の平均値は温度変化の影響が補正された値となり、経年変化によるズレ量を正確に算出できる。
【０１１８】
（３）請求項１乃至請求項３及び上記技術的思想（１），（２）のうちいずれか１項に記載のトルクセンサ装置において、前記平均値算出手段による平均値の算出は、加重平均により算出されることを特徴とするトルクセンサ装置。このようにすれば、移動平均を行う場合と比較して、複数のトルク信号をいちいち記憶することなく平均値を算出することが可能になる。
【０１１９】
【発明の効果】
以上詳述したように、請求項１及び請求項３の発明によれば、トルク検出部のヒートショックによる経年変化の影響を解消した操舵トルクの検出ができる。
【０１２０】
請求項１の発明によれば、上記の効果に加えて、コイル温度が属する温度域毎にトルク信号のサンプリングを行い、トルク信号サンプル数が所定値以上のいずれかの温度域における平均値に基いて経年変化によるズレ量を算出するため、コイルの温度環境の状況に対応した信頼性の高い平均値及びズレ量を得ることができる。
【０１２１】
請求項２の発明によれば、請求項１の発明の効果に加えて、温度環境の状況に最も対応し、最も信頼性が高い平均値を得ることができ、さらに信頼性の高いズレ量を得ることができる。
【０１２２】
請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の効果に加えて、トルク信号の周期を用いて、経年変化によって発生が予測されている経年オフセットの解消を好適に実現できる。
【０１２３】
請求項４の発明によれば、トルク検出部のヒートショックによる経年変化の影響を解消した操舵トルクの検出ができ、さらにコイルの温度環境の状況に対応した信頼性の高いズレ量を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る電動パワーステアリング装置を示す概念図。
【図２】操舵機構を示す断面図。
【図３】センサ部を示す要部拡大図。
【図４】トルクセンサ装置の電気的構成を示すブロック図。
【図５】ＬＲ発振回路及びパルス整形回路から出力される波形を示す図。
【図６】マイコンの機能ブロック図。
【図７】マイコンにおける回路部特性補正処理部を示す機能ブロック図。
【図８】（ａ）、（ｂ）は、回路温度に乗算する傾きＫ１，Ｋ２を算出するための機能を示すブロック図。
【図９】マイコンにおけるセンサ部特性補正処理部を示す機能ブロック図。
【図１０】トルク信号センサ部オフセット補正部での補正量（ズレ量Ｔ３（常温））のデータ取得処理を示すフローチャート。
【図１１】マイコンにおける量子化変換処理部を示す機能ブロック図。
【図１２】トルク中点学習処理を含むマイコンの制御内容を示すフローチャート。
【図１３】（ａ）は、経過時間と操舵トルクとの関係を示す図、（ｂ）は操舵トルクの分布図。
【図１４】加重平均値Ｔａｖｅ１がプロットされた温度補正マップを示す図。
【図１５】（ａ）は従来におけ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、（ｂ）は温度補正部を示す機能ブロック図。
【図１６】同じくトルクセンサを示す要部拡大図。
【符号の説明】
１…ステアリングホイール（物体）、２１…センサ部（トルク検出部）、３１…トルク検出コイル（コイル）、４３…マイコン（平均値算出手段、ズレ量算出手段、補正手段、サンプリング手段）、４３ａ…メモリ（ＲＯＭ：記憶手段）、４９…温度検出回路（温度検出手段）、７８…トルク中点学習部（平均値算出手段、ズレ量算出手段）、７９…加算器（補正手段）。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a torque sensor device and a torque signal correction method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an electric power steering apparatus has been provided with a steering mechanism for transmitting steering (rotation) of a steering wheel to a tire side, and this steering mechanism is provided with a torque sensor for the purpose of detecting steering torque. ing.
[0003]
Based on the steering torque detected by the torque sensor, a microcomputer (microcomputer) calculates an assist amount for the steering mechanism and outputs a drive signal corresponding to the assist amount to the electric motor. And in order to reduce the steering force of a steering wheel, the said steering mechanism is assisted by the said electric motor.
[0004]
FIGS. 15A, 15B and 16 show a conventional electric power steering apparatus (Japanese Patent Laid-Open No. 2000-168607).
In this electric power steering apparatus, a description will be given of how the steering torque is detected by a torque sensor and set to a torque value used for assist control in the microcomputer.
[0005]
FIG. 16 is a cross-sectional view of an essential part showing a steering mechanism provided with a torque sensor 170. The torque sensor 170 includes first and second sensor rings 177 and 178, a torque detection coil 179 and a yoke 180.
[0006]
As shown in the figure, a first sensor ring 177 made of a magnetic material is provided at the lower end of the input shaft 172a connected to the steering wheel, and a magnetic material at the upper end of the output shaft 172b. A second sensor ring 178 is formed. The input shaft 172a and the output shaft 172b are connected to each other by a torsion bar 175 provided between the shafts so as to be integrally rotatable.
[0007]
A torque detection coil 179 is provided at a location facing the outer peripheral surfaces of the sensor rings 177 and 178 with a predetermined gap from each sensor ring 177 and 178. A yoke 180 made of a magnetic material is provided so as to surround the outer periphery of the torque detection coil 179, and the yoke 180 and the sensor rings 177 and 178 constitute a magnetic circuit.
[0008]
When torque is transmitted to the input shaft 172a by the operation of the steering wheel, the torsion bar 175 is twisted to cause relative displacement between the input shaft 172a and the output shaft 172b. As a result, the overlap amount of the first and second sensor rings 177 and 178 is displaced, and the inductance of the torque detection coil 179 is changed. Then, a signal having a period proportional to the inductance of the torque detection coil 179 is output to the controller 205.
[0009]
As shown in FIG. 15A, the signal input to the controller 205 is waveform-shaped in the torque signal generation circuit 204 of the I / F circuit unit 207 and input to the microcomputer 206 as a torque signal T (pulse signal). The Thereafter, the torque signal T is subjected to various corrections in the microcomputer 206 to become a torque value Tq, which is used for assist control for setting an assist amount. The I / F circuit unit 207 is a conversion circuit that converts the steering torque detected by the torque detection coil 179 into a predetermined torque signal T. The I / F circuit unit 207 includes a torque signal generation circuit 204 and the like. Is composed of an analog circuit.
[0010]
By the way, the output characteristic of the torque sensor 170 is easily affected by temperature, and the output characteristic fluctuates due to a change in inductance due to a change in ambient temperature in the torque detection coil 179. In addition, the I / F circuit unit 207 configured with an analog circuit is also easily affected by temperature, and the circuit characteristics may vary due to a change in temperature around the I / F circuit unit 207. When the torque detection coil 179 and the I / F circuit unit 207 are affected by temperature, the microcomputer 206 calculates a torque value Tq affected by the temperature. For this reason, in the conventional electric power steering apparatus, temperature correction is performed on the torque signal T input to the microcomputer 206.
[0011]
In order to perform the temperature correction, a temperature characteristic signal (hereinafter referred to as a “temperature characteristic signal”) that is a temperature detection value of the torque detection coil 179 in the torque sensor 170 via the temperature detection circuit 210 of the I / F circuit unit 207. Vt is input to the microcomputer 206. Further, the circuit temperature detection circuit 211 of the I / F circuit unit 207 inputs the circuit temperature signal th of the analog circuit in the I / F circuit unit 207 to the microcomputer 206.
[0012]
The circuit temperature signal th input to the microcomputer 206 is subjected to optimization calculation processing in an optimization calculation processing unit 301 in the microcomputer 206. This process includes a process of converting the circuit temperature signal th (voltage) from voltage to temperature, and a process of performing a weighted average process on the temperature-converted value. By these processes, the temperature tc (temperature parameter) is obtained. ) Is required.
[0013]
Further, the temperature special signal Vt input to the microcomputer 206 corrects the variation unique to the analog circuit of the I / F circuit unit 207 by using the temperature tc or the like in the correction calculation processing unit 302. Subsequently, in the optimization calculation processing unit 303, optimization calculation processing is performed. The optimization calculation process includes a process of converting the signal (voltage) output from the correction calculation processing unit 302 from a voltage to a temperature, and a process of further performing a weighted average process on the value subjected to the temperature conversion process. By these processes, Vtsa (temperature parameter) is obtained.
[0014]
The torque signal T input from the torque signal generation circuit 204 to the microcomputer 206 is first subjected to correction calculation processing in the correction calculation processing unit 304. This process is a process for correcting variations specific to the analog circuit of the I / F circuit unit 207 using the temperature tc and the like. The torque signal Tα corrected by the correction calculation processing unit 304 is input to the temperature correction unit 306.
[0015]
Here, the temperature correction unit 306 will be described in detail.
As shown in FIG. 15B, the temperature correction unit 306 uses the temperature correction map 307, and based on the temperature parameter Vtsa (temperature of the torque detection coil 179) input from the optimization calculation processing unit 303, the temperature parameter An inductance temperature deviation amount ΔT (a correction amount for performing temperature correction) with respect to Vtsa is calculated. In the temperature correction unit 306, the adder 308 adds the temperature deviation amount ΔT to the torque signal Tα to obtain a temperature-corrected torque signal Tβ. Then, the temperature-corrected torque signal Tβ is input to the optimization calculation processing unit 310.
[0016]
The optimization calculation processing unit 310 performs a process of converting the period (pulse period) related to the torque signal Tβ into torque, and the torque signal Tβ is converted into an optimized torque value Tq. The torque value Tq is output to an assist control unit (not shown), and the assist control unit executes assist control for assisting the steering mechanism based on the torque value Tq.
[0017]
In this way, the temperature of the torque detection coil 179 and the circuit temperature of the I / F circuit unit 207 are detected and corrected, so that the influence of the temperature change around the torque detection coil 179 and the I / F circuit unit 207 is affected. The lost torque value Tq was calculated.
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, it has been found that when the torque sensor 170 having the magnetic circuit as described above has been used for many years, the secular change caused by repeated heat shocks or the like affects the torque value Tq. That is, it has been found that the characteristics of the magnetic circuit formed by the sensor rings 177 and 178 and the yoke 180 made of a magnetic material change due to the influence of the secular change.
[0019]
Conventionally, the calculated torque value Tq is not corrected in consideration of the influence of the above-mentioned secular change. Therefore, when the torque sensor 170 is used for a long period of time, the torque affected by the secular change is affected. The value has been calculated.
[0020]
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object thereof is to provide a torque sensor device and a torque signal correction method capable of detecting a steering torque that eliminates the influence of secular change due to a heat shock of a torque detector. There is.
[0021]
[Means for Solving the Problems]
  In order to solve the above-mentioned problem, the invention according to claim 1 includes a coil whose inductance changes in accordance with a change in torque applied by an object, and which corresponds to the torque based on a change in the inductance of the coil. Occurrence of the torque detection unit that outputs a torque signal, an average value calculating unit that calculates an average value for a physical quantity included in the output torque signal, and the physical quantity of the torque signal is predicted to occur over time. A storage unit that stores a correction reference value for correcting an offset (hereinafter referred to as aged offset), and a difference between the average value calculated by the average value calculation unit and the correction reference value is calculated as a deviation amount due to secular change. Based on the deviation amount calculation means and the deviation amount, the torque signal output by the torque detector is corrected to eliminate the secular offset. And a positive meansThe temperature detection means for detecting the coil temperature of the coil and the sampling of the torque signal when the torque signal is sampled, for each temperature range that is divided in advance and to which the detected coil temperature belongs. Sampling means andWithThe average value calculating means calculates an average value related to the physical quantity of the torque signal at least in a temperature range in which the number of sampled torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value in the preliminarily classified temperature range. And the deviation amount calculating means calculates the difference between the average value of the physical quantity of the torque signal and the correction reference value in any temperature region of the temperature region where the number of torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value due to aging. It is calculated as the amount of deviationThis is the gist.
[0022]
  The invention according to claim 2 is the invention according to claim 1,The deviation amount calculation means uses the average value related to the physical quantity of the torque signal in the temperature range where the number of sampled torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value, in the temperature range where the number of sampling is the maximum. The difference from the reference value is calculated as the amount of deviation due to secular change.This is the gist.
[0023]
  The invention according to claim 3Claim 1 or claim 2InThe physical quantity is a cycle of the torque signal.This is the gist.
[0024]
  The invention according to claim 4A step of outputting a torque signal from the coil based on a change in inductance of the coil according to a change in the torque acting on the object, and a sampling of the torque signal; A step of sampling a torque signal for each temperature range to which the temperature signal belongs, and at least an average of the physical quantities of the torque signal in a temperature range in which the number of sampled torque signals is greater than or equal to a predetermined value among the pre-divided temperature ranges The value is calculated, and an average value related to the physical quantity of the torque signal in one of the temperature ranges in which the number of torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value, and a change over time related to the physical quantity of the torque signal. A correction reference value for correcting the predicted offset (hereinafter referred to as aged offset) and Calculating a difference between a shift amount due to aging, on the basis of the shift amount, correcting the torque signal, comprising a step of eliminating the aging offsetThe gist.
[0026]
(Function)
According to the first aspect of the present invention, when the inductance of the coil of the torque detector changes according to the change of the torque applied by the object, the torque detector outputs a torque signal corresponding to the torque. The average value calculating means calculates an average value for the physical quantity included in the output torque signal. The storage means stores a correction reference value for correcting an aging offset with respect to the physical quantity of the torque signal, and the deviation amount calculating means includes the average value calculated by the average value calculating means and the storage means. The difference from the correction reference value is calculated as the amount of deviation due to secular change. Then, the correction means corrects the torque signal output from the torque detector based on the amount of deviation, and eliminates the aging offset.
[0027]
  Also,When sampling the torque signal, the sampling means samples the torque signal for each temperature range that is divided in advance and to which the coil temperature of the coil detected by the temperature detection means belongs. Then, the average value calculating means calculates an average value related to the physical quantity of the torque signal in a temperature range in which at least the number of torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value among the preliminarily classified temperature ranges. Thereafter, the deviation amount calculating means calculates a difference between the average value of the physical quantity of the torque signal and the correction reference value in any one of the temperature ranges in which the number of torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value, due to a secular change. Calculate as a quantity.
[0028]
  Claim2According to the invention, the amount of deviation due to secular change performed in the amount of deviation calculation means is calculated in a temperature range where the number of sampled torque signal samples is the maximum sampling number among the temperature ranges where the number of sampled torque signals is a predetermined value or more. The average value for the physical quantity of the torque signal is used.
[0029]
  Claim3According to the invention, the cycle of the torque signal is used to eliminate the secular offset that is predicted to occur due to secular change..
[0030]
  Claim4According to the invention, a torque signal is output from the coil based on a change in inductance of the coil in accordance with a change in torque acting on the object. Then, when sampling the torque signal, the torque signal is sampled for each temperature range to which the coil temperature belongs, and at least the number of torque signal samples in the pre-classified temperature range. An average value related to the physical quantity of the torque signal is calculated in a temperature range in which exceeds a predetermined value. Thereafter, the difference between the average value of the physical quantity of the torque signal and the correction reference value for correcting the secular offset of the torque signal in any one of the temperature ranges in which the number of torque signal samples is a predetermined value or more. Is calculated as the amount of deviation due to secular change. And based on the said deviation | shift amount, the said torque signal is correct | amended and an aged offset is eliminated.
[0031]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment in which the present invention is embodied in a torque sensor device in an electric power steering device mounted on an automobile will be described with reference to FIGS.
[0032]
FIG. 1 schematically shows an electric power steering apparatus.
A reduction gear 5 is fixed to a steering shaft 2 connected to a steering wheel 1 as an object. A gear 7 attached to a rotating shaft of an electric motor (hereinafter referred to as “motor”) 6 is engaged with the speed reducer 5. Further, a steering mechanism 9 having a rack and pinion mechanism is connected to the speed reducer 5. The steering mechanism 9 is provided with a sensor unit 21 constituting a torque sensor for detecting steering torque (see FIG. 2). The sensor unit 21 detects a steering torque applied to the steering wheel 1 and outputs a torque signal T corresponding to the steering torque to a controller 41 electrically connected to the sensor unit 21. In the present embodiment, the sensor unit 21 and the controller 41 constitute a torque sensor device 20 (see FIG. 4). The detailed configuration of the steering mechanism 9 will be described later. The sensor unit 21 corresponds to a torque detection unit.
[0033]
Tie rods 12 are fixed to both ends of the rack shaft 10 constituting the steering mechanism 9, and a knuckle 13 is rotatably connected to the tip of the tie rod 12. A front wheel 14 is fixed to the knuckle 13. One end of the knuckle 13 is rotatably connected to the cross member 15.
[0034]
The controller 41 performs assist control for assisting the steering force in accordance with the steering torque, outputs an assist signal to the motor drive device 16, and drives and controls the motor 6 via the motor drive device 16. When the motor 6 rotates, the rotation speed is reduced by the speed reducer 5 and transmitted to the rack shaft 10. The rack shaft 10 can change the traveling direction of the vehicle by changing the direction of the front wheel 14 provided on the knuckle 13 via the tie rod 12. As a result, the steering force is assisted, and the steering wheel 1 can be suitably steered.
[0035]
Next, the structure of the steering mechanism 9 will be described.
As shown in FIG. 2, the steering mechanism 9 includes a pinion shaft 22 connected to the steering shaft 2. When the steering wheel 1 is steered, the pinion shaft 22 also rotates in conjunction with it. The pinion shaft 22 includes an input shaft 22a and an output shaft 22b. The pinion shaft 22 is accommodated in a housing 24 with the tip end side of the input shaft 22a protruding to the outside. The pinion shaft 22 is rotatably supported with respect to the housing 24 via

bearings

23a and 23b. A pinion P that meshes with the rack R of the rack shaft 10 is provided on the tip end side of the output shaft 22b of the pinion shaft 22 and constitutes a rack and pinion mechanism.
[0036]
The input and output shafts 22a and 22b of the pinion shaft 22 are formed hollow, and a torsion bar 25 is provided therein. The shafts 22a and 22b are connected to each other via a torsion bar 25 so as to be integrally rotatable. The input shaft side end of the torsion bar 25 is coupled to the input shaft 22a by a pin 26, and the output shaft side end of the torsion bar 25 is splined to the output shaft 22b. The torsion bar 25 is elastic in the twisting direction when the input shaft 22a and the output shaft 22b rotate relative to each other.
[0037]
A sensor unit 21 that detects steering torque is provided on the outer peripheral side of the input shaft 22a and the output shaft 22b. As shown in FIG. 3, the sensor unit 21 includes a core 27, first and second sensor rings 28 and 29, and a torque detection coil 31 as a coil. The core 27 is formed of a magnetic material in a cylindrical shape, and is attached to the housing 24 so as to face the outer peripheral surfaces of the input shaft 22a and the output shaft 22b. The inner surface of the core 27 is formed in a U-shaped cross section, and a torque detection coil 31 wound in a cylindrical shape is attached to the recess.
[0038]
As shown in FIG. 2, the first sensor ring 28 is made of a magnetic material and is fitted to the outer periphery of the input shaft 22a so as to be integrally rotatable. As shown in FIG. 3, the outer peripheral surface of the first sensor ring 28 is separated from the torque detection coil 31 with a predetermined gap, and a tooth-like detection unit 28 a is provided on the output shaft 22 b side of the first sensor ring 28. It is formed over the circumferential direction.
[0039]
As shown in FIG. 2, the second sensor ring 29 is made of a magnetic material and is fitted to the outer periphery of the output shaft 22b so as to be integrally rotatable. As shown in FIG. 3, the outer peripheral surface of the second sensor ring 29 is separated from the torque detection coil 31 with a predetermined gap. On the input shaft 22 a side of the second sensor ring 29, a tooth-like detection unit 29 a is provided. It is formed over the circumferential direction. The tooth detection part 29a of the second sensor ring 29 is opposed to the tooth detection part 28a of the first sensor ring 28 with a predetermined air gap in the axial direction of the pinion shaft 22.
[0040]
A magnetic circuit E is configured between the core 27, the tooth-shaped detecting portion 28 a of the first sensor ring 28, and the tooth-shaped detecting portion 29 a of the second sensor ring 29.
In this state, when the steering wheel 1 is steered and torque is transmitted to the input shaft 22a of the pinion shaft 22, the torsion bar 25 is twisted to cause relative displacement between the input shaft 22a and the output shaft 22b. Then, the overlapping area (that is, the overlap amount) of the tooth-like detection part 28a of the first sensor ring 28 and the tooth-like detection part 29a of the second sensor ring 29 is displaced, and torque detection is performed according to the area. The inductance L of the coil 31 changes. As a result, a torque signal T corresponding to the steering torque is output from the torque detection coil 31 to the controller 41.
[0041]
Next, the controller 41 will be described in detail.
As shown in FIG. 4, the controller 41 is an interface circuit unit (hereinafter referred to as “I / F circuit unit”) which is a conversion circuit that converts the torque signal T output from the torque detection coil 31 into a waveform-shaped torque signal T. 42) and a microcomputer 43. The I / F circuit unit 42 includes a torque detection circuit 44 and a circuit temperature detection circuit 45 that detects a circuit temperature of an analog circuit constituting the I / F circuit unit 42.
[0042]
The torque detection circuit 44 includes an LR oscillation circuit 47, a pulse shaping circuit 48, and a temperature detection circuit 49 as temperature detection means. The LR oscillation circuit 47 oscillates based on the torque signal T from the torque detection coil 31 so as to generate a periodic oscillation waveform corresponding to the steering torque as shown by the dotted line in FIG. This signal is shaped into a pulse waveform shown by a solid line in FIG. When the inductance L changes from the state indicated by the dotted line in the figure, for example, as indicated by the two-dot chain line in FIG. 5, the signal has a different oscillation waveform, that is, a different period. The waveform-shaped pulse signal is input to the timer input port of the microcomputer 43 as the torque signal T.
[0043]
On the other hand, the temperature detection circuit 49 is connected to the torque detection coil 31 and detects the temperature of the torque detection coil 31. That is, the temperature detection circuit 49 extracts a DC component from the AC / DC superimposed signal generated in the torque detection coil 31, adds necessary scaling (amplification) to the extracted DC component, and uses the signal with this scaling as a temperature characteristic signal. This is output to the A / D input port of the microcomputer 43 as Vt (hereinafter referred to as “temperature special signal”).
[0044]
The circuit temperature detection circuit 45 provided in the I / F circuit unit 42 includes a temperature sensor (for example, a thermistor) capable of measuring circuit temperatures of various circuits constituting the I / F circuit unit 42. Then, the circuit temperature signal th detected from the temperature sensor is output to the A / D input port of the microcomputer 43.
[0045]
As shown in FIG. 4, the microcomputer 43 includes a memory such as a ROM, a RAM, and an EEPROM. A ROM (Read Only Memory) stores various control programs and data to be described later used when the programs are executed. A RAM (Random Access Memory) serves as a working memory when the microcomputer 43 performs computations from time to time. EEPROM (Electrically Erasable Programmable ROM) is a non-volatile memory that can be written to and erased, and stores data acquired when the device 20 is assembled to the vehicle and data required when the power of the microcomputer 43 is turned off. When the power is turned on, the stored data is read again. Of the memories, ROM corresponds to storage means. In the following description, the ROM, RAM, and EEPROM are described as the memory 43a. However, if necessary, a specific memory name that functions in parentheses is inserted after the memory.
[0046]
Each signal input to the microcomputer 43 is converted into a digital signal by an A / D conversion circuit (not shown).
Next, processing performed in the microcomputer 43 will be described.
[0047]
FIG. 6 is a functional block diagram of the microcomputer 43. In this embodiment, the inside of the microcomputer 43 shows a function executed by a program. For example, a circuit unit characteristic correction processing unit 51 described later is not an independent hardware, but represents a circuit unit characteristic correction process executed inside the microcomputer 43. Similarly, FIGS. 7 to 9 and FIG. 11 are functional block diagrams showing processing functions executed by the microcomputer 43 according to a program, and do not mean an actual hardware configuration.
[0048]
The microcomputer 43 and predetermined functions in the microcomputer 43 described later correspond to an average value calculating means, a deviation amount calculating means, a correcting means, and a sampling means.
As shown in FIG. 6, the microcomputer 43 includes a circuit unit characteristic correction processing unit 51, a sensor unit characteristic correction processing unit 52, and a quantization conversion processing unit 53. The microcomputer 43 captures the output of the torque signal T and detects the period of the captured torque signal T by an interrupt process executed at every predetermined timing. In each of the processing units 51 to 53, the circuit unit characteristic correction process, the sensor unit characteristic correction process, and the quantization conversion process are sequentially performed in real time, and the torque signal T is sequentially corrected. At this time, in order to correct the torque signal T, the microcomputer 43 causes the temperature value signal Vt and the voltage value of the circuit temperature signal th from the I / F circuit unit 42 side by an interrupt process executed at every predetermined timing. Capture.
[0049]
(Circuit part characteristic correction processing)
First, the circuit unit characteristic correction processing unit 51 will be described. As shown in FIG. 6, the circuit part characteristic correction processing part 51 includes a torque signal circuit part offset correction part (hereinafter referred to as a “first offset correction part”) 54 and a torque signal circuit in order to correct the torque signal T. A partial inclination correction unit (hereinafter referred to as “first inclination correction unit”) 55 is provided. In addition, in order to correct the temperature special signal Vt, a temperature special signal circuit unit offset correction unit (hereinafter referred to as “second offset correction unit”) 56 and a temperature special signal circuit unit inclination correction unit (hereinafter referred to as “second”). 57 ”).
[0050]
Further, a first conversion unit 58 and a first weighted average unit 59 are provided to calculate the circuit temperature tc based on the circuit temperature signal th.
The circuit unit characteristic correction processing unit 51 performs predetermined correction operations on the torque signal T, the temperature characteristic signal Vt, and the circuit temperature signal th fetched from the I / F circuit unit 42, respectively, so that the I / F circuit unit 42. This corrects the variation unique to analog circuits.
[0051]
As shown in FIG. 7, the first conversion unit 58 performs a conversion process from the voltage value to the temperature of the circuit temperature signal th (voltage value) input from the I / F circuit unit 42 side. The first conversion unit 58 includes a voltage-temperature conversion map created based on temperature data with respect to a voltage value measured in advance. By this voltage-temperature conversion map, the voltage value of the circuit temperature signal th is a temperature (hereinafter referred to as “temperature”). Converted to tc0 (referred to as “circuit temperature”) and output to the first weighted average unit 59. The voltage-temperature conversion map is a two-dimensional map composed of a circuit temperature signal th (voltage value) and a circuit temperature tc0. This two-dimensional map is stored in advance in the memory 43a (ROM).
[0052]
The first weighted average unit 59 performs a predetermined number of weighted averages including the circuit temperature tc0 obtained this time and the history obtained continuously in the past. In this embodiment, by performing 100 weighted average processing, the circuit temperature tc0 is weighted and averaged by a predetermined weight to be optimized as the circuit temperature tc, and the first gradient correction unit 55 and the second gradient correction unit 57 Is output.
[0053]
In the first offset correction unit 54, a deviation amount T (20) with respect to the torque signal T at 20 ° C. stored in advance in the memory 43a (EEPROM) 43a by a process described later is added to the input torque signal T. The first correction torque signal T <b> 1 is obtained by addition in the device 61.
[0054]
Subsequently, the first inclination correction unit 55 performs inclination correction based on the temperature characteristic of the I / F circuit unit 42 itself on the obtained first correction torque signal T1. In the first inclination correction unit 55, the circuit temperature tc of the I / F circuit unit 42 is multiplied by the inclination K 1 stored in advance in the memory 43 a (EEPROM) by the multiplier 62, and the I / F circuit unit 42. The amount of deviation (K1 × tc) with respect to the circuit temperature tc is obtained. Then, the shift amount (K1 × tc) is added to the first correction torque signal T1 by the adder 63 to obtain the second correction torque signal T2.
[0055]
On the other hand, with respect to the temperature characteristic signal Vt input from the I / F circuit unit 42 side, the same correction calculation processing as that of the torque signal T is performed by the second offset correction unit 56 and the second inclination correction unit 57. The second offset correction unit 56 adds a deviation amount Vt (20) with respect to the temperature characteristic signal Vt at 20 ° C. stored in the memory 43a (EEPROM) in advance by the adder 65 to add the first correction temperature characteristic. The signal Vt1 is obtained.
[0056]
Subsequently, the second inclination correction unit 57 performs inclination correction based on the temperature characteristics of the I / F circuit unit 42 itself on the first correction temperature special signal Vt1. In the second inclination correction unit 57, the circuit temperature tc of the I / F circuit unit 42 obtained through the first conversion unit 58 and the first weighted average unit 59 is stored in the memory 43a (EEPROM) in advance. The slope K2 is multiplied by the multiplier 66 to obtain a deviation amount (K2 × tc) of the I / F circuit unit 42 with respect to the circuit temperature tc. Then, the adder 67 adds the deviation (K2 × tc) to the first corrected temperature special signal Vt1 to obtain the second corrected temperature special signal Vt2.
[0057]
Here, the data acquisition process regarding various data (T (20), K1, Vt (20), K2) used in the circuit unit characteristic correction process will be described. This data acquisition process is performed before the torque sensor device 20 is assembled to the vehicle.
[0058]
First, acquisition processing of data (T (20), K1) related to the torque signal T will be described. For the process of taking in the amount of deviation T (20) with respect to the torque signal T at 20 ° C., a reference sine wave voltage is given in advance to the I / F circuit unit 42 at an ambient temperature of 20 ° C., and the amount of deviation due to the temperature change. Obtain T (20). The deviation amount T (20) is stored in the memory 43a (EEPROM) and used in the first offset correction unit 54 described above.
[0059]
As shown in FIG. 8A, as for the process of obtaining the slope K1, first, the process of taking in the deviation amount T (80) with respect to the torque signal T at 80 ° C. is performed. In this process, a reference sine wave voltage is applied in advance to the I / F circuit unit 42 at an ambient temperature of 80 ° C. to obtain a deviation amount due to a temperature change. Then, the displacement amount T (80) at that time is stored in the memory 43a (EEPROM).
[0060]
Then, from the above-described deviation amount T (20) at 20 ° C. and deviation amount T (80) at 80 ° C., the deviation amount per 1 ° C., that is, the deviation with respect to the temperature change is calculated by the following equation (1). A quantity gradient K1 is calculated.
[0061]
K1 = (T (80) −T (20)) / 60 (1)
The inclination K1 is also stored in the memory 43a (EEPROM) and used in the first inclination correction unit 55 described above.
[0062]
Next, processing for obtaining data (Vt (20), K2) related to the temperature characteristic signal Vt will be described.
For the process of taking in the amount of deviation Vt (20) with respect to the temperature characteristic signal Vt at 20 ° C., a reference sine wave voltage is applied in advance to the I / F circuit section 42 at an ambient temperature of 20 ° C. The quantity Vt (20) is obtained. This deviation amount (20) is stored in the memory 43a (EEPROM) and used in the second offset correction unit 56 described above.
[0063]
As shown in FIG. 8B, the process of acquiring the slope K2 is performed by taking in a deviation amount Vt (80) with respect to the temperature characteristic signal Vt at 80 ° C. In this process, a reference sine wave voltage is applied in advance to the I / F circuit unit 42 having an ambient temperature of 80 ° C., and a deviation amount Vt (80) due to temperature change is obtained. Then, the shift amount Vt (80) at that time is stored in the memory 43a (EEPROM).
[0064]
Then, the deviation amount per 1 ° C., that is, the deviation relative to the temperature change is calculated from the deviation amount Vt (20) at 20 ° C. and the deviation amount Vt (80) at 80 ° C. by the following equation (2). A quantity gradient K2 is calculated.
[0065]
K2 = (Vt (80) −Vt (20)) / 60 (2)
The inclination K2 is also stored in the memory 43a (EEPROM) and used in the second inclination correction unit 57 described above.
[0066]
The temperature setting (20 ° C. and 80 ° C.) described above is merely an example, and the temperature setting is not limited to the above-described temperature (20 ° C. and 80 ° C.) as long as the temperature is at least binary.
[0067]
(Sensor characteristic correction processing)
Next, the sensor unit characteristic correction processing unit 52 will be described. As shown in FIG. 6, the sensor unit characteristic correction processing unit 52 performs a correction operation on the second correction torque signal T2 input from the circuit unit characteristic correction processing unit 51 side. For this purpose, the sensor unit characteristic correction processing unit 52 includes a torque signal sensor unit offset correction unit (hereinafter referred to as “third offset correction unit”) 71, a torque signal sensor unit temperature correction unit (hereinafter referred to as “temperature correction unit”). ) 72, and an aging offset correction unit 73.
[0068]
In the correction process in the sensor unit characteristic correction processing unit 52, a predetermined correction calculation is performed on each of the second correction torque signals T2 calculated by the circuit unit characteristic correction processing unit 51. As a result, variations due to mechanical processing accuracy of the sensor unit 21 and the first and second sensor rings 28 and 29, which are detection targets of the sensor unit 21, temperature characteristics peculiar to the inductance L, and magnetism that changes due to secular change. The circuit E characteristic is corrected.
[0069]
As shown in FIG. 9, the third offset correction unit 71 adds an amount of deviation T3 (normal temperature) with respect to the torque signal T at normal temperature to the input second correction torque signal T2 by the adder 75, A correction torque signal T4 is obtained. The deviation amount T3 (room temperature) is stored in the memory 43a (EEPROM).
[0070]
Subsequently, the temperature correction unit 72 corrects the obtained third correction torque signal T4. In the temperature correction unit 72, the temperature deviation amount ΔT 5 of the inductance L with respect to the coil temperature Vtsa is calculated from the temperature (hereinafter referred to as “coil temperature”) Vtsa of the torque detection coil 31 using the temperature correction map 76, and is output to the adder 77. . The temperature deviation amount ΔT5 corresponds to a correction reference value for correcting an aging offset described later, and also corresponds to a temperature correction amount for performing temperature correction.
[0071]
This temperature correction map 76 is a two-dimensional map in which the horizontal axis represents the coil temperature Vtsa and the vertical axis represents the temperature deviation amount ΔT5 of the inductance L, and is stored in the memory 43a (ROM) in advance.
[0072]
The adder 77 adds the temperature deviation amount ΔT5 to the third correction torque signal T4 corrected by the third offset correction unit 71 to obtain a fourth correction torque signal T6.
On the other hand, the aging offset correction unit 73 performs torque midpoint learning and performs aging offset correction. That is, the aging offset correction unit 73 changes the characteristics of the magnetic circuit E formed by the core 27 and the first and second sensor rings 28 and 29 of the sensor unit 21 due to the influence of aging due to heat shock or the like. The offset (aging offset) of the torque signal T generated by is corrected.
[0073]
A torque midpoint learning unit 78 of the secular change offset correcting unit 73 calculates an aging shift amount TL of the sensor unit 21 based on a torque midpoint learning process to be described later, and outputs it to the adder 79. The adder 79 adds the aging deviation amount TL to the fourth correction torque signal T6 from the temperature correction unit 72 to obtain a fifth correction torque signal T7 in which the influence of the secular change is eliminated. The secular deviation amount TL corresponds to a deviation amount due to secular change. The torque midpoint learning unit 78 of the aging offset correction unit 73 corresponds to an average value calculation unit and a deviation amount calculation unit, and the adder 79 of the aging offset correction unit 73 corresponds to a correction unit.
[0074]
Here, the data acquisition process of the deviation amount T3 (normal temperature) used in the correction process of the third offset correction unit 71 will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This is performed at or after the microcomputer 43 has assembled the torque sensor device 20 in the vehicle, and is performed, for example, in a room temperature environment in a factory in an inspection process at the time of vehicle shipment. In addition, this normal temperature means the temperature range of 10 degreeC-20 degreeC in this embodiment.
[0075]
In a room temperature environment, after an ignition switch (not shown) is turned on and the power is turned on, the microcomputer 43 determines whether or not it is currently in the test mode (step (hereinafter abbreviated as “S”) 11). This “in test mode” indicates that a test mode setting switch provided in, for example, the vehicle interior so as to be able to be switched on and off is in an on state. When the switch is in the on state and in the test mode (Yes in S11), the microcomputer 43 determines that the second correction torque signal T2 based on the steering torque in the non-steering state (the circuit part characteristic correction process is completed) The signal output from the first inclination correction unit 55 is measured (S12). Then, the measured second correction torque signal T2 is stored in the memory 43a (EEPROM) (S13). Then, the second correction torque signal T2 at this time is used in the third offset correction unit 71 as a deviation amount T3 (normal temperature) based on the variation due to the mechanical processing accuracy of the sensor unit 21. Thereafter, in order to notify the operator that the process has been completed, a notification signal is output to a notification device (not shown) (S14), and this flowchart ends. Further, when it is determined in S11 that the microcomputer 43 is not in the test mode, this flowchart is also terminated. Note that this series of processes is a process that is performed only once with the torque sensor device 20 assembled to the vehicle. In S11, the microcomputer 43 must be determined after the determination that the test mode is performed once. Is determined not to be in the test mode (S11 is NO).
[0076]
(Quantization conversion processing)
Next, the quantization conversion processing unit 53 will be described. As illustrated in FIG. 6, the quantization conversion processing unit 53 performs a conversion operation on the fifth correction torque signal T <b> 7 input from the sensor unit characteristic correction processing unit 52. For this purpose, the sensor section characteristic correction processing section 52 includes a second conversion section 81 and a torque signal sensor section sensitivity temperature correction section (hereinafter referred to as “sensitivity temperature correction section”) 82. Further, a third conversion unit 84 and a second weighted average unit 85 are provided in order to convert the second corrected temperature special signal Vt2 input from the circuit unit characteristic correction processing unit 51.
[0077]
In the quantization conversion processing unit 53, the torque signal T7 (cycle) is converted into the torque value Tq100 by performing predetermined quantization conversion operations on the fifth correction torque signal T7 and the second correction temperature special signal Vt2, respectively. And the temperature characteristic signal Vt2 (voltage value) is converted into the coil temperature Vtsa.
[0078]
As shown in FIG. 11, the second conversion unit 81 includes a period-torque conversion map, and by this map, the fifth correction torque signal T7 (period) is converted from a period to a torque, and the torque value T8 is obtained. Calculated. The period-torque conversion map is a two-dimensional map composed of a fifth correction torque signal T7 (period) and a torque value T8, and is stored in advance in the memory 43a (ROM).
[0079]
The sensitivity temperature correction unit 82 uses the temperature sensitivity map 86 stored in the memory 43a (ROM) to calculate the torque detection coil 31 depending on the coil temperature Vtsa from the coil temperature Vtsa calculated by the second weighted average unit 85 described later. An amount of sensitivity deviation T9 is calculated. Then, the sensitivity temperature correction unit 82 multiplies the torque value T8 from the second conversion unit 81 and the shift amount T9 calculated from the temperature sensitivity map 86 by the multiplier 87 to obtain a final torque value Tq100. .
[0080]
The second corrected temperature special signal Vt2 (voltage value) from the second inclination correction unit 57 is converted by the third conversion unit 84 from a voltage value to a temperature. The third converter 84 converts the voltage value of the second corrected temperature special signal Vt2 into the temperature Vts using the voltage-temperature conversion map, and outputs it to the second weighted average unit 85. The voltage-temperature conversion map is a two-dimensional map composed of the second corrected temperature special signal Vt2 (voltage value) and the coil temperature Vts, and is stored in the memory 43a (ROM).
[0081]
Thereafter, the second weighted average unit 85 performs a predetermined number of weighted averages including the coil temperature Vts obtained this time and the history obtained continuously in the past. In the present embodiment, by performing the 100 weighted average processing, the coil temperature Vts is weighted and averaged with a predetermined weight and is optimized as the coil temperature Vtsa. The coil temperature Vtsa is used as a temperature parameter in the temperature correction map 76 of the temperature correction unit 72 and the sensitivity temperature correction unit 82 described above.
[0082]
Thus, the steering torque detected by the sensor unit 21, that is, the torque signal t output from the torque detection coil 31, is calculated as the torque value Tq100 in the microcomputer 43, and this torque value tq100 is not shown in the assist control. To the output. In the assist control unit, an assist signal is set based on the torque value tq100 and the like, and is output to the motor driving device 16 described above.
[0083]
(Torque midpoint learning process)
Next, a torque signal correction method based on the torque midpoint learning process of the torque midpoint learning unit 78, which is the main part of the present invention, will be described with reference to the flowchart shown in FIG. This flowchart is the process of the microcomputer 43 executed in the scheduled interrupt process.
[0084]
In this interrupt routine, in S21, the torque signal T, the temperature special signal Vt, and the circuit temperature signal th are acquired (sampled). The acquisition process of each signal T, Vt, th is a process performed not only for the torque midpoint learning process but also for calculating the torque value tq100.
[0085]
In S22, torque midpoint learning processing is performed. The process of S22 is a process performed by the torque midpoint learning unit 78. More specifically, the fourth correction torque signal T6 is sampled, a weighted average is calculated by the following equation (3), and a weighted average value Tave is calculated and updated (learned).
[0086]
Here, the weighted average value Tave is calculated for each of a plurality of temperature sections C in which the temperature region is divided in advance at predetermined intervals (for example, 10 ° C. intervals). That is, when calculating the weighted average value Tave, the temperature section C to which the coil temperature Vtsa sampled at that time belongs is selected. Then, the weighted average value Tave is calculated based on the average value of the fourth correction torque signal T6 sampled this time and the fourth correction torque signal T6 belonging to the same temperature section C sampled in the past. The weighted average is an average value calculated for the period in the fourth correction torque signal T6, and this period corresponds to a physical quantity. Further, the temperature section C corresponds to a temperature range that is divided in advance.
[0087]
[Expression 1]

Tave (n) represents a weighted average value Tave at the time n in the temperature section C to which the coil temperature Vtsa sampled at time n belongs. Further, Tave (n−1) indicates the weighted average value Tave calculated at the time (n−1) in the same temperature section C, that is, the previous interrupt process. T6 (n) represents the fourth correction torque signal T6 output from the temperature correction unit 72 at time n. Further, m represents a weighted average number and is a preset constant.
[0088]
As described above, at each time, the weighted average value Tave is calculated for each temperature section C belonging to the coil temperature Vtsa sampled at that time, and the calculated value is stored in the memory 43a (RAM). At this time, the number of sampled fourth correction torque signals T6 for each temperature section C is also stored in the memory 43a (RAM). These data are stored at a predetermined address of the memory 43a (EEPROM) when the power of the microcomputer 43 is off, read out when the power is on, and written to the memory 43a (RAM). In the present embodiment, the weighted average value Tave is calculated in all temperature sections C.
[0089]
Here, the weighted average value Tave when long-time sampling is performed will be described.
As shown in FIG. 13 (a), time is taken on the horizontal axis, and steering torque (torque signal) is taken on the vertical axis, and the time-dependent change in the steering torque detected by a curve or a stationary run is observed. When the distribution of the steering torque is measured over a long period of time, the time during which the steering wheel 1 is steered at the neutral position is longer than when the steering wheel 1 is steered at a position other than the neutral position. The neutral position means when the steering torque is 0 Nm (Newton meter).
[0090]
That is, as shown in FIG. 13B, when a distribution diagram is created in which the horizontal axis is the steering torque (torque signal) and the vertical axis is the frequency of operating the steering wheel 1 to obtain the steering torque, the peak is 0 Nm. It becomes the normal distribution. As a result, the weighted average value Tave calculated by the arithmetic expression (3) is considered to be a signal corresponding to 0 Nm (neutral point).
[0091]
When the weighted average value Tave is calculated, in S23, the microcomputer 43 determines whether or not a predetermined time has elapsed. This determination is performed by monitoring a timer (not shown) provided in the microcomputer 43. Note that this timer is a known timer that resets every predetermined time and then counts the predetermined time. The predetermined time is not a short time such as 1 minute or 2 minutes but a time during which the weighted average value Tave of the steering torque can be 0 Nm, such as at least 30 minutes or 1 hour.
[0092]
Then, after a predetermined time has elapsed (S23 is Yes), the microcomputer 43 counts the number of samples of the fourth correction torque signal T6 related to the weighted average value Tave stored in the memory 43a (RAM) in each temperature interval C in S24. It is determined whether (torque signal sample number) is equal to or greater than a predetermined value Q.
[0093]
The predetermined value Q is a value larger than the weighted average number m of the arithmetic expression (3), and is stored in the memory 43a (ROM). If the weighted average value Tave from which the number of samples equal to or greater than the predetermined value Q is obtained, the reliability of the data becomes high. That is, it can be said that the weighted average value Tave in the temperature section C in which the number of samples is equal to or greater than the predetermined value Q is data corresponding to the temperature environment of the sensor unit 21 of the apparatus 20.
[0094]
Next, if there is one or more temperature interval C in which the number of samples of the fourth correction torque signal T6 is equal to or greater than the predetermined value Q (Yes in S24), in each temperature interval C where the number of samples is equal to or greater than the predetermined value Q in S25 The temperature section C having the maximum number of samples is searched, and the latest, that is, the updated (learned) weighted average value Tave1 in the temperature section C is read. When there is only one temperature section C in which the number of samples is equal to or greater than the predetermined value Q, the weighted average value Tave1 is the weighted average value Tave1 of this temperature section C. In addition, the weighted average value Tave1 corresponds to the temperature environment of the sensor unit 21 of the device 20 and can be said to be the most reliable data.
[0095]
Subsequently, in S26, the secular deviation amount TL is obtained based on the selected weighted average value Tave1 and the temperature deviation amount ΔT5 in the temperature section C in which the weighted average value Tave1 is selected. In the present embodiment, the value of the weighted average value Tave1 is a value with respect to the median value in the temperature section C. That is, when the temperature section C is between t1 and t2 (> t1), the median is (t1 + t2) / 2. For this reason, the temperature deviation amount ΔT5 used for calculation of the secular deviation amount TL is also a value with respect to the median value in the temperature section C.
[0096]
FIG. 14 shows a case where the weighted average value Tave1 after a long period of time has been plotted on the temperature correction map 76. As shown in the figure, a difference appears between the temperature deviation amount ΔT5 which is a value stored in the memory 43a (ROM) in advance and the weighted average value Tave1 due to a change in characteristics due to the secular change of the magnetic circuit E. . This is the aging deviation amount TL to be added to the fourth correction torque signal T6.
[0097]
Then, the secular deviation amount TL of the torque signal T with respect to the secular change is calculated by the following arithmetic expression (4), and this secular deviation amount TL is stored in the memory 43a (RAM).
TL = TL (p) + (ΔT5-Tave1) (4)
Note that TL (p) represents an aging deviation amount TL with respect to the secular change calculated when the process passed through S26 last time. That is, the current aging deviation amount TL is calculated by adding the difference between the weighted average value Tave1 and the temperature deviation amount ΔT5 to the previously calculated TL (p).
[0098]
By the way, the weighted average value Tave calculated by the arithmetic expression (3) is considered to be a signal corresponding to 0 Nm. For this reason, the difference (Tave−T6) between the fourth correction torque signal T6 and the weighted average value Tave when the steering wheel 1 is not steered can be said to be the aging deviation amount TL.
[0099]
When the aging deviation amount TL based on the torque midpoint learning process is thus calculated, the process proceeds to S27. Then, the microcomputer 43 corrects the fourth correction torque signal T6 based on the calculated aging deviation amount TL, and thereafter, the second conversion unit 81 and the sensitivity temperature correction unit 82 in FIG. The value Tq100 is calculated. Then, assist control is executed based on the torque value Tq100, and the process returns to S21.
[0100]
In S23, when it is determined that the predetermined time has not elapsed (S23 is NO) and in S24, the number of samples of the fourth correction torque signal T6 is less than the predetermined value Q in any temperature section C (S24). Is NO), the process proceeds to S27 as it is, the fourth correction torque signal T6 is corrected based on the aging deviation amount TL stored in the memory 43a (RAM), and then the calculation of the torque value Tq100 and the assist control are executed. And return to S21.
[0101]
The aging deviation amount TL is stored at a predetermined address in the memory 43a (EEPROM) when the microcomputer 43 is turned off, read out and written to the memory 43a (RAM) when the power is turned on.
[0102]
Therefore, according to the above embodiment, the following effects can be obtained.
(1) In the above embodiment, the torque midpoint learning unit 78 of the aging offset correction unit 73 calculates the weighted average value Tave1 of the fourth correction torque signal T6 (cycle) corrected by the temperature correction unit 72, Based on the difference between the weighted average value Tave1 and the temperature deviation amount ΔT5, which is a correction reference value for correcting the aging offset, the aging deviation amount TL of the torque signal T with respect to aging is set. Then, with respect to the fourth correction torque signal T6 output from the sensor unit 21 via the

respective units

42, 54, 55, 71, 72, the aging offset correction unit 73 adds the aging deviation amount TL, The fifth correction torque signal T7 is assumed. Thereafter, a torque value tq100 is calculated from the fifth correction torque signal T7.
[0103]
Therefore, the aging of the torque signal T generated when the characteristics of the magnetic circuit E formed from the core 27 of the sensor unit 21 and the first and second sensor rings 28 and 29 change due to the influence of aging due to heat shock. The offset can be suitably corrected by the secular change offset correcting unit 73, and the steering torque can be detected without the influence of the secular change.
[0104]
As a result, the assist force is suitably applied even in the assist control using the steering torque, and a stable steering feeling can be provided.
(2) In the above embodiment, in the calculation of the weighted average value Tave, the temperature section C is divided in advance, and the weighted average value Tave is calculated for each temperature section C to which the sampled coil temperature Vtsa belongs. Accordingly, the weighted average value Tave can be calculated in consideration of the influence of the coil temperature Vtsa, and the secular deviation amount TL is calculated based on the weighted average value Tave. Therefore, the aging deviation amount TL in consideration of the influence of the coil temperature Vtsa is calculated. it can.
[0105]
(3) In the above embodiment, it is determined whether or not the number of samples of the fourth correction torque signal T6 in the weighted average value Tave calculated for each temperature section C is greater than or equal to the predetermined value Q, and the predetermined value Q must be exceeded. For example, the calculation of the aging deviation amount TL was not performed. For this reason, the weighted average value Tave1 used in the calculation of the secular deviation amount TL is data in the temperature section C in which the number of samples is equal to or greater than the predetermined value Q, and the reliability corresponding to the temperature environment of the sensor unit 21 of the apparatus 20 Highly characteristic data (weighted average value Tave1) can be obtained. As a result, it is possible to calculate a reliable aging deviation amount TL.
[0106]
(4) In the above embodiment, the aging deviation amount TL is set by using the weighted average value Tave1 of the temperature section C having the maximum number of samples of the fourth correction torque signal T6. The weighted average value Tave1 in the temperature section C having the maximum number of samples corresponds most to the temperature environment of the sensor unit 21 of the apparatus 20 and can be said to be the most reliable data. TL can be calculated.
[0107]
(5) In the above embodiment, the weighted average value Tave calculated by the torque midpoint learning unit 78 is calculated using the fourth correction torque signal T6 that has been completed up to the temperature correction by the temperature correction unit 72. Since the fourth correction torque signal T6 is a torque signal that has been corrected by the first offset correction unit 54, the first inclination correction unit 55, the third offset correction unit 71, and the temperature correction unit 72, the aging deviation amount TL When calculating, an accurate correction amount based only on the influence of secular change can be obtained.
[0108]
(6) In the above embodiment, the weighted average value Tave is obtained by the weighted average for the fourth correction torque signal T6 output from the temperature correction unit 72. Therefore, for example, unlike the case where the average value is obtained by moving average, the average value can be suitably calculated without storing all the fourth corrected torque signals T6 sampled in the memory 43a (RAM).
[0109]
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, the weighted average value Tave1 is regarded as the median value in the temperature section C in the calculation process of the secular displacement amount TL in S26, and the difference from the temperature deviation amount ΔT5 that is the median value in the temperature section C is calculated. However, it may be changed as follows. That is, when calculating the weighted average value Tave for each temperature section C (S22), when the coil temperature Vtsa is sampled, the average of the temperature related to the coil temperature Vtsa is also calculated, and the memory 43a together with the weighted average value Tave. (RAM). In S25, when the weighted average value Tave1 is read out, the average value of the coil temperature Vtsa is also read out, and in the calculation process of the aging deviation amount TL (S26), the temperature deviation amount ΔT5 corresponding to the average value of the coil temperature Vtsa is obtained. Using this, the aging deviation amount TL is calculated.
[0110]
In the above embodiment, the average value (weighted average value Tave) is obtained by weighted average with respect to the fourth corrected torque signal T6 output from the temperature correction unit 72, but even if the average value is calculated by moving average Good.
[0111]
In addition, when the average value is calculated by the moving average, only the sampling of the fourth correction torque signal T6 is sampled for each temperature section C without calculating the average value Tave for every temperature section C as described above. The average value may be calculated only after the predetermined time has elapsed and the number of samples is equal to or greater than the predetermined value Q or only in the maximum number of temperature sections C.
[0112]
In the above embodiment, in S25, the weighted average value Tave1 of the temperature section C having the maximum number of samples is read out from each temperature section C in which the number of samples of the fourth correction torque signal T6 is equal to or greater than the predetermined value Q. Although the average value Tave1 is used for the calculation of the deviation amount TL, the average value Tave1 may be changed as follows. That is, if there are a plurality of temperature sections C in which the number of samples is equal to or greater than the predetermined value Q, the weighted average value Tave calculated from the samples (fourth corrected torque signal T6) equal to or greater than the predetermined value Q, such as the second or third. Either value is used.
[0113]
In the above embodiment, in S24, it is determined whether or not the number of samples of the fourth correction torque signal T6 is equal to or greater than a predetermined value Q. In S25, the number of samples is within the temperature section C where the number of samples is equal to or greater than the predetermined value Q. Although the maximum number of temperature sections C has been selected, S24 and S25 may be reversed. That is, after a predetermined time has elapsed (S23 is Yes), first, the temperature section C having the maximum number of samples is selected. Thereafter, it is determined whether or not the maximum number of samples is equal to or greater than a predetermined value Q. Even in this case, the weighted average value Tave1 can be suitably determined.
[0114]
In the above embodiment, since only one torque detection coil 31 is provided in the sensor unit 21, only one magnetic circuit E is provided. However, a plurality of torque detection coils 31 are provided, and a plurality of magnetic circuits are provided. You may make it the structure which has E.
[0115]
In the above embodiment, the microcomputer 43 detects the cycle of the torque signal T output from the I / F circuit unit 42 side, applies various corrections to this cycle, and then performs the second conversion unit 81. However, a change in the voltage of the torque signal T may be detected, and the voltage value may be corrected. In this case, the voltage value corresponds to a physical quantity of the torque signal.
[0116]
  Next, technical ideas that can be grasped from the above embodiment and other examples will be described below together with their effects.
  (1) Claim1To claims3In the torque sensor device according to any one of the above, the storage means stores map data including a coil temperature and a physical quantity correction value of a torque signal corresponding to the coil temperature, and the correction reference value is a torque The physical quantity correction value corresponding to a temperature range in which the number of signal samples is equal to or greater than a predetermined value, and the deviation amount calculation means, in calculating the deviation amount, is any one of the temperature ranges in which the number of torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value. A torque sensor device, wherein a difference between an average value of the physical quantity of a torque signal in a temperature range and a physical quantity correction value corresponding to the temperature range is calculated as a deviation amount due to secular change. In this way, it is possible to suitably calculate the amount of deviation due to secular change. In the above embodiment, the temperature deviation amount ΔT5 corresponds to a physical quantity correction value, and the temperature correction map 76 of the temperature correction unit 72 corresponds to map data.
[0117]
(2) In the torque sensor device according to the technical idea (1), the torque signal is a physical quantity correction value of the torque signal determined by the map data based on a coil temperature at the time of detecting the torque signal. And the average value calculating means calculates an average value for a physical quantity included in the temperature-corrected torque signal. In this way, the average value when the deviation amount is calculated by the deviation amount calculation means becomes a value in which the influence of the temperature change is corrected, and the deviation amount due to secular change can be accurately calculated.
[0118]
  (3) Claims 1 to3In the torque sensor device according to any one of the technical ideas (1) and (2), the average value calculated by the average value calculating means is calculated by a weighted average. Sensor device. In this way, it is possible to calculate the average value without storing a plurality of torque signals one by one, as compared with the case where moving average is performed.
[0119]
【The invention's effect】
  As detailed above, claim 1 and claim3According to the invention, it is possible to detect the steering torque that eliminates the influence of the secular change due to the heat shock of the torque detection unit.
[0120]
  Claim1According to the invention ofthe aboveIn addition to the above effect, the torque signal is sampled for each temperature range to which the coil temperature belongs, and the deviation due to secular change is calculated based on the average value in any temperature range where the number of torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value. A highly reliable average value and deviation amount corresponding to the temperature environment of the coil can be obtained.
[0121]
  Claim2According to the invention of claim1In addition to the effect of the present invention, it is possible to obtain an average value with the highest reliability corresponding to the temperature environment, and to obtain a highly reliable deviation amount.
[0122]
  Claim3According to the invention of claim 1,Or claim 2In addition to the effect of the present invention, it is possible to suitably realize the elimination of the secular offset that is predicted to occur due to secular change by using the cycle of the torque signal.
[0123]
  Claim4According to the invention, it is possible to detect the steering torque in which the influence of the secular change due to the heat shock of the torque detector is eliminated, and it is possible to obtain a highly reliable shift amount corresponding to the temperature environment of the coil.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a conceptual diagram showing an electric power steering apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a steering mechanism.
FIG. 3 is an enlarged view of a main part showing a sensor unit.
FIG. 4 is a block diagram showing an electrical configuration of the torque sensor device.
FIG. 5 is a diagram showing waveforms output from an LR oscillation circuit and a pulse shaping circuit.
FIG. 6 is a functional block diagram of a microcomputer.
FIG. 7 is a functional block diagram showing a circuit part characteristic correction processing unit in the microcomputer.
FIGS. 8A and 8B are block diagrams showing functions for calculating gradients K1 and K2 for multiplying circuit temperature. FIG.
FIG. 9 is a functional block diagram illustrating a sensor unit characteristic correction processing unit in the microcomputer.
FIG. 10 is a flowchart showing a data acquisition process of a correction amount (deviation amount T3 (normal temperature)) in a torque signal sensor unit offset correction unit;
FIG. 11 is a functional block diagram illustrating a quantization conversion processing unit in a microcomputer.
FIG. 12 is a flowchart showing the control contents of the microcomputer including a torque midpoint learning process.
FIG. 13A is a diagram showing the relationship between elapsed time and steering torque, and FIG. 13B is a distribution diagram of steering torque.
FIG. 14 is a diagram illustrating a temperature correction map in which a weighted average value Tave1 is plotted.
15A is a block diagram showing an electrical configuration of a conventional electric power steering apparatus, and FIG. 15B is a functional block diagram showing a temperature correction unit.
FIG. 16 is an enlarged view of a main part showing the torque sensor.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Steering wheel (object), 21 ... Sensor part (torque detection part), 31 ... Torque detection coil (coil), 43 ... Microcomputer (average value calculation means, deviation amount calculation means, correction means, sampling means), 43a ... Memory (ROM: storage means), 49... Temperature detection circuit (temperature detection means), 78... Torque midpoint learning unit (average value calculation means, deviation amount calculation means), 79.

Claims

A coil having an inductance that changes in accordance with a change in the torque that the object acts on, a torque detector that outputs a torque signal in accordance with the torque based on a change in the inductance of the coil, and the output torque signal An average value calculating means for calculating an average value for the physical quantity being stored, and a correction reference value for correcting an offset that is predicted to occur due to secular change (hereinafter referred to as an aging offset) for the physical quantity of the torque signal is stored. Storage means, a deviation amount calculating means for calculating a difference between the average value calculated by the average value calculating means and the correction reference value as a deviation amount due to secular change, and based on the deviation amount, the torque detector correcting the output torque signal, and correction means for eliminating aging offset, temperature detection for detecting the coil temperature of said coil When performing a stage, the sampling of the torque signal, advance a segmented temperature range, and a sampling means for performing sampling of the detected temperature range every torque signal coil temperature belongs,
The average value calculating means calculates an average value related to the physical quantity of the torque signal at least in a temperature range in which the number of sampled torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value in the pre-divided temperature range. ,
The deviation amount calculating means calculates a difference between the average value of the physical quantity of the torque signal and the correction reference value in any temperature range in which the number of torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value, due to secular change. A torque sensor device that is calculated as:

The deviation amount calculation means uses the average value related to the physical quantity of the torque signal in a temperature range where the number of sampled torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value, in the temperature range where the number of sampling is the maximum. The torque sensor device according to claim 1, wherein the difference from the reference value is calculated as a deviation amount due to secular change .

The torque sensor device according to claim 1, wherein the physical quantity is a period of a torque signal .

Outputting a torque signal from the coil based on a change in inductance of the coil in response to a change in torque acting on the object;
When sampling the torque signal, a step of sampling the torque signal for each temperature range that is preliminarily divided and to which the coil temperature belongs;
A step of calculating an average value related to the physical quantity of the torque signal in a temperature range in which at least the sampled torque signal sample number is equal to or greater than a predetermined value in the pre-divided temperature range;
Among the temperature ranges where the number of torque signal samples is equal to or greater than a predetermined value, an average value related to the physical quantity of the torque signal in any temperature range and an offset predicted to occur due to secular change with respect to the physical quantity of the torque signal (hereinafter, Calculating a difference from a correction reference value for correcting an aging offset) as a deviation due to aging,
A torque signal correction method comprising a step of correcting the torque signal based on the amount of deviation and eliminating aged offset.