(57)【要約】【課題】本発明は、電流検出装置に関し、演算側の性能を上げることなく、抵抗に流れる電流を広範囲にわたって精度よく検出することを目的とする。【解決手段】シャント抵抗３６の両端に生じている電位差を、互いに異なる増幅率で増幅する複数のアンプ回路４０と、各アンプ回路４０の出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器４４と、を設ける。Ａ／Ｄ変換器４４を内蔵するマイコン４２に、Ａ／Ｄ変換器４４の各ディジタル出力をそれぞれ、対応するアンプ回路４０の増幅率とシャント抵抗値ｒとを用いて電流値Ｉ（ｉ）に変換させる。そして、各電流値Ｉ（ｉ）に重み付けを行うことにより、モータ１０の各相に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出させる。【選択図】　　　　図１
2004117070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
抵抗に流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記抵抗の両端に生じている電位差を、互いに異なる増幅率で増幅する複数の増幅手段と、
前記複数の増幅手段の出力をそれぞれＡ／Ｄ変換した後に電流値に変換する変換手段と、
前記変換手段の各出力電流値に重み付けを行うことにより、前記抵抗に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備えることを特徴とする電流検出装置。
【請求項２】
前記電流検出手段は、次式（１）に従って前記抵抗に流れる電流を検出することを特徴とする請求項１記載の電流検出装置。
2004117070.tif 000003
但し、ｗ（ｉ）はｗ（１）＋ｗ（２）＋・・・＋ｗ（ｎ）＝１を満たす重み関数であり、Ｉ（ｉ）は前記複数の増幅手段の出力に基づく前記変換手段の各出力電流値であり、また、Ｉは前記抵抗に流れる電流である。
【請求項３】
前記電流検出手段は、出力が飽和していない前記増幅手段のうち増幅率の最も大きなものの出力に基づく前記変換手段の出力電流値を、前記抵抗に流れる電流として用いることを特徴とする請求項１又は２記載の電流検出装置。
【請求項４】
前記電流検出手段は、前記抵抗に流れる電流が、一の前記増幅手段の出力に基づく前記変換手段の飽和電流値と該飽和電流値よりも所定値だけ小さい電流値との間の値である場合、該一の前記増幅手段の出力に基づく前記変換手段の出力電流値と、該一の前記増幅手段の次に増幅率の大きい前記増幅手段の出力に基づく前記変換手段の出力電流値とに基づいて、前記抵抗に流れる電流を検出することを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の電流検出装置。
【請求項５】
前記電流検出手段は、前記抵抗に流れる電流として用いる前記変換手段の出力電流値を、一の前記増幅手段の出力に基づく出力電流値から他の前記増幅手段の出力に基づく出力電流値へ切り替える場合、該両増幅手段の出力に基づく出力電流値の重み付けを時間変化させることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の電流検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電流検出装置に係り、特に、抵抗に流れる電流を検出するうえで好適な電流検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、モータに流れる電流を検出する電流検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この装置は、モータの電流経路に設けられたシャント抵抗の両端に生ずる電位差を増幅する一の演算増幅器と、演算増幅器の出力を電流に変換する回路と、を備えている。かかる構成においては、モータに流れる電流が、その大きさに関係なく一定の分解能で検出される。そして、モータは、検出された電流に基づいて、実際に流れる電流が目標電流値に一致するようにフィードバック制御される。
【０００３】
【特許文献１】
特開２０００−１６６２７９号公報。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の電流検出装置においては、モータに流れる電流が一定の分解能で検出されるため、その電流は大きくても検出可能である一方、電流が“０”近傍の微小電流である場合にはその微小電流の検出精度が低下する。この場合には、微小電流が流れる際にモータの電流フィードバックの制御性が悪化し、モータのトルク変動が過大となる。この点、上記従来の電流検出装置を例えば車両の電動式舵取り装置に適用した場合には、トルクリップルや軸の振動が発生することに起因して車両運転者に違和感を与えることとなる。
【０００５】
尚、かかる不都合を回避し、モータに微小電流が流れた場合にもその微小電流の検出精度を高く維持する手法としては、演算増幅器の出力に基づいて電流を演算する演算側（例えばマイコン）の性能を上げることが考えられる。しかしながら、かかる構成では、高性能化に伴うコストの上昇を招くので、モータに流れる電流の検出精度の向上を低廉なシステムで実現することは困難である。
【０００６】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、演算側の性能を上げることなく、抵抗に流れる電流を広範囲にわたって精度よく検出することが可能な電流検出装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、請求項１に記載する如く、抵抗に流れる電流を検出する電流検出装置であって、
前記抵抗の両端に生じている電位差を、互いに異なる増幅率で増幅する複数の増幅手段と、
前記複数の増幅手段の出力をそれぞれＡ／Ｄ変換した後に電流値に変換する変換手段と、
前記変換手段の各出力電流値に重み付けを行うことにより、前記抵抗に流れる電流を検出する電流検出手段と、
を備える電流検出装置により達成される。
【０００８】
本発明において、抵抗の両端に生じている電位差は、複数の増幅手段により異なる増幅率で増幅される。複数の増幅手段の出力はそれぞれ、変換手段によりＡ／Ｄ変換された後に電流値に変換される。増幅手段の増幅率が大きいほど、出力飽和の生ずる電流値は小さい一方、電流値の分解能は高く、電流検出精度は向上する。従って、複数の増幅手段の出力に基づく変換手段の各出力電流値に適当に重み付けを行うこととすれば、抵抗に流れる電流を広範囲にわたって精度よく検出することができる。尚、かかる構成においては、抵抗に流れる微小電流の検出精度を向上するうえで、増幅手段の出力をＡ／Ｄ変換する演算側の性能を高く上げることは不要である。
【０００９】
この場合、請求項２に記載する如く、請求項１記載の電流検出装置において、前記電流検出手段は、Ｉ＝ｗ（１）×Ｉ（１）＋ｗ（２）×Ｉ（２）＋・・・＋ｗ（ｎ）×Ｉ（ｎ）式に従って前記抵抗に流れる電流を検出することとしてもよい。
【００１０】
但し、ｗ（ｉ）はｗ（１）＋ｗ（２）＋・・・＋ｗ（ｎ）＝１を満たす重み関数であり、Ｉ（ｉ）は前記複数の増幅手段の出力に基づく前記変換手段の各出力電流値であり、また、Ｉは前記抵抗に流れる電流である。
【００１１】
ところで、増幅手段が出力飽和していない場合には、その増幅手段を用いた電流検出が可能である一方、増幅手段が出力飽和している場合には、その増幅手段を用いた電流検出は不可能である。また、上記の如く、増幅手段の増幅率が大きいほど電流値の分解能が高いので、増幅率の大きい増幅手段の出力に基づく出力電流値が最も精度の高い電流値である。
【００１２】
従って、請求項３に記載する如く、請求項１又は２記載の電流検出装置において、前記電流検出手段は、出力が飽和していない前記増幅手段のうち増幅率の最も大きなものの出力に基づく前記変換手段の出力電流値を、前記抵抗に流れる電流として用いることとすれば、抵抗に流れる電流を精度よく検出することができる。
【００１３】
また、抵抗に流れる電流が、ある一の増幅手段の出力に基づく飽和電流値近傍に達している場合には、その増幅手段よりも高い増幅率を有する増幅手段は出力飽和しているため、その出力飽和した増幅手段を用いた電流検出は不可能であるが、その増幅手段の次に増幅率の大きい増幅手段の出力に基づく出力電流値は飽和電流値に達しない範囲で大きな値となっているため、その出力電流値は精度の高い電流値である。
【００１４】
従って、請求項４に記載する如く、請求項１乃至３の何れか一項記載の電流検出装置において、前記電流検出手段は、前記抵抗に流れる電流が、一の前記増幅手段の出力に基づく前記変換手段の飽和電流値と該飽和電流値よりも所定値だけ小さい電流値との間の値である場合、該一の前記増幅手段の出力に基づく前記変換手段の出力電流値と、該一の前記増幅手段の次に増幅率の大きい前記増幅手段の出力に基づく前記変換手段の出力電流値とに基づいて、前記抵抗に流れる電流を検出することとすれば、抵抗に流れる電流を精度よく検出することができる。
【００１５】
尚、複数の増幅手段の出力に基づく出力電流値は、増幅手段間および変換手段の検出誤差等に起因して、互いに一致しないことがある。かかる事態が生じているにもかかわらず、抵抗に流れる電流として用いられる変換手段の出力電流値が、一の増幅手段の出力に基づくものから他の増幅手段の出力に基づくものへ直ちに切り替わるものとすると、検出電流の急激な変動が生ずる。
【００１６】
従って、請求項５に記載する如く、請求項１乃至４の何れか一項記載の電流検出装置において、前記電流検出手段は、前記抵抗に流れる電流として用いる前記変換手段の出力電流値を、一の前記増幅手段の出力に基づく出力電流値から他の前記増幅手段の出力に基づく出力電流値へ切り替える場合、該両増幅手段の出力に基づく出力電流値の重み付けを時間変化させることとすれば、検出電流の急激な変動を防止することができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の一実施例である電流検出装置を備えるシステムの構成図を示す。本実施例のシステムは、例えば車両に搭載される電動パワーステアリング装置に適用されるシステムである。電動パワーステアリング装置は、三相交流ブラシレスモータ（以下、単にモータと称す）１０を備えている。電動パワーステアリング装置は、車両運転者が車輪を転舵させる際に、そのステアリング操作の負担を軽減すべく、必要な操舵トルクをモータ１０を用いてアシストする。
【００１８】
モータ１０のＵ相，Ｖ相，Ｗ相には、駆動回路１２が接続されている。駆動回路１２は、各相それぞれに対応してＭＯＳ−ＦＥＴからなるパワースイッチング素子１４〜２４を有している。パワースイッチング素子１４〜２４のゲートには、後述するマイコン等により構成された制御部２６が接続されている。パワースイッチング素子１４，１８，２２のドレインには、電源端子２８が接続されている。また、パワースイッチング素子１６，２０，２４のソースには、後述の電流検出用のシャント抵抗を介して接地端子が接続されている。パワースイッチング素子１４，１８，２２のソース、及び、パワースイッチング素子１６，２０，２４のドレインはそれぞれ、モータ１０のＵ相，Ｖ相，Ｗ相に接続されている。
【００１９】
各パワースイッチング素子１４〜２４は、モータ１０に所望のアシスト電流が流れるように制御部２６によりＰＷＭ駆動される。パワースイッチング素子１４〜２４がＰＷＭ駆動されると、電源端子２８からモータ各相それぞれに電圧が印加され、電力が供給される。この場合、モータ１０が回転することで、必要な操舵をアシストするアシストトルクが発生する。
【００２０】
本実施例のシステムは、Ｕ相，Ｖ相，Ｗ相に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する電流検出装置３０を備えている。電流検出装置３０は、パワースイッチング素子１６，２０，２４のソースと接地端子との間に介挿され接続されたシャント抵抗３２，３４，３６を有している。シャント抵抗３２〜３６の抵抗値はそれぞれ、予め定められた微小な所定抵抗値ｒに設定されている。以下、各相に流れる電流を検出する手法は異なるところがないため、以下では、Ｗ相に流れる電流Ｉｗを検出する手法について説明する（尚、図１においては、Ｗ相に流れる電流Ｉｗを検出する回路のみを示し、Ｕ相に流れる電流を検出する回路およびＶ相に流れる電流を検出する回路を省略している。）。
【００２１】
シャント抵抗３６の両端には、互いに並列に接続する複数（ｎ個）のアンプ回路４０−１，４０−２，・・・，４０−ｎが接続されている。各アンプ回路４０−１，４０−２，・・・，４０−ｎは、互いに異なる増幅率Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎ（尚、Ｇ１＜Ｇ２＜・・・＜Ｇｎとする。）を有している。以下、アンプ回路４０−１，４０−２，・・・，４０−ｎを総称する場合はアンプ回路４０と、増幅率Ｇ１，Ｇ２，・・・，Ｇｎを総称する場合は増幅率Ｇと、それぞれ称す。各アンプ回路４０は、電源電圧範囲内において、シャント抵抗３６の両端に生ずる電位差を当該増幅率Ｇで増幅した結果得られる電圧Ｖ（ｉ）（但し、ｉはアンプ回路４０の番号１〜ｎである。）を出力する。
【００２２】
アンプ回路４０−１，４０−２，・・・，４０−ｎの各出力には、マイコン４２に内蔵されたＡ／Ｄ変換器４４−１，４４−２，・・・，４４−ｎが対応して接続されている。Ａ／Ｄ変換器４４は、アンプ回路４０の出力（具体的には、出力電圧Ｖ（ｉ））を一定ビット（例えば１０ビット）のディジタル値にＡ／Ｄ変換する。マイコン４２は、Ａ／Ｄ変換器４４の各ディジタル出力をそれぞれ、対応するアンプ回路４０の増幅率Ｇとシャント抵抗値ｒとを用いて次式（２）に従って電流値Ｉ（ｉ）（但し、ｉはアンプ回路４０の番号１〜ｎである。）に変換する。
【００２３】
Ｉ（ｉ）＝（Ｖ（ｉ）−Ｖｏｆｆｓｅｔ）／（Ｇｉ×ｒ）　　　　　・・・（２）
但し、Ｖｏｆｆｓｅｔは、流れる電流が０Ａ相当となるオフセット電圧である。
【００２４】
図２は、本実施例において、モータ１０のＷ相に８０Ａの電流Ｉｗが流れた場合にシャント抵抗３６の両端に４Ｖの電圧が生ずる構成での各アンプ回路４０の出力電圧Ｖ（ｉ）と電流値Ｉ（ｉ）との関係をそれぞれ表した図を示す。尚、図２においては、Ｇ１＝１（実線）、Ｇ２＝４／３（二点鎖線）、Ｇ３＝２（一点鎖線）、及びＧ４＝４（破線）が成立するｎが“４”である場合を示している。
【００２５】
かかる構成において、例えば電源電圧が４Ｖ、すなわち、アンプ回路４０の飽和電圧が４Ｖである場合には、アンプ回路４０−１の出力電圧に基づいて検出可能な最大電流値Ｉｍａｘ（１）は８０Ａであり、アンプ回路４０−２の出力電圧に基づいて検出可能な最大電流値Ｉｍａｘ（２）は６０Ａであり、アンプ回路４０−３の出力電圧に基づいて検出可能な最大電流値Ｉｍａｘ（３）は４０Ａであり、アンプ回路４０−４の出力電圧に基づいて検出可能な最大電流値Ｉｍａｘ（４）は２０Ａである。この際、Ｉｍａｘ（１）＞Ｉｍａｘ（２）＞Ｉｍａｘ（３）＞Ｉｍａｘ（４）が成立する。尚、増幅率の最も小さいアンプ回路４０−１の出力に基づく最大電流値Ｉｍａｘ（１）は、モータ１０に流れ得る最大電流よりも大きな値に設定される。
【００２６】
すなわち、Ａ／Ｄ変換器４４が例えば１０ビットの分解能を有するものとすると、アンプ回路４０−１の出力に基づくＡ／Ｄ変換器４４−１は８０Ａ分を、アンプ回路４０−２の出力に基づくＡ／Ｄ変換器４４−２は６０Ａ分を、アンプ回路４０−３の出力に基づくＡ／Ｄ変換器４４−３は４０Ａ分を、アンプ回路４０−４の出力に基づくＡ／Ｄ変換器４４−４は２０Ａ分を、それぞれ０〜４Ｖ間の２１０＝１０２４値で表す必要がある。この場合、Ａ／Ｄ変換器４４−１の分解能は０．０８Ａ／ｂｉｔであり、Ａ／Ｄ変換器４４−２の分解能は０．０６Ａ／ｂｉｔであり、Ａ／Ｄ変換器４４−３の分解能は０．０４Ａ／ｂｉｔであり、また、Ａ／Ｄ変換器４４−４の分解能は０．０２Ａ／ｂｉｔである。このため、アンプ回路４０の増幅率Ｇが大きいほど、そのアンプ回路４０に接続するＡ／Ｄ変換器４４の分解能は高くなる。
【００２７】
マイコン４２は、Ａ／Ｄ変換器４４のディジタル出力を電流値Ｉ（ｉ）に変換した後、それらすべての電流値Ｉ（ｉ）を用いて後に詳述する如くシャント抵抗３６に流れる電流、すなわち、モータ１０のＷ相に流れる電流Ｉｗを検出する。また、同様に、シャント抵抗３２に流れる電流（すなわち、モータ１０のＵ相に流れる電流）Ｉｕ、及び、シャント抵抗３４に流れる電流（すなわち、モータ１０のＶ相に流れる電流）Ｉｖを検出する。そして、マイコン４２等により構成される制御部２６は、その検出電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗに基づいてモータ１０の各相に流れる電流が所望のアシスト電流に一致するようにパワースイッチング素子１４〜２４をＰＷＭ駆動し、モータ１０をフィードバック制御する。
【００２８】
上記の構成において、車両運転者によりステアリングホイールが操作されると、その操舵トルクに応じた所望のアシストトルクがステアリング機構に付与されるようにモータ１０が駆動される。この際、モータ１０の駆動は、操舵トルクが大きいほど大きなアシストトルクが発生するように行われる。従って、本実施例の電動パワーステアリング装置によれば、モータ１０を用いて車両運転者によるステアリング操作の負担を軽減することができる。
【００２９】
次に、本実施例においてマイコン４２がＡ／Ｄ変換器４４のディジタル出力から得た電流値Ｉ（ｉ）のすべてを用いてモータ１０に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する手法について説明する。マイコン４２は、次式（３）の如く各電流値Ｉ（ｉ）に重み付けを行うことによりモータ１０に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出する。
【００３０】
Ｉ＊＝ｗ（１）×Ｉ（１）＋ｗ（２）×Ｉ（２）＋・・・＋ｗ（ｎ）×Ｉ（ｎ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（３）
但し、ｗ（ｉ）は、それぞれ各電流値Ｉ（ｉ）に対応する係数であって、ｗ（１）＋ｗ（２）＋・・・＋ｗ（ｎ）＝１を満たす重み関数である。
【００３１】
図２に示す特性を有する構成において、上記の如く、アンプ回路４０−１，４０−２，４０−３，４０−４の出力電圧に基づいて検出可能な最大電流値Ｉｍａｘ（１），Ｉｍａｘ（２），Ｉｍａｘ（３），Ｉｍａｘ（４）はそれぞれ、８０Ａ、６０Ａ、４０Ａ、及び２０Ａである。従って、例えばモータ１０に流れる電流が５０Ａである場合、アンプ回路４０−１，４０−２はその電流に応じた電圧を出力するので、Ａ／Ｄ変換器４４−１，４４−２のディジタル出力からその電流に従った電流値Ｉ（１）及びＩ（２）が得られる一方、アンプ回路４０−３，４０−４は出力飽和するので、Ａ／Ｄ変換器４４−３，４４−４のディジタル出力から電流に従った電流値Ｉ（３）及びＩ（４）が得られない。
【００３２】
そこで、マイコン４２は、Ａ／Ｄ変換器４４のディジタル出力を電流値Ｉ（ｉ）に変換した後、まず、それら各電流値Ｉ（ｉ）から最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ）に達している（すなわち、飽和している）電流値Ｉ（ｉ）を抽出し、その抽出した電流値Ｉ（ｉ）に対応する重み関数ｗ（ｉ）をすべて“０”に設定する。ある一のアンプ回路４０が出力飽和する場合は、そのアンプ回路４０よりも増幅率の大きいアンプ回路４０も出力飽和するので、具体的には、その最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ）が現時点でのモータに流れる電流以下となっている電流値Ｉ（ｉ）に対応する重み関数ｗ（ｉ）をすべて“０”とする。この場合には、飽和している電流値Ｉ（ｉ）がモータ電流検出のための（３）式において考慮されないので、モータに流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの検出精度の低下が防止される。
【００３３】
また、上記の如く、アンプ回路４０の増幅率Ｇが大きいほど、そのアンプ回路４０に接続するＡ／Ｄ変換器４４の分解能が高い。すなわち、そのアンプ回路４０に接続するＡ／Ｄ変換器４４のディジタル出力に基づく電流値Ｉ（ｉ）が木目細かくなる。従って、図２に示す特性を有する構成において例えばモータ１０に流れる電流が５０Ａである場合、アンプ回路４０−１，４０−２はその電流に応じた電圧を出力し、Ａ／Ｄ変換器４４−１，４４−２のディジタル出力からその電流に従った電流値Ｉ（１）及びＩ（２）が得られるが、この際、その電流値Ｉ（１）及びＩ（２）のうち検出精度の高いものは、比較的大きな増幅率を有するアンプ回路４０に対応した電流値Ｉ（２）である。
【００３４】
そこで、マイコン４２は、次に、飽和していない電流値Ｉ（ｉ）から最も増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）を抽出し、その抽出した電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）を“１”にすると共に、それ以外の電流値Ｉ（ｉ＜ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＜ｋ）を“０”にする。この場合には、飽和が生じていない範囲で最も検出精度の高い電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）がモータ検出電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとして設定されるので、モータ１０に流れる電流が精度よく検出されることとなる。
【００３５】
尚、各アンプ回路４０の出力に基づいて算出される各電流値Ｉ（ｉ）には、検出誤差等に起因して若干のずれが生ずることがある。かかるずれが生じている場合には、重み関数ｗ（ｉ）が“１”となる電流値Ｉ（ｉ）、すなわち、モータ１０に流れる電流として用いられるアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ）が、一のアンプ回路４０のものから別の一のアンプ回路４０のものへ切り替わる際、モータ検出電流に過大な或いは過小な変化が生ずる。このため、飽和していない電流値Ｉ（ｉ）のうち最も増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ）に対応する重み関数ｗ（ｉ）を常に“１”に設定する構成では、モータ１０に流れる電流として用いられるアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ）の切り替わり時にモータ検出電流が急激に変動し得るので、モータ１０の電流フィードバックの制御性が悪化し、モータ１０に大きなトルク変動が生ずる。
【００３６】
ここで、現時点でモータ１０に流れる電流が一のアンプ回路４０の出力に基づく最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）近傍に達していない場合には、その一のアンプ回路４０の次に増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づくＡ／Ｄ変換器４４のディジタル出力値は比較的小さく、その電流値Ｉ（ｉ＝ｋ−１）は精度の低いものとなる。このため、かかる場合には、上記の如く、飽和していない電流値Ｉ（ｉ）のうち最も増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）を“１”にすると共に、それ以外の電流値Ｉ（ｉ＜ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＜ｋ）を“０”にすることとすれば、モータ１０に流れる電流の検出精度を高く維持できる。
【００３７】
一方、現時点でモータ１０に流れる電流が一のアンプ回路４０の出力に基づく最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）近傍に達している場合には、その一のアンプ回路４０の次に増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づくＡ／Ｄ変換器４４のディジタル出力値は比較的大きく、その電流値Ｉ（ｉ＝ｋ−１）は精度の高いものとなる。このため、かかる場合には、電流値Ｉ（ｉ＝ｋ−１）をモータ電流検出に考慮することとしてもその検出精度を高く維持できる。
【００３８】
そこで、マイコン４２は、現時点でモータに流れる電流が一のアンプ回路４０の出力に基づく最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）近傍に達しているか否かを判別する。その結果、否定判定がなされた場合には、上記の如く、電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）を“１”に、それ以外の電流値Ｉ（ｉ＜ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＜ｋ）を“０”にそれぞれ設定する一方、肯定判定がなされた場合には、電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）及び電流値Ｉ（ｉ＝ｋ−１）に対応する重み関数ｗ（ｉ＝ｋ−１）を両者の加算値（ｗ（ｉ＝ｋ）＋ｗ（ｉ＝ｋ−１））が“１”を満たしつつ所定の設定値に、それ以外の電流値Ｉ（ｉ＜ｋ−１）に対応する重み関数ｗ（ｉ＜ｋ−１）を“０”にそれぞれ設定する。
【００３９】
この場合には、飽和が生じていない範囲で検出精度の高い電流値Ｉ（ｉ）を用いてモータ検出電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが設定されるので、モータ１０に流れる電流が精度よく検出される。また、各アンプ回路４０の出力に基づいて算出される各電流値Ｉ（ｉ）に若干のずれが生じていても、モータ１０に流れる電流として用いられるアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ）の切り替わり時にモータ検出電流の急激な変動が抑制されるので、電流フィードバックの制御性の悪化が防止され、モータ１０の過大なトルク変動が抑制される。
【００４０】
図３は、モータ１０に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗの一例の時間変化を表した図を示す。尚、図３においては、本実施例のモータ検出電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを実線で、また、対比されるモータ検出電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを一点鎖線で、それぞれ示す。
【００４１】
また、各アンプ回路４０の出力に基づいて算出される各電流値Ｉ（ｉ）にずれが生じていなくても、図３に示す如くモータ１０に流れる電流の上昇変化に起因して、重み関数ｗ（ｉ）の設定がｗ（ｉ＝ｋ）＝１が成立する状態からｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態へ移行する際（時刻ｔ１）、その重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）が“１”から“０”へ、また、重み関数ｗ（ｉ＝ｋ−１）が“０”から“１”へ、それぞれ直ちに変化するものとすると、モータ検出電流が図３に一点鎖線で示す如く急激に変動する。
【００４２】
また、重み関数ｗ（ｉ）の設定がｗ（ｉ＝ｋ）＝１が成立する状態からｗ（ｉ＝ｋ）＋ｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態へ移行する際、及び、ｗ（ｉ＝ｋ）＋ｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態からｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態へ移行する際にも、その重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）が“１”からｗ（ｉ＝ｋ）＋ｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１を満たす設定値へ或いは設定値から“０”へ、また、重み関数ｗ（ｉ＝ｋ−１）が“０”からｗ（ｉ＝ｋ）＋ｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１を満たす設定値へ或いは設定値から　“１”へ、それぞれ直ちに変化するものとすると、モータ検出電流が急激に変動する。
【００４３】
同様に、モータ１０に流れる電流の下降変化に起因して、重み関数ｗ（ｉ）の設定がｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態からｗ（ｉ＝ｋ）＝１が成立する状態へ移行する際、その重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）が“０”から“１”へ、また、重み関数ｗ（ｉ＝ｋ−１）が“１”から“０”へ、それぞれ直ちに変化するものとすると、モータ検出電流が急激に変動する。また、重み関数ｗ（ｉ）の設定がｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態からｗ（ｉ＝ｋ）＋ｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態へ移行する際、及び、ｗ（ｉ＝ｋ）＋ｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態からｗ（ｉ＝ｋ）＝１が成立する状態へ移行する際にも、その重み関数ｗ（ｉ＝ｋ−１）が“１”から設定値へ或いは設定値から“０”へ、また、重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）が“０”から設定値へ或いは設定値から“１”へ、それぞれ直ちに変化するものとすると、モータ検出電流が急激に変動する。
【００４４】
そこで、マイコン４２は、重み関数ｗ（ｉ）の設定がｗ（ｉ＝ｋ）＝１が成立する状態とｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態との間で変化する過程においては、重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）及びｗ（ｉ＝ｋ−１）を所定時間ごとに少量ずつ変化させる。例えば図３に示す如く、モータ１０に流れる電流の上昇変化に起因して、重み関数ｗ（ｉ）の設定がｗ（ｉ＝ｋ）＝１が成立する状態からｗ（ｉ＝ｋ−１）＝１が成立する状態へ移行する場合には、重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）を“１”から“０”へ、また、重み関数ｗ（ｉ＝ｋ−１）を“０”から“１”へ、それぞれ徐々に変化させ、所定時間経過時（時刻ｔ２）に電流値Ｉ（ｉ＝ｋ−１）がモータ検出電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗとして設定されるようにする。この場合には、モータ検出電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが図３に実線で示す如くスムーズに変化する。従って、かかる構成においては、電流フィードバックの制御性が悪化することはなく、モータ１０における過大なトルク変動は抑制される。
【００４５】
ところで、本実施例の如く、増幅率の異なる複数のアンプ回路４０およびそれらのアンプ回路４０にそれぞれ接続するＡ／Ｄ変換器４４を用いてモータ１０に流れる電流を検出することとすれば、モータ１０に流れる電流の広範囲にわたる精度よい検出が、マイコン４２の演算性能を上げることなく実現される。従って、本実施例の構成においては、マイコン４２の演算性能を上げることなく、シャント抵抗３２〜３６に流れる電流を精度よく検出し、モータ１０の各相に流れる電流の検出精度を向上させることが可能である。
【００４６】
図４は、上記の機能を実現すべく、本実施例においてマイコン４２が実行する制御ルーチンの一例のフローチャートを示す。図４に示すルーチンは、所定時間（例えば５ｍｓ）ごとに繰り返し起動されるルーチンである。図４に示すルーチンが起動されると、まずステップ１００の処理が実行される。
【００４７】
ステップ１００では、増幅率の最も小さいアンプ回路４０−１の出力に基づく電流値Ｉ（１）が、一のアンプ回路４０の出力に基づく最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）よりも所定値ΔＩだけ小さい電流値には達しない一方、その一のアンプ回路４０の次に増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ＋１）に達しているか否かが判別される。上記の如く、増幅率の最も小さいアンプ回路４０−１の出力に基づく最大電流値Ｉｍａｘ（１）は、モータ１０に流れ得る最大電流よりも大きな値に設定される。このため、増幅率の最も小さいアンプ回路４０−１の出力に基づく電流値Ｉ（１）は必ずモータ１０に流れる電流に応じた値を示している。尚、所定値ΔＩは、重み関数ｗ（ｉ）の設定を変更する電流値Ｉ（ｉ）のバッファゾーンを確定する電流変化量であり、予め小さな値に設定されている。
【００４８】
その結果、Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ＋１）≦Ｉ（１）＜Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）−ΔＩが成立する場合には、アンプ回路４０−ｋよりも増幅率の大きいアンプ回路４０−（ｋ＋１）〜４０−ｎの出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝ｋ＋１〜ｎ）は飽和する一方、飽和していない電流値Ｉ（ｉ＝１〜ｋ）のうち最も増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）は最も精度の高いものとなると共に、それよりも増幅率の小さいアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝１〜ｋ−１）は比較的精度の低いものとなる。従って、かかる判別がなされた場合は、次にステップ１０２の処理が実行される。一方、Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ＋１）≦Ｉ（１）＜Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）−ΔＩが成立しないと判別された場合は、次にステップ１０４の処理が実行される。
【００４９】
ステップ１０２では、飽和していない電流値Ｉ（ｉ）のうち最も増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）を“１”に設定すると共に、それ以外の電流値Ｉ（ｉ＜ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＜ｋ）を“０”に設定することにより、モータ検出電流Ｉとして電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）を用いる処理が実行される。本ステップ１０２の処理が実行されると、以後、モータ１０に流れる電流が、飽和が生じていない範囲で検出精度の最も高い電流値Ｉ（ｋ）を用いて検出される。本ステップ１０２の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５０】
ステップ１０４では、増幅率の最も小さいアンプ回路４０−１の出力に基づく電流値Ｉ（１）が、一のアンプ回路４０の出力に基づく最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）よりも所定値ΔＩだけ小さい電流値には達する一方、その最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）には達していないか否かが判別される。その結果、Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）−ΔＩ≦Ｉ（１）＜Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）が成立する場合には、飽和していない電流値Ｉ（ｉ＝１〜ｋ）のうち最も増幅率の大きいアンプ回路４０の次に増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝ｋ−１）は比較的精度の高いものとなる。従って、かかる判別がなされた場合は、次にステップ１０６の処理が実行される。一方、Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）−ΔＩ≦Ｉ（１）＜Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）が成立しないと判別された場合は、以後、何ら処理が進められることなく今回のルーチンは終了される。
【００５１】
ステップ１０６では、飽和していない電流値Ｉ（ｉ）のうち最も増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）に対応する重み関数ｗ（ｉ＝ｋ）、及び、その次に増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝ｋ−１）に対応する重み関数ｗ（ｉ＝ｋ−１）を両者の加算値（ｗ（ｉ＝ｋ）＋ｗ（ｉ＝ｋ−１））が“１”を満たしつつ所定の設定値に設定すると共に、それ以外の電流値Ｉ（ｉ＜ｋ−１）に対応する重み関数ｗ（ｉ＜ｋ−１）を“０”に設定することにより、モータ検出電流Ｉとしてｗ（ｉ＝ｋ−１）×Ｉ（ｉ＝ｋ−１）＋ｗ（ｉ＝ｋ）×Ｉ（ｉ＝ｋ）を用いる処理が実行される。本ステップ１０６の処理が実行されると、以後、モータ１０に流れる電流が、飽和が生じていない範囲で検出精度の高い電流値Ｉ（ｋ）及びＩ（ｋ−１）を用いて検出される。ステップ１０６の処理が終了すると、今回のルーチンは終了される。
【００５２】
上記図４に示すルーチンによれば、モータ１０に流れる電流が、飽和していない電流値Ｉ（ｉ）のうち最も増幅率の大きいアンプ回路４０の出力に基づく最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）近傍に達していない場合には、そのアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ＝ｋ）をモータ検出電流として用い、一方、モータ１０に流れる電流が最大電流値Ｉｍａｘ（ｉ＝ｋ）近傍に達している場合には、ｗ（ｉ＝ｋ−１）×Ｉ（ｉ＝ｋ−１）＋ｗ（ｉ＝ｋ）×Ｉ（ｉ＝ｋ）をモータ検出電流として用いることができる。
【００５３】
かかる構成においては、飽和が生じていない範囲で検出精度の高い電流値Ｉ（ｉ）を用いてモータ検出電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗが設定される。このため、モータ１０に流れる電流を精度よく検出することが可能となっている。また、各アンプ回路４０の出力に基づいて算出される各電流値Ｉ（ｉ）に若干のずれが生じている場合にも、モータ１０に流れる電流として用いられるアンプ回路４０の出力に基づく電流値Ｉ（ｉ）が一のアンプ回路４０のものから別の一のアンプ回路４０のものへ切り替わる際にその急激な変動が抑制される。このため、モータ１０について電流フィードバックの制御性の悪化を防止することができ、モータ１０の過大なトルク変動を抑制することが可能となっている。この点、本実施例によれば、モータ１０のトルクリップルや軸の振動の発生を回避することが可能であり、運転者のステアリング操作に対する操舵フィーリングの低下を防止することが可能である。
【００５４】
また、本実施例の構成においては、モータ１０に流れる電流を検出するための電流検出装置３０に増幅率の異なる複数のアンプ回路４０を並列に設けたので、電流の検出精度を向上させるうえで、Ａ／Ｄ変換後の出力値を電流に変換するマイコン４２の性能を上げることは不要である。従って、本実施例によれば、マイコン４２の性能を上げることなく、モータ１０に流れる電流の検出精度を向上させることが可能となっている。
【００５５】
尚、上記の実施例においては、シャント抵抗３２〜３６が特許請求の範囲に記載した「抵抗」に、アンプ回路４０−１，４０−２，・・・，４０−ｎが特許請求の範囲に記載した「複数の増幅手段」に、マイコン４２及びＡ／Ｄ変換器４４が特許請求の範囲に記載した「変換手段」に、マイコン４２がＡ／Ｄ変換器４４のディジタル出力から得た電流値Ｉ（ｉ）のすべてを用いてモータ１０に流れる電流Ｉｕ，Ｉｖ，Ｉｗを検出することが特許請求の範囲に記載した「電流検出手段」に、それぞれ相当している。
【００５６】
ところで、上記の実施例においては、電流検出装置３０が電動パワーステアリング装置に用いるモータ１０の各相に流れる電流を検出するが、本発明はこれに限定されるものではなく、他の用途のモータに適用することとしてもよいし、また、モータ以外の負荷やバッテリに流れる電流を検出するものに適用することとしてもよい。
【００５７】
また、上記の実施例においては、モータ１０に流れる電流を検出するうえで複数のアンプ回路４０の出力を使用する数が多くても２個であるが、３個以上のアンプ出力が使用されるように重み関数ｗ（ｉ）を設定することとしてもよい。
【００５８】
【発明の効果】
上述の如く、請求項１及び２記載の発明によれば、互いに増幅率の異なる複数の増幅手段を用いるので、演算側の性能を上げることなく、抵抗に流れる電流を広範囲にわたって精度よく検出することができる。
【００５９】
請求項３及び４記載の発明によれば、抵抗に流れる電流を精度よく検出することができる。
【００６０】
また、請求項５記載の発明によれば、増幅手段間および変換手段の検出誤差等に起因する検出電流の急激な変動を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例である電流検出装置を備えるシステムの構成図である。
【図２】本実施例において、抵抗に所定電流が流れた場合に該抵抗の両端に所定電圧が生ずる構成での各アンプ回路の出力電圧Ｖ（ｉ）と電流値Ｉ（ｉ）との関係をそれぞれ表した図である。
【図３】本実施例において、抵抗に流れる電流の時間変化を表した図である。
【図４】本実施例において、抵抗に流れる電流を検出すべく実行される制御ルーチンのフローチャートである。
【符号の説明】
１０　モータ
３０　電流検出装置
３２〜３６　シャント抵抗
４０　アンプ回路
４２　マイコン
４４　Ａ／Ｄ変換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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