(57)【要約】【課題】信号経路などにおける故障を検出するようにした回転角検出装置の故障検出装置及びその故障検出方法を提供すること。【解決手段】Ｘ符号反転部２２ＸとＸデータ伝送部２３Ｘとからなる第１の伝送部と、Ｙ符号反転部２２ＹとＹデータ伝送部２３Ｙとからなる第２の伝送部とを備え、回転角情報算出部２４は、第１の伝送部と第２の伝送部の出力に基づき、回転体の回転角度に関する情報を算出するものである。記憶部２６は、所定の時刻における回転角情報算出部２４の出力を記憶する。故障診断部２７は、記憶部２６に記憶される所定の時刻における回転角情報算出部２４の出力に基づく情報と、所定の時刻とは異なる時刻における回転角情報算出部２４の出力に基づく情報との比較により、回転角検出装置の故障を検知する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体の回転中心軸と直交する平面上に、前記回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子及び第２の磁電変換素子とを備え、前記第１の磁電変換素子の出力と前記第２の磁電変換素子の出力に基づいて前記回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置において、
前記第１の磁電変換素子に接続され、前記第１の磁電変換素子の出力を反転させるための符号反転部を有する第１の伝送部と、
前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部と、
前記第１の伝送部と前記第２の伝送部の出力に基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する回転角情報算出部と、
所定の時刻における前記回転角情報算出部の出力を記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶される前記所定の時刻における前記回転角情報算出部の出力に基づく情報と、前記所定の時刻とは異なる時刻における前記回転角情報算出部の出力に基づく情報との比較により、前記回転角検出装置の故障を検知する故障診断部と
を備えていることを特徴とする回転角検出装置。
【請求項２】
前記第１の伝送部が、前記符号反転部を動作させる反転動作部を備え、該反転動作部が、故障検知を行うタイミングに関する信号を受信する検知タイミング信号受信部を備え、前記反転動作部が、前記検知タイミング信号受信部の出力に基づいて前記符号反転部を動作させることを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
【請求項３】
前記符号反転部の反転動作周期の半周期が、前記磁電変換素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍であることを特徴とする請求項１又は２に記載の回転角検出装置。
【請求項４】
回転体の回転中心軸と直交する平面上に、前記回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子及び第２の磁電変換素子とを備え、前記第１の磁電変換素子の出力と前記第２の磁電変換素子の出力に基づき前記回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置において、
前記第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部と、
前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部と、
前記第１の伝送部及び第２の伝送部を相互に切り替えるためのスイッチング回路と、
前記第１の伝送部と前記第２の伝送部の出力に基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する回転角情報算出部と、
所定の時刻における前記回転角情報算出部の出力を記憶する記憶部と、
該記憶部に記憶される前記所定の時刻における前記回転角情報算出部の出力に基づく情報と、前記所定の時刻とは異なる時刻における前記回転角情報算出部の出力に基づく情報との比較により、前記回転角検出装置の故障を検知する故障診断部と
を備えていることを特徴とする回転角検出装置。
【請求項５】
前記第１及び第２の伝送部が、前記スイッチング回路を動作させるスイッチング動作部を備え、該スイッチング動作部が、故障検知を行うタイミングに関する信号を受信する検知タイミング信号受信部を備え、前記スイッチング動作部が、前記検知タイミング信号受信部の出力に基づいて前記スイッチング回路を動作させることを特徴とする請求項４に記載の回転角検出装置。
【請求項６】
前記スイッチング回路の切り替え周期の半周期が、前記磁電変換素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍であることを特徴とする請求項４又は５に記載の回転角検出装置。
【請求項７】
前記第１の伝送部が、前記第１の磁電変換素子の出力信号を変調するＸ軸変調回路と、該Ｘ軸変調回路からの信号を復調するＸ軸復調回路とを備えていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の回転角検出装置。
【請求項８】
前記回転角情報算出部は、前記第１の伝送部の出力を積分する積分器を備えていることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の回転角検出装置。
【請求項９】
前記回転角情報算出部は、前記第１の伝送部の出力をＡＤ変換するＡＤ変換器と、該ＡＤ変換器の出力を保持するレジスタとを備えていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載の回転角検出装置。
【請求項１０】
回転体の回転中心軸と直交する平面上に、前記回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子及び第２の磁電変換素子とを備え、前記第１の磁電変換素子の出力と前記第２の磁電変換素子の出力に基づいて前記回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置の故障検出方法において、
前記第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部の出力と、前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部の出力とに基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する第１のステップと、
前記第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部の符号反転部により、前記第１の磁電変換素子の出力を反転させて得られる第１の伝送部の出力と、前記第２の伝送部の出力とに基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する第２のステップと、
前記第１のステップで得られる前記回転体の回転角度に関する情報と、前記第２のステップで得られる前記回転体の回転角度に関する情報とを比較して前記回転角検出装置の故障を検知する第３のステップと
を有していることを特徴とする回転角検出装置の故障検出方法。
【請求項１１】
前記第２のステップが、反転動作部により前記符号反転部を動作させるステップと、前記反転動作部が、検知タイミング信号受信部により故障検知を行うタイミングに関する信号を受信するステップとを有し、前記反転動作部が、前記検知タイミング信号受信部の出力に基づいて前記符号反転部を動作させることを特徴とする請求項１０に記載の回転角検出装置の故障検出方法。
【請求項１２】
前記第２のステップが、前記符号反転部による前記第１の磁電変換素子の出力の反転動作周期の半周期が前記磁電変換素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍となるように反転させるステップを含むことを特徴とする請求項１０又は１１に記載の回転角検出装置の故障検出方法。
【請求項１３】
前記第１のステップ及び前記第２のステップが、Ｘ軸変調回路により前記第１の磁電変換素子の出力信号を変調するステップと、Ｘ軸復調回路により前記Ｘ軸変調回路からの信号を復調するステップとを有していることを特徴とする請求項１０乃至１２のいずれかに記載の回転角検出装置の故障検出方法。
【請求項１４】
前記第１のステップ及び前記第２のステップが、Ｘ軸積分器により前記Ｘ軸復調回路の出力を積分するステップを有していることを特徴とする請求項１０乃至１３のいずれかに記載の回転角検出装置の故障検出方法。
【請求項１５】
前記第１のステップ及び前記第２のステップが、前記復調するステップの後段に、Ｘ軸ＡＤ変換器により前記Ｘ軸復調回路の出力をＡＤ変換するステップと、Ｘデータレジスタにより前記Ｘ軸ＡＤ変換器の出力を保持するステップとを有していることを特徴とする請求項１０乃至１４のいずれかに記載の回転角検出装置の故障検出方法。
【請求項１６】
回転体の回転中心軸と直交する平面上に、前記回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子及び第２の磁電変換素子とを備え、前記第１の磁電変換素子の出力と前記第２の磁電変換素子の出力に基づき前記回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置の故障検出方法において、
前記第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部の出力と、前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部の出力とに基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する第１のステップと、
前記第１の磁電変換素子に接続された前記第１の伝送部及び前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部を、スイッチング回路により相互に切り替えて得られる第１の伝送部の出力と、前記第２の伝送部の出力とに基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する第２のステップと、
前記第１のステップで得られる前記回転体の回転角度に関する情報と、前記第２のステップで得られる前記回転体の回転角度に関する情報とを比較して前記回転角検出装置の故障を検知する第３のステップと
を有していることを特徴とする回転角検出装置の故障検出方法。
【請求項１７】
前記第２のステップが、スイッチング動作部により前記スイッチング回路を動作させるステップと、前記スイッチング動作部が、検知タイミング信号受信部により故障検知を行うタイミングに関する信号を受信するステップとを有し、前記スイッチング動作部が、前記検知タイミング信号受信部の出力に基づいて前記スイッチング回路を動作させることを特徴とする請求項１６に記載の回転角検出装置の故障検出方法。
【請求項１８】
前記第２のステップが、前記スイッチング回路の切り替え周期の半周期が前記磁電変換素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍となるように切り替えるステップを特徴とする請求項１６又は１７に記載の回転角検出装置の故障検出方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転角検出装置及びその故障検出方法に関し、より詳細には、信号経路などにおける故障を検出するようにした回転角検出装置及びその故障検出方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気検出素子（ホール素子，磁気抵抗素子など）と信号処理回路（ＬＳＩ）を一体化した高機能な磁気センサＬＳＩのさまざまな利用法が進んでいる。例えば、自動車では、ハンドルの回転角度を検出するための回転角検出装置がある。この種の回転角検出装置は、例えば、特許文献１及び特許文献２に開示されている。
【０００３】
図１は、従来の回転角検出装置を説明するための構成図で、特許文献１に記載されている回転角検出装置の構成図である。この回転角検出装置は、回転体に取り付けられた回転磁石１と、この回転磁石１の下に離れて置かれた集積回路（シリコン基板）２があり、このシリコン基板２上には、このシリコン基板２上に形成されたホール素子３と、さらにそのホール素子３上に磁気集束板４が設けられている。そして、回転磁石１から発生するシリコン基板２の平面に平行な磁場（横磁場）を、磁気集束板４とホール素子３を用いて電気信号として検出することで、回転磁石１の回転角度を算出するものである。
また、特許文献２には、回転角検出装置を構成する信号処理回路のオフセットやゲインミスマッチによる角度誤差を低減する手法が開示されている。
【０００４】
図２は、従来の他の回転角検出装置を説明するための構成図で、特許文献２に記載されている回転角検出装置の構成図である。この回転角検出装置は、Ｘ軸ホール素子１１ＸとＹ軸ホール素子１１Ｙと座標変換部１２とＸ軸増幅器１３ＸとＹ軸増幅器１３Ｙと角度算出部１４とから構成されている。
そして、Ｘ，Ｙ軸ホール素子１１Ｘ，１１Ｙは、回転する磁場を受けて電気信号へと変換出力する。座標変換部１２は、Ｘ軸ホール素子１１Ｘの出力（Ｖｈｘ）とＹ軸ホール素子１１Ｙの出力（Ｖｈｙ）を成分とした磁気信号ベクトル（Ｖｈｘ，Ｖｈｙ）を座標変換する。ここで座標変換とは、入力された磁気信号ベクトルの各成分に対し、符号や成分の置換によって、信号ベクトルの座標が変換される機能を有するものである。
【０００５】
図３（ａ），（ｂ）は、座標変換の例を示す図である。図３（ａ）は、座標変換によって信号ベクトルの座標が１８０°変換（変換Ａ）される例を示している。この変換は、入力信号の各成分の符号を反転することで実現される。変換後のベクトルは、（−Ｖｈｘ，−Ｖｈｙ）となる。また、図３（ｂ）は、座標変換によって信号ベクトルの座標成分がＸ，Ｙ軸で入れ替わる例（変換Ｂ）を示している。
【０００６】
この座標変換は、入力信号の各成分の置換を行うことで実現される。変換後のベクトルは、（Ｖｈｙ，Ｖｈｘ）となる。座標変換部１２は、図２に示した回転角検出装置の信号処理シーケンスにおいて、変換を行わない処理（φ１）と変換を行う処理（φ２）がある。
そして、座標変換部１２の出力信号ベクトルのＸ成分をＸ軸増幅器１３Ｘに出力し、Ｙ成分をＹ軸増幅器１３Ｙに出力する。各軸増幅器１３Ｘ，１３Ｙの出力は角度算出部１４に入力され、この角度算出部１４は、Ｘデータ，Ｙデータから角度算出を行う。また、角度算出部１４は、座標変換部１２によって座標変換処理していない信号ベクトルから角度θ（φ１）と、座標変換部１２によって座標変換処理した信号ベクトルから角度θ（φ２）を算出する。そして、θ（φ１）とθ（φ２）から平均値θａｖｅを算出して回転角検出装置の出力とする。
【０００７】
こうした回転角検出装置において、特に自動車分野などで安全に対する意識の高まりから、ＬＳＩを製品として出荷した後、内部で発生する故障を検出する技術の必要性が高まっている。
また、ホール素子を採用した磁気検出装置においては、ホール素子がオフセット電圧を有することから、このオフセット電圧を除去することが行われており、その一例としては、特許文献３に記載のスピニングカレント（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）法が知られている。
【０００８】
また、例えば、特許文献４には、回転角度測定方法が記載されている。この回転角度測定方法は、ほぼ直角のオフセット角で配置された２つの磁気センサからの出力により表現されるベクトルを用いて、磁気センサの磁界内に対する相対的な回転角度を求める磁気センサ信号処理集積回路を用いた回転角度測定方法であって、ベクトルを、予め記憶した所定の角度毎の正弦および余弦を用いて所定の角度ずつ回転させるステップと、この回転させるステップにおいてベクトルを基準位置まで回転させたときの回転角度の合計を検出するステップとを有するものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】米国特許第２００２／００２１１２４号明細書（Ａ１）
【特許文献２】特開２０１０−１９０８７２号公報
【特許文献３】特開２００５−２８３５０３号公報（特許第４５１４１０４号）
【特許文献４】特開２００４−１９１１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、上述した特許文献１の回転角検出装置において、ホール素子（磁気センサ）からの出力は、後段に増幅器などをおいて信号処理をされるものであるが、その信号線に、断線故障や短絡故障といった故障が経年変化などにより発生した場合、検出角度に大きな誤差を発生し、しかも、回転角検出装置の利用者にはその誤差が発生したことが判別できない状態となってしまう。上述した特許文献１には、そのような故障を検出することについては何ら開示されていない。
【００１１】
また、上述した特許文献２においては、ホール素子からの出力信号をＸ軸，Ｙ軸の座標系で表し、その信号の符号や経路を変更して座標を変換する前後で角度を算出することでＸ，Ｙ両軸のオフセットやゲインミスマッチの影響による誤差をキャンセルしているものの、各軸の信号経路に故障が発生した場合に故障を検出することについては何ら開示されていない。
【００１２】
また、上述した特許文献３には、スピニングカレント（ｓｐｉｎｎｉｎｇ  ｃｕｒｒｅｎｔ  ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ）法が開示されているだけであって、磁気センサからの出力信号の信号経路に故障が発生した場合に故障を検出することについては何ら開示されていない。
さらに、上述した特許文献４には、回転角度測定方法が記載されているものの、磁気センサからの出力信号の信号経路に故障が発生した場合に故障を検出することについては何ら開示されていない。
【００１３】
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、磁気センサからの出力信号の符号や信号経路を変更して算出された角度が、変更を行う前に算出された角度と一定の差があることに着目して、信号経路などにおける故障を検出するようにした回転角検出装置及びその故障検出方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、このような目的を達成するためになされたもので、請求項１に記載の発明は、回転体の回転中心軸と直交する平面上に、前記回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子（２１Ｘ）及び第２の磁電変換素子（２１Ｙ）とを備え、前記第１の磁電変換素子の出力と前記第２の磁電変換素子の出力に基づいて前記回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置において、前記第１の磁電変換素子に接続され、前記第１の磁電変換素子の出力を反転させるための符号反転部（２２Ｘ）を有する第１の伝送部と、前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部と、前記第１の伝送部と前記第２の伝送部の出力に基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する回転角情報算出部（２４）と、所定の時刻における前記回転角情報算出部の出力を記憶する記憶部（２６）と、該記憶部に記憶される前記所定の時刻における前記回転角情報算出部の出力に基づく情報と、前記所定の時刻とは異なる時刻における前記回転角情報算出部の出力に基づく情報との比較により、前記回転角検出装置の故障を検知する故障診断部（２７）とを備えていることを特徴とする。（図４，図５，図６，図１１，図１７，図１８；実施例１，２，３，６，７）
【００１５】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記第１の伝送部が、前記符号反転部を動作させる反転動作部（３１Ｘ）を備え、該反転動作部が、故障検知を行うタイミングに関する信号を受信する検知タイミング信号受信部（３２Ｘ）を備え、前記反転動作部が、前記検知タイミング信号受信部の出力に基づいて前記符号反転部を動作させることを特徴とする。（図５；実施例１）
また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の発明において、前記符号反転部の反転動作周期の半周期が、前記磁電変換素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍であることを特徴とする。
【００１６】
また、請求項４に記載の発明は、回転体の回転中心軸と直交する平面上に、前記回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子（２１Ｘ）及び第２の磁電変換素子（２１Ｙ）とを備え、前記第１の磁電変換素子の出力と前記第２の磁電変換素子の出力に基づき前記回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置において、前記第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部と、前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部と、前記第１の伝送部及び第２の伝送部を相互に切り替えるためのスイッチング回路（４２）と、前記第１の伝送部と前記第２の伝送部の出力に基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する回転角情報算出部（２４）と、所定の時刻における前記回転角情報算出部の出力を記憶する記憶部（２６）と、該記憶部に記憶される前記所定の時刻における前記回転角情報算出部の出力に基づく情報と、前記所定の時刻とは異なる時刻における前記回転角情報算出部の出力に基づく情報との比較により、前記回転角検出装置の故障を検知する故障診断部（２７）とを備えていることを特徴とする。（図１４，図１６；実施例４，５）
【００１７】
また、請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記第１及び第２の伝送部が、前記スイッチング回路を動作させるスイッチング動作部を備え、該スイッチング動作部が、故障検知を行うタイミングに関する信号を受信する検知タイミング信号受信部を備え、前記スイッチング動作部が、前記検知タイミング信号受信部の出力に基づいて前記スイッチング回路を動作させることを特徴とする。（実施例４）
また、請求項６に記載の発明は、請求項４又は５に記載の発明において、前記スイッチング回路（４２）の切り替え周期の半周期が、前記磁電変換素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍であることを特徴とする。（図１６；実施例５）
【００１８】
また、請求項７に記載の発明は、請求項１乃至６のいずれかに記載の発明において、前記第１の伝送部が、前記第１の磁電変換素子（２１Ｘ）の出力信号を変調するＸ軸変調回路（３４Ｘ）と、該Ｘ軸変調回路からの信号を復調するＸ軸復調回路（３６Ｘ）とを備えていることを特徴とする。（図６；実施例２）
また、請求項８に記載の発明は、請求項１乃至７のいずれかに記載の発明において、前記回転角情報算出部（２４）は、前記第１の伝送部の出力を積分する積分器（３７Ｘ）を備えていることを特徴とする。（図６；実施例２）
また、請求項９に記載の発明は、請求項１乃至８のいずれかに記載の発明において、前記回転角情報算出部（２４）は、前記第１の伝送部の出力をＡＤ変換するＡＤ変換器（３８Ｘ）と、該ＡＤ変換器の出力を保持するレジスタ（３９Ｘ）とを備えていることを特徴とする。（図１１；実施例３）
【００１９】
また、請求項１０に記載の発明は、回転体の回転中心軸と直交する平面上に、前記回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子（２１Ｘ）及び第２の磁電変換素子（２１Ｙ）とを備え、前記第１の磁電変換素子の出力と前記第２の磁電変換素子の出力に基づいて前記回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置の故障検出方法において、前記第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部の出力と、前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部の出力とに基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する第１のステップと、前記第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部の符号反転部（２２Ｘ）により、前記第１の磁電変換素子の出力を反転させて得られる第１の伝送部の出力と、前記第２の伝送部の出力とに基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する第２のステップと、前記第１のステップで得られる前記回転体の回転角度に関する情報と、前記第２のステップで得られる前記回転体の回転角度に関する情報とを比較して前記回転角検出装置の故障を検知する第３のステップとを有していることを特徴とする。（図１９；実施例１）
【００２０】
また、請求項１１に記載の発明は、請求項１０に記載の発明において、前記第２のステップが、反転動作部（３１Ｘ）により前記符号反転部を動作させるステップと、前記反転動作部が、検知タイミング信号受信部（３２Ｘ）により故障検知を行うタイミングに関する信号を受信するステップとを有し、前記反転動作部が、前記検知タイミング信号受信部の出力に基づいて前記符号反転部を動作させることを特徴とする。（実施例１）
また、請求項１２に記載の発明は、請求項１０又は１１に記載の発明において、前記第２のステップが、前記符号反転部による前記第１の磁電変換素子の出力の反転動作周期の半周期が前記磁電変換素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍となるように反転させるステップを含むことを特徴とする。
【００２１】
また、請求項１３に記載の発明は、請求項１０乃至１２のいずれかに記載の発明において、前記第１のステップ及び前記第２のステップが、Ｘ軸変調回路（３４Ｘ）により前記第１の磁電変換素子（２１Ｘ）の出力信号を変調するステップと、Ｘ軸復調回路（３６Ｘ）により前記Ｘ軸変調回路からの信号を復調するステップとを有していることを特徴とする。（実施例２）
また、請求項１４に記載の発明は、請求項１０乃至１３のいずれかに記載の発明において、前記第１のステップ及び前記第２のステップが、Ｘ軸積分器（３７Ｘ）により前記Ｘ軸復調回路の出力を積分するステップを有していることを特徴とする。（実施例２）
また、請求項１５に記載の発明は、請求項１０乃至１４のいずれかに記載の発明において、前記第１のステップ及び前記第２のステップが、前記復調するステップの後段に、Ｘ軸ＡＤ変換器（３８Ｘ）により前記Ｘ軸復調回路の出力をＡＤ変換するステップと、Ｘデータレジスタ（３９Ｘ）により前記Ｘ軸ＡＤ変換器の出力を保持するステップとを有していることを特徴とする。（実施例３）
【００２２】
また、請求項１６に記載の発明は、回転体の回転中心軸と直交する平面上に、前記回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子（２１Ｘ）及び第２の磁電変換素子（２１Ｙ）とを備え、前記第１の磁電変換素子の出力と前記第２の磁電変換素子の出力に基づき前記回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置の故障検出方法において、前記第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部の出力と、前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部の出力とに基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する第１のステップと、前記第１の磁電変換素子に接続された前記第１の伝送部及び前記第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部を、スイッチング回路（４２）により相互に切り替えて得られる第１の伝送部の出力と、前記第２の伝送部の出力とに基づき、前記回転体の回転角度に関する情報を算出する第２のステップと、前記第１のステップで得られる前記回転体の回転角度に関する情報と、前記第２のステップで得られる前記回転体の回転角度に関する情報とを比較して前記回転角検出装置の故障を検知する第３のステップとを有していることを特徴とする。（図２０；実施例４）
【００２３】
また、請求項１７に記載の発明は、請求項１６に記載の発明において、前記第２のステップが、スイッチング動作部により前記スイッチング回路を動作させるステップと、前記スイッチング動作部が、検知タイミング信号受信部により故障検知を行うタイミングに関する信号を受信するステップとを有し、前記スイッチング動作部が、前記検知タイミング信号受信部の出力に基づいて前記スイッチング回路を動作させることを特徴とする。
【００２４】
（実施例５）
また、請求項１８に記載の発明は、請求項１６又は１７に記載の発明において、前記スイッチング回路の切り替え周期の半周期が前記磁電変換素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍となるように切り替えるステップを特徴とする。（実施例５）
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、Ｘ軸ホール素子とＹ軸ホール素子の出力信号を伝送する伝送部やその後段の回転角情報算出部の故障を検出することができる。
また、回転角検出装置を利用している状態での故障検出を行うことが可能となる。特に、車載用途向けといった安全要求が厳しい用途で使用される回転角検出装置においては、非常に有益なものである。また、回転角検出装置におけるアナログ回路やデジタル回路の双方の広い範囲に亘る故障を簡単な回路の追加で実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】従来の回転角検出装置を説明するための構成図である。
【図２】従来の他の回転角検出装置を説明するための構成図である。
【図３】（ａ），（ｂ）は、座標変換の例を示す図である。
【図４】本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例１（変換Ａ）を説明するための構成ブロック図である。
【図５】図４に示した回転角検出装置の実施例１の更に具体的な構成を説明するための構成ブロック図である。
【図６】本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例２（変換Ａ）を説明するための構成ブロック図である。
【図７】（ａ）乃至（ｄ）は、ホール素子のオフセットキャンセル法としてのスピニングカレント法を説明するための図である。
【図８】変換処理φ１，φ２とＰＨ０，ＰＨ９０，ＰＨ２７０，ＰＨ１８０と、復調回路の動作タイミングの関係をタイミングチャートで示す図である。
【図９】故障診断部の閾値を利用した故障の判定を説明するための図である。
【図１０】Ｙ軸積分器の出力がＶｄｄと短絡してしまった場合に、角度θ（φ１）からθ（φ２）の角度差の変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図１１】本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例３（変換Ａ）を説明するための構成ブロック図である。
【図１２】Ｘ，Ｙデータレジスタの構成例を示す図である。
【図１３】Ｙデータレジスタの更新が停止する故障が発生した場合に、角度θ（φ１）からθ（φ２）の角度差の変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図１４】本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例４（変換Ｂ）を説明するための構成ブロック図である。
【図１５】Ｙ軸増幅器の出力がＶｄｄと短絡してしまった場合に、角度θ（φ１）からθ（φ２）の角度差の変化のシミュレーション結果を示す図である。
【図１６】本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例５（変換Ｂ）を説明するための構成ブロック図である。
【図１７】本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例６を説明するための構成ブロック図である。
【図１８】本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例７を説明するための構成ブロック図である。
【図１９】図４及び図５に示した本発明に係る回転角検出装置の故障検出方法（実施例１に対応）を説明するためのフローチャートを示す図である。
【図２０】図１４に示した本発明に係る回転角検出装置の故障検出方法（実施例４に対応）を説明するためのフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施例を図３（ａ）の場合（変換Ａ；実施例１，２，３及び実施例６）と図３（ｂ）の場合（変換Ｂ；実施例４，５及び実施例７）の場合に分けて説明する。また、回転体の回転角に関する情報とは、回転角θと、回転角θを算出するためのＸ軸成分（Ｖｈｘ）とＹ軸成分（Ｖｈｙ）とがあり、以下の実施例の説明において、故障診断部２７が、回転角情報算出部２４が出力する回転角θを用いて故障診断する場合（実施例１乃至５）と、回転角θを算出するためのＸ軸成分（Ｖｈｘ）とＹ軸成分（Ｖｈｙ）を用いて故障診断する場合（実施例６，７）に分けて説明を行う。
【実施例１】
【００２８】
図４は、本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例１（変換Ａ）を説明するための構成ブロック図で、図中符号２１ＸはＸ軸ホール素子（第１の磁電変換素子）、２１ＹはＹ軸ホール素子（第２の磁電変換素子）、２２ＸはＸ符号反転部、２２ＹはＹ符号反転部、２３ＸはＸデータ伝送部、２３ＹはＹデータ伝送部、２４は回転角情報算出部、２４ＸはＸ軸成分算出部、２４ＹはＹ軸成分算出部、２５は角度算出部、２６は記憶部、２７は故障診断部を示している。
【００２９】
本発明の実施例１における回転角検出装置は、Ｘ軸ホール素子２１ＸとＹ軸ホール素子２１Ｙと、Ｘ軸ホール素子２１Ｘに接続されたＸ符号反転部２２ＸとＸデータ伝送部２３Ｘとからなる第１の伝送部と、Ｙ軸ホール素子２１Ｙに接続されたＹ符号反転部２２ＹとＹデータ伝送部２３Ｙとからなる第２の伝送部と、これらの伝送部に接続されている回転角情報算出部２４と、この回転角情報算出部２４に接続された記憶部２６と、この記憶部２６と回転角情報算出部２４に接続された故障診断部２７とから構成されている。また、回転角情報算出部２４は、第１の伝送部の出力から、ホール素子からの出力信号に含まれるオフセット成分やノイズ成分を取り除き、回転角を算出するためのＸ軸成分（Ｖｈｘ）を算出するＸ軸成分算出部２４Ｘと、第２の伝送部の出力から、ホール素子からの出力信号に含まれるオフセット成分やノイズ成分を取り除き、回転角を算出するためのＹ軸成分（Ｖｈｙ）を算出するＹ軸成分算出部２４Ｙと、Ｘ軸成分算出部２４ＸとＹ軸成分算出部２４Ｙから回転角θを算出する角度算出部２５とから構成されている。
【００３０】
故障診断部２７は、回転角情報から故障を検知するものである。この回転角情報には、回転角θだけではなく、Ｘ軸成分（Ｖｈｘ）やＹ軸成分（Ｖｈｙ）も含んでも良い。本実施例１において故障診断部２７は、前述のように回転角情報算出部２４の角度算出部２５が出力する回転角θによって故障を検知するものとして説明する。
【００３１】
つまり、本発明の実施例１における回転角検出装置は、回転体の回転中心軸と直交する平面上に、回転軸に対して所定の角度を有して配置されたＸ軸ホール素子２１Ｘ及びＹ軸ホール素子２１Ｙとを備え、Ｘ軸ホール素子２１Ｘの出力とＹ軸ホール素子２１Ｙの出力に基づいて回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置である。
【００３２】
第１の伝送部は、Ｘ軸ホール素子２１Ｘに接続され、このＸ軸ホール素子２１Ｘの出力を反転させるためのＸ符号反転部２２Ｘを有している。また、第２の伝送部は、Ｙ軸ホール素子２１Ｙに接続されている。
回転角情報算出部２４は、第１の伝送部と第２の伝送部の出力に基づき、回転体の回転角度に関する情報を算出するものである。また、記憶部２６は、所定の時刻における回転角情報算出部２４の出力を記憶するものである。
【００３３】
また、故障診断部２７は、記憶部２６に記憶される所定の時刻における回転角情報算出部２４の出力に基づく情報と、所定の時刻とは異なる時刻における回転角情報算出部２４の出力に基づく情報との比較により、回転角検出装置の故障を検知するものである。
本発明の回転角検出装置の動作は、以下のようになる。  
すなわち、Ｘ，Ｙ軸ホール素子２１Ｘ，２１Ｙは、回転する磁場を受けて電気信号へと変換出力する。符号反転部２２Ｘ，２２Ｙは、Ｘ軸ホール素子２１Ｘの出力と、Ｙ軸ホール素子２１Ｙの出力を成分とした磁気信号ベクトルを上述したように符号反転することができる。符号反転部２２Ｘ，２２Ｙは、上述したように、信号処理シーケンスにおいて、符号反転を行わない処理（φ１）と符号反転を行う処理（φ２）とがある。
【００３４】
符号反転部２２Ｘ，２２Ｙの出力信号ベクトルのＸ成分をＸデータ伝送部２３Ｘに出力し、Ｙ成分をＹデータ伝送部２３Ｙに出力する。ここでデータ伝送部とは、増幅器，ＡＤ変換器など、磁場を受けてホール素子が検出した信号を、後段の回転角度情報算出部２４へと伝送する信号経路である。そして、Ｘ，Ｙデータ伝送部２３Ｘ，２３Ｙは、それぞれ、Ｘ軸成分算出部２４ＸとＹ軸成分算出部２４Ｙに信号を伝送する。Ｘ軸成分算出部２４ＸとＹ軸成分算出部２４Ｙは、Ｘ，Ｙデータ伝送部２３Ｘ，２３Ｙの出力信号からオフセット成分やノイズ成分を取り除き、Ｘ軸成分（Ｘデータ）、Ｙ軸成分（Ｙデータ）を算出し、角度算出部２５へと出力する。この角度算出部２５は、Ｘデータ及びＹデータから角度算出を行う。このとき角度算出部２５は、符号反転部２２Ｘ，２２Ｙによって符号反転されていない場合（φ１）と、符号反転された場合（φ２）の角度（それぞれθ（φ１）とθ（φ２））を算出する。算出されたθ（φ１）は記憶部２６へと出力される。
【００３５】
故障診断部２７では、記憶部２６に保持されたθ（φ１）と角度算出部２５から出力されたθ（φ２）に一定の角度差があることから後述の方法により故障診断を行う。この時、第１の伝送部と第２の伝送部と、回転角情報算出部のいずれかに故障が発生していた場合に故障と判定される。
つまり、ホール素子からの検出信号の符号を符号反転部により反転と、非反転のそれぞれで角度算出を行い、その角度差が１８０°であるか否かを確認することで、回転角検出装置の故障を判定するものである。
【００３６】
例えば、Ｘデータ伝送部２３Ｘが故障により一定値しか出力しなくなった場合、Ｘ軸成分算出部２４Ｘは常にＸデータを一定と算出するため、θ（φ１）とθ（φ２）の角度差が１８０°にならない。これにより故障を判定可能である。
なお、実施例１では、故障診断部２７が、記憶部２６に保持されたθ（φ１）と角度算出部２５から出力されたθ（φ２）から故障診断を行っているが、記憶部２６に保持する角度は、θ（φ１）とθ（φ２）のどちらか一方のみでもよい。その場合、故障診断部２７では、記憶部２６に保持されたθ（φ１）とθ（φ２）のどちらか一方と、回転角情報算出部２４からの出力のうち、記憶部２６に保持されていないθ（φ１）とθ（φ２）のどちらか一方を利用して故障診断を行う。
【００３７】
また、θ（φ１）とθ（φ２）の両方を記憶部２６に出力してよく、故障診断部２７は、記憶部２６に保持されたθ（φ１）とθ（φ２）を用いて故障診断を行ってもよい。
図５は、図４に示した回転角検出装置の実施例１の更に具体的な構成を説明するための構成ブロック図で、図中符号３１Ｘ，３１Ｙは反転動作部、３２Ｘ，３２Ｙは検知タイミング信号受信部、３３Ｘ，３３Ｙは検知タイミング信号発生部を示している。なお、図４と同じ機能を有する構成要素は同一の符号を付してある。
【００３８】
第１及び第２の伝送部は、符号反転部２２Ｘ，２２Ｙを動作させる反転動作部３１Ｘ，３１Ｙを備え、この反転動作部３１Ｘ，３１Ｙは、検知タイミング信号発生部３３Ｘ，３３Ｙからの故障検知を行うタイミングに関する信号を受信する検知タイミング信号受信部３２Ｘ，３２Ｙを備え、反転動作部３１Ｘ，３１Ｙは、検知タイミング信号受信部の出力に基づいて符号反転部２２Ｘ，２２Ｙを動作させる。
【００３９】
図１９は、図４及び図５に示した本発明に係る回転角検出装置の故障検出方法（実施例１に対応）を説明するためのフローチャートを示す図である。
まず、φ１において符号反転部２２Ｘ，２２Ｙによって符号反転されない状態で、Ｘ，Ｙ軸ホール素子２１Ｘ，２１Ｙの出力から角度θ（φ１）を算出する。次に、φ２において符号反転部２２Ｘ，２２Ｙによって符号反転される状態で、Ｘ，Ｙ軸ホール素子２１Ｘ，２１Ｙの出力から角度θ（φ２）を算出する。次に、角度θ（φ１）とθ（φ２）に一定の角度差があることから故障診断を行う。そして、故障診断結果を出力する。
【００４０】
つまり、本実施例１の回転角検出装置の故障検出方法は、回転体の回転中心軸と直交する平面上に、回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子２１Ｘ及び第２の磁電変換素子２１Ｙとを備え、第１の磁電変換素子の出力と第２の磁電変換素子の出力に基づいて回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置の故障検出方法である。
【００４１】
まず、第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部の出力と、第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部の出力とに基づき、回転体の回転角度に関する情報を算出する（ステップＳ１）。次に、第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部の符号反転部２２Ｘにより、第１の磁電変換素子の出力を反転させて得られる第１の伝送部の出力と、第２の伝送部の出力とに基づき、回転体の回転角度に関する情報を算出する（ステップＳ２）。次に、ステップＳ１で得られる回転体の回転角度に関する情報と、ステップＳ２で得られる回転体の回転角度に関する情報とを比較して回転角検出装置の故障を検知する（ステップＳ３）。
【実施例２】
【００４２】
図６は、本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例２（変換Ａ）を説明するための構成ブロック図である。図中符号３４ＸはＸ軸変調回路、３４ＹはＹ軸変調回路、３５ＸはＸ軸増幅器、３５ＹはＹ軸増幅器、３６ＸはＸ軸復調回路、３６ＹはＹ軸復調回路、３７ＸはＸ軸積分器、３７ＹはＹ軸積分器を示している。なお、Ｘ軸積分器３７Ｘは、図５におけるＸ軸成分算出部２４Ｘに相当し、Ｙ軸積分器３７Ｙは、図５におけるＹ軸成分算出部２４Ｙに相当している。したがって、回転角情報算出部２４は、Ｘ軸積分器３７ＸとＹ軸積分器３７Ｙと角度算出部２５とから構成されている。また、図４と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００４３】
第１の伝送部は、Ｘ軸ホール素子２１Ｘの出力信号を変調するＸ軸変調回路３４Ｘと、このＸ軸変調回路３４Ｘからの信号を増幅した出力を復調するＸ軸復調回路３６Ｘとを備えている。
また、第２の伝送部は、Ｙ軸ホール素子２１Ｙの出力信号を変調するＸ軸変調回路３４Ｙと、このＸ軸変調回路３４Ｙからの信号を増幅した出力を復調するＸ軸復調回路３６Ｙとを備えている。
【００４４】
Ｘ軸，Ｙ軸変調回路３４Ｘ，３４Ｙは、ホール素子のオフセットキャンセル法としてよく知られるスピニングカレント法を利用したものである。このスピニングカレント法については、上述した特許文献３に詳しく記載されている。
【００４５】
図７（ａ）乃至（ｄ）は、ホール素子のオフセットキャンセル法としてのスピニングカレント法を説明するために図である。
図７（ａ）乃至（ｄ）には、４つの端子（Ｔ１〜Ｔ４）を持つホール素子がそれぞれ描かれている。図７（ａ）は、Ｔ１からＴ３に向けて電流が流れ、Ｔ４とＴ２間の電位差を信号とする場合である（ＰＨ０）。図７（ｂ）は、Ｔ２からＴ４に向けて電流が流れ、Ｔ１とＴ３間の電位差を信号とする場合である（ＰＨ９０）。図７（ｃ）は、Ｔ４からＴ２に向けて電流が流れ、Ｔ１とＴ３間の電位差を信号とする場合である（ＰＨ２７０）。図７（ｄ）は、Ｔ３からＴ１に向けて電流が流れ、Ｔ４とＴ２間の電位差を信号とする場合である（ＰＨ１８０）。スピニングカレント法は、これら４つの状態をホール素子の端子に接続されたスイッチを適宜切り替えることによって実現する手法である。
【００４６】
この時、図７（ａ）乃至（ｄ）のそれぞれに対応するＸ軸ホール素子２１Ｘの出力信号は、次のようにあらわされる。
Ｖｏｕｔ＿Ｘ（ＰＨ０）＝Ｖｈｘ＋Ｖｏｆｆ  ・・・（１）
Ｖｏｕｔ＿Ｘ（ＰＨ９０）＝Ｖｈｘ−Ｖｏｆｆ  ・・・（２）
Ｖｏｕｔ＿Ｘ（ＰＨ２７０）＝−Ｖｈｘ−Ｖｏｆｆ  ・・・（３）
Ｖｏｕｔ＿Ｘ（ＰＨ１８０）＝−Ｖｈｘ＋Ｖｏｆｆ  ・・・（４）
ここで、Ｖｈｘは、Ｘ軸ホール素子２１Ｘが磁場を受けて出力する信号で、ホール出力信号又はホール起電力信号と呼ばれる。また、Ｖｏｆｆは、磁場のない時にホール素子が出力するオフセット成分である。
【００４７】
これらの信号がＸ軸変調回路３４ＸによってＰＨ０，ＰＨ９０，ＰＨ２７０，ＰＨ１８０の順に駆動され、Ｖｏｕｔ＿Ｘ（ＰＨ０）から順にＶｏｕｔ＿Ｘ（ＰＨ１８０）が出力される。そして、Ｘ軸増幅器３５Ｘによって増幅され、Ｘ軸復調回路３６Ｘに入力される。Ｘ軸復調回路３６Ｘにおいては、後２つのＶｏｕｔ＿Ｘ（ＰＨ２７０）とＶｏｕｔ＿Ｘ（ＰＨ１８０）が増幅された信号が反転される。したがって、Ｘ軸増幅器３５ＸのゲインをＧｘとするとＸ軸復調回路３６Ｘの出力は、以下のようになる。
【００４８】
Ｖｏｕｔ＿Ｘ’（ＰＨ０）＝Ｇｘ（Ｖｈｘ＋Ｖｏｆｆ）  ・・・（５）
Ｖｏｕｔ＿Ｘ’（ＰＨ９０）＝Ｇｘ（Ｖｈｘ−Ｖｏｆｆ）  ・・・（６）
Ｖｏｕｔ＿Ｘ’（ＰＨ２７０）＝Ｇｘ（Ｖｈｘ＋Ｖｏｆｆ）  ・・・（７）
Ｖｏｕｔ＿Ｘ’（ＰＨ１８０）＝Ｇｘ（Ｖｈｘ−Ｖｏｆｆ）  ・・・（８）
【００４９】
そして、Ｘ軸復調回路３６Ｘの出力は、Ｘ軸積分器３７Ｘに入力され、このＸ軸積分器３７Ｘで式（５）乃至式（８）が積分される。したがって、Ｘ軸積分器３７Ｘの出力は、
Ｖｉｎｔ＿Ｘ＝４・Ｇｘ・Ｖｈｘ  ・・・（９）
となり、ホール素子のオフセットＶｏｆｆはキャンセルされる。
【００５０】
一方、Ｘ軸変調回路３４Ｘの動作の順をＰＨ１８０，ＰＨ２７０，ＰＨ９０，ＰＨ０の順で行うと、その場合のＸ軸復調回路３６Ｘの出力は、順に以下のようになる。
Ｖｏｕｔ＿Ｘ’（ＰＨ１８０）＝−Ｇｘ（Ｖｈｘ−Ｖｏｆｆ）  ・・・（１０）
Ｖｏｕｔ＿Ｘ’（ＰＨ２７０）＝−Ｇｘ（Ｖｈｘ＋Ｖｏｆｆ）  ・・・（１１）
Ｖｏｕｔ＿Ｘ’（ＰＨ９０）＝−Ｇｘ（Ｖｈｘ−Ｖｏｆｆ）  ・・・（１２）
Ｖｏｕｔ＿Ｘ’（ＰＨ０）＝−Ｇｘ（Ｖｈｘ＋Ｖｏｆｆ）  ・・・（１３）
【００５１】
そして、Ｘ軸復調回路３６Ｘの出力は、Ｘ軸積分器３７Ｘに入力され、このＸ軸積分器３７Ｘで式（１０）乃至式（１３）が積分される。したがって、Ｘ軸積分器３７Ｘの出力は、
Ｖｉｎｔ＿Ｘ＝−４・Ｇｘ・Ｖｈｘ  ・・・（１４）
となり、先の場合と符号が反転する。つまり、本実施例においては、Ｘ軸変調回路３４ＸとＸ軸復調回路３６Ｘが符号反転部に該当し、第１の伝送部は符号を反転する符号反転部を有する。同様に、Ｙ軸変調回路３４ＹとＹ軸復調回路３６Ｙが符号反転部に該当し、第２の伝送部も同様に符号を反転する符号反転部を有する。
【００５２】
本発明において、ＰＨ０，ＰＨ９０，ＰＨ２７０，ＰＨ１８０の順でホール素子を駆動した場合の変換処理をφ１（符号反転を行わない場合）とし、ＰＨ１８０，ＰＨ２７０，ＰＨ９０，ＰＨ０の順でホール素子を駆動した場合の変換処理をφ２（符号反転を行う場合）とする。
図８は、変換処理φ１，φ２とＰＨ０，ＰＨ９０，ＰＨ２７０，ＰＨ１８０と、復調回路の動作タイミングの関係をタイミングチャートで示す図である。
【００５３】
図８において、横軸を時間とし、変換処理φ１とφ２が繰り返すように描かれている。また、φ１において、スピニングカレント法によるＰＨ０，ＰＨ９０，ＰＨ２７０，ＰＨ１８０の駆動時間がφ１の時間と一致し、復調回路の動作タイミングはＰＨ２７０，ＰＨ１８０の駆動時間に一致している。また、φ２において、ＰＨ１８０，ＰＨ２７０，ＰＨ９０，ＰＨ０の駆動時間がφ２の時間と一致している。復調回路の動作タイミングはＰＨ９０，ＰＨ０の駆動時間に一致している。また図８においては、φ１の最後、φ２の最後にそれぞれ角度θ(φ１)と角度θ（φ２）を算出するタイミングを描いている。
【００５４】
以上のような動作により、φ１におけるＸ軸，Ｙ軸積分器３７Ｘ，３７Ｙの出力は、それぞれ
Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ１）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｘ  ・・・（１５）
Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ１）＝４・Ｇｙ・Ｖｈｙ  ・・・（１６）
となり、φ２におけるＸ，Ｙ軸積分器３７Ｘ，３７Ｙの出力は、それぞれ
Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ２）＝−４・Ｇｘ・Ｖｈｘ  ・・・（１７）
Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ２）＝−４・Ｇｙ・Ｖｈｙ  ・・・（１８）
となる。ここで、ＧｙはＹ軸増幅器のゲイン、ＶｈｙはＹ軸ホール素子２１Ｙのホール起電力信号である。
【００５５】
すなわち、φ１とφ２で符号が反転されることで、座標系が１８０°変換されたことに対応する（図３（ａ））。これらの出力が角度算出部２５へと出力される。
角度算出部２５による角度の算出は、例えば、上した特許文献４に記載の方法を利用する。この時、φ１において算出される角度は、以下で表される。
θ（φ１）＝Ａｔａｎ（Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ１）／Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ１））  ・・・（１９）
ここで、Ａｔａｎ（ＶＹ/ＶＸ）とは、ＸとＹを２次元平面での座標と考えた時に、原点と(ＶＸ, ＶＹ)とを結んだ線の原点周りの角度を０°〜３６０°の範囲で返す関数であるとする。
【００５６】
同様にφ２において算出される角度は、以下で表される。
θ（φ２）＝Ａｔａｎ（Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ２）／Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ２））  ・・・（２０）
ここで、φ２において算出される角度は、以下のように変換できる。
θ（φ２）＝Ａｔａｎ（−ＧｙＶｈｙ／−ＧｘＶｈｘ）＝１８０°＋Ａｔａｎ（４ＧｙＶｈｙ／４ＧｘＶｈｘ）＝１８０°＋θ（φ１）  ・・・（２１）
すなわち、φ２において算出される角度は、φ１において算出される角度に１８０°を加算したものとなる。  尚、θ（φ２）が０°＋θ（φ１）か、１８０°＋θ（φ１）か、については、ＶｉｎｔＸやＶｉｔＹの符号で判定することが可能である。θ（φ１）とθ（φ２）は、記憶部２６に記憶される。
【００５７】
角度算出部２５は、このようにφ１とφ２で１８０°異なる角度を算出するので、例えば
θａｖｅ＝（θ（φ１）＋θ（φ２）−１８０°）／２  ・・・（２２）
として、回転角検出装置の角度出力とする。
ここで、Ｙ軸積分器３７Ｙの出力が正常でなく、例えば、経年変化により電源電圧Ｖｄｄと短絡した故障が発生したとする。すると、式（１５）乃至式（１８）は、以下のようになる。
【００５８】
Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ１）＝ＧｘＶｈｘ  ・・・（２３）
Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ１）＝Ｖｄｄ  ・・・（２４）
Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ２）＝−ＧｘＶｈｘ  ・・・（２５）
Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ２）＝Ｖｄｄ  ・・・（２６）
このように、φ１においてもφ２においてもＶｉｎｔ＿Ｙの符号は変化しないため、先にあげたφ２で算出した角度θ（φ２）は、φ１で算出した角度θ（φ１）に１８０°加算したものではなくなる。すなわち、
θ（φ２）≠１８０°＋θ（φ１）  ・・・（２７）
である。
故障診断部２７は、一定の閾値θｔｈ＞０°を利用して
｜θ（φ２）−θ（φ１）｜＜１８０°＋θｔｈ  ・・・（２８）
｜θ（φ２）−θ（φ１）｜＞１８０°−θｔｈ  ・・・（２９）
かどうかを診断する。ここで、｜｜は絶対値を表す演算子である。なお、閾値θｔｈは、回転角検出装置のサンプリング周期と、検出対象の回転磁場の回転速度に応じて適切に調節する。Ｙ軸積分器３７Ｙの出力がＶｄｄに固定してしまった場合には、上述した関係を満足しなくなるので、故障診断部２７は、回転角検出装置の故障を判定できる。
【００５９】
図９は、故障診断部の閾値を利用した故障の判定を説明するための図で、上記式（２８）及び式（２９）の関係が成立しないことを説明するための図である。
図９の左側は、符号反転前に角度算出部２５へ入力される信号ベクトルの様子を表す図である。通常の信号強度において信号ベクトルが回転することでなす円が原点を中心として実線で描かれている。この図においては、故障によってＹ成分がＶｄｄとなってしまったため、信号ベクトルはその円の外側に伸びている。この信号ベクトルがＸ軸となす角度はθ（φ１）である。
【００６０】
図９の右側は、符号反転後の信号ベクトルの様子を表す図である。符号反転後は、Ｙ成分がＶｄｄに固定であるが、Ｘ成分の符号が変わっているため、ベクトル（実線で示されている）がＸ軸となす角θ（φ２）は１８０°−θ（φ１）となっており、故障していない場合の角度θ（φ２）＝１８０°＋θ（φ１）（図においてベクトルが点線で示されている）と大きく異なっていることがわかる。
【００６１】
図１０は、Ｙ軸積分器の出力がＶｄｄと短絡してしまった場合に、角度θ（φ１）からθ（φ２）の角度差の変化のシミュレーション結果を示す図である。Ｖｄｄは信号振幅に対して、１．７倍としてあり、グラフの横軸を磁場の角度、縦軸を角度差としている。グラフからわかるように、このシミュレーション結果では、角度差は±６０°の範囲で変化しており、故障がない場合角度差は１８０°（又は−１８０°）と大きく異なっていることがわかる。
【００６２】
以上のように、φ１とφ２の符号反転前後における角度差が１８０°であるということを利用して、伝送部やその後段の回転角情報算出部に故障があることが診断された。
【実施例３】
【００６３】
図１１は、本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例３（変換Ａ）を説明するための構成ブロック図で、図中符号３８ＸはＸ軸ＡＤ変換器、３８ＹはＹ軸ＡＤ変換器、３９ＸはＸデータレジスタ、３９ＹはＹデータレジスタを示している。なお、Ｘ軸ＡＤ変換器３８ＸとＸデータレジスタ３９Ｘは、図５におけるＸ軸成分算出部２４Ｘに相当し、Ｙ軸ＡＤ変換器３８ＹとＹデータレジスタ３９Ｙは、図５におけるＹ軸成分算出部２４Ｙに相当している。したがって、回転角情報算出部２４は、Ｘ軸ＡＤ変換器３８ＸとＸデータレジスタ３９ＸとＹ軸ＡＤ変換器３８ＹとＹデータレジスタ３９Ｙと角度算出部２５とから構成されている。また、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００６４】
Ｘ軸復調回路３６Ｘの後段に、このＸ軸復調回路３６Ｘの出力をＡＤ変換するＸ軸ＡＤ変換器３８Ｘと、このＸ軸ＡＤ変換器３８Ｘの出力を保持するＸデータレジスタ３９Ｘとを備えている。また、Ｙ軸復調回路３６Ｙの後段に、このＹ軸復調回路３６Ｙの出力をＡＤ変換するＹ軸ＡＤ変換器３８Ｙと、このＹ軸ＡＤ変換器３８Ｙの出力を保持するＸデータレジスタ３９Ｙとを備えている。Ｘ軸，Ｙ軸ホール素子２１Ｘ，２１ＹからＸ軸，Ｙ軸復調回路３６Ｘ，３６Ｙまでの動作は、図６の説明と同様であるので省略する。
【００６５】
Ｘ軸，Ｙ軸ＡＤ変換器３８Ｘ，３８Ｙは、例えば、ΔΣ型ＡＤ変換器とデシメーションフィルタで構成してもよい。
φ１におけるＸ軸，Ｙ軸ＡＤ変換器３８Ｘ，３８Ｙの出力は、それぞれ
Ｖａｄ＿Ｘ（φ１）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｘ  ・・・（３０）
Ｖａｄ＿Ｙ（φ１）＝４・Ｇｙ・Ｖｈｙ  ・・・（３１）
と表され、φ２におけるＸ軸，Ｙ軸ＡＤ変換器３８Ｘ，３８Ｙの出力は、それぞれ
Ｖａｄ＿Ｘ（φ２）＝−４・Ｇｘ・Ｖｈｘ  ・・・（３２）
Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）＝−４・Ｇｙ・Ｖｈｙ  ・・・（３３）
と表されるものとする。これらが、Ｘ，Ｙデータレジスタ３９Ｘ，３９Ｙへそれぞれ出力される。本実施例においては、Ｘ軸変調回路３４ＸとＸ軸復調回路３６Ｘが符号反転部に該当し、第１の伝送部は符号を反転する符号反転部を有する。同様に、Ｙ軸変調回路３４ＹとＹ軸復調回路３６Ｙが符号反転部に該当し、第２の伝送部も同様に符号を反転する符号反転部を有する。
【００６６】
Ｘ，Ｙデータレジスタ３９Ｘ，３９Ｙは、φ１においては
Ｖｒｅｇ＿Ｘ（φ１）＝Ｖａｄ＿Ｘ（φ１）  ・・・（３４）
Ｖｒｅｇ＿Ｙ（φ１）＝Ｖａｄ＿Ｙ（φ１）  ・・・（３５）
を保持し、φ２において
Ｖｒｅｇ＿Ｘ（φ２）＝Ｖａｄ＿Ｘ（φ２）  ・・・（３６）
Ｖｒｅｇ＿Ｙ（φ２）＝Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）  ・・・（３７）
を保持する。
【００６７】
図１２は、Ｘ，Ｙデータレジスタの構成例を示す図である。図１２においては、簡便のため１ビットレジスタのみを表記している。レジスタは、デジタル回路のマスタークロック（ＭＣＬＫ）で動作し、レジスタの前段のマルチプレクサに入力される更新フラグがＨとなることによってＡＤ変換されたデータをレジスタに保持する。更新フラグがＬの場合は、前回の更新フラグの値を保持することになる。
【００６８】
Ｘ，Ｙデータレジスタ３９Ｘ，３９Ｙは、角度算出部２５へと接続されている。この角度算出部２５は、例えば、ＣＯＲＤＩＣによる演算を利用したものある。
先の例と同様に、φ１において出力される角度は、
θ（φ２）＝Ａｔａｎ（Ｖｒｅｇ＿Ｙ（φ１）／Ｖｒｅｇ＿Ｘ（φ１））  ・・・（３８）
と表され、φ２において出力される角度は、
θ（φ２）＝Ａｔａｎ（Ｖｒｅｇ＿Ｙ（φ２）／Ｖｒｅｇ＿Ｘ（φ２））  ・・・（３９）
と表される。そして、φ２において算出される角度は、φ１において算出される角度に１８０°を加算したものとなる。
【００６９】
ここで、経年変化により、図１２に示したＸ，Ｙデータレジスタ３９Ｘ，３９Ｙのデータ更新フラグがＬ出力（Ｖｓｓに短絡）に固定となってしまったり、Ｘ，Ｙデータレジスタ３９Ｘ，３９Ｙの出力がＬ又はＨに固定となってしまったりする故障が起きた場合、角度算出部２５に入力されるデータは正しく更新されないことになる。
Ｙデータレジスタ３９Ｙにおける更新フラグがＬ出力となってしまった場合、ＹデータがＶｆａｕｌｔという値に固定してしまうと、φ１及びφ２における角度算出部２５への入力データは、それぞれ以下のようになる。
【００７０】
Ｖｒｅｇ＿Ｘ（φ１）＝ＧｘＶｈｘ  ・・・（４０）
Ｖｒｅｇ＿Ｙ（φ１）＝Ｖｆａｕｌｔ  ・・・（４１）
Ｖｒｅｇ＿Ｘ（φ２）＝−ＧｘＶｈｘ  ・・・（４２）
Ｖｒｅｇ＿Ｙ（φ２）＝Ｖｆａｕｌｔ  ・・・（４３）
となる。
【００７１】
このように、φ１においてもφ２においてもＶｉｎｔ＿Ｙの符号は変化しないため、先にあげたφ２で算出した角度θ（φ２）は、φ１で算出した角度θ（φ１）に１８０°加算したものではなくなる。すなわち、
θ（φ２）≠１８０°＋θ（φ１）  ・・・（４４）
である。
【００７２】
故障診断部２７は、先の実施例２と同様に一定の閾値θｔｈ＞０°を利用して、式（２８）及び式（２９）の関係を満たすか診断し、関係が満たされていない場合には、故障と判定して出力する。
図１３は、Ｙデータレジスタの更新が停止する故障が発生した場合に、角度θ（φ１）からθ（φ２）の角度差の変化のシミュレーション結果を示す図である。Ｙデータレジスタ３９Ｙは、信号振幅の１／２の大きさと仮定している。グラフの横軸を磁場の角度、縦軸を角度差としている。グラフからわかるように、このシミュレーション結果では、角度差は±１２７°の範囲で変化しており、故障がない場合角度差は１８０°（又は−１８０°）と大きく異なっていることがわかる。
【００７３】
以上のように、φ１とφ２の符号反転前後における角度差が１８０°であるということを利用して、伝送部やその後段の回転角情報算出部に故障があることが診断された。
なお、実施例１，２，３において、ホール素子のスピニングカレント法による駆動周期は、図８に示したタイミングチャートのように、ＰＨ０，ＰＨ９０，ＰＨ２７０，ＰＨ１８０の順に駆動する周期が１周期であり、その逆順ＰＨ１８０，ＰＨ２７０，ＰＨ９０，ＰＨ０の順に駆動する周期も1周期である。そして、磁気センサの出力信号の符号を反転しない（φ１）時間と、符号を反転した（φ２）時間を合わせたものを符号反転周期とすると、この符号反転周期の半周期に相当するφ１である時間、又はφ２である時間は、ホール素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍であることが望ましい。このように構成することで、スピニングカレント法によるオフセットキャンセルと同時に本発明の回転角検出装置の故障検出を行うシーケンスを容易に設計できる。
【実施例４】
【００７４】
図１４は、本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例４（変換Ｂ）を説明するための構成ブロック図で、図中符号４１Ｘ，４１Ｙは第１のチョッパ回路、４２は第１のＸＹ切替回路、４３Ｘ，４３Ｙは第２のチョッパ回路を示している。なお、Ｘ軸積分器３７Ｘは、図５におけるＸ軸成分算出部２４Ｘに相当し、Ｙ軸積分器３７Ｙは、図５におけるＹ軸成分算出部２４Ｙに相当している。したがって、回転角情報算出部２４は、Ｘ軸積分器３７ＸとＹ軸積分器３７Ｙと角度算出部２５とから構成されている。また、図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００７５】
本発明の実施例４における回転角検出装置は、回転体の回転中心軸と直交する平面上に、回転軸に対して所定の角度を有して配置されたＸ軸ホール素子２１Ｘ及びＹ軸ホール素子２１Ｙとを備え、Ｘ軸ホール素子２１Ｘの出力とＹ軸ホール素子２１Ｙの出力に基づき回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置である。
第１の伝送部は、Ｘ軸ホール素子２１Ｘに接続され、第２の伝送部は、Ｙ軸ホール素子２１Ｙに接続されている。また、第１のスイッチング回路４２は、第１の伝送部及び第２の伝送部を相互に切り替えるためのものである。
【００７６】
また、回転角情報算出部２４は、第１の伝送部と第２の伝送部の出力に基づき、回転体の回転角度に関する情報を算出するものである。また、記憶部２６は、所定の時刻における回転角情報算出部２４の出力を記憶するものである。
また、故障診断部２７は、記憶部２６に記憶される所定の時刻における回転角情報算出部２４の出力に基づく情報と、所定の時刻とは異なる時刻における回転角情報算出部２４の出力に基づく情報との比較により、回転角検出装置の故障を検知するものである。
【００７７】
つまり、図１４において、回転角検出装置は、Ｘ軸ホール素子２１Ｘと、Ｙ軸ホール素子２１Ｙと、Ｘ軸のホール素子２１Ｘの出力信号を変調するＸ軸チョッパ回路４１Ｘと、Ｙ軸ホール素子２１Ｙの出力信号を変調するＹ軸チョッパ回路４１Ｙとを備えている。
また、Ｘ軸チョッパ回路４１Ｘからの信号を、φ１においてＸ信号としてＸ軸増幅器３５Ｘに接続し、φ２においてＹ信号としてＹ軸増幅器３５Ｙに接続するとともに、Ｙ軸チョッパ回路４１Ｙからの信号を、φ１においてＹ信号としてＸ軸増幅器３５Ｘに接続し、φ２においてＸ信号としてＹ軸増幅器３５Ｙに接続する第１のＸＹ切替回路４２を備えている。
【００７８】
また、第１のＸＹ切替回路４２からのＸ信号を増幅するＸ軸増幅器３５Ｘと、第１のＸＹ切替回路４２からのＹ信号を増幅するＹ軸増幅器３５Ｙと、Ｘ軸増幅器３５Ｘの出力を復調するＸ軸チョッパ回路４３Ｘと、Ｙ軸増幅器３５Ｙの出力を復調するＹ軸チョッパ回路４３Ｙと、Ｘ軸チョッパ回路４３Ｘの出力を積分するＸ軸積分器３７Ｘ、Ｙ軸チョッパ回路４３Ｙの出力を積分するＹ軸積分器３７Ｙと、Ｘ軸積分器３７ＸとＹ軸積分器３７Ｙの出力から角度を算出する角度算出部２５と、この角度算出部２５の算出した角度から故障を診断する故障診断部２７を備えている。
【００７９】
図１４の回転角検出装置は、第１のＸＹ切替回路４２をＸ，Ｙ軸チョッパ回路４１Ｘ，４１ＹとＸ，Ｙ軸増幅器３５Ｘ，３５Ｙとの間に備えたことが図１１の回転角検出装置と異なる。
Ｘ軸，Ｙ軸チョッパ回路４１Ｘ，４１Ｙは、図６に示した回転角検出装置と同様にホール素子に対して図７で説明したスピニングカレント法を利用する。本実施例４においては、φ１においてもφ２においてもその駆動方法は、ＰＨ０，ＰＨ９０，ＰＨ２７０，ＰＨ１８０の順で駆動するものとする。また、Ｘ軸，Ｙ軸増幅器３５Ｘ,３５Ｙ及びＸ軸，Ｙ軸チョッパ回路４３Ｘ,４３Ｙの動作は、図６に示した回転角検出装置と同様であるとする。
【００８０】
そして、Ｘ軸，Ｙ軸チョッパ回路４１Ｘ，４１Ｙの出力は、ＸＹ切替回路４２によってＸ信号がＸ軸増幅器３５Ｘに入力され、Ｙ信号がＹ軸増幅器３５Ｙに入力されるので、増幅器３５Ｘ，３５Ｙ及びチョッパ回路４３Ｘ，４３Ｙを経たＸ軸，Ｙ軸積分器３７Ｘ，３７Ｙの出力は、φ１において
Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ１）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｘ  ・・・（４５）
Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ１）＝４・Ｇｙ・Ｖｈｙ  ・・・（４６）
となる、φ２において
Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ２）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｙ  ・・・（４７）
Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ２）＝４・Ｇｙ・Ｖｈｘ  ・・・（４８）
となる。
【００８１】
この時、角度算出部２５において算出される角度は、以下で表される。
θ（φ１）＝Ａｔａｎ（Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ１）／Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ１））  ・・・（４９）
同様にφ２において算出される角度は、以下のように演算される。
θ（φ２）＝Ａｔａｎ（−Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ２）／Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ２））  ・・・（５０）
ここで、Ｇｘ＝Ｇｙとすると、φ２において算出される角度は、以下のように変換できる。
θ（φ２）＝Ａｔａｎ（−ＧｙＶｈｘ／ＧｘＶｈｙ）＝９０°＋Ａｔａｎ（ＧｙＶｈｙ／ＧｘＶｈｘ）＝９０°＋θ（φ１）  ・・・（５１）
すなわち、φ２において算出される角度は、φ１において算出される角度から９０°加算されたものとなる。
角度算出部２５は、このようにφ１とφ２で９０°異なる角度を算出するので、上述した特許文献２にあるように、
θａｖｅ＝（θ（φ１）＋θ（φ２）−９０°）／２  ・・・（５２）
として、回転角検出装置の角度出力とする。
【００８２】
ここで、Ｙ軸増幅器３５Ｙの出力が正常でなく、例えば、経年変化によりＶｄｄと短絡した故障が発生したとする。すると、Ｙ軸チョッパ回路４３Ｙの出力は
Ｖｏｕｔ＿Ｙ’（ＰＨ０）＝Ｖｄｄ  ・・・（５３）
Ｖｏｕｔ＿Ｙ’（ＰＨ９０）＝Ｖｄｄ  ・・・（５４）
Ｖｏｕｔ＿Ｙ’（ＰＨ２７０）＝−Ｖｄｄ  ・・・（５５）
Ｖｏｕｔ＿Ｙ’（ＰＨ１８０）＝−Ｖｄｄ  ・・・（５６）
となり、そのため、Ｘ軸，Ｙ軸積分器３７Ｘ，３７Ｙの出力は、以下のようになる。
【００８３】
Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ１）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｘ  ・・・（５７）
Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ１）＝０  ・・・（５８）
Ｖｉｎｔ＿Ｘ（φ２）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｙ  ・・・（５９）
Ｖｉｎｔ＿Ｙ（φ２）＝０  ・・・（６０）
このように、φ１においてもφ２においてもＶｉｎｔ＿Ｙが０であるため、先にあげたφ２で算出した角度θ（φ２）は、φ１で算出した角度θ（φ１）に９０°加算したものではなくなる。すなわち、
θ（φ２）≠９０°＋θ（φ１）  ・・・（６１）
である。
【００８４】
故障診断部２７は、実施例２と同様に一定の閾値θｔｈ＞０°を利用して
θ（φ２）＜９０°＋θ（φ１）＋θｔｈ  ・・・（６２）
θ（φ２）＞９０°＋θ（φ１）−θｔｈ  ・・・（６３）
かどうかを診断する。Ｙ軸増幅器３５Ｙの出力が、Ｖｄｄに固定してしまった場合には、上述した関係を満足しなくなるので、故障診断部２７は、回転角検出装置の故障を判定する。
【００８５】
図１５は、Ｙ軸増幅器の出力がＶｄｄと短絡してしまった場合に、角度θ（φ１）からθ（φ２）の角度差の変化のシミュレーション結果を示す図である。グラフの横軸を磁場の角度、縦軸を角度差としている。グラフからわかるように、このシミュレーション結果では角度差は０°又は１８０°であり、故障がない場合の角度差９０°と大きく異なっていることがわかる。
【００８６】
以上のように、φ１とφ２の伝送部の切替前後に算出される角度差が９０°であるということを利用して、伝送部やその後段の回転角情報算出部に故障があることが診断された。
なお、図示しないが、第１及び第２の伝送部は、図５に示した構成と同様に、スイッチング回路を動作させるスイッチング動作部を備え、このスイッチング動作部が、故障検知を行うタイミングに関する信号を受信する検知タイミング信号受信部を備え、スイッチング動作部が、検知タイミング信号受信部の出力に基づいてスイッチング回路を動作させるようにすることも可能である。
【００８７】
図２０は、図１４に示した本発明に係る回転角検出装置の故障検出方法（実施例４に対応）を説明するためのフローチャートを示す図である。
本実施例４における回転角検出装置の故障検出方法は、回転体の回転中心軸と直交する平面上に、回転軸に対して所定の角度を有して配置された第１の磁電変換素子２１Ｘ及び第２の磁電変換素子２１Ｙとを備え、第１の磁電変換素子の出力と第２の磁電変換素子の出力に基づき回転体の回転角に関する情報を算出するように構成された回転角検出装置の故障検出方法である。
【００８８】
まず、第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部の出力と、第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部の出力とに基づき、回転体の回転角度に関する情報を算出する（ステップ１１）。次に、第１の磁電変換素子に接続された第１の伝送部及び第２の磁電変換素子に接続された第２の伝送部を、スイッチング回路４２により相互に切り替えて得られる第１の伝送部の出力と、第２の伝送部の出力とに基づき、回転体の回転角度に関する情報を算出する（ステップＳ１２）。次に、ステップＳ１１で得られる回転体の回転角度に関する情報と、ステップＳ１２で得られる回転体の回転角度に関する情報とを比較して回転角検出装置の故障を検知する（ステップＳ１３）。
【実施例５】
【００８９】
図１６は、本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例５（変換Ｂ）を説明するための構成ブロック図で、図中符号４４は第２のＸＹ切替回路を示している。なお、Ｘ軸積分器３７Ｘと第２のＸＹ切替回路４４は、図５におけるＸ軸成分算出部２４Ｘに相当し、Ｙ軸積分器３７Ｙと第２のＸＹ切替回路４４は、図５におけるＹ軸成分算出部２４Ｙに相当している。したがって、回転角情報算出部２４は、Ｘ軸積分器３７ＸとＹ軸積分器３７Ｙと第２のＸＹ切替回路４４と角度算出部２５とから構成されている。また、図１４と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００９０】
本実施例５の回転角検出装置は、Ｘ軸積分器３７Ｘからの信号を、φ１においてＶＸ’信号として角度算出部２５に接続し、φ２においてＶＹ’信号として角度算出部２５に接続するとともに、Ｙ軸積分器３７Ｙからの信号を、φ１においてＶＹ’信号として角度算出部２５に接続し、φ２においてＶＸ’信号として角度算出部２５に接続する第２のＸＹ切替回路４４を備えた点で、図１４と構成を異にしている。
【００９１】
この場合、角度算出部２５に入力される信号ベクトルは、チョッパ回路４１Ｘ，４１Ｙ後の第１のＸＹ切替回路４２でＸＹ切替をおこなった後、この第２のＸＹ切替回路４４で逆変換されるので、φ１においても、φ２においても故障が発生していない場合、角度算出部２５で算出される角度は同じとなる。
すなわち、ＶＸ’信号及びＶＹ’信号は、それぞれφ１において、
ＶＸ’（φ１）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｘ  ・・・（６４）
ＶＹ’（φ１）＝４・Ｇｙ・Ｖｈｙ  ・・・（６５）
となり、φ２において
ＶＸ’（φ２）＝４・Ｇｙ・Ｖｈｘ  ・・・（６６）
ＶＹ’（φ２）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｙ  ・・・（６７）
となるので、角度算出部２５が算出するφ１における角度θ（φ１）と、φ２における角度θ（φ２）は、それぞれ
θ（φ１）＝Ａｔａｎ（ＶＹ’（φ１）／ＶＸ’（φ１））  ・・・（６８）
θ（φ２）＝Ａｔａｎ（ＶＹ’（φ２）／ＶＸ’（φ２））  ・・・（６９）
と算出され、Ｇｘ＝Ｇｙとすると、
θ（φ１）＝θ（φ２）
となる。つまり、角度は０°の角度差を持つことになる。
【００９２】
故障診断部２７は、実施例２と同様に一定の閾値θｔｈ＞０°を利用して
｜θ（φ２）−θ（φ１）｜＜０°＋θｔｈ  ・・・（７０）
｜θ（φ２）−θ（φ１）｜＞０°−θｔｈ  ・・・（７１）
かどうかを診断する。
なお、実施例４，５において、ＸＹ切り替えをしていない時間（φ１）と、ＸＹ切り替えをしている時間（φ２）を合わせたものを、ＸＹ切替回路の切り替え周期とすると、この切り替え周期の半周期に相当するφ１である時間、又はφ２である時間は、ホール素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍であることが望ましい。このように構成することで、スピニングカレント法によるオフセットキャンセルと同時に本発明の回転角検出装置の故障検出を行うシーケンスを容易に設計できる。
【００９３】
次に、以下の実施例６と実施例７では、故障診断部２７がＸ軸成分やＹ軸成分を用いて故障診断する場合について説明する。
【実施例６】
【００９４】
図１７は、本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例６を説明するための構成ブロック図である。図中符号５０ＸはＸ軸成分算出部、５０ＹはＹ軸成分算出部、５１ＸはＸ軸ΔΣ変調器、５１ＹはＹ軸ΔΣ変調器、５２ＸはＸ軸ＬＰＦ（ローパスフィルタ）、５２ＹはＹ軸ＬＰＦ（ローパスフィルタ）を示している。図６と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。
【００９５】
Ｘ軸成分算出部５０Ｘは、Ｘ軸ΔΣ変調器５１ＸとＸ軸ＬＰＦ５２Ｘとで構成され、Ｙ軸成分算出部５０Ｙは、Ｙ軸ΔΣ変調器５１ＹとＹ軸ＬＰＦ５２Ｙとで構成されている。Ｘ軸ＬＰＦ５２ＸとＹ軸ＬＰＦ５２Ｙは、Ｘ軸ΔΣ変調器５１Ｘと、Ｙ軸ΔΣ変調器５１ＹによってΔΣ変調された信号を復調するもので、ＡＤ化されたＸ軸成分とＹ軸成分を算出する。
【００９６】
Ｘ軸ＬＰＦ５２ＸとＹ軸ＬＰＦ５２ＹによってＡＤ化されたＸ軸成分とＹ軸成分は、角度算出部２５と記憶部２６へと出力される。角度算出部２５においては、ＡＤ化されたＸ軸成分とＹ軸成分から角度を算出する。そして、故障診断部２７は、記憶部２６に記憶されたＸ軸成分とＹ軸成分から故障を診断する。
すなわち、Ｘ軸ＬＰＦ５２ＸとＹ軸ＬＰＦ５２ＹによってＡＤ化されたＸ軸成分とＹ軸成分は、φ１において式（３０）、式（３１）、φ２において式（３２）、式（３３）と同様に表される。
【００９７】
そして、Ｖａｄ＿Ｘ（φ１），Ｖａｄ＿Ｙ（φ１），Ｖａｄ＿Ｘ（φ２），Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）は、角度算出部２５と記憶部２６に出力される。そして、角度算出部２５は、φ１において、角度θ（φ１）を、φ２においてθ（φ２）を算出する。θ（φ２）はθ（φ１）と式（２１）で表される関係があるので、式（２２）のように平均化して、回転角検出装置の角度出力とすればよい。
【００９８】
一方、故障診断部２７は記憶部２６に記憶されたＶａｄ＿Ｘ（φ１），Ｖａｄ＿Ｙ（φ１），Ｖａｄ＿Ｘ（φ２），Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）から故障を診断する。この時、φ1とφ２における信号ベクトルは、図３（ａ）の変換Ａで表されるように、大きさが同じで向きが反対であるベクトルであることを利用する。
例えば、Ｖａｄ＿Ｙ（φ１）とＶａｄ＿Ｙ（φ２）は、振幅は同じで符号が異なる量であるから、故障診断部２７において、閾値ΔＡ（＞０）を用いて
｜Ｖａｄ＿Ｙ（φ１）｜−｜Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）｜＜ΔＡ
であることと、符号の同異を確認することで故障が診断される。なお、閾値ΔＡは、回転角検出装置のサンプリング周期と、検出対象の回転磁場の回転の変化に応じて適切に調節する。
【００９９】
例えば、Ｙ軸ＬＰＦ５２Ｙの出力がＶｆａｕｌｔに固定してしまって場合は、
Ｖａｄ＿Ｙ（φ１）＝Ｖｆａｕｌｔ
Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）＝Ｖｆａｕｌｔ
であるので、符号が同じとなってしまうことで故障検出が可能である。
なお、本実施例においても、実施例１乃至３と同様に、符号反転周期の半周期は、ホール素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍であることが望ましい。
【実施例７】
【０１００】
図１８は、本発明に係る故障検出機能を有する回転角検出装置の実施例７（変換Ｂ）を説明するための構成ブロック図である。図１４、図１７と同じ機能を有する構成要素には同一の符号を付してある。図１７と異なるのは、図１８は、第１の伝送部と第２の伝送部の構成を図１４と同じにしたことである。従って、ホール素子から第１の伝送部と第２の伝送部の動作は、実施例４と同じである。また、回転角情報算出部２４の動作は実施例６と同様である。
【０１０１】
そして、Ｘ軸ＬＰＦ５２ＸとＹ軸ＬＰＦ５２ＹによってＡＤ化されたＸ軸成分とＹ軸成分は、φ１、φ２において以下のように表される。
Ｖａｄ＿Ｘ（φ１）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｘ
Ｖａｄ＿Ｙ（φ１）＝４・Ｇｙ・Ｖｈｙ
Ｖａｄ＿Ｘ（φ２）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｙ
Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）＝４・Ｇｙ・Ｖｈｘ
そして、Ｖａｄ＿Ｘ（φ１），Ｖａｄ＿Ｙ（φ１），Ｖａｄ＿Ｘ（φ２），Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）は、角度算出部２５と記憶部２６に出力される。そして、角度算出部２５は、φ１において、角度θ（φ１）を、φ２においてθ（φ２）を算出する。θ（φ２）はθ（φ１）と式（５１）の関係で表すことができるので、式（５２）のように平均化して、回転角検出装置の角度出力とすればよい。
【０１０２】
一方、故障診断部２７は、記憶部２６に記憶されたＶａｄ＿Ｘ（φ１），Ｖａｄ＿Ｙ（φ１），Ｖａｄ＿Ｘ（φ２），Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）から故障を診断する。この時、φ1とφ２における信号ベクトルは、図３（ｂ）の変換Ｂで表されるように、成分がＸＹで入れ替わっていることを利用する。
例えば、Ｖａｄ＿Ｘ（φ１）とＶａｄ＿Ｙ（φ２）は、第１の伝送部と第２の伝送部の切り替えによって同じベクトル成分が検出されている（ゲインの誤差はないものとする）。したがって、故障診断部２７において、実施例６と同様に閾値ΔＡ（＞０）を用いて
｜Ｖａｄ＿Ｘ（φ１）｜−｜Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）｜＜ΔＡ
であることと、符号の同異を確認することで故障が診断される。
【０１０３】
例えば、Ｙ軸増幅器３５Ｙの出力が正常でなく、経年変化によりＶｄｄと短絡した故障が発生したとすると、第２のチョッパ回路４３Ｙによって
Ｖａｄ＿Ｘ（φ１）＝４・Ｇｘ・Ｖｈｘ
Ｖａｄ＿Ｙ（φ２）＝０
であるので、振幅がΔＡよりも大きいことで第２の伝送部の故障検出が可能である。
【０１０４】
第１の伝送部の故障も同様に、Ｖａｄ＿Ｙ（φ１）とＶａｄ＿Ｘ（φ２）から検出が可能である。
なお、本実施例においても、先の実施例４乃至５と同様に、ＸＹ切替回路の切り替え周期の半周期は、ホール素子のスピニングカレント法による駆動周期の整数倍であることが望ましい。
【０１０５】
以上、本発明により、Ｘ軸ホール素子とＹ軸ホール素子の出力信号の符号反転する符号反転部を有する伝送部を備えたことで、伝送部や後段の回転角情報算出部の故障を検出することができる。また、同様に、第１の伝送部と第２の伝送部を切り替えるためのスイッチング回路を備えたことで、伝送部や後段の回転角情報算出部の故障を検出することができる。
【０１０６】
また、本発明によると、回転角検出装置を利用している状態での故障検出を行うことが可能となる。この本発明による効果は、特に、車載用途向けといった安全要求が厳しい用途で使用される回転角検出装置においては、非常に有益なものである。
また、本発明によると、回転角検出装置におけるアナログ回路、デジタル回路の双方の広い範囲に亘る故障を簡単な回路の追加で実現できる。
【０１０７】
なお、本発明は、上述した各実施例に記載の回路構成に限られるものではない。例えば、図１１では、ＡＤ変換器をＸ，Ｙ両軸で別箇のものとして利用しているが、Ｘ，Ｙ両軸で共通のＡＤ変換器を利用した場合でも上述したデータレジスタにおける故障を判定できることは明らかである。
また例えば、図１１のＸ，Ｙ軸変調回路及びＸ，Ｙ復調回路による符号反転は、ＡＤ変換器の前としたが、ＡＤ変換器の後段に、ＡＤ変換器の出力の符号を反転する符号反転部を備え、符号反転部の出力をＸデータレジスタ、Ｙデータレジスタに入力する場合でも上述したデータレジスタにおける故障を判定できる。このような場合も本発明に含まれるものである。
【０１０８】
また、以上の実施例において、ホール素子のスピニングカレント法による駆動は、ＰＨ０，ＰＨ９０，ＰＨ２７０，ＰＨ１８０の４つの状態を駆動する手法としたが、２つの状態のみによる駆動法もある。つまり、ＰＨ０とＰＨ９０の組み合わせや、ＰＨ０とＰＨ１８０の組み合わせによる駆動手法などである。このような駆動手法の場合も本発明の範囲に含まれる。
【０１０９】
また、例えば、記憶部が記憶する回転角情報算出部の出力（回転角θ又は回転角θを算出するためのＸ軸成分とＹ軸成分）は、φ１又はφ２におけるどちらか一方の出力だけでも良い。例えば、記憶部がφ1における回転角情報算出部の出力を記憶した場合、故障診断部は、記憶部に記憶されたφ1における回転角情報算出部の出力と、記憶部に記憶されていないφ２における回転角情報算出部の出力とを利用して故障診断を行う。記憶部に記憶される回転角情報算出部の出力がφ2における出力だけの場合も同様である。つまり、本発明は、これまでに記載された実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても、本発明に含まれる。即ち、当業者であればなし得るであろう各種変形や修正を含むことは勿論である。
【０１１０】
また、本発明の説明において磁気センサとしてホール素子を利用した回転角検出装置を実施例として説明したが、ＭＲ素子やＭＩ素子などを利用した場合でも、磁場によって検出された信号ベクトルに対して、符号反転又はＸＹ切り替えを行う構成があれば、ホール素子に限らず本発明が利用できる。
【符号の説明】
【０１１１】
１  回転磁石
２  集積回路（シリコン基板）
３  ホール素子
４  磁気集束板
１１Ｘ  Ｘ軸ホール素子
１１Ｙ  Ｙ軸ホール素子
１２  座標変換部
１３Ｘ  Ｘ軸増幅器
１３Ｙ  Ｙ軸増幅器
１４  角度算出部
２１Ｘ  Ｘ軸ホール素子
２１Ｙ  Ｙ軸ホール素子
２２Ｘ  Ｘ符号反転部
２２Ｙ  Ｙ符号反転部
２３Ｘ  Ｘデータ伝送部
２３Ｙ  Ｙデータ伝送部
２４  回転角情報算出部
２４Ｘ  Ｘ軸成分算出部
２４Ｙ  Ｙ軸成分算出部
２５  角度算出部
２６  記憶部
２７  故障診断部
３１Ｘ，３１Ｙ  反転動作部
３２Ｘ，３２Ｙ  検知タイミング信号受信部
３３Ｘ，３３Ｙ  検知タイミング信号発生部
３４Ｘ  Ｘ軸変調回路
３４Ｙ  Ｙ軸変調回路
３５Ｘ  Ｘ軸増幅器
３５Ｙ  Ｙ軸増幅器
３６Ｘ  Ｘ軸復調回路
３６Ｙ  Ｙ軸復調回路
３７Ｘ  Ｘ軸積分器
３７Ｙ  Ｙ軸積分器
３８Ｘ  Ｘ軸ＡＤ変換器
３８Ｙ  Ｙ軸ＡＤ変換器
３９Ｘ  Ｘデータレジスタ
３９Ｙ  Ｙデータレジスタ
４１Ｘ，４１Ｙ  第１のチョッパ回路
４２  第１のＸＹ切替回路
４３Ｘ，４３Ｙ  第２のチョッパ回路
４４  第２のＸＹ切替回路
５１Ｘ  Ｘ軸ΔΣ変調器
５１Ｙ  Ｙ軸ΔΣ変調器
５２Ｘ  Ｘ軸ＬＰＦ
５２Ｙ  Ｙ軸ＬＰＦ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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