(57)【要約】【課題】回路規模の小規模化を可能にした角度データ変換装置を提供すること。【解決手段】角度データ変換装置１は、位相補正回路２の他、絶対値変換回路３、傾き補正回路４、検出範囲補正回路５、条件判定回路６、正負反転回路７、電圧レベル補正回路８を備え、補正前の角度データを用途に合わせた角度範囲及び電圧範囲の角度データに変換する。絶対値変換を用いて角度データを補正することで、小規模回路で用途に合わせた角度データに変換することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
１周期の角度範囲に対する出力電圧が原点を通り正の傾きを持つ直線で表される補正前の角度データに対し、用途に合わせた角度範囲の位相中心が０Ｖとなるように減算補正する位相補正回路と、
前記位相補正回路による処理後の角度データに対し、出力電圧を絶対値変換する絶対値変換回路と、
前記絶対値変換回路による処理後の角度データに対し、角度の検出範囲外の電圧レベルが一定となるように補正する検出範囲補正回路と、
前記検出範囲補正回路による処理後の角度データに対し、「位相中心−半周期分の角度」から位相中心までの角度範囲を対象に、出力電圧の正負が反転するように補正する一方、位相中心から「位相中心＋半周期分の角度」までの角度範囲を対象に、出力電圧を正負反転しない正負反転回路と、
前記正負反転回路による処理後の角度データに対し、位相中心が用途に合わせた電圧範囲の中心となるように一定値の加算により電圧レベルを補正する電圧レベル補正回路とを備える
角度データ変換装置。
【請求項２】
前記正負反転回路は、位相中心が０°から半周期分の角度までの角度範囲に属する場合には、前記検出範囲補正回路による処理後の角度データに対し、「位相中心−半周期分の角度」から位相中心までの角度範囲と「位相中心＋半周期分の角度」を超える角度範囲とを対象に、出力電圧の正負が反転するように補正する一方、その他の角度範囲を対象に、出力電圧を正負反転せず、
同正負反転回路は、位相中心が半周期分の角度から１周期分の角度までの角度範囲に属する場合には、前記検出範囲補正回路による処理後の角度データに対し、「位相中心−半周期分の角度」未満の角度範囲と「位相中心−半周期分の角度」から位相中心までの角度範囲とを対象に、出力電圧の正負が反転するように補正する一方、その他の角度範囲を対象に、出力電圧を正負反転しない
請求項１に記載の角度データ変換装置。
【請求項３】
前記絶対値変換回路による処理後の角度データに対し、乗算により傾き補正する傾き補正回路を備え、
前記検出範囲補正回路は、前記傾き補正回路による処理後の角度データに対し、角度の検出範囲外の電圧レベルが一定となるように補正する
請求項１又は２に記載の角度データ変換装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば０°〜３６０°を０Ｖ〜５Ｖで表す補正前の角度データを用途に合わせた角度範囲及び電圧範囲の角度データに変換する角度データ変換装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、ステアリングの操舵角を検出する回転角度検出装置について開示されている。
この種の回転角度検出装置は、ステアリングホイールに連結されたステアリングシャフトと一体的に回転する主動歯車と、当該歯車に噛合する２つの従動歯車とを備えている。主動歯車の一例は同一の軸を中心として回転する歯数の異なる２つの主動歯車部を備え、それぞれの主動歯車部には歯数が同じ従動歯車が噛合されている。そして、それぞれの従動歯車には磁石が組み込まれているとともに、それぞれの磁石に対応して磁気検出素子が設けられている。それぞれの磁気検出素子は、対応する従動歯車の回転角度に応じて連続的に変化するアナログ信号である正弦信号と余弦信号とをＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）に出力する。
【０００３】
それぞれの磁気検出素子から出力される正弦信号は次式（ア）で表されるとともに、同じく余弦信号は次式（イ）で表される。尚、式（ア）、式（イ）において、Ｙ１は正弦値、Ｙ２は余弦値、Ａ１は正弦信号の振幅、Ａ２は余弦信号の振幅である。また、φ１は一方の従動歯車の回転角度であり、φ２は他方の従動歯車の回転角度である。
【０００４】
Ｙ１＝Ａ１ｓｉｎ（φ１又はφ２）  …（ア）
Ｙ２＝Ａ２ｃｏｓ（φ１又はφ２）  …（イ）
ＥＣＵは、それぞれの磁気検出素子から取得した正弦信号と余弦信号とをＡ／Ｄ変換器によりデジタル変換するとともに、次式（ウ）に基づいて正接値を算出し、さらに、次式（エ）に基づいて逆正接値を算出する。
【０００５】
正接値＝Ｙ１／Ｙ２＝ｔａｎ（φ１又はφ２）  …（ウ）
逆正接値＝ａｒｃｔａｎ（Ｙ１／Ｙ２）＝φ１又はφ２  …（エ）
ここで、一方の主動歯車部とそれに噛合される一方の従動歯車との歯数比が例えば９３：２９に設定されているとともに、他方の主動歯車部とそれに噛合される他方の従動歯車との歯数比が例えば８０：２９に設定されている場合には、一方の従動歯車の回転角度φ１が６周期すると、他方の従動歯車の回転角度φ２が約７周期する。そして、その間の主動歯車の回転角度はステアリングの４回転強（左右におよそ２回転ずつ）に相当する１５６０°（±７８０°）となる。
【０００６】
これを前提に｜φ１−φ２｜を求めると、主動歯車の回転角度が０°〜１５６０°の範囲において固有の値をとるため、ＥＣＵは、０°〜１５６０°の範囲でステアリングの操舵角を即時検出できることになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−２３４５７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、ＥＣＵは、それぞれの磁気検出素子から取得したアナログ信号を電気的に処理する過程で、補正前の角度データを用途に合わせた角度範囲及び電圧範囲の角度データに変換する角度データ変換回路を有している。この角度データ変換回路に複雑な処理を必要とする場合には、回路規模が大きくなる。
【０００９】
本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、回路規模の小規模化を可能にした角度データ変換装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決する角度データ変換装置は、１周期の角度範囲に対する出力電圧が原点を通り正の傾きを持つ直線で表される補正前の角度データに対し、用途に合わせた角度範囲の位相中心が０Ｖとなるように減算補正する位相補正回路と、前記位相補正回路による処理後の角度データに対し、出力電圧を絶対値変換する絶対値変換回路と、前記絶対値変換回路による処理後の角度データに対し、角度の検出範囲外の電圧レベルが一定となるように補正する検出範囲補正回路と、前記検出範囲補正回路による処理後の角度データに対し、「位相中心−半周期分の角度」から位相中心までの角度範囲を対象に、出力電圧の正負が反転するように補正する一方、位相中心から「位相中心＋半周期分の角度」までの角度範囲を対象に、出力電圧を正負反転しない正負反転回路と、前記正負反転回路による処理後の角度データに対し、位相中心が用途に合わせた電圧範囲の中心となるように一定値の加算により電圧レベルを補正する電圧レベル補正回路とを備える。
【００１１】
この構成によれば、絶対値変換により位相中心を対称軸とするＶ字状の角度データが得られ、その後の検出範囲補正回路による処理では、角度の検出範囲外の電圧レベルが一定となるように補正される。これにより、その後に正負反転するか否かを判定する際の条件分岐が簡素化されるため、それに関わる条件判定回路に複雑な処理を必要としない。また、電圧レベル補正回路による処理では、一定値の加算による電圧レベルの補正が可能になるため、出力電圧に応じて異なる値の加算により電圧レベルを補正する場合に比べ、電圧レベル補正回路にも複雑な処理を必要としない。したがって、全体として回路を小規模化できる。
【００１２】
上記角度データ変換装置について、前記正負反転回路は、位相中心が０°から半周期分の角度までの角度範囲に属する場合には、前記検出範囲補正回路による処理後の角度データに対し、「位相中心−半周期分の角度」から位相中心までの角度範囲と「位相中心＋半周期分の角度」を超える角度範囲とを対象に、出力電圧の正負が反転するように補正する一方、その他の角度範囲を対象に、出力電圧を正負反転せず、同正負反転回路は、位相中心が半周期分の角度から１周期分の角度までの角度範囲に属する場合には、前記検出範囲補正回路による処理後の角度データに対し、「位相中心−半周期分の角度」未満の角度範囲と「位相中心−半周期分の角度」から位相中心までの角度範囲とを対象に、出力電圧の正負が反転するように補正する一方、その他の角度範囲を対象に、出力電圧を正負反転しないこととしてもよい。
【００１３】
この構成によれば、正負反転するか否かを判定する際の条件分岐の数を少なくすることができる。これにより、条件判定回路を小規模化することができる。
上記角度データ変換装置について、前記絶対値変換回路による処理後の角度データに対し、乗算により傾き補正する傾き補正回路を備え、前記検出範囲補正回路は、前記傾き補正回路による処理後の角度データに対し、角度の検出範囲外の電圧レベルが一定となるように補正することとしてもよい。
【００１４】
この構成によれば、傾き補正に１を超える大きな乗数が用いられる場合には、傾き補正回路による処理後の角度データとして、自周期の角度データに加え他周期の角度データが得られることになるが、それらのうち角度の検出範囲外の角度データは全て、検出範囲補正回路による処理により電圧レベルが一定となるように補正される。これにより、傾き補正に用いられる乗数に関係なく、正負反転するか否かを判定する際の条件分岐を簡素化できることになり、条件判定回路の小規模化を顕著に実現できる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、角度データ変換装置の回路規模を小規模化できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本例の角度データ変換装置の構成を示す回路ブロック図。
【図２】本例の角度データを示す特性図であって、（ａ）は補正前の特性図、（ｂ）は位相補正後の特性図、（ｃ）は絶対値変換後の特性図、（ｄ）は傾き補正後の特性図、（ｅ）は検出範囲補正後の特性図、（ｆ）は正負反転後の特性図、（ｇ）は電圧レベル補正後の特性図。
【図３】比較例の角度データ変換装置の構成を示す回路ブロック図。
【図４】比較例の角度データを示す特性図であって、（ａ）は補正前の特性図、（ｂ）は傾き補正後の特性図、（ｃ）は位相補正後の特性図、（ｄ）は電圧レベル補正後の特性図。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、角度データ変換装置の一実施の形態について説明する。
図１に示すように、角度データ変換装置１の一例は、ステアリングの操舵角を検出する回転角度検出装置を構成する磁気検出素子から取得したアナログ信号を電気的に処理するステアリングＥＣＵに適用され、補正前の角度データを用途に合わせた角度範囲及び電圧範囲の角度データに変換する。
【００１８】
角度データ変換装置１は、補正前の角度データが入力される位相補正回路２の他、絶対値変換回路３、傾き補正回路４、検出範囲補正回路５、条件判定回路６、正負反転回路７、電圧レベル補正回路８を備えている。
【００１９】
図２（ａ）に示すように、補正前の角度データは、１周期の角度範囲（一例は０°〜３６０°）に対する出力電圧（一例は０Ｖ〜５Ｖ）が、原点（０°、０Ｖ）を通り正の傾きを持つ直線で表される。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、位相補正回路２は、補正前の角度データに対し、用途に合わせた角度範囲（一例は１３０°〜１７０°）の位相中心（１５０°）が０Ｖとなるように減算補正する。
【００２１】
図２（ｃ）に示すように、絶対値変換回路３は、位相補正回路２による処理後の角度データに対し、出力電圧を絶対値変換する。
図２（ｄ）に示すように、傾き補正回路４は、絶対値変換回路３による処理後の角度データに対し、乗算により傾き補正する。乗数の一例として「７．５６」が用いられる。尚、自周期の角度データに加え他周期の角度データが得られる。
【００２２】
図２（ｅ）に示すように、検出範囲補正回路５は、傾き補正回路４による処理後の角度データに対し、角度の検出範囲外の電圧レベルが一定（一例は２．１Ｖ）となるように補正する。尚、角度の検出範囲の下限（１３０°）と上限（１７０°）の出力電圧が共に２．１Ｖであり、その２．１Ｖで一定となるように補正される。
【００２３】
図２（ｆ）に示すように、正負反転回路７は、検出範囲補正回路５による処理後の角度データに対し、下記の条件Ａ又は条件Ｂの角度範囲を対象に、出力電圧の正負が反転するように補正する一方、下記の条件Ｃの角度範囲を対象に、出力電圧を正負反転しない。
【００２４】
条件Ａ：「位相中心−１８０°」から位相中心までの角度範囲
条件Ｂ：「位相中心＋１８０°」を超える角度範囲
条件Ｃ：その他の角度範囲
条件判定回路６により条件Ａ〜Ｃの分岐が実現され、それぞれの条件を満たす角度範囲を対象に、正負反転回路７による処理が施される。尚、本例の位相中心は１５０°であり、０°から半周期分の角度（１８０°）までの角度範囲に属している。この場合、「位相中心＋１８０°」は３３０°となり、それを超える角度範囲は条件Ｂを満たすため、当該範囲の出力電圧は正負反転される。ちなみに、条件Ｃの「その他の角度範囲」には、位相中心から「位相中心＋１８０°」までの角度範囲が含まれ、当該範囲の出力電圧は正負反転されない。
【００２５】
図２（ｇ）に示すように、電圧レベル補正回路８は、正負反転回路７による処理後の角度データに対し、位相中心が用途に合わせた電圧範囲（一例は０．４Ｖ〜４．６Ｖ）の中心（２．５Ｖ）となるように一定値（２．５Ｖ）の加算により電圧レベルを補正する。そして、電圧レベル補正回路８は、かかる処理後の角度データを、角度データ変換装置１による変換後の角度データとして出力する。
【００２６】
次に、本例の角度データ変換装置１に対する比較例の角度データ変換装置１１について説明する。
図３に示すように、角度データ変換装置１１は、補正前の角度データが入力される傾き補正回路１２の他、位相補正回路１３、条件判定回路１４、電圧レベル補正回路１５を備えている。
【００２７】
図４（ａ）に示すように、この比較例における補正前の角度データは、図２（ａ）に示す本例の角度データと同じ角度データを想定している。
図４（ｂ）に示すように、傾き補正回路１２は、補正前の角度データに対し、乗算により傾き補正する。乗数として本例と同じ「７．５６」が用いられる。尚、自周期の角度データに加え他周期の角度データが得られる。
【００２８】
図４（ｃ）に示すように、位相補正回路１３は、傾き補正回路１２による処理後の角度データに対し、用途に合わせた角度範囲（本例と同じ１３０°〜１７０°を想定）の位相中心（１５０°）が、用途に合わせた電圧範囲（本例と同じ０．４Ｖ〜４．６Ｖを想定）の中心（２．５Ｖ）となるように加算又は減算により補正する。
【００２９】
図４（ｄ）に示すように、電圧レベル補正回路１５は、位相補正回路１３による処理後の角度データに対し、下記の条件１〜５の角度範囲を対象に、それぞれの角度範囲に割り当てられた補正値を用いた加算又は減算により電圧レベルを補正する。
【００３０】
条件１：「位相中心−１８０°」未満の角度範囲
条件２：「位相中心−１８０°」から検出範囲の下限（１３０°）までの角度範囲
条件３：検出範囲内の角度範囲
条件４：検出範囲の上限（１７０°）から「位相中心＋１８０°」までの角度範囲
条件５：「位相中心＋１８０°」を超える角度範囲
条件判定回路１４により条件１〜５の分岐が実現され、それぞれの条件を満たす角度範囲を対象に、電圧レベル補正回路１５による処理が施される。尚、出力電圧に応じて異なる値の加算又は減算により電圧レベルが補正される。そして、電圧レベル補正回路１５は、かかる処理後の角度データを、角度データ変換装置１１による変換後の角度データとして出力する。尚、一連の処理の過程は異なるものの、この比較例の角度データ変換装置１１による変換後の角度データは、図２（ｇ）に示す本例の角度データ変換装置１による変換後の角度データと同じものとなる。
【００３１】
以上説明したように、本実施の形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）図２（ｃ）を参照して、絶対値変換により位相中心を対称軸とするＶ字状の角度データが得られ、その後の検出範囲補正回路５による処理では、図２（ｅ）を参照して、角度の検出範囲外の電圧レベルが一定となるように補正される。これにより、その後に正負反転するか否かを判定する際の条件分岐が簡素化されるため、それに関わる条件判定回路６に複雑な処理を必要としない。また、電圧レベル補正回路８による処理では、図２（ｆ）〜（ｇ）を参照して、一定値の加算による電圧レベルの補正が可能になるため、出力電圧に応じて異なる値の加算又は減算により電圧レベルを補正する比較例の電圧レベル補正回路１５に比べ、電圧レベル補正回路８にも複雑な処理を必要としない。したがって、角度データ変換装置１の全体として回路を小規模化できる。
【００３２】
（２）正負反転するか否かを判定する際の条件分岐の数が、条件Ａ〜Ｃの３つとなる。これにより、条件分岐の数が３つよりも多い比較例（条件１〜５の５つ）に比べ、条件判定回路６を約４０％小規模化することができる。
【００３３】
（３）傾き補正に１を超える大きな乗数（一例は７．５６）が用いられる場合には、傾き補正回路４による処理後の角度データとして、図２（ｄ）を参照して、自周期の角度データに加え他周期の角度データが得られることになる。しかし、それらのうち角度の検出範囲外の角度データは全て、検出範囲補正回路５による処理により電圧レベルが一定となるように補正される（図２（ｅ）を参照）。これにより、傾き補正に用いられる乗数に関係なく、正負反転するか否かを判定する際の条件分岐を簡素化できることになり、条件判定回路６の小規模化を顕著に実現できる。
【００３４】
（４）シミュレーションによれば、比較例の角度データ変換装置１１が１０ｂｉｔのデータ変換で約２．５ｋゲートの回路規模であるのに対し、本例の角度データ変換装置１は１４ｂｉｔのデータ変換で約２．５ｋゲートの回路規模となった。つまり、比較例の角度データ変換装置１１に対し、４ｂｉｔ大きいデータを同等の回路規模で変換できることになる。したがって、本例の角度データ変換装置１を用いることで、単位面積当たりの高精度化が可能となる。もっとも、同じ大きさのデータを変換することを前提に、小型化できることになる。
【００３５】
（５）比較例の角度データ変換装置１１と比較し、回路ブロック数は増加しているが、単純な補正を行う小規模回路を増やし条件分岐を簡素化し、条件判定回路６を小規模化している。これにより、上記（１）〜（４）の各効果を奏することができる。
【００３６】
尚、上記実施の形態は、次のように変更して具体化することも可能である。
・上記実施の形態では、位相中心が０°から半周期分の角度（一例は１８０°）までの角度範囲に属する例について説明した。位相中心が１５０°に限定されないことは勿論、位相中心が半周期分の角度（一例は１８０°）から１周期分の角度（３６０°）までの角度範囲に属する場合に具体化してもよい。この場合、正負反転回路７は、検出範囲補正回路５による処理後の角度データに対し、下記の条件Ｄ又は条件Ｅの角度範囲を対象に、出力電圧の正負が反転するように補正する一方、下記の条件Ｆの角度範囲を対象に、出力電圧を正負反転しない。
【００３７】
条件Ｄ：「位相中心−１８０°」未満の角度範囲
条件Ｅ：「位相中心−１８０°」から位相中心までの角度範囲
条件Ｆ：その他の角度範囲
上記実施の形態と同様、条件判定回路６により条件Ｄ〜Ｆの分岐が実現され、それぞれの条件を満たす角度範囲を対象に、正負反転回路７による処理が施される。尚、条件Ｅは上記実施の形態の条件Ａと同じである。ちなみに、条件Ｆの「その他の角度範囲」には、位相中心から「位相中心＋１８０°」までの角度範囲が含まれ、当該範囲の出力電圧は正負反転されない。
【００３８】
この構成によれば、上記実施の形態における（２）の効果に準じて、正負反転するか否かを判定する際の条件分岐の数が、条件Ｄ〜Ｆの３つとなる。これにより、条件分岐の数が３つよりも多い比較例（条件１〜５の５つ）に比べ、条件判定回路６を約４０％小規模化することができる。
【００３９】
・１周期の角度範囲を０°〜１８０°にする等、適宜変更してもよい。この例の場合、半周期分の角度は上記実施の形態の１８０°から９０°に変更される。
・１周期の角度範囲に対する出力電圧を０Ｖ〜１２Ｖにする等、適宜変更してもよい。
【００４０】
・用途に合わせた角度範囲は１３０°〜１７０°に限らず、任意の角度範囲に変更してもよい。
・傾き補正回路４による傾き補正の乗算に用いられる乗数は「７．５６」に限らず、１を超える他の値であってもよいし、１未満の値であってもよい。
【００４１】
・ステアリングの操舵角を検出する回転角度検出装置に関する角度データを変換する角度データ変換装置１に限らず、角度データを扱う他の装置に関する補正前の角度データを用途に合わせた角度範囲及び電圧範囲の角度データに変換する角度データ変換装置に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００４２】
１…角度データ変換装置、２…位相補正回路、３…絶対値変換回路、４…傾き補正回路、５…検出範囲補正回路、６…条件判定回路、７…正負反転回路、８…電圧レベル補正回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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