(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁界を発生する磁界発生手段と、
前記磁界発生手段が発生する磁界に設置され、検出対象の回転にともない前記磁界発生手段に対して相対的に回転するホール素子と、
を備え、
前記ホール素子の出力信号から前記検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置の温度特性補正方法において、
温度によって出力信号が変化する前記ホール素子の温度特性を補正する温度特性補正値を、前記ホール素子の検出範囲内の磁束密度に応じて設定する回転角度検出装置の温度特性補正方法であって、
温度をｔ、磁束密度をＢ、前記ホール素子の出力電圧をＶout（ｔ）、磁束密度が０のときの前記ホール素子のオフセット電圧をＶoffset（ｔ）、基準温度ｔ0における前記オフセット電圧をＶ0、前記Ｖ0に対する前記Ｖoffset（ｔ）の差分をΔＶoffset（ｔ）、磁束密度に対する前記ホール素子の出力電圧の傾きをＳ（ｔ）とすると、
Ｖout（ｔ）＝Ｖoffset（ｔ）＋Ｂ×Ｓ（ｔ）
＝Ｖ0＋ΔＶoffset（ｔ）＋Ｂ×Ｓ（ｔ）
であり、Ｖout（ｔ）において、
Ｖsen,offset（ｔ）＝ΔＶoffset（ｔ）＋Ｂ×Ｓ（ｔ）、
の温度特性を前記温度特性補正値は補正し、
前記Ｖoffset（ｔ）と、特定の磁束密度Ｂ0における前記Ｖout（ｔ）とを測定し、測定した前記磁束密度Ｂ0における前記Ｖout（ｔ）と、前記Ｖoffset（ｔ）と、前記Ｖoffset（ｔ）から求めたΔＶoffset（ｔ）と、から前記磁束密度Ｂ0におけるＶsen,offset（ｔ）を求め、Ｖsen,offset（ｔ）／Ｖsen,offset（ｔ0）により前記磁束密度Ｂ0でかつ前記基準温度ｔ0のときのＶsen,offset（ｔ0）に対する前記磁束密度Ｂ0におけるＶsen,offset（ｔ）の変動比率を求め、前記変動比率の逆数Ｖsen,offset（ｔ0）／Ｖsen,offset（ｔ）を前記磁束密度Ｂ0における前記温度特性補正値として設定し、
前記磁束密度Ｂ0における（Ｖout（ｔ）−Ｖoffset（ｔ））に（Ｂ／Ｂ0）を掛けた（Ｖout（ｔ）−Ｖoffset（ｔ））から他の磁束密度ＢにおけるＶsen,offset（ｔ）を算出し、前記磁束密度Ｂにおける前記Ｖsen,offset（ｔ）と前記磁束密度ＢにおけるＶsen,offset（ｔ0）とから、Ｖsen,offset（ｔ0）／Ｖsen,offset（ｔ）により前記磁束密度Ｂにおける前記温度特性補正値を設定することを特徴とする回転角度検出装置の温度特性補正方法。
【請求項２】
前記ホール素子の磁束密度検出範囲を複数に区分し、各区分毎に前記温度特性補正値を設定する請求項１に記載の回転角度検出装置の温度特性補正方法。
【請求項３】
検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置において、
磁界を発生する磁界発生手段と、
前記磁界発生手段が発生する磁界に設置され、前記検出対象の回転にともない前記磁界発生手段に対して相対的に回転するホール素子と、
前記ホール素子の検出範囲内の磁束密度に応じて設定された、前記ホール素子の温度特性を補正する温度特性補正値を記憶する記憶媒体と、
請求項１または２に記載の回転角度検出装置の温度特性補正方法によって前記ホール素子の温度特性を前記温度特性補正値により前記ホール素子の検出範囲内の磁束密度に応じて補正する補正手段と、
を備える回転角度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象の回転角度をホール素子で検出する回転角度検出装置の温度特性補正方法および回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、永久磁石等が発生する磁界にホール素子を設置し、検出対象の回転にともない永久磁石に対してホール素子が相対的に回転し、磁束密度の変化に応じてホール素子が出力する出力信号に基づいて検出対象の回転角度を検出する回転角度検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１においては、温度によるホール素子の出力のずれ、すなわち温度特性を補正している。
【０００３】
ここで、温度をｔ、磁束密度をＢ、ホール素子の出力電圧をＶout（ｔ）、磁束密度が０のときの前記ホール素子のオフセット電圧をＶoffset（ｔ）、磁束密度に対するホール素子の出力電圧の傾き（以下、「磁束密度に対するホール素子の出力電圧の傾き」を感度(Sensitivity)という）をＳ（ｔ）とすると、Ｖout（ｔ）は次式（１）で表される。
Ｖout（ｔ）＝Ｖoffset（ｔ）＋Ｂ×Ｓ（ｔ）  ・・・（１）
【０００４】
従来の温度特性の補正は、特定の磁束密度、例えば高精度に検出する必要のある角度に対応する特定の磁束密度において式（１）のＳ（ｔ）を設定し、Ｖoffset（ｔ）の温度特性を含めてホール素子の温度特性を補正している。
しかしながら、このように特定の磁束密度における温度特性を補正するようにＳ（ｔ）を設定すると、ホール素子が検出する磁束密度検出範囲の他の磁束密度においてホール素子の温度特性を高精度に補正できない。その結果、検出対象の回転角度を高精度に検出できないという問題が生じる。
【０００５】
【特許文献１】特開２００１−１２４５１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記問題を解決するためになされたものであり、ホール素子の温度特性を高精度に補正する回転角度検出装置の温度特性補正方法および回転角度検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１および２に記載の発明によると、ホール素子の磁束密度検出範囲内の特定の磁束密度ではなく、検出範囲内の磁束密度に応じてホール素子の温度特性を補正する温度特性補正値を設定する。この温度特性補正値により、ホール素子の磁束密度検出範囲内の磁束密度に応じてホール素子の温度特性を補正できるので、補正されたホール素子の出力信号に基づいて検出対象の回転角度を高精度に検出できる。また、オフセット電圧と、特定の磁束密度において測定したホール素子の出力電圧と、から特定の磁束密度における温度特性補正値を設定する。そして、オフセット電圧と、特定の磁束密度において測定したホール素子の出力電圧と、から他の磁束密度の温度特性補正値を算出する。特定の磁束密度以外の他の磁束密度では、ホール素子の出力電圧を測定することなく特定の磁束密度において測定したホール素子の出力電圧を使用して温度特性補正値を算出するので、温度特性補正値を設定する工数が低減する。
【０００８】
請求項２に記載の発明によると、ホール素子の磁束密度検出範囲を複数に区分し、各区分毎に温度特性補正値を設定するので、温度特性補正値を区分数だけ設定すればよい。これにより、温度特性補正値を設定する負荷が低減する。 
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
本発明の一実施形態による回転角度検出装置を図１および図２に示す。回転角度検出装置１０は、例えば吸気量を調整するスロットル装置等の検出対象の回転角度を検出する装置である。回転角度検出装置１０は、ロータコア１２、永久磁石１４、ステータコア２０、およびホールＩＣ３０からなる。ホールＩＣ３０に代えてホール素子を用いてもよい。ロータコア１２および永久磁石１４は、スロットル装置のスロットル軸２の端部に取り付けられ、スロットル軸２とともに回転する。磁界発生手段としての２個の永久磁石１４は、円筒状のロータコア１２の径方向反対側の位置にそれぞれ取り付けられている。
【００１０】
ステータコア２０は、ロータコア１２の内周側に設置されている。ホールＩＣ３０は、ステータコア２０の直径上に２個並んで設置されている。２個のホールＩＣ３０を設置するのは、１個のホールＩＣ３０が故障したときのフェイルセーフのためである。
図３に示すように、ホールＩＣ３０は、ホール素子３２、Ａ／Ｄ変換器３４、ＤＳＰ(Digital Signal Processor)３６、ＥＥＰＲＯＭ３８、およびＤ／Ａ変換器４０を有している。
【００１１】
磁束密度検出部としてのホール素子３２は、検出面に対する磁束密度の直交成分を検出し、電圧として出力する。補正手段としてのＤＳＰ３６は、Ａ／Ｄ変換器３４によりデジタル化されたホール素子３２の出力電圧の温度特性を、記憶媒体としてのＥＥＰＲＯＭ３８に記憶されている温度特性補正プログラムを実行することにより、ＥＥＰＲＯＭ３８に記憶されている温度特性補正値を用いて補正する。Ｄ／Ａ変換器４０は温度特性を補正されたホール素子３２の出力電圧をアナログ化して出力する。
【００１２】
（温度特性補正方法）
ホール素子３２の出力電圧Ｖout（ｔ）は、本願の［背景技術］の欄で説明したように式（１）で表される。ここで、基準温度ｔ0のときのオフセット電圧をＶ0、Ｖ0に対する基準温度ｔ0以外の温度のときのオフセット電圧の差分をΔＶoffset（ｔ）とすると、Ｖoffset（ｔ）は次式（２）で表される（図６参照）。
Ｖoffset（ｔ）＝Ｖ0＋ΔＶoffset（ｔ）    ・・・（２）
したがって、式（１）は、次式（３）として表される。
Ｖout（ｔ）＝Ｖ0＋ΔＶoffset（ｔ）＋Ｂ×Ｓ（ｔ）    ・・・（３）
【００１３】
Ｖ0はホール素子３２の規格値として、または測定により求められ、温度および磁束密度により変化しない固定値であるから、式（３）においてホール素子の出力電圧Ｖout（ｔ）からＶ0を引いた次式（４）に示すＶsen,offset（ｔ）は、オフセット電圧および感度の両方の温度特性を含んでいる。したがって、Ｖsen,offset（ｔ）を補正することにより、ホール素子３２の温度特性を補正できる。
Ｖsen,offset（ｔ）＝Ｖout（ｔ）−Ｖ0
＝ΔＶoffset（ｔ）＋Ｂ×Ｓ（ｔ）・・・（４）
【００１４】
本実施形態で設定する温度特性補正値α（ｔ）は、Ｖsen,offset（ｔ）に掛けることによりホール素子３２の温度特性を補正するものである。温度特性補正値α（ｔ）は、次式（５）に示す温度ｔの二次式で近似されている。α（ｔ）を近似する式は二次式に限らず他の次数の近似式でもよい。温度特性補正値α（ｔ）を設定する前の段階では、ａ、ｂは０に設定されている。
α（ｔ）＝１＋ａ（ｔ−ｔ0）＋ｂ（ｔ−ｔ0）2      ・・・（５）
また、温度特性補正値は、複数に区分されたホールＩＣ３０の磁束密度検出範囲において、各区分毎に一律に設定される。
【００１５】
図４は温度特性補正値を設定する処理フローである。まず、ステップ２００では、常温または特定温度において、温度特性を補正する前のホールＩＣ３０の磁束密度に対する出力電圧を測定する。ＥＥＰＲＯＭ３８に記憶されている式（５）の係数ａ、ｂは、測定する前に初期値の０に設定されている。この測定により、常温または特定温度を基準温度ｔ0として、基準温度ｔ0のときのオフセット電圧Ｖ0、磁束密度に対する出力電圧の傾きである感度Ｓ（ｔ0）が求められる。そして、Ｖ0、Ｓ（ｔ0）をＥＥＰＲＯＭ３８に書き込む。また、ステップ２００では、磁束密度検出範囲、磁束密度検出範囲の区分数をＥＥＰＲＯＭ３８に書き込む。本実施形態では、磁束密度検出範囲を−２００ｍＴ〜２００ｍＴ、区分数を２０に設定している。
【００１６】
次に、ステップ２０２において、複数に区分されたホールＩＣ３０の磁束密度検出範囲の各区分毎に、温度特性補正値を設定する。温度特性補正値の設定の詳細は後述する。
ステップ２０４において、設定した温度特性補正値をＥＥＰＲＯＭ３８に書き込む。そして、ステップ２０６において、ホールＩＣ３０の出力を測定し、ホール素子３２の出力信号が設定した温度特性補正値により正しく補正されているかを確認する。
【００１７】
（温度特性補正値の設定）
図５に、温度特性補正値の設定手順を示す。
まず、ステップ２１０において、磁束密度０におけるホールＩＣ３０の出力電圧を、−４０℃〜１２０℃の範囲で測定する。測定した値は、式（１）のＶoffset（ｔ）に相当する。また、図４のステップ２００において基準温度ｔ0におけるオフセット電圧Ｖ0が測定されているので、Ｖoffset（ｔ）とＶ0とからΔＶoffset（ｔ）が求められる。
【００１８】
ステップ２１２において、図８に示す２０に区分された磁束密度検出範囲のいずれかの区分内の任意の磁束密度ＢkをホールＩＣ３０に加え、ホールＩＣ３０の出力電圧を測定する。この測定値は、任意の磁束密度ＢkにおけるＶout（ｔ）を表している。
次に、ステップ２１４において、加えている磁束密度Ｂkを式（１）から次式（６）により求める
Ｂk＝（Ｖout（ｔ0）−Ｖoffset（ｔ0））／Ｓ（ｔ0）  ・・・（６）
式（６）においてＶout（ｔ0）、Ｖoffset（ｔ0）、Ｓ（ｔ0）は既に測定した値である。
【００１９】
次に、ステップ２１６において、磁束密度Ｂkのときの温度特性補正値を設定する。具体的な温度特性補正値の設定方法について以下に説明する。
まず、Ｖ0と磁束密度Ｂkにおいて測定したＶout（ｔ）とから、磁束密度Ｂkにおける式（４）のＶsen,offset（ｔ）を求める（図７の（Ａ）参照）。
次に、磁束密度Ｂkにおける、Ｖsen,offset（ｔ0）に対するＶsen,offset（ｔ）の変動比率を、Ｖsen,offset（ｔ）／Ｖsen,offset（ｔ0）として求める。そして、この変動比率の逆数を磁束密度Ｂkにおける温度特性補正値αk（ｔ）とし、式（５）に示すαk（ｔ）の係数ａ、ｂを求める。
【００２０】
次に、磁束密度Ｂkが含まれる区分以外の区分における温度特性補正値αi（ｔ）を求める。
式（１）からＶout（ｔ）−Ｖoffset（ｔ）＝Ｂ×Ｓ（ｔ）であり、（Ｖout（ｔ）−Ｖoffset（ｔ））は磁束密度に比例する。Ｖoffset（ｔ）と、磁束密度ＢkにおけるＶout（ｔ）は測定されているので、既に温度特性補正値を設定したＢk以外の図８に示す他の区分の磁束密度Ｂiにおける（Ｖout（ｔ）−Ｖoffset（ｔ））B=Biは、次式（７）から求められる。
（Ｖout（ｔ）−Ｖoffset（ｔ））B=Bi
＝（Ｖout（ｔ）−Ｖoffset（ｔ））B=Bk×（Ｂi／Ｂk）・・・（７）
したがって、磁束密度ＢiにおけるＶsen,offset（ｔ）は、次式（８）で求められる。
Ｖsen,offset（ｔ）
＝Ｖout（ｔ）−Ｖ0
＝（Ｖout（ｔ）−Ｖoffset（ｔ））B=Bk×（Ｂi／Ｂk）＋ΔＶoffset（ｔ）
・・・（８）
【００２１】
式（８）で求めた磁束密度ＢiにおけるＶsen,offset（ｔ）から、磁束密度Ｂk以外の他の区分の磁束密度Ｂiの温度特性補正値αi（ｔ）を、他の区分の磁束密度ＢiにおいてホールＩＣ３０の出力電圧を測定することなく計算により設定し、αi（ｔ）の係数ａ、ｂを式（５）から求めることができる。したがって、温度特性補正値を設定する工数を低減できる。図８の各区分の温度特性補正値としては、αi（ｔ）の係数ａ、ｂを書き込んでいる。
【００２２】
このようにホールＩＣ３０の磁束密度検出範囲を２０の区分に分け、各磁束密度の区分において設定した温度特性補正値によりホール素子３２の温度特性を補正することにより、補正されたホールＩＣ３０の出力に基づいて検出対象の回転角度を高精度に検出できる。また、磁束密度検出範囲の各区分毎に温度特性補正値を設定したので、温度特性補正値を設定する工数を低減できる。
【００２３】
（他の実施形態）
以上説明した上記実施形態では、ホール素子３２と補正手段としてのＤＳＰ３６とを１部品のホールＩＣ３０として実装したが、ＤＳＰとホール素子とを別部品として実装してもよい。
また、上記実施形態では、磁界発生手段である永久磁石１４が検出対象であるスロットル軸２と回転したが、ホール素子が検出対象と回転する構成にしてもよい。
また上記実施形態では、複数に区分した磁束密度検出範囲の各区分毎に温度特性補正値を設定したが、磁束密度検出範囲を区分することなく、検出する磁束密度の値に応じて温度特性補正値を設定してもよい。
このように、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の実施形態に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施形態による回転角度検出装置を示す図２のＩ−Ｉ線模式的断面図。
【図２】本実施形態による回転角度検出装置を示す断面図。
【図３】ホールＩＣの構成図。
【図４】温度特性補正方法を示すフロー。
【図５】温度特性補正値の設定方法を示すフロー。
【図６】オフセット電圧の特性図。
【図７】温度特性補正値の設定手順を示す説明図。
【図８】磁束密度検出範囲の区分毎に設定された温度特性補正値を示す説明図。
【符号の説明】
【００２５】
２：スロットル軸（検出対象）、１０：回転角度検出装置、１４：永久磁石（磁界発生手段）、３０：ホールＩＣ、３２：ホール素子、３６：ＤＳＰ（補正手段）、３８ＥＥＰＲＯＭ（記憶媒体）
【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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