(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体である歯車形状のギアの回転状態を検出する回転検出装置であって、
前記ギアに向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、前記バイアス磁界内に配置され、前記ギアの回転に伴う前記バイアス磁界の向きの変化を検出する磁電変換素子と、を有する磁気センサと、
前記磁電変換素子の近傍に配置され、前記磁電変換素子に向けて前記バイアス磁界とは異なる向きの診断用磁界を発生する磁界生成手段と、
前記ギアの回転が停止した状態で、前記磁界生成手段に電流を印加して駆動させる駆動手段と、
前記ギアの回転が停止した状態で、前記バイアス磁界と前記診断用磁界の合成磁界が作用したときの前記磁電変換素子の出力に基づいて、前記磁気センサの良否を自己診断する自己診断手段と、を備え、
前記磁電変換素子に対し、その出力が極大のピーク値となる向きの前記合成磁界及びその出力が極小であるボトム値となる向きの前記合成磁界の少なくとも一方が作用するように、前記駆動手段により、前記磁界生成手段には、電流値が経時的に変化する電流が印加され、
前記自己診断手段では、前記電流が印加されたときの前記磁電変換素子の出力波形において前記ピーク値及び前記ボトム値の少なくとも一方が検出され、前記ピーク値及び前記ボトム値の少なくとも一方に基づいて、前記磁気センサの良否が自己診断されることを特徴とする回転検出装置。
【請求項２】
前記磁電変換素子に対し、その出力が極大のピーク値となる向きの前記合成磁界とその出力が極小であるボトム値となる向きの前記合成磁界とが異なるタイミングで作用するように、前記駆動手段により、前記磁界生成手段には、電流値が経時的に変化する電流が印加され、
前記自己診断手段では、前記電流が印加されたときの前記磁電変換素子の出力波形における前記ピーク値と前記ボトム値が検出され、前記ピーク値及び前記ボトム値に基づいて、前記磁気センサの良否が自己診断されることを特徴とする請求項１に記載の回転検出装置。
【請求項３】
前記駆動手段により、前記磁界生成手段には、交流電流が印加されることを特徴とする請求項２に記載の回転検出装置。
【請求項４】
前記磁電変換素子として、直列接続された一対の磁気抵抗素子からなる磁気抵抗素子ブリッジを少なくとも１つ有し、
一対の前記磁気抵抗素子は、基板の表面上において、その長手方向が、前記バイアス磁界の磁気的中心線に対して異方向にそれぞれ略４５度の角度をなし、互いに直交するハの字状に設けられ、
前記磁電変換素子には、前記磁気的中心線に対して左右両方向に少なくとも４５度の範囲内でその向きが連続的に変化する前記合成磁界が作用することを特徴とする請求項３に記載の回転検出装置。
【請求項５】
前記磁界生成手段はコイルを有し、該コイルの軸方向が、前記基板の表面に沿いつつ前記磁気的中心線に対して略垂直とされていることを特徴とする請求項４に記載の回転検出装置。
【請求項６】
前記自己診断手段では、前記ピーク値と前記ボトム値との電位差が算出され、この電位差と所定の閾値とが比較されることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の回転検出装置。
【請求項７】
前記自己診断手段では、前記ピーク値と前記ボトム値の中点電圧が算出され、この中点電圧と所定の閾値とが比較されることを特徴とする請求項４〜６いずれか１項に記載の回転検出装置。
【請求項８】
被検出体である歯車形状のギアの回転状態を検出する回転検出装置であって、
前記ギアに向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、前記バイアス磁界内に配置され、前記ギアの回転に伴う前記バイアス磁界の向きの変化を検出する磁電変換素子と、を有する磁気センサと、
前記磁電変換素子の近傍に配置され、前記磁電変換素子に向けて前記バイアス磁界とは異なる向きの診断用磁界を発生する磁界生成手段と、
前記ギアの回転が停止した状態で、前記磁界生成手段に電流を印加して駆動させる駆動手段と、
前記ギアの回転が停止した状態で、前記バイアス磁界と前記診断用磁界の合成磁界が作用したときの前記磁電変換素子の出力に基づいて、前記磁気センサの良否を自己診断する自己診断手段と、を備え、
前記磁電変換素子として、直列接続された一対の磁気抵抗素子からなる磁気抵抗素子ブリッジを少なくとも１つ有し、
一対の前記磁気抵抗素子は、基板の表面上において、その長手方向が、前記バイアス磁界の磁気的中心線に対して異方向にそれぞれ略４５度の角度をなし、互いに直交するハの字状に設けられ、
前記磁界生成手段はコイルを有し、該コイルの軸方向が、前記基板の表面に沿いつつ前記磁気的中心線に対して略垂直とされ、
前記駆動手段により、前記磁界生成手段には、前記磁電変換素子に作用する磁気ベクトル量が前記バイアス磁界と前記診断用磁界とで略等しくなるような電流が印加され、
前記自己診断手段では、前記ギアの回転が停止し、且つ、前記診断用磁界が生成されない状態における前記磁電変換素子の第１出力と、前記電流としての第１電流が前記磁界生成手段に印加された際の前記磁電変換素子の第２出力が、同一の閾値でそれぞれ２値化処理され、その信号レベルが互いに比較され、
前記信号レベルが同じ場合には、前記第１電流と逆方向に流れる第２電流が前記磁界生成手段に印加された際の前記磁電変換素子の第３出力が、前記閾値で２値化処理され、その信号レベルが前記信号レベルと互いに比較されることを特徴とする回転検出装置。
【請求項９】
前記磁電変換素子と前記磁界生成手段が、同一のチップに設けられていることを特徴とする請求項１〜８いずれか１項に記載の回転検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁電変換素子を備え、被検出体である歯車形状のギアの回転状態を検出する回転検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁気抵抗素子（以下、ＭＲ素子と示す）が設けられたセンサチップと、ＭＲ素子にバイアス磁界を付与するバイアス磁石とを有する磁気センサとして、例えば特許文献１に示されるように、ＭＲ素子と同じ基板に設けられた電流導通部を備えるものが知られている。この磁気センサによれば、電流導通部に電流を流し、ＭＲ素子に対するバイアス磁界の向きを補正することにより、ＭＲ素子とバイアス磁石との相対的位置関係に誤差が生じたり、バイアス磁石に着磁バラツキがある等によって生じるセンサ出力のオフセットを調整することができる。
【０００３】
また、特許文献２には、複数の磁気センサを配置して互いに監視することで、磁気センサに、その出力が電源電圧、接地電圧、中点電圧のいずれかに張り付くような不具合が生じた場合に、その不具合を自己診断するようにした回転検出装置が示されている。
【特許文献１】特許第３９８８３１６
【特許文献２】特開２００３−２５４７８０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に示される磁気センサでは、上記したように、センサ出力にオフセットが生じている場合に、そのオフセットを調整することができるものの、被検出体の回転が停止した状態において、ＭＲ素子やバイアス磁石の故障や経年劣化による感度低下やオフセットの有無を自己診断することができない。
【０００５】
また、特許文献２に示される回転検出装置では、センサ出力が上記したように所定電圧に張り付いた場合には自己診断できるものの、ＭＲ素子やバイアス磁石の故障や経年劣化による感度低下やオフセットの有無を自己診断することができない。また、複数の磁気センサ備える構成であるので、コストが増加してしまう。
【０００６】
本発明は上記問題点に鑑み、被検出体の回転が停止された状態で、磁電変換素子やバイアス磁石の故障や経年劣化による出力の感度低下やオフセットの有無を自己診断することができる回転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】
上記目的を達成する為に請求項１に発明は、被検出体である歯車形状のギアの回転状態を検出する回転検出装置であって、ギアに向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、バイアス磁界内に配置され、ギアの回転に伴うバイアス磁界の向きの変化を検出する磁電変換素子とを有する磁気センサと、磁電変換素子の近傍に配置され、磁電変換素子に向けてバイアス磁界とは異なる向きの診断用磁界を発生する磁界生成手段と、ギアの回転が停止した状態で、磁界生成手段に電流を印加して駆動させる駆動手段と、ギアの回転が停止した状態で、バイアス磁界と診断用磁界の合成磁界が作用したときの磁電変換素子の出力に基づいて、磁気センサの良否を自己診断する自己診断手段と、を備え、磁電変換素子に対し、その出力が極大のピーク値となる向きの合成磁界及びその出力が極小であるボトム値となる向きの合成磁界の少なくとも一方が作用するように、駆動手段により、磁界生成手段には、電流値が経時的に変化する電流が印加され、自己診断手段では、電流が印加されたときの磁電変換素子の出力波形においてピーク値及びボトム値の少なくとも一方が検出され、ピーク値及びボトム値の少なくとも一方に基づいて、磁気センサの良否が自己診断されることを特徴とする。
【０００８】
このように本発明によれば、ギアの回転が停止した状態で、磁界生成手段に電流が印加され、これにより生じる診断用磁界によって、磁電変換素子に作用する磁界（磁気ベクトル）の向きを変化させることができる。したがって、電流の方向、電流値、診断用磁界の有無により、異なるタイミングで値の異なる出力を得ることができる。これにより、ギアの回転が停止された状態で、磁気センサ（磁電変換素子やバイアス磁界）の故障や経年劣化による出力の感度低下やオフセットの有無を自己診断することができる。
【０００９】
また、請求項１に記載の発明においては、磁電変換素子に対し、その出力が極大のピーク値となる向きの合成磁界及びその出力が極小であるボトム値となる向きの合成磁界の少なくとも一方が作用するように、駆動手段により、磁界生成手段には、電流値が経時的に変化する電流が印加され、自己診断手段では、電流が印加されたときの磁電変換素子の出力波形においてピーク値及びボトム値の少なくとも一方が検出され、検出されたピーク値及びボトム値の少なくとも一方に基づいて、磁気センサの良否が自己診断される構成としている。
【００１０】
これによれば、磁電変換素子と該素子に作用する磁界（磁気ベクトル）の向きとの関係で、磁電変換素子が出力し得る極大値（ピーク値）及び極小値（ボトム値）の少なくとも一方を磁電変換素子が出力するような合成磁界（バイアス磁界の磁気ベクトルと診断用磁界の磁気ベクトルの合成ベクトル）を生成するように、磁界生成手段に対して電流値が経時的に変化する電流が印加される。このような電流は、ギアが回転している際にとり得る、磁電変換素子とバイアス磁界（磁気ベクトル）の向きとのなす角によって予め決定される。また、検出されたピーク値及びボトム値の少なくとも一方は、磁気センサが正常であれば所定値を示すので、自己診断の基準値とすることができる。すなわち、ピーク値及びボトム値の少なくとも一方に基づいて、磁気センサの良否を自己診断することができる。
【００１１】
請求項１に記載の発明においては、請求項２に記載のように、磁電変換素子に対し、その出力が極大のピーク値となる向きの合成磁界とその出力が極小であるボトム値となる向きの合成磁界とが異なるタイミングで作用するように、駆動手段により、磁界生成手段には、電流値が経時的に変化する電流が印加され、自己診断手段では、電流が印加されたときの磁電変換素子の出力波形におけるピーク値とボトム値が検出され、ピーク値及びボトム値に基づいて、磁気センサの良否が自己診断される構成とすることが好ましい。
【００１２】
これによれば、磁電変換素子と該素子に作用する磁界（磁気ベクトル）の向きとの関係で、磁電変換素子が出力し得る極大値（ピーク値）と極小値（ボトム値）を磁電変換素子が出力するような合成磁界（バイアス磁界の磁気ベクトルと診断用磁界の磁気ベクトルの合成ベクトル）を生成するように、すなわち、磁電変換素子における向きが互いに異なる複数の合成ベクトルを生成するように、磁界生成手段に対して電流値が経時的に変化する電流が印加される。このような電流は、ギアが回転している際にとり得る、磁電変換素子とバイアス磁界（磁気ベクトル）の向きとのなす角によって予め決定される。また、検出されたピーク値及びボトム値は、磁気センサが正常であれば所定値を示すので、自己診断の基準値とすることができる。すなわち、ピーク値及びボトム値の２つの値に基づいて、磁気センサの良否を自己診断することができるので、自己診断の精度を向上することができる。例えば、磁気センサの故障により、出力がピーク値やボトム値で一定となった場合でも、その故障有無を自己診断することができる。
【００１３】
請求項２に記載の発明においては、請求項３に記載のように、駆動手段により、磁界生成手段に交流電流が印加される構成とすることがより好ましい。これによれば、電流値とともに、極性も経時的に変化させることができるので、磁電変換素子と合成磁界（合成ベクトル）の向きとのなす角のとり得る範囲を広くすることができる。そして、ピーク値とボトム値を出力するような合成磁界を、磁電変換素子に作用させることができる。
【００１４】
請求項３に記載の発明においては、請求項４に記載のように、磁電変換素子として、直列接続された一対の磁気抵抗素子からなる磁気抵抗素子ブリッジを少なくとも１つ有し、一対の磁気抵抗素子は、基板の表面上において、その長手方向が、バイアス磁界の磁気的中心線に対して異方向にそれぞれ略４５度の角度をなし、互いに直交するハの字状に設けられ、磁電変換素子には、磁気的中心線に対して左右両方向に少なくとも４５度の範囲内でその向きが連続的に変化する合成磁界が作用する構成とすることがさらに好ましい。
【００１５】
これによれば、磁気的中心線に対し、合成磁界（合成ベクトル）の向きが右方向に４５度傾いた場合には、この磁気ベクトルと右側の磁気抵抗素子の長手方向とのなす角が９０度となり、磁気ベクトルと左側の磁気抵抗素子の長手方向とが平行となる。このときの磁気抵抗素子ブリッジの出力は例えば上記したピーク値となる。また、磁気的中心線に対し、合成磁界（合成ベクトル）の向きが左方向に４５度傾いた場合には、この磁気ベクトルと左側の磁気抵抗素子の長手方向とのなす角が９０度となり、磁気ベクトルと右側の磁気抵抗素子の長手方向とが平行となる。このときの磁気抵抗素子ブリッジの出力は例えば上記したボトム値となる。したがって、ピーク値及びボトム値の少なくとも一方に基づいて、磁気センサの良否を自己診断することができる。
【００１６】
請求項４に記載の発明においては、請求項５に記載のように、磁界生成手段がコイルを有し、該コイルの軸方向が、基板の表面に沿いつつ磁気的中心線に対して略垂直とされた構成とするとなお良い。これによれば、診断用磁界（磁気ベクトル）の向きとバイアス磁界の磁気的中心線とのなす角が略９０度となり、磁気抵抗素子の長手方向とのなす角が４５度と１３５度となるので、構成が簡素化され、磁界生成手段に印加する電流を決定しやすくなる。
【００１７】
請求項４又は請求項５に記載の発明においては、例えば請求項６に記載のように、自己診断手段では、ピーク値とボトム値との電位差が算出され、この電位差と所定の閾値とが比較される構成とすると良い。これによれば、磁気センサの感度低下故障有無を自己診断することができる。
【００１８】
請求項４〜６いずれかに記載の発明では、例えば請求項７に記載のように、自己診断手段では、ピーク値とボトム値の中点電圧が算出され、この中点電圧と所定の閾値とが比較される構成としても良い。これによれば、磁気センサのオフセット故障有無を自己診断することができる。
【００１９】
また、上記目的を達成する為に請求項８に記載の発明は、被検出体である歯車形状のギアの回転状態を検出する回転検出装置であって、ギアに向けてバイアス磁界を発生するバイアス磁石と、バイアス磁界内に配置され、ギアの回転に伴うバイアス磁界の向きの変化を検出する磁電変換素子とを有する磁気センサと、磁電変換素子の近傍に配置され、磁電変換素子に向けてバイアス磁界とは異なる向きの診断用磁界を発生する磁界生成手段と、ギアの回転が停止した状態で、磁界生成手段に電流を印加して駆動させる駆動手段と、ギアの回転が停止した状態で、バイアス磁界と診断用磁界の合成磁界が作用したときの磁電変換素子の出力に基づいて、磁気センサの良否を自己診断する自己診断手段と、を備え、磁電変換素子として、直列接続された一対の磁気抵抗素子からなる磁気抵抗素子ブリッジを少なくとも１つ有し、一対の磁気抵抗素子は、基板の表面上において、その長手方向が、バイアス磁界の磁気的中心線に対して異方向にそれぞれ略４５度の角度をなし、互いに直交するハの字状に設けられ、磁界生成手段はコイルを有し、該コイルの軸方向が、基板の表面に沿いつつ磁気的中心線に対して略垂直とされ、駆動手段により、磁界生成手段には、磁電変換素子に作用する磁気ベクトル量がバイアス磁界と診断用磁界とで略等しくなるような電流が印加され、自己診断手段では、ギアの回転が停止し、且つ、診断用磁界が生成されない状態における磁電変換素子の第１出力と、電流としての第１電流が磁界生成手段に印加された際の磁電変換素子の第２出力が、同一の閾値でそれぞれ２値化処理され、その信号レベルが互いに比較され、信号レベルが同じ場合には、第１電流と逆方向に流れる第２電流が磁界生成手段に印加された際の磁電変換素子の第３出力が、閾値で２値化処理され、その信号レベルが信号レベルと互いに比較されることを特徴とする。
【００２０】
このような構成では、請求項１に記載の発明と同様にして、ギアの回転が停止した状態で、磁界生成手段に電流が印加され、これにより生じる診断用磁界によって、磁電変換素子に作用する磁界（磁気ベクトル）の向きを変化させることができる。したがって、電流の方向、電流値、診断用磁界の有無により、異なるタイミングで値の異なる出力を得ることができる。これにより、ギアの回転が停止された状態で、磁気センサ（磁電変換素子やバイアス磁界）の故障や経年劣化による出力の感度低下やオフセットの有無を自己診断することができる。特に、本発明では、磁気センサが正常であれば、第１電流を流したときの出力と第２電流を流したときとで、２値化処理した信号レベルが、ＬＯＷからＨＩ、若しくは、ＨＩからＬＯＷに切り替わる。逆に、大きくオフセットしている場合には、信号レベルが、ＬＯＷ若しくはＨＩで一定となる。したがって、信号レベルの切り替わりの有無で、磁気センサのオフセット故障の有無を自己診断することができる。
【００２１】
請求項１〜８いずれかに記載の発明においては、請求項９に記載のように、磁電変換素子と磁界生成手段が、同一のチップに設けられた構成とすることが好ましい。これにより、磁電変換素子と診断用磁界（磁気ベクトル）の向きとの相対的位置関係を、精度良く決定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す模式図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【００２３】
本実施形態に係る回転検出装置は、たとえばエンジンのクランクシャフトに噛み合わされたギアといった回転体の、回転数（回転状態）を検出する回転検出装置として好適である。
【００２４】
図１に示すように、回転検出装置１００は、被検出体である歯車形状のギア１の外周の歯２の回転によって発生するバイアス磁界２１の向きの変化を電気信号に変換する磁電変換素子としての磁気検出部１０と、ギア１の歯２に向けてバイアス磁界２１を発生するバイアス磁石２０とを有する磁気センサを備えている。
【００２５】
本実施形態において、磁気検出部１０は、図１に示すように、基板１１の表面上に配置された、２つの磁気抵抗素子１２，１３（以下、単にＭＲ素子１２，１３と示す）を有している。これらＭＲ素子１２，１３は、Ｎｉ−Ｃｏ系やＮｉ−Ｆｅ系の材料を、スパッタリングや蒸着法にて基板１１上に堆積し、パターニングすることで、複数の長辺及び短辺を順次折り返して接続した櫛歯状に形成されている。詳しくは、バイアス磁界２１の磁気的中心線２２を対称軸として、ＭＲ素子１２，１３が対称位置に配置され、その長手方向が磁気的中心線２２に対して、それぞれ異方向に略４５度の角度をなして、互いに直交するハの字状パターンとなっている。
【００２６】
また、ＭＲ素子１２の一端が電源と接続されるとともに、他端がＭＲ素子１３の一端と接続され、ＭＲ素子１３の他端が接地されている。このようにして、ＭＲ素子１２，１３は電源とグランド（ＧＮＤ）間に直列にブリッジ接続されており、この１組の磁気抵抗素子ブリッジが磁気検出部１０となっている。そして、２つのＭＲ素子１２，１３による直列回路に所定電圧Ｖｉｎを印加したときの両素子間の中点での電圧がセンシング信号（以下、単にセンサ出力と示す）として取り出されるようになっている。
【００２７】
バイアス磁石２０は、ギア１の外周に対向するように配置されており、バイアス磁石２０の中心軸が、バイアス磁界２１の磁気的中心線２２（対向するギア１がないとき、ほぼ真っ直ぐに磁力線が出ている領域）をなしている。また、ギア１と対向する端面側がＮ極、他方の端面がＳ極になるように着磁されている。そして、このバイアス磁石２０のＮ極部側にて磁気検出部１０（ＭＲ素子１２，１３）に向くバイアス磁界２１が形成されており、このバイアス磁界２１内にＭＲ素子１２，１３が位置している。なお、図１では、バイアス磁界２１の向きを示すため、バイアス磁界２１を矢印で簡略化して図示している。
【００２８】
この磁気センサは、図１に示すように、磁性体よりなるギヤ１に対向して設けられている。詳しくは、磁気検出部１０がギヤ１の歯２と所定の間隔をおいて配設されている。このギヤ１は回転軸（例えばエンジンのクランクシャフト）に固定され、回転軸に同期して回転する。そして、被検出対象であるギヤ１の回転に伴う歯２（山と谷）の通過によってバイアス磁界２１の向きが変化する。このバイアス磁界２１の向きが変化すると、磁気検出部１０を構成するＭＲ素子１２，１３の抵抗値も変化する。その結果、センサ出力も変化する。磁気センサでは、センサ出力がオペアンプ１４にて増幅され、比較器１５にて基準電圧Ｖｒ１と比較され、その大小関係にて比較器１５から２値化された信号が、後述するダイアグ判定部５８に入力され、磁気センサの正常判定がなされた場合には、外部ＥＣＵに送出される。この２値化信号の周期は、ギヤ１の回転速度に対応するので、この２値化信号の周期からギア１の回転速度が求められる。具体的には、２値化信号（パルス信号）の周期の測定、あるいは、所定時間当たりのパルス数の計数にてギア１の回転速度が求められる。なお、上記したようなＭＲ素子からなる磁気検出部１０とバイアス磁石２０を有する磁気センサは、例えば特開２００１−１５３６８３号公報、特許第３９８８３１６号明細書などに記載されているので、参照されたい。
【００２９】
ここで、本来、ギア１の歯２（山と谷）の通過によりバイアス磁界２１の向きが変化することによりセンシング信号が変化し、回転速度を検出することができるわけであるが、車両に搭載され使用されている過程で、磁気検出部１０やバイアス磁石２０の位置ずれ、故障、経年劣化などが生じると、センサ出力（若しくはオペアンプ１４にて増幅後の出力）の感度が低下したり、本来出力すべき電圧からオフセットしてしまう。このように、感度低下やオフセットがあると、回転速度を精度良く検出することができなくなる。
【００３０】
そこで、本実施形態においては、ギア１の回転が停止した状態で、磁気センサを自己診断すべく、回転検出装置１００が、図１に示すように、磁気検出部１０に向けてバイアス磁界２１とは異なる向きの診断用磁界３１を発生する磁界生成手段としての診断用磁界生成部３０と、ギア１の歯２の回転が停止した状態で、診断用磁界生成部３０に電流を印加する駆動手段としての駆動部４０と、ギア１の歯２の回転が停止した状態で、バイアス磁界２１と診断用磁界３１の合成磁界が作用したときの磁気検出部１０の出力（磁気センサの出力）に基づいて、磁気センサ（磁気検出部１０及びバイアス磁石２０）の良否を自己診断する自己診断手段としての自己診断回路５０と、をさらに備えている。
【００３１】
本実施形態において、診断用磁界生成部３０は、図１に示すように、その軸心３４（軸方向）が基板１１の表面に沿いつつバイアス磁界２１の磁気的中心線２２に対して略垂直となるように、基板１１上に配置されたコイル３２と、該コイル３２が巻回された軟磁性のコア３３とを有している。このように、ギア１の回転が停止された状態で生じる診断用磁界３１の磁気検出部１０における向きは、基板１１の表面に沿いつつバイアス磁界２１の向きとは異なり、バイアス磁界２１の磁気的中心線２２とほぼ９０度の角度をなすようになっている。そして、コイル３２に印加される電流の向きにより、診断用磁界生成部３０における磁気検出部１０側の端面の磁極が切り替わるようになっている。また、基板１１に、磁気検出部１０と診断用磁界生成部３０が集積されている。
【００３２】
詳しくは、図２に示すように、基板１１としてのシリコン基板の一面上に、フィールド酸化膜として熱酸化膜６０が形成され、その上にアルミニウムをスパッタリングや真空蒸着法などで堆積し、パターニングして多数の下側導体３２ａがコイル３２の巻回数だけ互いに並列に形成されている。また、下側導体３２ａと同一層に、アルミニウムをパターニングすることで、電源やＧＮＤ、他方のＭＲ素子（図２ではＭＲ素子１３）との配線部１２ａが形成されている。この配線部１２ａ上には、例えばＮｉ−Ｃｏ系材料を、スパッタリングや蒸着法にて堆積し、パターニングしてＭＲ素子１２，１３（図２ではＭＲ素子１２）が形成されている。そして、下側導体３２ａ、配線部１２ａ、及びＭＲ素子１２，１３を覆うように、例えばシリコン酸化膜からなる下側の層間絶縁膜６１が形成されている。この層間絶縁膜６１上における下側導体３２ａの上部領域には、軟磁性のパーマロイ膜をスパッタリングや真空蒸着法などで堆積し、パターニングしてコア３３が形成され、コア３３を覆うように、例えばシリコン酸化膜からなる上側の層間絶縁膜６２が形成されている。さらに、層間絶縁膜６１，６２には、接続用孔６３が選択的に形成され、該孔６３を埋めるとともに、層間絶縁膜６２上における下側導体３２ａの上部領域には、アルミニウムをスパッタリングや真空蒸着法などで堆積し、パターニングして多数の上側導体３２ｂがコイル３２の巻回数だけ互いに並列に形成されている。そして、上側導体３２ｂを覆うようにパッシベーション膜６４が形成されている。このように、接続用孔６３により、各導体３２ａ、３２ｂの両端が個別に接続されてコイル３２が構成されている。また、診断用磁界生成部３０と磁気検出部１０が、同一の基板１１（チップ）に構成されている。
【００３３】
駆動部４０としては、ギア１の回転が停止された状態で、磁気検出部１０を構成するＭＲ素子１２，１３の長手方向と該素子１２，１３に作用する合成磁界（バイアス磁界２１のなす磁気ベクトルと診断用磁界３１のなす磁気ベクトルとの合成ベクトル）の向きとの関係で、センサ出力としてとり得る極大値（ピーク値）と極小値（ボトム値）を、磁気センサが異なるタイミングでそれぞれ出力するような電流を、診断用磁界生成部３０に印加する。本実施形態では、ギア１が回転している際にとり得る、ＭＲ素子１２，１３の長手方向とバイアス磁界２１（磁気ベクトル）の向きとのなす角の範囲（換言すれば、磁気的中心線２２を中心とする左右方向の磁気ベクトルの振れ角度）により、センサ出力としてピーク値とボトム値を含むように極大電流値が決定された正弦波形の交流電流を、ギア１の回転が停止した状態で診断用磁界生成部３０に印加できるように、駆動部４０が交流電源として構成されている。
【００３４】
自己診断回路５０では、図１に示すように、オペアンプ１４で増幅されたセンサ出力におけるピーク値（極大値）とボトム値（極小値）との両値の電位差が所定の基準電圧Ｖｒ２により２値化処理され、上記両値の中点電圧が所定の基準電圧Ｖｒ３，Ｖｒ４によりそれぞれ２値化処理され、これら２値化信号に基づいて、磁気センサ（磁気検出部１０及びバイアス磁石２０）における感度低下故障やオフセット故障などの有無が、自己診断されるようになっている。
【００３５】
詳しくは、オペアンプ１４にて増幅されたセンサ出力が、自己診断回路５０内のピーク検出部５１（ピークホールド回路）及びボトム検出部５２（ボトムホールド回路）に入力され、センサ出力からピーク値とボトム値が検出される。次に、第１演算部５３では、得られたピーク値とボトム値を減算し、両値の電位差（出力差）が算出され、この電位差が比較器５４にて基準電圧Ｖｒ２と比較され、その大小関係にて比較器５４から２値化された信号がダイアグ判定部５８に入力される。そして、この２値化信号から、ダイアグ判定部５８は、磁気センサの感度低下故障有無を判定する。すなわち、ピーク検出部５１、ボトム検出部５２、第１演算部５３、比較器５４、及びダイアグ判定部５８によって、感度低下故障の有無を自己診断する機能を果たすようになっている。
【００３６】
また、第２演算部５５では、得られたピーク値とボトム値からその中点電圧が算出され、この中点電圧が比較器５６にて基準電圧Ｖｒ３と比較され、その大小関係にて比較器５６から２値化された信号がダイアグ判定部５８に入力される。また、中点電圧が比較器５７にて基準電圧Ｖｒ４と比較され、その大小関係にて比較器５７から２値化された信号がダイアグ判定部５８に入力される。なお、基準電圧Ｖｒ３，Ｖｒ４は、磁気センサに感度低下やオフセットの故障がない状態の中点電圧を間に挟んで、一方が中点電圧よりも若干高い電圧、他方が中点電圧よりも若干低い電圧に設定されている。そして、これら２つの２値化信号から、ダイアグ判定部５８は、磁気センサのオフセット故障有無を判定する。すなわち、ピーク検出部５１、ボトム検出部５２、第２演算部５５、比較器５６，５７、及びダイアグ判定部５８によって、オフセット故障の有無を自己診断する機能を果たすようになっている。
【００３７】
次に、このように構成される回転検出装置１００の自己診断原理及び自己診断方法について説明する。図３は、電流方向と磁界方向のなす角度θに対する抵抗値の関係を示す図である。図４は、バイアス磁界と診断用磁界との合成磁界の向きを説明するための図であり、（ａ）は磁気的中心線に対して右方向に４５度傾いた状態、（ｂ）は磁気的中心線に対して左方向に４５度傾いた状態を示している。図５は、ピーク値及びボトム値を検出するために必要な合成磁界の向きの範囲を示す図である。図６は、センサ出力の正常状態、感度低下状態、オフセット状態を示す図である。図７は、図５に示す範囲の合成磁界を得るための電流決定方法を説明するための図である。図８は、自己診断方法を示すフロー図である。
【００３８】
先ず、磁気検出部１０を構成するＭＲ素子１２，１３の基本特性について説明する。ＭＲ素子１２，１３に流れる電流の方向と磁界方向（磁気ベクトル）のなす角度θに対するＭＲ素子１２，１３の抵抗値Ｒは、図３に示されるようになる。すなわち、ＭＲ素子１２，１３の抵抗値は、角度θが９０度（２７０度）のとき最小値となり、角度θが０度（１８０度）のとき最大値となる。また、角度θが４５度（１３５度）のとき、最大値と最小値の中点電圧となるようになっている。
【００３９】
また、磁気センサのセンサ出力は、電源側のＭＲ素子１２の抵抗をＲ１、ＧＮＤ側のＭＲ素子の抵抗をＲ２とすると、下記式で示すことができる。
（数１）センサ出力＝Ｒ２／（Ｒ１＋Ｒ２）×Ｖｉｎ
ここで、バイアス磁界２１の磁気ベクトルをＢ１、診断用磁界３１の磁気ベクトルをＢ２、バイアス磁界２１と診断用磁界３１の合成磁界の磁気ベクトルをＢ３とすると、上記した構成では、図４（ａ）に示すように、ＭＲ素子１２の長手方向と合成ベクトルＢ３とのなす角度が９０度、すなわち、合成ベクトルＢ３が磁気的中心線２２よりも右側に傾き、合成ベクトルＢ３の向きと磁気的中心線２２またはコイル３２の軸心３４とのなす角度がそれぞれ４５度となったときに、ＭＲ素子１２の抵抗Ｒ１が最小値となる。このとき、ＭＲ素子１２，１３は、磁気的中心線２２に対して対称配置とされ、その長手方向が互いに９０度の角度をなしているので、ＭＲ素子１３の長手方向と合成ベクトルＢ３とのなす角度は１８０度となり、ＭＲ素子１３の抵抗Ｒ２が最大値となる。したがって、上記した数式１より、センサ出力は、極大値であるピーク値となる。
【００４０】
また、図４（ｂ）に示すように、ＭＲ素子１３の長手方向と合成ベクトルＢ３とのなす角度が９０度、すなわち、合成ベクトルＢ３が磁気的中心線２２よりも左側に傾き、合成ベクトルＢ３の向きと磁気的中心線２２またはコイル３２の軸心３４とのなす角度がそれぞれ４５度となったときに、ＭＲ素子１３の抵抗Ｒ２が最小値となる。このとき、ＭＲ素子１２の長手方向と合成ベクトルＢ３とのなす角度は０度となり、ＭＲ素子１２の抵抗Ｒ１が最大値となる。したがって、上記した数式１より、センサ出力は、極小値であるボトム値となる。
【００４１】
このように、センサ出力として、極大値であるピーク値と極小値であるボトム値は、磁気センサが正常である場合に、磁気検出部１０と該磁気検出部１０に作用する磁界（磁気ベクトル）の向きとの関係で得ることのできる一定値であり、感度低下故障やオフセット故障の判断基準とすることができる。
【００４２】
しかしながら、ギア１の回転が停止しているときの、バイアス磁界２１（磁気ベクトルＢ１）の向きは、得られた１つのセンサ出力（一定電圧）から特定することはできないため、得られる１つのセンサ出力がピーク値またはボトム値となるような（ピンポイントでピーク値またはボトム値を得るような）診断用磁界３１を生成する（そのような診断用磁界３１を生成する電流を印加する）ことはできない。なぜならば、得られたセンサ出力（一定電圧）が正常時の出力なのか、感度低下時の出力なのか、オフセットが生じているときの出力なのか不明であり、それぞれの場合によって、バイアス磁界２１（磁気ベクトルＢ１）の向きが異なるからである。
【００４３】
そこで、本実施形態では、ピーク値とボトム値をともに検出するために、電流値が経時的に変化する電流を、駆動部４０から診断用磁界生成部３０に流し、合成磁界（合成ベクトルＢ３）の向きを所定範囲で連続的に変化させることとした。具体的には、電流を印加することで得られる合成磁界（合成ベクトルＢ３）の向きの変化範囲として、少なくとも図５に示すように、上記した図４（ａ）に示す向きの合成ベクトルＢ３と、図４（ｂ）に示した向きの合成ベクトルＢ３との間の範囲を含むようにした。換言すれば、図５に示すように、バイアス磁界２１の磁気的中心線２２を中心として、左右両方向に少なくとも４５度までの範囲内で、合成ベクトルＢ３が連続的に変化するような電流を、駆動部４０から診断用磁界生成部３０のコイル３２に流すようにした。
【００４４】
このような合成ベクトルＢ３が磁気検出部１０に作用すると、得られるセンサ出力の波形は、磁気センサが正常な場合、例えば図６に実線で示すように、所定のピーク値Ｖ１と所定のボトム値Ｖ２を含む波形となる。これに対し、磁気センサに感度低下故障が生じている場合（図６の破線参照）及びオフセットが生じている場合（図６の一点差線参照）のいずれにおいても、ピーク値の値が正常なピーク値Ｖ１とは異なり、ボトム値の値が正常なボトム値Ｖ２とは異なる値となる。また、感度低下故障が生じている場合、ピーク値とボトム値の電位差が、正常な場合に比べて小さくなる。さらには、オフセット故障が生じている場合、ピーク値とボトム値の電位差は正常な場合と同じであるものの、ピーク値とボトム値の中点電圧が正常な場合と異なる値となる。このように、ピーク値及びボトム値の少なくとも一方を検出すれば、検出されたピーク値及びボトム値の少なくとも一方に基づいて、磁気センサに感度低下故障やオフセット故障が生じているか否かを自己診断することができる。
【００４５】
次に、診断用磁界生成部３０に印加される電流の決定方法について説明する。合成ベクトルＢ３の向きを連続的に変化させるような電流としては、経時的に電流値が変化する電流を採用することができる。例えば極性の変化しない直流電流を採用することもできるが、本実施形態では、上記したように、磁気的中心線２２を中心として左右両方向に少なくとも４５度までの範囲内で合成ベクトルＢ３の向きを連続的に変化させるため、電流値と極性が経時的に変化する交流電流を採用している。
【００４６】
先ず、バイアス磁界２１の磁気ベクトルＢ１の向きが、ギア１の回転に伴って変化する範囲（磁気的中心線２２を中心とした左右方向の振れ角）を、図７に示すように、磁気的中心線２２を中心として左右両方向にθ１度（図７では右方向のみを図示）とする。このθ１は、ギア１の歯２のピッチや、ギア１とＭＲ素子１２，１３との位置関係などにより、診断用磁界３１の作用しない状態で決定される。また、合成ベクトルＢ３の向きを変化させるための電流の値としては、磁気ベクトルＢ１から合成ベクトルＢ３までの角度変化が大きいほど大きな電流を必要とする。
【００４７】
したがって、本実施形態では、図７に示すように、磁気ベクトルＢ１が磁気的中心線２２対して例えば右側に触れ角最大のθ１の角度位置にある場合に、合成ベクトルＢ３を、磁気的中心線２２を中心として左方向に４５度の角度位置の合成ベクトルＢ３ａとする際の電流値（磁気ベクトルＢ２ａの大きさ）が、左右４５度の範囲内で最も大きくなる。換言すれば、左右４５度の範囲内では、合成ベクトルＢ３ａの向きを、磁気的中心線２２に対してθ１の角度をなす磁気ベクトルＢ１の向きから、磁気的中心線２２を跨いで（θ１＋４５）度変化させる際の磁気ベクトルＢ２ａの大きさ（コイル３２に流す電流の大きさ）が最も大きくなる。すなわち、交流電流の最大値を、磁気ベクトルＢ１を、磁気的中心線２２を跨いで（θ１＋４５）度変化させて合成ベクトルＢ３とする際のコイル３２に流す電流の大きさ（磁気ベクトルＢ２の大きさ）以上とすれば、バイアス磁界２１（磁気ベクトルＢ１）の向きが振れ角の範囲内でどの値をとっていても、磁気的中心線２２を中心として左右両方向に少なくとも４５度までの範囲内で、合成ベクトルＢ３の向きを連続的に変化させることができる。そして、磁気センサの出力波形が、ピーク値とボトム値を含むものとなる。なお、磁気ベクトルＢ１には、磁気ベクトルＢ２ａと大きさは同じであって極性の異なる磁気ベクトルＢ２ｂも作用するので、このときの合成ベクトルＢ３ｂの向きは、図７に示すように、磁気的中心線２２を中心として右方向に４５度よりも大きい角度傾いた方向となる。
【００４８】
次に、自己診断方法について説明する。例えば車両のイグニッションスイッチがオンされると、図８に示すように、磁気センサ、すなわちＭＲ素子１２，１３の電源がオン状態となる（ステップ１０）。また、駆動部４０にも電流印加指示信号が与えられ、駆動部４０から診断用磁界生成部３０のコイル３２に所定の電流が印加される（ステップ２０）。
【００４９】
これにより、診断用磁界生成部３０が診断用磁界３１を生成し、コイル３２の軸方向に沿う向きの診断用磁界３１がＭＲ素子１２，１３に作用する。このとき、コイル３２には上記したように交流電流が流れるので、バイアス磁界２１と診断用磁界３１との合成磁界（合成ベクトルＢ３の向き）は、磁気的中心線２２を中心として左右両方向に少なくとも４５度までの範囲内で、連続的に変化する。したがって、センサ出力の波形が、極大値であるピーク値と極小値であるボトム値を含むものとなり、自己診断回路５０内のピーク検出部５１及びボトム検出部５２にて、ピーク値とボトム値が検出される（ステップ３０）。
【００５０】
第１演算部５３では、得られたピーク値とボトム値から、両値の電位差（出力差）が算出される（ステップ４０）。そして、比較器５４にて、上記電位差が所定の閾値（基準電圧Ｖｒ２）未満であるか否かが比較され、その比較結果が２値化信号としてダイアグ判定部５８に入力されて、感度低下故障の有無が判定される（ステップ５０）。
【００５１】
ステップ５０では、電位差が閾値未満の場合、ダイアグ判定部５８にて、感度低下故障（図６参照）が生じているものと判定される。そして、ダイアグ判定部５８により、報知部に警報出力を指示する信号を出力したり、非常モードに切り替える信号を出力するなどの異常処置（ステップ９０）がなされる。また、この異常処置により、センサ出力による回転情報は、その他アクチュエータの制御に適用されない状態となる。なお、センサ出力が電源やＧＮＤなど所定の電圧に貼り付いた故障も、上記比較・判定により検出することができる。
【００５２】
また、電位差が閾値以上の場合、ダイアグ判定部５８にて、感度低下故障などが生じていないものと判定される。そして、第２演算部５５にて、得られたピーク値とボトム値からその中点電圧が算出され（ステップ６０）、この中点電圧が、所定の閾値と略一致するか否かが比較される（ステップ７０）。具体的には、得られたピーク値とボトム値から、第２演算部５５にて中点電圧が算出され、この中点電圧が、比較器５６にて基準電圧Ｖｒ３と比較され、比較器５７にて基準電圧Ｖｒ４と比較される。そして、それぞれの比較器５６，５７から２値化された信号がダイアグ判定部５８に入力され、オフセット故障の有無が判定される。なお、基準電圧Ｖｒ３，Ｖｒ４は、上記したように、磁気センサに感度低下やオフセットの故障がない状態の中点電圧を間に挟んで、一方が中点電圧よりも若干高い電圧、他方が中点電圧よりも若干低い電圧に設定されている。すなわち、中点電圧が例えばＶｒ３よりも大きく、Ｖｒ４よりも小さい範囲内にあるときには、中点電圧が所定の閾値と略一致しているものとみなされるようになっている。
【００５３】
ステップ７０では、中点電圧が閾値と略一致すると、ダイアグ判定部５８にて、オフセット故障（図６参照）が生じていないものと判定される。そして、比較器１５にて２値化されたセンサ信号により、ギア１の歯２の回転状態を検出する通常測定モードが設定され（ステップ８０）、イグニッションスイッチがオフ状態となるまで、このモードが継続されて、外部ＥＣＵに２値化信号が送出される。
【００５４】
また、中点電圧が閾値と略一致しなかった場合、ダイアグ判定部５８にて、オフセット故障が生じているものと判定される。そして、ダイアグ判定部５８により、上記したような異常処置（ステップ９０）がなされる。
【００５５】
このように本実施形態に係る回転検出装置１００は、磁気検出部１０とバイアス磁石２０を有する磁気センサとともに、磁気検出部１０に向けてバイアス磁界２１とは異なる向きの診断用磁界３１を発生する診断用磁界生成部３０と、ギア１の回転が停止した状態で、診断用磁界生成部３０に電流を印加して駆動させる駆動部４０と、ギア１の回転が停止した状態で、合成磁界（合成ベクトルＢ３）が作用したときのセンサ出力に基づいて、磁気センサの良否を自己診断する自己診断回路５０と、を備えている。そして、磁気センサの出力波形に、極大値であるピーク値と極小値であるボトム値が含まれるように、診断用磁界生成部３０のコイル３２に流される電流が決定されている。また、自己診断回路５０では、電流が印加されたときの磁気センサの出力波形においてピーク値及びボトム値が検出され、検出されたピーク値及びボトム値に基づいて、磁気センサの良否が自己診断される構成となっている。したがって、ピーク値及びボトム値の２つの値に基づいて、磁気センサの故障（感度低下故障、オフセット故障、所定電圧への貼り付き故障）有無を自己診断することができる。
【００５６】
なお、本実施形態では、ステップ４０にて電位差演算がなされた後に、ステップ５０にて電位差と閾値が比較され、電位差が閾値以上の場合に、ステップ６０にて中点電圧演算がなされて、ステップ７０にて中点電圧と閾値との比較がなされる例を示した。しかしながら、中点電圧の演算及び中点電圧と閾値の比較を、電位差の演算及び電位差と閾値の比較の前に実施しても良いし、両者を並行して実施しても良い。
【００５７】
また、本実施形態では、センサ出力のピーク値とボトム値がともに検出され、ピーク値とボトム値の電位差から感度低下故障や所定電圧への張り付き故障が、ピーク値とボトム値の中点電圧からオフセット故障が自己診断される例を示した。しかしながら、ピーク値及びボトム値は、いずれも磁気センサが正常であれば所定の値を示すものであるので、ピーク値及びボトム値のいずれか一方のみを用いて、自己診断する構成とすることも可能である。例えばピーク値のみを用いる場合、磁気検出部１０のＭＲ素子１２，１３と該素子１２，１３に作用する磁界（磁気ベクトル）の向きとの関係（図７参照）から、バイアス磁界２１（磁気ベクトルＢ１）の向きが振れ角の範囲内でどの値をとっていても、磁気センサの出力波形として例えばピーク値を必ず含むような、経時的に電流値の変化する電流を決定すればよい。このような電流としては、経時的に電流値が変化する直流電流を採用することもできる。また、自己診断回路５０は、ピーク検出部５１と比較器、ダイアグ判定部５８のみを有する構成となる。感度低下故障の場合には、センサ出力がピーク値よりも小さくなるので、ピーク検出部５１で検出されたピーク値を所定の閾値を基準として比較器で２値化処理し、この２値化信号をダイアグ判定部５８にて判定することにより、感度故障有無を自己診断することができる。しかしながら、オフセット故障であってその出力波形にピーク値と同じ電圧の部分が存在する場合や、センサ出力がピーク値で張り付いた場合には、ピーク値のみからその故障有無を自己診断することができない。したがって、上記したように、ピーク値とボトム値の両方を用いて、自己診断する構成のほうが好ましい。なお、ピーク値とボトム値の両方を用いる構成においては、本実施形態に示した電位差と中点電圧に限定されるものではない。
【００５８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態を、図９〜図１２に基づいて説明する。図９は、センサ出力の正常状態とオフセット状態を示す図である。図１０は、第２実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す模式図である。図１１は、正電流と逆電流を印加したときの合成磁界の向きを説明するための図であり、（ａ）はバイアス磁界の向きが磁気的中心線と略平行の状態、（ｂ）はバイアス磁界の向きが磁気的中心線に対して右方向にθ１度傾いた状態を示している。図１２は、自己診断方法を示すフロー図である。
【００５９】
第２実施形態に係る回転検出装置は、第１実施形態によるものと共通するところが多いので、以下、共通部分については詳しい説明は省略し、異なる部分を重点的に説明する。なお、第１実施形態に示した要素と同一の要素には、同一の符号を付与するものとする。
【００６０】
本実施形態においては、図９に示すように、比較器１５の基準電圧Ｖｒ１よりもセンサ出力全体が低くなるようなオフセット故障や、基準電圧Ｖｒ１よりもセンサ出力全体が高くなるようなオフセット故障の有無を自己診断できる回転検出装置１００の例を示す。
【００６１】
図１０に示すように、本実施形態に係る回転検出装置１００では、磁気センサを構成する磁気検出部１０及びバイアス磁石２０と、診断用磁界３１を生成する診断用磁界生成部３０の構成が、第１実施形態に示した構成（図１参照）と同じ構成となっている。
【００６２】
駆動部４０は、診断用磁界生成部３０のコイル３２に対し、磁気検出部１０のＭＲ素子１２，１３に作用する磁気ベクトル量（磁気ベクトルの大きさ）が、バイアス磁界２１（磁気ベクトルＢ１）と診断用磁界３１（磁気ベクトルＢ２）とで略等しくなるような電流をコイル３２に付与するとともに、コイル３２における流れ方向が正逆切り替え可能に構成されている。この電流の印加タイミングは、ダイアグ判定部５８からの指示信号によって切り替えられるようになっている。
【００６３】
自己診断回路５０は、図１０に示すように、オペアンプ１４にて増幅されたセンサ出力を、基準電圧Ｖｒ１を用いて２値化処理する比較器１５と、２値化信号を用いて磁気センサの故障有無を自己診断するダイアグ判定部５８とを有している。このダイアグ判定部５８は、ギア１の回転が停止された状態で、比較器１５からの２値化信号を記憶するメモリと、２値化信号を比較し、ＨＩ・ＬＯＷの切り替え有無により、オフセット故障の有無を判定する判定部と、駆動部４０への指示信号を生成する信号生成部を有している。
【００６４】
次に、本実施形態に係る回転検出装置１００の自己診断原理及び自己診断方法について説明する。本実施形態においても、バイアス磁界２１の磁気的中心線２２を対称軸として、ＭＲ素子１２，１３が対称位置に配置され、その長手方向が磁気的中心線２２に対して、それぞれ異方向に略４５度の角度をなして、互いに直交するハの字状パターンとなっている。また、診断用磁界生成部３０を構成するコイル３２の軸心（軸方向）が、基板１１の表面に沿いつつ磁気的中心線２２に対して略垂直となっている。
【００６５】
このような構成に対し、図１１（ａ），（ｂ）に示すように、バイアス磁界の磁気ベクトルＢ１とベクトルの大きさが等しく、向きが互いに反対方向である診断用磁界３１の磁気ベクトルＢ２ａ，Ｂ２ｂを生じるような電流（電流値（絶対値）が同じであって、コイル３２の流れ方向が正逆反対のもの）をそれぞれ印加するものとする。すると、図１１（ａ）に示すように、バイアス磁界２１の磁気ベクトルＢ１の向きが磁気的中心線２２と略平行な場合、磁気ベクトルＢ２ａが作用したときの合成ベクトルＢ３ａは、ＭＲ素子１３の長手方向とのなす角度が略９０度となり、磁気ベクトルＢ２ｂが作用したときの合成ベクトルＢ３ｂは、ＭＲ素子１２の長手方向とのなす角度が略９０度となる。すなわち、２つの合成ベクトルＢ３ａ，Ｂ３ｂのなす角が略９０度となる。また、図１１（ｂ）に示すように、バイアス磁界２１の磁気ベクトルＢ１の向きが磁気的中心線２２に対して右方向に振れ角θ１傾いている場合、合成ベクトルＢ３ａとＭＲ素子１３の長手方向とのなす角度は、略９０度とはならず、合成ベクトルＢ３ｂとＭＲ素子１２の長手方向とのなす角度も略９０度とならない。しかしながら、２つの合成ベクトルＢ３ａ，Ｂ３ｂのなす角は略９０度となる。このように、バイアス磁界２１（磁気ベクトルＢ１）の向きが振れ角の範囲内でどの値をとっていても、２つの合成ベクトルＢ３ａ，Ｂ３ｂのなす角が略９０度となる。したがって、バイアス磁界の磁気ベクトルＢ１とベクトルの大きさが等しく、向きが互いに反対方向である診断用磁界３１の磁気ベクトルＢ２ａ，Ｂ２ｂを生じるような電流をコイル３２に付与してやれば、合成ベクトルＢ３ａ，Ｂ３ｂの向きが９０度ずれるので、磁気センサが正常な場合、比較器１５にて２値化処理された信号が、ＬＯＷとＨＩで切り替わることとなる。これに対し、図９に示したように、センサ出力の波形が基準電圧Ｖｒ１を跨がないような大きくオフセットした場合には、上記した磁気ベクトルＢ２ａ，Ｂ２ｂを生じるような電流をコイル３２に付与してやっても、比較器１５にて２値化処理された信号が、ＬＯＷ又はＨＩで一定となる。したがって、オフセット故障の有無を自己診断することができる。
【００６６】
次に、自己診断方法について説明する。例えば車両のイグニッションスイッチがオンされると、図１２に示すように、磁気センサ、すなわちＭＲ素子１２，１３の電源がオン状態となる（ステップ１００）。そして、オペアンプ１４にて増幅されたセンサ出力が、基準電圧Ｖｒ１を用いて比較器１５にて２値化処理され、その２値化信号がダイアグ判定部５８に入力されて記憶される（ステップ１１０）。
【００６７】
この２値化信号がダイアグ判定部５８に入力されると、ダイアグ判定部５８は、駆動部４０に対し、正方向の駆動電流をコイル３２に印加するように指示信号を出力する。これにより、駆動部４０から診断用磁界生成部３０のコイル３２に所定の電流（正電流）が印加される（ステップ１２０）。そして、診断用磁界生成部３０が診断用磁界３１を生成し、コイル３２の軸方向に沿う向きの診断用磁界３１がＭＲ素子１２，１３に作用する。この診断用磁界３１が作用した状態のセンサ出力がオペアンプ１４にて増幅され、基準電圧Ｖｒ１を用いて比較器１５にて２値化処理される（ステップ１３０）。そして、その２値化信号がダイアグ判定部５８に入力されて、先に入力されて記憶された２値化信号のレベルと比較される（ステップ１４０）。
【００６８】
ステップ１４０にて、２つの２値化信号のレベルが異なる場合（ＨＩ・ＬＯＷの反転がある場合）、ダイアグ判定部５８は、磁気センサにオフセット故障が生じていないものと判定する。そして、センサ信号によってギア１の歯２の回転状態を検出する通常測定モードに設定し（ステップ１９０）、イグニッションスイッチがオフ状態となるまで、このモードが継続されて、外部ＥＣＵにセンサ出力の２値化信号が送出される。
【００６９】
ステップ１４０にて、２つの２値化信号のレベルが一致する場合（ＨＩ・ＬＯＷの反転がない場合）、ダイアグ判定部５８は、駆動部４０に対し、逆方向の駆動電流をコイル３２に印加するように指示信号を出力する。これにより、駆動部４０から診断用磁界生成部３０のコイル３２に所定の電流（逆電流）が印加される（ステップ１５０）。そして、診断用磁界生成部３０が診断用磁界３１を生成し、コイル３２の軸方向に沿う向きの診断用磁界３１がＭＲ素子１２，１３に作用する。この診断用磁界３１が作用した状態のセンサ出力がオペアンプ１４にて増幅され、基準電圧Ｖｒ１を用いて比較器１５にて２値化処理される（ステップ１６０）。そして、その２値化信号がダイアグ判定部５８に入力されて、先に入力されて記憶された２値化信号のレベルと比較される（ステップ１７０）。
【００７０】
ステップ１７０にて、２つの２値化信号のレベルが異なる場合（ＨＩ・ＬＯＷの反転がある場合）、ダイアグ判定部５８は、磁気センサにオフセット故障が生じていないものと判定する。そして、通常測定モードに設定し（ステップ１９０）、イグニッションスイッチがオフ状態となるまで、このモードが継続されて、外部ＥＣＵにセンサ出力の２値化信号が送出される。
【００７１】
ステップ１７０にて、２つの２値化信号のレベルが一致する場合（ＨＩ・ＬＯＷの反転がない場合）、ダイアグ判定部５８は、報知部に警報出力を指示する信号を出力したり、非常モードに切り替える信号を出力するなどの異常処置（ステップ１８０）を実行する。また、この異常処置により、センサ出力による回転情報は、その他アクチュエータの制御に適用されない状態となる。なお、上記した正電流が第１電流に相当し、逆電流が第２電流に相当する。
【００７２】
このように本実施形態に係る回転検出装置１００によれば、比較器１５から出力された２値化信号のＨＩ・ＬＯＷ切り替わりの有無によって、磁気センサのオフセット故障の有無を自己診断することができる。
【００７３】
なお、本実施形態では、診断用磁界３１が作用していない状態（バイアス磁界２１のみが作用している状態）におけるセンサ出力の２値化信号を自己診断に用いる例を示した。しかしながら、ステップ１１０を省略し、正電流が印加されたきの２値化信号をメモリに記憶しておき、逆電流が印加されたときの２値化信号とメモリに記憶された２値化信号とを比較することで、オフセット故障の有無を自己診断するようにしても良い。
【００７４】
以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上述した実施形態になんら制限されることなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々変形して実施することが可能である。
【００７５】
本実施形態では、診断用磁界生成部３０の例として、コイル３２とコア３３を有する例を示した。しかしながら、診断用磁界生成部３０の構成は上記例に限定されるものではない。例えば、コイル３２のみを有する構成としても良い。また、コイル３２に限定されず、
電流を流すことで、磁気検出部１０に作用する磁界を生成するものであれば採用することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、診断用磁界生成部３０を構成するコイル３２の軸心（軸方向）が、基板１１の表面に沿いつつバイアス磁界２１の磁気的中心線２２に略垂直である例を示した。しかしながら、コイル３２の軸方向は、上記例に限定されるものではない。
【００７７】
本実施形態では、磁気検出部１０として、ＭＲ素子１２，１３が直列接続された１組のＭＲ素子ブリッジの例を示した。しかしながら、磁気検出部１０としては、上記例に限定されるものではない。例えば２組のＭＲ素子ブリッジによりフルブリッジを組んで、オペアンプ１４にて差動増幅するような構成としても良い。また、ＭＲ素子に限定されず、ホール素子やＧＭＲ素子を適用することもできる。
【００７８】
また、本実施形態では、磁気検出部１０を構成するＭＲ素子１２，１３が、バイアス磁界２１の磁気的中心線２２を対称軸として対称位置に配置され、その長手方向が磁気的中心線２２に対して、それぞれ異方向に略４５度の角度をなして、互いに直交するハの字状パターンとなっている例を示した。しかしながら、ＭＲ素子１２，１３の構成は上記例に限定されるものではない。
【００７９】
本実施形態では、磁気検出部１０と診断用磁界生成部３０とが、同一の基板１１（チップ）に設けられる例を示した。このような構成とすると、ＭＲ素子１２，１３の長手方向と診断用磁界３１（磁気ベクトルＢ２）の向きとの相対的位置関係を、精度良く決定することができる。しかしながら、上記構成以外にも、例えば、磁気検出部１０と診断用磁界生成部３０とが別々にチップに構成され、同一の回路基板上に実装された構成としても良い。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】第１実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。
【図３】電流方向と磁界方向のなす角度θに対する抵抗値の関係を示す図である。
【図４】バイアス磁界と診断用磁界との合成磁界の向きを説明するための図であり、（ａ）は磁気的中心線に対して右方向に４５度傾いた状態、（ｂ）は磁気的中心線に対して左方向に４５度傾いた状態を示している。
【図５】ピーク値及びボトム値を検出するために必要な合成磁界の向きの範囲を示す図である。
【図６】センサ出力の正常状態、感度低下状態、オフセット状態を示す図である。
【図７】図５に示す範囲の合成磁界を得るための電流決定方法を説明するための図である。
【図８】自己診断方法を示すフロー図である。
【図９】センサ出力の正常状態とオフセット状態を示す図である。
【図１０】第２実施形態に係る回転検出装置の概略構成を示す模式図である。
【図１１】正電流と逆電流を印加したときの合成磁界の向きを説明するための図であり、（ａ）はバイアス磁界の向きが磁気的中心線と略平行の状態、（ｂ）はバイアス磁界の向きが磁気的中心線に対して右方向にθ１度傾いた状態を示している。
【図１２】自己診断方法を示すフロー図である。
【符号の説明】
【００８１】
１・・・ギア
１０・・・磁気検出部（磁電変換素子）
１２，１３・・・磁気抵抗素子
２０・・・バイアス磁石
２１・・・バイアス磁界
２２・・・磁気的中心線
３０・・・診断用磁界生成部（磁界生成手段）
３１・・・診断用磁界
３２・・・コイル
４０・・・駆動部（駆動手段）
５０・・・自己診断回路（自己診断手段）
５１・・・ピーク検出部
５２・・・ボトム検出部
５３・・・第１演算部
５４，５６，５７・・・比較器
５５・・・第２演算部
５８・・・ダイアグ判定部
１００・・・回転検出装置
【図１】
0004577396.tif 000002
【図２】
0004577396.tif 000003
【図３】
0004577396.tif 000004
【図４】
0004577396.tif 000005
【図５】
0004577396.tif 000006
【図６】
0004577396.tif 000007
【図７】
0004577396.tif 000008
【図８】
0004577396.tif 000009
【図９】
0004577396.tif 000010
【図１０】
0004577396.tif 000011
【図１１】
0004577396.tif 000012
【図１２】
0004577396.tif 000013