JP6372381B2

JP6372381B2 - 回転角検出装置

Info

Publication number: JP6372381B2
Application number: JP2015022260A
Authority: JP
Inventors: 水谷　彰利; 彰利水谷
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2015-02-06
Filing date: 2015-02-06
Publication date: 2018-08-15
Anticipated expiration: 2035-02-06
Also published as: US20160231139A1; US9677912B2; JP2016145729A; DE102016100685A1

Description

本発明は、検出対象の回転角を検出する回転角検出装置に関する。

従来より、種々の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に記載の回転角度検出装置９０は、図９に示されるように、検出対象と共に回転する磁界発生手段としての円筒状のヨーク９１及び一対の永久磁石９２、９３、検出対象に対して相対的に回転する磁気検出素子としてのホール素子９４、９５、これらのホール素子９４、９５を固定する支持部材９６、回転角度検出プログラムを実行するＥＣＵ（Engine Control Unit）９７等から構成されている。
ホール素子９４、９５は、検出対象の回転方向に互いに９０°の角度を形成する配置となっており、検出対象の回転により相対的に変化する磁界に応じて互いに９０°の位相差を有するｓｉｎ波形及びｃｏｓ波形の電圧である出力信号１００、１０１を出力する（図１０（Ａ）参照）。こうした出力信号１００、１０１に基づいて、ＥＣＵ９７は検出対象の回転角度１０３を検出する（図１０（Ｂ）参照）。

特開２００７−１３９７３９号公報

特許文献１の回転角検出装置９０では、磁気検出素子としてのホール素子９４、９５の出力信号１００、１０１の振幅が一致するように製品出荷時に感度調整されていることを前提としている。しかし実際には、感度調整のばらつき等により、図１１（Ａ）に示されるようにｓｉｎ波形の出力信号とｃｏｓ波形の出力信号との間に振幅の調整ずれδが発生する。
ＥＣＵ９７では、出力信号１００、１０１の比をとりアークタンジェント演算を行って回転角度１０３を検出する。このため、図１１（Ａ）に示されるようなｓｉｎ波形の出力信号とｃｏｓ波形の出力信号との間に振幅ずれδが発生すると、図１１（Ｂ）に示されるように、検出する回転角度に角度誤差（直線性誤差）が生じるという問題がある。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁気検出素子の感度調整のばらつき等によりその出力信号の振幅に調整ずれが発生した場合であっても、検出対象の回転角度を高精度に検出し出力する回転角検出装置を提供することにある。

本発明の回転角検出装置は、検出対象の回転角度を検出する回転角検出装置であって、磁界を発生する磁気発生手段と、検出対象の回転により磁界発生手段に対して相対的に回転する第１及び第２の磁気検出素子とを備える。第１及び第２の磁気検出素子は、検出対象の回転方向に沿って互いに９０°の角度を成して配置されているため、互いに９０°異なる位相差の第１及び第２の出力信号を出力する。例えば、第１及び第２の磁気検出素子は、ホール素子であることが好適である。

また、回転角検出装置は、振幅ずれ補正回路を備えるため、第１及び第２の出力信号の振幅に調整ずれが発生しても、第１及び第２の出力信号の振幅を一致させることが可能になる。
更に、回転角検出装置は、振幅が一致した第１及び第２の出力信号に基づいて回転角度を演算し出力する回転角演算回路を備えるため、検出対象の回転角度を高精度に検出し出力することが可能になる。

また、振幅ずれ補正回路は、第１及び第２の出力信号をそれぞれ基準信号及び振幅補正対象信号とした場合において、振幅補正対象信号の正、負を表すパルス信号を生成するパルス信号生成回路と、基準信号の位相を９０°ずらして全波整流した振幅補正信号を生成する振幅補正信号生成回路と、振幅補正信号とパルス信号とを乗算処理する乗算処理回路とを備える。
このことにより、振幅補正対象信号の振幅が基準信号の振幅と等しい振幅に補正された振幅補正後信号が生成されるため、第１及び第２の出力信号の振幅を一致させることが可能になる。

本発明の回転角検出装置は、基準信号及び振幅補正対象信号について二通りの態様を有する。
第一の態様では、基準信号及び振幅補正対象信号がそれぞれ振幅ＡのＡ・ｃｏｓθで表されるＣｏｓ信号及び振幅Ａ´のＳｉｎ信号である場合において、振幅補正信号生成回路がＡ・ｓｉｎθ＝(Ａ²−(Ａ・ｃｏｓθ)²)^1/2で表される振幅補正信号（Ｓｉｎ´信号）を生成し、乗算処理回路が振幅Ａの振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）を生成する。このため、基準信号（Ｃｏｓ信号）と振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）とは同一の振幅Ａを有することになる。

第二の態様では、基準信号及び振幅補正対象信号がそれぞれ振幅ＡのＡ・ｓｉｎθで表されるＳｉｎ信号及び振幅Ａ´のＣｏｓ信号である場合において、振幅補正信号生成回路がＡ・ｃｏｓθ＝(Ａ²−(Ａ・ｓｉｎθ)²)^1/2で表される振幅補正信号（Ｃｏｓ´信号）を生成し、乗算処理回路が振幅Ａの振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）を生成する。このため、基準信号（Ｓｉｎ信号）と振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）とは同一の振幅Ａを有することになる。

さらに本発明の回転角検出装置は、好ましくは、振幅ずれ補正回路が遅延回路を備え、この遅延回路により基準信号を所定時間ｔｄだけ遅延させることにより、遅延回路を経由した基準信号と振幅補正後信号とを同期させる。このため、回転角演算回路において、基準信号及び振幅補正後信号に基づいて検出対象の回転角度を演算する際に、基準信号と振幅補正後信号との同期ずれ（位相ずれ）による影響を排除して、角度誤差（直線性誤差）のない高精度の回転角度を検出することが可能になる。

この場合、遅延回路による基準信号の遅延時間ｔｄは、パルス信号生成回路における振幅補正対象信号からのパルス信号の生成、振幅補正信号生成回路における全波整流信号の生成、及び乗算処理回路における振幅補正信号とパルス信号との乗算処理による振幅補正後信号の生成に要する時間と等しいことが好適である。

加えて、回転角演算回路は、振幅ずれ補正回路から出力された基準信号と振幅補正後信号とを用いてアークタンジェント演算を行うことにより、検出対象の回転角度を検出し出力するものであることが好適である。

本発明の第１実施形態による回転角検出装置を示す模式図である。本発明の第１実施形態による回転角検出装置の振幅ずれ補正回路及び回転角演算回路を示す模式図である。本発明の第１実施形態による回転角検出装置の回転角検出方法を説明するための模式図である。本発明の第１実施形態による回転角検出装置の振幅ずれ補正回路における遅延回路を用いた同期処理を説明するための模式図である。本発明の第１実施形態による回転角検出装置から出力される回転角信号を示す図である。本発明の第２実施形態による回転角検出装置を示す模式図である。本発明の第２実施形態による回転角検出装置の振幅ずれ補正回路及び回転角演算回路を示す模式図である。本発明の第２実施形態による回転角検出装置の回転角検出方法を説明するための模式図である。従来の回転角検出装置を示す模式図である。従来の回転角検出装置の回転角検出方法を説明するための模式図である。従来の回転角検出装置の問題点を説明するための模式図である。

以下、本発明の複数の実施形態による回転角検出装置を図面に基づき説明する。なお、複数の実施形態において実質的に同一の構成部位には同一の符号を付し、その説明を省略する。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による回転角検出装置を、図１〜図５を用いて説明する。
図１に示すように、本実施形態による回転角度検出装置１０は、検出対象の回転角度を出力する装置であり、ヨーク２０、一対の永久磁石２１、２２、ホールＩＣ３０より構成されている。更に、ホールＩＣ３０は、第１ホール素子３１、第２ホール素子３２、振幅ずれ補正回路４０、回転角演算回路５０等から構成されている。ホールＩＣ３０からの最終的な回転角出力信号は、ＥＣＵ５５に伝達される。

ヨーク２０及び一対の永久磁石２１、２２は、磁界発生手段を構成している。ヨーク２０は、検出対象の一端に接続されている。一対の永久磁石２１、２２は、それぞれ円弧状に形成されて、円筒状のヨーク２０の内周壁に固定されている。一対の永久磁石２１、２２は、互いに１８０ー反対側に配置され、略平行で磁束密度が略均一な磁界を形成する。そして、これらのヨーク２０及び一対の永久磁石２１、２２は、図１中に矢印で示すように、検出対象と共に回転する。

ホールＩＣ３０は、第１及び第２の磁気検出素子としての第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２と、振幅ずれ補正回路４０と、回転角演算回路５０とを有している。第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２は、検出対象の回転方向に沿って互いに９０°の角度差を有して配置され、検出対象の回転と共に回転しない支持部材に固定されている。このため、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２は、検出対象の回転に伴い、一対の永久磁石２１、２２に対して相対的に回転する。

その結果、一対の永久磁石２１、２２に対する相対的な回転により相対的に変化する磁界に応じて、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２は互いに９０°の位相差を有する電気信号を出力する。
なお、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２の駆動方法は、定電流駆動でもよいし、定電圧駆動でもよい。

図２に示すように、振幅ずれ補正回路４０は、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２にそれぞれ接続されたＡＤＣ（Analog to Digital Converter）４１及びＡＤＣ４２、ＡＤＣ４２に接続されたパルス信号生成回路４３、ＡＤＣ４１に接続された振幅補正信号生成回路４４、パルス信号生成回路４３と振幅補正信号生成回路４４とに接続された乗算処理回路４５、ＡＤＣ４１に接続された遅延回路４６を有している。そして、乗算処理回路４５と遅延回路４６は、回転角演算回路５０に接続されている。

ＡＤＣ４１は、第１ホール素子３１からの電気信号をＡＤ変換して、例えばＣｏｓ信号とする。また、ＡＤＣ４２は、第２ホール素子３２からの電気信号をＡＤ変換してＣｏｓ信号より位相が９０°ずれたＳｉｎ信号とする。
本実施形態においては、振幅ＡのＣｏｓ信号を基準信号とし、振幅Ａ´のＳｉｎ信号を振幅補正対象信号とする場合について説明する。

図３（Ａ）に示すように、基準信号（Ｃｏｓ信号）をＡ・ｃｏｓθで表すと、振幅補正対象信号（Ｓｉｎ信号）は、振幅の調整ずれδが発生して振幅がＡ´（＝Ａ＋δ）となるため、（Ａ＋δ）・ｓｉｎθで表されることになる。
また、ＡＤＣ４２に接続されたパルス信号生成回路４３は、図３（Ｂ）に示すように、振幅補正対象信号（Ｓｉｎ信号）の正、負を表す矩形波パルス信号を生成する。

ＡＤＣ４１に接続された振幅補正信号生成回路４４は、基準信号（Ｃｏｓ信号）の位相を９０°ずらし、負の部分を正に反転させる全波整流を行うことにより、図３（Ｃ）に示すように、振幅補正信号（Ｓｉｎ´信号）を生成する。このため、振幅補正信号（Ｓｉｎ´信号）は、Ａ・ｓｉｎθ＝(Ａ²−(Ａ・ｃｏｓθ)²)^1/2で表される。

パルス信号生成回路４３と振幅補正信号生成回路４４とに接続された乗算処理回路４５は、パルス信号生成回路４３から出力された振幅補正対象信号（Ｓｉｎ信号）のパルス信号と、振幅補正信号生成回路４４から出力された振幅補正信号（Ｓｉｎ´信号）とを乗算処理して、振幅Ａの振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）を生成する。

このため、図３（Ｄ）に示すように、基準信号（Ｃｏｓ信号）と振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）とは同一の振幅Ａを有することになる。こうして、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２から出力された電気信号は、振幅ずれ補正回路４０において、同一の振幅Ａを有する基準信号（Ｃｏｓ信号）と振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）とに変換され、回転角演算回路５０に出力されることになる。

ところで、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２からＡＤＣ４１、４２を経由して出力された段階では、基準信号（Ｃｏｓ信号）及び振幅補正対象信号（Ｓｉｎ信号）は位相差９０°に対してずれがない状態である。しかし、振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）は、振幅補正対象信号（Ｓｉｎ信号）がパルス信号生成回路４３と乗算処理回路４５とを経由している信号であるため、この段階で位相差９０°にずれが生じる。

このため、振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）は、パルス信号生成回路４３におけるパルス信号の生成、振幅補正信号生成回路４４における全波整流信号の生成、及び乗算処理回路４５における振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）の生成に要する時間分だけ、振幅補正対象信号（Ｓｉｎ信号）に対して遅延している。なお、図３（Ｄ）は、回転角度に対する出力電圧の関係を示しているため、振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）の基準信号（Ｃｏｓ信号）に対する上記の遅延時間については表現していない。

ここで、振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）の振幅補正対象信号（Ｓｉｎ信号）に対する遅延時間をｔｄとすると、振幅ずれ補正回路４０から回転角演算回路５０に出力される基準信号（Ｃｏｓ信号）と振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）との間には、図４に示すように、正規の位相差（９０°）に対して遅延時間ｔｄの位相ずれが生じることになる。

そして、基準信号（Ｃｏｓ信号）及び振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）が、遅延時間ｔｄの位相ずれが生じた状態のままで振幅ずれ補正回路４０から回転角演算回路５０に出力され、回転角演算回路５０においてこれら基準信号（Ｃｏｓ信号）及び振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）に基づくアークタンジェント演算が行われると、この演算により算出される回転角度に直線性誤差が生じる恐れが高い。

そこで、この回転角度の直線性誤差の発生を防止するために、振幅ずれ補正回路４０には、ＡＤＣ４１に接続された遅延回路４６が設けられている。この遅延回路４６は、図４に示すように、ＡＤＣ４１からの基準信号（Ｃｏｓ信号）を時間ｔｄだけ遅延させて、基準信号（Ｃｏｓ´信号）とする。このため、遅延回路４６を経由した基準信号（Ｃｏｓ´信号）は、図４に示すように、振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）と位相ずれを生じることになく同期することになる。

こうして、同一の振幅Ａを有しかつ位相ずれもない基準信号（Ｃｏｓ´信号）と振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）とが、振幅ずれ補正回路４０から回転角演算回路５０に出力される。

図２に示すように、回転角演算回路５０は、振幅ずれ補正回路４０の乗算処理回路４５と遅延回路４６とに接続されたアークタンジェント演算回路５１と、アークタンジェント演算回路５１に接続されたＤＡＣ（Digital to Analog Converter）５２と、ＤＡＣ５２に接続されたバッファ５３とを有している。

アークタンジェント演算回路５１は、振幅ずれ補正回路４０の乗算処理回路４５及び遅延回路４６から入力された基準信号（Ｃｏｓ´信号）と振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）から、アークタンジェント演算回路５１にてアークタンジェント演算を行って周期３６０°の回転角度信号を算出する。このアークタンジェント演算回路５１において算出された回転角度信号は、ＤＡＣ５２によりＤＡ変換され、更にバッファ５３により増幅される。
このようにして、図５に示されるように角度誤差（直線性誤差）のない検出対象の回転角度信号が、回転角演算回路５０から出力される。

以上のように本実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
検出対象の回転に伴って第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２から出力された互いに９０°の位相差を有する電気信号を、振幅ずれ補正回路４０において、Ｃｏｓ信号とＳｉｎ信号とに変換し、更にパルス信号生成回路４３、振幅補正信号生成回路４４、及び乗算処理回路４５により、振幅ずれδを有する振幅Ａ´（＝Ａ＋δ）の振幅補正対象信号（Ｓｉｎ信号）を振幅Ａの基準信号（Ｃｏｓ信号）と同一の振幅Ａを有する振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）に変換することができる。

また、振幅ずれ補正回路４０において、遅延回路４６により、基準信号（Ｃｏｓ信号）を遅延させて基準信号（Ｃｏｓ´信号）とし、この基準信号（Ｃｏｓ´信号）を振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）と同期させ、両者の位相ずれを解消することができる。

こうして、同一の振幅Ａを有しかつ位相ずれもない基準信号（Ｃｏｓ´信号）と振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）とを、振幅ずれ補正回路４０から回転角演算回路５０に出力し、回転角演算回路５０におけるアークタンジェント演算により回転角度信号を算出することができる。このため、検出対象の回転角度を角度誤差（直線性誤差）なく高精度に検出することが可能になる。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態による回転角検出装置を、図６〜図８を用いて説明する。
図６に示すように、本実施形態による回転角度検出装置６０は、ヨーク２０、一対の永久磁石２１、２２、ホールＩＣ７０より構成されている。更に、ホールＩＣ７０は、第１ホール素子３１、第２ホール素子３２、振幅ずれ補正回路８０、回転角演算回路５０等から構成されている。ホールＩＣ７０からの最終的な回転角出力信号は、ＥＣＵ５５に伝達される。

即ち、本実施形態による回転角度検出装置６０は、第１実施形態における第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２と振幅ずれ補正回路４０と回転角演算回路５０とを有しているホールＩＣ３０の代わりに、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２と振幅ずれ補正回路８０と回転角演算回路５０とを有しているホールＩＣ７０を備えている。

図７に示すように、振幅ずれ補正回路８０は、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２にそれぞれ接続されたＡＤＣ８１及びＡＤＣ８２、ＡＤＣ８１に接続されたパルス信号生成回路８３、ＡＤＣ８２に接続された振幅補正信号生成回路８４、パルス信号生成回路８３と振幅補正信号生成回路８４とに接続された乗算処理回路８５、ＡＤＣ８２に接続された遅延回路８６を有している。そして、乗算処理回路８５と遅延回路８６は、回転角演算回路５０に接続されている。

ＡＤＣ８１は、第１ホール素子３１からの電気信号をＡＤ変換して、例えばＣｏｓ信号とする。また、ＡＤＣ８２は、第２ホール素子３２からの電気信号をＡＤ変換してＣｏｓ信号より位相が９０°ずれたＳｉｎ信号とする。
本実施形態においては、振幅ＡのＳｉｎ信号を基準信号とし、振幅Ａ´のＣｏｓ信号を振幅補正対象信号とする場合について説明する。

図８（Ａ）に示すように、基準信号（Ｓｉｎ信号）をＡ・ｓｉｎθで表すと、振幅補正対象信号（Ｃｏｓ信号）は、振幅の調整ずれδが発生して振幅がＡ´（＝Ａ＋δ）となるため、（Ａ＋δ）・ｃｏｓθで表されることになる。
また、ＡＤＣ８１に接続されたパルス信号生成回路８３は、図８（Ｂ）に示すように、振幅補正対象信号（Ｃｏｓ信号）の正、負を表す矩形波パルス信号を生成する。

ＡＤＣ８２に接続された振幅補正信号生成回路８４は、基準信号（Ｓｉｎ信号）の位相を９０°ずらし、負の部分を正に反転させる全波整流を行うことにより、図８（Ｃ）に示すように、振幅補正信号（Ｃｏｓ´信号）を生成する。このため、振幅補正信号（Ｃｏｓ´信号）は、Ａ・ｃｏｓθ＝(Ａ²−(Ａ・ｓｉｎθ)²)^1/2で表される。

パルス信号生成回路８３と振幅補正信号生成回路８４とに接続された乗算処理回路８５は、パルス信号生成回路８３から出力された振幅補正対象信号（Ｃｏｓ信号）のパルス信号と、振幅補正信号生成回路８４から出力された振幅補正信号（Ｃｏｓ´信号）とを乗算処理して、振幅Ａの振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）を生成する。

このため、図８（Ｄ）に示すように、基準信号（Ｓｉｎ信号）と振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）とは同一の振幅Ａを有することになる。こうして、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２から出力された電気信号は、振幅ずれ補正回路８０において、同一の振幅Ａを有する基準信号（Ｓｉｎ信号）と振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）とに変換され、回転角演算回路５０に出力されることになる。

ところで、第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２からＡＤＣ８１、８２を経由して出力された段階では、基準信号（Ｓｉｎ信号）及び振幅補正対象信号（Ｃｏｓ信号）は位相差９０°に対してずれがない状態である。しかし、振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）は、振幅補正対象信号（Ｃｏｓ信号）がパルス信号生成回路８３と乗算処理回路８５とを経由している信号であるため、この段階で位相差９０°にずれが生じる。

このため、振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）は、パルス信号生成回路８３におけるパルス信号の生成、振幅補正信号生成回路８４における全波整流信号の生成、及び乗算処理回路８５における振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）の生成に要する時間分だけ、振幅補正対象信号（Ｃｏｓ信号）に対して遅延している。なお、図８（Ｄ）は、回転角度に対する出力電圧の関係を示しているため、振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）の基準信号（Ｓｉｎ信号）に対する上記の遅延時間については表現していない。

この振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）の振幅補正対象信号（Ｃｏｓ信号）に対する遅延を考慮して、振幅ずれ補正回路８０には、ＡＤＣ８２に接続された遅延回路８６が設けられている。この遅延回路８６は、第１実施形態において図４を用いて説明した場合と同様にして、ＡＤＣ８２からの基準信号（Ｓｉｎ信号）を時間ｔｄだけ遅延させ、基準信号（Ｓｉｎ´信号）とする。このため、遅延回路８６を経由した基準信号（Ｓｉｎ´信号）は、振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）と位相ずれを生じることになく同期することになる。

こうして、同一の振幅Ａを有しかつ位相ずれもない基準信号（Ｓｉｎ´信号）と振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）とが、振幅ずれ補正回路８０から回転角演算回路５０に出力される。回転角演算回路５０においては、アークタンジェント演算により基準信号（Ｓｉｎ´信号）と振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）から周期３６０°の回転角度信号が算出される。そして、このようにして算出された検出対象の回転角度信号が、回転角演算回路５０から出力される

以上のように本実施形態によれば、次の作用効果を奏する。
検出対象の回転に伴って第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２から出力された互いに９０°の位相差を有する電気信号を、振幅ずれ補正回路８０において、Ｃｏｓ信号とＳｉｎ信号とに変換し、更にパルス信号生成回路８３、振幅補正信号生成回路８４、及び乗算処理回路８５により、振幅ずれδを有する振幅Ａ´（＝Ａ＋δ）の振幅補正対象信号（Ｃｏｓ信号）を振幅Ａの基準信号（Ｓｉｎ信号）と同一の振幅Ａを有する振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）に変換することができる。

また、振幅ずれ補正回路８０において、遅延回路８６により、基準信号（Ｓｉｎ信号）を遅延させて基準信号（Ｓｉｎ´信号）とし、この基準信号（Ｓｉｎ´信号）を振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）と同期させ、両者の位相ずれを解消することができる。

こうして、同一の振幅Ａを有しかつ位相ずれもない基準信号（Ｓｉｎ´信号）と振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）とを、振幅ずれ補正回路８０から回転角演算回路５０に出力し、回転角演算回路５０におけるアークタンジェント演算により回転角度信号を算出することができる。このため、検出対象の回転角度を角度誤差（直線性誤差）なく高精度に検出することが可能になる。

（他の実施形態）
第１及び第２実施形態において、振幅ずれ補正回路４０、８０は、第１ホール素子３１、第２ホール素子３２、及び回転角演算回路５０と共にホールＩＣ３０に組み込まれているが、必ずしもホールＩＣ３０に組み込まれなくともよい。振幅ずれ補正回路４０、８０は、例えば回転角演算回路５０と共にＥＣＵ５５に組み込まれてもよい。

また、第１及び第２実施形態においては、磁気検出素子として第１ホール素子３１及び第２ホール素子３２が用いられているが、ホール素子に限定されるものではない。磁気検出素子としては、例えば異方性磁気抵抗素子や巨大磁気抵抗素子等の磁気抵抗素子を用いてもよい。
このように本発明は、第１及び第２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形態で実施可能である。

１０、６０・・・回転角検出装置
２０・・・ヨーク
２１、２２・・・永久磁石（磁気発生手段）
３０、７０・・・ホールＩＣ
３１・・・第１ホール素子（第１の磁気検出素子）
３２・・・第２ホール素子（第２の磁気検出素子）
４０、８０・・・振幅ずれ補正回路
４３、８３・・・パルス信号生成回路
４４、８４・・・振幅補正信号生成回路
４５、８５・・・乗算処理回路
４６、８６・・・遅延回路
５０・・・回転角演算回路
５１・・・アークタンジェント演算回路

Claims

検出対象の回転角度を検出する回転角検出装置（１０、６０）であって、
磁界を発生する磁気発生手段（２１、２２）と、
前記検出対象の回転方向に沿って互いに９０°の角度差を有して配置され、前記検出対象の回転により前記磁界発生手段に対して相対的に回転する第１及び第２の磁気検出素子（３１、３２）と、
前記第１及び第２の磁気検出素子がそれぞれ出力する互いに９０°異なる位相差の第１及び第２の出力信号の振幅を一致させる振幅ずれ補正回路（４０、８０）と、
前記振幅ずれ補正回路に接続され、振幅が一致した前記第１及び第２の出力信号に基づいて、前記検出対象の回転角度を演算し出力する回転角演算回路（５０）と、
を備え、
前記振幅ずれ補正回路は、前記第１及び第２の出力信号をそれぞれ基準信号及び振幅補正対象信号とした場合において、
前記振幅補正対象信号の正、負を表すパルス信号を生成するパルス信号生成回路（４３、８３）と、
前記基準信号の位相を９０°ずらして全波整流した振幅補正信号を生成する振幅補正信号生成回路（４４、８４）と、
前記振幅補正信号と前記パルス信号とを乗算処理し、前記振幅補正対象信号の振幅が前記基準信号の振幅と等しい振幅に補正された振幅補正後信号を生成する乗算処理回路（４５、８５）と、
を備えることを特徴とする回転角検出装置。
前記基準信号及び前記振幅補正対象信号が、それぞれ振幅ＡのＡ・ｃｏｓθで表されるＣｏｓ信号及び振幅Ａ´のＳｉｎ信号である場合において、
前記振幅補正信号生成回路は、Ａ・ｓｉｎθ＝(Ａ²−(Ａ・ｃｏｓθ)²）^1/2で表される振幅補正信号（Ｓｉｎ´信号）を生成し、
前記乗算処理回路は、振幅Ａの振幅補正後信号（Ｓｉｎ´´信号）を生成することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
前記基準信号及び前記振幅補正対象信号が、それぞれ振幅ＡのＡ・ｓｉｎθで表されるＳｉｎ信号及び振幅Ａ´のＣｏｓ信号である場合において、
前記振幅補正信号生成回路は、Ａ・ｃｏｓθ＝(Ａ²−(Ａ・ｓｉｎθ)²）^1/2で表される振幅補正信号（Ｃｏｓ´信号）を生成し、
前記乗算処理回路は、振幅Ａの振幅補正後信号（Ｃｏｓ´´信号）を生成することを特徴とする請求項１に記載の回転角検出装置。
前記振幅ずれ補正回路は、前記基準信号を所定時間ｔｄだけ遅延させる遅延回路（４６、８６）を備え、前記遅延回路を経由した前記基準信号と前記振幅補正後信号とを同期させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
前記遅延回路による前記基準信号の遅延時間ｔｄは、前記パルス信号生成回路における前記振幅補正対象信号からの前記パルス信号の生成、前記振幅補正信号生成回路における全波整流信号の生成、及び前記乗算処理回路における前記振幅補正信号と前記パルス信号との乗算処理による前記振幅補正後信号の生成に要する時間と等しいことを特徴とする請求項４に記載の回転角検出装置。
前記回転角演算回路は、前記振幅ずれ補正回路から出力された前記基準信号と前記振幅補正後信号とを用いてアークタンジェント演算を行うことにより、前記検出対象の回転角度を検出し出力することを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載の回転角検出装置。
前記第１及び第２の磁気検出素子は、ホール素子であることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の回転角検出装置。