JP2017075852A - 回転角度検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】角度演算テーブルの信頼性を容易に確認することのできる回転角度検出装置を提供する。【解決手段】回転角度検出装置は、従動歯車との間の相対回転に応じた検出信号を各々異なる位相で出力する磁気センサと、磁気センサの検出信号から求められる算出値に基づき従動歯車と磁気センサとの間の回転角度を算出する算出部と、角度演算テーブルが記憶された記憶部と、検出信号から求められた第１算出値に紐づけられた第１回転角度α１と第１算出値との差である第１差Ｄ１と、角度演算テーブルに含まれる算出値の数量と第１算出値との差である第２算出値に紐づけられた第２回転角度α２と第２算出値との差である第２差Ｄ２と、を求め、第１差Ｄ１と第２差Ｄ２との差である判定差Ｄ０が所定値以内であるときに、算出された第１回転角度α１の信頼性があると判定する判定部とを備える。【選択図】図６

Description

本発明は、回転体の回転角度を絶対値で検出する回転角度検出装置に関する。

車両のステアリングコラムの内部には、ステアリングの舵角を検出するための回転角度検出装置が設けられている（例えば、特許文献１参照）。特許文献１に記載の回転角度検出装置は、ステアリングシャフトと一体的に回転する主動歯車に歯数の異なる第１従動歯車及び第２従動歯車を噛合させて、これら従動歯車の回転角度に基づいて主動歯車、つまりステアリングシャフトの回転角度を求めている。

特許文献１に記載の回転角度検出装置では、第１従動歯車及び第２従動歯車には磁石が一体回転可能に設けられるとともに、これら磁石に対応して磁気センサが設けられている。第１従動歯車及び第２従動歯車の回転に伴い磁石から発せられる磁束の方向が変化することで、当該磁気センサはこの磁束方向の変化に応じて正弦信号及び余弦信号を出力する。回転角度検出装置は、これら正弦信号及び余弦信号に基づく逆正接値を第１従動歯車及び第２従動歯車の回転角度として算出し、これら回転角度に基づき主動歯車の回転角度を絶対値で算出する。

このような回転角度検出装置では、正弦信号及び余弦信号に基づく正接値から第１従動歯車の回転角度及び第２従動歯車の回転角度をそれぞれ算出する際に、正接値に対応する回転角度が予め決められた角度演算テーブルを用いている。回転角度検出装置は、この角度演算テーブルを用いることで正接値から第１従動歯車の回転角度及び第２従動歯車の回転角度を容易に算出することができる。

特開２０１０−２３６９３５号公報

ところで、回転角度の演算において演算結果が安全なレベルで機能させる機能安全が図られているため、角度演算テーブルの信頼性を容易に確認することが求められている。なお、舵角に限らず、回転角度を検出する装置であれば、同様の課題を有している。

本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、角度演算テーブルの信頼性を容易に確認することのできる回転角度検出装置を提供することにある。

以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について説明する。
上記課題を解決する回転角度検出装置は、被検出体との間の相対回転に応じた検出信号を各々異なる位相で出力する検出部と、前記検出部の検出信号から求められる算出値に基づき前記被検出体と前記検出部との間の回転角度を算出する算出部と、前記算出値に紐づけられた前記回転角度が並んだ角度演算テーブルが記憶された記憶部と、前記検出信号から求められた算出値である第１算出値に紐づけられた第１回転角度と前記第１算出値との差である第１差と、前記角度演算テーブルに含まれる前記算出値の数量と前記第１算出値との差である第２算出値に紐づけられた第２回転角度と前記第２算出値との差である第２差と、を求め、前記第１差と前記第２差との差である判定差が所定値以内であるときに、算出された前記第１回転角度の信頼性があると判定する判定部と、を備えることをその要旨としている。

上記構成によれば、第１算出値と第１回転角度との差である第１差を求め、角度演算テーブルに含まれる算出値の数量と第１算出値との差から第２算出値を求めて、第２算出値と第２回転角度との差である第２差を求める。そして、第１差と第２差とがほぼ同じ値となるはずであるので、これらの第１差と第２差との差である判定差が所定値以内であれば、算出された第１回転角度の信頼性があると判定する。これにより、角度演算テーブルの信頼性を容易に確認することができる。

上記課題を解決する回転角度検出装置は、被検出体との間の相対回転に応じた検出信号を各々異なる位相で出力する検出部と、前記検出部の検出信号から求められる算出値に基づき前記被検出体と前記検出部との間の回転角度を算出する算出部と、前記算出値に紐づけられた前記回転角度が並び、並んだ前記算出値の中央値を境界として前記中央値よりも小さい値を有する第１領域と前記中央値よりも大きい値を有する第２領域とを有する角度演算テーブルが記憶された記憶部と、前記角度演算テーブルの前記第１領域と前記第２領域との一方に含まれ、前記検出信号から求められた算出値である第１算出値に紐づけられた第１回転角度と前記第１算出値との差である第１差と、前記角度演算テーブルの前記第１領域と前記第２領域との他方に含まれ、前記中央値との差の絶対値が前記第１算出値と前記中央値との差の絶対値と同一である第２算出値に紐づけられた第２回転角度と前記第２算出値との差である第２差と、を求め、前記第１差と前記第２差との差である判定差が所定値以内であるときに、算出された前記第１回転角度の信頼性があると判定する判定部と、を備えることをその要旨としている。

上記構成によれば、第１算出値と第１回転角度との差である第１差を求め、中央値との差の絶対値が第１算出値と中央値との差の絶対値と同一である第２算出値を求めて、第２算出値と第２回転角度との差である第２差を求める。そして、第１差と第２差とがほぼ同じ値となるはずであるので、これらの第１差と第２差との差である判定差が所定値以内であれば、算出された第１回転角度の信頼性があると判定する。これにより、角度演算テーブルの信頼性を容易に確認することができる。

本発明によれば、角度演算テーブルの信頼性を容易に確認することができる。

回転角度検出装置の第１の実施形態の概略構成を示すブロック図。 同実施形態の回転角度検出装置による回転角度の算出手順を示すフローチャート。 同実施形態の回転角度検出装置による回転角度と検出信号とを示す模式図。 同実施形態の回転角度検出装置が用いる角度演算テーブルの一例を示す図。 同実施形態の回転角度検出装置が用いる配列番号と回転角度とを示す図。 同実施形態の回転角度検出装置による角度演算テーブルの信頼性判定処理を示すフローチャート。

（第１の実施形態）
以下、図１〜図６を参照して、回転角度検出装置の第１の実施形態について説明する。
図１に示すように、回転角度検出装置１０は、ステアリングホイールと操舵輪とを連結するステアリングシャフト１１の周囲に配設される図示しないステアリングコラム等の構造体に固定される箱体状のハウジング１２を備えている。このハウジング１２内には、ステアリングシャフト１１に一体回転可能に且つ同軸状に外嵌固定された主動歯車１３が収容されるとともに、当該主動歯車１３に噛合する第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５が回転可能に支持されている。なお、第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５が被検出体に相当する。

第１従動歯車１４及び第２従動歯車１５はそれぞれ歯数が異なるように設けられている。このため、ステアリングシャフト１１の回転に連動して主動歯車１３が回転した場合、主動歯車１３の回転角度θに対する第１従動歯車１４の回転角度α′及び第２従動歯車１５の回転角度β′はそれぞれ異なった値となる。例えば主動歯車１３の歯数をｚ、第１従動歯車１４の歯数をｍ、第２従動歯車１５の歯数をｎとした場合（ｍ＜ｎ＜ｚ）、主動歯車１３が１回転したときには、第１従動歯車１４はｚ／ｍ回転、第２従動歯車１５はｚ／ｎ回転する。

図１に破線で示されるように、第１従動歯車１４には、永久磁石である第１磁石１６が一体回転可能に設けられている。また、第１磁石１６の近傍、例えばその直下には、これから発せられる磁界を検出する第１磁気センサ１８が配設されている。第２従動歯車１５には、永久磁石である第２磁石１７が一体回転可能に設けられている。また、第２磁石１７の近傍、正確にはその直下には、これらから発せられる磁界をそれぞれ検出する第２磁気センサ１９が配設されている。第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９としては、例えば４つの磁気抵抗素子（ＭＲＥ）がブリッジ状に接続されてなるいわゆるＭＲセンサが採用可能である。磁気抵抗素子の抵抗値は、与えられる磁界、正確には磁束の向きに応じて変化する。そして、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９は、それらに与えられる磁界の変化、正確には磁束の向きの変化に応じて前述したブリッジ状の回路の中点電位を磁束の検出信号として出力する。なお、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９が検出部に相当する。

第１磁気センサ１８は、第１従動歯車１４の回転に伴う第１磁石１６から発せられる磁束の方向の変化を検出し、主動歯車１３の回転角度θに対する第１従動歯車１４の回転角度α′に応じて連続的に変化する２つのアナログ信号、すなわち第１正弦信号Ｖｓ１及び第１余弦信号Ｖｃ１をハウジング１２内に配設された制御装置２０へ出力する。第１正弦信号Ｖｓ１及び第１余弦信号Ｖｃ１は、第１従動歯車１４が第１磁気センサ１８の検出範囲Ωだけ回転したときに、すなわち主動歯車１３が（ｍ／ｚ）Ωだけ回転したときに１周期となる。第１余弦信号Ｖｃ１の位相は、第１正弦信号Ｖｓ１に対して１／４周期だけずれる。

第２磁気センサ１９は、第２従動歯車１５の回転に伴う第２磁石１７から発せられる磁束の方向の変化を検出し、主動歯車１３の回転角度θに対する第２従動歯車１５の回転角度β′に応じて連続的に変化する２つのアナログ信号、すなわち第２正弦信号Ｖｓ２及び第２余弦信号Ｖｃ２を制御装置２０へ出力する。第２正弦信号Ｖｓ２及び第２余弦信号Ｖｃ２は、第２従動歯車１５が第２磁気センサ１９の検出範囲Ωだけ回転したときに、すなわち主動歯車１３が（ｎ／ｚ）Ωだけ回転したときに１周期となる。第２余弦信号Ｖｃ２の位相は、第２正弦信号Ｖｓ２に対して１／４周期だけずれる。

制御装置２０は、ＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＯＭ（読み出し専用メモリ）及びＲＡＭ（随時アクセスメモリ）等を備えてなる。ＲＯＭには、回転角度検出装置１０の全体を統括的に制御するための各種の制御プログラムが格納されている。ＲＡＭはＲＯＭの制御プログラムを展開してＣＰＵが各種の処理を実行するためのデータ記憶領域、すなわち作業領域である。ＲＯＭに格納される制御プログラムとしては、例えば回転角度算出プログラムがある。回転角度算出プログラムは、第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９からの検出信号に基づいてステアリングシャフト１１の回転角度θを絶対値で求めるためのプログラムである。

制御装置２０によるステアリングシャフト１１の絶対回転角度θｒの算出処理の概要は次の通りである。
ここでまず、主動歯車１３の回転角度θと、当該回転角度θに対する第１従動歯車１４の回転角度α′との間には、それらの歯数ｚ，ｍにより、次式（１）で示される関係が成立する。

θ＝ｍα′／ｚ・・・（１）
また、主動歯車１３の回転角度θに対する第１従動歯車１４の回転角度α′は次式（２）のようにも表すことができる。

α′＝α＋ｉΩ・・・（２）
ただし、αは、第１磁気センサ１８の検出範囲（１周期）Ωにおける第１従動歯車１４の回転角度である。ｉは、第１磁気センサ１８の検出範囲を何回繰り返しているのか、すなわち第１正弦信号Ｖｓ１及び第１余弦信号Ｖｃ１の何周期目かを示す整数値である。以下の説明では、当該整数値を第１従動歯車１４の周期数という。

そして、式（１）に式（２）を代入すると、次式（３）が得られる。
θ＝ｍ（α＋ｉΩ）／ｚ・・・（３）
当該式（３）を展開して整理すると、次式（４）が得られる。

θ＝θａ＋（ｍ／ｚ）Ωｉ・・・（４）
ただし、θａは、第１磁気センサ１８の検出範囲（１周期）Ωにおける第１従動歯車１４の回転角度αに対する主動歯車１３の回転角度（絶対値）である。なお、この回転角度（θａ）は、次式で表される。

θａ＝ｍα／ｚ
したがって、回転角度（θａ）及び第１従動歯車１４の周期数ｉが分かれば、前記式（４）に基づき回転角度θが算出可能となる。制御装置２０は、ＲＯＭに格納された回転角度算出プログラムに基づき、回転角度（θａ）、及び第１従動歯車１４の周期数ｉを求め、これらを前記式（４）に適用することにより、主動歯車１３の絶対回転角度θｒを算出する。

制御装置２０は、第１従動歯車１４の回転角度αと第２従動歯車１５の回転角度βとを算出する算出部２１を備える。算出部２１は、第１磁気センサ１８の検出信号から求められる算出値に基づき第１従動歯車１４と第１磁気センサ１８との間の回転角度αを算出する。ここで、図３に示すように、検出信号である第１正弦信号Ｖｓ１から正弦値（ｓｉｎα＝ｘ）が得られ、検出信号である第１余弦信号Ｖｃ１から余弦値（ｃｏｓα＝ｙ）が得られる。第１磁気センサ１８の検出信号から求められる算出値は、余弦値ｙを正弦値ｘで割る（ｙ／ｘ）ことで求められる配列番号である。

同様に、算出部２１は、第２磁気センサ１９の検出信号から求められる算出値に基づき第２従動歯車１５と第２磁気センサ１９との間の回転角度βを算出する。ここで、図３に示すように、検出信号である第２正弦信号Ｖｓ２から正弦値（ｓｉｎβ＝ｘ）が得られ、検出信号である第２余弦信号Ｖｃ２から余弦値（ｃｏｓβ＝ｙ）が得られる。第２磁気センサ１９の検出信号から求められる算出値は、余弦値ｙを正弦値ｘで割る（ｙ／ｘ）ことで求められる配列番号である。

余弦値と正弦値とから正接値を求めることができれば、逆正接値によって回転角度を求めることができるはずであるが、余弦値と正弦値とを算出する際に行うキャリブレーションによって余弦値と正弦値とから求められる正接値から逆正接値（回転角度）を直接算出することができない。そこで、制御装置２０は、正接値に紐づけられた逆正接値（回転角度）を並べた角度演算テーブルを予め用意して、回転角度を算出する。なお、本実施形態では、角度演算テーブルは、０〜４５ｄｅｇの範囲において用意され、この０〜４５ｄｅｇの範囲を１回転に応用することで、回転角度を算出する。なお、角度演算テーブルは、０．０１ｄｅｇ単位で設定されている。

制御装置２０は、算出値（配列番号）に紐づけられた回転角度αが並んだ角度演算テーブルＴαと、算出値（配列番号）に紐づけられた回転角度βが並んだ角度演算テーブルＴβとが記憶された記憶部２３を備えている。なお、記憶部２３は、ＲＯＭに相当する。回転角度αの角度演算テーブルＴαを図４に示している。

制御装置２０は、算出された第１従動歯車１４の回転角度α及び第２従動歯車１５の回転角度βが正しい値であるか否かを判定する判定部２２を備えている。以下では、回転角度αについて記載する。判定部２２は、検出信号から求められた配列番号である第１配列番号に紐づけられた第１回転角度と第１配列番号との差である第１差を算出する。続いて、判定部２２は、角度演算テーブルに含まれる第１配列番号の数量と第１配列番号との差である第２配列番号に紐づけられた第２回転角度と第２配列番号との差である第２差を算出する。続いて、判定部２２は、第１差と第２差との差である判定差が所定値以内であるときには、算出された第１回転角度の信頼性があると判定する。判定部２２は、第１差と第２差との差である判定差が所定値よりも大きいときには、算出された第１回転角度の信頼性がないと判定する。所定値は、例えば許容誤差の最大値である。

＜１．絶対舵角値の演算処理＞
次に、図２を参照して、前述のように構成した回転角度検出装置１０によるステアリングシャフト１１、すなわち主動歯車１３の回転角度θの検出方法を説明する。ここでは、主動歯車１３の回転角度θの検出方法として、前述した制御装置２０による絶対回転角度θｒの算出処理の手順を説明する。当該算出処理は、ＲＯＭに格納された回転角度算出プログラムに従って実行される。

＜１−１．従動歯車の回転角度算出処理＞
図２に示されるように、制御装置２０は、主動歯車１３の絶対回転角度θｒを求めるに際して、まず第１磁気センサ１８からの検出信号を図示しないＡ／Ｄ変換器を通じて取得する（ステップＳ１）。そして制御装置２０は、この取得されるＡ／Ｄ変換後の検出信号に基づき、第１磁気センサ１８の検出範囲（１周期）における第１従動歯車１４の回転角度αを求める（ステップＳ３）。

また制御装置２０は、主動歯車１３の絶対回転角度θｒを求めるに際して、第２磁気センサ１９からの検出信号を図示しないＡ／Ｄ変換器を通じて取得する（ステップＳ２）。そして制御装置２０は、この取得されるＡ／Ｄ変換後の検出信号に基づき、第２磁気センサ１９の検出範囲（１周期）における第２従動歯車１５の回転角度βを求める（ステップＳ４）。

すなわち、回転角度αは、第１正弦信号Ｖｓ１及び第１余弦信号Ｖｃ１から求められる算出値である配列番号に基づき角度演算テーブルＴαから制御装置２０により算出される。また、回転角度βは、第２正弦信号Ｖｓ２及び第２余弦信号Ｖｃ２から求められる算出値である配列番号に基づき角度演算テーブルＴβから制御装置２０により算出される。

＜２．回転角度の信頼性判定処理＞
ここで、制御装置２０は、算出した回転角度α，βの信頼性があるか否かの信頼性判定処理を行う。図４〜図６を参照して、制御装置２０による信頼性判定処理を説明する。

図６に示すように、制御装置２０は、検出信号から第１算出値を算出する（ステップＳ１１）。すなわち、判定部２２は、検出信号である第１正弦信号Ｖｓ１から正弦値（ｓｉｎα＝ｘ）を得て、検出信号である第１余弦信号Ｖｃ１から余弦値（ｃｏｓα＝ｙ）を得る（図３参照）。そして、判定部２２は、余弦値ｙを正弦値ｘで割る（ｙ／ｘ）ことで求められる配列番号Ｎ（第１配列番号Ｎ１）を第１算出値として算出する（図５参照）。

制御装置２０は、第１回転角度α１を角度演算テーブルＴαから読み出す（ステップＳ１２）。すなわち、判定部２２は、ステップＳ１１において算出された第１算出値（第１配列番号Ｎ１）に紐づけられた回転角度αを第１回転角度α１として図４に示す角度演算テーブルＴαから読み出す（図５参照）。

ここで、図５に示すように、算出値（配列番号Ｎ）はテーブル数と同様に１ずつ増加する比例直線であるところ、回転角度αはテーブル数に対して中央値に近づくほど配列番号Ｎよりも大きくなり乖離する曲線である。しかしながら、配列番号Ｎと回転角度αとは両端において一致する。角度演算テーブルは、配列番号Ｎの中央値を境界として中央値よりも小さい値を有する第１領域と中央値よりも大きい値を有する第２領域とを有する。配列番号Ｎの中央値を境界として、第１領域と第２領域とにそれぞれ含まれる配列番号Ｎと回転角度αとの差はほぼ左右対称となっている。配列番号Ｎの中央値は、２２４９と２２５０との間となり、２２４９．５である。なお、中央値は、有限個の配列番号Ｎを小さい順に並べたとき中央に位置する値であって、配列番号Ｎが偶数個の場合は中央に近い２つの値の算術平均によって求める。

制御装置２０は、第１算出値と第１回転角度α１との差である第１差Ｄ１を算出する（ステップＳ１３）。例えば、図５に示すように、第１算出値（第１配列番号Ｎ１）が「１０００」であった場合、第１配列番号Ｎ１に紐づけられた第１回転角度α１は「１２５３」である。よって、判定部２２は、第１差Ｄ１として第１回転角度α１から第１配列番号Ｎ１を引くことで算出する。すなわち、第１差Ｄ１＝１２５３−１０００＝２５３となる。

制御装置２０は、第２算出値を角度演算テーブルＴαから読み出す（ステップＳ１４）。すなわち、判定部２２は、角度演算テーブルＴαに含まれる第１配列番号Ｎ１の数量と第１配列番号Ｎ１との差である配列番号Ｎ（第２配列番号Ｎ２）を第２算出値として算出する。例えば、図５に示すように、配列番号Ｎの数量「４４９９」と第１配列番号Ｎ１「１０００」との距離は「４４９９−１０００＝３４９９」となる。

制御装置２０は、第２回転角度α２を角度演算テーブルＴαから読み出す（ステップＳ１５）。すなわち、判定部２２は、ステップＳ１４において算出された第２算出値（第２配列番号Ｎ２）に紐づけられた回転角度αを第２回転角度α２として図４に示す角度演算テーブルＴαから読み出す。例えば、図５に示すように、第２配列番号Ｎ２「３４９９」に紐づけられた第２回転角度α２は、「３７８７」となる。

制御装置２０は、第２算出値と第２回転角度α２との差である第２差Ｄ２を算出する（ステップＳ１６）。例えば、図５に示すように、第２算出値（第２配列番号Ｎ２）が「３４９９」であった場合、第２配列番号Ｎ２に紐づけられた第２回転角度α２は「３７８７」である。よって、判定部２２は、第２回転角度α２から第２配列番号Ｎ２を引くことで第２差Ｄ２を算出する。すなわち、第２差Ｄ２は、「３７８７−３４９９＝２８８」となる。

制御装置２０は、第１差Ｄ１と第２差Ｄ２との差である判定差Ｄ０を算出する（ステップＳ１７）。すなわち、判定部２２は、第１差Ｄ１と第２差Ｄ２との差の絶対値によって判定差Ｄ０を算出する。判定差Ｄ０は、「｜Ｄ１−Ｄ２｜＝｜（α１−Ｎ１）−（α２−Ｎ２）｜」となる。例えば、図５に示すように、判定差Ｄ０は、「｜２５３−２８８｜＝３５」となる。

制御装置２０は、判定差Ｄ０が所定値以内であるか否かを判定する（ステップＳ１８）。すなわち、判定部２２は、回転角度検出装置１０が誤差として許容している最大値である「３６」を所定値として判定差Ｄ０と比較して判定する。その結果、制御装置２０は、判定差Ｄ０が所定値よりも大きいと判定した場合（ステップＳ１８：ＮＯ）には、「信頼性なし」と判断する（ステップＳ２０）。すなわち、判定部２２は、判定差Ｄ０が所定値「３６」よりも大きいので、ＲＯＭの故障等により角度演算テーブルＴαの値が正常ではないと判断する。そして、制御装置２０は、算出された回転角度αをＲＡＭに格納せず、角度を使用する外部装置等にエラーを出力する。

一方、制御装置２０は、判定差Ｄ０が所定値以内であると判定した場合（ステップＳ１８：ＹＥＳ）には、「信頼性あり」と判断する（ステップＳ１９）。例えば、図５に示すように、判定差Ｄ０が「３５」である場合には、所定値「３６」よりも小さいので、「信頼性あり」と判断する。制御装置２０は、算出された回転角度αをＲＡＭに格納する。

このように、角度演算テーブルＴαのデータを比較することで、回転角度αの信頼性を容易に確認することができる。また、算出された回転角度βも同様に信頼性を確認することで、２つの回転角度α，βによってＲＯＭの故障を高速に診断することができ、機能安全を図ることができる。

＜１−２．主動歯車の仮回転角度算出処理＞
次に、図２に示すように、制御装置２０は、ステップＳ３，Ｓ４で算出された第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９の検出範囲（１周期）Ωにおける第１従動歯車１４の回転角度α及び第２従動歯車１５の回転角度βをＲＡＭから読み出し、これら回転角度α，βに基づき主動歯車１３の第１仮絶対回転角度θａｂを求める（ステップＳ５）。そして制御装置２０は、この算出される第１仮絶対回転角度θａｂをＲＡＭに格納する。この第１仮絶対回転角度θａｂは、第１磁気センサ１８の検出範囲（１周期）Ωにおける第１従動歯車１４の回転角度αと、第２磁気センサ１９の検出範囲（１周期）Ωにおける第２従動歯車１５の回転角度βとの差である差Δａｂ（＝α−β）に基づき求められる主動歯車１３の回転角度である。そしてこの第１仮絶対回転角度θａｂは、式（１），（２）、及び第２磁気センサ１９の検出範囲（１周期）Ωにおける第２従動歯車１５の回転角度βについても同様に算出される次式（５），（６）に基づき、次式（７）のように表される。

θ＝ｎβ′／ｚ・・・（５）
β′＝β＋ｊΩ・・・（６）
ただし、βは、第２磁気センサ１９の検出範囲（１周期）Ωにおける第２従動歯車１５の回転角度である。ｊは、第２磁気センサ１９の検出範囲を何回繰り返しているのか、すなわち第２正弦信号Ｖｓ２及び第２余弦信号Ｖｃ２の何周期目かを示す整数値である。

θａｂ＝Δａｂ・ｍｎ／ｚ（ｎ−ｍ）・・・（７）
ただし、ｍは第１従動歯車１４の歯数、ｎは第２従動歯車１５の歯数、ｚは主動歯車１３の歯数、Ωは第１磁気センサ１８及び第２磁気センサ１９の検出範囲（周期）である。

＜１−３．α→θａ変換＞
次に、制御装置２０は、第１磁気センサ１８の検出範囲（１周期）Ωにおける第１従動歯車１４の回転角度αに対する主動歯車１３の第２仮絶対回転角度θａを次式（８）に基づき算出する（ステップＳ６）。そして制御装置２０は、この算出される第２仮絶対回転角度θａをＲＡＭに格納する。

θａ＝ｍα／ｚ・・・（８）
＜１−４．周期数算出処理＞
次に、制御装置２０は、ステップＳ５，Ｓ６で算出された第１仮絶対回転角度θａｂ及び第２仮絶対回転角度θａをＲＡＭから読み出し、これら第１仮絶対回転角度θａｂ及び第２仮絶対回転角度θａに基づき、第１従動歯車１４の周期数ｉを算出する（ステップＳ７）。そして、制御装置２０は、この算出される周期数ｉをＲＡＭに格納する。前述したように、この周期数ｉは、第１磁気センサ１８の検出範囲を何回繰り返しているのかを示す整数値であり、次式（９）により求められる。この式（９）は、前記式（４）においてθ＝θａｂとして周期数ｉについて解くことにより得られる。

ｉ＝（θａｂ−θａ）／（ｍΩ／ｚ）・・・（９）
ただし、ｍΩ／ｚは、第１磁気センサ１８の出力１周期当たりの主動歯車１３の変化量（回転量）を示す。

＜１−５．絶対回転角度算出処理＞
最後に、制御装置２０は、先のステップＳ６で算出した第２仮絶対回転角度θａ及びステップＳ７で算出した周期数ｉをＲＡＭから読み出し、これら第２仮絶対回転角度θａ及び周期数ｉに基づき主動歯車１３の正式な絶対回転角度θｒを算出する（ステップＳ８）。

具体的には、先に算出された第２仮絶対回転角度θａ及び周期数ｉを、前記式（４）、すなわち「θ＝θａ＋（ｍ／ｚ）Ωｉ」に適用することにより、絶対回転角度θｒを算出する。

上記のように、第１従動歯車１４の回転角度αと第２従動歯車１５の回転角度βとを算出した際に信頼性を判定することで、算出した回転角度α，βの信頼性を維持しつつ、絶対回転角度θｒを算出することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（１）第１配列番号Ｎ１と第１回転角度α１との差である第１差Ｄ１を求め、角度演算テーブルＴαに含まれる配列番号Ｎの数量と第１配列番号Ｎ１との差から第２配列番号Ｎ２を求めて、第２配列番号Ｎ２と第２回転角度α２との差である第２差Ｄ２を求める。そして、第１差Ｄ１と第２差Ｄ２とがほぼ同じ値となるはずであるので、これらの第１差Ｄ１と第２差Ｄ２との差である判定差Ｄ０が所定値以内であれば、算出された第１回転角度α１の信頼性があると判定する。これにより、角度演算テーブルの信頼性を容易に確認することができる。

（第２の実施形態）
以下、回転角度検出装置の第２の実施形態について説明する。この実施形態の回転角度検出装置は、判定処理が上記第１の実施形態と異なっている。以下、第１の実施形態との相違点を中心に説明する。

判定部２２は、検出信号から求められた配列番号である第１配列番号に紐づけられた第１回転角度と第１配列番号との差である第１差を算出する。続いて、判定部２２は、中央値との差の絶対値が第１配列番号と中央値との差の絶対値と同一である第２配列番号に紐づけられた第２回転角度と第２配列番号との差である第２差を算出する。続いて、判定部２２は、第１差と第２差との差である判定差が所定値以内であるときには、算出された第１回転角度の信頼性があると判定する。判定部２２は、第１差と第２差との差である判定差が所定値よりも大きいときには、算出された第１回転角度の信頼性がないと判定する。

回転角度の信頼性判定処理のステップＳ１４において、判定部２２は、配列番号Ｎの中央値との差の絶対値が第１配列番号Ｎ１と中央値との差の絶対値と同一である配列番号Ｎ（第２配列番号Ｎ２）を第２算出値として算出する。例えば、図５に示すように、配列番号Ｎの中央値「２２４９．５」と第１配列番号Ｎ１「１０００」との差の絶対値は「｜２２４９．５−１０００｜＝１２４９．５」となる。第１配列番号Ｎ１は「１０００」なので、中央値よりも小さい値を有する第１領域に含まれる。よって、第２配列番号Ｎ２は、中央値よりも大きい値を有する第２領域に含まれ、配列番号Ｎの中央値との差の絶対値が第１配列番号Ｎ１と中央値との差の絶対値と同一である「１２４９．５＝｜Ｎ２−２２４９．５｜」ので、「Ｎ２＝２２４９．５＋１２４９．５＝３４９９」となる。なお、第１配列番号Ｎ１が第２領域に含まれるときには、第２配列番号Ｎ２が第１領域に含まれるように算出する。

また、第２従動歯車１５の回転角度βについても同様に算出し、信頼性を判定する。
上記のように、第１従動歯車１４の回転角度αと第２従動歯車１５の回転角度βとを算出した際に信頼性を判定することで、算出した回転角度α，βの信頼性を維持しつつ、絶対回転角度θｒを算出することができる。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏することができる。
（２）第１配列番号Ｎ１と第１回転角度α１との差である第１差Ｄ１を求め、中央値との差の絶対値が第１配列番号Ｎ１と中央値との差の絶対値と同一である第２配列番号Ｎ２を求めて、第２配列番号Ｎ２と第２回転角度α２との差である第２差Ｄ２を求める。そして、第１差Ｄ１と第２差Ｄ２とがほぼ同じ値となるはずであるので、これらの第１差Ｄ１と第２差Ｄ２との差である判定差Ｄ０が所定値以内であれば、算出された第１回転角度α１の信頼性があると判定する。これにより、角度演算テーブルの信頼性を容易に確認することができる。

なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することもできる。
・上記実施形態では、信頼性の判定に用いる所定値を許容される誤差の最大値としたが、所定値は算出する回転角度によって任意に設定可能である。

・上記実施形態では、主動歯車１３の絶対回転角度θｒを算出する過程における第１従動歯車１４の回転角度α及び第２従動歯車１５の回転角度βの算出において、算出された回転角度α，βの信頼性を判定した。しかしながら、算出された回転角度α，βのいずれか一方の信頼性を判定してもよい。また、角度演算テーブルを用いて回転角度を算出するものであれば、本発明を適用可能であって、同様に信頼性の判定を行うことが可能である。

１０…回転角度検出装置、１１…ステアリングシャフト、１２…ハウジング、１３…主動歯車、１４…第１従動歯車、１５…第２従動歯車、１６…第１磁石、１７…第２磁石、１８…第１磁気センサ、１９…第２磁気センサ、２０…制御装置、２１…算出部、２２…判定部、２３…記憶部、α１…第１回転角度、α２…第２回転角度、Ｄ０…判定差、Ｄ１…第１差、Ｄ２…第２差。

Claims (2)

1. 被検出体との間の相対回転に応じた検出信号を各々異なる位相で出力する検出部と、
   前記検出部の検出信号から求められる算出値に基づき前記被検出体と前記検出部との間の回転角度を算出する算出部と、
   前記算出値に紐づけられた前記回転角度が並んだ角度演算テーブルが記憶された記憶部と、
   前記検出信号から求められた算出値である第１算出値に紐づけられた第１回転角度と前記第１算出値との差である第１差と、前記角度演算テーブルに含まれる前記算出値の数量と前記第１算出値との差である第２算出値に紐づけられた第２回転角度と前記第２算出値との差である第２差と、を求め、前記第１差と前記第２差との差である判定差が所定値以内であるときに、算出された前記第１回転角度の信頼性があると判定する判定部と、を備える
   回転角度検出装置。
2. 被検出体との間の相対回転に応じた検出信号を各々異なる位相で出力する検出部と、
   前記検出部の検出信号から求められる算出値に基づき前記被検出体と前記検出部との間の回転角度を算出する算出部と、
   前記算出値に紐づけられた前記回転角度が並び、並んだ前記算出値の中央値を境界として前記中央値よりも小さい値を有する第１領域と前記中央値よりも大きい値を有する第２領域とを有する角度演算テーブルが記憶された記憶部と、
   前記角度演算テーブルの前記第１領域と前記第２領域との一方に含まれ、前記検出信号から求められた算出値である第１算出値に紐づけられた第１回転角度と前記第１算出値との差である第１差と、前記角度演算テーブルの前記第１領域と前記第２領域との他方に含まれ、前記中央値との差の絶対値が前記第１算出値と前記中央値との差の絶対値と同一である第２算出値に紐づけられた第２回転角度と前記第２算出値との差である第２差と、を求め、前記第１差と前記第２差との差である判定差が所定値以内であるときに、算出された前記第１回転角度の信頼性があると判定する判定部と、を備える
   回転角度検出装置。