JP4863953B2 - 物理量変換センサ及びそれを用いたモータ制御システム - Google Patents

Description

本発明は、物理量変換センサ及びそれを用いたモータ制御システムに係り、特に、センサとして磁気抵抗素子を用いるに好適な物理量変換センサ及びそれを用いたモータ制御システムに関する。

サーボ制御系では、回転角を検出しフィードバック制御を実施するために、回転角度センサが必要である。また、ブラシレスモータ制御においては、モータの回転角に応じてモータのコイルに電流を通電させる必要があるために、サーボ制御系に限らず回転角度センサが必要である。

これらの回転角度センサを用いたシステムが、電動パワーステアリング、電動ブレーキ、電子制御スロットル、さらにはステアリング系、ブレーキ系を統合的に制御して自動車の車体の挙動を制御するx-by-Wireなどに適用される場合には高い安全性が求められる。高い安全性、即ち異常を検出するためにはあらかじめ構成要素を余分に備える冗長化という手法が従来から広く採用されている。

一方、磁気を用いた回転角度センサは、回転角度の正弦(sin)、余弦(cos)に比例した信号を出力するセンサエレメント、センサエレメントからの正弦(sin)、余弦(cos)に比例した信号から回転角度を求める変換処理部とからなる。これらは、従来、個別のパッケージに実装されているか、非特許文献１に記載のようにすべて単一パケージに実装されていた。

"KMA200, Programmable angle sensor," Rev.05-16 August 2005, Product data sheet, Koninklijke Philips Electronics N.V. 2005）

非特許文献１に記載のように、センサエレメント、変換処理部とを単一パッケージに実装する方式は、小型化、接続点数削減によるコスト削減、信頼性向上の効果があるが、さらに非冗長構成→冗長構成への拡張性についてさらなる考慮が望ましい。

先にあげたような高い信頼性を必要とする用途に用いるためには、変換処理部は故障検出のためには冗長化が必要である。一方、センサエレメントは回転角度の正弦(sin)、余弦(cos)に比例した２つの信号を出力するため。既にある意味で冗長であるためこれ以上冗長化する必要がない場合が多い。たとえば、（sinθ）^２＋（cosθ）^２＝１という性質を利用すれば、センサエレメントの出力が正常であるか異常であるかは判定が可能である。にもかかわらず、非特許文献１のようにセンサエレメント、変換処理部とを単一パッケージに実装する方式では、パッケージを２組用意しなければならない。つまり実装方式の都合で過剰に冗長化しなければならなくなり、コストの増加につながる。

本発明の目的は、コスト増加なく、冗長構成可能な物理量変換センサ及びそれを用いたモータ制御システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、外部から作用する第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、外部から作用する前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有する物理量センサであって、さらに、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第２の変換処理部とを備えるようにしたものである。
また、本発明は、外部から作用する第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、外部から作用する前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有し、前記第１及び第２のセンサエレメントと、前記第１の変換処理部とが第１のパッケージ内に配置された物理量センサであって、前記第１及び第２のセンサエレメントの出力を、前記第１のパッケージの外に出力する出力端子を備えるようにしたものである。
また、本発明は、外部から作用する第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、外部から作用する前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有する物理量センサであって、さらに、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、前記第２の物理量と関連する第３の物理量に変換する第２の変換処理部とを備えるようにしたものである。
また、本発明は、外部から作用する第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、外部から作用する前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有する物理量センサであって、さらに、外部から作用する前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第３のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第３のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、前記第２の物理量と関連する第３の物理量に変換する第２の変換処理部とを備えるようにしたものである。
また、本発明は、モータと、前記モータの回転角を制御するモータ制御手段と、前記モータの回転軸の回転とともに回転する磁石と、前記磁石によって発生する磁力線の方向を検出して前記モータの回転角を検出する回転角センサとを有し、前記回転角センサによって検出された回転角を元にして、前記モータの回転角を制御するモータ制御システムであって、前記回転角センサは、外部から作用する磁力線の方向に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、外部から作用する前記磁力線の方向に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、前記モータの回転角の信号に変換する第１の変換処理部と、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第２の変換処理部とを備えるようにしたものである。
かかる構成により、コスト増加なく、冗長構成が可能となる。

本発明によれば、コスト増加なく、冗長構成が可能となる。

上記目的を達成するために、本発明は、第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有し、前記第１及び第２のセンサエレメントと、前記第１の変換処理部とが第１のパッケージ内に配置され、前記第１の物理量が前記第１のパッケージの外部から作用する物理量センサであって、前記第１及び第２のセンサエレメントの出力を、前記第１のパッケージの外に出力する出力端子と、前記出力端子に接続され、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第２の変換処理部とを備え、前記第２の変換処理部は、第２のパッケージ内に配置されるものである。
また、本発明は、第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有する物理量センサであって、さらに、前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第３のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第３のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、前記第２の物理量と関連する第３の物理量に変換する第２の変換処理部とを備え、前記第１のセンサエレメントと前記第２のセンサエレメントと前記第３のセンサエレメントと前記第１の変換処理部と前記第２の変換処理部とは、パッケージ内に実装され、前記第１の物理量は、前記パッケージの外部から作用するものである。
また、本発明は、モータと、前記モータの回転角を制御するモータ制御手段と、前記モータの回転軸の回転とともに回転する磁石と、前記磁石によって発生する磁力線の方向を検出して前記モータの回転角を検出する回転角センサとを有し、前記回転角センサによって検出された回転角を元にして、前記モータの回転角を制御するモータ制御システムであって、前記回転角センサは、第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有し、前記第１及び第２のセンサエレメントと、前記第１の変換処理部とが第１のパッケージ内に配置され、前記第１の物理量が前記第１のパッケージの外部から作用し、前記第１及び第２のセンサエレメントの出力を、前記第１のパッケージの外に出力する出力端子を備え、さらに、前記出力端子に接続され、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第２の変換処理部とを備え、前記第２の変換処理部は、第２のパッケージ内に配置されるようにしたものである。
かかる構成により、コスト増加なく、冗長構成が可能となる。

最初に、図１を用いて、本実施形態による物理量変換センサの基本構成について説明する。
図１は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。

パッケージ７０−１の中には、センサエレメント１００−１，１００−２と、変換処理部２００−１が実装されている。センサエレメント１００−１は、回転角度θの正弦(sin) に比例した信号１０１−１を出力し、センサエレメント１００−２は、回転角度θの余弦(cos)に比例した信号１０１−２を出力する。なお、センサエレメント１００−１，１００−２は、回転角度θの倍数の正弦(sin)，余弦(cos) に比例した信号を出力するものであってもよいものである。変換処理部２００−１は、正弦(sin) に比例した信号１０１−１及び余弦(cos)に比例した信号１０１−２を変換処理して、回転角度θの推定値φ２０１−１を得る。

センサエレメント１００−１，１００−２は、図２６を用いて後述するように、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ（Giant Magnetic Resistance）素子）を用いている。なお、ＧＭＲ素子に代えて、磁気抵抗効果素子（ＭＲ（Magnetic Resistance）素子）を用いることもでき、以下の説明では、ＧＭＲ素子にはＭＲ素子も含むものである。センサエレメント１００−１，１００−２は、４個のＧＭＲ素子が、図２６（Ａ），（Ｃ）で後述するように、ホイートストン・ブリッジ回路を構成するように配線接続されたものである。センサエレメント１００−１が回転角度θの正弦(sin) に比例した信号を出力する時、センサエレメント１００−２が回転角度θの余弦(cos) に比例した信号を出力ものとするため、センサエレメント１００−１を構成する４個のＧＭＲ素子の磁化方向に対して、センサエレメント１００−２を構成する４個のＧＭＲ素子の磁化方向が９０度異なっている。例えば、センサエレメント１００−１を構成する４個のＧＭＲ素子が、図２６（Ｂ）の矢印方向に磁化されているとき、センサエレメント１００−２を構成する４個のＧＭＲ素子は、図２６（Ｄ）の矢印方向に磁化されている。すなわち、センサエレメント１００−１とセンサエレメント１００−２とは、正弦(sin) に比例した信号１０１−１と余弦(cos)に比例した信号１０１−２を出力するもの，すなわち、互いに関連する信号を出力するものである。

センサエレメント１００−１，１００−２は、回転体の回転軸（モータの回転軸（図４５）やスロットルバルブの回転軸（図４８）の延長方向に配置される。センサエレメント１００−１，１００−２は、回転体の回転軸の延長方向に、重ねて配置される。また、回転体の回転軸の端部には、回転軸とともに回転する磁石（図４３）が設けられる。センサエレメント１００−１，１００−２は、この磁石の磁力線の方向を検出することで、回転体の回転軸の回転角θを検出できる。

ここで、本実施形態では、パッケージ７０−１は、回転角度θの推定値φ２０１−１をパッケージ７０−１の外側に出力する出力端子２０１−１０に加えて、正弦(sin) に比例した信号１０１−１をパッケージ７０−１の外側に出力する出力端子１０１−１０と、余弦(cos)に比例した信号１０１−２をパッケージ７０−１の外側に出力する出力端子１０１−２０を備えている。

出力端子１０１−１０，１０１−２０は、図２にて後述するリードピン１０１−１０，１０１−２０や、図１１にて後述するスルーホール７３に接続されるリードピン１０１−１０，１０１−２０であり、パッケージから外部に出力する手段となり、また、パッケージから外部に接続する手段となる。

次に、図２〜図６を用いて、本実施形態による物理量変換センサの具体的な構成について説明する。
図２〜図６は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。なお、図２〜図６において、図１と同一符号は同一部分を示している。

最初に、図２を用いて、第１の構成例について説明する。図２（Ａ）は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図であり、図２（Ｂ）のＡ−Ａ’断面図である。図２（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す平面図である
センサエレメント１００−１，１００−２は別チップとし、配線基板またはリードフレーム７１−１上に積層されている。また、配線基板またはリードフレーム７１−１上には、変換処理部２００−１が固定されている。センサエレメント１００−１，１００−２がある側には、リードが出力端子１０１−１０，１０１−２０として設けられている。変換処理部２００−１がある側には、リードが出力端子２０１−１０として設けられている。センサエレメント１００−１，１００−２、変換処理部２００−１、配線基板またはリードフレーム７１−１、出力端子１０１−１０，１０１−２０、出力端子２０１−１０は、樹脂により一体的にモールドされ、パッケージ７０−１を構成している。

本構成では、センサエレメント１００−１，１００−２を、別チップとして積層しているので、センサエレメント１００−１，１００−２の同時故障の確率、即ち故障の独立性を高くすることができる。

次に、図３を用いて、第２の構成例について説明する。図３は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図である。

本構成例では、センサエレメント１００−１，１００−２は同一チップとしている。他の構成は、図２と同様である。

本構成では、センサエレメント１００−１，１００−２の相互間の位置、角度ずれが最も小さくなり最も精度が高くなる。

次に、図４を用いて、第３の構成例について説明する。図４は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図である。

本構成例では、センサエレメント１００−１，１００−２は別チップとし、かつ、リードフレームまたは配線基板７１−１の両面に実装している。

本構成では、センサエレメント１００−１，１００−２の同時故障の確率、即ち故障の独立性が最も高くなる。それは、センサエレメント１００−１，１００−２の間に、リードフレームまたは配線基板７１−１をはさんでいる構成としているからである。

次に、図５を用いて、第４の構成例について説明する。図５（Ａ）は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図であり、図５（Ｂ）のＡ−Ａ’断面図である。図５（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す平面図である
本構成例では、センサエレメント１００−１，１００−２は別チップとし、かつ、リードフレームまたは配線基板７１−１ａの両面に実装している。一方の側には、リードが出力端子１０１−１０，１０１−２０として設けられている。センサエレメント１００−１，１００−２、配線基板またはリードフレーム７１−１a、出力端子１０１−１０，１０１−２０は、樹脂により一体的にモールドされ、パッケージ７０−１ａを構成している。

また、配線基板またはリードフレーム７１−１ｂ上には、変換処理部２００−１が固定されている。一方の側には、リードが出力端子２０１−１０として設けられている。変換処理部２００−１、配線基板またはリードフレーム７１−１ｂ、出力端子２０１−１０は、樹脂により一体的にモールドされ、パッケージ７０−１ｂを構成している。

さらに、第１のパッケージ７０−１ａと、第２のパッケージ７０−１ｂの間は、接続用のリードにより接続されている。

次に、図６を用いて、第５の構成例について説明する。図６（Ａ）は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図であり、図６（Ｂ）のＡ−Ａ’断面図である。図６（Ｂ）は、本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す平面図である
本構成例では、センサエレメント１００−１，１００−２は別チップとし、かつ、リードフレームまたは配線基板７１−１ａの両面に実装している。一方の側には、リードが出力端子１０１−１０，１０１−２０として設けられている。センサエレメント１００−１，１００−２、配線基板またはリードフレーム７１−１a、出力端子１０１−１０，１０１−２０は、樹脂により一体的にモールドされ、パッケージ７０−１ａを構成している。

また、配線基板またはリードフレーム７１−１ｂ上には、変換処理部２００−１が固定されている。一方の側には、リードが出力端子２０１−１０として設けられている。変換処理部２００−１、配線基板またはリードフレーム７１−１ｂ、出力端子２０１−１０は、樹脂により一体的にモールドされ、パッケージ７０−１ｂを構成している。

さらに、出力端子１０１−１０，１０１−２０は、図６（Ａ）に示すように、折り曲げられており、第１のパッケージ７０−１ａと、第２のパッケージ７０−１ｂの間の接続用のリードとしても用いられる。このように、出力端子１０１−１０，１０１−２０を折り曲げた形状とすることで、図示しない配線基板への半田付けなどによる接続を可能としている。

次に、図７〜図１６を用いて、本発明の第２の実施形態による冗長構成を有する物理量変換センサの構成について説明する。
最初に、図７及び図８を用いて、本実施形態による物理量変換センサの基本構成について説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。なお、図１と同一符号は、同一部分を示している。図８は、本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの出力特性図である。

本構成例では、図１に示した構成に加えて、第２のパッケージ７０−２を備えている。第２のパッケージ７０−２は、図１に示した変換処理部２００−１と同様の変換処理部２００−２を備えている。

第１のパッケージ７０−１の外側に出力端子１０１−１０、１０１−２０により引き出された正弦(sin) に比例した信号１０１−１、及び余弦(cos)に比例した信号１０１−２は、それぞれ、第２のパッケージ７０−２の内側に、入力端子２０３−２０，２０４−２０により入力され、変換処理部２００−２に入力される。

なお、本実施例では、変換処理部２００−１と変換処理部２００−２は同一の仕様のものであるため、図８に示すように、同一の回転角度θの推定値φ２０１−１、φ‘２０１−２を出力する。

本構成例により、冗長に備えた変換処理部２００−１、２００−２の出力φ２０１−１、φ‘２０１−２を比較照合することにより、変換処理部２００−１、２００−２の故障を検出することができる。

次に、図９〜図１６を用いて、本実施形態による物理量変換センサの具体的な実装について説明する。
図９〜図１６は、本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。なお、図９〜図１６において、図１〜図７と同一符号は同一部分を示している。

最初に、図９及び図１０を用いて、第１の構成例について説明する。図９は、本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの構成を示す平面図である。図１０は、本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの構成を示す断面図であり、図９のＡ−Ａ’断面図である。

パッケージ７０−１は、図２に示したように、センサエレメント１００−１，１００−２がある側から引き出されるリードを、正弦(sin) に比例した信号１０１−１の出力端子１０１−１０とし、余弦(cos)に比例した信号１０１−２の出力端子１０１−２０としている。パッケージ７０−２は、一方に、正弦(sin) に比例した信号１０１−１を入力する入力端子２０３−２０と、余弦(cos)に比例した信号１０１−２を入力する入力端子２０４−２０を備え、他方に回転角度θの推定値φ２０１−１を出力する出力端子２０１−２０を備えている。

ここで、図９及び図１０に示すように、配線基板上に配置することにより、パッケージ７０−１の出力端子１０１−１０とパッケージ７０−２の入力端子２０３−２０を接続し、パッケージ７０−１の出力端子１０１−２０とパッケージ７０−２の入力端子２０４−２０を配線基板により接続することができる。

次に、図１１を用いて、第２の構成例について説明する。図１１は、本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの構成を示す断面図である。

パッケージ７０−１は、図６に示したように、センサエレメント１００−１，１００−２から引き出されるリードを、正弦(sin) に比例した信号１０１−１の出力端子１０１−１０とし、余弦(cos)に比例した信号１０１−２の出力端子１０１−２０としている。リードは、図示のように折り曲げ加工されている。

パッケージ７０−２は、リード７１−２の上に設けられた第２の変換処理部２００−２を備えている。パッケージ７０−２は、一方に、正弦(sin) に比例した信号１０１−１を入力する入力端子２０３−２０と、余弦(cos)に比例した信号１０１−２を入力する入力端子２０４−２０を備え、他方に回転角度θの推定値φ２０１−１を出力する出力端子２０１−２０を備えている。

パッケージ７０−１ａ，７０−１ｂを配線基板７１の一方の面に配置し、パッケージ７０−２を配線基板７１の他方の面に配置する。そして、配線基板７１に形成されたスルーホール７３を介して、パッケージ７０−１の出力端子１０１−１０とパッケージ７０−２の入力端子２０３−２０を接続し、パッケージ７０−１の出力端子１０１−２０とパッケージ７０−２の入力端子２０４−２０を接続することができる。

次に、図１２〜図１５により、センサエレメント１００−１，１００−２と変換処理部２００−１，２００−２との間を接続するリードフレームのリード及び変換処理部２００−１に信号を接続するためのボンディングパッドの信号割り当について説明する。

センサエレメント１００−１，１００−２は、図２６にて後述するように、４個のＧＭＲ素子がホイートストン・ブリッジ回路により接続される。従って、このホイートストン・ブリッジ回路に電源電圧を供給するＶＣＣ端子、アース電位に接地するＧＮＤ端子の他に、２つの信号出力端子がある。

すなわち、センサエレメント１００−１からは、ＳＩＮ＿Ｎ信号１０１−１ｎと、ＳＩＮ＿Ｐ信号１０１−１ｐが出力され、ＶＣＣ電圧と、ＧＮＤ電圧が供給される。センサエレメント１００−２からは、ＣＯＳ＿Ｎ信号１０１−２ｎと、ＣＯＳ＿Ｐ信号１０１−２ｐが出力され、ＶＣＣ電圧と、ＧＮＤ電圧が供給される。

ここで、図１２により、第１の信号割り当てについて説明する。なお、図１２では、ＧＮＤ電圧用のリードについては図示を省略している。

図４、図５、図６に示したように、同じパッド配置のセンサエレメント１００−１，１００−２は別チップとし、リードフレームまたは配線基板の両面に実装する場合、図１２に示すようにセンサ１００−１，１００−２の対応する信号同士を対称に配置する。すなわち、センサ１００−１からのSIN_P信号１０１−１ｐ、センサ１００−２からのCOS_P信号１０１−２ｐ、センサ１００−１からのSIN_N信号１０１−１ｎ、センサ１００−２からのCOS_P信号１０１−２ｐ、センサ１００−１へのＶｃｃ、センサ１００−２へのＶｃｃの配線基板のリードフレームのリードをそれぞれ対称に配置する。

なお、図４等で説明したように、センサ１００−１とセンサ１００−２は、基板７１−１の同じ位置に配置される。ここで、図１２においては、センサ１００−２の位置は、説明の都合上、センサ１００−１に対して横にずらした状態で図示している。なお、図１３及び図１４も同様である。

この配置により、センサエレメント１００−１，１００−２の出力信号を１層の配線基板の配線パターン、リードフレームのリードを用いて変換処理部２００−１に接続することができる。このとき、変換処理部２００−１のＳＩＮ＿ＩＮ＿Ｐ端子２０３−１０ｐにはＳＩＮ＿Ｐ信号１０１−１ｐが、ＳＩＮ＿ＩＮ＿Ｎ端子２０３−１０ｎにはＳＩＮ＿Ｎ信号１０１−１ｎが、ＣＯＳ＿ＩＮ＿Ｐ端子２０４−１０ｐにはＣＯＳ＿Ｐ信号１０１−２ｐが、ＣＯＳ＿ＩＮ＿Ｎ端子２０４−１０ｎにはＣＯＳ＿Ｎ信号１０１−２ｎがそれぞれ入力される。

ここで、変換処理部２００−１内部では、
φ＝ｔａｎ（（ＳＩＮ＿Ｐ−ＳＩＮ＿Ｎ）／（ＣＯＳ＿Ｐ−ＣＯＳ＿Ｎ））、
＝ａｔａｎ（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）
＝ａｔａｎ（ｔａｎθ）＝θ
なる変換がされる。

次に、図１３により、第２の信号割り当てについて説明する。なお、図１３では、ＧＮＤ電圧用のリードについては図示を省略している。

変換処理部２００−１と変換処理部２００−２を図１１に示すように配線基板７１の両面に配置する場合や、図１９に示すようにリードフレームまたは配線基板の両面に実装する場合においても、センサ１００−１、１００−２の対応する信号同士を対称に配置することにより、１層の配線基板のリードフレームのリードを用いて変換処理部２００−１に接続することができる。

なお、このとき、変換処理部２００−１のＳＩＮ＿ＩＮ＿Ｐ端子２０３−１０ｐにはＣＯＳ＿Ｎ信号１０１−２ｎが、ＳＩＮ＿ＩＮ＿Ｎ端子２０３−１０ｎにはＣＯＳ＿Ｐ信号１０１−２ｐが、ＣＯＳ＿ＩＮ＿Ｐ端子２０４−１０ｐにはＳＩＮ＿Ｎ信号１０１−１ｎが、ＣＯＳ＿ＩＮ＿Ｎ端子２０４−１０ｎにはＳＩＮ＿Ｐ信号１０１−１ｐがそれぞれ入力される。

ここで、変換処理部２００−２内部では
φ＝ａｔａｎ（（ＣＯＳ＿Ｐ−ＣＯＳ＿Ｎ）／（ＳＩＮ＿Ｐ−ＳＩＮ＿Ｎ））、
＝ａｔａｎ（ｃｏｓθ／ｓｉｎθ）
＝ａｔａｎ（ｃｏｔａｎθ）＝π／２−θ
なる変換がされる。

次に、図１４により、第３の信号割り当てについて説明する。なお、図１４では、ＧＮＤ電圧用のリードについては図示を省略している。

センサエレメント１００−１，１００−２を同一チップに実現する場合は、図１４に示すように、対応する信号線のパッドを対称に配置することにより、１層の配線基板のリードフレームのリードを用いて変換処理部２００−１、２００−２に接続することができる。

以上、図１２〜図１４に示したように、配線基板のリードフレームのリードを対称配置とすることにより、センサエレメント１００−１，１００−２、変換処理部２００−１、２００−２の間の接続容易性を高め、最も少ない層数である１層の配線パターンで接続することができ、コスト削減を図ることができる。

図１５は、図５，図６，図１２〜図１４に示した実施例を実現するためのリードフレームの構成例である。なお、ハッチングが施された部分はパッケージ７０−１ａ、７０−１ｂを形成した後に切り落とす部分である。なお、簡単のためにセンサエレメント１００−１、１００−２からの出力は、簡単のために１０１−１、１０１−２の３本のみを記載している。

図１６は、図２〜図４、図１２〜図１４に示した実施例を実現するための配線基板の構成例である。

図１２〜図１６の説明は、配線基板のリードフレームのリードを対称配置するものであるが、配線基板によっても対称配置は実現できる。

本例では、表面，裏面の２層に配線層７１０、７１２を形成し、配線層間をビアホール７１１で接続している。裏面にセンサエレメント１００−２を実装する領域を確保するために、裏面の配線パターンはこの部分を回避して、信号１０１−１、１０１−２を出力端子１０１−１０、１０１−２０に結線している。なお、裏面にセンサエレメント１００−２を実装を実装しない場合、または３層以上の配線層を持つ場合には回避せずに最短距離で結線することができる。

次に、図１７〜図２０を用いて、本発明の第３の実施形態による冗長構成を有する物理量変換センサの構成について説明する。
最初に、図１７を用いて、本実施形態による物理量変換センサの基本構成について説明する。
図１７は、本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。なお、図１や図７と同一符号は、同一部分を示している。

本実施形態では、センサエレメント１００−１，１００−２と、変換処理部２００−１，２００−２とは、同一パッケージ７０に実装されている。変換処理部２００−２を実装したり、非実装とすることにより、同一のパッケージまたはパッケージ形成のための金型、同一の配線基板またはリードフレームを用いて、冗長構成のセンサと、非冗長構成のセンサの両方に対応することができる。たとえば、冗長化の不要な用途には配線基板またはリードフレームにセンサエレメント１００−１，１００−２、変換処理部２００−１のみを実装し、冗長化の必要な用途には配線基板またはリードフレームにセンサエレメント１００−１，１００−２、変換処理部２００−１，２００−２を実装する。

次に、図１８〜図２０を用いて、本実施形態による物理量変換センサの具体的な実装について説明する。
図１８〜図２０は、本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。なお、図１８〜図２０において、図１〜図７，図１７と同一符号は同一部分を示している。

最初に、図１８を用いて、第１の構成例について説明する。図１８（Ａ）は、本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図であり、図１８（Ｂ）のＡ−Ａ’断面図である。図１８（Ｂ）は、本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す平面図である
本構成では、配線基板またはリードフレーム７１−１上に、センサエレメント１００−１，１００−２と、変換処理部２００−１、２００−２を積層して実装している。

次に、図１９を用いて、第２の構成例について説明する。図１９は、本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図である。

本構成では、リードフレームまたは配線基板７１−１の両面に、センサエレメント１００−１，１００−２と、変換処理部２００−１，２００−２とをそれぞれ実装している。

本構成では、変換処理部２００−１、２００−２同時故障の確率、即ち故障の独立性は、間にリードフレームまたは配線基板７１−１をはさんでいるため、最も高くなる。

次に、図２０を用いて、第３の構成例について説明する。図２０は、本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図である。

本構成では、センサエレメント１００−１、１００−２と、変換処理部２００−１、２００−２との間をリードで接続する実装するようにしている。この構成においても、図１９に示す構成例と同様に、リードフレームまたは配線基板７１−１の両面に、センサエレメント１００−１，１００−２と、変換処理部２００−１，２００−２をそれぞれ実装することも可能である。

次に、図２１〜図２２を用いて、本発明の第４の実施形態による冗長構成を有する物理量変換センサの構成について説明する。
図２１は、本発明の第４の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。図２２は、本発明の第４の実施形態による物理量変換センサの特性説明図である。

本例では、図２１に示すように、冗長に備えた変換処理部２００−１，２００−２Ａのうち、変換処理部２００−１からは回転角度θの推定値φ２０１−１を出力し、変換処理部２００−２Ａからはその負数（−φ）２０１’−２Ａを出力する。変換処理部２００−１の出力が、最小０〜最大１０２４まで変化する場合、変換処理部２００−２Ａは、最初に、変換処理部２００−１と同様に回転角度θの推定値φ２０１−１を算出し、さらに、１０２４から推定値φ２０１−１を差し引くことで、負数（−φ）２０１’−２Ａを得て、出力することができる。

ここで、図２２は、回転角度θと、その推定値φ２０１−１及びその負数（−φ）２０１’−２Ａとの関係を示している。

本実施形態によれば、設計上の弱点などに起因して変換処理部２００−１、２００−２Ａが同じ誤った出力を出した場合に、一方がその負数でないことによりその誤りを検出することができる。従って、設計上の弱点などに起因する二重誤りの影響を排除することができる。

また、図１１、図１３、図１９、図２０に示す実施例のように配線基板の配線パターン、リードフレームのリード、パッド配置を対称配置とすることにより、センサエレメント１００−１，１００−２、変換処理部２００−１、２００−２の間の接続容易性を高め、最も少ない層数である１層の配線パターンで接続することができ、コスト削減を図ることができる。

次に、図２３〜図２４を用いて、本発明の第５の実施形態による冗長構成を有する物理量変換センサの構成について説明する。
図２３は、本発明の第５の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。図２４は、本発明の第５の実施形態による物理量変換センサの特性説明図である。

本例では、変換処理部２００−１のＳＩＮ信号入力端子にはセンサエレメント１００−１からの正弦(sin) に比例した信号１０１−１を、ＣＯＳ信号入力端子にはセンサエレメント１００−２からの余弦(cos)に比例した信号１０１−２を入力する。また、変換処理部２００−２のＳＩＮ信号入力端子にはセンサエレメント１００−２からの余弦(cos)に比例した信号１０１−２を入力し、ＣＯＳ信号入力端子にはセンサエレメント１００−１からの正弦(sin) に比例した信号１０１−１を入力する。すなわち、図７や図１７に示した例と比較すると、変換処理部２００−２のＳＩＮ信号入力端子及びＣＯＳ信号入力端子に入力する信号が、図７や図１７に示した例とは逆になっている。

本例は、図１１、図１３、図１９、図２０に示す変換処理部２００−１、２００−２に適用できる。

変換処理部２００−１の出力φは、
φ＝ａｔａｎ（ｓｉｎθ／ｃｏｓθ）
＝ａｔａｎ（ｔａｎθ）＝θ
となる。

変換処理部２００−２は、変換処理部２００−１と同様の処理を実行するが、入力信号が逆になっていため、その出力φ’は、
φ’＝ａｔａｎ（ｃｏｓθ／ｓｉｎθ）
＝ａｔａｎ（ｃｏｔａｎθ）＝π／２−θ
となる。

図２４は、θに対する変換処理部２００−１の出力φ、２０１−１、変換処理部２００−２の、φ’２０１’−２Ｂを示している。

本例によれば、図１１、図１３、図１９、図２０に示す実施例のように配線基板の配線パターン、リードフレームのリード、パッド配置を対称配置とすることにより、センサエレメント１００−１，１００−２、変換処理部２００−１、２００−２の間の接続容易性を高め、最も少ない層数である１層の配線パターンで接続することができ、コスト削減を図ることができる。

次に、図２５を用いて、本発明の第６の実施形態による冗長構成を有する物理量変換センサの構成について説明する。
図２５は、本発明の第６の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、変換処理部２００−１，２００−２は、それぞれ、診断機能部２０５−１，２０５−２を備えている。診断機能部２０５−１，２０５−２は、それぞれ、診断結果２０２−１、２０２−２を出力する。

診断機能部２０５−１，２０５−２における診断内容については、例えば、先に出願済みの特願２００６−３０７３１７号に記載のものを用いる。診断機能部２０５−１，２０５−２は、変換処理部２００−１，２００−２における変換処理内容とほぼ同じであって、簡略化した変換処理を行う。診断機能部２０５−１，２０５−２は、変換処理部２００−１，２００−２の変換処理結果と、診断機能部２０５−１，２０５−２における簡略化した変換処理の結果とを比較して、両者が一致すれば正常と判定する。

次に、図２６を用いて、本発明の各実施形態による物理量変換センサに用いるセンサエレメントの構成について説明する。
図２６は、本発明の各実施形態による物理量変換センサに用いるセンサエレメントの説明図である。

センサエレメント１００−１，１００−２は、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ（Giant Magnetic Resistance）素子）を用いている。なお、ＧＭＲ素子に代えて、磁気抵抗効果素子（ＭＲ（Magnetic Resistance）素子）を用いることもでき、以下の説明では、ＧＭＲ素子にはＭＲ素子も含むものである。

図２６（Ｂ）に示すように、センサエレメント１００−１は、非磁性基板の上に、ＧＭＲ素子１０２−１、１０３−１、１０４−１、１０５−１が、図示のような所定の形状に形成される。各ＧＭＲ素子は、図２６（Ａ）に示すようなホイートストン・ブリッジ回路を構成するように配線接続され、回転角の基準方向ｙに対して±９０度方向に所定の磁化の向きに固定された固定磁性層を有する４個のＧＭＲ素子１０２−１、１０３−１、１０４−１、１０５−１からなる第１のホイーストン・ブリッジ回路を構成する。

同様に、図２６（Ｄ）に示すように、非磁性基板の上に、ＧＭＲ素子１０２−２、１０３−２、１０４−２、１０５−２が、図示のような所定の形状に形成される。各ＧＭＲ素子は、図２８（Ｃ）に示すようなホイートストン・ブリッジ回路を構成するように配線接続され、平行・反平行方向に所定の磁化の向きに設定された固定磁性層を有する４個のＧＭＲ素子１０２−２、１０３−２、１０４−２、１０５−２からなる第２のホイーストン・ブリッジ回路を構成する。

固定磁性層は不変で、フリー磁性層の磁化方向は、外部磁界Ｈの方向に追随する。ＧＭＲ素子の抵抗値は、固定磁性層とフリー磁性層の磁化方向の角度差（α）に依存し、（１−ｃｏｓα）に比例して変化する。

従って、センサエレメント１００−１を構成する第１のホイートストン・ブリッジ回路にはＶｉｎ・ｓｉｎ（θ）に比例した信号１０１−１が得られ、センサエレメント１００−２を構成する第２のホイートストン・ブリッジ回路にはＶｉｎ・ｃｏｓ（θ）に比例した信号１０１−２が得られる。

すなわち、センサエレメント１００−１とセンサエレメント１００−２とは、正弦(sin) に比例した信号１０１−１と余弦(cos)に比例した信号１０１−２を出力するもの，すなわち、互いに関連する信号を出力するものである。センサエレメント１００−１とセンサエレメント１００−２とへの入力電圧Ｖｉｎは、例えば、直流電圧が用いられる。

センサエレメント１００−１，１００−２は、回転体の回転軸（モータの回転軸（図４６）やスロットルバルブの回転軸（図４９）の延長方向に配置される。センサエレメント１００−１，１００−２は、回転体の回転軸の延長方向に、重ねて配置される。また、回転体の回転軸の端部には、回転軸とともに回転する磁石（図４４）が設けられる。センサエレメント１００−１，１００−２は、この磁石の磁力線の方向を検出することで、回転体の回転軸の回転角θを検出できる。

次に、図２７を用いて、本発明の第７の実施形態による冗長構成を有する物理量変換センサの構成について説明する。
図２７は、本発明の第７の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、変換処理部２００−１は、駆動出力発生部２０６−１を備えている。駆動出力発生部２０６−１は、駆動出力Ｆ（ｔ）を出力し、センサエレメント１００−１、１００−２を駆動する。駆動出力Ｆ（ｔ）は、正弦波電圧のような周期関数である。

また、変換処理部２００−１は同期検波部２０７−１を備え、変換処理部２００−２は同期検波部２０７−２を備えている。変換処理部２００−１、２００−２は、同期検波部２０７−１、２０７−２により、ンサエレメント１００−１、１００−２の出力に対して同期検波することで、Ｓ／Ｎを向上することができる。また、同期検波する方式を用いることで、駆動出力Ｆ（ｔ）を少ない電流または電力としても、所定のＳ／Ｎを得ることができるため、駆動出力Ｆ（ｔ）によるセンサエレメント１００−１、１００−２のマイグレーション、発熱を低減することができ、長寿命化を図ることができる。

次に、図２８〜図３１を用いて、本発明の第８の実施形態による冗長構成可能な物理量変換センサの構成について説明する。
図２８は、本発明の第８の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。図２９は、本発明の第８の実施形態による物理量変換センサの特性図である。図３０は、本発明の第８の実施形態による物理量変換センサの実装構成を示す平面図である。図３１は、本発明の第８の実施形態による物理量変換センサの他の実装構成を示す平面図である。

本例では、図２８に示すように、センサエレメント１００−１からの正弦(sin) に比例した信号１０１−１、センサエレメント１００−２からの余弦(cos)に比例した信号１０１−２の両方をインタフェース部２００−３、２００−３’を介してインタフェース部出力１０１−１’、１０１−２’として出力する。インタフェース部２００−３、２００−３’は、例えば、増幅器である。なお、センサエレメント１００−１からの正弦(sin) に比例した信号１０１−１、センサエレメント１００−２からの余弦(cos)に比例した信号１０１−２のいずれか一方を出力するようにしてもよいものである。

図２９は、角度θに対する変換処理部２００−１の出力φ２０１−１、インタフェース部出力１０１−１’、１０１−２’の関係を示している。

インタフェース部２００−３、２００−３’の１０１−１’、１０１−２’は、例えば、図４５にて後述するように、マイクロプロセッサに入力する。マイクロプロセッサは、演算処理により、変換処理を実行することで、角度θに対する変換処理部２００−１の出力φ２０１−１と同様の出力を得ることで、冗長構成とすることができる。

なお、図２８ではインタフェース部２００−３、２００−３’はパッケージ７０外に実装しているが、図３０に示すように、パッケージ７０内に実装、つまりセンサエレメント１００−１、１００−２、インタフェース部２００−３、２００−３’を１つのパッケージに実装することも可能である。

また、図３１に示すように、インタフェース部２００−３を非実装とすることにより、同一のパッケージまたはパッケージ形成のための金型、同一の配線基板またはリードフレームを用いて冗長／非冗長構成に対応することができる。たとえば、冗長化の不要な用途には配線基板またはリードフレームにセンサエレメント１００−１，１００−２、変換処理部２００−１のみを実装し、冗長化の必要な用途には配線基板またはリードフレームにセンサエレメント１００−１，１００−２、変換処理部２００−１、インタフェース部２００−３、２００−３’を実装すればよい。

次に、図３２〜図３９を用いて、本発明の第９の実施形態による冗長構成可能な物理量変換センサの構成について説明する。
最初に、図３２及び図３３を用いて、本実施形態による物理量変換センサの基本構成について説明する。
図３２は、本発明の第９の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。図３３は、本発明の第９の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示す断面図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、図３２に示すように、パッケージ７０−１の中に、センサエレメント１００−１、１００−２に加えて、センサエレメント１００−３を備えている。センサエレメント１００−３は、センサエレメント１００−１、１００−２同様に回転角度θまたはその倍数の正弦(sin) または余弦(cos)に比例した信号１０１−３を出力する。

ここで、パッケージ７０−１は、正弦(sin) または余弦(cos)に比例した信号１０１−３をパッケージ７０−１の外に出力する出力端子１０１−３０を備えている。

なお、第１と第２のセンサエレメント１００−１、１００−２は第１のパッケージ７０−１上に形成し、第２のパッケージに第３のセンサエレメント１００−３を実装する領域を備えるようにしてもよいものである。

図３３に示すように、パッケージ７０−１のセンサエレメント１００−１，１００−２、１００−３がある側から引き出されるリードを、正弦(sin) に比例した信号１０１−１を出力端子１０１−１０、余弦(cos)に比例した信号１０１−２を出力端子１０１−２０、正弦(sin) または余弦(cos)に比例した信号１０１−３を出力端子１０１−３０としている。なお、図示の例では、センサエレメント１００−２はセンサエレメント１００−１，１００−２とは別チップとし、リードフレームまたは配線基板７１−１の両面に実装している。なお、リードフレーム７１−１上に積層してもよい。

センサエレメント１００−３とセンサエレメント１００−１，１００−２の同時故障の確率、即ち故障の独立性は、間にリードフレームまたは配線基板７１−１をはさんでいるため、最も高くなる。リードフレーム７１−１上に積層した場合も、故障の独立性を小さくできる。

また一方、センサエレメント１００−１，１００−２は１チップとなっているので、センサエレメント１００−１，１００−２相互間の位置、角度ずれが最も小さくすることができる。

以上のように、本実施形態では、センサエレメント間の同時故障の確率、即ち故障の独立性と、位置、角度ずれ即ち精度の両立を図ることができる。

また、センサエレメント１００−３実装のためのスペースと信号線を引き出すためのワイヤボンディングのためのスペースをリードフレーム７１−１上にあらかじめ用意しておき、センサエレメントの冗長化が必要である場合のみセンサエレメント１００−３を実装すれば、冗長化が不要な場合にはコスト上昇を抑えられ、要求信頼性に応じたコストのセンサを提供することができる。

なお、正弦(sin) または余弦(cos)に比例した信号１０１−３を出力する出力端子１０１−３０は、正弦(sin) に比例した信号１０１−１を出力する出力端子１０１−１０、余弦(cos)に比例した信号１０１−２を出力する出力端子１０１−２０と同様に、図５や図６に示すような構成とすることもできる。

次に、図３４〜図３６を用いて、本実施形態による冗長構成の物理量変換センサの具体的構成について説明する。
最初に、図３４を用いて、本実施形態による冗長構成の物理量変換センサの第１の構成について説明する。
図３４は、本発明の第９の実施形態による冗長構成の物理量変換センサの第１の構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、図３２に示した出力端子１０１−１０、１０１−３を備えることにより、パッケージ７０−１内の変換処理部２００−１に加えて、パッケージ７０−２内に実装された変換処理部２００−２を付加し、冗長構成とすることができる。本例では、センサエレメント１００−３は、余弦(cos)に比例した信号１０１−３を出力するものである。

次に、図３５及び図３６を用いて、本実施形態による冗長構成の物理量変換センサの第２の構成について説明する。
図３５は、本発明の第９の実施形態による冗長構成の物理量変換センサの第１の構成を示すブロック図である。図３６は、本発明の第９の実施形態による冗長構成の物理量変換センサの第１の構成を示す断面図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、センサエレメント１００−１，１００−２，１００−３と、変換処理部２００−１，２００−２を、同一パッケージ７０−１に実装している。また、センサエレメント１００−３、変換処理部２００−２の実装のためのスペースと信号線を引き出すためのワイヤボンディングのためのスペースをリードフレーム７１−１上にあらかじめ用意しておき、センサエレメント、変換処理部の冗長化が必要である場合のみセンサエレメント１００−３、変換処理部２００−２を実装すれば、冗長化が不要な場合にはコスト上昇を抑えられ、要求信頼性に応じたコストのセンサを提供することができる。

次に、図３７を用いて、本実施形態による冗長構成可能な物理量変換センサの構成について説明する。
図３７は、本発明の第９の実施形態による冗長構成可能な物理量変換センサの構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、パッケージ７０−１内の変換処理部２００−１に加えて、パッケージ７０−１外に実装されたインタフェース部２００−３を付加している。インタフェース部２００−３は、例えば、図４５にて後述するように、マイクロプロセッサに入力する。マイクロプロセッサは、演算処理により、変換処理を実行することで、角度θに対する変換処理部２００−１の出力φ２０１−１と同様の出力を得ることで、冗長構成とすることができる。

次に、図３８及び図３９を用いて、本実施形態による冗長構成可能な物理量変換センサの他の構成について説明する。
図３８は、本発明の第９の実施形態による冗長構成可能な物理量変換センサの他の構成を示すブロック図である。図３９は、本発明の第９の実施形態による冗長構成可能な物理量変換センサの他の構成を示す断面図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、インタフェース部２００−３とセンサエレメント１００−３を単一のチップとし、センサエレメント１００−３をセンサエレメント１００−１、１００−２と同一のパッケージに実装している。このとき、インタフェース部２００−３とセンサエレメント１００−３からなる単一のチップ実装のためのスペースと信号線を引き出すためのワイヤボンディングのためのスペースをリードフレーム７１−１上にあらかじめ用意しておき、センサエレメント、変換処理部の冗長化が必要である場合のみインタフェース部２００−３と１００−３からなる単一のチップを実装すれば、冗長化が不要な場合にはコスト上昇を抑えられ、要求信頼性に応じたコストのセンサを提供することができる。

次に、図４０〜図５０を用いて、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成について説明する。
最初に、図４０を用いて、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの第１の構成について説明する。
図４０は、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７と同一符号は、同一部分を示している。

モータ制御システムは、モータ部８０と、モータ制御器１とを備えている。モータ部８０の回転磁石６１０は、モータ６００の回転軸に取り付けられている。センサエレメント１００−１、１００−２は、モータ６００の回転軸の延長方向であって、回転磁石６１０の近傍に配置されている。

回転磁石６１０は、センサエレメント１００−１、１００−２に、モータ６００の回転軸の回転角度θに応じた方向の磁力線を与える。センサエレメント１００−１、１００−２は、モータ６００の回転角度θに応じて、回転角度θの正弦(sin) に比例した信号１０１−１及び余弦(cos)に比例した信号１０１−２を出力する。

センサエレメント１００−１からの回転角度θの正弦(sin) に比例した信号１０１−１，及びセンサエレメント１００−２からの余弦(cos)に比例した信号１０１−２は、変換処理部２００−１、２００−２に入力され、回転角度θの推定値φ２０１−１、２０１−２に変換する。

回転角度θの推定値φ２０１−１、２０１−２は、モータ制御器１のマイクロプロセッシングユニット２０に入力する。マイクロプロセッシングユニット２０は、入力された回転角度θの推定値φ２０１−１、２０１−２を比較チェックして推定値φ２０１−１、２０１−２が正常であることをチェックする。また、推定値φ２０１−１、２０１−２が正常である場合には、推定値φ２０１−１、２０１−２を元にして、適切な位相の３相交流を生成するための指令をインバータ３０に出力する。インバータ３０は、マイクロプロセッシングユニット２０からの指令に基づき３相交流を出力して、モータ６００を駆動する。

なお、マイクロプロセッシングユニット２０内での制御はベクトル制御である場合が多く、マイクロプロセッシングユニット２０からの３相交流を生成するための指令は各相の出力のデューティを示すＰＷＭ（パルス幅変調）波であることが多い。

ここで、マイクロプロセッシングユニット２０が入力された回転角度θの推定値φ２０１−１、２０１−２を比較チェックした際に両者に有意な差が見られた場合には推定値φ２０１−１，２０１−２の何れかが異常であると見なされる。この場合、マイクロプロセッシングユニット２０は、インバータ３０への出力を停止することにより、モータ６００の駆動を停止する。

なお、図７〜図１１に示すセンサエレメント１００−１，１００−２、変換処理部２００−１、２００−２の実装方式が、本例のシステム構成には好適である。また、図２１や図２２に示したように変換処理部２００−２からは推定値φの負数を出力する実施例や、図２３に示したように変換処理部２００−２からはφ’π／２−θを出力する実施例も同様に適用可能である。

次に、図４１を用いて、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの第２の構成について説明する。
図４１は、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７，図４０と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、変換処理部２００−２は、図２５に示したように、内部に設けられた診断機能部２０５−２を有している。また、マイクロプロセッシングユニット２０は、診断機能部２０−１を有している。

マイクロプロセッシングユニット２０からインバータ３０への指令信号は、変換処理部２００−２の内部に設けられた診断機能部２０５−２からの診断結果信号２０２−２と、マイクロプロセッシングユニット２０の診断機能部２０−１からの異常検出信号１１と共にＡＮＤゲート４０に入力し、全てが正常であることを示すＨレベルの時にのみインバータ３０がモータ６００を駆動するようにする。

また、マイクロプロセッシングユニット２０の診断機能部２０−１からの異常検出信号１１により、電源リレー５０、モータ駆動リレー６０を制御することにより異常検出時にモータ６００の駆動を停止する。

なお、図示していないが、診断機能部２０５−２からの診断結果信号２０２−２により、電源リレー５０、モータ駆動リレー６０を制御してもよく、また、マイクロプロセッシングユニット２０からの異常検出信号１１と診断機能部２０５−２からの診断結果信号２０２−２とのＡＮＤにより、電源リレー５０、モータ駆動リレー６０を制御してもよいものである。

次に、図４２を用いて、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの第３の構成について説明する。
図４２は、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７，図４０，図４１と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、マイクロプロセッシングユニット２０の他に、マイクロプロセッシングユニット２１を備えている。マイクロプロセッシングユニット２１も、入力された回転角度θの推定値φ２０１−１、２０１−２を比較チェックして推定値φ２０１−１、２０１−２が正常であることをチェックし、異常である場合には異常検出信号１１を出力する。

次に、図４３及び図４４を用いて、本発明の各実施形態によるモータ制御システムに用いるモータ部の構成について説明する。
最初に、図４３を用いて、本発明の各実施形態によるモータ制御システムに用いるモータ部の第１の構成について説明する。
図４３は、本発明の各実施形態によるモータ制御システムに用いるモータ部の第１の構成を示す断面図である。なお、図４０と同一符号は、同一部分を示している。

モータ部８０のモータ６００は、ハウジング６０３と、回転子６０４を有している。なお、固定子の図示は省略している。

回転子６０４が取り付けられた回転軸６０１は、ベアリング６０２によりモータのハウジング６０３に回転可能に取り付けられている。回転子６０４の一端には、回転磁石６１０が取り付けられている。この例では、回転磁石６１０は、Ｎ極とＳ極を有する２極のものである。

回転磁石６１０の回転軸６０４の延長方向に、物理量センサである回転角度センサのパッケージ７０が備えられている。パッケージ７０は、配線基板７２上に実装されている。回転磁石６１０とパッケージ７０間には機密シール７２を設けることで、パッケージ７０を始めとする配線基板７２上に実装されている電子部品にモータなどからの埃、オイルミストなどが付着し劣化、動作不良を引き起こすことを防止している。

次に、図４４を用いて、本発明の各実施形態によるモータ制御システムに用いるモータ部の第２の構成について説明する。
図４４は、本発明の各実施形態によるモータ制御システムに用いるモータ部の第１の構成を示す断面図である。なお、図４３と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、回転磁石６１０は、２つのＮ極と２つのＳ極を有する４極のものとしている。４極の場合には、２極の場合に比べて、正弦(sin) または余弦(cos)に比例した信号の周波数が２倍（周期が１／２）となる。

次に、図４５を用いて、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの第４の構成について説明する。
図４５は、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７，図３８，図４０と同一符号は、同一部分を示している。

モータ部８０は、変換処理部２００−１の他に、インタフェース部２００−３を備えている。マイクロプロセッシングユニット２０には、変換処理部２００−１からの回転角度θの推定値φ２０１−１に加えて、センサエレメント１００−１からの正弦(sin) に比例した信号１０１−１がインタフェース部２００−３、を介してインタフェース部出力１０１−１’として入力する。

マイクロプロセッシングユニット２０は入力された回転角度θの推定値φ２０１−１からインタフェース部出力１０１−１’の値を推定し、実際に入力されたインタフェース部出力１０１−１’の値と比較チェクして、回転角度θの推定値φ２０１−１が正常かどうかを決定する。

推定値φ２０１−１が正常である場合には推定値φ２０１−１に基づきインバータ３０を動作させてモータ６００を駆動する。推定値φ２０１−１が異常と見なされた場合にはマイクロプロセッシングユニット２０はインバータ３０への出力を停止することによりモータ６００の駆動を停止する。なお、本例には、図２８〜図３１，図３７，図３８に示す実装方式が好適である。

また、破線で示すように、インタフェース部２００−３’を備えることもできる。この場合、マイクロプロセッシングユニット２０には、変換処理部２００−１からの回転角度θの推定値φ２０１−１に加えて、センサエレメント１００−１からの正弦(sin) に比例した信号１０１−１、センサエレメント１００−２からの余弦(cos)に比例した信号１０１−２の両方がインタフェース部２００−３、２００−３’を介してインタフェース部出力１０１−１’、１０１−２’として入力する。マイクロプロセッシングユニット２０は、入力されたインタフェース部出力１０１−１’、１０１−２’から回転角度θを推定し、入力された回転角度θの推定値φ２０１−１と比較チェクして、回転角度θの推定値φ２０１−１が正常かどうかを決定する。マイクロプロセッシングユニット２０における回転角度θの推定は、変換処理部２００−１における変換処理の内容と同様の処理を行うことで実現できる。

次に、図４６を用いて、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの第５の構成について説明する。
図４６は、本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。なお、図１，図７，図１７，図３８，図４０と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、変換処理部２００−１からの回転角度θの推定値φ２０１−１に加えて、センサエレメント１００−１からの正弦(sin) に比例した信号１０１−１が、マイクロプロセッシングユニット２０に入力する。マイクロプロセッシングユニット２０は、入力された回転角度θの推定値φ２０１−１から正弦(sin) に比例した信号１０１−１を推定し、実際に入力された正弦(sin) に比例した信号１０１−１と比較チェクして、回転角度θの推定値φ２０１−１が正常かどうかを決定する。

推定値φ２０１−１が正常である場合には推定値φ２０１−１に基づきインバータ３０を動作させてモータ６００を駆動する。推定値φ２０１−１が異常と見なされた場合にはマイクロプロセッシングユニット２０はインバータ３０への出力を停止することによりモータ６００の駆動を停止する。なお、本例には図１〜図６に示す実装方式が好適である。

また、破線で示すように、マイクロプロセッシングユニット２０に、変換処理部２００−１からの回転角度θの推定値φ２０１−１に加えて、センサエレメント１００−１からの正弦(sin) に比例した信号１０１−１、センサエレメント１００−２からの余弦(cos)に比例した信号１０１−２の両方を入力するようにしてもよいものである。この場合、マイクロプロセッシングユニット２０は、入力された正弦(sin) に比例した信号１０１−１、余弦(cos)に比例した信号１０１−２から回転角度を推定し、入力された回転角度θの推定値φ２０１−１と比較チェクして、回転角度θの推定値φ２０１−１が正常かどうかを決定する。

なお、図４５、図４６に示す実施例においても、図４１に示すようにマイクロプロセッシングユニット２０からインバータ３０への指令信号を、変換処理部２００−２内部に設けられた診断機能２０５−２からの診断結果２０２−２、マイクロプロセッシングユニット２０からの異常検出信号１１等と共にＡＮＤゲート４０に入力し、全てが正常であることを示すＨレベルの時にのみインバータ３０がモータ６００を駆動するようにすることも可能である。また、マイクロプロセッシングユニット２０からの異常検出信号１１等により電源リレー５０、モータ駆動リレー６０を制御することにより異常検出時にモータ６００の駆動を停止することも可能である。さらに図４４に示すようにマイクロプロセッシングユニット２０とは別に、マイクロプロセッシングユニット２１において回転角度θの推定値φ２０１−１が正常かどうかを決定することも可能である。

次に、図４７を用いて、本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第１の具体例である電動パワーステアリングシステムの構成について説明する。
図４７は、本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第１の具体例である電動パワーステアリングシステムの構成を示すブロック図である。なお、図４０と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、図４０に示したモータ制御システムの構成であるモータ制御器１及びモータ部８０に加えて、モータ６００の出力軸には減速機構４を介して、ステアリングホィール２、トルクセンサ３、舵取り機構５が機械的に結合されている。

モータ制御器１のマイクロプロセッシングユニット２０は、トルクセンサ３で検出された運転者の操作力に応じたアシストトルクをモータ６００が出力するように、モータ６００を制御する。

なお、図４７に示す電動パワーステアリングシステムにおいて、舵取り機構５の替わりにモータ６００の出力軸に減速機構４を介してブレーキを動作させる機構を結合させれば、電動ブレーキシステムを構成できる。

次に、図４８及び図４９を用いて、本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第２の具体例である電子制御スロットルシステムの構成について説明する。

図４８は、本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第２の具体例である電子制御スロットルシステムの構成を示すブロック図である。なお、図４０と同一符号は、同一部分を示している。図４９は、本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第２の具体例である電子制御スロットル装置の構成を示す断面図である。

図４８に示すように、本例では、図４０に示したモータ制御システムの構成であるモータ制御器１及びモータ部８０において、モータ６００の回転軸を介してスロットル弁６に連結された回転磁石６１０と、センサエレメント１００−１，１００−２と、変換処理部２００−１，２００−２とにより、スロットルポジションセンサを構成している。また、アクセルペダル５に連結された回転磁石６１０’と、センサエレメント１００−１’，１００−２’、変換処理部２００−１’，２００−２’によってアクセルポジションセンサを構成している。

運転者のアクセスペダル６の操作量は、アクセルポジションセンサの冗長な出力２０１−１’、２０１−２’としてマイクロプロセッシングユニット２０に入力される。同様に、スロットル弁６の位置（開度）は、スロットルポジションセンサの冗長な出力２０１−１、２０１−２としてマイクロプロセッシングユニット２０に入力される。

マイクロプロセッシングユニット２０は、アクセルポジションセンサの冗長な出力２０１−１’、２０１−２’に基づいて、スロットル弁３１０の開度を制御する。スロットル弁３１０の開度はスロットルポジションセンサの冗長な出力２０１−１、２０１−２として入力され、マイクロプロセッシングユニット２０は、目標値であるアクセルポジションセンサの冗長な出力２０１−１’、２０１−２’との差がゼロとなるように制御する。

モータ６００の動力は、ギア機構３０３（ピニオン３０３Ａ、中間ギア３０３Ｂ、ファイナルギア３０３Ｃ）を介して絞り弁軸４０に伝達され、絞り弁３１０が駆動される。

また、アクセルポジションセンサの冗長な出力２０１−１’、２０１−２’、スロットルポジションセンサの冗長な出力２０１−１、２０１−２間に不一致または矛盾した関係が生じた場合にはアクセルポジションセンサ、スロットルポジションセンサの異常であるため，図４１や図４２に示す手段によりモータ６００の動作を停止し、デフォルト機構により所定のスロットル開度に強制的に戻される。

次に、図４９により、電子制御スロットル装置の構成について説明する。

絞り弁３１０を有するスロットルボディ３００には、モータ動力伝達用のギア機構３０３のギアカバー３１４が装着される。ギアカバー３１４には、スロットルポジションセンサ（絞り弁回転角検出装置）が装着される。ギアカバー３１４は、合成樹脂製であり、外部機器及び電源と電気的に接続するための外部接続端子を備えたコネクタ３１３と一体に成形されている。スロットルボディ３００には、絞り弁軸４０を駆動するモータ６００を収容するモータハウジング３０１と、ギア機構３０３，ディフォルト機構を配置するギアハウジング３０６とが一体に成形される。ギアカバー３１４は、ギアハウジング３０６を覆っている。ギアカバー３１４にセンサハウジング１が形成されている。

モータ６００の電源端子（ブラシ付きモータにおいては３０２Ａ、３０２Ｂ、ブラシレスモータにおいては３０２Ａ、３０２Ｂ、３０２Ｃ）は、接続金具３１１を介してギアカバー３１４に設けた中間端子３１２Ａ，３１２Ｂと接続されている。モータ６００の動力は、ギア機構３０３（ピニオン３０３Ａ、中間ギア３０３Ｂ、ファイナルギア３０３Ｃ）を介して絞り弁軸４０に伝達され、絞り弁３１０が駆動される。回転軸４０の一端４１には、回転磁石６１０がつけられている。回転軸４０には、リターンスプリング３０５により戻し力が付勢されている。

次に、図５０を用いて、本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第２の具体例である電子制御スロットルシステムの他の構成について説明する。
図５０は、本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第２の具体例である電子制御スロットルシステムの他の構成を示すブロック図である。なお、図４８と同一符号は、同一部分を示している。

本例では、モータ６００の動力は、ギア機構を介さずに絞り弁軸４０に伝達され、絞り弁３１０が駆動される。

以上説明したように、本発明の各実施形態によれば、センサエレメントからの正弦(sin)、余弦(cos)に比例した信号をパッケージの外部に引き出す出力端子をもつことにより、必要に応じて変換処理部をパッケージ外部に冗長に備えて、変換処理部の故障検出を可能とすることができ、コストを適正化することができる。

また、パッケージ外部に冗長に備える変換処理部をマイコンでソフトウェアにより実現すれば、ハードウェアの追加を必要とせずに必要最小限の冗長構成が実現でき、コスト削減につながる。

本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。 本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第１の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの出力特性図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第２の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。 本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第３の実施形態による物理量変換センサの具体的な構成を示す断面図若しくは平面図である。 本発明の第４の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態による物理量変換センサの特性説明図である。 本発明の第５の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。 本発明の第５の実施形態による物理量変換センサの特性説明図である。 本発明の第６の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態による物理量変換センサに用いるセンサエレメントの説明図である。 本発明の第７の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。 本発明の第８の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。 本発明の第８の実施形態による物理量変換センサの特性図である。 本発明の第８の実施形態による物理量変換センサの実装構成を示す平面図である。 本発明の第８の実施形態による物理量変換センサの他の実装構成を示す平面図である。 本発明の第９の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示すブロック図である。 本発明の第９の実施形態による物理量変換センサの基本構成を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態による冗長構成の物理量変換センサの第１の構成を示すブロック図である。 本発明の第９の実施形態による冗長構成の物理量変換センサの第１の構成を示すブロック図である。 本発明の第９の実施形態による冗長構成の物理量変換センサの第１の構成を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態による冗長構成可能なの物理量変換センサの構成を示すブロック図である。 本発明の第９の実施形態による冗長構成可能なの物理量変換センサの他の構成を示すブロック図である。 本発明の第９の実施形態による冗長構成可能なの物理量変換センサの他の構成を示す断面図である。 本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態によるモータ制御システムに用いるモータ部の第１の構成を示す断面図である。 本発明の各実施形態によるモータ制御システムに用いるモータ部の第１の構成を示す断面図である。 本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態による物理量変換センサを用いたモータ制御システムの構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第１の具体例である電動パワーステアリングシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第２の具体例である電子制御スロットルシステムの構成を示すブロック図である。 本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第２の具体例である電子制御スロットル装置の構成を示す断面図である。 本発明の各実施形態によるモータ制御システムの第２の具体例である電子制御スロットルシステムの他の構成を示すブロック図である。

符号の説明

１００−１、１００−２、１００−３…センサエレメント
１００−１０、１００−２０、１００−３０…出力端子
２００−１、２００−２…変換処理部
７０−１、７０−２…パッケージ
７１−１、７１−２…リードフレームまたは配線基板

Claims (15)

1. 第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、
   前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、
   前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有し、
   前記第１及び第２のセンサエレメントと、前記第１の変換処理部とが第１のパッケージ内に配置され、前記第１の物理量が前記第１のパッケージの外部から作用する物理量センサであって、
   前記第１及び第２のセンサエレメントの出力を、前記第１のパッケージの外に出力する出力端子と、
   前記出力端子に接続され、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第２の変換処理部とを備え、
   前記第２の変換処理部は、第２のパッケージ内に配置されることを特徴とする物理量センサ。
2. 請求項１記載の物理量センサにおいて、さらに、
   第３のセンサエレメントを実装する領域を備えることを特徴とする物理量センサ。
3. 請求項１記載の物理量センサにおいて、
   前記第１の物理量が磁力線の方向であり、
   前記第２の物理量が角度であることを特徴とする物理量センサ。
4. 請求項１記載の物理量センサにおいて、
   前記第２の物理量が、回転軸に取り付けられた永久磁石の回転角度であることを特徴とする物理量センサ。
5. 請求項４記載の物理量センサにおいて、
   前記第１のセンサエレメントは、基準方向に対して磁力線の方向がなす角度の正弦に比例した信号を出力し、
   前記第２のセンサエレメントは、基準方向に対して磁力線の方向がなす角度の余弦に比例した信号を出力することを特徴とする物理量センサ。
6. 請求項１記載の物理量センサにおいて、
   前記第１及び第２のセンサエレメントは、磁化の向きが固定された固定磁性層と、非磁性導電層と、フリー磁性層を有する多層構造の複数の巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）であることを特徴とする物理量センサ。
7. 請求項１記載の物理量センサにおいて、
   前記第１の変換処理部及び前記第２の変換処理部は、それぞれ、第２の出力信号を、第２の物理量に変換した結果を診断する診断機能部を備えることを特徴とする物理量センサ。
8. 第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、
   前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、
   前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有する物理量センサであって、さらに、
   前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第３のセンサエレメントと、
   前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第３のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、前記第２の物理量と関連する第３の物理量に変換する第２の変換処理部とを備え、
   前記第１のセンサエレメントと前記第２のセンサエレメントと前記第３のセンサエレメントと前記第１の変換処理部と前記第２の変換処理部とは、パッケージ内に実装され、前記第１の物理量は、前記パッケージの外部から作用するものであることを特徴とする物理量センサ。
9. 請求項８記載の物理量センサにおいて、
   前記第１及び第２のセンサエレメントと、前記第１の変換処理部は、第１のパッケージ内に配置され、
   前記第２の変換処理部は、第２のパッケージ内に配置されることを特徴とする物理量センサ。
10. 請求項８記載の物理量センサにおいて、
    前記第１及び第２のセンサエレメントと、前記第１及び第２の変換処理部は、第１のパッケージ内に配置されることを特徴とする物理量センサ。
11. モータと、
    前記モータの回転角を制御するモータ制御手段と、
    前記モータの回転軸の回転とともに回転する磁石と、
    前記磁石によって発生する磁力線の方向を検出して前記モータの回転角を検出する回転角センサとを有し、
    前記回転角センサによって検出された回転角を元にして、前記モータの回転角を制御するモータ制御システムであって、
    前記回転角センサは、
    第１の物理量に応じた第１の出力信号を出力する第１のセンサエレメントと、
    前記第１の物理量に応じて、前記第１の出力信号と関連した第２の出力信号を出力する第２のセンサエレメントと、
    前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第１の変換処理部とを有し、
    前記第１及び第２のセンサエレメントと、前記第１の変換処理部とが第１のパッケージ内に配置され、前記第１の物理量が前記第１のパッケージの外部から作用し、
    前記第１及び第２のセンサエレメントの出力を、前記第１のパッケージの外に出力する出力端子を備え、
    さらに、前記出力端子に接続され、前記第１のセンサエレメントが出力する前記第１の出力信号と、前記第２のセンサエレメントが出力する前記第２の出力信号を、第２の物理量に変換する第２の変換処理部とを備え、
    前記第２の変換処理部は、第２のパッケージ内に配置されることを特徴とするモータ制御システム。
12. 請求項１１記載のモータ制御システムにおいて、
    前記モータ制御手段は、前記第１の変換処理部の出力と、前記第２の変換処理部の出力が対応していない場合には、異常として、モータ駆動出力を停止するマイクロプロセッシングユニットを備えることを特徴とするモータ制御システム。
13. 請求項１１記載のモータ制御システムにおいて、
    前記第２の変換処理部は、前記マイクロプロセッシングユニットにより実現されることを特徴とするモータ制御システム。
14. 請求項１１記載のモータ制御システムにおいて、
    前記モータは、自動車の運転者の操作力に応じたアシストトルクを発生するものであり、
    前記磁石は、前記モータの回転軸に取り付けられていることを特徴とするモータ制御システム。
15. 請求項１１記載のモータ制御システムにおいて、
    前記回転角センサは、アクセルペダルの回転軸に取り付けられた第１の回転角度センサと、スロットルバルブの回転軸に取り付けられた第２の回転角度センサとからなり、
    前記モータは、スロットルバルブの開度を可変することを特徴とするモータ制御システム。

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