JP2005313897A - タイヤ空気圧監視システム - Google Patents

Abstract

【課題】バッテリーレス・トランスポンダ、中央ＲＦレシーバを用いる車両タイヤ空気圧監視システムを提供する。
【解決手段】トランスポンダ・ユニット１０は、ＲＦトランスミッタ１２を内蔵し、監視されるべきタイヤに取り付けられ、タイヤ用の圧力センサ２６は、対応するトランスポンダ・ユニット１０の回路に接続される。インタロゲータ・ユニット７が、監視されるべきタイヤが取り付けられるホイール９に近接して車両に取り付けられ、中央ＲＦレシーバ４が、すべてのトランスポンダ・ユニット１０用に提供される。各トランスポンダ・ユニット１０は、関連するインタロゲータ・ユニット７に誘導結合され、電荷蓄積素子２４は、オペレーションの第１のモードで、関連するインタロゲータ・ユニット７から電磁誘導によって供給されたエネルギーで充電され、オペレーションの第２のモードでトランスポンダ・ユニット７のＲＦトランスミッタ１２に電力を供給する。
【選択図】図１

Description

本発明は車両タイヤ空気圧監視システムに関連する。

従来のタイヤ空気圧監視システムは、車両のホイールやタイヤに装着されるバッテリー電源ＲＦトランスミッタを有する。車両のホイール近辺の温度条件は、このようなトランスミッタのバッテリー寿命に著しい影響を与える。バッテリー電源ＲＦトランスミッタを用いる代わりに、ホイール・リム或いはタイヤの中又は上に装着されるバッテリーレス・トランスポンダを用いることもある。各トランスポンダには、トランスポンダからデータを受信して受信したデータを処理するための、関連するリーダが必要となる。トランスポンダとリーダとの間のデータのやり取りは、ＬＦ（125kHz, 134.2kHz）全二重又は半二重方式、ＨＦ（13.5MHz）全二重方式、又はＵＨＦ後方拡散などの周知のトランスポンダ方式を用いて行なうことができる。しかし、使用するコンポーネントが、現在必要とされているよりも少ないタイヤ空気圧監視システムを有することが望ましい。

本発明は、バッテリーレス・トランスポンダおよび中央ＲＦレシーバ（central RF receiver）を用いる車両タイヤ空気圧監視システムを提供する。

詳細にいえば、本発明は、監視されるべき各タイヤ用のトランスポンダ・ユニットを有する車両タイヤ空気圧監視システムを提供し、このトランスポンダ・ユニットは、内蔵される（incorporate）ＲＦトランスミッタを有しており、監視されるべきタイヤに物理的に関連付けられている。監視されるべき各タイヤ用の圧力センサが、対応するトランスポンダ・ユニット内の回路に接続される。インタロゲータ・ユニットが、各トランスポンダ・ユニットに関連付けられており、監視されるべきタイヤが取り付けられるホイールに近接して車両に物理的に取り付けられる。中央ＲＦレシーバが、そのシステムのすべてのトランスポンダ・ユニット用に提供される。各トランスポンダ・ユニットは、関連するインタロゲータ・ユニットに誘導結合され、電荷蓄積素子（electric charge accumulation element）を含み、この電荷蓄積素子は、オペレーションの第１のモードで、関連するインタロゲータ・ユニットから電磁誘導によって供給されるエネルギーで充電されるように適合されている。電荷蓄積素子は、オペレーションの第２のモードで、トランスポンダ・ユニットのＲＦトランスミッタへ電力を供給する。インタロゲータ・ユニットの役割は、オペレーションの第１のモードで、関連するトランスポンダ・ユニットにエネルギーを順次（sequentially）供給して、トランスポンダ・ユニットが、オペレーションの第２のモードで、トランスポンダ・ユニットから車両の中央ＲＦレシーバへデータを転送するようにＲＦトランスミッタを動作させることができるようにすることである。データの処理は、中央レシーバと関連付けられた適切なコントローラで成される。このため、インタロゲータ・ユニットにはデータ処理機能は不要であり、データ転送のために配線される必要もない。したがって、インタロゲータのデータ処理機能なしに、複雑な配線も必要とせずに、バッテリー・レスの概念(battery-less concept)による利点が得られる。トランスポンダの技術において、第１のエネルギー転送モードで、キャパシタにエネルギーを蓄積し、第２のデータ転送モードで、蓄積されたエネルギーをデータ転送に用いるシーケンシャル・オペレーション（sequential operation）は既知であるが、実現可能性調査で、関係データ（relevant data）を車両の中央ＲＦレシーバへ転送するためにＲＦトランスミッタを動作させるのに必要な蓄積エネルギーの量は比較的大きく、大きな蓄積容量と長い充電時間を必要とすることがわかっている。しかし、連続するタイヤ空気圧測定の間隔が数秒間の長さである場合は問題にならないため、意図された用途では長い充電時間は許容できる。また、空間要求は重要ではないため、意図された用途では数十μFまでの大きな蓄積容量は問題ではない。

好ましい実施例において、中央ＲＦレシーバは、リモート・コントロール・システムの一部として車両に取り付けられ、トランスポンダ・ユニットから受信したデータを処理する機能、および車両の表示デバイスを駆動する機能が付加されたリモート・コントロール・コントローラに接続される。例えば、ＲＦレシーバを有するキーレス・リモート・エントリー・システムが装備された車両が増えている。このような既存のレシーバは、本発明のタイヤ空気圧監視システムの用途に適合させることが可能である。

図１のブロック図は、車両１の監視システム全体を、その車両の車体の中央の部品と共に示す。車両１には、リモート・キーレス・エントリー・システムが装備されており、リモート・キーレス・エントリー・システムのコントローラ２および中央ＲＦレシーバ４が図示されている。コントローラ２およびＲＦレシーバ４は、車両タイヤ空気圧監視システムにも用いられる。コントローラ２は、中央ＲＦレシーバ４から入力を受信する。コントローラ２は、表示デバイス６へ、および４つのインタロゲータ・ユニット７へ出力し、４つのインタロゲータ・ユニット７は、監視されるべき４つのホイール９に関連する４つのホイール・ハウジング８に取り付けられている。インタロゲータ・ユニット７は、泥除けのプラスチック・プロテクタの後ろに取り付けられるか、又はその中に組み込まれる、或いは、プラスチック材料のライナー（liner）に取り付けられることが好ましい。各ホイール９には、それぞれのタイヤに物理的に関連付けられるトランスポンダ・ユニット１０がある。トランスポンダ・ユニット１０は、好ましくはホイール・リム部に取り付けられ、このため、タイヤ交換後も再利用が可能である。各トランスポンダ・ユニット１０には、関連するアンテナを有するＲＦトランスミッタ１２と、それぞれのインタロゲータ・ユニット７に誘導結合されたＬＦ共振回路１４とが内蔵されている。各インタロゲータ７は、２線接続（a two-wire connection）又はバス・システムのいずれかを介して中央のコントローラ２に接続される。インタロゲータ・ユニット７は、トランスポンダ・ユニット１０に電力を供給するために用いられ、トランスポンダ・ユニットへのコマンドやデータの送信も行なうことができる。

本発明の車両タイヤ空気圧監視システムは、シーケンシャル・システム（sequential system）である。オペレーションの第１のモードで、インタロゲータ・ユニット７からトランスポンダ・ユニットへ誘導結合を介して電力が供給され、オペレーションの第２のモードで、インタロゲータ・ユニット７は、中央ＲＦレシーバ４へ測定データを転送するため、それぞれのＲＦトランスミッタ１２を駆動する。

図２は、図１のトランスポンダ・ユニット１０の１つを更に詳細に示す。破線で囲んだブロック１８は、トランスポンダ・ユニット１０のうち、集積回路上に組み込まれる部分である。この集積回路１８に接続されているのは、ＲＦトランスミッタ１２、ＬＦ共振回路１４、電荷蓄積キャパシタ２４、および圧力センサ２６である。

ＲＦトランスミッタ１２は出力端子に接続される。誘導アンテナ（inductor antenna）２０とキャパシタ２２とで形成されるＬＦ共振回路１４は、集積回路１８のＬＦ入力端子に接続される。キャパシタ２４は、電力端子（power terminals）に接続され、ＲＦトランスミッタ１２へ、および測定回路へエネルギーを供給するために充電される。タイヤ空気圧を測定する圧力センサ２６は、アナログ入力端子に接続される。

集積回路１８は、測定データを処理し、インタロゲータ・ユニット７からの要求を検出し、電圧供給を制御するための回路を含む。

共振回路１４で受けとったエネルギーは、ＬＦ入力端子を介して共振回路１４に接続されている、集積回路１８上の整流器ブロック２８の整流器で整流される。整流器ブロック２８は、整流された電圧を電圧調整器３２へ、および電力端子を介して外部キャパシタ２４へ出力する。キャパシタ２４からの供給電圧は、データ・バッファ３４へ、および別の電圧調整器３６へも出力される。整流器ブロック２８は更に、その入力で受信した信号を復調器３０の入力に接続された出力へ伝える。集積回路１８の主要な構成要素は、電圧調整器３２から電圧供給を受取るプログラマブル制御装置（programmable control unit）３８である。プログラマブル制御装置３８は、データの測定を制御し、その測定データを処理する。復調器３０は、整流器ブロック２８を介してインタロゲータ・ユニット７からインタロゲータ信号を受信する。復調の後、復調器３０は、プログラマブル制御装置３８に起動信号（initiation signal）を出力する。プログラマブル制御装置３８は、アナログ-ディジタル変換器４０の入力に接続される出力を有し、アナログ-ディジタル変換器４０は、アナログ入力端子を介して圧力センサ２６に接続される、別の２つの入力を有する。集積回路１８上に組み込まれている温度センサ４２は、アナログ-ディジタル変換器４０の更に別の入力に接続される出力を有する。アナログ-ディジタル変換器４０は、変換された測定データを、プログラマブル制御装置３８の入力へ出力する。プログラマブル制御装置３８は、クロック端子４４を介してクロックを受信する。プログラマブル制御装置３８は、イネーブル端子４６を介してイネーブルにすることができる。このイネーブル端子は、データ・バッファ３４にも接続されている。プログラム・データは、データ入力端子４８からデータ・バッファ３４を介してプログラマブル制御装置３８にロードされ得る。ＥＥＰＲＯＭ５０も備わっており、プログラマブル制御装置３８に接続されている。ＥＥＰＲＯＭ５０およびデータ・バッファ３４は、プログラム・データをプログラマブル制御装置３８にロードし、例えば、センサ・カーブ（sensor curve）を実際に用いられる圧力センサに適合させるために用いられる。プログラマブル制御装置３８は、エンコーダ５２の入力に接続される出力を有する。測定データの処理の後、プログラマブル制御装置３８は、エンコーダ５２へ送るべきデータを出力する。エンコーダ５２は、集積回路１８の出力端子を介してＲＦトランスミッタ１２の入力に接続される出力を有する。エンコーダ５２は、そのデータを符号化し、符号化されたデータをＲＦトランスミッタ１２へ出力する。用いられる符号はマンチェスタ符号（Manchester Code）である。

数秒間継続し得るオペレーションの第１のモードで、キャパシタ２４が充電される。インタロゲータ・ユニット７は、125kHz又は134.2kHzのＬＦ周波数で動作するＬＦトランスミッタを含む。ＬＦトランスミッタは、ＬＦ周波数の（with the LF frequency）電磁波を送る。共振回路１４は、このＬＦ周波数に同調され、ホイールと共に回転するトランスポンダ・ユニット１０が、ホイール・ハウジング８に取り付けられたインタロゲータ・ユニット７の前を通過する度にエネルギーを受取る。共振回路１４で受取り、整流器ブロック２８の整流器で整流されたエネルギーは、その後、キャパシタ２４に蓄積される。エネルギー転送を効率的にするため、各インタロゲータ・ユニット７は、車両の回転に関連してプラスチック材料のライナーの周辺外延（peripheral extension）の大部分に沿って伸びるアンテナを含む。キャパシタ２４は、エネルギーを充分に蓄積できるように、数μFから数十μFまでの範囲の容量を有する。

オペレーションの第２のモードで、インタロゲータ・ユニット７は、測定データの転送の要求を送る。数ミリ秒だけ継続するこのオペレーションモードの間、キャパシタ２４からＲＦトランスミッタ１２へエネルギーが供給される。測定要求は、復調器ユニット３０で復調され、プログラマブル制御装置３８へ出力される。プログラマブル制御装置３８はその後、アナログ-ディジタル変換器４０から温度および圧力測定データを受取る。得られた測定データは、プログラマブル制御装置３８で処理され、エンコーダ５２へ送られる。エンコーダ５２は、受取ったデータを符号化し、出力端子を介してそれらをＲＦトランスミッタ１２へ出力し、ＲＦトランスミッタ１２は、応答テレグラム（telegram）を送る。テレグラム長が６４ビットでビットレートが9.6kbits/sであると仮定すると、測定データの中央レシーバ４への送信は、数ミリ秒しか継続しない。測定データを有する応答テレグラムがＲＦトランスミッタ１２によって送られているとき、オペレーションの第２のモードは終了し、オペレーションの第１のモードが再開される。

インタロゲータ７が充電期間の終わりにトランスポンダ・ユニット１０へ要求を送る代わりに、トランスポンダ・ユニット１０が、キャパシタ２４のフル充電を検出して、所定の充電電圧に達したとき転送モードに切り替えてもよい。

各インタロゲータ７のＬＦトランスミッタは、継続的に動作してもよい。更なる代替例では、ＬＦトランスミッタは断続的に動作し、自動的にデータ転送モードに切り替わるように、各ＬＦ転送期間の終了が、関連するトランスポンダ・ユニットによって検出される。

以上の説明に関し、更に以下の項を開示する。
（１） 車両タイヤ空気圧監視システムであって、
監視されるべき各タイヤ用のトランスポンダ・ユニットであって、内蔵されるＲＦトランスミッタを有し、監視されるべきホイール／タイヤに物理的に関連付けられるトランスポンダ・ユニットと、
監視されるべき各タイヤ用の圧力センサであって、対応するトランスポンダ・ユニットの回路に接続される圧力センサと、
各トランスポンダ・ユニットに関連付けられ、監視されるべきタイヤが取り付けられるホイールに近接して、車両に物理的に取り付けられるインタロゲータ・ユニットと、
すべてのトランスポンダ・ユニット用の中央ＲＦレシーバとを含む車両タイヤ空気圧監視システムであって、
各トランスポンダ・ユニットは、関連付けられたインタロゲータ・ユニットに誘導結合され、オペレーションの第１のモードで関連するインタロゲータ・ユニットから電磁誘導によって供給されたエネルギーで充電されるように適合された電荷蓄積素子を含み、電荷蓄積素子は、オペレーションの第２のモードでトランスポンダ・ユニットのＲＦトランスミッタに電力を供給するように適合されている車両タイヤ空気圧監視システム。
（２） 第１項に記載の監視システムであって、中央ＲＦレシーバは、リモート・コントロール・システムの一部として車両に取り付けられているものであり、トランスポンダ・ユニットから受信したデータを処理し、車両の表示デバイスを駆動する付加的な機能を提供されたリモート・コントロール・コントローラに接続されている監視システム。
（３） 第２項に記載の監視システムであって、リモート・コントロール・システムは、リモート・キーレス・エントリー・システムである監視システム。
（４） 第１項から第３項のいずれかに記載の監視システムであって、インタロゲータ・ユニットは、車両のそれぞれのホイール・ハウジングに取り付けられ、電荷蓄積素子はそれぞれのホイールの回転の間充電される監視システム。
（５） 第１項から第４項のいずれかに記載の監視システムであって、各トランスポンダ・ユニットは、
プログラマブル制御装置と、
ＬＦ入力端子に接続され、出力を有する整流器と、
整流器の出力に接続される電力端子と、
圧力センサ用の少なくとも１つのアナログ入力と、
プログラマブル制御装置の出力に接続される入力と、集積回路の出力端子に接続される出力とを備えたエンコーダ
とを備えた集積回路と、
誘導アンテナとキャパシタとを備え、集積回路のＬＦ入力端子に接続される共振回路と、
集積回路の出力端子に接続される電荷蓄積キャパシタと、
集積回路の出力端子に接続される信号入力と、電荷蓄積キャパシタに接続される供給入力（supply input）と、アンテナに接続される出力とを備えたＲＦトランスミッタ
を含む監視システム。
（６） 車両タイヤ空気圧監視システムであって、監視されるべき各タイヤ用のトランスポンダ・ユニット１０を含み、トランスポンダ・ユニットは、内蔵されるＲＦトランスミッタ１２を有し、監視されるべきタイヤに物理的に関連付けられる。監視されるべき各タイヤ用の圧力センサは、対応するトランスポンダ・ユニットの回路に接続される。インタロゲータ・ユニット７が、各トランスポンダ・ユニットに関連付けられており、監視されるべきタイヤが取り付けられるホイール９に近接して車両に物理的に取り付けられる。中央ＲＦレシーバ４が、すべてのトランスポンダ・ユニット用に提供される。各トランスポンダ・ユニットは、関連するインタロゲータ・ユニットに誘導結合され、オペレーションの第１のモードで、関連するインタロゲータ・ユニットから電磁誘導によって供給されたエネルギーで充電されるように適合された電荷蓄積素子を含み、電荷蓄積素子は、オペレーションの第２のモードでトランスポンダ・ユニットのＲＦトランスミッタに電力を供給する。

本発明の車両タイヤ空気圧監視システムのブロック図。 車両のホイールに取り付けられる監視システムの一部のブロック図。

符号の説明

４ 中央ＲＦレシーバ
７ インタロゲータ・ユニット
９ ホイール
１０ トランスポンダ・ユニット
１２ ＲＦトランスミッタ

Claims (5)

1. 車両タイヤ空気圧監視システムであって、
   監視されるべき各タイヤ用のトランスポンダ・ユニットであって、内蔵されるＲＦトランスミッタを有し、監視されるべきホイール／タイヤに物理的に関連付けられるトランスポンダ・ユニットと、
   監視されるべき各タイヤ用の圧力センサであって、対応するトランスポンダ・ユニットの回路に接続される圧力センサと、
   各トランスポンダ・ユニットに関連付けられ、監視されるべきタイヤが取り付けられるホイールに近接して、車両に物理的に取り付けられるインタロゲータ・ユニットと、
   すべてのトランスポンダ・ユニット用の中央ＲＦレシーバとを含む車両タイヤ空気圧監視システムであって、
   各トランスポンダ・ユニットは、関連付けられたインタロゲータ・ユニットに誘導結合され、オペレーションの第１のモードで関連するインタロゲータ・ユニットから電磁誘導によって供給されたエネルギーで充電されるように適合された電荷蓄積素子を含み、電荷蓄積素子は、オペレーションの第２のモードでトランスポンダ・ユニットのＲＦトランスミッタに電力を供給するように適合されている車両タイヤ空気圧監視システム。
2. 請求項１に記載の監視システムであって、中央ＲＦレシーバは、リモート・コントロール・システムの一部として車両に取り付けられているものであり、トランスポンダ・ユニットから受信したデータを処理し、車両の表示デバイスを駆動する付加的な機能を提供されたリモート・コントロール・コントローラに接続されている監視システム。
3. 請求項２に記載の監視システムであって、リモート・コントロール・システムは、リモート・キーレス・エントリー・システムである監視システム。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の監視システムであって、インタロゲータ・ユニットは、車両のそれぞれのホイール・ハウジングに取り付けられ、電荷蓄積素子はそれぞれのホイールの回転の間充電される監視システム。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載の監視システムであって、各トランスポンダ・ユニットは、
   プログラマブル制御装置と、
   ＬＦ入力端子に接続され、出力を有する整流器と、
   整流器の出力に接続される電力端子と、
   圧力センサ用の少なくとも１つのアナログ入力と、
   プログラマブル制御装置の出力に接続される入力と、集積回路の出力端子に接続される出力とを備えたエンコーダ
   とを備えた集積回路と、
   誘導アンテナとキャパシタとを備え、集積回路のＬＦ入力端子に接続される共振回路と、
   集積回路の出力端子に接続される電荷蓄積キャパシタと、
   集積回路の出力端子に接続される信号入力と、電荷蓄積キャパシタに接続される供給入力（supply input）と、アンテナに接続される出力とを備えたＲＦトランスミッタ
   を含む監視システム。
   

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