JP2007272590A - データ通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】容易に電気機械に取り付け可能であると共に、従来より消費電力が低く、電波障害も抑えられるデータ通信システムを提供する。
【解決手段】本発明のデータ通信システム５０に備えた送信端末５１Ａ及び受信端末５１Ｂは、大地２９から絶縁された導電性ボディ２０を有する電気機械１０に取り付けられる。そして、送信端末５１Ａに備えた送信側対向導電部材５２Ｓと、受信端末５１Ｂに備えた受信側対向導電部材５２Ｊとが導電性ボディ２０に対して絶縁状態にして対向配置され、送信端末５１Ａの送信回路５３が、送信側対向導電部材５２Ｓと導電性ボディ２０との間に電圧を印加しかつその電圧を送信する情報に応じて変化させる。これにより、導電性ボディ２０の表面全体に発生した電界が変化し、受信端末５１Ｂに備えた受信回路５４が電界から情報を取得する。
【選択図】図７

Description

本発明は、大地から絶縁された導電性ボディを有した自動車、飛行機その他の電気機械に搭載されて、その電気機械における異なる２位置間で情報を送受信するデータ通信システムに関する。

従来、この種のデータ通信システムの一例として、車両本体の複数位置に散在した通信端末の間を伝送線路にて接続し、それら通信端末で情報を電気信号にして送受信するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。また、別の従来のデータ通信システムとして、車輪に取り付けられたタイヤ圧検出装置と車両本体に取り付けられたタイヤ監視装置との間でタイヤの内圧に関する情報を電波にて送受信するものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００１−１６２８１号公報（段落［００４４］［００４５］、第５図） 特開２００５−１１９３７０号公報（段落［００１１］［００１２］、第１図〜第３図）

しかしながら、上記した伝送線路で通信端末の間を接続したデータ通信システムでは、伝送線路の取り廻しが困難であるため、データ通信システムを車両に設置する際に手間がかかった。一方、電波にて無線通信を行う従来のデータ通信システムでは、車両への設置は容易に行うことができるももの、消費電力が大きいことや、他の車両への電波障害を生じ得るという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、容易に電気機械に取り付け可能であると共に、従来より消費電力が低く、電波障害も抑えられるデータ通信システムの提供を目的とする。

上記目的を達成するためになされた請求項１の発明に係るデータ通信システム（５０）は、大地（２９）から絶縁された導電性ボディ（２０）を有した電気機械（１０）に搭載されて、その電気機械（１０）における異なる２位置間で情報を送受信するデータ通信システム（５０）において、電気機械（１０）に取り付けられる送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）及び受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）と、送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）に設けられて、導電性ボディ（２０）に対して対向配置される送信側対向導電部材（５２Ｓ）と、送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）に設けられて、送信する情報に応じて変化させた電圧を送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に印加することで、導電性ボディ（２０）の表面全体に発生した電界を変化させる送信回路（５３）と、受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）に設けられて、導電性ボディ（２０）に対して対向配置され、導電性ボディ（２０）との間に電界に応じた電位差を発生可能な受信側対向導電部材（５２Ｊ）と、受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）に設けられて、導電性ボディ（２０）と受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差の変化に基づいて情報を受信する受信回路（５４）とを備えたところに特徴を有する。

請求項２の発明は、請求項１に記載のデータ通信システム（５０）において、送信端末（５１Ａ）でありかつ受信端末（５１Ｂ）である送受信端末（５１Ｃ）を複数備えたところに特徴を有する。

請求項３の発明は、請求項１又は２に記載のデータ通信システム（５０）において、送信回路（５３）は、情報をデジタル信号として処理すると共に、デジタル信号の２値の電圧に応じて、送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に印加する電圧をハイレベルとローレベルとに切り替え、受信回路（５４）は、導電性ボディ（２０）と受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差の変化をデジタル信号として受信するように構成されたところに特徴を有する。

請求項４の発明は、請求項１又は２に記載のデータ通信システム（５０）において、送信回路（５３）は、情報に応じてキャリア波を変調して、そのキャリア波の振幅電圧を送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に印加する変調回路（５５）を備え、受信回路（５４）は、導電性ボディ（２０）と受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差の変化をキャリア波として取得すると共に、そのキャリア波を復調して情報を取得する復調回路（５６）を備えたところに特徴を有する。

請求項５の発明は、請求項１乃至４の何れかに記載のデータ通信システム（５０）において、受信回路（５４）は、導電性ボディ（２０）と受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差が入力された電圧フォロア回路（５８）を備えたところに特徴を有する。

請求項６の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のデータ通信システム（５０）において、送信回路（５３）は、導電性ボディ（２０）を電気的ＧＮＤにして送信側対向導電部材（５２Ｓ）に電圧を印加し、送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に電界を生じさせるように構成されたところに特徴を有する。

請求項７の発明は、請求項１乃至５の何れかに記載のデータ通信システム（５０）において、送信回路（５３）は、送信側対向導電部材（５２Ｓ）を電気的ＧＮＤにして導電性ボディ（２０）に電圧を印加し、送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に電界を生じさせるように構成されたところに特徴を有する。

請求項８の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載のデータ通信システム（５０）において、受信回路（５４）は、導電性ボディ（２０）を電気的ＧＮＤにして、受信側対向導電部材（５２Ｊ）と導電性ボディ（２０）との間の電界を拾うように構成されたところに特徴を有する。

請求項９の発明は、請求項１乃至６の何れかに記載のデータ通信システム（５０）において、受信回路（５４）は、受信側対向導電部材（５２Ｊ）を電気的ＧＮＤにして、受信側対向導電部材（５２Ｊ）と導電性ボディ（２０）との間の電界を拾うように構成されたところに特徴を有する。

請求項１０の発明は、請求項１乃至９の何れかに記載のデータ通信システム（５０）において、送信側対向導電部材（５２Ｓ）は、平板のアンテナ、線状のアンテナ、スパイラル状のアンテナ、階段状のアンテナ、又はパターンアンテナの何れかであり、受信側対向導電部材（５２Ｊ）は、平板のアンテナ、線状のアンテナ、スパイラル状のアンテナ、階段状のアンテナ、又はパターンアンテナの何れかであるところに特徴を有する。

請求項１１の発明は、請求項１乃至１０の何れかに記載のデータ通信システム（５０）において、電気機械（１０）は車両（１０）であり、導電性ボディ（２０）は、車両（１０）のシャーシー（１１）、車体本体（１６）、車軸（１３）及びタイヤホイール（１５）を含みかつタイヤ（１９）によって大地（２９）から絶縁された車両構成導電部（２０）であるところに特徴を有する。

請求項１２の発明は、請求項１１に記載のデータ通信システム（５０）において、タイヤホイール（１５）に取り付けられ、タイヤ（１９）の内圧を検出して、その検出結果を送信するタイヤ圧検出装置（３０）としての送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）と、送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）に設けられ、タイヤホイール（１５）に対して対向配置された送信側対向導電部材（５２Ｓ）と、車両本体（１６）に取り付けられ、タイヤ（１９）の内圧の検出結果を受信するタイヤ監視装置（４０）としての受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）と、受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）に設けられ、車体本体（１６）に対して対向配置された受信側対向導電部材（５２Ｊ）とを備えたところに特徴を有する。

請求項１３の発明に係るデータ通信方法は、大地（２９）から絶縁された導電性ボディ（２０）を有した電気機械（１０）における異なる２位置に送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）と受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）とを設けて情報を送受信するデータ通信方法において、送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）により、導電性ボディ（２０）の表面近傍に電界エネルギーが集中するように導電性ボディ（２０）の表面全体を覆う電界を発生させかつその電界を変化させて情報を送信し、受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）がその電界を拾って情報を受信するところに特徴を有する。

請求項１のデータ通信システム（５０）に備えた送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）と受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）とは、大地（２９）から絶縁された導電性ボディ（２０）を有する電気機械（１０）に取り付けられる。また、送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）に備えた送信側対向導電部材（５２Ｓ）と受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）に備えた受信側対向導電部材（５２Ｊ）とが導電性ボディ（２０）に対して対向配置される。そして、送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）の送信回路（５３）が、送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に電圧を印加しかつその電圧を送信する情報に応じて変化させる。これにより、導電性ボディ（２０）の表面全体に発生した電界が変化し、受信側対向導電部材（５２Ｊ）と導電性ボディ（２０）との間に発生する電位差も変化する。その電位差の変化に基づいて受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）に備えた受信回路（５４）が電界から情報を取得する。

このように、本発明のデータ通信システム（５０）は、電波ではなく、導電性ボディ（２０）を伝送路として利用してその導電性ボディ（２０）における離れた２位置の送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）及び受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）の間でデータ通信を行うものなので、電波障害を抑えることができかつ消費電力が低減し、さらに空中への電波の輻射を要しないので従来より低い周波数でデータ通信が可能になる。また、伝送線路も不要になり、伝送線路の取り廻しの手間が省かれて、データ通信システム（５０）を容易に電気機械（１０）に設置することができる。

本発明によれば、上記の如く、従来より低い周波数の信号でデータ通信を行うことが可能であるのでベースバンド通信が可能になる。そのベースバンド通信を行うためには、請求項３の発明のように、送信回路（５３）は、情報をデジタル信号として処理すると共に、デジタル信号の２値の電圧に応じて、送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に印加する電圧をハイレベルとローレベルとに切り替え、受信回路（５４）は、導電性ボディ（２０）と受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差の変化をデジタル信号として受信するように構成すればよい。

また、請求項４の発明のように、送信回路（５３）は、情報に応じてキャリア波を変調して、そのキャリア波の振幅電圧を送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に印加する変調回路（５５）を備え、受信回路（５４）は、導電性ボディ（２０）と受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差の変化をキャリア波として取得すると共に、そのキャリア波を復調して情報を取得する復調回路（５６）を備えた構成にして、変調・復調を行うデータ通信も可能である。

さらに、請求項２のデータ通信システム（５０）のように、送信端末（５１Ａ）でありかつ受信端末（５１Ｂ）である送受信端末（５１Ｃ）を複数備えれば、それら複数の送受信端末（５１Ｃ）の間で、双方向のデータ通信を行うことも可能になる。

請求項５のデータ通信システム（５０）では、導電性ボディ（２０）と受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差が入力された電圧フォロア回路（５８）を受信回路（５４）に設けたので、導電性ボディ（２０）と受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間に流れる電流が抑えられる。これにより、電界によって発生した電位差を低減することなく、電界から情報を取得することができる。

また、送信回路（５３）が、送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に電界を発生させるための構成としては、請求項６の発明のように、送信回路（５３）が、導電性ボディ（２０）を電気的ＧＮＤにして送信側対向導電部材（５２Ｓ）に電圧を印加し、送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に電界を生じさせるように構成してもよいし、送信回路（５３）が、送信側対向導電部材（５２Ｓ）を電気的ＧＮＤにして導電性ボディ（２０）に電圧を印加し、送信側対向導電部材（５２Ｓ）と導電性ボディ（２０）との間に電界を生じさせるように構成してもよい。

さらに、受信回路（５４）が、受信側対向導電部材（５２Ｊ）と導電性ボディ（２０）との間の電界を拾うための構成としては、請求項８の発明のように、受信回路（５４）が、導電性ボディ（２０）を電気的ＧＮＤにして、受信側対向導電部材（５２Ｊ）と導電性ボディ（２０）との間の電界を拾うように構成してもよいし、請求項９の発明のように、受信回路（５４）が、受信側対向導電部材（５２Ｊ）を電気的ＧＮＤにして、受信側対向導電部材（５２Ｊ）と導電性ボディ（２０）との間の電界を拾うように構成してもよい。

また、送信側対向導電部材（５２Ｓ）は、平板のアンテナ、線状のアンテナ、スパイラル状のアンテナ、階段状のアンテナ、又はパターンアンテナの何れであってもよいし、受信側対向導電部材（５２Ｊ）は、平板のアンテナ、線状のアンテナ、スパイラル状のアンテナ、階段状のアンテナ、又はパターンアンテナの何れであってもよい（請求項１０の発明）。

請求項１１のデータ通信システム（５０）によれば、車両（１０）のシャーシー（１１）、車体本体（１６）、車軸（１３）及びタイヤホイール（１５）を導電性ボディ（２０）として、車両（１０）の２位置の間でデータ通信を行うことができる。また、送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）、受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）をそれぞれ複数設け、導電性ボディ（２０）をバスラインとした車載ＬＡＮを構築することも可能である。

請求項１２のデータ通信システム（５０）によれば、タイヤホイール（１５）に取り付けられタイヤ圧検出装置（３０）と、車体本体（１６）に取り付けられたタイヤ監視装置（４０）との間で、タイヤ圧に係る情報を送受信することができる。

請求項１３のデータ通信方法では、大地（２９）から絶縁された導電性ボディ（２０）の表面近傍に電界エネルギーが集中するように導電性ボディ（２０）の表面全体を覆う電界を発生させかつその電界を変化させて情報を送信し、その電界を拾って情報を受信するので、電波ではなく、導電性ボディ（２０）を伝送路として利用してその導電性ボディ（２０）における離れた２位置の送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）及び受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）の間でデータ通信を行うことができる。これにより、電波障害を抑えることができかつ消費電力が低減し、さらに空中への電波の輻射を要しないので従来より低い周波数でデータ通信が可能になる。また、伝送線路も不要になり、伝送線路の取り廻しの手間が省かれて、データ通信システム（５０）を容易に電気機械（１０）に設置することができる。

［第１実施形態］
以下、車両に搭載された本発明のデータ通信システムに係る一実施形態を図１〜図８に基づいて説明する。図１に示した本実施形態の車両１０は、例えば、シャーシー１１、エンジン１２、車軸１３、車軸１３を軸支した軸受１４、車軸１３の先端に固定されたタイヤホイール１５、シャーシー１１に固定された車体本体１６を備え、これら列挙したシャーシー１１から車体本体１６の全ての部品が電気的に導通して本発明に係る車両構成導電部２０（本発明に係る「導電性ボディ」にも相当する）を構成している。また、車体本体１６には、ドア１７が回動可能に連結されると共に、ドア１７はその回動中心側に配置したケーブル１８によって車体本体１６に導通接続されている。これにより、ドア１７も車両構成導電部２０の一部を構成している。そして、タイヤホイール１５に装着されたタイヤ１９によって車両構成導電部２０が大地２９から絶縁されている。

車両１０には、電力を受けて作動する能動部品として、例えば、ワイパーモータ２１及びヘッドライト２５、ドアロック２２等を備え、所定の条件に応じた電気信号を出力する受動部品として、ドアロックセンサ２３、操作スイッチ２４、タイヤ圧検出装置３０等を備えている。そして、タイヤ監視装置４０及びメイン制御装置２７が各受動部品からの検出信号を取得して所定の処理を行うと共に、メイン制御装置２７が所定の制御信号を出力して能動部品の動作させる。

タイヤ圧検出装置３０及びタイヤ監視装置４０の詳細は、以下のようである。図２０に示すように、タイヤホイール１５のリム１５Ａにはバルブ装着孔１５Ｂが形成され、そのバルブ装着孔１５Ｂにタイヤバルブ１９Ｖが固定されている。そして、そのタイヤバルブ１９Ｖのうちタイヤ１９内に配置された基端部にタイヤ圧検出装置３０が固定されている。

図３に示すようにタイヤ圧検出装置３０は、タイヤバルブ１９Ｖに固定されたケース３１の内部に回路基板３２及びボタン電池３３を収容して備えている。図４に示すように回路基板３２には、圧力センサ３５、温度センサ３６、加速度センサ３７と共に、本発明に係る送信回路５３が実装されている。また、図３に示すように、ケース３１には、本発明に係る送信側対向導電部材５２Ｓが収容されている。そして、これら送信回路５３と送信側対向導電部材５２Ｓとから本発明に係る送信端末５１Ａが構成されている。即ち、本実施形態のタイヤ圧検出装置３０は、送信端末５１Ａを内蔵した構成になっている。

送信側対向導電部材５２Ｓは、例えば、縦横が２［ｃｍ］×３［ｃｍ］程度の矩形状をなし、上述の如くケース３１に収容された状態で、タイヤホイール１５におけるリム１５Ａの内面に対して、例えば、１［ｃｍ］程度離れた位置に対向配置されている。

送信回路５３は、マイコン５３Ｍ（具体的には、ワンチップマイコン）の出力部にＮＯＴゲート５３Ｇ及びローパスフィルター５３Ｆとを接続してなる。また、それらＮＯＴゲート５３Ｇ及びローパスフィルター５３Ｆを介して送信側対向導電部材５２Ｓがマイコン５３Ｍの出力部に接続されている。さらに、送信回路５３は、ボタン電池３３から電力を受け、ボタン電池３３の負極と共にマイコン５３Ｍ、ＮＯＴゲート５３Ｇ及びローパスフィルター５３ＦのＧＮＤ端子がタイヤバルブ１９Ｖを介して車両構成導電部２０としてのタイヤホイール１５に導通接続されている。

マイコン５３Ｍ及びＮＯＴゲート５３Ｇは、ＣＭＯＳの半導体素子であり、これら処理するデジタル信号の２値は、ハイレベルで例えば３［Ｖ］、ローレベルで例えば０［Ｖ］になっている。そして、マイコン５３Ｍは、ＮＯＴゲート５３Ｇに接続された出力端子と、車両構成導電部２０（詳細には、タイヤホイール１５）に導通接続されたＧＮＤ端子との間の電圧をハイレベル（例えば、３［Ｖ］）とローレベル（例えば、０［Ｖ］）とに切り替えてデジタル信号を出力する。ＮＯＴゲート５３Ｇは、このデジタル信号の２値の電圧を反転して、ローパスフィルター５３Ｆを通して送信側対向導電部材５２Ｓと車両構成導電部２０との間に印加する。即ち、送信回路５３は、マイコン５３Ｍが処理したデジタル信号を変調せずに車両構成導電部２０と送信側対向導電部材５２Ｓとの間へと出力する。

なお、デジタル信号は、ハイレベルとローレベルとの反転時に高周波成分を含み得る。そして、通常、この高周波成分が送信側対向導電部材５２Ｓによって空間放射され、不要な電力消費を強いられる。上記したローパスフィルター５３Ｆは、この高周波成分を取り除き、低周波成分のみによる（電流が流れない）電圧印加効果に制限し、電力消費を抑えるという効果を奏する。

マイコン５３Ｍの入力部には、圧力センサ３５、温度センサ３６及び加速度センサ３７が、Ａ／Ｄコンバータを含む入力回路３０Ｎを介して接続されている。そして、マイコン５３Ｍは、車輪１３の回転により加速度センサ３７が遠心力を検出したことを条件に所定のプログラムを実行し、圧力センサ３５及び温度センサ３６の検出結果を取り込む。そして、例えば、タイヤ圧力及びタイヤ温度の検出結果の情報と共に、４つのタイヤ１９の各タイヤ圧検出装置３０毎に設定された識別データと送信先であるタイヤ監視装置４０の識別データの情報を出力する。そしてこの情報に応じて、上述の如く送信側対向導電部材５２Ｓと車両構成導電部２０との間に印加される電圧が、ハイレベルとローレベルに切り替えられる。

図１に示すように、タイヤ監視装置４０は、本発明に係る受信端末５１Ｂとマイコン４０Ｍとを備えてなる。そして、車両構成導電部２０を構成する車体本体１６のうち例えば、ダッシュボード（図示せず）に覆われた部分に取り付けられている。図５に示すようにタイヤ監視装置４０の受信端末５１Ｂは、受信側対向導電部材５２Ｊと受信回路５４とからなる。受信側対向導電部材５２Ｊは、上記した送信側対向導電部材５２Ｓと同様に、例えば、縦横が２［ｃｍ］×３［ｃｍ］程度の矩形状になっており、車両構成導電部２０としての車体本体１６に対し、例えば、１［ｃｍ］程度離れた位置に対向配置されている。また、受信側対向導電部材５２Ｊと車体本体１６とは、空間又は絶縁体が介在させて対向状態に保持されている。これにより、車両構成導電部２０の表面全体を覆う電界が発生すると、その電界の場において受信側対向導電部材５２Ｊと車両構成導電部２０との間に電位差が発生する。

受信回路５４は、ハイインピーダンスフィルター５４Ａとバッファ回路５４Ｂとデジタル信号復調部５４Ｃとを備えている。そして、これらハイインピーダンスフィルター５４Ａ、バッファ５４Ｂ及びデジタル信号復調部５４Ｃが、車両１０に備えたバッテリーＢＴの正極と車両構成導電部２０との間に並列接続されて電力を受けている。また、そのバッテリーＢＴの負極は、車両構成導電部２０に接続されている。

図６に示すようにハイインピーダンスフィルター５４Ａは、電圧フォロア回路５８を入力側に備えている。この電圧フォロア回路５８は、接合型ＦＥＴ５７（以下、単にＦＥＴ５７という）のソースフォロア回路であって、ＦＥＴ５７のソースに車両構成導電部２０が接続されると共に、ＦＥＴ５７のゲートに受信側対向導電部材５２Ｊが接続されている。即ち、電圧フォロア回路５８に受信側対向導電部材５２Ｊと車両構成導電部２０との間の電位差が入力されている。この電圧フォロア回路５８を設けたことで、受信回路５４の入力インピーダンスが高くなり、受信側対向導電部材５２Ｊと車両構成導電部２０との間に電位差が発生しても、それらの間に流れ得る電流は極めて小さくなる。これにより、電界によって発生した電位差を低減することなく、電界から情報を取得することができる。

電圧フォロア回路５８の出力は、増幅回路５９で増幅され、バッファ回路５４Ｂを通してデジタル信号復調部５４Ｃに取り込まれている。デジタル信号復調部５４Ｃは、バッファ回路５４Ｂの出力が、所定の誤差範囲で第１基準又は第２基準レベルに一致したかを判別して２値のデジタル信号を生成する。また、デジタル信号復調部５４Ｃは、マイコン（図示せず）を内蔵しており、バッファ回路５４Ｂから信号に含まれる情報に応じた処理を行う。

タイヤ監視装置４０に備えたマイコン４０Ｍ（図５参照）は、デジタル信号復調部５４Ｃからデジタル信号を受けて、例えば、表示器４０Ｈに所定の画像・メッセージを出力させたり、スピーカーアンプ４０Ａにてスピーカー４０Ｓを駆動し、音声を出力させる。タイヤ圧検出装置３０及びタイヤ監視装置４０の構成に関する説明は以上である。

図１に示すように前記したメイン制御装置２７、ワイパーモータ２１等の各能動部品及びドアロックセンサ２３等の各受動部品には、上記した送信端末５１Ａ又は受信端末５１Ｂと同一構造の送信端末５１Ａ、受信端末５１Ｂ又は、それら送信端末５１Ａと受信端末５１Ｂの両構成部品を備えた送受信端末５１Ｃが接続されている。そして、これら複数の送信端末５１Ａ、受信端末５１Ｂ及び送受信端末５１Ｃによって本発明に係るデータ通信システム５０が構成されている。

具体的には、送受信端末５１Ｃは、図７に示すように、受信回路５４と送信回路５３とを備え、送信回路５３の出力部と受信回路５４の入力部に送信側対向導電部材５２Ｓが共通接続されている。即ち、送信側対向導電部材５２Ｓが受信側対向導電部材５２Ｊを兼用している。また、送信側対向導電部材５２Ｓと送信回路５３及び受信回路５４の共通接続点との間にはスイッチ５３Ｘが備えられている。そして、送信回路５３が送信を行う際には、マイコン５３Ｍがスイッチ５３Ｘを開き、送信回路５３が送信を停止した際にはスイッチ５３Ｘを閉じる。

図１に示すように、メイン制御装置２７には送受信端末５１Ｃが接続され、ワイパーモータ２１にはワイパーモータ駆動回路２１Ｋを介して受信端末５１Ｂが接続され、ヘッドライト２５にはライド点灯回路２５Ｋを介して受信端末５１Ｂが接続され、さらに、ドアロック２２にはソレノイド駆動回路２２Ｋを介して送受信端末５１Ｃが接続されると共にその送受信端末５１Ｃに直接ドアロックセンサ２３が接続されている。より詳細には、例えば、メイン制御装置２７は、送受信端末５１Ｃのマイコン５３Ｍに直接接続され、ドアロックセンサ２３は、送受信端末５１Ｃの入出力回路を通してマイコン５３Ｍに間接的に接続され、ワイパーモータ駆動回路２１Ｋ、ソレノイド駆動回路２２Ｋ、ライド点灯回路２５Ｋは、各受信端末５１Ｂのデジタル信号復調部５４Ｃに直接接続されている。

本実施形態の構成は以上である。次に、上記構成からなる本実施形態の作用効果を説明する。車両１０を走行させると４つのタイヤ１９のタイヤ圧検出装置３０に遠心力がかかり、各タイヤ圧検出装置３０が、加速度センサ３７にて遠心力を検出してタイヤ圧及びタイヤ温度の検出結果、自身の識別データ及び送信先であるタイヤ監視装置４０の識別データを含んだ情報を送信する。そのために、タイヤ圧検出装置３０に備えたマイコン５３Ｍは、タイヤ圧及びタイヤ温度の検出結果及び識別データを含んだデジタル信号を出力し、デジタル信号に応じた電圧が送信側対向導電部材５２Ｓとタイヤホイール１５との間に印加される。これにより、タイヤホイール１５を含む車両構成導電部２０の表面全体に電界が発生し、車両構成導電部２０のうちタイヤホイール１５から離れた位置にあるタイヤ監視装置４０に備えた受信側対向導電部材５２Ｊも電界の場の中に置かれ、その受信側対向導電部材５２Ｊと車両構成導電部２０との間に電界に応じた電位差が発生する。また、タイヤ監視装置４０に備えた受信側対向導電部材５２Ｊ以外にも、車両構成導電部２０に対向配置された全ての送信側及び受信側の各対向導電部材５２Ｓ，５２Ｊと車両構成導電部２０の間に電位差が発生する。なお、図８には、電界の場に送信側及び受信側の各対向導電部材５２Ｓ，５２Ｊが置かれた状態が概念的に示されている。

そして、マイコン５３Ｍが出力したデジタル信号の２値の反転タイミングに同期して、送信側対向導電部材５２Ｓとタイヤホイール１５との間の電圧がハイレベルとローレベルとに切り替えられ、これに伴って車両構成導電部２０の表面全体の電界も変化し、全ての送信側及び受信側の各対向導電部材５２Ｓ，５２Ｊと車両構成導電部２０の間の電位差が変化する。すると、各受信端末５１Ｂ、送受信端末５１Ｃの受信回路５４が、その電位差の変化に基づいて電界から情報を取得し、その情報に含まれる識別データに基づいて、受信回路５４のデジタル信号復調部５４Ｃが自身に関係した情報か否かを判別する。そして、タイヤ圧検出装置３０の送信端末５１Ａが送信した情報は、タイヤ監視装置４０の受信端末５１Ｂのみに関連するので、タイヤ監視装置４０の受信端末５１Ｂのみが受信した情報を採用して、それ以外の受信端末５１Ｂ、送受信端末５１Ｃは受信した情報を無視（破棄）する。そして、タイヤ監視装置４０のマイコン４０Ｍが、タイヤ圧及びタイヤ温度の検出結果を表示器４０Ｈに表示したり、スピーカー４０Ｓからメッセージ・警告音等を主力する。

ドアロックセンサ２３が半ドアを検出した場合には、そのドアロックセンサ２３に接続された送受信端末５１Ｃが半ドア情報を識別データと共に出力する。すると、上記の場合と同様に、メイン制御装置２７に接続された送受信端末５１Ｃのみがこの情報に応答して、例えば、所定の警告灯（図示せず）を点灯する。また、操作スイッチ２４が操作されると、その操作に応じて、ワイパーモータ２１、ドアロック２２、ヘッドライト２５の何れかの能動部品を動作させる旨の情報を識別データと共に出力する。すると、対応した受信端末５１Ｂ、送受信端末５１Ｃのみが応答して、何れかの能動部品を動作させる。

このように、本実施形態のデータ通信システム５０は、電波ではなく、導電性ボディ２０を伝送路として利用してその車両構成導電部２０における離れた２位置の送信端末５１Ａ、受信端末５１Ｂ及び送受信端末５１Ｃの間でデータ通信を行うものなので、電波障害を抑えることができかつ消費電力が低減し、さらに空中への電波の輻射を要しないので従来より低い周波数でデータ通信が可能になる。また、伝送線路も不要になり、伝送線路の取り廻しの手間が省かれて、データ通信システム５０を容易に車両１０に設置することができる。また、複数の送信端末５１Ａ、受信端末５１Ｂ及び送受信端末５１Ｃの間で車両構成導電部２０をバスラインとした車載ＬＡＮを構築することも可能である。さらに、複数の送受信端末５１Ｃを備えたことで、双方向のデータ通信を行うことも可能になる。その上、上記の如く、従来より低い周波数の信号でデータ通信を行うことが可能であるのでマイコン５３Ｍの出力データの周波数を変えずに通信データとして使用する、所謂、ベースバンド通信が可能になる。

なお、本実施形態において、送信側対向導電部材５２Ｓと車両構成導電部２０との間に印加する電圧の周波数は、２００［ＭＨｚ］以下にすることが好ましい。何故なら、２００［ＭＨｚ］以上にすると、送信側対向導電部材５２Ｓから空間に電磁波が放射され得るからである。特に、フェージングによる通信不良を避けるには、１００［ＭＨｚ］以下にすることが好ましい。何故なら、周波数を下げることで、波長が長くなり、フェージングの影響を受ける反射サイズが大きくなるからである。具体的には、本発明に係るデータ通信システム５０によれば、例えば、３［ＭＨｚ］程度で通信を行うことができ、すると、フェージングの影響を受ける反射サイズが４７［ｍ］にもなり、車体サイズの１０倍以上の距離になるので、実質的にフェージングを無くすことができる。

［第２実施形態］
本実施形態は、図９に示されており、前記第１実施形態における送信端末５１Ａのローパスフィルター５３Ｆの代わりに変調回路５５を備えている。そして、変調回路５５が、マイコン５３Ｍが出力したデジタル信号に応じて所定の周波数帯域でキャリア波を例えばパルス変調し、その変調されたキャリア波の振幅電圧を送信側対向導電部材５２Ｓと車両構成導電部２０との間に印加する。また、受信端末５１Ｂには、バッファ回路５４Ｂとデジタル信号復調部５４Ｃとの間に復調回路５６が備えられている。そして、復調回路５６が、ハイインピーダンスフィルター５４Ａ及びバッファ回路５４Ｂを通して、車両構成導電部２０と受信側対向導電部材５２Ｊとの間の電位差の変化をキャリア波として取得し、そのキャリア波を復調してデジタル信号復調部５４Ｃに付与する。それ以外の構成は、第１実施形態と同じである。このような構成にしても、第１実施形態と同様の作用効果を奏する。

［第１実施例］
本発明の実施品１として、第２実施形態の送信端末５１Ａと受信端末５１Ｂとを製作した。また、送信端末５１Ａのローパスフィルター５３Ｆは、送信端末５１Ａが送出する信号を伝送レートの最高周波数（１０［Ｍｂｐｓ］の場合、概ね６［ＭＨｚ］程度）以下に制限するように構成した。

さらに、２０［ｃｍ］×１０［ｃｍ］×６００［ｃｍ］の金属プレートを大地に対して絶縁状態に保持して本発明に係る導電性ボディ（車両構成導電部２０に相当する）とし、送信側対向導電部材５２Ｓ及び受信側対向導電部材５２Ｊを、金属プレートに対して３［ｃｍ］上方から対向配置した。

そして、マイコン５３Ｍが出力した２［Ｍｂｐｓ］のシリアルデジタル信号を、２０〜７０［ＭＨｚ］の広域周波数拡散パルス変調方式で、変調回路５５及び復調回路５６に変復調を行わせて、送信端末５１Ａと受信端末５１Ｂとの間でデータ通信を行い、受信端末５１Ｂのデジタル信号復調部５４Ｃが出力した波形を調べた。そのデジタル信号復調部５４Ｃが出力した波形を図１０に示す。同図に示すように、受信回路５４は、ハイレベルとローレベルとが明確に区別されたデジタルシリアル信号を取得することができた。

［他の実施形態］
本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、例えば、以下に説明するような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれ、さらに、下記以外にも要旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することができる。

（１）前記第１実施形態の電圧フォロア回路５８は、接合型ＦＥＴ５７を用いたソースフォロア回路であったが、ＭＯＳ型ＦＥＴを用いたソースフォロア回路にしてもよし、また、バイポーラトランジスタを用いたエミッタフォロア回路（所謂、トランジスターバッファー）であってもよい。

（２）前記第２実施形態のデータ通信システム５０では、パルス変調を行っていたが、周波数変調、振幅変調、振幅変調、直交変調、ＯＦＤＭ（Ｏｒｔｈｏｇｏｎａｌ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｉｎｇ）、周波数拡散変調等の何れの変調を行う構成であってもよい。

（３）前記第１実施形態の送信端末５１Ａは、車両構成導電部２０を回路ＧＮＤとして送信側対向導電部材５２Ｓに電圧を印加し、車両構成導電部２０と送信側対向導電部材５２Ｓとの間に電界を発生させる構成であったが、これとは逆に、送信端末５１Ａを回路ＧＮＤとして車両構成導電部２０に電圧を印加し、車両構成導電部２０と送信側対向導電部材５２Ｓとの間に電界を発生させる構成にしてもよい。

第１実施形態に係るデータ通信システムのブロック図 データ通信システムを搭載した車両の概念図 タイヤ及びタイヤ圧検出装置の断面図 タイヤ圧検出装置の回路図 タイヤ監視装置の回路図 タイヤ監視装置の回路図 データ通信システムの回路図 データ通信システムの概念図 第２実施形態のデータ通信システムの回路図 第１実施例の受信端末が受信データに基づいて出力したデジタル信号

符号の説明

１０ 車両（電気機械）
１１ シャーシー
１３ 車軸
１５ タイヤホイール
１６ 車体本体
１９ タイヤ
２０ 車両構成導電部（導電性ボディ）
２９ 大地
３０ タイヤ圧検出装置
４０ タイヤ監視装置
５０ データ通信システム
５１Ａ 送信端末
５１Ｂ 受信端末
５１Ｃ 送受信端末
５２Ｊ 受信側対向導電部材
５２Ｓ 送信側対向導電部材
５３ 送信回路
５４ 受信回路
５５ 変調回路
５６ 復調回路
５７ ＦＥＴ
５８ ソースフォロア回路

Claims (13)

1. 大地（２９）から絶縁された導電性ボディ（２０）を有した電気機械（１０）に搭載されて、その電気機械（１０）における異なる２位置間で情報を送受信するデータ通信システム（５０）において、
   前記電気機械（１０）に取り付けられる送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）及び受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）と、
   前記送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）に設けられて、前記導電性ボディ（２０）に対して対向配置される送信側対向導電部材（５２Ｓ）と、
   前記送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）に設けられて、送信する情報に応じて変化させた電圧を前記送信側対向導電部材（５２Ｓ）と前記導電性ボディ（２０）との間に印加することで、前記導電性ボディ（２０）の表面全体に発生した電界を変化させる送信回路（５３）と、
   前記受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）に設けられて、前記導電性ボディ（２０）に対して対向配置され、前記導電性ボディ（２０）との間に前記電界に応じた電位差を発生可能な受信側対向導電部材（５２Ｊ）と、
   前記受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）に設けられて、前記導電性ボディ（２０）と前記受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差の変化に基づいて前記情報を受信する受信回路（５４）とを備えたことを特徴とするデータ通信システム（５０）。
2. 前記送信端末（５１Ａ）でありかつ前記受信端末（５１Ｂ）である送受信端末（５１Ｃ）を複数備えたことを特徴とする請求項１に記載のデータ通信システム（５０）。
3. 前記送信回路（５３）は、前記情報をデジタル信号として処理すると共に、前記デジタル信号の２値の電圧に応じて、前記送信側対向導電部材（５２Ｓ）と前記導電性ボディ（２０）との間に印加する電圧をハイレベルとローレベルとに切り替え、
   前記受信回路（５４）は、前記導電性ボディ（２０）と前記受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差の変化を前記デジタル信号として受信するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ通信システム（５０）。
4. 前記送信回路（５３）は、前記情報に応じてキャリア波を変調して、そのキャリア波の振幅電圧を前記送信側対向導電部材（５２Ｓ）と前記導電性ボディ（２０）との間に印加する変調回路（５５）を備え、
   前記受信回路（５４）は、前記導電性ボディ（２０）と前記受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差の変化をキャリア波として取得すると共に、そのキャリア波を復調して情報を取得する復調回路（５６）を備えたことを特徴とする請求項１又は２に記載のデータ通信システム（５０）。
5. 前記受信回路（５４）は、前記導電性ボディ（２０）と前記受信側対向導電部材（５２Ｊ）との間の電位差が入力された電圧フォロア回路（５８）を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のデータ通信システム（５０）。
6. 前記送信回路（５３）は、前記導電性ボディ（２０）を電気的ＧＮＤにして前記送信側対向導電部材（５２Ｓ）に電圧を印加し、前記送信側対向導電部材（５２Ｓ）と前記導電性ボディ（２０）との間に電界を生じさせるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のデータ通信システム（５０）。
7. 前記送信回路（５３）は、前記送信側対向導電部材（５２Ｓ）を電気的ＧＮＤにして前記導電性ボディ（２０）に電圧を印加し、前記送信側対向導電部材（５２Ｓ）と前記導電性ボディ（２０）との間に電界を生じさせるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至５の何れかに記載のデータ通信システム（５０）。
8. 前記受信回路（５４）は、前記導電性ボディ（２０）を電気的ＧＮＤにして、前記受信側対向導電部材（５２Ｊ）と前記導電性ボディ（２０）との間の電界を拾うように構成されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のデータ通信システム（５０）。
9. 前記受信回路（５４）は、前記受信側対向導電部材（５２Ｊ）を電気的ＧＮＤにして、前記受信側対向導電部材（５２Ｊ）と前記導電性ボディ（２０）との間の電界を拾うように構成されたことを特徴とする請求項１乃至６の何れかに記載のデータ通信システム（５０）。
10. 前記送信側対向導電部材（５２Ｓ）は、平板のアンテナ、線状のアンテナ、スパイラル状のアンテナ、階段状のアンテナ、又はパターンアンテナの何れかであり、
    前記受信側対向導電部材（５２Ｊ）は、平板のアンテナ、線状のアンテナ、スパイラル状のアンテナ、階段状のアンテナ、又はパターンアンテナの何れかであることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載のデータ通信システム（５０）。
11. 前記電気機械（１０）は車両（１０）であり、前記導電性ボディ（２０）は、前記車両（１０）のシャーシー（１１）、車体本体（１６）、車軸（１３）及びタイヤホイール（１５）を含みかつタイヤ（１９）によって前記大地（２９）から絶縁された車両構成導電部（２０）であることを特徴とする請求項１乃至１０の何れかに記載のデータ通信システム（５０）。
12. 前記タイヤホイール（１５）に取り付けられ、前記タイヤ（１９）の内圧を検出して、その検出結果を送信するタイヤ圧検出装置（３０）としての前記送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）と、
    前記送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）に設けられ、前記タイヤホイール（１５）に対して対向配置された前記送信側対向導電部材（５２Ｓ）と、
    前記車両本体（１６）に取り付けられ、前記タイヤ（１９）の内圧の検出結果を受信するタイヤ監視装置（４０）としての前記受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）と、
    前記受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）に設けられ、前記車体本体（１６）に対して対向配置された前記受信側対向導電部材（５２Ｊ）とを備えたことを特徴とする請求項１１に記載のデータ通信システム（５０）。
13. 大地（２９）から絶縁された導電性ボディ（２０）を有した電気機械（１０）における異なる２位置に送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）と受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）とを設けて情報を送受信するデータ通信方法において、
    前記送信端末（５１Ａ，５１Ｃ）により、前記導電性ボディ（２０）の表面近傍に電界エネルギーが集中するように前記導電性ボディ（２０）の表面全体を覆う電界を発生させかつその電界を変化させて情報を送信し、前記受信端末（５１Ｂ，５１Ｃ）がその電界を拾って前記情報を受信することを特徴とするデータ通信方法。
    
    

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