JP2009036698A

JP2009036698A - タイヤ情報監視装置及びタイヤ情報送信機

Info

Publication number: JP2009036698A
Application number: JP2007202658A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Tanemura; 武種村
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2007-08-03
Filing date: 2007-08-03
Publication date: 2009-02-19
Also published as: US20090033479A1

Abstract

【課題】トランスポンダのアンテナから整流回路までの伝送経路での信号損失を抑えてトランスポンダとＥＣＵとの間の距離を伸ばすこと。
【解決手段】トランスポンダ３０に、第１のアンテナ３１及びセンサー回路３４，３５と、搬送波信号の高周波受信信号を整流する整流回路４４及び補正データ４２ａを記憶したメモリ回路４１を有する補正データ送信回路３６とを備える。補正データ送信回路３６に第２のアンテナ４６を設け、第２のアンテナ４６で受信した搬送波信号及び補助波信号の高周波受信信号を途中で分岐することなく整流回路４４に入力するようにした。また、メモリ回路４１には、個々の温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５の温度−共振周波数実測データ及び圧力−共振周波数実測データから特性に応じた補正データ４２ａを求めて記憶した。
【選択図】図１

Description

本発明は、タイヤ内部の情報をタイヤ側に設置したタイヤ情報送信機から車両側に設置した車両側装置へ送信するタイヤ情報監視装置に関する。

タイヤの空気圧不足等を監視する装置としてＴＰＭＳ(タイヤ空気圧監視装置）がある。ＴＰＭＳでは、タイヤのバルブと一体となったタイヤ側送信機（以下、「トランスポンダ」という）をタイヤに内蔵し、トランスポンダに設けたセンサー回路で空気圧と温度を計測する一方、車両側装置（以下、「ＥＣＵ」という）からトランスポンダにＲＦ信号を送信し、ＲＦ信号を受けたトランスポンダがタイヤ空気圧、温度等のタイヤ情報を含んだＲＦ信号をＥＣＵへ返信し、ＥＣＵが受信したＲＦ信号からタイヤ空気圧、温度等のタイヤ情報を取り出してタイヤ状態を監視している（例えば、特許文献１参照）。

図８はＴＰＭＳのシステム構成図である。ＴＰＭＳは、タイヤ側に内蔵されるトランスポンダ１０と、タイヤから離れた場所に設置されたＥＣＵ２０とで構成されている。トランスポンダ１０は、アンテナ１１、アンテナ整合回路１２及びミキサー回路１３で送受信部を構成し、温度センサー回路１４及び圧力センサー回路１５でセンサー回路を構成している。温度センサー回路１４の共振周波数ｆ１と圧力センサー回路１５の共振周波数ｆ２を異ならせておき、ＥＣＵ２０から励振信号（周波数ｆ１又はｆ２）を含んだ搬送波信号ｆ０を無線送信する。アンテナ１１で受信した搬送波信号はミキサー回路１３でフィルタリングされて搬送波周波数ｆ０からフィルタリングされた励振信号ｆ１又はｆ２が温度センサー回路１４の水晶振動子１６又は圧力センサー回路１５の水晶振動子１７を励振する。

温度センサー回路１４ではタイヤ温度に応じた周波数（ｆ１近傍）で共振する。タイヤ温度情報を含んだ共振信号はミキサー回路１３で搬送波信号と混合されてアンテナ１１から無線送信される。また、圧力センサー回路１５ではタイヤ圧力に応じて容量が可変するコンデンサからなる圧力センサー１８と水晶振動子１７との共振回路が構成されていて、タイヤ圧力に応じた周波数（ｆ２近傍）で共振する。タイヤ圧力情報を含んだ共振信号はミキサー回路１３で搬送波信号と混合されてアンテナ１１から無線送信される。

ＥＣＵ２０は、アンテナ２１、無線回路部２２、コントロール部２３及び電源２４で構成され、タイヤ情報をドライバーに伝達する表示装置などの外部装置２５に接続されている。無線回路部２２は、コントロール部２３からの指示を受けて周波数ｆ１、ｆ２で搬送波信号を変調して無線送信する一方、アンテナ２１で受信したＲＦ信号からタイヤ空気圧、温度等のタイヤ情報を取り出してコントロール部２３へ渡す。コントロール部２３は、タイヤ空気圧、温度等のタイヤ情報からタイヤの状態を監視している。

温度センサー回路１４及び圧力センサー回路１５にはトリミング用コンデンサ１９ａ，１９ｂが設けられている。水晶振動子１６，１７は単体で仕様通りの特性を有していたとしても、実装した場合には多少特性が変化する。そこで、水晶振動子１６，１７を実装した状態で所望の特性（共振周波数）となるようにトリミング用コンデンサ１９ａ，１９ｂで個々に調整している。
特表２０００−５１７０７３号公報

ところで、トランスポンダに搬送波信号を受信したアンテナから出力される高周波受信信号を整流して蓄電する整流回路を設け、直流電圧出力として取り出される整流回路出力を、電源を必要とする特定回路の動作電源として使用することも考えられる。この場合、高周波受信信号は微弱な信号であるので、トランスポンダの整流回路に入力する高周波受信信号の大きさがトランスポンダとＥＣＵとの間の距離を決めることになる。したがって、トランスポンダのアンテナから整流回路までの伝送経路での信号損失をいかに抑制するかが問題となる。特に、１つのアンテナをセンサー回路側と整流回路側とで共用する回路構成の場合、高周波受信信号の一部がセンサー回路側へ流れる。このため、トランスポンダとＥＣＵとの間の距離が長くなると、搬送波信号の電界強度が低下して整流回路で十分な直流電圧出力を得られなくなる可能性がある。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、トランスポンダのアンテナから整流回路までの伝送経路での信号損失を抑えてトランスポンダとＥＣＵとの間の距離を伸ばすことができるタイヤ情報監視装置及びタイヤ情報送信機を提供することを目的とする。

本発明のタイヤ情報送信機は、タイヤに搭載されて車両側装置へタイヤ情報を無線送信するタイヤ情報送信機であって、第１のアンテナと、水晶振動子を有する共振回路で構成されたセンサー回路と、前記第１のアンテナと前記センサー回路との間に接続され前記第１のアンテナで受信した搬送波信号から前記水晶振動子を励振させる励振信号を取り出して前記センサー回路へ入力すると共に前記センサー回路で発生した共振信号を前記搬送波信号に乗せて前記第１のアンテナから無線送信する送受信回路と、第２のアンテナと、前記第２のアンテナから出力される高周波受信信号を整流する整流回路と、予めタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報を記憶したメモリ回路と、前記整流回路から電力供給を受けると共に前記メモリ回路からタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報を読み出すコントロール回路と、前記第１のアンテナに接続され当該第１のアンテナで受信している搬送波信号を前記コントロール回路が読み出したタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報で変調する変調回路とを具備したことを特徴とする。

この構成によれば、タイヤ及び又はセンサー回路に関する情報がタイヤ情報送信機に記憶されていて第１のアンテナで受信している搬送波信号を該情報で変調して無線送信するので、車両側装置では該情報を取得でき、またセンサー回路で発生した共振信号が搬送波信号に乗せて送られる。そして、高周波受信信号を整流する整流回路に第２のアンテナを設けて、充電に供する高周波受信信号がセンサー回路側に分岐されることなく整流回路へ入力するようにしたので、トランスポンダとＥＣＵとの間の距離を伸ばすことができる。

また本発明は、上記タイヤ情報送信機において、前記メモリ回路は、タイヤ及び又はセンサー回路に関する情報として、前記センサー回路で測定されるタイヤ情報を当該センサー回路固有の特性に応じて補正する補正データを記憶していることを特徴とする。

この構成によれば、センサー回路で測定されるタイヤ情報を当該センサー回路固有の特性に応じて補正する補正データがタイヤ情報送信機に記憶されていて、第１のアンテナで受信している搬送波信号を補正データで変調して無線送信するので、車両側装置ではセンサー回路の補正データを取得でき、センサー回路で発生した共振信号が搬送波信号に乗せて送られてくるので当該共振信号と補正データとから当該センサー回路固有の特性に応じて補正した測定値を得ることができる。したがって、センサー回路に搭載する部品として同一特性を有する部品を選別しなくても高精度の測定値を得ることができ、部品選別が不要になることからコストダウンを図ることができる。しかも、個々のセンサー回路の共振周波数を目標値に高精度に合わせる必要がないので、従来要求されたトリミング作業をなくしたりトリミング作業をラフにすることが可能となり作業効率が改善される。

また本発明は、上記タイヤ情報送信機において、前記第１のアンテナに対して前記送受信回路又は前記変調回路を選択的に接続するアンテナ切替回路を備えたことを特徴とする。

この構成により、第１のアンテナに対して送受信回路又は変調回路を選択的に接続することができるので、励振信号と共振信号の電力損失を抑制することができ、タイヤ情報送信機と車両側装置との間の距離を伸ばすことができる。

また本発明のタイヤ情報監視装置は、タイヤに搭載されたタイヤ情報送信機と車両本体に設けられた車両側装置とで構成されるタイヤ情報監視装置であって、前記タイヤ情報送信機は、第１のアンテナと、水晶振動子を有する共振回路で構成されたセンサー回路と、前記第１のアンテナと前記センサー回路との間に接続され前記第１のアンテナで受信した搬送波信号から前記水晶振動子を励振させる励振信号を取り出して前記センサー回路へ入力すると共に前記センサー回路で発生した共振信号を前記搬送波信号に乗せて前記第１のアンテナから無線送信する送受信回路と、第２のアンテナと、前記第２のアンテナから出力される高周波受信信号を整流する整流回路と、予めタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報を記憶したメモリ回路と、前記整流回路から電力供給を受けると共に前記メモリ回路からタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報を読み出すコントロール回路と、前記第１のアンテナに接続され当該第１のアンテナで受信している搬送波信号を前記コントロール回路が読み出したタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報で変調する変調回路とを具備し、前記車両側装置は、前記共振回路が共振する周波数信号を含まない搬送波信号を無線送信すると共に、前記変調回路において前記タイヤ及び又はセンサー回路に関する情報にて変調された搬送波信号を受信して当該情報を取得し、また前記水晶振動子を励振させる励振信号を含んだ搬送波信号を無線送信すると共に、前記タイヤ情報送信機から前記共振回路の共振信号を乗せた搬送波信号を受信することを特徴とする。

本発明によれば、トランスポンダのアンテナから整流回路までの伝送経路での信号損失を抑えてトランスポンダとＥＣＵとの間の距離を伸ばすことができる。

以下、本発明の実施の形態としてトランスポンダとＥＣＵとから構成されるＴＰＭＳについて添付図面を参照して詳細に説明する。
（実施の形態１）
図１は本実施の形態１に係るＴＰＭＳにおけるトランスポンダの機能ブロック図である。図１に示すように、トランスポンダ３０は、第１のアンテナ３１、アンテナ整合回路３２及びミキサー回路３３からなる送受信部、温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５からなるセンサー回路、センサー回路の補正データを記憶した補正データ送信回路３６を備えている。

アンテナ整合回路３２は第１のアンテナ３１と後段回路とのインピーダンスを整合させて高周波信号の信号損失を抑制するように作用する。ミキサー回路３３は、受信した搬送波信号から所定周波数の励振信号を取り出して温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５へ供給する一方、温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５から出力される共振信号を搬送波信号と混合して第１のアンテナ３１へ送出する部分である。

補正データ送信回路３６は、メモリ回路４１にタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報としての固有情報４２を格納している。固有情報４２には、当該トランスポンダ３０のセンサー回路を構成する温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５についての補正データ４２ａと、当該トランスポンダ３０を内蔵したタイヤの識別データ４２ｂとが含まれている。メモリ回路４１に対する固有情報の書き込み及び読み出しはコントロール回路４３が行う。メモリ回路４１及びコントロール回路４３の電源は整流回路４４が供給する。整流回路４４はセンサー回路側の第１のアンテナ３１とは別に設けた第２のアンテナ４６で受信した搬送波信号の高周波受信信号を整流して蓄電する。第２のアンテナ４６と整流回路４４との間には第２のアンテナ４６と後段回路とのインピーダンスを整合させアンテナ整合回路４７が設けられている。変復調回路４５は、第１のアンテナ３１で受信したメモリ回路４１へ書き込む固有情報４２を復調する一方、メモリ回路４１から読み出して第１のアンテナ３１から送信するタイヤ情報４２を変調する。メモリ回路４１に記憶する補正データ４２ａの具体例については後述する。補正データ送信回路３６には、非接触ＩＣカードまで含む広義のＲＦＩＰ（Radio Frequency IDentification）タグを用いることができるが、固有情報４２を記憶できて必要に応じて無線送信できる機能を搭載していればＲＦＩＰ以外のものであっても良い。

図２はトランスポンダ３０の回路構成図である。なお、補正データ送信回路３６についてはアンテナ整合回路４７及び整流回路４４部分を図示している。センサー回路側は、アンテナ整合回路３２が、第１のアンテナ３１に対して直列に接続された直列コンデンサ３２ａ，３２ｂと並列に接続された並列インダクタ３２ｃとで構成されている。直列コンデンサ３２ａ，３２ｂによって等レジスタンス円上でインピーダンスを調整し、スミスチャートの中心を通る等コンダクタンス円上で、並列インダクタ３２ｃによりインピーダンスをスミスチャートの中心に調整する。ミキサー回路３３は、ダイオード３３ａが並列接続され、インダクタ３３ｂを介してキャパシタ３３ｃ及びインダクタ３３ｄが並列接続されている。ダイオード３３ａで高周波の搬送波信号がグランドに落とされると共に搬送波信号の変調に用いられた励振信号（ｆ１、ｆ２）が直列インダクタ３３ｂ、並列コンデンサ３３ｃ及び並列インダクタ３３ｄで構成されるフィルタにて取り出される。温度センサー回路３４は、水晶振動子３４ａ及びコンデンサ３４ｂの並列回路で構成される。水晶振動子３４ａ及びコンデンサ３４ｂの並列回路で共振回路が構成され、共振回路の共振周波数（ｆ１近傍）で水晶振動子３４ａが発振する。ミキサー回路３３で取り出された周波数ｆ１の励振信号が水晶振動子３４ａを励振させる。圧力センサー回路３５は、水晶振動子３５ａと圧力によって容量が変化するコンデンサ３５ｂとの並列回路で構成されている。ミキサー回路３３で取り出された周波数ｆ２の励振信号が水晶振動子３５ａを励振させる。温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５で発生した励振信号は温度、圧力に応じて周波数ｆ１、ｆ２から僅かにずれた共振周波数ｆ１’、ｆ２’となっており、ミキサー回路３３で搬送波信号と混合され、アンテナ３１から送信される。

補正データ送信回路３６は、アンテナ整合回路４７がセンサー回路側のアンテナ整合回路３２と同様に構成されている。すなわち、第２のアンテナ４６に対して直列に接続された直列コンデンサ４７ａ，４７ｂと並列に接続された並列インダクタ４７ｃとで構成されている。整流回路４４は、アンテナ整合回路４７の出力端子に対して、各々対応するコンデンサ５１〜５３を介してダイオード５４〜５６が並列に接続され、各ダイオード５４〜５６に対して充電用コンデンサ５７〜５９が並列に接続されている。各ダイオード５４〜５６のアノードとグランドとの間にダイオード６０〜６２が阻止方向に向けて接続されている。並列接続されたコンデンサ５１〜５３に充電された電圧はインダクタ６３とコンデンサ６４からなる平滑回路を経由して補正データ送信回路３６の各部に供給されるように構成されている。本例では整流回路４４として多段式整流回路の一例であるコッククロフト−ウォルトン回路を用いているが、その他の整流回路を適用しても良い。

図３は本実施の形態に係るＴＰＭＳにおけるＥＣＵの機能ブロック図である。ＥＣＵ７０は、トランスポンダ３０との間の無線通信を行う無線回路部７１と、補正データ送信回路３６の蓄電動作及びタイヤ情報取得動作を制御するコントロール部７２とから構成されている。無線回路部７１は、送信系回路７３と受信系回路７４とからなる。

送信系回路７３は、コントロール部７２からの指示で搬送波信号（例えば、ｆ０＝２．４５ＧＨｚ）を発生させる発振器７５、搬送波信号を変調する変調信号の周波数を可変できるＤＡコンバータ７６、搬送波信号と変調信号を混合するミキサー回路７７、ミキサー回路７７から出力される搬送波信号を電力増幅する増幅回路７８、及び受信系回路７４と兼用するミキサー回路７９、アンテナ８０で構成される。本例ではＤＡコンバータ７６を用いて温度センサー回路３４に対する励振信号となる周波数ｆ１の変調信号、圧力センサー回路３５に対する励振信号となる周波数ｆ２の変調信号を別々に生成している。

受信系回路７４は、タイヤ情報取得動作時に受信される共振信号を電力増幅する増幅回路８１、補正データ受信動作時に受信される補正データ信号を電力増幅する増幅回路８２、コントロール回路７２から切替え信号に基づいて増幅回路８１又は増幅回路８２を切り替える切替スイッチ８３、切替スイッチ８３を介して取り込まれた共振信号又は補正データ信号をＡＤ変換するＡＤコンバータ８４を備える。

コントロール部７２は、ＦＰＧＡ９１，ＭＰＵ９２，ＥＥＰＲＯＭ９３，Ｉ/Ｆ９４等で構成されている。本例ではトランスポンダ３０から受信した測定データの補正処理をＦＰＧＡ９１にて行っている。ＭＰＵ９２は送信トリガを発生すると共に後述するタイミングで搬送波信号の変調周波数を切り替え、さらに切替スイッチ８３に対して切替え信号を与える。Ｉ/Ｆ９４には外部装置が接続される。

トランスポンダ３０のメモリ回路４１に格納される補正データについて説明する。
温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５を構成する各部品（水晶振動子３４ａ，３５ａ、圧力センサー３５ｂ）はタイヤ情報取得動作範囲内で特性にバラツキがある。特性が異なる部品を用いたのでは、高精度な温度・圧力測定結果を得ることができない。従来は部品単位での特性のバラツキを最小限に抑えるために、同一特性を有する部品を高精度に選別して使用していた。このため、部品が高価格になりコストアップの要因となっていた。また、１つのトランスポンダにつき２箇所（トリミング用コンデンサ１９ａ，１９ｂ）のトリミング作業が必要であったので、調整作業に長時間を要するといった作業性の問題があった。

本実施の形態では、メモリ回路４１の補正データをＥＣＵ７０へ送信して測定値補正に使用することで、特性の異なる部品をセンサー回路に用いても高い測定精度が得られるようにしている。

図４はトランスポンダ３０の温度センサー回路３４の温度−周波数特性の実測データを示している。横軸の周波数は水晶振動子３４ａが発振する共振周波数を示している。温度センサー回路３４の温度−周波数特性が判れば、次式より温度センサー回路３４の共振周波数（ｆ１’）情報からその時のタイヤ温度データを知ることができる。
温度＝Ａ・共振周波数（ｆ１’）＋Ｂ（数式１）

本実施の形態では温度センサー回路３４の温度−周波数特性の実測データを規定するパラメータとして実測データの傾きＡ、オフセットＢに着目し、補正データ＝（傾きＡ、オフセットＢ）としてメモリ回路４１に記憶しておく。

たとえば、温度センサー回路３４ごとに温度動作範囲内（−４０℃〜＋１２０℃）にて水晶振動子３４ａが発振する共振周波数（ｆ１’）を数ポイント測定し、複数ポイントの実測データから図４に示す特性図を得て、実測データの傾きＡ、オフセットＢを求める。

図５はトランスポンダ３０の圧力センサー回路３５のある温度での圧力−周波数特性の実測データを示している。横軸の周波数は水晶振動子３５ａが発振する共振周波数を示している。圧力センサー回路３５の各温度での圧力−周波数特性が判れば、次式より圧力センサー回路３５の共振周波数（ｆ２’）情報からその時のタイヤ圧力データを知ることができる。
圧力＝Ｃ・共振周波数（ｆ２’）＋Ｄ（数式２）

本実施の形態では圧力センサー回路３５の圧力−周波数特性の実測データを規定するパラメータとして実測データの傾きＣ、オフセットＤに着目し、補正データ＝（傾きＣ、オフセットＤ、温度）としてメモリ回路４１に記憶しておく。

たとえば、圧力センサー回路３５ごとに温度動作範囲内（−４０℃〜＋１２０℃）及び圧力動作範囲内（１００ｋＰａ〜５００ｋＰａ）にて水晶振動子３５ａが発振する共振周波数（ｆ２’）を複数ポイント測定し、複数ポイントの実測データから図５に示す特性図を得て、実測データの傾きＣ、オフセットＤを求める。図５に示す特性図は温度ごとに設定されている。

次に、以上のように構成された本実施の形態の動作について図６を参照して説明する。図６は本実施の形態に係るＴＰＭＳの動作タイミングを示すタイムチャートである。なお、トランスポンダ３０のメモリ回路４１には予め固有情報４２が記憶されているものとする。

最初に、タイヤ情報取得動作前に、トランスポンダ３０のメモリ回路４１に記憶されている固有情報４２をＥＣＵ７０のコントロール部７２に取り込む。図６（ａ）〜（ｄ）を参照して整流回路４４の蓄電動作から固有情報４２をコントロール部７２に取り込むまでの一連の動作について説明する。

図６（ａ）は整流回路４４の直流出力電圧を示す図である。補正データ送信回路３６は整流回路４４の直流出力電圧がＩＣ動作電圧（例えば、１．２Ｖ）を超えたところで、動作開始する。また、整流回路４４の直流出力電圧が２Ｖを超えないようにリミッタがかかるようになっている。

ＥＣＵ７０のコントロール部７２は、最初の電源投入時と同時に発振器７５を動作させて搬送波信号（ｆ０＝２．４５ＧＨｚ）の送出を開始する（図６（ｂ））。本実施の形態では、整流回路４４の直流出力電圧が動作可能電圧まで昇圧する時間を短縮するために、搬送波信号（ｆ０）とは別に補助波信号（ｆＩＰ）の送信も行っている（図６（ｃ））。そのため、ＤＡコンバータ７６に送信電力を補強するための補助波信号（ｆＩＰ）を送出するデジタルデータを供給する。ＤＡコンバータ７６から補助波信号ｆＩＰのアナログ信号が出力される。補助波信号（ｆＩＰ）の周波数は、センサー回路３４，３５を共振させない周波数を選択する。搬送波信号ｆ０はミキサー回路７７により補助波信号ｆＩＰで変調されアンテナ８０から送信される。

トランスポンダ３０では第１のアンテナ３１及び第２のアンテナ４６で別々に搬送波信号及び補助波信号の２波が受信される。補正データ送信回路３６側に独立して設けた第２のアンテナ４６から出力される搬送波信号ｆ０及び補助波信号の高周波受信信号はアンテナ整合回路４７を経由して補正データ送信回路３６の整流回路４４に入力される。なお、センサー回路側の第１のアンテナ３１から出力される搬送波信号ｆ０及び補助波信号の高周波受信信号はアンテナ整合回路３２を経由してミキサー回路３３へ入力され、センサー回路側への伝搬が阻止される。しかも、補助波信号（ｆＩＰ）の周波数はセンサー回路３４，３５を共振させない周波数を選択しているので、センサー回路側へ漏れ込んだ信号によってもセンサー回路３４，３５で共振は発生しない。

ここで、センサー回路側の第１のアンテナ３１で受信された搬送波信号及び補助波信号の高周波受信信号を、アンテナ整合回路３２の後段で分岐して整流回路４４に導くことも考えられる。しかし、搬送波信号及び補助波信号の高周波受信信号は微弱であるので分岐による信号損失が無視できないほど大きい。整流回路４４で必要な動作電圧を得ると共に昇圧時間を短縮するためには、トランスポンダ３０に対してＥＣＵ７０を近接させる必要が生じる。本実施の形態のように第２のアンテナ４６で受信した搬送波信号及び補助波信号の高周波受信信号を途中で分岐することなく整流回路４４に入力することにより、必要な動作電圧まで昇圧できると共に昇圧時間を短縮することが可能になる。

整流回路４４では前述したコッククロフト−ウォルトン回路によって多段に整流されて昇圧され、整流回路４４の直流出力電圧が所定時間（Ｔｄ）後に動作可能電圧（１．２Ｖ）に到達する。この結果、動作開始から所定時間（Ｔｄ）経過後に補正データ送信回路３６の各部に電源が供給される。

ＥＣＵ７０のコントロール部７２は、動作開始から所定時間経過後にＤＡコンバータ７６からの補助波信号ｆＩＰの送出を停止して、トランスポンダ３０から送信される固有情報４２（補正データ及びタイヤ識別情報）の受信動作に切り替える。

補正データ送信回路３６では、整流回路４４の直流出力電圧が動作可能開始電圧まで昇圧されると、コントロール回路４３がメモリ回路４１から固有情報４２を読み出して変復調回路４５へ入力する。変復調回路４５は、固有情報４２に基づいて搬送波信号ｆ０を変調する。このときの、搬送波信号ｆ０はセンサー回路側の第１のアンテナ３１で受信している搬送波信号ｆ０である。たとえば、センサー回路の共振周波数とは１桁程度異なる周波数（例えば搬送波信号ｆ０から３２ｋＨｚずれた周波数）で変調して第１のアンテナ３１側へ変調された搬送波信号を送出する。その結果、動作開始から所定時間（Ｔｄ）経過後に固有情報４２を含んだ搬送波信号がトランスポンダ３０の第１のアンテナ３１から送信される。

ＥＣＵ７０のコントロール部７２は、トランスポンダ３０から送信される固有情報４２を含んだ搬送波信号を取り込むために、動作開始後に切替スイッチ８３を増幅回路８２側に切り替える（図６（ｄ））。ＥＣＵ７０のアンテナ８０で受信した搬送波信号はミキサー回路７９に入力されて固有情報４２を含んだ変調波成分（搬送波ｆ０から３２ｋＨｚずれた周波数）が取り出されて増幅回路８２で電力増幅される。タイヤ情報４２を含んだ変調波成分は切替スイッチ８３を介してＡＤコンバータ８４に入力され、デジタルデータに変換されてからコントロール部７２へ入力される。

コントロール部７２は、固有情報４２に含まれた補正データ４２ａを所定の記憶領域に保存する。各タイヤに内蔵したトランスポンダ３０から固有情報４２が送信されてくるので、タイヤ毎に補正データ４２ａを保存する。このように、タイヤ温度データ及びタイヤ圧力データの取得に先立ち、各タイヤのトランスポンダ３０から各センサー回路（温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５）の個々の特性に応じた補正データ４２ａが送られてきてＥＣＵ７０に格納される。

次に、コントロール部７２はトランスポンダ３０からタイヤの温度データ及び圧力データを取得して監視する動作へ移行する。先に、ＥＣＵ７０は温度センサー回路３４に対する励振信号（周波数ｆ１近傍）を送出する。このために、コントロール部７２は励振信号（ｆ１）に相当する変調用デジタルデータをＤＡコンバータ７６に出力する。ＤＡコンバータ７６で変調用デジタルデータをＤＡ変換して得られた励振信号（ｆ１）がミキサー回路７７で搬送波信号（ｆ０）と混合され、増幅回路７８で電力増幅されてからアンテナ８０から送信される（図６（ｅ））。

このとき、コントロール部７２は励振信号（ｆ１）の送信開始と共に、切替スイッチ８３を増幅回路８１側に切り替える切替え信号を出力する（図６（ｇ））。これにより、タイヤ情報取得動作開始後はアンテナ８０で受信される温度データ又は圧力データを含んだ変調信号成分が増幅回路８１を介して取り込まれる。

トランスポンダ３０では励振信号（ｆ１）で変調された搬送波信号ｆ０が第１のアンテナ３１で受信されると、ミキサー回路３３で励振信号（ｆ１）を中心とする信号成分が取り出され、センサー回路へ供給される。温度センサー回路３４は初期設定では共振周波数が励振信号（ｆ１）と同じ周波数に設定されている。タイヤ内温度に応じて共振周波数が変化しているため、励振信号（ｆ１）が導入された温度センサー回路３４は、その時のタイヤ内温度に応じた共振周波数（ｆ１’）で共振する（水晶振動子３４ａの発振動作）。ＥＣＵ７０による励振信号の送出が停止された後で、この共振信号（ｆ１’）はミキサー回路３３を通り、ミキサー回路３３の入力段に印加されている搬送波信号ｆ０を変調する。したがって、共振信号（ｆ１’）で変調した搬送波信号ｆ０が第１のアンテナ３１から送信される。なお、このとき、圧力センサー回路３５は励振信号（ｆ１）の中心周波数から１ＭＨｚ以上離れた共振周波数に設定されているため、温度センサー回路用の励振信号（ｆ１）では励振されない。

ＥＣＵ７０では共振信号（ｆ１’）で変調した搬送波信号ｆ０を受信し、ミキサー回路７９で搬送波信号ｆ０の変調信号成分である共振信号成分（ｆ１’）を取り出す。共振信号成分（ｆ１’）を増幅回路８１で増幅した後、切替スイッチ８３経由でコントロール部７２にデジタルデータ形式で取り込む。コントロール部７２では、現在送信中の励振信号（ｆ１）から、今取り込まれた共振信号成分（ｆ１’）が温度センサー回路３４の共振周波数であると認識することができる。ＦＰＧＡ９１では、事前に取り込まれた当該タイヤの温度センサー回路３４に関する補正データ＝（傾きＡ、オフセットＢ）を用い、数式１に共振周波数（ｆ１’）を入力して、タイヤ温度を計算する。計算されたタイヤ温度はタイヤ圧力の測定に使用する。

ＥＣＵ７０は、あるタイヤのタイヤ温度を測定した後、同一タイヤのタイヤ圧力を測定する。コントロール部７２は、圧力センサー回路３５に対する励振信号（周波数ｆ２近傍）の送出を開始する。このために、コントロール部７２は励振信号（ｆ２）に相当する変調用デジタルデータをＤＡコンバータ７６に出力する。ＤＡコンバータ７６で変調用デジタルデータをＤＡ変換して得られた励振信号（ｆ２）がミキサー回路７７で搬送波信号ｆ０と混合され、増幅回路７８で電力増幅されてからアンテナ８０から送信される（図６（ｆ））。

トランスポンダ３０では励振信号（ｆ２）で変調された搬送波信号ｆ０が第１のアンテナ３１で受信されると、ミキサー回路３３で励振信号（ｆ２）を中心とする励振信号成分が取り出されて、センサー回路へ供給される。圧力センサー回路３５は初期設定では共振周波数が励振信号（ｆ２）と同じ周波数に設定されている。タイヤ内圧力及び温度に応じて共振周波数が変化しているため、励振信号（ｆ２）が導入された圧力センサー回路３５は、その時のタイヤ内圧力及び温度に応じた共振周波数（ｆ２’）で共振する（水晶振動子３５ａの発振動作）。ＥＣＵ７０による励振信号の送出が停止された後で、この共振信号（ｆ２’）はミキサー回路３３を通り、ミキサー回路３３の入力段に印加されている搬送波信号ｆ０を変調する。したがって、共振信号（ｆ２’）で変調した搬送波信号ｆ０が第１のアンテナ３１から送信される。なお、このとき、温度センサー回路３４は励振信号（ｆ２）の中心周波数から１ＭＨｚ以上離れた共振周波数に設定されているため、圧力センサー回路用の励振信号（ｆ２）では励振されない。

ＥＣＵ７０では共振信号（ｆ２’）で変調した搬送波信号ｆ０を受信し、ミキサー回路７９で搬送波ｆ０を変調している共振信号成分（ｆ２’）を取り出す。共振信号成分（ｆ２’）を増幅回路８１で増幅した後、切替スイッチ８３経由でコントロール部７２にデジタルデータ形式で取り込む。コントロール部７２では、現在送信中の励振信号（ｆ２）から、今取り込まれた共振信号成分（ｆ２’）が圧力センサー回路３５の共振周波数であると認識することができる。ＦＰＧＡ９１では、事前に取り込まれた当該タイヤの圧力センサー回路３５に関する補正データの中から今のタイヤ温度近傍の補正データを選択する。今のタイヤ温度は直前に測定されたタイヤ温度を利用することができる。今のタイヤ温度に対応した補正データ＝（傾きＣ、オフセットＤ、温度）を用い、数式２に共振周波数（ｆ２’）を入力してタイヤ圧力を計算する。

なお、上記実施の形態においては、温度及びタイヤ圧力の測定について、励振信号の周波数をそれぞれ固定するとして説明したが、実際には励振信号の周波数を例えば１０ｋＨｚ程度ずつ変化させて繰り返し送信する方法が採用されており、このことによりトランスポンダの構成部品の特性の差によって温度センサ回路、圧力センサ回路の共振周波数の変化が一様でない場合でも的確に共振させることが可能となっている。

このように本実施の形態によれば、搬送波信号の高周波受信信号を整流する整流回路４４を備えた補正データ送信回路３６に第２のアンテナ４６を設け、第２のアンテナ４６で受信した搬送波信号及び補助波信号の高周波受信信号を途中で分岐することなく整流回路４４に入力するようにしたので、補正データ送信回路３６を動作させるのに必要な動作電圧まで昇圧できると共に昇圧時間を短縮することが可能である。また、整流回路４４に供給される高周波受信信号の信号損失が少ないことから、ＥＣＵ７０側の送信電力が同じであるとすれば、トランスポンダ３０とＥＣＵ７０との間の距離を伸ばすことができる。

また、本実施の形態は、個々の温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５の温度−共振周波数実測データ及び圧力−共振周波数実測データから特性に応じた補正データ４２ａを求めてトランスポンダ３０のメモリ回路４１に記憶し、タイヤ情報取得動作開始前にトランスポンダ３０からＥＣＵ７０へ送り、タイヤ情報取得動作中は補正データ４２ａを用いてタイヤ温度及びタイヤ圧力を求めるようにした。これにより、温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５に用いる部品として同一特性の部品を選別しないで、特性の異なる部品をセンサー回路３４，３５に用いたとしても、数式１、２に基づいてタイヤ温度及びタイヤ圧力を高精度に計測することができ、部品の低価格化によるコストダウンを図ることができる。

また、従来回路では温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５に設けたトリミング用コンデンサ１９ａ，１９ｂを調整して共振周波数を設定していたが、本実施の形態では個々の温度センサー回路３４及び圧力センサー回路３５の温度−共振周波数実測データ及び圧力−共振周波数実測データから特性に応じた補正データ４２ａを求めているため、トリミング用コンデンサ１９ａ，１９ｂによるトリミング作業を削減するあるいは軽減することもできて作業効率を大幅に改善できる。

また、本実施の形態によれば、トランスポンダ３０に第１のアンテナ３１で受信した搬送波信号の高周波受信信号を整流して蓄電する整流回路４４を設けているので、センサー回路３４，３５のみならず補正データ送信回路３６もバッテリーを内蔵することなく動作させることができる。

なお、上記の本実施の形態の説明においては、補正データ送信回路３６の蓄電動作および補正データの取得動作をタイヤ情報取得動作に先立って行うことを説明した。この方法は、補正データは一度取得すればコントロール部７２のＥＥＰＲＯＭ９３に記憶しておくことによりＴＰＭＳが稼動状態にある間は再度取得する必要がないので、手順が簡便になるという効果があるが、それに限定されることはなくタイヤ情報取得動作の後に行うことも可能であり、また、タイヤ情報取得動作ごとに行うことも複数回のタイヤ情報取得動作ごとに１回行うようにしても良い。

（実施の形態２）
図７は本実施の形態２に係るＴＰＭＳにおけるトランスポンダの機能ブロック図である。図１に示すトランスポンダ３０と同一部分には同一符号を付して説明の重複を避ける。なお、ＥＣＵ側の構成及び動作は上記実施の形態１と同様である。

本実施の形態のトランスポンダ４０は、センサー回路側のアンテナ整合回路３２からみて、ミキサー回路３３を含むセンサー回路と補正データ送信回路３６とを選択的に接続するように構成したものである。アンテナ整合回路３２において第１のアンテナ３１とは反対側の出力端子にアンテナ切替スイッチ３７を接続し、アンテナ切替スイッチ３７の一方の切替え端子３７ａにセンサー回路側となるミキサー回路３３の入力端子を接続する。またアンテナ切替スイッチ３７の他方の切替え端子３７ｂに補正データ送信回路３６の変復調回路４５を接続している。アンテナ切替スイッチ３７は、コントロール回路４３からのアンテナ切替信号によって第１のアンテナ３１接続先を切替え制御する。

本実施の形態は、図６（ｄ）に示す補正データ取得タイミングの間は補正データ送信回路３６側となる切替え端子３７ｂ側に接続し、図６（ｇ）に示すタイヤ情報取得動作中はセンサー回路側となる切替え端子３７ａ側に接続する。その他の構成は実施の形態１のトランスポンダ３０と同一である。

以上のように構成された本実施の形態の動作について説明する。
アンテナ切替スイッチ３７は初期状態では切替え端子３７ｂに接続されている。したがって、トランスポンダ４０では、ＥＣＵ７０の動作開始に伴い搬送波信号ｆ０と補助波信号ｆＩＰの２波が補正データ送信回路３６側の第２のアンテナ４６で受信されてアンテナ整合回路４７から整流回路４４へ入力される。

一方、補正データ送信回路３６の変復調回路４５から出力される固有情報４２で変調した搬送波信号ｆ０が、アンテナ切替スイッチ３７の切替え端子３７ｂを経由して第１のアンテナ３１から送信される。このとき、センサー回路側はアンテナ切替スイッチ３７から切り離されているので、電力の一部がセンサー回路側へ分岐されない。したがって、補正データ送信時にもセンサー回路側へ分岐されることによる電力損失を防止することができる。

コントロール回路４３は、固有情報４２の送信が完了したならば、アンテナ切替スイッチ３７を切替え端子３７ａに切り替えて第１のアンテナ３１をセンサー回路側に接続すると共に補正データ送信回路３６を切り離す。以後、タイヤ情報取得動作中は切替え端子３７ａに切り替えておいて補正データ送信回路３６を切り離した状態を維持する。なお、ＴＰＭＳ動作中においても第２のアンテナ４６から高周波受信信号が整流回路４４に入力するので、整流回路４４の直流電圧出力によって補正データ送信回路３６は動作可能である。コントロール回路４３は、タイヤ情報取得動作中においてもＥＣＵ７０へ送信するデータがメモリ回路４１其の他に存在すれば、アンテナ切替スイッチ３７を切替え端子３７ｂに切り替えて第１のアンテナ３１と変復調回路４５とを適宜接続することができる。

ＥＣＵ７０から励振信号（ｆ１）又は（ｆ２）で変調された搬送波信号ｆ０がトランスポンダ４０の第１のアンテナ３１で受信されるが、このときの高周波受信信号はアンテナ切替スイッチ３７の切替え端子３７ａを経由してミキサー回路３３へ入力される。補正データ送信回路３６は第１のアンテナ３１から切り離なされた状態であるので、励振信号（ｆ１）又は（ｆ２）で変調された高周波受信信号は補正データ送信回路３６に分配されない。

また、励振信号（ｆ１）又は（ｆ２）で励振された温度センサー回路３４又は圧力センサー回路３５から発生した共振信号（ｆ１’）又は（ｆ２’）で搬送波信号ｆ０を変調した信号がアンテナ切替スイッチ３７の切替え端子３７ａを経由して第１のアンテナ３１へ伝搬する。このときも、補正データ送信回路３６は第１のアンテナ３１から切り離なされた状態であるので、補正データ送信回路３６へ電力が分配されることによる損失は発生しない。

このように本実施の形態によれば、第１のアンテナ３１（アンテナ整合回路３２を含む）に対して補正データ送信回路３６の変復調回路４５又はミキサー回路３３をアンテナ切替回路３７で選択的に接続可能にしたので、トランスポンダ４０における返信電力及び受信電力の損失を軽減することができ、トランスポンダ４０とＥＣＵ７０との間の通信距離を伸ばすことができる。

なお、以上の説明では補正データ送信回路３６に変復調回路４５を設けて、タイヤ情報４２を第１のアンテナ３１で受信してメモリ回路４１に書き込むようにしているが、無線通信を介さずにタイヤ情報４２をメモリ回路４１に書き込む場合は変復調回路４５に代えて変調回路にすることもできる。

また、以上の説明では補正データ４２ａを、温度センサー回路３４の補正データは（傾きＡ、オフセットＢ）、圧力センサー回路３５の補正データは（傾きＣ、オフセットＤ、温度）の形式で記憶しているが、このような形式に限定されるものではない。たとえば、ルックアップテーブル形式で構成し、センサー回路の共振周波数を入力すると、数式１または数式２で計算することなく、当該センサー回路固有の等制に応じて補正された測定値が出力されるようにしても良い。さらに、メモリ回路４１に格納されるデータは補正データ４２ａ及びタイヤ識別情報４２ｂに限定されるものではなく、トランスポンダ３０、４０側からＥＣＵ７０へ送信するタイヤ及び又はセンサー回路３４，３５に関する他の種類のデータであっても良い。

また、本発明はＴＰＭＳ以外の用途にも適用可能であり、タイヤ温度及び又はタイヤ圧力以外のタイヤの状態情報（例えば、加速度）も同様に補正することができる。

本発明は、タイヤの温度及び又は圧力を監視するＴＰＭＳに適用可能である。

実施の形態１に係るＴＰＭＳにおけるトランスポンダの機能ブロック図図１に示すトランスポンダの回路構成図実施の形態１に係るＴＰＭＳにおけるＥＣＵの機能ブロック図温度センサー回路の温度−周波数特性の実測データを示す図圧力センサー回路の圧力−周波数特性の実測データを示す図実施の形態１に係るＴＰＭＳの動作タイミングを示す図実施の形態２に係るＴＰＭＳにおけるトランスポンダの機能ブロック図従来のＴＰＭＳのシステム構成図

符号の説明

３０…トランスポンダ、３１…第１のアンテナ、３２…アンテナ整合回路、３３…ミキサー回路、３４…温度センサー回路、３５…圧力センサー回路、３６…補正データ送信回路、３７…アンテナスイッチ４１…メモリ回路、４２…タイヤ情報、４２ａ…補正データ、４２ｂ…タイヤ識別データ、４３…コントロール回路、４４…整流回路、４６…第２のアンテナ、４７…アンテナ整合回路、７０…ＥＣＵ、７１…無線回路部、７２…コントロール部（ＥＣＵ）、７３…送信系回路、７４…受信系回路、７５…発振器、７６…ＤＡコンバータ（送信系回路）、７７、７９…ミキサー回路、７８…増幅回路、８０…アンテナ

Claims

タイヤに搭載されて車両側装置へタイヤ情報を無線送信するタイヤ情報送信機であって、
第１のアンテナと、水晶振動子を有する共振回路で構成されたセンサー回路と、前記第１のアンテナと前記センサー回路との間に接続され前記第１のアンテナで受信した搬送波信号から前記水晶振動子を励振させる励振信号を取り出して前記センサー回路へ入力すると共に前記センサー回路で発生した共振信号を前記搬送波信号に乗せて前記第１のアンテナから無線送信する送受信回路と、第２のアンテナと、前記第２のアンテナから出力される高周波受信信号を整流する整流回路と、予めタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報を記憶したメモリ回路と、前記整流回路から電力供給を受けると共に前記メモリ回路からタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報を読み出すコントロール回路と、前記第１のアンテナに接続され当該第１のアンテナで受信している搬送波信号を前記コントロール回路が読み出したタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報で変調する変調回路とを具備したことを特徴とするタイヤ情報送信機。
前記メモリ回路は、タイヤ及び又はセンサー回路に関する情報として、前記センサー回路で測定されるタイヤ情報を当該センサー回路固有の特性に応じて補正する補正データを記憶していることを特徴とする請求項１記載のタイヤ情報送信機。
前記第１のアンテナに対して前記送受信回路又は前記変調回路を選択的に接続するアンテナ切替回路を備えたことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のタイヤ情報送信機。
タイヤに搭載されたタイヤ情報送信機と車両本体に設けられた車両側装置とで構成されるタイヤ情報監視装置であって、
前記タイヤ情報送信機は、第１のアンテナと、水晶振動子を有する共振回路で構成されたセンサー回路と、前記第１のアンテナと前記センサー回路との間に接続され前記第１のアンテナで受信した搬送波信号から前記水晶振動子を励振させる励振信号を取り出して前記センサー回路へ入力すると共に前記センサー回路で発生した共振信号を前記搬送波信号に乗せて前記第１のアンテナから無線送信する送受信回路と、第２のアンテナと、前記第２のアンテナから出力される高周波受信信号を整流する整流回路と、予めタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報を記憶したメモリ回路と、前記整流回路から電力供給を受けると共に前記メモリ回路からタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報を読み出すコントロール回路と、前記第１のアンテナに接続され当該第１のアンテナで受信している搬送波信号を前記コントロール回路が読み出したタイヤ及び又はセンサー回路に関する情報で変調する変調回路とを具備し、
前記車両側装置は、前記共振回路が共振する周波数信号を含まない搬送波信号を無線送信すると共に、前記変調回路において前記タイヤ及び又はセンサー回路に関する情報にて変調された搬送波信号を受信して当該情報を取得し、また前記水晶振動子を励振させる励振信号を含んだ搬送波信号を無線送信すると共に、前記タイヤ情報送信機から前記共振回路の共振信号を乗せた搬送波信号を受信することを特徴とするタイヤ情報監視装置。