JP4339799B2 - 補給電源を有する送信機 - Google Patents

Description

本発明は、車両用のバッテリー給電式送信機に係る。

多くの用途において、リチウムバッテリーが電源として使用されている。当該技術分野で知られているように、リチウムバッテリーは、「ＣＲ型」（二酸化マンガン）バッテリーと、「ＢＲ型」（ポリカーボンモノフルオライド）バッテリーを含む。特定の容量に拘らず、リチウムバッテリーが古くなると新しい時に比べて低温で動作トラブルが増加することが多い。これは、バッテリーの閉ループ電流電圧がバッテリーの放電深さの百分率（％ＤＯＤ）関数として減少するからである。％ＤＯＤの増加は、バッテリーが老化する際のバッテリーの内部インピーダンスの増加を反映する。その結果、バッテリーは所与の電圧では新しかった頃に比べて供給可能な電流が少なくなる。

リチウムバッテリーは、遠隔無鍵エントリー（ＲＫＥ）システム及びタイヤ圧モニターシステム（ＴＰＭＳ）装置のような種々の自動車用送信装置の電源として用いられることが多い。ＲＫＥ及びＴＰＭＳ送信機は通常、ＲＦ送信装置として位相ロックループ（ＰＬＬ）装置を使用する。これらの、また他の装置は適正に動作するには或る特定の電流及び電圧レベルが必要である。当該技術分野で知られているように、ＰＬＬ装置には所要の最小電圧レベル（例えば約２．１乃至２．２ボルト）があり、それ以下になるとその装置の電圧制御型発振器（ＶＣＯ）は不安定になってロックが失われる。

ＰＬＬ装置はＲＦ送信時に多量の電流を消費する傾向がある。バッテリーが老化すると、内部インピーダンスが増加して低温時の電流が減少する傾向がある。バッテリーが供給する電流の量は依然として所望レベルに保たれるかもしれないが、インピーダンスの増加によりバッテリー電圧が低下する。バッテリー両端間の電圧がＰＬＬ装置が必要とする最小レベル以下に低下した場合、ＰＬＬは動作せず、ＲＦ通信を急激に停止させる。

低温でのバッテリー給電式装置の性能を改善できるシステムが望ましい。

発明の概要

本発明は、低温範囲における送信機の動作を改善するシステム及び方法に関する。一実施例において、このシステムは、温度センサー、エネルギー貯蔵装置、及びバッテリーに作動的に結合されたプロセッサを含む。一実施例において、このプロセッサは、前の送信時にバッテリー両端間の電圧をチェックし、現在の送信前に温度センサーからの温度をモニターする。バッテリー電圧及び／または温度が選択されたしきい値以下に低下する場合、プロセッサは、送信機による信号送信前にエネルギー貯蔵装置がエネルギーを貯蔵できるようにする。エネルギー貯蔵装置は、送信開始時にエネルギーを解放する。

バッテリー電圧及び温度のしきい値は特定の値として選択可能であるが、電圧しきい値を温度の関数として変化させるかまたはその逆を行うことができる。バッテリーからのエネルギーにエネルギー貯蔵装置からのエネルギーを補給すると、システムはバッテリー電圧を送信装置が必要とする最小レベル以下に低下しないようにする。

図１は、リチウムバッテリーのようなバッテリー１０２により給電される送信機１００の代表例を示す。位相ロックループ（ＰＬＬ）１０４を送信装置として使用するが、その動作はプロセッサ１０６により制御される。アンテナ１０８は、ＰＬＬ１０４からの信号を受信機（図示せず）へ向けて送信する。

温度センサー１１０は、プロセッサ１０６に結合されてバッテリー１０２の温度に対応する温度値を出力する。温度センサー１１０は、例えば、バッテリー温度を直接測定するかまたは送信機１００の周囲温度を測定する。温度センサー１１０が測定する特定の温度に拘らず、プロセッサ１０６、例えば、プロセッサ１０６の専用温度センサー部分は、センサー１１０からの出力温度値を用いて、その温度がバッテリー１０２の内部インピーダンスをバッテリー電圧をＰＬＬ１０４の電圧制御型発振器（ＶＣＯ）が必要とする最小電圧以下に低下させるレベルに増加させるためロックを維持できないほど低いか否かをチェックする。

キャパシタをバイポーラまたはダーリントントランジスタまたはショットキーダイオードと組み合わせたようなエネルギー貯蔵装置１１２は、信号送信前にエネルギーを選択的に貯蔵する。プロセッサ１０６は、任意所与の時点でエネルギー貯蔵装置１１２を充電すべきか否か判断する。必要であれば、この貯蔵エネルギーをバッテリー１０２からのエネルギーと併用してＰＬＬ１０４を給電することにより、バッテリー電圧がＰＬＬ１０４の公称電圧または公称電圧に対応する他の何らかのしきい値以下に低下しないようにする。

プロセッサ１０６は、バッテリー１０２の両端間の電圧及び温度センサー１１０の読みに基づきエネルギー貯蔵装置１１２を充電すべきか否かの判断を行う。温度が高いと、たとえバッテリー１０２が古くても、バッテリー１０２の内部インピーダンスは最小である可能性が高い。さらに、新しいバッテリーは、ＰＬＬの公称電圧を回避するに十分高い電圧レベルを有する。これらの両ケース共、バッテリー１０２は、それ自体で、さらに支援を受けずに、ＰＬＬ１０４を給電することができる。かくして、プロセッサ１０６はエネルギー貯蔵装置１１２を充電すべきでないと判断する。

しかしながら、温度が低くなると、古いバッテリー１０２の内部インピーダンスが、バッテリー電圧をＰＬＬ１０４が必要とする公称電圧レベル以下に低下させてＰＬＬ１０４ロックを失わせる点まで増加することがある。プロセッサ１０６によりバッテリー電圧及び／または感知温度がＰＬＬ１０４がそのロックを失う選択されたしきい値以下になったことが検出されると、プロセッサ１０６は、ＰＬＬ１０４がアンテナ１０８を介して信号を送信する前にエネルギー貯蔵装置１１２が充電できるようにする。その後、ＰＬＬ１０４は、信号送信時にエネルギー貯蔵装置１１２及びバッテリー１０４の双方から電力を引き出す。かくして、エネルギー貯蔵装置１１２は、バッテリー１０２の補給電源として働いて、ＰＬＬ１０４が引き出す電流によりバッテリー電圧がＰＬＬの公称電圧以下にならないようにする。

エネルギー貯蔵装置を充電すべきか否かの判断は、ＰＬＬ１０４の動作時にバッテリー電圧が公称電圧以下に低下するか否かのプロセッサ１０６による予想に基づく。一実施例において、プロセッサ１０６は、その判断を公称電圧に対応するしきい値を基準とするバッテリー電圧測定値それ自体に基づき実行する。公称電圧に対応するしきい値は、公称電圧に等しい値か公称電圧よりもわずかに高い値の何れかであろう。例えば、プロセッサ１０６は、ＰＬＬの公称電圧が２．１ボルトであってもバッテリー電圧測定値が２．２ボルトであればキャパシタを充電すべきと判断することがある。しきい値をわずかに高い値にすると、バッテリー電圧測定の不正確さに対してエラーマージンが与えられるため送信機１００の信頼性を改善することができる。

一実施例において、プロセッサ１０６は、ＰＬＬ１０４による前の送信時に検出されメモリ１１４に保存されたバッテリー電圧に基づきエネルギー貯蔵装置１１２を充電すべきか否か判断する。しかしながら、バッテリー電圧測定の特定のタイミングは所望の送信時の前にバッテリー電圧を合理的に指示する限り重要ではない。

エネルギー貯蔵装置１１２を充電すべきか否かの判断は、温度単独、バッテリー電圧単独または温度とバッテリー電圧の両方に基づかせることができる。さらに、バッテリー電圧及び温度に対応するしきい値は固定値であっても変化するものでもよく、例えば、温度しきい値をバッテリー電圧の関数として、または電圧しきい値を温度の関数として変化させることが可能である。これらのしきい値は、バッテリーが性能劣化を呈し始める温度レベルをモニターすることにより経験的に決定することができる。当業者は、バッテリーの内部インピーダンスに対する温度の影響及びバッテリー電圧に対するＰＬＬの動作の影響をよく知っており、本願の内容に基づき、またさらに不必要な実験を行うことなしに最適しきい値を決定することができるであろう。

前の送信時にバッテリー両端間の電圧（従って、ＰＬＬにかかる電圧）を測定し、また温度を測定できるため、本発明は、最後のＲＦ送信時の電圧を見て、バッテリー電圧がＰＬＬが必要とする最小レベル以下に低下するのを回避するべくバッテリーがＰＬＬを給電するに十分な電流をＰＬＬに流すようにキャパシタがバッテリーを支援するためのキャパシタの充電を正当化するほどバッテリー電圧が低いか否かをチェックする。この選択は、温度及びバッテリー電圧（ＡＮＤ、ＯＲまたはその両方）に基づき行われる。

図２は、本発明の一実施例の方法を示す。図２に示す方法は、図１に示す回路によるか本発明の範囲から逸脱することなく別の回路により実行可能である。この実施例において、送信機は信号を送信し（ブロック２０２）、送信時にバッテリー電圧を測定して記憶させる（ブロック２０２）。しかしながら、上述したように、バッテリー電圧の測定及び記憶は任意の時点で行うことが可能であり、前の送信時に限定されない。

次に、温度を測定し（ブロック２０４）、温度及び電圧の測定値を評価してその何れか一方または両方がしきい値以下であるか否かをチェックする（ブロック２０６）。上述のように、特定のしきい値それ自体は、送信機１００の所望の特性に応じて固定値かまたは可変値であり得る。評価中の値がしきい値より高く、送信時にバッテリー電圧がＰＬＬの公称電圧よりも高いことを指示する場合、ＰＬＬはバッテリー単独で給電され（ブロック２０８）、信号が送信される（ブロック２００）。

電圧及び／または温度が所定のしきい値よりも低く、送信時にバッテリー電圧が公称電圧以下であることを指示する場合、この方法によると、信号が送信される（ブロック２００）前にエネルギー貯蔵装置が充電される（ブロック２１０）。この場合、ＰＬＬはバッテリーとエネルギー貯蔵装置の両方から給電されるため、バッテリー電圧はＰＬＬの公称電圧よりも高い値に維持される。

充電貯蔵装置を組み込むことにより、本発明の送信機はＰＬＬが必要とする最小レベルよりも高い値にバッテリー両端間の電圧を維持し、ＰＬＬのＶＣＯは低温でも、たとえバッテリーが古くてもそのロックを維持することができる。さらに、温度センサー及びプロセッサは、必要な時に限り充電貯蔵装置が作動されるようにする。

図示説明した本発明の実施例の種々の変形例及び設計変更を本発明の実施に使用できることを理解すべきである。頭書の特許請求の範囲は本発明の範囲を画定するものであり、これらの請求項の範囲内の方法及び装置並びにそれらの均等物はそれによりカバーされると意図されている。

本発明の一実施例によるシステムのブロック図である。 本発明の一実施例によるプロセスの流れ図である。

Claims (15)

1. 車両用送信機であって、
   バッテリーと、
   バッテリーにより給電され、関連の公称電圧を有する送信装置と、
   電力を送信装置に選択的に供給するエネルギー貯蔵装置と、
   温度センサーと、
   バッテリー、送信装置、温度センサー及びエネルギー貯蔵装置と通信関係にあるプロセッサとより成り、プロセッサは、送信装置の動作時にバッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想すると、送信装置による信号送信前にエネルギー貯蔵装置を充電させ、その際プロセッサは、温度センサーにより感知される温度が温度しきい値以下に低下する場合バッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想し、
   送信開始時、エネルギー貯蔵装置の貯蔵エネルギーは、バッテリーからのエネルギーと併用して送信装置を給電するのに利用される送信機。
2. バッテリーはリチウムバッテリーである請求項１の送信機。
3. 送信装置は位相ロックループ装置である請求項１の送信機。
4. エネルギー貯蔵装置はキャパシタである請求項１の送信機。
5. プロセッサは、さらにバッテリー電圧が電圧しきい値以下に低下する場合バッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想する請求項１の送信機。
6. 電圧しきい値は公称値に等しい請求項５の送信機。
7. 電圧しきい値は公称電圧より高い請求項５の送信機。
8. プロセッサは、温度センサーにより感知される温度が温度しきい値以下に低下し、かつ、バッテリー電圧が電圧しきい値以下に低下する場合はバッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想する請求項１の送信機。
9. プロセッサは、温度及びバッテリー電圧に基づく値が温度とバッテリー電圧の関数として計算されるしきい値以下に低下する場合はバッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想する請求項１の送信機。
10. 関連の公称電圧を有し、少なくとも一部がバッテリーにより給電される通信装置により信号を送信する方法であって、
    送信装置の動作時にバッテリー電圧が公称電圧以下に低下するか否かを送信装置による信号送信前に予想し、
    予想ステップがバッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想する場合は送信装置による信号送信前にエネルギー貯蔵装置を充電し、送信開始時にバッテリーからの電力にエネルギー貯蔵装置からの電力を補給するステップより成り、その際予想ステップは、感知温度が温度しきい値以下に低下する場合はバッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想する信号送信方法。
11. 予想ステップは、さらにバッテリー電圧が電圧しきい値以下に低下する場合バッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想する請求項１０の方法。
12. 電圧しきい値は公称値に等しい請求項１１の方法。
13. 前記しきい値は公称しきい値より高い請求項１１の方法。
14. 予想ステップは、感知温度が温度しきい値以下に低下し、かつ、バッテリー電圧が電圧しきい値以下に低下する場合はバッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想する請求項１０の方法。
15. プロセッサは、感知温度及びバッテリー電圧に基づく値が感知温度とバッテリー電圧の関数として計算されるしきい値以下に低下する場合はバッテリー電圧が公称電圧以下に低下すると予想する請求項１０の方法。

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