WO2006118010A1 - タイヤセンサシステム及びそれを搭載する車体 - Google Patents

タイヤセンサシステム及びそれを搭載する車体 Download PDF

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sensor
control unit
tire
vehicle body
electromagnetic field
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PCT/JP2006/308028
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Hirohisa Suzuki
Eiichiro Kuwako
Takashi Kunimi
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Sanyo Electric Co., Ltd.
Akebono Brake Industry Co., Ltd.
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    • B60C23/0444—Antenna structures, control or arrangements thereof, e.g. for directional antennas, diversity antenna, antenna multiplexing or antennas integrated in fenders

Definitions

  • the present invention relates to a tire sensor system that can use the output of a sensor disposed in a tire of an automobile or the like on the vehicle body side, and a vehicle body on which the tire sensor system is mounted.
  • RFID Radio Frequency Identification
  • RF tag Radio Frequency Identification
  • Wireless connection methods between the two are classified into an electromagnetic method, an electromagnetic induction method, and an electromagnetic coupling method for convenience according to the fluctuation frequency and communication distance of the electromagnetic field, but all of them mediate the fluctuation of the electromagnetic field. It ’s a physical difference.
  • the RFID transbonder in the tire and the reader / writer on the vehicle body side can be directly and well connected by an electromagnetic field.
  • both the distance increases, the increase in the amount of the tire component interposed between them, tl, and the difference in the directivity of the coils constituting both antennas.
  • the wireless connection between the two becomes difficult, and the detection result of the sensor cannot be acquired on the vehicle body side.
  • the present invention solves the above problems and provides a tire sensor system capable of detecting the output of a sensor in the tire with low power consumption and high sensitivity regardless of the rotational position of the tire, and a vehicle body equipped with the tire sensor system. For the purpose.
  • a tire sensor system includes a control unit disposed on a vehicle body and a sensor unit disposed on the inner side of the tire of the vehicle body, wherein the reflection member is attached to the vehicle body.
  • the control unit generates a transmission electromagnetic field that changes with time, detects fluctuations in the electromagnetic field caused by the sensor unit, and the sensor unit measures a target amount in the tire.
  • a response circuit that generates a transmission AC current that is modulated according to the output of the sensor, and a coil antenna that generates the electromagnetic field fluctuations based on the transmission AC current, and the reflection member includes the control member.
  • the transmission electromagnetic field from the control unit is reflected, and the wireless connection between the control unit and the sensor unit is relayed.
  • a preferred aspect of the present invention is a tire sensor system in which the reflecting member is disposed on an inner surface of a wheel house of the vehicle body.
  • Another preferable aspect of the present invention is a tire sensor system in which the reflecting member is a metal plate.
  • a vehicle body includes a control unit that is wirelessly connected to a sensor unit arranged on a tire to be mounted, and has a reflecting member attached to a predetermined position of the vehicle body.
  • the control unit generates a transmission electromagnetic field that changes with time, detects an electromagnetic field variation caused by the sensor unit, and the reflection member reflects the transmission electromagnetic field from the control unit, thereby controlling the control.
  • the wireless connection between the unit and the sensor unit is relayed.
  • a preferred aspect of the present invention is a vehicle body in which the reflecting member is disposed on an inner surface of a wheel house of the vehicle body.
  • Another preferable aspect of the present invention is a vehicle body in which the reflecting member is a metal plate.
  • the transmission electromagnetic field is reflected between the control unit and the sensor unit. It is relayed and propagated. This makes it possible to bypass the damping material such as tires that exist on the straight path between the control unit and the sensor unit, and to match the direction of the coil antenna of the sensor unit with the propagation direction of the transmitted electromagnetic field.
  • the wireless connection between the control unit and the sensor unit is more preferably realized.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a tire pressure detection system according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram of a portion related to a tire and a wheel house according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic circuit diagram of a sensor unit and a sensor control unit in the embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic graph showing the change of the output voltage Vs of the LC resonance circuit formed by the coil Ls and the capacitance Cs with respect to the tire air pressure P.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a tire pressure detection system that detects tire pressure of a vehicle such as an automobile.
  • the system includes a sensor unit 6 attached to each tire 4 of the automobile 2 and a booster antenna, which is shown in the figure, and a sensor control unit 10 attached to the vehicle body 8 near the tire 4. Is done.
  • the sensor unit 6 and the sensor control unit 10 are wirelessly connected.
  • the sensor unit 6 detects the pressure of the attached tire and transmits the data.
  • the sensor control unit 10 detects data transmitted from the sensor unit 6 and notifies the vehicle control unit 12 such as an ECU, for example.
  • the vehicle control unit 12 can control the operation of the vehicle according to the tire pressure, or can display the measurement result of the tire pressure on the display device 14 to notify the driver.
  • FIG. 2 is a schematic view of a portion related to the tire 4 and the wheel 16 and the mouse 16 of the automobile 2 and is a view seen from the side of the vehicle.
  • the sensor unit 6 is attached to the inner surface of the tire 4 attached to the wheel 18.
  • the sensor unit 6 is attached to the inner bottom surface of the tire.
  • the sensor unit 6 can be formed planarly on a flexible substrate,
  • the coil antenna is also formed so that the substrate and the coil opening surface coincide with each other.
  • the opening surface of the coil antenna of the sensor unit 6 faces in the radial direction of the tire.
  • the sensor unit 6 has a dipole-type directivity with the radial direction as a maximum direction.
  • the body 8 is attached to the top of the wheel house, for example, a sensor control unit 10 forces.
  • the coil antenna of the sensor control unit 10 is arranged with the opening surface thereof directed in the vertical direction, and has a dipole-type directivity with the direction being the maximum direction.
  • a reflector 20 is attached to the inner surface of the lower end of the wheel nose and the mouse.
  • the direction of the reflecting surface of the reflecting plate 20 is set according to the position of the sensor control unit 10 and a desired reflecting direction.
  • the sensor control unit 10 is directly electromagnetically coupled to the sensor unit 6.
  • the sensor unit 6 also moves away from the top and moves to the side and further to the lower side of the tire in FIG.
  • the damping by the tire 4 makes it difficult to couple them directly.
  • the electromagnetic field radiated from the sensor control unit 10 the one reflected by the reflector 20 acts on the sensor unit 6, and the electromagnetic field relayed by the reflector 20 is electromagnetically coupled to both. Can be realized.
  • FIG. 3 is a schematic circuit diagram of the sensor unit 6 and the sensor control unit 10.
  • the sensor control unit 10 includes a coil L1 that is the coil antenna and an operational amplifier A1.
  • the operational amplifier A1 has an output connected to one input terminal via the coil L1, and generates an alternating current of the frequency fO in the coil L1 according to the clock of the frequency fO supplied to the other input terminal. .
  • the coil L1 detects a magnetic field change generated by the sensor unit 6 and converts the change into a voltage. Specifically, amplitude modulation is performed according to the transmission data from the voltage changing force sensor unit 6 having the frequency fO supplied from the operational amplifier A1 to the coil L1. For example, the voltage at the output terminal of the operational amplifier A1 is taken out as the output voltage of the coil L1.
  • the sensor control unit 10 detects the voltage change at the output terminal of the operational amplifier A1, extracts the transmission data from the sensor unit 6, and passes it to the vehicle control unit 12.
  • the sensor unit 6 has a coil L2 as a coil antenna, and is wirelessly connected to the sensor control unit 10 via an electromagnetic field between the coil L2 and the coil L1.
  • wireless connection is realized by using direct transformer coupling when the S coil L1 and coil L2 approach each other and indirectly coupling via the reflector 20 .
  • the coil L1 generates an electromagnetic field fluctuation with the frequency fO on the sensor control unit 10 side
  • an AC voltage with the frequency fO is generated at both ends of the transformer-coupled coil L2.
  • a capacitor C1 is connected in parallel to the coil L2, and these constitute a parallel LC resonance circuit, and the capacitance of the capacitor C1 is set so that the resonance frequency of the parallel LC resonance circuit is fO.
  • the coil L2 causes a resonance phenomenon with respect to the component of the frequency fO generated by the sensor control unit 10 in the external AC magnetic field, and the AC voltage amplitude generated at both ends of the coil L2 is increased. Can be amplified.
  • One terminal of the coil L2 is grounded via a resistor R1 and is connected to a transistor Tr described later.
  • a clock generation circuit 30, a level detection circuit 32, and a power supply circuit 34 are connected to the other terminal of the coil L2.
  • the clock generation circuit 30 includes a diode Dl, a capacitor C2, and a clock generator 36.
  • the diode D1 has one terminal connected to the coil L2, and the other terminal connected to one terminal of the capacitor C2 and the clock generator 36.
  • the other terminal of capacitor C2 is grounded.
  • Diode D1 receives the alternating current generated by coil L2, rectifies it half-wave, and outputs it. Since the capacitor C2 has a relatively small capacitance and its smoothing effect is small, the clock generator 36 receives a voltage signal that fluctuates at the frequency fO output from the diode D1.
  • the clock generator 36 receives the voltage signal as a reference signal, and generates and outputs a clock signal corresponding to the period. For example, the clock generator 36 outputs a clock signal having the same frequency fO as the reference signal.
  • the clock generator 36 may be configured to generate and output a clock signal having a frequency obtained by dividing the reference signal.
  • the level detection circuit 32 includes a diode D2, a capacitor C3, a reference voltage source 38, and a comparator 40.
  • the diode D2 has one terminal connected to the coil L2, and the other terminal connected to one terminal of the capacitor C3 and the comparator 40.
  • the other terminal of capacitor C3 is grounded.
  • the diode D2 receives the alternating current generated by the coil L2, and rectifies it for half-wave output.
  • the capacitor C3 has a capacity large enough to smooth the fluctuation at a relatively high frequency fO, for example, several hundred kHz to several tens of MHz. That is, the diode 2 and capacitor C3 detect the voltage signal of frequency f0 generated in coil L2, and extract the amplitude modulation component.
  • the comparator 40 compares the voltage signal Vsig from the capacitor C3 input to one terminal with the signal of the constant voltage Vref input from the reference voltage source 38 to the other terminal, and Vsig is the threshold voltage. During a period of Vref or more, an H level voltage corresponding to the digital value “1” is output, while an L level voltage corresponding to the digital value “0” is output during a period when Vsig is full of Vre. Output.
  • the output of the comparator 40 is used to transmit transmission data only when the sensor unit 6 is preferably wirelessly connected to the sensor control unit 10 as will be described later.
  • the voltage Vref of the reference voltage source 38 is determined in advance based on the value of Vsig in a state where the coil L2 of the sensor unit 6 and the coil L1 of the sensor control unit 10 are transcoupled to each other.
  • the reference voltage source 38 can be constituted by a regulator circuit or the like.
  • the power supply circuit 34 includes a diode D3 and a capacitor C4, and supplies power necessary for each part of the sensor unit 6.
  • a diode D3 is disposed between the input terminal and the output terminal of the power circuit 34, and one terminal of the capacitor C4 is connected to the output terminal. The other terminal of capacitor C4 is grounded.
  • the input terminal of the power circuit 34 is connected to the coil L2.
  • Diode D3 rectifies the alternating current from coil L2, and charges capacitor C4 with its output.
  • Capacitor C4 is composed of a capacitor having a large capacity, such as an electrolytic capacitor, for example, and smoothes the output of diode D3 and outputs it from power supply circuit 34.
  • the sensor unit 6 includes a pressure sensor 42 that detects tire air pressure.
  • the pressure sensor 42 is a capacitive pressure sensor and is a sensor element that changes the electric capacity Cs according to the pressure P.
  • the capacitance Cs of the pressure sensor 42 forms a parallel LC resonance circuit together with the coil Ls.
  • Coil Ls is transformer coupled to coil Le.
  • the coil Le receives the clock generated by the clock generator 36 via the buffer circuit 44.
  • FIG. 4 is a schematic graph showing a change of the output voltage Vs of the LC resonance circuit formed by the coil Ls and the capacitance Cs with respect to the tire pressure P.
  • the LC resonance circuit is configured to resonate at the frequency of the output clock of the clock generator 36 with respect to the value of the capacitance Cs at the reference pressure P0, and the voltage Vs is maximized. As the air pressure P deviates from the reference pressure P0, the voltage Vs decreases.
  • the reference pressure P0 is set to the center value of the normal pressure range, and when the voltage Vs is equal to or higher than a predetermined threshold, the vehicle control unit 12 can be configured to determine that it is normal. Monkey.
  • the sensor unit 6 can include a temperature sensor 46 and a memory 48.
  • the output voltage Vs of the LC resonance circuit and the output voltage of the temperature sensor 46 are input to an A / D (Analog-to-Digital) AZD conversion circuit 50.
  • the AZD conversion circuit 50 converts these analog signal input signals into digital data.
  • the AZD conversion circuit 50 can be configured to be supplied with drive power from the power supply circuit 34 and to use the output clock of the clock generator 36 for AZD conversion processing.
  • the memory 48 stores in advance information related to the tire to which the sensor unit 6 is attached, such as the type of tire and the manufacturing time.
  • Transmission data generation circuit 52 reads information from memory 48, generates transmission data in which data representing the information and data output from AZD conversion circuit 50 are stored in a predetermined format, and the transmission data The output is switched between the H level and the L level according to the bit string that constitutes.
  • the output of transmission data generation circuit 52 is input to one terminal of AND gate 56 via buffer circuit 54.
  • the output of the level detection circuit 32 is input to the other terminal of the AND gate 56.
  • the AND gate 56 selectively transmits transmission data including pressure data only when the output of the level detection circuit 32 is at the H level.
  • the output of the AND gate 56 is applied to the gate.
  • the transistor Tr is turned on when the output of the AND gate 56 is at H level, and the coil L2 is grounded via the transistor Tr.
  • the transistor Tr is turned off when the output of the AND gate 56 is L level. At this time, the coil L2 is grounded via the resistor R1. With this configuration, the impedance of coil L2 is the same as the on-state when transistor Tr is off. The mushroom becomes smaller.
  • the change in impedance of the coil L2 causes a change in the electromagnetic field that couples the coils Ll and L2, and affects the voltage between the terminals of the coil L1 on the sensor control unit 10 side.
  • the sensor control unit 10 can detect magnetic field fluctuations generated by the sensor unit 6 according to the transmission data as voltage changes by the coil L1.
  • the sensor control unit 10 reproduces the transmission data from the sensor unit 6 by detecting the voltage change superimposed on the carrier having the frequency fO, and outputs it to the vehicle control unit 12.
  • the sensor control unit 10 can detect a change in the impedance of the coil L2.
  • the change in the impedance of the coil L 2 causes the fluctuation of the electromagnetic field between the reflector 20 and the coil L2, and this fluctuation passes between the reflector 20 and the coil L1 via the reflector 20.
  • the transmission data from the sensor unit 6 can be received by the sensor control unit 10.
  • the reflecting surface of the reflecting plate 20 can be a flat surface.
  • a concave-shaped surface facing a tire like a Novona antenna is used to focus electromagnetic field fluctuations, and a sensor near the focal point.
  • the electromagnetic coupling between the sensor unit 6 and the sensor control boot 10 can be improved.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Arrangements For Transmission Of Measured Signals (AREA)
  • Measuring Fluid Pressure (AREA)

Abstract

　タイヤに取り付けたセンサユニットと車体に取り付けたセンサ制御ユニットとの間のワイヤレス接続が、タイヤの回転位置によっては困難になる。 　ホイールハウス（１６）の内側面に、センサ制御ユニット（１０）とは別の位置に反射板（２０）を取り付ける。金属でできた反射板（２０）により、センサ制御ユニット（１０）からの送信電磁場を反射し、センサ制御ユニット（１０）から直接届きにくい位置に回転したセンサユニット（６）に伝達する。センサユニット（６）は、送信データに応じてコイルアンテナのインピーダンスを変化させ、送信電磁場の変動を生起する。この変動は、反射板（２０）を介してセンサ制御ユニット（１０）の送信負荷の変動として検波され、センサ制御ユニット（１０）にてセンサユニット（６）からの送信データが検出される。

Description

明 細 書
タイヤセンサシステム及びそれを搭載する車体
技術分野
[0001] 本発明は、自動車等のタイヤ内に配置されたセンサの出力を車体側で利用可能な タイヤセンサシステム及びそれを搭載する車体に関する。
背景技術
[0002] 近年、米国において、自動車にタイヤ空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システム の搭載を義務づける動きがある。従来、タイヤの空気圧を直接測定する方式として、 弾性表面波（SAW)デバイスを用いることで電池を不要にすることができるものがある
[0003] また、タイヤに取り付けられる圧力センサ側と車体側の制御装置との間でのワイヤレ ス接続を実現する技術としては、 RFID (Radio Frequency Identification)技術が知ら れている。この RFIDを用いた構成では、タイヤの内部空間に圧力センサを含んだ R FIDトランスボンダ (RFタグ）が配置され、車体側にリーダライタが配置される。両者の 間のワイヤレス接続方式は、電磁場の変動周波数や通信距離に応じて、便宜上、電 波方式、電磁誘導方式、及び電磁結合方式に分類されるが、いずれも電磁場の変 動を媒介する点で物理的に本質的な違 、はな 、。
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] タイヤの回転位置が RFIDトランスボンダをリーダライタに接近させる位置である場 合、タイヤ内の RFIDトランスボンダと車体側のリーダライタとは電磁場により直接的に 良好に接続され得る。しかし、タイヤがその位置から回転すると例えば、両者の距離 の拡大の他、両者間に介在するタイヤ構成部材の量の増力 tl、両者のアンテナを構成 するコイルの指向性のずれといった要因により、両者間のワイヤレス接続が困難とな り、センサの検出結果を車体側で取得することができな 、状態となり得ると!、う問題が あった。一方、 RFIDトランスボンダの送信出力を大きくしょうとすると、消費電力が大 きくなるという問題が生じる。 [0005] 本発明は上記問題点を解決し、タイヤの回転位置に関わらず、低消費電力で高感 度にタイヤ内のセンサの出力を検知できるタイヤセンサシステム及びそれを搭載する 車体を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0006] 本発明に係るタイヤセンサシステムは、車体に配置された制御ユニットと、前記車体 のタイヤの内側に配置されたセンサユニットとが無線接続されるものにおいて、前記 車体に取り付けられた反射部材を有し、前記制御ユニットが、時間的に変化する送 信電磁場を発生すると共に、前記センサユニットに起因する電磁場変動を検出し、前 記センサユニットが、前記タイヤ内の目的量を測定するセンサと、前記センサの出力 に応じて変調される送信交流電流を生成する応答回路と、前記送信交流電流に基 づいて前記電磁場変動を生じるコイルアンテナと、を有し、前記反射部材が、前記制 御ユニットからの前記送信電磁場を反射し、前記制御ユニットと前記センサユニットと の前記無線接続を中継するものである。
[0007] 本発明の好適な態様は、前記反射部材が、前記車体のホイールハウスの内側面に 配置されるタイヤセンサシステムである。
[0008] 本発明の他の好適な態様は、前記反射部材が、金属板であるタイヤセンサシステ ムである。
[0009] 本発明に係る車体は、装着されるタイヤに配置されるセンサユニットに対して無線 接続される制御ユニットを備えたものであって、当該車体の所定位置に取り付けられ た反射部材を有し、前記制御ユニットが、時間的に変化する送信電磁場を発生する と共に、前記センサユニットに起因する電磁場変動を検出し、前記反射部材が、前記 制御ユニットからの前記送信電磁場を反射し、前記制御ユニットと前記センサユニット との前記無線接続を中継するものである。
[0010] 本発明の好適な態様は、前記反射部材が、当該車体のホイールハウスの内側面に 配置される車体である。
[0011] 本発明の他の好適な態様は、前記反射部材が、金属板である車体である。
発明の効果
[0012] 本発明によれば、制御ユニットとセンサユニットとの間にて送信電磁場が反射部材 で中継されて伝播する。これにより、制御ユニットとセンサユニットとの間の直線経路 上に存在するタイヤ等の減衰材を迂回したり、センサユニットのコイルアンテナの指 向性と送信電磁場の伝播方向とを合わせることが可能となり、制御ユニットとセンサュ ニットとのワイヤレス接続がより好適に実現される。
図面の簡単な説明
[0013] [図 1]実施形態に係るタイヤ圧力検知システムの概略の構成を示す模式図である。
[図 2]実施形態に係るタイヤ及びホイールハウスに関する部分の模式図である。
[図 3]実施形態におけるセンサユニット及びセンサ制御ユニットの概略の回路図であ る。
[図 4]コイル Ls及び容量 Csが構成する LC共振回路の出力電圧 Vsの、タイヤの空気 圧 Pに対する変化を示す模式的なグラフである。
発明を実施するための最良の形態
[0014] 以下、本発明の実施の形態 (以下実施形態という）について、図面に基づいて説明 する。
[0015] 図 1は、自動車等の車両のタイヤ空気圧を検知するタイヤ圧力検知システムの概略 の構成を示す模式図である。本システムは、自動車 2の各タイヤ 4に取り付けられた センサユニット 6及び図示されて ヽな 、ブースターアンテナと、車体 8のタイヤ 4の近 傍位置に取り付けられたセンサ制御ユニット 10とを含んで構成される。センサユニット 6とセンサ制御ユニット 10との間はワイヤレス接続される。センサユニット 6は、取り付 けられたタイヤの空気圧を検知し、そのデータを発信する。一方、センサ制御ユニット 10は、センサユニット 6が発信するデータを検知し、例えば、 ECU等の車両制御ュ- ット 12へ通知する。車両制御ユニット 12は、例えば、タイヤ空気圧に応じて、車両の 運行を制御したり、表示装置 14にタイヤ空気圧の測定結果を表示してドライバに通 知することが可能である。
[0016] 図 2は、自動車 2のタイヤ 4及びホイールノ、ウス 16に関する部分の模式図であり、車 両の側方から見た図である。センサユニット 6は、ホイール 18に装着されたタイヤ 4の 内面に取り付けられる。例えば、センサユニット 6はタイヤの内側底面に貼り付けられ る。例えば、センサユニット 6はフレキシブル基板上に平面的に形成することができ、 そのコイルアンテナも当該基板とコイル開口面を一致させるように形成される。これに より、センサユニット 6のコイルアンテナの開口面はタイヤの径方向に向く。これにより 、センサユニット 6は当該径方向を極大方向とするダイポール型の指向性を有する。 車体 8にはセンサ制御ユニット 10力 例えば、ホイールハウスの頂部に取り付けられ る。センサ制御ユニット 10のコイルアンテナはその開口面を上下方向に向けて配置さ れ、当該方向を極大方向とするダイポール型の指向性を有する。ホイールノ、ウスの 下方端部の内側面には反射板 20が取り付けられている。反射板 20の反射面の向き は、センサ制御ユニット 10の位置と所望の反射方向とに応じて設定される。センサュ ニット 6が頂部近傍に存在するとき、センサ制御ユニット 10は直接、センサユニット 6と 電磁的に結合する。一方、センサユニット 6が頂部力も離れ、図 2においてタイヤの側 部、さらに下部に移動するにつれ、センサユニット 6及びセンサ制御ユニット 10それ ぞれのコイルアンテナの向きのずれや両者の間に存在するタイヤ 4による減衰によつ て、両者は直接的に結合しにくくなる。この場合には、センサ制御ユニット 10から放 射される電磁場のうち、反射板 20によって反射されたものがセンサユニット 6に作用し 、この反射板 20で中継される電磁場によって両者の電磁的な結合が実現され得る。
[0017] 図 3は、センサユニット 6及びセンサ制御ユニット 10の概略の回路図である。センサ 制御ユニット 10は、上記コイルアンテナであるコイル L1と、オペアンプ A1とを含んで 構成される。オペアンプ A1は、その出力と一方の入力端子とがコイル L1を介して接 続され、他方の入力端子に供給される周波数 fOのクロックに応じて、コイル L1に周波 数 fOの交流電流を発生させる。また、コイル L1は、センサユニット 6が発生する磁場変 動を検知し、その変動を電圧に変換する。具体的には、オペアンプ A1からコイル L1 に供給される周波数 fOの電圧変化力 センサユニット 6からの送信データに応じて振 幅変調される。例えば、コイル L1の出力電圧として、オペアンプ A1の出力端子の電 圧が取り出される。センサ制御ユニット 10は、オペアンプ A1の出力端子の電圧変化 を検波して、センサユニット 6からの送信データを抽出し、車両制御ユニット 12へ渡す
[0018] センサユニット 6は、コイルアンテナとしてコイル L2を有し、このコイル L2とコイル L1 との間の電磁場を介してセンサ制御ユニット 10にワイヤレス接続される。例えば、本 システムでは、両者力 Sコイル L1とコイル L2とが接近した際に直接的にトランス結合す ることと、反射板 20を介して間接的にトランス結合することを利用してワイヤレス接続 が実現される。センサ制御ユニット 10側にてコイル L1が周波数 fOの電磁場変動を発 生させると、トランス結合したコイル L2の両端に、周波数 fOの交流電圧が発生する。
[0019] コイル L2にはコンデンサ C1が並列接続され、これらは並列 LC共振回路を構成し、 コンデンサ C1の容量は、当該並列 LC共振回路の共振周波数が fOとなるように設定 される。この LC共振回路の構成により、コイル L2は、外界の交流磁場のうち、センサ 制御ユニット 10が発生する周波数 fOの成分に対して共振現象を起こし、コイル L2の 両端に発生する交流の電圧振幅を増幅させることができる。コイル L2の一方端子は 抵抗 R1を介して接地されると共に、後述するトランジスタ Trに接続される。
[0020] コイル L2の他方端子にはクロック生成回路 30、レベル検出回路 32、及び電源回路 34が接続される。
[0021] クロック生成回路 30は、ダイオード Dl、コンデンサ C2、及びクロック発生器 36を含 んで構成される。ダイオード D1は一方端子をコイル L2に接続され、他方端子をコン デンサ C2の一方端子及びクロック発生器 36に接続される。コンデンサ C2の他方端 子は接地される。ダイオード D1はコイル L2が生じる交流を入力され、これを半波整流 して出力する。コンデンサ C2は容量が比較的小さぐその平滑ィ匕作用が小さいので、 クロック発生器 36には、ダイオード D1から出力される周波数 fOで変動する電圧信号 が入力される。クロック発生器 36は、この電圧信号を基準信号として入力され、その 周期に応じたクロック信号を生成して出力する。例えば、クロック発生器 36は、基準 信号と同じ周波数 fOのクロック信号を出力する。また、クロック発生器 36は、基準信号 を分周した周波数のクロック信号を生成して出力するように構成することもできる。
[0022] レベル検出回路 32は、ダイオード D2、コンデンサ C3、基準電圧源 38、及び比較 器 40を含んで構成される。ダイオード D2は一方端子をコイル L2に接続され、他方端 子をコンデンサ C3の一方端子及び比較器 40に接続される。コンデンサ C3の他方端 子は接地される。ダイオード D2はコイル L2が生じる交流を入力され、これを半波整流 して出力する。コンデンサ C3は、例えば、数 100kHzから数 10MHzといった比較的 高い周波数 fOでの変動を平滑ィ匕する大きさの容量を有する。すなわち、ダイオード 2及びコンデンサ C3は、コイル L2に生じる周波数 f0の電圧信号を検波して、振幅変 調成分を取り出す。その結果、コンデンサ C3からは、ダイオード D2の出力に現れる 周波数 f0に比べて低 、周波数での電圧変動が取り出され、これが比較器 40の一方 端子に入力される。そのような低い周波数での変動は、本システムにおいては、セン サユニット 6が取り付けられたタイヤ 4の回転によるセンサユニット 6とセンサ制御ュ- ット 10との位置関係の周期的変化に起因して生じ得る。
[0023] 比較器 40は、一方端子に入力されたコンデンサ C3からの電圧信号 Vsigと、基準電 圧源 38から他方端子へ入力される一定電圧 Vrefの信号とを比較し、 Vsigが閾値電 圧 Vref以上である期間には、デジタル値" 1 "に対応する Hレベルの電圧を出力し、 一方、 Vsigが Vre沫満である期間には、デジタル値" 0"に対応する Lレベルの電圧を 出力する。この比較器 40の出力は、後述するように、センサユニット 6がセンサ制御 ユニット 10と好適にワイヤレス接続した状態においてのみ送信データの発信を行わ せるために用いられる。この目的に対応して、基準電圧源 38の電圧 Vrefは、センサ ユニット 6のコイル L2及びセンサ制御ユニット 10のコイル L1が互いにトランス結合した 状態における Vsigの値に基づいて予め定められる。なお、基準電圧源 38はレギユレ ータ回路等により構成することができる。
[0024] 電源回路 34は、ダイオード D3及びコンデンサ C4を含んで構成され、センサュ-ッ ト 6の各部で必要とされる電力を供給する。電源回路 34の入力端と出力端との間に はダイオード D3が配置され、出力端にはコンデンサ C4の一方端子が接続される。コ ンデンサ C4の他方端子は接地される。電源回路 34の入力端はコイル L2に接続され る。ダイオード D3はコイル L2からの交流を整流し、その出力でコンデンサ C4を充電 する。コンデンサ C4は、例えば電解コンデンサ等の大きな容量を有するコンデンサで 構成され、ダイオード D3の出力を平滑ィ匕し直流にして電源回路 34から出力する。
[0025] センサユニット 6は、タイヤの空気圧を検知する圧力センサ 42を備える。圧力センサ 42は、容量型圧力センサであり、圧力 Pに応じて電気容量 Csを変化させるセンサ素 子である。圧力センサ 42の容量 Csは、コイル Lsと共に並列 LC共振回路を構成する 。コイル Lsはコイル Leとトランス結合される。コイル Leはクロック発生器 36が生成する クロックをバッファ回路 44を介して入力される。 [0026] 図 4は、コイル Ls及び容量 Csが構成する LC共振回路の出力電圧 Vsの、タイヤの 空気圧 Pに対する変化を示す模式的なグラフである。当該 LC共振回路は、基準圧 力 P0での容量 Csの値に対して、クロック発生器 36の出力クロックの周波数で共振し 、電圧 Vsが極大となるように構成される。空気圧 Pが基準圧力 P0からずれるに従って 、電圧 Vsは低下する。例えば、基準圧力 P0は、正常とされる圧力範囲の中心値に設 定され、電圧 Vsが所定の閾値以上である場合に、車両制御ユニット 12が正常と判断 するよう〖こ構成することがでさる。
[0027] また、センサユニット 6は、温度センサ 46及びメモリ 48を備えることができる。
[0028] LC共振回路の出力電圧 Vs及び温度センサ 46の出力電圧は、 A/D (Analog-to- Digital)AZD変換回路 50に入力される。 AZD変換回路 50は、これらアナログ信号 である入力信号をデジタルデータに変換する。ちなみに、 AZD変換回路 50は、電 源回路 34から駆動電力を供給され、また、クロック発生器 36の出力クロックを AZD 変換処理に利用するように構成することができる。
[0029] メモリ 48は、タイヤの種類や製造時期等といった、センサユニット 6が取り付けられ て 、るタイヤに関する情報を予め格納されて 、る。
[0030] 送信データ生成回路 52は、メモリ 48から情報を読み出すと共に、その情報を表す データと AZD変換回路 50から出力されるデータとを所定のフォーマットで格納した 送信データを生成し、その送信データを構成するビット列に従って、 Hレベルと Lレべ ルとを切り換えて出力する。
[0031] 送信データ生成回路 52の出力は、バッファ回路 54を介して ANDゲート 56の一方 端子に入力される。 ANDゲート 56の他方端子には、レベル検出回路 32の出力が入 力される。 ANDゲート 56は、レベル検出回路 32の出力が Hレベルのときだけ、選択 的に、圧力データ等を含む送信データを透過させる。
[0032] トランジスタ Trは、 ANDゲート 56の出力をゲートに印加される。例えば、トランジス タ Trは、 ANDゲート 56の出力が Hレベルのときオン状態となり、コイル L2はトランジ スタ Trを介して接地される。一方、トランジスタ Trは、 ANDゲート 56の出力が Lレべ ルのときオフ状態となり、このときコイル L2は抵抗 R1を介して接地される。この構成に より、コイル L2のインピーダンスは、トランジスタ Trがオフ状態のときょりオン状態のと きの方が小さくなる。
[0033] このコイル L2のインピーダンスの変化は、コイル Ll、 L2を結合する電磁場の変動を もたらし、センサ制御ユニット 10側にてコイル L1の端子間電圧に影響を与える。すな わち、センサ制御ユニット 10はコイル L1により、センサユニット 6が送信データに応じ て発生する磁場変動を電圧変化として検出することができる。センサ制御ユニット 10 は、周波数 fOのキャリアに重畳された電圧変化を検波することにより、センサユニット 6 からの送信データを再生し、車両制御ユニット 12へ出力する。ここで、コイル LI, L2 が反射板 20を介して電磁的に結合している場合も、センサ制御ユニット 10にてコィ ル L2のインピーダンスの変化を検出することができる。具体的にはこの場合、コイル L 2のインピーダンスの変化は反射板 20とコイル L2との間の電磁場の変動をもたらし、 この変動が反射板 20を介して、反射板 20とコイル L1との間の電磁場の変動を生起さ せる。このようにして、この場合にもセンサ制御ユニット 10でセンサユニット 6からの送 信データを受信することが可能となる。
[0034] なお、反射板 20の反射面は平面とすることができる他、例えば、ノ ボナアンテナ のようにタイヤに向かって凹部形状の面として電磁場変動の集束を図り、その焦点近 傍にセンサユニット 6が回転してきたときに、当該センサユニット 6とセンサ制御ュ-ッ ト 10との電磁的な結合を良好とするように構成することもできる。

Claims

請求の範囲
[1] 車体に配置された制御ユニットと、前記車体のタイヤの内側に配置されたセンサュ ニットとが無線接続されるタイヤセンサシステムにおいて、
前記車体に取り付けられた反射部材を有し、
前記制御ユニットは、時間的に変化する送信電磁場を発生すると共に、前記センサ ユニットに起因する電磁場変動を検出し、
前記センサユニットは、
前記タイヤ内の目的量を測定するセンサと、
前記センサの出力に応じて変調される送信交流電流を生成する応答回路と、 前記送信交流電流に基づいて前記電磁場変動を生じるコイルアンテナと、 を有し、
前記反射部材は、前記制御ユニットからの前記送信電磁場を反射し、前記制御ュ ニットと前記センサユニットとの前記無線接続を中継すること、
を特徴とするタイヤセンサシステム。
[2] 請求の範囲第 1項に記載のタイヤセンサシステムにおいて、
前記反射部材は、前記車体のホイールハウスの内側面に配置されること、を特徴と するタイヤセンサシステム。
[3] 請求の範囲第 1項又は請求の範囲第 2項に記載のタイヤセンサシステムにおいて、 前記反射部材は、金属板であること、を特徴とするタイヤセンサシステム。
[4] 装着されるタイヤに配置されるセンサユニットに対して無線接続される制御ユニット を備えた車体であって、
当該車体の所定位置に取り付けられた反射部材を有し、
前記制御ユニットは、時間的に変化する送信電磁場を発生すると共に、前記センサ ユニットに起因する電磁場変動を検出し、
前記反射部材は、前記制御ユニットからの前記送信電磁場を反射し、前記制御ュ ニットと前記センサユニットとの前記無線接続を中継すること、
を特徴とする車体。
[5] 請求の範囲第 4項に記載の車体において、 前記反射部材は、当該車体のホイールハウスの内側面に配置されること、を特徴と する車体。
請求の範囲第 4項又は請求の範囲第 5項に記載の車体において、
前記反射部材は、金属板であること、を特徴とする車体。
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