JP4135712B2 - タイヤ空気圧検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、タイヤが取り付けられた車輪に圧力センサが備えられた送信機を直接取り付け、その圧力センサからの検出信号を送信機から送信し、車体側に取り付けられた受信機によって受信することで、タイヤ空気圧の検出を行うダイレクト式のタイヤ空気圧検出装置に関するものである。

従来より、タイヤ空気圧検出装置としてダイレクト式のものがある。このタイプのタイヤ空気圧検出装置では、タイヤが取り付けられた車輪側に、圧力センサ等のセンシング部が備えられた送信機が直接取り付けられている。また、車体側には、アンテナを有する受信機が備えられており、センシング部からの検出信号を示す電波が送信機から送信されると、アンテナを介して受信機にその電波が受信され、タイヤ空気圧の検出が行われるようになっている（例えば、特許文献１参照）。

このようなタイヤ空気圧検出装置において、送信機側の電池をなくし、ＩＣタグなどの分野で知られているトランスポンダ方式による充電を行う電池レス駆動タイプとすることについて検討がなされている。このようなトランスポンダ方式を採用するタイヤ空気圧検出装置では、車体側に取り付けたアンテナを通じて電力チャージ用の電波が送信機側に送られ、この電波によって送信機側に備えられた充電池が充電される。そして、送信機側からの電波送信に必要な電力が充電池に蓄えられると、電力チャージ用の電波のオフタイミング（立下り）をトリガとして、送信機から検出信号を示す電波が送信されるようになっている。
特許第３２１２３１１号公報

しかしながら、タイヤに取り付けられる送信機がタイヤの回転に伴って回転することから、タイヤの全周どこに送信機が位置していても電力チャージが可能である訳ではない。特に、各国電波法にて法規制上最大送信電力が規定されていることから、電力チャージ可能な範囲が狭い範囲に制限される。

例えば、図５（ａ）、（ｂ）に示されるように、受信機におけるアンテナＪ１をフロントおよびリアフェンダータイヤハウスＪ２のうちタイヤ最上部と対向する位置に設置した場合、車輪Ｊ３の中心からタイヤ最上部側に鉛直線を引いたとすると、図５（ａ）に示されるように、その鉛直線から周方向前後の９０度程度の角度範囲が電力チャージ可能範囲となる。この電力チャージ可能範囲に送信機Ｊ４が位置している場合に電力チャージが可能となる。

また、受信機のアンテナから出力される電力チャージ用の電波と送信機から送信される電波とが同じ周波数帯である場合、受信機が電力チャージ用の電波を出力しながら同時に送信機側の電波を受信し、その受信した信号を復調することは非常に困難である。すなわち、強い電力チャージ用の電波が出力されている最中だと、送信機側の電波を受信しようとしても、受信できるゲインを得ることができないため、復調できない。

このため、上述したように、電力チャージ用の電波のオフタイミングに送信機から電波が送信されるようにして、電力チャージ用の電波が出力されるタイミングと送信機から電波が送信されるタイミングとをずらすようにしている。

しかしながら、このような場合にも、タイヤが回転したときに電力チャージ用の電波が送信機に届かない領域が存在するため、タイヤ回転によって電力チャージ用の電波が届かない領域に入ったのか、電力チャージ用の電波のオフタイミングなのかを区別することができない。このため、送信機に備えられる充電池が充電された後、適したタイミングに送信機から電波を送信することができず、受信機に確実に送信機からの電波を伝えることができないという問題が発生する。

さらに、タイヤ回転中は、走行での路面振動によるアンテナＪ１−Ｊ４間の距離の変動やアンテナ性能の製造時のばらつき等があるため、必要なチャージ時間を予め設定するのは難しい。

本発明は上記点に鑑みて、タイヤの回転によって送信機の位置が変わっても、確実に送信機が送信した電波が受信機で受信できるようにすることを目的とする。

また、必要なチャージ時間を予め設定しなくても、確実に電力チャージが行えるようにすることも目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、受信機（３）における第２制御部（３２ｂ）にて、第２送受信部（３２ａ）を通じ、電力チャージ用の電波を第１の所定時間送信したのち、第２の所定時間停止させるというパケットチャージを繰り返し行わせる。そして、送信機（２）における第１制御部（２３ａ）にて、検出信号を正常に送信するために必要とされる必要電力がチャージ部（２２）にチャージされたことをモニタリングし、該必要電力がチャージされたタイミングをトリガとして、検出信号を含む本データと共に送信が送信機（２）から行われたものであることを示す特定コードを送信する。このとき、該特定コードを本データの送信よりも先に、かつ、該特定コードの送信時間が第１の所定時間と第２の所定時間との和以上となる第３の所定時間となるように送信することを特徴としている。

このように、電力チャージ用の電波が第１の所定時間中には送信され、第２の所定時間中には送信されないようにしている。そして、送信機（２）のチャージ部（２２）に必要電力がチャージされたときをトリガとして、送信機（２）から第３の所定時間中特定コードが送信されるようにし、その後、本データが送信されるようにしている。

これにより、受信機（３）から送信される電力チャージ用の電波と送信機（２）から送信される応答波が時間的に重なる領域に本データは含まれず、送信機（２）が本データを送信するタイミングでは受信機（３）が電力チャージ用の電波を送信しないようにすることができ、送信機（２）が送信する本データを受信機（３）に確実に受信させることが可能となる。したがって、タイヤの回転によって送信機（２）の位置が変わっても、確実に送信機（２）が送信した送信フレームが受信機（３）で受信できるタイヤ空気圧検出装置とすることができる。

この場合、請求項２に示されるように、第３の所定時間中は、特定コードを繰り返し送信されるようにすることができる。また、請求項３に示されるように、第２の所定時間は、受信機（３）が特定コードのビット数分を受信する時間以上に設定される。

請求項４に記載の発明では、受信機（３）における第２制御部（３２ｂ）は、パケットチャージにおける第２の所定時間中に、第２送受信部（３２ａ）を通じて外部からの電波を受信し、受信した電波から送信機（２）が送信した特定コードを検出した場合には、その後パケットチャージを終了し、送信機（２）からの検出信号を含むデータを受信するようになっていることを特徴としている。

このように、受信した電波が送信機（２）が送信した特定コードであった場合にのみ、パケットチャージを終了させることで、ノイズによってパケットチャージを停止させないようにすることができる。

請求項５に記載の発明では、第１制御部（２３ａ）は、チャージ部（２２）の電圧が必要電力が充電されたことを示すチャージ規定電圧に達したタイミングをトリガとして、特定コードおよび本データを送信することを特徴としている。

このように、チャージ部（２２）に必要電力が充電されたか否かについては、チャージ部（２２）の電圧がチャージ規定電圧に達したか否かをモニタリングすることで判定できる。

請求項６に記載の発明では、受信機（３）において、パケットチャージ開始後に所定時間（Ｔｍａｘ）経過しても特定コードを第２の所定時間内にて確認することができなかった場合にパケットチャージを中止するタイムアウト処理を行うことを特徴としている。

このように、パケットチャージを開始したのち、所定時間Ｔｍａｘ（秒）を経過後、上記した第２の所定時間内に特定コードを受信できなかった場合には、一旦、タイムアウト時間を設けてパケットチャージの処理を中止する。そして、時間をおいて再度リトライするようにする。これにより、受信機が外部ノイズの影響などにより特定コード受信に失敗したときに、成功するまでずっと電波としては強力なチャージ電波を出し続けることで、他車両の妨害電波となることを防止することができる。

請求項７に記載の発明では、第１の所定時間と第２の所定時間の和を電力チャージの１周期（Ｔｐ）とした場合に、複数の車輪（５ａ〜５ｄ）が１回転するのに要する時間（Ｔｍｉｎ）よりも、電力チャージの１周期（Ｔｐ）の方が短くなるように、第１の所定時間と第２の所定時間を設定することを特徴としている。

このようにすれば、電力チャージの１周期（Ｔｐ）が車輪（５ａ〜５ｄ）の回転周期と一致してしまった場合に、延々と充電が完了しなくなることを防止することができる。これにより、タイヤ空気圧検出装置がタイムアウト時間を設定しているようなものであった場合でも、確実にタイヤ空気圧を検出することが可能となる。

この場合、請求項８に示されるように、特定コードのビットレートをＡ［ｋｂｐｓ］とし、特定コードかどうかを判定するためのビット数をＮビットとしたときに定義される第２の所定時間として最低限必要な時間Ｔ２が次式で表されるとすると、
（数１）
Ｔ２［ｍｓｅｃ］＝（Ｎ＋１）÷Ａ
第１の所定時間が電力チャージの１周期（Ｔｐ）と時間Ｔ２との差よりも小さくなるように設定されるようにする。

このようにして、第１の所定時間を設定することが可能である。そして、このとき、第１の所定時間が電力チャージの１周期（Ｔｐ）と時間Ｔ２との差より小さく、かつ、それを満たす可能な限り大きな値となるようにすれば、電力チャージの時間を短い時間とすることが可能となる。これにより、できるだけ短い時間で電力チャージが行えるタイヤ空気圧検出装置とすることが可能となる。

請求項９に記載の発明では、第１の所定時間に対する第１の所定時間と第２の所定時間との合計の比（Ｔｕｐｒ１）で決まる第１の所定時間の設定値と充電時間との関係を示す曲線と、特定コードを送信せず本データのみを送信する場合にチャージ部（２２）に必要とされる電荷量（Ｑ１）と本データに加えて特定コードを送信する場合にチャージ部（２２）に必要とされる電荷量（Ｑ２）との比（Ｔｕｐｒ２）で決まる第１の所定時間の設定値と充電時間との関係を示す曲線との交点が第１の所定時間として設定することを特徴としている。

このようにして第１の所定時間を設定し、これに基づいて第２の設定時間を設定すれば、特定コードを送信するためにチャージ部（２２）に必要とされる電荷量（Ｑ２）も考慮に入れた上で、できるだけ短い時間で電力チャージを行わせることが可能となる。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の実施形態について図を参照して説明する。図１は、本発明の第１実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置の全体構成を示すブロック図である。図１の紙面上方向が車両１の前方、紙面下方向が車両１の後方に一致する。この図を参照して、本実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置について説明する。

図１に示されるように、タイヤ空気圧検出装置は、車両１に取り付けられるもので、送信機２、受信機３および警報部４を備えて構成されている。

送信機２は、車両１における各車輪５ａ〜５ｄに取り付けられるもので、車輪５ａ〜５ｄに取り付けられたタイヤの空気圧を検出すると共に、その検出結果を示す検出信号のデータを送信フレーム内に格納して送信するものである。また、受信機３は、車両１における車体６側に取り付けられるもので、送信機２への電力チャージを行う共に、送信機２から送信される送信フレームを受信し、その中に格納された検出信号に基づいて各種処理や演算等を行うことでタイヤ空気圧を求めるものである。図２（ａ）、（ｂ）に、これら送信機２と受信機３のブロック構成を示す。

送信機２は、受信機３から送信される電力チャージを行うための電波によって電力チャージを行うというトランスポンダ方式の電力チャージがなされ、チャージされた電力に基づいて駆動されるようになっている。具体的には、送信機２は、図２（ａ）に示されるように、送信機２は、センシング部２１、チャージ部２２、マイクロコンピュータ２３、アンテナ２４を備えた構成となっており、アンテナ２４を通じて受信機３からの電力チャージのための電波を受け取り、その電波を電力エネルギーに変換してチャージ部２２に蓄えることで作動する。なお、このトランスポンダ方式による電力チャージに関しては、バッテリレスのＩＤタグの認識等の分野において周知のものであるため、ここでは説明を省略する。

センシング部２１は、例えばダイアフラム式の圧力センサや温度センサを備えた構成とされ、タイヤ空気圧に応じた検出信号や温度に応じた検出信号を出力するようになっている。

チャージ部２２は、アンテナ２４から受け取った電波に基づいて充電を行い、センシング部２１やマイクロコンピュータ２３への電力供給を行うもので、例えばコンデンサによって構成されている。

マイクロコンピュータ２３は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のもので、制御部（第１制御部）２３ａや送受信部２３ｂなどを備え、ＲＯＭ内に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行するようになっている。

制御部２３ａは、センシング部２１からの検出信号を受け取り、その信号を必要に応じて信号処理したのち、これを検出結果を示すデータを後述する特定コードと共に送信フレーム内に格納する。その後、制御部２３ａは、送受信部２３ｂを通じて送信フレームを受信機３に向けて送信するようになっている。この受信機３に送信フレームを送る処理は、上記プログラムに従って、送信機２が送信フレームを正常に送信するために必要な電力（以下、必要電力という）がチャージ部２２に蓄えられたタイミングをトリガとして実行されるようになっている。例えば、コンデンサが必要電力を充電したときの電圧Ｖｃをチャージ規定電圧と呼ぶとすると、このチャージ規定電圧は必要な電気量Ｑ（Ｃ：電気量）＝Ｃ（Ｆ：容量値）×Ｖｃ（Ｖ：電圧）の式から求められる。したがって、制御部２３ａは、この式に基づいてコンデンサで構成されるチャージ部２２の電圧をモニタリングし、その電圧がチャージ規定電圧に達したタイミングをトリガとして送信フレームを送信する処理を実行するようになっている。

送受信部２３ｂは、アンテナ２４を通じて、電力チャージ用の電波を受け取ってチャージ部２２および制御部２３ａに送る入力部としての機能と、制御部２３ａから送られてきた送信フレームを受信機３に向けて送信する出力部としての機能を果たすものである。

このように構成される送信機２は、例えば、各車輪５ａ〜５ｄのホイールにおけるエア注入バルブに取り付けられ、センシング部２１がタイヤの内側に露出するように配置される。これにより、該当する車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧を検出し、各送信機２に備えられたアンテナ２４を通じて、所定周期毎（例えば、１分毎）の上記タイミングの際に、送信フレームを送信するようになっている。

受信機３は、所定周期毎（例えば、１分毎）に、電力チャージ用の電波を出力して送信機２の電力チャージを行わせる。そして、そのときに送信機２から送られてくる送信フレームに基づいて、受信機３は、タイヤ空気圧の検出を行うようになっている。具体的には、受信機３は、アンテナ３１とマイクロコンピュータ３２を備えた構成となっている。

アンテナ３１は、タイヤの数、すなわち送信機２の数に対応した個数備えられている。各アンテナ３１は、車体６のうち各送信機２の位置と対応する場所に設置されており、例えば、各送信機２から所定間隔離れた位置において車体６に固定されている。このアンテナ３１は、電力チャージ用と送信フレームの受信用を兼ねた共用アンテナとなっているが、これらを別々の構成とすることも可能である。

マイクロコンピュータ３２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、Ｉ／Ｏなどを備えた周知のもので、送受信部３２ａや制御部（第２制御部）３２ｂなどを備え、ＲＯＭ内に記憶されたプログラムに従って、所定の処理を実行するようになっている。

送受信部３２ａは、各アンテナ３１を通じて、制御部３２ｂからの電力チャージ用の電波を出力する出力部としての機能と、受信された各送信機２からの送信フレームを入力し、その送信フレームを制御部３２ｂに送る入力部としての機能を果たすものである。

制御部３２ｂは、所定周期毎（例えば、１分毎）に、電力チャージ用の電波を出力する。さらに、制御部３２ｂは、送受信部３２ａから送られてきた送信フレームを受け取り、それに格納された検出信号のデータに基づいて、各車輪５ａ〜５ｄのタイヤ空気圧や温度などを求めると共に、求めたタイヤ空気圧に応じた電気信号を警報部４に出力するようになっている。

具体的には、制御部３２ｂは、タイヤ空気圧が所定のしきい値を下回ったか否かを判定し、その判定結果に基づき、タイヤ空気圧の低下したことを示す信号を警報部４に出力するようになっている。

警報部４は、図１に示されるように、ドライバが視認可能な場所に配置され、例えば車両１におけるインストルメントパネル内に設置される警報ランプや警告表示器（ディスプレイ）、もしくは警報ブザーによって構成される。この警報部４は、例えば受信機３における制御部３２ｂからタイヤ空気圧の低下を示す信号が送られてくると、その旨を示す警報を行うことでドライバにタイヤ空気圧の低下を伝えるようになっている。以上のようにしてタイヤ空気圧検出装置が構成されている。

続いて、上記のように構成されるタイヤ空気圧検出装置の作動について、図３および図４を参照して説明する。

図３は、受信機３の制御部３２ｂと送信機２の制御部２３ａそれぞれの制御シーケンスを示した図である。

図３に示されるように、受信機３は、アンテナ３１を通じて所定周期毎に電力チャージ用の電波を送信機２に向けて送信する。このときの電力チャージ用の電波は、第１の所定時間（例えば１０ｍｓｅｃ）送信されたのち第２の所定時間（例えば１ｍｓｅｃ）送信が停止されるというパケットチャージが行えるように、周期的に送信される。つまり、電力チャージ用の電波が細かな一定時間に小分けにして何回も連続的に送信される。このようなパケットチャージにより、受信機３は、第１の所定時間中には電力チャージ用の電波の送信を行う期間、第２の所定時間中には送信機２からの送信フレームの受信が行える待機状態になる期間とを交互に周期的に繰り返すことになる。

一方、送信機２では、この電力チャージ用の電波を受けてチャージ部２２が充電されていく。そして、チャージ部２２に必要電力がチャージされると（例えばチャージ部２２を構成するコンデンサの電圧がチャージ規定電圧に達すると）、送信機２の制御部２３ａは、センシング部２１の検出結果を示すデータを送信フレームに格納し、それを受信機３に向けて送信する。このとき、図３に示されるように、送信フレームには、検出結果を示すデータを本データとすると、この本データとは異なる特定コードも格納される。ここでいう特定コードは、送信フレームの電波が送信機２から送られてきたものであることを示すコードのことであり、例えば、図３中に示されるように“０１０１”というコードで示される。

そして、送信フレームを送信したときに、まず特定コードが第３の所定時間（例えば１１ｍｓｅｃ）以上送信され、その後、本データが第４の所定時間（例えば１６ｍｓｅｃ）送信されるようになっている。

ここで、受信機３から電力チャージ用の電波が送信される第１の所定時間およびそれを停止する第２の所定時間と、送信機２が特定コードを送信する第３の所定時間と本データを送信する第４の所定時間との関係について説明する。

第１の所定時間は、電力チャージ用の電波を送る時間として任意に決められた値であり、電力チャージが適切に行われるようにある程度の長さに適宜設定される。

第２の所定時間は、送信フレームに格納された特定コードからを受け取って、それが送信機２から送信されたものであることを確認できる程度の時間に設定される。換言すれば、受信機３で特定コードを何ビット確認したいかによって決定され、任意の整数Ｎとし、Ｎビット確認したい場合には第２の所定時間はＮ＋１ビット分の時間以上に設定される。例えば、特定コードが上記したように“０１０１”という４ビットの数字配列の繰り返しで示されるものであった場合、“０１０１”もしくは“１０１０”を確認できれば、それが送信機２から送信されたものであることを確認することができる。このため、特定コードが５ｋｂｐｓの信号であり、４ビット分確認したいような場合には、例えば“０１０１０”もしくは“１０１０１”というように４ビット＋１ビット分を確認できる１ｍｓｅｃに設定される。

第３の所定時間は、第１の所定時間と第２の所定時間の和以上に設定される。これは、チャージ部２２の電圧がチャージ規定電圧に達したタイミングが受信機３から電力チャージ用の電波が送信されているタイミングと重なることを考慮したもので、受信機３が電力チャージ用の電波の送信を停止して受信可能な待機状態になっているときに、確実に特定コードを受信できるようにするためである。ただし、第３の所定時間が長くなると、送信機２から送信フレームを送信するのに掛かるトータルの時間が長くなり、その長さの送信フレームを送信するための必要電力が大きくなることから、第３の所定時間を第１の所定時間と第２の所定時間の和と同等にするのが好ましい。

第４の所定時間は、本データのビット数に応じて必然的に決まる時間で、例えば本データが８０ビットであったとすると１６ｍｓｅｃとなる。

また、受信機３は、電波を受け取ると、それが送信機２が送信する送信フレームに格納される特定コードと一致するか否かを判定するようになっている。つまり、受け取った電波が送信機２が送信した送信フレームを示す電波なのか、それともノイズなのかが判定される。例えば、上述したように、特定コードが”０１０１”というコードであった場合に、受信した電波が“１１１１”等のように異なるコードを示していた場合には、ノイズであると判定され、引き続きパケットチャージを実施する。そして、受信機３は、受信した電波が送信機２から送信された送信フレームであることを特定コードと一致していた場合には、その後、送信機２のチャージ部２２の電圧がチャージ規定電圧に達したものとして、電力チャージ用の電波の送信を停止し、受信可能な待機状態となる。

このような制御シーケンスに基づいて受信機３による電力チャージ用の電波の送信および送信機２の送信フレームの送信が制御された場合、受信機３による電力チャージと送信機２のチャージ部２２でチャージされた電圧、送信機２の送信フレームの送信についてのタイミングチャートは図４のように表される。

図４における紙面左側はチャージ可能範囲内に送信機２が位置しているときに車両１が停止した場合のタイミングチャート、紙面右側は車両１が走行中の場合のタイミングチャートである。

図４に示されるように、受信機３が電力チャージ用の電波を送信しているときには、送信機２のチャージ部２２に電力がチャージされ、受信機３がその電波の送信を停止しているときには、チャージ部２２での電力のチャージも停止する。そして、徐々にチャージ部２２に電力がチャージされ、チャージ部２２の電圧がチャージ規定電圧に達すると、送信機２から送信フレームが送信される。

このとき、上述したように、第３の所定時間が第１の所定期間および第２の所定期間の和以上に設定されていることから、受信機３が電力チャージ用の電波の送信を停止して受信可能な待機状態になっているときに、必ず送信機２から特定コードが送信されることになる。したがって、特定コードが受信機３に確実に受信される。

そして、このように特定コードが受信機３に受信されると、その後は、受信機３からの電力チャージ用の電波を終了させ、受信機３が特定コードに続く本データの受信も行えるように受信可能な待機状態となる。このため、受信機３に確実に送信機２が送信した送信フレーム中の本データが受信されるようにすることが可能となる。

以上説明したように、本実施形態のタイヤ空気圧検出装置では、電力チャージ用の電波が第１の所定時間中には送信され、第２の所定時間中には送信されないようにしている。そして、送信機２のチャージ部２２の電圧がチャージ規定電圧になったときには、送信機２から第３の所定時間中特定コードが送信され、その後、本データが送信されるようにしている。これにより、送信機２が本データを送信するタイミングと受信機３が電力チャージ用の電波を送信するタイミングとをずらすことができ、送信機２が送信する送信フレーム中の本データを受信機３に確実に受信させることが可能となる。

したがって、タイヤの回転によって送信機２の位置が変わっても、確実に送信機２が送信した送信フレームが受信機３で受信できるタイヤ空気圧検出装置とすることができる。さらに、必要なチャージ時間を予め設定しなくても、確実に電力チャージが行えるようにすることも可能となる。

また、送信機２における制御部２３ａは、パケットチャージにおける第２の所定時間中に、送受信部２３ｂを通じて外部からの電波を受信し、受信した電波が送信機２が送信した特定コードであった場合に、その後パケットチャージを終了するようになっている。

このように、受信した電波が送信機２の送信した特定コードであった場合にのみ、パケットチャージを終了させることで、ノイズによってパケットチャージを停止させないようにすることができる。

なお、本実施形態において、もし、受信機３が外部ノイズの影響などにより特定コード受信に失敗したら、成功するまでずっと電波としては強力なチャージ電波を出し続けることになるため、他車両への妨害電波となる可能性がある。このため、パケットチャージを開始したのち、所定時間Ｔｍａｘ（秒）を経過後、上記した第２の所定時間内に特定コードを受信できなかった場合には、一旦、タイムアウト時間を設けてパケットチャージの処理を中止し、時間をおいて再度リトライするようにするのが好ましい。

さらに、本実施形態では、電力チャージの電波の送信を行うオン時間を示す第１の所定時間と、送信を行わないオフ時間を示す第２の所定時間とが以下の二つの事項を考慮に入れて設定される。

すなわち、第１の所定時間と第２の所定時間を足し合わせた期間が電力チャージの１周期に相当することになるが、この周期が車輪５ａ〜５ｄの回転周期と一致してしまった場合において、電力チャージをオンする第１の所定時間が電力チャージの効率の悪い位置に送信機２が位置するタイミングと重なってしまうと、延々と充電が完了しないことになる。このような状況下において、例えば、タイヤ空気圧検出装置がタイムアウト時間を設定しているようなものであった場合、タイヤ空気圧が検出できなくなる。

また、第１の所定時間と第２の所定時間は基本的には任意に設定可能であるが、あまりに第１の所定時間に対する第２の所定時間の比（第２の所定時間／第１の所定時間）が大きくなり過ぎると、無用に充電完了までに時間を要してしまい、高速なデータ送信を阻害してしまい、迅速にタイヤ空気圧が検出ができなくなってしまう。

したがって、これらの事項を考慮し、次のようにして第１の所定時間および第２の所定時間が設定されている。

まず、一つ目の事項に対しては、電力チャージの周期の設定手法から問題を解決する。

具体的には、タイヤ空気圧検出装置のシステム上、動作に必要とされる最高車両走行速度Ｖｍａｘ［ｋｍ／ｈ］を設定し、そのときのタイヤの動荷重半径をＲｍｉｎ［ｃｍ］とする。このとき、いくつかの種類のタイヤの設定が為されている車両であれば、最も動荷重半径が小さくなるものをＲｍｉｎとする。

そして、車輪５ａ〜５ｄが１回転するのに要する時間Ｔｍｉｎ［ｓｅｃ］は、次式で求められることから、この時間Ｔｍｉｎよりも電力チャージの１周期（パケット周期）Ｔｐが短く（Ｔｐ＜Ｔｍｉｎ）なるように第１の所定時間および第２の所定時間を設定する。

（数２）
Ｔｍｉｎ＝３６００×（２×π×Ｒｍｉｎ）÷（Ｖｍａｘ×１０００００）
また、二つ目の事項に対しては、第２の所定時間として最低限必要な時間を求め、その時間を満たしつつ、かつ、上記のようにして求めた電力チャージの１周期の時間（Ｔｐ＜Ｔｍｉｎ）を満たすように、第１の所定時間および第２の所定時間を設定することで問題を解決する。

具体的には、特定コードのビットレートをＡ［ｋｂｐｓ］とし、特定コードかどうかを確認（判定）するためのビット数をＮビットとすると、まず、以下のように第２の所定時間として最低限必要な時間が求められる。

（数３）
Ｔ２［ｍｓｅｃ］＝（Ｎ＋１）÷Ａ
そして、第１の所定時間をＴ１とした場合に、上述したように、第１の所定時間Ｔ１に対する第２の所定時間Ｔ２の比（Ｔ２／Ｔ１）が大きくなるほど、電力チャージに要する時間が長くなる。このため、電力チャージの１周期の時間Ｔｐと車輪５ａ〜５ｄの１回転の時間ＴｍｉｎとがＴｐ＜Ｔｍｉｎという関係を満たすできるだけ大きな値として時間Ｔｐを設定し、かつ、Ｔ１＜Ｔｐ−Ｔ２を満たすできるだけ大きな値として第１の所定時間Ｔ１を設定すれば、電力チャージの時間が最も短い時間となる。

ただし、このように決定される第１、第２の所定時間の合計分、送信機２側は本データ送信前に特定コードからなるダミーデータを送信することになるため、これらの合計が長くなると送信に要する時間が長くなり、送信するために必要となるチャージ部２２のチャージ量、例えばコンデンサの電荷量Ｑが大きくなり、チャージ時間が長くなってしまう。また、それを満たすチャージが行えるコンデンサとしなければならず、コンデンサ容量を増やさなければならなくなる。したがって、この問題を解消するために、以下の事項に基づいて第１、第２の所定時間の最適値を求めている。

まず、上記した第２の所定時間Ｔ２を０として連続チャージした場合に対して、パケットチャージでは（Ｔ１＋Ｔ２）／Ｔ１の比だけチャージ時間が増加することから、この比をＴｕｐｒ１とする。

また、パケットチャージを行う場合、送信機２から本データの前にＴ１＋Ｔ２時間分の特定コードを含んだダミーデータを送信することになるため、ダミーデータを送信しない制御を行った場合に必要とされる電荷量をＱ１、ダミーデータを送信する制御を行うことでＴ１＋Ｔ２時間分送信時間が長くなるために必要とされる電荷量をＱ２とすると、パケットチャージによりＱ２／Ｑ１倍チャージ時間が増加することになる。この比をＴｕｐｒ２とする。

これらＴｕｐｒ１とＴｕｐｒ２から決まる第１の所定時間Ｔ１の設定値と充電時間との関係を示すと、図６のように示される。つまり、Ｔｕｐｒ１とＴｕｐｒ２とは互いに背反する関係となっている。したがって、上述したように電力チャージの１周期の時間Ｔｐと車輪５ａ〜５ｄの１回転の時間ＴｍｉｎとがＴｐ＜Ｔｍｉｎという関係を満たすできるだけ大きな値として時間Ｔｐを設定し、かつ、Ｔ１＜Ｔｐ−Ｔ２を満たすできるだけ大きな値として第１の所定時間Ｔ１を設定した場合には、第１の所定時間Ｔ１の上限値が図中に示される値となり、Ｔｕｐｒ２で決まる充電時間については逆に長くなるという結果となってしまう。

このため、Ｔｕｐｒ１とＴｕｐｒ２から決まる充電時間が共に最小となるような第１の所定時間Ｔ１、つまり図６中のＴｕｐｒ１から決まるＴ１設定値−充電時間の関係を示す曲線とＴｕｐｒ２から決まるＴ１設定値−充電時間の関係を示す曲線との交点が第１の所定時間Ｔ１が充電時間が最も短くなる最適値となる。そして、この第１の所定時間Ｔ１に基づいて第２の所定時間Ｔ２も決まる。

このようにして、第１の所定時間および第２の所定時間を設定しており、これにより、タイヤ空気圧の検出ができなくなることを防止し、かつ、できるだけ短い時間で電力チャージが行えるタイヤ空気圧検出装置とすることが可能となる。

本発明の第１実施形態におけるタイヤ空気圧検出装置のブロック構成を示す図である。 図１に示すタイヤ空気圧検出装置の送信機と受信機のブロック構成を示した図である。 受信機の制御部と送信機の制御部それぞれの制御シーケンスを示した図である。 受信機による電力チャージと送信機のチャージ部でチャージされた電圧、送信機の送信フレームの送信についてのタイミングチャートである。 送信機が電池レス駆動タイプとされる場合における電力チャージ用アンテナと送信機との電源供給の形態を示した模式図である。 Ｔｕｐｒ１とＴｕｐｒ２から決まる第１の所定時間Ｔ１の設定値と充電時間との関係を示した図である。

符号の説明

１…車両、２…送信機、３…受信機、４…警報部、５ａ〜５ｄ…車輪、６…車体、
２１…センシング部、２２…チャージ部、２３…マイクロコンピュータ、
２３ａ…制御部（第１制御部）、２３ｂ…送受信部（第１送受信部）、
２４…送信アンテナ、３１…受信アンテナ、３２…マイクロコンピュータ、
３２ａ…送受信部（第２送受信部）、３２ｂ…制御部（第２制御部）。

Claims (9)

1. 複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられたタイヤの空気圧に応じた検出信号を出力するセンシング部（２１）と、前記センシング部（２１）の検出信号を信号処理をする第１制御部（２３ａ）と、前記第１制御部（２３ａ）にて信号処理された前記検出信号を送信すると共に電力チャージ用の電波の受信を行う第１送受信部（２３ｂ）と、前記電力チャージ用の電波によって電力チャージを行うチャージ部（２２）とを備え、前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた送信機（２）と、
   車体（６）側に備えられ、前記検出信号を受信すると共に前記電力チャージ用の電波の送信を行う第２送受信部（３２ａ）と、該検出信号に基づいて前記複数個の車輪（５ａ〜５ｄ）それぞれに備えられた前記タイヤの空気圧を求める第２制御部（３２ｂ）とを備えた受信機（３）と、を備えたタイヤ空気圧検出装置であって、
   前記受信機（３）における前記第２制御部（３２ｂ）は、前記第２送受信部（３２ａ）を通じて、前記電力チャージ用の電波を第１の所定時間送信したのち、第２の所定時間停止させるというパケットチャージを繰り返し行うようになっており、
   前記送信機（２）における前記第１制御部（２３ａ）は、前記検出信号を正常に送信するために必要とされる必要電力が前記チャージ部（２２）にチャージされたことをモニタリングし、該必要電力がチャージされたタイミングをトリガとして、前記検出信号を含む本データと共に送信が前記送信機（２）から行われたものであることを示す特定コードを送信するようになっており、該特定コードを前記本データの送信よりも先に、かつ、該特定コードの送信時間が前記第１の所定時間と前記第２の所定時間との和以上となる第３の所定時間となるように送信することを特徴とするタイヤ空気圧検出装置。
2. 前記第３の所定時間中は、前記特定コードが繰り返し送信されるようになっていることを特徴とする請求項１に記載のタイヤ空気圧検出装置。
3. 前記第２の所定時間は、前記受信機（３）が前記特定コードのビット数分を受信する時間以上に設定されていることを特徴とする請求項１または２に記載のタイヤ空気圧検出装置。
4. 前記受信機（３）における前記第２制御部（３２ｂ）は、前記パケットチャージにおける前記第２の所定時間中に、前記第２送受信部（３２ａ）を通じて外部からの電波を受信し、受信した電波から前記送信機（２）が送信した前記特定コードを検出した場合には、その後前記パケットチャージを終了し、前記送信機（２）からの前記検出信号を含むデータを受信するようになっていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載のタイヤ空気圧検出装置。
5. 前記第１制御部（２３ａ）は、前記チャージ部（２２）の電圧が前記必要電力が充電されたことを示すチャージ規定電圧になったタイミングをトリガとして、前記特定コードおよび前記本データを送信するようになっていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のタイヤ空気圧検出装置。
6. 前記受信機（３）において、パケットチャージ開始後に所定時間（Ｔｍａｘ）経過しても前記特定コードを第２の所定時間内にて確認することができなかった場合に前記パケットチャージを中止するタイムアウト処理を行うことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１つに記載のタイヤ空気圧検出装置。
7. 前記受信機（３）では、前記第１の所定時間と前記第２の所定時間の和を前記電力チャージの１周期（Ｔｐ）とした場合に、前記複数の車輪（５ａ〜５ｄ）のそれぞれが１回転するのに要する時間（Ｔｍｉｎ）よりも、前記電力チャージの１周期（Ｔｐ）の方が短くなるように、前記第１の所定時間と前記第２の所定時間が設定されていることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１つに記載のタイヤ空気圧検出装置。
8. 前記特定コードのビットレートをＡ［ｋｂｐｓ］とし、前記特定コードかどうかを判定するためのビット数をＮビットとしたときに定義される前記第２の所定時間として最低限必要な時間Ｔ２が次式で表される場合において、
   （数１）
   Ｔ２［ｍｓｅｃ］＝（Ｎ＋１）÷Ａ
   前記第１の所定時間が前記電力チャージの１周期（Ｔｐ）と前記時間Ｔ２との差よりも小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項７に記載のタイヤ空気圧検出装置。
9. 前記第１の所定時間に対する前記第１の所定時間と前記第２の所定時間との合計の比（Ｔｕｐｒ１）で決まる前記第１の所定時間の設定値と充電時間との関係を示す曲線と、前記特定コードを送信せず前記本データのみを送信する場合に前記チャージ部（２２）に必要とされる電荷量（Ｑ１）と前記本データに加えて前記特定コードを送信する場合に前記チャージ部（２２）に必要とされる電荷量（Ｑ２）との比（Ｔｕｐｒ２）で決まる前記第１の所定時間の設定値と充電時間との関係を示す曲線との交点が前記第１の所定時間として設定されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１つに記載のタイヤ空気圧検出装置。

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