(57)【要約】【課題】ワイヤレスセンサシステムにおいて、ワイヤレスセンサを小型化する。【解決手段】複数のワイヤレスセンサ２０それぞれは、物理量を検出する検出部２１と、当該ワイヤレスセンサ２０が動作するための電力の信号の受信及び検出部２１で検出された物理量の信号の送信を無線で行うセンサ側送受信部２２と、を有している。また、共有ユニット１０は、複数のワイヤレスセンサ２０それぞれから物理量の信号を受信する近距離送受信部１１と、複数のワイヤレスセンサ２０それぞれに電力を送信する電力送信部１３と、を有している。このように、各ワイヤレスセンサ２０が発電及び蓄電する構成を持たずに、各ワイヤレスセンサ２０で共有化された共有ユニット１０から電力供給を受ける構成になっている。したがって、ワイヤレスセンサ２０を小型化することができる。【選択図】図１
2014067110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のワイヤレスセンサ（２０）と、前記複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれに対して電力の供給及び信号の送受信を無線で行う共有ユニット（１０）と、を備えており、
前記複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれは、物理量を検出する検出部（２１）と、当該ワイヤレスセンサ（２０）が動作するための電力の信号の受信及び前記検出部（２１）で検出された物理量の信号の送信を無線で行うセンサ側送受信部（２２）と、を有し、
前記共有ユニット（１０）は、前記複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれから前記物理量の信号を受信するユニット側送受信部（１１）と、前記複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれに電力を送信する電力送信部（１３）と、を有していることを特徴とするワイヤレスセンサシステム。
【請求項２】
前記共有ユニット（１０）は、外部機器（３０）と無線通信を行うと共に前記センサ側送受信部（２２）よりも長距離の無線通信を行う長距離送受信部（１４）を備えていることを特徴とする請求項１に記載のワイヤレスセンサシステム。
【請求項３】
前記共有ユニット（１０）は、前記複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれを動作させるための電力を発電及び蓄電する電力供給部（１２）を備え、
前記電力送信部（１３）は、前記電力供給部（１２）に蓄電された電力を前記複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれに前記電力の信号として送信することを特徴とする請求項１または２に記載のワイヤレスセンサシステム。
【請求項４】
前記センサ側送受信部（２２）は、前記電力送信部（１３）から送信された前記電力の信号を受信する電力受信部（２４）と、前記ユニット側送受信部（１１）に前記物理量の信号を送信するデータ送受信部（２５）と、を備え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つに記載のワイヤレスセンサシステム。
【請求項５】
前記複数のワイヤレスセンサ（２０）及び前記共有ユニット（１０）は、車載用であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１つに記載のワイヤレスセンサシステム。
【請求項６】
前記複数のワイヤレスセンサ（２０）は、少なくとも、車両のエンジンに係るカム角センサ、クランク角センサ、ノックセンサ、空燃比センサ、Ｏ2センサのいずれかを含んでいることを特徴とする請求項５に記載のワイヤレスセンサシステム。
【請求項７】
ユニット側送受信部（１１）及び電力送信部（１３）を備えた共有ユニット（１０）が複数のワイヤレスセンサで共有化されており、前記電力送信部（１３）から無線で電力の供給を受けて動作すると共に前記ユニット側送受信部（１１）との間で信号の送受信を無線で行うワイヤレスセンサであって、
物理量を検出する検出部（２１）と、前記電力送信部（１３）から送信された電力の信号を受信する電力受信部（２４）と、前記ユニット側送受信部（１１）に前記検出部（２１）で検出された前記物理量の信号を送信するデータ送受信部（２５）と、を備えていることを特徴とするワイヤレスセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤレスセンサシステム及びワイヤレスセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、検出部、制御部、発信装置、及び電源装置を備えたワイヤレスセンサの構成が、例えば特許文献１で提案されている。この構成では、検出部で検出対象が検出され、制御部で検出部の検出信号が処理されると共に発信装置から無線で検出信号が送信される。
【０００３】
また、電源装置によってワイヤレスセンサに必要な電力が発電及び蓄電されると共に検出部等に電力が供給される。これにより、ワイヤレスセンサがケーブルを介して電力供給を受けずに動作可能になっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−２２４９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記従来の技術では、ワイヤレスセンサは無線で信号を送信する構成であるため、信号を送信するための大きな電力が必要となる。その結果、発電及び蓄電を担う電源装置の構成が大きくなってしまい、ひいてはワイヤレスセンサが大型化してしまうという問題がある。
【０００６】
特に、ワイヤレスセンサから長距離に位置する受信装置に信号を送信する場合、距離に応じた大きさの電力が必要となり、これに伴って電源装置の構成も大きくなってしまう。例えば、複数のワイヤレスセンサが１つの機器や装置の内部に設けられる場合、個々のワイヤレスセンサのサイズが大きいため、当該機器や装置においてワイヤレスセンサの搭載性が低下してしまう。
【０００７】
本発明は上記点に鑑み、ワイヤレスセンサを小型化することができるワイヤレスセンサシステムを提供することを目的とする。また、当該システムに用いられるワイヤレスセンサ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】
【０００８】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、複数のワイヤレスセンサ（２０）と、複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれに対して電力の供給及び信号の送受信を無線で行う共有ユニット（１０）と、を備えており、以下の点を特徴としている。
【０００９】
すなわち、複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれは、物理量を検出する検出部（２１）と、当該ワイヤレスセンサ（２０）が動作するための電力の信号の受信及び検出部（２１）で検出された物理量の信号の送信を無線で行うセンサ側送受信部（２２）と、を有している。
【００１０】
また、共有ユニット（１０）は、複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれから物理量の信号を受信するユニット側送受信部（１１）と、複数のワイヤレスセンサ（２０）それぞれに電力を送信する電力送信部（１３）と、を有していることを特徴とする。
【００１１】
これによると、ワイヤレスセンサ（２０）が動作するための電力が共有ユニット（１０）から供給されるので、ワイヤレスセンサ（２０）において発電及び蓄電するための構成を不要にすることができる。したがって、ワイヤレスセンサ（２０）を小型化することができる。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、共有ユニット（１０）は、外部機器（３０）と無線通信を行うと共にセンサ側送受信部（２２）よりも長距離の無線通信を行う長距離送受信部（１４）を備えていることを特徴とする。
【００１３】
これによると、ワイヤレスセンサ（２０）が長距離で物理量の信号を送信するために必要な大きな電力を蓄積する機能を備えずに済むので、ワイヤレスセンサ（２０）を小型化することができる。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、ユニット側送受信部（１１）及び電力送信部（１３）を備えた共有ユニット（１０）が複数のワイヤレスセンサで共有化されており、電力送信部（１３）から無線で電力の供給を受けて動作すると共にユニット側送受信部（１１）との間で信号の送受信を無線で行うワイヤレスセンサであって、以下の点を特徴としている。
【００１５】
すなわち、ワイヤレスセンサは、物理量を検出する検出部（２１）と、電力送信部（１３）から送信された電力の信号を受信する電力受信部（２４）と、ユニット側送受信部（１１）に検出部（２１）で検出された物理量の信号を送信するデータ送受信部（２５）と、を備えていることを特徴とする。これにより、請求項１に係る発明と同様の効果を得ることができる。
【００１６】
なお、この欄及び特許請求の範囲で記載した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。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１実施形態に係るワイヤレスセンサシステムのブロック図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るワイヤレスセンサシステムのブロック図である。
【図３】他の実施形態に係るワイヤレスセンサシステムのブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、図中、同一符号を付してある。
【００１９】
（第１実施形態）
以下、本発明の第１実施形態について図を参照して説明する。図１に示されるように、ワイヤレスセンサシステムは、共有ユニット１０と複数のワイヤレスセンサ２０とを備えて構成されている。
【００２０】
共有ユニット１０は、複数のワイヤレスセンサ２０それぞれに対して電力の供給及び信号の送受信を無線で行うように構成された回路ユニットである。このような共有ユニット１０は、近距離送受信部１１と、電力供給部１２と、電力送信部１３と、長距離送受信部１４と、制御部１５と、を備えている。
【００２１】
近距離送受信部１１は、各ワイヤレスセンサ２０との間で無線で通信を行うための回路部である。近距離送受信部１１は、各ワイヤレスセンサ２０に信号を送信したり、各ワイヤレスセンサ２０から送信された信号を受信するように構成されている。
【００２２】
電力供給部１２は、各ワイヤレスセンサ２０を動作させるための電力の発電及び蓄電を行う回路部であり、発電部１６及び蓄電部１７を備えている。発電部１６は、例えば熱や太陽光等によって発電を行う回路部である。蓄電部１７は発電部１６で発電された電力をコンデンサ等の蓄電素子に蓄電する回路部である。なお、共有ユニット１０は電力供給部１２で発電された電力に基づいて動作する。
【００２３】
電力送信部１３は、電力供給部１２で発電及び蓄電された電力を各ワイヤレスセンサ２０それぞれに所定の周波数の電力の信号として無線で送信する回路部である。
【００２４】
長距離送受信部１４は、各ワイヤレスセンサ２０に代わって共有ユニット１０が外部機器であるＥＣＵ３０と通信するための回路部である。長距離送受信部１４は、共有ユニット１０が各ワイヤレスセンサ２０と通信するよりも長距離の無線通信を行う。なお、ＥＣＵ３０は共有ユニット１０の長距離送受信部１４から受信した信号に基づいて所望の制御を行う制御回路装置である。
【００２５】
制御部１５は、共有ユニット１０の近距離送受信部１１等に所望の動作をさせるために予め設定された制御を行う。以上の各構成は一つにパッケージ化されて共有ユニット１０が構成されている。
【００２６】
一方、複数のワイヤレスセンサ２０それぞれは、検出部２１と、センサ側送受信部２２と、制御部２３と、を備えており、これらがパッケージ化されて構成されている。このうち、検出部２１は、所望の物理量を検出するセンシング部を備えた回路部である。物理量は、例えば圧力、気体、温度、振動等である。
【００２７】
センサ側送受信部２２は、各ワイヤレスセンサ２０が動作するための電力の信号の受信及び検出部２１で検出された物理量の信号の送信を無線で行う回路部である。このため、センサ側送受信部２２は、電力受信部２４及び近距離送受信部２５を備えている。
【００２８】
電力受信部２４は、共有ユニット１０の電力送信部１３から送信された電力の信号を受信する回路部である。電力受信部２４は、受信した電力の信号に基づいて検出部２１、制御部２３、及び近距離送受信部２５に対してそれぞれ電源を供給する。
【００２９】
近距離送受信部２５は、検出部２１が検出した物理量のデータを共有ユニット１０の近距離送受信部１１に所定の周波数の物理量の信号として無線で送信する回路部である。制御部２３は、検出部２１、電力受信部２４、及び近距離送受信部２５に所定の動作をさせるために予め設定された制御を行う。
【００３０】
以上が、本実施形態に係るワイヤレスセンサシステムの全体構成である。なお、図１では、Ａ、Ｂ、Ｃの３つのワイヤレスセンサ２０がシステムに備えられた構成が示されているが、ワイヤレスセンサ２０の数はもちろん一例である。
【００３１】
次に、ワイヤレスセンサシステムの作動について説明する。共有ユニット１０では制御部１５によって共有ユニット１０全体の機能が制御され、ワイヤレスセンサ２０では制御部２３によってワイヤレスセンサ２０全体の機能が制御される。
【００３２】
まず、共有ユニット１０の発電部１６で発電された電力が蓄電部１７に蓄電される。そして、この電力は、制御部１５によって電力送信部１３から所定の周波数で電力の信号として各ワイヤレスセンサ２０に対して送信される。
【００３３】
各ワイヤレスセンサ２０では電力受信部２４で電力の信号が受信され、検出部２１や制御部２３に電力供給がなされる。これにより、ワイヤレスセンサ２０が動作し、検出部２１において物理量の検出が行われる。
【００３４】
続いて、共有ユニット１０から各ワイヤレスセンサ２０に対して物理量のデータの出力要求が行われる。具体的には、共有ユニット１０の近距離送受信部１１から出力要求の信号が各ワイヤレスセンサ２０に送信され、当該信号がワイヤレスセンサ２０の近距離送受信部２５で受信され、制御部２３において出力要求に対する処理が行われる。
【００３５】
すなわち、各ワイヤレスセンサ２０では、検出部２１で検出された物理量の信号が近距離送受信部２５から所定の周波数で送信される。そして、共有ユニット１０の近距離送受信部１１にて各物理量の信号が受信される。
【００３６】
この後、共有ユニット１０では、長距離送受信部１４からＥＣＵ３０に対して各物理量の信号の送信が行われる。長距離送受信部１４からＥＣＵ３０への各物理量の信号の送信は、ＥＣＵ３０から共有ユニット１０への出力要求に応じて行われても良い。
【００３７】
以上説明したように、本実施形態では、複数のワイヤレスセンサ２０の電源供給機能及びデータ送受信機能を共有ユニット１０で共有化していることが特徴となっている。これにより、ワイヤレスセンサ２０が発電及び蓄電する構成を持たない構成にすることができるので、ワイヤレスセンサ２０を小型化することができる。
【００３８】
また、各ワイヤレスセンサ２０が共有ユニット１０よりも遠くに位置するＥＣＵ３０に物理量の信号を直接送信するのではなく、共有ユニット１０が中継している。このため、ワイヤレスセンサ２０が長距離で物理量の信号を送信するために必要な大きな電力を蓄積する機能が不要となる。したがって、このような観点からもワイヤレスセンサ２０を小型化することができる。
【００３９】
さらに、本実施形態では、ワイヤレスセンサ２０において共有ユニット１０から送信される電力の信号と物理量の信号をそれぞれ電力受信部２４と近距離送受信部２５で受信している。このように、電力の供給と物理量のデータの送受信をそれぞれ電力受信部２４と近距離送受信部２５とに分離しているので、電力の信号と物理量の信号との周波数の違いによる信号の干渉を抑制することができる。
【００４０】
なお、本実施形態の記載と特許請求の範囲の記載との対応関係については、ワイヤレスセンサ２０の近距離送受信部２５が特許請求の範囲の「データ送受信部」に対応する。また、共有ユニット１０の近距離送受信部１１が特許請求の範囲の「ユニット側送受信部」に対応する。さらに、ＥＣＵ３０が特許請求の範囲の「外部機器」に対応する。
【００４１】
（第２実施形態）
本実施形態では、第１実施形態と異なる部分について説明する。本実施形態では、共有ユニット１０及び複数のワイヤレスセンサ２０は、車載用として構成されている。このため、図２に示されるように、複数のワイヤレスセンサ２０は、車両のエンジンに係るカム角センサ、クランク角センサ、ノックセンサ、空燃比センサ、Ｏ2センサである。したがって、各ワイヤレスセンサ２０は、それぞれ異なる物理量を検出するためのセンシング部を検出部２１に備えている。
【００４２】
なお、各ワイヤレスセンサ２０は、必ずしも図１に示された構成と同じ構成である必要はない。すなわち、各ワイヤレスセンサ２０において必要となる他の回路構成はそれぞれ異なるため、各ワイヤレスセンサ２０は他の回路構成を含んでいても構わない。
【００４３】
ＥＣＵ３０は、本実施形態ではエンジンＥＣＵとして機能し、車室内に設置されている。また、共有ユニット１０はエンジンルームに配置されている。ここで、共有ユニット１０の発電部１６はクランクシャフトの回転を用いた発電機または車載バッテリから有線によって電源が供給される構成になっている。つまり、発電部１６は自ら発電しなくても車両に予め備えられた機器から電源供給を受ける構成とすることができる。
【００４４】
以上のように、ワイヤレスセンサシステムが車両に搭載される場合、１個のワイヤレスセンサ２０の小型化により、スペースが限られた車両の空間においてワイヤレスセンサ２０の搭載性を向上させることができる。また、エンジンルームは環境が厳しいので、共有ユニット１０とＥＣＵ３０とを離して配置することができると共にＥＣＵ３０と他のＥＣＵとの通信をしやすくすることができるというメリットがある。
【００４５】
（他の実施形態）
上記各実施形態で示されたワイヤレスセンサシステムの構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明を実現できる他の構成とすることもできる。例えば、共有ユニット１０はＥＣＵ３０に対して有線で通信を行う構成でも良い。すなわち、共有ユニット１０は長距離送受信部１４を備えていなくても良い。
【００４６】
第２実施形態では、ワイヤレスセンサシステムを車両に搭載することについて説明したが、エンジン制御に関わるシステムとしてではなく、車両の他のシステムのために用いられる構成でも良い。例えば、エアバッグ、空調、排気システム等である。
【００４７】
また、図３に示されるように、共有ユニット１０は電力供給部１２を備えていない構成でも良い。この場合、共有ユニット１０は外部装置４０から電力の供給を受け、この電力を電力送信部１３から各ワイヤレスセンサ２０に送信することとなる。
【００４８】
さらに、ＥＣＵ３０が複数のワイヤレスセンサ２０と通信する構成となっていても良い。すなわち、共有ユニット１０がＥＣＵ３０そのものとなっていても良い。これにより。ＥＣＵ３０としては各ワイヤレスセンサ２０に電源を供給すると共に各ワイヤレスセンサ２０から信号を直接受信することができる。
【符号の説明】
【００４９】
１０  共有ユニット
１１  近距離送受信部（ユニット側送受信部）
１２  電力供給部
１３  電力送信部
１４  長距離送受信部
２０  ワイヤレスセンサ
２１  検出部
２２  センサ側送受信部
２４  電力受信部
２５  近距離送受信部（データ送受信部）
３０  ＥＣＵ（外部機器）
【図１】
2014067110.tif 000003
【図２】
2014067110.tif 000004
【図３】
2014067110.tif 000005