(57)【要約】【課題】効率良く電力供給を行えると共に電磁波送信側における消費電力を低減することのできる電力供給方法及びそのシステムを提供する。【解決手段】モニタ装置200は、センサユニット100の受信用アンテナが回転軸３とモニタ装置200の送信用アンテナとの間の所定範囲ＡＲ内にあるときに、送信用アンテナからセンサユニット100の受信用アンテナへ電磁波を送信する。これにより、回転軸３による電磁波の減衰を受けることなくモニタ装置200からセンサユニット100の受信用アンテナに電磁波を送ることができる。このため、従来例に比べて、モニタ装置200からセンサユニット100への電力供給の効率を高めることができると共に、モニタ装置200における無駄な電力消費を低減することができる。【選択図】図４
2006081304.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定周波数の電磁波を受信用アンテナで受信して該電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換する手段と、該電気エネルギーを蓄電する手段とを有し、該蓄電した電気エネルギーを駆動電力として動作する第１装置と、
前記第１装置に対して送信用アンテナから前記所定周波数の電磁波を送信する手段を有する第２装置とを備え、
重力方向とは異なる所定方向に延びる回転軸を中心として回転する回転体の前記回転軸から所定距離の位置に固定されて回転する前記第１装置に対して、前記回転体から離れた所定距離の位置に固定されている前記送信用アンテナから前記電磁波を照射して前記駆動電力を供給する電力供給方法であって、
前記第２装置は、前記第１装置の受信用アンテナが前記回転軸と前記送信用アンテナとの間の所定範囲内にあるときに、前記送信用アンテナから前記第１装置の受信用アンテナへ前記電磁波を送信する
ことを特徴とする電力供給方法。
【請求項２】
所定周波数の電磁波を受信用アンテナで受信して該電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換する手段と、該電気エネルギーを蓄電する手段とを有し、該蓄電した電気エネルギーを駆動電力として動作する第１装置と、
前記第１装置に対して送信用アンテナから前記所定周波数の電磁波を送信する手段を有する第２装置とを備え、
重力方向とは異なる所定方向に延びる回転軸を中心として回転する回転体の前記回転軸から所定距離の位置に固定されて回転する前記第１装置に対して、前記回転体から離れた所定距離の位置に固定されている前記送信用アンテナから前記電磁波を照射して前記駆動電力を供給する電力供給システムであって、
前記送信用アンテナに対する前記第１装置の受信用アンテナの相対位置が前記回転軸と前記送信用アンテナとの間の所定範囲内にあることを検出する手段と、
前記第１装置の受信用アンテナの相対位置が前記所定範囲内にあるときに、前記送信用アンテナから前記第１装置へ前記電磁波を送信する手段とを設けた
ことを特徴とする電力供給システム。
【請求項３】
前記第１装置は、
重力がかかる方向に応じて変化する所定の物理量を検出する手段と、
前記検出した物理量に関する情報を前記第２装置へ送信する手段とを有し、
前記第２装置は、
前記第１装置から送信された前記物理量に関する情報を受信する手段と、
前記受信した情報に基づいて前記第１装置の回転位置を検出する手段と、
前記検出した回転位置に基づいて前記相対位置が前記所定範囲内にあることを検出する手段とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項４】
前記第１装置は前記受信用アンテナ或いは前記受信用アンテナの近傍に配置された送信用アンテナの何れかから所定周波数の電磁波を前記第２装置へ送信する手段を有し、
前記第２装置は、
前記第２装置の送信用アンテナ若しくは該送信用アンテナの近傍に配置された受信用アンテナの何れかによって、前記第１装置から送信された電磁波を受信して該電磁波の強度を検出する手段と、
前記検出した電磁波強度に基づいて前記相対位置が前記所定範囲内にあることを検出する手段とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載の電力供給システム。
【請求項５】
前記第１装置は、重力がかかる方向に応じて変化する所定方向の加速度を前記物理量として検出する手段を有する
ことを特徴とする請求項３に記載の電力供給システム。
【請求項６】
前記回転体が車両のタイヤであり、前記第１装置は前記タイヤに固定され、前記第２装置の送信用アンテナは前記タイヤのタイヤハウスに固定されている
ことを特徴とする請求項２乃至請求項５の何れかに記載の電力供給システム。
【請求項７】
前記第１装置は、タイヤの状態に応じて変化する所定の物理量を検出して該検出結果を電磁波によって送信する手段を備えている
ことを特徴とする請求項６に記載の電力供給システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体に装着されて回転する第１装置の駆動電力を第２装置から電磁波によって供給する電力供給方法及びそのシステムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のシステムとしては、多種多様なシステムが知られているが、ごく最近のものとしては例えば特開２００４−１３３９１１号公報に開示されるようなシステムが知られている。
【０００３】
このシステムは、これ以前に公知となっているシステムと同様に、車両のタイヤに設けたセンサ部に対してタイヤハウスに設けた電力送信部から電磁波を用いてワイヤレスで電力を供給するシステムである。
【特許文献１】特開２００４−１３３９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前述した従来のシステムでは、センサ部と電力送信部との間にタイヤの回転軸が位置するような場合、電力送信部から送信された電磁波が十分にセンサ部に届かなくなり、電力供給の効率が低下する或いは電力を供給できなくなるという問題点があった。
【０００５】
本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、効率良く電力供給を行えると共に電磁波送信側における消費電力を低減することのできる電力供給方法及びそのシステムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は前記目的を達成するために、所定周波数の電磁波を受信用アンテナで受信して該電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換する手段と、該電気エネルギーを蓄電する手段とを有し、該蓄電した電気エネルギーを駆動電力として動作する第１装置と、前記第１装置に対して送信用アンテナから前記所定周波数の電磁波を送信する手段を有する第２装置とを備え、重力方向とは異なる所定方向に延びる回転軸を中心として回転する回転体の前記回転軸から所定距離の位置に固定されて回転する前記第１装置に対して、前記回転体から離れた所定距離の位置に固定されている前記送信用アンテナから前記電磁波を照射して前記駆動電力を供給する電力供給方法であって、前記第２装置は、前記第１装置の受信用アンテナが前記回転軸と前記送信用アンテナとの間の所定範囲内にあるときに、前記送信用アンテナから前記第１装置の受信用アンテナへ前記電磁波を送信する電力供給方法を提案する。
【０００７】
本発明の電力供給方法によれば、前記第２装置は、前記第１装置の受信用アンテナが前記回転軸と前記送信用アンテナとの間の所定範囲内にあるときに、前記送信用アンテナから前記第１装置の受信用アンテナへ前記電磁波を送信するので、前記回転軸による電磁波の減衰を受けることなく前記第２装置から前記第１装置の受信用アンテナに電磁波を送ることができる。このため、従来例に比べて、前記第２装置から前記第１装置への電力供給の効率を高めることができると共に、前記第２装置における無駄な電力消費を低減することができる。
【０００８】
また、本発明は前記目的を達成するために、所定周波数の電磁波を受信用アンテナで受信して該電磁波のエネルギーを電気エネルギーに変換する手段と、該電気エネルギーを蓄電する手段とを有し、該蓄電した電気エネルギーを駆動電力として動作する第１装置と、前記第１装置に対して送信用アンテナから前記所定周波数の電磁波を送信する手段を有する第２装置とを備え、重力方向とは異なる所定方向に延びる回転軸を中心として回転する回転体の前記回転軸から所定距離の位置に固定されて回転する前記第１装置に対して、前記回転体から離れた所定距離の位置に固定されている前記送信用アンテナから前記電磁波を照射して前記駆動電力を供給する電力供給システムであって、前記送信用アンテナに対する前記第１装置の受信用アンテナの相対位置が前記回転軸と前記送信用アンテナとの間の所定範囲内にあることを検出する手段と、前記第１装置の受信用アンテナの相対位置が前記所定範囲内にあるときに、前記送信用アンテナから前記第１装置へ前記電磁波を送信する手段とを設けた電力供給システムを提案する。
【０００９】
本発明の電力供給システムによれば、前記第２装置は、前記第１装置の受信用アンテナが前記回転軸と前記送信用アンテナとの間の所定範囲内にあるときに、前記送信用アンテナから前記第１装置の受信用アンテナへ前記電磁波を送信するので、前記回転軸による電磁波の減衰を受けることなく前記第２装置から前記第１装置の受信用アンテナに電磁波を送ることができる。このため、従来例に比べて、前記第２装置から前記第１装置への電力供給の効率を高めることができると共に、前記第２装置における無駄な電力消費を低減することができる。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電力供給方法及びそのシステムによれば、第２装置は、第１装置の受信用アンテナが回転軸と第２装置の送信用アンテナとの間の所定範囲内にあるときに、送信用アンテナから第１装置の受信用アンテナへ電磁波を送信するので、回転軸による電磁波の減衰を受けることなく第２装置から第１装置の受信用アンテナに電磁波を送ることができる。このため、従来例に比べて、第２装置から第１装置への電力供給の効率を高めることができると共に、第２装置における無駄な電力消費を低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。
【００１２】
図１は本発明の第１実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す外観図、図２は本発明の第１実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図、図３は本発明の第１実施形態におけるタイヤへのセンサユニットの設置場所を説明する図、図４は本発明の第１実施形態のタイヤハウス内のタイヤを示す図、図５は本発明の第１実施形態における車両駆動制御システムを示す構成図である。本実施形態では４輪車両の駆動制御システムを一例として説明する。
【００１３】
図１及び図２において、１は車両、２はタイヤ（車輪）、100はセンサユニット（第１装置）、200はモニタ装置（第２装置）である。本実施形態では、センサユニット100及びモニタ装置200のそれぞれにおいて、それぞれの電気系回路を絶縁性及び電磁波透過性を有する小型の筐体内に収納し、４つのセンサユニット100のそれぞれを車両１のタイヤ２に装着し、４つのモニタユニット200のそれぞれを各タイヤハウス４に配置し、センサユニット100とモニタ装置200が１対１の対応をなすようにしている。
【００１４】
また、図３及び図４に示すように、タイヤ２は、例えば、周知のチューブレスラジアルタイヤであり、本実施形態においてはホイール及びリムを含むものである。タイヤ２は、タイヤ本体305とリム306及びホイール（図示せず）から構成され、タイヤ本体305は周知のキャップトレッド301、アンダートレッド302、ベルト303A,303B、カーカス304等から構成されている。また、本実施形態では図３に示すように、ダイヤ２はセンサユニット100を備え、このセンサユニット100がリム306に固定されている。尚、本実施形態ではタイヤ２の回転方向をＸ軸方向、タイヤ２の回転軸方向をＹ軸方向、タイヤ２の回転軸を中心とした半径方向をＺ軸方向として以下の説明を行う。
【００１５】
図５において、２はタイヤ、３は車軸、100はセンサユニット、200はモニタ装置、410はエンジン、411はアクセルペダル、412はサブスロットルアクチュエータ、413はメインスロットルポジションセンサ、414はサブスロットルポジションセンサ、421はハンドル、422は舵角センサ、510,520はタイヤの回転数を検知するセンサ、610はブレーキペダル、620はブレーキ用のマスターシリンダ、630はブレーキ用の油圧を制御する圧力制御弁、640はブレーキ駆動用のアクチュエータ、700はスタビリティ制御ユニットである。
【００１６】
また、スタビリティ制御ユニット700は、周知のＣＰＵを備えた制御回路からなり、車両１に装着されている各タイヤ２の回転数を検知するセンサ510,520から出力される検知結果と、スロットルポジションセンサ413,414、舵角センサ422及びモニタ装置200から出力される検知結果を取り込んでスタビリティ制御を行っている。
【００１７】
即ち、加速時には、アクセルペダル411を踏み込むことによってメインスロットルを開いてエンジン410に燃料を送り込み、エンジン410の回転数を増加させる。
【００１８】
また、制動時には、ブレーキペダル610を踏み込むことによってマスターシリンダ620内の油圧が上昇し、この油圧が圧力制御弁を介して各タイヤ２のブレーキ駆動用アクチュエータ640に伝達され、これによって各タイヤ２の回転に制動力が加えられる。
【００１９】
上記スタビリティ制御ユニット700は、各タイヤ２の回転数を検知するセンサ510,520から出力される検知結果と舵角センサ422の検知結果及びモニタ装置200から出力される検知結果とに基づいて、サブスロットルアクチュエータ412の動作状態を電気的に制御すると共に、各圧力制御弁630の動作状態を電気的に制御することによって、車体の安定性を保つと共にタイヤ２がロックしてスリップが生じたりしないように自動的に制御する。
【００２０】
センサユニット100は、前述したようにタイヤ２のリム306の所定位置に固定されており、このセンサユニット100内に設けられている後述する加速度センサによって各タイヤ２におけるＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出し、該検出した加速度をディジタル値に変換する。さらに、センサユニット100は、検出結果の加速度のディジタル値を含むディジタル情報を生成して送信する。このディジタル情報には、上記加速度のディジタル値の他に各センサユニット100に固有の識別情報が含まれる。
【００２１】
センサユニット100の電気系回路の一具体例としては、図６に示す回路が挙げられる。すなわち、図６に示す一具体例では、センサユニット100は、アンテナ110と、アンテナ切替器120、整流回路130、中央処理部140、発信部150、センサ部160から構成されている。
【００２２】
アンテナ110は、モニタ装置200との間で電磁波を用いて通信するためのもので、例えば２．４ＧＨｚ帯の所定の周波数（第１周波数）に整合されている。
【００２３】
アンテナ切替器120は、例えば電子スイッチ等から構成され、中央処理部140の制御によってアンテナ110と整流回路130との接続と、アンテナ110と発信部150との接続とを切り替える。
【００２４】
整流回路130は、ダイオード131,132と、コンデンサ133、抵抗器134から構成され、周知の全波整流回路を形成している。この整流回路130の入力側にはアンテナ切替器120を介してアンテナ110が接続されている。整流回路130は、アンテナ110に誘起した高周波電流を整流して直流電流に変換し、これを中央処理部140、発信部150、センサ部160の駆動電源として出力するものである。尚、コンデンサ133としては大容量コンデンサとして知られている周知のスーパーキャパシタを使用している。
【００２５】
中央処理部140は、周知のＣＰＵ141と、ディジタル／アナログ（以下、Ｄ／Ａと称する）変換回路142、記憶部143から構成されている。
【００２６】
ＣＰＵ141は、記憶部143の半導体メモリに格納されているプログラムに基づいて動作し、電気エネルギーが供給されて駆動すると、センサ部160から取得した加速度検出結果のディジタル値及び後述する識別情報を含むディジタル情報を生成して、このディジタル情報をモニタ装置200に対して送信する処理を行う。また、記憶部143にはセンサユニット100に固有の上記識別情報が予め記憶されている。尚、本実施形態では、中央処理部140は、０．４５ｍ秒間隔で０．３０ｍ秒間の送信を行い、上記ディジタル情報をモニタ装置200に送信するようにプログラムされているが、これらの時間はシステムの構成に応じて適宜設定することが好ましい。
【００２７】
記憶部143は、ＣＰＵ141を動作させるプログラムが記録されたＲＯＭと、例えばＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable programmable read-only memory）等の電気的に書き換え可能な不揮発性の半導体メモリとからなり、個々のセンサユニット100に固有の上記識別情報が、製造時に記憶部143内の書き換え不可に指定された領域に予め記憶されている。
【００２８】
発信部150は、発振回路151、変調回路152及び高周波増幅回路153から構成され、周知のＰＬＬ回路などを用いて構成され発振回路151によって発振された２．４５ＧＨｚ帯の周波数の搬送波を、中央処理部140から入力した情報信号に基づいて変調回路152で変調し、これを高周波増幅回路153及びアンテナ切替器120を介して前記第１周波数とは異なる２．４５ＧＨｚ帯の周波数（第２周波数）の高周波電流としてアンテナ110に供給する。尚、本実施形態では前記第１周波数と第２周波数とを異なる周波数に設定しているが、第１周波数と第２周波数を同じ周波数に設定し、センサユニット100とモニタ装置200との間の送受信のタイミングを同期させるようにしても良い。
【００２９】
センサ部160は、加速度センサ10とＡ／Ｄ変換回路161から構成されている。
【００３０】
加速度センサ１０は、図７乃至図１０に示すような半導体加速度センサによって構成されている。
【００３１】
図７は本発明の第１実施形態における半導体加速度センサを示す外観斜視図、図８は図７におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図、図９は図７におけるＣ−Ｃ線矢視方向断面図、図１０は分解斜視図である。
【００３２】
図において、１０は半導体加速度センサで、台座１１と、シリコン基板１２、支持体１９Ａ，１９Ｂとから構成されている。
【００３３】
台座１１は矩形の枠型をなし、台座１１の一開口面上にシリコン基板（シリコンウェハ）１２が取り付けられている。また、台座１１の外周部には支持体１９ａ，１９Ｂの外枠部191が固定されている。
【００３４】
台座１１の開口部にシリコン基板１２が設けられ、ウェハ外周枠部１２ａ内の中央部には十字形状をなす薄膜のダイアフラム１３が形成されており、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄの上面にピエゾ抵抗体（拡散抵抗体）Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4が形成されている。
【００３５】
詳細には、一直線上に配置されたダイアフラム片１３ａ，１３ｂのうちの一方のダイアフラム片１３ａにはピエゾ抵抗体Ｒx1，Ｒx2，Ｒz1，Ｒz2が形成され、他方のダイアフラム片１３ｂにはピエゾ抵抗体Ｒx3，Ｒx4，Ｒz3，Ｒz4が形成されている。また、ダイアフラム片１３ａ，１３ｂに直交する一直線上に配置されたダイアフラム片１３ｃ，１３ｄのうちの一方のダイアフラム片１３ｃにはピエゾ抵抗体Ｒy1，Ｒy2が形成され、他方のダイアフラム片１３ｄにはピエゾ抵抗体Ｒy3，Ｒy4が形成されている。さらに、これらのピエゾ抵抗体Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4は、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出するための抵抗ブリッジ回路を構成できるように、図１１に示すように接続され、シリコン基板１２の外周部表面に設けられた接続用の電極191に接続されている。
【００３６】
さらに、ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄの交差部には、ダイアフラム１３の中央部の一方の面側に厚膜部１４が形成され、この厚膜部１４の表面には例えばガラス等からなる直方体形状の重錘１５が取り付けられている。
【００３７】
一方、上記支持体１８Ａ，１８Ｂは、矩形の枠型をなした外枠部181と、固定部の４隅に立設された４つの支柱182、各支柱の先端部を連結するように設けられた十字形状の梁部183、梁部183の中央交差部分に設けられた円錐形状をなす突起部184とから構成されている。
【００３８】
外枠部181は、突起部184がダイアフラム１３の他面側すなわち重錘１５が存在しない側に位置するように、台座１１の外周部に嵌合して固定されている。ここで、突起部184の先端184aがダイアフラム１３或いは重錘１５の表面から距離Ｄ１の位置になるように設定されている。この距離Ｄ１は、ダイアフラム１３の面に垂直な方向に加速度が生じ、この加速度によりダイアフラム１３の双方の面の側に所定値以上の力が加わった場合においても、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄが伸びきらないように、その変位が突起部184によって制限できる値に設定されている。
【００３９】
上記構成の半導体加速度センサ１０を用いる場合は、図１２乃至図１４に示すように３つの抵抗ブリッジ回路を構成する。即ち、Ｘ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路としては、図１２に示すように、ピエゾ抵抗体Ｒx1の一端とピエゾ抵抗体Ｒx2の一端との接続点に直流電源３２Ａの正極を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒx3の一端とピエゾ抵抗体Ｒx4の一端との接続点に直流電源３２Ａの負極を接続する。さらに、ピエゾ抵抗体Ｒx1の他端とピエゾ抵抗体Ｒx4の他端との接続点に電圧検出器３１Ａの一端を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒx2の他端とピエゾ抵抗体Ｒx3の他端との接続点に電圧検出器３１Ａの他端を接続する。
【００４０】
また、Ｙ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路としては、図１３に示すように、ピエゾ抵抗体Ｒy1の一端とピエゾ抵抗体Ｒy2の一端との接続点に直流電源３２Ｂの正極を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒy3の一端とピエゾ抵抗体Ｒy4の一端との接続点に直流電源３２Ｂの負極を接続する。さらに、ピエゾ抵抗体Ｒy1の他端とピエゾ抵抗体Ｒy4の他端との接続点に電圧検出器３１Ｂの一端を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒy2の他端とピエゾ抵抗体Ｒy3の他端との接続点に電圧検出器３１Ｂの他端を接続する。
【００４１】
また、Ｚ軸方向の加速度を検出するためのブリッジ回路としては、図１４に示すように、ピエゾ抵抗体Ｒz1の一端とピエゾ抵抗体Ｒz2の一端との接続点に直流電源３２Ｃの正極を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒz3の一端とピエゾ抵抗体Ｒz4の一端との接続点に直流電源３２Ｃの負極を接続する。さらに、ピエゾ抵抗体Ｒz1の他端とピエゾ抵抗体Ｒz3の他端との接続点に電圧検出器３１Ｃの一端を接続し、ピエゾ抵抗体Ｒz2の他端とピエゾ抵抗体Ｒz4の他端との接続点に電圧検出器３１Ｃの他端を接続する。
【００４２】
上記構成の半導体加速度センサ１０によれば、センサ１０に加わる加速度に伴って発生する力が重錘１５に加わると、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄに歪みが生じ、これによってピエゾ抵抗体Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4の抵抗値が変化する。従って、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄに設けられたピエゾ抵抗体Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4によって抵抗ブリッジ回路を形成することにより、互いに直交するＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸方向の加速度を検出することができる。
【００４３】
さらに、図１５及び図１６に示すように、ダイアフラム１３の面に垂直な方向の力成分を含む力４１，４２が働くような加速度が加わった場合、ダイアフラム１３の他方の面の側に所定値以上の力が加わったとき、ダイアフラム１３は力４１，４２の働く方向に歪んで伸びるが、その変位は突起部184の頂点184aによって支持されて制限されるため、各ダイアフラム片１３ａ〜１３ｄが最大限に伸びきることがない。これにより、ダイアフラム１３の他方の面の側に所定値以上の力が加わった場合も、突起部184の頂点184aが支点となって重錘１５の位置が変位するので、ダイアフラム１３の面に平行な方向の加速度を検出することができる。
【００４４】
上記の半導体加速度センサ１０によって、図２に示すように、車両が走行している際に、車両の４つのタイヤ２のそれぞれに発生する互いに直行するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出することができる。また、Ｚ軸方向の加速度からタイヤ２のグリップを推定することが可能である。
【００４５】
一方、Ａ／Ｄ変換回路171は、加速度センサ１０から出力されたアナログ電気信号をディジタル信号に変換してＣＰＵ141に出力する。このディジタル信号は上記Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度の値に対応する。
【００４６】
尚、各Ｘ，Ｙ，Ｚ軸方向に生ずる加速度としては、正方向の加速度と負方向の加速度とが存在するが、本実施形態では双方の加速度を検出することができる。
【００４７】
また、本実施形態では、前述したように２．４５ＧＨｚ帯の周波数を上記第１及び第２周波数として用いることによって金属の影響を受け難くしている。このように金属の影響を受け難くするためには、１ＧＨｚ以上の周波数を上記第１及び第２周波数として用いることが好ましい。
【００４８】
モニタ装置200はケーブルによってスタビリティ制御ユニット700に接続され、スタビリティ制御ユニット700から送られる電気エネルギーによって動作する。
【００４９】
モニタ装置200の電気系回路は、図１７に示すように、輻射ユニット（電力供給部）210と、受波ユニット220、制御部230、演算部240によって構成されている。ここで、制御部230及び演算部240は、周知のＣＰＵと、このＣＰＵを動作させるプログラムが記憶されているＲＯＭ及び演算処理を行うために必要なＲＡＭなどからなるメモリ回路から構成されている。
【００５０】
輻射ユニット210は、２．４５ＧＨｚ帯の所定周波数（上記第１周波数）の電磁波を輻射するためのアンテナ211と発信部212とから構成され、制御部230からの指示に基づいて、アンテナ211から上記第１周波数の電磁波を輻射する。
【００５１】
発信部212の一例としては、センサユニット100の発信部150と同様に、発振回路151と変調回路152、高周波増幅回路153から構成を挙げることができる。これにより、アンテナ211から２．４５ＧＨｚの電磁波が輻射される。尚、発信部212から出力される高周波電力は、モニタ装置200の電磁波輻射用のアンテナ211からセンサユニット100に対して電気エネルギーを供給できる程度の値に設定されている。
【００５２】
受波ユニット220は、２．４５ＧＨｚ帯の所定周波数（上記第２周波数）の電磁波を受波するためのアンテナ221と検波部222とから構成され、制御部230からの指示に基づいて、アンテナ221によって受波した上記第２周波数の電磁波を検波し、検波して得られた信号をディジタル信号に変換して演算部250に出力する。検波部222の一例としては、ダイオードと、このダイオードによって検波された信号をディジタルデータに変換するアナログ・ディジタル変換器等からなる回路が挙げられる。
【００５３】
制御部230は、スタビリティ制御ユニット700から電気エネルギーが供給されて動作を開始すると、常時、検波部222を駆動し、検波部222から演算部240にディジタル信号を出力させる。
【００５４】
演算部240は、検波部222から出力されたディジタル信号に基づいて上記加速度を算出してスタビリティ制御ユニット700に出力する。さらに、演算部240は後述するようにＺ軸方向の加速度の値を制御部230に出力する。
【００５５】
また、制御部230は、演算部240から入力したＺ軸方向の加速度が所定の範囲内の値である間のみに輻射ユニット210からセンサユニット100へ電磁波を輻射する。この詳細に関しては後述する。この後、制御部230は、上記と同様の処理を繰り返す。
【００５６】
次に図１８乃至図２７を参照して上記構成よりなるシステムの動作を説明する。図１８乃至図２０はＺ軸方向の加速度の実測結果、図２１乃至図２３はＸ軸方向の加速度の実測結果、図２４及び図２５はＹ軸方向の加速度の実測結果、図２６はブレーキをかけたときのＸ軸方向の加速度の実測結果、図２７はブレーキをかけたときのＺ軸方向の加速度の実測結果をそれぞれ表している。
【００５７】
図１８乃至図２０において、図１８は時速２．５ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値、図１９は時速２０ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値、図２０は時速４０ｋｍでの走行時のＺ軸方向の加速度の実測値である。このように、走行速度が増すにつれて車輪の遠心力が増加するので、Ｚ軸方向の加速度も増加する。従って、Ｚ軸方向の加速度から走行速度を求めることが可能である。
【００５８】
尚、図中において、実測値がサイン波形状になるのは重力加速度の影響を受けているためである。すなわち、センサユニット100がタイヤ２の最上部に位置するときはＺ軸方向の加速度は遠心力から重力を減算したものになり、タイヤ２の最下部に位置するときはＺ軸方向の加速度は遠心力に重力を加算したものになる。この現象を利用して本実施形態のモニタ装置200は、検出したＺ軸方向の加速度に基づいてセンサユニット100の回転位置を検出し、モニタ装置200の送信用アンテナ211に対するセンサユニット100のアンテナ110の相対位置が回転軸３と送信用アンテナ211との間の所定範囲内にあるとき、例えば図４におけるタイヤ２の上部の所定範囲ＡＲ内にセンサユニット100が存在する間のみに輻射ユニット210からセンサユニット100へ電磁波を輻射してセンサユニット100に電力を供給する。
【００５９】
本実施形態では、上記範囲ＡＲ内にセンサユニット100が存在するときだけ輻射ユニット210から電磁波を輻射することにより、センサユニット100を常時駆動するのに十分な電気エネルギーとして３Ｖ以上の電圧をコンデンサ133に蓄電することができる。
【００６０】
このように、モニタ装置200は、センサユニット100がタイヤ２の回転軸３とモニタ装置200との間の範囲ＡＲ内に存在するときに、輻射ユニット210からセンサユニット100へ電磁波を輻射するので、回転軸３による電磁波の減衰を受けることなく輻射ユニット210からセンサユニット100に電磁波を送ることができる。このため、従来例に比べて、モニタ装置200からセンサユニット100への電力供給の効率を高めることができると共に、モニタ装置200における無駄な電力消費を低減することができる。
【００６１】
図２１乃至図２３において、図２１は時速２．５ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値、図１９は時速２０ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値、図２０は時速４０ｋｍでの走行時のＸ軸方向の加速度の実測値である。このように、走行速度が増すにつれて車輪の回転数が増加するので、Ｘ軸方向の加速度が変化する周期が短くなる。従って、Ｘ軸方向の加速度から車輪の回転数を求めることが可能である。尚、図中において、実測値がサイン波形状になるのは上記と同様に重力加速度の影響を受けているためである。
【００６２】
図２４は走行時にハンドルを右に切ったときのＹ軸方向の加速度の実測値、図２５は走行時にハンドルを左に切ったときのＹ軸方向の加速度の実測値である。このようにハンドルを切ってタイヤ２（車輪）を左右に振ったときＹ軸方向の加速度が顕著に現れる。また、車体が横滑りしたときにも同様にＹ軸方向の加速度が発生することはいうまでもない。尚、上記Ｙ軸方向の加速度のそれぞれの実測値において逆方向の加速度が生じるのは、運転者が無意識のうちに逆方向にハンドルを少し切ってしまうためである。
【００６３】
また、図２６及び図２７に示すように、ブレーキをかけたとき（ブレーキＯＮ時：ブレーキペダルを踏み込んだ時）からタイヤ２（車輪）の回転が停止するまでの時間が約０．２秒であることも正確に検出することができた。
【００６４】
このようにブレーキペダル610を踏み込んだときに発生する加速度を検出することにより、この加速度によって生ずるタイヤ２の歪み量や車体の横滑り状態、タイヤ２の空転状態、等を推定することができ、これらに基づいて車両制動時の圧力制御弁を制御することができる。
【００６５】
従って、前述した車両駆動制御システムによれば、車両が走行している際に、車両の４つのタイヤ２のそれぞれに発生する互いに直行するＸ，Ｙ，Ｚ軸方向の加速度を検出することができ、さらに、Ｚ軸方向の加速度からタイヤ２のグリップや浮き上がりを推定することが可能であるので、車両走行時に生ずるタイヤ２の歪み量や車体の横滑り状態、タイヤの空転状態、等を推定することができ、これらに基づいて安定して走行できるように前述した各アクチュエータを制御することができる。
【００６６】
また、前述したように、モニタ装置200は、センサユニット100がタイヤ２の回転軸３とモニタ装置200との間の範囲ＡＲ内に存在するときに、輻射ユニット210からセンサユニット100へ電磁波を輻射するので、回転軸３による電磁波の減衰を受けることなく輻射ユニット210からセンサユニット100に電磁波を送ることができる。このため、従来例に比べて、モニタ装置200からセンサユニット100への電力供給の効率を高めることができると共に、モニタ装置200における無駄な電力消費を低減することができる。
【００６７】
尚、本実施形態ではＺ軸方向の加速度に基づいてモニタ装置200からセンサユニット100へ電力供給のための電磁波を輻射する範囲ＡＲを判定しているが、例えばＸ軸方向の加速度等のＺ軸方向の加速度以外の物理量を検出し、この検出結果に基づいて上記範囲ＡＲを判定しても良いことは言うまでもないことである。
【００６８】
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
【００６９】
図２８は第２実施形態におけるモニタ装置200Aの電気系回路を示すブロック図である。図において、前述した第１実施形態と同一構成部分は同一符号をもって表しその説明を省略する。また、第２実施形態と第１実施形態との相違点は、第２実施形態ではセンサユニット100から輻射される電磁波の強度に基づいてセンサユニット100の存在位置を検出し、センサユニット100がタイヤ２の回転軸３とモニタ装置200との間の範囲ＡＲ内に存在するときに、輻射ユニット210からセンサユニット100へ電磁波を輻射するようにしたことである。
【００７０】
すなわち、第２実施形態におけるモニタ装置200Aは、強度検出部223を有する受波ユニット220Aを備えている。
【００７１】
強度検出部223は、受波ユニット220Aによって受波した電磁波の強度を検出するためのもので、具体的には検波部222によって検波されて得られた高周波電圧或いは高周波電流の値を検出して、この値をディジタルデータに変換して制御部230に出力するものである。
【００７２】
モニタ装置200Aがセンサユニット100から受波する電磁波の強度は、センサユニット100の位置によって変化する。すなわち、センサユニット100がタイヤ２の回転軸３とモニタ装置200との間の範囲ＡＲ内に存在するときは、回転軸３による電磁波の減衰を生ずることなく、センサユニット100から輻射された電磁波をモニタ装置200Aは受波することができる。しかし、モニタ装置200Aとセンサユニット100との間にタイヤ２の回転軸３が位置すると、センサユニット100から輻射された電磁波は回転軸３によって減衰を生じてしまい、モニタ装置200Aによって受波する電磁波の強度が低下する。
【００７３】
従って、モニタ装置200Aは、センサユニット100から受波する電磁波の強度を検出し、センサユニット100がタイヤ２の回転軸３とモニタ装置200との間の範囲ＡＲ内に存在するときにセンサユニット100へ電磁波を輻射する。これにより、第１実施形態と同様に、回転軸３による電磁波の減衰を受けることなく輻射ユニット210からセンサユニット100に電磁波を送ることができるため、従来例に比べて、モニタ装置200からセンサユニット100への電力供給の効率を高めることができると共に、モニタ装置200における無駄な電力消費を低減することができる。
【００７４】
尚、上記第１及び第２実施形態では、タイヤ２に生ずる加速度の情報をセンサユニット100からモニタ装置200,200Aに送信するようにしたが、タイヤ２の状態に応じて変化する加速度以外の物理量、例えば空気圧や温度等の物理量を検出するセンサをセンサユニット100に設け、この検出結果をセンサユニット100からモニタ装置200,200Aに送信するようにしても良い。
【００７５】
また、上記モニタ装置200,200Aにおける送信用アンテナと受信用アンテナを１つのアンテナで共用するようにしても良い。
【００７６】
また、センサユニット100において送信用アンテナと受信用アンテナとを別々に設けても良い。
【００７７】
また、上記各実施形態では車両のタイヤ２に設けられたセンサユニット100に対してモニタ装置200,200Aから電力供給を行う場合を一例として説明したが、上記センサユニット100をタイヤ２以外の回転体に設けたシステムを構成しても上記と同様の効果を得ることができることは言うまでもないことである。
【図面の簡単な説明】
【００７８】
【図１】本発明の第１実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す外観図
【図２】本発明の第１実施形態におけるモニタ装置及びセンサユニットの配置を示す平面図
【図３】本発明の第１実施形態におけるタイヤへのセンサユニットの設置場所を説明する図
【図４】本発明の第１実施形態のタイヤハウス内のタイヤを示す図
【図５】本発明の第１実施形態における車両駆動制御システムを示す構成図
【図６】本発明の第１実施形態におけるセンサユニットの電気系回路を示すブロック図
【図７】本発明の第１実施形態における半導体加速度センサを示す外観斜視図
【図８】図７におけるＢ−Ｂ線矢視方向断面図
【図９】図７におけるＣ−Ｃ線矢視方向断面図
【図１０】本発明の第１実施形態における半導体加速度センサを示す分解斜視図
【図１１】本発明の第１実施形態における半導体加速度センサの電気系回路を示す構成図
【図１２】本発明の第１実施形態における半導体加速度センサを用いたＸ軸方向の加速度を検出するブリッジ回路を示す図
【図１３】本発明の第１実施形態における半導体加速度センサを用いたＹ軸方向の加速度を検出するブリッジ回路を示す図
【図１４】本発明の第１実施形態における半導体加速度センサを用いたＺ軸方向の加速度を検出するブリッジ回路を示す図
【図１５】本発明の第１実施形態における半導体加速度センサの動作を説明する図
【図１６】本発明の第１実施形態における半導体加速度センサの動作を説明する図
【図１７】本発明の第１実施形態におけるモニタ装置の電気系回路を示す構成図
【図１８】本発明の第１実施形態におけるＺ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図１９】本発明の第１実施形態におけるＺ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図２０】本発明の第１実施形態におけるＺ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図２１】本発明の第１実施形態におけるＸ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図２２】本発明の第１実施形態におけるＸ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図２３】本発明の第１実施形態におけるＸ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図２４】本発明の第１実施形態におけるＹ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図２５】本発明の第１実施形態におけるＹ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図２６】本発明の第１実施形態においてブレーキをかけたときのＸ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図２７】本発明の第１実施形態においてブレーキをかけたときのＺ軸方向の加速度の実測結果を示す図
【図２８】本発明の第２実施形態におけるモニタ装置の電気系回路を示す構成図
【符号の説明】
【００７９】
１…車両、２…タイヤ、３…車軸、４…タイヤハウス、100…センサユニット、110…アンテナ、120…アンテナ切替器、130…整流回路、131,132…ダイオード、133…コンデンサ、134…抵抗器、140…中央処理部、141…ＣＰＵ、142…Ｄ／Ａ変換回路、143…記憶部、150……発信部、151…発振回路、152…変調回路、153…高周波増幅回路、160…センサ部、161…Ａ／Ｄ変換回路、200,200A…モニタ装置、210…輻射ユニット、211…アンテナ、212…発信部、220,220A…受波ユニット、221…アンテナ、222…検波部、223…強度検出部、230…制御部、240…演算部、410…エンジン、411…アクセルペダル、412…サブスロットルアクチュエータ、413…メインスロットルポジションセンサ、414…サブスロットルポジションセンサ、421…ハンドル、422…舵角センサ、510,520…回転数センサ、610…ブレーキペダル、620…マスターシリンダ、630…圧力制御弁、640…ブレーキ駆動用アクチュエータ、700…スタビリティ制御ユニット、10…半導体加速度センサ、11…台座、12…シリコン基板、13…ダイアフラム、13a〜13d…ダイアフラム片、14…厚膜部、15…重錘、18A,18B…支持体、181…外枠部、182…支柱、183…梁部、184…突起部、184a…突起部先端、31A〜31C…電圧検出器、32A〜32C…直流電源、Ｒx1〜Ｒx4，Ｒy1〜Ｒy4，Ｒz1〜Ｒz4…ピエゾ抵抗体（拡散抵抗体）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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