JP2007106401A

JP2007106401A - タイヤ空気圧監視システム、タイヤモジュールおよび受信機

Info

Publication number: JP2007106401A
Application number: JP2006276988A
Authority: JP
Inventors: Bjorn Blixhavn; ブリクスハブンビョルン
Original assignee: Infineon Technologies Sensonor AS
Current assignee: Infineon Technologies Sensonor AS
Priority date: 2005-10-10
Filing date: 2006-10-10
Publication date: 2007-04-26
Also published as: DE602005017900D1; EP1772295A1; EP1772295B1; US20070096888A1

Abstract

【課題】タイヤモジュールの小型化、軽量化が図れるとともに、過大な誘導電流を回避できるタイヤ空気圧監視システムおよびタイヤモジュールを提供すること。
【解決手段】タイヤモジュール１１の受信機８は、巨大磁気抵抗を検出するＧＭＲ検出素子１と、この検出素子１に接続される信号処理手段６とを備える。
受信機８は、ＴＰＭＳ送信機により送信された低周波信号を検出するように構成される。巨大磁気抵抗を検出するＧＭＲ検出素子１を用いることで、送受信アンテナの小型化等が可能となり、受信機８、タイヤモジュール１１ないしタイヤ空気圧監視システム１０としての小型軽量化が可能となる。さらに、巨大磁気抵抗を検出する検出素子１を利用することで、アンテナ回路が入力増幅器に対して過大な電流を誘導する可能性を低減することができる。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のタイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システム、このシステムに利用されるタイヤモジュールおよび受信機に関する。

タイヤ空気圧監視システム（ＴＰＭＳ：Tire Pressure Monitoring System）は、タイヤを備えた近年の車両において共通機能となりつつある。多くのＴＰＭＳでは、タイヤを監視するためのタイヤモジュールを用いる構成が一般的である。
このようなタイヤ空気圧監視システムでは、システムの本体がタイヤモジュールからの情報を受け取り、またはシステム本体からタイヤモジュールを起動させあるいは指令を与えるために、システム本体とタイヤモジュールを結ぶ通信チャンネルが必要となる。
タイヤモジュールの組立時には、通信チャンネルは、タイヤモジュールを記憶状態から動作状態へと変更させるために、また、試験中または較正中の測定データの迅速な転送を促すために使用される。このような技術としては特許文献１などが知られている。
なお、擦り減ったタイヤの交換や夏タイヤと冬タイヤとの交換などの車両の修理時には、この通信チャンネルは各々のタイヤの位置を車両に認識させるのに使用される。この通信チャンネルは、運転中にタイヤモジュールとの情報通信に使用することも可能である、しかし、このような情報の送信までの用途では、各タイヤに送信機を設ける必要があるため、高価になる。

ＴＰＭＳはタイヤの回転による厳しい環境下で動作する。このような環境下では、ガルヴァーニ接触により通信チャンネルを構成することは好ましくなく、代わりに電磁波等を用いた非接触式の通信システムが使用されることになる。この場合には、システム内に電磁波等による信号を受信するための受信機を設ける必要がある。このような技術としては特許文献２などが知られている。

特開２００５−２３１５９３特開２００５−１１２３４２

現時点では、ＴＰＭＳシステムのタイヤモジュールの通信チャンネルとしては、１２５ｋＨｚ程度の周波数の低い電磁波を用いるのが一般的である。このような通信チャンネルでは、タイヤモジュールに、コイル、コンデンサおよび抵抗とを適宜組み合わせて回路のＱ値を調整することで共振アンテナ（タンク回路）を構成し、低周波の電磁波通信を実現している。

現在技術の欠点として、低周波の電磁場を検出するアンテナコイルを設ける必要性が挙げられる。具体的には、低周波用のアンテナコイルは比較的大きく高価な部品とならざるをえない。このため、アンテナコイルの使用は、タイヤモジュールの小型化、軽量化および低料金化といった要望に反することになっていた。

現在技術の他の欠点としては、強い低周波磁場において、アンテナ回路が入力増幅器に対して過大な電流を誘導するおそれがあることが挙げられる。このような過大な電流は受信機に悪影響を与える可能性があるため、確実な事前対策が必要となる。

本発明の目的は、タイヤモジュールの小型化、軽量化が図れるとともに、過大な誘導電流を回避できるタイヤ空気圧監視システムおよびタイヤモジュールを提供することである。

本発明のタイヤ空気圧監視システムは、車両のタイヤの空気圧を監視するタイヤモジュールを備えたタイヤ空気圧監視システムであって、
低周波信号を送信する送信機と、前記タイヤモジュールに設置されて前記低周波信号を受信する受信機と、を有し、
前記受信機は、巨大磁気抵抗（GMR：Giant Magnetoresistive）を検出するＧＭＲ検出素子と、受信素子と、前記ＧＭＲ検出素子および受信素子に接続される信号処理手段と、を備え、
前記ＧＭＲ検出素子が前記送信機からの低周波信号を検出するように構成される
ことを特徴とする。

本発明においては、ＧＭＲ検出素子を利用することで、低周波（LF：Low Frequency）電磁場を検出するための好適な構成とすることができる。従って、ＴＰＭＳシステムのタイヤモジュールの通信チャンネルとして好適な構成を提供することができる。
前記検出素子は、非常に軽量であり、タイヤモジュールの特定用途向け集積回路（ASIC：Application Specific Integrated Circuit）に組み込むことができる。前記検出素子は受動素子であるため、ＡＳＩＣに悪影響を与え得る電圧や電流を生成し得ない。本発明により、寸法、重量およびコストの最適化が必要とされる用途において、著しい改善が可能となる。さらに、巨大磁気抵抗を検出するＧＭＲ検出素子を利用することで、アンテナ回路が入力増幅器に対して過大な電流を誘導する可能性を低減することができる。

本発明のタイヤモジュールは、車両のタイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに用いられるタイヤモジュールであって、
前記システムに設置された送信機からの低周波信号を受信する受信機を有し、
前記受信機は、巨大磁気抵抗を検出するＧＭＲ検出素子と、受信素子と、前記ＧＭＲ検出素子および受信素子に接続される信号処理手段と、を備え、
前記ＧＭＲ検出素子が前記送信機からの低周波信号を検出するように構成される
ことを特徴とする。

本発明の受信機は、車両のタイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムのタイヤモジュールに用いられ、前記システムに設置された送信機からの低周波信号を受信する受信機であって、
前記受信機は、巨大磁気抵抗を検出するＧＭＲ検出素子と、受信素子と、前記ＧＭＲ検出素子および受信素子に接続される信号処理手段と、を備え、
前記ＧＭＲ検出素子が前記送信機からの低周波信号を検出するように構成される
ことを特徴とする。
このようなタイヤモジュールおよび受信機を用いることによっても、前述したタイヤ空気圧監視システムにおける効果と同様の効果を得ることができる。

なお、本発明において、前記ＧＭＲ検出素子は膜であることが望ましい。
このようにすれば、ＧＭＲ検出素子が薄くコンパクトにできるため、小型化に有効である。
前記ＧＭＲ検出素子は前記信号処理回路の表面に形成されていることが望ましい。
このようにすれば、ＧＭＲ検出素子と信号処理回路とを一体化でき、更に小型化に有効である。

前記受信素子は８０〜１７０ｋＨｚの範囲の周波数に同調させられることが望ましい。
このようにすれば、本発明のタイヤ空気圧監視システムにおける通信チャンネルとして最も効果的な低周波信号とすることができる。
ここで、最適な低周波信号のひとつは１２５Ｈｚであり、受信素子はこの周波数に同調させられることが望ましい。

次に、本発明の一実施形態を添付の図面を参照して説明する。
図１に示すように、本発明のタイヤ空気圧監視システム１０は、車両のタイヤに設置されるＴＰＭＳ送信機２と、このタイヤの近傍に設置されるタイヤモジュール１１とを備えている。
ＴＰＭＳ送信機２は、アンテナコイル３を備え、タイヤの空気圧を含むデータをアンテナコイル３からＬＦ（低周波）電磁波４の形で送信する。
実際の車両において、ＴＰＭＳ送信機２とタイヤモジュール１１とは互いに近傍に配置され、これにより十分な信号を送受信できるようになっている。

タイヤモジュール１１は、受信機８とＴＰＭＳセンサチップ５とを備えている。
受信機８は、受信アンテナとなる検出素子１と、受信した信号を処理する信号処理集積回路６とを備えている。
信号処理集積回路６において、検出素子１により検出された低周波信号は、受信素子７により情報信号として変換される。
感受性受信素子７は、例えば１２５ｋＨｚに同調可能である。
なお、感受性受信素子７において、１２５ｋＨｚ以外の信号周波数を採用してもよく、例えば受信素子７を８０〜１７０ｋＨｚの範囲の周波数と同調させてもよい。

ＴＰＭＳセンサチップ５は、信号処理集積回路６からの信号に基づいて動作するものであり、タイヤ空気圧監視システム１０としての監視機能が組み込まれている。

図２において、本発明のタイヤモジュール１１は、基板９上に受信機８およびＴＰＭＳセンサチップ５を備えている。受信機８は、信号処理手段である信号処理集積回路６を備えている。ＴＰＭＳセンサチップ５と信号処理集積回路６とは既存のワイヤボンディング等を利用した配線手段により互いに接続されている。
信号処理集積回路６の頂面には、ＧＭＲ検出素子である膜状の検出素子１が形成されている。

検出素子１は、高感受性の磁気抵抗膜で構成される。現在例示できる検出素子１としては、比較的弱い磁場において２０％以上の抵抗率変化を示す巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）膜、または、磁場において大きな抵抗率変化を有する超巨大磁気抵抗（CMR：Colossal Magnetro Resistive）膜が挙げられる。本発明において、ＧＭＲとはこれら全ての巨大磁気抵抗効果を指すこととする。この膜は、集積回路の頂面に付着させられ、通常はフルブリッジかハーフブリッジの検出構造にパターン化される。本実施形態では、ＧＭＲ膜は不動態層の頂面にスパッタリングにより付着させられる。これは、標準的なＣＭＯＳ技術を利用して実施可能である。

検出素子１の膜は、チップ頂面の不動態層を貫通するタングステンプラグなどの既存技術を利用した金属接点により信号処理集積回路６に接続される。通常、集積回路６の能動回路との接続点は４つである。ブリッジ信号は、増幅され、フィルタリングされ、電子回路により検出される。

なお、検出素子１に相当するＧＭＲ検出素子は信号処理集積回路６に限らず、他の集積回路上に付着させてもよく、また、別途設けられたたチップに設けてもよい。そして信号処理集積回路６に相当する信号処理チップに結合ワイヤによって接続させてもよい。マルチチップセンサにおいては、ＧＭＲ構造はセンサチップに含めてもよい。

信号処理集積回路６は、所定範囲の信号周波数のみを通過させるフィルタと、信号を所定の大きさより大きいか小さいかで区別する検出回路とを備えてもよい。アドレスと検出された信号について変調されたデータとを受信し、この情報を処理し得る複雑なデコーダを採用してもよい。

このような本実施形態においては、ＧＭＲを利用する検出素子１を利用することで、低周波電磁場を検出するための好適な構成とすることができる。従って、タイヤ空気圧監視システム１０のタイヤモジュール１１の通信チャンネルとして好適な構成を提供することができる。
本実施形態における検出素子１は、非常に軽量であり、タイヤモジュール１１をＡＳＩＣ（特定用途向け集積回路）として組み込むことができる。
検出素子１は受動素子であるため、ＡＳＩＣに悪影響を与え得る電圧や電流を生成し得ない。
このように、本発明に基づく受信機８、タイヤモジュール１１、タイヤ空気圧監視システム１０は、寸法、重量およびコストの最適化が必要とされる用途において、著しい改善が可能となる。
さらに、巨大磁気抵抗を検出する検出素子１を利用することで、アンテナ回路が入力増幅器に対して過大な電流を誘導する可能性を低減することができる。

本発明の一実施形態におけるタイヤ空気圧監視システムの概略構成を示す。前記実施形態におけるタイヤモジュールの実体配置を示す。

符号の説明

１検出素子
２送信機であるＴＰＭＳ送信機
３アンテナコイル
４ＬＦ電磁波
５ＴＰＭＳセンサチップ
６信号処理回路である信号処理集積回路
７受信素子
８受信機
１０タイヤ空気圧監視システム
１１タイヤモジュール

Claims

車両のタイヤの空気圧を監視するタイヤモジュールを備えたタイヤ空気圧監視システムであって、
前記タイヤに設置されて低周波信号を送信する送信機と、前記タイヤモジュールに設置されて前記低周波信号を受信する受信機と、を有し、
前記受信機は、
巨大磁気抵抗を検出するＧＭＲ検出素子と、
前記ＧＭＲ検出素子に接続される信号処理手段と、を備え、
前記ＧＭＲ検出素子が前記送信機からの低周波信号を検出するように構成される
ことを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
請求項１に記載のタイヤ空気圧監視システムにおいて、前記ＧＭＲ検出素子は膜であることを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
請求項１または請求項２に記載のタイヤ空気圧監視システムにおいて、前記ＧＭＲ検出素子は前記信号処理回路の表面に形成されていることを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のタイヤ空気圧監視システムにおいて、前記受信素子は８０〜１７０ｋＨｚの範囲の周波数に同調させられることを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
請求項４に記載のタイヤ空気圧監視システムにおいて、前記受信素子は１２５Ｈｚに同調させられることを特徴とするタイヤ空気圧監視システム。
車両のタイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムに用いられるタイヤモジュールであって、
前記タイヤに設置された送信機からの低周波信号を受信する受信機を有し、
前記受信機は、巨大磁気抵抗を検出するＧＭＲ検出素子と、前記ＧＭＲ検出素子に接続される信号処理手段と、を備え、
前記ＧＭＲ検出素子が前記送信機からの低周波信号を検出するように構成される
ことを特徴とするタイヤモジュール。
車両のタイヤの空気圧を監視するタイヤ空気圧監視システムのタイヤモジュールに用いられ、前記タイヤに設置された送信機からの低周波信号を受信する受信機であって、
前記受信機は、巨大磁気抵抗を検出するＧＭＲ検出素子と、前記ＧＭＲ検出素子に接続される信号処理手段と、を備え、
前記ＧＭＲ検出素子が前記送信機からの低周波信号を検出するように構成される
ことを特徴とする受信機。