JP5164460B2

JP5164460B2 - タイヤ電力供給システム

Info

Publication number: JP5164460B2
Application number: JP2007183340A
Authority: JP
Inventors: 隆行藤島; 雅宣豊福
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2007-07-12
Filing date: 2007-07-12
Publication date: 2013-03-21
Anticipated expiration: 2027-07-12
Also published as: JP2009018716A

Description

本発明は、タイヤに装着したセンサなどの電装品に対して電力を供給するタイヤ電力供給システムに関する。

従来から、トランスポンダを取り付けたタイヤを車両に装着して、外部からの質問信号に対する回答信号として、タイヤの自己識別情報を含む情報を外部に送信することが提案されており、さらには、タイヤ内圧やタイヤの温度を検知するセンサをトランスポンダと一体的に設け、検出したこれらのセンサからのデータを回答信号として送信するものも知られている。

上述のように車輪に取り付けられた、トランスポンダや各種のセンサに代表される電装品の電源は、車輪が回転するため、車両本体側から配線等で供給することが難しく、一方、電池等を電源とした場合には、車輪を軽量にする必要性から電池の容量を大きくすることができず、電池を交換することも容易ではないので、車両本体側等、外部からの電磁誘導によってこれらの電装品に電力を供給することが提案されている（例えば、特許文献１参照）。

図４に概略回路図で示すように、自動車を駆動させると、自動車のバッテリー３２に接続されたインバータ３４が起動し、１次側コイル３６が励磁されて、タイヤの半径方向に沿った磁束が発生する。すると、その磁束がタイヤの周方向に配設された２次側コイル３８を貫通し、その２次側コイル３８に電磁誘導により誘導起電力が発生する。電源としては、誘導起電力が発生する２次側コイル３８と、この誘導起電力を整流する整流器３５と、電力を蓄えるコンデンサ３７とで構成され、極めてシンプルな構成とすることができ、このコンデンサ３７の出力が、負荷となる電装品３９に通電される。
特開２０００−２５５２２９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発明は、タイヤのトレッド面またはサイド面に対して、偏平環状に巻回した複数の１次側コイル（給電側コイル）を周方向に並べて配置しており、発生している磁束の場所は多いが、各１次側コイルの大きさが２次側コイルの大きさとほぼ同じであるため、磁束を無駄に発生しているところがあり、タイヤ側に電力を伝送する効率が悪い。

また、タイヤのサイズに合わせて、１次側コイル（給電側コイル）の大きさを変える必要があるので、１次側コイル（給電側コイル）自体や、それを取り付ける台などに製作コストがかかってしまうという問題がある。

本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、タイヤ側に電力を効率よく伝送でき、また、タイヤのサイズに合わせて、１次側コイル（給電側コイル）の大きさを変える必要のないタイヤ電力供給システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明のタイヤ電力供給システムは、車両本体に、車両の電源装置に接続されたインバータによって励磁される１次側コイルを備え、タイヤに、前記１次側コイルとの電磁誘導によって誘導起電力を発生する複数個の２次側コイルを備え、
前記１次側コイルは、コイル断面積が、前記２次側コイルの２〜４個分のコイル断面積を有し、前記インバータにより励磁されて発生する磁束が、２〜４個の前記２次側コイルを貫通するように配設されており、前記複数の２次側コイルは、前記タイヤの全周に亘って並べて配設され、前記２次側コイル毎に、２次側コイルに発生した誘導起電力を整流する整流器が接続され、前記整流器毎に、電力を蓄える蓄電池が接続され、前記整流器毎に接続された蓄電池が並列に接続されていることを特徴とする。

本発明は、１次側コイルのコイル面積が、２次側コイルの複数個分のコイル面積を有して、１次側コイルで発生した磁束が複数個の２次側コイルを貫通するので、２次側コイル１個を貫通するときよりも車体側からタイヤ側に電力を効率良く伝送できる。また、タイヤのサイズに合わせて、給電側コイルの大きさを変える必要がない。

本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明のタイヤ電力供給システムの回路構成図である。本発明のタイヤ電力供給システムは、車両本体には、車両のバッテリー（電源装置）２に接続されたインバータ４によって励磁される１次側コイル６を備え、タイヤには、１次側コイル６との電磁誘導によって誘導起電力を発生する複数個の２次側コイル８を備えている。図１では、３個の２次側コイルが示されているが、実際には、複数個の２次側コイルが、タイヤの全周に亘って並べて配設される。２次側コイル８には、それぞれ２次側コイル８に発生した誘導起電力を整流するための４個のダイオードからなる整流器５が接続され、整流器５には、それぞれ電力を蓄えるコンデンサ（蓄電池）７が接続されている。各コンデンサ７の出力側は、並列に接続されており、各コンデンサ７から、トランスポンダや各種のセンサに代表される電装品９に電力が供給される。

図２は、本発明のタイヤ電力供給システムを説明するためのタイヤの透過斜視図である。タイヤ１１のトレッド部の内面側には、タイヤの全周に亘って複数個の２次側コイル８が貼り付けられている。２次側コイル８は、例えばリッツ線を環状に複数回巻回して形成される。１次側コイル６は、例えばリッツ線を略長方形状に複数回巻回して形成され、長手方向がタイヤの周方向と同じになるようにして、タイヤ外側のトレッド面に対向して、車両本体（図示せず）に配設されている。１次側コイル６は、コイル面積が、２次側コイル８の２〜４個分のコイル面積を有する。また、１次側コイル６は、車両本体に備えたバッテリー（図示せず）に接続されたインバータ（図示せず）によって励磁され、インバータにより励磁されて発生する磁束が、２〜４個の２次側コイル８を貫通するように配設されている。

自動車を駆動させるとインバータが起動し、１次側コイル６が励磁されて、タイヤ１１の半径方向に向かって磁束が発生する。すると、その磁束が、タイヤ１１の周方向に並べて配設された２次側コイル８のうちの複数個（２〜４個）の２次側コイル８を貫通し、磁束が貫通した２次側コイル８毎に電磁誘導により誘導起電力が発生する。２次側コイル８毎に発生した誘導起電力は、図１に示す整流器５によって整流され、整流器５毎にコンデンサ７に電力が蓄えられ、この電力が電装品９に与えられる。

なお、図２では、２次側コイル８を、タイヤ１１のトレッド部の内面側に、タイヤの全周に亘って並べて配設したが、１次側コイル６を、タイヤ外側のサイド面に対向するように配設して、２次側コイル８を、タイヤ１１のサイド部の内面側に、タイヤの全周に亘って並べて配設するようにしても良い。また、図２では、２次側コイル８を、タイヤ１１の内面側に貼り付けたが、タイヤ１１に埋設するようにしても良い。

図３は、車輪の断面図である。タイヤ１１は、ホイールリム１３の外周面に組み付けられており、タイヤ１１のトレッド部の内面側には、２次側コイル８と、図１で説明した整流器５とコンデンサ７とで構成される電源回路１０が設けられている。また、ホイールリム１３には、電装品９の一例として、タイヤ１１がホイールリム１３に組み付けられることによって形成される空間であるタイヤ内空部の圧力を測定するためのセンサモジュール３が取り付けられている。なお、センサモジュール３は、タイヤ１１の内面に焼き付けて取り付けられ、走行中のタイヤが荷重下で変形してもタイヤ１１から隔離したり壊れたりしないよう設けるようにしても良い。また、タイヤ内空部に別途の手段で保持したりすることも可能である。さらに、タイヤ１１に空気を注入するためのタイヤバルブと一体となってホイールリム１３に取り付けられるようにしても良い。

センサモジュール３は、内部に圧力センサと送受信回路とを備えており、電源回路１０から電力の供給を受けて、圧力センサは、タイヤ内空部の圧力を測定し、送受信回路は、アンテナ１２を介して外部から質問信号を受信し、圧力センサで測定したタイヤ内圧データを回答信号としてアンテナ１２を介して外部に送信する。

本発明は、１次側コイルのコイル面積が、２次側コイルの複数個分のコイル面積を有して、１次側コイルで発生した磁束が複数個の２次側コイルを貫通するので、２次側コイル１個を貫通するときよりも車体側からタイヤ側に電力を効率良く伝送できる。また、タイヤのサイズが変わったときは、１次側コイル（給電側コイル）の大きさを変える必要がなく、２次側コイルの数を変更するだけで対応できる。また、１次側コイル（給電側コイル）のサイズも、比較的コンパクトで済み、取り付け方法の制限が少なくて済む。

また、本発明は、２次側コイル毎に整流器およびコンデンサを備えて、２次側コイルに発生した誘導起電力を整流して、コンデンサに電力を蓄えるので、１つのコンデンサに電力を蓄える場合に比べて、コンデンサの容量を小さくできる。したがって、コンデンサの形状、重さを小さくできるため、タイヤ内に配設した場合にタイヤバランスを損なうことがない。また、各コンデンサの出力側を、並列に接続しているので、タイヤ側に常に安定して電力を伝送でき、さらに、タイヤが停止・回転のどちらの状態でも、タイヤ側に電力を伝送できる。また、２次側コイル毎に整流しているので、誘起した電力が他のコイルから逃げることがない。

本発明のタイヤ電力供給システムの回路構成図である。本発明のタイヤ電力供給システムを説明するためのタイヤの透過斜視図である。車輪の断面図である。従来のタイヤ電力供給システムの概略回路図である。

符号の説明

２バッテリー
３センサモジュール
４インバータ
５整流器
６１次側コイル
７コンデンサ
８２次側コイル
９電装品
１０電源回路
１１タイヤ
１２アンテナ
１３ホイールリム

Claims

車両本体に、車両の電源装置に接続されたインバータによって励磁される１次側コイルを備え、
タイヤに、前記１次側コイルとの電磁誘導によって誘導起電力を発生する複数個の２次側コイルを備え、
前記１次側コイルは、コイル断面積が、前記２次側コイルの２〜４個分のコイル断面積を有し、前記インバータにより励磁されて発生する磁束が、２〜４個の前記２次側コイルを貫通するように配設されており、
前記複数の２次側コイルは、前記タイヤの全周に亘って並べて配設され、前記２次側コイル毎に、２次側コイルに発生した誘導起電力を整流する整流器が接続され、前記整流器毎に、電力を蓄える蓄電池が接続され、前記整流器毎に接続された蓄電池が並列に接続されていることを特徴とするタイヤ電力供給システム。