JP2010031455A - 電子キーシステム - Google Patents

Abstract

【課題】 部品点数や配線数を削減可能であり、セキュリティ性及び利便性を向上させることができると共に、車両内等への後付け等も容易な電子キーシステムを提供すること。
【解決手段】 リクエスト信号の受信及びリクエスト信号に対するアンサー信号の送信が可能な電子キーＫと、車両１に設けられた近接センサを有し該近接センサで電子キーＫ又は人体Ｈを検知可能なセンサ部２と、車両１に設けられリクエスト信号を送信アンテナ３ａから送信可能な送信部３と、車両１に設けられアンサー信号を受信可能な受信部４と、ドアのアンロック及びロックを行うドアロック部５と、センサ部２、送信部３、受信部４及びドアロック部５の制御を行う制御部Ｃと、を備え、送信アンテナ３ａが、センサ部２にも接続され、制御部Ｃが、センサ部２を動作させる際、送信アンテナ３ａを、電界センサ又は磁気センサとして機能する近接センサとする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、自動車等のスマートキーレスエントリシステム等に好適な電子キーシステムに関する。

近年、キー操作なしに自動車等の車両ドアのロック／アンロックを行ういわゆるスマートキーレスエントリシステム又はパッシブキーレスエントリ（ＰＫＥ）と呼ばれる電子キーシステムが標準になりつつある。このＰＫＥは、車両の所有者が持つ電子キー（ＦＯＢ）の操作無しで車両のセンサ若しくはスイッチ等の操作により、ドアのロック／アンロックが可能になるものである。

従来、車両に後付け可能な用品系製品として製作されるスマートキーレスシステムもあるが、このシステムでは、搭載する車両に対してスイッチやセンサ等の取り付けが困難であり、ロック／アンロック制御のための電波を常に間欠送信している。この場合、常時、電波を送信する必要があるため、車両のバッテリの浪費によるバッテリ上がりが生じるおそれや電子キーの電池寿命が短くなるという問題がある。また、この方式では、使用者の操作意志、すなわちセンサやスイッチを動作させようとする使用者の行為による操作意志を明確にしてロック／アンロックを行う方式でないため、セキュリティ上も問題がある。

これに対してセンサやスイッチ等の操作による電子キーシステム、特に予め車両の製造時にシステムを搭載するライン品の場合、ドアノブ等の構造上最適な箇所にセンサやスイッチ等を設置するものであるため、車両購入後に後付けすることが困難である。

これらの対策として、特許文献１には、車外と通信を行うアンテナ部と、車両ドアに対して人の接近を検出するセンサ電極を有するセンサ部と、をドアハンドル部に配設し、前記アンテナ部と前記センサ部とが、一つの共振回路を共有しているドア開閉装置が提案されている。このドア開閉装置では、アンテナ部が第１コイルを巻いた第１アンテナと第２コイルを巻いた第２アンテナとを有し、センサ部が、第２コイルに近づく人の接近を静電容量の変化により第２アンテナの共振状態が変化することを利用してドアハンドルへの接近を検出している。

特許第３８９９９１２号公報（特許請求の範囲）

しかしながら、上記従来の技術においても、以下の課題が残されている。
すなわち、従来の特許文献１に記載の技術では、アンテナ部が第１アンテナと第２アンテナとの２回路に分かれて部品点数が多いと共に、センサ部が第２アンテナの第２コイルを利用しているため、第２アンテナの構造や配線が複雑になって大型化してしまう不都合があった。また、アンテナ部を第１アンテナと第２アンテナとに分けてそれぞれを相互結合させているため、互いの配線位置等を調整しなければ共振周波数がずれてしまう不都合があった。

本発明は、前述の課題に鑑みてなされたもので、部品点数や配線数を削減可能であり、セキュリティ性及び利便性を向上させることができると共に、車両内等への後付け等も容易な電子キーシステムを提供することを目的とする。

本発明は、前記課題を解決するために以下の構成を採用した。すなわち、本発明の電子キーシステムは、リクエスト信号の受信及び該リクエスト信号に対するアンサー信号の送信が可能な電子キーと、車両に設けられた近接センサを有し該近接センサで前記電子キー又は人体を検知可能なセンサ部と、前記車両に設けられ前記リクエスト信号を送信アンテナから送信可能な送信部と、前記車両に設けられ前記アンサー信号を受信可能な受信部と、前記ドアのアンロック及びロックを行うドアロック部と、前記センサ部、前記送信部、前記受信部及び前記ドアロック部の制御を行う制御部と、を備え、前記送信アンテナが、前記センサ部にも接続され、前記制御部が、前記センサ部を動作させる際、前記送信アンテナを、電界センサ又は磁気センサとして機能する前記近接センサとすることを特徴とする。

この電子キーシステムでは、制御部が、センサ部を動作させる際、送信アンテナを、電界センサ又は磁気センサとして機能する近接センサとするので、送信アンテナ自体を送信部とセンサ部とで共有して部品点数および配線数を削減することができ、小型化が可能である。
上記従来の特許文献１の技術では、アンテナが第１アンテナと第２アンテナとの２回路で構成され、その分、多くの配線数が必要であるが、本発明では、送信アンテナ自体が完全に共通であり、１回路の構成であるため、基本的に配線数が２本でよく、容易に構成可能である。
また、送信アンテナを電界センサ又は磁気センサの近接センサとして機能させ、操作意志確認のために非接触スイッチ的に用いることができる。これによって、取り付け位置の自由度が増大し、設置が容易な上、さらにセキュリティ性及び利便性を向上させることができると共に、消費電力を抑えることもできる。

また、本発明の電子キーシステムは、 前記送信アンテナが、フェライトコアと、該フェライトコアに連続して巻回され第１コイル部と該第１コイル部よりも巻回数の多い第２コイル部とからなるコイルと、を備え、前記制御部が、前記送信の際に前記第１コイル部と前記送信部とを接続し、前記センサ部を動作させる際に前記第２コイルと前記センサ部とを接続することを特徴とする。すなわち、この電子キーシステムでは、制御部が、送信の際に第１コイル部と送信部とを接続し、センサ部を動作させる際に第２コイル部とセンサ部とを接続するので、電界センサとして送信アンテナを用いる際に巻回数を多くしてＱ値を向上させた第２コイル部を用いることで、センサ感度をアップさせることができる。また、コイル巻回数の増大により、自己共振周波数が低下して、送信アンテナの容量性が向上することで、より電界センサとしての機能が向上する。
なお、コイルを第１コイル部と第２コイル部とに分けるために中間タップで端子を１つ増やして配線数が３本になるが、同一の巻き線の延長で構成されているため、インダクタンス値は安定し、共振周波数の調整等が不要である。

また、本発明の電子キーシステムは、前記制御部が、前記送信アンテナを前記電界センサとして機能させる際に印加する周波数を前記送信の際よりも高くすることを特徴とする。すなわち、この電子キーシステムでは、制御部が、送信アンテナを電界センサとして機能させる際に印加する周波数を送信の際よりも高くするので、送信アンテナの容量性が向上して、より電界センサとしての機能が向上する。

また、本発明の電子キーシステムは、前記送信アンテナが、導電性部材上に設置されていることを特徴とする。すなわち、この電子キーシステムでは、送信アンテナが、導電性部材上に設置されているので、車体に直接取り付ける場合よりも導電性部材を介することによってＱ値が高くなり、センサ感度の低下を防ぐことができる。したがって、センサとして機能する送信アンテナに対する車体の影響を、いわゆるオンメタル化で抑制することができる。

また、本発明の電子キーシステムは、前記送信アンテナが、磁気シート上に設置されていることを特徴とする。すなわち、この電子キーシステムでは、送信アンテナが、磁気シート上に設置されているので、車体に直接取り付ける場合よりも磁気シートを介することによって磁気損失が抑制され、送信アンテナを磁気センサとして機能させる際に、センサ感度の低下を防ぐことができる。

本発明によれば、以下の効果を奏する。
本発明の電子キーシステムによれば、制御部が、センサ部を動作させる際、送信アンテナを、電界センサ又は磁気センサとして機能するセンサとするので、部品点数および配線数を削減することができ、小型化が可能である。また、送信アンテナを近接センサとして操作意志確認のために非接触スイッチ的に用いることで、取り付け位置の自由度が増大し、設置が容易な上、さらにセキュリティ性及び利便性を向上させることができると共に、消費電力を抑えることもできる。
したがって、コストダウンが可能であり、バッテリ上がり等を防ぐことができると共に、操作意志を確認せずにロック／アンロックすることがなく、さらにライン品としてだけでなく車両購入後でも取り付けることが可能である。

以下、本発明に係る電子キーシステムの第１実施形態を、図１及び図２を参照しながら説明する。

本実施形態における電子キーシステムは、例えば自動車等の車両に搭載されるパッシブキーレスエントリシステムであって、図１及び図２に示すように、リクエスト信号の受信及び該リクエスト信号に対するアンサー信号の送信が可能な電子キー（ＦＯＢ）Ｋと、車両１に設けられた近接センサを有し該近接センサで電子キーＫ又は人体Ｈを検知可能なセンサ部２と、車両１に設けられリクエスト信号を送信アンテナ３ａから送信可能な送信部３と、車両１に設けられアンサー信号を受信可能な受信部４と、ドアのアンロック及びロックを行うドアロック部５と、センサ部２、送信部３、受信部４及びドアロック部５の制御を行う制御部Ｃと、を備えている。

上記送信アンテナ３ａとしては、ＬＦ（Low Frequency：低周波）に対応した送信アンテナ（ＬＦ送信アンテナ）が、携帯機の電池交換の頻度が少なくて済む点で好ましい。なお、本実施形態でいう低周波とは、３０ｋＨｚ〜３００ｋＨｚであり、具体的には、１２５ｋＨｚ帯、１３４ｋＨｚ〜１３５ｋＨｚ帯である。

上記リクエスト信号は、車両１の正当な使用者であることを判断可能な情報、例えばＩＤ(Identification：身分証明書)情報を要求するＩＤ要求信号等であって、使用者のＩＤ、車両１のＩＤ又は暗証番号等の情報を要求する信号である。また、上記アンサー信号は、リクエスト信号の要求に応答した情報を含む信号である。
上記電子キーＫは、上記アンサー信号をＵＨＦ（Ultra High Frequency）等で無線送信可能であると共に、ＬＦ（Low Frequency）等で送信されアンサー信号の送信を要求するリクエスト信号を無線受信可能であり、該リクエスト信号を受信すると自動的にアンサー信号を送信するように設定されている。

上記送信部３は、電子キーＫに対してリクエスト信号を送信するために、上記送信アンテナ３ａと、送信ドライバ回路３ｂと、を備えている。
上記受信部４は、電子キーＫから送信されるアンサー信号を受信するために、ＵＨＦ受信アンテナ４ａと、受信回路４ｂと、を備えている。

上記センサ部２は、上記送信アンテナ３ａに接続されたセンサ回路２ａを備えている。すなわち、送信アンテナ３ａは、センサ部２にも接続されている。
上記ドアロック部５は、ドア内に内蔵されたアクチュエータ等からなるドアロックのアンロック／ロック機構である。

上記制御部Ｃは、センサ部２を動作させる際、送信アンテナ３ａを、電界センサ又は磁気センサとして機能する近接センサとしてセンサ回路２ａに接続し、これらを制御する。
上記送信アンテナ３ａは、図２に示すように、フェライトコア６と、該フェライトコア６に連続して巻回されたコイル７と、を備えている。このコイル７の端子７ａは、それぞれ送信部３とセンサ部２とに接続されている。

なお、センサ部２を動作させた際、電界センサとして機能させた送信アンテナ３ａによる検知エリアは、周囲数ｃｍ程度の範囲となる。
制御部Ｃは、近接センサとして機能させた送信アンテナ３ａによってセンサ部２が電子キーＫ又は人体Ｈを検知すると、送信部３により送信アンテナ３ａからリクエスト信号を送信し、これに対して電子キーＫから送られ受信部４により受信したアンサー信号が適正である場合、ドアロック部５によりドアのアンロック又はロックを行うように設定されている。これにより、使用者は、ドアの開閉操作を行うことができる。

上記送信アンテナ３ａは、センサ部２を動作させる際は、非接触スイッチとして機能する近接センサとするため、ロック／アンロックするドアに直接又はその近傍に設置される。例えば、送信アンテナ３ａは、ドア周囲のピラーやドア側の天井部等に内蔵可能であるが、防水加工等が不要な車両内に設置することが好ましい。

なお、上記電界センサは、高周波で電界を周囲に発生させて電界内の物体を比誘電率の変化で非接触検知するセンサである。このため、送信アンテナ３ａを電界センサとして機能させる場合、Ｑ値を向上させてセンサ感度をアップさせることが好ましい。したがって、センサ部２を動作させる際には、センサ部２によって送信アンテナ３ａに印加する周波数を上げ、静電容量の容量性を上げて使用する。例えば、送信の際は１２５ｋＨｚであるが、センサ部２を動作させるセンサモードの際には、３００ＭＨｚに周波数を上げる。

また、上記磁気センサは、周囲の磁場の変化を検出して金属を非接触検知するセンサである。例えば、共振体を検知する方式である。
パルスインジェクション方式等を利用することで、使用者が持っている金属が検知対象となる。特に、電子キーＫのアンテナ回路は共振回路であるため、この共振周波数成分の短いパルス波の送信で上記電界センサとして機能させた場合より比較的検知距離が長いセンサとして機能する。

次に、本実施形態の電子キーシステムによる車両のドアのロック／アンロック方法について動作の一例を説明する。

まず、通常時、制御部Ｃにより、送信アンテナ３ａを近接センサとして機能させるセンサモードの状態とされ、使用者の操作意志の確認待ち状態とされている。この状態で使用者が、電子キーＫ又は手等を送信アンテナ３ａの設置部分に近づける又は触れると、近接センサとして機能する送信アンテナ３ａが電子キーＫ又は人体Ｈ（使用者）を検知し、制御部Ｃの制御によって送信部２がリクエスト信号を送信する。そして、制御部Ｃによって、受信部３がアンサー信号の受信待ち状態となる。

このとき、電子キーＫを持たない者が送信アンテナ３ａに触れたりした場合、リクエスト信号に対する応答はなく、受信部４はアンサー信号を受信しない。このため、制御部Ｃは、使用者ではなく不審者等が接近したと判断して、そのまま送信部３によりリクエスト信号の送信を続ける。

また、電子キーＫを持った使用者が車両に近づいた場合、リクエスト信号を受信した電子キーＫがアンサー信号を送信し、このアンサー信号を受信部４が受信する。さらに、制御部Ｃは、受信したアンサー信号の照合を行い、アンサー信号が適正なものであるとき、ドアロック部５によりドアのロック／アンロックを行う。すなわち、ドアがロックされていた場合は、アンロックにし、アンロックされていた場合は、ロックする。

このように第１実施形態の電子キーシステムでは、制御部Ｃが、センサ部２を動作させる際、送信アンテナ３ａを、電界センサ又は磁気センサとして機能する近接センサとするので、送信アンテナ３ａ自体を送信部３とセンサ部２とで共有して部品点数および配線数を削減することができ、小型化が可能である。また、送信アンテナ３ａを電界センサ又は磁気センサの近接センサとして機能させ、操作意志確認のために非接触スイッチ的に用いることができる。これによって、取り付け位置の自由度が増大し、設置が容易な上、さらにセキュリティ性及び利便性を向上させることができると共に、消費電力を抑えることもできる。

また、制御部Ｃが、送信アンテナ３ａを電界センサとして機能させる場合、印加する周波数を送信の際よりも高くするので、送信アンテナ３ａの容量性が向上して、より電界センサとしての機能が向上する。

次に、本発明に係る電子キーシステムの第２から第４実施形態について、図３から図５を参照して以下に説明する。なお、以下の各実施形態の説明において、上記実施形態において説明した同一の構成要素には同一の符号を付し、その説明は省略する。

第２実施形態と第１実施形態との異なる点は、第１実施形態では、送信アンテナ３ａのコイル７が一対の端子７ａだけを有しているのに対し、第２実施形態の電子キーシステムでは、図３に示すように、送信アンテナ２３ａのコイル２７が、中間タップが設けられて共有端子２７ａと通信用端子２７ｂとセンサ用端子２７ｃとを有し、第１コイル部２７Ａと該第１コイル部２７Ａよりも巻回数の多い第２コイル部２７Ｂとからなる点である。

すなわち、通信用端子２７ｂの一方とセンサ用端子２７ｃの一方は共通した共有端子２７ａとされ、共有端子２７ａと通信用端子２７ｂとの間が第１コイル部２７Ａとされ、共有端子２７ａとセンサ用端子２７ｃとの間が第２コイル部２７Ｂとされている。また、共有端子２７ａと通信用端子２７ｂとの間の巻回数よりも、共有端子２７ａとセンサ用端子２７ｃとの間の巻回数が多く設定されている。
また、制御部Ｃは、送信の際に第１コイル部２７Ａと送信部３とを接続し、センサ部２を動作させる際に第２コイル部２７Ｂとセンサ部２とを接続する切り替え機能を有している。

このように第２実施形態の電子キーシステムでは、制御部Ｃが、送信の際に第１コイル部２７Ａと送信部３とを接続し、センサ部２を動作させる際に第２コイル部２７Ｂとセンサ部２とを接続するので、電界センサとして送信アンテナ２３ａを用いる際に巻回数を多くしてＱ値を向上させた第２コイル部２７Ｂを用いることで、センサ感度をアップさせることができる。また、コイル巻回数の増大により、自己共振周波数が低下して、送信アンテナ２３ａの容量性が向上することで、より電界センサとしての機能が向上する。
なお、コイル２７を第１コイル部２７Ａと第２コイル部２７Ｂとに分けるために中間タップで端子を１つ増やして配線数が３本になるが、同一の巻き線の延長で構成されているため、インダクタンス値は安定し、共振周波数の調整等が不要である。

第３実施形態と第２実施形態との異なる点は、第２実施形態では、車両１の車体に直接、送信アンテナ２３ａが実装されるのに対し、第３実施形態の電子キーシステムでは、図４に示すように、送信アンテナ２３ａが、導電性部材３８上に設置されて、導電性部材３８を介して車体に実装される点である。
上記導電性部材３８は、例えば銅板等が採用される。

このように第３実施形態の電子キーシステムでは、送信アンテナ２３ａが、導電性部材３８上に設置されているので、直接車体に取り付ける場合よりも導電性部材３８を介することによってＱ値が高くなり、センサ感度を向上させることができる。したがって、センサとして機能する送信アンテナ２３ａに対する車体の影響を、いわゆるオンメタル化で抑制することができる。

第４実施形態と第３実施形態との異なる点は、第３実施形態では、送信アンテナ２３ａが導電性部材３８上に直接設置されているのに対し、第４実施形態の電子キーシステムでは、図５に示すように、送信アンテナ２３ａを、磁性シート４８を介して導電性部材３８上に設置している点である。
上記磁性シート４８としては、磁性材料と樹脂からなる透磁率の高い電磁シールド材等が採用される。

このように第４実施形態では、送信アンテナ２３ａが、磁気シート４８上に設置されているので、車体に直接取り付ける場合よりも磁気シート４８を介することによって磁気損失が抑制され、送信アンテナ２３ａを磁気センサとして機能させる際に、センサ感度の低下を防ぐことができる。

なお、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることができる。
例えば、ロック／アンロックするドアとしては、車両の運転席や助手席等のドアだけでなく、ハッチバック等のバックドアでも構わない。

本発明に係る電子キーシステムの第１実施形態において、システム全体の構成を示すブロック図である。 第１実施形態において、送信アンテナを示す斜視図である。 本発明に係る電子キーシステムの第２実施形態において、送信アンテナを示す斜視図である。 本発明に係る電子キーシステムの第３実施形態において、送信アンテナを示す斜視図である。 本発明に係る電子キーシステムの第４実施形態において、送信アンテナを示す斜視図である。

符号の説明

１…車両、２…センサ部、２ａ…センサ回路、３…送信部、３ａ，２３ａ…送信アンテナ、４…受信部、５…ドアロック部、７，２７…コイル、２７Ａ…第１コイル部、２７Ｂ…第２コイル部、３８…導電性部材、４８…磁気シート、Ｃ…制御部、Ｋ…電子キー

Claims (5)

1. リクエスト信号の受信及び該リクエスト信号に対するアンサー信号の送信が可能な電子キーと、
   車両に設けられた近接センサを有し該近接センサで前記電子キー又は人体を検知可能なセンサ部と、
   前記車両に設けられ前記リクエスト信号を送信アンテナから送信可能な送信部と、
   前記車両に設けられ前記アンサー信号を受信可能な受信部と、
   前記ドアのアンロック及びロックを行うドアロック部と、
   前記センサ部、前記送信部、前記受信部及び前記ドアロック部の制御を行う制御部と、を備え、
   前記送信アンテナが、前記センサ部にも接続され、
   前記制御部が、前記センサ部を動作させる際、前記送信アンテナを、電界センサ又は磁気センサとして機能する前記近接センサとすることを特徴とする電子キーシステム。
2. 請求項１に記載の電子キーシステムにおいて、
   前記送信アンテナが、フェライトコアと、
   該フェライトコアに連続して巻回され第１コイル部と該第１コイル部よりも巻回数の多い第２コイル部とからなるコイルと、を備え、
   前記制御部が、前記送信の際に前記第１コイル部と前記送信部とを接続し、前記センサ部を動作させる際に前記第２コイル部と前記センサ部とを接続することを特徴とする電子キーシステム。
3. 請求項１又は２に記載の電子キーシステムにおいて、
   前記制御部が、前記送信アンテナを前記電界センサとして機能させる際に印加する周波数を前記送信の際よりも高くすることを特徴とする電子キーシステム。
4. 請求項１から３のいずれか一項に記載の電子キーシステムにおいて、
   前記送信アンテナが、導電性部材上に設置されていることを特徴とする電子キーシステム。
5. 請求項１から４のいずれか一項に記載の電子キーシステムにおいて、
   前記送信アンテナが、磁気シート上に設置されていることを特徴とする電子キーシステム。

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