JP2010251819A - 携帯機及びこれを用いた車両通信システム - Google Patents

Abstract

【課題】主に自動車のドアの施解錠や開閉等に用いられる携帯機及びこれを用いた車両通信システムに関し、安価で車両に組み付け易いものを提供することを目的とする。
【解決手段】送受信可能な一つの携帯機アンテナ４１と制御手段４５により切替え可能な切替手段４２を備えた携帯機５０と、送受信可能な一つの車載機アンテナ５１と制御手段５６により切替え可能な切替手段５２を備えた車載機６０とで、車両通信システムを構成することにより、従来ドアハンドル内などに設けていた送信アンテナが不要になり、安価で車両に組み付け易い携帯機及びこれを用いた車両通信システムを得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、主に自動車に装着され、ドアの施解錠や開閉等の遠隔制御に使用される、携帯機及びこれを用いた車両通信システムに関するものである。

従来、運転者が携帯機の入力手段から所定の操作を行い携帯機と車両に搭載された車載機との間で無線通信を行い車両のドアを施解錠あるいは開閉するキーレスエントリ動作を行う車両通信システムが用いられ、また近年、運転者が携帯機を持って車両に近づくだけで、車両のドアを施解錠あるいは開閉するパッシブ・キーレスエントリ動作をする車両通信システムが徐々に広まっている。

そして、このようなキーレスエントリ動作とパッシブ・キーレスエントリ動作の双方を行う携帯機及びこれを用いた車両通信システムでは、より安価で車両へ組み付ける際の負担が小さいものが求められている。

このような、従来の携帯機及びこれを用いた車両通信システムについて、図６〜図８を用いて説明する。

図６は従来の車両通信システムの回路ブロック図であり、同図において、１は例えば３５０ＭＨｚのＵＨＦ（Ｕｌｔｒａ Ｈｉｇｈ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯に共振周波数を有する送信アンテナ、２は例えば１２５ＭＨｚのＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）帯に共振周波数を有する受信アンテナで、一般に送信アンテナ１としては、プリント基板上に配線パターンにより形成された線状アンテナが用いられ、受信アンテナ２としてはフェライトなどの磁性体に、銅線をコイル状に巻回した、いわゆるバーアンテナが用いられている。

また、３は電子部品などにより構成された送信手段、４は電子部品などにより構成された受信手段で、送信手段３は送信アンテナ１と、受信手段４は受信アンテナ２と電気的に接続している。

また、これらの送信手段３と受信手段４は、マイコンなどの半導体素子で構成された制御手段５と電気的に接続され、この制御手段５は押釦スイッチなどの入力手段６と電気的に接続され、携帯機１０が構成されていた。

また、１１は例えば３５０ＭＨｚのＵＨＦ帯に共振周波数を有する受信アンテナで、受信アンテナ１１は電子部品などで構成された受信手段１２と電気的に接続されており、また１３は電子部品で構成されたＬＦ帯の電波を送信するための送信手段で、外部端子１４、１５と接続されている。

そして、１６はマイコンなどで構成された制御手段であり、制御手段１６が受信手段１２、送信手段１３及び外部端子１７と電気的に接続され、車載機２０が構成されていた。

そして、このように構成された車載機２０が運転席前方のインスツルメントパネル内部などの所定位置に配置され、車載機２０の外部端子１４、１５は、２１で示す例えば１２５ｋＨｚのＬＦ帯の送信アンテナとコネクタやハーネスを介して電気的に接続され、外部端子１７は、ドアの施解錠スイッチの施錠動作や解錠動作を行うモータなどの駆動装置（図示せず）と電気的に接続されている。

そして、これらの携帯機１０、車載機２０および送信アンテナ２１から従来の車両通信システムが構成されていた。

なお、この送信アンテナ２１は、例えば５０ｍｍ前後の長さの直方体形状のフェライトに０．５ｍｍ程度の直径の銅線を数十回巻回した、いわゆるバーアンテナに、さらに数百Ｖの耐電圧の高価なコンデンサを実装して構成されており、車載機２０のＵＨＦ帯の受信アンテナ１１と比べ高価なものとなっていた。

また、この送信アンテナ２１は、例えば図７の従来の車両通信システムの使用状態図で示す、例えば車両３０のフロントドア３１のドアハンドル３２内部などに挿入されて使用されるものであり、ドアハンドル３２をフロントドア３１に組み合わせる前に、予め送信アンテナ２１をドアハンドル３２に挿入しておくことが必要であった。

つまり、従来の車両通信システムは、車両に組み付ける際に送信アンテナ２１を予めドアハンドル３２に挿入しておく手間がかかるものとなっていた。

以上の構成において、パッシブ・キーレスエントリ動作を行う際には、図８（ａ）の信号波形図で示すように、車載機２０の制御手段１６は携帯機の有無を問い合わせる要求信号Ａ１を、車両３０のフロントドア３１のドアロックが施錠している間、送信アンテナ２１を介して、常に例えば２秒前後の所定時間間隔で送信している。

なお、この要求信号Ａ１は、例えば図７で示すドアハンドル３２から半径１ｍ程度の自動施解錠エリア３３で、携帯機１０の制御手段５で認識可能な強度で送信されている。

この様に、自動施解錠エリア３３内でのみ携帯機１０の制御手段５で認識可能な強度とするために、送信アンテナ２１として、例えば１２５ｋＨｚ程度のＬＦ帯に共振周波数を有するアンテナを用いている。

つまり、これはＬＦ帯に共振周波数を有する送信アンテナ２１では、一波長が数ｋｍとなるため、車両近傍の１ｍ程度の距離での電波の伝搬は、距離の３乗に反比例して強度が減衰する近傍界となることを利用し、ＬＦ帯に共振周波数を有する送信アンテナ２１を用いて安定した自動施解錠エリア３３の範囲を得るためである。

そして、車両から若干離れた場所にいた運転者が、自動施解錠エリア３３に進入すると、携帯機１０の入力手段６の操作をしなくても、受信手段４を介して要求信号Ａ１が入力された制御手段５は、要求信号Ａ１が正規の信号であることを確認した後、図８（ｂ）で示すように、解錠信号Ｂ１を自動的に出力する。

そして解錠信号Ｂ１を受信した車載機２０の制御手段１６は、図８（ｃ）で示すように駆動信号Ｃ１を出力し、モータなどの駆動装置を駆動させ、例えばフロントドア３１のロックを解除する。

なお、キーレスエントリ動作を行う場合には、携帯機１０を持った運転者が自動車３０から例えば３０〜５０ｍ程度の、ある程度離れた場所で、携帯機１０の押釦スイッチなどの入力手段６の操作をすると、携帯機１０から解錠信号Ｂ１が、送信アンテナ１を介して送信され、上述の説明において車載機２０の制御手段１６が解錠信号Ｂ１を受信した場合と同様に、フロントドア３１の解錠が遠隔制御で行われるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

特開２００８−１６９６６３号公報

しかしながら、上記従来の携帯機及びこれを用いた車両通信システムにおいては、送信アンテナ２１が有るため、従来の車両通信システムは高価で車両への組み付けに手間がかかるものとなっていたという課題があった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、安価で車両へ組み付け易い車両通信システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、以下の構成を有するものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、送信手段と受信手段は切替手段を介して、一つの携帯機アンテナに接続され、制御手段は、入力手段からの所定の操作に応じて、所定の捜査信号を送信手段と切替手段とを介して携帯機アンテナから、所定時間の間隔で出力するようにして携帯機を構成したものであり、従来通信に用いていた送信アンテナと受信アンテナを一つの携帯機アンテナで共用し、かつ従来一回解錠信号を送信しドアの解錠動作などをしていた携帯機が捜査信号を所定時間の間隔で出力することによって、パッシブ・キーレスエントリ動作とキーレスエントリ動作の双方が可能で、かつ高価な受信アンテナが不要になり安価な携帯機を提供しうるという作用を有する。

請求項２に記載の発明は、電波を送受信可能な車載機アンテナと、車載機アンテナに接続された切替手段と、切替手段を介して車載機アンテナに接続された送信手段および受信手段と、送信手段および受信手段に接続され、制御手段とから車載機を形成すると共に、
この車載機の制御手段が、請求項１記載の携帯機からの携帯機送信信号に応じて駆動信号を出力するようにして車両通信システムを構成したものであり、高価で車両の組み付けに工数がかかる車両の送信アンテナが不要となるため、安価で車両へ組み付け易い車両通信システムを提供しうるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、安価で車両へ組み付け易い携帯機及びこれを用いた車両通信システムを実現することができるという有利な効果が得られる。

本発明の一実施の形態による車両通信システムの回路ブロック図 同使用状態図 同波形図 同波形図 同波形図 従来の車両通信システムの回路ブロック図 同使用状態図 同波形図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図５を用いて説明する。

なお、背景技術の項で説明した構成と同一構成の部分には同一符号を付して、詳細な説明を簡略化する。

（実施の形態）
図１は本発明の一実施の形態による車両通信システムの回路ブロック図であり、同図において、４１は例えば３５０ＭＨｚのＵＨＦ帯に共振周波数を有する携帯機アンテナで、例えば、プリント基板上に形成された配線パターンを用いて、平面アンテナとして構成されている。

また、４２は半導体素子などで構成された切替手段で、携帯機アンテナ４１と、電子部品で構成された送信手段３と、同じく電子部品などで構成された受信手段４４と電気的に接続されている。

また、４５はマイコンなどの半導体素子で構成された制御手段で、送信手段３および受信手段４４と電気的に接続され、さらに制御手段４５は押釦スイッチなどの入力手段６、および本発明の携帯機で新たに設けられた入力手段４６と電気的に接続されている。

なお、制御手段４５は、切替手段４２に対し、携帯機アンテナ４１と送信手段３が電気的に接続した状態と、携帯機アンテナ４１と受信手段４４が電気的に接続した状態とを切替える制御を行う。

そして、これらの携帯機アンテナ４１、切替手段４２、送信手段３、受信手段４４、制御手段４５、入力手段６、４６から、携帯機５０が構成される。

また、５１は例えば３５０ＭＨｚのＵＨＦ帯に共振周波数を有する車載機アンテナで、例えばＬ字状に折り曲げられた金属製の導線をプリント基板上に垂直に立てて半田付けするなどして線状アンテナとして構成される。

そして、５２は半導体素子などで構成された切替手段で、車載機アンテナ５１と、電子部品などで構成された受信手段１２と、同じく電子部品などで構成された送信手段５３と電気的に接続されている。

そして、５６はマイコンなどの半導体素子で構成された制御手段で、受信手段１２、送信手段５３及び外部端子１７と電気的に接続されている。

なお、制御手段５６は、切替手段５２に対し、車載機アンテナ５１と受信手段１２が電気的に接続した状態と、車載機アンテナ５１と送信手段５３が電気的に接続した状態とを切替える制御を行う。

そして、これらの車載機アンテナ５１、切替手段５２、受信手段１２、送信手段５３、外部端子１７、制御手段５６から車載機６０が構成される。

そして、このように構成された車載機６０は、図２（ａ）の使用状態図で示すように、運転席前方のインスツルメントパネル内部などの所定位置に配置され、外部端子１７は、ドアの施解錠スイッチの施錠動作や解錠動作を行うモータなどの駆動装置（図示せず）と電気的に接続され、携帯機５０と車載機６０から車両通信システム６５が構成されている。

つまり、携帯機５０は、送信手段３と受信手段４４とが、切替手段４２を介して携帯機アンテナ４１を共用しており、従来の携帯機が有していたフェライトにコイルを巻回した受信アンテナが不要となったことで、切替手段４２を使用したとしても比較的安価に携帯機を構成しうるものとなっている。

また、車両通信システム６５は従来の車両通信システムと異なり、車両３０のフロントドア３１のドアハンドル３２内部の高価な送信アンテナ２１が不要であるため安価となるだけでなく、車両３０内部のハーネスの配線が減り、ドアハンドル３２に送信アンテナ２１を挿入する手間も無くなるため、安価で車両に組み付け易い車両通信システム６５を得ることが可能となるものである。

以上の構成において、車両通信システム６５がパッシブ・キーレスエントリ動作を行う場合について説明する。

例えば、運転者が図２（ａ）の使用状態図で示す電波送受可能エリア７０の外側の、例えば車両３０から１００ｍ以上離れた場所で、本発明の携帯機で新たに設けられた入力手段４６を操作すると、制御手段４５が、入力手段４６が操作されたことを認識し、図３（ｂ）の信号波形図で示すように、所定時間Ｔ１間隔で捜査信号Ｂ２を連続的に出力し、所定時間連続的に送信した後、運転者が電波送受可能エリア７０に進入しない場合は捜査信号Ｂ２の出力を停止する。

なお、この所定時間Ｔ１は１秒以上２０秒以下が望ましく、捜査信号Ｂ２が連続的に送信されている時間は、６０秒以上６００秒以下が望ましい。

ここで、制御手段４５は所定時間経過後、捜査信号Ｂ２の連続出力を停止することにより、電気容量の少ない携帯機のバッテリの使用する電力を抑制するものである。

また、制御手段４５は、捜査信号Ｂ２の出力を完了する度に、切替手段４２を受信手段４４と携帯機アンテナ４１を電気的に接続する方向に切替え、捜査信号Ｂ２の出力をする際には、切替手段４２を送信手段３と携帯機アンテナ４１を電気的に接続する方向に切替える。

ここで、図３（ａ）に示す信号波形図は、車載機６０の制御手段５６が車載機アンテナ５１を介して携帯機５０に送信する信号波形を示しているが、本発明の車両通信システムでは、制御手段５６は、フロントドア３１が施錠されていたとしても、それだけで所定信号を出力するものでは無いため信号波形は現れない。

つまり、携帯機５０から所定の信号を受信しない場合には、車載機アンテナ５１を介して信号波形を出力しないものとしており、図３（ａ）には信号波形は現れず、図３（ｃ）の信号波形図で示す、制御手段５６から駆動装置に出力する信号波形も電圧ＶＬから変化しないので、ドアの解錠動作などの駆動装置の制御は行われない。

次に、制御手段４５が捜査信号Ｂ２を所定時間Ｔ１間隔で送信している際に、運転者が電波送受可能エリア７０の内側の例えば車両３０〜５０ｍ程度の位置まで進入した場合について図４を用いて説明すると、この場合は、図４（ｂ）で示した携帯機５０の制御手段４５が出力した捜査信号Ｂ２は、車載機６０の制御手段５６に入力される。

なお、ここで、携帯機５０の制御手段４５が出力した捜査信号Ｂ２は、送信手段３によりＵＨＦ帯の高周波が重畳され、切替手段４２と携帯機アンテナ４１を介して送信されており、そして車載機６０の車載機アンテナ５１と切替手段５２を介して受信され、受信手段１２で復号された後、制御手段５６に入力されている。

また、制御手段５６は、捜査信号Ｂ２が正規の信号であるか判定し、正規の信号であると判断した場合には、図４（ａ）で示すように、応答信号Ａ２を出力し、所定時間Ｔ２を空けて、比較信号Ａ３を所定時間Ｔ３間隔で連続出力し、比較信号Ａ３の出力を停止する。

なお、所定時間Ｔ２は０．１秒以上０．５秒以下が望ましく、所定時間Ｔ３は１秒以上３秒以下が望ましく、比較信号Ａ３の連続送信時間は例えば６０秒以上３００秒以下が望ましい。

また、制御手段５６は原則としては切替手段５２を受信手段１２と車載機アンテナ５１を電気的に接続する方向に切替えたまま維持しており、制御手段５６が応答信号Ａ２あるいは比較信号Ａ３を出力している間だけ切替手段５２を送信手段５３と車載機アンテナ５１を電気的に接続する方向に切替えている。

そして、送信手段５３により高周波が重畳され、切替手段５２および車載機アンテナ５１を介して送信された応答信号Ａ２、比較信号Ａ３は、携帯機５０の受信手段４４により検波され、図４（ｄ）に示すように、それぞれ受信応答信号ＲＡ２、受信判定信号ＲＡ３として制御手段４５に入力される。

そして、携帯機５０の制御手段４５が、受信応答信号ＲＡ２を正規の信号と判断すると、図４（ｂ）で示すように、捜査信号Ｂ２の出力を停止し、受信判定信号ＲＡ３が制御手段４５で予め決められた閾値ＴＨを超えているか判定する。

ここで、図４（ｄ）のように、受信判定信号ＲＡ３は閾値ＴＨを超えていない場合には、制御手段４５は、図４（ｂ）のように、車載機アンテナ５１を介しての信号出力を停止したまま維持する。

その結果、図４（ｃ）のように、制御手段５６から駆動装置への出力は、ＶＬの電圧から変化せず、ドアの解錠動作などの制御は行われない。

つまり、入力手段４６の操作後に、携帯機５０を持った運転者が車両３０に進み、電波送受可能エリア７０の内側に進入しても、車両３０とは若干離れている場合にはドアの解錠動作などの駆動装置の制御は行われないので、車両３０から若干離れた広いエリアとなる電波送受可能エリア７０で、運転者が意図しないタイミングでフロントドア３１の解錠動作などが行われることが無いものとなっている。

なお、携帯機５０の制御手段４５が、閾値ＴＨを設けて受信判定信号ＲＡ３を判定するようにしているため、携帯機５０の制御手段４５からの出力を停止することができ、携帯機５０のバッテリの電力消費を抑制することができる。

次に、車載機６０の制御手段５６から、図５（ａ）で示す比較信号Ａ３が所定時間Ｔ３間隔で送信されている間に、携帯機５０を持った運転者が、図２（ｂ）で示すような車両３０のドアハンドル３２から半径１ｍ程度の自動施解錠エリア３３に進入した場合について説明する。

この場合は、図５（ｄ）で示すように受信判定信号ＲＡ３は徐々に大きくなり、携帯機５０の制御手段４５は、受信判定信号ＲＡ３が閾値ＴＨを超えたことを判定し、図５（ｂ）で示すように解錠信号Ｂ１を出力する。

そして、この解錠信号Ｂ１を受信した車載機６０の制御手段５６は、解錠信号Ｂ１が正規の信号であることを判定した後、図５（ｃ）で示すように駆動信号Ｃ１を出力し、駆動装置を駆動して、ドアの解錠動作などの制御を行う。

つまり、従来の車両施解錠装置が備えていた携帯機に内蔵されたコイル状の受信アンテナ２や、フロントドア３１のドアハンドル３２内の送信アンテナ２１が無くても、自動施解錠エリア３３内で携帯機５０を操作せずに、車載機６０の制御手段５６がドアの解錠動作など駆動装置の制御をすることができる。

そして、送信アンテナ２１のようなＬＦ帯のアンテナの代わりに、例えば３５０ＭＨｚ程度のＵＨＦ帯に共振周波数を有する車載機アンテナ５１を用いた場合でも、携帯機５０の制御手段４５が所定の閾値ＴＨを用いて判定しているため、ドアハンドル３２から半径１ｍ程度の範囲において安定した自動施解錠エリア３３を得ることが可能となる。

なお、キーレスエントリ動作を行う場合には、従来の車両通信システムと同様に、携帯機５０を持った運転者が、パッシブ・キーレスエントリ動作で操作した入力手段４６では無く、入力手段６の操作をすると、携帯機５０から解錠信号Ｂ１が、携帯機アンテナ４１を介して送信され、上述の説明と同様に車載機６０の制御手段５６が解錠信号Ｂ１を受信した場合と同様に、制御手段５６が駆動信号Ｃ１を出力し、例えばフロントドア３１の解錠が行われる。

このように本実施の形態によれば、携帯機５０の送信手段３と受信手段４４が切替手段４２を介して、携帯機アンテナ４１を共用し、車載機６０の受信手段１２と送信手段５３が切替手段５２を介して、車載機アンテナ５１を共用しているため、安価で車両に組み付け易い車両通信システムを得ることができるものである。

また、携帯機５０の制御手段４５が、受信判定信号ＲＡ３に対し閾値ＴＨを設けて比較して、携帯機５０を持った運転者が自動施解錠エリア３３内に居ることを判定する構成とすることにより、携帯機５０の制御手段４５が閾値比較のための信号を出力する必要が無く、携帯機５０のバッテリの電力消費を抑制することができ、携帯機５０のバッテリ交換頻度が少ない車両通信システムを得ることができるものである。

なお、以上の説明では、入力手段４６は入力手段６と別々のものとして説明したが、二種類以上の信号が携帯機５０の制御手段４５に対して入力されるものであれば、本発明の実施は可能であり、例えば、入力手段４６を無くしたとしても、入力手段６を押釦スイッチで構成して、入力手段６の押圧時間が所定時間より短いか否かで、制御手段４５に対して異なる信号を入力させるものとすれば良い。

また、以上の説明では切替手段４２、５２は各々制御手段４５、５６の制御により信号の送受方向を切替えるものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、携帯機５０から車載機６０に送信される電波の周波数と、車載機６０から携帯機５０に送信される電波の周波数が異なる場合には制御手段４５、５６が制御を行わないアンテナ共用器を用いることによっても、信号の送受方向を切替えることが可能である。

なお、アンテナ共用器とは、携帯機５０の送信手段３と受信手段４４、あるいは車載機６０の送信手段５３と受信手段１２で、一つの携帯機アンテナ４１あるいは車載機アンテナ５１を共用できるように、分岐回路と送信用および受信用の二つのフィルタで構成された電子部品あるいは電子回路である。

本発明による携帯機及びこれを用いた車両通信システムは、安価で車両に組み付け易いものが得られ、主に自動車のドアの施解錠や開閉制御用として有用である。

３ 送信手段
６ 入力手段
１２ 受信手段
１７ 外部端子
３０ 車両
３１ フロントドア
３２ ドアハンドル
３３ 自動施解錠エリア
４１ 携帯機アンテナ
４２ 切替手段
４４ 受信手段
４５ 制御手段
４６ 入力手段
５０ 携帯機
５１ 車載機アンテナ
５２ 切替手段
５３ 送信手段
５６ 制御手段
６０ 車載機
６５ 車両通信システム
７０ 電波送受可能エリア

Claims (2)

1. 電波を送信する送信手段と、
   電波を受信する受信手段と、
   前記送信手段および前記受信手段に接続された制御手段と、
   前記制御手段に接続された操作可能な入力手段と、を備え、
   前記送信手段と前記受信手段は、切替手段を介して、一つの携帯機アンテナに接続され、
   前記制御手段は、前記入力手段からの所定の操作に応じて、所定の捜査信号を前記送信手段と前記切替手段とを介して前記携帯機アンテナから、所定時間の間隔で出力する携帯機。
2. 電波を送受信可能な車載機アンテナと、
   前記車載機アンテナに接続された切替手段と、
   前記切替手段を介して前記車載機アンテナに接続された送信手段および受信手段と、
   前記送信手段および前記受信手段に接続され、制御手段とから車載機を形成すると共に、
   この車載機の制御手段が、請求項１記載の携帯機からの携帯機送信信号に応じて駆動信号を出力する車両通信システム。

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