JP2012017558A

JP2012017558A - 制御システム

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Publication number: JP2012017558A
Application number: JP2010153826A
Authority: JP
Inventors: Nobuyoshi Nagai; 伸佳永井
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 2010-07-06
Filing date: 2010-07-06
Publication date: 2012-01-26
Anticipated expiration: 2030-07-06
Also published as: JP5626627B2

Abstract

【課題】ユーザの手が塞がっている場合においても利便性が低下しないスマートシステムを実現する制御システムを提供する。
【解決手段】無線を用いたスマートキーの照合が成功したら、車両のドアあるいはトランクに備えられたＬＦ送信部からＲＳＳＩ確認コマンドを送信する。キー側では、受信した同コマンドのＲＳＳＩ値を検出し、その数値を車両に返信する。車両ではＲＳＳＩ数値が所定の閾値以上であればドア（トランク）を開錠、開放する。
【選択図】図４

Description

本発明は、制御システムに関する。

車両のスマートキーシステムが普及している。現状のスマートキーシステムにおいては、スマートキーが通信エリア内にはいると通信を開始し、照合がとれた時点でスタンバイ状態となる。その後ユーザがドアハンドルに触れるなどの動作によりドアがアンロックとなる。

例えば下記特許文献１には、スマートシステムにおいて、乗員に運転継続の意思があるか否かを判定する手段を装備して、携帯機が車両から離間し、携帯機の不所持者に運転継続の意思がある場合には内燃機関の再始動を許可し、車両の盗難をより確実に防止するシステムが開示されている。

特開２００７−１５３１９０号公報

現状のスマートエントリーシステムではドアやトランクを開ける場合には必ず人による操作が必要である。したがって乗車しようとするユーザが手荷物を持っている場合などには、利便性が低下する。ユーザの手が塞がっている場合においても利便性が低下しないスマートエントリーシステムの提案はこれまでなされていない。

そこで本発明が解決しようとする課題は、上記問題点に鑑み、ユーザの手が塞がっている場合においても利便性が低下しないスマートシステムを実現する制御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及び発明の効果

上記課題を達成するために、本発明に係る制御システムは、車両のドアあるいはトランクを施錠する施錠部と、使用者により携帯可能で、電磁波の送信及び受信機能を有する第１通信部を備えた携帯機と、前記車両に備えられて、電磁波の送信及び受信機能を有する第２通信部と、前記携帯機に向けて識別信号の返信を指令する第１指令信号を前記第２通信部から送信するように指令する送信手段と、前記第１通信部が前記第１指令信号を受信したら、その携帯機固有の識別信号を前記第１通信部から返信するよう指令する返信手段と、前記第２通信部が受信した電磁波に前記携帯機固有の識別信号が含まれる場合に照合成功と判定する照合手段と、前記照合手段が照合成功と判定したら、前記第１通信部と前記第２通信部との間で送受信される電磁波を用いて、前記携帯機と前記車両との間の距離と相関を有する数値である距離相関量を検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記距離相関量が所定の条件を満たす場合に、前記施錠部を開錠する制御手段と、を備えたことを特徴とする。

これにより本発明に係る制御システムでは、携帯機の照合が成功したら、携帯機と車両との間で送受信される電磁波から車両と携帯機間の距離と相関を有する数値を検出して、その数値によれば携帯機と車両との距離が所定の条件を満たすと判断される場合には、車両のドアやトランクを開錠する。したがってこの制御システムのもとでは、ユーザは、ドアあるいはトランクを開錠するためにドアハンドルを持ってドアを開ける操作をする必要がなく、携帯機を身につけた状態で所定の動作を行うのみで、制御システムの側でユーザがドアあるいはトランクを開錠したいとの意思を持っていると判断して、ドアあるいはトランクを開錠する。よってユーザが手に物を持っているなど、手が塞がった状態であっても利便性が全く低下しないスマートエントリーシステムが実現できる。

また前記所定の条件とは、前記距離相関量が、前記携帯機と前記車両との間の距離が所定の距離よりも近いことを示す数値であるとの条件であるとしてもよい。

これにより、距離相関量が携帯機と車両との間の距離が所定の距離よりも近いことを示す数値であることがドアあるいはトランクを開錠する条件であるので、ユーザが携帯機を身につけた状態で車両に近づくとの動作をするのみで、制御システムの側でユーザがドアあるいはトランクを開錠したいとの意思を持っていると判断して、ドアあるいはトランクを開錠する。よってユーザが手に物を持っているなど、手が塞がった状態であっても利便性が全く低下しないスマートエントリーシステムが実現できる。

また前記所定の条件とは、前記距離相関量の時間的な推移が所定の時間関数であるとの条件であるとしてもよい。

これにより、距離相関量の時間的な推移が所定の時間関数であることがドアあるいはトランクを開錠する条件であるので、ユーザが携帯機を身につけた状態で所定の運動や姿勢変化をするのみで、制御システムの側でユーザがドアあるいはトランクを開錠したいとの意思を持っていると判断して、ドアあるいはトランクを開錠する。よってユーザが手に物を持っているなど、手が塞がった状態であっても利便性が全く低下しないスマートエントリーシステムが実現できる。

また前記距離相関量は、前記第１通信部と前記第２通信部との間で送受信される電磁波の電界強度であるとしてもよい。

これにより携帯機と車両との間で送受信される電磁波の電界強度が検出される。送信装置と受信装置間の距離が短いほど電界強度は大きくなることが知られており、したがって電界強度の大きさは車両と携帯機の間の距離と相関を有する量となる。よって、車両と携帯機間の距離を高精度に示す電界強度値を取得して、その数値を用いて携帯機が車両に十分近づいたと判断したら、ユーザによる操作なしで車両のドアあるいはトランクを開錠する。したがって、電界強度を用いることにより、ユーザの手が塞がった状態であっても利便性が全く低下しないスマートエントリーシステムが実現できる。

また前記検出手段は、前記第２通信部に対して前記携帯機へ向けて電界強度の返信を指令する第２指令信号の送信を指令する指令手段と、前記携帯機に備えられて、前記第２指令信号をのせた電磁波の電界強度を検出する電界強度検出手段と、前記第１通信部からその電界強度検出手段により検出された電界強度を返信する電界強度返信手段と、を備えたとしてもよい。

これにより携帯機の側に電界強度を検出する手段を備えて、車両から電界強度の返信を指令する信号を送信し、携帯機の側で、その指令信号を受信したら、同信号の電界強度を検出し、その数値を返信するので、車両と携帯機との間の距離が十分に近いか否かの情報を精度よく取得して、ユーザの手が塞がった状態であっても利便性が全く低下しないスマートエントリーシステムが実現できる。

また前記指令手段は、前記第２指令信号を繰り返し送信するとしてもよい。

これにより携帯機の照合が終了したら、車両から電界強度の返信を指令する信号を繰り返し送信し、携帯機の側では、それを受けて、その指令信号の電界強度を検出して返信するので、ユーザが車両に徐々に近づく状況において、時々刻々変わる車両と携帯機間の距離を精度よく取得することができる。

本発明における制御システムの一実施例の構成図。実施例１における制御処理のフローチャート。電界強度と距離との関係の例を示す図。トランクまたはドアの開錠（開放）エリアの例を示す図。実施例２における制御処理のフローチャート。トランクまたはドアの開錠（開放）のための電界強度の条件例を示す図。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しつつ説明する。まず図１は、本発明の実施例１に係る車両の制御システム１（システム）の装置構成の概略図である。図１に示されたシステム１は、車両２に備えられた照合ＥＣＵ４、ドア５、及びユーザが携帯可能なキー３（スマートキー、携帯機）を備える。

照合ＥＣＵ４は、ＬＦ送信部４０、ＲＦ受信部４１を備える。ＬＦ送信部４０からはＬＦ（長波）帯域の電磁波によってポーリング信号を車両２の周辺の所定距離範囲内に送信する。ＲＦ受信部４１はＲＦ波を受信する機能を有する。ＲＦ受信部４１が受信可能なＲＦ波には、上記ポーリング信号を受信したキー３から返信された識別信号が含まれる。ＬＦ送信部４０、ＲＦ受信部４１の装備位置は、例えば車両２のドアハンドルの部位とすればよい。またＬＦ送信部４０、ＲＦ受信部４１を車両５のトランクに装備する場合は、例えばトランクの蓋部（トランクリッド）の車両後方側端部の中央部とすればよい。

照合ＥＣＵ４は、通常のコンピュータの構造を有するとし、各種演算や情報処理を司るＣＰＵ、ＣＰＵの作業領域としての一時記憶部であるＲＡＭ、各種情報を記憶するための不揮発性のメモリ４２を備える。メモリ４２には、後述するマスターＩＤが記憶されているとする。

車両のドア５は、ドアをロック（施錠）するドアロック５０を備える。なおドア５は、車両２の運転席ドア、助手席ドア、後部座席ドアのいずれでもよく、さらには車両２のトランクとしてもよい。

キー３は、ＬＦ受信部３０、ＲＦ送信部３１、ＲＳＳＩ検出部３２、ＣＰＵ３３、ＲＡＭ３４、メモリ３５を備える。メモリ３５には、当該キー３に固有の識別信号３６（ＩＤコード、ＩＤ）が記憶されている。ＬＦ受信部３０は、上述のポーリング信号を受信する。ＲＦ送信部３１は、ポーリング信号の受信を受けて、当該キー３のＩＤコード３６を送信する。

ＲＳＳＩ検出部３２は、ＬＦ受信部３０で受信した電磁波の（電界）強度（受信信号強度、ＲＳＳＩ：ＲｅｃｅｉｖｅｄＳｉｇａｎａｌＳｔｒｅｎｇｔｈＩｎｄｉｃａｔｏｒ）を検出する。検出方法は公知の方法を用いればよい。

ＣＰＵ３３はキー３における各種情報処理を司り、ＲＡＭ３４はＣＰＵ３３のための作業領域としての一時記憶部であり、メモリ３５は各種情報を記憶するための不揮発性の記憶部である。

以上の構成のもとで、システム１は、キー３の照合処理、さらにはドア５の開錠処理を実行する。その処理手順は図２に示されている。図２（及び後述の図５）の処理手順は予めプログラム化して例えばメモリ４２やメモリ３５に記憶しておき、車両２がイグニッションオフの状態のときに、照合ＥＣＵ４やＣＰＵ３３が呼び出して自動的に実行するとすればよい。

図２の処理ではまず、手順Ｓ１０で照合ＥＣＵ４は、車両２のドア（トランク）が施錠された状態であるか否かを判定する。施錠された状態の場合（Ｓ１０：ＹＥＳ）の場合はＳ２０へ進み、施錠されていない場合（Ｓ１０：ＮＯ）の場合は施錠されるまで待ち状態となる。Ｓ２０に進んだら照合ＥＣＵ４は、ＬＦ信号（ポーリング信号）を送信する。

キー３は、Ｓ１００でポーリング信号を受信したら、それを受けてＳ１１０でＩＤコード３６を含む応答信号（ＲＦ信号）を返信する。このＲＦ信号はＲＦ波による搬送波が、ＩＤコード３６の内容が反映されたベースバンド信号によって変調された信号とすればよい。照合ＥＣＵ４はＳ３０で応答信号（ＲＦ信号）を受信し、続いてＳ４０で、応答信号に含まれたＩＤコードがメモリ４２に記憶されたマスターＩＤ４３と一致するか否かを判定する。

マスターＩＤ４３と一致する場合（Ｓ４０：ＹＥＳ）は照合は成功したとしてＳ５０に進む。ＩＤコードがマスターＩＤ４３と一致しない場合（Ｓ４０：ＮＯ）は、照合は不成功であり、図２の処理を終了する。

Ｓ５０以降の処理では、キー３と車両２との距離の情報（正確には、キー３とＬＦ送信部４０のアンテナとの間の距離情報）をＲＳＳＩ値のかたちで取得する。具体的にはまずＳ５０に進んだら照合ＥＣＵ４は、ＬＦ送信部４０を用いて、ＲＳＳＩ確認コマンドをキー３に向けて送信する。ＲＳＳＩ確認コマンドは、キー３に対して、ＲＳＳＩ値の検出と、その数値情報の返送を指令する信号である。

キー３はＳ１２０でＬＦ受信部３０でＲＳＳＩ確認コマンドを受信したら、続いてＳ１３０でＲＳＳＩ確認コマンド（をのせた電磁波）のＲＳＳＩ値を検出（計測、算出）する。上述のとおり車両のＬＦ送信部４０はドアハンドルに装備する場合、算出されたＲＳＳＩ値は、ドアハンドルから携帯機までの距離の情報を示す数値となる。

そしてキー３はＳ１４０で、検出したＲＳＳＩ値をＲＦ送信部３１を用いて送信する。照合ＥＣＵ４はＳ６０でＲＳＳＩ値を受信する。そしてＳ７０で、Ｓ６０で取得したＲＳＳＩ値が閾値以上であるか否かを判定する。ＲＳＳＩ値が閾値以上の場合（Ｓ７０：ＹＥＳ）はＳ８０に進み、ＲＳＳＩ値が閾値未満の場合（Ｓ７０：ＮＯ）は再びＳ５０に戻ってＲＳＳＩ確認コマンドの送信を繰り返す。

こうしてＲＳＳＩ値が閾値以上となるまでＳ５０からＳ７０を繰り返す。ＲＳＳＩ値の大きさはキー３と車両２との間の距離が近いことの高精度な情報となる。特に本実施例の場合、ＬＦ送信部４０から送信されるＬＦ波（周波数３０から３００ｋＨｚの長波）では、送受信装置間距離の情報がＲＳＳＩ値によって高精度に取得できる。

その例が図３に示されている。図３は、縦軸が携帯機３が受信した電磁波の電界強度（ＲＳＳＩ値）であり、横軸がＬＦ送信部４０とＬＦ受信部３０との間の距離を示す。図３に示されているとおり、ＬＦ送信部４０とＬＦ受信部３０との距離が増加するほど、ＲＳＳＩ値は単調減少する規則性がある。したがってユーザが徐々に車両２（ドア５）に近づく場合には、図４に示されているように、設定された閾値の大小に応じて定まる距離よりも近づくとＳ７０が肯定判断（ＹＥＳ）となる。

Ｓ８０に進んだ場合は、ＲＳＳＩ値が閾値よりも大きい場合、すなわちキー３が車両２に近い位置にある場合である。したがってＳ８０で照合ＥＣＵ４は、ドアロック５０を開錠する。なおＳ８０では、ドアロック５０の開錠処理に加えて、ドア（トランク）５の開放（オープン）処理も実行するとすればよい。ドア５（トランク）には、自動的に開放するための駆動部が装備されているとする。キー３が車両２に近いとの条件のみでドア（トランク）５が開放されるので、ユーザはドアハンドルを握るなどの動作をする必要がなく、車両２（ドアやトランク）に近づくのみでドアやトランクを開錠、開放できる。したがって、ユーザの手が塞がっている場合などにも高い利便性を有するスマートエントリーシステムとなる。以上が図２の処理手順である。

次に実施例２を説明する。実施例２ではドア、トランク５の開錠（開放）のためにＲＳＳＩ値が満たすべき条件を、数値が大きいことでなく、その時間波形が所定の条件を満たすこととする。以下で実施例１と異なる部分を説明する。実施例２においても、図１の装置構成を用いればよい。実施例２では、図２ではなく図５の処理手順を用いる。

図５の処理手順は、図２におけるＳ７０を図５のＳ７１、Ｓ７２に置き換える。Ｓ７１で照合ＥＣＵ４は、Ｓ６０で受信したＲＳＳＩ値の時間波形（ＲＳＳＩ値と時間との関係）を例えばメモリー４２に記憶していく。具体的には、Ｓ６０でＲＳＳＩ値を受信するごとに、ＲＳＳＩ値とそのときの時間とがペアとなった数値情報をメモリ４２に記憶していけばよい。時間の情報は、照合ＥＣＵ４あるいは車両２のほかの部位が現在時刻を算出する計時手段を備えるとして、そこから時刻情報を取得すればよい。

そしてＳ７２で照合ＥＣＵ４は、Ｓ７１で取得したＲＳＳＩ値の時間波形が、ドア、トランク５の開錠（開放）のための所定の条件を満たしているか否かを判定する。所定の条件を満たしている場合（Ｓ７２：ＹＥＳ）はＳ８０に進んでドアあるいはトランク５を開錠（開放）し、所定の条件を満たしていない場合（Ｓ７２：ＮＯ）はＳ５０に戻って上記処理を繰り返す。

Ｓ７２で判定される所定条件の例が図６に示されている。図６（ａ）の例は、ＲＳＳＩ値の時間関数（時間的な推移）が、増加速度（増加率）が所定値よりも大きい時間関数である場合に、ドアあるいはトランク５を開錠（開放）する例である。この条件は、キー３がＬＦ送信部４０との距離が急速に減少（所定速度以上で減少）したとき、例えばユーザがキー３を持って車両２に急接近（所定速度以上で接近）したときに、ドアあるいはトランク５を開錠（開放）することに対応する。

図６（ａ）の例では、ＲＳＳＩ波形の傾き値、つまり（ｓ２−ｓ１）／（ｔ２−ｔ１）、（ｓ３−ｓ２）／（ｔ３−ｔ２）、（ｓ４−ｓ３）／（ｔ４−ｔ３）を算出していき、例えば現在から直近の所定個の傾き値が所定値を超えたら、ドアあるいはトランク５を開錠（開放）すればよい。あるいは現在を含む所定期間における平均の傾き値が所定値を超えたら、ドアあるいはトランク５を開錠（開放）するとしてもよい。

図６（ｂ）の例は、ＲＳＳＩ値が増加して、その後減少したら、すなわちＲＳＳＩ値の時間関数が上に凸の時間関数ならば、ドアあるいはトランク５を開錠（開放）する例である。この条件は、キー３とＬＦ送信部４０との距離が減少し、その後増加したとき、例えばユーザがキー３を持った身体の部位でＬＦ送信部４０のある場所（の近傍）を掃く（あるいはなでる、タップする）ような動作をしたときに、ドアあるいはトランク５を開錠（開放）することに対応する。図６（ｂ）の例では、ＲＳＳＩ値が、時刻ｔ５、ｔ６、ｔ７でｓ３、ｓ５、ｓ７と増加していき、その後時刻ｔ８、ｔ９でｓ６、ｓ４と減少している。以上の増加と減少を照合ＥＣＵ４で算出すればよい。

図６（ｃ）の例は、ＲＳＳＩ値の時間関数が、所定値以上である期間が所定時間以上継続する時間関数であるならば、ドアあるいはトランク５を開錠（開放）する例である。この条件は、キー３がＬＦ送信部４０の近くに所定時間継続して存在する、例えばユーザがキー３を持った身体の部位をＬＦ送信部４０のある場所に近づけてしばらく静止したときに、ドアあるいはトランク５を開錠（開放）することに対応する。図６（ｃ）の例では、ＲＳＳＩ値が所定値Ｓ以上である期間がΔｔ以上継続していることを照合ＥＣＵ４で検出する。なおＲＳＳＩ値が満たすべき条件は図６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）の例に限定しなくともよく、ユーザの動作（運動、姿勢変化）に対応付けて任意に定めればよい。

なお上記実施例では、ＲＳＳＩ検出部３２をキー３側に装備した構成としたが、車両２側にＲＳＳＩ検出部３２を備える構成を採用してもよい。その場合、キー３から送信された電磁波（例えばＲＦ送信部３１から送信された電磁波）の電界強度（ＲＳＳＩ値）を、車両２のＲＳＳＩ検出部３２で検出する。この場合もキー３から繰り返し電磁波を送信すれば、時々刻々ユーザが車両２に近づく様子が高精度に検知できる。

なおＬＦ送信部４０、ＲＦ受信部４１は、車両２の運転席ドア、助手席ドア、後部座席ドア、車両２のトランクの全てに装備すればよいが、その場合、複数あるドア、トランクのうちで、Ｓ８０でどのドア（あるいはトランク）が開錠（開放）されるかは、以下のように決定されるとすればよい。まず、開放したいドア（あるいはトランク）にユーザが十分接近した状態で、キー３のＲＦ送信部３１からの送信信号の到達可能範囲内には１つのドア（あるいはトランク）のＬＦ送信部４０しか含まれない場合には、Ｓ１４０で送信された信号を受信したＲＦ受信部４１を備えたドア（トランク）が開錠（開放）されるべきドア（トランク）となる。他のドア（トランク）ではＳ６０の受信が行われないのでＳ７０以下が実行されず、したがってそのドア（トランク）の開錠（開放）もなされない。

また以下の方法もある。まずＳ５０で送信されるＲＳＳＩ確認コマンド信号の中に、送信先のドア（トランク）を特定できる情報を含ませておく。そしてＳ１４０でＲＳＳＩ値を送信するときにも、ＲＳＳＩ値の情報と送信先のドア（トランク）が何かの情報を組み合わせた信号を送信する。Ｓ７０の判断処理は個々のドア（トランク）ごとに実行し、ＲＳＳＩ値が閾値以上となったドア（トランク）のみをＳ８０で開錠する。こうした処理手順の場合、各通信エリアが重なりを有する場合にも、確実にユーザが開放したいドア（トランク）が決定できる。

上記実施例において、ドアロック５０が施錠部を構成する。ＬＦ受信部３０及びＲＦ送信部３１が第１通信部を構成する。ＬＦ送信部４０及びＲＦ受信部４１が第２通信部を構成する。Ｓ２０の処理が送信手段を構成する。Ｓ１１０の処理が返信手段を構成する。Ｓ４０の処理が照合手段を構成する。Ｓ５０、Ｓ６０，Ｓ１２０、Ｓ１３０、Ｓ１４０の処理が検出手段を構成する。Ｓ７０、Ｓ７１、Ｓ７２とＳ８０の処理が制御手段を構成する。Ｓ５０の処理が指令手段を構成する。Ｓ１３０の処理が電界強度検出手段を構成する。Ｓ１４０の処理が電界強度返信手段を構成する。

１制御システム
２車両
３キー（携帯機）
４照合ＥＣＵ
５ドア（トランク）

Claims

車両のドアあるいはトランクを施錠する施錠部と、
使用者により携帯可能で、電磁波の送信及び受信機能を有する第１通信部を備えた携帯機と、
前記車両に備えられて、電磁波の送信及び受信機能を有する第２通信部と、
前記携帯機に向けて識別信号の返信を指令する第１指令信号を前記第２通信部から送信するように指令する送信手段と、
前記第１通信部が前記第１指令信号を受信したら、その携帯機固有の識別信号を前記第１通信部から返信するよう指令する返信手段と、
前記第２通信部が受信した電磁波に前記携帯機固有の識別信号が含まれる場合に照合成功と判定する照合手段と、
前記照合手段が照合成功と判定したら、前記第１通信部と前記第２通信部との間で送受信される電磁波を用いて、前記携帯機と前記車両との間の距離と相関を有する数値である距離相関量を検出する検出手段と、
前記検出手段によって検出された前記距離相関量が所定の条件を満たす場合に、前記施錠部を開錠する制御手段と、
を備えたことを特徴とする制御システム。
前記所定の条件とは、前記距離相関量が、前記携帯機と前記車両との間の距離が所定の距離よりも近いことを示す数値であるとの条件である請求項１に記載の制御システム。
前記所定の条件とは、前記距離相関量の時間的な推移が所定の時間関数であるとの条件である請求項１に記載の制御システム。
前記距離相関量は、前記第１通信部と前記第２通信部との間で送受信される電磁波の電界強度である請求項１ないし３のいずれか１項に記載の制御システム。
前記検出手段は、
前記第２通信部に対して前記携帯機へ向けて電界強度の返信を指令する第２指令信号の送信を指令する指令手段と、
前記携帯機に備えられて、前記第２指令信号をのせた電磁波の電界強度を検出する電界強度検出手段と、
前記第１通信部からその電界強度検出手段により検出された電界強度を返信する電界強度返信手段と、
を備えた請求項４に記載の制御システム。
前記指令手段は、前記第２指令信号を繰り返し送信する請求項５に記載の制御システム。