JP2012085096A - 車両制御システムおよび車載器 - Google Patents

Abstract

【課題】携帯機と車載器との間で無線通信を行うに際し、車載器に使用される振動子の発振周波数の温度ばらつきを軽減する。
【解決手段】受信ＩＣ２２には車載器２０の温度を測定する第２温度センサ２７が内蔵されている。そして、補正部２３は、携帯機１０の第１振動子１１および車載器２０の第２振動子２１の周波数温度特性のデータマップがそれぞれ記憶されており、受信ＩＣ２２から携帯機１０の温度を示す送信側温度情報を入力すると共に第２温度センサ２７から車載器２０の温度を示す受信側温度情報を入力し、送信側温度情報、受信側温度情報、およびデータマップに基づいて取得したオフセット値を第２振動子２１に付加することで、第２振動子２１の第２周波数を第１振動子１１の第１周波数に近づける補正を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、携帯機と車載器との間で無線通信を行う車両制御システムおよび車載器に関する。

従来より、ユーザがキーをシリンダに差し込まなくてもドアの施錠や解錠を行うことができるキーレスエントリシステムやスマートエントリシステム（例えば、特許文献１参照）が知られている。

キーレスエントリシステムは、ユーザがキー（携帯機）に設けられたボタンを操作することでキーから無線信号が送信され、無線信号を受信した車載器が車両のドアの施錠または解除を行うシステムである。

また、スマートエントリシステムは、車両に搭載された車載器（スマートＥＣＵ）がリクエスト信号を送信すると、リクエスト信号に応答したスマートキー（携帯機）が応答信号を送信し、車載器が受信した応答信号の照合を行い、この照合結果に基づいて車両のドアの施錠または解除を行うシステムである。

これらのシステムでは、携帯機と車載器との間で無線通信を行うため、携帯機や車載器は電波を生成するための振動子をそれぞれ備えている。ここで、振動子は一定の周波数を発生させる素子であり、温度補償回路によって温度による周波数変化が低減されるように構成された温度補償水晶発振器（Temperature Compensated X’tal Oscillator；ＴＣＸＯ）等の発振器とは異なるデバイスである。

特開平５−１５６８５１号公報

しかしながら、振動子は温度に応じた周波数で発振するという周波数温度特性を持っているので、振動子の温度が変化すると振動子の発振周波数が変化してしまう。すなわち、振動子は周波数の温度ばらつきを持っている。

例えば、振動子として水晶を用いる場合、水晶は温度に対して周波数が３次関数で変化する周波数温度特性を有している。また、振動子としてＳＡＷレゾネータを用いる場合、ＳＡＷレゾネータは温度に対して周波数が２次関数で変化する周波数温度特性を有している。

そして、上述のように、少なくとも車載器は携帯機から送信された無線信号を受信しなければならない。しかし、車載器に搭載された振動子の周波数には温度ばらつきが含まれているので、車載器では受信周波数の温度ばらつきを含むようにフィルタ帯域を広く設定しなければならない。このように、フィルタ帯域を広く設定すると、車載器は妨害波（つまりノイズ）を受信しやすくなるので、感度、耐ノイズ性能に大きく影響してしまうという問題がある。

本発明は上記点に鑑み、携帯機と車載器との間で無線通信を行うに際し、車載器に使用される振動子の発振周波数の温度ばらつきを軽減することを目的とする。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、ユーザに携帯される携帯機（１０）との無線通信を行うものあり、携帯機（１０）は第１周波数で発振する第１振動子（１１）を駆動して第１周波数の無線信号を生成すると共に無線信号に携帯機（１０）の温度を示す送信側温度情報を含んで送信するようになっており、携帯機（１０）から無線信号を受信してユーザの車載機器に対する操作の許可または不許可を制御する車載器であって、以下の点を特徴としている。

すなわち、第２周波数で発振する第２振動子（２１）と、当該車載器の温度を測定する第２温度センサ（２７）と、第２振動子（２１）を駆動して生成した第２周波数の基準信号に基づいて動作すると共に、送信側温度情報を含んだ無線信号を受信する受信ＩＣ（２２）と、を備えている。また、第１振動子（１１）および第２振動子（２１）の周波数温度特性のデータマップがそれぞれ記憶されており、受信ＩＣ（２２）から送信側温度情報を入力すると共に第２温度センサ（２７）から当該車載器の温度を示す受信側温度情報を入力し、送信側温度情報、受信側温度情報、およびデータマップに基づいて取得したオフセット値を第２振動子（２１）に付加することで、第２振動子（２１）の第２周波数を第１振動子（１１）の第１周波数に近づける補正を行う補正部（２３）と、を備えていることを特徴とする。

このように、送信側温度情報、受信側温度情報、およびデータマップに基づいたオフセット値を第２振動子（２１）に付加しているので、第２振動子（２１）の第２周波数が携帯機（１０）の第１周波数に近づくように第２振動子（２１）の発振周波数を微調することができる。したがって、車載器に使用される第２振動子（２１）の発振周波数の温度ばらつきを軽減することができる。

そして、請求項１に記載の発明では車載器についての記載であるが、ユーザに携帯される携帯機（１０）と車両に搭載される車載器（２０）とを備えた車両制御システムとして構成することもできる。この場合、車載器（２０）の構成は上記と同じ構成とすることができる。

また、請求項２に記載の発明のように、携帯機（１０）は、第１周波数で発振する第１振動子（１１）と、当該携帯機（１０）の温度を測定する第１温度センサ（１４）と、第１振動子（１１）を駆動して第１周波数の無線信号を生成すると共に、無線信号に第１温度センサ（１４）で測定された携帯機（１０）の温度を示す送信側温度情報を含んで送信する送信ＩＣ（１２）と、を備えた構成とすることができる。

なお、この欄および特許請求の範囲で記載した各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

本発明の一実施形態に係る車両制御システムのブロック図である。 携帯機に用いられる第１振動子の周波数温度特性の一例を示した図である。 車載器２０に用いられる第２振動子の周波数温度特性の一例を示した図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。本実施形態で示される車両制御システムは、携帯機と車載器との無線通信に基づいて、ユーザの車載機器に対する操作の許可または不許可を制御するシステムである。以下では、車両制御システムとして、例えばスマートエントリシステムを例に説明する。この場合、車載機器は車両のドアの開閉機器となる。

図１は、本発明の一実施形態に係る車両制御システムのブロック図である。この図に示されるように、車両制御システムは、ユーザに携帯される携帯機１０と、車両に搭載された車載器２０と、を備えて構成されている。

携帯機１０は、車両に搭載された車載器２０との間でスマートエントリシステムを識別するためのいわゆるスマート携帯機であり、ユーザが所持するだけで車両のドアのロックまたはアンロックの操作を行うことができるものである。このような携帯機１０は、第１振動子１１と、送信ＩＣ１２と、を備えている。

第１振動子１１は、第１周波数（例えば３００ＭＨｚ程度）で発振する振動子であり、送信ＩＣ１２に接続されている。また、第１振動子１１として例えばＳＡＷレゾネータが用いられる。

図２は、ＳＡＷレゾネータの周波数温度特性を示した図である。図２において、横軸は温度を示し、縦軸は例えば室温（２５℃付近）の周波数を基準としたときの周波数のずれ（温度ばらつき）を示している。この図に示されるように、ＳＡＷレゾネータは、温度に対して周波数が２次曲線を描く特性になっている。このため、ＳＡＷレゾネータの温度が室温よりも高くなるかまたは小さくなると、それぞれ周波数が小さくなる方向に周波数の温度ばらつきが大きくなる。

送信ＩＣ１２は、第１振動子１１を駆動することで第１周波数の無線信号を生成するためのＩＣである。無線信号には、ＩＤ照合のためのＩＤコードや車載機器に対するユーザの許可または不許可の情報が含まれる。

また、送信ＩＣ１２は当該送信ＩＣ１２すなわち携帯機１０の温度を測定する第１温度センサ１４を内蔵している。このため、送信ＩＣ１２は、第１温度センサ１４で測定された携帯機１０の温度を示す送信側温度情報を無線信号に含めてアンテナ１３を介して送信する。

なお、携帯機１０には図示しない電源が備えられており、常時稼働できるようになっている。また、携帯機１０には、車載器２０が携帯機１０にＩＤコードを要求するリクエスト信号を受信するためのアンテナやそのＩＤコードを電圧信号に復調するＩＣ等も備えられている。以上が携帯機１０の構成である。

車載器２０は、携帯機１０との間でスマートエントリシステムを識別するＩＤコードの送受信を行い、車両のドアのロックまたはアンロックを制御するものである。このような車載器２０は、第２振動子２１と、受信ＩＣ２２と、補正部２３と、を備えている。

第２振動子２１は、第２周波数で発振する振動子であり、受信ＩＣ２２に接続されている。第２振動子２１として例えば水晶が用いられる。

図３は、水晶の周波数温度特性を示した図である。図３において、横軸は温度を示し、縦軸は例えば室温の周波数を基準としたときの周波数のずれ（温度ばらつき）を示している。この図に示されるように、水晶は、温度に対して周波数が３次曲線を描く特性になっている。このため、水晶の温度が室温よりも高くなると周波数が大きくなる方向に周波数の温度ばらつきが大きくなり、水晶の温度が室温よりも低くなると周波数が小さくなる方向に周波数の温度ばらつきが大きくなる。

受信ＩＣ２２は、車載器２０に備えられたアンテナ２４を介して携帯機１０からの無線信号を受信するＩＣである。受信ＩＣ２２はインバータ２５や図示しない抵抗で構成されたクロック発生回路２６を備えており、第２振動子２１はこのクロック発生回路２６に接続されている。

そして、受信ＩＣ２２は、第２振動子２１を駆動することでクロック発生回路２６に第２周波数の基準信号（Ｃｌｏｃｋ）を生成させる。このクロック発生回路２６には第２周波数の基準信号（Ｃｌｏｃｋ）を８逓倍、３２逓倍、６４逓倍等するＰＬＬ回路が含まれている。受信ＩＣ２２は、ＰＬＬ回路で生成された基準信号に基づいて動作する。

また、受信ＩＣ２２は第２温度センサ２７を内蔵している。この第２温度センサ２７により、受信ＩＣ２２の温度、すなわち受信ＩＣ２２が搭載された車載器２０の温度が測定される。受信ＩＣ２２で得られた受信側温度情報は補正部２３に出力される。受信ＩＣ２２は間欠動作するようになっているため、受信側温度情報は例えば１５０ｍｓや２５０ｍｓ毎に受信ＩＣ２２から補正部２３に出力される。温度センサ２７から補正部２３への出力は例えばシリアル通信／直線で行われる。

なお、受信ＩＣ２２には、上記のクロック発生回路２６や第２温度センサ２７の他、アンプ、ミキサ、復調回路等の図示しない回路も含まれている。

補正部２３は、第２振動子２１の第２周波数を第１振動子１１の第１周波数に近づける補正を行うものである。すなわち、補正部２３は第２振動子２１の第２周波数を補正することで携帯機１０と車載器２０との電波通信使用上の周波数を補正する。このような補正部２３は受信ＩＣ２２から入力した基準信号（Ｃｌｏｃｋ）に基づいて動作する。また、補正部２３としてＭＰＵ（Micro Processing Unit）やＤＡＣ（Digital to Analog Converter）等の電圧変換可能な回路装置が採用される。本実施形態では補正部２３としてＭＰＵを採用する。

上述のように、携帯機１０はユーザに携帯され、車載器２０は車両に搭載されているので、携帯機１０の温度と車載器２０の温度とは異なる。このため、携帯機１０に搭載された第１振動子１１の第１周波数には携帯機１０の温度に応じた温度ばらつきが含まれている。また、車載器２０に搭載された第２振動子２１の第２周波数には車載器２０の温度に応じた温度ばらつきが含まれている。したがって、補正部２３は、受信ＩＣ２２が温度ばらつきを含んだ第１周波数の無線信号を受信することができるように、第２周波数を第１周波数に近づける補正を行う。

具体的に、補正部２３は第２振動子２１の第２周波数を補正するため、第１振動子１１の周波数温度特性のデータマップ（Ｔｘ補正）と第２振動子２１の周波数温度特性のデータマップ（Ｒｘ補正）とをそれぞれ有している。データマップは、補正部２３に内蔵されたＲＯＭやＦＬＡＳＨ等の記憶素子２８に格納されている。これらのデータマップは、例えば図２および図３に示される各周波数温度特性において温度と周波数が電圧値や容量値等の数値に変換された数値化マップであり、さらに第２振動子２１に付加すべきオフセット値が温度毎に設定されている。なお、図２および図３に示される周波数温度特性すべてが数値化されている必要はなく、例えば高温時マップや低温時マップというように所定の温度範囲の特性について数値化されたデータマップでも良い。

ここで、「オフセット値」は静電容量であり、「付加」には第２振動子２１の静電容量の増加または減少の両方が含まれる。これにより、第２振動子２１は、付加されたオフセット値の分だけ変化した第２周波数を発生させる。つまり、第２振動子２１の第２周波数の温度ばらつきが補正される。

また、補正部２３は、第２振動子２１にオフセット値を付加するための容量素子２９を備えている。容量素子２９は第２振動子２１に接続されている。本実施形態では、容量素子２９は、バリキャップとコンデンサアレイとの組み合わせで構成されている。バリキャップは端子に印加される電圧に従って静電容量が変化するダイオードであり、印加された電圧に従って素早く静電容量を変化させることができる素子である。また、コンデンサアレイは、例えばスイッチとコンデンサとが直列接続されたものが複数並列に接続された回路である。各スイッチのオン／オフ制御により、コンデンサアレイの高精度な合成容量が得られる。

したがって、データマップには「オフセット値」を実現するためのバリキャップの印加電圧やコンデンサアレイの合成容量（コンデンサに接続された各スイッチのオン／オフ情報）が含まれている。

なお、図示しないが、車載器２０には特定周波数を選択的に通過させるバンドパスフィルタや携帯機１０との間でＩＤコードを照合するための判定回路、携帯機１０にＩＤコードを要求するためのリクエスト信号を送信するアンテナ等も備えられている。以上が車載器２０の構成である。

次に、スマートエントリシステムの処理および車載器２０の補正部２３の作動について説明する。

まず、ユーザが携帯機１０を所持した状態で車両に近づき、スマートエントリシステムのセンシングエリアに入ると、携帯機１０は車載器２０からリクエスト信号を受信し、それに対応して自動的にＩＤコードを含んだ無線信号を送信する。これにより、車載器２０でＩＤコード認証が行われ、それが一致するとドアのロック・アンロックの操作が可能となる。したがって、ユーザが携帯機１０を携帯した状態でドアハンドルを握るとドアが解錠され、ユーザが例えばドアのロックスイッチを押すとドアが施錠される。

そして、携帯機１０はリクエスト信号に対して無線信号を送信する際に、第１温度センサ１４で測定された携帯機１０の温度を示す送信側温度情報を無線信号に含ませて送信する。なお、ユーザが車載機器を操作する際の無線信号に送信側温度情報を含ませても良い。

また、車載器２０では、受信ＩＣ２２で受信した携帯機１０からの送信側温度情報が補正部２３に出力される一方、受信ＩＣ２２に内蔵された第２温度センサ２７で測定された車載器２０の温度を示す受信側温度情報が補正部２３に入力される。

したがって、補正部２３は、これら送信側温度情報と受信側温度情報と各振動子１１、２１のデータマップとに基づいて、第２振動子２１の第２周波数が第１振動子１１の第１周波数に近づくように第２振動子２１に付加するためのオフセット値をデータマップから取得する。

すなわち、携帯機１０と車載器２０は元々同じような環境で動作するようにそれぞれ周波数が設定されているが、車載器２０が置かれる環境は携帯機１０とは全く異なるため、車載器２０の電波温度環境を携帯機１０の電波温度環境に合わせることで車載器２０における第２振動子２１の第２周波数の温度ばらつきの軽減を図る。このための手段が車載器２０に備えられた補正部２３であり、補正部２３がデータマップに基づいて第２振動子２１の第２周波数を第１振動子１１の第１周波数に近づける補正を行うことで、車載器２０における第２周波数の温度ばらつきの軽減を図る。

例えば、季節が夏の場合、携帯機１０および車載器２０の温度は共に高くなる。このため、図２に示されるように、携帯機１０に搭載された第１振動子１１の第１周波数は小さくなる方向にずれる。一方、図３に示されるように、車載器２０に搭載された第２振動子２１の第２周波数は大きくなる方向にずれる。また、第２周波数の基準信号は、受信ＩＣ２２のＰＬＬ回路にて逓倍されるため、周波数のずれも逓倍される。

このように、車載器２０で用いられる基準信号の第２周波数は、第１振動子１１および第２振動子２１の周波数温度特性および受信ＩＣ２２のＰＬＬ回路によって第１周波数からかなりずれる。しかしながら、車載器２０において、補正部２３の容量素子２９によって第２振動子２１の高温時のオフセット値（静電容量）を第２振動子２１に付加するので、第２振動子２１の発振周波数である第２周波数を第１周波数に近づけることができる。また、受信ＩＣ２２のＰＬＬ回路において第２周波数を逓倍する際に、第２周波数に含まれる周波数の温度ばらつきが逓倍されずに済む。

季節が冬の場合、ユーザに携帯される携帯機１０の温度は例えば室温以上とされるが、車両に搭載された車載器２０の温度は外気温とされる。このため、図２に示されるように第１振動子１１の第１周波数は小さくなる方向にずれ、図３に示されるように第２振動子２１の第２周波数も小さくなる方向にずれる。このように、第１周波数および第２周波数は共に周波数が小さくなる方向にずれる。このような冬の季節においても、車載器２０において、補正部２３の容量素子２９によって第２振動子２１の低温時のオフセット値（静電容量）を第２振動子２１に付加するので、第２振動子２１の発振周波数である第２周波数を第１周波数に近づけることができる。また、上述のように受信ＩＣ２２ではＰＬＬ回路によって周波数の温度ばらつきが逓倍されずに済む。

以上説明したように、本実施形態では送信ＩＣ１２の第１温度センサ１４で得られた送信側温度情報および受信ＩＣ２２の第２温度センサ２７で得られた受信側温度情報を利用して、第２振動子２１の第２周波数が携帯機１０の第１周波数に近づくように容量素子２９にオフセット値を付加している。これにより、第２振動子２１の第２周波数を微調することができ、車載器２０に使用される第２振動子２１の第２周波数の温度ばらつきを軽減することができる。

また、第２振動子２１の静電容量に補正を掛けることで、車載器２０において第２振動子２１の温度ばらつき分だけ広帯域なフィルタ設定は不要となり、必要最低限のフィルタ帯域に狭めることができる。すなわち、車載器２０のフィルタ帯域を広く設定する必要がないので、妨害波を受信しにくくなり、感度、耐ノイズ性能の低下を回避できる。

さらに、温度特性が良い振動子を使用しなくても、補正可能なばらつきまで仕様緩和ができるため、第１振動子１１や第２振動子２１として安価な部品を使用することができる。

（他の実施形態）
上記各実施形態で示された車両制御システムの構成は一例であり、上記で示した構成に限定されることなく、本発明の特徴を含んだ他の構成とすることもできる。例えば、上記実施形態ではスマートエントリシステムを例に説明したが、携帯機１０を用いて例えばイグニッションをスタートさせるスタートシステムやドアの開閉等の操作を行うキーレスエントリシステムに本発明を適用することもできる。

また、上記の実施形態では、第２振動子２１に容量素子２９としてバリキャップとコンデンサアレイとの組み合わせを用いることを説明したが、オフセット値を生成する手段はバリキャップのみでも良いし、コンデンサアレイのみでも良い。また、他の手段を用いても良い。

上記の実施形態では、第１温度センサ１４は送信ＩＣ１２に内蔵され、第２温度センサ２７は受信ＩＣ２２に内蔵されていたが、これは温度センサを内蔵したＩＣの一例を示したものである。したがって、第１温度センサ１４は送信ＩＣ１２とは別体として携帯機１０に設けられたものでも良い。同様に、第２温度センサ２７は受信ＩＣ２２とは別体として車載器２０に設けられたものでも良い。

１０ 携帯機
１１ 第１振動子
１２ 送信ＩＣ
１４ 第１温度センサ
２０ 車載器
２１ 第２振動子
２２ 受信ＩＣ
２３ 補正部
２７ 第２温度センサ
２８ 記憶素子
２９ 容量素子

Claims (2)

1. ユーザに携帯される携帯機（１０）との無線通信を行うものあり、
   前記携帯機（１０）は、第１周波数で発振する第１振動子（１１）を駆動して前記第１周波数の無線信号を生成すると共に前記無線信号に前記携帯機（１０）の温度を示す送信側温度情報を含んで送信するようになっており、
   前記携帯機（１０）から前記無線信号を受信して前記ユーザの車載機器に対する操作の許可または不許可を制御する車載器であって、
   第２周波数で発振する第２振動子（２１）と、
   当該車載器の温度を測定する第２温度センサ（２７）と、
   前記第２振動子（２１）を駆動して生成した前記第２周波数の基準信号に基づいて動作すると共に、前記送信側温度情報を含んだ無線信号を受信する受信ＩＣ（２２）と、
   前記第１振動子（１１）および前記第２振動子（２１）の周波数温度特性のデータマップがそれぞれ記憶されており、前記受信ＩＣ（２２）から前記送信側温度情報を入力すると共に前記第２温度センサ（２７）から当該車載器の温度を示す受信側温度情報を入力し、前記送信側温度情報、前記受信側温度情報、および前記データマップに基づいて取得したオフセット値を前記第２振動子（２１）に付加することで、前記第２振動子（２１）の第２周波数を前記第１振動子（１１）の第１周波数に近づける補正を行う補正部（２３）と、を備えていることを特徴とする車載器。
2. ユーザに携帯される携帯機（１０）と車両に搭載される車載器（２０）とを備え、前記携帯機（１０）と前記車載器（２０）との無線通信に基づいて、前記ユーザの車載機器に対する操作の許可または不許可を制御する車両制御システムであって、
   前記携帯機（１０）は、
   第１周波数で発振する第１振動子（１１）と、
   当該携帯機（１０）の温度を測定する第１温度センサ（１４）と、
   前記第１振動子（１１）を駆動して前記第１周波数の無線信号を生成すると共に、前記無線信号に前記第１温度センサ（１４）で測定された前記携帯機（１０）の温度を示す送信側温度情報を含んで送信する送信ＩＣ（１２）と、を備え、
   前記車載器（２０）は、
   第２周波数で発振する第２振動子（２１）と、
   当該車載器（２０）の温度を測定する第２温度センサ（２７）と、
   前記第２振動子（２１）を駆動して生成した前記第２周波数の基準信号に基づいて動作すると共に、前記送信側温度情報を含んだ無線信号を受信する受信ＩＣ（２２）と、
   前記第１振動子（１１）および前記第２振動子（２１）の周波数温度特性のデータマップがそれぞれ記憶されており、前記受信ＩＣ（２２）から前記送信側温度情報を入力すると共に前記第２温度センサ（２７）から前記車載器（２０）の温度を示す受信側温度情報を入力し、前記送信側温度情報、前記受信側温度情報、および前記データマップに基づいて取得したオフセット値を前記第２振動子（２１）に付加することで、前記第２振動子（２１）の第２周波数を前記第１振動子（１１）の第１周波数に近づける補正を行う補正部（２３）と、を備えていることを特徴とする車両制御システム。

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