JP2013046163A - 通信制御システム - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズ源によるノイズの影響を低減することが可能な通信制御システムを提供すること。
【解決手段】通信制御システム１は、モータ２の回転状態を検出する回転角センサ３と、運転席ドアの開閉状態を検出するドア開閉センサ４と、スマートキーＥＣＵ５とを備える。スマートキーＥＣＵ５の通信方式選択部６は、モータ２の回転状態に基づいて、当該回転状態に特有の電磁ノイズ特性を推定するとともに、その推定値に対し、運転席ドアの開閉状態に基づくノイズの伝搬特性を加味した補正を行い、その補正後の電磁ノイズ特性に応じて、スマート通信の通信方法を選択する。スマートキーＥＣＵ５の通信部７は、選択された通信方法にしたがって、電子キー８との間でスマート通信を実施する。
【選択図】図１

Description

本発明は、通信方法を選択する通信制御システムに関する。詳しくは、エンジンとモータを動力源とするハイブリッド車、或いはモータを動力源とする電気自動車のように、モータ等のノイズ源となる各種機器の搭載された車両に好適な通信制御システムに関する。

従来の車両において、ユーザが車両キーとして所持する携帯機（電子キー）と車両に搭載された通信装置との間でキー照合に関する双方向通信を行い、車両周辺の通信エリアに当該車両に適合する正規の携帯機が存在している場合に、各種の車両制御を許容する、いわゆる電子キーシステムが適用されたものが知られている（例えば、特許文献１）。

この種の電子キーシステムでは、車両側から呼び掛け信号が送信され、この呼び掛け信号の送信領域に携帯機が存在しているとき、前記呼び掛け信号に対する応答信号が携帯機から送信される。そして、その応答信号が車両側で解析され、車両側の基準ＩＤコードに一致するＩＤコードが前記応答信号に含まれているとき、正規の携帯機の所持者による各種の車両制御、例えばドアロックの施解錠やエンジンの始動等が許容される。

一般的に前記呼び掛け信号には、電波法において記号ＬＦで表わされる周波数範囲の信号が用いられ、また、前記応答信号には、記号ＵＨＦで表わされる周波数範囲の信号が用いられる。このように無線通信によるキー照合が行われる場合、車両周辺に存在する電波がいわゆるノイズとなって呼び掛け信号や応答信号に干渉することが考えられ、そうすると、車両制御に影響を与える可能性がある。

そこで、ノイズによる影響を解消するべく、通信周波数を変更することが可能なシステム、いわゆるマルチチャンネル機能を有するシステムも提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００２−０２９３８５号公報（段落［０００２］〜段落［０００７］） 特開２００８−０８２１５２号公報（段落［００４８］）

ところで近年、環境保護の観点から、エンジンとモータを動力源とするハイブリッド車、或いはモータを動力源とする電気自動車といったエコカーが注目を浴びている。こうした車両には比較的大きなモータが搭載されるので、このモータの回転に伴う電気ノイズによる無線通信への影響を低減するための配慮がなされていると好適である。尚、上記モータ以外にも車両にはノイズ源となる各種機器が搭載されているので、そうしたものによるノイズの影響についても、これが低減されると、さらに好適である。

本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、その目的は、ノイズ源によるノイズの影響を低減することが可能な通信制御システムを提供することにある。

上記の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、ノイズ源となる各種機器の搭載された車両に適用され、この車両が関わる無線通信の通信方法を選択する通信制御システムにおいて、前記ノイズ源となる車両機器の動作状態に基づき、当該動作状態に特有の電磁ノイズ特性を推定する推定手段と、前記ノイズ源によるノイズの伝搬経路に設けられる車両装備品の配置状態に基づき、前記ノイズ源によるノイズの伝搬特性を推定することで、前記推定手段で推定された電磁ノイズ特性に対する補正を行う補正手段と、前記補正手段による補正後の電磁ノイズ特性に応じて通信方法を選択する選択手段とを備えることをその要旨としている。

同構成によると、ノイズ源となる車両機器の動作状態に基づいて、当該動作状態に特有の電磁ノイズ特性が推定されるとともに、その推定値に対し、車両装備品の配置状態に基づくノイズの伝搬特性を加味した補正が行われる。すなわち、そのときの車両状態に基づく補正を伴って電磁ノイズ特性が的確に推定され、当該車両状態に適した通信方法が選択される。従って、ノイズ源によるノイズの影響を低減することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の通信制御システムにおいて、前記車両装備品の配置状態として、前記ノイズ源によるノイズの伝搬特性の異なる少なくとも２つの配置状態が規定されるとともに、その配置状態毎に、前記ノイズ源によるノイズの伝搬特性に応じて定量化された補正値が設定され、前記補正手段は、前記車両装備品の配置状態に対応する補正値を選択し、この選択した補正値を用いた演算により、前記電磁ノイズ特性に対する補正を行うことをその要旨としている。

同構成によると、定量化された補正値を用いることで、電磁ノイズ特性に対する補正が比較的容易となる。
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の通信制御システムにおいて、前記ノイズ源によるノイズの伝搬経路には複数の車両装備品が設けられるとともに、個々の車両装備品の配置状態毎に前記補正値が設定され、さらに、個々の車両装備品の配置状態の組み合わせによって車両状態が規定され、前記補正手段は、個々の車両装備品の配置状態の組み合わせによって車両状態が規定されるとき、当該個々の車両装備品の配置状態に対応する補正値を全て選択し、この選択した各補正値を用いた演算により、前記電磁ノイズ特性に対する補正を行うことをその要旨としている。

同構成によると、個々の車両装備品の配置状態毎に補正値が設定されるので、複数の車両装備品の配置状態が組み合わさって車両状態が構築される場合でも、その車両状態に基づく補正を伴って電磁ノイズ特性が的確に推定される。従って、車両状態に適した通信方法を選択できるようになる。

本発明によれば、ノイズ源によるノイズの影響を低減することができる。

通信制御システムの構成を示すブロック図。 ノイズインパルスの時間的な発生間隔が推定される様子を示すグラフ。 補正後の電磁ノイズ特性を示すグラフ。

以下、本発明に係る通信制御システムの一実施形態について説明する。
図１に示すように、通信制御システム１は、運転席ドアのドアガラスを開閉するモータ２の回転状態を検出する回転角センサ３と、運転席ドアの開閉状態を検出するドア開閉センサ４と、車両状態に応じたスマート通信を行うスマートキーＥＣＵ（Electronic Control Unit ）５とを備える。

スマートキーＥＣＵ５の通信方式選択部６は、モータ２の回転状態に基づいて、当該回転状態に特有の電磁ノイズ特性を推定するとともに、その推定値に対し、運転席ドアの開閉状態に基づくノイズの伝搬特性を加味した補正を行い、その補正後の電磁ノイズ特性に応じて、スマート通信の通信方法を選択する。そして、スマートキーＥＣＵ５の通信部７は、通信方式選択部６で選択された通信方法にしたがって、車両オーナ、すなわち正規ユーザが車両キーとして所持する電子キー８との間でスマート通信を実施する。

尚、スマート通信では、通信部７から車両周辺に呼び掛け信号が送信され、この呼び掛け信号の送信領域に電子キー８が存在しているとき、前記呼び掛け信号に対する応答信号が電子キー８から送信される。そして、その応答信号が車両側で解析され、車両側の基準ＩＤコードに一致するＩＤコードが前記応答信号に含まれているとき、正規の電子キー８の所持者による各種の車両制御が許容される。

次に、通信制御システム１の作用として、スマート通信の通信方法を選択する場合の動作について説明する。
モータ２が回転すると、周期的にノイズインパルスが発生するが、このノイズインパルスの出力レベルは、主にモータ２の個体要素（使用材料や製造方法等）やモータ２の使用環境（温度、湿度、印加電圧等）等をパラメータとして変化する。しかし、ノイズインパルスの出力レベルが変化しようとも、ノイズインパルスがスマート通信に用いられる信号に干渉することで車両制御に影響を与える点に変わりはない。従って、本実施形態では、ノイズインパルスの出力レベルを低減する点に注力するのではなく、ノイズインパルスが前記信号に干渉しないようにする点に注力することとしている。

即ち、ノイズインパルスの時間的な発生間隔は、モータ２の回転速度に大きく依存するので、本実施形態では、回転角センサ３でモータ２の回転速度を検出し、その検出されたモータ２の回転速度を用いた演算により、通信方式選択部６でノイズインパルスの時間的な発生間隔を推定することとしている（図２参照）。

ここで、こうした推定の通りにモータ２からノイズが発生したとしても、そのノイズの伝搬経路に設けられる運転席ドアが開状態にある場合と閉状態にある場合とでは、ノイズの伝搬特性が異なると考えられる。そこで、本実施形態では、運転席ドアが開状態の場合には、その状態でのノイズの伝搬特性に応じて定量化された補正値Ｗ１が設定されるとともに、運転席ドアが閉状態の場合には、運転席ドアによる反射を考慮するかたちで定量化された補正値Ｗ２が設定されている。

そして、運転席ドアが開状態の場合には、補正値Ｗ１を用いた演算により、電磁ノイズ特性に対する補正が行われ、この場合、運転席ドアによる反射の影響は小さいので、補正後の電磁ノイズ特性として、図２による推定値と略同じものが得られる（図３の上段を参照）。尚、この場合、ノイズインパルスによる影響を受けない期間が通信期間Ｔ１として規定されている。

一方、運転席ドアが閉状態の場合には、補正値Ｗ２を用いた演算により、電磁ノイズ特性に対する補正が行われ、この場合、運転席ドアによる反射の影響が大きいので、補正後の電磁ノイズ特性として、モータ２によるノイズインパルスに続くかたちで反射により出力レベルの減衰された波形を含むものが得られる（図３の下段を参照）。尚、この場合、ノイズインパルスによる影響を受けない期間が通信期間Ｔ２として規定されている。

そして、上記通信期間Ｔ１或いはＴ２が呼び掛け信号の送信から応答信号の受信に至るまでの期間よりも長いとき、当該通信期間Ｔ１或いはＴ２の範囲内にスマート通信が一括で実施される。ただし、スマート通信では、呼び掛け信号及び応答信号といった単に二つの信号が用いられるのではなく、車両側と電子キー８との間で交互に信号が複数の段階に分けて送信されるので、上記通信期間Ｔ１或いはＴ２の範囲内にスマート通信を一括で実施することは事実上困難である。

そこで、上記通信期間Ｔ１或いはＴ２が周期的に繰り返される点を踏まえ、複数の通信期間Ｔ１或いはＴ２に跨る形でスマート通信が分割されて実施される。例えば、車両側から呼び掛け信号の総称で送信されるＬＦ信号よりも、電子キー８から応答信号の総称で送信されるＵＨＦ信号の方が、モータ２によるノイズの影響を受け易いものと仮定すると、次の態様での通信方法を選択可能となる。

即ち、通信部７と電子キー８との間でのスマート通信に関する通信シーケンスは両者で共有されるものであるので、車両側の特にスマートキーＥＣＵ５は、通信部７で呼び掛け信号を送信してから応答信号を受信するまでの所要時間を把握している。従って、通信方式選択部６は、上記通信期間Ｔ１或いはＴ２の範囲内に応答信号が送信されてくるタイミングで通信部７から呼び掛け信号が送信されるように、通信部７による通信のタイミングを制御する。その結果、ノイズの影響を受け難いものとして仮定した呼び掛け信号は別として、ノイズの影響を受け易いものとして仮定した応答信号が上記通信期間Ｔ１或いはＴ２の範囲内に送信され、これが通信部７で受信されたとき、スマートキーＥＣＵ５での解析が好適に実施される。

尚、電子キー８からの応答信号が複数の段階に分かれた信号によるものであるとき、各信号の電子キー８からの送信タイミングが個別に、上記に倣って通信方式選択部６で制御されるので、この場合も、スマートキーＥＣＵ５での解析が好適に実施される。

また、呼び掛け信号及び応答信号が共にノイズによる影響を受け易いものであると仮定したとき、次の態様での通信方法を選択可能となる。
即ち、この場合、通信方式選択部６は、上記通信期間Ｔ１或いはＴ２の範囲内に呼び掛け信号が送信されるように、通信部７による通信のタイミングを制御する。また、通信方式選択部６は、当該呼び掛け信号を受信してから所定の時間が経過したタイミングで応答信号を送信するよう電子キー８に対して指令する指令コードの付加された呼び掛け信号を通信部７を通じて送信する。勿論、上記所定の時間とは、前記指令コードの付加された呼び掛け信号を受信した電子キー８が、その指令コードにしたがうタイミングで応答信号を送信した場合に、その応答信号が上記通信期間Ｔ１或いはＴ２の範囲内に送信されることになる時間として規定される。従って、この場合も、スマートキーＥＣＵ５での解析が好適に実施される。

以上説明したように、本実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
（１）ノイズ源となるモータ２の回転状態に基づいて、当該回転状態に特有の電磁ノイズ特性が推定されるとともに、その推定値に対し、運転席ドアの開閉状態に基づくノイズの伝搬特性を加味した補正が行われる。すなわち、そのときの車両状態に基づく補正を伴って電磁ノイズ特性が的確に推定され、当該車両状態に適した通信方法が選択される。従って、ノイズ源によるノイズの影響を低減することができる。

（２）上記（１）について詳述すると、図３の下段に示すドア閉状態において、仮に通信期間Ｔ２ではなく通信期間Ｔ１の範囲内にスマート通信が行われると、その通信に用いられる信号が減衰パルスに干渉する可能性があるが、本例によると、減衰パルスを避けるかたちで通信が行われるので、好適な通信を行えるようになる。

（３）上記（１）を換言すると、モータ２の回転状態に基づいて、電磁ノイズ特性を推定するだけでなく、それに対する補正を行うことで、妨害波、すなわちノイズによる影響を完全に近いかたちで排除できるようになる。

（４）定量化された補正値を用いることで、電磁ノイズ特性に対する補正を比較的容易に行うことができる。
尚、前記実施形態は、次のように変更して具体化することも可能である。

・ノイズ源となる車両機器は、いわゆるパワーウインドウ装置の構成要素である上記モータ２に限定されない。例えば、ハイブリッド車において、エンジンとともに車両の動力源となるモータ、或いは、電気自動車において、車両の動力源となるモータは、一般的に電気容量が大きいので、ノイズ源となり得る。また、電気容量が小さくとも、スマートキーＥＣＵ５の近くに搭載されるモータ、例えば車内空調用のブロアモータ等も、ノイズ源となり得る。さらに、ノイズ源はモータに限定されず、ノイズを発生する可能性のある車両機器は全てノイズ源となり得る。

・電磁ノイズ特性は、ノイズインパルスの時間的な発生間隔といった時間特性に限らず、例えば周波数特性であってもよい。この場合、補正後の電磁ノイズ特性に対応した周波数特性を有する妨害波除去フィルタを形成し、このフィルタを通過した信号を用いて通信を実施する。尚、ノイズの周波数とは異なる周波数を用いた通信方法を選択することで、通信周波数を変更するいわゆるマルチチャンネルの機能に応用することができる。

・ノイズの時間特性について、ノイズインパルスの時間的な発生間隔を推定することに代えて又は加えて、ノイズインパルスの時間的な幅を推定してもよい。
・ノイズインパルスについて、その出力レベル（振幅）を推定してもよい。尚、ノイズインパルスの出力レベルが通信に影響を与えることが予想されるとき、応答信号の出力レベルを上げるよう呼び掛け信号で指示する構成を採用してもよい。この構成によると、ノイズインパルスの時間的な発生間隔が狭いことに起因して、ノイズインパルス間に通信を一括で又は分割して実施することが困難な場合でも、ノイズインパルスに勝る出力レベルの応答信号が設定されるので、スマートキーＥＣＵ５での解析が好適に実施される。尚、ノイズレベルに応じて信号レベルを設定することとすれば、必要以上に高いレベルで信号が送信されることが回避され、車両側のバッテリや電子キー８の電池といった電源の消耗を抑制することができる。

・電磁ノイズ特性の推定について、モータ２の回転状態と電磁ノイズ特性とが関連付けされたノイズマップを事前にデータベース化し、それをスマートキーＥＣＵ５が備える不揮発性のメモリ（記憶手段に相当）に記憶するようにしてもよい。この場合、通信方式選択部６は、回転角センサ３で検出されたモータ２の回転状態に関連付けされた電磁ノイズ特性を上記ノイズマップを参照して特定することで、モータ２の回転状態に応じた電磁ノイズ特性を推定し、また、この推定値に対する補正を行う。

・上記ノイズマップを記憶する構成において、通信方式選択部６で選択された通信方法による通信が実施されないタイミングで、同通信方式選択部６がモータ２の回転状態に応じた電磁ノイズ特性を学習し、上記ノイズマップを更新するようにしてもよい。この場合の通信方式選択部６は学習手段に相当する。例えば、モータ２の回転速度又は回転角毎のノイズの周波数特性を計測し、計測で得たデータをノイズマップに反映させればよい。同構成によると、通信方式選択部６によりノイズマップが更新されることで、モータ２の経時的な変化に対応できるようになる。

・上記例でも触れたが、モータ２の回転状態は、モータ２の回転速度に限らず、モータ２の回転角であってもよい。この場合、モータ２の回転位置に特有の電磁ノイズ特性が通信制御に反映される。

・いわゆるドアカーテシスイッチであるドア開閉センサ４によるドア開閉の検出に代えて又は加えて、着座センサによる乗員搭乗の有無或いは搭乗の位置の検出が電磁ノイズ特性の補正に用いられてもよい。或いは、電動コラムによるステアリング位置の検出や、パワーシートスイッチによるシート位置の検出、さらには、シートベルトリマインダによる乗員搭乗の有無或いは搭乗の位置の検出等が上記補正に用いられてもよい。このように車両装備品の配置状態は、上記実施形態による運転席ドアの開閉状態に限定されない。

・車両装備品の配置状態として、例えばドア全開の状態及びドア全閉の状態に加え、ドア半開の状態が規定されてもよい。
・複数の車両装備品について、個々の車両装備品の配置状態を全て考慮しつつ、電磁ノイズ特性に対する補正を行ってもよい。例えば、個々の車両装備品の配置状態毎に補正値を設定し、個々の車両装備品の配置状態の組み合わせによって車両状態を規定する。この場合、通信方式選択部６は、個々の車両装備品の配置状態に対応する補正値を全て選択し、この選択した各補正値を用いた演算により、電磁ノイズ特性に対する補正を行う。例えば、運転席ドアが閉状態且つ運転席シートに対する着座有りの状態といった場合、状態毎に設定された補正値を加えて最終補正値を作り出す。そして、その最終補正値を用いた補正を行う。同構成によると、個々の車両装備品の配置状態毎に補正値が設定されるので、複数の車両装備品の配置状態が組み合わさって車両状態が構築される場合でも、その車両状態に基づく補正を伴って電磁ノイズ特性が的確に推定される。従って、車両状態に適した通信方法を選択できるようになる。

・伝搬特性について、電磁ノイズ特性と同様、時間特性或いは周波数特性等が採用される。
・通信方式の一例として、消費電力の少ない順にＡＭ（Amplitude Modulation）方式、ＦＭ（Frequency Modulation）方式、スペクトラム拡散方式が存在し、後ろの方式程、ノイズ耐力の高いことが知られている。この点を踏まえ、ノイズが通信に与える影響の少ないときにはＡＭ方式を選択することで消費電流を低減し、ノイズが通信に大きな影響を与えることが予想されるときにはスペクトラム拡散方式を選択する等の選択手法を採用してもよい。

・誤り訂正に関する通信プロトコルを有する場合には、ノイズレベルに応じて訂正用のビット数を増減する等の選択手法を採用してもよい。
・車両が関わる無線通信として、ＴＰＭＳと称されるタイヤ空気圧監視システムでの通信に関して通信方法を選択するものに本発明が適用されてもよい。

１…通信制御システム、２…モータ（ノイズ源となる車両機器）、３…回転角センサ、４…ドア開閉センサ、５…スマートキーＥＣＵ、６…通信方式選択部（推定手段、補正手段、選択手段）、７…通信部、８…電子キー。

Claims (3)

1. ノイズ源となる各種機器の搭載された車両に適用され、この車両が関わる無線通信の通信方法を選択する通信制御システムにおいて、
   前記ノイズ源となる車両機器の動作状態に基づき、当該動作状態に特有の電磁ノイズ特性を推定する推定手段と、
   前記ノイズ源によるノイズの伝搬経路に設けられる車両装備品の配置状態に基づき、前記ノイズ源によるノイズの伝搬特性を推定することで、前記推定手段で推定された電磁ノイズ特性に対する補正を行う補正手段と、
   前記補正手段による補正後の電磁ノイズ特性に応じて通信方法を選択する選択手段とを備える
   ことを特徴とする通信制御システム。
2. 前記車両装備品の配置状態として、前記ノイズ源によるノイズの伝搬特性の異なる少なくとも２つの配置状態が規定されるとともに、その配置状態毎に、前記ノイズ源によるノイズの伝搬特性に応じて定量化された補正値が設定され、
   前記補正手段は、前記車両装備品の配置状態に対応する補正値を選択し、この選択した補正値を用いた演算により、前記電磁ノイズ特性に対する補正を行う
   請求項１に記載の通信制御システム。
3. 前記ノイズ源によるノイズの伝搬経路には複数の車両装備品が設けられるとともに、個々の車両装備品の配置状態毎に前記補正値が設定され、さらに、個々の車両装備品の配置状態の組み合わせによって車両状態が規定され、
   前記補正手段は、個々の車両装備品の配置状態の組み合わせによって車両状態が規定されるとき、当該個々の車両装備品の配置状態に対応する補正値を全て選択し、この選択した各補正値を用いた演算により、前記電磁ノイズ特性に対する補正を行う
   請求項２に記載の通信制御システム。

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