JP2015077926A - 送受信システム - Google Patents

Abstract

【課題】従来とは異なる方式で、車載側送受信器による電力消費を低減できる送受信システムを提供する。【解決手段】ＥＣＵは、車両のエンジンが停止している期間中に、一定条件でスタンバイモードから起動して外部にＬＦ信号によるメッセージを送信する。その送信に対する鍵からの応答がなければスタンバイモードに移行する動作を繰り返し実行する。鍵は、メッセージを受信すると、予め記憶されているメッセージデータと照合し、両者が一致すればＥＣＵに対して応答メッセージをＲＦ信号により送信する。ＥＣＵは、バッテリの残量が下限値を下回るとメッセージを短縮して送信し、鍵は、短縮されたメッセージを受信すると受信したメッセージ長の範囲内で称号を行い、両者が一致すればＥＣＵに対して応答メッセージを送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、車両に搭載される車載側送受信器と、ユーザが携帯するユーザ側送受信器との間で無線通信を行う送受信システムに関する。

車両のキーレスエントリシステムでは、車両のエンジンが停止している期間中に車載器が間欠的に動作して、車両のＩＤを示すメッセージデータを一定周期で送信している。そして、ユーザが車両に接近することで、所持している無線通信可能な鍵（キー）が前記メッセージデータを受信すると自身が保持しているデータと照合を行い、両者が一致すれば車載器に対して応答を返す。すると、車載器側でも鍵が返した応答内容を照合し、照合結果がＯＫであれば車両のドアロックを解除したり、ウェルカムライトを点灯させるといった制御を行う（例えば、特許文献１，２参照）。

特許第３２４８４５１号公報 特開２００３−２４４０１３号公報

上記の通信は、車両のエンジンが停止している期間中に行われるため、車載器が間欠的に動作することで車両のバッテリが消耗する。これに対して、特許文献１では、スイッチ操作により車載器の動作を停止させている。また、特許文献２では、測定した電界強度も判定条件に加えることで、不要な通信を行う回数を低減している。
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来とは異なる方式で、車載側送受信器による電力消費を低減できる送受信システムを提供することにある。

請求項１記載の送受信システムによれば、車載側送受信器は、車両のエンジンが停止している期間中に、一定条件でスタンバイモードから起動して外部にメッセージデータを送信する。そして、その送信に対するユーザ側送受信器からの応答がなければスタンバイモードに移行する動作を繰り返し実行する。尚、「スタンバイモード」は、車載側送受信器が全ての機能を有効にして通常の動作を行うモードに対して、例えば機能を停止したり処理能力を低下させるなどして、消費電力をより低下させた状態を示すモードである。ユーザ側送受信器は、メッセージデータを受信すると予め記憶されているメッセージデータと照合し、両者が一致すれば、車載側送受信器に対して応答メッセージを送信する。

そして、車載側送受信器は、バッテリの残量が所定の下限値を下回るとメッセージデータを短縮して送信し、ユーザ側送受信器は、短縮されたメッセージデータを受信すると、当該メッセージデータが短縮された範囲で予め記憶されているメッセージデータと一致すれば、車載側送受信器に対して応答メッセージを送信する。すなわち、車載側送受信器が送信するメッセージ長を短くすることで通信時間が短縮されるので、車載側送受信器が起動している時間も短縮化されて、電力消費を低減することができる。

請求項２記載の送受信システムによれば、車載側送受信器は、メッセージ長を短縮して送信した後に、ユーザ側送受信器からの応答メッセージを受信すると、メッセージ長を初期値に戻して以降の通信を行う。すなわち、車載側送受信器がユーザ側送受信器からの応答メッセージを受信すれば、その後に車両のエンジンが始動される可能性が高いため、バッテリが充電されてその残量が増加する可能性も高く、通信時間を短縮する必要性も低下する。そして、最初に短縮されたメッセージデータにより通信が行われたとしても、以降の通信は当初のメッセージ長により行われるので、セキュリティの低下を回避することができる。

第１実施形態であり、ＥＣＵと鍵との間の通信例を示すタイミングチャート ＥＣＵ側の処理内容を示すフローチャート 送信メッセージのデータフォーマットを示す図 鍵側の処理内容を示すフローチャート ＥＣＵの内部構成を示す機能ブロック図 第２実施形態を示す図２相当図

（第１実施形態）
図５に示すように、車両側に搭載されているＬＦ／ＲＦ＿ＥＣＵ１（以下、単にＥＣＵ１と称す）は、ＭＰＵ２，ＬＦ＿ＩＣ３，ＲＦレシーバＩＣ４等を備えている。これらは、それぞれＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）モジュール５〜７を備えており、ＭＰＵ２がマスタ，ＬＦ＿ＩＣ３及びＲＦレシーバＩＣ４がスレーブとなってシリアル通信を行う。ＭＰＵ２は、ＳＰＩ通信によりＬＦ＿ＩＣ３及びＲＦレシーバＩＣ４の動作を制御する。バッテリセンサ８（残量検出手段）は、車両に搭載されている図示しないバッテリの例えば電圧を検出するセンサであり、そのセンサ信号はＭＰＵ２に入力されている。

ＬＦ＿ＩＣ３は、アップ・コンバータ・コントローラ（ＵＣＣ）９とＬＦドライバ・コントローラ１０とを備えている。ＵＣＣ９は、上記バッテリの電源電圧VBATTを昇圧してＬＦドライバ・コントローラ（ＬＦＤＣ）１０に駆動用電源として供給する。ＬＦＤＣ１０は、例えば車両のドアハンドル部分や後部ダッシュボードなどに配置されている複数の送信アンテナ１１より、例えば周波数１００ｋ〜２００ｋＨｚ程度の電波信号（ＬＦ信号）を周期的に送信するようにそれらを駆動する。

ＲＦレシーバＩＣ４は、車両のドライバが所持している鍵１２（ユーザ側送受信器）より送信される、例えば周波数３００ＭＨｚ程度の電波信号（ＲＦ信号）を受信アンテナ１３によって受信する。受信された信号は復調器（Demodulator）１４により復調されて、復調信号はＭＰＵ２に入力される。

次に、本実施形態の作用について説明する。ＥＣＵ１（車載側送受信器）は、車両のエンジンが停止している期間は、クロック信号を停止させてスタンバイモードで待機している。そして、一定の周期（一定条件）で起動してＲＵＮモードとなり、鍵１２に対してＬＦ信号を送信する。図２において、ＥＣＵ１は、初期状態ではスタンバイモードに移行している。そして、ポーリング周期が設定されているタイマが前記周期に相当する時間の計時を完了すると（Ｓ１：ＹＥＳ）、ＭＰＵ２が起動してＲＵＮモードに移行し、ＥＣＵ１の初期化を行う（Ｓ２）。それから、ＬＦ＿ＩＣ３による送信アンテナ１１からのＬＦ信号の送信を開始させると（Ｓ３）低消費電力モードに移行して、「ＲＦ受信ポーリング」を開始する（Ｓ４）。

ここで「ＲＵＮモード」は、ＥＣＵ１の全ての機能が動作するモードであるのに対し、「低消費電力モード」はＥＣＵ１の一部の機能だけ動作させて、ＲＵＮモードよりも消費電力が少ない状態となる動作モードである（或いは、クロック信号の周波数をＲＵＮモードよりも低下させて動作するモードでも良い）。この例では、「ＲＦ受信ポーリング」を行うため、ＭＰＵ２とＲＦレシーバＩＣ４とが動作しているモードとなる。「ＲＦ受信ポーリング」は、ＬＦ信号の送信に対する鍵１２からのＲＦ信号による応答待ち（Ｓ５）をする期間である。ＭＰＵ２は、ステップＳ６においてＲＦ受信タイマによるポーリング期間の計時が終了するまでは（ＮＯ）、ステップＳ５に戻ってＲＦ信号の受信待ちをする。

ポーリング期間が経過する前にＥＣＵ１が鍵１２より送信されたＲＦ信号を受信すると（Ｓ５：ＹＥＳ）、ＥＣＵ１はＲＵＮモードに移行する。ここでは、詳細は後述するが、ＬＦ信号により送信するメッセージ長を初期値に戻して（Ｓ１６）通常の動作状態となる。例えば車両のドアロックを解除したり、ウェルカムライトを点灯させるといった制御を行う。

一方、ポーリング期間が経過する前にＥＣＵ１がＲＦ信号を受信しなければ（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＭＰＵ２は、バッテリセンサ８が出力しているセンサ信号に基づき、車両のバッテリの状態（条件）を把握する。具体的には、例えばその時点の電圧VBATTと車両が動作する時の消費電流とからバッテリの残量を求め、その残量が所定の第１閾値を下回っているか否か（Ｓ７）、また、第２閾値（下限値）を下回っているか否かを判断する（Ｓ８）。尚、電圧VBATTについて閾値を定め、同様の比較を行っても良い。また、バッテリセンサ８が、残量を求める処理まで行うようにしても良い。

ここで、第１閾値は、バッテリの残量に余裕があり、ＬＦ信号による送信を通常通り行っても問題ないと判定するための閾値である。また、第２閾値は、バッテリの残量に余裕が無く、ＬＦ信号による送信時間を短縮すべきと判定するための閾値であり、（第１閾値）＞（第２閾値）となる関係に設定されている。

ステップＳ８における判断の結果、例えばバッテリの残量が第２閾値以上であれば（ＮＯ）、ＬＦ信号による送信メッセージの変更は不要であり（Ｓ９）、ステップＳ１０に移行する。ステップＳ１０では、次回にＬＦ信号を送信するためのポーリングタイマの計時をリセットスタートさせて、ＥＣＵ１はスタンバイモードに移行する。一方、バッテリの残量が第２閾値を下回っていれば（Ｓ８：ＹＥＳ）、フラグのセットの有無を判断する（Ｓ１１）。

ここでの「フラグ」は、ＬＦ信号により送信するメッセージ長を既に短縮したことを意味するもので、ステップＳ１１で前記フラグがセットされていなければ（ＮＯ）、メッセージ長を１ビット短くしてから（Ｓ１２）ステップＳ１３においてセットされる。図３に示すように、ＥＣＵ１がＬＦ信号により送信するメッセージ（メッセージデータ）は、「スタートビット」，「識別データ」，「ストップビット」から構成されている。スタートビット，ストップビットは、それぞれメッセージの始まりと終わりとを示す所定のデータパターンからなる複数のビットである。それらに挟まれている識別データは、各車両を識別するために定められているユニークなデータであり、やはり複数のビットからなる。ステップＳ１２におけるメッセージ長の１ビット短縮は、識別データのＬＳＢを１ビット短くすることで行う。

また、上述のようにメッセージ長を短縮しても、その後にバッテリが充電されて残量が増加し、ステップＳ７で「ＹＥＳ」と判断するとメッセージ長を初期値に戻し（Ｓ１４）、ステップＳ１３でセットしたフラグをクリアする（Ｓ１５）。したがって、以降のＬＦ信号による通信は、初期値のメッセージ長で行われる。

一方鍵１２側は、図４に示すように、受信待ちの状態からＥＣＵ１より送信されたＬＦ信号（メッセージ）の受信を開始すると（Ｓ２１）、ストップビットの受信を確認した時点で（Ｓ２２）識別データのメッセージ長を判定する（Ｓ２３）。鍵１２は、ＬＦ信号に含まれている識別データと同じ識別データを記憶保持しており、両者を照合して自身に対応する車両が送信したメッセージか否かを判断する。

ここで、従来使用されている一般的な鍵であれば、識別データが１ビット短いと判断すれば照合結果はＮＧ（不一致）となるから、車両側に応答を返すことはない。しかし、本実施形態の鍵１２は、識別データのＬＳＢ側が短縮されていても、受信した範囲の上位ビットが全て一致していれば照合結果はＯＫ（一致）と判断する（Ｓ２４：ＹＥＳ）。そして、車両にＲＦ信号による応答を送信し（Ｓ２５）、次の受信を待つ状態となる。

すなわち、図１に示すように、バッテリ残量が十分であれば、ＥＣＵ１が送信するＬＦ信号（Wake）のメッセージ長は初期値のままで行われる。その後、バッテリ残量が低下して第２閾値を下回ると、上記メッセージ長は１ビット短縮した状態で行われる。尚、図１（ｃ）において、クロスハッチングで示しているのがＲＵＮモード，ハッチングで示しているのが低消費電力モード，白抜きで示しているのがスタンバイモードである。

そして、図１では示さないが、ＬＦ信号を受信した鍵１２がＥＣＵ１に対して応答を返すと、ＥＣＵ１は上述したようにメッセージ長を初期値に戻して以降の通信を行う。つまり、ＥＣＵ１と鍵１２との間で行われる通信の一連の手順において、ＬＦ信号のメッセージ長がダイナミックに変化するが、鍵１２側で行う識別データの照合は、常に受信したメッセージ長の範囲で行われるため、手順は問題なく進行する。

以上のように本実施形態によれば、ＥＣＵ１は、車両のエンジンが停止している期間中に、一定条件でスタンバイモードから起動して外部にＬＦ信号によるメッセージを送信する。そして、その送信に対する鍵１２からの応答がなければスタンバイモードに移行する動作を繰り返し実行する。鍵１２は、メッセージを受信すると、予め記憶されているメッセージデータと照合し、両者が一致すればＥＣＵ１に対して応答メッセージをＲＦ信号により送信する。

そして、ＥＣＵ１は、バッテリの残量が第２閾値を下回るとメッセージを短縮して送信し、鍵１２は、短縮されたメッセージを受信すると、受信したメッセージ長の範囲内で照合を行い、両者が一致すればＥＣＵ１に対して応答メッセージを送信する。すなわち、ＥＣＵ１が送信するメッセージ長を短くすることで通信時間が短縮されるので、ＥＣＵ１が起動している時間も短縮化されて、電力消費を低減することができる。

また、ＥＣＵ１は、メッセージ長を短縮して送信した後に、鍵１２からの応答メッセージを受信すると、メッセージ長を初期値に戻して以降の通信を行う。すなわち、ＥＣＵ１が鍵１２からの応答メッセージを受信すれば、その後に車両のエンジンが始動される可能性が高いため、バッテリが充電されてその残量が増加する可能性も高く、通信時間を短縮する必要性も低下する。

そして、最初に短縮されたメッセージデータにより通信が行われたとしても、以降の通信は当初のメッセージ長により行われるので、例えば、エンジンを始動させる前に鍵１２との通信を行うようにすればセキュリティの低下を回避することができる。加えて、ＥＣＵ１は、メッセージデータのＬＳＢを１ビット短縮するので、ＥＣＵ１及び鍵１２それぞれの処理を簡単にすることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態では、図６に示すように、ステップＳ１１，Ｓ１５を削除し、ステップＳ１３をステップＳ１７に置き換えている。ステップＳ１７では、第２閾値をより低い値とするように変更する。これにより、第２実施形態では、メッセージ長が２ビット以上短縮されるケースが生じ得る。例えば、短縮するビット長の最大値を予め設定し（初期値にもよるが、例えば「５」など）、例えばバッテリの残量が１０％低下する毎にメッセージ長を１ビットずつ短縮するように、ステップＳ１７において第２閾値を変更する。
このようにメッセージ長が２ビット以上短縮されても、ＥＣＵ１が鍵１２からの最初の応答メッセージを受信すれば、以降の通信は当初のメッセージ長で行われるので、セキュリティが低下することはない。

以上のように第２実施形態によれば、ＥＣＵ１は、バッテリの残量が当初の第２閾値を下回った後、前記残量がより低下した状態に応じてメッセージデータのＬＳＢ側を、更に１ビットずつ短縮する。したがって、バッテリの残量低下に応じて通信時間をより短縮できるので、電力消費を一層抑制できる。

本発明は上記した、又は図面に記載した実施形態にのみ限定されるものではなく、以下のような変形又は拡張が可能である。
メッセージ長を短縮する対象のビットはＬＳＢに限ることはない。予め短縮するビットを決めておけば、どこでも良い。
メッセージ長を、１度に２ビット以上短縮しても良い。
第１実施形態において、ステップＳ１７を削除し、第２閾値のみで判断を行っても良い。この場合、ステップＳ８で「ＮＯ」と判断した際に、ステップＳ１４及びＳ１５を実行すれば良い。

ＥＣＵ１，鍵１２がそれぞれ送信する信号の周波数帯を分ける必要はなく、同じ周波数帯を使用しても良い。
ＥＣＵ１が、車両のエンジンが停止している期間中に起動するための一定条件は、一定時間の経過に限ることなく、例えばバッテリの残量が一定量だけの減少したことを条件としても良い。

図面中、１はＥＣＵ（車載側送受信器）、８はバッテリセンサ（残量検出手段）、１２は鍵（ユーザ側送受信器）を示す。

Claims (4)

1. 車両に搭載される車載側送受信器（１）と、ユーザが携帯するユーザ側送受信器（１２）との間で無線通信を行う送受信システムにおいて、
   前記車載側送受信器は、前記車両に搭載されているバッテリの残量を検出する残量検出手段（８）を備え、前記車両のエンジンが停止している期間中に、一定条件でスタンバイモードから起動して外部にメッセージデータを送信し、その送信に対する前記ユーザ側送受信器からの応答がなければスタンバイモードに移行する動作を繰り返し実行し、
   前記ユーザ側送受信器は、前記メッセージデータを受信すると予め記憶されているメッセージデータと照合し、両者が一致すれば、前記車載側送受信器に対して応答メッセージを送信し、
   前記車載側送受信器は、前記バッテリの残量が所定の下限値を下回ると、前記メッセージデータのメッセージ長を短縮して送信し、
   前記ユーザ側送受信器は、前記短縮されたメッセージデータを受信すると、当該メッセージデータが前記短縮された範囲で予め記憶されているメッセージデータと一致すれば、前記車載側送受信器に対して応答メッセージを送信することを特徴とする送受信システム。
2. 前記車載側送受信器は、前記メッセージ長を短縮して送信した後に、前記ユーザ側送受信器からの応答メッセージを受信すると、前記メッセージ長を初期値に戻して以降の通信を行うことを特徴とする請求項１記載の送受信システム。
3. 前記車載側送受信器は、前記メッセージデータのＬＳＢ（Least Significant Bit）を、１ビット短縮することを特徴とする請求項１又は２記載の送受信システム。
4. 前記車載側送受信器は、前記バッテリの残量が前記下限値を下回った後、前記残量がより低下した状態に応じて、前記メッセージデータのＬＳＢ側を、更に１ビットずつ短縮することを特徴とする請求項３記載の送受信システム。

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