JP2016061660A - 電子キー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電力消費を抑えつつ、車両周辺での携帯機の位置精度を上げることができ、これにより、ドアの施錠・解錠その他の制御を正確かつ確実に行うことのできる電子キー装置を提供する。【解決手段】使用者が携帯可能な携帯機と、車両の異なる位置に配設された複数のアンテナによって携帯機と相互通信を行う車両側装置とを備え、車両側装置は、携帯機から送信された信号に基づいて、携帯機が所定の接近条件を満たしたか否かを判別し、接近条件を満たしたときは、携帯機に対して信号を送信するアンテナの数を増やすように切り替え、切り替え後の複数のアンテナから測定用電波を送信する。【選択図】図１

Description

本発明は、携帯機と車両側装置との間で相互通信を行うことにより、車両のドアの施錠・解錠その他の所定の制御を行う電子キー装置に関する。

特許文献１に記載の無線装置においては、車両に設けた複数のＬＦ送信アンテナの各アンテナからの送信信号を携帯機が受信し、各々の受信強度を車両側の本体機へ送信する。本体機は、その各々の受信強度情報より、車両に対する携帯機の相対位置情報を算出し、それに基づいて車両のドアの施錠または解錠を制御している。

特開２００７−１３２１３９号公報

しかしながら、特許文献１に記載の無線装置で測定する相対位置情報では位置精度が十分でない場合があり、例えば、携帯機を持った使用者が車両から所定範囲内に入っていないのに拘わらず、携帯機が前記所定範囲内に入ったものと判断してドアが解錠されてしまうおそれがある。

これに対して、位置精度を高めるためには、車両に設ける送信アンテナの数を増やすことが考えられる。しかし、各アンテナからは、定期的に受信強度測定用信号と起動信号を送信するため、アンテナの数を増やすと、送信に要する電流や、携帯機からの送信を待機する間に要する電流が増えてしまうために、電力消費が大きくなるという問題がある。

そこで本発明は、電力消費を抑えつつ、車両周辺での携帯機の位置精度を上げることができ、これにより、ドアの施錠・解錠その他の制御を正確かつ確実に行うことのできる電子キー装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電子キー装置は、使用者が携帯可能な携帯機と、車両の異なる位置に配設された複数のアンテナによって携帯機と相互通信を行う車両側装置とを備え、車両側装置は、携帯機から送信された信号に基づいて、携帯機が所定の接近条件を満たしたか否かを判別し、接近条件を満たしたときは、携帯機に対して信号を送信するアンテナの数を増やすように切り替え、切り替え後の複数のアンテナから測定用電波を送信することを特徴としている。

接近条件を満たしたときとは、携帯機が予め定めた範囲内に車両側装置に近づいたときである。したがって、上記構成によれば、携帯機が近づいていないときは、送信アンテナの数が少ないため無駄な電力消費を抑えることができる。一方、接近条件を満たして携帯機が近づいたときは送信アンテナの数を増やすように切り替えるため、携帯機と車両側装置との距離や車両周辺での携帯機の位置の検出精度を高めることができることから、ドアの解錠その他の制御を正確かつ確実に行うことができる。

本発明の電子キー装置において、接近条件を満たしたか否かの判別は、複数のアンテナの少なくとも１つから送信された測定用電波の、携帯機における受信強度に基づいた情報を用いて行う、携帯機が車両周辺の所定の接近判別領域内に入ったか否かの判別であることが好ましい。この場合、受信強度に基づいた情報は、複数のアンテナのそれぞれからの測定用電波についての受信強度情報、受信強度情報から算出される複数のアンテナのそれぞれから携帯機までの距離情報、又は、距離情報から算出される携帯機の位置情報であることが好ましい。

測定用電波の、携帯機における受信強度に基づいて接近条件を満たすか否かの判別を行うことにより、携帯機の接近状態を正確に判別することができる。

本発明の電子キー装置において、接近条件を満たしたか否かの判別は、複数のアンテナの少なくとも１つから送信した携帯機起動信号を受信して起動した携帯機から送信された応答信号を車両側装置が受信したか否かの判別であることが好ましい。

応答信号の受信の可否に基づいて接近条件を満たすか否かの判別を行うことにより、携帯機の接近状態を正確に判別することができる。

本発明の電子キー装置において、複数のアンテナは、少なくとも１つの第１送信アンテナからなる第１アンテナ群と、少なくとも１つの第２送信アンテナからなる第２アンテナ群とからなり、携帯機が接近条件を満たしたとき、携帯機に対して信号を送信するアンテナは、第１送信アンテナから、第１アンテナ群と第２アンテナ群を構成するすべての送信アンテナに増えるように切り替えられることが好ましい。

送信アンテナを２つのアンテナ群に分け、接近条件を満たしたときに両方のアンテナ群から信号を送信することにより、携帯機が近づいていないときの電力消費を抑えることができ、さらに、携帯機が近づいたときの、携帯機と車両側装置との距離や車両周辺での携帯機の位置の検出精度を高めることができる。

本発明の電子キー装置において、第１アンテナ群の第１送信アンテナは室外アンテナであり、第２アンテナ群の第２送信アンテナは室内アンテナであることが好ましい。

携帯機が近づいていないときには、送信範囲の制約が少ない室外アンテナから電波を送信することにより、携帯機との距離が検出しやすくなり、携帯機が接近条件を満たして近づいたときには、室内アンテナを含めた送信アンテナを用いることにより、さらに多くの方向から電波を送信することにより携帯機との距離などを精度よく検出することができる。また、既存の室内アンテナを用いることができるため、アンテナ数を増やすことなく精度の高い検出を実現することができる。

本発明によると、電力消費を抑えつつ、車両周辺での携帯機の位置精度を上げることができ、これにより、ドアの施錠・解錠その他の制御を正確かつ確実に行うことができる。

本発明の実施形態に係る電子キー装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る車両側装置の構成を示す平面図である。 本発明の実施形態に係る、車両側装置及び携帯機における信号の送受信のタイミングを示すタイミングチャートである。

以下、本発明の実施形態に係る電子キー装置について図面を参照しつつ詳しく説明する。

図１は本発明の実施形態に係る電子キー装置の構成を示すブロック図であり、図２は本実施形態に係る車両側装置の構成を示す平面図である。本実施形態に係る電子キー装置は、車両１側に車両側装置１０１が設けられ、使用者が携帯可能な携帯機１０２との間で相互に無線通信を行って、ドア１ａの施錠・解錠その他の車両１の所定の制御を行う。

車両側装置１０１は、車両１内に配置された電子制御ユニット１０１ａと、室外アンテナである、複数の第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３と、室内アンテナである、第２送信アンテナＡ２１、Ａ２２と、受信アンテナ１４とを備える。電子制御ユニット１０１ａは、車両側受信部１０（受信部）と、車両側送信部１１（送信部）と、車両側制御部１２（制御部）と、メモリ１３とを備える。

車両側受信部１０は、携帯機１０２から送信された信号、例えば、応答信号や、車両側装置１０１から送信された測定用信号（測定用電波）の、携帯機１０２での受信強度に基づいたデータ、例えば受信強度より算出された距離データを携帯機１０２より受信する。車両側送信部１１は、携帯機１０２に対して、信号（例えば、起動信号、測定用信号）を送信する。車両側制御部１２は、信号を送信するアンテナの切り替え、車両側受信部１０と車両側送信部１１の動作の制御、携帯機１０２から送信された、測定用信号の、携帯機１０２における受信強度に基づいた距離データに基づいて、ドア１ａの施錠・解錠その他の車両１の所定の制御などを行う。

メモリ１３は、車固有のＩＤ、１台の車両を操作可能な複数の携帯機のＩＤ、測定用信号の、携帯機１０２における受信強度に基づいたデータに基づいて車両１の所定の制御を行うために必要な情報、車両側装置１０１から送信する信号の間隔に関する情報などを記憶する。

車両側送信部１１には、複数の第１送信アンテナＡ１１〜Ａ１３、及び、第２送信アンテナＡ２１〜Ａ２２が接続されている。これらのアンテナは、第１の周波数で信号を送信する。ここで、第１の周波数は、長波領域の低周波数（ＬＦ）、例えば３０〜３００ｋＨｚが好ましく、超長波領域（ＶＬＦ）を用いることもできる。

第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３は、車両１の外囲の各所、例えば複数のドアの外面、ウインドウの外面、又は、ボディの外面にそれぞれ設けられている。ここで、外面は、ドア、ウインドウ、及びボディ自体の外側の面、並びに、この面上に形成された外装の内外の近傍を含む。

第２送信アンテナＡ２１、Ａ２２は、車両１の車室内の各所、例えば、座席内部、フロントパネルの内部又は周辺にそれぞれ設けられている。第２送信アンテナＡ２１、Ａ２２は、相互通信によって車内に携帯機１０２があるか否かの確認ができるだけでなく、少なくとも、後述の所定の接近判別領域の境界上まで届く程度の強度の電波を送信している。

車両側送信部１１は、車両側制御部１２からの指示信号で指定された信号を生成し、第１送信アンテナＡ１１〜Ａ１３、及び、第２送信アンテナＡ２１〜Ａ２２のうち、車両側制御部１２からの指示信号で指定されたアンテナからこの信号を送信させる。

また、車両側受信部１０には、携帯機１０２から送信された信号を受信するための受信アンテナ１４が接続されている。

図１に示すように、携帯機１０２は、携帯機受信部２０（受信部）と、携帯機送信部２１（送信部）と、携帯機制御部２２（制御部）と、携帯機受信アンテナ（三軸アンテナ、受信アンテナ）２３と、メモリ２４と、携帯機送信アンテナ（送信アンテナ）２５とを備える。

携帯機受信部２０は、車両側装置１０１から送信された信号、例えば起動信号、測定用信号を受信する。携帯機送信部２１は、車両側装置１０１に対して、信号（例えば、車両側装置１０１から送信された起動信号に対して存在の確認のため送信される応答信号、車両側装置１０１から送信された測定用信号の、携帯機１０２における受信強度に基づいた距離データ）を送信する。携帯機制御部２２は、携帯機受信部２０と携帯機送信部２１の動作を制御するほか、車両側装置１０１から送信された測定用信号の受信強度に基づいて距離データを算出する。メモリ２４は、携帯機１０２に設定されているＩＤ、車両側のＩＤ、測定用信号の受信強度に基づいて距離データを算出するのに必要な情報などを記憶している。

また、携帯機受信部２０には受信アンテナ２３が接続されている。受信アンテナ２３は、例えば、互いに直交する３方向の指向特性を有する三軸アンテナであって、車両側送信部１１から送信された第１の周波数の信号を受信する。携帯機送信部２１には、送信アンテナ２５が接続されている。送信アンテナ２５は、第２の周波数で車両側装置１０１に対して信号を送信する。ここで、第２の周波数は、上記第１の周波数よりも高い周波数（ＲＦ）である。

本実施形態に係る電子キー装置においては、以下に述べるように、車両側装置１０１と携帯機１０２の間で相互に通信を行い、車両１の所定の制御を行う。図３は、本発明の実施形態に係る、車両側装置１０１及び携帯機１０２における信号の送受信のタイミングを示すタイミングチャートである。

図３に示すように、車両側装置１０１は、内蔵するタイマー（不図示）にしたがって、携帯機１０２に対して、所定時間周期（図３の時間Ｔｗ１）で起動信号Ｓｗ１１、Ｓｗ１２、Ｓｗ１３、．．．を送信する。この起動信号は、第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３から送信する。ここで、起動信号は、起動部、コマンド部、及びＩＤ部が合わさった構成となっている。

起動信号Ｓｗ１１、Ｓｗ１２、Ｓｗ１３、．．．を受信した携帯機１０２は、受信のたびに、スタンバイ状態からアクティブ状態となり、受信したことを示す応答信号Ｓａ１１、Ｓａ１２、Ｓａ１３、．．．を車両側装置１０１に対して送信する。

携帯機１０２から送信された応答信号を受信した車両側装置１０１は、受信によって携帯機１０２の起動を確認する。車両側装置１０１は、携帯機１０２へ起動信号を送信してから所定時間後に携帯機１０２に対して測定用信号Ｓｍ１１、Ｓｍ１２、Ｓｍ１３、．．．を送信する。の測定用信号の送信は、上記タイマーに従って行う。

ここで、図３は、車両側装置１０１と携帯機１０２の間の通信において、代表的なアンテナの間のやりとりのタイミングを示しているが、複数のアンテナで送信を行う場合は、所定のタイミングで各アンテナから信号を順次送信する。より具体的には、車両側装置１０１は、起動信号及び測定用信号の組を、上記所定のタイミングごとに各アンテナから順に送信する。なお、後述のように、携帯機１０２が所定の接近判別領域内に入ってアンテナの数を切り替えた状態において、第２送信アンテナＡ２１、Ａ２２からも測定用信号を送信する場合、第２送信アンテナＡ２１、Ａ２２から携帯機１０２へ送信する信号には、起動信号を含まなくてもよい。また、各送信アンテナの区別は、受信時の順序、又は、起動信号に含まれるＩＤ情報によって行うことが好ましい。

ここで、測定用信号の送信においては、後述の接近条件を満たすか否かの判別にしたがって、送信に用いるアンテナの数を切り替える。

車両側装置１０１から測定用信号を受信した携帯機１０２は、受信のたびに、測定用信号の、携帯機１０２における受信強度に基づいた信号Ｓｄ１１、Ｓｄ１２、Ｓｄ１３、．．．を送信する。この信号は、測定用信号の受信強度に基づいて携帯機制御部２２が算出した、車両側装置１０１と携帯機１０２の距離データを含む信号である。ここで距離データは、車両側装置１０１から送信された測定用信号は携帯機１０２までの距離が遠いほど減衰することを利用して、携帯機１０２での受信強度に基づいて車両側装置１０１と携帯機１０２の距離データあるいはそれに相関のあるデータを算出したものである。また、携帯機１０２は、測定用信号の受信強度に基づいた信号の送信終了後、スタンバイ状態となり、車両側装置１０１から次の起動信号を受信するとアクティブ状態となる。

なお、携帯機１０２が送信する測定用信号の受信強度に基づいた信号は、車両側装置１０１と携帯機１０２の距離データを含まなくても良い。この場合は、測定用信号の受信強度に基づいた信号を受信した車両側装置１０１側の車両側制御部１２において、車両側装置１０１と携帯機１０２の距離を算出する。

車両側装置１０１においては、車両側装置１０１と携帯機１０２との距離に応じて、車両側制御部１２がドア１ａの解錠の判断を行い、距離データが所定の閾値よりも小さい場合、すなわち携帯機１０２を持った使用者が車両１に所定の距離まで近づき、解錠領域に入った場合にドア１ａを自動的に解錠する。

ここで、測定用信号の送信に用いるアンテナの数の切り替えに関する、接近条件を満たすか否かの判別について説明する。

接近条件の判別は、車両側装置１０１の車両側制御部１２が行うものであり、次の（Ａ）、（Ｂ）のいずれかである。

（Ａ）第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３の少なくとも１つから携帯機１０２へ送信された測定用信号Ｓｍ１１、Ｓｍ１２、Ｓｍ１３、．．．の携帯機１０２における受信強度に基づいた情報を用いて、携帯機１０２が車両１の周辺の所定の接近判別領域Ｒ１（図２）内に入ったか否かの判別である。この場合は、車両側装置１０１と携帯機１０２の各アンテナ間の距離データから、閾値等により、携帯機１０２が、前記接近判別領域Ｒ１の境界上にあるか、接近判別領域Ｒ１内に入ったときに接近条件を満たしたものと判別する。ここで、接近判別領域Ｒ１は、車両１の各ドア１ａからの距離、第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３からの距離などに基づいて定めた領域である。

（Ｂ）第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３の少なくとも１つから送信した起動信号（携帯機起動信号）Ｓｗ１１、Ｓｗ１２、Ｓｗ１３、．．．を受信して起動した携帯機１０２から送信された応答信号Ｓａ１１、Ｓａ１２、Ｓａ１３、．．．を、車両側装置１０１が受信したか否かの判別である。この場合は、応答信号を受信した場合に接近条件を満たしたものと判別する。

上記（Ａ）において、測定用信号の、携帯機１０２における受信強度に基づいた情報は、（１）第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３のそれぞれについての受信強度情報、（２）（１）の受信強度情報から算出される、第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３のそれぞれから携帯機１０２までの距離情報、又は、（３）（２）の距離情報から算出される携帯機１０２の位置情報である。

上記接近条件を満たしたと判別した場合、車両側制御部１２は、次に測定用信号を送信する送信アンテナを、第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３（第１アンテナ群）と、第２送信アンテナＡ２１、Ａ２２（第２アンテナ群）と、の両方に増やすように切り替える。また、接近条件を満たしていないと判別した場合は、第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３（第１アンテナ群）のみから測定用信号を送信する。。なお、接近条件を満たしたと判別した後の第２送信アンテナＡ２１、Ａ２２から送信する信号は起動信号を省略し、第１送信アンテナＡ１１、Ａ１２、Ａ１３から送信される起動信号を基準にして予め定めたタイミングで、第２送信アンテナＡ２１、Ａ２２から測定用信号のみを送信し、携帯機１０２で待ち受けるように構成してもよい。

以上のように構成されたことから、上記実施形態によれば、次の効果を奏する。
（１）携帯機１０２が近づいていないときは、第１送信アンテナＡ１１〜Ａ１３のみから電波を送信するため無駄な電力消費を抑えることができる。一方、接近条件を満たして携帯機１０２が車両１に近づいたときは、送信アンテナを第１送信アンテナＡ１１〜Ａ１３と第２送信アンテナＡ２１〜Ａ２２の両方に増やすように切り替えるため、携帯機１０２と車両側装置１０１との距離や車両１の周辺での携帯機１０２の位置の検出精度を高めることができる。したがって、ドア１ａの解錠を正確かつ確実に行うことができる。

（２）測定用信号の、携帯機１０２における受信強度に基づいて、又は、応答信号の受信の可否に基づいて接近条件を満たすか否かの判別を行うことにより、携帯機の接近状態を正確に判別することができる。

（３）車両側装置１０１の送信アンテナを２つのアンテナ群に分け、接近条件を満たしたときに両方のアンテナ群から信号を送信することにより、携帯機１０２が近づいていないときの電力消費を抑えることができるとともに、携帯機１０２が近づいたときの、携帯機１０２と車両側装置１０１との距離や車両１の周辺での携帯機１０２の位置の検出精度を高めることができる。

（４）携帯機１０２が近づいていないときには、送信範囲の制約が少ない室外アンテナＡ１１〜Ａ１３から電波を送信することにより、携帯機１０２との距離が検出しやすくなる。また、携帯機１０２が接近条件を満たして近づいたときには、室内アンテナＡ２１、Ａ２２を含めた送信アンテナを用いることにより、さらに多くの方向から電波を送信することとし、これによって携帯機１０２との距離などを精度よく検出することができる。また、既存の室内アンテナを用いることができるため、アンテナ数を増やすことなく精度の高い検出を実現することができる。

以下に変形例について説明する。
上述の実施形態では、測定用信号を送信する送信アンテナを、接近条件を満たしていない場合は室外アンテナである第１アンテナ群のみとし、接近条件を満たした場合は、第１アンテナ群と、室内アンテナである第２アンテナ群との両方にしていた。

ここで、第１アンテナ群と第２アンテナ群は、室外アンテナと室内アンテナで分けることに限定されない。例えば、第１アンテナ群を一部の室外アンテナＡ１１、Ａ１２で構成して、残りの室外アンテナＡ１３と全ての室内アンテナＡ２１、Ａ２２で第２アンテナ群を構成してもよい。

また、第１アンテナ群と第２アンテナ群をそれぞれ構成するアンテナの数は、いずれも１本でもよいし、２本以上であってもよいし、
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的または本発明の思想の範囲内において改良または変更が可能である。

以上のように、本発明に係る電子キー装置は、電力消費を抑えつつ、ドアの解錠等の制御をより精度良く行うことが求められる場合に有用である。

１ 車両
１ａ ドア
１０ 車両側受信部（受信部）
１１ 車両側送信部（送信部）
１２ 車両側制御部（制御部）
１４ 受信アンテナ
２０ 携帯機受信部（受信部）
２１ 携帯機送信部（送信部）
２２ 携帯機制御部（制御部）
２４ 携帯機受信アンテナ（受信アンテナ）
１０１ 車両側装置
１０２ 携帯機
Ａ１１、Ａ１２、Ａ１３ 第１送信アンテナ（室外アンテナ、第１アンテナ群）
Ａ２１、Ａ２２ 第２送信アンテナ（室内アンテナ、第２アンテナ群）
Ｒ１ 接近判別領域
Ｓａ１１、Ｓａ１２、Ｓａ１３ 応答信号
Ｓｄ１１、Ｓｄ１２、Ｓｄ１３ 測定用信号の、携帯機における受信強度に基づいた信号
Ｓｍ１１、Ｓｍ１２、Ｓｍ１３ 測定用信号
Ｓｗ１１、Ｓｗ１２、Ｓｗ１３ 起動信号

Claims (6)

1. 使用者が携帯可能な携帯機と、車両の異なる位置に配設された複数のアンテナによって前記携帯機と相互通信を行う車両側装置とを備え、
   前記車両側装置は、前記携帯機から送信された信号に基づいて、前記携帯機が所定の接近条件を満たしたか否かを判別し、前記接近条件を満たしたときは、前記携帯機に対して信号を送信するアンテナの数を増やすように切り替え、切り替え後の前記複数のアンテナから測定用電波を送信する
   ことを特徴とする電子キー装置。
2. 前記接近条件を満たしたか否かの判別は、前記複数のアンテナの少なくとも１つから送信された測定用電波の、携帯機における受信強度に基づいた情報を用いて行う、前記携帯機が前記車両周辺の所定の接近判別領域内に入ったか否かの判別である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子キー装置。
3. 前記携帯機における受信強度に基づいた情報は、前記複数のアンテナのそれぞれからの前記測定用電波の受信強度情報、前記受信強度情報から算出される前記複数のアンテナのそれぞれから前記携帯機までの距離情報、又は、前記距離情報から算出される前記携帯機の位置情報である
   ことを特徴とする請求項２に記載の電子キー装置。
4. 前記接近条件を満たしたか否かの判別は、前記複数のアンテナの少なくとも１つから送信した携帯機起動信号を受信して起動した前記携帯機から送信された応答信号を前記車両側装置が受信したか否かの判別である
   ことを特徴とする請求項１に記載の電子キー装置。
5. 前記複数のアンテナは、少なくとも１つの第１送信アンテナからなる第１アンテナ群と、少なくとも１つの第２送信アンテナからなる第２アンテナ群とからなり、
   前記携帯機が前記接近条件を満たしたとき、前記携帯機に対して信号を送信するアンテナは、前記第１送信アンテナから、前記第１アンテナ群と前記第２アンテナ群を構成するすべての送信アンテナに増えるように切り替えられる
   ことを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の電子キー装置
6. 前記第１アンテナ群の前記第１送信アンテナは室外アンテナであり、前記第２アンテナ群の前記第２送信アンテナは室内アンテナである
   ことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の電子キー装置。

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