JP2016219865A - 電波受信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】受信電波のサンプリングにおいて消費電力を小さく抑えることができる電波受信装置を提供する。
【解決手段】マイクロコンピュータ７は、例えばローパワーサンプラ等のハード回路１７を備える。マイクロコンピュータ７は、受信機８を待機状態とするとき、低消費モードで作動する。マイクロコンピュータ７は、定期間隔で到来する受信サンプリングの実行タイミングになると、マイクロコンピュータ７のハード回路１７による受信サンプリングを実行する。ハード回路１７による受信サンプリングは、マイクロコンピュータ７の中消費モードで実行される。サンプリング結果後、受信電波があれば、マイクロコンピュータ７は高消費モードに移行し、受信電波がなければ、元の低消費モードに戻る。
【選択図】図１

Description

本発明は、電波を受信する電波受信装置に関する。

従来、電子キーシステムを備えた車両には、電子キーから送信された電波を受信する電波受信装置が設けられている（特許文献１等参照）。車両は、電子キーから送信された電波（電子キーＩＤ）を電波受信装置で受信すると、電子キーＩＤを照合し、このＩＤ照合が成立すれば、車両ドアの施解錠が許可又は実行される。

特開２００８−２５２４６４号公報

ところで、この種の電波受信装置は、待機電力を抑制するために、定期的に起動して電波受信を監視する方式をとる。しかし、電波受信装置を定期的にのみ起動させる場合であっても、この起動に電力を多く消費している問題があり、さらなる省電力化のニーズがあった。

本発明の目的は、受信電波のサンプリングにおいて消費電力を小さく抑えることができる電波受信装置を提供することにある。

前記問題点を解決する電波受信装置は、定期的に受信機を起動して電波受信を監視し、起動しているときに当該受信機で電波を受信可能な構成において、前記受信機の動作を管理するマイクロコンピュータに設けられ、当該マイクロコンピュータにおいて前記受信機の受信データを取り込むポートをサンプリングすることが可能なハード回路と、前記受信機が待機から起動する状態に切り替わったとき、前記ハード回路を通じて電波受信をサンプリングするサンプリング実行部と、前記サンプリング実行部が実行したサンプリングの結果を基に、前記マイクロコンピュータの作動モードを設定するモード設定部とを備えた。

本構成によれば、受信機の電波受信有無をサンプリングするにあたって、同サンプリングをマイクロコンピュータのハード回路を使用して行うようにしたので、同サンプリングを、例えばマイクロコンピュータを高消費モードに移行させた上でのソフトウェア処理によって実行させずに済む。よって、消費電力を少なく抑えることが可能となる。

前記電波受信装置において、前記ハード回路は、前記マイクロコンピュータに予め設けられたハード構成により、当該マイクロコンピュータのポートを連続サンプリングすることが可能なローパワーサンプラから実現されることが好ましい。この構成によれば、マイクロコンピュータに設けられたローパワーサンプラを用いて受信機のポートをサンプリングするので、ローパワーサンプラが有する連続サンプリング（同一ポートの連続サンプリング）の機能を用いて、受信機において電波受信の有無を監視することが可能となる。

前記電波受信装置において、前記マイクロコンピュータの作動モードは、当該マイクロコンピュータに設けられた発振回路の水晶振動子の駆動を必要としない低消費モードと、前記水晶振動子の駆動を必要とする高消費モードと、前記低消費モード及び高消費モードの中間の電力消費となる中消費モードとを備え、前記ハード回路を通じたサンプリングは、前記マイクロコンピュータが前記中消費モードをとることで実現されることが好ましい。この構成によれば、受信機の電波受信有無をサンプリングするとき、マイクロコンピュータを中消費モードという消費電力の少ないモードで作動させるだけで済む。

前記電波受信装置において、前記マイクロコンピュータは、待機状態のときに前記低消費モードをとり、前記ハード回路を通じたサンプリングの動作時に前記中消費モードをとり、前記モード設定部は、サンプリング結果に基づき電波受信ありと判定したとき、前記マイクロコンピュータの作動モードを前記高消費モードに切り替え、電波受信なしと判定したとき、前記マイクロコンピュータの作動モードを前記低消費モードに戻すことが好ましい。この構成によれば、サンプリング結果を踏まえて受信電波がないと判定されたときには、作動モードを消費電力が小さい元の低消費モードに戻すことができる。

本発明によれば、受信電波のサンプリングにおいて消費電力を小さく抑えることができる。

一実施形態の電波受信装置の構成図。 受信サンプリングのフローチャート。 受信サンプリングのシーケンス図であって、（ａ）は電波なしのときの図、（ｂ）は電波ありのときの図。 従来位置付の受信サンプリングのシーケンス図であって、（ａ）は電波なしのときの図、（ｂ）は電波ありのときの図。

以下、電波受信装置の一実施形態を図１〜図４に従って説明する。
図１に示すように、車両１には、電子キー２を通じてキー照合を無線によって実行する電子キーシステム３が搭載されている。電子キーシステム３は、電子キー２からの通信を契機に狭域無線によってＩＤ照合を行うワイヤレスキーシステムである。なお、本例は、ワイヤレスキーシステムのＩＤ照合を「ワイヤレス照合」と記し、その通信を「ワイヤレス通信」と記す。

車両１は、ＩＤ照合（ワイヤレス照合）を行う照合ＥＣＵ（Electronic Control Unit）４と、車載電装品の電源を管理するボディＥＣＵ５とを備える。これらＥＣＵは、車内の通信線６を通じて電気接続されている。照合ＥＣＵ４には、照合ＥＣＵ４の動作を管理するマイクロコンピュータ７が設けられている。マイクロコンピュータ７のメモリ（図示略）には、車両１に登録された電子キー２のＩＤ（電子キーＩＤ）が登録されている。

車両１は、車両１において電波受信を可能とする受信機（車両受信機）８を備える。受信機８は、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を受信可能である。マイクロコンピュータ７は、照合ＥＣＵ４に設けられた駆動回路９を介して、受信機８に電源を供給する。受信機８は、マイクロコンピュータ７によって電源が制御されることにより、定期的に起動する状態（受信準備動作）をとり、電子キー２から送信される電波受信の有無を監視する。マイクロコンピュータ７は、受信機８の受信データを、照合ＥＣＵ４に設けられた検波回路１０を通じてデジタル信号で入力する。

電子キー２は、電子キー２の作動を制御するキー制御部１１と、電子キー２において電波送信を可能とする送信部１２と、車両ドアの施錠時に操作するロックボタン１３と、車両ドアの解錠時に操作するアンロックボタン１４とを備える。キー制御部１１のメモリ（図示略）には、電子キー２の固有のＩＤである電子キーＩＤが書き込み保存されている。送信部１２は、ＵＨＦ帯の電波（キー電波Ｓｋ）を送信可能とする。ロックボタン１３及びアンロックボタン１４は、例えばモーメンタリスイッチからなり、スイッチ信号をキー制御部１１に出力する。

電子キー２のロックボタン１３が操作されると、キー制御部１１は、送信部１２から施錠要求信号Ｓｋ−１をＵＨＦ送信する。施錠要求信号Ｓｋ−１は、例えば電子キーＩＤと、車両ドアの施錠実施を要求するコマンドとを含む。照合ＥＣＵ４は、施錠要求信号Ｓｋ−１を受信機８で受信すると、施錠要求信号Ｓｋ−１内の電子キーＩＤによりワイヤレス照合を行い、この照合が成立すると、車両ドアの施錠実施を要求するコマンドにより、ボディＥＣＵ５に車両ドアの施錠を実行させる。また、電子キー２のアンロックボタン１４が操作されると、電子キー２から解錠要求信号Ｓｋ−２が送信され、ロックボタン１３の操作時と同様の流れにより、車両ドアが解錠される。

電子キーシステム３は、電子キーシステム３（本例は照合ＥＣＵ４）のマイクロコンピュータ７に予め設けられているハード回路１７を用いて受信機８のポート（受信ポート）１８をサンプリングすることにより、受信機８の電波受信を監視する電波受信機能（電波受信装置１９）を備える。本例の電波受信装置１９は、マイクロコンピュータ７に備え付けのハード構成により実現されるローパワーサンプラ（通称、ＬＰＳ）機能を使用して、受信機８の受信電波を監視する。ローパワーサンプラ機能は、少ない消費電力によりマイクロコンピュータ７のポート１８をサンプリングすることができるポートサンプリング機能の一種である。

ハード回路１７は、マイクロコンピュータ７に予め設けられた回路であって、ローパワーサンプラ機能を実現できる回路であればよい。また、ハード回路１７は、マイクロコンピュータ７のポート１８を規定のタイミングにおいてサンプリングすることができるハード構成をとるものであれば、種々の論理回路によって実現することが可能である。ハード回路１７は、起動時において、ポート１８の状態を所定の時間間隔で繰り返し確認する動作（連続サンプリング）をとることが可能である。

電波受信装置１９は、受信機８が待機から起動する状態に切り替わったときにハード回路１７を通じて電波受信をサンプリングするサンプリング実行部２２を備える。サンプリング実行部２２は、マイクロコンピュータ７（照合ＥＣＵ４）に設けられる。サンプリング実行部２２は、受信機８が起動する定期間隔になったときに、ハード回路１７の受信サンプリング機能、すなわちローパワーサンプラ機能を有効にし、受信機８の受信電波を監視する。サンプリング実行部２２は、このサンプリング動作を、受信機８が起動する定期間隔ごとに繰り返し実行する。

マイクロコンピュータ７の作動モードは、マイクロコンピュータ７の電源の消費電力が小さい「低消費モード」と、マイクロコンピュータ７の電源の消費電力が大きい「高消費モード」と、低消費モード及び高消費モードの間の電力消費である「中消費モード」とがある。本例の場合、マイクロコンピュータ７は、受信機８が待機状態のとき、「低消費モード」をとり、受信サンプリングの作動状態のとき、「中間消費モード」をとり、受信機８で受信した電波を処理（例えばＩＤ照合等）する作動状態のとき、「高消費モード」をとる。

電波受信装置１９は、サンプリング実行部２２が実行したサンプリングの結果を基にマイクロコンピュータ７の作動モードを設定するモード設定部２３を備える。モード設定部２３は、マイクロコンピュータ７（照合ＥＣＵ４）に設けられる。モード設定部２３は、受信サンプリング結果を基に電波受信ありと判断したとき、マイクロコンピュータ７の作動モードを「高消費モード」に設定する。一方、モード設定部２３は、受信サンプリング結果を基に電波なしと判断したとき、マイクロコンピュータ７の作動モードを「低消費モード」に戻す。

次に、図２〜図４を用いて、電波受信装置１９の動作を説明する。なお、図２に示すフローチャート（制御フロー）は、マイクロコンピュータ７によって実行される処理であって、ステップ１０１〜１０６の処理は、マイクロコンピュータ７のソフトウェアにより実行される処理であり、ステップ２０１〜２０７の処理は、マイクロコンピュータ７のハード回路１７が作動することによって実現される処理である。

図２に示すように、ステップ１０１において、サンプリング実行部２２は、受信機８を起動する定期間隔になったか否かを判定する。このとき、マイクロコンピュータ７は、電源（車載バッテリ）の電力消費が小さい低消費モードをとり、定期間隔に至ったか否かの判定を、低消費モード下で実行する。低消費モードは、例えばマイクロコンピュータ７に設けられた発振回路の水晶振動子を作動させることのない作動モードである。受信機８の起動の定期間隔が到来すれば、ステップ１０２に移行し、受信機８の起動の定期間隔が到来していなければ、ステップ１０１で待機する。

ステップ１０２において、サンプリング実行部２２は、受信機８の起動の定期間隔が到来したことを確認すると、マイクロコンピュータ７の作動モードをソフトウェア処理上の中消費モードに切り替えて、ハード回路１７の受信サンプリング機能を起動することにより、ポート１８のサンプリングを実行させる。このとき、サンプリング実行部２２は、連続サンプリングを行うときの繰り返し間隔に相当するサンプリング間隔Ｔと、連続サンプリングの総回数に相当するサンプリング回数Ｋとを設定し、これらパラメータの設定後、ハード回路１７にサンプリングを実行させる。なお、受信サンプリング機能を起動してからのマイクロコンピュータ７は、ソフトウェア処理の動作として、受信サンプリング機能が終了するまで待機する動作をとる。また、中消費モードは、いまだ発振回路の水晶振動子を作動させておらず、マイクロコンピュータ７のハード回路１７であるローパワーサンプラ機能を実行しているのみの作動モードである。

ステップ２０１において、ハード回路１７は、サンプリングを開始したとき、まずは、定期実施するポート１８のサンプリングタイミングがサンプリング間隔Ｔに達したか否かを判定する。このとき、サンプリングタイミングがサンプリング間隔Ｔとなっていれば、ステップ２０２に移行し、サンプリングタイミングがサンプリング間隔Ｔになっていなければ、ステップ２０１で待機する。

ステップ２０２において、ハード回路１７は、ポート１８のサンプリングタイミングがサンプリング間隔Ｔに到達したとき、受信機８の電源を投入する。これにより、受信機８は、受信準備動作の状態に入り、電波受信に待機する。なお、受信準備動作は、例えば受信機８のアナログフロントエンド等の通信回路に電源を入れるなどして、電波受信の有無を検知できる状態であることが好ましい。

ステップ２０３において、ハード回路１７は、マイクロコンピュータ７のポート１８のサンプリングを実行する。すなわち、ハード回路１７は、ポート１８の入力電圧が所定値以上に切り替わったか否かを確認する。このとき、入力電圧が所定値以上となっていれば、「１」を取得し、入力電圧が所定値未満であれば、「０」の信号を得る。

ステップ２０４において、ハード回路１７は、サンプリング回数Ｋが規定回数Ｋｒに到達したか否かを判定する。このとき、サンプリング回数Ｋが規定回数Ｋｒに到達していれば、ステップ２０５に移行する。一方、サンプリング回数Ｋが規定回数Ｋｒに到達していなければ、ステップ２０１に戻って、ステップ２０１〜ステップ２０３の処理を繰り返す。これにより、「０」及び「１」の組み合わせからなるデジタル信号を得る。

ステップ２０５において、ハード回路１７は、ポート１８に変化があったか否かを判定する。すなわち、ハード回路１７は、サンプリングにおいてポート１８の入力電圧が変化した状態をとったか否かを確認する。本例のローパワーサンプラ機能は、サンプリング結果の中に、１度でもポート１８に変化があったか否かを自動的に判定する。このステップにおいて、ポート１８に変化があったと判断されれば、ステップ２０６に移行し、受信ポート１８に変化がないと判断されれば、ステップ２０７に移行する。

ステップ２０６において、ハード回路１７は、受信サンプリング機能（ローパワーサンプラ機能）を終了する。このステップにおいては、ポート１８に変化ありのサンプリング結果を得る。

ステップ２０７において、ハード回路１７は、受信サンプリング機能（ローパワーサンプラ機能）を終了する。このステップにおいては、ポート１８に変化なしのサンプリング結果を得る。また、受信機８の電源をオフして待機状態に入り、次回の受信機８の起動まで待つ。

ステップ１０３において、サンプリング実行部２２は、受信サンプリング機能が終了したか否かを判定する。すなわち、サンプリング実行部２２は、ハード回路１７による受信サンプリング機能が停止したか否かを確認する。このとき、受信サンプリング機能が終了していれば、ステップ１０４に移行し、受信サンプリング機能が終了していなければ、ステップ１０３で待機する。

ステップ１０４において、モード設定部２３は、ポート１８に変化があったか否かと、受信電波のフォーマットが規定のものに一致するか否かと、を判定する。このとき、両方の条件が満足されれば、受信機８で正規電波（キー電波Ｓｋ）を受信したとし、ステップ１０５に移行する。また、どちらか一方でも条件を満たさなければ、受信機８で正規電波を受信しなかったとし、ステップ１０６に移行する。

ステップ１０５において、モード設定部２３は、正規電波を受信したと判定したとき、マイクロコンピュータ７の作動モードを「高消費モード」に切り替える。なお、高消費モードは、マイクロコンピュータ７の発振回路において水晶振動子の作動を必要とする作動モードであり、照合ＥＣＵ４全体が起動する状態をいう。マイクロコンピュータ７は、高消費モード下において、受信機８で受信したキー電波Ｓｋに含まれる電子キーＩＤを認証したり、キー電波Ｓｋ内のコマンドに基づく動作を実行したりする。

ステップ１０６において、モード設定部２３は、受信電波が正規電波でないと判定したとき、ハード回路１７の受信サンプリング機能を停止して、マイクロコンピュータ７の作動モードを「低消費モード」に切り替える。これにより、マイクロコンピュータ７が元の待機状態に戻り、次の起動に待機する。

図３に、本例の受信ポートサンプリングの作動シーケンスを図示する。同図において、図３（ａ）が電波なしのときの作動シーケンスであり、図３（ｂ）が電波ありのときの作動シーケンスである。これら図からも分かるように、ポート１８のサンプリングがマイクロコンピュータ７の中消費モードで実施され、このモードで正規の受信電波を確認した上で、高消費モードに移行するのか、または低消費モードに戻るのかが切り替えられる。よって、車載バッテリの消費を低く抑えることが可能となる。

図４に、従来位置付けの受信ポートサンプリングの作動シーケンスを図示する。同図において、図４（ａ）が電波なしのときの作動シーケンスであり、図４（ｂ）が電波ありのときの作動シーケンスである。これら図からも分かるように、ポート１８のサンプリングは、例えばマイクロコンピュータ７のタイマ割り込み機能等を利用して、高消費モードで実行される。よって、従来位置付けの受信ポートサンプリングの場合、サンプリングの度に毎回、高消費モードが実施されるので、消費電力が大きい。それに対し、本例の受信ポートサンプリングの手法を用いれば、省電力化が可能となることが分かる。

本実施形態の構成によれば、以下に記載の効果を得ることができる。
（１）受信機８の電波受信有無をサンプリングするにあたって、同サンプリングをマイクロコンピュータ７のハード回路１７を使用して行うようにしたので、同サンプリングを、例えばマイクロコンピュータ７を高消費モードに移行させた上でのソフトウェア処理によって実行させずに済む。よって、マイクロコンピュータ７の受信サンプリングに要する消費電力を小さく抑えることができる。

（２）ハード回路１７は、マイクロコンピュータ７のポート（受信ポート）１８を連続サンプリングすることが可能なローパワーサンプラから実現される。このため、ローパワーサンプラが有する連続サンプリング（同一ポートの連続サンプリング）の機能を用いて、ポート１８における電波受信の有無を監視することができる。

（３）マイクロコンピュータ７の作動モードは、消費電力の小さい側から順に、低消費モード、中消費モード及び高消費モードの３モードを備える。そして、ハード回路１７を通じたサンプリング（ローパワーサンプラによる受信サンプリング）は、マイクロコンピュータ７が中消費モードをとることで実現される。ょって、受信機８の電波受信有無をサンプリングするとき、マイクロコンピュータ７を中消費モードという消費電力の少ないモードで作動させるだけで済む。

（４）モード設定部２３は、サンプリング結果に基づき電波受信ありと判定したとき、マイクロコンピュータ７の作動モードを高消費モードに切り替え、受信電波なしと判定したとき、マイクロコンピュータ７の作動モードを低消費モードに戻す。よって、サンプリング結果を踏まえて受信電波がないと判定されたときには、作動モードを消費電力が小さい元の低消費モードに戻すことができる。

なお、実施形態はこれまでに述べた構成に限らず、以下の態様に変更してもよい。
・電子キー２は、ロックボタン１３及びアンロックボタン１４を備えたキーに限定されない。例えば、電子キー２に１つのボタンのみ設けられ、これらを押す度に施解錠が切り替わるものでもよい。

・マイクロコンピュータ７の作動モードは、前述の３モードに限定されず、例えば４モードとし、これらモードの中から所望のものを適宜選択するものであってもよい。
・低消費モード、中消費モード及び高消費モードの処理内容は、種々のものに適宜変更することができる。

・高消費モードにおいて、ローパワーサンプラは作動が停止、または作動が継続のいずれでもよい。
・受信サンプリングにおいて受信電波が正規電波か否かの判定は、受信したデータ列の一部（先頭の一部分）を用いて行ってもよいし、複数の定期間隔にまたがって受信した複数の電波群を用いて行ってもよい。

・マイクロコンピュータ７は、照合ＥＣＵ４に備え付けられたものに限定されず、種々のコントローラに設けられたものでよい。
・ハード回路１７は、ローパワーサンプラ以外の他の機能を採用してもよい。

・サンプリング判定後に切り替えられる作動モードは、高消費モードや低消費モードに限定されず、例えばこれらモードは別の新たなモードに切り替えられてもよい。
・電子キーシステム３は、ワイヤレスキーシステムに限定されない。例えば、車両１からの通信を契機に電子キー２とのＩＤ照合が実行されるキー操作フリーシステムや、通信にブルートゥース（Bluetooth：登録商標）を用いた近距離無線システムなど、他のシステムに変更してもよい。

・電子キーシステム３で使用される周波数は、ＵＨＦに限定されず、他の周波数に変更してもよい。
・電子キー２は、例えば高機能携帯電話等の他の端末に変更可能である。

・電波受信装置１９は、車両１（電子キーシステム３）に設けられることに限らず、他の機器やシステムに採用されてもよい。
・ボディＥＣＵ５は、照合ＥＣＵ４内に設けられていてもよい。すなわち、ドアコントロールユニットとして、車両システム内のいずれのＥＣＵが機能を有していてもよい。

次に、上記実施形態及び別例から把握できる技術的思想について、それらの効果とともに以下に追記する。
（イ）前記電波受信装置において、前記ハード回路が行う連続サンプリングは、一連の処理フローの中で規定のサンプリング間隔で繰り返し前記ポートの電圧を読み取る動作である。この構成によれば、ポートを連続的にサンプリングするにあたって、例えばフローを毎回最初から実行するなどの手間のかかる処理を採用せずに済む。

７…マイクロコンピュータ、８…受信機（車両受信機）、１７…ハード回路、１８…ポート（受信ポート）、１９…電波受信装置、２２…サンプリング実行部、２３…モード設定部。

Claims (4)

1. 定期的に受信機を起動して電波受信を監視し、起動しているときに当該受信機で電波を受信可能な電波受信装置において、
   前記受信機の動作を管理するマイクロコンピュータに設けられ、当該マイクロコンピュータにおいて前記受信機の受信データを取り込むポートをサンプリングすることが可能なハード回路と、
   前記受信機が待機から起動する状態に切り替わったとき、前記ハード回路を通じて電波受信をサンプリングするサンプリング実行部と、
   前記サンプリング実行部が実行したサンプリングの結果を基に、前記マイクロコンピュータの作動モードを設定するモード設定部と
   を備えたことを特徴とする電波受信装置。
2. 前記ハード回路は、前記マイクロコンピュータに予め設けられたハード構成により、当該マイクロコンピュータのポートを連続サンプリングすることが可能なローパワーサンプラから実現される
   ことを特徴とする請求項１に記載の電波受信装置。
3. 前記マイクロコンピュータの作動モードは、当該マイクロコンピュータに設けられた発振回路の水晶振動子の駆動を必要としない低消費モードと、前記水晶振動子の駆動を必要とする高消費モードと、前記低消費モード及び高消費モードの中間の電力消費となる中消費モードとを備え、
   前記ハード回路を通じたサンプリングは、前記マイクロコンピュータが前記中消費モードをとることで実現される
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の電波受信装置。
4. 前記マイクロコンピュータは、待機状態のときに前記低消費モードをとり、前記ハード回路を通じたサンプリングの動作時に前記中消費モードをとり、
   前記モード設定部は、サンプリング結果に基づき電波受信ありと判定したとき、前記マイクロコンピュータの作動モードを前記高消費モードに切り替え、電波受信なしと判定したとき、前記マイクロコンピュータの作動モードを前記低消費モードに戻す
   ことを特徴とする請求項３に記載の電波受信装置。