JP2021141513A - アンテナ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】回路部品の増設を不要として、アンテナの断線を検知可能とするアンテナ装置を提供する。【解決手段】アンテナ１２０と、アンテナ１２０に印加する電圧を調整するアンテナ電源１３０と、電圧を検出する過電圧検出回路１３２と、アンテナ１２０に流れる電流を検出する電流検出回路１６０と、アンテナに流す必要電流に対して、予め定めた上限電圧閾値を超えないようにアンテナ電源１３０で電圧の調整を実施して必要電流を流し、アンテナ１２０からの送信を制御する制御ＩＣ１７０と、を備えるアンテナ装置であって、制御ＩＣ１７０は、電圧の調整を実施する際に、過電圧検出回路１３２によって検出される電圧が、上限電圧閾値を超えて昇圧される場合に、アンテナ１２０に断線があると判定する。【選択図】図１

Description

アンテナにおける断線を検知可能とするアンテナ装置に関するものである。

アンテナ装置として、例えば、特許文献１に記載されたものが知られている。特許文献１のアンテナ装置（無線送信装置）は、携帯機への信号を無線送信するためのアンテナと、アンテナを駆動するＥＣＵとを備えている。ＥＣＵは、アンテナを駆動するための、４つのトランジスタから成るＨブリッジ回路を有している。４つのトランジスタのうち、ひとつのトランジスタについては、カレントミラー回路を成す電流検出用トランジスタが設けられている。また、電流検出用トランジスタには電流検出用抵抗が設けられ、アンテナ電流が検出できるようになっている。

そして、ＥＣＵは、電流検出用抵抗に生じる電圧が、閾値電圧以上にならなければ、アンテナ電流が流れないということから、アンテナのオープン異常（断線）が生じていると判定するようになっている。

特開２００８−２２２３３号公報

しかしながら、上記の特許文献１では、Ｈブリッジ回路に対して、カレントミラー回路を成す電流検出用トランジスタ、および電流検出用抵抗を設けており、回路部品が増設され、コスト増加に繋がっている。

本回避の目的は、上記問題に鑑み、回路部品の増設を不要として、アンテナの断線を検知可能とするアンテナ装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、以下の技術的手段を採用する。

送信用のアンテナ（１２０）と、
アンテナに印加する電圧を調整するアンテナ電源（１３０）と、
電圧を検出する電圧検出回路（１３２）と、
アンテナに流れる電流を検出する電流検出回路（１６０）と、
アンテナに流す必要電流に対して、予め定めた上限電圧閾値を超えないようにアンテナ電源で電圧の調整を実施して必要電流を流し、アンテナからの送信を制御する制御部（１７０）と、を備えるアンテナ装置であって、
制御部は、電圧の調整を実施する際に、電圧検出回路によって検出される電圧が、上限電圧閾値を超えて昇圧される場合に、アンテナに断線があると判定する。

このアンテナ装置によれば、制御部（１７０）は、アンテナ（１２０）に必要電流を流すためにアンテナ電源（１３０）により電圧を調整しつつ、予め定めた上限電圧閾値を超えないように電圧調整を実施する機能を有している。仮に、アンテナ（１２０）に断線があると、電流検出回路（１６０）での電流が検出されず、電圧調整が継続されることになり、昇圧時には、電圧が上限電圧閾値を超えてしまう。よって、制御部（１７０）は、電圧調整を実施する際に、電圧検出回路（１３２）によって検出される電圧が、上限電圧閾値を超えて昇圧されると、アンテナ（１２０）に断線があると判定することができる。このアンテナ装置では、上記の電圧調整機能を利用して、アンテナ（１２０）の断線検知を可能としており、断線検知のための専用の回路部品を必要としない。

尚、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示すものである。

第１実施形態のアンテナ装置の全体構成を示す構成図である。 車両において複数設けられたアンテナを示す説明図である。 複数のアンテナの断線判定を順に行うことを示す説明図である。 制御ＩＣが行う断線判定の制御要領を示すフローチャートである。 断線判定のための上限電圧閾値を示す説明図である。 １つのアンテナから別のアンテナに対して断線判定を行う際の制御要領を示すフローチャートである。 第２実施形態のアンテナ装置の全体構成を示す構成図である。 断線判定のための閾値を示す説明図である。 制御ＩＣが行う断線判定の制御要領を示すフローチャートである。

以下に、図面を参照しながら複数の形態を説明する。各形態において先行する形態で説明した事項に対応する部分には同一の参照符号を付して重複する説明を省略する場合がある。各形態において構成の一部のみを説明している場合は、構成の他の部分については先行して説明した他の形態を適用することができる。各実施形態で具体的に組み合わせが可能であることを明示している部分同士の組み合わせばかりではなく、特に組み合わせに支障が生じなければ、明示していなくても実施形態同士を部分的に組み合せることも可能である。

（第１実施形態）
第１実施形態のアンテナ装置１００について、図１〜図６を用いて説明する。アンテナ装置１００は、例えば、受信装置およびユーザの携帯機と共に、車両１用のスマートエントリーシステムを形成する送信装置となっている。スマートエントリーシステムは、車両１のドアのキーシリンダーに直接、キーを差し込むことなく、ユーザの所定の操作によって、車両ドアの鍵の施錠（ロック）、および解錠（アンロック）を可能とするシステムとなっている。所定の操作とは、例えば、ロック時においては、ユーザがドアノブに設けられたスイッチにタッチする操作、また、アンロック時においては、ユーザがドアノブを握る操作等である。

アンテナ装置１００は、アンテナ１２０に印加される電圧を調整することで、アンテナ１２０に必要電流を流して、送信する電波の強度を調整する機能、および電圧調整（昇圧）によって電圧が過度にならないように抑える（保護する）機能を有している。アンテナ装置１００は、この機能を利用して、アンテナ１２０の断線（オープン状態）を検知する装置としても、機能するようになっている（詳細後述）。

アンテナ装置１００は、ＣＰＵ１１０、アンテナ１２０、アンテナ電源１３０、ＬＦ変調送信部１４０、ダンピング抵抗１５０、電流検出回路１６０、および制御ＩＣ１７０等を備えている。

ＣＰＵ１１０は、ＣＰＵ電源１１１からの電力によって作動し、例えば、スマートエントリーシステムにおける総合的な制御を行う部位となっている。ＣＰＵ電源１１１には、車両バッテリ１０からの電力が供給されて、所定電圧の電力がＣＰＵ１１０、および制御ＩＣ１７０に供給されるようになっている。ＣＰＵ１１０は、制御ＩＣ１７０と通信可能に接続されている。ＣＰＵ１１０は、制御ＩＣ１７０に指示を出し、アンテナ１２０からユーザの携帯する携帯機に呼掛け信号を送信させると共に、ユーザの携帯機から返信される応答信号（認証用信号を含む）を受信装置で受信して、認証確認した後に、ユーザの所定操作があると、車両ドアにおけるロック機構部のロック、あるいはアンロックを行うようになっている。

アンテナ１２０は、電波（ここでは呼掛け信号）を送信する部位（送信用のアンテナ）であり、例えば、車両１に複数設けられている。ここでは、図２に示すように、前後、左右のドアノブに４つのアンテナ１２０ａ、アンテナ１２０ｂ、アンテナ１２０ｃ、アンテナ１２０ｄがそれぞれ設定されている。以下、複数のアンテナを総称して、アンテナ１２０と呼び、個々のアンテナについては、アンテナ１２０ａ、アンテナ１２０ｂ・・・と呼ぶことにする。アンテナ１２０は、コイル、およびコンデンサ等から形成されている。アンテナ１２０は、例えば、呼掛け信号として、長波としてのＬＦ（Ｌｏｗ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）波を送信するＬＦアンテナとなっている。

アンテナ１２０には、２本の接続線が設けられている。そして、一方の接続線の端部は、ＬＦ変調送信部１４０に接続されている。また、他方の接続線の端部は、電流検出回路１６０に接続されている。各アンテナ１２０ａ〜１２０ｄの構造は、すべて同一である。

アンテナ電源１３０は、アンテナ１２０に印加する電圧を調整する部位であり、コイル、コンデンサ、およびダイオード等によって回路形成されており、車両バッテリ１０から電力が供給されるようになっている。アンテナ電源１３０は、スイッチング回路１３１、過電圧検出回路１３２、およびアンテナ切替えスイッチ１３３等を有している。スイッチング回路１３１、過電圧検出回路１３２、およびアンテナ切替えスイッチ１３３は、制御ＩＣ１７０内に設けられている。

アンテナ電源１３０は、例えば、アンテナ１２０において必要とされる電流（必要電流）に応じて、印加する電圧を調整する（電圧を高める）昇圧回路となっている。必要電流はアンテナ１２０が送信するべき送信電力から算出される。印加する電圧を変える（高める）ことで、アンテナ１２０からの送信電波強度を変える（高める）ことができるようになっている。

スイッチング回路１３１は、電圧調整（昇圧）を実施する際のスイッチ（オンオフスイッチ）である。過電圧検出回路１３２は、電圧調整時（昇圧時）の電圧を検出する部位となっている。加えて、過電圧検出回路１３２は、電圧検出において、制御ＩＣ１７０を含むアンテナ電源１３０を保護するために、予め定めた上限電圧閾値を超える過電圧を検出するようになっている。過電圧検出回路１３２は電圧検出回路に対応する。アンテナ切替えスイッチ１３３は、各アンテナ１２０の作動を順番に切替える（時分割する）ためのスイッチとなっている。アンテナ電源１３０は、各アンテナ１２０のＬＦ変調送信部１４０に接続されている。

ＬＦ変調送信部１４０は、送信すべき電波を変調して（送信信号の振幅、周波数、および位相等を変化させて）、変調信号をアンテナ１２０に送信する部位となっている。ＬＦ変調送信部１４０は、制御ＩＣ１７０内に設けられている。

ダンピング抵抗１５０は、アンテナ１２０における一方の接続線の途中部位に設けられており、アンテナ１２０における電流の流れすぎを抑制して、電流の安定化を図るようになっている。

電流検出回路１６０は、アンテナ１２０に流れる電流を検出する部位となっている。電流検出回路１６０は、制御ＩＣ１７０内に設けられている。

制御ＩＣ１７０は、ＣＰＵ電源１１１の電力によって作動させるようになっている。制御ＩＣ１７０は、アンテナ１２０における必要電流に対して、上限電圧閾値を超えないようにアンテナ電源１３０で電圧の調整を実施して必要電流を流し、アンテナ１２０からの送信を制御する部位となっている。制御ＩＣ１７０は制御部に対応する。

本実施形態のアンテナ装置１００は、上記のように構成されており、以下、図３〜図６を加えて、作動、および作用効果について説明する。

アンテナ装置１００は、アンテナ切替えスイッチ１３３によって、作動させるアンテナ１２０（アンテナ１２０ａ〜１２０ｄ）を順番に設定し、アンテナ電源１３０の昇圧機能によって、各アンテナ１２０への印加電圧を設定して、各アンテナ１２０からの電波送信を行う。このとき、制御ＩＣ１７０は、アンテナ１２０の作動制御に併せて、図３に示すように、各アンテナ１２０について、順番に断線の有無を判定する。

図４に示すように、制御ＩＣ１７０は、まず、アンテナ１２０ａについて、ステップＳ１００で、電流検出回路１６０から、アンテナ１２０ａに供給される電流を取得する。

次に、ステップＳ１１０で、制御ＩＣ１７０は、ステップＳ１００で取得した電流が、規定の電流か否かを判定する。

ステップＳ１１０で、電流不足であると判定すると、制御ＩＣ１７０は、ステップＳ１２０で、アンテナ電源１３０による昇圧を実施する。例えば、アンテナ１２０ａおよびダンピング抵抗１５０の合成インピーダンスが、２０Ω、必要電流が１Ａｍｐ、車両バッテリ１０からの入力が１２Ｖとすると、電圧不足であり、このままでは必要電流が流せない。よって、制御ＩＣ１７０は、アンテナ電源１３０により昇圧して、２０Ｖにすることで１Ａｍｐが流れるようにするのである。

尚、ステップＳ１１０で、電流不足ではない（規定の電流である）と判定すると、ステップＳ１２０をスルーして、ステップＳ１３０に移行する。

次に、ステップＳ１２０の後に、ステップＳ１３０で、制御ＩＣ１７０は、過電圧を検出したか否かを判定する。即ち、制御ＩＣ１７０は、アンテナ電源１３０によって昇圧を実施するなかで、過電圧検出回路１３２によって検出された電圧が、図５に示すように、上限電圧閾値を超えたか否か（過電圧領域に入ったか否か）を判定する。上限電圧閾値は、昇圧によって発生する電圧が過度にならないようにして、制御ＩＣ１７０を含むアンテナ電源１３０を保護するために設けられた判定値となっている。つまり、アンテナ１２０ａにおいては、昇圧が行われても、上限電圧閾値は超えないように制御されるようになっている。保護機能は、過電圧検出回路１３２に設けられるものである。尚、過電圧領域に含まれている上限電圧閾値は過電圧閾値と言うこともできる。

ステップＳ１３０で否定判定すると、過電圧は検出しておらず、更に、ステップＳ１４０に進む。ステップＳ１４０では、制御ＩＣ１７０は、電流検出回路１６０での電流が規定の電流か否かを判定する。制御ＩＣ１７０は、否定判定すれば、ステップＳ１２０に戻り、ステップＳ１２０〜ステップＳ１４０を繰り返す（昇圧継続）。また、ステップＳ１４０で、肯定判定すると、制御ＩＣ１７０は、ステップＳ１５０で、アンテナ１２０の接続状態は、正常であると判定する。

しかしながら、ステップＳ１３０で、肯定判定（過電圧を検出と判定）すると、制御ＩＣ１７０は、アンテナ１２０ａに断線が発生していると判定する。つまり、アンテナ１２０ａが断線している状態であると、昇圧しても電流は流れないため、電流検出回路１６０には電流信号が検出されない。よって、制御ＩＣ１７０は、電圧が不足していると判定し、更に昇圧を行うことになり、電圧が、上限電圧閾値を超える状態が発生するのである。

この場合は、ステップＳ１６０で、制御ＩＣ１７０は、アンテナ１２０の断線の発生ありと判定して、この制御を終了する。

次に、アンテナ１２０ｂの断線有無を調べるために、図６に示すように、ステップＳ２００で、制御ＩＣ１７０は、アンテナ切替えスイッチ１３３によって、作動状態のアンテナ１２０ａをアンテナ１２０ｂに切替える。そして、制御ＩＣ１７０は、ステップＳ２１０で、予め定めた一定時間経過するのを待つ。一定時間放置することで、アンテナ電源１３０における放電が行われ、先のアンテナ１２０ａでの昇圧電圧が低下される。

そして、ステップＳ２２０で、図４で説明したフロー（ステップＳ１００〜ステップＳ１６０）を実行することで、次のアンテナ１２０ｂの断線有無を判定する。

尚、アンテナ１２０ａは１つのアンテナに対応し、アンテナ１２０ｂは別のアンテナに対応する。

以上のように、本実施形態では、制御ＩＣ１７０は、アンテナ１２０に必要電流を流すためにアンテナ電源１３０により電圧を調整しつつ、予め定めた上限電圧閾値を超えないように電圧調整を実施する機能を有している。仮に、アンテナ１２０に断線があると、電流検出回路１６０での電流が検出されず、ステップＳ１１０にて電流不足と判断して昇圧を継続し続け、電圧が上限電圧閾値を超えてしまう。よって、制御ＩＣ１７０は、電圧調整を実施する際に、過電圧検出回路１３２によって検出される電圧が、上限電圧閾値を超えて昇圧されると、アンテナ１２０に断線があると判定することができる。このアンテナ装置１００では、上記の電圧調整機能を利用して、アンテナ１２０の断線検知を可能としており、断線検知のための専用の回路部品を必要としない。

また、電圧検出回路として、上限電圧閾値が設定された過電圧検出回路１３２を用いている。よって、過電圧の検出と共に、アンテナ１２０の断線検知が可能となる。

また、アンテナ１２０は、長波を送信するＬＦアンテナとしており、例えば、スマートエントリーシステムに使用されるアンテナ１２０の断線判定を行うことができる。

また、アンテナ１２０は、複数設定されており、１つのアンテナ１２０ａから別のアンテナ１２０ｂに対して断線の有無を判定する際に、予め定めた一定の時間が経過した後に実施するようにしている。これにより、１つのアンテナ１２０ａにおける昇圧状態を戻して（放電させて）、次のアンテナ１２０ｂの断線判定を行う。よって、実際は断線していないのに断線していると判定してしまうことを抑制できる。

（第２実施形態）
第２実施形態を図７〜図９に示す。第２実施形態のアンテナ装置１００Ａは、上記第１実施形態のアンテナ装置１００に対して、図７に示すように、過電圧検出回路１３２を電圧検出回路１３２Ａに変更して、アンテナ１２０の断線判定のための制御要領を変更したものとなっている。

電圧検出回路１３２Ａは、通常の電圧調整時の電圧を検出する。尚、過電圧を検出する機能を備えていてもよい。電圧検出回路１３２Ａは、制御ＩＣ１７０内に備えられた種々の電子部品に、各電子部品に応じた適正な電圧が印加されているかを検出するために設けられる回路である。

図８に示すように、制御ＩＣ１７０には、アンテナ１２０に流す必要電流に応じて、調整すべき使用電圧範囲Ｒｖが設定されている。前述したように必要電流は、アンテナ１２０が送信するべき送信電力である。送信電力は、規格などにより一定の範囲が定められる。よって、必要電流も使用範囲がある。必要電流に使用範囲があることから、必要電流を流すための電圧にも使用範囲、すなわち使用電圧範囲Ｒｖがある。図８において、使用電圧範囲Ｒｖが複数示されている理由は、アンテナ１２０は、種類、用途などに応じて送信電力が異なるからである。送信電力が異なれば、アンテナに流す必要電流も異なる。このことを図８では示している。尚、図８では、アンテナ１２０に流す必要電流をアンテナ電流と記載している。第２実施形態での上限電圧閾値ＴＨは、それぞれの使用電圧範囲Ｒｖの上限値に所定値を加えた値である。所定値は、電圧検出誤差等を考慮しても、使用電圧範囲Ｒｖの上限値を超えたと確実に判断できるようにするための値である。

制御ＩＣ１７０は、図９に示すフローチャートに基づいて、アンテナ１２０の断線判定を行う。図９のフローチャートは、上記第１実施形態で説明した図４のフローチャートに対して、ステップＳ１３０をステップＳ１３５に変更したものである。

制御ＩＣ１７０は、ステップＳ１００〜ステップＳ１２０の後に、ステップＳ１３５で、昇圧に伴う電圧は、上限電圧閾値ＴＨ（図８）を超えたか否かを判定し、肯定判定するとステップＳ１６０で、アンテナ１２０の断線ありと判定する。図８には、複数の上限電圧閾値ＴＨが示されているが、このステップＳ１３５でどの上限電圧閾値ＴＨを使うかは、製品製造時など、図９の処理実行前に決定されている。尚、ステップＳ１３５で否定判定すると、制御ＩＣ１７０は、ステップＳ１４０で、電流検出回路１６０での電流が規定の電流か否かを判定する。制御ＩＣ１７０は、肯定判定すると、ステップＳ１５０で、アンテナ１２０の接続状態は、正常であると判定し、否定判定すると、ステップＳ１２０〜ステップＳ１４０を繰り返す（昇圧継続）。

本実施形態では、上記第１実施形態における上限電圧閾値ではなく、必要電流に対応する使用電圧範囲Ｒｖに所定値を加えた上限電圧閾値ＴＨを設けて、この上限電圧閾値ＴＨをもとにアンテナ１２０の断線有無を判定している。よって、上記第１実施形態のように、過電圧状態まで昇圧される時間を必要とせずに、短時間でのアンテナ１２０の断線判定が可能となる。

（その他の実施形態）
この明細書および図面等における開示は、例示された実施形態に制限されない。開示は、例示された実施形態と、それらに基づく当業者による変形態様を包含する。例えば、開示は、実施形態において示された部品および／または要素の組み合わせに限定されない。開示は、多様な組み合わせによって実施可能である。開示は、実施形態に追加可能な追加的な部分をもつことができる。開示は、実施形態の部品および／または要素が省略されたものを包含する。開示は、１つの実施形態と他の実施形態との間における部品および／または要素の置き換え、または組み合わせを包含する。開示される技術的範囲は、実施形態の記載に限定されない。開示されるいくつかの技術的範囲は、請求の範囲の記載によって示され、更に請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内での全ての変更を含むものと解されるべきである。

本開示に記載の制御部（制御ＩＣ１７０）およびその手法は、コンピュータプログラムにより具体化された１つないしは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサ、およびメモリを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。

あるいは、本開示に記載の制御部およびその手法は、１つ以上の専用ハードウェア理論回路によってプロセッサを構成することによって提供された専用コンピュータにより、実現されてもよい。

もしくは、本開示に記載の制御部およびその手法は、１つないしは複数の機能を実行するようにプログラムされたプロセッサおよびメモリと、１つ以上のハードウェア論理回路によって構成されたプロセッサとの組み合せにより構成された１つ以上の専用コンピュータにより、実現されてもよい。

また、コンピュータプログラムは、コンピュータにより実行されるインストラクションとして、コンピュータ読み取り可能な非遷移有形記録媒体に記憶されていてもよい。

ここで、本実施形態に記載されるフローチャート、あるいはフローチャートの処理は、複数のセクション（あるいはステップと言及される）から構成され、各セクションは、たとえば、ステップＳ１１０と表現される。更に、各セクションは、複数のサブセクションに分割されることができる、一方、複数のセクションが合わさって１つのセクションにすることも可能である。また、このように構成される各セクションは、デバイス、モジュール、ミーンズとして言及されることができる。

上記各実施形態では、アンテナ１２０をＬＦアンテナとして説明したが、これに限定されることなく、例えば、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）アンテナ等、他の型式のアンテナに広く適用することが可能である。

また、上記各実施形態では、アンテナ１２０は、複数設定されるものとして説明したが、単数設定されるものとしてもよい。

また、上記各実施形態では、アンテナ装置１００、１００Ａは、車両１用のスマートエントリーシステムに使用されるものとして説明したが、所定機器に対して電波を送信する送信装置として広く適用することが可能である。

１００、１００Ａ アンテナ装置
１２０ アンテナ
１３０、１３０Ａ アンテナ電源
１３２ 過電流検出回路（電圧検出回路）
１３２Ａ 電圧検出回路
１６０ 電流検出回路
１７０ 制御ＩＣ（制御部）
Ｒｖ 使用電圧範囲

Claims (5)

1. アンテナ（１２０）と、
   前記アンテナに印加する電圧を調整するアンテナ電源（１３０）と、
   前記電圧を検出する電圧検出回路（１３２）と、
   前記アンテナに流れる電流を検出する電流検出回路（１６０）と、
   前記アンテナに流す必要電流に対して、予め定めた上限電圧閾値を超えないように前記アンテナ電源で前記電圧の調整を実施して前記必要電流を流し、前記アンテナからの送信を制御する制御部（１７０）と、を備えるアンテナ装置であって、
   前記制御部は、前記電圧の調整を実施する際に、前記電圧検出回路によって検出される前記電圧が、前記上限電圧閾値を超えて昇圧される場合に、前記アンテナに断線があると判定するアンテナ装置。
2. 前記電圧検出回路は、保護用の過電圧閾値が設定された過電圧検出回路であり、前記上限電圧閾値が前記過電圧閾値である請求項１に記載のアンテナ装置。
3. 前記上限電圧閾値は、使用電圧範囲（Ｒｖ）の上限値に所定値を加えた値として設定された請求項１に記載のアンテナ装置。
4. 前記アンテナは、長波を送信するＬＦアンテナである請求項１〜請求項３のいずれか１つに記載のアンテナ装置。
5. 前記アンテナは、複数設定されており、
   前記制御部は、複数の前記アンテナに対して１つずつ順番に前記断線の有無を判定するようになっており、１つの前記アンテナから別の前記アンテナに対して前記断線の有無を判定する際に、予め定めた一定時間が経過した後に実施する請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載のアンテナ装置。

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