JP3133292U - 無線キーシステム - Google Patents

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Abstract

【課題】 無線キー等の無線端末キー装置と自動車に搭載された車載無線送受信機等の本体装置間における安定した通信状態を保持するとともに、無線端末キー装置の低電力消費化を図る。
【解決手段】 受信回路部15で受信した自動車2からの制御信号の電界強度を電界強度測定回路部18により測定し、測定結果に基づいて送信回路部14から送信する制御信号の出力レベルを送信出力調整回路部19により調整する。
【選択図】 図2

Description

本考案は、自動車等に搭載されて例えばスマート・エントリー・システム等に好適に採用される無線キーシステムに関する。
最近の高ランク自動車等には、無線技術を利用したキーレスエントリーシステムやイモビライザーシステム等の各種制御システムが備えられている。キーレスエントリーシステムは、無線キーと車載無線送受信機を無線接続し、無線キー側から出力される認証コードを含むドア開閉信号を車載無線送受信機が受信すると、この車載無線送受信機側において認証コードの識別と正規認証コードの判定結果に基づくドアの開閉機構或いはパッシングライトの点滅回路等の動作制御を行う。
イモビライザーシステムは、専用キーに埋め込んだ電子チップに登録した認証コードと自動車に予め登録した認証コードを照合し、一致結果に基づいてエンジン始動を可能とすることにより盗難防止等を図るシステムである。スマート・エントリー・システムは、このイモビライザーシステムと上述したキーレスエントリーシステムの複合システムでもあり、無線キーと車載無線送受信機とを双方向通信が可能とし事前にドアの開錠動作やエンジン始動を行う制御も可能である。
特許文献1には、携帯機が本体機から発信される探知用信号を受信すると、その受信強度データの信号を本体機に送信するとともに、本体機側において異なる位置に配置した複数のアンテナから探知用信号を送信することにより各アンテナ毎の探知用信号の受信データに基づいて携帯機の位置判定を行う無線装置(スマート・エントリー・システム)が開示されている。かかる無線装置においては、例えば無線キー(携帯機)を車内に置き忘れた際のキー閉じや施錠忘れの防止を図るようにする。
また、特許文献2には、搬送波をベースバンド信号でASK(amplitude shift keying:振幅偏移)変調したRF信号をアンテナから送信する送信機であり、RF信号の受信可能範囲を変化させることが可能な受信可能範囲調整手段として搬送波のデューティ比を変化させるデューティ比制御手段を備えた送信機が開示されている。かかる送信機においては、車両用リモートコントロールシステムやタイヤ空気圧モニタリングシステムに用いることにより、適用条件に応じて受信可能範囲を調整することを可能とする。
特開2002−77972号公報 特開2006−174154号公報
ところで、上述したスマート・エントリー・システム等に用いる無線キーは、小型電池を電源としており、容量不足が生じことにより自動車側の車載無線送受信機と安定した無線接続が行い得なくなる。無線キーは、上述した特許文献1や特許文献2に開示されたシステムにも用いられているが、むしろ多機能化のために電力消費が大きくなっている。無線キーは、小型、軽量化が大前提であるために高容量、大型の電池を用いることが困難であり、低電力消費化が極めて重要な課題となる。
上述した特許文献1や特許文献2のシステムには、「送信レベルの調整」についての記載があるが、無線キーの低電力消費化についての記載は全く無い。特許文献1のシステムにおいては、例えば車内に搭乗していても座席位置等の条件によっては車載無線送受信機と良好な通信状態が保持できないこともあるために、上述した制御が正常に実施されないといった事態が発生するおそれもある。
したがって、本考案は、無線キー等の無線端末キー装置と車載無線送受信機等の本体装置間における安定した通信状態を保持するとともに無線端末キー装置の低電力消費化を図る無線キーシステムを提供することを目的に提案されたものである。
上述した目的を達成する本考案にかかる無線キーシステムは、無線端末キー装置(無線キー)と本体装置(車載無線送受信機)との間で無線による制御信号等の双方向通信を行い、無線端末キー装置側から認証コードを含む制御信号を無線出力すると、本体装置側において認証コードの識別を行うとともに、正規の識別結果に基づいて例えばドアの開閉やエンジン始動回路のロック解除等の所定の動作制御が行われるようにする。無線キーシステムは、無線端末キー装置が、本体装置側から無線出力された制御信号の受信感度を判定する受信信号感度判定部と、この受信信号感度判定部からの判定出力に基づいて本体装置側へ無線出力する制御信号の送信出力レベルを調整する送信出力レベル調整部を備える。無線キーシステムにおいては、無線端末キー装置において受信した制御信号の受信感度により本体装置との通信状態を判定し、送信出力レベル調整部が本体装置への制御信号を通信状態に応じた送信出力レベルで出力が行われるように制御する。
以上のように構成される本考案にかかる無線キーシステムによれば、無線端末キー装置が本体装置に対して制御信号を通信状態に応じた送信出力レベルで出力することから、無線端末キー装置と本体装置との間において安定した制御信号の授受が行われるとともに電力消費を抑制して電池の長寿命化が図られるようになる。
以下、本考案にかかる無線キーシステムの実施の形態として示した自動車スマート・エントリー・システム1について、図面を参照して詳細に説明する。自動車スマート・エントリー・システム1は、基本的な構成を従来のスマート・エントリー・システムと同様とし、図1に示すように自動車2と所有者が携帯する無線端末キー装置(無線キー)3との間で所定エリア内において適宜の通信方式による双方向通信を行って所定の制御動作が行われるようにする。なお、本考案は、かかる自動車スマート・エントリー・システム1に限定されず、家屋等のオートロックシステムや電源制御システム等の各種分野にも適用可能である。
自動車スマート・エントリー・システム1においては、自動車2が詳細を省略する無線送受信制御ユニット4を備え、この無線送受信制御ユニット4から出力される制御信号に基づいて例えばエンジン始動回路部5やドアロック機構駆動回路部6等の動作が制御される。自動車スマート・エントリー・システム1は、エンジン始動回路部5やドアロック機構駆動回路部6がそれぞれに設けたトランスポンダに登録された固有の認証コード(IDコード)と無線送受信制御ユニット3側から制御信号とともに出力されるIDコードの照合を行う。
自動車スマート・エントリー・システム1は、エンジン始動回路部5やドアロック機構駆動回路部6が、それぞれ一致判定に基づいてエンジンの始動やドアロックの開錠動作或いは施錠動作を指示する制御信号を出力する。なお、自動車スマート・エントリー・システム1は、エンジンの自動始動やドアの自動開閉制御ばかりでなく、例えばタイヤの空気圧確認等の各種動作についても制御対象とすることは勿論である。
自動車スマート・エントリー・システム1においては、例えば無線送受信制御ユニット4から無線キー3に対して位置探索信号を送信し、無線キー3がこれを受信して応答信号を無線送受信制御ユニット4に送信する。自動車スマート・エントリー・システム1においては、無線送受信制御ユニット3と無線キー3の双方向通信系が、所有者により予め設定された固有のIDコードを相互に認証することにより構築されるようにする。自動車スマート・エントリー・システム1においては、無線送受信制御ユニット3と無線キー3の双方向通信系の構築により、自動車2から無線キー3が所定の間隔に近づいたことを検出して上述した制御動作が自動的に行われるようにする。
なお、自動車スマート・エントリー・システム1においては、例えば所有者が無線キー3や適宜の入力手段を介してIDコードを任意に変更することが可能である。また、自動車スマート・エントリー・システム1においては、個別の制御動作に応じてそれぞれのIDコードを設定することも可能である。
自動車スマート・エントリー・システム1においては、無線キー3が携帯可能な大きさであり、図2に示すように筐体7に操作ユニット8が設けられている。無線キー3には、図示を省略するが自動車2のドアを直接開閉したりスタータを操作するキーを設けるようにしてもよい。無線キー3は、操作ユニット8に施錠押し釦9や開錠押し釦10が設けられ、さらに詳細を省略するがスタータ駆動押し釦や所定の制御動作用の押し釦或いはIDコードの設定押し釦や無線送受信制御ユニット4との通信状態等を表示する表示器等を有する適宜の操作部11が設けられる。
無線キー3には、図2に示すように筐体7内に、全体の制御動作を行うCPU(central processing
unit)12と、IDコード等を格納するメモリ13と、自動車2に送信する制御信号等の信号処理を行う送信回路部14と、自動車側から送信された制御信号等の信号処理を行う受信回路部15と、各部に対して電源を供給する電池を有する電源回路部16等が内蔵される。無線キー3には、自動車2側の無線送受信制御ユニット4と制御信号等の授受を行う送信用アンテナ17A及び受信用アンテナ17Bが設けられる。なお、送信用アンテナ17A及び受信用アンテナ17Bは、共用アンテナであってもよく、また送信衛星用アンテナ等の他のアンテナが共用されるようにしてもよい。
無線キー3には、詳細を後述するように受信回路部15により受信する自動車2側から送信された制御信号の電界強度を測定してCPU12に測定結果を出力する電界強度測定回路部18が設けられる。無線キー3には、送信回路部14から自動車2に送信する制御信号の送信出力を調整する送信出力調整回路部19が設けられる。
無線キー3においては、CPU12が、構成各部から出力される各種信号が入力されると、所定の処理を行って構成各部に対して所定の制御信号を出力する。無線キー3においては、受信用アンテナ17Bにより自動車側から送信された制御信号等を受信すると、受信回路部15においてノイズ処理や復調或いは増幅等の所定の信号処理を行う。無線キー3においては、受信回路部15から所定の処理を行った受信制御信号を受信信号aとしてCPU12へと出力する。無線キー3においては、自動車側から送信された制御信号等の電界強度を電界強度測定回路部18で測定し、電界強度信号bとしてCPU12へと出力する。
無線キー3においては、CPU12において受信信号aのIDコードとメモリ13に格納したIDコードとの照合を行い、一致結果に基づいて所定の処理が行われて構成各部に対して制御信号が出力される。無線キー3においては、CPU12において所定の処理に基づいて送信出力調整回路部19に対して送信回路部14から出力する送信信号の出力レベル調整を指示する出力レベル調整指示信号cを出力する。無線キー3においては、出力レベル調整指示信号cに基づき電源回路部16から電源を供給された送信回路部14が起動して、所定の出力レベルでIDコードとともに送信アンテナ17Aから自動車2側の無線送受信制御ユニット4へと応答信号を送信する。無線キー3においては、この応答信号の送信に基づいて無線送受信制御ユニット3との間に双方向通信系を構成する。
自動車スマート・エントリー・システム1においては、上述した手順を経て自動車2と無線キー3間の双方向通信系が構成されることにより、例えばドアの自動開錠(施錠)を行うキーレスエントリー機能やエンジン始動回路のロック状態を解除するイモビライザー機能等が自動的に作動されるようにする。また、自動車スマート・エントリー・システム1においては、上述したキーレスエントリー機能やイモビライザー機能の自動作動とは別に、無線キー3の操作ユニット8に設けた各機能押し釦の操作を行うことにより、自動車2において所定の制御動作を行うことも可能とする。
無線キー3においては、例えば操作ユニット8の施錠押し釦9や開錠押し釦10或いは操作部11の各機能押し釦を操作すると、施錠や開錠動作或いは他の機能の動作を指示する機能指示信号dがCPU12に対して出力される。無線キー3においては、CPU12においてこれら機能指示信号dに基づいて所定の制御指示信号eを生成し、メモリ13に格納したIDコードとともに送信回路部14へと出力する。無線キー3においては、送信回路部14においてこの制御指示信号eに対して例えば変調、フィルタリング等の所定の信号処理を施し、制御信号としてIDコード情報とともに送信アンテナ17Aから自動車2側の無線送受信制御ユニット4へと送信する。なお、無線キー3においては、上述した応答信号についても、制御指示信号eと同様の信号処理を施して無線送受信制御ユニット4へと送信する。
ところで、無線キー3においては、詳細を省略するが送信回路部14に電力増幅器(PA)が備えられ、この電力増幅器により無線送受信制御ユニット4に送信する制御信号等の増幅処理を行う。電力増幅器は、電波の送信距離が近い場合には元の信号に対する線形増幅が容易であるが、遠くになるにしたがって線形性が崩れて波形歪みが生じるといった特性を有している。電力増幅器は、線形性の要求とともに大きな出力を伴うことでIC化が困難な電子部品であり、無線キー3における消費電力特性、すなわち電源として用いる電池の寿命に大きな影響を与える。なお、電力増幅器は、自動車スマート・エントリー・システム1に例えばOFDM(orthogonal frequency division multiplexing:直交周波数分割多重)方式を用いる場合に、より大きな消費電力が必要となる。
無線キー3においては、受信回路部15に受信信号感度判定部を設けるとともに送信回路部14に送信出力調整部を設け、自動車2との間隔に応じて電力消費を調整した制御信号等の送受信を行うことにより電池の長寿命化が図られるようにする。無線キー3においては、受信信号感度判定部として上述したように受信回路部15に電界強度測定回路部18を設けるとともに、送信出力調整部として送信回路部14に送信出力調整回路部19を設ける。なお、無線キー3においては、説明の便宜上電界強度測定回路部18と送信出力調整回路部19をそれぞれ独立回路部として説明するが、これらが送信回路部14や受信回路部15の内部回路として構成される。
無線キー3においては、自動車2側からの制御信号を受信すると、上述したように受信回路部15において所定の信号処理を施してCPU12にIDコード情報とともに受信信号aを出力する。無線キー3においては、電界強度測定回路部18において受信した制御信号の電界強度を測定してCPU12に電界強度信号bを出力する。無線キー3においては、CPU12において、受信信号aの入力タイミングで電界強度信号bの入力処理が行われる。
無線キー3においては、上述したように自動車2側から一定の送信レベルで送信される制御信号を受信回路部15において受信するが、自動車2との間隔が大きくなるにしたがってその受信レベルが次第に小さくなる。無線キー3においては、電界強度測定回路部18が、図3に示すように自動車2との間隔が大きく電界強度が小さくなるにしたがって出力電圧値が次第に小さくなる特性を有するアナログ信号の電界強度信号bをCPU12へと出力する。
無線キー3においては、CPU12が、受信信号aの入力に基づいてメモリ13に格納したIDコードとの照合を行い、一致結果に基づいて上述したように受信信号aに対して所定の信号処理を行って制御指示信号eを作成し、メモリ13に格納したIDコードとともに送信回路部14へと出力する。無線キー3においては、CPU12から出力された制御指示信号eに基づいて電源回路部16から送信回路部14に電源供給が行われ、当該送信回路部14が起動する。無線キー3においては、送信回路部14において、CPU12から出力された制御指示信号eに対して変調等の所定の処理を行う。
無線キー3においては、CPU12が、受信信号aの入力タイミングで電界強度信号bの入力処理を行い、この電界強度信号bに基づいて出力レベル調整指示信号cを作成して送信出力調整回路部19へと出力する。無線キー3においては、送信出力調整回路部19においてCPU12から出力された出力レベル調整指示信号cに基づき送信回路部14の電力増幅器を制御する出力レベル調整信号fを作成する。無線キー3においては、送信回路部14から所定の信号処理を施した制御指示信号が、出力レベル調整信号fに基づいて調整された出力レベルにより送信アンテナ17Aから自動車2に対して出力する。
無線キー3においては、自動車2との間隔が大きい場合に、送信回路部14から制御指示信号を高出力レベルで送信する。無線キー3においては、出力調整回路部19が、図4に示すように自動車2との間隔が大きく電界強度信号bが小さくなるにしたがい、送信回路部14に対して高出力レベルでの送信を指示する出力レベル調整信号fを出力する。
無線キー3は、具体的には図5に示した送受信回路20により、自動車2から送信された制御信号を受信するとともに自動車2との間隔に応じて出力レベルを調整して制御指示信号を出力する。送受信回路20においては、操作ユニット8の電源オン操作により、CPU12の受信回路電源ON/OFF端子21から受信回路用電源回路22に制御信号が出力されて当該受信回路用電源回路22が起動して受信回路部15に電源回路部16から電源の供給が行われるようにする。
送受信回路20においては、受信回路部15の起動状態で自動車3側から制御信号等が出力されると受信アンテナ17Bにより当該制御信号等を受信するとともに、受信した制御信号をチップ化した受信回路15において所定の信号処理を施し、受信信号aとして受信信号入力端子23を介してCPU12に入力する。送受信回路20においては、電界強度測定回路部18により当該制御信号の電界強度を測定し、図3に示した特性を有するアナログ信号の電界強度信号bとして電界強度信号入力端子24を介してCPU12に入力する。
送受信回路20においては、電源オン操作状態で自動車3側から送信された制御信号等を受信すると、CPU12の送信回路電源ON/OFF端子25から送信回路用電源回路26に制御信号が出力されて当該送信回路用電源回路26が起動して送信回路部14に電源回路部16から電源の供給が行われる。送受信回路20においては、受信信号a或いは操作ユニット8における各機能操作による機能指示信号dに基づいてCPU12で作成された制御指示信号eが、制御指示信号出力端子27を介して送信回路部14の変調回路部28へと出力される。
送受信回路20においては、制御指示信号eに対して変調回路部28において所定の変調処理を行うとともに、フィルタ回路部29においてデジタルフィルタ処理やローパスフィルタ処理等の所定フィルタ処理やD−A変換処理等の信号処理を施す。送受信回路20においては、上述した所定の信号処理を施した制御指示信号eを電力増幅器30により所定の出力レベルに増幅し、送信アンテナ17Aから無線出力する。
送受信回路20においては、CPU12の出力レベル調整信号出力端子31から、電界強度信号bに基づいて作成されたアナログ信号の出力レベル調整信号fが送信出力調整回路部19に出力され、電力増幅器30による出力レベルの増幅作用が制御されるようにする。送受信回路20においては、送信出力調整回路部19が出力レベル調整信号fによりトランジスタのバイアス電圧を調整することにより、電力増幅器30による出力レベルの増幅作用を制御する。送受信回路20においては、CPU12から出力されるアナログ出力電圧が大きいと、電力増幅器30による増幅度を増して高出力レベルで制御指示信号が出力されるようになる。
送受信回路20においては、無線キー3が自動車2との間隔が近い場合に、制御指示信号を低出力レベルで送信しても自動車2側での受信が可能である。したがって、送受信回路20においては、自動車2と無線キー3との間で不要な電力消費を抑制して安定した制御信号等の授受が行われるようにする。送受信回路20においては、これにより電力消費を抑制して電池の長寿命化が図られるようにする。
以上のように構成された自動車スマート・エントリー・システム1の操作手順の一例について図6を参照して説明する。なお、自動車スマート・エントリー・システム1は、かかる操作手順に限定されないことは勿論であり、例えば操作ユニット8に設けた各種操作ボタンによる操作やキー操作等により自動車2に対する種々の制御操作が可能である。自動車スマート・エントリー・システム1は、例えば所有者が自動車2を定時的に使用する場合に、無線キー3に設けたタイマの計時動作により受信回路用電源回路22が自動的にオン動作するように設定される(s−1)。
自動車スマート・エントリー・システム1は、受信回路用電源回路22のオン動作により受信回路部15が起動して自動車2から送信される受信信号aの受信確認を行う(s−2)。自動車スマート・エントリー・システム1は、受信回路部15において受信信号を確認すると、電界強度測定回路部18により受信信号aの電界強度を測定して電界強度信号bをCPU12に出力する(s−3)。自動車スマート・エントリー・システム1は、この状態でいったん受信回路用電源回路22をオフ状態として受信回路部15を待機状態に保持する(s−4)。
自動車スマート・エントリー・システム1は、CPU12において受信した受信信号aのIDコード確認を行う(s−5)。自動車スマート・エントリー・システム1は、IDコードの一致確認を行うと、CPU12から出力される制御信号により送信回路用電源回路26がオン動作し、送信回路用電源回路26から電源供給が行われた送信回路部14が起動する(s−6)。
自動車スマート・エントリー・システム1は、送信回路部14の起動とともに電界強度信号bに基づいてCPU12から送信出力調整回路部19に対して出力レベル調整信号fが出力されて出力レベルの調整が行われる(s−7)。自動車スマート・エントリー・システム1は、例えばドア開錠押し釦10が操作されると操作ユニット8からCPU12に対して「ドア開錠」の機能指示信号dが出力される(s−8)。自動車スマート・エントリー・システム1は、CPU12からこの「ドア開錠」の機能指示信号dに基づく制御指示信号eが送信回路部14に出力され、所定の信号処理を施されてIDコードとともに設定された所定の出力レベルにより自動車2側へと無線出力される。自動車スマート・エントリー・システム1は、例えば当該制御指示信号eについての送信・受信確認ステップを経て、送信回路部14の自動停止動作が行われる(s−9)。
自動車スマート・エントリー・システム1は、上述したステップs−2による受信信号aの受信確認により、信号受信が無いことを確認すると、受信回路用電源回路22の自動オフ動作が行われ待機状態となる(s−10)。自動車スマート・エントリー・システム1は、待機状態において操作ユニット8に設けた操作ボタン等の操作、例えば同施錠押し釦9やドア開錠押し釦10が操作されると、操作ユニット8からCPU12に対して機能指示信号dが出力される。自動車スマート・エントリー・システム1は、機能指示信号dに基づいてCPU12から制御信号が出力されて送信回路用電源回路26がオン動作し、この送信回路用電源回路26から電源供給が行われて送信回路部14が起動する(s−12)。
自動車スマート・エントリー・システム1は、上述したように受信信号aを受信していないことで自動車2と無線キー3との間隔が確認されていないことから、送信出力調整回路部19が待機状態に保持される。自動車スマート・エントリー・システム1は、この状態で送信回路部14が最大出力レベルに設定される(s−13)。自動車スマート・エントリー・システム1は、操作ユニット8からの機能指示信号dに基づく制御指示信号eを最大出力レベルで出力することにより自動車2側で確実に受信されるようにする(s−14)。自動車スマート・エントリー・システム1は、例えば当該制御指示信号eについての送信・受信確認ステップを経て、送信回路部14の自動停止動作が行われる(s−159)。
なお、無線キー3においては、受信した制御信号の受信感度判定を、上述したように無線送受信制御ユニット4との間隔に応じて変化する制御信号の電界強度に基づいて行うようにしたがかかる判定方法に限定されないことは勿論である。無線キー3においては、電界強度値に代えて、同様にして無線送受信制御ユニット4との間隔に応じて直接或いは間接的に値が変化する例えばS/N値や利得値等を用いて受信した制御信号の受信感度判定を行うようにしてもよい。
本考案の実施の形態として示す自動車スマート・エントリー・システムの使用形態を説明する図である。 自動車スマート・エントリー・システムの構成図である。 電界強度信号の特性図である。 出力レベル調整信号の特性図である。 送受信回路部の具体例を示す構成図である。 自動車スマート・エントリー・システムの操作手順のフローチャートである。
符号の説明
1 自動車スマート・エントリー・システム
2 自動車
3 無線キー
4 無線送受信制御ユニット
5 エンジン始動回路部
6 ドアロック機構駆動回路部
8 操作ユニット
9 施錠押しボタン
10 開錠押しボタン
12 CPU
13 メモリ
14 送信回路部
15 受信回路部
16 電源回路部
17 アンテナ
18 電界強度測定回路部
19 送信出力調整回路部
20 送受信回路部
22 受信回路用電源回路
26 送信回路用電源回路
28 変調回路部
30 電力増幅器

Claims (3)

  1. 無線端末キー装置と本体装置との間で無線による制御信号の双方向通信を行い、前記無線端末キー装置側から認証コードを含む制御信号を無線出力すると、前記本体装置側において前記認証コードの識別を行うとともに正規の識別結果に基づいて所定の動作制御が行われるようにする無線キーシステムにおいて、
    前記無線端末キー装置が、前記本体装置側から無線出力された制御信号の受信感度を判定する受信信号感度判定部と、この受信信号感度判定部からの判定出力に基づいて前記本体装置側へ無線出力する制御信号の送信出力レベルを調整する送信出力レベル調整部を備えることを特徴とする無線キーシステム。
  2. 前記送信出力レベル調整部による制御信号の送信出力レベル調整が、前記受信信号感度判定部から出力されるアナログ信号により、高周波増幅回路のトランジスタのバイアス電圧を可変することにより行うことを特徴とする請求項1に記載の無線キーシステム。
  3. 前記本体装置が自動車であり、前記無線キー装置から無線出力された認証コードを含む制御動作の指示信号に基づいてドアの施錠動作と開錠動作を行うキーレスエントリー機能とエンジン始動を可能とするイモビライザー機能を実行するスマート・エントリー・システムを構築することを特徴とする請求項1又は請求項2のいずれか1項に記載の無線キーシステム。
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