JP4191723B2 - 車両用通信装置 - Google Patents

Description

この発明は、携帯機の位置特定機能を有する車両用の通信装置に関し、特に、携帯機を所持しているのみで車両ドアの施錠および解錠を簡便に作動させることができるパッシブエントリシステム（スマートエントリーシステムとも称される）の適用に好適な車両用通信装置に関するものである。

従来から、自動車の車載機器を遠隔制御する車両用通信装置として、携帯機を所持した利用者が車両に接近したときに車両ドアが自動的に解錠され、利用者が車両から離れると車両ドアが自動的に施錠される機能を有する車両用通信装置が提案されている。
しかし、このような従来装置においては、携帯機が車両内にある場合に、携帯機の閉じ込めを防止するために、自動でドアが施錠されないように対策されている。
従って、携帯機を車両内に置き忘れたままで利用者が車両を離れると、ドアが施錠されないまま放置されることになり、防犯上の問題となる。
そこで、利用者が車両から離れるときに、携帯機を車両内に置き忘れた場合には、その状態を利用者に報知することが必要となる。つまり、携帯機が車両内にあるのか車両外にあるのかを判定する機能が要求されている。

携帯機が車両内にあるか否かを判定するための技術（以下、「車内外判定技術」という）として、例えば、周波数１２０ＫＨｚ〜１３５ＫＨｚ程度のＬＦ（Low Frequency）帯電波を使用した車両用通信装置（車載機器遠隔制御システム）が提案されている。（例えば、特許文献１を参照）
ＬＦ帯電波を使用した車内外判定技術によれば、車両内の各所にＬＦ帯電波を放射するアンテナ（以下、「ＬＦ帯アンテナ」という）が設置され、ＬＦ帯アンテナに対して、電源および所定の周波数を供給するため有線を介して車載機が結合されている。
また、携帯機は、ＬＦ帯アンテナからの放射電波の所定磁界強度内に携帯機が存在するときに反応するように設計されており、車載機は、指定したＬＦ帯アンテナに対する携帯機からの応答により、携帯機の存在を判定するようになっている。

一方、電波を利用して対象を検出する技術として、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。
ＲＦＩＤに関する技術としては、無線タグ、ＩＣタグ、ＲＦタグ、ＩＤタグなど、様々の名称で呼ばれているものがある。
ＲＦＩＤシステムは、典型的には、ＲＦ（RadioFrequency）タグおよびリーダライタにより構成され、両者が通信可能範囲に存在する場合に、リーダライタからＲＦタグに電波を放射すると、ＲＦタグからＩＤ（IDENTIFICATION：識別情報）が発信され、そのＩＤをリーダライタが受信することにより、リーダライタは、ＲＦタグの存在とＩＤによる情報を得ることができる。

また、上記特許文献１の車内外判定技術では、車載機とＬＦ帯アンテナとを有線で接続しているが、非特許文献１の技術を適用して、ＬＦ帯アンテナに代えて、例えばＲＦタグを用い、ＲＦタグと車載機との間を無線で通信することにより、ＲＦタグの固有ＩＤを用いて携帯機の車両内外を判定する装置が考えられる。
この種の車内外判定装置によれば、車両の適所に設置されたＲＦタグは、車載機のアンテナから受信した電波の電力を用いて、自身が保有する固有のタグＩＤをＩＤ到達可能エリアに発信し、ＩＤ到達可能エリア内に存在する携帯機は、受信したタグＩＤを車載機に送信する。
そして、車載機は、携帯機から送信されたタグＩＤを受信したことを認識すると、携帯機がどのＲＦタグのＩＤ到達可能エリア内に存在するかを判定することができる。

また、この場合、ＲＦタグは、車載機アンテナからの電力放射エリアを考慮して、車両の複数箇所に配置され、車載機は、電力放射エリア内の各ＲＦタグに対して、それぞれの固有ＩＤを発信するために十分な電力を供給するようになっている。
即ち、車載機は、アンテナを介して電力放射エリアに電波を放射し、電力放射エリア内のＲＦタグは、電波の受信電力を用いて、それぞれの固有ＩＤを近傍のＩＤ到達可能エリアに発信し、ＩＤ到達可能エリア内の携帯機は、ＲＦタグからの固有ＩＤを受信して車載機に送信する。
そして、車載機は、携帯機がどの固有ＩＤを受信したかにより、携帯機がどのＲＦタグの近傍に存在するかを判定し、携帯機が車両の内側に存在するのか、または外側に存在するのかを判定することになる。
特開２００３−２２１９５４号公報（図３、段落００３１〜段落００３４） ＲＦＩＤハンドブック〈第２版〉「非接触ＩＣカードの原理と応用」［Klaus Finkenzeller著、ソフト工学研究所訳、日刊工業新聞社発行］（110頁〜111頁、図4.74）

上述した従来のＲＦＩＤを用いた車両用通信装置では、ＲＦタグが保有する固有ＩＤを発信するのに十分な電力を供給するため、ＲＦタグは車載機アンテナの電力放射エリアを考慮して車両の複数箇所に配置される。
しかし、ＲＦタグのアンテナ偏波方向がその設置位置における偏波方向から外れて設置される場合には、その偏波損によりＲＦタグは車載機アンテナが放射する電波を効率的に受信することができず、所望のＩＤ到達可能エリアを形成することができない。
また、ＲＦタグが車両等の導体に近づけて設置される場合には、ＲＦタグのアンテナインピーダンスが変化するためにアンテナへの給電損が増加して放射電力が減少してしまうだけでなく、導体との離隔によってはＲＦタグアンテナの放射パターンが変化するため、所望のＩＤ到達可能エリアを形成することができない。

本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＩＤ発信機であるＲＦタグを車両内へ最適配置することにより、所望のＩＤ到達可能エリアを形成することができるＲＦＩＤを用いた車両用通信装置を得ることを目的とする。

この発明に係わる車両用通信装置は、車両内に設置され、電波を放射する送信機と、前記車両内に設置され、前記送信機から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記送信機に向けて送信する受信機とにより構成されており、更に、前記送信機は、前記受信機から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記受信機の位置を判定すると共に、前記受信機から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、前記ＩＤ発信機が最大の電力を受信する位置および方向に、前記ＩＤ発信機を設置するものである。

この発明の車両用通信装置によれば、前記ＩＤ発信機が最大の電力を受信する位置および方向に前記ＩＤ発信機を設置するので、送信機が送信する電波をＩＤ発信機が効率的に受信することが可能となり、省電力化を実現することができる。

以下、図面に基づいて、本発明の一実施の形態について説明する。
なお、各図間において、同一符号は同一あるいは相当のものであることを表す。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係る車両用通信装置の構成を示すブロック図である。
図に示すように、車両用通信装置は、相互通信可能な車載機１、ＲＦ（Radio Frequency）タグ２および携帯機３により構成されており、車載機１およびＲＦタグ２は、車両内に設置される。
なお、車載機１は、ＲＦタグ２と携帯機３との間で相互通信可能であり、ＲＦタグ２へ電力供給用電波を送信したり、携帯機３からの電波を受信したりすることができる。

車両内に設置された車載機１は、車両内に設置されているＲＦタグ２への電力供給用電波を送信するためのアンテナ１１と、携帯機３からの電波を受信するためのアンテナ１２と、アンテナ１１とアンテナ１２に接続された電子制御ユニット１３とを備えている。
電子制御ユニット１３は、アンテナ１１からの電波の送信を制御するとともに、アンテナ１２で受信した信号に基づいて車両の各部を制御（例えば、車両ドアの施錠あるいは解錠の制御）する。
なお、図１では、アンテナ１１、１２は、個別のアンテナである場合を示しているが、アンテナ１１、１２は同一のアンテナで構成されていてもよい。

ＲＦタグ２は、ＩＤ（識別情報）発信機として機能し、車載機１からの電波の受信に応答して、自身が保有している発信機ＩＤを発信する。
従って、ＲＦタグは、ＩＤ発信機とも称することとする。
なお、図１では、ＲＦタグ２として、複数個のＲＦタグ２０１、２０２、２０３、・・・２ｎを使用する場合を示しているが、１個のＲＦタグ２（単数または複数の場合を総称して「ＲＦタグ２」という）であってもよい。
また、ＲＦタグ２（２０１、２０２、２０３、・・２ｎ）の使用周波数は、９５０ＭＨｚ帯、または２．４５ＧＨｚ帯が適しているが、高周波帯域であればよく、必ずしもこれらの周波数（即ち、９５０ＭＨｚ帯、または２．４５ＧＨｚ帯の周波数）に限定されるものではない。
また、図示は省略するが、ＲＦタグ２（２０１、２０２、２０３、・・２ｎ）は、例えば、車載機１からの電波を受信するアンテナおよびアンテナ回路と、受信した電波から電力を取り出す電力発生回路と、発生した電力で動作する各種回路と、発信機ＩＤを電波として発信する発信回路とを備えている。
車載機１および携帯機３は、使用するＲＦタグ２の周波数に応じて設計される。

携帯機３は、利用者が持ち運びやすい形状となっており、ＲＦタグ２が発信した発信機ＩＤを受信するためのアンテナ３１と車載機１にデータを送信するためのアンテナ３２を備えている。
携帯機３の送信用のアンテナ３２は、車載機１の受信用のアンテナ１２と関連してＩＤ通信手段を構成しており、ＩＤ通信手段は、携帯機３から車載機１に向けて発信機ＩＤを送信する。
なお、アンテナ３１、３２は、それぞれ、ＲＦタグ２、車載機１との間で送受信が可能なように個別のアンテナで構成されているが、同一のアンテナで構成されてもよい。

次に、図１に示したこの発明の実施の形態１による概略的な動作について説明する。
まず、車両内に設置された車載機１は、車両の適所に設置された少なくとも１個のＲＦタグ２に電波を放射する。
ＲＦタグ２は、上記で述べた電力発生回路で発生した電力を使用して、自身が保有する固有の発信機ＩＤを発信する。
一方、利用者が所持する携帯機３は、ＲＦタグ２からの発信機ＩＤを受信し、ＩＤ通信手段を介して、携帯機３から車載機１に発信機ＩＤを送信する。

最後に、車載機１は、携帯機３から受信した発信機ＩＤに基づいて、携帯機３の位置を判定する。
つまり、各ＲＦタグ２０１〜２０５の通信可能エリア（発信機ＩＤの到達範囲）４０１〜４０５が車両の外に存在しないように設定することにより、車両の外に存在する携帯機３が発信機ＩＤを受信することができないようにしている。
従って、携帯機３が発信機ＩＤを受信するか否かによって、携帯機３が車両内に存在するのか車両外に存在するのかを判定することができる。
なお、ＩＤ発信機として機能するＲＦタグ２は、外部より電波を受けてＩＤを発信する機能を有するデバイスであればよいが、本実施の形態では、図１に示すようにＲＦタグ２を用いる場合について説明する。

次に、車載機１とＲＦタグ２と携帯機３との間で、電波を介して、どのように電力およびデータが授受されるかについて説明する。
まず、車載機１は、送信用のアンテナ１１から電波を放射することにより、例えばＲＦタグ２ｎに電力を供給する。
電波の放射を受けたＲＦタグ２ｎは、レクテナ（Rectenna）と呼ばれる公知技術を用いた電圧抽出手段を有しており、受信電波を整流して電圧を取り出すとともに、抽出した電圧によりＲＦタグ２ｎの内部回路を動作させ、ＲＦタグ２ｎが保持している発信機ＩＤを電波で発信する。
なお、レクテナ（Rectenna＝Rectifier＋Antenna）とは、受信する電波の交流エネルギーから直流エネルギーを取り出す回路（アンテナ）のことである。
このとき、発信機ＩＤを発信するために使用される搬送波は、車載機１から供給される場合と、ＲＦタグ２ｎが内部で発振して生成する場合とがある。
携帯機３は、ＲＦタグ２ｎから発信された発信機ＩＤを受信する。

ここで、ＲＦタグ２ｎと携帯機３との間の通信可能エリアについて説明する。
図２は、ＲＦタグ２ｎからの発信機ＩＤの到達範囲（通信可能エリア４ｎ）を説明するための図である。
図２において、２点鎖線で示す円形の枠４ｎは、ＲＦタグ２ｎからの発信機ＩＤの到達範囲（即ち、携帯機３がＲＦタグ２ｎの発信機ＩＤを受信可能な通信可能エリア）を示している。
ＲＦタグ２ｎからの発信機ＩＤの到達範囲（通信可能エリア４ｎ）は、ＲＦタグ２ｎが発信機ＩＤを発信するために使用する搬送波の電力に依存している。
従って、搬送波が車載機１から供給される場合には、所望の通信可能エリア４ｎを実現するのに十分な電力を車載機１から受信する必要がある。

携帯機３は、ＲＦタグ２ｎの通信可能エリア４ｎの内側に存在するときには発信機ＩＤを受信することができるが、通信可能エリア４ｎの外側に存在するときには発信機ＩＤを受信することができない。
通信可能エリア４ｎ内に存在する携帯機３は、受信した発信機ＩＤをアンテナ３２から車載機１に向けて電波で送信する。
車載機１は、携帯機３から送信されてきた発信機ＩＤに基づいて、携帯機３がＲＦタグ２ｎの通信可能エリア４ｎ内に存在することを認識することができる。

次に、ＲＦタグ２を車両の内装に設置し、携帯機３が車両内に存在することを判定する場合のＲＦタグ２の配置状態および動作について説明する。
図３は、車両５へのＲＦタグ２０１〜２０５の設置状態を示す平面図であり、車両５を真上から見たイメージを模式的に示している。
図３において、車両５内には、車載機１が搭載されており、車両５の内装には、ＲＦタグ２０１〜２０５が設置されている。
ＲＦタグ２０１〜２０５は、それぞれの通信可能エリア４０１〜４０５（発信機ＩＤの到達範囲）を有している。
ＲＦタグ２０１〜２０５は、図３に示す位置となるように、例えば、車両５のドア部の内装に設置される。

図３から明らかなように、各ＲＦタグ２０１〜２０５の通信可能エリア４０１〜４０５を重ね合わせると、車両５内の全域をカバーしていることが分かる。
即ち、ＲＦタグ２０１〜２０５の第１の配置条件は、図３のように、車両５内の全域をカバーするように設置されることである。
また、各ＲＦタグ２０１〜２０５の通信可能エリア（発信機ＩＤの到達範囲）４０１〜４０５の設定条件として、車両５の外に存在しないことがあげられる。
つまり、ＲＦタグ２０１〜２０５の第２の配置条件は、車両５の外に存在する携帯機３（図１、図２参照）が発信機ＩＤを受信することができないことである。

ＲＦタグ２０１〜２０５に関する上述の第１の配置条件および第２の配置条件を満たすためには、例えば、車両５の窓ガラスよりも下側の内装にＲＦタグ２０１〜２０５を設置することが有効である。
ただし、第１および第２の配置条件を満たしていれば、ＲＦタグ２０１〜２０５の個数および位置は、必ずしも図３に示したものと同一でなくてもよい。
以上の条件を満たすように、ＲＦタグ２０１〜２０５および車載機１を車両５内に配置し、車載機１からの放射電波に応答してＲＦタグ２０１〜２０５が発信する発信機ＩＤを携帯機３が受信し、受信した発信機ＩＤを携帯機３から車載機１に通信するように構成されている。
これにより、車載機１は、携帯機３からの発信機ＩＤを受信した場合に、携帯機３が車両５内に存在することを判定することができる。
なお、ＲＦタグ２０１〜２０５は、車両５のシートやインストルメントパネル、フロアや天井など内装の表面に貼り付けてもよいし、また、内装内に埋め込むように内蔵設置してもよい。

次にＲＦタグ２ｎを設置する方向に関して詳細に述べる。
ＲＦタグ２ｎの近傍に電波の反射物がなく、かつ、車載機アンテナ１１のビーム指向方向にＲＦタグ２ｎが存在する場合においては、ＲＦタグ２ｎのアンテナ偏波方向が車載機アンテナ１１の偏波方向と一致するようにＲＦタグ２ｎを設置すれば、ＲＦタグ２ｎは車載機アンテナ１１が放射する電波を効率的に受信することができる。
図４は、ＩＤ発信機であるＲＦタグ２ｎのアンテナ偏波方向が車載機アンテナ１１の偏波方向と一致するようにＲＦタグ２ｎを設置した場合のＲＦタグの設置状態を模式的に示す概念図である。
この場合は、図４に示すように、車載機アンテナ１１は、単向性の放射パターン６１をもち、広角、背面方向に放射の少ないアンテナであって、ＲＦタグ２ｎは、電波の放射が少ない方向（例えば、広角方向または背面方向）ではなく、電波の放射が多い方向（例えば、正面方向）に設置される。

具体的には、単向性の放射パターン６１をもつ車載機アンテナ１１を車両天井に設置し、車両下方に向けて送信電波が放射される場合において、ＲＦタグ２ｎを車両のシート部、またはセンターコンソール部に設置する場合に相当する。
このような位置および方向にＲＦタグ２ｎを設置することにより、車載機アンテナ１１が放射する電波のうち、ＲＦタグ２ｎが受信する電波における直接波６２の影響が大きくなり、反射による偏波方向変動の影響を受け難くなる。
つまり、図４に示すように、ＲＦタグ２ｎのアンテナ偏波方向が車載機アンテナ１１のアンテナ偏波方向と一致するようにＲＦタグ２ｎを設置することにより、ＲＦタグ２ｎは車載機１がアンテナ１１から送信する電力を効率的に受信し、省電力化を実現することができる。

従って、ＲＦタグ２ｎの設置方向を車載機アンテナ１１の偏波方向と一致するように変更するだけでＲＦタグ２ｎの所定設置位置において最大の通信エリアを形成することができる。
また逆に、ＲＦタグ２ｎのアンテナ偏波方向が車載機アンテナ１１のアンテナ偏波方向と直交する方向にＲＦタグ２ｎを設置すると、ＲＦタグ２ｎが車載機１の送信電力を受信する効率は最も低くなり、ＲＦタグ２ｎの設置方向を車載機１のアンテナ１１の偏波方向と直交するように変更することにより、ＲＦタグ２ｎの所定設置位置において最小の通信エリアを形成することができる。

一方、ＲＦタグ２ｎの近傍に電波の反射物があるか、または、車載機アンテナ１１のビーム指向方向にＲＦタグ２ｎが存在しない場合においては、送信機の送信電力を最大受信可能なＲＦタグ２ｎのアンテナ偏波方向は車載機アンテナ１１の偏波方向と一致するとは限らない。
図５は、ＲＦタグ２ｎの近傍に電波の反射物（例えば、車両導体部６４）がある場合のＲＦタグの設置状態を模式的に示す概念図である。
また、図６は、車載機アンテナ１１のビーム指向方向にＲＦタグ２ｎが存在しない場合のＲＦタグの設置状態を模式的に示す概念図である。
なお、図５あるいは図６において、６３は１つ以上の反射点を経て受信する間接波（マルチパス）である。
図６では、車載機アンテナ１１は、単向性の放射パターン６１をもち、広角、背面方向に放射の少ないアンテナであって、電波の放射が多い方向（例えば正面方向）ではなく、電波の放射が少ない方向（例えば、広角方向または背面方向）にＲＦタグ２ｎを設置している場合が示されている。

上述した２つの条件のいずれか（即ち、図５あるいは図６に示した条件のいずれか）を満たす場合においては、１つ以上の反射点を経て受信する間接波（マルチパス）６３の影響を無視できなくなり、車両内電波伝搬での反射による偏波方向変動の影響を受け易いため、送信機の送信電力を最大受信可能なＲＦタグ２ｎのアンテナ偏波方向は車載機アンテナ１１の偏波方向と一致するとは限らない。
従って、このような場所へＲＦタグ２ｎを設置する場合には、実測した電界強度を元にして最大電力を受信可能な方向にＲＦタグ２ｎを設置することにより、ＲＦタグ２ｎは送信機が送信する電力を効率的に受信し省電力化を実現することができる。
このように、実施の形態１によれば、ＲＦタグを利用した車両用通信装置において、間接波の影響が小さく直接波の影響が大きい場合には、ＲＦタグ２ｎのアンテナ偏波方向が車載機アンテナ１１の偏波方向と一致するようにＲＦタグ２ｎを設置することによって、ＲＦタグ２ｎは車載機アンテナ１１が放射する電波を効率的に受信し、省電力化を実現することができる。

以上説明したように、本実施の形態による車両用通信装置によれば、車両内に設置され、電波（ＲＦ電波）を放射する送信機である車載機１と、車両内に設置され、車載機（送信機）１から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機（ＲＦタグ）２と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機２が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記車載機（送信機）１に向けて送信する携帯機（発信機ＩＤを受信する受信機）３とにより構成されており、更に、前記車載機（送信機）１は前記携帯機（受信機）３から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記携帯機（受信機）３の位置を判定すると共に、前記携帯機（受信機）３から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、前記ＩＤ発信機（ＲＦタグ）２が動作するのに必要となる最小限レベル以上の電力を前記車載機（送信機）１から受信する位置および方向に、前記ＩＤ発信機２を設置する。
従って、ＩＤ発信機（ＲＦタグ）２が動作する範囲内で、所望の大きさのＩＤ到達可能エリアを形成することができる。
なお、本実施の形態において、「車載機」および「携帯機」は、アプリケーション面での構成要素を示す表現であり、機能的表現を行えば、「車載機」は「送信機」、「携帯機」は「受信機」ということになる。

また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２が最大の電力を受信する位置および方向に、ＩＤ発信機２を設置するので、車載機１が送信する電波をＩＤ発信機２が効率的に受信することが可能となり、省電力化を実現することができる。
また、本実施の形態による車両用通信装置は、ＩＤ発信機２が動作するのに必要となる最小限レベルの電力を受信する位置および方向に、ＩＤ発信機２を設置するので、ＩＤ発信機２が動作する範囲内で最小のＩＤ到達可能エリアを形成することができる。
また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２のアンテナ偏波方向が、ＩＤ発信機が動作するのに必要となる最小限レベル以上の電力を受信する方向となるように、ＩＤ発信機２を設置するので、ＩＤ発信機２が動作する範囲内で所望の大きさのＩＤ到達可能エリアを形成することができる。

また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２のアンテナ偏波方向が、ＩＤ発信機２が最大の電力を受信する方向になるように、ＩＤ発信機２を設置するので、車載機１が送信する電波をＩＤ発信機２が効率的に受信することが可能となり、省電力化を実現することができる。
また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２のアンテナ偏波方向が、ＩＤ発信機２が最小の電力を受信する方向になるように、ＩＤ発信機２を設置するので、ＩＤ発信機２を設置する位置において最大のＩＤ到達可能エリアを形成することができる。
また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２のアンテナ偏波方向を、ＩＤ発信機２が動作するのに必要となる最小限のレベルの電力を受信する方向に設定するので、ＩＤ発信機２が動作する範囲内で最小のＩＤ到達可能エリアを形成することができる。

また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２のアンテナ偏波方向が、ＩＤ発信機２に電力を供給する車載機（送信機）１のアンテナ偏波方向と一致する方向にＩＤ発信機２を設置するので、ＩＤ発信機２を設置する位置において最大のＩＤ到達可能エリアを形成することができる。
また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２のアンテナ偏波方向が、ＩＤ発信機２に電力を供給する車載機（送信機）１のアンテナの偏波方向と直交する方向にＩＤ発信機２を設置するので、ＩＤ発信機２を設置する位置において最小のＩＤ到達可能エリアを形成することができる。

実施の形態２．
図７は、実施の形態２に係る車両用通信装置において、ＲＦタグの設置状態を模式的に示す概念図である。
ここでは、前述の実施の形態１にて詳細に説明したＲＦタグを利用した車両用通信装置において、ＲＦタグ２ｎを設置する位置として、特に車両導体部６４との離隔を調節することのメリットに関して詳細に述べる。
まず、一般に製造されるＲＦタグは、これを設置する面の表、裏の両側に電波を送信し、両側から電波を受信することにより動作する。
そのため、このＲＦタグ２ｎを車両導体部６４の近傍に設置する場合は、図５に示すように、ＲＦタグ２ｎがその設置面の表側から直接的に送受信する直接波６２と、車両導体部６４で反射した電波をその設置面の裏側から間接的に送受信する間接波６３とが合成された電波を送受信することになる。
従って、上記直接波６２と間接波６３が合成された電波においては、これら直接波と間接波が、その位相関係により強めあう方向と弱めあう方向が生じる。

上述した原理を用いることにより、ＲＦタグ２ｎの車両導体部６４との離隔を調節することにより、アンテナの放射パターンを所望のパターンへ変更することができる。
例えば、車載機アンテナ方向にＲＦタグ２ｎのアンテナの最大利得方向を向けることでＲＦタグ２ｎと車載機間で効率的に電力を送受信することができる。
さらに、ＲＦタグ２ｎを設置する様々な車両内位置に応じて、車両導体部６４との離隔を調節することにより最適な通信可能エリアを形成することができる。
また、ＲＦタグ２ｎの設置方法としては、ＲＦタグ２ｎを発泡スチロールなどの電波の伝搬に影響を与えない材料で作製されたスペーサ７１を介して車両導体部６４に設置することにより、ＲＦタグ２ｎと車両導体部６４との間で必要な離隔を確保することができる車両ドアの内張部分、車両天井の内張部分、車両インパネの内張部分にＲＦタグ２ｎを内蔵する場合に好適である。
即ち、最適な通信可能エリアを形成するためには、ＲＦタグ２ｎは車両導体部６４との間で所定の距離を保つ必要があるが、車両ドアの内張部分、車両天井の内張部分、車両インパネの内張部分にＲＦタグ２ｎを内蔵することにより、車両導体部６４との間の距離を容易に所望の距離にすることができる。
なお、インパネとはインスツルメントパネルの略語であって、運転席前部の計器（インスツルメント）を収めたパネルのことである。

まず始めに、ＲＦタグ２ｎの車両導体部６４との離隔により変化するアンテナインピーダンスを利用してＲＦタグ２ｎが受信する電力を調節する方法について述べる。
ＲＦタグ２ｎを車両導体部６４に対して利用周波数における３０分の１波長未満に近接させて設置した場合、ＲＦタグ２ｎのアンテナインピーダンスの整合状態が悪化するため、アンテナ給電における損失が生じる。
このため、上記給電損失の分だけＲＦタグ２ｎの受信電力は低くなり、車両導体部６４に対して３０分の１波長以上の離隔でＲＦタグ２ｎを設置する場合と比較して小さな通信可能エリアを形成することができる。
一方、利用周波数における３０分の１波長以上の離隔を離してＲＦタグ２ｎを車両導体部６４に設置することにより、アンテナインピーダンスの整合状態を悪化させることなくＲＦタグ２ｎのアンテナの最大送信方向および最大受信方向を所望方向へ向けることができる。
これにより、例えば、ＲＦタグ２ｎのアンテナの最大受信方向あるいは最大送信方向を車載機アンテナ方向に向けることでＲＦタグ２ｎと車載機間で効率的に電力を送受信することができる。

図７は、ＲＦタグ２ｎの車両導体部６４との離隔ｄを変更することにより、ＲＦタグ２ｎのアンテナの放射パターンを所望のパターンへ変更する例を説明するための図（車両上面図）であり、車両ピラー内張７０の内部において、スペーサ７１を介してＲＦタグ２ｎを車両導体部６４に対して利用周波数における半波長（λ／２）の整数（ｎ）倍の離隔ｄ（即ち、ｄ＝ｎ×λ／２）に設置した場合の状態を示す図である。
車両ピラー内張７０内にＲＦタグ２ｎを設置する場合には、ＲＦタグ２ｎの正面位置にシート背もたれ部７２などの内装部品が存在することが多いため、ＲＦタグ２ｎの正面位置に携帯機３が存在することはできない。
これに対し、図７に示すように車両導体部６４との離隔が半波長の整数倍となるように設置されたＲＦタグ２ｎのアンテナ放射パターンは、ＲＦタグ２ｎの貼付面の法線方向で電力放射がヌルとなり、さらに貼付面に対して斜め方向に最大放射方向を持たせることができる。

なお、「ヌル」とは、アンテナの利得が低いこと（電波を放射しないこと）を意味する。
導体（車両導体部）とＲＦタグとの距離ｄが半波長の整数倍であると、導体−ＲＦタグ間の直接の経路において、導体での反射波とＲＦタグからの直接波が弱め合うため、正面（法線）方向においてＲＦタグの電波放射はヌルとなる。
一方、斜め方向に対しては、その経路差により位相が強め合う方向もあるため、斜め方向に最大放射方向を持たせることができる。
導体での反射波とＲＦタグからの直接波の位相が強め合うか弱め合うかの条件は、その方向の経路差によって決まり、経路差（導体との距離ｄ）が半波長の整数倍あると弱め合い、４分の１波長の奇数倍あると強め合う。
図７に示すようなＲＦタグ２ｎ設置状態においては、シート背もたれ部７２などが存在するＲＦタグ２ｎの正面位置に対して不要な電波の放射を防ぎ、携帯機３が実際に存在し得るＲＦタグ２ｎの左右斜め方向に対して伸びる通信可能エリア４ｎを形成することができる。
従って、ＲＦタグ２ｎと携帯機３との間で電波電力の効率的な送受信を行うことができる上に、本来設置すべきＲＦタグ２ｎの数量を削減することができる。
以上の説明は、ＲＦタグ２ｎと携帯機３との間で電力送受信を効率化する好適な例を述べたが、ＲＦタグ２ｎと２つの異なる方向に存在する車載機アンテナ１１との間で電力送受信を効率化する場合にも適用することもできる。

このように、この発明の実施の形態２によれば、ＲＦタグを利用した車両用通信装置において、放射パターンが均一な汎用のＲＦタグであっても、ＲＦタグの車両導体部との離隔を変更することにより、ＲＦタグアンテナの放射パターンをＲＦタグを設置する車両位置に応じて最適な放射パターン、即ち最適な通信可能エリアを実現することができる。
また、ＲＦタグと携帯機、あるいはＲＦタグと車載機との間の電波送受信を効率化することができるだけでなく、本来設置すべきＲＦタグの数量を削減することができる。

以上説明したように、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２を、ＩＤ発信機２が動作するのに必要となる最小限レベル以上の電力を受信できる距離だけ車両導体部６４から隔てて設置するので、ＩＤ発信機２を設置する車両位置に応じて最適な放射パターン、即ち、最適な通信可能エリアを実現することができる。
また、ＩＤ発信機（ＲＦタグ）２と携帯機３、あるいはＩＤ発信機（ＲＦタグ）２と車載機１との間の電波送受信を効率化することができるだけでなく、本来設置すべきＩＤ発信機（ＲＦタグ）２の数量を削減することができる。

また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２と車両導体部６４との距離は、ＩＤ発信機２の利用周波数における半波長の整数倍の距離であるので、ＩＤ発信機２のアンテナの正面方向を電力放射のヌル方向にすることができる。
また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２と車両導体部６４との距離は、ＩＤ発信機２の利用周波数の３０分の１波長以上であるので、車載機１が送信する電波をＩＤ発信機２が効率的に受信することが可能となり、省電力化を実現することができると共に、ＩＤ発信機２が動作する範囲内で所望の大きさのＩＤ到達可能エリアを形成することができる。
また、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２と前記車両導体部６４との距離は、ＩＤ発信機２の利用周波数の３０分の１波長未満であるので、ＩＤ発信機が動作する範囲内で最小のＩＤ到達可能エリアを形成することができる。

実施の形態３．
図８は、実施の形態３に係る車両用通信装置において、ＲＦタグの設置状態を模式的に示す概念図である。
図８は、ＲＦタグ２ｎの車両導体部６４との距離を変更することにより、ＲＦタグ２ｎのアンテナの放射パターンを所望のパターンへ変更する他の例を説明するための図（車両上面図）であり、ＲＦタグ２ｎを車両導体部６４に対して利用周波数における４分の１波長の奇数（ｎ′）倍の距離に設置した場合の状態を示している。
本実施の形態では、リアハッチゲート内張７３に設置するＲＦタグ２ｎを使って車両のラゲッジルーム７４に通信可能エリアを形成するものである。

ステーションワゴンなどの貨物を目的とした類いの車両においては、一般にＲＦタグ２ｎを設置するリアハッチゲート正面方向に対して長いため、リアハッチゲート内張７３に設置するＲＦタグ２ｎが形成するべき携帯機３との通信可能エリア４ｎは、ＲＦタグ２ｎのアンテナの正面方向に対して高い利得が要求される。
これに対して、本実施の形態では、図８に示すようにＲＦタグ２ｎを車両導体部６４に対して利用周波数の４分の１波長の奇数倍の距離を離して設置することにより、ＲＦタグ２ｎの貼付面の法線（正面）方向でアンテナ利得を３ｄＢ増加させることができるため、ＲＦタグ２ｎの正面方向に長い通信可能エリア４ｎを形成することができる。
これにより、ＲＦタグ２ｎと携帯機３との間の電波送受信を効率化することができるだけでなく、本来設置すべきＲＦタグ２ｎの数量を削減することができる。

このように、本実施の形態によれば、車両用通信装置が適用される車両がステーションワゴンなどの貨物を目的とした類いの車両であっても、ＲＦタグを利用した車両用通信装置において、放射パターンが均一な汎用のＲＦタグであっても、ＲＦタグの車両導体部との離隔を変更することにより、ＲＦタグアンテナの放射パターンをＲＦタグを設置する車両位置に応じて最適な放射パターン、即ち最適な通信可能エリアを実現することができる。
また、ＲＦタグと携帯機、あるいはＲＦタグと車載機との間の電波送受信を効率化することができるだけでなく、本来設置すべきＲＦタグの数量を削減することができる。

以上説明したように、本実施の形態による車両用通信装置によれば、ＩＤ発信機２と車両導体部６４との距離は、ＩＤ発信機２の利用周波数における４分の１波長の奇数倍の距離であるので、ＩＤ発信機２のアンテナ正面方向の利得を増加させることが可能となり、ＩＤ発信機２の正面方向に長い通信可能エリア４ｎを形成することができる。

この発明は、例えば、スマートエントリーシステムに用いられ、ＩＤ発信機が動作する範囲内で所望大きさのＩＤ到達可能エリアを形成することができる車両用通信装置の実現に有用である。

実施の形態１に係る車両用通信装置の構成を示すブロック図である。 ＩＤ発信機（ＲＦタグ）からの発信機ＩＤの到達範囲（通信可能エリア）を説明するための図である。 車両へのＩＤ発信機の設置状態を示す平面図である。 ＩＤ発信機のアンテナ偏波方向が車載機アンテナの偏波方向と一致するようにＩＤ発信機を設置した場合の状態を模式的に示す図である。 ＩＤ発信機の近傍に電波の反射物（車両導体部）がある場合のＩＤ発信機の設置状態を模式的に示す図である。 車載機アンテナのビーム指向方向にＩＤ発信機が存在しない場合のＩＤ発信機の設置状態を模式的に示す図である。 実施の形態２に係る車両用通信装置において、ＩＤ発信機の設置状態を模式的に示す図である。 実施の形態３に係る車両用通信装置において、ＩＤ発信機の設置状態を模式的に示す図である。

符号の説明

１ 車載機（送信機）
２、２ｎ ＲＦタグ（ＩＤ発信機）
３ 携帯機（受信機）
５ 車両
１１、１２、３１、３２ アンテナ
１３ 電子制御ユニット
４ｎ 通信可能エリア
６１ 車載機アンテナ放射パターン
６２ 直接波
６３ 間接波
６４ 車両導体部

Claims (13)

1. 車両内に設置され、電波を放射する送信機と、前記車両内に設置され、前記送信機から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記送信機に向けて送信する受信機とにより構成されており、更に、前記送信機は、前記受信機から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記受信機の位置を判定すると共に、前記受信機から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、
   前記ＩＤ発信機が最大の電力を受信する位置および方向に、前記ＩＤ発信機を設置することを特徴とする車両用通信装置。
2. 車両内に設置され、電波を放射する送信機と、前記車両内に設置され、前記送信機から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記送信機に向けて送信する受信機とにより構成されており、更に、前記送信機は、前記受信機から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記受信機の位置を判定すると共に、前記受信機から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、
   前記ＩＤ発信機が動作するのに必要となる最小限レベルの電力を受信する位置および方向に、前記ＩＤ発信機を設置することを特徴とする車両用通信装置。
3. 車両内に設置され、電波を放射する送信機と、前記車両内に設置され、前記送信機から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記送信機に向けて送信する受信機とにより構成されており、更に、前記送信機は、前記受信機から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記受信機の位置を判定すると共に、前記受信機から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、
   前記ＩＤ発信機のアンテナ偏波方向が、前記ＩＤ発信機が動作するのに必要となる最小限レベル以上の電力を受信する方向となるように、前記ＩＤ発信機を設置することを特徴
   とする車両用通信装置。
4. 車両内に設置され、電波を放射する送信機と、前記車両内に設置され、前記送信機から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記送信機に向けて送信する受信機とにより構成されており、更に、前記送信機は、前記受信機から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記受信機の位置を判定すると共に、前記受信機から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、
   前記ＩＤ発信機のアンテナ偏波方向が、前記ＩＤ発信機が最大の電力を受信する方向になるように、前記ＩＤ発信機を設置することを特徴とする車両用通信装置。
5. 車両内に設置され、電波を放射する送信機と、前記車両内に設置され、前記送信機から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記送信機に向けて送信する受信機とにより構成されており、更に、前記送信機は、前記受信機から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記受信機の位置を判定すると共に、前記受信機から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、
   前記ＩＤ発信機のアンテナ偏波方向が、前記ＩＤ発信機が最小の電力を受信する方向になるように、前記ＩＤ発信機を設置することを特徴とする車両用通信装置。
6. 車両内に設置され、電波を放射する送信機と、前記車両内に設置され、前記送信機から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記送信機に向けて送信する受信機とにより構成されており、更に、前記送信機は、前記受信機から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記受信機の位置を判定すると共に、前記受信機から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、
   前記ＩＤ発信機のアンテナ偏波方向を、前記ＩＤ発信機が動作するのに必要となる最小限のレベルの電力を受信する方向に設定することを特徴とする請求項1に記載の車両用通
   信装置。
7. 車両内に設置され、電波を放射する送信機と、前記車両内に設置され、前記送信機から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記送信機に向けて送信する受信機とにより構成されており、更に、前記送信機は、前記受信機から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記受信機の位置を判定すると共に、前記受信機から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、
   前記ＩＤ発信機のアンテナ偏波方向が、前記ＩＤ発信機に電力を供給する前記送信機のアンテナ偏波方向と一致する方向に前記ＩＤ発信機を設置することを特徴とする車両用通信装置。
8. 車両内に設置され、電波を放射する送信機と、前記車両内に設置され、前記送信機から放射される電波の電力を受信すると通信が可能となり自身が記憶している発信機ＩＤを発信するＩＤ発信機と、通常は車両の利用者に携帯され、前記ＩＤ発信機が発信する発信機ＩＤを受信すると、受信したＩＤを前記送信機に向けて送信する受信機とにより構成されており、更に、前記送信機は、前記受信機から送信されてくる発信機ＩＤに基づいて前記受信機の位置を判定すると共に、前記受信機から送信される発信機ＩＤを用いて前記車両
   の所定部の動作を制御する車両用通信装置において、
   前記ＩＤ発信機のアンテナ偏波方向が、前記ＩＤ発信機に電力を供給する前記送信機のアンテナの偏波方向と直交する方向に前記ＩＤ発信機を設置することを特徴とする車両用通信装置。
9. 前記ＩＤ発信機と電波を反射する車両の導体部との距離は、前記ＩＤ発信機の利用周波数における半波長の整数倍の距離であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
10. 前記ＩＤ発信機と電波を反射する車両の導体部との距離は、前記ＩＤ発信機の利用周波数の３０分の１波長以上の離隔であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
11. 前記ＩＤ発信機と電波を反射する車両の導体部との距離は、前記ＩＤ発信機の利用周波数の３０分の１波長未満であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
12. 前記ＩＤ発信機と電波を反射する車両の導体部との距離は、前記ＩＤ発信機の利用周波数における４分の１波長の奇数倍の距離であることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の車両用通信装置。
13. 前記送信機は車両内に設置される車載機であり、前記受信機は車両の利用者に携帯される携帯機であることを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか１項に記載の車両用通信装置。

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