JP5685073B2 - 電子キーシステム - Google Patents

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Description

この発明は、電子キーと車両とが相互通信することにより車両の車載装置の動作を許可する電子キーシステムに関する。
従来、多くの車両には、IDコードを無線により送信可能な電子キーを車両キーとして使用し、この電子キーによって車両と無線によりID照合を実行する電子キーシステムが搭載されている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1の電子キーシステムでは、車両から送信されたリクエストを電子キーが受信すると、これに応答する形で電子キーがそのリクエストの受信信号強度とIDコードとを車両に自動返信して、車両がID照合を実行する。なお、車両に設けられる発信機は、車室内と車室外との区別なくリクエストを発信する。車両の制御装置は、受信したリクエストの受信信号強度と予め設定された車室内閾値及び車室外閾値とを比較する。制御装置は、受信信号強度が車室内閾値よりも大きいときには電子キーが車室内に存在し、受信信号強度が車室内閾値よりも大きく車室内閾値以下であるときには電子キーが車室外に存在すると判定する。そして、制御装置は、電子キーが車室外に存在してID照合が成立するとドアロックの施解錠を許可し、電子キーが車室内に存在してID照合が成立するとエンジンの始動を許可する。
特開2007−118899号公報
ところで、上記特許文献1に記載の電子キーシステムでは、車両の周辺環境によっては電子キーが受信するリクエストにノイズが混入することがある。このような場合、リクエストの受信信号強度がノイズによって本来の受信信号強度と異なる大きさとなるため、電子キーの位置を正しく判定できないおそれがあった。そこで、ノイズの存在を精度良く測定可能な電子キーシステムが求められていた。また、ノイズ判定を行うにしても、電子キーの電池消費を少なく抑えたい要望も併せて存在していた。
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、通信環境のノイズを精度良く測定することができるとともに、電子キーの電源の電力消費を抑制することができる電子キーシステムを提供することにある。
以下、上記目的を達成するための手段及びその作用効果について説明する。
請求項1に記載の発明は、車両からの通信を契機に当該車両と電子キーとが通信を開始し、前記電子キー及び車両の間で通信される電波の受信信号強度により前記電子キーの位置を確認するとともに、該電子キーのID照合を実行する電子キーシステムにおいて、前記受信信号強度を測定するための信号強度測定信号を、前記車両から前記電子キーに送信させる測定信号送信手段と、前記電子キーが前記信号強度測定信号を受信したときの受信信号強度と、前記電子キーが前記車両と通信を開始した後の通信の空き時間において電波の受信信号強度とを測定する信号強度測定手段と、前記信号強度測定信号の受信信号強度と前記空き時間における受信信号強度との測定結果に基づく動作を、前記電子キーに実行させる実行手段とを備え、前記測定信号送信手段は、前記信号強度測定信号をオンとオフとが交互に組み合わされたオンオフ信号として送信し、前記信号強度測定信号によってノイズの存在を確認することをその要旨としている。
同構成によれば、信号強度測定信号を受信したときの受信信号強度と、その後の通信の空き時間の電波の受信信号強度とを測定することで、通信中において受信信号強度を測定することが可能である。よって、通信環境のノイズを精度良く測定可能である。また、通信していないときにノイズ測定を別途行うものよりも測定精度を向上させることが可能である。
また、通信が開始されてから受信信号強度判定を行うので、ノイズ監視のために電子キーを常時起動させておく必要がない。よって、電子キーの起動が通信中のみとなり、省電力化することが可能である。
また、電子キーから車両に測定結果が送信されるので、ノイズ環境下である場合、車両がノイズ環境下に電子キーがあることを認識して対応動作を実行させることが可能である。例えば、ユーザに電子キーの移動を促す通知をすることが可能となる。
請求項2に記載の発明は、車両からの通信を契機に当該車両と電子キーとが通信を開始し、前記電子キー及び車両の間で通信される電波の受信信号強度により前記電子キーの位置を確認するとともに、該電子キーのID照合を実行する電子キーシステムにおいて、前記受信信号強度を測定するための信号強度測定信号を、前記車両から前記電子キーに送信させる測定信号送信手段と、前記電子キーが前記信号強度測定信号を受信したときの受信信号強度と、前記電子キーが前記車両と通信を開始した後の通信の空き時間において電波の受信信号強度とを測定する信号強度測定手段と、前記信号強度測定信号の受信信号強度と前記空き時間における受信信号強度との測定結果に基づく動作を、前記電子キーに実行させる実行手段とを備え、前記測定信号送信手段は、前記信号強度測定信号をオンとオフとが交互に組み合わされたオンオフ信号として送信し、前記信号強度測定信号によってノイズの存在を確認することをその要旨としている。
同構成によれば、信号強度測定信号を受信したときの受信信号強度と、その後の通信の空き時間の電波の受信信号強度とを測定することで、通信中において受信信号強度を測定することが可能である。よって、通信環境のノイズを精度良く測定可能である。また、通信していないときにノイズ測定を別途行うものよりも測定精度を向上させることが可能である。
また、通信が開始されてから受信信号強度判定を行うので、ノイズ監視のために電子キーを常時起動させておく必要がない。よって、電子キーの起動が通信中のみとなり、省電力化することが可能である。
また、信号強度測定信号をオンオフ信号としたので、例えば通信環境に極短時間のみ発生する一時的なノイズであっても、信号強度測定信号を受信中にオフが存在するので、信号強度測定信号自体でノイズの存在を確認可能となる。よって、一時的なノイズに対しても電子キーの位置を精度良く判定可能となる。
請求項に記載の発明は、請求項1又は2に記載の電子キーシステムにおいて、前記空き時間は、前記電子キーが前記車両からの通信に対して応答を返信するまでの待機時間であることをその要旨としている。
同構成によれば、通信中の待機時間を利用して受信信号強度を測定するので、通信環境のノイズを精度良く測定可能であるとともに、通信時間を低減することが可能である。
請求項に記載の発明は、請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子キーシステムにおいて、前記電子キーは、電波受信の指向性が異なる複数の受信アンテナを備え、前記信号強度測定手段は、電波の受信信号強度を測定するとき、前記受信アンテナ毎に前記受信信号強度を測定することをその要旨としている。
同構成によれば、指向性が異なる複数の受信アンテナ毎に受信信号強度を測定するので、指向性によって異なる測定結果を得て、ノイズの影響を受けずに済む可能性が向上する。また、電子キーの位置を精度良く判定可能であるとともに、通信環境のノイズを精度良く判定可能である。
請求項に記載の発明は、請求項に記載の電子キーシステムにおいて、前記実行手段は、前記空き時間における受信信号強度とノイズの有無を判定する所定値とを比較し、前記空き時間における受信信号強度が所定値より小さい受信アンテナの受信信号強度を前記電子キーの受信信号強度として前記車両へ送信することをその要旨としている。
同構成によれば、空き時間の電波の受信信号強度と所定値とを実行手段が比較する。このため、受信信号強度があればノイズによるものであることを確認することができ、閾値と比較するだけで通信環境のノイズを測定可能である。また、空き時間の電波の受信信号強度が所定値以上である受信アンテナの受信信号強度を電子キーの位置判定に用いるので、電子キーの位置を精度良く判定可能である。
請求項に記載の発明は、請求項又はに記載の電子キーシステムにおいて、前記実行手段は、前記電子キーが前記信号強度測定信号を受信したときの受信信号強度と、前記空き時間における受信信号強度との差とノイズの有無を判定する所定値とを比較し、受信信号強度の差が所定値以上である受信アンテナの受信信号強度を前記電子キーの受信信号強度として前記車両へ送信することをその要旨としている。
同構成によれば、信号強度測定信号を受信したときの受信信号強度と、空き時間の電波の受信信号強度との差と所定値とを実行手段が比較する。このため、受信信号強度の増減が信号強度測定信号によるものかノイズによるものかを確認することができ、閾値と比較するだけで通信環境のノイズを測定可能である。また、受信信号強度の差が所定値以上である受信アンテナの受信信号強度を電子キーの位置判定に用いるので、電子キーの位置を精度良く判定可能である。
本発明によれば、通信環境のノイズを精度良く測定することができるとともに、電子キーの電源の電力消費を抑制することができる。
電子キーシステムの概略構成を示すブロック図。 車両の通信エリアを示す上面図。 電子キーシステムの通信動作を示すタイムチャート。 受信信号強度による電子キーの位置判定の閾値を示す図。 電子キーシステムの電子キーの動作を示すフローチャート。 電子キーシステムの車両の動作を示すフローチャート。 電子キーシステムの車両の動作を示すフローチャート。 電子キーシステムの電子キーの動作を示すフローチャート。 電子キーシステムの電子キーの動作を示すフローチャート。 電子キーシステムの通信動作を示すタイムチャート。 信号強度測定信号の復調データを示す図。 電子キーシステムの通信動作を示すタイムチャート。 電子キーシステムの通信動作を示すタイムチャート。
(第1の実施形態)
以下、本発明を車両に具体化した電子キーシステムの第1の実施形態について図1〜図7を参照して説明する。
図1に示されるように、車両2には、例えば運転者が実際に車両キーを操作しなくても機器としてのドアロックの施解錠やエンジンの始動及び停止等の車両動作を行うことが可能な電子キーシステム3が搭載されている。電子キーシステム3は、キー固有のIDコードを無線通信で発信可能な電子キー1が車両キーとして使用され、車両2と狭域無線通信(通信範囲:数m)によりID照合を実行する。
電子キーシステム3には、車両2に近づいたり離れたりした際に自動でID照合が行われてドアロックの施解錠が許可されるキー操作フリーシステムがある。これを以下に説明すると、車両2には、電子キー1との間で狭域無線通信(以降、スマート通信という)を行う際にID照合を行う照合ECU(Electronic Control Unit)21と、車両2の電源系を管理するメインボディECU31とが設けられている。照合ECU21には、車室内の床下等に埋設されて車室内の前側にLF(Low Frequency)帯の無線信号を発信可能な前側LF発信機22と、車室内の後側にLF帯の無線信号を発信可能な後側LF発信機23と、車室内後方の車体等に埋設されてUHF(Ultra High Frequency)帯の無線信号を受信可能なUHF受信機24とが接続されている。照合ECU21には、例えばドアロックの施解錠等を管理するメインボディECU31やエンジンECU32が車内LAN(Local Area Network)30を介して接続されている。
一方、電子キー1には、車両2との間で電子キーシステムに準じた無線通信を行う際のコントロールユニットとして通信制御部11が設けられている。通信制御部11は、固有のキーコードとしてIDコードが記憶されたメモリ11aを備えている。通信制御部11には、外部で発信されたLF帯の信号を受信可能なLF受信部12と、通信制御部11の指令に従いUHF帯の信号を発信可能なUHF発信部13とが接続されている。なお、LF受信部12が受信手段に相当する。
LF受信部12には、X軸、Y軸、Z軸の3軸において電波をそれぞれ受信可能なX軸受信アンテナ14、Y軸受信アンテナ15、Z軸受信アンテナ16が設けられている。これらの受信アンテナ14,15,16は、バーアンテナやコイルアンテナによって構成されている。また、各受信アンテナ14,15,16には、受信した無線信号の信号強度を測定する信号強度測定回路(RSSI:Received Signal Strength Indicator)17,18,19が接続されている。すなわち、X軸受信アンテナ14には第1信号強度測定回路17が接続され、Y軸受信アンテナ15には第2信号強度測定回路18が接続され、Z軸受信アンテナ16には第3信号強度測定回路19が接続されている。本実施例では、LF受信部12は、受信した無線信号の信号強度をこれら信号強度測定回路17,18,19に1つずつ順番に測定させる。そして、LF受信部12は、これら信号強度測定回路17,18,19の測定結果を通信制御部11に出力する。なお、信号強度測定回路17,18,19が信号強度測定手段として機能する。
照合ECU21には、ドアロックを施錠する際に操作する右側ロックセンサ25及び左側ロックセンサ27と、ドアロックを解錠する際に操作する右側アンロックセンサ26及び左側アンロックセンサ28とが接続されている。
照合ECU21は、前側LF発信機22及び後側LF発信機23からリクエスト信号Srqを間欠的に発信させ、スマート通信の成立を試みる。なお、ユーザが降車した際には右側ロックセンサ25又は左側ロックセンサ27が操作されたことをトリガとして前側LF発信機22及び後側LF発信機23からリクエスト信号Srqを間欠的に発信させ、スマート通信の成立を試みる。電子キー1は、リクエスト信号SrqをLF受信部12で受信してスマート通信が確立すると、リクエスト信号Srqに応答する形で、自身のメモリ11aに登録されたIDコードを含ませたIDコード信号SidをUHF発信部13から返信する。照合ECU21は、電子キー1が返信するIDコード信号SidのIDコードと自身のメモリ21aに登録されたIDコードとを照らし合わせて、ID照合を行う。
本実施例の電子キーシステム3は、車両2から発信されたリクエスト信号Srqの信号強度を電子キー1が測定し、この信号強度が含まれたIDコード信号Sidを電子キー1が返信する。そして、電子キーシステム3は、車両2がこの信号強度を、図4に示す車室内閾値Bthi及び車室外閾値Bthoと比較することで、電子キー1の位置を判定し、電子キー1の位置に基づいてドアロックの施解錠やエンジンの始動停止を制御する。
図2に示されるように、車両2には、前側LF発信機22から発信される無線信号によって車両2の前側を含む前側通信エリアAfが形成され、後側LF発信機23から発信される無線信号によって車両2の後側を含む後側通信エリアArが形成される。これら前側通信エリアAfと後側通信エリアArとによって車両2の通信エリアAが形成される。
照合ECU21には、車両2から電子キー1に受信信号強度を測定するための信号強度測定信号Srsを送信する測定信号送信部21bが設けられている。測定信号送信部21bは、電子キー1と車両2とがスマート通信を行うとき、電子キー1を起動させるリクエスト信号Srqに付加して信号強度測定信号Srsを送信する。信号強度測定信号Srsには、受信信号強度の測定を電子キー1に実行させるスタートビットが先頭に含まれている。測定信号送信部21bは、リクエスト信号Srqの後に、信号強度測定信号Srsを連続して送信する。なお、測定信号送信部21bが測定信号送信手段として機能する。
電子キー1の通信制御部11には、各信号強度測定回路17,18,19から検出結果として受信信号強度データを取得する信号強度取得部11bが設けられている。信号強度取得部11bは、電子キー1がリクエスト信号Srq(信号強度測定信号Srs)を受信しているときに各信号強度測定回路17,18,19が測定する受信中信号強度B1を取得する。また、信号強度取得部11bは、電子キー1がリクエスト信号Srqを受信してからIDコード信号Sidを返信するまでの返信待機時間Twの間、各信号強度測定回路17,18,19が測定する不受信信号強度B2を取得する。
通信制御部11には、通信環境下におけるノイズを測定するノイズ測定部11cが設けられている。そして、ノイズ測定部11cは、返信待機時間Twにおける不受信信号強度B2と、信号強度測定信号Srsの受信中信号強度B1とを比較することにより、ノイズを測定する。具体的には、ノイズ測定部11cは、受信中信号強度B1と不受信信号強度B2との信号強度差Cを算出し、続いて算出した信号強度差Cが所定値Cthより大きいか否かを比較する。所定値Cthは、リクエスト信号Srqにノイズが混入しているか否かを判定するための値である。リクエスト信号Srqにノイズが混入すると、不受信信号強度B2の値が大きくなることで元々信号を受信中でノイズの影響によって値があまりか変わらない受信中信号強度B1との信号強度差Cが小さくなる。よって、信号強度差Cと所定値Cthとを比較することで電子キー1がノイズ環境下にあるか否かを測定する。電子キー1は、信号強度差Cが所定値Cth以上であるときにはその受信アンテナ14,15,16の受信中信号強度B1をリクエスト信号Srq(信号強度測定信号Srs)の信号強度として採用する。一方、電子キー1は、信号強度差Cが所定値Cthよりも小さいときにはその受信アンテナ14,15,16の受信中信号強度B1をリクエスト信号Srq(信号強度測定信号Srs)の信号強度として採用しない。なお、ノイズ測定部11cが実行手段として機能する。
通信制御部11には、ノイズ測定部11cが測定した信号強度測定結果を、スマート通信の中で車両2に送信する測定結果通知部11dが設けられている。測定結果通知部11dは、電子キー1がリクエスト信号Srqの応答として車両2にIDコード信号Sidを返信するとき、このIDコード信号Sidに信号強度測定結果Dを付加して車両2に送信する。図3に示されるように、信号強度測定結果Dには、X軸受信アンテナ14の受信信号強度測定データDx、Y軸受信アンテナ15の受信信号強度測定データDy、Z軸受信アンテナ16の受信信号強度測定データDz、及びノイズ測定結果Dnが含まれている。ノイズ測定結果Dnには、リクエスト信号Srqの信号強度として採用された受信アンテナ14,15,16の受信中信号強度B1が含まれている。なお、測定結果通知部11dが実行手段として機能する。
図1に示されるように、照合ECU21には、電子キー1が車室外か車室内のいずれに存在するかを判定するキー位置判定部21cが設けられている。キー位置判定部21cは、電子キー1から送信された信号強度測定結果Dを基に、電子キー1の位置を判定する。具体的には、図4に示されるように、キー位置判定部21cは、受信中信号強度B1が車室外閾値Btho以下であれば電子キー1が通信エリアA外に位置すると判定し、受信中信号強度B1が車室外閾値Bthoよりも大きく車室内閾値Bthi以下であれば電子キー1が車室外に位置すると判定する。また、キー位置判定部21cは、受信中信号強度B1が車室内閾値Bthiよりも大きければ電子キー1が車室内に位置すると判定する。ここで、図2に示されるように、車室内とは、前側LF発信機22及び後側LF発信機23から略等距離となる仮想的に示した車室内エリアAiと同等となる。また、車室外とは、通信エリアAに含まれ、車室内エリアAiに含まれないエリアと同等である。
照合ECU21には、IDコード信号Sidに付加されたノイズ測定結果Dnを基に、通信環境下にノイズがあることをユーザに通知するノイズ通知部21eが設けられている。ノイズ通知部21eは、キー位置判定部21cによって電子キー1がノイズ環境下であると判定されたとき、メインボディECU31を介して例えばディスプレイ35に電子キー1の移動を促す内容を表示させる。ここで、ユーザに通知するのは、ノイズ環境下ではキー位置判定部21cが正確な電子キー1の位置を判定できないためである。
また、照合ECU21には、キー位置判定部21cの判定による電子キー1の位置に基づいてドアロックやエンジン等の動作を許可する動作許可部21dが設けられている。なお、動作許可部21dが実行手段として機能する。
電子キー1が車室外に存在するとともに車室内に存在しないと、キー位置判定部21cが判定した場合には、動作許可部21dはドアロックの施解錠を許可する。そして、右側アンロックセンサ26又は左側アンロックセンサ28にタッチ操作があると、照合ECU21はメインボディECU31にドアロック装置34を駆動させてドアロックを解錠させる。また、右側ロックセンサ25又は左側ロックセンサ27にタッチ操作があると、照合ECU21はメインボディECU31にドアロック装置34を駆動させてドアロックを施錠させる。つまり、電子キー1を所持して車両2に近づいてアンロックセンサ26,28に触るだけで、ドアロックが解錠される。
一方、電子キー1が車室内に存在すると、キー位置判定部21cが判定した場合には、動作許可部21dはドアロックの施解錠を許可しないとともに、照合ECU21は電子キー1が車室内にあることを通知する。
また、電子キーシステム3には、エンジン始動停止操作の際に実際の車両キー操作を必要とせずに単なるスイッチ操作のみでエンジン始動停止操作を行うことが可能な機能としてスマートスタートシステムがある。このスマートスタートシステムを以下に説明すると、車両2には、照合ECU21のID照合成立結果を基に、エンジンの点火制御及び燃料噴射制御を行うエンジンECU32が設けられている。エンジンECU32は、車内LAN30を通じて照合ECU21等の各種ECUに接続されている。車両2の運転席には、車両2の電源状態(電源ポジション)を切り換える際に操作されるエンジンスイッチ33が設けられている。エンジンスイッチ33は、メインボディECU31に接続されている。
メインボディECU31は、エンジンスイッチ33が押し操作されると、照合ECU21に操作信号を出力する。照合ECU21は、この操作信号が入力すると、前側LF発信機22及び後側LF発信機23からリクエスト信号Srqを発信させて、ID照合を実行する。そして、キー位置判定部21cは、電子キー1が車室内に位置するか否かを判定する。
照合ECU21は、電子キー1が車室内に位置することを確認すると、メインボディECU31にエンジンスイッチ33の操作を許可する。メインボディECU31は、電子キー1が車室内に位置する場合に、エンジンスイッチ33が押し操作される度に電源状態をACCオン→IGオン→電源オフの順に繰り返し遷移させる。また、メインボディECU31は、電子キー1が車室内に位置する場合に、エンジン停止時にブレーキペダルが踏み込み操作された状態でエンジンスイッチ33が操作されると、エンジンECU32にエンジンを始動させる。
次に、本例の電子キーシステム3の動作について図1〜図7を参照して説明する。
図3に示されるように、照合ECU21は、電子キー1とスマート通信を実行する際、信号強度測定信号Srsを含むリクエスト信号SrqをLF発信機22,23から発信する。リクエスト信号Srqは、LF発信機22,23から一定間隔をおいて繰り返し発信され、車室外及び車室内における電子キー1の有無が監視される。リクエスト信号Srqには、電子キー1を起動させる起動信号と車両2を識別するための車両固有のIDとしてビークルIDとが含まれている。照合ECU21の測定信号送信部21bは、リクエスト信号Srqとともに、信号強度測定信号SrsをLF発信機22,23から発信させる。
電子キー1がLF発信機22,23のリクエスト信号Srqの通信エリアA(図2参照)に存在すると、LF受信部12が起動信号を受信し、通信制御部11をそれまでのスリープ状態(待機状態)から起動状態に切り換える。
図5に示されるように、電子キー1は起動すると、LF受信部12の各受信アンテナ14,15,16について以下の処理を行う。ここでは、X軸受信アンテナ14についての処理を説明し、Y軸受信アンテナ15及びZ軸受信アンテナ16についての処理は同様であるので割愛する。なお、LF受信部12は、信号強度の測定と比較とを各受信アンテナ14,15,16について順番に行う。
電子キー1は起動すると、信号強度測定信号Srsを受信中にX軸受信アンテナ14における受信中信号強度B1を第1信号強度測定回路17によって測定する(ステップS1)。第1信号強度測定回路17は、測定した受信中信号強度B1を通信制御部11に出力する。
また、電子キー1は、信号強度測定信号Srsを受信した後、リクエスト信号Srqに対する応答信号であるIDコード信号Sidを返信するまでの返信待機時間Twと、この返信待機時間TwにおいてX軸受信アンテナ14における不受信信号強度B2を第1信号強度測定回路17によって測定する(ステップS2)。第1信号強度測定回路17は、測定した不受信信号強度B2を通信制御部11に出力する。
通信制御部11の信号強度取得部11bは、受信中信号強度B1と不受信信号強度B2とを取得する。そして、電子キー1は、ノイズ測定することで、リクエスト信号Srqの信号強度として採用するか否かを決定する。すなわち、ノイズ測定部11cは、X軸受信アンテナ14について、まず取得した受信中信号強度B1と不受信信号強度B2との信号強度差Cを算出する(ステップS3)。続いて、ノイズ測定部11cは、算出した信号強度差Cが所定値Cthより大きいか否かを判定する(ステップS4)。電子キー1は、信号強度差Cが所定値Cth以上である、すなわちノイズがないとき(ステップS4:YES)には、そのX軸受信アンテナ14の受信中信号強度B1をリクエスト信号Srq(信号強度測定信号Srs)の信号強度として採用する(ステップS5)。一方、電子キー1は、信号強度差Cが所定値Cthよりも小さい、すなわちノイズが混入したことで信号強度差Cがあまりないとき(ステップS4:NO)には、その受信アンテナ14,15,16の受信中信号強度B1をリクエスト信号Srqの受信信号強度として採用しない(ステップS6)。
電子キー1は、各受信アンテナ14,15,16について受信信号強度の測定及び比較を行った後、採用した受信中信号強度B1と、各受信アンテナ14,15,16の測定結果と含む信号強度測定結果DをIDコード信号Sidに含めてUHF発信部13から返信する(ステップS7)。なお、電子キー1は、リクエスト信号Srqに含まれるビークルIDによってビークルID照合を行い、自身が登録された車両2であるときにIDコード信号Sidを返信する。
図6に示されるように、照合ECU21は、IDコード信号Sidを受信すると、IDコード信号Sidに含まれる信号強度測定結果Dから受信中信号強度B1を取得する(ステップS11)。なお、採用した信号強度が複数の場合には、最も大きい値のもの、又は平均値をとる。照合ECU21は、受信中信号強度B1と閾値とを比較することで電子キー1の位置を判定する。すなわち、キー位置判定部21cは、受信中信号強度B1が車室内ノイズ閾値Bthi以下であるか否かを判断する(ステップS12)。キー位置判定部21cは、受信中信号強度B1が車室内閾値Bthiよりも大きい場合(ステップS12:NO)、すなわち電子キー1が車室内エリアAiの位置Yに位置している場合には、電子キー1が車室内に位置していると判定し(ステップS15)、処理を終了する。
一方、キー位置判定部21cは、受信中信号強度B1が車室内閾値Bthi以下である場合(ステップS12:YES)には、続いて受信中信号強度B1が車室外閾値Btho以下であるか否かを判断する(ステップS13)。キー位置判定部21cは、受信中信号強度B1が車室外閾値Bthoよりも大きい場合(ステップS13:NO)、すなわち電子キー1が通信エリアAの位置Xに位置している場合には、電子キー1が車室外に位置していると判定し(ステップS16)、処理を終了する。
一方、キー位置判定部21cは、受信中信号強度B1が車室外閾値Btho以下である場合(ステップS13:YES)には、電子キー1が通信エリアA外に位置していると判定し(ステップS14)、処理を終了する。
続いて、図7に示されるように、照合ECU21は、受信したIDコード信号Sidに含まれるIDコードによってID照合を行い、ID照合が成立するか否かを判断する(ステップS21)。照合ECU21は、ID照合が成立する(ステップS21:YES)と、キー位置判定部21cの判定結果に基づいて、車載装置の動作を許可する。なお、照合ECU21によってID照合が成立していないと判定された場合(ステップS21:NO)には、処理を終了する。
動作許可部21dは、電子キー1が車室外に位置するか否かを確認する(ステップS22)。電子キー1が例えば位置Xに位置すると、通信環境にノイズがなければ、キー位置判定部21cが車室外にあると判定するので、動作許可部21dは、車室外に位置すると確認し(ステップS22:YES)、メインボディECU31を介してドアロック装置34によるドアロックの施解錠を許可する(ステップS23)。すなわち、メインボディECU31は、この許可状態において右側ロックセンサ25又は左側ロックセンサ27がタッチ操作された際にはドアロック装置34にドアロックを施錠させ、右側アンロックセンサ26又は左側アンロックセンサ28がタッチ操作された際にはドアロック装置34にドアロックを解錠させる。
一方、動作許可部21dは、電子キー1が車室外に位置しないと確認した場合(ステップS22:NO)には、電子キー1が車室内に位置するか否かを確認する(ステップS24)。電子キー1が例えば位置Yに位置すると、通信環境にノイズがなければ、キー位置判定部21cが車室内にあると判定するので、動作許可部21dは、車室外に位置すると確認し(ステップS24:YES)、メインボディECU31を介してエンジンECU32によるエンジンの始動停止を許可する(ステップS25)。すなわち、メインボディECU31は、エンジンスイッチ33の押し操作に従って、エンジンECU32にエンジンを始動又は停止させる。
一方、動作許可部21dは、電子キー1が車室内に位置しないと確認した場合(ステップS24:NO)には、処理を終了する。
動作許可部21dは、信号強度測定結果Dに基づいて電子キー1がノイズ環境下に位置すると確認した場合には、メインボディECU31を介してディスプレイ35に「電子キー1を移動させてください」等の電子キーの置き場所を換えるよう促す表示を行う。なお、ディスプレイ35による表示は、ユーザが乗車しているときのみ行うようにしてもよい。
さて、本例の電子キーシステム3では、車両2から発信された信号強度測定信号Srsを受信したときの受信中信号強度B1とIDコード信号Sidを返信するまでの不受信信号強度B2とを比較することで、通信環境にノイズがあるか否かを測定している。電子キー1は、ノイズの影響を受けていないと判定される受信アンテナの受信中信号強度B1を採用して、車両2に受信中信号強度B1を含むIDコード信号Sidを返信する。車両2は、電子キー1がノイズの影響を受けていないと判定した受信中信号強度B1を取得すると、閾値と比較して電子キー1の位置を判定する。そして、車両2は、ID照合が成立することを条件に、電子キー1の位置に基づいてドアロックの施解錠やエンジンの始動停止を行う。
以上、説明した実施形態によれば、以下の作用効果を奏することができる。
(1)信号強度測定信号Srsを受信したときの受信中信号強度B1と、返信待機時間Tw、すなわち信号強度測定信号Srsを受信していないときの不受信信号強度B2とを測定するので、通信中において受信信号強度を測定して、通信環境のノイズを測定することができる。よって、通信していないときにノイズ測定を別途行うものよりも測定精度を向上させることができる。また、通信が開始されてから受信信号強度判定を行うので、ノイズ監視のために電子キー1を常時起動させておく必要がない。よって、電子キー1の起動が通信中のみとなり、電子キーの電源の電力消費を抑制することができる。
(2)通信中の待機時間を空き時間として、無線信号がない状況での受信信号強度を測定してノイズの有無判定をするので、信号強度測定を効率良く行い、通信時間を低減することができる。
(3)指向性が異なる複数の受信アンテナ14,15,16毎に受信中信号強度B1及び不受信信号強度B2を測定するので、指向性によって異なる測定結果をそれぞれ得ることができ、判定精度を向上させることができる。
(4)受信中信号強度B1と不受信信号強度B2との信号強度差Cと所定値Cthとをノイズ測定部11cが比較する。このため、受信信号強度の増減が信号強度測定信号Srsによるものかノイズによるものかを確認することができ、ノイズが混入していることを閾値と比較するだけで判定できる。また、信号強度差Cが所定値Cth以上である受信アンテナ14,15,16の受信中信号強度B1を電子キー1の位置判定に用いるので、電子キー1の位置を精度良く判定できる。
(5)UHF発信部13が各受信アンテナ14,15,16で受信したリクエスト信号Srqの受信中信号強度B1をIDコード信号Sidに含ませて返信するので、車両2側で電子キー1の受信アンテナ14,15,16の受信状況を把握することができる。このため、電子キー1の受信に支障をきたす場合には、例えばユーザに対して電子キー1の移動を促すことができる。
(6)各受信アンテナ14,15,16の信号強度を順番に測定するので、同時に各受信アンテナ14,15,16の信号強度を測定する場合と比べて、一時的な演算負荷を低減することができる。
(第2の実施形態)
以下、本発明を車両に具体化した電子キーシステムの第2の実施形態について、図1及び図8を参照して説明する。この実施形態の電子キーシステムは、ノイズ測定において不受信信号強度B2を閾値と比較する点が上記第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、この実施形態の電子キーシステムは、図1に示す第1の実施形態の電子キーシステムと同様の構成を備えている。
図8に示されるように、電子キー1は起動すると、LF受信部12の各受信アンテナ14,15,16について以下の処理を行う。ここでは、X軸受信アンテナ14についての処理を説明し、Y軸受信アンテナ15及びZ軸受信アンテナ16についての処理は同様であるので割愛する。なお、LF受信部12は、信号強度の測定と比較とを各受信アンテナ14,15,16について順番に行う。
まず、電子キー1は、ステップS2までは第1の実施形態と同様に処理する。電子キー1は、ノイズ測定することで、リクエスト信号Srqの受信信号強度として採用するか否かを決定する。すなわち、ノイズ測定部11cは、X軸受信アンテナ14について、不受信信号強度B2が所定値Bthより小さいか否かを判定する(ステップS8)。電子キー1は、不受信信号強度B2が所定値Bthより小さい、すなわちノイズがないとき(ステップS8:YES)には、そのX軸受信アンテナ14の受信中信号強度B1をリクエスト信号Srq(信号強度測定信号Srs)の受信信号強度として採用する(ステップS5)。一方、電子キー1は、不受信信号強度B2が所定値Bth以上である、すなわちノイズが混入したことで受信信号強度が大きいとき(ステップS8:NO)には、その受信アンテナ14,15,16の受信中信号強度B1をリクエスト信号Srqの受信信号強度として採用しない(ステップS6)。
電子キー1は、第1の実施形態と同様に、信号強度測定結果DをIDコード信号Sidに含めてUHF発信部13から返信する(ステップS7)。
以上、説明した実施形態によれば、第1の実施形態の(1)〜(3)、(5)、(6)の作用効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
(7)不受信信号強度B2と所定値Bthとをノイズ測定部11cが比較する。このため、受信信号強度があればノイズによるものであることを確認することができ、閾値と比較するだけで通信環境のノイズを測定できる。また、不受信信号強度B2が所定値Bthよりも小さい受信アンテナ14,15,16の受信中信号強度B1を電子キー1の位置判定に用いるので、電子キー1の位置を精度良く判定できる。
(第3の実施形態)
以下、本発明を車両に具体化した電子キーシステムの第3の実施形態について、図1及び図9を参照して説明する。この実施形態の電子キーシステムは、ノイズ測定において不受信信号強度B2を閾値と比較した上で、受信中信号強度B1と不受信信号強度B2との信号強度差Cと所定値Cthとを比較する点が上記第1の実施形態と異なっている。以下、第1の実施形態との相違点を中心に説明する。なお、この実施形態の電子キーシステムは、図1に示す第1の実施形態の電子キーシステムと同様の構成を備えている。
図9に示されるように、電子キー1は起動すると、LF受信部12の各受信アンテナ14,15,16について以下の処理を行う。ここでは、X軸受信アンテナ14についての処理を説明し、Y軸受信アンテナ15及びZ軸受信アンテナ16についての処理は同様であるので割愛する。なお、LF受信部12は、信号強度の測定と比較とを各受信アンテナ14,15,16について順番に行う。
まず、電子キー1は、ステップS2までは第1の実施形態と同様に処理する。電子キー1は、ノイズ測定することで、リクエスト信号Srqの信号強度として採用するか否かを決定する。すなわち、ノイズ測定部11cは、X軸受信アンテナ14について、不受信信号強度B2が所定値Bthより小さいか否かを判定する(ステップS8)。電子キー1は、不受信信号強度B2が所定値Bth以上である、すなわちノイズが混入したことで受信信号強度が大きいとき(ステップS8:NO)には、その受信アンテナ14,15,16の受信中信号強度B1をリクエスト信号Srqの受信信号強度として採用しない(ステップS6)。
一方、電子キー1は、不受信信号強度B2が所定値Bthより小さい、すなわちノイズがないとき(ステップS8:YES)には、取得した受信中信号強度B1と不受信信号強度B2との信号強度差Cを算出する(ステップS3)。続いて、ノイズ測定部11cは、算出した信号強度差Cが所定値Cthより大きいか否かを判定する(ステップS4)。電子キー1は、信号強度差Cが所定値Cth以上である、すなわちノイズがないとき(ステップS4:YES)には、そのX軸受信アンテナ14の受信中信号強度B1をリクエスト信号Srq(信号強度測定信号Srs)の受信信号強度として採用する(ステップS5)。一方、電子キー1は、信号強度差Cが所定値Cthよりも小さい、すなわちノイズが混入したことで信号強度差Cがあまりないとき(ステップS4:NO)には、ステップS6に移行する。
電子キー1は、第1の実施形態と同様に、信号強度測定結果DをIDコード信号Sidに含めてUHF発信部13から返信する(ステップS7)。
以上、説明した実施形態によれば、第1の実施形態の(1)〜(6)の作用効果に加え、以下の作用効果を奏することができる。
(8)まず、不受信信号強度B2と所定値Bthとをノイズ測定部11cが比較し、更に信号強度差Cを算出して、信号強度差Cと所定値Cthとを比較する。このため、受信信号強度が所定値Bthよりも小さかったとしても、信号強度測定信号Srsに影響を与えるノイズが存在することを確認することができ、閾値と比較するだけで通信環境のノイズを精度良く測定できる。また、不受信信号強度B2が所定値Bthよりも小さいとともに、信号強度差Cが所定値Cth以上である受信アンテナ14,15,16の受信中信号強度B1を電子キー1の位置判定に用いるので、電子キー1の位置を精度良く判定できる。
なお、上記実施形態は、これを適宜変更した以下の形態にて実施することができる。
・上記実施形態において、信号強度測定信号Srsをリクエスト信号Srqとは別信号として、オンとオフとが組み合わされたオンオフ信号としてもよい。詳しくは、図10に示されるように、信号強度測定信号Srsは、オンとオフとが交互に繰り返された信号であって、電子キー1がIDコード信号Sidを返信するまでの返信待機時間Twの間、LF発信機22,23から発信される。電子キー1は、この信号強度測定信号SrsをLF受信部12で受信すると復調する。図11に示されるように、通信環境にノイズがなければ、復調された復調データは「0」と「1」とが交互に連続したデジタルコードとなる。一方、通信環境にノイズがある場合には、復調された復調データは「0」がほとんどなくなった「1」が連続したデータとなる。よって、信号強度測定信号Srsをオンオフ信号とすることで、一時的にノイズが混入するときにはノイズが混入した部分のみ「1」が連続することになるので、ノイズの混入を測定することが可能である。
・上記実施形態において、チャレンジレスポンス認証により暗号化された暗号通信をID照合に用いてもよい。チャレンジレスポンス認証とは、ID照合時に車両2が電子キー1にチャレンジ信号Sccを投げかけて、電子キー1にチャレンジ信号Sccのレスポンスを演算させ、このレスポンス信号Sreが正しい演算結果をとるかどうかを車両2が確認する認証の一種である。上記実施形態のリクエスト信号Srqにチャレンジ信号Sccを含ませ、IDコード信号Sidにレスポンス信号Sreを含ませる。
・上記実施形態において、図12に示されるように、リクエスト信号Srqを起動信号としてのウェイク信号Swkと、チャレンジ信号Sccとに分けて、ウェイク信号Swkに連続させて信号強度測定信号Srsを送信させてもよい。この場合、車両2は、ウェイク信号Swkに対して電子キー1からアック信号Sacの返信があった際に、ビークルIDとチャレンジコードとを含むチャレンジ信号Sccを返信する。そして、電子キー1は、チャレンジ信号Sccを受信すると、IDコードとレスポンスコードと信号強度測定結果Dとを含むレスポンス信号Sreを返信する。
・上記実施形態において、図13に示されるように、リクエスト信号Srqを起動信号としてのウェイク信号Swkと、ビークル信号Sviと、チャレンジ信号Sccとに分けて、ビークル信号Sviに連続させて信号強度測定信号Srsを送信させてもよい。この場合、車両2は、ウェイク信号Swkに対して電子キー1からアック信号Sacの返信があった際に、ビークルIDを含むビークル信号Sviを返信する。そして、車両2は、ビークル信号Sviに対して電子キー1からアック信号Sacの返信があった際に、チャレンジコードを含むチャレンジ信号Sccを返信する。電子キー1は、チャレンジ信号Sccを受信すると、IDコードとレスポンスコードと信号強度測定結果Dとを含むレスポンス信号Sreを返信する。
・上記実施形態において、信号強度測定信号Srsをチャレンジ信号Sccに含ませてもよい。
・上記実施形態において、電子キー1がアック信号Sacを返信する場合には、アック信号Sacに信号強度測定結果を含ませてもよい。
・上記実施形態では、既存の信号に信号強度測定信号Srsを含ませたが、信号強度測定信号Srsを別途発信してもよい。
・上記実施形態では、既存の信号に信号強度測定結果Dを含ませたが、信号強度測定結果Dを含む信号を別途発信してもよい。
・上記実施形態では、各受信アンテナ14,15,16における信号強度を順番に各信号強度測定回路17,18,19で測定したが、受信アンテナ14,15,16を切り替え可能なスイッチを設けて、1つの信号強度測定回路で順番に測定してもよい。
・上記実施形態では、各受信アンテナ14,15,16における信号強度を順番に測定したが、各信号強度測定回路17,18,19において同時に測定してもよい。
・上記実施形態において、ユーザが車両2から降車した際には、右側ロックセンサ25、左側ロックセンサ27、右側アンロックセンサ26、左側アンロックセンサ28のいずれかにタッチ操作が行われたことをトリガとして、前側LF発信機22及び後側LF発信機23からリクエスト信号Srq(アック信号Sac)を発信してもよい。
・上記実施形態では、ステップS11において採用した信号強度が複数の場合には、最も大きい値のもの、又は平均値をとるようにしたが、3軸合成値を演算して用いてもよい。この場合、ステップS12,S13においては、3軸の各受信信号強度から求められるベクトルの大きさによって電子キー1の位置判定を行う。
・上記実施形態では、電子キー1側でノイズ測定を行ったが、信号強度測定結果Dによって車両2側でノイズ状況判定を行ってもよい。すなわち、車両2の照合ECU21にノイズ状況判定手段としてのノイズ状況判定部を設けて、電子キー1のノイズ測定部11cと同様に、ステップS3〜S6を行って、ノイズ状況判定部がノイズを測定する。
・上記実施形態では、車両2側で電子キー1の位置判定を行ったが、電子キー1側で電子キー1の位置判定を行ってもよい。すなわち、電子キー1の通信制御部11にキー位置判定手段としてキー位置判定部を設けて、車両2のキー位置判定部21cと同様に、ステップS11〜S17を行って、キー位置判定部がキー位置判定を行う。
・上記実施形態において、電子キーシステム3で使用する無線信号の周波数は、必ずしもLFやUHFに限定されず、これら以外の周波数が使用可能である。また、車両2から電子キー1に無線信号を発信するときの周波数と、電子キー1から車両2に無線信号を返信するときの周波数とは、必ずしも異なるものに限定されず、これらを同じ周波数としてもよい。
・上記実施形態において、電子キーシステムは、車両2からの通信を契機としてID照合を行うものに限定されず、電子キー1側からの通信を契機とするものでもよい。
・上記実施形態では、前側LF発信機22と後側LF発信機23とを車室内に設けたが、車室外に設けてもよい。
・上記構成において、LF発信機22,23の位置は任意に変更可能である。
・上記構成において、LF発信機22,23の数量は任意に変更可能である。
・本例の思想を、ドアロック解錠に応用することも可能である。
次に、上記実施形態から把握できる技術的思想をその効果と共に記載する。
(イ)電子キーシステムにおいて、前記電子キーは、各受信アンテナの信号強度を順番に測定することを特徴とする電子キーシステム。
同構成によれば、各受信アンテナの信号強度を順番に測定するので、同時に各受信アンテナの信号強度を測定する場合と比べて、電子キーにおける一時的な演算負荷を低減することが可能である。
(ロ)電子キーシステムにおいて、前記実行手段は、前記信号強度測定手段の測定結果を前記車両に送信し、前記車両は、前記電子キーから無線により受信した前記測定結果を基に、通信中のノイズ状況を判定するノイズ状況判定手段を備えたことを特徴とする電子キーシステム。
同構成によれば、車両にノイズ状況判定をさせるので、電子キーにおいてノイズ状況判定を行わずに済み、演算処理を抑制することが可能である。また、ノイズ環境下である場合、電子キーがノイズ環境下にあることを車両が認識して対応動作を実行させることが可能である。例えば、ユーザに電子キーの移動を促す通知が可能となる。
1…電子キー、2…車両、3…電子キーシステム、11…通信制御部、11a…メモリ、11b…信号強度取得部、11c…実行手段としてのノイズ測定部、11d…実行手段としての測定結果通知部、12…受信手段としてのLF受信部、13…UHF発信部、14…X軸受信アンテナ、15…Y軸受信アンテナ、16…Z軸受信アンテナ、17…信号強度測定手段としての第1信号強度測定回路、18…信号強度測定手段としての第2信号強度測定回路、19…信号強度測定手段としての第3信号強度測定回路、21…照合ECU、21a…メモリ、21b…測定信号送信手段としての測定信号送信部、21c…位置判定手段としてのキー位置判定部、21d…動作許可部、21e…ノイズ通知部、22…前側LF発信機、23…後側LF発信機、24…UHF受信機、25…右側ロックセンサ、26…右側アンロックセンサ、27…左側ロックセンサ、28…左側アンロックセンサ、30…車内LAN、31…メインボディECU、32…エンジンECU、33…エンジンスイッチ、34…ドアロック装置、35…ディスプレイ、A…通信エリア、Af…前側通信エリア、Ai…車室内通信エリア、Ar…後側通信エリア、B1…受信中信号強度、B2…不受信信号強度、Bthi…車室内閾値、Btho…ノイズ閾値、Btho…車室外閾値、C…信号強度差、D…信号強度測定結果、Sid…IDコード信号、Srq…リクエスト信号、Srs…信号強度測定信号、Tw…空き時間としての返信待機時間。

Claims (6)

  1. 車両からの通信を契機に当該車両と電子キーとが通信を開始し、前記電子キー及び車両の間で通信される電波の受信信号強度により前記電子キーの位置を確認するとともに、該電子キーのID照合を実行する電子キーシステムにおいて、
    前記受信信号強度を測定するための信号強度測定信号を、前記車両から前記電子キーに送信させる測定信号送信手段と、
    前記電子キーが前記信号強度測定信号を受信したときの受信信号強度と、前記電子キーが前記車両と通信を開始した後の通信の空き時間において電波の受信信号強度とを測定する信号強度測定手段と、
    前記信号強度測定信号の受信信号強度と前記空き時間における受信信号強度との測定結果に基づく動作を、前記電子キーに実行させる実行手段とを備え
    前記実行手段は、前記信号強度測定手段の測定結果を、前記電子キーから前記車両に送信して、前記測定結果を前記車両に通知することによって、前記電子キーがノイズ環境下にあることを認識してユーザに対応動作を実行させる
    ことを特徴とする電子キーシステム。
  2. 車両からの通信を契機に当該車両と電子キーとが通信を開始し、前記電子キー及び車両の間で通信される電波の受信信号強度により前記電子キーの位置を確認するとともに、該電子キーのID照合を実行する電子キーシステムにおいて、
    前記受信信号強度を測定するための信号強度測定信号を、前記車両から前記電子キーに送信させる測定信号送信手段と、
    前記電子キーが前記信号強度測定信号を受信したときの受信信号強度と、前記電子キーが前記車両と通信を開始した後の通信の空き時間において電波の受信信号強度とを測定する信号強度測定手段と、
    前記信号強度測定信号の受信信号強度と前記空き時間における受信信号強度との測定結果に基づく動作を、前記電子キーに実行させる実行手段とを備え
    前記測定信号送信手段は、前記信号強度測定信号をオンとオフとが交互に組み合わされたオンオフ信号として送信し、前記信号強度測定信号によってノイズの存在を確認する
    ことを特徴とする電子キーシステム。
  3. 前記空き時間は、前記電子キーが前記車両からの通信に対して応答を返信するまでの待機時間である
    ことを特徴とする請求項1又は2に記載の電子キーシステム。
  4. 前記電子キーは、電波受信の指向性が異なる複数の受信アンテナを備え、
    前記信号強度測定手段は、電波の受信信号強度を測定するとき、前記受信アンテナ毎に前記受信信号強度を測定する
    ことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の電子キーシステム。
  5. 前記実行手段は、前記空き時間における受信信号強度とノイズの有無を判定する所定値とを比較し、前記空き時間における受信信号強度が所定値より小さい受信アンテナの受信信号強度を前記電子キーの受信信号強度として前記車両へ送信する
    ことを特徴とする請求項に記載の電子キーシステム。
  6. 前記実行手段は、前記電子キーが前記信号強度測定信号を受信したときの受信信号強度と、前記空き時間における受信信号強度との差とノイズの有無を判定する所定値とを比較し、受信信号強度の差が所定値以上である受信アンテナの受信信号強度を前記電子キーの受信信号強度として前記車両へ送信する
    ことを特徴とする請求項又はに記載の電子キーシステム。
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