JP5969420B2 - 車両操作システム - Google Patents

Description

本発明は、電池切れの電子キーに無線により電力を充電し、この電子キーによる車両操作を可能とする車両操作システムに関する。

従来から周知のように、現在の多くの車両には、電子キーで無線によりＩＤ照合を行う電子キーシステムが搭載されている。この種の電子キーシステムには、車両及び電子キーが狭域無線（通信距離が数ｍの双方向通信）によりＩＤ照合を行うキー操作フリーシステムがある（特許文献１等参照）。キー操作フリーシステムの電子キーは、キー筐体内に収納された一次電池を電源に通信動作する。

特開２００５−２６２９１５号公報

ところで、電子キーは電池切れに陥ると、動作ができなくなる。このときの対応策としては、例えば常時所持する高機能携帯電話等の端末から充電用の電波を送信させ、この電波によって電子キーに電力を充電する機能を設けることが検討されている。しかし、この技術の場合、いつ充電が完了したのかが分からないので、不便に感じる可能性が高く、ユーザの混乱を招くおそれがあった。

本発明の目的は、一時的に動作可能な電力が充電された電子キーによって車両を作動させるときの操作の利便性をよくすることができる車両操作システムを提供することにある。

前記問題点を解決する車両操作システムは、電子キーが電池切れとなったとき、端末との近距離無線通信により前記電子キーを充電することにより、当該電子キーを動作可能として、該電子キーによる車両操作を可能とする構成において、前記端末を用いて前記電子キーに最低限の動作に必要な電力を充電するとき、当該充電が完了したか否かを判断する充電完了判定部と、前記充電が完了したと判定された際、前記車両の現在状態を切り替えるための動作要求信号を、前記電子キー又は前記端末から自動で前記車両に無線送信させる信号送信部とを備えた。

本構成によれば、端末から近距離無線通信によって送信される電波により、最低限の動作に必要な電力が電子キーに充電される。この充電が完了すると、車両の現在状態を切り替えるための動作要求信号が、電子キー又は端末から自動で車両に送信され、車両が動作される。このため、電子キーの充電が完了した時点で、電子キー又は端末から動作要求信号が送信されることにより、車両が動作されることとなる。よって、一時的に動作可能な電力を電子キーに充電し、この電子キーで車両を作動させる際、ユーザにとって操作の利便性がよくなる。

前記車両操作システムにおいて、前記動作要求信号は、前記車両の現在状態を反転させる状態反転信号であることが好ましい。この構成によれば、充電が完了した電子キーによる車両の操作を、状態反転信号によって車両の現在状態を反転させるという簡素な処理とすることが可能となる。

前記車両操作システムにおいて、前記動作要求信号は、車両ドアの施解錠を現在状態から反転させるロック状態反転信号であることが好ましい。この構成によれば、充電完了時に電子キー又は端末から送信されるロック状態反転信号により、車両ドアの施解錠を交互に切り替えることが可能となる。

前記車両操作システムにおいて、前記電子キーは、前記充電が完了したと判定された際、前記動作要求信号を自ら前記車両に無線送信することが好ましい。この構成によれば、動作要求信号を電子キーから送信するようにしたので、電子キーに従来からあるシステムを利用して、動作要求信号の送信を行うことが可能となる。

前記車両操作システムにおいて、前記電子キーの充電が完了すると、当該電子キーに前記動作要求信号の送信を要求する信号送信要求を、前記端末から前記電子キーに送信させる信号送信要求部を備え、前記電子キーは、前記端末から前記信号送信要求を受信すると、前記動作要求信号を前記車両に送信することが好ましい。この構成によれば、電子キーにおける動作要求信号の送信開始を端末から指示するようにしたので、動作要求信号の送信タイミングを端末において設定することが可能となる。

前記車両操作システムにおいて、電子キーの主電源の電力、又は前記近距離無線の充電で得た電力のいずれを電源に前記電子キーが動作しているのかを判別する電源判別部を備え、前記信号送信部は、前記近距離無線の充電で得た電力で前記電子キーが動作することを条件に前記動作要求信号を送信することが好ましい。この構成によれば、例えば電子キーの電池を交換した際、電子キー又は端末から動作要求信号が送信されてしまうことが防止される。

前記車両操作システムにおいて、前記電子キーが前記充電のために前記端末にかざされる状態から離されたか否かを判定するかざし状態判定部を備え、前記信号送信部は、前記電子キーが前記端末にかざされる状態から離されたとき、前記動作要求信号を送信することが好ましい。この構成によれば、電子キーを端末から離す操作を、動作要求信号の送信が実行されるトリガとすることが可能となるので、動作要求信号の送信開始がユーザにとって分かり易くなる。

本発明によれば、一時的に動作可能な電力が充電された電子キーによって車両を作動させるときの操作の利便性をよくすることができる。

一実施形態の車両操作システムの構成図。 電子キーの充電が開始されて、同電子キーにより車両操作が実行されるまでのタイミングチャート。 電子キー充電中の高機能携帯電話の画面図。 別例の車両操作システムの概要を示す概念図。 他の別例の車両操作システムの概要を示す概念図。

以下、車両操作システムの一実施形態を図１〜図３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と無線によりＩＤ照合（キー照合）を行う電子キーシステム３が搭載されている。電子キーシステム３には、車両１からの通信を契機に狭域無線（通信距離：数ｍ）によりＩＤ照合（スマート照合）を行うキー操作フリーシステムや、電子キー２からの通信を契機に狭域無線によりＩＤ照合（ワイヤレス照合）を行って車両機器を遠隔操作するワイヤレスキーシステムなどがある。

電子キー２には、電子キー２の動作を制御するキー制御部４が設けられている。キー制御部４のメモリ（図示略）には、キー固有のＩＤとして電子キーＩＤが書き込み保存されている。キー制御部４には、ＬＦ（Low Frequency）帯の電波を受信可能な受信アンテナ５と、ＵＨＦ（Ultra High Frequency）帯の電波を送信可能な送信アンテナ６とが接続されている。電子キー２には、電子キー２の電源として一次電池７が設けられている。なお、一次電池７が主電源の一例である。

電子キー２は、例えば車両１からＬＦ送信されたリクエスト信号Ｓrqを受信すると、電子キーＩＤを含むスマート信号Ｓidを車両１にＵＨＦ送信してＩＤ照合（スマート照合）を実行する。また、電子キー２は、例えば自身に配設された各種ボタン（図示略）が操作されると、電子キーＩＤを含むワイヤレス信号ＳwlをＵＨＦ送信して、ＩＤ照合（ワイヤレス照合）を実行する。車両１は、電子キー２からスマート信号Ｓidやワイヤレス信号Ｓwlを受信すると、これらに含まれる電子キーＩＤを照合し、ＩＤ照合が成立すれば、例えば車両ドアの施解錠や車両１の電源遷移操作を許可又は実行する。

電子キー２には、例えば高機能携帯電話８と近距離無線（通信距離：数〜数10cm）によって通信が可能な近距離無線通信機能が設けられている。この場合、キー制御部４には、近距離無線用の通信アンテナ９が接続されている。近距離無線通信としては、RFID（Radio Frequency IDentification）の一種として、例えばNFC（Near Field Communication）等が使用されている。電子キー２は、高機能携帯電話８に対し、負荷変調によって応答を返信する。なお、高機能携帯電話８が端末の一例である。

高機能携帯電話８には、高機能携帯電話８の動作を制御する携帯電話制御部１０と、近距離無線用の通信アンテナ１１と、タッチ操作が可能な画面であるタッチパネル１２と、種々のスイッチ類１３とが設けられている。電子キー２及び高機能携帯電話８は、これらを極近傍に近づけて通信アンテナ９，１１をかざし合うと近距離無線の通信が確立し、双方向の無線通信を実行する。電子キー２は、高機能携帯電話８との近距離無線通信時、電磁誘導によって動作するので、電源レスで通信動作を行う。

電子キー２及び高機能携帯電話８の２者間には、電子キー２の一次電池７が電池切れになった際、高機能携帯電話８から近距離無線通信によって充電電波Ｓvcを電子キー２に送信することにより、最低限の動作に必要な電力を電子キー２に充電して、充電後の電子キー２によって車両１を操作可能とする車両操作システム１４が設けられている。本例の車両操作システム１４は、充電完了後、電子キー２から車両１に自動でロック状態反転信号ＳtoをＵＨＦ送信することにより、車両１の車両ドアの施解錠状態を切り替えるものである。ロック状態反転信号Ｓtoは、現在の車両ドアの施解錠状態を反転させるのを要求する信号である。よって、車両ドアの施錠時にロック状態反転信号Ｓtoが受信されると、車両ドアが解錠に切り替わり、車両ドアの解錠時にロック状態反転信号Ｓtoが受信されると、車両ドアが解錠に切り替わる。なお、ロック状態反転信号Ｓtoが動作要求信号及び状態反転信号の一例である。

この場合、電子キー２には、近距離無線通信により高機能携帯電話８から受信した搬送波を充電用の信号に変換する充電回路部１５と、電子キー２の動作に最低限必要な電力を充電可能なコンデンサ１６と、電流の逆流防止用のダイオード１７とが設けられている。充電回路部１５は、キー制御部４によって動作が制御される。電子キー２の動作に最低限必要な電力とは、例えば電子キー２のＵＨＦ電波の送信を数回実行させることができる電力のことを言う。

キー制御部４には、高機能携帯電話８から近距離無線通信によって受信する搬送波を基にしたコンデンサ１６の充電動作を制御する充電実行部１８と、現在動作が一次電池７及びコンデンサ１６のいずれを電源とした動作なのかを判別する電源判別部１９とが設けられている。本例の電源判別部１９は、電子キー２がコンデンサ１６のみを電源に動作しているとき、つまり一次電池７の電圧Ｖbatが「Ｌｏレベル」で電子キー２が動作しているときにのみ、ロック状態反転信号Ｓtoの送信を許可する。なお、充電実行部１８が充電完了判定部の一例である。

携帯電話制御部１０には、高機能携帯電話８によるコンデンサ１６の充電が完了したか否かを電子キー２に確認する充電完了確認部２０と、充電完了後、ロック状態反転信号Ｓtoの送信を電子キー２に要求する旨の状態反転信号送信要求Ｄdmを電子キー２に送信する状態反転信号送信要求部２１とが設けられている。キー制御部４には、高機能携帯電話８から受信した状態反転信号送信要求Ｄdmを基に、ロック状態反転信号ＳtoをＵＨＦ送信する状態反転信号送信部２２が設けられている。状態反転信号送信部２２は、電子キー２がコンデンサ１６を電源に動作していると判断されている状況下で、高機能携帯電話８から状態反転信号送信要求Ｄdmを受信すると、ロック状態反転信号Ｓtoを車両１にＵＨＦ送信する。なお、充電完了確認部２０が充電完了判定部の一例であり、状態反転信号送信要求部２１が信号送信要求部の一例である。

次に、図２及び図３を用いて、車両操作システム１４の動作を説明する。
図２に示すように、高機能携帯電話８は、自身に電子キー２がかざされたか否かを監視するために、近距離無線通信によって所定の間隔でウェイク信号Ｓwkを繰り返し送信する動作、いわゆるポーリングを実行している。電子キー２の一次電池７が電池切れになったとき、電子キー２を再度使用可能とするには、電子キー２に内蔵されたコンデンサ１６に、動作に最低限必要な電力を近距離無線通信によって充電するために、電子キー２を高機能携帯電話８にかざす操作をとる。

電子キー２は、高機能携帯電話８にかざされると、近距離無線通信を通じてウェイク信号Ｓwkを受信する。ウェイク信号Ｓwkを受信した電子キー２は、その応答としてアック信号Ｓackを返信する。アック信号Ｓackを受信した高機能携帯電話８は、近距離無線通信を通じて電子キー２を認証する。高機能携帯電話８は、電子キー２との間の認証が成立することを確認すると、近距離無線通信を通じて充電電波Ｓvcの送信を開始することにより、電子キー２内のコンデンサ１６を充電する。

図３に示すように、電子キー２の充電中、高機能携帯電話８のタッチパネル１２には、「充電中」のメッセージが表示される。「充電中」のメッセージとしては、例えば「充電中、電子キーをかざし続けて下さい」などがある。電子キー２におけるコンデンサ１６の充電動作は、充電実行部１８が充電回路部１５を制御することによって管理される。充電実行部１８は、コンデンサ１６の端子間電圧を基に、電子キー２が最低限動作するのに必要な電力がコンデンサ１６に蓄えられたか否かを逐次監視する。

図２に示すように、充電完了確認部２０は、充電が完了したか否かを電子キー２に尋ねる充電完了確認通知Ｄcnを電子キー２に定期的に近距離無線送信し、充電が完了したか否かを電子キー２に問い合せる。充電実行部１８は、充電完了確認通知Ｄcnを受信すると、現在の充電状態を高機能携帯電話８に通知する。例えば、充電が未だ終了してなければ充電未完了通知Ｄ１を高機能携帯電話８に送信し、充電が完了していれば充電完了通知Ｄ２を高機能携帯電話８に送信する。充電完了確認部２０は、電子キー２から充電完了通知Ｄ２を受信すると、充電電波Ｓvcの送信を停止し、充電動作を終了する。これにより、電子キー２は、動作するのに最低限必要な電力が充電された状態となり、一時的であれ動作が可能となる。

また、電子キー２から充電完了通知Ｄ２を受信したとき、状態反転信号送信要求部２１は、車両ドアの施解錠状態の切り替えを指示する状態反転信号送信要求Ｄdmを、近距離無線通信を通じて電子キー２に送信する。状態反転信号送信部２２は、高機能携帯電話８から状態反転信号送信要求Ｄdmを受信すると、コンデンサ１６のみを電源に電子キー２が動作していることを条件に、ロック状態反転信号Ｓtoを自動で車両１にＵＨＦ送信する。ロック状態反転信号Ｓtoは、例えば電子キー２の電子キーＩＤの他に、車両ドアの施解錠を切り替えるコマンド等を含む信号である。

車両１は、電子キー２から送信されたロック状態反転信号Ｓtoを受信すると、ワイヤレス信号Ｓwl内のＩＤコードを、自身に登録されたＩＤコードと照合することにより、ＩＤ照合（ワイヤレス照合）を行う。そして、ＩＤ照合が成立すれば、同じワイヤレス信号Ｓwl内のコマンドに基づき車両ドアの施解錠状態を切り替える。例えば、車両ドアが施錠状態のときにロック状態反転信号Ｓtoを受信すれば、車両ドアが解錠され、車両ドアが解錠状態のときにロック状態反転信号Ｓtoを受信すれば、車両ドアが施錠される。

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）電子キー２の一次電池７が電池切れとなったとき、電子キー２を高機能携帯電話８にかざすことにより、高機能携帯電話８から近距離無線通信を通じて送信される充電電波Ｓvcによって、最低限の動作に必要な電力を電子キー２のコンデンサ１６に充電する。電子キー２は、充電が完了すると、自動でロック状態反転信号Ｓtoを車両１に送信する。車両１は、電子キー２からロック状態反転信号Ｓtoを受信すると、車両ドアの施解錠を現在状態から反転させる。このため、電子キー２の充電が完了した時点で、電子キー２からロック状態反転信号Ｓtoが自動送信されるので、電子キー２の充電が完了すれば、その時点で車両ドアの施解錠切り替えが完遂される。よって、一時的に動作可能な電力を電子キー２に充電して、この電子キー２によって車両１を作動させる際、ユーザにとって操作の利便性がよくなる。即ち、電子キー２の充電が完了すると、ユーザの操作なしで車両ドアの施解錠を切り替えることができる。

（２）電子キー２への充電が完了した時点で、ロック状態反転信号Ｓtoが車両１に自動送信される。よって、電子キー２に充電した最低限の動作に必要な電力をユーザが意図する動作に確実に使用して、車両１を操作することができる。

（３）電子キー２の充電完了時に電子キー２から送信される信号は、車両ドアの現在状態を反転させるロック状態反転信号Ｓtoである。よって、充電が完了した電子キー２による車両操作を、ロック状態反転信号Ｓtoによって車両ドアの現在状態を反転させるという簡素な処理とすることができる。

（４）車両ドアが施錠時、電子キー２からロック状態反転信号Ｓtoが送信されると、車両ドアが解錠され、車両ドアが解錠時、電子キー２からロック状態反転信号Ｓtoが送信されると、車両ドアが施錠される。よって、電子キー２からロック状態反転信号Ｓtoを送信する度に、車両ドアの施解錠を交互に切り替えることができる。

（５）ロック状態反転信号Ｓtoは電子キー２から送信されるので、電子キー２に従来からある既存のシステムを利用して、ロック状態反転信号Ｓtoの送信を行うことができる。
（６）高機能携帯電話８は、充電完了確認通知Ｄcnに対する電子キー２の応答として充電完了通知Ｄ２を受信すると、状態反転信号送信要求Ｄdmを電子キー２に送信して、電子キー２にロック状態反転信号Ｓtoの送信を実行させる。よって、電子キー２におけるロック状態反転信号Ｓtoの送信開始を高機能携帯電話８から指示するようにしたので、ロック状態反転信号Ｓtoの送信タイミングを、高機能携帯電話８において設定することができる。

（７）電子キー２が一次電池７又はコンデンサ１６のいずれを電源に動作しているのかが判定され、コンデンサ１６を電源に動作しているとき、ロック状態反転信号Ｓtoの送信が許可される。よって、例えば一次電池７を新しいものに交換した際、電子キー２からロック状態反転信号Ｓtoが送信されてしまうのを防止することができる。

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。
・図４に示すように、電子キー２の充電完了後、高機能携帯電話８からロック状態反転信号Ｓtoを自動送信してもよい。

・図５に示すように、電子キー２が高機能携帯電話８にかざされる状態から離されたことをトリガに、電子キー２からロック状態反転信号Ｓtoを送信してもよい。この場合、かざし状態が解除されたか否かを判定するかざし状態判定部３１を電子キー２に設けておき、かざし状態判定部３１によってかざしの解除が検出されると、電子キー２からロック状態反転信号Ｓtoが送信される。よって、電子キー２を高機能携帯電話８から離す操作を、ロック状態反転信号Ｓtoの送信が実行されるトリガとすることが可能となるので、ロック状態反転信号Ｓtoの送信開始がユーザにとって分かり易くなる。なお、かざし状態判定部３１は、高機能携帯電話８に設けられてもよい。

・電子キー２が充電完了を認識したとき、電子キー２から充電完了の通知を高機能携帯電話８に送信することにより、高機能携帯電話８の充電動作を停止させてもよい。
・電子キー２は、充電が完了したと認識したとき、その時点で自らロック状態反転信号Ｓtoを送信してもよい。

・電子キー２の主電源は、一次電池７に限らず、他の電池に変更可能である。
・電子キー２における充電は、コンデンサ１６で行うことに限らず、他の素子に変更してもよい。

・電子キー２の電源は、一次電池７を二次電池に変更し、この二次電池に近距離無線により電力を充電してもよい。
・電子キー２を充電するのに用いる近距離無線通信は、RFIDを使用した通信に限定されず、他の方式の通信に変更可能である。

・充電の通信は、例えばWPC規格の通信など、種々の通信が採用可能である。
・端末は、高機能携帯電話８に限らず、例えば通常の携帯電話やタブレット端末など、他の機器や装置に変更可能である。

・最低限の動作に必要な電力とは、電子キー２を動作させたい内容に応じて適宜変更可能である。
・電子キー２の充電回路の構成は、実施形態以外の構成に別途変更可能である。

・電子キーシステム３で使用される電波の周波数は、ＬＦやＵＨＦに限らず、他の周波数に変更してもよい。
・充電完了判定部は、電子キー２及び高機能携帯電話８が協同することで生成される機能部に限定されず、例えば電子キー２にのみ生成される機能部としてもよい。

・充電完了後、その旨を高機能携帯電話８のタッチパネル１２に表示してもよい。
・動作要求信号は、施錠を要求する施錠要求信号でもよいし、解錠を要求する解錠要求信号でもよい。

・動作要求信号は、電子キー２の充電が完了したことを車両１に通知する信号としてもよい。この場合、車両１は、電子キー２から充電完了通知を受信すると、これをトリガとして車両機器を作動させる。

・動作要求信号は、車両ドアの施解錠の切り替えを要求する信号に限定されず、例えばエンジンの始動／停止の切り替えなど、他の車載機器を作動させるための信号としてもよい。

・充電完了後、電子キー２が車両１に電波送信する際に使用するシステムは、ワイヤレスキーシステムに限定されず、例えばキー操作フリーシステムなど、他のシステムに変更可能である。

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）前記車両操作システムにおいて、前記動作要求信号は、車両ドアの施解錠を切り替えるための施解錠切替信号である。この構成によれば、電子キーの充電完了後、ユーザの操作なしで車両ドアの施解錠状態を切り替えることが可能となる。

１…車両、２…電子キー、７…主電源としての一次電池、８…端末としての高機能携帯電話、１４…車両操作システム、１８…充電完了判定部を構成する充電実行部、１９…電源判別部、２０…充電完了判定部を構成する充電完了確認部、２１…信号送信要求部としての状態反転信号送信要求部、３１…かざし状態判定部、Ｓto…動作要求信号及び状態反転信号を構成するロック状態反転信号、Ｄdm…信号送信要求（状態反転信号送信要求）。

Claims (7)

1. 電子キーが電池切れとなったとき、端末との近距離無線通信により前記電子キーを充電することにより、当該電子キーを動作可能として、該電子キーによる車両操作を可能とする車両操作システムにおいて、
   前記端末を用いて前記電子キーに最低限の動作に必要な電力を充電するとき、当該充電が完了したか否かを判断する充電完了判定部と、
   前記充電が完了したと判定された際、前記車両の現在状態を切り替えるための動作要求信号を、前記電子キー又は前記端末から自動で前記車両に無線送信させる信号送信部と
   を備えたことを特徴とする車両操作システム。
2. 前記動作要求信号は、前記車両の現在状態を反転させる状態反転信号である
   ことを特徴とする請求項１に記載の車両操作システム。
3. 前記動作要求信号は、車両ドアの施解錠を現在状態から反転させるロック状態反転信号である
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両操作システム。
4. 前記電子キーは、前記充電が完了したと判定された際、前記動作要求信号を自ら前記車両に無線送信する
   ことを特徴とする請求項１〜３のうちいずれか一項に記載の車両操作システム。
5. 前記電子キーの充電が完了すると、当該電子キーに前記動作要求信号の送信を要求する信号送信要求を、前記端末から前記電子キーに送信させる信号送信要求部を備え、
   前記電子キーは、前記端末から前記信号送信要求を受信すると、前記動作要求信号を前記車両に送信する
   ことを特徴とする請求項１〜４のうちいずれか一項に記載の車両操作システム。
6. 前記電子キーの主電源の電力、又は前記近距離無線の充電で得た電力のいずれを電源に前記電子キーが動作しているのかを判別する電源判別部を備え、
   前記信号送信部は、前記近距離無線の充電で得た電力で前記電子キーが動作することを条件に前記動作要求信号を送信する
   ことを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか一項に記載の車両操作システム。
7. 前記電子キーが前記充電のために前記端末にかざされる状態から離されたか否かを判定するかざし状態判定部を備え、
   前記信号送信部は、前記電子キーが前記端末にかざされる状態から離されたとき、前記動作要求信号を送信する
   ことを特徴とする請求項１〜６のうちいずれか一項に記載の車両操作システム。