JP6658563B2 - 通信システム - Google Patents

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本発明は、通信システムに関する。
従来より、ユーザが所持する携帯機と、車両に搭載されている通信装置との間で双方向通信を行い、車両側の通信装置において携帯機を事前に認証させることで、ユーザのドアアンロック操作に対しての応答性向上や、車両のロックが自動的に解除されるように構成された通信システム(いわゆる、電子キーシステム)がある。
このような通信システムにおいて、車両側の通信装置は、車両の周辺に携帯機が存在するか否かを確認するためのWAKE信号を、車両周辺の通信エリア内に向けて定期的に発信する。通信エリア内に存在する携帯機は、このWAKE信号を受信したことに応じて起動し、車両側の通信装置に向けてACK信号を送信する。車両側の通信装置は、このACK信号を受信することにより、携帯機の存在を確認することができる。その後、車両側の通信装置は、存在が確認された携帯機に対して暗号照合信号を送信し、その応答信号を携帯機から受信すると、その応答信号に基づいて携帯機の認証処理を行う。
従来、このような通信システムでは、周囲のノイズ信号により携帯機が誤起動してしまうといった問題が生じていた。携帯機が誤起動してしまうと、その携帯機において起動及びACK信号の送信が無駄に行われてしまうため、電力が無駄に消費されてしまう。このため、携帯機の電力消耗が早まるといった事態を招くことになる。そこで、従来、このような携帯機の誤起動を軽減することを目的とした技術が考案されている。
例えば、下記特許文献1には、携帯機が、第2の受信感度よりも低い第1の受信感度でWAKE信号を待ち受けるようにし、WAKE信号を受信すると、自身の受信感度を第2の受信感度に高めるようにした技術が開示されている。この技術によれば、携帯機においてノイズ信号を受信し難くなるため、携帯機の誤起動を低減することができるとされている。
特開2011−234260号公報
ところが、一般的には、WAKE信号よりコード判定が必要な暗号照合信号の受信感度のほうが低くなっており、上記のような携帯機では、WAKE信号の受信感度に合わせ、暗号照合信号の受信感度を下げることとなり、車両周辺の通信可能範囲が狭くなるため、WAKE信号の受信感度よりも、暗号照合信号の受信感度のほうが低く設定されている。このため、例えば、暗号照合信号の受信可能エリア外で、携帯機がWAKE信号を受信して起動してしまう場合がある。特に、携帯機が暗号照合信号の受信可能エリア外に存在し続ける場合、その携帯機が、何度も繰り返し起動処理を行ってしまい、自身の電力を無駄に消費してしまう虞がある。
本発明は、上述した従来技術の課題を解決するため、携帯機の不要な起動を抑制し、バッテリの電力消費を抑制することを目的とする。
本発明の実施形態の通信システムは、携帯機と、第1の信号及び第2の信号を出力する出力部を有し、前記携帯機と通信可能な通信装置とを備える通信システムであって、前記携帯機は、前記第1の信号を受信し、且つ、前記第2の信号を受信しない場合に、受信感度を向上させる受信感度制御部と、前記受信感度制御部によって受信感度が向上されているときに、前記出力部から出力される前記第1の信号、前記第2の信号、又は前記第1の信号及び前記第2の信号以外に前記携帯機と前記通信装置との間で通信される第3の信号の信号強度を測定し、前記信号強度を表す強度信号を前記通信装置に送信する、強度測定部とを有し、前記通信装置は、前記携帯機から前記強度信号を受信する受信部と、前記受信部によって受信された前記携帯機の強度信号に基づいて、前記出力部が出力する前記第1の信号の出力強度を低下させる出力強度制御部とを備える。
携帯機の不要な起動を抑制し、バッテリの電力消費を抑制することができる。
実施形態に係る通信システムの機能構成を示す図である。 実施形態に係る車載機による処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る携帯機による処理の手順を示すフローチャートである。 実施形態に係る車載機の通信可能エリアの一例を示す図である。 実施形態に係る通信システムによる動作の具体例を説明するための図である。
以下、図面を参照して、本発明の実施形態の通信システムについて説明する。
(通信システム10の機能構成)
図1は、実施形態に係る通信システム10の機能構成を示す図である。図1に示す通信システム10は、車載機100及び電子キー120を備えている。車載機100は、「通信装置」の一例であり、自動車等の車両20(図4参照)に搭載されている。電子キー120は、「携帯機」の一例である。電子キー120は、車両の開錠及び施錠を行うための装置であって、ユーザ(例えば、車両20の運転者)が所持する。この通信システム10は、電子キー120と車載機100との間で双方向通信を行い、車載機100において電子キー120が認証されると、車載機100で一定時間認証結果を保持しておき、ユーザのドアアンロック操作が行われると、保持していた認証結果を用いて車両20のロックを解除したり、又は、認証結果を用いて車両20のロックが自動的に開錠又は施錠されるように構成されている。すなわち、この通信システム10は、いわゆる電子キーシステムである。
図1に示すように、車載機100は、認証制御部101、LF(Low Frequency)送信部102、RF(Radio Frequency)受信部103、出力強度制御部104、及び施錠制御部105を備えている。
認証制御部101は、車載機100における認証処理の全体を制御する。例えば、認証制御部101は、LF信号(例えば、WAKE信号、暗号照合信号、Burst信号等)を、LF送信部102に送信させる。また、認証制御部101は、電子キー120の認証情報を含む応答信号がRF受信部103によって受信されると、当該認証情報に基づいて、電子キー120の認証処理を行う。
LF送信部102は、「出力部」の一例である。LF送信部102は、無線通信により、LF信号(例えば、WAKE信号、暗号照合信号、Burst信号等)を、車載機100の周囲に向けて送信する。LF信号とは、20kHz〜300kHzを周波数範囲とする信号である。WAKE信号は、「第1の信号」の一例である。WAKE信号とは、この信号を受信した電子キー120を起動させるための信号である。暗号照合信号は、「第2の信号」の一例である。暗号照合信号とは、電子キー120の認証に必要な認証情報を電子キー120に要求するための信号である。Burst信号は、「第3の信号」の一例である。例えば、Burst信号は、電子キー120によって受信され、電子キー120においてRSSI(Received Signal Strength Indicator)値の測定に利用される。なお、RSSI値は、「強度信号」の一例である。
RF受信部103は、「受信部」の一例である。RF受信部103は、無線通信により、電子キー120から送信されたRF信号(例えば、ACK信号、応答信号等)を受信する。RF信号とは、300kHz〜3THzを周波数範囲とする信号である。
出力強度制御部104は、電子キー120から送信されるRSSI値を含む応答信号がRF受信部103によって受信されると、当該RSSI値に基づいて、LF送信部102によるWAKE信号の出力強度を制御する。具体的には、出力強度制御部104は、電子キー120のRSSI値に基づいて、電子キー120がWAKE信号を受信できなくなるレベルまで、LF送信部102によるWAKE信号の出力強度を低下させる。なお、電子キー120のRSSI値とは、車載機100から送信されるBurst信号を電子キー120が受信する際のRSSI値であるが、詳細は後述する。
施錠制御部105は、認証制御部101によって電子キー120が認証されると、車両20の施錠又は開錠を行う。例えば、施錠制御部105は、車両20が施錠されている場合には車両20を開錠し、車両20が開錠されている場合には車両20を施錠する。又は、施錠制御部105は、電子キー120からの施錠又は開錠の指示に応じて、車両20を施錠又は開錠する。
なお、車載機100において、認証制御部101、出力強度制御部104、及び施錠制御部105は、例えば、メモリ(例えば、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)等)に記憶されたプログラムをCPU(Central Processing Unit)が実行することによって実現される。また、LF送信部102は、例えば、LF送信回路及びLF送信アンテナによって実現される。また、RF受信部103は、例えば、RF受信回路及びRF受信アンテナによって実現される。
一方、電子キー120は、LF受信部121、判定部122、受信感度制御部123、RSSI値測定部124、及びRF送信部125を備えている。
LF受信部121は、車載機100から送信されたLF信号(例えば、WAKE信号、暗号照合信号、Burst信号等)を受信する。
判定部122は、LF受信部121によるWAKE信号及び暗号照合信号の受信結果に基づいて、車載機100へのRSSI値の通知が必要か否かを判断する。具体的には、判定部122は、LF受信部121が、WAKE信号を受信し、且つ、暗号照合信号を受信できなかった場合、「車載機100へのRSSI値の通知が必要」と判定する。
受信感度制御部123は、LF受信部121の受信感度を制御する。具体的には、受信感度制御部123は、判定部122によって「車載機100へのRSSI値の通知が必要」と判定された場合、LF受信部121の受信感度を高める。
RSSI値測定部124は、「強度測定部」の一例である。RSSI値測定部124は、電子キー120のRSSI値を測定する。具体的には、RSSI値測定部124は、判定部122によって「車載機100へのRSSI値の通知が必要」と判定された場合、車載機100から送信されたBurst信号をLF受信部121が受信したときのRSSI値を、電子キー120のRSSI値として測定する。例えば、Burst信号は、図5で後述するように、車載機100からWAKE信号の後に送信される。なお、RSSI値の測定方法としては、周知の様々な方法を用いることが可能である。
RF送信部125は、無線通信により、RF信号(例えば、ACK信号、RSSI値等)を車載機100に送信する。具体的には、RF送信部125は、LF受信部121によるWAKE信号の受信が成功すると、ACK信号を車載機100に送信する。また、RF送信部125は、LF受信部121による暗号照合信号の受信が成功すると、当該電子キー120の認証情報(例えば、IDコード)を含む応答信号を、車載機100に送信する。また、RF送信部125は、RSSI値測定部124によって電子キー120のRSSI値が測定されると、当該RSSI値を含む応答信号を、車載機100に送信する。
なお、電子キー120において、判定部122、受信感度制御部123、及びRSSI値測定部124は、例えば、メモリ(例えば、ROM、RAM等)に記憶されたプログラムをCPUが実行することによって実現される。また、LF受信部121は、例えば、LF受信回路及びLF受信アンテナによって実現される。また、RF送信部125は、例えば、RF送信回路及びRF送信アンテナによって実現される。
(車載機100による処理の手順)
図2は、実施形態に係る車載機100による処理の手順を示すフローチャートである。
まず、LF送信部102が、WAKE信号を車両20の周囲に向けて送信する(ステップS201)。次に、RF受信部103が、電子キー120からACK信号を受信したか否かを判断する(ステップS202)。ステップS202において、ACK信号を受信していないと判断された場合(ステップS202:No)、車載機100は、ステップS201以降の処理を再度実行する。
一方、ステップS202において、ACK信号を受信したと判断された場合(ステップS202:Yes)、LF送信部102が、暗号照合信号を電子キー120に向けて送信する(ステップS203)。そして、RF受信部103が、電子キー120から応答信号を受信したか否かを判断する(ステップS204)。ステップS204において、応答信号を受信していないと判断された場合(ステップS204:No)、車載機100は、ステップS201以降の処理を再度実行する。
一方、ステップS204において、応答信号を受信したと判断された場合(ステップS204:Yes)、RF受信部103が、応答信号に電子キー120の認証情報が含まれているか否かを判断する(ステップS205)。
ステップS205において、電子キー120の認証情報が含まれていると判断された場合(ステップS205:Yes)、認証制御部101が、電子キー120の認証処理を行う(ステップS206)。そして、施錠制御部105が、電子キー120の認証が成功したか否かを判断する(ステップS207)。
ステップS207において、電子キー120の認証が成功したと判断された場合(ステップS207:Yes)、施錠制御部105が、例えば、車両20を開錠又は施錠する(ステップS208)。そして、車載機100は、図2に示す一連の処理を終了する。一方、ステップS207において、電子キー120の認証が成功しなかったと判断された場合(ステップS207:No)、車載機100は、図2に示す一連の処理を終了する。
一方、ステップS205において、電子キー120の認証情報が含まれていないと判断された場合(ステップS205:No)、RF受信部103が、応答信号に電子キー120のRSSI値が含まれているか否かを判断する(ステップS209)。
ステップS209において、電子キー120のRSSI値が含まれていないと判断された場合(ステップS209:No)、車載機100は、ステップS201以降の処理を再度実行する。
一方、ステップS209において、電子キー120のRSSI値が含まれていると判断された場合(ステップS209:Yes)、出力強度制御部104が、RSSI値が閾値以下であるか否かを判断する(ステップS210)。
ステップS210において、RSSI値が閾値以下ではないと判断された場合、(ステップS210:No)、車載機100は、図2に示す一連の処理を終了する。一方、ステップS210において、RSSI値が閾値以下であると判断された場合、(ステップS210:Yes)、出力強度制御部104が、このRSSI値に基づいて、電子キー120がWAKE信号を受信できなくなるレベルまで、LF送信部102によるWAKE信号の出力強度を低下させる(ステップS211)。そして、車載機100は、図2に示す一連の処理を終了する。
(電子キー120による処理の手順)
図3は、実施形態に係る電子キー120による処理の手順を示すフローチャートである。
まず、LF受信部121が、車載機100からWAKE信号を受信したか否かを判断する(ステップS301)。ステップS301において、WAKE信号を受信していないと判断された場合(ステップS301:No)、電子キー120は、ステップS301の処理を再度実行する。
一方、ステップS301において、WAKE信号を受信したと判断された場合(ステップS301:Yes)、RF送信部125が、ACK信号を車載機100に送信する(ステップS302)。
その後、LF受信部121が、車載機100から暗号照合信号を受信したか否かを判断する(ステップS303)。ステップS303において、暗号照合信号を受信したと判断された場合(ステップS303:Yes)、RF送信部125が、電子キー120の認証情報を含む応答信号を、車載機100に送信する(ステップS304)。そして、電子キー120は、図3に示す一連の処理を終了する。
一方、ステップS303において、暗号照合信号を受信していないと判断された場合(ステップS303:No)、判定部122が、「車載機100へのRSSI値の通知が必要」と判定する(ステップS305)。そして、受信感度制御部123が、LF受信部121の受信感度を高める(ステップS306)。また、RSSI値測定部124が、電子キー120のRSSI値を測定する(ステップS307)。さらに、RF送信部125が、電子キー120のRSSI値を含む応答信号を、車載機100に送信する(ステップS308)。
その後、RSSI値測定部124が、再び電子キー120のRSSI値を測定する(ステップS309)。そして、受信感度制御部123が、ステップS309で測定されたRSSI値に基づいて、WAKE信号の出力強度が下げられたことを確認できたか否かを判断する(ステップS310)。ステップS310において、WAKE信号の出力強度が下げられたことを確認できなかったと判断された場合(ステップS310:No)、電子キー120は、ステップS307以降の処理を再度実行する。
一方、ステップS310において、WAKE信号の出力強度が下げられたことを確認できたと判断された場合(ステップS310:Yes)、受信感度制御部123が、LF受信部121の受信感度を元に戻す(ステップS311)。そして、電子キー120は、図3に示す一連の処理を終了する。
なお、図3の例では、暗号照合信号を1回でも受信できなかった場合には、「車載機100へのRSSI値の通知が必要」と判定するようにしているが、例えば、WAKE信号を受信でき、且つ、暗号照合信号を受信できないという事象が、一定回数連続発生した場合に、「車載機100へのRSSI値の通知が必要」と判定するようにしてもよい。一定回数は、例えば、2回又は3回程度でよい。
(車載機100の通信可能エリアの一例)
図4は、実施形態に係る車載機100の通信可能エリアの一例を示す図である。図4に示す例では、車両20の左右の両側方(但し、図中上方を、車両20の前方とする)に、車載機100のLF送信部102によって送信されるWAKE信号の受信可能エリアA1と、車載機100のLF送信部102によって送信される暗号照合信号の受信可能エリアA2とが形成されている。なお、受信可能エリアA1は、受信可能エリアA2を包含している。すなわち、受信可能エリアA2では、電子キー120は、WAKE信号及び暗号照合信号の双方を受信可能である。
図4に示すように、暗号照合信号の受信可能エリアA2のほうが、WAKE信号の受信可能エリアA1よりも範囲が狭い。これは、電子キー120が、一般的な携帯機と同様に、WAKE信号の受信感度よりも、暗号照合信号の受信感度のほうが低く設定されているからである。このため、図4に示すように、受信可能エリアA2外、且つ、受信可能エリアA1内にある位置P1に電子キー120が存在する場合、電子キー120は、WAKE信号を受信することはできるが、暗号照合信号を受信することができない。
そこで、このような場合、本実施形態の通信システム10では、電子キー120のRSSI値に基づいて、位置P1において電子キー120がWAKE信号を受信できなくなるように、車載機100からのWAKE信号の出力強度を下げるようにしている。これにより、通信システム10は、電子キー120が何度もWAKE信号を受信して、起動処理を繰り返し行ってしまうことを防止することができるのである。
(通信システム10による動作の具体例)
図5は、実施形態に係る通信システム10による動作の具体例を説明するための図である。図5の1段目は、車載機100によるLF信号の出力タイミングを示す。また、図5の2段目は、電子キー120によるRF信号の出力タイミングを示す。また、図5の3段目は、電子キー120の受信感度を示す。なお、図5の1段目において、LF信号の高さは、そのLF信号の出力強度を表す。
図5(1段目)に示すように、車載機100は、WAKE信号及びBurst信号を、一定の間隔で繰り返し送信する。電子キー120は、受信可能エリアA1内に進入すると、WAKE信号を受信して、ACK信号を車載機100へ送信する(図中タイミングt1)。その後、車載機100は、暗号照合信号を、電子キー120に向けて送信する(図中タイミングt2)。ここで、図4に例示したように、電子キー120が、暗号照合信号の受信可能エリアA2外に存在する場合、電子キー120は、暗号照合信号を受信することができない(図中タイミングt3)。
このような場合、電子キー120は、自身の受信感度を「通常感度」から「高感度」へと高める(図中タイミングt4)。そして、電子キー120は、車載機100から送信されたBurst信号から、自身のRSSI値を測定する。そして、電子キー120は、このRSSI値を含んだ応答信号を、車載機100へ送信する(図中タイミングt5)。
車載機100は、この応答信号を受信すると、この応答信号に含まれている電子キー120のRSSI値に基づいて、WAKE信号の出力強度を低下させる(図中タイミングt6)。その後、電子キー120は、再び自身のRSSI値を測定し、このRSSI値に基づいて、WAKE信号の出力強度が下げられたことを確認すると(図中タイミングt7)、ACK信号を送信せずに、自身の受信感度を「高感度」から「通常感度」へと戻す(図中タイミングt8)。これにより、電子キー120は、繰り返しWAKE信号のみを受信してしまうといった事態を回避することができる。
以上説明したように、本実施形態に係る通信システム10は、電子キー120が、WAKE信号を受信し、且つ、暗号照合信号を受信できなかった場合、電子キー120のRSSI測定値に基づいて、車載機100からのWAKE信号の出力強度を低下させるようにしている。このため、本実施形態に係る通信システム10によれば、暗号照合信号の受信可能エリア外で、電子キー120が、何度も繰り返し起動処理を行ってしまい、自身の電力を無駄に消費してしまうことを抑制することができる。
特に、本実施形態に係る通信システム10は、WAKE信号の出力強度を、電子キー120が受信できなくなるレベルまで低下させるようにしている。このため、本実施形態に係る通信システム10によれば、電子キー120が何度も繰り返し起動処理を行ってしまうといった事態を、より確実に回避することができる。
なお、本実施形態では、本発明を車両用の電子キーシステムに適用した例を説明したが、本発明は、少なくとも通信装置と携帯機との間で第1の信号及び第2の信号を送受信する通信システムであれば、如何なる通信システムにも適用可能である。例えば、本発明は、家庭用の電子キーシステムにも適用可能である。また、例えば、本発明は、通信装置から携帯機へ何らかの情報を提供することができるようになされた通信システムにも適用可能である。
また、本実施形態では、WAKE信号の出力強度を目標値(すなわち、電子キー120がWAKE信号を受信できなくなるレベル)まで1度に下げるようにしているが、本発明はこれに限らない。例えば、WAKE信号の出力強度を目標値まで段階的に下げるようにしてもよい。
また、本実施形態では、電子キー120が、車載機100から送信されたBurst信号を用いてRSSI値を測定するようにしているが、本発明はこれに限らない。例えば、電子キー120が、車載機100から送信されたWAKE信号又は暗号照合信号を用いてRSSI値を測定するようにしてもよい。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明はこれらの実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形又は変更が可能である。
10 通信システム
20 車両
100 車載機(通信装置)
101 認証制御部
102 LF送信部(出力部)
103 RF受信部(受信部)
104 出力強度制御部
105 施錠制御部
120 電子キー(携帯機)
121 LF受信部(受信部)
122 判定部
123 受信感度制御部
124 RSSI値測定部(強度測定部)
125 RF送信部

Claims (1)

  1. 携帯機と、第1の信号及び第2の信号を出力する出力部を有し、前記携帯機と通信可能な通信装置とを備える通信システムであって、
    前記携帯機は、
    前記第1の信号を受信し、且つ、前記第2の信号を受信しない場合に、受信感度を向上させる受信感度制御部と、
    前記受信感度制御部によって受信感度が向上されているときに、前記出力部から出力される前記第1の信号、前記第2の信号、又は前記第1の信号及び前記第2の信号以外に前記携帯機と前記通信装置との間で通信される第3の信号の信号強度を測定し、前記信号強度を表す強度信号を前記通信装置に送信する、強度測定部と
    を有し、
    前記通信装置は、
    前記携帯機から前記強度信号を受信する受信部と、
    前記受信部によって受信された前記携帯機の強度信号に基づいて、前記出力部が出力する前記第1の信号の出力強度を低下させる出力強度制御部と
    を備える、通信システム。
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