JP7100508B2 - 無線通信装置 - Google Patents

Description

本発明は、通信対象との間で常時通信可能な無線通信装置に関する。

従来、無線通信装置として、非特許文献１に記載されたものが知られている。この無線通信装置は、車両に搭載され、無線通信サービスを提供する通信業者のネットワークを介して、３Ｇ規格（第３世代移動通信規格）などの高速無線通信及びＳＭＳ通信を車両メーカのサーバとの間で実行するものである。この無線通信装置は、無線回路、通信処理部及び制御回路などを備えており、これらの要素はいずれも、車両のバッテリからの電力によって作動する。

この無線通信装置の場合、エンジン運転中は、バッテリへの充電が実行されるので、３Ｇ規格の無線通信が常時実行可能であるものの、エンジン停止中は、バッテリへの充電が実行されないので、バッテリの放電を抑制するために、待機状態に保持される。具体的には、高速無線通信が停止され、プロトコルスタックが非活性化される。そして、エンジン停止中、ネットワークを介して、高速無線通信を要求するＳＭＳ信号を受信したときには、プロトコルスタックが活性化され、高速無線通信が可能な状態に復帰する。

"車載向けFOMAテレマティクスモジュールの開発とネットワークへの機能追加", [online], [平成30年3月6日検索], インターネット<URL:https://www.nttdocomo.co.jp/binary/pdf/corporate/technology/rd/technical_journal/bn/vol16_2/vol16_2_054jp.pdf>

上記従来の無線通信装置によれば、ＳＭＳ信号を受信し、待機状態から３Ｇ規格の無線通信が可能な状態に復帰するまでに時間を要するので、通信が一時的に停止状態となることで、無線通信サービスの品質低下を招いてしまうことになり、商品性が低いという問題がある。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、通信対象との間で常時通信を実行することができ、無線通信サービスの品質及び商品性を向上させることができる無線通信装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の無線通信装置１は、所定の第１無線通信方式（５Ｇ）で通信対象（基地局３１）と通信する第１通信処理部１１と、所定の第２無線通信方式（５Ｇ）で通信対象（基地局３１）と通信するとともに、通信時の消費電力が第１通信処理部１１よりも小さくなるように構成された第２通信処理部１２と、所定条件が満たされているときに、第１通信処理部１１による通信対象との通信を停止するとともに、第２通信処理部１２による通信対象との通信を実行し、所定条件が満たされていないときに、第１通信処理部１１による通信対象との通信を実行するとともに、第２通信処理部１２による通信対象との通信を停止する通信制御部（制御装置１０、図３／ＳＴＥＰ２，５）と、を備えた無線通信装置１であって、無線通信装置１は、車両２に搭載されており、車両２には、電力を少なくとも第１通信処理部１１に供給する発電装置（ＡＣＧ２７）と、電力を少なくとも第２通信処理部１２に供給する電源装置（バッテリ２６）と、が搭載されており、所定条件は、車両２に乗員がいないと推定される状態で、かつ発電装置による発電が実行されていない状態である（図３／ＳＴＥＰ１…ＮＯ，ＳＴＥＰ３…ＹＥＳ）ことを特徴とする。

この無線通信装置によれば、通信制御部により、所定条件が満たされているときに、第１通信処理部による通信対象との通信が停止されるとともに、第２通信処理部による通信対象との通信が実行され、所定条件が満たされていないときに、第１通信処理部による通信対象との通信が実行されるとともに、第２通信処理部による通信対象との通信が停止される。この場合、第２通信処理部は、通信時の消費電力が第１通信処理部よりも小さくなるように構成されているので、通信時の消費電力を抑制すべき状態が発生したときに、この所定条件が満たされるように構成することによって、そのような所定条件下でも、消費電力を抑制しながら、第２通信処理部によって通信対象との通信を継続して実行することができる。それにより、通信対象との間で常時通信を実行することができ、無線通信サービスの品質及び商品性を向上させることができる。さらに、車両に乗員がいないと推定される状態で、かつ発電装置による発電が実行されていない状態ときには、第１通信処理部による通信対象との通信が停止されるとともに、第２通信処理部による通信対象との通信が実行される。それにより、車両に乗員がいないことで、消費電力を抑制すべき条件下で、消費電力を適切に抑制しながら、第２通信処理部によって通信対象との通信を継続して実行することができる。

本発明において、第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２は、互いに異なる通信用半導体チップを備えていることが好ましい。

この無線通信装置によれば、互いに異なる通信用半導体チップによって、通信時の消費電力が異なる２つの通信処理部を実現することができる。

本発明において、第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２は、共通の識別情報を用いて通信を実行することが好ましい。

この無線通信装置によれば、第１通信処理部及び第２通信処理部は、共通の識別情報を用いて通信を実行するので、２つの識別情報を区別して認識する必要がなくなることで、その分、通信制御時の手順を省略することができる。

本発明において、識別情報は、通信業者と契約済みの１つの電話番号であることが好ましい。

この無線通信装置によれば、第１通信処理部及び第２通信処理部は、通信業者と契約済みの１つの電話番号を用いて通信を実行するので、第１通信処理部用の電話番号と第２通信処理部用の電話番号を別個に通信業者と契約する場合と比べて、通信コストを削減することができる。

本発明において、所定の第１無線通信方式と所定の第２無線通信方式は同じ無線通信方式（５Ｇ）であることが好ましい。

この無線通信装置によれば、第１通信処理部及び第２通信処理部は、同じ無線通信方式を用いて通信対象と通信を実行するので、互いに異なる無線通信方式を用いる場合と比べて、通信プログラム及び通信プロトコルを簡略化することができ、その分、通信コストを削減することができる。

本発明において、第１通信処理部１１は、通信対象との通信を第２通信処理部１２よりも高速で実行することが好ましい。

この無線通信装置によれば、車両に乗員がいると推定される状態及び／又は第１通信処理部への電力供給が十分な状態にあるときに、高速通信を適切に実行することができる。

本発明の一実施形態に係る無線通信装置を適用した無線通信システムの構成を模式的に示す図である。 無線通信装置などの電気的な構成を示すブロック図である。 無線通信制御処理を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る無線通信装置について説明する。図１に示すように、本実施形態の無線通信装置（ＵＥ）１は、車両２に搭載されたものであり、この車両２は、ガソリンエンジンを動力源とするものである。無線通信装置１は、無線通信システム３０を介して、車両メーカの管理サーバ４１などとの間でデータ通信を実行するように構成されている。

この無線通信システム３０は、所定規格の高速無線通信システム（５Ｇ：第５世代移動通信システム）であり、通信業者によって運営管理されている。この無線通信システム３０は、多数（１つのみ図示）の基地局（ｅＮＢ）３１及び多数（１つのみ図示）の移動管理装置（ＭＭＥ：Mobility Management Entity）３２などを備えている。

各基地局３１は、無線通信装置１との間で所定の無線通信制御プロトコル（例えば、ＲＲＣ（Radio Resource Control）プロトコル）によって通信を実行する。また、各移動管理装置３２には、複数の基地局３１が接続されており、これらの基地局３１との間で、所定の通信プロトコル（例えば、ＴＣＰ／ＩＰプロトコルやＩＰプロトコル）を介して、データ通信を実行する。

さらに、移動管理装置３２は、ネットワーク４０（例えば、インターネット網）を介して、管理サーバ４１に接続されている。以上の構成により、無線通信装置１は、管理サーバ４０との間で、データ通信を常時実行可能になっている。

次に、図２を参照しながら、無線通信装置１の構成について説明する。同図に示すように、無線通信装置１は、制御装置１０、第１通信処理部１１、第２通信処理部１２及び無線回路１３などを備えており、これらの要素１０～１３はいずれも１枚の回路基板上に配置されている。

この制御装置１０は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などを備えたマイクロコンピュータで構成されており、ＲＯＭ内のプログラムに基づいて、第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２の動作状態を制御する。すなわち、後述するように、無線通信制御処理を実行する。

また、第１通信処理部１１は、所定規格（例えば、ＬＴＥ カテゴリ１６）のモデムチップを含む電気回路で構成されており、無線回路１３を介して、無線通信データを送受信する。さらに、第２通信処理部１２も、所定規格（例えば、ＮＢ－ＩｏＴやＬＴＥ カテゴリＭ）のモデムチップを含む電気回路で構成されており、無線回路１３を介して、無線通信データを送受信する。

この場合、第２通信処理部１２のモデムチップの規格（例えば、ＮＢ－ＩｏＴやＬＴＥ カテゴリＭ）は、第１通信処理部１１のモデムチップの規格（例えば、ＬＴＥ カテゴリ１６）と比べて、通信速度が遅いものの、消費電力がかなり小さいものとなっている。言い換えれば、第１通信処理部１１のモデムチップは、第２通信処理部１２のモデムチップと比べて、より高速の無線通信が可能でかつ消費電力の大きいものとなっている。

また、無線回路１３は、アンテナ１３ａを備えており、このアンテナ１３ａを介して、第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２の一方と、基地局３１との間で、前述した所定の通信プロトコルで無線通信を実行する。

さらに、この無線通信装置１には、通信業者と契約済みの１つのＳＩＭカード（図示せず）が内蔵されており、このＳＩＭカードは、１つの電話番号で通信業者と契約されている。それにより、無線通信装置１は、この電話番号を識別情報として、無線通信システム３０との間で無線通信を実行する。

一方、図１に示すように、制御装置１０には、ＥＣＵ２０が接続されている。このＥＣＵ２０は、車両２の各種制御を実行するものであり、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ及びＩ／Ｏインターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されている。

このＥＣＵ２及び無線通信装置１には、鉛蓄電池タイプのバッテリ２６が接続されており、このバッテリ２６の電力が、ＥＣＵ２及び無線通信装置１の各要素１０～１３に供給される。このバッテリ２６には、ＡＣＧ（交流発電機）２７が接続されており、このＡＣＧ２７は、エンジン運転中、その動力で駆動されることによって発電を実行する。このＡＣＧ２７で発電された電力はバッテリ２６に充電される。

また、ＥＣＵ２０には、クランク角センサ２１、シフト位置センサ２２、ドアセンサ２３、バッテリセンサ２４及びイグニッション・スイッチ（以下「ＩＧ・ＳＷ」という）２５などが接続されている。

クランク角センサ２１は、エンジンのクランクシャフトの回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号をＥＣＵ２に出力するものであり、ＥＣＵ２は、このＣＲＫ信号に基づき、エンジンの回転数（以下「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。

シフト位置センサ２２は、車両２の自動変速機（図示せず）のシフト位置を検出して、それを表すシフト位置信号をＥＣＵ２に出力する。ドアセンサ２３は、車両２の各ドアの開閉状態を検出して、それを表すドア開閉信号をＥＣＵ２に出力する。

また、バッテリセンサ２４は、バッテリ２６に入出力される電流・電圧値を表す電流・電圧信号をＥＣＵ２に出力する。ＥＣＵ２は、この電流・電圧信号に基づき、バッテリ２６における電力の充電割合を表す充電率ＳＯＣ（単位：％）を算出する。

さらに、ＩＧ・ＳＷ２５は、イグニッションキー（図示せず）操作により、スタート位置、オン位置、アクセサリ位置及びオフ位置との間で切り換えられるとともに、その切り換えられた位置を表すキー位置信号をＥＣＵ２に出力する。

ＥＣＵ２は、以上のエンジン回転数ＮＥ及びキー位置信号に基づいて、エンジンがＯＮ状態／ＯＦＦ状態のいずれにあるかを判定し、その判定結果を表すエンジンＯＮ／ＯＦＦ判定信号を制御装置１０に出力する。この場合、エンジンのＯＮ状態／ＯＦＦ状態はそれぞれ、エンジンが運転状態／停止状態にあることを意味する。

また、ＥＣＵ２は、シフト位置信号及びドア開閉信号などに基づいて、乗員が車両２内に存在しているか否かを判定し、その判定結果を表す乗員存在判定信号を制御装置１０に出力する。

次に、図３を参照しながら、制御装置１０によって実行される無線通信制御処理について説明する。この無線通信制御処理は、ＥＣＵ２から入力される上述したデータ及び信号に基づいて、第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２の動作状態を制御するものであり、所定の制御周期で実行される。

同図に示すように、まず、上述したエンジンＯＮ／ＯＦＦ判定信号に基づき、エンジンがＯＮ状態であるか否かを判定する（図３／ＳＴＥＰ１）。

この判定が肯定であるとき（図３／ＳＴＥＰ１…ＹＥＳ）には、エンジン運転中であることで、バッテリ２６への充電が実行されていると判定して、第１通信制御処理を実行する（図３／ＳＴＥＰ２）。この第１通信制御処理では、第１通信処理部１１による無線通信が実行されるとともに、第２通信処理部１２による無線通信が停止される。以上のように、第１通信制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、上述した判定が否定であるとき（図３／ＳＴＥＰ１…ＮＯ）、すなわちエンジンがＯＦＦ状態にあって、ＡＣＧ２７による発電が実行されていないときには、前述した乗員存在判定信号に基づき、乗員が車両２内に不在であるか否かを判定する（図３／ＳＴＥＰ３）。

この判定が肯定であるとき（図３／ＳＴＥＰ３…ＹＥＳ）、すなわち乗員が車両２内に不在であるときには、充電率ＳＯＣが第１所定値ＳＲＥＦ１よりも大きいか否かを判定する（図３／ＳＴＥＰ４）。この第１所定値ＳＲＥＦ１は、エンジン停止中、後述する第２通信制御処理を継続して実行した場合でも、バッテリ上がりを確実に回避できるとともに、極低温時にエンジンを確実に始動できるような値（例えば２０％）に設定されている。

この判定が肯定であるとき（図３／ＳＴＥＰ４…ＹＥＳ）には、バッテリ２６が第１通信制御処理を実行可能な電力量を備えていると判定して、前述したように、第１通信制御処理（図３／ＳＴＥＰ２）を実行した後、本処理を終了する。

一方、この判定が否定であるとき（図３／ＳＴＥＰ４…ＮＯ）、すなわちＳＯＣ≦ＳＲＥＦ１が成立しているときには、バッテリ２６が第１通信制御処理を実行可能な電力量を備えておらず、無線通信による消費電力を抑制すべきであると判定して、第２通信制御処理を実行する（図３／ＳＴＥＰ５）。この第２通信制御処理では、第１通信処理部１１による無線通信が停止されるとともに、第２通信処理部１２による無線通信が実行される。以上のように、第２通信制御処理を実行した後、本処理を終了する。

一方、前述した判定が否定であるとき（図３／ＳＴＥＰ３…ＮＯ）、すなわち乗員が車両２内に存在しているときには、充電率ＳＯＣが第２所定値ＳＲＥＦ２よりも大きいか否かを判定する（図３／ＳＴＥＰ６）。この第２所定値ＳＲＥＦ２は、エンジン停止中、乗員が車載機器などを使用している状態で、第２通信制御処理を継続して実行した場合でも、バッテリ上がりを回避できるとともに、極低温時にエンジンを始動できるような値（例えば３５％）に設定されている。すなわち、第２所定値ＳＲＥＦ２は、ＳＲＥＦ２＞ＳＲＥＦ１が成立するように設定されている。

この判定が肯定であるとき（図３／ＳＴＥＰ６…ＹＥＳ）には、乗員がエンジン停止中に車載機器を使用している状態であっても、バッテリ２６が第１通信制御処理を実行可能な電力量を備えていると判定して、前述したように、第１通信制御処理（図３／ＳＴＥＰ２）を実行した後、本処理を終了する。

一方、この判定が否定であるとき（図３／ＳＴＥＰ６…ＮＯ）には、無線通信による消費電力を抑制すべきであると判定して、第２通信制御処理（図３／ＳＴＥＰ５）を実行した後、本処理を終了する。

以上のように、本実施形態の無線通信装置１によれば、エンジンが停止され、ＡＣＧ２７による発電が実行されていないとともに、乗員が車両２内に不在である場合において、ＳＯＣ＞ＳＲＥＦ１が成立し、バッテリ２６の充電残量に余裕があるときには、第１通信処理部１１による高速無線通信が継続して実行されるとともに、第２通信処理部１２による無線通信が停止される。一方、ＳＯＣ≦ＳＲＥＦ１が成立し、通信時の消費電力を抑制すべき状態が発生したときには、消費電力を抑制するために、第１通信処理部１１による高速無線通信が停止されるとともに、第２通信処理部１２による無線通信が継続して実行される。その結果、エンジン停止中、乗員が車両２内に不在である場合において、無線通信を常時実行することができ、無線通信サービスの品質及び商品性を向上させることができる。

さらに、エンジン停止中、乗員が車両２内に存在している場合において、ＳＯＣ＞ＳＲＥＦ２が成立し、バッテリ２６の充電残量に余裕があるときには、第１通信処理部１１による高速無線通信が継続して実行されるとともに、第２通信処理部１２による無線通信が停止される。一方、ＳＯＣ≦ＳＲＥＦ２が成立し、通信時の消費電力を抑制すべき状態が発生したときには、消費電力を抑制するために、第１通信処理部１１による高速無線通信が停止されるとともに、第２通信処理部１２による無線通信が継続して実行される。その結果、エンジン停止中、乗員が車両２内に存在している場合においても、無線通信を常時実行することができ、無線通信サービスの品質及び商品性を向上させることができる。

さらに、第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２が互いに異なる規格のモデムチップを含む電気回路で構成されているので、１つのモデムチップを用いた場合と異なり、高速無線通信と、それよりも低速かつ省電力な無線通信との切り換えを容易に実現することができる。

また、第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２による無線通信を、通信業者と契約済みの１つの電話番号が付与された１つのＳＩＭカードを用いて実現することができるので、第１通信処理部用の電話番号と第２通信処理部用の電話番号を別個に通信業者と契約する場合と比べて、通信コストを削減することができる。

さらに、第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２は、同じ規格の無線通信方式（５Ｇ移動通信方式）で通信を実行するので、互いに異なる無線通信方式を用いる場合と比べて、通信プログラム及び通信プロトコルを簡略化することができ、その分、通信コストを削減することができる。

なお、実施形態は、通信制御部として制御装置１０を用いた例であるが、本発明の通信制御部はこれに限らず、第１通信処理部による通信対象との通信の実行／停止を切り換えるとともに、第２通信処理部による通信対象との通信の実行／停止を切り換えるものであればよい。例えば、通信制御部として、電気制御回路などを用いてもよい。

また、実施形態は、電源装置又は第１電源装置として、鉛蓄電池タイプのバッテリ２６を用いた例であるが、本発明の電源装置又は第１電源装置はこれに限らず、電力を、第１通信処理部のみや、第１通信処理部及び第２通信処理部の双方に供給できるものであればよい。例えば、電源装置又は第１電源装置として、スーパーキャパシタや、リチウムイオン電池などの鉛蓄電池以外の二次電池を用いてもよい。

さらに、実施形態は、バッテリ２６からの電力が第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２の双方に供給されるように構成した例であるが、図２中に破線で示すように、乾電池１４を第２通信処理部１２に接続し、第２通信処理部１２のみがこの乾電池１４から電力を供給されるように構成してもよい。その場合には、乾電池１４が第２電源装置に相当し、無線通信制御処理自体は、実施形態の図３のものと同じように実行すればよい。また、この乾電池１４に代えて、リチウムイオン電池などの二次電池やキャパシタなどを用いてもよい。

また、実施形態は、エンジン運転中、ＡＣＧ２７によって発電された電力は、バッテリ２６に充電された後、バッテリ２６から第１通信処理部１１に供給されるように構成した例であるが、エンジン運転中、ＡＣＧ２７によって発電された電力が少なくとも第１通信処理部１１に直接、供給されるように構成してもよい。

一方、実施形態は、電力残量割合としての充電率ＳＯＣを２つの所定値ＳＲＥＦ１，ＳＲＥＦ２と比較した例であるが、これに代えて、バッテリ２６の電力残量（Ａｈ）を演算し、これを所定値と比較するように構成してもよい。

また、実施形態は、無線通信装置１の要素１０～１３をいずれも１枚の回路基板上に配置した例であるが、１枚の回路基板上に第１通信処理部１１を配置し、これと異なる１枚の回路基板上に第２通信処理部１２を配置してもよい。その場合には、無線回路などを各回路基板上に適宜、配置すればよい。

さらに、実施形態は、無線通信システム３０として第５世代移動通信システムを用いた例であるが、これに代えて、第４世代以前の移動通信システムを用いてもよい。

一方、実施形態は、１つの電話番号で契約済みの１つのＳＩＭカードを用いて、第１通信処理部１１及び第２通信処理部１２による無線通信を実行した例であるが、これに代えて、互いに異なる電話番号で契約済みの２つのＳＩＭカードを用いて、一方の電話番号で第１通信処理部１１による無線通信を実行し、他方の電話番号で第２通信処理部１２による無線通信を実行してもよい。

１ 無線通信装置
２ 車両
１０ 制御装置（通信制御部）
１１ 第１通信処理部
１２ 第２通信処理部
１４ 乾電池（第２電源装置）
２６ バッテリ（電源装置、第１電源装置）
２７ ＡＣＧ（発電機）
３１ 基地局（通信対象）
ＳＯＣ 充電率（電力残量割合）
ＳＲＥＦ１ 第１所定値（所定値）
ＳＲＥＦ２ 第２所定値（所定値）

Claims (6)

1. 所定の第１無線通信方式で通信対象と通信する第１通信処理部と、
   所定の第２無線通信方式で前記通信対象と通信するとともに、当該通信時の消費電力が前記第１通信処理部よりも小さくなるように構成された第２通信処理部と、
   所定条件が満たされているときに、前記第１通信処理部による前記通信対象との通信を停止するとともに、前記第２通信処理部による前記通信対象との通信を実行し、当該所定条件が満たされていないときに、前記第１通信処理部による前記通信対象との通信を実行するとともに、前記第２通信処理部による前記通信対象との通信を停止する通信制御部と、を備えた無線通信装置であって、
   当該無線通信装置は、車両に搭載されており、
   当該車両には、電力を少なくとも前記第１通信処理部に供給する発電装置と、電力を少なくとも前記第２通信処理部に供給する電源装置と、が搭載されており、
   前記所定条件は、前記車両に乗員がいないと推定される状態で、かつ前記発電装置による発電が実行されていない状態であることを特徴とする無線通信装置。
2. 前記第１通信処理部及び前記第２通信処理部は、互いに異なる通信用半導体チップを備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線通信装置。
3. 前記第１通信処理部及び前記第２通信処理部は、共通の識別情報を用いて通信を実行することを特徴とする請求項１又は２に記載の無線通信装置。
4. 前記識別情報は、通信業者と契約済みの１つの電話番号であることを特徴とする請求項３に記載の無線通信装置。
5. 前記所定の第１無線通信方式と前記所定の第２無線通信方式は同じ無線通信方式であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の無線通信装置。
6. 前記第１通信処理部は、前記通信対象との通信を前記第２通信処理部よりも高速で実行することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の無線通信装置。

Images