JP7376378B2 - 車両の制御システム - Google Patents

Description

本開示は、携帯機との間で近距離無線通信（たとえば、ＮＦＣ（Near Field Communication）の通信規格に従った通信、以下「ＮＦＣ通信」ともいう）を行なう車両の制御システムに関する。

近年、ＮＦＣ通信を行なう機能を有する携帯機を車両用の電子キーとして使用する技術が知られている。たとえば、特開２０１８－１１５４６３号公報（特許文献１）には、携帯機との通信可能範囲を車室外に有する車外アンテナと、携帯機との通信可能範囲を車室内に有する車内アンテナとを備えた車両が開示される。この車両においては、乗員が携帯機を車外アンテナあるいは車内アンテナに近づけると、携帯機は、車外アンテナあるいは車内アンテナから受信した電波から電力を得て起動し、認証情報を含む電波を出力する。携帯機から出力された電波が車外アンテナあるいは車内アンテナに受信されると、車両は、携帯機から受信した電波に含まれる認証情報に基づいて、携帯機についての認証の成否を判定する。そして、認証が成立している場合には、車両機器の動作が許容される。これにより、乗員は携帯機を車両用の電子キーとして使用することができる。

特開２０１８－１１５４６３号公報

特開２０１８－１１５４６３号公報に開示された車両においては、車外アンテナおよび車内アンテナを作動するための電力が常時必要となり、車外アンテナおよび車内アンテナで消費される電力が高くなるという問題がある。

本開示は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、携帯機との間で近距離無線通信を行なう車外アンテナおよび車内アンテナを備える車両において、車外アンテナおよび車内アンテナで消費される電力を低減することである。

本開示の一態様による車両の制御システムは、電波を受信したことに応答して電波を出力する携帯機との間で近距離無線通信を行なう。この制御システムは、携帯機との通信可能範囲を車両の室外に有する車外アンテナと、携帯機との通信可能範囲を車両の室内に有する車内アンテナと、車外アンテナおよび車内アンテナの作動および停止を制御する制御装置とを備える。制御装置は、車両の状態が第１状態である場合に車内アンテナを停止して車外アンテナを作動させ、車両の状態が第２状態である場合に車内アンテナおよび車外アンテナの双方を作動させる。

上記態様によれば、車両の状態が第２状態である場合には車内アンテナおよび車外アンテナの双方が作動されるが、車両の状態が第１状態である場合には、車外アンテナは作動され、車内アンテナは停止される。これにより、車両の状態に関わらず車内アンテナおよび車外アンテナの双方が常時作動される場合に比べて、車外アンテナおよび車内アンテナで消費される電力を低減することができる。

本開示によれば、携帯機との間で近距離無線通信を行なう車外アンテナおよび車内アンテナを備える車両において、車外アンテナおよび車内アンテナで消費される電力を低減することができる。

制御システムの構成の一例を模式的に示す図である。 通信装置の構成を模式的に示す図（その１）である。 車両の状態と、室外アンテナおよび室内アンテナの制御状態との一例を模式的に示す図である。 制御装置の処理手順の一例を示すフローチャートである。 通信装置の構成を模式的に示す図（その２）である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

図１は、本実施の形態による制御システム１の構成の一例を模式的に示す図である。本実施の形態による制御システム１は、車両Ｖに搭載され、車両Ｖの制御を実行可能に構成される。制御システム１は、携帯カードＣＡとの間で近距離無線通信（ＮＦＣ通信）を行なうように構成される。

携帯カードＣＡは、車両Ｖの乗員によって所持され、車両Ｖの制御を行うための電子キーとしての機能を備える。携帯カードＣＡには、ＮＦＣ通信機能のうち、少なくともカードエミュレーション機能が実装される。カードエミュレーション機能は、パッシブタイプの通信機能である。なお、携帯カードＣＡは、カードエミュレーション機能に加えて機器間通信機能（Ｐ２Ｐ）機能が実装されたスマートフォン等によって実現されてもよい。車両Ｖのアンテナ（後述する室外アンテナ１０ａあるいは室内アンテナ１０ｂ）の通信可能範囲内に携帯カードＣＡが位置する場合、携帯カードＣＡは、車両Ｖのアンテナから受信した電波から電力を得て起動し、車両Ｖに予め登録された認証情報（ＩＤコード情報など）を含む電波を出力する。

車両Ｖは、乗降用のドア２と、携帯カードＣＡとの間でＮＦＣ通信を行なうための室外アンテナ１０ａ、室内アンテナ１０ｂおよび通信装置２０と、制御装置３０と、ドアロック装置４０と、状態検出装置５０とを備える。

室外アンテナ１０ａは、車両Ｖのドア２に配置され、車両Ｖの室外に通信可能範囲（通信範囲）を有する。室内アンテナ１０ｂは、車両Ｖの室内における運転席に近い位置（たとえばダッシュボード周辺の位置）に配置され、車両Ｖの室内に通信可能範囲を有する。なお、各アンテナ１０ａ，１０ｂの通信可能範囲は、たとえば、各アンテナ１０ａ，１０ｂから約数ｃｍ～１０ｃｍ程度の狭い範囲である。

通信装置２０は、室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂを用いて携帯カードＣＡとの間でＮＦＣ通信を行なう。通信装置２０には、ＮＦＣ通信機能のうち、少なくともリーダライタ機能が実装される。なお、通信装置２０に、リーダライタ機能に加えて機器間通信（Ｐ２Ｐ）機能が実装されてもよい。通信装置２０は、各アンテナ１０ａ，１０ｂが携帯カードＣＡから受信した電波信号に含まれるデータ（認証情報）を復調して制御装置３０に出力する。

ドアロック装置４０は、制御装置３０からの指令に従って、車両Ｖのドア２を施錠状態と解錠状態とのどちらかの状態に切替えるように構成される。

状態検出装置５０は、乗員が車両Ｖに乗車しているか否かを判定するための情報を検出する装置である。たとえば、状態検出装置５０は、車両Ｖの室内を撮影するカメラであってもよいし、シートクッションに埋設された着座センサであってもよい。また、たとえば、車両Ｖの室内にいる乗員が所持するスマートフォンとの間でBluetooth（登録商標）による接続を行なっているか否かを判定する装置であってもよい。これらの場合、状態検出装置５０による検出結果に基づいて、乗員が車両Ｖに乗車していることを直接的に判定することができる。

また、状態検出装置５０は、ドアロック装置４０の状態（施錠状態あるいは解錠状態）を検出する装置であってもよい。この場合、状態検出装置５０による検出結果に基づいて、乗員が車両Ｖに乗車していることを間接的に判定することができる。たとえば、ドアロック装置４０の状態が施錠状態である場合に乗員が車両Ｖに乗車していないと判定し、ドアロック装置４０の状態が解錠状態である場合に乗員が車両Ｖに乗員していると判定することができる。

制御装置３０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）と、メモリと、各種信号を入出力するための入出力ポートとを含んで構成される（いずれも図示せず）。制御装置３０は、通信装置２０からの信号、およびメモリに格納されたプログラムなどに基づいて、ドアロック装置４０などの車両Ｖに搭載される機器を制御する。なお、制御装置３０が行なう制御については、ソフトウェアによる処理に限られず、専用のハードウェア（電子回路）により処理することも可能である。

車両Ｖの乗員は、車両Ｖの室外から携帯カードＣＡを室外アンテナ１０ａの通信可能範囲内に近づける操作（以下「車外近接操作」ともいう）を行なうことで、携帯カードＣＡと車両Ｖの通信装置２０との間で室外アンテナ１０ａを用いたＮＦＣ通信を行なわせることができる。

制御装置３０は、上述の車外近接操作（すなわち室外アンテナ１０ａによるＮＦＣ通信）が検出された場合、ドアロック装置４０の状態を切り替える制御を行なう。具体的には、制御装置３０は、ドアロック装置４０が施錠状態である状態で車外近接操作が検出された場合にはドアロック装置４０を解錠状態に切り替え、ドアロック装置４０が解錠状態である状態で車外近接操作が検出された場合にはドアロック装置４０を施錠状態に切り替える。

また、車両Ｖの乗員は、車両Ｖの室内で携帯カードＣＡを室内アンテナ１０ｂの通信可能範囲内に近づける操作（以下「車内近接操作」ともいう）を行なうことで、携帯カードＣＡと車両Ｖの通信装置２０との間で室内アンテナ１０ｂを用いたＮＦＣ通信を行なわせることができる。

制御装置３０は、上述の車内近接操作（すなわち室内アンテナ１０ｂによるＮＦＣ通信）が検出された場合、車両Ｖの走行を許容する。たとえば、制御装置３０は、車内近接操作が検出された場合に、車両Ｖの駆動力源（エンジン、モータなど）を始動することを許容することによって車両Ｖの走行を許容する。

図２は、通信装置２０の構成を模式的に示す図である。通信装置２０は、第１通信回路２１ａと、第２通信回路２１ｂとを備える。

第１通信回路２１ａは、マイコン２２ａとＮＦＣＩＣ２３ａとを備える。第１通信回路２１ａは、室外アンテナ１０ａに接続され、室外アンテナ１０ａによるＮＦＣ通信を行なう。第１通信回路２１ａは、制御装置３０によって作動されると、携帯カードＣＡに電力を供給するための電波（搬送波）を室外アンテナ１０ａから断続的に出力させる状態（以下「発振状態」ともいう）となる。携帯カードＣＡが室外アンテナ１０ａの通信可能範囲内に位置する場合、室外アンテナ１０ａから出力された電波（搬送波）が携帯カードＣＡに受信されることによって携帯カードＣＡが起動し、携帯カードＣＡは認証情報を含む電波信号を出力する。携帯カードＣＡが出力した電波信号は、室外アンテナ１０ａに受信される。第１通信回路２１ａは、室外アンテナ１０ａが受信した電波信号に含まれるデータ（認証情報）を復調して制御装置３０に出力する。

第２通信回路２１ｂは、マイコン２２ｂとＮＦＣＩＣ２３ｂとを備える。第２通信回路２１ｂは、室内アンテナ１０ｂに接続され、室内アンテナ１０ｂによるＮＦＣ通信を行なう。第２通信回路２１ｂは、制御装置３０によって作動されると、携帯カードＣＡに電力を供給するための電波（搬送波）を室内アンテナ１０ｂから断続的に出力させる状態（以下「発振状態」ともいう）となる。携帯カードＣＡが室内アンテナ１０ｂの通信可能範囲内に位置する場合、室内アンテナ１０ｂから出力された電波（搬送波）が携帯カードＣＡに受信されることによって携帯カードＣＡが起動し、携帯カードＣＡは認証情報を含む電波信号を出力する。携帯カードＣＡが出力した電波信号は、室内アンテナ１０ｂに受信される。第２通信回路２１ｂは、室内アンテナ１０ｂが受信した電波信号に含まれるデータ（認証情報）を復調して制御装置３０に出力する。

図１に戻って、制御装置３０は、状態検出装置５０によって検出された情報に基づいて、車両Ｖの状態が、乗員が乗車していることが検出されていない降車状態（第１状態）であるのか、乗員が乗車していることが検出されている乗車状態（第２状態）であるのかを判定する。そして、制御装置３０は、車両Ｖの状態の判定結果に応じて、室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂの作動および停止（すなわち第１通信回路２１ａおよび第２通信回路２１ｂの作動および停止）を制御する。

図３は、車両Ｖの状態と、室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂの制御状態との一例を模式的に示す図である。時刻ｔ１以前のように車両Ｖの状態が降車状態である場合、乗員は車両Ｖに乗車していないと想定されるため、制御装置３０は、「発振固定モード」で通信装置２０を制御する。発振固定モードとは、室内アンテナ１０ｂを停止しつつ室外アンテナ１０ａを作動する（すなわち第２通信回路２１ｂを停止しつつ第１通信回路２１ａを作動する）ことによって、発振状態となるアンテナを室外アンテナ１０ａに固定するモードである。発振固定モード中においては、携帯カードＣＡの車外近接操作を室外アンテナ１０ａによって検出可能である。また、発振固定モード中においては、室内アンテナ１０ｂが停止されるため、室内アンテナ１０ｂの消費電力（すなわち第２通信回路２１ｂの消費電力）を低減することができる。

時刻ｔ１にて車両Ｖの状態が降車状態から乗車状態に変化した場合、乗員は車両Ｖに乗車していると想定されるため、制御装置３０は、通信装置２０の制御モードを、発振固定モードから「発振切替モード」に変更する。発振切替モードは、室内アンテナ１０ｂを停止しつつ室外アンテナ１０ａを作動する状態（すなわち第２通信回路２１ｂを停止しつつ第１通信回路２１ａを作動する状態）と、室外アンテナ１０ａを停止しつつ室内アンテナ１０ｂを作動する状態（すなわち第１通信回路２１ａを停止しつつ第２通信回路２１ｂを作動する状態）とを、非常に短い周期（たとえば１００ｍｓｅｃ程度の周期）で高速に切り替えるモードである。

発振切替モード中においては、発振状態となるアンテナが室外アンテナ１０ａと室内アンテナ１０ｂとの間で周期的に高速に切り替えられる。そのため、切替周期よりも十分に長い期間（たとえば数秒程度の期間）においては、携帯カードＣＡの車外近接操作を室外アンテナ１０ａによって検出可能であるとともに、携帯カードＣＡの車内近接操作を室内アンテナ１０ｂによって検出可能である。したがって、仮に車両Ｖの状態が乗車状態であると判定されているにも関わらず実際には乗員が車外にいるような状況が生じたとしても、乗員は車外から室外アンテナ１０ａに対して携帯カードＣＡの車外近接操作を行なうことによって、ドアロック装置４０の状態を切り替えることができる。

また、発振切替モード中においては、瞬間的には、室外アンテナ１０ａおよび室外アンテナ１０ａのうちの一方のアンテナが停止されている。そのため、室外アンテナ１０ａおよび室外アンテナ１０ａを同時に作動させる場合に比べて、室外アンテナ１０ａおよび室外アンテナ１０ａのの消費電力を低減することができる。

図４は、制御装置３０が室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂの状態を制御する際に行なう処理手順の一例を示すフローチャートである。このフローチャートは、予め定められた条件が成立する毎（たとえば所定周期毎）に繰り返し実行される。

制御装置３０は、状態検出装置５０によって検出された情報に基づいて、車両Ｖの状態が乗車状態（乗員が乗車していることが検出されている状態）であるか否かを判定する（ステップＳ１０）。

車両Ｖの状態が乗車状態でない場合（ステップＳ１０においてＮＯ）、すなわち車両Ｖの状態が降車状態である場合、制御装置３０は、上述の「発振固定モード」で通信装置２０を制御する（ステップＳ２０）。これにより、発振状態となるアンテナが室外アンテナ１０ａに固定される。

一方、車両Ｖの状態が乗車状態である場合（ステップＳ１０においてＹＥＳ）、制御装置３０は、上述の「発振切替モード」で通信装置２０を制御する（ステップＳ３０）。これにより、発振状態となるアンテナが室外アンテナ１０ａと室内アンテナ１０ｂとの間で周期的に高速に切り替えられる。

以上のように、本実施の形態においては、車両Ｖの状態が降車状態である場合には、乗員が車両Ｖに乗車していないと想定されることに鑑み、制御装置３０は、発振状態となるアンテナを室外アンテナ１０ａに固定する「発振固定モード」で通信装置２０を制御する。発振固定モード中においては、携帯カードＣＡの車外近接操作が検出可能であるとともに、室内アンテナ１０ｂの消費電力（すなわち第２通信回路２１ｂの消費電力）を低減することができる。

そして、車両Ｖの状態が乗車状態である場合には、乗員が車両Ｖに乗車していないと想定されることに鑑み、制御装置３０は、発振状態となるアンテナを室外アンテナ１０ａと室内アンテナ１０ｂとの間で高速に切り替える「発振切替モード」で通信装置２０を制御する。発振切替モード中においては、携帯カードＣＡの車外近接操作および車内近接操作の双方を検出することができるとともに、瞬間的には室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂのうちの一方が停止されているため、室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂの双方を同時に作動させる場合に比べて消費電力を低減することができる。

なお、発振固定モード中において、室外アンテナ１０ａ（第１通信回路２１ａ）を常時作動させるのではなく定期的に停止するようにしてもよい。このようにすることによって、発振固定モード中における室外アンテナ１０ａの消費電力（第１通信回路２１ａの消費電力）を低減することも可能である。

＜変形例１＞
上述の実施の形態においては、室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂにそれぞれ対応する第１通信回路２１ａおよび第２通信回路２１ｂを備える例（図２参照）について説明した。しかしながら、１つの通信回路を室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂで共用するようにしてもよい。

図５は、本変形例１の一態様による通信装置２０Ａの構成を模式的に示す図である。この通信装置２０Ａは、通信回路２１と、スイッチ（切替装置）２３とを含む。

通信回路２１は、マイコン２２とＮＦＣＩＣ２３とを備える。通信回路２１は、室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂに共用される。具体的には、通信回路２１は、スイッチ２３を介して室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂのどちらかに接続され、接続中のアンテナによるＮＦＣ通信を行なう。

スイッチ２３は、室外アンテナ１０ａと通信回路２１のＮＦＣＩＣ２３とを接続する「車外接続状態」と、室内アンテナ１０ｂと通信回路２１のＮＦＣＩＣ２３とを接続する「車内接続状態」とのどちらかに切替可能に構成される。スイッチ２３の状態は、マイコン２２からの指令によって切り替えられる。マイコン２２は、制御装置３０からの指令に従って、スイッチ２３の状態を制御する。

本変形例１による通信装置２０Ａを用いる場合には、車両Ｖの状態が降車状態である場合に、通信回路２１を作動状態に維持しつつ、スイッチ２３の状態を車外接続状態に固定することによって、上述の「発振固定モード」で通信装置２０Ａを制御することができる。また、車両Ｖの状態が乗車状態である場合には、通信回路２１を作動状態に維持しつつ、スイッチ２３の状態を車外接続状態と車内接続状態との間で非常に短い周期（たとえば１００ｍｓｅｃ程度の周期）で高速に切り替えるようにスイッチ２３をスイッチングさせることによって、上述の「発振切替モード」で通信装置２０Ａを制御することができる。そのため、上述の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。

さらに、本変形例１による通信装置２０Ａにおいては、室外アンテナ１０ａによるＮＦＣ通信と室内アンテナ１０ｂによるＮＦＣ通信とを、１つの通信回路２１で行なうことが可能となる。その結果、室外アンテナ１０ａおよび室内アンテナ１０ｂにそれぞれ対応する第１通信回路２１ａおよび第２通信回路２１ｂを設ける場合に比べて、通信回路の数を削減することができる。

＜変形例２＞
上述の実施の形態においては室外アンテナ１０ａおよび室外アンテナ１０ａがそれぞれ１つずつ設けられる例について説明したが、室外アンテナ１０ａおよび室外アンテナ１０ａはぞれぞれ２つ以上設けられてもよい。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本開示の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

以上に説明した例示的な実施の形態およびその変形例は、以下の態様の具体例である。
（１） 本開示の一態様による車両の制御システムは、電波を受信したことに応答して電波を出力する携帯機との間で近距離無線通信を行なう。この制御システムは、携帯機との通信可能範囲を車両の室外に有する車外アンテナと、携帯機との通信可能範囲を車両の室内に有する車内アンテナと、車外アンテナおよび車内アンテナの作動および停止を制御する制御装置とを備える。制御装置は、車両の状態が第１状態である場合に車内アンテナを停止して車外アンテナを作動させ、車両の状態が第２状態である場合に車内アンテナおよび車外アンテナの双方を作動させる。

上記態様によれば、車両の状態が第２状態である場合には車内アンテナおよび車外アンテナの双方が作動されるが、車両の状態が第１状態である場合には、車外アンテナは作動され、車内アンテナは停止される。これにより、車両の状態に関わらず車内アンテナおよび車外アンテナの双方が常時作動される場合に比べて、車外アンテナおよび車内アンテナで消費される電力を低減することができる。

（２） ある態様においては、第１状態は、車両に乗員が乗車していることが検出されていない状態である。第２状態は、車両に乗員が乗車していることが検出されている状態である。

上記態様によれば、車両に乗員が乗車していることが検出されていない場合に、車内アンテナを停止して車内アンテナの消費電力を低減することができる。また、車両に乗員が乗車していることが検出されている場合に、車内アンテナおよび車外アンテナの双方を作動させることができる。

（３） ある態様においては、制御システムは、車外アンテナおよび車内アンテナを用いた近距離無線通信を行なう通信回路と、通信回路と車外アンテナとを接続する車外接続状態と、通信回路と車内アンテナとを接続する車内接続状態とのどちらかに切替可能な切替装置とを備える。制御装置は、車両の状態が第１状態である場合に、切替装置の状態を車外接続状態に固定する。制御装置は、車両の状態が第２状態である場合に、切替装置の状態を車外接続状態と車内接続状態との間で周期的に切り替える。

上記態様によれば、通信回路と室外アンテナとが接続される車外接続状態と、通信回路と室内アンテナとが接続される車内接続状態とが、周期的に切り替えられる。これにより、室外アンテナによる通信と室内アンテナによる通信とを、１つの通信回路で行なうことが可能となる。そのため、室外アンテナおよび室内アンテナにそれぞれ対応する２つの通信回路を設ける場合に比べて、通信回路の数を削減することができる。

１ 制御システム、２ ドア、１０ａ 室外アンテナ、１０ｂ 室内アンテナ、２０，２０Ａ 通信装置、２１ 通信回路、２１ａ 第１通信回路、２１ｂ 第２通信回路、２２，２２ａ，２２ｂ マイコン、２３ スイッチ、３０ 制御装置、４０ ドアロック装置、５０ 状態検出装置、ＣＡ 携帯カード、Ｖ 車両。

Claims (2)

1. 電波を受信したことに応答して電波を出力する携帯機との間で近距離無線通信を行なう車両の制御システムであって、
   前記携帯機との通信可能範囲を前記車両の室外に有する車外アンテナと、
   前記携帯機との通信可能範囲を前記車両の室内に有する車内アンテナと、
   前記車外アンテナおよび前記車内アンテナの作動および停止を制御する制御装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記車両の状態が第１状態である場合に前記車内アンテナを停止して前記車外アンテナを作動させ、
   前記車両の状態が第２状態である場合に前記車内アンテナおよび前記車外アンテナの双方を作動させ、
   前記第１状態は、前記車両に乗員が乗車していることが検出されていない状態であり、
   前記第２状態は、前記車両に乗員が乗車していることが検出されている状態である、車両の制御システム。
2. 前記制御システムは、
   前記車外アンテナおよび前記車内アンテナを用いた前記近距離無線通信を行なう通信回路と、
   前記通信回路と前記車外アンテナとを接続する車外接続状態と、前記通信回路と前記車内アンテナとを接続する車内接続状態とのどちらかに切替可能な切替装置とを備え、
   前記制御装置は、
   前記車両の状態が前記第１状態である場合に、前記切替装置の状態を前記車外接続状態に固定し、
   前記車両の状態が前記第２状態である場合に、前記切替装置の状態を前記車外接続状態と前記車内接続状態との間で周期的に切り替える、請求項１に記載の制御システム。

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